JP2006234906A - 転写装置及びこれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体の搬送性が不安定な転写装置レイアウトや分離性が不安定なコシの弱い記録媒体の使用などの条件においても、安定した転写搬送性を有する転写装置及びこの転写装置を利用した画像形成装置を提供する。
【解決手段】 中間転写体１０上のトナー像をさらに記録媒体Ｐに転写する２次転写部１８を有する画像形成装置における転写装置において、前記２次転写部１８は、前記中間転写体１０のトナー像を有する面に対向し、前記中間転写体１０との間に記録媒体Ｐを挟持して搬送する接触転写体４１、前記中間転写体１０と前記接触転写体４１との間に挟持・搬送される前記記録媒体Ｐに対し電圧を印加し得る前記中間転写体１０の内側の第１の電極１１、前記記録媒体Ｐの搬送方向に沿って前記接触転写体４１の下流側で、前記記録媒体Ｐのトナー像を有する面の裏側に対抗して電圧を印加し得る第２の電極４４を有し、前記第１の電極１１及び第２の電極４４にトナー像と同極性の電圧を印加する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真式画像形成装置の中核となる転写装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真式画像形成装置においては中間転写体を利用して画像形成を行う構成が知られている。斯かる画像形成にあっては、薄い紙から厚い紙など様々な記録媒体が利用される（例えば、特許文献１参照）。
中間転写体上に形成した画像を記録媒体に転写する転写工程は、例えば、画像形成体として帯電したトナー粉体を利用した電子写真装置においては、中間転写体のトナー画像を有する面に対向し、前記中間転写体との間に記録媒体を挟持して搬送し得る接触転写体を有している。
中間転写体の内側には、この中間転写体と接触転写体との間に挟持・搬送される記録媒体に対し電圧を印加し得る電極を有し、この電極からトナー画像と同極性の電圧を印加するものが知られている。この場合、転写工程を終了した記録媒体は、その後、中間転写体から分離して、定着工程に進み、ここで圧力・温度などが加えられてトナー画像の定着が行われる。
このような画像形成装置において、記録媒体としてコシの弱い薄手の記録媒体を使用したさい、記録媒体を中間転写体から分離するときに記録媒体の搬送が不安定になるという課題がある。
かかる場合に、搬送される記録媒体と周辺部材との距離が近くなって、周辺部材の帯電などの影響により記録媒体上のトナー画像が乱されたり、トナー画像面を画像形成装置内の部材で擦ってしまい画像が乱れたり、場合によっては、分離しきれずにジャムしてしまうことがあった。
このような課題に対する従来技術としては、分離後の搬送路内に静電吸着部材と除電部材を順次配設した技術（特許文献１）などが知られている。これは、分離後の搬送路内に静電吸着部材として接地された電極などを設け、その静電吸着力により記録媒体を引き付けることにより搬送性を安定化するものである。
特開平９−１２７８０６号公報

