JP2008040360A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写時の記録媒体の電位が高くなったことに起因する放電による白抜けを防止し、良好なコピー画像を得ることを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】抵抗値の高い転写紙１４７が２次転写部１００に送給されるとき、独立したバイアス電源１１１からバイアス電圧が印加された導電性の補助バイアスローラ１１０を対向ローラ１３０に当接させ、転写紙１４７の表面電位の大きさに応じて対向ローラ１３０の表面電位を、転写紙１４７と同じ帯電量を持たせて両者間の電位差を無くし、放電の発生を抑制することで不具合を解消するようにしている。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した複写機、ＦＡＸ等の画像形成装置に係り、特に、中間転写ベルトを有し、当該中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録媒体に２次転写する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの電子写真方式によるカラー画像の作像プロセスにおいて、現像ユニットに現像されたトナー画像を電位差により転写させて保持し、転写紙等の記録媒体にこれを転写させるための像担持体として、継ぎ目のない樹脂製の無端ベルト状である中間転写ベルトが広く採用されている。環境問題が取り上げられる昨今、コピー用紙やプリンタによる出力用紙の印刷枚数削減が奨励されている背景を受け、自動で記録媒体の両面へのコピー、並びに両面プリント画像出力が行える給紙機構を備えた複写機、プリンタが消費者から多数の支持、期待を集めている。この自動で両面に画像を作成するための一連のプロセスはまず記録媒体の表面側への画像の転写、定着を行い、排紙の済んだ記録媒体を給紙機構により表と裏を反転させ、画像形成装置内によび戻し、記録媒体の裏側にもトナー画像を転写し、定着、排紙するという流れが一般的である。

この両面コピーまたは両面画像出力される記録媒体については、表面の画像形成時に一度定着ユニットを通過しており、元来含有していた水分が定着時の熱で奪われてしまうので電気抵抗値が１桁から２桁くらいの範囲で高くなる。このように、表面に印刷が行われた記録媒体の裏面側への作像時、前述した水分が奪われ抵抗の高くなった記録媒体が２次転写部に導入された際、２次転写部の斥力転写ローラから対向ローラ側に向かって発生する転写電流によって中間転写ベルトと記録媒体間に放電現象が起こり、放電のあった個所がトナー画像の転写不良となり画像の白抜けが多く見られるようになる。
また、複写機、プリンタの販売をアジア地区に展開していく際、転写紙は、現地製の紙が使われることを想定しなくてはならないが、日本国内の材質に比べ、現地で日常的に使われる紙の抵抗は高い（１３乗Ωを越える）ものが多く、裏面時のみならず、表側の作像時においても画像の白抜けが多発する問題もある。

このような問題の解決策として、加湿装置を給紙装置に設けて抵抗の高くなった記録媒体の奪われた水分を補って通常の含水量に近い状態に戻してやることで電気抵抗も上昇させずに放電を抑えることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１−１４５６８０号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、記録媒体への急激な加湿を行うために記録媒体へのシワの発生が避けられなくなり、２次転写ニップ部での条件が悪化し、全体的な転写率の落ち込みや、トナーのボソツキなどの新たな画像不具合が引き起こされてしまう可能性がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、転写時の記録媒体の電位が高くなったことに起因する放電による白抜けを防止し、良好なコピー画像を得ることを可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、感光体表面に形成されたトナー像が一次転写された中間転写ベルトと、該中間転写ベルトの裏面側に当接し、前記トナー像に対して斥力を付与する電圧が印加される斥力転写ローラと、該斥力転写ローラに対して前記中間転写ベルトを介して対向する対向ローラと、を備え、該対向ローラと前記中間転写ベルトとの間に記録媒体を搬送し、前記中間転写ベルト上に転写された前記トナー像を前記斥力によって該記録媒体に転写後、加熱ローラ及び加圧ローラからなる定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に定着する画像形成装置において、前記対向ローラの表面に導電性の補助バイアスローラを当接させた画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、請求項１記載の画像形成装置において、前記補助バイアスローラの少なくとも表面は弾性体で構成したことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記斥力転写ローラによって前記トナー像に電圧を印加する前に、前記補助バイアスローラはにバイアス電圧を印加することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか一項記載の画像形成装置において、
前記中間転写ベルト上のトナー像を転写する前の記録媒体の表面電位を検出する検出センサと、該検出センサによって検出された記録媒体の表面電位に応じて前記補助バイアスローラに印加するバイアス電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項記載の画像形成装置において、表面側への画像の転写、定着を行って排紙した前記記録媒体を給紙機構により表裏を反転させ、当該画像形成装置内によび戻す給紙機構を備え、前記記録媒体の裏側にもトナー画像を転写、定着して排紙することを特徴とする。

