JP2007328199A - 転写装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンディング、及び中抜けによる異常画像の発生の少ない転写装置、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の像担持体上に形成したトナー像を、所定の圧力で各像担持体に接触する転写体上に順次重ねて転写し、該転写体上に複数色の重ねトナー画像が形成される画像形成装置において、前記転写体の少なくとも一部が前記像担持体から離間可能であり、離間していない前記転写体と前記像担持体との間にかかる転写加圧力を変更可能にする加圧力可変機構を備えていることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真技術を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置に装備される転写装置に関するものである。

現在、単数の像担持体（感光体ドラム）で構成される１ドラムタイプと呼ばれる画像形成装置と、複数の像担持体で構成されるタンデムタイプと呼ばれる画像形成装置が知られている。特に後者は、前者に比べて高い生産性を得られることから、近年用いられることが多くなってきている。
タンデムタイプの画像形成装置には、像担持体から転写搬送体上の転写材にトナー像を直接転写するタイプと、像担持体から中間転写体上にトナー像を一旦転写してから転写材上に最終転写するタイプがあるが、どちらのタイプも像担持体と、転写搬送体或いは中間転写体との間が一部離間できる構成となっている。これは、像担持体と、転写搬送体や中間転写体とが常時接触し続けると、長い時間使用する間に磨耗したり、傷が形成されるため、少しでも部材寿命を減らすために使用しない色については像担持体と転写体等との間を離間しておくことで長寿命化を図るためである。一般的には、白黒モードとフルカラーモードで離間状態を変更することが多い。４連タンデム機の例で説明すると、通常使用される４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）の画像形成部は、白黒モード時にはブラック用像担持体と転写体だけが接触するようにし、フルカラーモード時には全色の像担持体が転写体と接触するようにする、という構成を採るものが多い（特許文献１等）。

ところで、このようなタンデム方式の画像形成装置においては、バンディングによる異常画像の発生という課題がある。これは、像担持体上へのトナー画像形成時や像担持体から転写体へのトナー転写時に、像担持体や転写体の回転速度が不安定になることによってトナー画像がブレれたり、ドット画像が乱れる形で発生する現象である。
転写部分に着目してバンディングの原因を考えると、転写体の回転速度を不安定にする要因としては、装置内の回転体の回転開始・停止動作によるショック、接離部材の動作ショック、紙などの転写材が転写体に突入したときのショック、或いは抜けたときのショック等を挙げることができる。

このようなバンディングによる異常画像を防止するため、像担持体と転写体との静電吸着力を強くすることで、転写体を外乱によって速度変動し難い状態にする手法が知られている。
その一例として特許文献２には、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該静電潜像をトナー像に現像する現像手段と、該トナー像を中間転写体に転写する１次転写手段と、中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する２次転写手段とを備え、中間転写体上の非画像領域またはそれに相当する像担持体の領域で、離間、当接動作を行う部材または駆動、停止動作を行う部材を有する画像形成装置において、前記離間、当接、駆動、停止のいずれかの動作を行う中間転写体上の位置が１次転写位置通過中は、１次転写バイアスを高バイアスに設定する、という対策が開示されている。

しかし、このような対策を講じても、バンディングによる異常画像が発生してしまうケースがあることがわかった。バンディング発生時の状況を詳しく調べたところ、特に、像担持体と転写体の一部を離間した状態において不具合例が多くなることがわかった。さらに解析を行ったところ、これは、離間している部分が担っていた静電吸着力分がなくなったために、像担持体と転写体の全体としての静電密着力が低下するために、転写体が変動し易い状態になったことが原因であることがわかった。

このような不具合を回避するため、従来技術を応用して、さらに転写バイアスを高バイアスに設定することで対策を行ったが、バンディングに対する余裕度は再び回復傾向を示すものの、転写バイアスを高くしすぎることによる不具合、即ち転写バイアス過多による異常放電画像、逆転写画像などが発生し、画像品質を満たせなくなることがわかった。
特開平９−１４６３８３号公報 特開２００５−１２８２３０公報

