JP3659302B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各色成分画像が担持される複数の像担持体を並列配置した所謂タンデム型の画像形成装置に係り、特に、各像担持体に対向する部位に循環搬送されるシート搬送体を配設し、このシート搬送体上に保持されたシートに対し各像担持体上に形成された画像を順次転写する画像形成装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来におけるタンデム型の画像形成装置としては、図11に示すように、例えばイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの複数の色トナー像が担持される像担持体としての感光体ドラム201(具体的には201(1)〜201(4))を有する画像形成ユニット200(具体的には200a〜200d;例えば電子写真方式を採用)を並列配置すると共に、各感光体ドラム201に対向する部位には複数の張架ロール203,204に掛け渡されて循環搬送される搬送ベルト202を配設する一方、各感光体ドラム201に対向する搬送ベルト202の裏面側に夫々転写バイアスが印加される転写ロール205(具体的には205(1)〜205(4))を配設し、搬送ベルト202上に保持されたシート(用紙やOHPシート)207に対し各感光体ドラム201にて形成された複数色のトナー像を順次多重転写させるようにしたものが既に知られている(例えば特開平5−53412号公報参照)。
尚、図中、符号206は転写ロール205に転写バイアスを印加するバイアス電源である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のタンデム型の画像形成装置(搬送ベルト+転写ロール方式)において、例えば高温高湿環境下でOHPシート等の高抵抗なシート207に転写を行なわせようとしたところ、シート207の後端から感光体ドラム201間ピッチに相当する距離の画像抜けが発生するという技術的課題が見られた。
この画像抜けは、同一の画像形成装置を用いた場合、感光体ドラム201間ピッチが短くなるに伴い激しくなることが実験により確認されており、今後画像形成装置の小型化を狙う上で大きな障害となる。
【0004】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、高抵抗なシートを使用したとしても、シートの後端から像担持体間ピッチに相当する距離の画像抜けを有効に防止できる画像形成装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した技術的課題の原因を解析したところ、図11に示すように、例えばシート207の後端が1番目の感光体ドラム201(1)を通過した直後において、シート207が存在しなくなるため、搬送ベルト202と感光体ドラム201(1)との間の合成抵抗が急激に低下する。
このとき、2番目の感光体ドラム201(2)に対応する転写ロール205(2)からの転写流入電流をItotal、2番目の感光体ドラム201(2)へ実際に流れる転写電流をItr、1番目の感光体ドラム201(1)側へ流れる漏れ電流をIleakとすれば、Itotal=Itr+Ileakであるが、搬送ベルト202と感光体ドラム201(1)との間の合成抵抗が急激に低下するために、転写電流Itrに比べて漏れ電流Ileakが増加してしまい、充分な転写電流Itrが供給されないことが判明した。
そこで、本発明者は、シート207の後端が通過した直前の隣接する感光体ドラム201への漏れ電流Ileakを少なく抑えることで、充分な転写電流Itrを確保するという設計思想にて、上述した技術的課題を解決し得るという知見を得、本発明を案出するに至ったのである。
【0006】
すなわち、本発明は、図1に示すように、各色成分画像が担持される複数の像担持体1(例えば1(1)〜1(4))を並列配置すると共に、各像担持体1に対向する部位に循環搬送されるシート搬送体2を配設する一方、各像担持体1に対向するシート搬送体2の裏面側に夫々転写バイアスが印加される転写手段4(例えば4(1)〜4(4))を配設し、前記シート搬送体2上に保持されたシート3に対し各像担持体1上に形成された各色成分画像を順次転写する画像形成装置において、像担持体1の数をn個(例えばn=4)とし、シート3の後端がj−1(j:2〜n)番目の像担持体を通過し、j番目(図1ではj=2の態様を例示)の像担持体1(j)とj−1番目の像担持体1(j-1)との間を通過する状況下で、j番目の像担持体1(j)に対応する転写手段4(j)からの転写流入電流をItotal(j)、j番目の像担持体1(j)へ実際に流れる転写電流をItr(j)、j−1番目の像担持体1(j)側へ流れる漏れ電流をIleak(j-1)、転写流入電流Itotal(j)のうちの漏れ電流Ileak(j-1)の占める比率が許容されるべき公差をα(0≦α≦1)とした場合に、
|α・Itotal(j)|≧|Ileak(j-1)|の条件を満たすリーク抑制手段6を具備したことを特徴とするものである。
【0007】
このような技術的手段において、本発明が適用される画像形成装置としては、各色成分画像が担持される複数の像担持体1を並列配置し、各色成分画像を順次重ね転写する所謂タンデム型であればよく、各像担持体1の配列方向が横配列、縦配列のいずれをも対象とする。
ここで、像担持体1としては、少なくともトナー像などを担持し得るものであればよく、潜像書き込み手段の種類に応じて感光体、誘電体等の適宜材料を選定して差し支えなく、また、その形態についてもドラム状、ベルト状を問わない。
また、像担持体1への画像形成方式についても、各色成分毎の画像(トナー像等)を形成するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば電子写真方式、静電転写方式を採用する態様であれば、像担持体1上に静電潜像を書き込み、この静電潜像を各色成分トナーにて可視像化するようにすればよい。
【0008】
また、シート搬送体2としては、シート3を保持して搬送し得るものであれば、搬送ベルト、搬送ドラムなど適宜選定して差し支えなく、そのシート3の保持方式についても静電吸着方式やグリッパ方式などを用いるようにすればよい。
更に、シート搬送体2が例えば搬送ベルトである態様にあっては、搬送ベルトを張架する構造が必要になるが、この種の張架構造としては、少なくとも2つの張架ロールを用い、一方を駆動ロールとし、他方を従動ロールとして機能させるようにすればよいが、必要に応じて、他の張架ロールを付加することができる。
この場合において、付加した張架ロールについては、単なる従動ロールでもよいし、張力付与用のテンションロールであってもよいし、あるいは、搬送ベルトの蛇行補正用のステアリングロールであってもよく、適宜選定して差し支えない。
【0009】
