JP3353080B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像形成装置に関
し、特に、複数色のトナー画像を記録媒体上に積層して
カラー画像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のフルカラーレーザビームプ
リンタ５の正面から見た外観を示す斜視図、図６はその
内部構成を示す断面図、図７はその要部の構成を示すブ
ロック図である。

【０００３】図５〜図７を参照して、このプリンタ５
は、矢印ａ方向に回転駆動される感光体ドラム１１を含
む感光体ユニット１０と、レーザ走査光学系２０と、フ
ルカラー現像装置３０と、矢印ｂ方向に回転駆動される
無端状の中間転写ベルト４１を含む中間転写ユニット４
０と、給紙部６０とを備える。

【０００４】感光体ドラム１１の周囲には、帯電ブラシ
１３およびクリーナ１２が設置されている。帯電ブラシ
１３は、帯電用電源８１の出力Ｖ_CHを受け、感光体ドラ
ム１１の表面を所定の電位に均一に帯電する。クリーナ
１２はブレード１２ａによって感光体ドラム１１上に残
留したトナーを掻き落とす。

【０００５】レーザ走査光学系２０は、レーザダイオー
ド、ポリゴンミラー２１、ｆθ光学素子を内蔵した周知
のもので、その制御部にはＣ（シアン）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）ごとの画像デ
ータがホストコンピュータから転送される。ポリゴンミ
ラー２１はポリゴンミラー用モータＭ２によって回転駆
動される。レーザ走査光学系２０は各色ごとの画像デー
タを順次レーザビームとして出力し、感光体ドラム１１
上を走査露光する。これにて、感光体ドラム１１上に各
色ごとの静電潜像が順次形成される。

【０００６】フルカラー現像装置３０は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，
Ｂｋのトナーを含む現像剤を収容した４つの色別現像器
３１Ｃ，３１Ｍ，３１Ｙ，３１Ｂｋを図示しない現像ラ
ックに一体的に取付けたもので、現像ラックは、支軸を
支点として時計回り方向に回転可能になっている。各現
像器は、感光体ドラム１１上に各色の静電潜像が形成さ
れるごとに、対応する現像器の現像スリーブ３２が現像
位置Ｄへ位置するように回転しつつ切換えられる。この
プリンタ５ではロータリ式のフルカラー現像装置３０を
使用することにより、プリンタ全体のコンパクト化を図
っている。

【０００７】中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４
１は、駆動ローラ４２、支持ローラ４３およびテンショ
ンローラ４４，４５に無端状に張り渡されており、感光
体ドラム１１と同期して矢印ｂ方向に回転駆動される。
駆動ローラ４２および感光体ドラム１１は、ともにメイ
ンモータＭ１により回転駆動される。中間転写ベルト４
１における画像領域以外の側端部には、カラー画像の先
端位置合わせ用のベルトマーク（図示せず）が１つ設け
られており、このベルトマークを検出することによりベ
ルト位置を検出するためのベルト位置検出センサＳＥ１
が中間転写ベルト４１に近接して設けられている。

【０００８】中間転写ベルト４１は、回転自在な１次転
写ローラ４６に押圧されて感光体ドラム１１に接触して
いる。また、中間転写ベルト４１は、支持ローラ４３に
支持された部分で以下に説明する記録紙の水平搬送路６
５に臨み、回転自在な２次転写ローラ５９に接触してい
る。また、中間転写ベルト４１は、２次転写ローラ５９
の上流側で、回転自在なアースローラ４７によって内側
から接地されている。

【０００９】１次転写ローラ４６は、１次転写用電源８
２からトナーの帯電特性と逆極性の１次転写電圧Ｖ_T1を
受け、感光体ドラム１１のトナー像を中間転写ベルト４
１上に転写させる。２次転写ローラ５９は、２次転写用
電源８３からトナーの帯電極性と逆極性の２次転写電圧
Ｖ_T2を受け、中間転写ベルト４１上のトナー像を記録紙
上に転写させる。

【００１０】現像装置３０と中間転写ベルト４１の間の
スペースには、クリーナ５０が設置されている。クリー
ナ５０は、中間転写ベルト４１の残留トナーを掻き取る
ためのクリーナブレード５１を有している。このブレー
ド５１および２次転写ローラ５９は、中間転写ベルト４
１に対して圧接ないし当接自在および離間自在、つまり
接離可能に設けられている。

