JP4069582B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくはカラー画像を得るのに好適なタンデム方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置において、高速化に有利なものとして、タンデム方式が知られている。このタンデム方式は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色の画像形成プロセス手段を中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトの移動方向に沿って配置し、各色のトナー像を中間転写ベルト又は記録材上に順次画像形成するものである。記録材とは、紙、ＯＨＰシートなどであり、記録紙又は記録媒体とも呼ばれる。
【０００３】
ここで、前述の記録材搬送ベルト（以下、単に「搬送ベルト」という。）を用いた画像形成装置について説明する。
【０００４】
四つの感光体ドラムを用いたフルカラープリンタにおいて、モノカラーモード例えば一色にて画像を形成する場合がある。この場合、搬送ベルトに支持された記録材は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成プロセス手段を順に通過する。そして、例えばイエロー単色モードのときにはイエロー画像形成プロセス手段のみが動作する。各画像形成プロセス手段は、感光体ドラム、帯電器、画像露光装置、現像器、クリーナ、転写器等からなる。
【０００５】
このとき、記録材は、順次イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成プロセス手段に送られ、搬送ベルトと画像形成プロセス手段の感光ドラムとの間を通過する。そのため、記録材が紙詰まり（ジャム）したり、感光体ドラムに摺擦されて記録材上のイエロートナー画像が乱されたりしないように、感光体ドラムを回転させる。
【０００６】
また、イエロー以外の画像形成プロセス手段において、記録材に静電気的に付着しているイエロートナーの極性と異なる極性の電荷が、感光体ドラム表面に存在している場合がある。この場合、記録材上のイエロートナーが感光体ドラム表面の異極性の電荷に引き付けられることにより、記録材上の画像が劣化する。これを防止するために、イエロー以外の本来は画像を形成する必要のない画像形成プロセス手段の全てにおいて、帯電器を作動させることにより感光体ドラムをトナーと同極性に帯電させていた（例えば特許第２５８２２４８号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術においては、本来は画像形成に関与していない帯電器まで作動させているために、帯電器の寿命が短くなるという問題があった。しかも、感光体ドラムは、常に帯電器の放電に曝されているため、発生するオゾンにより表面の劣化が早くなるので、正常な画像を形成できる期間が短くなるという問題があった。
【０００８】
【発明の目的】
そこで、本発明の目的は、帯電器を動作させなくても画像の劣化を防止できる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像形成装置は、導電性基体上に光導電層が形成され光導電層表面にトナー像を坦持しつつ回転する複数の像坦持体と、これらの像坦持体の表面を帯電する帯電器と、前記複数の像坦持体の光導電層表面に接触しつつ通過する移動体と、複数の像坦持体から移動体へトナー像を順次転写する転写手段とを備えたものである。そして、前記複数の像坦持体のうち少なくとも１つの像坦持体が画像形成するときには、複数の像坦持体の導電性基体にトナー像の帯電極性と同極性の電位が常時印加され、前記複数の像担持体のうち画像形成する像担持体のみ帯電器により帯電されることを特徴とする。
【００１０】
ある像坦持体に坦持されたトナー像は、転写手段によって移動体に転写される。移動体に転写されたトナー像は、移動体とともに次の像坦持体へ進み、光導電層表面に接触する。このとき、像坦持体の導電性基体にトナー像の帯電極性と同極性の電位が印加されているので、像坦持体とトナー像との間に反発力が働くことにより、移動体のトナー像が光導電層表面に転写されることがない。したがって、帯電器を動作させなくても画像の劣化を防止できるので、帯電器及び像坦持体（感光体）の寿命が延びる。
【００１１】
また、各像坦持体における導電性基体に印加される電位は、移動体が通過して行く順に、絶対値が大きくなるように設定してもよい。トナー像は、転写される度にトナーの層厚が順次厚くなり、それ自身の電位も加算されていく。そのため、導電性基体の電位の絶対値を移動体の通過する順に大きく設定することにより、移動体のトナー像の光導電層表面への転写が効果的に防止される。
【００１２】