更にまた、転写手段4としては、シート搬送体2に接触配置されるものであれば適宜選定して差し支えないが、シート3を安定的に搬送するという観点からすれば、像担持体1にシート搬送体2を介して圧接配置されて回転する転写ロールであることが好ましい。
そして、この転写手段4には、バイアス印加手段5により所定の転写バイアスが印加されるようになっている。尚、バイアス印加手段5は各転写手段4毎に個々的に設けても差し支えないが、全部若しくは一部を共用する形で構成するようにしてもよい。
【0010】
また、リーク抑制手段6については適宜選定することが可能であり、代表的な態様としては例えば以下の三つが挙げられる。
第一の態様は、転写電流Itr(j)に寄与するj番目の像担持体1(j)とこれに対応する転写手段4(j)との間のシステム抵抗をRa(j)、漏れ電流Ileak(j-1)に寄与するj番目の像担持体1(j)に対応する転写手段4(j)とj−1番目の像担持体1(j-1)との間のシステム抵抗をRb(j)とした場合に、
Rb(j)/(Ra(j)+Rb(j))≧(1−α)を満たすものである。
【0011】
第二の態様は、j番目の像担持体1(j)のインピダンスをRpr(j)とした場合に、
Rpr(j)<Rpr(j-1)を満たすものである。
【0012】
第三の態様は、各転写手段4に対し転写バイアスが印加されるバイアス印加手段5について、シート3の後端がj−1番目の像担持体1(j-1)を通過したタイミングに同期してj−1番目の像担持体1(j-1)に対応する転写バイアスをオフにし、かつ、像担持体1(j-1)の接地状態を浮かせるようにしたものである。
【0013】
次に、上述した技術的手段の作用について説明する。
図1において、リーク抑制手段6は、j番目の像担持体1(j)の転写部について|α・Itotal(j)|≧|Ileak(j-1)|の条件を満たす。
このとき、Itotal(j)=Itr(j)+Ileak(j-1)であるから、
転写電流Itr(j)=Itotal(j)−Ileak(j-1) ≧(1−α)Itotal(j)に設定される。
よって、転写電流は、設定電流に対し±公差αの範囲内に収まる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2はこの発明が適用されたカラー画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、カラー画像形成装置は、本体ハウジング21内に4つの色(本実施の形態ではブラック、イエロ、マゼンタ、シアン)の画像形成ユニット22(具体的には22a〜22d)を縦方向に配列し、その下方には供給用の用紙等のシート(図示せず)が収容されるシート供給カセット23を配設すると共に、各画像形成ユニット22に対応した箇所にはシート供給カセット23からのシートの搬送路となるシート搬送路24を垂直方向に配置したものである。
【0015】
本実施の形態において、画像形成ユニット22(22a〜22d)は、シート搬送路24の上流側から順に、ブラック用、イエロ用、マゼンタ用、シアン用(配列は必ずしもこの順番とは限らない)のトナー像を形成するものであり、感光体カートリッジ30と、露光ユニット40とを備えている。
ここで、感光体カートリッジ30は、例えば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯電する帯電ロール32と、帯電された感光体ドラム31上に前記露光ユニット40にて露光形成された静電潜像を対応する色トナー(本実施の形態では例えば負極性)で現像する現像器33と、感光体ドラム31上の残留トナーを除去するクリーナ34とを一体的にカートリッジ化したものである。
一方、露光ユニット40は、ケース41内に図示外の半導体レーザ、ポリゴンミラー42、結像レンズ43及びミラー44を格納し、図示外の半導体レーザからの光をポリゴンミラー42で偏向走査し、結像レンズ43、ミラー44を介して感光体ドラム31上の露光ポイントに光像を導くようにしたものである。
【0016】
更に、本実施の形態では、図2及び図3に示すように、各画像形成ユニット22の各感光体ドラム31(31(1)〜31(4))に対応した箇所にはシート搬送路24に沿って循環移動する搬送ベルト80が配設されている。
この搬送ベルト80はシート25を静電吸着し得るベルト素材(PET、PVdF等のプラスチックフィルムやウレタン、ウレア等の弾性材など)にて構成されており、場合によってはその表面に106〜1012Ω・cm程度の高抵抗コート層(図示せず)を形成したものである。
そして、この搬送ベルト80は一対の張架ロール81,82(例えば金属ロール,弾性体ロールなど)に掛け渡されており、本実施の形態では、上方側の張架ロール82が駆動ロール、下方側の張架ロール81が従動ロールになっている。
【0017】
更にまた、各画像形成ユニット22の感光体ドラム31に対応した搬送ベルト80の裏面側には転写ロール50(具体的には50(1)〜50(4),本例では103〜1010Ω・cm)が配設されており、この転写ロール50と感光体ドラム31とで搬送ベルト80上のシート25をニップ保持するようになっている。
そして、転写ロール50には転写バイアス電源51が接続されており、所定の転写バイアス(本例では例えば正極性で、+700V)がスイッチ52を介して適宜タイミングで印加されるようになっている。
【0018】
また、搬送ベルト80の入口側及び出口側近傍にはベルト入口センサ101及びベルト出口センサ102が配設されている。
本実施の形態では、各センサ101,102としては、例えばいずれもシート25の先端が通過した時点でオン動作し、かつ、シート25の後端が通過した時点でオフ動作する光学式センサが用いられており、例えばベルト入口センサ101のオン動作に同期してスイッチ52がオン動作し、ベルト出口センサ102のオフ動作に同期してスイッチ52がオフ動作するようになっている。
【0019】
更に、本実施の形態では、図2及び図3に示すように、シート供給カセット23にはシート25をピックアップするテイクアウェイロール61が設けられ、このテイクアウェイロール61と最上流画像形成ユニット22aの転写部位との間に位置するシート搬送路24にはシート25を所定のタイミングで送出するフィードロール62が設けられている。そして、搬送ベルト80の入口部位に吸着ロール90が配設されている。
更に、最下流画像形成ユニット22dの下流側に位置するシート搬送路24には定着装置64が設けられ、この定着装置64の下流側にはシート排出用の排出ロール66が設けられており、本体ハウジング21の上部に形成された収容トレイ67に排出シートが収容されるようになっている。尚、図2中、符号65は搬送ベルト80から送出されたシート25を定着装置64に案内する記録材ガイドである。
【0020】
特に、本実施の形態では、各感光体ドラム31(31(1)〜31(4))と転写ロール50(50(1)〜50(4))との間の転写部において以下のようなシステム抵抗設計がなされている。
