JP2004317915A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルト上に転写されたトナー像の飛び散り防止を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム１に形成されたトナー像を複数の張架ローラ１０，１１，１２，１３，１４に回転可能に支持された中間転写ベルト９に一次転写部において一次転写し、該中間転写ベルト９上のトナー像を転写材に二次転写して画像形成する画像形成装置において、前記一次転写部を通過した前記中間転写ベルト９に接触する最初の張架ローラ１１よりも該ベルト９の回転方向下流側であって前記張架ローラ１１の近傍に、中間転写ベルト９を除電するための下流側除電手段２２を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは中間転写ベルトを介して感光体ドラム等の像担持体に形成されたトナー像をシート等の転写材に転写する画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における画像形成装置としては、例えば、感光体ドラム等の像担持体の周囲に例えばブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色成分の現像器を備え、前記像担持体に対して転写ローラを対向配置すると共に、前記転写ローラに転写材としてのシートを予め保持しておき、像担持体一回転毎に当該像担持体上に形成された各色成分のトナー像をシート上に順次静電転写するようにしたものが知られている。
【０００３】
しかしながら、上記構成ではシートの厚さや表面特性等の要因によって転写ローラへのシートの保持が不安定になり、シート上に形成されるカラー画像が乱れるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決する手段として、中間転写体を用いた画像形成装置が既に知られている。これは、感光体ドラム等の像担持体の周囲に例えばブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色成分の現像器を備えると共に、前記像担持体に対して例えばベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）を対向配置し、像担持体の一回転毎にその像担持体上に形成された各色成分の未定着トナー像を中間転写ベルトに順次静電的に一次転写する。そして、中間転写ベルト上に重ね合わされた４色のフルカラー画像を転写材としてのシートへ静電的に二次転写してシート上にフルカラー画像を形成するようにしたものである。
【０００５】
このタイプによれば、中間転写ベルト上に既に多重転写された４色のトナー像を転写材に一括転写しているので、上述の不安定な要因を排除することができ、多重転写時における画像の乱れや色ずれの発生を効果的に防止することができる。
【０００６】
しかしながら、上述の画像形成装置において、一次転写後に中間転写ベルト上のトナー像が飛び散り、特にそのトナー像が線の場合はぼやけた線の画像になってしまう現象が発生することがあった。
【０００７】
また、この問題は、上述の画像形成装置だけでなく、例えば、複数の画像形成ユニットを並列配置すると共に、各画像形成ユニットの配列方向に沿って移動する中間転写ベルトを配設し、各画像形成ユニットで形成された各色成分、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエローの画像を中間転写ベルトに順次静電的に一次転写した後、中間転写ベルト上の４色フルカラー画像を転写材としてのシートに静電的に二次転写（一括転写）してシート上に４色フルカラー画像を形成するようにした、タンデム型画像形成装置においても同様に生じるものである。
【０００８】
上記問題の飛び散りは、一次転写後に中間転写ベルトが最初に接触する中間転写ベルトの接地された第１張架ローラ付近で発生していた。
【０００９】
一般に１０^８〜１０^１３［Ω・ｃｍ］の中抵抗の樹脂などの中間転写ベルトは帯電しても時間と共に電位が減衰することが知られている。しかし、一次転写で帯電を受けた直後では中間転写ベルト裏面の表面電位は依然と高く、その状態で接地された第１張架ローラに近づくと、中間転写ベルト裏面電位と接地された第１張架ローラの大きな電位差により放電が発生することがある。これにより、中間転写ベルト上の帯電したトナー像を保持していた中間転写ベルト裏面のトナーとは逆極性の電荷を過度に除電してしまい、トナーは拘束力を失い、飛び散りが発生していた。
【００１０】
この問題に対し、特開２０００−２９８４０８号公報が示すように、第１張架ローラの電位と中間転写ベルトの裏面電位の差が大きくなり過ぎないように、第１張架ローラを非接地、バイアス印加するなどしていた。
【００１１】