また、移動体はベルト状を呈し、移動体上に複数の像坦持体が一列に配設された、としてもよい。移動体は、像坦持体に形成されたトナー像を転写するための記録材を搬送する記録材搬送手段である、又は像坦持体に形成されたトナー像を転写するための転写材である、としてもよい。この転写材は中間転写体である、としてもよい。なお、転写材とは、記録材、中間転写体等を含む広い概念である。
【００１３】
換言すると、本発明に係る画像形成装置は、互いに異なる色のトナーを坦持可能でかつ回転可能な複数の像坦持体と、この複数の像坦持体の少なくとも一つから転写材へトナー像を転写する転写手段とを有し、この複数の像坦持体のうち少なくとも一つの像坦持体にはトナー像が形成され、複数の像坦持体の各々と転写手段との間に転写材を通過させるものである。そして、複数の像坦持体の導電性基体にトナーの帯電極性と同極性の電位が印加されており、かつ、転写材が通過して行く順番に、この複数の像坦持体の導電性基体に印加される電位の絶対値が大きく設定されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、特許請求の範囲に記載の「像坦持体」、「移動体」、「転写手段」は、それぞれ具体化して「感光体ドラム」、「中間転写ベルト」、「一次転写手段」と言い換える。
【００１５】
本実施形態の画像形成装置は、中間転写ベルト１１を使用したタンデム方式である。中間転写ベルト１１は約４５度に傾斜配置され、その上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色の画像形成プロセス手段３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋが計四個配置されている。各画像形成プロセス手段３０Ｙ，…の感光体ドラム２２は、中間転写ベルト１１に接触しており、接触点で中間転写ベルト１１と同一方向に移動回転している。各画像形成プロセス手段３０Ｙ，…は、少なくとも、感光体ドラム２２、クリーニングブレード２４、ブラシ帯電ローラ２３、現像ローラ２１により構成される。中間転写ベルト１１の内部には、各色の感光体ドラム２２に対向した位置に一次転写手段３２Ｙ，…が配置される。中間転写ベルト１１は、少なくとも二個のローラ１１ａ，１１ｂで張架され、図の矢印方向に回転駆動される。下のローラ１１ｂによって二次転写ローラ１２が圧接され、中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１２との間を記録材４０が挟まれて通過する。中間転写ベルト１１の下投影面積内に定着器１９が配置される。紙カセット４１は定着器１９の下部に配置される。
【００１６】
図２は、図１における各画像形成プロセス手段３０Ｙ，…を拡大して示した概略断面図である。以下、図１及び図２に基づき説明する。ただし、各画像形成プロセス手段３０Ｙ，…は、どれもほぼ同じ構造であるので、画像形成プロセス手段３０として示す。また、各画像形成プロセス手段３０Ｙ，…の構成要素も同じ部分は同じ符号で示す。
【００１７】
感光体ドラム２２は、通常の電子写真法にて用いられる構成であり、少なくとも導電性基体２２aと光導電層２２ｂとから構成されている。感光体ドラム２２の導電性基体２２aにトナーと同極性の負電位Ｖ１が印加され、ブラシ帯電ローラ２３に印加される電位Ｖ２は電位Ｖ１に重畳される。本実施形態においては、電位Ｖ１が各画像形成プロセス手段３０毎に異なる値に設定される。例えば中間転写ベルト１１上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順にトナー像が形成される場合には、各電位Ｖ１値をＶ１Ｙ，Ｖ１Ｍ，Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｋとすると、｜Ｖ１Ｙ｜＜｜Ｖ１Ｍ｜＜｜Ｖ１Ｃ｜＜｜Ｖ１Ｋ｜となるように、先に画像形成される画像形成プロセス手段３０の電位Ｖ１の絶対値が小さくなるように設定する。
【００１８】
トナー供給ローラ２０によって現像ローラ２１表面にトナーが供給される。そして、トナー規制ブレード２６が、トナー層厚を所定厚みに規制するとともに、トナーを負帯電させる。現像ローラ２１には現像バイアス電位Ｖ３が印加されている。また、トナー供給ローラ２０にもバイアス電位Ｖ４が印加されている。なお、トナー供給ローラ２０は無くてもよい。
【００１９】
図３は図１の画像形成装置の動作の一例を示すタイミングチャートであり、図３（ａ）は画像形成する色の画像形成プロセス手段であり、図３（ｂ）はそのときに画像形成しない他の色の画像形成プロセス手段である。以下、図１乃至図３に基づき説明する。
【００２０】