今、図4(a)に示すように、シート25が搬送ベルト80上に保持されて搬送されていき、シート25の後端が1番目の感光体ドラム31(1)を通過した直後の状態にあると仮定する。
この状態において、2番目の感光体ドラム31(2)の転写部に着目すると、図5に示すように、転写バイアス電源51からの転写流入電流をItotal(2)、感光体ドラム31(2)へ実際に流れる転写電流をItr(2)、隣接する感光体ドラム31(1)側へ流れる漏れ電流をIleak(1)とすると、
Itotal(2)=Itr(2)+Ileak(1) ……▲1▼
が成立する。
【0021】
また、転写電流Itr(2)に寄与する2番目の感光体ドラム31(2)とこれに対応する転写ロール50(2)との間のシステム抵抗をRa(2)、漏れ電流Ileak(1)に寄与する2番目の感光体ドラム31(2)に対応する転写ロール50(2)と1番目の感光体ドラム31(1)との間のシステム抵抗をRb(2)とすれば、
Ra(2)=Rbelt(m)+Rsh+Rpr(2) ……▲2▼
Rb(2)=Rbelt(s)+Rpr(1) ……▲3▼
但し、Rbelt(m):搬送ベルト80の厚み方向の抵抗(Ω)
Rbelt(s):搬送ベルト80の「周方向+厚み方向」の抵抗(Ω)
Rsh:シートの厚み方向の抵抗(Ω)
Rpr(1):感光体ドラム31(1)の厚み方向の抵抗(インピーダンス)(Ω)
Rpr(2):感光体ドラム31(2)の厚み方向の抵抗(インピーダンス)(Ω)
が成立する。
【0022】
ここで、各抵抗の測定法について説明する。
●Rbelt(m):搬送ベルト80の厚み方向の抵抗(Ω)
これは、図6(a)に示すように、接地された導電性台板120上に搬送ベルト80を載置すると共に、導電性の押圧板121で押圧し、この押圧板121に電源122による所定のバイアスVを印加する一方、搬送ベルト80の周方向の抵抗成分を取り除く上で、搬送ベルト80上には接地(Gnd)されるアース電極123、124を複数載置するようにし、押圧板121と導電性台板120との間に流れる電流Iを測定し、V/Iを計算することで求める。
【0023】
●Rbelt(s):搬送ベルト80の「周方向+厚み方向」の抵抗(Ω)
これは、図6(b)に示すように、感光体ドラムピッチ分だけ離間して搬送ベルト80の表裏面に接触配置される一対の電極ロール125,126を設け、一方の電極ロール126に電源127からのバイアスVを印加すると共に、前記他方の電極ロール126を接地し、電極ロール126を流れる電流Iを測定し、V/Iを計算することで求める。
【0024】
●Rsh:シートの厚み方向の抵抗(Ω)
これは、図7(a)に示すように、図6(a)と同様な構成の測定器を用い、導電性台板120上にシート25を載置し、押圧板121、導電性台板120間に流れる電流Iを測定し、この電流とバイアスVとを用い、V/Iを計算することで求める。
【0025】
●Rpr:感光体ドラム31の厚み方向の抵抗(インピーダンス)(Ω)
これは、図7(b)に示すように、感光体ドラム31に導電性ロール128を接触させ、導電性ロール128には電源129からのバイアスVを印加する一方、前記感光体ドラム31の基材部分を接地し、感光体ドラム31に流れる電流Iを測定し、V/Iを計算することで求める。
尚、通常各感光体ドラム31は同一構成であるから、インピーダンス測定については代表的に一つのみを測定すればよいが、異なる場合には個々的に測定すればよい。
【0026】
更に、システム抵抗回路について、キルヒホッフの法則を適用すると、
Itr(2)・Ra(2)=Ileak(1)・Rb(2) ……▲4▼
が成立する。
ここで、▲1▼▲4▼から、
Itr(2)=Itotal(2)・{Rb(2)/(Ra(2)+Rb(2))}……▲5▼
が導かれる。
【0027】
また、本実施の形態では、電流漏れが影響しない正常動作時の転写電流Itr(Itr(j))のラチチュードは、
1) 抵抗値の管理されたシートに対しては、
0.5×Itr≦Itr≦1.5×Itr ……▲6▼
(設定電流に対し±50%の公差に相当)
2) 市販されている汎用のシートを含めると、
0.8×Itr≦Itr≦1.2×Itr ……▲7▼
(設定電流に対し±20%の公差に相当)
である。
【0028】
▲5▼▲6▼によれば、
隣接感光体ドラム31(1)への漏れ電流を防ぐ実用上での規定は、
1) Rb(2)/(Ra(2)+Rb(2))≧(1−50/100)
(公差±50%)になる。
更に、汎用性のシートを使用する画像形成装置に対しては、
▲5▼▲7▼式によって、
2) Rb(2)/(Ra(2)+Rb(2))≧(1−20/100)
(公差±20%)になる。
実使用上抜けを発生させないという観点から、より望ましくは、
3) Rb(2)/(Ra(2)+Rb(2))≧(1−1/100)
(公差±1%)になる。
【0029】
また、図4(b)に示すように、シート25の後端が3番目の感光体ドラム31(3)を通過した直後においても、全く同一の計算式により、転写電流条件が公差を満たすことが把握される。
よって、一般的に、j番目の感光体ドラム31(j)の転写電流Itr(j)について公差β%(α=β/100)を考慮する場合には、
Rb(j)/(Ra(j)+Rb(j))≧(1−α) ……▲8▼
が成立するように設計すればよい。
このように設計すれば、シートが通過した直前の感光体ドラムへの漏れ電流は有効に防止される。
【0030】
これに関する実施例及び比較例について説明する。
○実施例
図2に示すシステムにおいて、プロセススピードを56mm/sec、感光体ドラム間ピッチを48mm、感光体ドラム径をφ10、転写ロール径をφ10、現像器としては非磁性一成分現像でφ10の現像ロールを用いる態様の装置構成とした。
本例では、搬送ベルトとしてウレア樹脂ベルトを用い、
・Rbelt(m)=7.3(Log Ω)
・Rbelt(s)=18.0(Log Ω)
・Rsh=11.0(Log Ω)
・Rpr=8.0(Log Ω)であった。
そこで、Ra,Rbについて計算してみると、
Ra=26.3(Log Ω),
Rb=26.0(Log Ω)である。
∴Rb/(Ra+Rb)=0.50≧50/100
を満たす。
この例では、例えば図4(a)に示す状況において、2番目の感光体ドラム31(2)での転写に必要な転写電流Itr(2)が例えば正常時に6μAで公差50%で許容されるとすれば、シート25が通過した直前の1番目の感光体ドラム31(1)の漏れ電流Ileak(1)は3μA以下であるから、転写電流は許容範囲に収まり、画像抜けは見られなかった。
【0031】
○比較例
実施例と基本的に同様な装置構成とし、本例では、搬送ベルトとしてクロロプレンベルトを用い、
・Rbelt(m)=6.3(Log Ω)
・Rbelt(s)=9.0(Log Ω)
・Rsh=11.0(Log Ω)
・Rpr=8.0(Log Ω)であった。
そこで、Ra,Rbについて計算してみると、
Ra=25.3(Log Ω),
Rb=17.0(Log Ω)である。
∴Rb/(Ra+Rb)=0.40<50/100
となる。
