JP2009282372A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの分離不良を防止し、且つシートに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保すること。
【解決手段】シートＳの搬送方向先端にバリが存在しても感光体４１からシートＳを良好に分離させる。シートＳの搬送方向先端が転写ニップ部Ｎ１に進入してから、シートＳにおける所定の非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過するまで、転写極性と逆極性の電圧を転写電源ＣＨを制御して転写ローラ５４に印加する。その後、シートＳにおける非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過する間に、逆極性の電圧から転写極性側の電圧へ切り換えて転写ローラ５４に印加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体上のトナー像をシートに転写する転写装置、及び当該転写装置を有する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、像担持体（例えば感光体や中間転写体など）上に形成されたトナー像をシートに転写させる転写装置を有しており、転写装置としては転写ローラや転写ベルト等をシートに接触させてトナー像をシートに転写させる接触転写方式を採用しているものがある。

図６は、接触転写方式の転写領域を示す説明図である。図６に示す接触転写方式は、転写ローラＴにより転写ベルトＢを感光体Ｋに押圧し、感光体Ｋと転写ベルトＢとの間に転写ニップ部Ｎを形成している。転写ニップ部Ｎに進入するシートＳに対して感光体Ｋに形成されたトナー像を転写する場合、トナーと逆極性の電圧（転写電圧）を転写ローラＴに印加し、トナーが感光体ＫからシートＳに移動するようにしている。例えば、トナーがマイナス極性である場合は、プラス極性の転写電圧を転写ローラＴに印加する。

ところで、図６に示すように搬送方向先端にバリＸがあるシートＳを転写ニップ部Ｎに進入させて転写ローラＴに転写電圧を印加する場合、電界の向きが転写ローラＴから感光体Ｋの方向に向いているため、先端にある転写ベルトＢとシートＳとの空隙において放電が発生し、シートＳの搬送方向先端が転写電圧と同極性に帯電される。その結果、転写電圧と逆極性に帯電された感光体ＫにシートＳの先端が吸着してしまい、シートＳが感光体Ｋに巻き付くという分離不良が発生する。

そこで、シートの搬送方向先端にバリがある場合でもシートの分離不良を防止する技術が提案されている。

特許文献１に記載の技術は、シートの搬送方向先端部から所定領域において転写電圧を印加しない部分を設けるという技術である。当該技術によれば、シートの搬送方向先端部にバリがあっても放電が発生しないため、シートＳが像担持体（特許文献１では中間転写ドラム）に巻き付かず、分離不良を防止することが出来る。
特開平１０−２４００３２号公報

特許文献１に記載の技術では、シートの搬送方向先端部から所定領域において印加される電圧は０Ｖ（または０Ｖに近い電圧値）であり、確かにシートの搬送方向先端部にバリがあっても放電は発生しにくい。しかし、シートの搬送方向先端部が像担持体と反発する極性とはならないため、図６に示すようにシートＳの先端に転写ベルトＢとシートＳとの空隙があると、シートＳの先端が転写ベルトＢに吸着されにくく、感光体Ｋに吸着されやすい。従って、特許文献１に記載の技術では、十分に分離不良を防止することが出来ない。

そこで、本発明の目的は、シートの分離不良を防止し、且つシートに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保する転写装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る転写装置は、
像担持体との間でニップ部を形成し、前記ニップ部を通過するシートに対して前記像担持体上のトナー像を転写する転写部と、
当該転写部に電圧を印加する印加部と、
当該印加部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
シートの搬送方向先端が前記ニップ部に進入してから、シートにおける所定の非画像領域が前記ニップ部を通過するまで、転写極性と逆極性の電圧を前記転写部に印加し、
その後、シートにおける非画像領域が前記ニップ部を通過する間に、前記逆極性の電圧から転写極性側の電圧へ切り換えて前記転写部に印加するよう、前記印加部を制御することを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、
像担持体上の静電潜像を現像剤により顕像化する現像装置と、
前記転写装置と、
当該転写装置により転写されたトナー像をシート上に定着する定着装置と、
を有することを特徴とするものである。

本発明に係る転写装置及び画像形成装置によれば、シートの分離不良を防止し、且つシートに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保することが出来る。

