JP2012177792A

JP2012177792A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012177792A
Application number: JP2011040546A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Nanba; 治之難波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-09-13
Also published as: US20120219333A1; US8843039B2

Abstract

【課題】転写部材に設けられた高抵抗層が帯電することで生じるトナー画像の転写不良を抑制することができる画像形成装置を得る。
【解決手段】向部６０の高抵抗層５４では、高抵抗層５４が高抵抗部材で形成されるために放電が抑制され、対向部６０の高抵抗層５４はプラス電圧に帯電する。高抵抗層５４の帯電部分は、二次転写ロール３６の回転に伴なって、二次転写ロール３６の回転方向下流側に移動する。そして、接触部６２では、導電性部材５８から二次転写ロール３６に電流が流れているため、高抵抗層５４に生じた帯電は除電される。これにより、転写電流は一定となりトナー画像の転写不良が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置着に関する。

特許文献１に記載の帯電ロールには、芯金の外周面上に、基層と、少なくとも一層の下層と、表面層とが順次設けられてなる。そして、下層は、１０^１０〜１０^１６Ω・ｃｍの範囲内の抵抗値を有する高抵抗層を含んでいる。

特開２００４−２４５９３３号公報

本発明の課題は、転写部材が高抵抗層を備える画像形成装置における転写電流の変動を抑制することである。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、芯金と、高抵抗層とを備えると共に、回転可能に支持され、トナー画像を被転写物に転写させる転写部材と、回転可能に支持され、前記転写部材との間で被転写物を挟み込むように、前記転写部材に対して対向して配置される対向部材と、前記転写部材に接触可能に配置された接触部材と、前記芯金が電気的にフロートとされるように、前記接触部材と前記対向部材との間に電圧を印加して前記転写部材と前記対向部材との間に転写電流を流す電圧印加手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載において、前記転写部材は、弾性変形可能な弾性層を備え、前記高抵抗層は、前記弾性層の表面に設けられることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２に記載において、前記接触部材は、前記転写部材と従動回転すると共に導電性を有する円柱状の導電性部材であることを特徴とする。

本発明の請求項１の画像形成装置によれば、電圧印加手段が転写部材と対向部材との間に電圧を印加して転写部材と対向部材との間に転写電流を流す場合と比して、転写電流の変動を抑制することができる。

本発明の請求項２の画像形成装置によれば、転写部材に弾性変形可能な弾性層が設けられていない場合と比して、対向部材と転写部材と間で生じる被転写物を挟み込む挟持力を安定させることができる。

本発明の請求項３の画像形成装置によれば、導電性部材が固定されている場合と比して、転写部材と導電性部材との間で生じる抵抗を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられた二次転写ロール近傍を示した側面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられた二次転写ロール近傍を示した側面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置及び比較形態に係る画像形成装置の転写電流をグラフで示した図面である。本発明の実施形態に係る画像形成装置の印加電圧及び電流をグラフで示した図面である。本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略構成図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置と比較するための比較形態に係る画像形成装置に備えられた二次転写ロール近傍を示した側面図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置と比較するための比較形態に係る画像形成装置に備えられた二次転写ロール近傍を示した側面図である。本発明の比較形態に係る画像形成装置の印加電圧及び電流をグラフで示した図面である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例について図１〜図８に従って説明する。

（全体構成）
図５に示されるように、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、対向部材の一例としてのバックアップロール３４と複数の張架ロール３２とに巻き掛けられた無端状の中間転写ベルト３０の進行方向に対して、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの順番で直列に配列されている。

そして、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋに備えられた像保持体１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋに対して中間転写ベルト３０を挟んで反対側には、像保持体１２の表面に形成された各色のトナー画像を中間転写ベルト３０に転写する一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋが設けられている。詳細には、一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋに転写バイアス電圧が印加され、静電吸引力によって、各色のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次一次転写されるようになっている。

次に、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成を代表してイエロートナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙについて説明する。なお、各画像形成ユニット１０は同様の構成とされている。

