JP2006010882A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーとは逆極性の電圧または電流を同一のバイアス印加手段から供給することによってバイアス印加手段の数、すなわち電源の数を削減するカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体３上に形成された複数色のトナー画像を順次中間転写ベルト２上に一次転写し、前記中間転写ベルト２上のトナー画像を二次転写手段５で一括して記録媒体に二次転写するカラー画像形成装置において、前記二次転写手段５としての二次転写ローラ５と、前記中間転写ベルト２を挟んで前記二次転写ローラ５の反対側に配置された転写対向ローラ６と、前記二次転写手段５で前記記録媒体上に画像を転写した後に、前記記録媒体の画像面に対して裏面を除電するための、前記二次転写手段５下流にかつ近傍に配置された記録媒体除電手段１０を有し、前記二次転写ローラ５を接地し、前記転写対向ローラ６と前記記録媒体除電手段１０に、トナーとは逆極性の電圧または電流を同一のバイアス印加手段１４から供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタに用いられる電子写真プロセスを有するカラー画像形成装置に関する。

従来において、電子写真カラー画像形成装置が中間転写ベルトの外周に像担持体を含む複数の作像ユニットを並べ、作像ユニットの像担持体上に形成された各色のトナー画像を中間転写ベルト上に順次一次転写し、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー画像を二次転写手段で記録媒体上に一括して転写する、所謂、中間転写方式を用いることは知られている。
図９は従来の電子写真カラー画像形成装置の第１の例を説明する概略図である。この電子写真画像形成装置１は中間転写ベルト２の外周に像担持体３を含む複数の作像ユニットを並べている。
作像ユニットの像担持体３上に形成された各色のトナー画像は中間転写ベルト２上に順次一次転写ローラ４で一次転写され、中間転写ベルト３上に一次転写されたトナー画像を二次転写手段５で記録媒体（図示せず）上に一括して転写される。
この電子写真カラー画像形成装置は、二次転写手段として、導電性の弾性部材からなる転写ローラ５を使用する。中間転写ベルト３を挟んで一次転写ローラ４の反対側に、導電性部材からなる転写対向ローラ６を設置し、所定の荷重を与えて転写ニップを形成する。
転写ニップに所定のタイミングで記録媒体を通過させて、中間転写ベルト３面上のトナー画像を記録媒体上へ静電転写する。図９には、さらに、二次転写バイアス印加手段７、除電バイアス印加手段８、タイミングローラ９、除電手段１０、定着手段１１、記録媒体搬送経路１２およびベルトクリーニング手段１３が示してある。
中間転写ベルト３面上のトナー画像を記録媒体上へ静電転写する転写バイアスの印加方法には、従来、２つ方法が知られている。上述した第１の例の電子写真カラー画像形成装置では、トナーと逆極性の電圧または電流を二次転写ローラ５に印加する。また転写対向ローラ６を接地する。
図１０は従来の電子写真カラー画像形成装置の第２の例を説明する概略図である。この電子写真カラー画像形成装置の構成は図９の第１の例と同様であるので同一部分の説明は省略する。
中間転写ベルト３面上のトナー画像を記録媒体上へ静電転写する転写バイアスの印加方法は第１の例と異なり、トナーと同極性の電圧または電流を転写対向ローラ６に印加する。また二次転写ローラ５を接地する。

