JP2008015552A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中間転写体として、該中間転写体の表面抵抗率を、電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗測定方法によって所定の条件1で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、0.5[log(Ω/□)]以下であるものを用いると許容限界以上の画質の画像が得られる。
【選択図】図5
Description
この問題が発生する原因の一つは、画像形成を何回も重ねることで、中間転写ベルトのバイアス印加面の表面抵抗率が経時で変化することである。バイアス印加面の表面抵抗率が変化すると、適正な転写バイアス値など転写条件が変わって転写性が悪くなったり、部分的に変化する場合はそれが転写ムラとなる。
中間転写体の経時抵抗変化に起因する転写性能の劣化を防止するために、中間転写体の抵抗に依存する情報を検出し、この情報を加味して転写手段への印加バイアスを制御するものが知られている(例えば特許文献1、2 参照。)。
像担持体を複数有するタンデム方式の画像形成装置では、複数ある一次転写手段同士の距離が短くなるため、バイアス印加面の表面抵抗率が低いと、中間転写体の表面を電流が流れやすくなり、この電流量が多いと、一次転写手段同士で転写を阻害し合う可能性がある。
中間転写体の体積抵抗率に変化が生じると、裏面の表面抵抗率と同じく、転写条件が変わったりムラが生じたりする場合がある。
一次転写時に印加される電圧が、トナー像の面積やトナー層の厚さによって影響を受ける場合、画像面積が小さい時と大きい時、あるいは単色像と色重ね像では転写性が異なり、転写不足や転写過多が生じるおそれがある。
本発明は、上記の様な経時での中間転写ベルト表面、体積抵抗率変化に起因する転写不良を防止できる画像形成装置を提供することである。
請求項3の発明では、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記二次転写手段は、二次転写バイアス印加手段を有し、該二次転写バイアス印加手段は前記中間転写体に対して、裏面からバイアス印加を行うことを特徴とする。
請求項4の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記中間転写体の体積抵抗率を、体積抵抗率測定方法によって所定の条件2(印加電圧v2は50V、印加時間t3は60秒、除電時間t4は10秒、 繰り返し回数N2は1000回)で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、2.1[log(Ωcm)]以下であるものを用いることを特徴とする。
請求項6の発明では、 像担持体と、転写搬送ベルトと、前記像担持体上のトナー像を前記転写搬送ベルトによって搬送される転写紙に転写する転写手段とを備え、前記転写手段が、前記転写搬送ベルトの前記転写紙の搬送面に対する裏面にバイアスを印加する転写バイアス印加手段を有する、直接転写方式の画像形成装置において、前記転写搬送ベルトとして、該転写搬送ベルトの表面抵抗率を、電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗率測定方法によって所定の条件3(印加電圧v1は200V、印加時間t1は60秒、除電時間t2は10秒、繰り返し回数N1は1000回)で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、0.5[log(Ω/□)]以下であるものを用いることを特徴とする。
請求項8の発明では、請求項6または7に記載の画像形成装置において、前記転写搬送ベルトの体積抵抗率を、体積抵抗率測定方法によって所定の条件4(印加電圧v2は50V、印加時間t3は60秒、除電時間t4は10秒、 繰り返し回数N2は1000回)で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、2.1[log(Ωcm)]以下であるものを用いることを特徴とする。
図1は本発明を適用しうる間接転写方式の画像形成装置の一例を示す図である。
同図において符号100は画像形成装置としてのタンデム型中間転写式の電子写真装置の本体、200は該本体を載せる給紙テーブル、300は本体100上に取り付けるスキャナ、400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)をそれぞれ示す。添え字Y、M、C、Kは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(黒)の各色をそれぞれ示す。その他の符号は以下の説明中で直接参照する。
この図示例では、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、中間転写ベルト用のクリーニング装置17を設ける。クリーニング装置17は画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去する。
また、支持ローラ14は中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラである。ブラック単色画像を中間転写ベルト上に形成する場合には、駆動ローラ以外の支持ローラ15、16を移動させて、イエロー、シアン、マゼンタの感光体40Y、M、Cを中間転写ベルトから離間させる。
