JP3337731B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の複写機
やプリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、感光体
上に形成したトナー像を一旦中間転写体に転写し、その
後、転写材に転写する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中間転写体を用いる画像形成装置
として、図２に示すようなカラー画像形成装置が知られ
ている。この画像形成装置においては、第１の画像担持
体としての感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転し、１次
帯電器２により一様に帯電され、露光装置４から発せら
れる露光光３により露光され、静電潜像が形成される。
その後、第１現像器５により第１色（ブラック）のトナ
ーが静電潜像に応じて感光ドラム１に付与される。この
際、第２、第３、第４現像器６、７、８は作動オフされ
ており、第１色のトナー像（顕像）はこれらの現像器
６、７、８の影響を受けることなく中間転写体であるベ
ルト２３と感光ドラム１とによって形成される転写ニッ
プ域Ｎ１に到達する。第１色のトナー像は、ここで、ベ
ルト２３の背面に接する導電ローラ２４に印加された電
界であって第１色のトナーと逆極性の電圧２７により転
写ニップ域Ｎ１に形成された電界によって、ベルト２３
上に中間転写される。第１色のトナー像の転写を終えた
感光ドラム１の表面はクリーニング装置９により表面を
清掃された後、第２色（イエロー）の画像形成プロセス
に入る。第２色のプロセスにおいては、第２現像器６の
みが作動し、他の現像器５、７、８は動作しておらず、
以下、上述した動作と同様の動作によって第２色のトナ
ー像がベルト２３上に転写される。以下、第３色（シア
ン）、第４色（マゼンタ）とベルト２３上に順次中間転
写され、ベルト２３上に４色のトナー像が重ね合わせら
れてカラー画像が形成される。なお、この間、ベルト２
３のクリーニング装置２９は、解除されており、ベルト
R>２３上のトナー像を乱さないようにしている。

【０００３】次に、給紙カセット１９より、紙等の転写
材（第２の画像担持体）Ｐが１枚給紙ローラ１８により
取り出され、転写ガイド２０を経て転写ニップ域Ｎ１に
供給される。このとき、導電ローラ２４にはトナーと同
極性の電圧２８が印加され、第１色〜第４色のトナー像
はベルト２３上から転写材Ｐ上に転写される。

【０００４】このとき転写材Ｐ上のトナーは層になって
重なっており、下層から順に、マゼンタ、シアン、イエ
ロー、ブラックの順になっている。

【０００５】次に、この未定着トナー像を載せた転写材
Ｐは、搬送ガイド２１を経て定着器２２に搬送され、こ
こで、加熱されて永久定着像が得られる。

【０００６】このとき転写材Ｐ上の４色のトナーは溶融
し混り合って様々な色調の色を再現する。

【０００７】従来、カラー複写機のように定着器２２で
トナーを溶融混合して色再現を行う画像形成装置に使用
されるトナーは、溶融混合しやすくするため、低軟化点
のトナー（通常トナーが１７０℃であるのに対しカラー
トナーは１２０℃前後）を使用する。このため、定着時
にトナーの粘度が非常に低くなるので、高温オフセット
（トナーが定着ローラに付着するための画像汚れ）が発
生しやすく、これを防止するために例えば定着器２２は
オイル塗布装置３８を備えた構成とすることが多い。

【０００８】第１色〜第４色のトナー像を転写材Ｐに転
写し終えたベルト２３の表面はクリーニング装置２９が
動作して清掃される。

【０００９】中間転写体としてのベルト２３には、ポリ
エステル、ポリエチレン等の誘電体フィルムまたは背面
に導電体を裏討ちした２層フィルムを用いるものが知ら
れている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術によると、多種類の色を再現するときに数色
のトナーを重ね合わせ、転写材Ｐ上で定着時に溶融して
混ぜ合わせているため、次のような問題があった。 （１）定着時にトナーが溶けても層構成が不要に保たれ
て、４色のトナーが混じらず、転写材上の最上層のトナ
ーの色濃度のみが上昇してしまい、色再現性が低下す
る。 （２）最下層のトナーが溶融時に転写材に吸収されてし
まい、最下層の色の濃度が低下する。または、溶融トナ
ーの吸収率の良い転写材と悪い転写材（例えばＯＨＰに
使用するＰＥＴフィルム等）では、同様の色調再現がで
きなくなってしまう。 （３）表面が平滑でない転写材（例えば、ボンド紙、ミ
ューズコットン等）にカラー印字を行なうと、転写材表
面凹部に付着したトナーが定着時に定着ローラに付着
（オフセット）してしまい、転写材画像上の欠陥となる
ことがあった。このとき定着ローラに付着するトナー、
あるいは、欠陥となる色は転写材上最上層のトナー（の
色）である。 （４）定着時の溶融混合を行うため低軟化点トナーを使
用している。したがって、前述のごとく高温オフセット
が発生しやすい。