転写ニップを通過した記録媒体の裏面は、転写バイアスによって、トナーとは逆極性の電荷を帯び、中間転写ベルト２表面に吸着しやすくなり、この中間転写ベルト２から分離し難い状態になっている。
このため、転写ニップ下流近傍に、記録媒体を除電するための除電手段１０を配置し、記録媒体裏面の帯電とは逆極性のバイアス、すなわち、トナーと同極性のバイアスを印加して記録媒体を除電し、中間転写ベルト２表面から記録媒体を分離し易くしている。
除電手段としては、記録媒体と非接触の状態で均一な放電を行うために、金属部材からなる鋸歯状電極、コロナチャージャ或いは導電性不織布等が用いられる。
通常、転写バイアスと除電バイアスは、電圧或いは電流値の最適設定値および印加タイミングが、印刷条件（記録媒体種、印刷面、温湿度等）によって異なるため、個別に設定され、それぞれにバイアス印加手段７、８、すなわち電源が用意される。
しかしながら、バイアス印加手段７、８、すなわち電源を個別に設けるのは、コストの面で問題があり、電源の数を少なくすることが望まれる。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、トナーとは逆極性の電圧または電流を同一のバイアス印加手段から供給することによってバイアス印加手段の数、すなわち電源の数を削減するカラー画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体上に形成された複数色のトナー画像を順次中間転写ベルト上に一次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー画像を記録媒体に二次転写するカラー画像形成装置において、二次転写手段としての二次転写ローラと、前記中間転写ベルトを挟んで前記二次転写ローラの反対側に配置された転写対向ローラと、前記二次転写手段で前記記録媒体上に画像を転写した後に、前記記録媒体の画像面に対して裏面を除電するために前記二次転写手段の下流で且つ近傍に配置される記録媒体除電手段と前記転写対向ローラと前記記録媒体除電手段に、トナーとは逆極性の電圧または電流を供給するバイアス印加手段と、を備えることを特徴とする。
また請求項２に記載の発明は、前記記録媒体除電手段と前記バイアス印加手段との間に、所定の抵抗素子を挿入することを特徴とする。
また請求項３に記載の発明は、前記記録媒体除電手段は、前記記録媒体に非接触であることを特徴とする。

本発明によれば、転写バイアスと除電バイアスは同極性のため、同一電源であるバイアス印加手段によりバイアスを印加することが可能になるので、電源コストを削減することが可能となる。また、除電電圧は転写電圧が高いほど、高い除電バイアスが必要となるが、転写バイアスと除電バイアスが同一電源であるため、転写電圧が高い場合には、除電電圧も同様に高くなるため、除電バイアスを個別に制御する必要がないという利点もある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態としてカラー画像形成装置の二次転写部の概略構成を示した図である。画像形成装置全体の構成は、従来の第１および第２の例におけると同様に中間転写ベルト２を用いたタンデム中間転写システムである。したがって、カラー画像形成装置全体の構成は図９および図１０を参照されたい。
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順で像担持体（感光体ドラム）３を中間転写ベルト２の下面側に配置し、図示しない作像手段によって、それぞれの感光体ドラム３上にトナー画像を形成する。
それぞれの感光体ドラム３上のトナー画像は、感光体ドラム３と中間転写ベルト２を挟んで対向する一次転写ローラ４によって、図示しない一次転写バイアス印加手段によって、トナーとは逆極性の定電流を印加することで、感光体ドラム３上から中間転写ベルト上に順次重ねて転写（いわゆる、一次転写）する。
中間転写ベルト２上に転写されたトナー画像は、導電性部材からなる二次転写ローラ５と中間転写ベルト２を挟んで、二次転写ローラ５と所定の圧力で接触対向する導電性部材からなる転写対向ローラ６によって形成される転写ニップ部において、所定のタイミングで転写ニップに搬送される記録媒体（図示せず）上に、ニップ圧力と転写バイアスによって一括して転写する。
転写バイアスとして、転写対向ローラ側にトナーと同極性の定電流を転写・除電共用バイアス印加手段１４から印加する。このとき二次転写ローラ５は接地して、転写ニップに転写電界を形成する。

転写ニップを通過した記録媒体の除電は、転写ニップ下流近傍に配置した金属製鋸歯状電極からの非接触放電によって行った。使用した部材および条件は以下の通りである。なお、二次転写部以外は割愛する。
中間転写ベルト：日東電工製ポリイミド樹脂単層
表面抵抗：１Ｅ＋１１Ω／（油化電子製Ｈｉｒｅｓｔａ−ＩＰ５００Ｖ測定値）
厚さ：８０μｍ
二次転写ローラ：住友ゴム製イオン導電性発泡ゴム
外径φ１７．５、軸芯径φ１２
軸〜表面間抵抗：５Ｅ＋７Ω（２３℃５０％ＲＨ ５００Ｖ １ｋｇ荷重全幅測定値）
アスカーＣ硬度：６０°
二次転写対向ローラ：ヤマウチ製ＥＰゴム
外径：φ３５
軸〜表面間抵抗：１Ｅ＋６Ω（２３℃５０％ＲＨ ５００Ｖ １ｋｇ荷重全幅測定値）
記録媒体除電手段：ＳＵＳ製鋸歯状電極
針間ピッチ：３ｍｍ
二次転写バイアス：定電流制御、評価時の信号パラメータとする
除電バイアス：二次転写バイアスと同じ
記録媒体：複写印刷用紙ＮＢＳリコー ４５ｋ紙Ａ４横通紙

