JP2008145741A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レジストレーションずれを低減し、高い転写効率を保持し、鮮明な画像を得ることができると共に、低消費電力化することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供する
【解決手段】 像担持体１６５と、像担持体１６５を帯電させる帯電器１６８と、像担持体１６５に潜像を形成する像書込手段１６７と、像担持体１６５上の潜像を現像する現像剤担持体と、現像された像を転写する転写体１６９と、像担持体１６５上の像を形成される位置が帯電器１６８を通過する直前に帯電バイアスを印可する帯電バイアス制御手段と、像担持体１６５上の像を形成された位置が転写体１６９とのニップ部に到達する直前に転写バイアスを印可する転写バイアス制御手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、像担持体に形成された像を転写する画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。

カラー画像を形成するロータリ方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、一次転写ベルトに対して配置する。これらトナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次一次転写ベルトに転写して、一次転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、一次転写ベルト上でカラー画像を得る一次転写ベルト形式のものがある。

このような画像形成装置において、従来、感光体に形成された像を転写する転写ベルトを備えたものがあった。しかしながら、このような構造の画像形成装置においては、感光体の周速度と転写ベルトとの僅かな速度差が蓄積し、感光体と転写ベルトとの間に位置変動が生じ、多色トナーを転写する場合に図６に示すようなレジストレーションずれ（色ずれ）が生じることがあった。

そこで、感光体から転写ベルトへトナー像を一次転写する時の転写バイアスを、トナー像先端が転写位置に到達する直前に印可することで、感光体と転写ベルトとの間に生じる摩擦力の増大化や位置ずれを防止できる画像形成装置があった（特許文献１）。
特開平１１−２１８９９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明によると、レジストレーションずれの低減が不十分であった。

本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レジストレーションずれを低減し、高い転写効率を保持し、鮮明な画像を得ることができると共に、低消費電力化することができる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電器と、前記像担持体に潜像を形成する像書込手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像された像を転写する転写体と、前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記帯電器を通過する直前に帯電バイアスを印可する帯電バイアス制御手段と、前記像担持体上の印字動作時に像を形成された位置が前記転写体とのニップ部に到達する直前に転写バイアスを印可する転写バイアス制御手段とを備えたことを特徴とするので、静電吸着を抑制することでレジストレーションずれを低減し、高い転写効率を保持すると共に、鮮明な画像を得ることができる。

また、前記帯電バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の帯電バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記帯電器を通過する直前に前記１段階目の帯電バイアスより大きい２段階目の帯電バイアスを印可することを特徴とするので、現像バイアスがＯＮする前にあらかじめ像担持体上に残余した像を消去することができ、鮮明な画像を得ることができると共に、低消費電力化することができる。

また、前記転写バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の転写バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の印字動作時に像を形成された位置が前記転写体に到達する直前に前記１段階目の転写バイアスより大きい２段階目の転写バイアスを印可することを特徴とするので、電源が安定し、鮮明な画像を得ることができると共に、低消費電力化することができる。

また、前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記像書込手段を通過する前に、前記像書込手段に事前露光させる像書込制御手段と、を備えたことを特徴とするので、あらかじめ印字動作時に帯電された感光体を露光し、転写体との電位差が小さくなり、静電吸着を抑制すると共に、転写効率が向上し、鮮明な画像を得ることができる。

また、前記転写体は、二層以上の転写ベルトからなることを特徴とするので、転写前の微少ギャップ放電を抑制し、転写電界が十分に印可され、転写効率が向上し、鮮明な画像を得ることができる。

また、前記転写体は、内周側の裏面層、外周側の最表面層及び裏面層と最表面層の間にある中間層を有し、前記転写体の各層の抵抗値は、裏面層抵抗値＞最表面層抵抗値＞中間層抵抗値の関係であることを特徴とするので、さらに転写効率が向上し、さらに鮮明な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明が適用される画像形成装置の縦断側面図である。図１において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイ等の発光素子を用いるラインヘッドや光源にレーザ光を用いた走査光学系等が設けられている像書込手段（露光手段）１６７、一次転写体としての一次転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着装置の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８等が設けられている。

現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転するトナー担持体としての現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。

感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。一次転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、一次転写ベルト１６９に動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、一次転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。

このような構造の画像形成装置１６０現像装置１６１から一次転写ベルト１６９までの動作について説明する。まず、トナー供給ローラ１６３から現像ローラ１６２にトナーを供給する。この時、規制ブレード１６４によりトナー量を調整する。現像ローラ１６２は、帯電器１６８により帯電されラインヘッド１６７等により形成された感光体ドラム１６５上の潜像を現像する。感光体ドラム１６５上の画像は、一次転写ベルト１６９に転写される。

用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。一次転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより一次転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで一次転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。

