JP2007114616A

JP2007114616A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007114616A
Application number: JP2005307703A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Tanaka; 知省田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-05-10

Abstract

【課題】２次転写効率が高く、かつ、転写紙の剥離性にも優れ、紙づまりの発生し難い画像形成装置を提供する。
【解決手段】各感光体ドラム１０上に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト１４を備え、該中間転写ベルト１４上のトナー像を２次転写ベルト３０を備える２次転写ユニット１７にて用紙Ｓへと転写させる構成であると共に、中間転写ベルト１４上のトナー像を用紙Ｓに転写させる前に帯電させる転写前チャージャ１８が備えられ、かつ、中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各抵抗値が、１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、詳しくは、中間転写体を備え、多色画像形成を可能とした画像形成装置に関するものである。

近年、カラー複写機、カラープリンター等、多色画像形成を可能とした電子写真方式の画像形成装置が開発されており、例えば、感光体等の潜像担持体上に各色毎のトナー像を形成し、その各色毎のトナー像を中間転写体に順次重ね合わせて転写して多色画像を形成した後、その多色画像を転写紙に転写し、定着して画像形成を行なう中間転写方式の画像形成装置がよく知られている（例えば、特許文献１）。

この従来の中間転写方式においては、ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと記す）に転写されたトナー像を転写紙に転写するにあたり、中間転写ベルトと転写紙とを一対の転写ローラ間に挟持し、電圧印加するようになっている。

しかしながら、上記方式では、転写されたトナー像に、文字や細線部の内側が転写されずに白く抜ける現象、所謂”文字部中抜け”現象が発生し易い。この現象は、中間転写ベルトと転写紙間の接触圧力が高い場合にトナー間凝集が起こるためである。その対策として、転写時の接触圧力を下げることが考えられる。

また、従来、中間転写ベルトは単位面積当りの表面抵抗が１０⁷〜１０¹⁰Ωｃｍ程度の中抵抗体あり、その中間転写ベルト上のトナー像が保持している電荷（保有電荷量）は低く非常に不安定である。そのために、２次転写バイアスによってニップ付近に生じる電気力線（電界）の影響を受けて、転写紙への転写の際に直前でトナーが転写紙へ飛び散るといった現象が発生する。

このような不具合を解決するものとして、例えば特許文献２には、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写紙に転写する前に帯電させるトナー帯電手段を設けて、中間転写ベルト上のトナーの保有電荷量をアップさせる構成が開示されている。これによれば、トナー保持状態が改善され、転写紙へのトナーの飛び散りを抑制できると記載されている。また、中間転写ベルトの上にトナー間の電気的密着力を強くさせることができるので、トナー層（特に多層（多色）時）の中間でトナーが剥がれることを防ぎ、文字部中抜け現象を解消させることができると記載されている。

また、特許文献３には、転写紙の裏面に配設される転写ローラを２次転写ベルトに代え、該２次転写ベルトに対して中間転写ベルトを中間転写ベルトの裏面に設けた転写ローラにて押し付け、該押し付け部分に対して２次転写ベルトの裏面より２次転写バイアスを印加する構成が開示されている。

これによれば、２次転写の際、２次転写ベルトと中間転写ベルトとは、転写紙を介して圧接されるが、このとき、２次転写ベルトは、中間転写ベルトの裏面側に配設された転写ローラの形状に沿って湾曲する。したがって、２次転写ベルトと中間転写ベルトとの接触部分に広いニップが形成されることとなり、中間転写ベルトと転写紙間の接触圧力を低くすることができると記載されている。また、２次転写ベルトが中間転写ベルトの裏面側に配設された転写ローラの形状に追従して湾曲することにより、ニップ付近のエアーギャップが少なくなる。これにより、２次転写バイアスによってニップ付近に生じる電気力線を抑制することができると記載されている。
特開平２−２８２４９１号公報特開平８−６３００３号公報（１９９６年３月８日公開）特開平９−２６９６２７号公報（１９９７年１０月１４日公開）

確かに、特許文献２に開示された、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写紙に転写する前に帯電させるトナー帯電手段（以下、転写前チャージャ）を設けることで、２次転写効率を上げることができる。しかしながら、転写前チャージャを設けると、転写紙の剥離性が低下し、紙づまりが発生し易くなる。これは、転写前チャージャにて中間転写ベルト上の転写前トナー像を帯電させる際に、同時に中間転写ベルトも帯電されてしまい、逆の極性に帯電されている転写紙が中間転写ベルトに引っ付き易くなるためである。