この例では、例えば図4(a)に示す状況において、2番目の感光体ドラム31(2)での転写に必要な転写電流Itr(2)が例えば正常時に6μAで公差50%で許容されるとしても、シート25が通過した直前の1番目の感光体ドラム31(1)の漏れ電流Ileak(1)は3μAを超えるから、転写電流Itr(2)<3(=6−3)μAとなり、画像抜けが発生する。
【0032】
◎実施の形態2
図8は実施の形態2に係る画像形成装置の概要を示す。
本実施の形態に係る画像形成装置の基本的構成は、実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1と異なり、各感光体ドラム31(1)〜31(4)のインピーダンスを夫々Rpr(1)〜Rpr(4)とした場合に、
Rpr(4)<Rpr(3)<Rpr(2)<Rpr(1)
を満たすようになっている。
【0033】
従って、本実施の形態によれば、例えば図4(a)に示す状況下において、シート25の後端が1番目の感光体ドラム31(1)を通過した直後に位置する場合、2番目の感光体ドラム31(2)の転写部から感光体ドラム31(1)側に向かって漏れ電流が流れようとするが、1番目の感光体ドラム31(1)のインピーダンスが高いため、その分、漏れ電流は流れ難くなり、2番目の感光体ドラム31(2)の転写部における転写電流は十分に確保される。
更に、下流側に位置する感光体ドラム31の転写部についても、常に上流側に位置する感光体ドラム31のインピーダンスが高いため、漏れ電流は有効に抑えられる。
よって、漏れ電流に伴うシートの後端から感光体ドラム間ピッチに相当する距離の画像抜けは見られない。
【0034】
◎実施の形態3
図9は実施の形態3に係る画像形成装置の概要を示す。尚、実施の形態1と同様な構成要素については実施の形態1と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態に係る画像形成装置の基本的構成は、実施の形態1と略同様であるが、実施の形態1と異なり、各転写バイアス電源51に直列接続されるスイッチ52(具体的には52(1)〜52(4))のオフタイミングを転写バイアス制御装置110にて個々的に制御すると共に、各感光体ドラム31(31(1)〜31(4))をスイッチ52に連動するスイッチ53(具体的には53(1)〜53(4))を介して接地するようにしたものである。
【0035】
従って、本実施の形態によれば、図9及び図10に示すように、転写バイアス制御装置110は、ベルト入口センサ101のオンタイミングに同期して各スイッチ52,53をオンさせ、転写ロール50(50(1)〜50(4))に転写バイアスを印加する。
この後、シート25が各感光体ドラム31の転写部に順次搬送されていくが、ベルト入口センサ101のオフタイミング(シート25の後端が通過したタイミングに相当)から所定時間t1(シート25の後端が感光体ドラム31(1)を通過したタイミングに相当)経過後に、感光体ドラム31(1)の転写部に対応するスイッチ52(1),53(1)をオフする。
【0036】
この状態において、感光体ドラム31(1)は接地状態からフロート状態になるため、感光体ドラム31(1)のインピーダンスは無限大になる。
このため、2番目の感光体ドラム31(2)の転写部から感光体ドラム31(1)側へ向かう漏れ電流はほとんどなく、転写電流は十分に確保される。
更に、シート25がベルト入口センサ101のオフタイミングから所定時間t2,t3,t4(シート25の後端が感光体ドラム31(2),31(3),31(4)を通過したタイミングに相当)経過後、感光体ドラム31(2),31(3),31(4)の転写部に対応するスイッチ52(2)〜52(4),53(2)〜52(4)をオフする。
この結果、シート25が通過した直前に位置する感光体ドラム31(2)〜31(4)は順次接地状態からフロート状態になるため、感光体ドラム31(2)〜31(4)のインピーダンスは無限大になる。
このため、3,4番目の感光体ドラム31(3),31(4)の転写部から直前下流側に位置する2,3番目の感光体ドラム31(2),31(3)側へ向かう漏れ電流はほとんどなく、転写電流は十分に確保される。
よって、漏れ電流に伴うシートの後端から感光体ドラム間ピッチに相当する距離の画像抜けは見られない。
尚、本実施の形態では、ベルト出口センサ102はジャムセンサとして機能している。
【0037】
また、本実施の形態において、上述した態様に限られるものではなく、例えばスイッチ52のオンタイミング(転写バイアスのオンタイミング)を各感光体ドラム31に対するシート25の通過状態(ニップ状態)に同期させ、かつ、前記スイッチ52のオンタイミングのみに連動して感光体ドラム31を接地するようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シートの後端が通過した直前の隣接する像担持体への漏れ電流を少なく抑え、充分な転写電流を確保するようにしたので、高抵抗なシートを使用したとしても、シートの後端から像担持体間ピッチに相当する距離の画像抜けを有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図2】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1の全体構成を示す説明図である。
【図3】 実施の形態1の要部説明図である。
【図4】 (a)(b)はシートの搬送状態過程を示す説明図である。
【図5】 実施の形態1で用いられる各転写部のシステム設計の具体例を示す説明図である。
【図6】 (a)はベルトの厚み方向の抵抗Rbelt(m)の測定法、(b)はベルトの「周方向+厚み方向」の抵抗Rbelt(s)の測定法の一例を示す説明図である。
【図7】 (a)はシートの厚み方向の抵抗Rshの測定法、(b)は感光体ドラムの厚み方向の抵抗(インピーダンス)Rprの測定法の一例を示す説明図である。
【図8】 実施の形態2に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図9】 実施の形態3に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図10】 実施の形態3に係る転写バイアス制御装置の制御動作例を示すタイミングチャートである。