中間転写ベルト３０に対して像保持体１２Ｙを挟んで反対側には、像保持体１２Ｙの表面と接して像保持体１２Ｙの表面を一様に帯電させると共に、像保持体１２Ｙの回転に伴なって従動回転する帯電ロール１３Ｙが設けられている。

さらに、帯電ロール１３Ｙに対して帯電した像保持体１２Ｙの表面を露光光により露光してイエロー画像に対応する静電潜像を形成する露光装置１４Ｙが設けられている。

また、帯電ロール１３Ｙに対して像保持体１２Ｙの回転方向下流側には、露光装置１４が形成した静電潜像をイエロートナー画像として可視化（現像）する現像装置１５Ｙが設けられている。詳細には、現像装置１５Ｙには、像保持体１２Ｙの回転に伴なって従動回転する現像ロール１８Ｙが設けられている。そして、マイナス電圧に帯電したトナーが現像ロール１８Ｙの外周面から像保持体１２Ｙの表面に形成された静電潜像に転移して、静電潜像がイエロートナー画像として可視化（現像）されるようになっている。そして、前述したように、各像保持体１２の表面に形成されたトナー画像が、各一次転写ロール１６によって、中間転写ベルト３０に順次転写されるようになっている。

さらに、帯電ロール１３Ｙに対して像保持体１２Ｙの回転方向上流側には、像保持体１２Ｙの表面から中間転写ベルト３０に転写されずに残留した残留トナーを像保持体１２Ｙの表面から掻き落とすブレード１９Ｙが設けられている。

一方、バックアップロール３４に対して中間転写ベルト３０を挟んで反対側には、転写部材の一例としての二次転写ロール３６が設けられている。そして、二次転写ロール３６は、被転写物としてのシート部材Ｐが積載される給紙部３８から搬送されるシート部材Ｐを中間転写ベルト３０との間で挟持搬送し、シート部材Ｐには、中間転写ベルト３０に形成されたトナー画像が転写されるようになっている。なお、二次転写ロール３６については、転写バイアス電圧の印加方法等を含めて詳細を後述する。

さらに、二次転写ロール３６に対してシート部材Ｐの搬送方向下流側には、シート部材Ｐに転写されたトナー画像を熱と圧力でシート部材Ｐに定着させる定着装置３１が設けられている。

一方、バックアップロール３４に対して中間転写ベルト３０を挟んで反対側には、中間転写ベルト３０からシート部材Ｐに転写されなかった残留トナーを清掃する清掃ロール３３が設けられている。

以上の構成により、図５に示されるように、画像形成装置１００を作動させると、各色の像保持体１２の表面は、帯電ロール１３により一様に帯電される。次に、各色の露光装置１４により、露光光が帯電した像保持体１２に照射され、像保持体１２の表面には、各色のトナー画像に対応した静電潜像が形成される。

さらに、各色の像保持体１２の表面に形成された静電潜像には、現像バイアスが印加された各色のトナーが現像ロール１８の外周面から転移し、各色の静電潜像がトナー画像として可視化（現像）される。

また、各色の像保持体１２の表面に形成されたトナー画像は、一次転写ロール１６の圧接力と、一次転写ロール１６に印加された転写バイアス電圧による静電吸引力によって、中間転写ベルト３０上に順次一次転写される。つまり、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー画像が重ねられ、多重のトナー画像（例えばカラートナー画像）が形成される。

そして、中間転写ベルト３０上に形成された多重のトナー画像は、周回する中間転写ベルト３０により、二次転写ロール３６と対向する位置に搬送される。

二次転写ロール３６は、シート部材Ｐが積載される給紙部３８から搬送されるシート部材Ｐを中間転写ベルト３０との間で挟持搬送し、シート部材Ｐには、二次転写ロール３６と対向する位置に搬送されたトナー画像が転写される。

トナー画像が転写されたシート部材Ｐは、中間転写ベルト３０から離れた後、定着装置３１へと搬送され、トナー画像は、熱と圧力とによりシート部材Ｐに定着され、図示せぬ排出部に排出される。