一方、特許文献３に開示された２次転写ベルトを用いる構成は、剥離性が低下するようなことはないものの、接触圧力を低減するだけであるので、転写前チャージャを設けた特許文献２の構成に比して、２次転写効率の引き上げは十分であるとは言えない。

そこで、本願出願人は、特許文献２に開示された転写前チャージャを設ける構成に、特許文献３に開示された２次転写ベルトを用いる構成を組み合わせることを思い付き試みた。

２次転写ベルトを用いた構成を組み入れることで、転写前チャージャと２転写ベルトとの相乗的効果にて、２転写効率が優れたものとなった。しかしながら、中間転写ベルトの抵抗率と２次転写ベルトの抵抗率との組み合わせによっては、転写前チャージャを設けたにもかかわらず、２次転写効率を上げることができないことがわかった。しかも、転写紙の剥離性は、２次転写ベルトを採用したにもかかわらず、思うように改善することができないこともわかった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、２次転写効率が高く、かつ、転写紙の剥離性にも優れる画像形成装置を提供することにあり、さらなる目的は、装置の設計が容易で、かつ、省電力化にも優れた画像形成装置を提供することにある。

本願出願人は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、中間転写ベルトを用いた構成に、中間転写ベルト上にある２次転写前のトナー像を帯電させる構成と２次転写ベルトを用いて２次転写する構成とを組み合わせた場合、転写材の剥離性及び２次転写効率は何れも中間転写ベルトの抵抗値と２次転写ベルトの抵抗値との関係に依存することを見出し、本願発明を行うに至った。

すなわち、本発明の画像形成装置は、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像を中間転写ベルトに転写させる１次転写手段と、上記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる２次転写手段とを備えた画像形成装置であって、上記２次転写手段は、上記中間転写ベルトに上記転写材を接触させる２次転写ベルトを含み、上記中間転写ベルトの近傍には、中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる前に帯電させる転写前帯電手段が備えられ、上記中間転写ベルト及び２次転写ベルトの各抵抗値が、１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５を満足することを特徴としている。

これによれば、中間転写ベルトを用いた構成に、中間転写ベルト上にある２次転写前のトナー像を帯電させる構成と、２次転写ベルトを用いて２次転写する構成とが組み合わされている。したがって、中間転写ベルト上のトナーの保有電荷量をアップさせることができると共に、２次転写の際の接触圧力を低減し、また、ニップ付近に生じる電気力線を抑制することもできる。

しかも、上記構成では、中間転写ベルト及び２次転写ベルトの各抵抗値が、１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５、好ましくは１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)≦１０^４を、より好ましくは１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^３を満足するように規定されている。これは、転写材の剥離性及び２次転写効率は何れも、中間転写ベルトの抵抗値と２次転写ベルトの抵抗値との関係に依存し、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が１０^２よりも小さくなると、転写前帯電手段を設けてトナーの保有電化量をアップさせたにもかかわらず、２次転写効率が低下し、反対に、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が１０^５以上となると、転写材の剥離性が低下するためである。これにより、２次転写効率が高く、かつ、転写材の剥離性にも優れたものとできる。転写材の剥離性は、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率を１０^４以下とした場合により良好となり、１０^３未満とした場合に特に良好となる。

ところで、中間転写ベルトの抵抗値が低くなりすぎると、１次転写電流に対する高い１次転写効率を示す範囲が狭くなり、実機に採用できる１次転写電流の使用範囲がなくなってしまい、２次転写も含めた条件設定が困難となる。したがって、中間転写ベルトの抵抗値は高い方がよいことになるが、反対に抵抗値が高くなりすぎると、実機に採用する転写トランスの電源容量を大きくすることが必要となり、既存のトランスでは対応できずトランスの設計事態が難しくなる。また、消費電力もアップする。

同様に、２次転写ベルトの抵抗値が低くなりすぎると、転写電流が周囲に逃げてしまい、転写できないといった問題がある。したがって、２次転写ベルトの抵抗値も高い方がよいこととなるが、高すぎると、実機に採用する転写トランスの電源容量を大きくすることが必要となり、電力がアップしてしまう。

