JP2006267300A

JP2006267300A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006267300A
Application number: JP2005082813A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukushima; 浩次福島; Takashi Koide; 隆史小出; Yoshinari Ueno; 能成上野; Masataka Kuribayashi; 将隆栗林
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】 1次転写効率を高くするとともに転写残留トナーのクリーニング、及び逆極への帯電を大幅に改善させ、クリーニング効率をアップさせ、良質な画像を安定して得ることができる画像装置形成装置の提供。
【解決手段】中間転写体２０がベルト状で、かつ弾性を有し、像担持体１０と中間転写体２０とが密着配置されるとともに、クリーニング兼帯電部材７０と対向している対向ロール８１Ｂ、８１Ｃが少なくとも2本以上設置され、クリーニング兼帯電部材７０との圧接によって中間転写ベルト２０が凹面状に湾曲した状態にすることで、クリーニング兼帯電部材７０と中間転写ベルト２０のニップ巾を大きくとった画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に中間転写ベルトを用いた転写システムにおいて、中間転写ベルトのクリーニング効率を上げ、良質な画像を得るのに好適な画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置としては、静電潜像が形成担持され、前記静電潜像がトナーにより可視像化される感光体ドラム（像担持体)と、この感光体ドラムに接するように配置され、感光体ドラム上に形成されたトナー可視像を中間転写ベルト(中間転写体）に一次転写させ、この中間転写ベルト上に形成されたトナー可視像を用紙などの記録材に二次転写させるものが知られている。

この中間転写型の画像形成装置において、二次転写後の中間転写体上には転写残トナーが存在する。そのため、中間転写体がベルト状で、中間転写体上の残留トナーを除去するために、２つのクリーニングブラシを用い、そのクリーニングブラシに各々に異なる極性の電圧を印加し、残留トナーを除去し、電圧が印加されたクリーニングブラシにより、さらに残留したトナーをトナー本来の極性とは逆の極性に帯電させ、残留トナーを像担持体に逆に転写するというクリーニングシステムが提案されている。（特許文献１）

上記特許文献１に記載の手段はブラシ2本を使用し、転写残留トナーをクリーニング及び帯電しているが、小型化、低コスト化が望まれる昨今では、1本のブラシで効率よくクリーニング及び帯電できるほうが望ましい。また、上記特許文献１に記載の手段は残留トナーを逆極性に帯電させるためにクリーニングブラシに高電圧を印加しなければならない。しかし、電圧印加時に対向ロールと中間転写ベルトとの間で微小なエアギャップが発生してしまうと、そのエアギャップ部で異常放電が発生してしまうこともある。その対向ロールと中間転写体との間の異常放電により、中間転写体裏面に放電生成物が付着し、この付着物が吸湿することにより付着物の抵抗値が低下し、中間転写体裏面の表面抵抗値が低下することになる。中間転写体裏面の表面抵抗値の低下により、像担持体から中間転写体へトナー可視像が転写される際に使われる電流が、この抵抗値の低下した裏面を伝い逃げてしまうため、十分な転写電流を得ることができず、転写不良を起こしてしまい画像ムラや転写効率低下が生じる。

さらに、プリント枚数が多くなるにつれ、トナーの外添剤がとれたり、トナーの中への外添剤の埋没等により、トナーと中間転写体との付着力が強くなるので、電圧を印加され逆極性なった残留トナーを像担持体に逆に転写する際に、残留トナーが像担持体に転写されづらくなり、クリーニング効率が下がってしまう。

特開２００２−２０７４０３号公報

本発明の目的は、以上の課題を解決するためになされたものであって、像担持体と中間転写体を密着配置させ1次転写効率を高くするとともに、高密度画像などにより転写効率が低下した場合でも、クリーニング兼帯電部材を適切に使用することによって、転写残留トナーのクリーニング、及び逆極への帯電を大幅に改善させ、クリーニング効率をアップさせ、良質な画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することにある。

前記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）像担持体上に形成された画像を中間転写体を介して記録材に転写し、転写後該中間転写体上に残留したトナーを、バイアスを印加したクリーニング兼帯電部材を用いてクリーニング除去させ、残留トナーは、トナー本来の極性と逆に帯電させ、その後の像担持体に逆に転写して残留トナーを除去するクリーニング方式の画像形成装置において、
中間転写体がベルト状で弾性を有し、かつ像担持体と中間転写体とが密着配置されるとともに、クリーニング兼帯電部材と対向している対向ロールが少なくとも2本以上設置され、少なくとも該対向ロールに架け渡された中間転写体がクリーニング兼帯電部材の圧接によってニップ幅を形成するようにしたことを特徴とする画像形成装置である。