［画像形成装置の概要］図１は、画像形成装置Ａの中央断面図である。図１に示す画像形成装置Ａは、自動原稿送り装置ＤＦ、画像読取部１、操作表示部２、画像形成部４、転写部５、定着部６、用紙搬送系から構成されている。

画像形成部４は、感光体（像担持体）４１、帯電部４２、露光部４３、現像器（現像装置）４４、感光体クリーニング部４６等から構成されており、用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙部１１、第２給紙部１２、排紙部１４、手差し給紙部１５、再給紙部１６、反転排紙部１７等から構成されている。

自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは給紙手段により搬送され、画像読取部１の光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読み取られ、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部（不図示）において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部４３に画像信号を送る。

画像形成部４では、感光体４１に対し、帯電部４２により電荷（本実施の形態では負帯電）が付加され、露光部４３から照射されるレーザ光により静電潜像が形成される。そして、現像器４４により静電潜像が顕像化されてトナー像（本実施の形態では負電荷）となる。

次いで、給紙カセット１０に収容されたシートＳは第１給紙部１１から搬送され、レジストローラによりトナー像との同期がとられる。シートＳの先端はシート検知センサで走行位置が検出され、制御部１００にその情報が伝達され、転写部５と感光体４１との間に形成される転写ニップ部Ｎ１への進入タイミングが算出される。

その後、シートＳは転写ニップ部Ｎ１でトナー像が転写され、転写ベルト５１に静電吸着して搬送される。転写ベルト５１上のシートＳは、分離除電極５０１からのコロナ放電により除電されるとともに分離ローラ５２で曲率分離されて、定着部（定着装置）６に搬送される。

定着部６の定着ローラ６１と加圧ローラ６２とで形成される定着ニップ部Ｎ２でシート上のトナー像が定着される。定着後のシートＳは、排紙部１４により装置外に排出される。

感光体４１上の転写残のトナーは感光体クリーニング部４６により除去され、転写ベルト５１上の未転写トナーはベルトクリーニング部５０６により除去される。

両面印刷の場合、第１面に画像形成されたシートＳは、再給紙部１６に送り込まれてスイッチバックして反転され、再び画像形成部４において第２面に画像形成後、排紙部１４により装置外に排出される。反転排紙の場合は、通常の排紙通路から分岐したシートＳは、反転排紙部１７においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙部１４により装置外に排出される。

なお、本実施の形態の画像形成装置ＡはシートＳ上にモノクロ画像を形成するものであるが、中間転写体に形成されたカラー画像をシートＳに転写する形態の画像形成装置であっても良い。

［転写部の概要］図２は、転写部５周辺の拡大断面図である。

転写部５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の分離ローラ５２、アルミニウム合金製の従動ローラ５３、５５、発泡ウレタン製の転写ローラ５４により転写ベルト５１が張架されている。分離ローラ５２は駆動ローラとしての機能を担うものであり、不図示の連結ギアを介して駆動モータと連結されることにより駆動モータの駆動を転写ベルト５１に伝達する。転写ベルト５１は、例えば２００〜６００ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で駆動（走行）させている。また分離ローラ５２の表面には摩擦係数を増加させるために表層にゴムコーティングがされている。

転写ベルト５１は、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料や、ポリウレタンゴム等のゴム材料に、抵抗調整のために、カーボン等の導電性フィラーが分散されてなるもの、あるいはイオン性の導電材料が含有されてなるものを用いることができる。

転写ローラ５４には、印加部として機能する転写電源ＣＨが接続されており、感光体４１のトナー像をシートＳに転写する際は、トナーと逆極性の転写電圧が転写ローラ５４に印加される。本実施の形態ではトナーはマイナス極性であるため、プラス極性の転写電圧が転写ローラ５４に印加され、転写電界が形成される。

分離除電極５０１はコロナ除電を行う除電極であり、分離ローラ５２に対向した位置に配置されている。分離除電極５０１は、針状電極（鋸歯電極ともいう）であり、例えば０．１ｍｍ厚のＳＵＳ板をエッチング処理することにより、尖頭部である頂点を一定ピッチで用紙の通紙幅方向全域に渡って１〜５ｍｍ程度の間隔で配置している。針状電極にバイアスローラと逆極性の直流電圧あるいは同直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加している。なお、針状電極の代わりにタングステン等の放電ワイヤーを用いた分離除電極であってもよい。