上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、前述した定着ヒータＨを有する定着装置で定着処理がなされる。定着装置には、加熱ローラ１７２、逆クラウン形状の加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路（両面搬送路）１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１８３は第１の両面ローラ、１８４は第２の両面ローラである。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。ハウジングケース１９０には、排気ファン１９１が設けられている。ハウジングケース１９０の用紙搬送路１７４側には、ジャム時に用紙を引き出すための開閉扉１９０ａが設けられている。

また、ピックアップローラ１７９の用紙搬送方向からみて下流側の片面用紙搬送路１７４には、フィードローラ１８１が設けられている。また、二次転写ローラ１７１の上流側にはゲートローラ１８０が配置されている。

図２は、一次転写ベルト１６９の断面図である。図２に示すように、一次転写ベルト１６９は外周側に位置する最表面層１６９ａ、中間層１６９ｂ及び内周側に位置する裏面層１６９ｃの少なくとも３層から形成される。最表面層１６９ａは錫、フッ素及びウレタン、中間層１６９ｂは錫、裏面層１６９ｃはＰＥＴからなる。なお、最表面層１６９ａの抵抗率を約１０⁹Ω・ｃｍ、中間層１６９ｂの抵抗率を約１０^-2Ω・ｃｍ、裏面層１６９ｃの抵抗率を約１０¹⁵Ω・ｃｍのように、裏面層抵抗値＞最表面層抵抗値＞中間層抵抗値の関係とすると好ましい。

図３は、第１実施形態の画像形成装置における帯電、露光、現像及び一次転写それぞれのタイミングチャートを示す。図中、上下方向の点線は、現像バイアスを印可する時点である。

本実施形態では、まず、現像バイアスＯＮ時より約３０００msec前に、あらかじめ帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第１段階のバイアスとして−６７０Ｖを印可させ、感光体ドラム１６５を帯電させると共に、転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に０Ｖ＜Ｖ_t1＜５０Ｖの範囲内でバイアスをかける。本実施形態では、一次転写ベルト１６９の第１段階のバイアスは１０Ｖとした。

その後、現像バイアスＯＮ時より約２００msec前の感光体ドラム１６５上の像を形成される位置が帯電器１６８を通過する直前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスを印可させ、感光体ドラム１６５を−１１５０Ｖで帯電させる。

そして、現像バイアスをＯＮとし、正規画像パターンを露光する。その後、現像バイアスＯＮ時より約１５０msec後の感光体ドラム１６５上の像を形成された位置が一次転写ベルト１６９とのニップ部に到達する直前に第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可する。

図４は、本実施形態と他の例とを比較したグラフ、表１は、その例におけるレジストレーションずれと画像判定を示す。画像判定は、レジストレーションずれが１２０μｍ未満の場合に良好とし記号を○、１２０μｍ以上の場合に悪いとし記号を×とした。

実施例１は、現像バイアスＯＮ時に対して、約２００msec前の感光体ドラム１６５上の像を形成される位置が帯電器１６８を通過する直前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスとして−１１５０Ｖを印可し、感光体ドラム１６５を帯電させ、現像バイアスＯＮ時より約１５０msec後の感光体ドラム１６５上の像を形成された位置が一次転写ベルト１６９とのニップ部に到達する直前に、第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可し、印字テストを実行した例である。実施例１でのレジストレーションずれ度合いは、約７０μｍであった。

次に、比較例を示す。比較例１は、現像バイアスＯＮ時に対して、約２０００msec前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスとして−１１５０Ｖを印可し、感光体ドラム１６５を帯電させ、現像バイアスＯＮ時より約５００msec前に、第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可し、印字テストを実行した例である。比較例１でのレジストレーションずれ度合いは、約２３０μｍであった。

比較例２は、現像バイアスＯＮ時に対して、約１０００msec前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスとして−１１５０Ｖを印可し、感光体ドラム１６５を帯電させ、現像バイアスＯＮ時より約１００msec前に、第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可し、印字テストを実行した例である。比較例２でのレジストレーションずれ度合いは、約１９０μｍであった。

比較例３は、現像バイアスＯＮ時に対して、約５００msec前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスとして−１１５０Ｖを印可し、感光体ドラム１６５を帯電させ、現像バイアスＯＮ時と同時に第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可し、印字テストを実行した例である。比較例３でのレジストレーションずれ度合いは、約１６０μｍであった。

このように、本実施形態の画像形成装置によると、レジストレーションずれを低減し、高い転写効率を保持すると共に、鮮明な画像を得ることができる。

また、帯電バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の帯電バイアスを印可し、その後、感光体１６５上の像を形成される位置が帯電器１６８を通過する直前に１段階目の帯電バイアスより大きい２段階目の帯電バイアスを印可するので、現像バイアスがＯＮする前にあらかじめ感光体１６５上に残余した像を消去することができ、鮮明な画像を得ることができると共に、図３の斜線に示した部分の低消費電力化をすることができる。