まず、イエローの画像形成プロセス手段３０Ｙにおける感光体ドラム２２は、中間転写ベルト１１に接触しており、接触点で中間転写ベルト１１と同一方向に移動回転している。感光体ドラム２２は、クリーニングブレード２４により清掃された後、ブラシ帯電ローラ２３により負極性に均一帯電され、画像信号に基づいてレーザー光源３１により画像露光されて静電潜像が形成される。その後、感光体ドラム２２は負に帯電したトナーを坦持した現像ローラ２１により現像され、その現像された感光体ドラム２２上のトナー像は中間転写ベルト１１上へ静電気的に転写される（一次転写）。
【００２１】
ここで電位関係について説明する。図３に示すように、感光体ドラム２０が駆動開始されるとほぼ同時に感光体バイアスとして電位Ｖ１が印加される。第一番目に画像形成が始まるイエローの画像形成プロセス手段３０Ｙにおいては、感光体バイアス電位Ｖ１Ｙが−１００［Ｖ］である。感光体帯電器としてのブラシ帯電ローラ２３には、電位Ｖ１に重畳した電位Ｖ２が印加される。これにより、イエロー色用の感光体ドラム２２の表面は、均一に約−７５０［Ｖ］に帯電される。
【００２２】
非磁性一成分接触現像器（トナー坦持体）である現像ローラ２１には、現像バイアス電位Ｖ３として−３８０［Ｖ］が印加されている。トナー供給ローラ２０には、現像バイアス電位Ｖ３と同一電位である電位Ｖ４として−３８０［Ｖ］が印加されている。イエロー色用の感光体バイアス電位Ｖ１Ｙに加えて、一次転写手段３２Ｙには定電流源ＩＹ（図示せず）により定電流が供給されていて、負極性のトナーを中間転写ベルト１１へ静電気的に引きつける電界が形成される。それぞれの電源のオンオフタイミングは図３（a）に示す。
【００２３】
このイエロー色の画像形成プロセス手段３０Ｙの後段に配置されたマゼンタ色の画像形成プロセス手段３０Ｍが画像を形成せずに、その感光体ドラム２２の下を中間転写ベルト１１が通過する場合について述べる。このとき、中間転写ベルト１１には、イエロー色のトナー像が一次転写されている。このマゼンタ色の画像形成プロセス手段３０Ｍの電源オンオフの様子は図３（ｂ）に示すように、感光体バイアス電位Ｖ１のみＯＮとなる。
【００２４】
このとき、マゼンタ色の画像形成プロセス手段３０Ｍにおいては、感光体バイアス電位Ｖ１Ｍが−２００［Ｖ］である。その他の電源は、図３（ｂ）に示すようにオフになっている。すなわち、マゼンタ色の一次転写手段の電位はゼロ電位となっている。そのため、負帯電しているトナー層を中間転写ベルト１１側へ静電気的に引きつける電界が形成されている。したがって、イエロートナー層は、マゼンタ用の感光体ドラム２２に接触するものの、マゼンタ用の感光体ドラム２２に逆に転写されることが無い。これにより、画像が乱されない。
【００２５】
なお、マゼンタ色の画像形成プロセス手段３０Ｍにて画像を形成する時には、感光体バイアス電位Ｖ１Ｍは−２００［Ｖ］とする。そして、マゼンタ色用のブラシ帯電ローラ２３には、電位Ｖ１Ｍに重畳した電位Ｖ２が印加される。これにより、マゼンタ色用の感光体ドラム２２表面は均一に約−８５０［Ｖ］に帯電される。非磁性一成分接触現像器（トナー坦持体）である現像ローラ２１には、現像バイアス電位Ｖ３として−４８０［Ｖ］が印加される。トナー供給ローラ２０には現像バイアス電位Ｖ３と同一の電位Ｖ４として−４８０［Ｖ］が印加される。マゼンタ色用の感光体バイアス電位Ｖ１Ｍに加えて、一次転写手段３２Ｍには定電流源ＩＭ（図示せず）により定電流が供給されている。そのため、負極性のマゼンタトナーを中間転写ベルト１１へ静電気的に引きつける電界が形成される。
【００２６】
同様に三段目以降の画像形成プロセス手段３０Ｃ，３０Ｋにおける感光体バイアス電位Ｖ１Ｃ，Ｖ１Ｋは、それぞれ−３００［Ｖ］，−４００［Ｖ］とした。そして、現像バイアス電位Ｖ３はそれぞれ−５８０［Ｖ］，−６８０［Ｖ］、感光体ドラム２２表面の電位Ｖ２は約−９５０［Ｖ］，−１０５０［Ｖ］となるように制御した。これらはマゼンタ色と同様に、画像形成時には図３（ａ）のように制御され、画像を形成しないときには図３（ｂ）のように制御される。
【００２７】
なお、一次転写され中間転写ベルト１１上に形成された一乃至四色からなるトナー像は、二次転写ローラ１２によって従来公知の方法で静電気的に記録紙４０へ転写され、その後、定着器１９を通過して記録紙４０上へ定着される。最後に記録紙４０が排紙されて画像記録が完了する。
【００２８】
本実施形態では感光体バイアス電位は画像形成プロセス手段が後段になるほど、その絶対値が大きくなるように設定したが、どれか隣り合う画像形成プロセス手段の感光体バイアス電位が同一電位であっても良い。なぜなら、中間転写ベルトの上に一次転写されたトナー層自身の持つ負の電位（数十ボルトから百ボルト）に打ち勝つ負の電位が、感光体バイアス電位として印加されていればよいからである。ただし、四色のトナー層が全て一次転写されるような場合には、順次トナー層厚が厚くなり、トナー層自身の電位も加算されていくので、感光体バイアス電位の絶対値が順に大きくなって行く方が好ましい。
【００２９】