（１）の記載の画像形成装置によれは、クリーニング兼帯電部材との圧接によって中間転写ベルトが凹面状に湾曲した状態になり、クリーニング兼帯電部材と中間転写ベルトのニップ巾を大きくとり、残留トナーのクリーニング、及び逆極への帯電を大幅に改善させ、クリーニング効率をアップさせる。また、クリーニング兼帯電部材が作用する中間転写ベルトへのクリーニング領域及び帯電付与領域が拡大し、残留トナーのクリーニング性、及び逆極への帯電性が大幅に改善され、像担持体と中間転写体が密着配置していることにより、逆極性に帯電された残留トナーを像担持体に逆に転写することができ、クリーニング効率をアップさせることが可能となる。

（２）前記少なくとも2本以上設置されている対向ロールに導電性ベルトが架け渡され、該導電性ベルトのクリーニング兼帯電部材と対向している面側に中間転写体が搬送されるようになっていることを特徴とする（１）に記載の画像装置形成装置である。

（２）に記載の画像形成装置によれば、中間転写ベルトとの間の微小の空隙（エアギャップ）を防ぐことができ、その結果、異常放電を抑制することにより、放電生成物の発生を抑え、中間転写ベルトの抵抗低下による転写効率低下を防止する。

（３）前記クリーニング兼帯電部材がブラシ状であることを特徴とする（１）または（２）に記載の画像形成装置である。

（３）に記載の画像形成装置によれば、ブラシ状のクリーニング兼帯電部材によって中間転写体表面の残留トナーが効率的に除去される。

（４）前記像担持体及び中間転写体のいずれか一方を駆動源とし、他方を従動回転する（１）乃至（３）のいずれかに記載の画像形成装置である。

（４）の画像形成装置によれば、像担持体と中間転写体とが密着配置されており、像担持体及び中間転写体のいずれか一方を駆動源として回転すると、他方は一方の駆動に対応して従動回転する。したがって、駆動機構が簡略化される。

本発明の画像形成装置によれば、1次転写効率を高くするとともに、高密度画像などにより転写効率が低下した場合でも、転写残留トナーのクリーニング、及び逆極への帯電を大幅に改善させ、クリーニング効率をアップさせ、良質な画像を安定して得ることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態をついて図面を基づいて説明する。
図１は、本発明の好ましい一実施の形態を示す概略的構成図である。図１において、画像形成装置は感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０からトナー像を転写させるために一定領域にて感光体ドラム１０形状に沿うように接触する中間転写ベルト２０と、感光ドラム１０上のトナーを中間転写２０上に一次転写するための一次転写ロール３０とを有する。本実施の形態において、感光体ドラム１０は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０を帯電させる帯電装置６０と、帯電された感光体ドラム１０上に各色成分（本例ではイエロー５１、マゼンタ５２、シアン５３，ブラック５４の各現像器）の静電潜像を書き込む露光装置４０と、感光体ドラム１０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリー型現像装置５０と、中間転写ベルト２０と、感光体ドラム上の残留トナーを清掃するクリーニングブラシ７１とが配設されている。

ここで、帯電装置６０としては、例えば帯電ロールが用いられるが、コロトロンなどの帯電器を用いてもよい。また、露光装置４０は感光体でドラム上に光によって像を書き込めるものであればよく、本例では、例えばＬＥＤを用いたプリントヘッドが用いられているが、これに限られるものではなく、ＥＬを用いたプリントヘッドでも、レーザービームをポリゴンミラーでスキャンするスキャナなど適宜選択して差し支えない。

ロータリー型現像装置５０は各色成分トナーが収容された現像機を回転可能に搭載したものであり、例えば、感光体ドラム１０上で露光によって、電位が低下した部分に各色成分トナーを付着させるものであれば適宜選定して差し支えなく、使用するトナー形状、粒径など特に制限無く、感光体ドラム上の静電潜像上に正確に載るものであればよい。本実施の形態においては，ロータリー型現像装置５０が用いられているが、４台の現像装置を用いるようにしても良い。

中間転写ベルト２０は、張架ロール８０Ａ、８０B、８０C、対向ロール８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃとに掛け渡され，ロータリー型現像装置５０とクリーニングブラシ７１との間に位置する感光体ドラム１０面に沿う形で所定の接触領域だけ密着配置されている。ここで、この中間転写ベルト２０と感光体ドラム１０とは別駆動系で駆動されていてもよいが、本実施の形態では、中間転写ベルト２０が後述するように弾性ベルトであり、かつ感光体ドラム１０の周面に沿って接触配置されていることから、中間転写ドラム１０を駆動源として、従動回転するようになっている。