【００１１】給紙部６０は、プリンタ本体５の正面側
（オペレータが通常位置する側）に開閉自在な手差し用
の給紙トレー６１と、正面側から交換自在に本体５に装
着される給紙カセット６４と、給紙ローラ６２と、タイ
ミングローラ６３とを含む。給紙トレー６１上に積載さ
れた記録紙あるいは給紙カセット６４に積層状態に収容
された記録紙Ｓは、給紙ローラ６２の回転によって１枚
ずつ図６の右方向へ給紙され、タイミングローラ６３で
中間転写ベルト４１上に形成された画像と同期をとって
２次転写部へ送り出される。記録紙Ｓの水平搬送路６５
はエアーサクションベルト６６などで構成され、定着器
７０からは搬送ローラ７２，７３，７４を備えた垂直搬
送路７１が設けられている。記録紙Ｓはこの垂直搬送路
７１からプリンタ本体５の上面へ排出される。

【００１２】図８は、図５〜図７で示したプリンタ５の
動作を示すタイムチャートである。このタイムチャート
に従ってプリンタ５の動作について説明する。

【００１３】プリント動作の開始に際して、現像器３１
Ｃ〜３１Ｂｋは感光体ドラム１１から離間し、２次転写
ローラ５９およびブレード５１は中間転写ベルト４１か
ら離間している。プリント動作が開始されると、メイン
モータＭ１が起動され、感光体ドラムは矢印ａ方向、中
間転写ベルト４１が矢印ｂ方向に同じ周速度で回転駆動
され、感光体ドラム１１は帯電ブラシ１３によって所定
の電位に帯電される。

【００１４】続いて、レーザ走査光学系２０によってシ
アン画像の露光が行なわれるとともに、現像器３１Ｃが
感光体ドラム１１に当接され、１次転写用電源８２から
１次転写ローラ４６に１次転写電圧Ｖ_T1＝Ｖ_C （４００
Ｖ）が印加される。これにより、感光体ドラム１１上に
シアン画像の静電潜像が形成され、その静電潜像は直ち
に現像器３１Ｃで現像されるとともに、トナー画像は１
次転写部で中間転写ベルト４１上に転写される。

【００１５】１次転写終了直後に現像器３１Ｍが現像位
置Ｄへ切換えられるとともに、１次転写電源８２から１
次転写ローラ４６にＶ_C よりも高いＶ_MY（６００Ｖ）が
印加され、続いてマゼンタ画像の露光、現像、１次転写
が行なわれる。以下同様に、現像器３１Ｙへの切換え
（このときは１次転写電圧Ｖ_T1の切換は行なわれな
い）、イエロー画像の露光、現像、１次転写が行なわれ
る。さらに、現像器３１Ｂｋへの切換え、Ｖ_MYよりも低
くＶ_C よりも高いＶ_Bk（５００Ｖ）への１次転写電圧Ｖ
_T1の切換、ブラック画像の露光、現像、１次転写が行な
われ、１次転写ごとに中間転写ベルト４１上にはトナー
画像が重ねられていく。このように１次転写電圧Ｖ_T1を
Ｖ_C ，Ｖ_MY，Ｖ_Bkの３段階に切換えるのは、トナー層の
上にさらにトナー層を転写させる場合は中間転写ベルト
４１上にトナー層を直接転写させる場合よりも高い転写
電圧Ｖ_T1を必要とすることと、ブラックのトナーは他の
トナーよりも光透過率が低いことを考慮したものであ
る。

【００１６】最後の１次転写が終了すると、現像器３１
Ｃ〜３１Ｂｋが感光体ドラム１１から離間するととも
に、１次転写電圧Ｖ_T ＝Ｖ_Bkの印加が停止され、同時に
２次転写ローラ５９およびブレード５１が中間転写ベル
ト４１に圧接する。このとき、記録紙Ｓは２次転写部へ
送り込まれ、中間転写ベルト４１上に形成されたフルカ
ラートナー画像が記録紙Ｓ上に転写される。この２次転
写が終了すると、２次転写ローラ５９およびブレード５
１は中間転写ベルト４１から離間する。