しかしながら、上述の第１張架ローラを非接地にすると第１張架ローラはチャージアップしてしまい、異常なリークが発生し、画像信号にノイズが入るなどの問題があった。
【００１２】
一方、上述の第１張架ローラにバイアスを印加して前述の画像不良を改善しようとした場合、そのバイアスが大きくなってしまい、その近傍部材とのリーク対策の必要があり、かつ、出力の大きい高圧になるのでコスト高であった。
【００１３】
そこで、従来は一次転写部の下流かつ第１張架ローラの上流で中間転写ベルト裏面を除電針等の除電部材でトナー像を乱さない程度の微小な放電を発生させて電荷を除電することで中間転写ベルト裏面の電位降下を引き起こし、第１張架ローラの電位と中間転写ベルトの裏面電位の差が大きくなり過ぎないようにして上述の飛び散りを改善していた。
【００１４】
【特許文献１】
特開２０００−２９８４０８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成にあっては、例えば図４のように、感光体ドラム１から一次転写ローラ１５の位置でトナー像が転写された中間転写ベルト９が矢印Ｂの方向に搬送され、第１張架ローラ１１に接触して再び離れる分離部Ｚでトナー像が飛び散ることがあった。
【００１６】
その理由を図５を用いて説明する。まずＸ部で誘電率εｂを有する樹脂の中間転写ベルト９の表面と裏面で表面電荷密度＋σと−σを持っているとする。
【００１７】
この状態で中間転写ベルト９が第１張架ローラ１１に接触すると、中間転写ベルト９と第１張架ローラ１１の接触界面では、それらの帯電系列により電荷の移動が起きる。
【００１８】
また、Ｘ部での中間転写ベルト９裏面の表面電位Ｖｓが第１張架ローラ１１のより高いと、Ｙ部ではベルト裏面の電荷と逆極性の電荷が第１張架ローラ１１から移動する。よって中間転写ベルト９と第１張架ローラ１１との帯電器系列と、表面電位の差により、それらの接触界面では、図５に示すように、表面電荷密度ｑがトラップされる。
【００１９】
この状態から、図５に示すＺ部のように、中間転写ベルト９が第１張架ローラ１１から分離すると、これらの間には絶縁層である微小な空気層のギャップｔｇができ、この部分を簡単のためコンデンサモデルに近似して考えると、この空気層にかかる電位差ΔＶｇ≒（ｑ／εｇ）×ｔｇになり、その電界強度ΔＥ≒ｑ／εｇになる。なお、εｇは空気層の誘電率とする。
【００２０】
よって中間転写ベルト９が第１張架ローラ１１から分離する際、接触界面にトラップされていた表面電荷密度ｑが大きいと、空気層の絶縁破壊の電界強度に達し、第１張架ローラ１１と中間転写ベルト９裏面の間で異常放電が発生し、この異常放電のショックによりＺ部のトナー像が飛び散ることになる。
【００２１】
前述までの表面電荷密度ｑは、図５のＸ部の中間転写ベルト９の裏面電位Ｖｓが大きいと大きくなる。そして、この裏面電位Ｖｓを小さくするために、前述した図５に示す除電針１８にバイアスを印加するなどして表面電荷密度ｑを小さくさせたが不十分であり、そのバイアスをさらに上げると除電針１８と中間転写ベルト９の間で異常放電が発生し、そのショックによりトナー像が乱れ、除電針１８だけでは前述までの画像不良向上は不十分であった。
【００２２】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、中間転写ベルト上に転写されたトナー像の飛び散り防止を向上させることができる画像形成装置を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体に形成されたトナー像を複数の支持ローラ部材に回転可能に支持された中間転写ベルトに一次転写部において一次転写し、該中間転写ベルト上のトナー像を転写材に二次転写して画像形成する画像形成装置において、前記一次転写部を通過した前記中間転写ベルトに接触する最初の前記支持ローラ部材よりも該ベルトの回転方向下流側であって前記支持ローラ部材の近傍に、前記中間転写ベルトを除電するための下流側除電手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００２５】
〔第１実施形態〕
｛画像形成装置の全体構成｝
図１は、本発明を適用したカラー画像形成装置の概略構成を示す。同図において、像担持体としての感光体ドラム１の矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には帯電装置２、画像情報に基づいて露光する露光装置３等の周知の電子写真プロセスによって画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００２６】
また、この感光体ドラム１の周囲にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各色に対応した現像器４〜７を含む現像器ユニット８が配設されており、感光体ドラム１上に形成された静電潜像を現像器のいずれかで現像してトナー像を形成するようになっている。本実施の形態では、感光体ドラム１が負極性に帯電するもので構成され、また、現像は反転現像方式にて行われる。従って、使用されるトナーはすべて負極性に帯電するタイプのものである。