したがって、本発明の画像形成装置においては、上記中間転写ベルトの抵抗値は、トランス容量の関係も踏まえて１０^１１〜１０^１３Ωｃｍが好ましく、設計の容易さや消費電力の点からより好ましいのは、１０^１１〜１０^１２Ωｃｍである。また、上記２次転写ベルトの抵抗値は、転写紙の環境変動等も考慮に入れて、１０^７〜１０^１１Ωｃｍが好ましく、より好ましいのは１０^９〜１０^１０Ωｃｍである。

本発明の画像形成装置は、以上のように、表面にトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像を中間転写ベルトに転写させる１次転写手段と、上記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる２次転写手段とを備えた画像形成装置であって、上記２次転写手段は、上記中間転写ベルトに上記転写材を接触させる２次転写ベルトを含み、上記中間転写ベルトの近傍には、中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる前に帯電させる転写前帯電手段が備えられ、上記中間転写ベルト及び２次転写ベルトの各抵抗値が、１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５を満足することを特徴としている。

これにより、中間転写ベルトから転写材への転写（２次転写）効率が高く、かつ、転写材の剥離性にも優れ、紙つまりの発生し難い画像形成装置を提供できるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図３に基づいて説明すると以下の通りである。

図２に、本実施の形態の画像形成装置の縦断面図を示す。図２に示すように、画像形成装置１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等にて原稿を読み取って画像信号を出力する画像読取装置（スキャナ）２と、上記画像信号に基づいて用紙上に画像を形成（印刷）するプリンタ部３と、プリンタ部３に順次用紙を供給する給紙デスク装置４とを含む構成である。

プリンタ部３には、感光体ドラム１０が４つ備えられている。詳細には、マゼンタ、シアン、イエローにそれぞれ対応したカラー用感光体ドラム１０ａ・１０ｂ・１０ｃと、カラー用感光体ドラム１０ａ〜１０ｃよりも大きいブラック用感光体ドラム１０ｄが備えられている。これら各感光体ドラム（像担持体）１０への静電潜像の書き込みは、光学ユニット（ＬＳＵ）１２にて行われる。

各感光体ドラム１０の周囲には、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのうちの対応する現像剤を収容し、感光体ドラム１０上の静電潜像を現像する現像器１３が個々に配置されると共に、帯電器、クリーニング装置、１次転写器等のカールソンプロセスにおける周知部材が個々に配置されている。

そして、各感光体ドラム１０の上方には、矢印aにて示す方向に回転駆動され、各感光体ドラム１０上にそれぞれ形成されたトナー像（可視像）が転写される中間転写ベルト１４を備える１次転写ユニット１５が配置されている。各感光体ドラム１０上に個別に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト１４上で重なり合って１つの多層のトナー像となり、該トナー像は、その後、２次転写ユニット１７にて、複数の給紙カセット１９…を備えた給紙デスク装置４より供給されてきた用紙（転写材）に転写される。なお、トナー像を用紙に転写する機構の詳細は後述する。

２次転写ユニット１７を通過した用紙の搬送方向前方には、定着ローラ１６を備えた定着装置が配置されており、用紙上に転写されたトナー像は該定着装置を通過することで用紙上に固定される。トナー像が固定された用紙は、その後、画像読取装置２とプリンタ部３との間に設けられた空間に排出されるか、スイッチバック搬送されて、再度、２次転写ユニット１７へと搬送される。

図１に、本画像形成装置１における各感光体ドラム１０に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部の構成を模式的に示す。図１に示すように、転写部は、中間転写ベルト１４を備える１次転写ユニット（１次転写手段）１５と、２次転写ベルト３０を備えた２次転写ユニット（２次転写手段）１７と、転写前チャージャ（転写前帯電手段）１８とを備えている。

１次転写ユニット１５は、各感光体ドラム１０ａ〜１０ｄにそれぞれ形成されたトナー像を中間転写ベルト１４に転写させて重ね合わせ、１つの多層トナー像Ｔとするものである。１次転写ユニット１５は、中間転写ベルト１４と、４つの１次転写器２３（２３ａ〜２３ｄ）と、駆動ローラ２１と、従動ローラ２０と、２次転写ローラ２２と、クリーニング部（不図示）とを備えている。

中間転写ベルト１４は、例えばポリイミドやポリカーボネイト等の中抵抗体よりなり、駆動ローラ２１、従動ローラ２０、及び２次転写ローラ２２に巻回されて矢印ａにて示す方向に回転駆動され、感光体ドラム１０ａ〜１０ｄにそれぞれ形成されたトナー像が、その表面に重なり合うように転写（１次転写）されるものである。中間転写ベルト１４は、各感光体ドラム１０上のトナー像を１次転写するとき以外は図示しない離接機構によって各感光体ドラム１０の表面から離され、中間転写ベルト１４にトナー像を１次転写するときだけ、各感光体ドラム１０表面に圧接されるようになっている。