2次転写装置22の横には、シートs上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。
なお、図示例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートsの両面に画像を記録すべくシートsを反転するシート反転装置28を備える。
または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートsを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
画像転写後のシートsは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートsの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
紙裏面側は+200V程度の電圧を印加する。ただし、一般的に中間転写方式は紙粉が感光体にまで移動しにくいため、紙粉転写を考慮する必要が少なくアースになっていても良い。
また、印加電圧として、DCバイアスが印加されているが、これはシートsをより均一帯電させるためDCオフセット成分を持ったAC電圧でも良い。
この問題が発生する原因の一つは、画像形成を何回も繰り返すことで、中間転写ベルトのバイアス印加面の表面抵抗率が経時で変化することである。バイアス印加面の表面抵抗率が変化すると、適正な転写バイアス値など転写条件が変わって転写性が悪くなったり、部分的に変化する場合はそれが転写ムラとなる。
この抵抗変化は、中間転写ベルトが転写バイアス印加などで電気的なハザードを受けることによって生じることがわかっている。
そこで、本実施形態1では、上記の様な経時での中間転写ベルト表面、体積抵抗率変化に起因する転写不良を防止できる構成を有している。次にその具体的な構成と効果について説明する。
本測定方法によって測定したところ、抵抗変化量が増加したものは、0.01ないし0.55[log(Ω/□)]の5種類であった。これらを値の小さい順にNo.1〜No.5とした。同様に、差が減少したものは0.1ないし0.56[log(Ω/□)]の5種類であった。これらも値(絶対値)の小さい順にNo.6〜No.10とした。
電圧を繰り返し印加して中間転写ベルトの表面抵抗率を測定する装置には、図2に示す繰り返し電圧印加表面抵抗率測定装置を用いた。この装置は、中間転写ベルト片面にプローブを押し当て、電極1から所定の電圧v1〔V〕を印加し、電極2に流れる電流を電流計によって測定することで表面抵抗率を算出する。測定装置は三菱化学製ハイレスタ−UP(MCP−HT450)高抵抗計を用い、プローブは同社のURSプローブ(MCP−HTP14)を用いた。
尚、電圧印加には高圧電源Trek製COR−A−TROL(610C)、電流計にはアドバンテスト製デジタルエレクトロメータTR8652を用いた。
表1は、図1に示す電子写真装置を用い、表面抵抗率変化量が増加傾向で程度の異なる5つの中間転写ベルト10のNo.1〜5を用いて画像形成を連続で行い、10万枚目に得られた画像上での転写性ランクを数値評価した結果である。
すなわち、用いた5つの中間転写ベルト10のNo.1〜5の表面抵抗率変化量を、図2の繰り返し電圧印加表面抵抗率測定装置によって測り、測定結果をグラフ化したものである。このとき、所定条件1として、印加電圧v1は200V、印加時間t1は60秒、除電時間t2は10秒、繰り返し回数N1は1000回とした。転写性ランクの評価は、転写レベルで1〜5の5段階とした。転写性ランクと画質との関係を見ると、ランク5は品質に問題ないが、ランク4は画像品質の許容限界であった。
図4は、電圧印加表面抵抗率測定装置による測定結果を示すグラフである。
用いた5つの中間転写ベルト10のNo.6〜10の表面抵抗率変化量を、図2の繰り返し電圧印加表面抵抗率測定装置によって測り、測定結果をグラフ化したものである。
図5は表1と表2のデータを1つのグラフに纏めた図である。
このグラフから明らかなように、両グラフは誤差程度の違いしかない。したがって、表面抵抗率の経時の変化量が増加傾向であっても減少傾向であっても、対数の差の絶対値が0.5以下であれば、転写性ランクがほぼ4以上となり、許容限界以上の画質が得られる。
ちなみに、対数の差の絶対値が0.5ということは、1回目と1000回目の抵抗値の比が約3.16倍、もしくは3.16分の1倍になることを意味する。
実施例2では、実施形態1の電子写真装置における二次転写装置22は、支持ローラ16にトナーとは逆極性の二次転写バイアスを印加し、トナーを中間転写ベルト10上から静電斥力によって転写材上に転写するものとした。このように、二次転写バイアス印加を中間転写ベルト10に対して、裏面から行う場合、中間転写ベルト10の裏面の表面抵抗率が低いと、中間転写ベルト10の裏面を伝って電流が流れやすく、この電流量が多いと、転写に使われる電流が少なくなって転写性が悪くなったり、非転写領域での転写電界が強くなって転写チリの原因となったりする可能性がある。