【００１１】ところが、この高温オフセットを防止する
ために定着ローラに多量（０．０２ｇ／枚（白黒複写機
では、０．００１ｇ以下））のオイルを塗布すること
は、以下のような問題点がある。 （ａ）定着器構成が単色の画像形成装置に較べ複雑かつ
高価になる。 （ｂ）転写材が紙の場合、多量のオイルが塗布されるた
め、鉛筆などでの書き込みに支障がある。

【００１２】そこで、本発明は、第１の像担持体と中間
転写体との間、または中間転写体と転写部材との間に交
番電界を形成することによって、中間転写体または第２
の像担持体上で、トナーを攪拌し、画像の色再現性を向
上させるようにした画像形成装置を提供するものであ
る。

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
第１の画像担持体と、該第１の画像担持体上に画像を形
成する複数の現像部と、前記第１の画像担持体上の画像
が転写される中間転写体と、を有し、前記複数の現像部
における各々の現像部により前記第１の画像担持体上に
形成された画像を、各現像部による画像毎に前記中間転
写体上に順次重ねて転写した後、該中間転写体上から第
２の画像担持体上に転写する画像形成装置において、前
記複数の現像部のうち最後に画像形成を行う現像部によ
る形成画像が、前記中間転写体に転写されるときにの
み、前記第１の画像担持体と前記中間転写体との間に直
流成分を含む交番電界を形成する、ことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、第１の画像担持体と、該第１の
画像担持体上に画像を形成する複数の現像部と、前記第
１の画像担持体上の画像が転写される中間転写体と、を
有し、前記複数の現像部における各々の現像部により前
記第１の画像担持体上に形成された画像を、各現像部に
よる画像毎に前記中間転写体上に順次重ねて転写した
後、該中間転写体上から第２の画像担持体上に転写する
画像形成装置において、前記第１の画像担持体から前記
中間転写体への画像転写動作中において、前記第１の画
像担持体と前記中間転写体との間に直流成分を含む交番
電界を形成するようにし、前記交番電界の強度が、前記
各現像部による画像に応じて異なる、ことを特徴とす
る。

【００１５】

【作用】以上構成に基づき、本発明によれば、転写時に
中間転写体または中間転写体との間に第２の像担持体
（例えば転写材）を挟持する転写部材に、交番電界を形
成することによって、中間転写体上または第２の画像担
持体上のトナーを振動させてよく攪拌することができ
る。

【００１６】

【実施例１】以下、図面に沿って、本発明の実施例につ
いて説明する。 〈実施例１〉図１に、本発明に係る画像形成装置の実施
例１として、４色カラー複写機の縦断面を示す。なお、
以下の説明において、図２を参照して説明した従来例の
ものと同様の構成、作用の部材等については、同様の符
号を付してその説明を省略する。さらに、以下の各実施
例を説明するのに参照する各図面間において、同じ符号
を付した部材は、同部材を示すものとする。

【００１７】図１のほぼ中央に図示する中間転写体とし
ての中間転写ローラ１０は、円筒状の芯金３３の上に、
シリコンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ＥＰ
ＤＭ等からなる弾性体３２をソリッド状あるいは発泡状
に形成したものである。この弾性体３２中にはカーボン
または酸化亜鉛等の金属酸化物が分散されており、弾性
体３２は、その電気抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・cmの中抵
抗となるように構成されている。中間転写ローラ１０の
周長は、転写材Ｐの進行方向長さより若干長く設定され
ており、本実施例においてはＡ４サイズの転写材Ｐを縦
送りにして用いることから、中間転写ローラ１０は外径
１００ｍｍ、周長３１４ｍｍとなっている。弾性体３２
は、肉厚が８ｍｍで、硬度がアスカＣ硬度計で２０〜４
０度の範囲に入るように設定した。最終転写ローラ（転
写部材）１４は、芯金３０上に薄層の離型層３１を積層
し全体としてローラ状に形成したもので、離型層として
はＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素系の樹脂を１００〜２０
０μｍの厚さとしたものを用いた。

【００１８】なお、中間転写ローラ１０は、感光ドラム
１に当接された状態となっているが、最終転写ローラ１
４は、中間転写ローラ１０に対して接離可能となってい
る。この最終転写ローラ１０を中間転写ローラに当接さ
せるか否かは、不図示の制御装置によって選択可能とな
っている。