１次転写部２３ａ〜２３ｄは、中間転写ベルト１４の内側（裏面側）に、中間転写ベルト１４を介して感光体ドラム１０ａ〜１０ｄと対向するよう配置され、バイアスを印加して感光体ドラム１０ａ〜１０ｄにそれぞれ形成されたトナー像を中間転写ベルト１４上に１次転写させるものである。なお、図１では、１次転写部２３として接触型の転写ローラを記載しているが、非接触型のコロナ放電器からなる転写チャージャであってもよい。

２次転写ローラ２２は、中間転写ベルト１４の内側（裏面側）に設けられ、中間転写ベルト１４を、２次転写ベルト２６にて搬送される用紙Ｓに接触させるものである。クリーニング部は、中間転写ベルト１４の表面に残留する未転写トナーを掻き取って回収するものである。

２次転写ユニット１７は、中間転写ベルト１４上のトナー像Ｔを、用紙Ｓに転写（２次転写）させるものである。２次転写ユニット１７は、２次転写ベルト３０と、駆動ローラ３１と、従動ローラ３２と、バイアス印加部３３とを備えている。

２次転写ベルト３０は、例えばポリイミドやポリカーボネイト、フッ素コートされたＮＢＲ等の中抵抗体よりなり、駆動ローラ３１と従動ローラ３２とに巻回されて矢印ｂにて示す方向に回転駆動され、用紙Ｓを表面に保持した状態で搬送するようになっている。バイアス印加部３３は、２次転写ベルト２６の内側であって、中間転写ベルト１４が２次転写ベルト３０へと２次転写ローラ２２にて圧接されている部位（転写ニップ）に配置されており、トナー帯電特性とは逆極性のバイアスを印加して中間転写ベルト１４上のトナー像Ｔを、中間転写ベルト１４と２次転写ベルト３０との間に挟持された用紙Ｓに２次転写させるものである。なお、図１では、バイアス印加部３３として接触型の転写ローラを記載しているが、非接触型のコロナ放電器からなる転写チャージャであってもよい。

転写前チャージャ１８は、中間転写ベルト１４に転写されたトナー像Ｔを用紙Ｓに転写させる前に帯電させるものであり、上記中間転写ベルト１４の近傍に配設されている。例えば、トナーがマイナスに帯電するマイナストナーであれば、転写前チャージャ１８はトナーと同じ極性、つまりマイナス放電を行う。これにより、中間転写ベルト１４上のトナーは、このマイナス放電にてさらに帯電され、帯電量が引き上げられる。なお、ここでは、コロナ放電器からなるものを例示しているが、中間転写ベルト１４上のトナー像Ｔを乱すことなく帯電できるものであれば、他の帯電部材を用いてもよい。

そして、このように、中間転写ベルト１４を用いる構成に、２次転写ベルト３０を用いて２次転写する構成と転写前チャージャ１８にて２次転写前にトナー像Ｔを帯電させる構成とを組み入れることで、中間転写ベルト１４上のトナーの保有電荷量をアップさせることができると共に、２次転写の際の接触圧力を低減し、また、ニップ付近に生じる電気力線を抑制することができる。

そして、ここで注目すべきは、上記構成において、さらに、中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各抵抗値を、１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５を満足するように規定している点である。

図３に、本発明における実施例と比較例の判定結果を示す。図３に示すように、用紙Ｓの剥離性及び２次転写効率は何れも、中間転写ベルトの抵抗値と２次転写ベルトの抵抗値との関係に依存する。比較例２，３，６に示すように、転写前チャージャを設けない構成では、２次転写効率が低下するのは当然であるが、比較例４に示すように、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が同等であると、転写前チャージャを設けてトナーの保有電化量をアップさせたにもかかわらず、２次転写効率が低下する。なお、実施例としては記載していないが、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が１０^２よりも小さくなると、２次転写効率が低下することを確認している。一方、反対に、比較例１、５，７，８に示すように、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が１０^５以上となると、用紙の剥離性が低下する。転写材の剥離性は、中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率を１０^４以下とした場合により良好となり、実施例としては記載していないが、１０^３未満とした場合に特に良好となることを確認している。