しかしながら、このような画像形成装置においては、画像が形成される記録媒体の搬送経路が多様に亘って一様でないが、一般的には紙がほぼ水平方向に搬送される形態が多い。とくに小型の画像形成装置については、装置容積を小さくする工夫がなされた結果、記録媒体の搬送路が垂直方向になっているものも数多く見かけられる。
水平に搬送される画像形成装置は、記録媒体の重量が常に搬送路下方向に働くため、記録媒体の分離性・搬送性は比較的安定し易いが、垂直に搬送・転写・定着される画像形成装置は、記録媒体の重量による安定効果を利用できず、水平方向に搬送される画像形成装置に比べて不利である。
また、従来技術においては、静電吸着部材は接地されただけの構造であるため、記録媒体の挙動を制御するには静電吸着力が不足気味になることがあった。例えば、低湿環境で抵抗が上昇し電荷を帯び易く変化した紙などを記録媒体として使用した場合に、静電吸着部材の吸着力よりも中間転写体への吸着力が勝る場合がある。
このため、記録媒体が２次転写バイアスローラに沿って中間転写体側に巻き込まれてしまいジャムとなることがあった。またこの傾向は、搬送路が垂直方向を向いている装置においてとくに発生し易いことがわかっている。
また、記録媒体には数多くの種類があり、とくにコシの弱い紙や電気抵抗が高く帯電し易い紙などを使用した場合においても、記録媒体の搬送性は不安定になってしまう。以上のような搬送性の厳しい条件が重なった場合などには、従来技術を適用したとしても、記録媒体の搬送性が不安定となり、先述の不具合を発生してしまうことが解った。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、記録媒体の搬送性が不安定な転写装置レイアウトや分離性が不安定なコシの弱い記録媒体の使用などの条件においても、安定した転写搬送性を有する転写装置及びこの転写装置を利用した画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、中間転写体上のトナー像をさらに記録媒体に転写する２次転写部を有する画像形成装置における転写装置において、前記２次転写部は、前記中間転写体のトナー像を有する面に対向し、前記中間転写体との間に記録媒体を挟持して搬送する接触転写体、前記中間転写体と前記接触転写体との間に挟持・搬送される前記記録媒体に対し電圧を印加し得る前記中間転写体の内側の第１の電極、前記記録媒体の搬送方向に沿って前記接触転写体の下流側で、前記記録媒体のトナー像を有する面の裏側に対抗して電圧を印加し得る第２の電極を有し、前記第１の電極及び第２の電極からトナー像と同極性の電圧を印加する転写装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記第１の電極及び第２の電極に印加する電圧は、１つの電源より供給される請求項１記載の転写装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記第２の電極は、前記記録媒体や他の部材と接触することがないように、１０⁹Ω以上のまたは絶縁性の保護部材を有している請求項１または２記載の転写装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記保護部材は、前記記録媒体が搬送されるさいに、搬送路に導くガイド部材を兼ねる請求項３記載の転写装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項記載の転写装置を備える画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の安定した搬送が可能となり、トナー画像の乱れやジャムといった問題が発生しないという優れた効果を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明を適用するタンデム型中間転写方式の電子写真装置の概略図である。この電子写真装置Ａはタンデム画像形成ユニット１、書き込み光学ユニット２、全体を支える給紙ユニット３、搬送・反転ユニット４、最終的に画像を転写材に定着する定着ユニット５などで構成されている。
図２は図１の作像部分を拡大して示す概略図である。タンデム画像形成ユニット１は、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設けている。中間転写体１０は単層あるいは多層構造からなるゴムまたは樹脂などで構成される。
中間転写体１０は第１電極としての２次転写バイアスローラ１１及び支持ローラ１２、１３、１４、１５で張架され、図示例では反時計回りに回転可能となっている。これらの中で、支持ローラ１４の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１６を設けている。
中間転写体１０と中間転写体クリーニング装置１６は一体のユニットになっており、ユニットの寿命となった場合には、画像形成装置本体からユニット部分のみ交換できる構成になっている。
また、２次転写バイアスローラ１１は、２次転写電界形成手段１７により、トナーと同極性または正負両極性の電界を形成することが可能となっている。中間転写体１０を挟んで向かい側には、２次転写ユニット１８が設置されている。

また、支持ローラ１２と支持ローラ１３の中間転写体１０の内側には、１次転写時に電界を形成する１次転写バイアスローラ１９、２０、２１、２２が中間転写体１０に接触可能な状態で配置されている。
そして、中間転写体１０を挟んで１次転写バイアスローラ１９、２０、２１、２２の向かい側には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの感光体（感光体ドラム）２３、２４、２５、２６を横に並べて配置してタンデム画像形成ユニットを構成する。
それぞれの感光体２３〜２６の周りには、それぞれ、感光体帯電手段２７〜３０、感光体クリーニング手段３１〜３４、現像手段３５〜３８が配置されている。感光体２３〜２６への書き込み露光は、感光体帯電手段２７〜３０と現像手段３５〜３８の間の位置で、図示してない露光装置によりレーザ照射されて行われる。
２次転写ユニット１８の下には、記録媒体Ｐを２次転写ユニット１８に送り込むレジストローラ４０を設置している。２次転写ユニット１８の上流には、記録媒体Ｐ上のトナー画像を定着する定着装置３９を設けている。
さて、今、このカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、まずパソコンや図示してないスキャナなどから画像信号が入力される。信号入力後所定のタイミングで、図示してない駆動モータで感光体２３〜２６及び中間転写体１０を回転させる。
感光体２３〜２６の回転と同時に、感光体クリーニング手段３１〜３４による予備クリーニング動作が行われ、その後、感光体帯電手段２７〜３０による帯電動作、図示してない露光手段による露光動作、現像手段３５〜３８による現像動作が行われる。
このようにして感光体２３〜２６上に形成したトナー画像は、それぞれ所定のタイミングで１次転写バイアスローラ１９〜２２にトナーと逆極性の電界を形成することによって、中間転写体１０上に１次転写され、単色または多色の可視画像が形成される。
一方、画像信号の入力後、所定のタイミングで、図示してない給紙ユニットから記録媒体Ｐが繰り出され、この記録媒体Ｐはレジストローラ４０に突き当てて止める。そして、中間転写体１０上の可視画像にタイミングを合わせてレジストローラ４０を回転し、中間転写体１０と２次転写ユニット１８との間に記録媒体Ｐを送り込む。
そして同時に、２次転写電界形成手段１７により２次転写バイアスローラ１１にトナーと同極性の電界が形成され、中間転写体１０上の可視画像が記録媒体Ｐ上に２次転写される。その後、転写材（記録媒体）Ｐは定着装置３９を通過し、熱と圧力とを加えられることによって転写材上に可視画像が定着される。
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１６によって、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、再度の画像形成に備える。