（要部構成）
次に、二次転写ロール３６及び転写バイアス電圧の印加方法等について説明する。

図１に示されるように、図示せぬモータから駆動力が伝達されて回転する二次転写ロール３６は、回転軸となるφ１４ｍｍの円柱状の芯金５０と、芯金５０の外周面にもうけられた弾性変形可能な弾性層５２と、この弾性層の表面に設けられた高抵抗層５４とを備えている。高抵抗層５４は、バックアップロール３４との間を通過するトナー画像やシート部材Ｐの抵抗により、転写電流が、二次転写ロール３６の回転軸方向の外側に流れるのを抑制するために用いられる高抵抗部材で形成された層である。一例として、本実施形態では、厚みが、０．０５ｍｍで抵抗が１００Ｖ計測で１３．７ＬｏｇΩ・ｃｍのポリイミド層（ＰＩ層）が用いられている。そして、二次転写ロール３６の外径は、φ２８ｍｍとされている。さらに、中間転写ベルト３０の周速度との関係から二次転写ロール３６の周速度は、９００ｍｍ／ｓとされている。

なお、本実施形態としては、一例として芯金５０の材質はＳＵＳとされ、弾性層５２としては、低抵抗、低硬度なウレタン発泡層が用いられている。

さらに、中間転写ベルト３０に対して二次転写ロール３６を挟んで反対側には、二次転写ロール３６の回転に伴なって従動回転すると共に、導電性を有する円柱状の導電性部材５８が設けられている。

また、二次転写ロール３６とバックアップロール３４とが対向する対向部６０に対して二次転写ロール３６の回転方向下流側であって、二次転写ロール３６と導電性部材５８との接触部６２に対して二次転写ロール３６の回転方向上流側には、二次転写ロール３６の外表面と接して二次転写ロール３６の外表面を清掃する清掃ブレード６６が設けられている。

さらに、芯金５０が電気的にフロートとされるように、導電性部材５８とバックアップロール３４との間に電圧を印加して二次転写ロール３６とバックアップロール３４との間に転写電流を流す電圧印加手段の一例としての電源６８が設けられている。

ここで電気的にフロートとは、電圧が印加されなく、電圧が逃げもしない状態（接地されていない状態）を言う。

（要部構成の作用）
次に、中間転写ベルト３０上に形成されたトナー画像が、シート部材Ｐに転写される作用について説明する。

図１に示されるように、先ず、導電性部材５８とバックアップロール３４との間に電源６８によって、芯金５０が電気的にフロートとされるように、電圧が印加される（本実施形態では、導電性部材５８側にプラスの電圧が印加される）。

これにより、図中矢印に示されるように、接触部６２では、導電性部材５８から二次転写ロール３６に電流が流れる。さらに、対向部６０では、二次転写ロール３６からシート部材Ｐ及び中間転写ベルト３０を通ってバックアップロール３４に電流（転写電流）が流れる。

二次転写ロール３６からバックアップロール３４に転写電流が流れることで、中間転写ベルト３０上に形成されたマイナス電圧に帯電したトナー画像は、静電吸引力によってシート部材Ｐに転写される。

ここで、図２に示されるように、対向部６０の高抵抗層５４では、高抵抗層５４が高抵抗部材で形成されるために放電が抑制され、対向部６０の高抵抗層５４はプラス電圧に帯電する。高抵抗層５４の帯電部分は、二次転写ロール３６の回転に伴なって、二次転写ロール３６の回転方向下流側に移動する。そして、接触部６２では、導電性部材５８から二次転写ロール３６に電流が流れているため、高抵抗層５４に生じた帯電は除電される。

さらに、高抵抗層５４において除電された除電部分は、二次転写ロール３６の回転に伴なって、二次転写ロール３６の回転方向下流側に移動する。そして、対向部６０では、前述したように、対向部６０の高抵抗層５４はプラス電圧に帯電する。

このように、二次転写ロール３６の回転に伴なって対向部６０に移動する高抵抗層５４は、接触部６２で除電されているため（帯電していないため）、二次転写ロール３６とバックアップロール３４との間に一定電圧の印加により流れる転写電流は一定となっている。

図３には、縦軸を電流とし、横軸を二次転写ロールの回転数（時間）としたグラフが示されている。このグラフに、本実施形態の転写電流を記載すると、時間の経過に関わらず転写電流の変動は抑制される。