【図11】 従来におけるタンデム型の画像形成装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1(1(1)〜1(4))…像担持体,2…シート搬送体,3…シート,4(4(1)〜4(4))…転写手段,5…バイアス印加手段,6…リーク抑制手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called tandem type image forming apparatus in which a plurality of image carriers that carry each color component image are arranged in parallel, and in particular, a sheet carrier that is circulated and conveyed to a portion facing each image carrier. The present invention relates to an improvement in an image forming apparatus that sequentially transfers an image formed on each image carrier to a sheet held on the sheet conveyance body.
[0002]
[Prior art]
As a conventional tandem-type image forming apparatus, as shown in FIG. 11, for example, a photosensitive drum 201 (specifically, an image carrier on which a plurality of color toner images of yellow, magenta, cyan, and black are carried) The image forming units 200 (specifically, 200a to 200d; adopting, for example, an electrophotographic method) having 201 (1) to 201 (4)) are arranged in parallel, and a plurality of portions are provided at portions facing the respective
In the figure,
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this kind of tandem type image forming apparatus (conveying belt + transfer roll method), for example, when an attempt is made to transfer to a
It has been confirmed by experiments that this image loss becomes severe as the pitch between the
[0004]
The present invention has been made to solve the above technical problem, and even when a high-resistance sheet is used, image omission at a distance corresponding to the pitch between the image carriers from the rear end of the sheet is effective. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of preventing the above.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The inventor analyzed the cause of the above-described technical problem. As shown in FIG. 11, for example, immediately after the trailing edge of the
At this time, the transfer inflow current from the transfer roll 205 (2) corresponding to the second photosensitive drum 201 (2) is Itotal, the transfer current actually flowing to the second photosensitive drum 201 (2) is Itr, If the leakage current flowing to the second photosensitive drum 201 (1) side is Ileak, Itotal = Itr + Ileak, but the combined resistance between the
Therefore, the present inventor described above with the design philosophy of ensuring a sufficient transfer current Itr by suppressing the leakage current Ileak to the adjacent
[0006]
That is, according to the present invention, as shown in FIG. 1, a plurality of image carriers 1 (for example, 1 (1) to 1 (4)) on which each color component image is carried are arranged in parallel, and each
The present invention is characterized in that the leakage suppressing means 6 satisfying the condition of | α · Itotal (j) | ≧ | Ileak (j−1) |
[0007]
In such a technical means, an image forming apparatus to which the present invention is applied is a so-called tandem type in which a plurality of
Here, the
The image forming method on the
[0008]
In addition, as the
Furthermore, in a mode in which the
In this case, the added stretching roll may be a simple driven roll, a tension roll for applying tension, or a steering roll for meandering correction of the conveyor belt, You can choose.