シートＳの適正な領域（画像領域）にトナー像を転写させるため、転写ニップ部Ｎ１に進入するシートＳは、レジストローラＲＧによって感光体４１上のトナー像との同期がとられる。シートＳの先端はシート検知センサＳＥにおいて検知され、シート検知センサＳＥの検知信号に基づいて、転写ローラ５４に印加される電圧が制御部１００により制御される。

［画像形成装置における制御系のブロック図］図３は画像形成装置Ａの制御系のブロック図であり、ここでは代表的なものだけ示す。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１は、システムバス１０６を介してＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３等に接続されている。このＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている各種プログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に展開したプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をＲＡＭ１０３に格納するとともに操作表示部２に表示させる。そして、ＲＡＭ１０３に格納した処理結果を所定の保存先に保存させる。なお、本実施の形態においては、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３と協働することにより制御部１００を構成する。

ＲＯＭ１０２は、プログラムやデータ等を予め記憶しており、代表的には半導体メモリで構成されている。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１によって実行される各種プログラムによって処理されたデータ等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部１で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする機能を有する。磁性体を塗布または蒸着した金属のディスクを重ね合わせた構造になっており、これをモータで高速に回転させて磁気ヘッドを近づけてデータを読み書きする。

操作表示部２は各種の設定を可能にするものである。操作表示部２は例えばタッチパネル形式となっており、ユーザーが操作表示部２を通じて入力することにより画像形成に関する条件が設定される。また、ネットワーク設定の情報等、各種の情報が操作表示部２に表示される。

画像読取部１は、原稿画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。画像読取部１によって生成された画像データや、画像形成装置Ａに接続されたＰＣから送信され通信部１０７で受信した画像データは、画像処理部１０５によって画像処理される。

画像形成部４は、画像処理部１０５によって画像処理された画像データを受け取り、シート上に画像を形成する。

転写電源ＣＨはＣＰＵ１０１等により構成される制御部１００により制御され、シート検知センサＳＥの検知信号に基づいて、転写電圧の極性が変更される。なお、本実施の形態における転写装置は、少なくとも、転写部５、転写電源ＣＨ、制御部１００により構成されるものである。

［転写電源の制御］図２で説明したように転写ローラ５４には転写電源ＣＨが接続されており、一定の電圧が転写ローラ５４に印加される。転写ニップＮ１に進入するシートＳの搬送方向先端にバリ等が発生していても感光体４１に巻き付かず、分離不良を防止するため、また、シートＳに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保するため、転写電源ＣＨから転写ローラ５４に印加される電圧が調整される。この調整動作について図４及び図５を用いて詳しく説明する。

図４は転写電源ＣＨから転写ローラ５４に印加される電圧の調整動作に関するフローチャート図であり、図５は図４に示す調整動作を実行した場合のタイムチャート図である。図５（ａ）は、転写ローラ５４に印加される電圧のタイムチャート図であり、図５（ｂ）は、転写ローラ５４と感光体４１との間に発生する電界のタイムチャート図である。図５における「ａ」はシートＳの搬送方向先端が転写ニップ部Ｎ１に進入した時を示し、図５における「ｂ」はシートＳにおける画像領域が転写ニップ部Ｎ１に進入した時を示す。従って、図５における「ａ」以前の時間が転写ニップ部Ｎ１にシートＳが介在していない時間であり、「ａ」と「ｂ」との間の時間がシートＳにおける非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過している時間である。また、「ｂ」以降の時間が、シートＳにおける画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過している時間である。

まず、図４に基づいて転写ローラ５４に印加される電圧の調整動作を説明する。画像形成装置Ａにおいて画像形成に関するジョブがスタートすると、シートＳが転写ニップ部Ｎ１に進入する前は感光体４１と転写ベルト５１が接触して回動する。この際に感光体４１の非画像領域に残存しているトナーが転写ベルト５１に転移しないようにするため、制御部１００が転写電源ＣＨを制御し、転写極性（本実施の形態ではプラス極性）と逆極性（本実施の形態ではマイナス極性）の電圧が転写ローラ５４に印加される（ステップＳ１）。ステップＳ１の状態を図５（ａ）で示すと、シートＳが転写ニップＮ１に進入する前（図５における「ａ」以前の時間）は、マイナス極性の電圧ｘが転写ローラ５４に印加される。