図３は本実施の形態における２次転写周辺部の一例を示す概略図である。まず、本実施の形態における２次転写は、張架ローラ１２と２次転写バイアスローラ１１に張架された中間転写ベルト１０の領域で行われる。
中間転写ベルト１０を挟んで２次転写バイアスローラ１１に対向するように２次転写対向ローラ４１が設置される。記録媒体Ｐの搬送路に沿って２次転写対向ローラ４１の下流には、記録媒体Ｐの裏面の余分な電荷を除去するための除電部材４２が設置されている。
除電部材４２には、高圧電源４３により電圧印加することも可能となっている。また除電部材４２のさらに下流には、静電吸着部材４４を設置し、さらにその下流には定着入口ガイド４５があり、定着ユニット３９へと続いている。記録媒体Ｐの搬送は以下のようにして行われる。
まず、記録媒体Ｐは図示してない用紙カセットから送り出され、レジストローラ４０にていったん停止させられる。中間転写体１０上に形成されたトナー画像が２次転写部にてちょうど記録媒体Ｐの画像範囲内に収まるようなタイミングにおいて、記録媒体Ｐはレジストローラから送り出される。
送り出された記録媒体Ｐは中間転写体１０と２次転写対向ローラ４１に挟持され、トナーと同極性の電界を２次転写バイアスローラ１１に印加することにより、中間転写体１０上のトナー画像が記録媒体Ｐに転写される。
その後、記録媒体Ｐは除電部材４２により裏面の余分な電荷を除去されながら中間転写体１０から分離され、搬送ガイドを兼ねた第２電極としての静電吸着部材４４及び定着入口ガイド４５を経て定着ユニット３９に導かれ、そこで圧力や熱などを加えられ定着される。静電吸着部材４４は、記録媒体を吸着する静電力を発揮して中間転写体１０側から下流側搬送経路へ記録媒体を剥離し易くする。