そこで、本画像形成装置１では、中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各抵抗値の比率を上記のように規定している。これにより、本画像形成装置１は、２次転写効率が高く、かつ、転写紙の剥離性にも優れたものとできる。

また、本画像形成装置１では、中間転写ベルト１４の抵抗値を１０^１１〜１０^１３Ωｃｍに、２次転写ベルト３０の抵抗値を１０^７〜１０^１１Ωｃｍにそれぞれ設定している。

これは、中間転写ベルト１４の抵抗値が低くなりすぎると、１次転写電流に対する高い１次転写効率を示す範囲が狭くなり、実機に採用できる１次転写電流の使用範囲がなくなり、２次転写も含めた条件設定が困難となるためで、また、２次転写ベルト３０の抵抗値が低くなりすぎると、転写電流が周囲に逃げてしまい、転写できなくなるためである。中間転写ベルト１４の抵抗値も２次転写ベルト３０の抵抗値も共に高い方が好ましい。

図３の実施例９，１０にその例を示す。実施例９，１０では、中間転写ベルト及び２次転写ベルトの各抵抗値の比率を上記の範囲に規定したことで、２次転写効率は高く、剥離性も良好である。しかしながら、中間転写ベルト１４の抵抗値が１０^１１Ωｃｍよりも小さいために１次転写効率が低下してしまい、２次転写効率を上げてもこれをカバーしきれず、トータル転写率が低くなってしまっている。また、実施例としては示していないが、２次転写ベルト３０の抵抗値が１０^７Ωｃｍよりも小さいと、２次転写ができなくなる。そこで、中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各抵抗値の下限を、上記のようにそれぞれ規定している。２次転写効率の点から言えば、２次転写ベルト３０の抵抗値の下限は、１０^９Ωｃｍとすることがより好ましい。

一方、中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各下限値であるが、中間転写ベルト１４の抵抗値を高くしすぎると、実機に採用する転写トランスの電源容量を大きくすることが必要となるため、既存のトランスでは対応できずトランスの設計事態が難しくなり、消費電力もアップする。２次転写ベルト３０の抵抗値も同様で、高すぎると実機に採用する転写トランスの電源容量を大きくすることが必要となり、電力がアップしてしまう。

したがって、上記中間転写ベルト１４の抵抗値の上限値は、トランス容量の関係も踏まえると、１０^１３Ωｃｍであり、設計の容易さや消費電力の点からより好ましくは、１０^１２Ωｃｍとすることである。また、上記２次転写ベルト３０の抵抗値の上限値は、転写紙の環境変動等も考慮に入れると、１０^１１Ωｃｍであり、より好ましいのは１０^１０Ωｃｍである。

中間転写ベルト１４及び２次転写ベルト３０の各抵抗値は、ここで上げた好ましい範囲の中より、上記した中間転写ベルト抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値の比率が上記範囲となるように選択すればよい。なお、１次転写効率を上げる対策として、ここでは中間転写ベルト１４の抵抗値を規定したが、これ以外の方法を用いて１次転写効率を上げることも可能である。

本発明の実施の一形態を示すものであり、画像形成装置に備えられた転写部の構成を示す模式図である。上記画像形成装置の構成を示す縦断面図である。本発明における実施例と比較例の判定結果を示す図面である。

符号の説明

１画像形成装置
１０感光体ドラム（像担持体）
１４中間転写ベルト
１５１次転写手段（１次転写ユニット）
１７２次転写手段（２次転写ユニット）
１８転写前チャージャ（転写前帯電手段）
３０２次転写ベルト
Ｔトナー像
Ｓ用紙（転写材）

Claims

表面にトナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に担持されたトナー像を中間転写ベルトに転写させる１次転写手段と、
上記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる２次転写手段とを備えた画像形成装置であって、
上記２次転写手段は、上記中間転写ベルトに上記転写材を接触させる２次転写ベルトを有し、
上記中間転写ベルトの近傍には、該中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写させる前に帯電させる転写前帯電手段が備えられ、
上記中間転写ベルト及び２次転写ベルトの各抵抗値が、
１０^２≦(中間転写ベルトの抵抗値／２次転写ベルトの抵抗値)＜１０^５
を満足することを特徴とする画像形成装置。
中間転写ベルトの抵抗値が１０^１１〜１０^１３Ωｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
２次転写ベルトの抵抗値が１０^７〜１０^１１Ωｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。