【００１９】次に、転写材Ｐ上への作像（画像形成）プ
ロセスを示す。

【００２０】感光ドラム１上への作像プロセスは従来例
と同様でありここでは説明を省略する。なお、本実施例
では、第１色をブラック、第２色をイエロー、第３色を
シアン、第４色をマゼンタとして説明を進める。

【００２１】中間転写ローラ１０へのトナー像転写プロ
セスにおいては、中間転写ローラ１０は感光ドラム１と
当接しており、最終転写ローラ１４とは当接していな
い。転写プロセスについて示すとまず中間転写ローラ１
０上への転写であるが、第１色から第３色までの転写は
従来例で示した方法と同様に、直流転写バイアス１１で
行う。直流転写バイアス１１の値は＋２〜＋５ｋＶであ
る。この値は、直流転写バイアス１１を印加したときに
非画像部を流れる単位面積当たりの電流が、画像部を流
れる単位面積当たりの電流の２倍を超えないような電圧
を本体構成時、あるいは本体制御（不図示）によって決
定することにより良好な転写を行なえるようにしてい
る。このとき転写ローラ１０上のトナー像は、図３に示
すように、層構成をなしており、下層側からブラック、
イエロー、シアンの順になっている。第４色目（マゼン
タ）の転写を行う際は、交流転写バイアス１２（図１参
照）を中間転写ローラ１０に印加する。印加するバイア
スは交流バイアスに直流バイアスを重畳したバイアス
で、直流成分は定電圧１〜５ｋＶ、交流成分は定電圧
（１〜２ｋＶ_PP程度）でも良いが、定電流（１００〜２
００μＡ）制御の方が環境が変わった場合にも安定して
転写ニップ部域Ｎ１でトナーを撹拌することができる。
このときの転写ニップ域Ｎ１近傍のトナーの動きを図４
に示す。同図中のＭはマゼンタのトナー層、Ｃはシア
ン、Ｙはイエロー、ＢＫはブラックのトナー層である。
これらのトナー層は、転写ニップ域Ｎ１の前ではそれぞ
れ独立に存在しているが、転写ニップ域Ｎ１の中または
近傍では電界の力を受けてそれぞれのトナーが感光ドラ
ム１、中間転写ローラ１０の間を往復運動する。このと
き、層に分かれていたトナーが混ざり合い、混合トナー
の層が形成される。図４に示すところのＧは緑、Ｒは
赤、Ｂは青、ＢＫは黒となったトナー層を示すものであ
る。

【００２２】中間転写ローラ１０上へトナー像を転写す
る際は、最終転写ローラ１４は中間転写ローラ１０から
離間することによって、中間転写ローラ１０上のトナー
像を乱さないようになっている。

【００２３】次に、中間転写ローラ１０から転写材Ｐ上
に画像を転写する場合について述べる。

【００２４】この場合、転写ニップ域Ｎ１で第４色目の
転写が始まると、中間転写ローラ１０は、最終転写ロー
ラ１４に圧接されニップＮ２（図１参照）が形成され
る。このニップＮ２には中間転写ローラ１０上のトナー
像とタイミングを取られて、転写材Ｐが搬送されてく
る。最終転写ローラ１４には転写材サイズまたは印字領
域に合わせて転写バイアス１５が印加され、中間転写ロ
ーラ１０上のトナーは転写材Ｐ上に転写される。このと
き、転写ローラ１４に印加されるバイアス１５は、中間
転写ローラ１０の芯金３３と最終転写ローラ１４の芯金
３０との間の電位差が２〜５ｋＶ（感光ドラム１から中
間転写ローラ１０へトナー像を転写するために決定した
バイアスの値）となるようにすればよい。つまり、中間
転写ローラ１０の芯金３３が接地ならばバイアス１５は
２〜５ｋＶ、芯金３３に転写バイアス１５とは極性の異
なるバイアス１３等が印加されるのであれば、バイアス
１５はこれを差し引いた値とすればよい。

【００２５】転写材Ｐへのトナー像の転写が終了する
と、最終転写ローラ１４には最終転写ローラ１４の表面
に付着したトナーを中間転写ローラ１０へ押し戻すため
の、トナーの極性とは逆の極性のクリーニングバイアス
１６（１ｋＶ程度）が印加され、転写ローラ１４のクリ
ーニングが終了した後、最終転写ローラ１４は中間転写
ローラ１０から離される。次に、中間転写ローラ１０に
は中間転写ローラ１０をクリーニングするためのバイア
ス１３（中間転写ローラ１０上のトナーを感光ドラム１
へ押し戻すためのトナーの帯電と同極性のバイアス）−
１ｋＶが印加され、残留トナーがクリーニングされる。
これによって感光ドラム１に付着したトナーは、感光ド
ラム１の回転によってクリーニング装置９に回収され
る。