実施例3では9種類のベルトを作成し、中間転写ベルト10とした。ベルトの径時変化を調べる他の方法として、ベルトの体積抵抗率を、所定の条件下で電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗率測定方法を用いる。測定の結果、(1000回目測定値の対数)−(1回目測定値の対数)[log(Ωcm)]を体積抵抗率変化量と呼ぶことにする。ただし、対数は常用対数とする。
ベルトの体積抵抗率を、所定の条件下で電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗測定方法によって測定したところ、体積抵抗率変化量が増加したものは、0.74ないし2.80[log(Ωcm)]の5種類であった。これらを値の小さい順にNo.11〜No.15とした。同様に、体積抵抗率変化量が減少したものは0.11ないし2.53[log(Ωcm)]の4種類であった。これらも値(絶対値)の小さい順にNo.16〜No.19とした。
電圧を繰り返し印加して中間転写ベルトの体積抵抗率を測定する装置には、図4に示す繰り返し電圧印加体積抵抗測定装置を用いた。この装置は、中間転写ベルト片面にプローブを押し当て、電極から所定の電圧v2[V]を印加し、対向電極に流れる電流を電流計によって測定することで体積抵抗率を算出する。
尚、電圧印加には高圧電源Trek製COR−A−TROL(610C)、電流計にはアドバンテスト製デジタルエレクトロメータTR8652を用いた。
表3は、図1に示す電子写真装置を用い、体積抵抗率変化量が増加傾向で異なる5つの中間転写ベルト10のNo.11〜15を用いて画像形成を連続で行い、10万枚目に得られた画像上での転写性のランクを数値評価した結果である。
用いた5つの中間転写ベルト10のNo.11〜15の体積抵抗率変化量を、図6の繰り返し電圧印加体積抵抗率測定装置によって測定し、その測定結果をグラフ化したものである。このとき、所定条件2として、印加電圧v2は50V、印加時間t3は60秒、除電時間t4は10秒、繰り返し回数N2は1000回とした。転写性ランクの評価は、実施例1と同様である。
図8は、電圧印加体積抵抗率測定装置による測定結果を示すグラフである。
用いた4つの中間転写ベルト10のNo.16〜19の体積抵抗率変化量を、図6の繰り返し電圧印加体積抵抗率測定装置によって測り、測定結果をグラフ化したものである。
図9は表3と表4のデータを1つのグラフに纏めた図である。
このグラフから明らかなように、両グラフはかなり近似度が高く、特に画質の許容限界である転写性ランク4のあたりではほぼ一致している。したがって、体積抵抗率の経時の変化量が増加傾向であっても減少傾向であっても、多少の誤差も考慮すれば、対数の差の絶対値が2.1以下であれば、転写性ランクがほぼ4以上となり、許容限界以上の画質が得られる。
ちなみに、対数の差の絶対値が2.1ということは、1回目と1000回目の測定値の比が約125.9倍、もしくは、125.9分の1倍になることを意味する。
実施例1に記載の実験では、バイアス印加面の表面抵抗率の抵抗変化量が、0.5[log(Ωcm)]以下であるものを用いた場合に許容できる画像が得られた(表1、2)が、ここでは体積抵抗率変化量が2.1[log(Ωcm)]以下であれば許容できる画像が得られた(表3、4)。
実施例4では、一次バイアス印加手段を定電圧制御する電圧制御手段を有し、その手段によって一次転写ローラに一定の電圧を印加できるようにした。
一次転写時に印加される電圧が、トナー像の面積やトナー層の厚さによって影響を受ける場合、画像面積が小さい時と大きい時、あるいは単色像と色重ね像では転写性が異なり、転写不足や転写過多が生じることがある。それとは別に、中間転写ベルトの抵抗が経時で変わってしまう場合でも、一次転写バイアスが定電流制御である場合には、抵抗が高くなるときには転写電圧が不足し、抵抗が低くなる場合には転写電圧が過多となり、転写性が変わったり、転写ムラが発生することがある。
以上の結果から、一次バイアス制御を定電圧制御することで、画像面積率が異なる場合でも、転写性の違いを抑え、画像濃度の低下を防ぐことができる。
[例:No.12]
ポリアミック酸の溶液中にカーボンブラックを分散させ、分散液を金属ドラムに流して乾燥させた後、ドラムから剥離したフィルムを高温度下で伸ばしてポリイミドフィルムを形成し、更に適当な大きさに切り出して、ポリイミド樹脂からなるシームレスベルトを作製した。フィルム成形の一般的な方法としては、カーボンブラックを分散したポリマー溶液を円筒金型に注入して、100℃〜200℃に加熱しつつ円筒金型を回転させながら、遠心成形によりフィルム状に成膜する。得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せて300℃〜450℃でポリイミド化反応を進行させて硬化が行われる。
このベルトの厚みは80μmで、表面抵抗率は8.9×1010Ω/□、体積抵抗率は1.5×108Ωcmであった。このベルトの体積抵抗率変化量を同じように測定したところ、変化量は1.18であった。
図10は本発明を適用しうる直接転写方式の画像形成装置の一例を示す図である。
シートsは感光体40の画像形成にタイミングを合わせて、レジストローラ49から供給され、転写紙搬送ベルト10’で搬送されながら、各感光体40に対向する転写部62で順次単色像を重ね転写していく。その他の基本動作は間接転写方式とほぼ同様なので、詳細動作は省略する。
本方式の場合も、シートsに対する画像転写は、間接転写方式における二次転写と同様な条件になるので、本発明を適用することでこれまでに説明した効果がそのまま発揮できる。