このように転写極性と逆極性、つまりトナーと同極性の電圧が転写ローラ５４に印加されることにより、感光体４１のトナーが転写ベルト５１に転移せず、転写ベルト５１は汚れない。特に感光体４１の非画像領域に画像調整用のパッチ画像を形成する場合は、パッチ画像を転写ベルト５１へ転移させないため有効である。

図４に示すステップＳ１で転写極性と逆極性の電圧が転写ローラ５４に印加されると、図５（ａ）で示すように、シートＳの搬送方向先端が転写ニップ部Ｎに進入（図５の「ａ」の時間）してから、シートＳにおける所定の非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過（図５において電圧ｘから最大電圧ｙに切り換える時間）するまで、転写極性の逆極性の電圧が転写ローラ５４に印加される。

このようにシートＳの搬送方向先端において、転写極性と逆極性の電圧が転写ローラ５４に印加され、電界の向きが感光体４１から転写ローラ５４の方向に向くようにすると、シートＳの搬送方向先端にバリがあって転写ベルト５１とシートＳとの空隙において放電が発生したとしても、シートＳの搬送方向先端が感光体４１と同極性に帯電される。その結果、感光体４１とシートＳの先端が反発して感光体４１からシートＳの先端が離れ、シートＳが感光体４１に巻き付くという分離不良が発生しないようになる。

次に転写極性と逆極性の電圧を印加してから転写極性側の電圧に切り換える動作を説明する。

図５（ａ）で示すように、シートＳの搬送方向先端が転写ニップ部Ｎ１に進入してから所定の非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過するまで、転写極性と逆極性の電圧が転写ローラ５４に印加されるわけであるが、シートＳの画像領域が転写ニップ部Ｎ１に進入したときに適正な転写電界になっていないと、適正な転写が行われず、シートＳに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保することが出来ない。そこで、早急に適正な転写電界にするため、シートＳの非画像領域において転写極性と逆極性の電圧から転写極性側の電圧に切り換えるようにする。

図４を用いて説明すると、転写ニップ部Ｎ１の上流側にあるシート検知センサＳＥ（図２参照）でシートＳを検知し、シート検知センサＳＥでシートＳを検知すると（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、画像形成装置Ａに設置されているタイマーをスタートし（ステップＳ３）、タイマーをスタートしてからＴ１（時間）が経過するまで時間を計測する。Ｔ１は転写極性と逆極性の電圧から転写極性側の電圧に切り換えるための時間であり、事前に決定されたＴ１の値がＲＯＭ１０２に記憶されている。ステップＳ３でＴ１が経過したと判断されると、転写極性側の電圧である最大電圧ｙに切り換えられる（ステップＳ５）。

図５（ａ）で示すように、電圧ｘから最大電圧ｙに切り換えられるタイミングは、図５の「ａ」と「ｂ」との間の時間、つまり、シートＳにおける非画像領域が転写ニップ部Ｎ１を通過している時間である。このような時期に切り換えるのは、シートＳにおける画像領域が転写ニップ部Ｎ１に進入する際に適正な転写電界になっている必要があるためである。

また、このような時期に電圧を切り換えるとしても、シートＳの搬送方向先端が転写ニップＮ１に進入してから所定の非画像領域が転写ニップＮ１を通過するまで、マイナス極性の電圧ｘが転写ローラ５４に印加されているため、シートＳの分離不良は発生しない。

また、マイナス極性の電圧ｘから切り換えられる最大電圧ｙの絶対値は感光体４１のトナー像をシートＳに転写する際に転写ローラ５４に印加される転写電圧ｚの絶対値よりも大きいため、図５（ｂ）で示すように早急に適正な転写電界に復帰させることが出来る。

ステップＳ５で最大電圧ｙに切り換えた後は、画像形成装置Ａに設置されているタイマーによりＴ２（時間）が経過したか計測し（ステップＳ６）、ステップＳ６でＴ２が経過したと判断されると、最大電圧ｙから転写電圧ｚに切り換える（ステップＳ７）。

図５（ａ）で示すように、シートＳにおける画像領域が転写ニップ部Ｎ１に進入する時である「ｂ」よりも前に転写電圧ｚに切り換えると、図５（ｂ）に示すようにシートＳにおける画像領域が転写ニップ部Ｎ１に進入する時に適正な転写電界にすることができ、シートＳに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保することが出来る。