また、転写バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の転写バイアスを印可し、その後、感光体１６５上の像を形成された位置が一次転写ベルト１６９とのニップ部を通過する直前に前記１段階目の転写バイアスより大きい２段階目の転写バイアスを印可するので、電源が安定し、鮮明な画像を得ることができると共に、図３の斜線に示した部分の低消費電力化をすることができる
また、一次転写ベルト１６９は、二層以上の一次転写ベルト１６９からなるので、転写前の微少ギャップ放電を抑制し、転写電界が十分にかかるので、転写効率が向上し、鮮明な画像を得ることができる。

また、一次転写ベルト１６９は、内周側の裏面層１６９ｃ、外周側の最表面層１６９ａ及び裏面層１６９ｃと最表面層１６９ａの間にある中間層１６９ｂを有し、一次転写ベルト１６９の各層の抵抗値は、裏面層抵抗値＞最表面層抵抗値＞中間層抵抗値の関係であることを特徴とするので、さらに転写効率が向上し、さらに鮮明な画像を得ることができる。

図５は、第２実施形態の帯電、露光、現像及び一次転写それぞれのタイミングチャートを示す図である。第２実施形態では、帯電及び一次転写のタイミングに加えて、露光に関して制御したものである。図中、上下方向の点線は、現像バイアスを印可する時点である。

本実施形態では、まず、現像バイアスＯＮ時より約３０００msec前に、あらかじめ帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第１段階のバイアスとして−６７０Ｖを印可させ、感光体ドラム１６５を帯電させると共に、転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に０Ｖ＜Ｖ_t1＜５０Ｖの範囲内でバイアスをかける。本実施形態では、一次転写ベルト１６９の第１段階のバイアスは１０Ｖとした。

次に、現像バイアスＯＮより前に、像書込手段１６７により、あらかじめ感光体ドラム１６５を事前露光する。その後、現像バイアスＯＮ時より約２００msec前の感光体ドラム１６５上の像を形成される位置が帯電器１６８を通過する直前に、帯電バイアス制御手段により帯電器１６８に第２段階となる正規バイアスを印可させ、感光体ドラム１６５を−１１５０Ｖで帯電させる。

そして、現像バイアスをＯＮとし、正規画像パターンを露光する。その後、現像バイアスＯＮ時より約１５０msec後の感光体ドラム１６５上の像を形成された位置が一次転写ベルト１６９とのニップ部に到達する直前に第２段階となる正規バイアスとして２１５Ｖのバイアスを転写バイアス制御手段により一次転写ベルト１６９に印可する。

以上、本発明の実施形態にかかる画像形成装置及び画像形成方法について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。

第１実施形態の画像形成装置を示す縦断側面図である。 第１実施形態の一次転写ベルトの断面図である。 第１実施形態のタイミングチャートを示す図である。 第１実施形態と比較例とのレジストレーションずれ度合を示す図である。 第２実施形態のタイミングチャートを示す図である。 従来技術のレジストレーションずれを示す図である。

符号の説明

１６０…画像形成装置、１６１…現像装置、１６２…現像ローラ（現像剤担持体）、１６５…感光体ドラム（像担持体）、１６７…像書込手段、１６８・・・帯電器、１６９…一次転写ベルト（転写体）

Claims (10)

1. 像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電器と、前記像担持体に潜像を形成する像書込手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像された像を転写する転写体と、前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記帯電器を通過する直前に帯電バイアスを印可する帯電バイアス制御手段と、前記像担持体上の印字動作時に像を形成された位置が前記転写体とのニップ部に到達する直前に転写バイアスを印可する転写バイアス制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の帯電バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記帯電器を通過する直前に前記１段階目の帯電バイアスより大きい２段階目の帯電バイアスを印可することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写バイアス制御手段は、あらかじめ１段階目の転写バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の印字動作時に像を形成された位置が前記転写体とのニップ部に到達する直前に前記１段階目の転写バイアスより大きい２段階目の転写バイアスを印可することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が前記像書込手段を通過する前に、前記像書込手段に事前露光させる像書込制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記転写体は、二層以上の転写ベルトからなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記転写体は、内周側の裏面層、外周側の最表面層及び裏面層と最表面層の間にある中間層を有し、前記転写体の各層の抵抗値は、裏面層抵抗値＞最表面層抵抗値＞中間層抵抗値の関係であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 像担持体上の像を形成される位置が帯電器を通過する直前に帯電バイアスを印可すると共に、前記像担持体上の像を形成された位置が転写体とのニップ部に到達する直前に転写バイアスを印可することを特徴とする画像形成方法。
8. あらかじめ１段階目の帯電バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の像を形成される位置が前記帯電器を通過する直前に前記１段階目の帯電バイアスより大きい２段階目の帯電バイアスを印可することを特徴とする請求項７に記載の画像形成方法。
9. あらかじめ１段階目の転写バイアスを印可し、その後、前記像担持体上の像を形成された位置が前記転写体に到達する直前に前記１段階目の転写バイアスより大きい２段階目の転写バイアスを印可することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成方法。
10. 前記像担持体上の印字動作時に像を形成される位置が像書込手段を通過する前に、前記像書込手段に事前露光させることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成方法。

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