しかし、前述したように、使用する記録媒体Ｐによっては、静電吸着部材４４の吸着力よりも中間転写体１０への吸着力が勝る場合があり、記録媒体Ｐが２次転写バイアスローラ１１に沿って中間転写体１０側に巻き込まれてしまいジャムとなることがあった。またこの傾向は、搬送路が垂直方向を向いている装置においてとくに発生し易いことが解った。
そのため、本発明では、静電吸着部材４４に対しトナーと同極性の電圧を印加することで、より大きな静電吸着力を作り出し、この問題を克服することを考えた。本実施の形態の画像形成装置において、２次転写を行った場合、記録媒体Ｐのトナー画像が転写される面は、トナーと同じ極性になり、トナー画像のない面は、トナーと逆の極性に帯電される。
したがって、静電吸着部材４４にトナーと同極性の電界を形成することで、記録媒体のトナー画像のない面の静電吸着力を増して静電吸着部材４４側に吸引され易くすることができ、記録媒体Ｐが垂直搬送路上でふらつくことなく、理想の搬送路を伝わらせることが可能となる。この構成により、先述の記録媒体の搬送性に厳しい条件が重なった場合においても、安定した搬送性を得ることができるようになった。
また、静電吸着部材４４に電界を掛ける目的だけで高圧電源を追加することは、電源を新規に設けるためのスペース、コストなどの点で困難が伴う。しかし、本実施の形態では、２次転写のために備えている高圧電源（２次転写電界形成手段）１７の出力を静電吸着部材４４に分配することでこれを解決した。この構成により、新たに高圧電源を追加する必要がなくなり、省スペース化、低コスト化を実現することが可能となった。
また、上記構成にて静電吸着部材４４に電圧を印加する場合、静電吸着部材４４から記録媒体Ｐや他の部材に電流が漏洩してしまうと、記録媒体Ｐ上のトナー画像が乱されたり、２次転写バイアスローラ１１の電圧が低下し、転写不足を生じたりすることがある。そのため、静電吸着部材４４は、記録媒体Ｐを含む他の部材に接触することがないように、保護部材が設けられていることがより望ましい。
図４は静電吸着部材の実施の形態を示す概略斜視図である。図４において、保護部材４６は静電吸着部材４４が他の部材と接触しないようにすることが第１の目的である。このため、搬送路や他の部材への電流漏洩が起こらないように、部材間距離や材質を決定する必要がある。
図４の実施の形態では、樹脂製の保護部材４６に数ｍｍの厚みを持たせることで搬送路と静電吸着部材４４との距離を確保する形態にした。また、保護部材４６自体を介しての電流漏洩が問題とならないためには、保護部材４６は最低でも１０⁹Ω以上の高抵抗部材または絶縁性の部材であることが必要である。
さらに、保護部材４６は、搬送ガイド部材としての機能を持たせることが可能であり、記録媒体Ｐの搬送を妨げないような形状とすることも重要である。そのためには、図４に示したように、記録媒体Ｐの搬送方向に対して平行な方向にリブを設ける形態が望ましい。

次に、上述した実施の形態のより具体的な条件について説明する。上記感光体ドラム２３〜２６としては、有機感光体（ＯＰＣ）を用い、帯電ローラ２７〜３０によって−２００〜−２０００Ｖに一様に帯電したものに原稿の画像に対応したレーザ光を照射して光書き込みを行い、静電潜像を形成する。
トナーは負帯電性のものを用いてネガ−ポジ現像を行い、感光体ドラム２３〜２６上にトナー像を形成する。中間転写体１０として、厚さ０．１０ｍｍ、幅２４６ｍｍ、内周長７９６ｍｍの熱硬化性樹脂からなる中間転写ベルトを用い、この中間転写ベルト１０の移動速度を１５５ｍｍ／秒に設定した。
このような材質で形成した中間転写ベルト全体の体積抵抗率を測定したところ、１０⁷〜１０¹²Ωｃｍであった。上記各体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている測定方法を用い、電圧１００Ｖを１０秒間印加して測定したものである。
また、中間転写ベルト１０の表面抵抗率を、三菱油化製の抵抗測定器「ハイレスターＩＰ」で測定したところ、１０⁹〜１０¹⁴Ω／ｃｍであった。この表面抵抗率は、上記抵抗測定器を用いる他、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている表面抵抗測定法で測定することもできる。