図２は第１の実施の形態における表面印刷時の評価結果を表として示す図である。図３は第１の実施の形態における裏面印刷時の評価結果を表として示す図である。図４は比較のために、従来方式における表面印刷時の評価結果を表として示す図である。図５は比較のために、従来方式における裏面印刷時の評価結果を表として示す図である。
転写対向ローラ６および除電電極へのバイアス印加を共通化したときの、記録媒体の分離性と画像評価結果を図２および図３に示す。比較のために、転写バイアスと分離バイアスを個別に制御する従来方式の結果を図４および図５に示している。
第１の実施の形態としての評価は、転写電流を信号パラメータとして、転写バイアス印加時の負荷電圧を測定した。 従来方式は、転写電流と分離電圧をパラメータとして評価した。
従来方式の結果から、転写性（画像品質）と分離性は転写電流と除電電圧に依存しており、転写性は、分離電圧が高いほど転写電流が必要となり、分離性は、転写電流が高いほど除電電圧が必要となる。これは、転写電流を高くすると、記録媒体裏面の帯電が高くなり、必要な除電電圧も高くなるためである。
図６は従来方式による転写性と分離性の両立範囲を表として示す図である。転写性と分離性を両立させるためには、図６に示すバイアス範囲が必要となる。従来方式においては、印刷面、記録媒体種類、使用環境などにより、転写電流および除電電圧の最適条件が変わるため、印刷条件によって、除電電圧を制御する必要がある。
一方、第１の実施の形態では、入力した転写電流に対する負荷電圧が、除電電圧となるために、図２および図３に示す通り、転写電流を変化させると除電電圧も自動的に変化することになる。このため、印刷面、記録媒体種類、使用環境などの誤差要因に対して、除電電圧を個別に制御する必要がない。

図７は第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の二次転写部の概略構成を示した図である。
図７に示す第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る二次転写部の構成において、記録媒体除電手段１０である鋸歯状電極とバイアス印加手段との間に抵抗素子１５を挿入している。
挿入された抵抗素子１５は、記録媒体除電手段１０から二次転写ローラ５および記録媒体への電流漏洩を抑制する効果があり、二次転写ローラ抵抗が低く、かつ、二次転写ローラ５と記録媒体除電手段１０の距離が近い場合、または、高湿環境に曝された吸湿紙を使用する場合に有効となる。
第２の実施の形態で使用した部材および条件は以下の通りである。なお、二次転写部以外は割愛する。
中間転写ベルト：日東電工製ポリイミド樹脂単層
表面抵抗：１Ｅ＋１１Ω／（油化電子製ハイレスタ（Ｈｉｒｅｓｔａ）−ＩＰ５００Ｖ測定値）
厚さ：８０μｍ
二次転写ローラ：住友ゴム製イオン導電性発泡ゴム
外径φ１７．５、軸芯径φ１２
軸〜表面間抵抗：５Ｅ＋７Ω（２３℃５０％ＲＨ ５００Ｖ １ｋｇ荷重全幅測定値）
アスカーＣ硬度：６０°
二次転写対向ローラ：ヤマウチ製ＥＰゴム
外径：φ３５
軸〜表面間抵抗：５Ｅ＋６Ω（２３℃５０％ＲＨ ５００Ｖ １ｋｇ荷重全幅測定値）
記録媒体除電手段：ＳＵＳ製鋸歯状電極
針間ピッチ：３ｍｍ
二次転写バイアス：定電流制御、評価時の信号パラメータとする
除電バイアス：二次転写バイアスと同じ
記録媒体：複写印刷用紙 ＮＢＳリコー ４５ｋ紙Ａ４横通紙