[0009]
Furthermore, the transfer means 4 may be appropriately selected as long as it is placed in contact with the
A predetermined transfer bias is applied to the transfer means 4 by a bias applying means 5. The bias applying means 5 may be individually provided for each transfer means 4, but may be configured to share all or a part.
[0010]
Further, the leak suppression means 6 can be selected as appropriate, and typical examples include the following three.
In the first embodiment, the system resistance between the jth image carrier 1 (j) contributing to the transfer current Itr (j) and the transfer means 4 (j) corresponding thereto is expressed as Ra (j), the leakage current. The system resistance between the transfer means 4 (j) corresponding to the jth image carrier 1 (j) contributing to Ileak (j-1) and the j-1th image carrier 1 (j-1) When Rb (j) is assumed,
Rb (j) / (Ra (j) + Rb (j)) ≧ (1−α) is satisfied.
[0011]
In the second embodiment, when the impedance of the j-th image carrier 1 (j) is Rpr (j),
Rpr (j) <Rpr (j-1) is satisfied.
[0012]
In the third mode, the bias applying means 5 for applying a transfer bias to each transfer means 4 is synchronized with the timing at which the rear end of the
[0013]
Next, the operation of the technical means described above will be described.
In FIG. 1, the leak suppression means 6 satisfies the condition of | α · Itotal (j) | ≧ | Ileak (j−1) | for the transfer portion of the j-th image carrier 1 (j).
At this time, since Itotal (j) = Itr (j) + Ileak (j-1),
Transfer current Itr (j) = Itotal (j) −Ileak (j−1) ≧ (1−α) Itotal (j) is set.
Therefore, the transfer current falls within a range of ± tolerance α with respect to the set current.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 2 shows a first embodiment of a color image forming apparatus to which the present invention is applied.
In the figure, the color image forming apparatus has four image forming units 22 (specifically, 22a to 22d) in a vertical direction in a main body housing 21 (in this embodiment, black, yellow, magenta, and cyan). A
[0015]
In the present embodiment, the image forming units 22 (22a to 22d) are for black, yellow, magenta, and cyan in order from the upstream side of the sheet conveyance path 24 (arrangement is not necessarily in this order). A toner image is formed, and includes a
Here, the
On the other hand, the
[0016]
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, a
The conveying
The
[0017]
Furthermore, a transfer roll 50 (specifically 50 (1) to 50 (4), 10 3 to 10 10 in this example) is provided on the back side of the conveying
A transfer
[0018]
A
In the present embodiment, as each of the
[0019]
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the
Further, a fixing
[0020]
In particular, in the present embodiment, the following is performed at the transfer portion between each photosensitive drum 31 (31 (1) to 31 (4)) and the transfer roll 50 (50 (1) to 50 (4)). System resistance design is made.
Now, as shown in FIG. 4A, the
In this state, when attention is paid to the transfer portion of the second photosensitive drum 31 (2), as shown in FIG. 5, Itotal (2) the transfer current flowing from the transfer
Itotal (2) = Itr (2) + Ileak (1) …… ▲ 1 ▼
Is established.
[0021]
Further, Ra (2) represents the system resistance between the second photosensitive drum 31 (2) contributing to the transfer current Itr (2) and the corresponding transfer roll 50 (2), and the leakage current Ileak (1). Rb (2) is the system resistance between the transfer roll 50 (2) corresponding to the second photosensitive drum 31 (2) that contributes to the first photosensitive drum 31 (1).
Ra (2) = Rbelt (m) + Rsh + Rpr (2) (2)
Rb (2) = Rbelt (s) + Rpr (1) …… (3)
R belt (m): resistance in the thickness direction of the conveyor belt 80 (Ω)
Rbelt (s): resistance of the
Rsh: Resistance in the thickness direction of the sheet (Ω)
Rpr (1): resistance (impedance) in the thickness direction of the photosensitive drum 31 (1) (Ω)
Rpr (2): resistance (impedance) in the thickness direction of the photosensitive drum 31 (2) (Ω)
Is established.
[0022]
Here, a method for measuring each resistance will be described.
● Rbelt (m): Resistance in the thickness direction of the conveyor belt 80 (Ω)
This is because, as shown in FIG. 6 (a), while placing the
[0023]
Rbelt (s): Resistance in the circumferential direction + thickness direction of the conveyor belt 80 (Ω)
As shown in FIG. 6B, a pair of electrode rolls 125 and 126 arranged in contact with the front and back surfaces of the
[0024]
● Rsh: Resistance in the sheet thickness direction (Ω)
As shown in FIG. 7 (a), a measuring instrument having the same configuration as in FIG. 6 (a) is used, the
[0025]
Rpr: resistance (impedance) in the thickness direction of the photosensitive drum 31 (Ω)
As shown in FIG. 7B, the
In general, since each
[0026]
Furthermore, when Kirchhoff's law is applied to the system resistance circuit,
Itr (2) ・ Ra (2) = Ileak (1) ・ Rb (2) …… ▲ 4 ▼
Is established.