ステップＳ７で転写電圧ｚに切り換えた後は、シートＳへの転写終了後に再度、転写極性と逆極性の電圧ｘを印加するために、画像形成装置Ａに設置されているタイマーによりＴ３（時間）が経過したか計測し（ステップＳ８）、ステップＳ８でＴ３が経過したと判断されると、転写電圧ｚから転写極性と逆極性の電圧ｘに切り換え（ステップＳ９）、タイマーをリセットする（ステップＳ１０）。このように転写極性と逆極性の電圧ｘにすれば、感光体４１のトナーが転写ベルト５１に転移せず、転写ベルト５１は汚れない。

画像形成に関するジョブにおいて次のシートがある限り、ステップＳ２〜Ｓ１０の動作を実行する。

以上図４及び図５を用いて説明したように、シートＳの搬送方向先端が転写ニップ部Ｎ１に進入してから、シートＳにおける所定の非画像領域が転写ニップ部Ｎ２を通過するまで、転写極性と逆極性の電圧を転写ローラ５４に印加し、その後、シートＳにおける非画像領域が転写ニップ部Ｎ２を通過する間に、逆極性の電圧から転写極性側の電圧（最大電圧ｙ）へ切り換えて転写ローラ５４に印加すれば、シートＳの分離不良を防止し、且つシートＳに転写されるトナー画像の濃度を十分に確保することが出来る。

特に、図１及び図２で示すようなドラム形状の感光体４１は、装置の高速化、高耐久化のために径が大きくなる傾向にあり、転写部における曲率を自由に設定出来るベルト形状の像担持体と比較して曲率を利用して分離することが難しい。そこで、ドラム形状の像担持体（感光体ドラムや転写ドラム等）を有する転写装置や画像形成装置において本発明を適用することが効果的である。

なお、本発明は当該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

図４における調整動作をシートＳの種類により実行するか否か判断するようにしてもよい。例えば、分離不良が発生しやすい種類のシートＳの場合は図４に示す調整動作を実行し、分離不良が発生しにくい厚紙や塗工紙の場合は図４に示す調整動作を実行しないようにしても良い。

また、図４における調整動作をシートＳに形成する画像情報により実行するか否か判断するようにしてもよい。例えば、シートＳの搬送方向先端の領域まで画像を形成する場合は、シートＳにバリがあっても分離不良が発生しにくいため、図４における調整動作を実行しないようにしてもよい。

また、シートにおけるバリの有無やバリの方向を検知して図４における調整動作を実行するか否か判断しても良い。

画像形成装置の中央断面図である。 転写部周辺の拡大断面図である。 画像形成装置の制御系のブロック図である。 転写電源から転写ローラに印加される電圧の調整動作に関するフローチャート図である。 図４に示す調整動作を実行した場合のタイムチャート図である。 接触転写方式の転写領域を示す説明図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
ＣＨ 転写電源
ＳＥ シート検知センサ
１ 画像読取部
２ 操作表示部
４ 画像形成部
５ 転写部
６ 定着部
４１ 感光体
４４ 現像器、
５１ 転写ベルト
５４ 転写ローラ
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ ＨＤＤ

Claims (3)

1. 像担持体との間でニップ部を形成し、前記ニップ部を通過するシートに対して前記像担持体上のトナー像を転写する転写部と、
   当該転写部に電圧を印加する印加部と、
   当該印加部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   シートの搬送方向先端が前記ニップ部に進入してから、シートにおける所定の非画像領域が前記ニップ部を通過するまで、転写極性と逆極性の電圧を前記転写部に印加し、
   その後、シートにおける非画像領域が前記ニップ部を通過する間に、前記逆極性の電圧から転写極性側の電圧へ切り換えて前記転写部に印加するよう、前記印加部を制御することを特徴とする転写装置。
2. 前記転写極性側の電圧の絶対値が、前記像担持体上のトナー像をシートに転写する際に前記転写部に印加される電圧の絶対値より大きい請求項１に記載の転写装置。
3. 像担持体上の静電潜像を現像剤により顕像化する現像装置と、
   請求項１又は２に記載の転写装置と、
   当該転写装置により転写されたトナー像をシート上に定着する定着装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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