中間転写ベルト２０が感光ドラム１０に密着した接触領域には中間転写ベルト２０の裏側から一次転写装置としての一次転写ロール３０が接触配置されており、所定の一次転写バイアス印加装置３０Aにより印加される。一次転写装置の中間転写体２０走行方向下流側の二次転写位置では、中間転写ベルト２０の裏側に張架ロールを兼用した対向ロール８１Aが接地配置され、そのロールに対向した位置には、中間転写ベルト２０を介して、二次転写装置としての二次転写ロール３１が配置されており、二次転写ロール３１には一次転写バイアス印加装置３１Aにより所定の二次転写バイアスが印加される様になっている。

二次転写装置の中間転写体走行方向下流側には、二次転写後の残留トナーを除去及び逆帯電させるためのクリーニング兼帯電装置７０が配置されている。このクリーニング兼帯電装置７０は、ブラシ７状に形成されており、バイアス印加装置７０Ａにより所定のバイアスが印加されるようになっている。クリーニング兼帯電装置７０の部位に対向して、中間転写ベルト２０の裏側に張架ロールを兼用した対向ロール８１Ｂ、８１Ｃが接地配置される。なお、クリーニング兼帯電装置７０はブラシ状に限らず、ロール状であってもよい。

図２は図１の要部拡大概略的構成図である。図２に示すように、クリーニング兼帯電部材７０の部位に対向して、中間転写ベルト２０の裏側の位置には、対向ロール８１Ｂ、８１Ｃが接地配置され、中間転写体２０はクリーニング兼帯電部材７０との圧接によって凹面状に湾曲した状態となり、クリーニング兼帯電部材７０と中間転写ベルト２０のニップ巾が大きくなった形態となっている。

中間転写体２０は弾性体からなるが、中間転写体２０としての本来の機能を維持しつつ、図２に示すようなニップ巾を大きくするためには、中間転写体２０は、弾性率が１〜１０ＭＰａが好ましく、より好ましくは２〜５ＭＰａである。また、ニップ巾を大きくするために対向ロール８１Ｂ、８１Ｃの間隔（図中、Ｌで示す）は、対向ロール８１Ｂ、８１Ｃの直径、中間転写体２０の弾性率により異なるが、０．５〜５ｍｍが好ましく、より好ましくは１〜３ｍｍである。

また、クリーニング兼帯電部材７０と中間転写ベルト２０のニップ巾は、クリーニング兼帯電部材７０を中間転写体２０側に圧接する際の圧接力、中間転写体２０の張架率、クリーニング兼帯電部材７０がブラシ状に形成されている場合、ブラシの硬度等が影響する。したがって、これらの種々の条件を任意に設定することによってクリーニング兼帯電部材７０と中間転写ベルト２０のニップ巾を調整することができる。

図３は、図２に示す態様の変形例を示し、対向ロール８１Ｂ、８１Ｃの間に導電性ベルト１００が掛け渡されている。この導電性ベルト１００は、表面抵抗率が１×１０⁶Ω以下が好ましく、より好ましくは１×１０⁴Ω以下である。導電性ベルト１００が対向ロール８１Ｂ、８１Ｃの間に掛け渡されていることによって中間転写ベルト２０裏側に発生する微小の空隙（エアギャップ）を防ぐことができ、その結果、異常放電を抑制することにより、放電生成物の発生を抑え、中間転写ベルト２０の抵抗低下による転写効率低下を防止することが可能となる。

本発明において、クリーニング兼帯電部材７０と対向している対向ロールは少なくとも2本以上設置することができる。対向ロールが３本の場合、図４に示すように３本の対向ロール８１Ｄ、８１Ｅ、８１Ｆに中間転写体２０が架け渡され、対向ロール８１Ｅが設地配置されている構成を取ることもできる。ただし、画像形成装置の構成を小型化する観点からは、対向ロールが２本の場合が好ましい。

本発明の画像形成装置において、感光体１０は図１中、矢印で示す方向に回転し、感光体１０の表面は帯電装置６０により帯電され，その後、露光装置４０によって１つの色成分に対応する静電潜像が形成され、ロータリー型現像装置５０によって１つの色の静電潜像が可視像化（トナー像化）され、一次転写ロール３０の部位で中間転写体２０に転写され、同様に次の色の静電潜像が可視像化（トナー像）され、一次転写ロール３０の部位で中間転写体２０に転写され、順次４色のトナー像による多色トナー像が形成される。