【００２６】同時に、トナー像を転写された転写材Ｐは
定着器２２に搬送されて永久固定画像を得る。

【００２７】定着工程においては、転写材Ｐ上のトナー
は既に混ぜ合わされているので、転写材上に固定された
トナー像の色再現性は現像または転写の順番の影響を受
けない良好な画像が得られる。

【００２８】また、定着器２２においても従来のように
大量にオイルを塗布してトナーのオフセットを防止する
ような構成としなくても単純にトナーを溶かし紙面に固
定するような構成とすればよいので構成が簡単になる。

【００２９】同時に、トナーも定着時に溶融混合するの
ではないので従来のように軟化点を過剰に低くする必要
もなく、この点でもオフセット（高温オフセット）の防
止に対し有効である。

【００３０】なお、交流バイアスは第１色目〜第３色目
の転写の場合にも印加してもよいが、ここでは第４色目
だけとした。この理由は、交流バイアスを印加するとい
うことはトナーを往復運動させるということであり、こ
のためトナーが従来よりも若干広い範囲に広がって画像
の先鋭さが若干損なわれる。交流バイアス印加が４回で
は画像の飛び散りが認められたが、１回では画像上ほと
んど問題ない程度であり、よって、交流バイアス印加は
第４色目の転写時のみとした。

【００３１】もちろん、各色で異なる値に交流バイアス
値を設定し、例えば、第１色〜第４色と次第に交流バイ
アス値を大きくするなどの方法を用いて、画像飛び散り
の生じない範囲内でトナーをより効率よく混合させるこ
とも可能である。 〈実施例２〉図５は、本発明の実施例２の画像形成装置
の縦断面図を示すもので、３４は最終転写ローラ１４の
転写用の交流転写バイアスであり、その他の前出と同符
号は、同部材を示す。

【００３２】実施例１においては、感光ドラム１上のト
ナー像を中間転写ローラ１０に転写する際に交流バイア
スによりトナー層を撹拌する方法について述べたが、こ
こでは、中間転写ローラ１０から転写材Ｐ上に転写する
際にトナー層を撹拌する方法について述べる。

【００３３】一般に転写材Ｐとして使用される紙は環境
によりその抵抗値が変化しやすく、また厚さや種類も多
いので、紙の抵抗値の変化幅は１０⁶ 〜１０¹⁶Ω・cmに
なる。通常環境においては紙の抵抗値は１０⁸ Ω・cm以
上であり、画像形成装置は一般にこの値を考慮して設計
されている。しかし、高湿環境下においては紙の抵抗値
はこの値を大きく下回り転写工程において不都合が発生
する。

【００３４】転写材Ｐの抵抗値が低くなると、転写時に
最終転写ローラ１４へ直流バイアスを印加した場合は、
非画像部にはトナーという絶縁物がないため、見かけ
上、抵抗値が低くなり、非画像部にのみ電流が集中して
しまい、この結果、感光ドラム１上にメモリを形成して
ゴースト画像ができることがある。逆に、転写材Ｐの抵
抗値が高くなると感光ドラム１上の明部と暗部との電位
差により、転写電界に乱れが生じ、画像に飛び散りが発
生しやすくなる。

【００３５】これに対し、本実施例に示すように最終転
写ローラ１４に直流バイアスを重畳した交流転写バイア
ス３４を印加してやると、直流バイアスのみの場合に比
べて直流成分を減少させても良好な転写性が得られるた
め明・暗部に対する直流バイアスの影響を相対的に減少
させることができ良好な転写を実現できる。

【００３６】本実施例では紙への転写時に交流バイアス
を印加するので、中間転写ローラ１０上へ転写を行う際
のバイアスは全て直流バイアスとした。このため中間転
写ローラ１０上には最大４層のトナー層が形成されてい
る。

【００３７】これらのトナー層を紙に転写する際に、前
述のように最終転写ローラ１４に交流転写バイアス３４
を印加すれば、この電界によりトナー層は転写されなが
ら撹拌されて色再現を行い、実施例１と同様の効果を得
ることができ、かつ良好な転写が実現できる。

【００３８】さらに本実施例の構成の場合、最終転写ロ
ーラ１４の外形を小さくすることができるので、交流バ
イアスで転写を行う有効転写領域（ニップ及びニップ近
傍の電界が作用する範囲）が狭くなり転写画像のエッジ
周辺の飛び散りを小さくし、画像の先鋭さを向上させる
ことができる。 〈実施例３〉図６は、本発明の実施例３の画像形成装置
の縦断面図を示すもので、前出と同符号は、同部材を示
す。