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
22 2次転写装置
40 感光体ドラム
62 一次転写ローラ
Claims (8)
- 像担持体と、中間転写体と、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体の転写面に転写する一次転写手段と、前記トナー像を前記中間転写体から転写材に転写する二次転写手段とを備え、前記一次転写手段が、前記転写面に対する裏面にバイアスを印加する一次転写バイアス印加手段を有する、間接転写方式の画像形成装置において、前記中間転写体として、該中間転写体の表面抵抗率を、電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗測定方法によって所定の条件1で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、0.5[log(Ω/□)]以下であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
所定の条件1:
印加電圧v1は200V、
印加時間t1は60秒、
除電時間t2は10秒、
繰り返し回数N1は1000回 - 請求項1に記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記一次転写手段は複数組あり、該複数の像担持体上のトナー像をそれぞれ対応する前記1次転写手段によって前記中間転写体に順次転写することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記二次転写手段は、二次転写バイアス印加手段を有し、該二次転写バイアス印加手段は前記中間転写体に対して、前記裏面からバイアス印加を行うことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記中間転写体の体積抵抗率を、体積抵抗率測定方法によって所定の条件2で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、2.1[log(Ωcm)]以下であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
所定の条件2:
印加電圧v2は50V、
印加時間t3は60秒、
除電時間t4は10秒、
繰り返し回数N2は1000回 - 請求項1ないし4のいずれか1つに記載の画像形成装置において、前記一次バイアス印加手段を定電圧制御することを特徴とする画像形成装置。
- 像担持体と、転写搬送ベルトと、前記像担持体上のトナー像を前記転写搬送ベルトによって搬送される転写紙に転写する転写手段とを備え、前記転写手段が、前記転写搬送ベルトの前記転写紙の搬送面に対する裏面にバイアスを印加する転写バイアス印加手段を有する、直接転写方式の画像形成装置において、前記転写搬送ベルトとして、該転写搬送ベルトの表面抵抗率を、電圧印加と接地除電を1000回繰り返す抵抗率測定方法によって所定の条件3で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、0.5[log(Ω/□)]以下であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
所定の条件3:
印加電圧v1は200V、
印加時間t1は60秒、
除電時間t2は10秒、
繰り返し回数N1は1000回 - 請求項6に記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記転写手段は複数組あり、該複数の像担持体上のトナー像をそれぞれ対応する前記転写手段によって前記転写紙に順次転写することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6または7に記載の画像形成装置において、前記転写搬送ベルトの体積抵抗率を、体積抵抗率測定方法によって所定の条件4で測定したとき、1回目と1000回目の測定値の対数の差の絶対値が、2.1[log(Ωcm)]以下であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
所定の条件4:
印加電圧v2は50V、
印加時間t3は60秒、
除電時間t4は10秒、
繰り返し回数N2は1000回
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Cited By (1)
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JP2010002211A (ja) * | 2008-06-18 | 2010-01-07 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 誘電体シート材の電気特性測定方法 |
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2007
- 2007-09-25 JP JP2007247657A patent/JP2008015552A/ja active Pending
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