このような多色トナー像が形成される間は、クリーニング兼帯電部材７０は、中間転写体２０の表面から離間しており、４色のトナー像による多色トナー像が２次転写ロール３１の部位で記録材９１に転写され、定着器９０が定着される。多色トナー像が記録材９１に転写された後はクリーニング兼帯電部材７０は、中間転写体２０の表面を圧接するように中間転写体２０側に移動する機構となっており、ここで、クリーニング兼帯電部材７０と中間転写体２０とのニップ幅が大きくとれ、クリーニング兼帯電部材７０によって残留トナーはトナー本来の極性の逆に帯電され、この帯電された残留トナーは、その後の感光体１０の表面に転写され、クリーニングブラシにより除去される。

また、本実施の形態において、中間転写ベルトは弾性を有するベルト基材と、このベルト基材の表面を被覆する導電性保護層とを備えている。ここで、本実施の形態で用いられるベルト基材としては、例えばエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレン（ＣＲ）スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＨＲ，ＥＣＯ）、多硫化ゴム、ウレタンゴム、及びこれらの２種類以上をブレンドしてなる材料等に、導電材料、例えばカーボン、その他金属粒子により抵抗調整された材料が用いられているが、これに限定されるものではない。

また、導電性保護層の材料は、摩擦抵抗減、表面粗さ低減による残留トナークリーニング性の向上という目的を達成できるものであれば、特に限定されるものではないが、一般的に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パ−フルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、等の微粉末を含む導電材塗料を塗布することにより構成される。前記導電性塗料に用いられる樹脂としては、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フルオロシリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂、ウレタンエマルジョン塗料、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルコール可溶性ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。前記、導電性塗料を塗布する方法としては、スプレー法、静電法、ディッピング法、あるいはロールコーター法、カーテンフロー法等が挙げられる。

次に、転写ベルト部材の製造方法の一例を説明する。前記ベルト基材材料に、導電性材料を始め各種添加剤を添加した後、円筒上に押し出し成形し、次いで、一次加硫を行い、更に２次加硫を行う。加硫は高圧蒸気缶加硫が好適であるが、無圧オーブン加硫、プレス加硫等の他の加硫方法であってもよい。加硫条件は、使用するゴム成分や配合量に応じて変化するが、通常１３０〜１７０℃で０．５〜６時間行うのがよい。また、２次加硫は、例えば熱風オーブン中で１３０〜２００℃で０．５〜８時間程度行うのがよい。本発明の転写ベルト部材は所定の長さにカットされ、表面及び裏面は研磨仕上げされる。

［実施例１］
中間転写ベルトが弾性（弾性率：３ＭＰａ）を有し、像担持体と中間転写体とが密着配置されるとともに、クリーニング兼帯電部材と対向している対向ロールが2本設置され、クリーニング兼帯電部材との圧接によって中間転写ベルトが凹面状に湾曲した図１と同様の形態に変更した、DocuPrintC525Aの改造機を用いて初期絵出しテストを行った。
この時、感光体ドラムは４７ｍｍ、一次転写ロールは１０ｍｍ、二次転写ロールは１６ｍｍ、シャフトは１１ｍｍ、対向ロールは１１ｍｍ、中間転写ベルトの内周長は４３０mmのものを用いた。一次転写電流は１５μAの定電流、二次転写電流は２０μAの定電流とし、帯電部材にはクリーニングブラシを用い、そのクリーニングブラシには２００μAの定電流が流れるように電圧を印加した。中間転写ベルトは張架率３．８％となるように張架し、体積抵抗値は８ｋΩ、おもて面の表面抵抗値は９kΩ、裏面の表面抵抗値は９kΩのものを用いた。抵抗測定はADVANTEST社製のR8340A ULTRA HIGH RESISTACE METERを用い、電極には中央電極に１６ｍｍ、ガード電極には内周長３０ｍｍ、外周長４０ｍｍのものを用い、２２℃／５５％の環境下で印加電圧は５００Vで、discharge1秒、charge１０秒で測定した。

＜評価＞
各色(Y,M,C,K)画像カバレッジ25％の評価用パターンにて、画質の官能評価、転写効率、クリーニング効率の測定を行った。
画質官能評価は問題なく使用できるものを○、
使用できるが不快に感じるもの△、
使用に耐られないもの×
とした。

