JP3639695B2

JP3639695B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3639695B2
Application number: JP16181197A
Authority: JP
Inventors: 勇爾別所; 雅博井上; 善邦伊藤; 要一木村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JPH10333446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案されている。
【０００３】
このような状況のなかで、無端状の記録材担持体を用いた多色電子写真方式のカラー複写機が高速記録に用いられている。
【０００４】
カラー電子写真画像形成装置の一例を図１に基づいて説明する。装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが並設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【０００５】
第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色のトナー像が形成される。
【０００６】
各感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して記録材担持体（以下、転写ベルトという）１３０が設置され、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト１３０上に担持し搬送される記録材ｐ上に転写される。さらに各色のトナー像が転写された記録材ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外の排紙トレイ６３に排出される。
【０００７】
感光ドラム３ａ〜３ｄの外周には、それぞれ露光ランプ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、ドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、電位センサー１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、及びクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラー１１７が設置されている。
【０００８】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１７を回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ〜３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【０００９】
現像器１ａ〜１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ〜１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ〜３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像、及びブラックトナー像として可視化する。
【００１０】
記録材ｐは記録材カセット１０に収容され、そこから複数の搬送ローラ１１及びレジストローラ１２を経て転写ベルト１３０上に供給され、転写ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ〜３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００１１】
転写ベルト１３０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートからなっており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１２】
さて、駆動ローラ１３及び支持ローラ１４、１５によりこの転写ベルト１３０が回転し、所定の位置にあることが確認されると、記録材ｐがレジストローラ１２から転写ベルト１３０に送り出され、記録材ｐが第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行なう。
【００１３】
そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器２４ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材ｐ上に転写される。この転写により記録材ｐは転写ベルト１３０上に静電吸着力でしっかりと保持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
【００１４】
転写帯電器２４ａ〜２４ｄでは、コロナ放電のような非接触帯電器、またはブレード、ローラー、ブラシのような転写帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器では、オゾンが発生してしまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く画像が安定的に形成されない等の問題点がある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強い、高画質等のメリットがある。
【００１５】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も第１画像形成部Ｐａと同様に行なわれる。次いで４色のトナー像を転写された記録材ｐは、転写ベルト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電して静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト１３０の末端から離脱する。通常駆動ローラー１３は、安定な分離を行なうため接地されている。また分離帯電器３２は、トナー像未定着の状態で記録材ｐに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。