【００１７】フルカラートナー画像が転写された記録紙
Ｓは、エアーサクションベルト６６で定着器７０に搬送
されて定着処理された後、搬送ローラ７２，７３，７４
によってプリンタ本体５の上面に排出される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプリン
タ６では、感光体ドラム１１から現像器３１Ｃ〜３１Ｂ
ｋが離間していた像間部に対応する画像の濃度が、感光
体ドラム１１に現像器３１Ｃ〜３１Ｂｋが当接していた
像内部に対応する画像の濃度よりも高くなり、画像に縞
状のむら（転写メモリ）が生じるという問題があった。

【００１９】それゆえに、この発明の主たる目的は、画
像濃度のむらのない良好な画像が得られる画像形成装置
を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像形成
装置は、複数色のトナー画像を記録媒体上に積層してカ
ラー画像を形成する画像形成装置であって、感光体、現
像器、中間転写ベルト、１次転写ローラ、および２次転
写ローラを備える。感光体には各色の静電潜像が所定の
時間間隔で順次形成される。現像器は、各色に対応して
感光体に当接および離間自在に設けられ、対応の色の静
電潜像を対応の色のトナーで現像する。中間転写ベルト
は、その一部が感光体に当接され、感光体と同じ周速度
で駆動される。１次転写ローラは、感光体に対向して中
間転写ベルトの内周面に当接され、１次転写電圧が供給
されて感光体上に形成された各色のトナー画像を中間転
写ベルト上の同位置に積層して転写させる。２次転写ロ
ーラは、中間転写ベルトの外周面に当接および離間自在
に設けられ、２次転写電圧が供給されて中間転写ベルト
上に積層された複数色のトナー画像を記録媒体上に転写
させる。画像形成装置は、カラー画像の形成期間におい
て、感光体の現像器に当接されていた部分に中間転写ベ
ルトが当接されている期間は１次転写電圧を第１の転写
電圧に設定し、感光体の現像器に離間されていた部分に
中間転写ベルトが当接されている期間は１次転写電圧を
第１の転写電圧よりも小さな第２の転写電圧に設定す
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を説明する
前に、まずこの発明の原理について説明する。

【００２２】図１は、転写効率および転写メモリランク
の１次転写電圧依存性を示す図である。ここで転写効率
とは、感光体ドラム１１から中間転写ベルト４１に転写
されるトナーの割合（％）をいう。転写メモリランク
は、○，△，×の３段階で評価した。

【００２３】図１を参照して、１色目のトナーの転写効
率は１次転写電圧Ｖ_T1が３００Ｖから６００Ｖの範囲で
約９５％の最高値となり、その範囲から外れるほど転写
効率は低下した。２色目のトナーの転写効率は１次転写
電圧Ｖ_T1が６００Ｖから８００Ｖの範囲で約９５％の最
高値となり、その範囲から外れるほど転写効率は低下し
た。２色目のトナーの方が１色目のトナーよりも高い１
次転写電圧Ｖ_T1を必要とするのは、１色目のトナー層が
絶縁層となって１次転写ローラ４６から感光体ドラム１
１への転写電流Ｉ_T1の流入が妨げられるからである。

【００２４】このような転写特性を考慮して、シアンの
トナーに対する１次転写電圧Ｖ_C は４００Ｖに設定さ
れ、マゼンタおよびイエローのトナーに対する１次転写
電圧Ｖ _MYは６００Ｖに設定され、ブラックのトナーに対
する１次転写電圧Ｖ_Bkは５００Ｖに設定された。ブラッ
クのトナーに対する１次転写電圧Ｖ_Bkを６００Ｖとせず
５００Ｖにしたのは、ブラックのトナーが他のトナーよ
りも光透過率が低いため、転写効率が若干下がっても問
題とならないからである。

【００２５】次に、転写メモリランクは、感光体ドラム
１１の現像器３１Ｃ〜３１Ｂｋに当接されていた像内部
では１次転写電圧Ｖ_T1が６５０Ｖを越えると悪くなった
のに対し、感光体ドラム１１の現像器３１Ｃ〜３１Ｂｋ
から離間されていた像間部では１次転写電圧Ｖ_T1が４５
０Ｖを超えると悪くなった。すなわち、像内部では１次
転写電圧Ｖ_T1が４００Ｖ，５００Ｖ，６００Ｖ，７００
Ｖのとき転写メモリランクはそれぞれ○，○，○，△で
あったのに対し、像間部ではそれぞれ○，△，×，×と
なった。