本発明によれば、上記構成を採用することによって、転写時の記録媒体の電位が高くなったことに起因する放電による白抜けを防止し、良好なコピー画像を得ることを可能とする画像形成装置を提供することが可能となる。

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、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。図中、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂは、それぞれ、ドラム状の感光体１を中心に、その外周に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（Ｂ）のトナーを備えた現像装置２及び図示されない帯電装置、露光装置、除電装置、クリーニング装置等を取り付けた画像形成ユニット、１０は各画像形成ユニット２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂに中間転写ベルト１５０を介して対向して取り付けられた１次転写ローラ、３、４、５は、ポリイミド等からなる無端状の中間転写ベルト１５０を支持して、矢印方向に搬送するローラである。

本実施例による画像形成装置は、露光装置からの画像情報に基づいたレーザ光で感光体１の周面上に形成された色別の静電潜像を、現像装置２によって色別に現像して各色のトナー像を感光体１の周面に形成し、このトナー像を一次転写ローラ１０によって中間転写ベルト１５０上に転写している。さらに、後述する２次転写部１００で、斥力転写ローラ１２０及び対向ローラ１３０並びに導電性の補助ローラ１１０によって中間転写ベルト１５０上に転写されたトナー像を記録媒体である転写紙１４０に転写し、加熱ローラと加圧ローラとからなる図示しない定着装置によって、加熱、加圧して、トナー像を転写紙１４０上に定着している。
本実施例による画像形成装置においては、２次転写部１００の構成に特徴を有するが、本実施例による画像形成装置の２次転写部１００を説明するに先立って、従来の２次転写部４００における問題点について、図２〜図５に基づいて説明する。

図２は、従来の２次転写部４００の概略構成を示す図で、図中、１２０は、電源１２２によって導電性回転軸１２１を介して中間転写ベルト１５０の裏面側から電圧が印加されて中間転写ベルト１５０上のトナー像に斥力を付与する斥力転写ローラ、１３０は、斥力転写ローラ１２０に対向する接地された回転軸で回転自在に取り付けられた対向ローラ、３００は斥力転写ローラ１２０と中間転写ベルト１５０と対向ローラ１３０との間で転写紙１４０に、中間転写ベルト１５０上のトナー像を転写する２次転写ニップ部である。
従来の２次転写部４００は、図２のような構成を有しており、この２次転写部で中間転写ベルト１５０に保持されたトナー画像を転写紙１４０に転写する際に、トナー像の白抜け現象が発生することがあり、この２次転写ニップ部３００における転写紙１４０へのトナー像の白抜け現象について図３〜図５に基づいて説明する。

（−）帯電をしているトナー画像１６０は、中間転写ベルト１５０上に保持されているが、図３で示すように、中間転写ベルト１５０の裏面に配置されている斥力転写ローラ１２０からトナー画像１６０と同じ極性の（−）の電位を印加１８０することによって、図４に示すように、中間転写ベルト１５０上のトナー画像１６０は、中間転写ベルト１５０上から斥力転写ローラ１２０側に対して反発する斥力１８５によって、転写紙１４０側に移動する。この電荷の移動により斥力転写ローラ１２０から対向ローラ１３０側に電流が発生する（以下転写電流という）。中間転写ユニットを構成する各種ローラや中間転写ベルト１５０には、少なからず抵抗ムラが存在するため、これらが画像濃度ムラなどの不具合を起こす。よって周方向に抵抗ムラのある部材でも理想的な転写を行うために、一般的に、転写電流値をモニタリングし、転写電流が常に一定になるように印加電圧を調整する定電流制御機構を備えている。