【００１６】
転写ベルト１３０から離脱した記録材ｐは、中継部材６４を介して搬送部６２により定着装置９へ搬送される。
【００１７】
定着装置９は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材５４、５５とローラ５１、５２内に設置されたローラ加熱ヒータ５６、５７と、定着ローラ５１にジメチルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する塗布ローラ５０と、そのオイルの溜め５３と、加圧ローラ５２の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミスタ５８とから構成されている。
【００１８】
４色のトナー像を転写された記録材ｐは、定着によりトナー像の混色及び記録材ｐへの固定が行なわれ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。
【００１９】
転写が終了した感光ドラム３ａ〜３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ〜４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像形成以下の工程に備えられる。転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウェブ（不織布）１９を当接して、拭い取るようにしている。尚、クリーニングウェブ１９は巻き出しローラ１７、巻き込みローラ１８、テンションローラ２２、及びテンションローラ２２のバックアップローラ２１により転写ベルト１３０への当接を制御される。
【００２０】
以上のような構成の画像形成装置において用いられる転写ベルトは前述のようにＰＥＴシートやポリフッ化ビニリデンシート、ポリウレタンシート等の誘電体シートであり、これらの体積抵抗は１０¹³〜１０¹⁸Ωｃｍのものが一般的である。
【００２１】
また、転写帯電手段の転写に寄与する電流を適正電流で一定にすると画像が安定することが知られている。そこで、記録材の種類（厚さ、材質等）や吸湿条件等により、体積抵抗値が変化した場合にも一定電流が得られるように定電流制御を行なうことが一般的であり、この場合、転写電圧は数ｋＶ〜十数ｋＶである。
【００２２】
多重転写を行なう画像形成装置では、各転写段階で前の転写時よりも大きな電圧が必要になり、特に最後の転写時は、最初の転写時と比べかなり高い転写で電圧になる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この構成で、例えば高湿環境に放置することで低抵抗化した記録材ｐに画像形成を行なう際、分離帯電器３２の対向電極として接地された上記導電性部材としての駆動ローラー（前記分離部）１３と、転写部との間を、該記録材ｐが短絡したとき、感光ドラム３上に現像されたトナー像が記録材ｐに良好に転写されないという現象（以後現象１と称する）、或いは、一度記録材ｐへ転写されたトナー像が下流の画像形成部のドラムに再度転写するという現象（以後現象２と称する）といった著しい転写不良（画像不良）が発生する。一般的に、記録材の体積抵抗は、種類や吸湿条件によって約１０⁷ 〜１０¹¹［Ωｃｍ］まで変化する。
【００２４】
この現象について、図２に基づいて説明する。画像形成中、記録材ｐが第４画像形成部Ｐｄの感光ドラム３ｄと駆動ローラ１３とを短絡すると、転写ベルト１３０のうち記録材ｐと駆動ローラー１３に同時に接している部分（図２中斜線Ｅ部）に充電されている電荷対の一部が、裏面の正電荷は接地された駆動ローラー１３へ、表面の負電荷は記録材ｐを通って転写帯電部へ流れ、結果的に除電される。このとき、転写帯電器から対向電極である感光ドラム３ｄへ流れるべき転写電流（図２矢印Ａ、Ｂ方向）が、より抵抗の低い記録紙を通って転写ベルトＥ部に供給されてしまい（図２矢印Ａ、Ｄ）、十分な転写電流が得られず現象１が発生する。
【００２５】
さらに、記録材が低抵抗化すると、転写ベルトＥ部は、転写電流を全て奪うだけでなく、感光ドラム側からも正電荷を供給しようとし、電流はＡ、Ｄ方向に流れた後、Ｃ、Ｄ方向に流れる。この電流方向Ｃは、正常な画像形成時の転写電流の方向Ｂとは逆方向であり、この逆方向Ｃの電流が流れることによって現象２が発生する。
【００２６】
ここで、記録材ｐによって短絡される部材は、駆動ローラー１３と転写部に限らず、転写部と、吸着帯電部、または記録材担持体支持部、または定着部、またはガイド部、またはレジスト部、または除電針であってもよい。この場合現象１のみが生じる。
【００２７】
また、記録材ｐによって短絡される部材は、上記に限らず、駆動ローラー１３または除電針と、吸着帯電部、またはガイド部、またはレジスト部であってもよい。この場合現象２のみ生じる。
【００２８】
また、駆動ローラー１３は、駆動を伝達しない記録材担持体支持部であってもよい。
【００２９】
従って、本発明の目的は、低抵抗化した記録材を用いたとしても、転写不良及び画像欠陥の発生を防止し、良好な画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、記録材を担持搬送する記録材担持体と、像担持体に形成された画像を記録材担持体上の記録材に転写する転写帯電部材と、記録材もしくは記録材担持体と接触自在な導電性部材と、を有し、記録材が導電性部材と接触もしくは記録材担持体を介して接触することに伴い転写電荷が不足するのを抑制するため導電性部材に電圧を印加する構成とする画像形成装置において、
温湿度に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００３１】