【００２６】この理由は以下のように考察される。一般
に現像剤中には十分に帯電されていないトナーが含まれ
ている。このようなトナー２は、図２（ａ）に示すよう
に、現像器３１Ｃ〜３１Ｂｋが感光体ドラム１１に当接
し現像スリーブ３２上の現像剤１が感光体ドラム１１に
接触している期間に、静電潜像に関係なく感光体ドラム
１１の表面全体に付着する。このようないわゆるカブリ
トナー２によって感光体ドラム１１の像内部に薄い絶縁
層が形成され、これにより中間転写ベルト４１から感光
体ドラム１１に流入する１次転写電流Ｉ_T1が小さな値に
制限される。

【００２７】一方、図２（ｂ）に示すように、現像器３
１Ｃ〜３１Ｂｋの切換のため感光体ドラム１１から現像
器３１Ｃ〜３１Ｂｋが離間し現像スリーブ３２上の現像
剤１が感光体ドラム１１に接触していない期間は、感光
体ドラム１１の表面にはカブリトナー２が全く付着しな
い。また、前行程で感光体ドラム１１上に付着したカブ
リトナー２は感光体ドラム１１が１回転する間にクリー
ニングブレード１２ａによって除去されている。したが
って、感光体ドラム１１の像間部３にはカブリトナー２
が全く付着していないので、図２（ｃ）に示すように、
感光体ドラム１１と中間転写ベルト４１が密着し、中間
転写ベルト４１から感光体ドラム１１に大きな転写電流
Ｉ_T1が流入する。

【００２８】この像間部３と像内部の１次転写電流Ｉ_T1
の大小により感光体ドラム１１の特性が変化する。すな
わち像間部３では大きな１次転写電流Ｉ_T1が流入したこ
とにより多量のキャリアが感光体層内に残留し、このた
め図３に示すように感光体ドラム１１の初期帯電電位Ｖ
０′が像内部の初期帯電電位Ｖ０よりも低下し、像間部
の露光部の表面電位Ｖｉ′が像内部の露光部の表面電位
Ｖｉよりも低下してしまう。このため、現像スリーブ３
２に印加される現像バイアス電圧Ｖ_B と露光部の表面電
位Ｖｉ′，Ｖｉの差である現像ギャップ電圧ΔＶ′，Δ
Ｖが、像内部よりも像間部３で大きくなり（ΔＶ′＞Δ
Ｖ）、画像濃度のむら（転写メモリ）が生じてしまう。

【００２９】したがって、転写メモリをなくすために
は、感光体ドラム１１の像間部３が中間転写ベルト４１
と接触する期間の１次転写電圧Ｖ_T1を、感光体ドラム１
１の像内部が中間転写ベルト４１と接触する期間の１次
転写電圧Ｖ_T1よりも小さくして、像間部３に流入する１
次転写電流Ｉ_T1を小さくすればよい。好ましくは、像間
部３に流入する１次転写電流Ｉ_T1と像内部に流入する１
次転写電流Ｉ_T1とを等しくするとよい。

【００３０】図４は、この発明の一実施の形態によるフ
ルカラーレーザビームプリンタの動作を示すタイムチャ
ートであって、図８と対比される図である。

【００３１】図４を参照して、このプリンタが従来のプ
リンタ５と異なる点は、感光体ドラム１１の像間部３が
中間転写ベルト４１と接触する期間は１次転写電圧Ｖ_T1
は４００Ｖに設定される点である。すなわち、マゼンタ
画像とイエロー画像の間の像間部３と中間転写ベルト４
１が接触する期間Ｔａでは、１次転写電圧Ｖ_T1は従来の
６００Ｖから４００Ｖに低減化される。また、イエロー
画像とブラック画像の間の像間部３およびブラック画像
の終了後の像間部３と中間転写ベルト４１が接触する期
間Ｔｂ，Ｔｃでは、１次転写電圧Ｖ_T1が従来の５００Ｖ
から４００Ｖに低減化される。他の構成および動作は従
来のプリンタ５と同じであるので、その説明は繰返さな
い。