支持ローラ１２〜１４としては、直径１２ｍｍ〜２６ｍｍの金属ローラもしくはゴムローラを用い、そのローラ幅は、中間転写ベルト１０の蛇行を防止するために、２３６ｍｍとした。また、支持ローラ１５に関しては、直径１２ｍｍ、幅２３０ｍｍとし、他の支持ローラに比べて幅を小さくした。
また、支持ローラ１５に対しては、クリーニング部材として図示してないゴムブレードを設けた。２次転写対向ローラ４１としては、直径２６ｍｍ、幅２３０ｍｍのウレタン発泡樹脂からなるローラを用いた。
また、静電吸着部材４４としては、厚さ０．６ｍｍの金属板を加工したものを用い、２次転写電源１７の出力を分配し、その他の部材には電流が流れ出さないように、その周辺部分及び長手方向部分の数箇所に、樹脂製の保護部材４６（図４参照）を設けた。
保護部材４６は、ＡＢＳ樹脂を用いて作成し、その電気抵抗は絶縁とした。また、搬送路から静電吸着部材４４までの距離は２ｍｍになるように保護部材４６の厚みを持たせた。
また、２次転写のための高圧電源１７に印加する電界は、トナーとして負帯電性のトナーを用いた場合は、電流０〜−１００μＡ・電圧０〜−４ｋＶ程度の領域を使用した。また、トナーとして正帯電性のトナーを用いた場合は、電流０〜＋１００μＡ・電圧０〜＋４ｋＶ程度の領域を使用した。
２次転写電界の強度は、使用する記録媒体や周囲の環境条件などにより可変制御した。また、２次転写電界の制御は、定電圧制御・定電流制御のどちらにおいても、同等の効果を得ることができた。
なお、上記例では、静電吸着部材４４として板金状の例を示したが、本発明は、ブラシ状、マイラ状など他の形態、他の材質にも適用できる。保護ガイドについても同様に、他の材料を用いることも可能である。

本発明を要約すれば、単数または複数から構成される感光体２３〜２６上に形成される正もしくは負の極性を有するトナー像を、中間転写体１０に転写する１次転写部と、上記中間転写体上のトナー像をさらに記録媒体Ｐに転写する２次転写部を有する画像形成装置の転写装置において、前記２次転写部は、前記中間転写体１０のトナー像を有する面に対向し、前記中間転写体１０との間に前記記録媒体Ｐを挟持して搬送し得る接触転写体（２次転写対向ローラ）４１を有している。
前記２次転写部は、また、中間転写体１０と接触転写体４１との間に挟持・搬送される記録媒体Ｐに対し電圧を印加し得る中間転写体１０の内側の第１の電極（２次転写バイアスローラ）１１及び、前記録媒体Ｐの搬送方向に沿って前記接触転写体４１の下流側で、前記記録媒体Ｐのトナー像を有する面の裏側に対抗して電圧を印加し得る第２の電極（静電吸着部材）４４を有している。前記第１の電極１１及び第２の電極４４からトナー像と同極性の電圧を印加する。
以上のように、本発明によれば、記録媒体の安定した搬送が可能となり、トナー画像の乱れやジャムといった問題が発生しないという優れた効果を奏する。また、電源として新規なものを用意しなくても上記と同等な効果を得られるという優れた効果がある。

本発明を適用するタンデム型中間転写方式の電子写真装置の概略図。 図１の作像部分を拡大して示す概略図。 本実施の形態における２次転写周辺部の一例を示す概略図。 静電吸着部材の実施の形態を示す概略斜視図。

符号の説明

１ タンデム画像形成装置
１０ 中間転写体
１１ 第１の電極（２次転写バイアスローラ）
１７ １つの電源（２次転写電界形成手段）
１８ ２次転写ユニット（２次転写部）
４１ 接触転写体（２次転写対向ローラ）
４２ 除電部材
４３ 除電電界形成手段
４４ 第２の電極（静電吸着部材）
４６ 保護部材

Claims (5)

1. １次転写部にて中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体に転写する２次転写部を有する画像形成装置における転写装置において、前記２次転写部は、前記中間転写体のトナー像を有する面に対向し、前記中間転写体との間に記録媒体を挟持して搬送する接触転写体、前記中間転写体と前記接触転写体との間に挟持・搬送される前記記録媒体に対し電圧を印加し得る前記中間転写体の内側の第１の電極、前記記録媒体の搬送方向に沿って前記接触転写体の下流側で、前記記録媒体のトナー像を有する面の裏側に電圧を印加し得る第２の電極を有し、前記第１の電極及び第２の電極からトナー像と同極性の電圧を印加することを特徴とする転写装置。
2. 前記第１の電極及び第２の電極に印加する電圧は、１つの電源より供給されることを特徴とする請求項１記載の転写装置。
3. 前記第２の電極は、前記記録媒体や他の部材と接触することがないように、１０^９Ω以上のまたは絶縁性の保護部材を有していることを特徴とする請求項１または２記載の転写装置。
4. 前記保護部材は、前記記録媒体が搬送されるさいに、搬送路に導くガイド部材を兼ねることを特徴とする請求項３記載の転写装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか一項記載の転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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