しかしながら、表面１４０ａが一度定着ユニットを通って印刷されて電気抵抗値の高くなった転写紙１４７の裏面１４０ｂに対して、定電流制御回路による電圧印加を行おうとすると、対向ローラ１３０側に流れる転写電流は、印刷が施されていない転写紙１４０に印刷する通常状態よりも片面に印刷されて大きな抵抗体となっている転写紙１４７を介して流れることになるので、斥力転写ローラ１２０に電圧を供給する電源１２２は通常の状態の転写紙１４０にトナー画像１６０の転写を行う時と比較して、より高電圧を印加することになる。その結果、抵抗値の高い転写紙１４７と対向ローラ１３０の電位差が大きくなり両者が密着する直前のわずかな空隙が生じたところで放電現象が発生してしまい、放電部の微少なエリアで電荷の移動を行えず、図５に示すように、抵抗値の高い転写紙１４７にはトナー１７５が転写されないところが生じ、この画像の欠落部１７７が白抜けなどの不具合を生じてしまう。

このような異常放電を抑制するには、対向ローラ１３０の抵抗値を最初から高めに設定すれば、抵抗値の高くなった転写紙１４７が２次転写部１００に送給されても対向ローラ１３０との間の電位差が解消されるので放電による白抜けは防ぐことができる。しかし、定電流制御による印加電圧の調整では、転写紙１４０の抵抗値が通常の状態の時から、必要以上に電圧を上げなくてはならず、トナー画像１６０を転写させるためのチャージが過剰に行われるため、転写濃度が増し、トナーちりなどの画像不具合を引き起こしてしまう。

そこで本実施例においては、図６に示すように、抵抗値の高い転写紙１４７が２次転写部１００に送給されるとき、独立したバイアス電源１１１からバイアス電圧が印加された導電性の補助バイアスローラ１１０を対向ローラ１３０に当接させ、転写紙１４７の表面電位の大きさに応じて対向ローラ１３０の表面電位を、転写紙１４７と同じ帯電量を持たせて両者間の電位差を無くし、放電の発生を抑制することで不具合を解消するようにしている。

この場合に、補助バイアスローラ１１０は、対向ローラ１３０と当接して対向ローラ１３０の回転によって連れ回りするように取り付けられており、この補助バイアスローラ１１０の材質として弾性体を使用したときには、対向ローラ１３０の表面を傷めず、耐久性を伸ばすことが可能となるので好ましい。この補助バイアスローラ１１０としては、表面抵抗率がρｓ＝８．０〜９．０（ＬｏｇΩ／ｃｍ²）で、体積抵抗率がρｖ＝１０．０〜１１．０（ＬｏｇΩ・ｃｍ）で作り込んであるゴムローラを使用している。

図７は、本発明による他の実施形態の画像形成装置に使用される２次転写部１００の概略構成を示す図で、図２及び図６と同一構成については、同一符号を付し、説明を省略する。
この実施例においては、補助バイアスローラ１１０には、図示しない搬送ユニットより送られてくる転写紙１４０または１４７の表面電位を検出する検出センサ７と、この検出センサ７によって検出された転写紙の表面電位に応じて、補助バイアスローラ１１０に印加されるバイアス電圧を制御する制御手段８と、この制御手段８によって制御されて補助バイアスローラ１１０に印加されるバイアス電圧を供給するバイアス電圧電源９とを備えている。従って、一度定着ユニットを通ったために電気抵抗値の高くなっている転写紙１４７が送給された場合には、中間転写ベルト１５０上のトナー画像１６０が転写紙１４７に転写される前に、検出センサ７によって高抵抗値を検出し、この検出結果に応じて、制御装置８で、補助バイアスローラ１１０に高バイアスとなる電圧印加を行い、高バイアスとなった補助バイアスローラ１１０と当接する対向ローラ１３０の表面の表面電位を高く推移させる。また、他方、転写紙１４０の抵抗値が１０乗から１１乗程度の通常状態の抵抗値のときには、対向ローラ１３０上の表面電位がこれより高い場合には制御手段８から逆極性の電圧印加を行うことで、対向ローラ１３０上の残留している電位を除電することが可能となる。