From ▲ 1 ▼ ▲ 4 ▼,
Itr (2) = Itotal (2) · {Rb (2) / (Ra (2) + Rb (2))} …… (5)
Is guided.
[0027]
In the present embodiment, the latitude of the transfer current Itr (Itr (j)) during normal operation that is not affected by current leakage is:
1) For sheets with controlled resistance,
0.5 x Itr ≤ Itr ≤ 1.5 x Itr ... (6)
(Equivalent to ± 50% tolerance for the set current)
2) Including a commercially available general-purpose sheet
0.8 x Itr ≤ Itr ≤ 1.2 x Itr ...... (7)
(Equivalent to ± 20% tolerance for the set current)
It is.
[0028]
According to ▲ 5 ▼ ▲ 6 ▼,
Practical provisions for preventing leakage current to the adjacent photosensitive drum 31 (1) are as follows:
1) Rb (2) / (Ra (2) + Rb (2)) ≧ (1-50 / 100)
(Tolerance ± 50%).
Furthermore, for image forming devices that use versatile sheets,
▲ 5 ▼ ▲ 7 ▼
2) Rb (2) / (Ra (2) + Rb (2)) ≧ (1-20 / 100)
(Tolerance ± 20%).
More preferably, from the viewpoint of not causing an omission in actual use,
3) Rb (2) / (Ra (2) + Rb (2)) ≧ (1-1 / 100)
(Tolerance ± 1%).
[0029]
Further, as shown in FIG. 4B, the transfer current condition satisfies the tolerance according to the same calculation formula immediately after the trailing edge of the
Therefore, in general, when considering the tolerance β% (α = β / 100) for the transfer current Itr (j) of the j-th photosensitive drum 31 (j),
Rb (j) / (Ra (j) + Rb (j)) ≧ (1-α) (8)
What is necessary is just to design so that.
With this design, the leakage current to the photosensitive drum immediately before the sheet passes can be effectively prevented.
[0030]
Examples and comparative examples relating to this will be described.
Example In the system shown in FIG. 2, the process speed is 56 mm / sec, the pitch between the photosensitive drums is 48 mm, the photosensitive drum diameter is φ10, the transfer roll diameter is φ10, and the developing unit has a nonmagnetic one-component development of φ10. The apparatus configuration is such that a developing roll is used.
In this example, a urea resin belt is used as the transport belt,
・ Rbelt (m) = 7.3 (Log Ω)
・ Rbelt (s) = 18.0 (Log Ω)
・ Rsh = 11.0 (Log Ω)
-Rpr = 8.0 (Log Ω).
Therefore, when calculating for Ra and Rb,
Ra = 26.3 (Log Ω),
Rb = 26.0 (Log Ω).
∴Rb / (Ra + Rb) = 0.50 ≧ 50/100
Meet.
In this example, for example, in the situation shown in FIG. 4A, the transfer current Itr (2) necessary for transfer on the second photosensitive drum 31 (2) is allowed, for example, 6 μA at a normal time with a tolerance of 50%. Then, since the leakage current Ileak (1) of the first photosensitive drum 31 (1) immediately before the
[0031]
○ Comparative Example Basically the same apparatus configuration as in the example, and in this example, a chloroprene belt is used as the conveyor belt,
・ Rbelt (m) = 6.3 (Log Ω)
・ Rbelt (s) = 9.0 (Log Ω)
・ Rsh = 11.0 (Log Ω)
-Rpr = 8.0 (Log Ω).
Therefore, when calculating for Ra and Rb,
Ra = 25.3 (Log Ω),
Rb = 17.0 (Log Ω).
∴Rb / (Ra + Rb) = 0.40 <50/100
It becomes.
In this example, for example, in the situation shown in FIG. 4A, the transfer current Itr (2) necessary for transfer on the second photosensitive drum 31 (2) is allowed, for example, 6 μA at a normal time with a tolerance of 50%. However, since the leakage current Ileak (1) of the first photosensitive drum 31 (1) immediately before the
[0032]
FIG. 8 shows an outline of the image forming apparatus according to the second embodiment.
The basic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but unlike the first embodiment, the impedances of the photosensitive drums 31 (1) to 31 (4) are respectively set. In the case of Rpr (1) to Rpr (4),
Rpr (4) <Rpr (3) <Rpr (2) <Rpr (1)
It comes to satisfy.
[0033]
Therefore, according to the present embodiment, for example, in the situation shown in FIG. 4A, when the rear end of the
Furthermore, since the impedance of the
Therefore, no image omission is observed at a distance corresponding to the pitch between the photosensitive drums from the rear end of the sheet due to the leakage current.
[0034]
FIG. 9 shows an outline of the image forming apparatus according to the third embodiment. Components similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted here.
The basic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but unlike the first embodiment, a switch 52 (specifically, connected in series to each transfer bias power source 51). 52 (1) to 52 (4)) are individually controlled by the
[0035]
Therefore, according to the present embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, the transfer
Thereafter, the
[0036]
In this state, since the photosensitive drum 31 (1) changes from the ground state to the floating state, the impedance of the photosensitive drum 31 (1) becomes infinite.
For this reason, there is almost no leakage current from the transfer portion of the second photosensitive drum 31 (2) toward the photosensitive drum 31 (1), and the transfer current is sufficiently secured.