また、本実施形態では一次転写に定電流電源を四個有する場合について述べたが、定電圧電源を四個有する場合にも、それぞれの定電圧が各感光体バイアス電位に重畳されて印加されれば本発明の効果が発揮される。更に、本実施形態の中間転写ベルトの替わりに、記録材（紙、ＯＨＰシートなど）を搬送するベルトを使用した装置においても、二次転写部分が不要になるだけで後の構成は同様にできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成装置によれば、複数の像坦持体の導電性基体にトナー像の帯電極性と同極性の電位が印加されていることにより、移動体上のトナー像が光導電層表面に転写されることがないので、帯電器を動作させなくても画像の劣化を防止できる。したがって、帯電器及び像坦持体の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
また、各像坦持体における導電性基体の電位の絶対値を移動体の通過する順に大きく設定することにより、移動体のトナー像の光導電層表面への転写を効果的に防止することができる。換言すると、各色のトナー層が積層されて行き多層のトナー層を転写材に転写する場合においても、感光体バイアス電位が順に大きくなるように構成されているので、転写電界が順に大きくなり、転写効率が良好に維持され、画像濃度低下・転写ムラ・転写中抜けなどが無く高画質の画像が得られる。
【００３２】
この場合、同一仕様の定電流電源を一次転写に用いたとしても、各色のプロセス手段における転写電界を後段になるほど大きくするように構成しているので、トナー層が厚くなる後段ほど転写効率が悪化するという従来の問題を解消できる。つまり、従来装置では、後段の色の画像形成プロセス手段に進むに伴い、転写電圧（又は転写電流）を順次大きくするために、異なる仕様の一次転写電源を揃えていたのに対し、本発明では、各色の一次転写に使用する定電流電源を一個でまかなうことが可能となるので、従来装置に比べてコスト低減になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成プロセス手段を示す概略断面図である。
【図３】図１の画像形成装置の動作の一例を示すタイミングチャートであり、図３（ａ）は画像形成する色の画像形成プロセス手段であり、図３（ｂ）はその時に画像形成しない他の色の画像形成プロセス手段である。
【符号の説明】
１１ 中間転写ベルト（移動体）
２０ トナー供給ローラ
２１ 現像ローラ
２２ 感光体ドラム（像坦持体）
２２ａ 導電性基体
２２ｂ 光導電層
２３ ブラシ帯電ローラ（帯電器）
２４ クリーニングブレード
３０，３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ 画像形成プロセス手段
３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ 一次転写手段（転写手段）

Claims (6)

1. 導電性基体上に光導電層が形成され当該光導電層表面にトナー像を坦持しつつ回転する複数の像坦持体と、これらの像坦持体の表面を帯電する帯電器と、前記複数の像坦持体の前記光導電層表面に接触しつつ通過する移動体と、前記複数の像坦持体から前記移動体へ前記トナー像を順次転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   前記複数の像坦持体のうち少なくとも１つの像坦持体が画像形成するときには、前記複数の像坦持体の前記導電性基体に前記トナー像の帯電極性と同極性の電位が常時印加され、前記複数の像担持体のうち画像形成する像担持体のみ帯電器により帯電されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電位は、前記移動体が通過して行く順に、絶対値が大きくなるように設定されている、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記移動体はベルト状を呈し、当該移動体上に前記複数の像坦持体が一列に配設された、請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記移動体は、前記像坦持体に形成されたトナー像を転写するための記録材を搬送する記録材搬送手段である、請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記移動体は、前記像坦持体に形成されたトナー像を転写するための転写材である、請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
6. 前記転写材は中間転写体である、請求項５記載の画像形成装置。

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