転写効率は、一次転写前の感光体ドラム上のトナーの量と、一次転写後に感光体ドラム上に残留したトナーの量との比から求めた。クリーニング効率は一次転写後の中間転写ベルト上の残留トナーの量と、逆極性にされた残留トナーが感光体ドラムに逆に転写されずに、さらに中間転写ベルト上に残留したトナーの量との比から求めた。
結果は、高品位な画像が得られ、転写効率９0％、クリーニング効率１００％であった。

［実施例２］
図３に示す様に、2本の対向ロールが導電性ベルトで繋がれて接地配置している以外、実施例１と同様のクリーニング兼帯電部材と、クリーニング兼帯電部材との圧接によって中間転写ベルトが凹面状に湾曲した形態に変更した、DocuPrintC525Aの改造機を用いて、初期絵出しテスト及びランニングテストを行った。

初期絵出しテストは実施例１と同様のことを行い、更に継続して、低温低湿（１０℃・２０％RH）で10kPVプリントし、その後高温高湿（２８℃・８０％RH）に移動し、一日放置した後画質・転写効率・クリーニング効率評価を行った。
この時の中間転写ベルトの抵抗値は低温低湿条件で、体積抵抗値が９．５kΩ、おもて面の表面抵抗値が１０．５kΩ、裏面の表面抵抗値が１０．５kΩとなっており、高温高湿条件で体積抵抗値が９．５kΩ、おもて面の表面抵抗値が１０．５kΩ、裏面の表面抵抗値が１０．５kΩとなっており、中間転写ベルト裏面の表面抵抗値の低下はなかった。
ランニング後の評価結果も、安定して高品位な画像が得られ、一次転写効率９0％、クリーニング効率１００％と変化せず、ランニングによる劣化はなかった。

［比較例１］
図１におけるクリーニング兼帯電部材と対向している対向ロールが１本設置した以外は、実施例１における改造機の同じ形態のDocuPrintC525A改造機を用いて、実施例２と同様の初期絵出しテスト及びランニングテストを行った。実施例２と同様の構成、パラメータのまま評価を行った。
初期絵出しの結果は、転写効率９0％、クリーニング効率96％であった。クリーニング能力不足による画質劣化のため、高品位な画像とは言えないレベルであった。

更に継続し、ランニングテストを行ったが、この時の中間転写ベルトの抵抗値は低温低湿条件で、体積抵抗値が９．５kΩ、おもて面の表面抵抗値が１０．５kΩ、裏面の表面抵抗値が１０．５kΩとなっており、高温高湿条件で体積抵抗値が９．５kΩ、おもて面の表面抵抗値が１０．５kΩ、裏面の表面抵抗値が８．５kΩとなっており、中間転写ベルト裏面の表面抵抗値のみが低下していた。
ランニング後の評価結果も、更なる画質の低下、転写不良が発生してしまい、使用に耐えるレベルになく、一次転写効率は７１％、クリーニング効率は90％となった。
以上の実施例、比較例の結果を以下の表に示す。

本発明の画像形成装置の好ましい一実施の形態を示す概略的構成図である。図２の要部拡大概略的構成図である。図２の態様の変形例を示す要部拡大概略的構成図である。図２の態様のさらに変形例を示す要部拡大概略的構成図である。

符号の説明

１０感光体ドラム
２０中間転写ベルト
３０一次転写ロール
３１二次転写ロール
４０露光装置
５０現像器
５１現像器Y
５２現像器M
５３現像器C
５４現像器K
６０帯電装置
６１電源
７０クリーニング及び帯電部材（ブラシ)
７１クリーニングブラシ
８０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）張架ロール
８１Ａ対向ロール
９０定着器
９１記録材

Claims

像担持体上に形成された画像を中間転写体を介して記録材に転写し、転写後該中間転写体上に残留したトナーを、バイアスを印加したクリーニング兼帯電部材を用いてクリーニング除去させ、残留トナーは、トナー本来の極性と逆に帯電させ、その後の像担持体に逆に転写して残留トナーを除去するクリーニング方式の画像形成装置において、
中間転写体がベルト状で弾性を有し、かつ像担持体と中間転写体とが密着配置されるとともに、クリーニング兼帯電部材と対向している対向ロールが少なくとも2本以上設置され、少なくとも該対向ロールに掛け渡された中間転写体がクリーニング兼帯電部材の圧接によってニップ幅を形成するようにしたことを特徴とする画像形成装置。