【００３２】この実施の形態では、像内部では十分な転
写効率が得られる値（４００〜６００Ｖ）に１次転写電
圧Ｖ_T1を設定し、像間部では転写メモリランクが劣化し
ない値（４００Ｖ）に１次転写電圧Ｖ_T1を設定するの
で、転写メモリのない良好な画像が得られた。

【００３３】なお、この実施の形態では、１次転写電圧
Ｖ_T1を４００Ｖ、５００Ｖおよび６００Ｖの３段階に固
定したが、感光体ドラム１１および中間転写ベルト４１
の抵抗値が環境や経時により変化するので、感光体ドラ
ム１１などの抵抗値が変化しても１次転写電流Ｉ_T1が一
定になるように１次転写電圧Ｖ_T1を制御してもよい。た
とえば、プリンタのウォーミングアップ時に１次転写電
流Ｉ_T1が所定値になるようにシアン画像の１次転写電圧
Ｖ_C を設定し、このＶ_C を基準としてＶ_MY，Ｖ _Bkをそれ
ぞれＶ_C ＋２００Ｖ，Ｖ_C ＋１００Ｖと設定し、像間部
の１次転写電圧Ｖ_T1をＶ_C と設定してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る画像形成
装置では、感光体の像内部に中間転写ベルトが当接して
いる期間は第１の転写電圧を１次転写ローラに与え、感
光体の像間部に中間転写ベルトが当接している期間は第
１の転写電圧よりも小さな第２の転写電圧を１次転写ロ
ーラに与える。したがって、感光体の像間部に大きな転
写電流が流入して像間部と像内部で感光体の特性が変化
するのを防止することができ、画像濃度のむらのない良
好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態によるフルカラーレー
ザビームプリンタの原理を説明するための図であって、
転写効率および転写メモリランクの１次転写電圧依存性
を示す図である。

【図２】図１に示した転写メモリの発生メカニズムを説
明するための図である。

【図３】図１に示した転写メモリの発生メカニズムを説
明するための他の図である。

【図４】この発明の一実施の形態によるフルカラーレー
ザビームプリンタの動作を示すタイムチャートである。

【図５】従来のフルカラーレーザビームプリンタの正面
から見た外観を示す斜視図である。

【図６】図５に示したフルカラーレーザビームプリンタ
の内部構成を示す断面図である。

【図７】図５に示したフルカラーレーザビームプリンタ
の要部の構成を示すブロック図である。

【図８】図５〜図７で示したフルカラーレーザビームプ
リンタの動作を示すタイムチャートである。

【符号の説明】 １ 現像剤 ２ カブリトナー ３ 像間部 ５ フルカラーレーザビームプリンタ １１ 感光体ドラム ２０ レーザ走査光学系 ３１Ｃ〜３１Ｂｋ 現像器 ３２ 現像スリーブ ４１ 中間転写ベルト ４６ １次転写ローラ ８２ １次転写用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/00 303 G03G 15/01 114

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数色のトナー画像を記録媒体上に積層
   してカラー画像を形成する画像形成装置であって、 各色の静電潜像が所定の時間間隔で順次形成される感光
   体、 各色に対応して前記感光体に当接および離間自在に設け
   られ、対応の色の静電潜像を対応の色のトナーで現像す
   るための現像器、 その一部が前記感光体に当接され、前記感光体と同じ周
   速度で駆動される中間転写ベルト、 前記感光体に対向して前記中間転写ベルトの内周面に当
   接され、１次転写電圧が供給されて前記感光体上に形成
   された各色のトナー画像を前記中間転写ベルト上の同位
   置に積層して転写させるための１次転写ローラ、および
   前記中間転写ベルトの外周面に当接および離間自在に設
   けられ、２次転写電圧が供給されて前記中間転写ベルト
   上に積層された前記複数色のトナー画像を前記記録媒体
   上に転写させるための２次転写ローラを備え、 前記カラー画像の形成期間において、前記感光体の前記
   現像器に当接されていた部分に前記中間転写ベルトが当
   接されている期間は前記１次転写電圧を第１の転写電圧
   に設定し、前記感光体の前記現像器に離間されていた部
   分に前記中間転写ベルトが当接されている期間は前記１
   次転写電圧を前記第１の転写電圧よりも小さな第２の転
   写電圧に設定する、画像形成装置。