ここで、対向部６０に流れる電流と時間について評価を行った。評価方法は、対向部６０に±２００μＡの電流を流すように、電源６８により＋２２００Ｖの電圧を一定時間印加し、その後に一定時間電圧を０Ｖし、その後に−２２００Ｖの電圧を一定時間印加して、対向部６０に流れる電流を評価した。

図４には、縦軸を電圧（Ｖ）及び電流（μＡ）とし、横軸を時間としたグラフが示されている。このグラフに、評価結果の電圧を実線で示し、電流を点線で示す。このグラフに示される評価結果から分かるように、電源６８により＋２２００Ｖの電圧を印加した場合は、＋２００μＡの電流がほぼ一定に流れ、電圧を０Ｖとした場合は、電流が０μＡとなり、−２２００Ｖの電圧を印加した場合は、−２００μＡの電流がほぼ一定に流れることが分かる。つまり、印加される電圧水準を振っても電流の変動が抑制されていることが分かる。

一方、本実施形態の比較例として、導電性部材５８を用いない構成について評価を行った。

図６、図７に示されるように、比較形態では、導電性部材５８（図１参照）を用いず、高抵抗層５４を表面に備える二次転写ロール８０とバックアップロール３４との間に電圧を印加して二次転写ロール８０とバックアップロール３４との間に転写電流を流す電源８２が設けられている。

この比較形態では、電源８２により電圧が印加されると、二次転写ロール８０とバックアップロール３４とが対向する対向部８４では、二次転写ロール８０からシート部材Ｐ及び中間転写ベルト３０を通ってバックアップロール３４に電流（転写電流）が流れる（図中矢印参照）。

二次転写ロール８０からバックアップロール３４に転写電流が流れることで、中間転写ベルト３０上に形成されたマイナス電圧に帯電したトナー画像は、静電吸引力によってシート部材Ｐに転写される。

ここで、対向部８４の高抵抗層５４では、高抵抗層５４が高抵抗部材で形成れるため、放電が抑制されており、対向部８４の高抵抗層５４はプラス電圧に帯電する。高抵抗層５４の帯電部分は、二次転写ロール３６の回転に伴なって二次転写ロール３６の回転方向下流側に移動し、除電されることなく帯電した状態で対向部８４に達する。

そして、前述と同様に、対向部８４の高抵抗層５４はプラス電圧に帯電する。つまり、時間（回転）と共に、高抵抗層５４の帯電量が増える。このため、図３に示されるように、比較形態の転写電流は、時間が経過する毎に少なくなってしまう。

図８には、図４と同様に、縦軸を電圧（Ｖ）及び電流（μＡ）とし、横軸を時間としたグラフが示されている。このグラフに、比較形態における評価結果の電圧を実線で示し、電流を点線で示す。

このグラフに示される評価結果から分かるように、電源８２により＋１５００Ｖの電圧を印加した場合には、最初の一定時間（図中Ｇ）の電流は、時間の経過と伴に変化率が少なくなりながら減少し、次の一定時間（図中Ｈ）では２００μＡの電流が一定に流れる。また、電圧を０Ｖとした場合は、電流が０μＡとなり、−１５００Ｖの電圧を印加した場合は、最初の一定時間（図中Ｋ）の電流は、時間の経過と伴に変化率が少なくなりながら減少し、次の一定時間（図中Ｌ）では−２００μＡの電流が一定に流れる。

何故このように、電流が時間の経過と伴に変化率が少なくなりながら減少し、次の一定時間では電流が一定に流れるかについて説明する（推定メカニズム）。

本実施形態及び比較形態で用いられた高抵抗層５４は、前述したように、ポリイミド層（ＰＩ層）が用いられており、カーボンブラック（ＣＢ）により抵抗調整が行なわれる。このため、高抵抗層５４の抵抗は、電圧依存性を有する。

前述したように、高抵抗層５４の抵抗は、１００Ｖ計測では１３．７ＬｏｇΩ・ｃｍであった。しかし、高抵抗層５４の抵抗は、５００Ｖ計測では１３．２ＬｏｇΩ・ｃｍ、７５０Ｖ計測では１２．２ＬｏｇΩ・ｃｍ、１０００Ｖ計測では１０．０ＬｏｇΩ・ｃｍと高電圧では低下する特性が顕著である。