本発明の他の態様によると、像担持体と、記録材を担持搬送する記録材担持体と、像担持体に形成された画像を記録材担持体上の記録材に転写する転写帯電部材と、記録材もしくは記録材担持体と接触自在な導電性部材と、を有し、記録材が導電性部材と接触もしくは記録材担持体を介して接触することに伴い転写電荷が不足するのを抑制するため導電性部材に電圧を印加する構成とする画像形成装置において、記録材の種類に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３２】
本発明の一実施態様によると、導電性部材は記録材担持体から記録材を分離する位置にて記録材担持体裏面に接触するよう配置されている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、下記の実施例の説明においては、本発明は、前出の図１に示したフルカラー画像形成装置に具現化されるものとする。従って、フルカラー画像形成装置の全体的構成、及び機能についての説明は省略し、本発明の特徴部分について説明する。
【００３４】
実施例１
本発明に係る画像形成装置の実施例１について説明する。
【００３５】
転写ベルト１３０用の誘電体シート素材としては、ＰＥＴ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエーテルケトン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニリンスルフィド、ポリウレタン、シリコン樹脂、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリサルフォン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、芳香族ポイミド等、エンジニアプラスチックのフィルム形状シートが一般的に用いられる。本実施例では、機械特性、電気的特性、及び難燃性等の点から、ポリイミド樹脂を使用した。体積抵抗は１０¹⁶Ωｃｍ、厚みは１０μｍでシームレスタイプのものを用いた。
【００３６】
プロセススピードは１００ｍｍ／ｓである。
【００３７】
転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、記録材搬送方向に対して直交する方向（以下スラスト方向と称する）に伸びる長方形の板状導電性ゴムからなる。板状導電性ゴムは転写ベルト１３０を介して感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと接触するように押圧されている。この転写帯電器２４ａ〜２４ｄにより、転写部に搬送された記録材ｐの裏面側からトナーと逆極性（本例はプラス）の帯電がなされることにより、感光ドラム３ａ〜３ｄ面側のトナー画像が記録材ｐの表面に静電転写される。本実施例では、定電流制御を行ない、転写電流は１０μＡとした。
【００３８】
分離帯電器３２は、転写ベルト１３０の最下流上方、すなわち、転写ベルト１３０の駆動ローラ１３の上方に配置され、放電ワイヤーを備えている。放電ワイヤーはスラスト方向に張設されており、放電ワイヤーの片側端部にスプリングを設けることで張力を保っている。放電ワイヤーへの給電は本体側コネクターより不図示の給電端子、給電ピン、スプリングを介して行なわれる。また、駆動ローラ１３は、本体アースに接続され放電ワイヤーの対向電極の機能を兼ねている。本実施例では、転写帯電器２４ｄと分離帯電部３２との距離が５０ｍｍであり、分離帯電部に１０ｋＶｐｐのＡＣ電圧を印加した。
【００３９】
さて、高湿環境（８０％／ＲＨ）において完全調湿された記録材ｐは、材質等により差異はあるものの、体積抵抗値で１０¹⁰［Ωｃｍ］以下と非常に低くなる。このため、本実施例の構成で、高湿高温環境（室温３０℃、相対湿度８０％）において、上記記録材ｐに画像形成を行なうと、記録材ｐが分離帯電器３２に対向して接地された上記導電性部材としての駆動ローラー１３と転写部とを短絡し、感光ドラム３上に現像されたトナー像が記録材ｐに良好に転写されない、或いは一度記録材ｐへ転写されたトナー像が下流ドラムに逆に再転写する等といった著しい転写不良が発生する。これは、転写ベルト１３０のうち記録材ｐと駆動ローラー１３に同時に接している部分が除電され、転写部へ負電荷を供給してしまうことが原因である。
【００４０】
そこで、本実施例においては、駆動ローラー１３に数ｋＶの正電圧バイアスを印加することで駆動ローラー１３自体の電位を高くし、負電荷が転写部へ流入しないようにした。その結果、負電荷が転写部へ流れ込むことはなくなり、前記発生したような著しい転写不良、画像欠陥を防ぐことができた。
【００４１】
実施例２
次に本発明に係る実施例２について説明する。本実施例は、大気の環境湿度に応じて駆動ローラ１３に印加する正電圧バイアスを可変とするものである。
【００４２】
低湿環境において調質された記録材ｐと、高湿環境において調湿された記録材ｐとでは、体積抵抗値が最大で４桁程度変化する。このため、負電荷の流入量も環境により大きく変化すると考えられる。このため、本実施例では、前記印加電圧を、低湿環境では低くし、高湿環境では高くすることで、負電荷の転写部への流入量を制御しようというものである。
【００４３】
前述したように、低湿環境では、記録材ｐの体積抵抗値は１０¹²［Ωｃｍ］以上と高く、このため負電荷の転写部への流入量は減少する。従って、駆動ローラー１３に印加する正電圧も小さくした方がよい。
【００４４】
一方、高湿環境では、記録材ｐの体積抵抗値は１０¹⁰［Ωｃｍ］以下と低く、このため前記負電荷の転写部への流入量は増える。従って、駆動ローラー１３に印加する正電圧も大きくした方がよい。
【００４５】
環境Ａ絶対水分量２０ｇ／ｋｇ以上：７ｋＶ
環境Ｂ絶対水分量１．５ｇ／ｋｇ以上２０ｇ／ｋｇ未満：４ｋＶ
環境Ｃ絶対水分量１．５ｇ／ｋｇ未満：１ｋＶ
環境Ａ、Ｂ、Ｃで記録材ｐの体積抵抗値は、大まかに、１０¹⁰、１０¹¹、１０¹⁵［Ωｃｍ］と変化した。
【００４６】
このような構成をとることで、環境に左右されることなく前記転写不良が発生しない画像形成装置を得ることができた。