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バンディング、及び中抜けによる異常画像の発生の少ない転写装置、及び画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る転写装置は、複数の像担持体上に形成したトナー像を、所定の圧力で各像担持体に接触する転写体上に順次重ねて転写し、該転写体上に複数色の重ねトナー画像が形成される画像形成装置において、前記転写体の少なくとも一部が前記像担持体から離間可能であり、離間していない前記転写体と前記像担持体との間にかかる転写加圧力を変更可能にする加圧力可変機構を備えていることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、一部の前記像担持体と前記転写体が離間しているときは、離間していない像担持体と転写体との間にかかる転写加圧力を、前記一部の前記像担持体と前記転写体が離間していないときよりも高くすることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記転写体は、中間転写体であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は２において、前記転写体は、転写材を転写位置に搬送する転写搬送体上の転写材であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、前記転写加圧力の変化は、前記転写体を前記像担持体から接離させるための接離ユニットからの駆動力を利用して実現されることを特徴とする。
請求項６の発明に係る画像形成装置は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の像担持体上に形成したトナー像を、所定の圧力で各像担持体に接触する転写体上に順次重ねて転写し、該転写体上に複数色の重ねトナー画像が形成される画像形成装置において、転写体の少なくとも一部が像担持体から離間可能であり、離間していない転写体と像担持体との間にかかる転写加圧力を変更可能にする加圧力可変機構を備えているため、カラー作像時には転写加圧力を所定の領域に設定し、ブラック作像時には他の所定領域に転写加圧力を設定することで、中抜けを発生させずにバンディングによる異常画像を防止できる。即ち、静電吸着力が弱い白黒モード時に転写加圧力を高くするためバンディングによる異常画像の発生を防止することできる。一方、ブラック用の像担持体に対する転写ローラの転写加圧力を所定の範囲に設定することで、中抜けを発生させずにバンディングによる異常画像を防止できることとなる。
更に、転写加圧力を変更するために既存の駆動部分を利用しているために、新規の駆動力を用意しなくても良いという優れた効果がある。

以下、本発明を添付図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
なお、以下においては、像担持体の一例として感光体を、転写体の一例として中間転写体を夫々用いたタンデム型中間転写方式の電子写真装置を例にとり説明する。
図１は本発明の適用例であ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。
この電子写真装置は、４つの画像ステーションを備えたタンデム画像形成部１、各画像ステーションを構成する像担持体上に光学的な画像情報を書き込む書き込み光学装置２、装置全体を底部で支えるとともに画像形成部に転写材を給紙する給紙テーブル３、給紙された転写材を搬送、反転する搬送・反転装置４、転写材に転写されたトナー像を定着する定着装置５などで構成されている。

図２は図１の画像形成部１を拡大した図である。タンデム型画像形成部１は、中央に、無端ベルト状の中間転写体５０１を張設する。中間転写体５０１は、単層あるいは多層構造からなるゴムまたは樹脂材料等から構成される。
中間転写体５０１は、２次転写バイアスローラ５０２及び支持ローラ５０３、５０８、５０９、５１０によって張架され、図示例では反時計回り方向に回転可能となっている。また、２次転写バイアスローラ５０２に対し、中間転写体５０１を挟んで向かい側には、２次転写ユニット６００が対向するように設置されている。
２次転写バイアスローラ５０２は、図示しない２次転写電界形成手段によりトナーと同極性の電界を形成することが可能となっており、これによる静電斥力を利用して、転写材上にトナーを２次転写することができる。

また、支持ローラ５０９の左に、画像転写後に中間転写体５０１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５２０を設ける。
また、支持ローラ５０３と支持ローラ５０８との間に位置する中間転写体５０１部分の内側には、１次転写時に電界を形成する１次転写バイアスローラ５０４、５０５、５０６、５０７が中間転写体５０１に接触・離間可能な状態で配置されている。
中間転写体５０１を挟んだ１次転写バイアスローラ５０４、５０５、５０６、５０７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１０１、１０２、１０３、１０４を横に並べて配置してタンデム画像形成部１を構成する。

各感光体１０１〜１０４の周りには、感光体帯電手段２０１〜２０４、感光体クリーニング手段３０１〜３０４、現像手段４０１〜４０４が配置されている。
各感光体への書き込み露光は、感光体帯電手段（帯電ローラ）２０１〜２０４と現像手段４０１〜４０４との間の位置から、光学装置２によりレーザー照射されることにより行われる。
また、２次転写ユニット６００の下には、記録媒体Ｐを２次転写部に送り込むレジストローラ８００が設置され、その上方には記録媒体上のトナー画像を定着する定着装置７００を設ける。