Further, the
As a result, the photosensitive drums 31 (2) to 31 (4) positioned immediately before the
For this reason, the second and third photosensitive drums 31 (2) and 31 (3) located immediately downstream from the transfer portions of the third and fourth photosensitive drums 31 (3) and 31 (4) are directed. There is almost no leakage current, and a sufficient transfer current is secured.
Therefore, no image omission is observed at a distance corresponding to the pitch between the photosensitive drums from the rear end of the sheet due to the leakage current.
In the present embodiment, the
[0037]
In this embodiment, the present invention is not limited to the above-described mode. For example, the on timing of the switch 52 (transfer bias on timing) is synchronized with the passage state (nip state) of the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the leakage current to the adjacent image carrier immediately before the trailing edge of the sheet passes is suppressed and a sufficient transfer current is ensured, the high resistance sheet Can effectively prevent image omission at a distance corresponding to the pitch between the image carriers from the rear end of the sheet.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an overall configuration of
FIG. 3 is an explanatory diagram of a main part of the first embodiment.
FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams illustrating a sheet conveyance state process. FIGS.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a specific example of the system design of each transfer unit used in the first embodiment.
6A is an explanatory diagram showing an example of a method for measuring the resistance Rbelt (m) in the belt thickness direction, and FIG. 6B is an explanatory diagram showing an example of a method for measuring the resistance Rbelt (s) in the “circumferential direction + thickness direction” of the belt. It is.
7A is an explanatory diagram showing an example of a method for measuring the resistance Rsh in the thickness direction of the sheet, and FIG. 7B is an explanatory diagram showing an example of a method for measuring the resistance (impedance) Rpr in the thickness direction of the photosensitive drum.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a main part of an image forming apparatus according to a second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a main part of an image forming apparatus according to a third embodiment.
FIG. 10 is a timing chart illustrating an example of a control operation of the transfer bias control apparatus according to the third embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of a conventional tandem type image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (1 (1) -1 (4)) ... Image carrier, 2 ... Sheet conveyance body, 3 ... Sheet, 4 (4 (1) -4 (4)) ... Transfer means, 5 ... Bias application means, 6 ... Leakage suppression means
Claims (4)
像担持体の数をn個とし、シートの後端がj−1(j:2〜n)番目の像担持体を通過し、j番目の像担持体とj−1番目の像担持体との間を通過する状況下で、j番目の像担持体に対応する転写手段からの転写流入電流をItotal(j)、j番目の像担持体へ実際に流れる転写電流をItr(j)、j−1番目の像担持体側へ流れる漏れ電流をIleak(j-1)、転写流入電流Itotal(j)のうちの漏れ電流Ileak(j-1)の占める比率が許容されるべき公差をα(0≦α≦1)とした場合に、
|α・Itotal(j)|≧|Ileak(j-1)|の条件を満たすリーク抑制手段を具備したことを特徴とする画像形成装置。A plurality of image carriers that carry each color component image are arranged in parallel, and a sheet carrier that is circulated and conveyed to a portion that faces each image carrier, while a sheet carrier that faces each image carrier In the image forming apparatus, transfer means to which a transfer bias is applied is provided on the back side of each of the image forming apparatuses, and each color component image formed on each image carrier is sequentially transferred to a sheet held on the sheet conveying body. ,
The number of image carriers is n, and the rear end of the sheet passes through the j-1 (j: 2 to n) th image carrier, and the jth image carrier, the j- 1th image carrier, , The transfer inflow current from the transfer means corresponding to the jth image carrier is Itotal (j), and the transfer current that actually flows to the jth image carrier is Itr (j), j The leakage current flowing to the first image carrier side is Ileak (j-1), and the ratio of the leakage current Ileak (j-1) out of the transfer inflow current Itotal (j) is the allowable tolerance α (0 ≦ α ≦ 1)
An image forming apparatus comprising a leak suppression unit that satisfies a condition of | α · Itotal (j) | ≧ | Ileak (j−1) |.
リーク抑制手段は、転写電流Itr(j)に寄与するj番目の像担持体とこれに対応する転写手段との間のシステム抵抗をRa(j)、漏れ電流Ileak(j-1)に寄与するj番目の像担持体に対応する転写手段とj−1番目の像担持体との間のシステム抵抗をRb(j)とした場合に、
Rb(j)/(Ra(j)+Rb(j))≧(1−α)を満たすことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1.
The leakage suppression means contributes to the system resistance Ra (j) and the leakage current Ileak (j-1) between the jth image carrier contributing to the transfer current Itr (j) and the transfer means corresponding thereto. When the system resistance between the transfer means corresponding to the j-th image carrier and the (j-1) -th image carrier is Rb (j),
An image forming apparatus characterized by satisfying Rb (j) / (Ra (j) + Rb (j)) ≧ (1-α).
リーク抑制手段は、j番目の像担持体のインピダンスをRpr(j)とした場合に、
Rpr(j)<Rpr(j-1)を満たすことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1.
When the impedance of the jth image carrier is Rpr (j), the leak suppression means
An image forming apparatus characterized by satisfying Rpr (j) <Rpr (j-1).
リーク抑制手段は、各転写手段に対し転写バイアスが印加されるバイアス印加手段について、シートの後端がj−1番目の像担持体を通過したタイミングに同期してj−1番目の像担持体に対応する転写バイアスをオフにし、かつ、像担持体の接地状態を浮かせることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1.
The leak suppression means is a bias application means for applying a transfer bias to each transfer means, and is synchronized with the timing at which the trailing edge of the sheet passes the j-1st image carrier. The image forming apparatus is characterized in that the transfer bias corresponding to is turned off and the ground state of the image carrier is floated.
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