【００２７】
また、感光体ドラム１の表面に当接されるよう配設された中間転写ベルト９が複数の支持ローラ部材としての張架ローラ１０〜１４に張架されて矢印Ｂの方向へ回動するようになっている。本実施の形態では、張架ローラ１０，１１は一次転写位置の近傍に配置され、中間転写ベルト９の平坦な一次転写面の形成に用いられる金属製の従動ローラであり、張架ローラ１２は中間転写ベルト９の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張架ローラ１４は中間転写ベルト９の駆動ローラ、張架ローラ１３は二次転写用の対向ローラである。なお、本実施の形態では、図１に示すように、それぞれの張架ローラ１０〜１４は接地されている。
【００２８】
そして、本実施の形態では、中間転写ベルト９として、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１０^８〜１０^１３［Ω・ｃｍ］、厚みを０．０７〜０．１［ｍｍ］としたものを用いている。
【００２９】
更に、中間転写ベルト９の感光体ドラム１に対向する一次転写位置において、中間転写ベルト９の裏面側には、一次転写ローラ１５が配設されており、この一次転写ローラ１５に、トナーの帯電極性と逆極性の正極性の一次転写バイアスを印加することで、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト９上に一次転写されるようになっている。ここで、本実施の形態では、一次転写位置と、この一次転写位置通過後の中間転写ベルト９裏面が接触する最初のローラ部材である張架ローラ１１との対向位置との間の距離が４０ｍｍに設定されている。
【００３０】
なお、図１中において、１９は一次転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するドラムクリーナである。
【００３１】
また、転写材２０の搬送経路に面した中間転写ベルト９の二次転写位置には本実施の形態では、中間転写ベルト９のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ローラ１６と、中間転写ベルト９の裏面側に配設されて二次転写ローラ１６の対向電極をなす接地された張架ローラ１３を備えている。
【００３２】
二次転写ローラ１６には、トナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアスが印加されている。更に、二次転写位置の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト９上に残留したトナーを除去するベルトクリーナ２１が設けられている。なお、前記二次転写ローラ１６及びベルトクリーナ２１は、中間転写ベルト９に対して接離可能に配設されており、複数色のカラー画像が形成される場合には、最終色前のトナー像が二次転写ローラ１６及びベルトクリーナ２１を通過するまで中間転写ベルト９から離間するようになっている。
【００３３】
また、本実施の形態において、レジストローラ１７で一旦位置決め停止させた後所定のタイミングで二次転写位置へと転写材２０を送り込むようになっており、更に、二次転写後の転写材２０を不図示の搬送部材により不図示の定着器へ搬送し、転写材にトナー像を溶融固着するようになっている。
【００３４】
｛画像形成プロセス｝
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作像プロセスについて説明する。
【００３５】
まず、感光体ドラム１上に静電潜像の書き込みが行われ、この静電潜像に対応した現像器によって現像される。これは、例えば感光体ドラム１上に書き込まれた静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエローのトナーを内包する現像器４で現像され、感光体ドラム１上にはイエローのトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と中間転写ベルト９とが接する一次転写位置で感光体ドラム１から中間転写ベルト９の表面に転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナーはドラムクリーナ１９によって除去される。
【００３６】
このとき、単色画像を形成する場合には、中間転写ベルト９に一次転写されたトナー像を直ちに転写材２０に二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上でのトナー像形成並びにこのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上にはその一回転毎にイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト９に一次転写される。一方、中間転写ベルト９は最初に一次転写されたトナー像を担持したまま感光体ドラム１と同一周期で回動し、中間転写ベルト９上にはその一回転毎にマゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が転写される。