次に本実施形態に係る転写装置のより具体的な条件について説明する。
感光体ドラム１００〜１０４としては有機感光体（ＯＰＣ）を用い、帯電ローラ２０１〜２０４によって−２００〜−２０００Ｖに一様に帯電させてから原稿の画像に対応したレーザー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１０１〜１０４上にトナー像を形成する。
感光体１０１〜１０４のクリーニング手段としては、クリーニング部材としてのブレード部材３１１にはウレタンゴムを用いた。

中間転写体５０１としては、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５０１の移動速度を１５５ｍｍ／ｓｅｃ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 Ｋ６９１１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５０１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／□であった。この表面抵抗率は、上記抵抗測定器を用いるほか、ＪＩＳ Ｋ６９１１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５０２、５０３、５０９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５０１の蛇行を防止するために、２３６ｍｍとした。

また、１次転写ローラ５０４〜５０７としては、ウレタンゴム製の発泡ゴムローラを使用し、１次転写ローラ５０４〜５０７を加圧するバネは、０．１Ｎ〜１０Ｎのものを用いた。
また、２次転写のための高圧電源に印加する電界は、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。

次に、離間動作について説明する。
カラー画像形成装置が普及した昨今においても、白黒原稿が主流を占めているオフィスが多い。白黒原稿に基づいて白黒画像を作像するときには、ブラック用の感光体だけで画像形成することができるため、ユニット寿命という点で、他のカラー用感光体は停止させておくのが最も望ましい。
そのため、このような画像形成装置においては、中間転写体５０１は感光体１０１〜１０４の一部または全部と離間可能になっている。

イエロー、シアン、マゼンタの転写ローラ５０５、５０６、５０７及びローラ５０８は、接離ユニット（加圧力可変機構）５１０により回転自在に支持されており、接離ユニット５１０右部の軸５１０ａを中心に上下方向への回転動作が可能である。接離ユニット５１０の回転動作により、図３（ａ）から図３（ｂ）のように中間転写体５０１を感光体から離間することが可能である。この離間動作は、装置本体側に偏心軸５１１ａを支持されたカム（加圧力可変機構）５１１の回転と、接離ユニット５１０を上方へ戻す弾性部材（加圧力可変機構）により制御される。カム５１１は図示しないモーターにより駆動され、（ａ）のように接離ユニット５１０の適所を押し下げて中間転写体５０１を感光体側へ押圧したり、或いは（ｂ）のように図示しない弾性体による復帰力を利用して接離ユニット５１０を上方へ戻して中間転写体を感光体から離間させる。

次に、本発明に関わる加圧力可変機構を含む装置構成について説明する。
上述のように、バンディングによる異常画像を解消するために、従来技術のように転写バイアスを上げることによる対策を採るとすれば、画像に対する影響が大きくなる。
そこで、本発明では、転写バイアスアップによる静電吸着力アップにとって代わる対策として、転写加圧力を高める手法を提案する。

本発明者が、中間転写体５０１の移動方向に沿った最下流に位置するブラック色（ブラック転写ローラ５０４）を用いて、転写加圧力を従来よりも高くしてバンディングによる異常画像との関連を調べたところ、図４に示すように、転写加圧力が高くなるほど異常画像が出にくくなり、ある一定以上の圧力を与えたところで全く発生しなくなる傾向があることがわかった。これは、転写加圧力を上げることにより、中間転写体の速度が変動し難くなったためである。なお、図４の横軸は転写加圧力であり、縦軸はバンディングによる異常画像（転写ブレ、ドットブレ）をランク評価したもの（ランク１が最低、ランク５が最高）である。
しかし、転写加圧力を上げすぎると、別の画像不具合として、中抜けと呼ばれる現象が発生することが判明した。中抜けとは、画像の一部が像担持体から転写体に転写されずに、像担持体上に残留してしまう現象であり、特に細い線状の画像で発生し易い現象である。

そこで、転写加圧力と中抜けの発生状況について、中間転写体５０１の移動方向に沿った最下流に位置するブラック色を用いて解析を行った。その結果、図５に示すように、ある一定以上の圧力を与えたところから、中抜けが顕著に発生することがわかった。
そこで、図４と図５の結果を合わせて考察を行ったところ、図６に示すように両結果が両立する領域があることが確認された。この結果によれば、異常画像のランク４以上が画像上ほとんど目立たなく許容されるレベルであるとすると、破線で囲まれた両立域に転写加圧力を設定することが両現象を解消する上で有効であることになる。