以上の構成により対向ローラ１３０と転写紙１４７との間の放電発生を抑制して、適切に白抜けの発生を回避できる。特に、画像形成装置として、記録媒体の表面側への画像の転写、定着を行い、排紙の済んだ記録媒体を給紙機構により表と裏を反転させ、画像形成装置内によび戻し、記録媒体の裏側にもトナー画像を転写し、定着、排紙するという自動で転写紙１４０の両面に印刷する画像形成装置に、本実施例２の２次転写部１００の構造を採用したときには、転写紙の表面電位をよりはやく検知することで作像スピードを向上することも可能になる。
しかも、２次転写部１００でトナー像を転写する前に、転写紙の電気抵抗を検知して、転写紙の電気抵抗に応じて対向ローラ１３０の表面電位が制御されるので、対向ローラ表面が常に適切な表面電位を保てるよう、随時表面電位を切り替えることが可能になる。また、補助バイアスローラ１１０は、常時、対向ローラに当接させておくことが可能となるので、補助バイアスローラ１１０の接離機構を不要とし、画像形成装置の小型化に有利である。

本発明による実施例の画像形成装置の概略構成を示す図。 従来の２次転写部の概略構成を示す図。 従来の２次転写部の転写前のトナー画像モデルを示す図。 従来の２次転写部の転写後のトナー画像モデルを示す図。 放電によりトナーの欠落部のある転写後のトナー画像モデルを示す図。 本発明による実施例１の２次転写部の対向ローラと補助バイアスローラの概略構成を示す図。 本発明による実施例２の２次転写部の概略構成を示す図。

符号の説明

１ 感光体
２ 現像装置
７ 検出センサ
８ 制御手段
９ バイアス電圧電源
２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂ 画像形成ユニット
１００、４００ ２次転写部
１１０ 補助バイアスローラ
１２０ 斥力転写ローラ
１３０ 対向ローラ
１４０ 転写紙
１４０ａ 転写紙表面
１４０ｂ 転写紙裏面
１４７ 片面に印刷された転写紙
１５０ 中間転写ベルト
１６０ トナー画像
１７０ 転写されたトナー画像
１７５ 転写されないトナー
１７７ 欠落部

Claims (5)

1. 感光体表面に形成されたトナー像が一次転写された中間転写ベルトと、該中間転写ベルトの裏面側に当接し、前記トナー像に対して斥力を付与する電圧が印加される斥力転写ローラと、該斥力転写ローラに対して前記中間転写ベルトを介して対向する対向ローラと、を備え、該対向ローラと前記中間転写ベルトとの間に記録媒体を搬送し、前記中間転写ベルト上に転写された前記トナー像を前記斥力によって該記録媒体に転写後、加熱ローラ及び加圧ローラからなる定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に定着する画像形成装置において、
   前記対向ローラの表面に導電性の補助バイアスローラを当接させたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記補助バイアスローラの少なくとも表面は弾性体で構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置において、
   前記補助バイアスローラは、前記斥力転写ローラが電圧を印加される前に、バイアス電圧を印加されることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルト上のトナー像を転写する前の記録媒体の表面電位を検出する検出センサと、該検出センサによって検出された記録媒体の表面電位に応じて前記補助バイアスローラに印加するバイアス電圧を制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項記載の画像形成装置において、表面側への画像の転写、定着を行って排紙した前記記録媒体の表裏を反転させ、当該画像形成装置内によび戻す給紙機構を備え、前記記録媒体の裏側にもトナー画像を転写、定着して排紙することを特徴とする画像形成装置。

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