図８は第２の実施の形態における挿入抵抗と分離電流の関係を表として示す図である。挿入抵抗１５を振ったときの除電手段１０に流れる電流値と表面の画像品質および分離性の評価結果を図８に示している。
二次転写ローラ５の抵抗が低いために、挿入抵抗１５がない、または、低い場合、記録媒体除電手段１０から二次転写ローラ５へ電流が流れ込んでしまい、画像品質が低下してしまった。
なお、分離性は１ＧΩまで良好であった。本結果から、二次転写ローラ抵抗が低い場合の、記録媒体除電手段１０からの電流漏洩を挿入抵抗１５で抑制できることが確認された。
また、除電電圧が必要以上に高い場合には、トナーが飛び散る、いわゆる、チリが発生し易くなるが、挿入抵抗値を調整することで、除電電圧を調整することが可能であるため、少ないコストでバイアスの調整が可能となる。
除電バイアス印加手段１４と記録媒体除電手段１０の間に、所定の抵抗素子１５を挿入することで、転写バイアスと除電バイアスのバランスを最適化することができる。
記録媒体の先端部の分離性を向上させるために、転写バイアスを記録媒体の先端余白部では印加しない、或いは、弱めて、中間転写ベルトへの媒体先端の吸着力を低下させる技術がしばしば用いられる。
しかしながら、本実施の形態によれば、記録媒体除電手段１０は転写ニップの下流に配置されているので、分離バイアスは記録媒体の先端から印加させることが可能となり、除電バイアスのタイミング制御をとくに行わなくてもよい。
以上のように、本実施形の形態によれば、電源コストの削減と、除電バイアスのバイアス強度およびタイミング制御を不要とすることが可能となる。また転写バイアスと除電バイアスは同極性のため、同一電源を使用することが可能となり、電源コストを削減することが可能となる。
さらに、本実施の形態のようにして画像形成装置を構成すれば電源コストの削減と、除電バイアスのバイアス強度、及びタイミング制御が不要になるという利点がある。

本発明の第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の二次転写部の概略構成を示した図。 第１の実施の形態における表面印刷時の評価結果を表として示す図。 第１の実施の形態における裏面印刷時の評価結果を表として示す図。 比較のために、従来方式における表面印刷時の評価結果を表として示す図。 比較のために、従来方式における裏面印刷時の評価結果を表として示す図。 従来方式による転写性と分離性の両立範囲を表として示す図。 第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の二次転写部の概略構成を示した図。 第２の実施の形態における挿入抵抗と分離電流の関係を表として示す図。 従来の電子写真カラー画像形成装置の第１の例を説明する概略図。 従来の電子写真カラー画像形成装置の第２の例を説明する概略図。

符号の説明

１ カラー画像形成装置、２ 中間転写ベルト、３ 像担持体（感光体ドラム）、５ 二次転写手段（二次転写ローラ）、６ 転写対向ローラ、１０ 記録媒体除電手段、１４ バイアス印加手段（転写・除電共用バイアス印加手段）、１５ 抵抗素子

Claims (3)

1. 像担持体上に形成された複数色のトナー画像を順次中間転写ベルト上に一次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー画像を記録媒体に二次転写するカラー画像形成装置において、二次転写手段としての二次転写ローラと、前記中間転写ベルトを挟んで前記二次転写ローラの反対側に配置された転写対向ローラと、前記二次転写手段で前記記録媒体上に画像を転写した後に、前記記録媒体の画像面に対して裏面を除電するために前記二次転写手段の下流で且つ近傍に配置される記録媒体除電手段と前記転写対向ローラと前記記録媒体除電手段に、トナーとは逆極性の電圧または電流を供給するバイアス印加手段と、を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記記録媒体除電手段と前記バイアス印加手段との間に、所定の抵抗素子を挿入することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記記録媒体除電手段は、前記記録媒体に非接触であることを特徴とする請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。
   

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