JP4185339B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体および中間転写体等の像担持体から転写材へトナーを転写する場合の、転写チリや転写不良などに代表される画質劣化を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ等に代表される画像形成装置としては、種々の画像形成方式が実用化されている。代表的なものに、感光体上に潜像を形成後に潜像をトナーにより顕像化し、形成されたトナー像を転写材上に転写する直接転写方式や、複数色のトナー像を中間転写体上で色重ねした後に中間転写体から転写材上に一括転写する方式（中間転写方式）がある。
感光体や中間転写体等の像担持体から転写材へ転写される際の代表的な画像劣化として、転写チリがある。転写チリとは、トナー像が転写される際に、本来転写されるべき位置に転写されず、その周辺に拡散して転写されてしまい、結果として画像がぼけてしまう現象であり、特に細線部分での画像のシャープさを損なわせるものである。転写チリの発生原因は、転写ニップ入口での電界の作用で、像担持体上のトナーが紙上にプレ転写されてしまうことによる。加えて、例えば転写ニップ入口で放電が生じた場合には、放電の影響を受けたトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、静電付着力が小さくなってしまうことで、トナー同士のクーロン反発力に打ち勝てなくなって転写チリ発生を更に増加させてしまう結果となる。
【０００３】
この転写チリを抑制するために、これまで多くの発明がなされている。
例えば、感光体から紙へ転写するときに、転写領域よりも上流側で感光体に紙を密着（プレ接触）させることにより、転写されるトナーに転写ニップ部入口の放電の影響を与えず、転写チリを防止するとした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、常に安定した状態で紙をプレ接触させることは非常に難しい。紙のこし等は環境条件や紙種によってさまざまであり、逆に紙の侵入時に画像を擦ってしまうことも十分考えられる。
感光体から中間転写体への一次転写に関しては、ニップ部上流側ではトナーと同極性のバイアスを印加し、ニップ下流側ではトナーと逆極性のバイアスを印加することで、転写チリ発生を防止するとした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、二次転写特有の問題として、転写材である紙の環境変動への対応性については考慮されておらず、そのまま二次転写へ適用するには不十分である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３６９９２号公報
【特許文献２】
特開平８−３０１１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明の課題は、トナー像を像担持体から転写する際に生じる転写チリや転写不良による画質劣化を、いかなる環境においても抑制する画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、転写材は前記像担持体と転写材担持体に挟持搬送され、像担持体と転写材担持体は、転写材を挟んで接触する接触部にて、その両者の表面が同じ向きに移動するように駆動され、前記接触部よりも、転写材の移動方向上流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を像担持体側へ移動させる方向の電界を形成する、第一電界形成手段と、前記接触部から下流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を転写材側へ移動させる方向の電界を形成する、第二電界形成手段とを備える画像形成装置において、第一電界形成手段の負荷に応じて、第二電界形成手段を制御し、前記第一電界形成手段は、像担持体と転写材担持体との接触部よりも上流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、前記第二電界形成手段は、前記接触部又は前記接触部よりも下流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加し、第一電界形成手段を定電流制御し、第二電界形成手段を定電圧制御し、前記第一電界形成手段により形成される電界を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき前記第二電界形成手段の制御値を補正することを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体表面の電位を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき、第二電界形成手段の制御値を補正することを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がローラからなり、前記像担持体は、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段により懸架されることを特徴とする画像形成装置である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブラシからなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブレードからなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段が、ローラ、ブラシおよびブレードのうち、いずれか２つの組合せにて構成されることを特徴とする画像形成装置である。