【００４７】
また、大気湿度の検知は、画像形成装置本体に湿度検知センサーを設けて自動的に検知し、前記インピーダンスを制御してもよいし、操作者またはサービスマンが操作部等から湿度を入力してもよい。
【００４８】
実施例３
次に、本発明に係る実施例３について説明する。本実施例では、記録材の種類に応じて駆動ローラー１３に印加する正電圧バイアスを変化させるものである。
【００４９】
通常画像形成装置に使用される記録材の秤量は、おおよそ５０ｇ／ｍ² 〜２００ｇ／ｍ² までと幅広くあり、これにより各々の記録材ｐの抵抗も大きく異なることから、画像形成時における前記負電荷の転写部への流入量は、記録材ｐの特性に左右されることはない。
【００５０】
秤量の大きな記録材ｐでは、記録材厚が厚いので表裏間の抵抗は大きくなり、転写帯電部と駆動ローラー１３間の抵抗は小さくなる。このような記録材ｐに画像形成を行なうと、前記負電荷の転写部への流入量は増加し、前記転写不良がしやすい状況となる。一方、秤量の小さい記録材ｐでは、記録材厚が薄いため、この逆になる。このため、厚紙等の厚い記録材に画像形成するときに、駆動ローラー１３に印加する正電圧を上げることで前記負電荷の転写部への流入量を減らし、前記転写不良が発生しない画像形成装置を得ることができる。
【００５１】
また、記録材の種類の検知は機械式あるいは光学式のセンサーを用いて自動的に判別するか、操作者が操作部等から指定してもよい。
【００５２】
転写帯電器は、コロナ帯電器または導電性弾性ローラ、ブラシ等を転写帯電部材としてもよく、前記同等の効果が得られた。また、転写ベルトのみならず、転写ドラムの構成であってもよい。
【００５３】
また導電性部材は駆動ローラに限らず、像担持体、又は記録材担持体支持部、又は転写帯電部、又は吸着帯電部、又は定着部、又は記録材のガイド部、又は記録材のレジスト部、又は除電針であってもよい。
【００５４】
また、記録材が導電性部材と接触していなくても、十分接近している場合には空気層が誘電体としてみなされる。
【００５５】
被帯電体としての像担持体は電子写真感光体に限らず、静電記録における誘電体であってもよい。
【００５６】
また、像担持体は中間転写方式における中間転写体であっても良い。
【００５７】
像担持体３ａ〜３ｄ上の静電潜像の現像手段１ａ〜１ｄとしては、一般的に、非磁性トナーについてはブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し、像担持体に対して非接触状態で現像する１成分非接触現像方法と、像担持体に対して接触状態で現像する１成分接触現像方法と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し像担持体に対して接触状態で現像する２成分接触現像方法と、上記２成分現像剤を非接触状態にして現像する２成分非接触現像方法との、４種類に大別される。本発明において現像手段はそれらのいずれでもよい。画像の高画質化や高安定性の面から、２成分接触現像方式が多く用いられる。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、像担持体と、記録材を担持搬送する記録材担持体と、像担持体に形成された画像を記録材担持体上の記録材に転写する転写帯電部材と、記録材もしくは記録材担持体と接触自在な導電性部材と、を有し、記録材が導電性部材と接触もしくは記録材担持体を介して接触することに伴い転写電荷が不足するのを抑制するため導電性部材に電圧を印加する構成とする画像形成装置において、
（Ａ）温湿度に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御するか、又は、
（Ｂ）記録材の種類に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御する、
構成とされるので、低抵抗化した記録材を用いたとしても、転写不良及び画像欠陥の発生を防止し、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜３に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】転写部へ流入する負電荷の流れを示す説明図である。
【符号の説明】
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ感光ドラム（像担持体）
５吸着帯電器
９熱定着装置
１２レジストローラ
１３駆動ローラ
１４、１５支持ローラ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ転写帯電器
３２分離帯電器
１３０転写ベルト（記録材担持体）

Claims

像担持体と、記録材を担持搬送する記録材担持体と、像担持体に形成された画像を記録材担持体上の記録材に転写する転写帯電部材と、記録材もしくは記録材担持体と接触自在な導電性部材と、を有し、記録材が導電性部材と接触もしくは記録材担持体を介して接触することに伴い転写電荷が不足するのを抑制するため導電性部材に電圧を印加する構成とする画像形成装置において、
温湿度に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、記録材を担持搬送する記録材担持体と、像担持体に形成された画像を記録材担持体上の記録材に転写する転写帯電部材と、記録材もしくは記録材担持体と接触自在な導電性部材と、を有し、記録材が導電性部材と接触もしくは記録材担持体を介して接触することに伴い転写電荷が不足するのを抑制するため導電性部材に電圧を印加する構成とする画像形成装置において、
記録材の種類に応じて前記導電性部材に印加する電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
導電性部材は記録材担持体から記録材を分離する位置にて記録材担持体裏面に接触するよう配置されていることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。