そこで、上記両立域の範囲に対応した転写加圧力にてさまざまな画像をサンプルして評価を行ったところ、ブラック以外の他の色、特に中間転写体５０１の移動方向に沿った最上流に位置する色（本実施例ではイエロー）では、依然、中抜けが発生していることが確認された。これについて解析するために、中間転写体５０１上のイエロー画像の中抜け状況を調査したところ、イエロー感光体から中間転写体５０１にイエロートナー画像を転写した直後は中抜けの発生が見られないが、下流の転写部（シアン、マゼンタ、ブラック）を通過するごとに中抜けが悪化することがわかった。これは、下流の転写部において加圧を受けることで中間転写体５０１から感光体にイエロートナー像が移動する、逆転写現象による中抜けによるものであることがわかった。

そこで、イエロー転写部の加圧力とバンディングによる異常画像、中抜けの発生状況を調べたところ、図７のようになった。図７によれば、イエロー作像時は、すべての感光体が中間転写体５０１と接触しているために静電的密着力が強く、個々の転写加圧力は弱くてもバンディングが出にくいが、中抜けに関しては、弱い加圧でも発生しやすく、ブラック作像時のそれとは挙動が異なり、最適な転写加圧力はより小さい領域にあることがわかった。

以上の結果から、カラー作像時には転写加圧力を図７から導き出される領域に設定し、ブラック作像時には、図６から導きだされる領域に転写加圧力を設定することで、中抜けを発生させずにバンディングによる異常画像を防止できるという本発明に至ったものである。
なお、作像モードにより転写加圧力を変化させるためには、既存の機構を利用することが望ましい。本実施形態例では、白黒作像時に中間転写体５０１を感光体から離間させるための駆動機構から、ブラック転写部（１次転写バイアスローラ５０４）の転写加圧力を変更するための駆動力を伝達している（図８）。

ブラック用の１次転写バイアスローラ５０４は、加圧バネ（加圧力可変機構）５１４によって常時下方へ付勢されている。
また、カム５１１の上部には支点５１３によってシーソー式に上下動するように構成された伝達部材（加圧力可変機構）５１２が配置されており、図８（ｂ）のようにカム５１１によって左端部を押上げられることによって右端部によってブラック転写部の加圧バネ５１４のバネ長を短くし、（ａ）のように左端部を下げることにより右端部によって加圧バネ５１４のバネ長を長くする。これにより、１次転写バイアスローラ５０４から感光体１０４に対する加圧力を維持したり、変化させることができる。

白黒作像時には、カラー用感光体１０１〜１０３から中間転写体５０１を離間させるために、カム５１１が矢印方向に回転し、カム５１１が図８（ｂ）のように最上部に達したところで離間終了となる。このときカム５１１の上部に設けた伝達部材５１２は、支点５１３を中心に上下に回転動作し、ブラック転写部の加圧バネ５１４のバネ長を短くする。バネ長を変更される前は図７で導きだされる加圧設定となっているが、バネ長を短くした後は図６で導きだされた加圧設定になる。これにより、ブラック転写部のバネ長を変化させるための新たな駆動を用意する必要なく、カラー作像時、白黒作像時で、夫々ブラック転写部の加圧力を変更させることができる。

なお、上記は一例に過ぎず、他の駆動部からの力を利用してバネ長を縮めるような形態であっても本発明は有効である。
また、イエロー、シアン、マゼンタの各感光体と中間転写体を離間させる形態で説明したが、これらのうちの一部の感光体を中間転写体から離間させる形態としてもよい。
また、感光体を４つ備えた形態で説明したが、感光体を複数備えるものであれば、同様に十分本発明を適用可能である。

次に、図９は転写体が転写搬送体上の転写材（紙等）である場合の装置構成の説明図である。
転写体が中間転写体である前記実施形態と同一部分には同一符号を付している。
この電子写真装置は、４つの画像ステーションを備えたタンデム画像形成部１、各画像ステーションを構成する像担持体上に光学的な画像情報を書き込む書き込み光学装置２、装置全体を底部で支えるとともに画像形成部に転写材を給紙する給紙テーブル３、転写材に転写されたトナー像を定着する定着装置５などで構成されている。
タンデム型画像形成部１は、中央に、無端ベルト状の転写体９００を張設する。転写体９００は、単層あるいは多層構造からなるゴムまたは樹脂材料等から構成される。