【００３７】
このようにして中間転写ベルト９に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト９の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、転写材２０はレジストローラ１７にて所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、張架ローラ１３に対して二次転写ローラ１６が転写材２０を狭持する。すると、二次転写位置では、二次転写ロール１６と張架ローラ１３との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト９に担持されたトナー像が二次転写位置において転写材２０に静電転写される。その後、転写材２０は、不図示の搬送部材を経て不図示の定着器へと搬送されて転写材２０のトナー像が定着され、一方、二次転写位置を通過した中間転写ベルト９の像担持面側は、ベルトクリーナ２１によってクリーニングされる。
【００３８】
上述の作像プロセスのうち、中間転写ベルト９上に一次転写されたトナー像の挙動について詳述する。一次転写において、中間転写ベルト９上にトナー像が転写されると、中間転写ベルト９裏面側の前記トナー像に対応する位置には、そのトナーの帯電量に応じてトナーの帯電極性とは逆極性の正極性の電荷が帯電される。従って、中間転写ベルト９の裏面側には、トナー像に応じた正電荷の分布が形成される。この一次転写の際、トナーと感光ドラム１の表面の鏡映力を断つため、トナーの帯電量より多い電荷量を中間転写ベルト９に帯電する。
【００３９】
そして、この中間転写ベルト９裏面側の電荷の量は、トナー像が重ねられ転写される毎に増加する。すなわちイエロートナー像が転写されたときよりもこのイエロートナー像上にマゼンタトナー像が重ね転写されたときの方が電荷量は多くなる。また、この中間転写ベルト９の裏面側の電荷によって中間転写ベルト９の裏面側には電位が誘起されるが、この電位も、電荷量の増加に伴って高くなっていく。
【００４０】
｛除電手段｝
上記画像形成装置において、中間転写ベルト９の帯電により、該ベルト９に転写されたトナー像が乱れないように中間転写ベルト９の除電手段を設けている。
【００４１】
そのため、図１に示すように、一次転写後の中間転写ベルト９が、トナー像を担持した状態で張架ローラ１１に接触する前に、上流側除電手段となる除電針１８を通過するように構成されている。本実施形態の除電針１８の材質はＳＵＳで構成され、図２に示すように、１［ｍｍ］間隔、３［ｍｍ］深さの鋸歯状をしていて、針先から中間転写ベルト９の裏面までの距離が２ｍｍの位置に配置され、この除電針１８に−３ｋＶのバイアスが印加されている。
【００４２】
前記除電針１８の針先と中間転写ベルト９裏面間でトナー像が乱れない程度の放電を起こさせ、中間転写ベルト９の裏面電位を降下させている。このようにすることで、一次転写部で帯電させられた中間転写ベルト９が最初に接触する接地された張架ローラ１１表面との間でトナー像が乱れる程の異常放電が起きるのを防止している。
【００４３】
この状態で中間転写ベルト９は、張架ローラ１１に巻き付きながら接触し、次いで分離する。本実施形態では前記分離部近傍に、すなわち、図１に示すように、一次転写部を通過した中間転写ベルト９裏面が接触する最初の張架ローラ１１の下流近傍に下流側除電手段となる除電針２２を接地して配置されている。
【００４４】
前記除電針２２は、前記除電針１８と同様に、材質はＳＵＳで１［ｍｍ］間隔、３［ｍｍ］深さの鋸歯状をしていて（図２参照）、針先から中間転写ベルト９の裏面までの距離が２ｍｍかつ張架ローラ１１との最近接距離が２ｍｍの位置に配置されている。
【００４５】
このように、張架ローラ１１の下流側に除電針２２を配置することにより、この中間転写ベルト９と張架ローラ１１の接触後の分離部で起きる異常放電の電荷を除電針２２で吸収し、異常放電で中間転写ベルト９に電荷が飛び込むショックを軽減し、中間転写ベルト９に担持されたトナー像がこの分離部でも乱れないようにしている。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に除電構成の第２実施形態について説明する。なお、画像形成装置の基本構成は前述した第１実施形態と同様であるため、ここでは第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００４７】