帯電体の除電時間は時定数として一般に扱われ、抵抗に比例して時定数が大きく、除電に時間がかかるようになる。この例では高抵抗層５４が大きく帯電している時には除電が進み、除電によって帯電が小さくなると除電に時間を要するようになる。このため、比較形態では、二次転写ロール８０の回転によって帯電が積算されるが、高帯電となることによって除電が進みほぼ一定の帯電量で平衡（サチュレート）に達したものと考えられる。

以上の説明からも分かるように、本実施形態及び比較形態で用いられた高抵抗層５４とは、二次転写ロール３６、８０が１回転する間に、高抵抗層５４の表面と内面の電荷が結合できない抵抗を備える層である。すなわち、高抵抗層５４とは、本実施形態のように導電性部材５８を用いなければ、二次転写ロール３６、８０が一周しても除電されない抵抗特性を備える層であり、回転数やロールの大きさ等にも依存する。

以上説明したように、本実施形態に係る二次転写ロール３６では、接触部６２で導電性部材５８から二次転写ロール３６に電流が流れているため、高抵抗層５４の帯電部分は除電される。このため、二次転写ロール３６とバックアップロール３４との間に流れる転写電流の変動が抑制される。

また、転写電流の変動が抑制されるため、トナー画像のシート部材Ｐへの転写不良が抑制される。

また、二次転写ロール３６には、弾性変形可能な弾性層５２が設けられているため、弾性層５２がない場合と比して、バックアップロール３４と二次転写ロール３６との間で生じる中間転写ベルト３０及びシート部材Ｐを挟み込む挟持力が安定する。

また、対向部６０に対して二次転写ロール３６の回転方向下流側であって、接触部６２に対して二次転写ロール３６の回転方向上流側に、清掃ブレード６６が設けられている。このため、導電性部材５８の汚れが抑制される。

また、導電性部材５８は、二次転写ロール３６の回転に伴なって従動回転するため、従動回転しない場合と比して、二次転写ロール３６と導電性部材５８との間で生じる抵抗が抑制される。

また、高抵抗層５４の抵抗は、電圧依存性を有するため、必要な電流を流すために印加される電圧が小さくされる。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト３０を挟んで、バックアップロール３４と二次転写ロール３６とを設けたが、特に中間転写ベルトを挟まなくてもよく、例えば、感光体と従動回転する転写ロール等に本実施形態の構成を用いてもよい（直接転写、一次転写）。

また、上記実施形態では、導電性部材５８とバックアップロール３４とに電圧を印加したが、例えば、清掃ブレード６６とバックアップロール３４とに電圧を印加してもよい。

また、上記実施形態では、二次転写ロール３６の表面に高抵抗層５４を設けたが、特に表面に限定されることなく、電流の回転軸方向への流れを抑制することができる位置であればよい。

３４バックアップロール（対向部材の一例）
３６二次転写ロール（転写部材の一例）
５０芯金
５２弾性層
５４高抵抗層
５８導電性部材（接触部材の一例）
６８電源（電圧印加手段の一例）
１００画像形成装置

Claims

芯金と、高抵抗層とを備えると共に、回転可能に支持され、トナー画像を被転写物に転写させる転写部材と、
回転可能に支持され、前記転写部材との間で被転写物を挟み込むように、前記転写部材に対して対向して配置される対向部材と、
前記転写部材に接触可能に配置された接触部材と、
前記芯金が電気的にフロートとされるように、前記接触部材と前記対向部材との間に電圧を印加して前記転写部材と前記対向部材との間に転写電流を流す電圧印加手段と、
を備える画像形成装置。
前記転写部材は、弾性変形可能な弾性層を備え、
前記高抵抗層は、前記弾性層の表面に設けられる請求項１に記載の画像形成装置。
前記接触部材は、前記転写部材と従動回転すると共に導電性を有する円柱状の導電性部材である請求項１又は２に記載の画像形成装置。