転写体９００は、複数の支持ローラによって張架され、図示例では反時計回り方向に回転可能となっている。
転写体９００を挟んだ転写バイアスローラ５０４、５０５、５０６、５０７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１０４、１０３、１０２、１０１を横に並べて配置してタンデム画像形成部１を構成する。
各感光体１０１〜１０４の周りには、感光体帯電手段、感光体クリーニング手段、現像手段４０１〜４０４が配置されている。
各感光体への書き込み露光は、感光体帯電手段（帯電ローラ）と現像手段４０１〜４０４との間の位置から、光学装置２によりレーザー照射されることにより行われる。
また、記録媒体Ｐを転写部に送り込むレジストローラ８００が設置されている。更に、各転写部の下流側には記録媒体上のトナー画像を定着する定着装置５を設ける。

各転写バイアスローラ５０４〜５０７のうちのブラック用のバイアスローラ５０４を除いた他の転写バイアスローラ５０５，５０６、５０７は接離ユニット９０１（前記実施形態の接離ユニット５１０に相当する）によって回転自在に支持されている。接離ユニット９０１は軸９０１ａによって上下方向へ回動自在に支持され、カム９０２と復帰バネによって各転写バイアスローラ５０５〜５０７を感光体側へ向けて進退させるように構成されている。
ブラック用のバイアスローラ５０４はバネ９０３によって対応する感光体１０４に向けて付勢される。
バネ９０３は、図８中に示した伝達部材５１２に相当する伝達部材を介してカムによる作動を受けてバイアスローラ５０４を付勢したり付勢を解除する。これにより、ブラック転写部のバネ長を変化させるための新たな駆動を用意する必要なく、カラー作像時、白黒作像時で、夫々ブラック転写部の加圧力を変更させることができる。

以上のように、本発明の各実施形態によれば、静電吸着力が弱い白黒モード時に転写加圧力を高くするためバンディングによる異常画像の発生を防止することできる。
転写加圧力を変更するために既存の駆動部分を利用しているために、新規の駆動力を用意しなくても良いという優れた効果がある。

本発明の適用例であ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。 図１の画像形成部を拡大した図である。 加圧力可変機構の動作説明図である。 転写加圧力とバンディングによる異常画像との関係を示す図である。 転写加圧力と中抜けの発生状況について、中間転写体の移動方向に沿った最下流に位置するブラック色を用いて解析を行った結果を示す図である。 図４と図５の両結果が両立する領域があることを示す図である。 イエロー転写部の加圧力とバンディングによる異常画像、中抜けの発生状況を調べた結果を示す図である。 加圧力可変機構の動作説明図である。 転写体が転写搬送体上の転写材（紙等）である場合の装置構成の説明図である。

符号の説明

１…タンデム型画像形成部、２…光学装置、３…給紙テーブル、４…搬送・反転装置、５…定着装置、１００…感光体ドラム、１０１〜１０４…感光体、２０１…感光体帯電手段、３０１…感光体クリーニング手段、３１１…ブレード部材、４０１…現像手段、５０１…中間転写ベルト（中間転写体）、５０２…支持ローラ、５０３…支持ローラ、５０４…ブラック転写ローラ、５０５、５０６…転写バイアスローラ、５０８…支持ローラ、５０９…支持ローラ、５１０…接離ユニット（加圧力可変機構）、５１０ａ…軸、５１１…カム（加圧力可変機構）、５１１ａ…偏心軸、５１２…伝達部材（加圧力可変機構）、５１３…支点、５１４…加圧バネ（加圧力可変機構）、５２０…中間転写体クリーニング装置、６００…次転写ユニット、７００…定着装置、８００…レジストローラ、９００…転写体、９０１…接離ユニット、９０１ａ…軸、９０２…カム、９０３…バネ。

Claims (6)

1. 複数の像担持体上に形成したトナー像を、所定の圧力で各像担持体に接触する転写体上に順次重ねて転写し、該転写体上に複数色の重ねトナー画像が形成される画像形成装置において、
   前記転写体の少なくとも一部が前記像担持体から離間可能であり、
   離間していない前記転写体と前記像担持体との間にかかる転写加圧力を変更可能にする加圧力可変機構を備えていることを特徴とする転写装置。
2. 一部の前記像担持体と前記転写体が離間しているときは、離間していない像担持体と転写体との間にかかる転写加圧力を、前記一部の前記像担持体と前記転写体が離間していないときよりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記転写体は、中間転写体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 前記転写体は、転写材を転写位置に搬送する転写搬送体上の転写材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
5. 前記転写加圧力の変化は、前記転写体を前記像担持体から接離させるための接離ユニットからの駆動力を利用して実現されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の転写装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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