【００３９】実施例１及び実施例に２では中間転写ロー
ラ１０から転写材Ｐへの転写は、中間転写ローラ１０と
最終転写ローラ１４とのニップＮ２で行われたが、本実
施例では、感光ドラム１と中間転写ローラ１０との転写
ニップ域Ｎ１でこれを行う場合について述べる。

【００４０】まず、感光ドラム上のトナー像は直流バイ
アス３６により中間転写ローラ１０上に第１色目〜第４
色目まで転写され、中間転写ローラ１０上には最大４層
構成のトナー像が形成される。第４色目の転写終了後、
中間転写ローラ１０上の画像とタイミングを取られてカ
セット１９中の転写材Ｐが給紙ローラ１８、搬送ガイド
２０を経て転写ニップ域Ｎ１へと搬送される。中間転写
ローラ１０上のトナー像を転写材Ｐへ転写する際は、ト
ナーの帯電とは逆極性の直流バイアスを重畳した交流転
写バイアス３５が中間転写ローラ１０に印加される。こ
のバイアス３５により中間転写ローラ１０上のトナーは
転写材Ｐに転写されながら撹拌され転写工程で色再現を
行う。

【００４１】転写工程後、転写材Ｐは定着器２２を通過
してトナーを定着する。

【００４２】本実施例の構成においては、中間転写ロー
ラ１０から転写材Ｐへトナー層の転写を行う際に、中間
転写ローラ１０と感光ドラム１との間に交流バイアスを
印加することにより、トナー層を撹拌して色再現を行
い、実施例１及び実施例２と同等の効果を発揮しながら
実施例１及び実施例２中で示した最終転写ローラ１４及
びそれに付随する電源を省略することができる。

【００４３】もちろん、ここでは、転写材Ｐ上に転写す
る際に交流バイアスを印加する例を述べたが、この代わ
りに、トナー像を中間転写ローラ１０上に転写する場合
に交流バイアスを印加し転写材Ｐへの転写時のバイアス
を直流バイアスとしてもよい。

【００４４】また、単色コピーの場合にはトナー像を中
間転写ローラ１０に転写せずに、直接、転写材Ｐにバイ
アス３６により転写することで工程を短縮し印字スピー
ドを向上させることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
中抵抗の中間転写体として用い、この中間転写体もしく
はこれに当接する転写手段に交流バイアスを印加するこ
とにより、転写部で交番電界を形成してトナーに振動を
与えることができるので、転写部でカラートナーの混合
をよく行って色再現性を向上させ、かつ、定着器構成を
簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【図２】従来の画像形成装置の概略を示す縦断面図。

【図３】実施例１の転写ニップ域付近の動作を示す拡大
断面図。

【図４】同じく転写ニップ域付近の動作を示す拡大断面
図。

【図５】実施例２の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【図６】実施例３の画像形成装置の概略を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１ 第１の像担持体（感光ドラム） １０ 中間転写体（中間転写ローラ） １２、３４、３５ 交流転写バイアス １４ 転写部材（最終転写ローラ） Ｐ 第２の画像担持体（転写材）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−287070（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−28073（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−132684（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4078（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214576（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215679（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−44472（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 15/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の画像担持体と、 該第１の画像担持体上に画像を形成する複数の現像部
   と、 前記第１の画像担持体上の画像が転写される中間転写体
   と、を有し、 前記複数の現像部における各々の現像部により前記第１
   の画像担持体上に形成された画像を、各現像部による画
   像毎に前記中間転写体上に順次重ねて転写した後、該中
   間転写体上から第２の画像担持体上に転写する画像形成
   装置において、 前記複数の現像部のうち最後に画像形成を行う現像部に
   よる形成画像が、前記中間転写体に転写されるときにの
   み、前記第１の画像担持体と前記中間転写体との間に直
   流成分を含む交番電界を形成する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 第１の画像担持体と、 該第１の画像担持体上に画像を形成する複数の現像部
   と、 前記第１の画像担持体上の画像が転写される中間転写体
   と、を有し、 前記複数の現像部における各々の現像部により前記第１
   の画像担持体上に形成された画像を、各現像部による画
   像毎に前記中間転写体上に順次重ねて転写した後、該中
   間転写体上から第２の画像担持体上に転写する画像形成
   装置において、 前記第１の画像担持体から前記中間転写体への画像転写
   動作中において、前記第１の画像担持体と前記中間転写
   体との間に直流成分を含む交番電界を形成するように
   し、 前記交番電界の強度が、前記各現像部による画像に応じ
   て異なる、 ことを特徴とする画像形成装置。