前述した第１実施形態では、除電針２２を接地した例を示したが、前記除電針２２に転写されたトナーと同極性のバイアス、例えば−１ｋＶ程度のバイアスを印加するように構成してもよい。除電針２２にバイアスを印加することにより、中間転写ベルト９の表面電荷密度を小さくさせ、この中間転写ベルト９と張架ローラ１１の接触後の分離部で起きる異常放電の電荷をより効果的に除電針２２で吸収し、異常放電で中間転写ベルト９に電荷が飛び込むショックを軽減し、中間転写ベルト９に担持されたトナー像がこの分離部でも乱れないようになる。
【００４８】
なお、上記説明では除電針２２にトナーと同極性のバイアスを印加する例を示したが、前記バイアスは張架ローラ１１の上流側の除電針１８に対してもトナーと同極性のバイアスを印加するようにすれば、より効果的である。
【００４９】
〔第３実施形態〕
次に除電構成の第３実施形態について説明する。なお、この実施形態においても画像形成装置の基本構成は前述した第１実施形態と同様であるため、ここでは第１実施形態と異なる部分について説明する。
【００５０】
本実施形態にあっては、一次転写後の中間転写ベルト９が、トナー像を担持した状態で張架ローラ１１に接触する前に、図３に示す除電ファーブラシ２３を通過するように構成されている。前記除電ファーブラシ２３は、レーヨン導電繊維（メーカー：ユニチカＲＥＣ−Ｂ）で、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ^２、抵抗５×１０^４Ωからなるブラシ層を有するファーブラシを用い、中間転写ベルト９の裏面と接触するように配置され、且つ接地されている。
【００５１】
前記除電ファーブラシ２３の毛先と中間転写ベルト９裏面間でトナー像が乱れない程度の放電を起こさせ、中間転写ベルト９の裏面電位を降下させている。このようにしても前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
なお、前述した各実施形態では、張架ローラ１１の下流側にも接地された張架ローラ１２があるが、前述の張架ローラ１１までを通過することで中間転写ベルト９の裏面電位は低くなっていて、さらに、前記中間転写ベルト９が半導電材料で構成されていて自己除電性能を有しているため、張架ローラ１２を通過するまでの中間転写ベルト９の裏面電位は分離部でトナー像を乱すほどの放電を起こさない程度に下がっていて、この張架ローラ１２付近に除電部材がなくてもトナー像は乱れない。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも一次転写部通過後の中間転写ベルトが最初に接触するローラ部材からの分離部近傍に除電手段を配設することにより、この分離部で起きる異常放電によるショックを軽減し、中間転写ベルト上でトナー像が飛び散って乱れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図２】除電針部材の説明図である。
【図３】第３実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。
【図４】中間転写ベルトを用いた画像形成装置における従来技術に係る除電構成の説明図である。
【図５】トナー像の飛び散り原理の説明図である。
【符号の説明】
１ …感光体ドラム
２ …帯電装置
３ …露光装置
４，５，６，７ …現像器
８ …現像器ユニット
９ …中間転写ベルト
１０，１１，１２，１３，１４ …張架ローラ
１５ …一次転写ローラ
１６ …二次転写ローラ
１７ …レジストローラ
１８ …除電針
１９ …ドラムクリーナ
２０ …転写材
２１ …ベルトクリーナ
２２ …除電針
２３ …除電ファーブラシ

Claims (4)

1. 像担持体に形成されたトナー像を複数の支持ローラ部材に回転可能に支持された中間転写ベルトに一次転写部において一次転写し、該中間転写ベルト上のトナー像を転写材に二次転写して画像形成する画像形成装置において、
   前記一次転写部を通過した前記中間転写ベルトに接触する最初の前記支持ローラ部材よりも該ベルトの回転方向下流側であって前記支持ローラ部材の近傍に、前記中間転写ベルトを除電するための下流側除電手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記下流側除電手段は接地または前記トナーと同極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記一次転写部を通過した前記中間転写ベルトが接触する最初の前記支持ローラ部材よりも該ベルトの回転方向上流側であって前記支持ローラ部材の近傍に、前記中間転写ベルトを除電するための上流側除電手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記上流側除電手段は接地または前記トナーと同極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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