請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６の何れか記載の画像形成装置において、前記像担持体は、感光体からトナー像を転写されてカラートナー像を形成される中間転写体であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
図１は画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、中間転写体を備えるカラー画像形成装置である。図中の１がドラム状の感光体で、左から順に１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとする。感光体１周りの作像部分はａ、ｂ、ｃ、ｄについて全て同じ構成であるため、ａについてのみ説明すると、２が現像装置、３がクリーニング装置、４が帯電装置、５が書き込み装置であり、用いるトナーの色のみが異なる。感光体１ａ上に形成されたトナー像は中間転写体６に転写され、中間転写体６にはさらに感光体の１ｂ、１ｃ、１ｄからトナー像が転写されて、フルカラー画像が形成される。このフルカラー画像は、転写材担持体としての転写部７にて担持される転写材に転写され、転写材は、中間転写体６と転写部７とに挟時搬送され、定着部８で画像を加熱定着される。
本例の各プロセスの方式および条件について詳説すると、各感光体とも、非接触ローラ帯電方式で非画像部において−７００Ｖ程度に帯電される。書き込み装置５により露光された後、現像装置２にて各色とも現像される。
【００１０】
なお、本発明はトナーや現像方式を制限するものではない。例えば一成分磁性トナーであれば、トナー同士の摩擦帯電によりトナーを帯電させてマグローラと現像スリーブの回転で現像領域へと搬送するＢＭＴ（Bipolar Magnetic Toner）方式や、現像スリーブ上に薄層のトナー層を形成しこれを感光体に近接させて交流バイアスによってトナーを飛翔させて現像するジャンピング方式などが適用される。非磁性トナーに関しては、導電性あるいは表面絶縁現像ローラにトナーを付着して現像領域へとトナーを運ぶＮＳＰ（Non-Magnetic Single-Component Development Process）方式や、非磁性トナージャンピング方式、二成分トナーであれば、磁気ブラシ現像法などが適用される。
【００１１】
これらの現像方式によって現像された感光体１上のトナー像は中間転写体６へ転写されるが、本実施形態では、中間転写体６はポリフッ化ビニルデン樹脂フィルムシートで成型されたシームレスベルト（体積抵抗８×１０９Ωｃｍ）を用いて、一次転写バイアスは定電圧制御で１３００Ｖにて行なった。ベルト材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムシート（ＰＥＴシート）やポリウレタン樹脂フィルムシートなどの誘電体樹脂製のフィルムが広く用いられている。また、ベルトの材質やその抵抗値によって適正な印加バイアス値も異なってくるのはもちろんである。
この感光体１から中間転写体６への一次転写プロセスは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の各色それぞれについて行なわれ、中間転写体６上で色重ね画像が形成され、転写部７にて転写材上に転写される。図１では、転写部７として搬送ベルトを兼ねた転写ベルトを示したが、ベルトの代わりにローラなどを用いても二次転写することは可能である。
【００１２】
図２は、転写材への転写時の転写チリを抑制するために本発明を適用した転写部７の概略図である。以下に示す、トナー像を転写材１２へ転写する像担持体９としては、感光体１又は中間転写体６のいずれでも適用可能であり、限定されない。
転写部７は転写ベルト７ａからなり、像担持体９に対向する形で設置され、第一電界形成手段としての第一バイアスローラ１０と、第二電界形成手段としての第二バイアスローラ１１にて懸架されている。負帯電トナーを用いた場合を例に説明すると、転写ニップ上流側に位置する第一バイアスローラ１０には、トナーと同極性、すなわち、負極性のバイアスが印加されている。これにより、転写ニップ上流側で、トナーを像担持体９側へ押しつける電界が、転写材１２と像担持体９表面との間に形成され、トナーの転写材１２へのプレ転写を抑制することができる。そして、転写ニップ下流側に位置する第二バイアスローラ１１にトナーと逆極性、すなわち正極性のバイアスを印加することで、像担持体９表面と転写材１２表面との間にはトナーを転写材１２側へ押しつける電界が形成され、トナーは転写材１２へ転写される。
【００１３】
図３は、転写材１２と像担持体９の表面電位の推移を示す模式図である。図中矢印で示しているのが、負帯電トナーが電界から受ける力の方向である。転写材１２の表面電位がマイナスで有る領域、すなわち転写ニップ入り口よりも上流側ではトナーは像担持体９側に押しつけられ、プラスとなる領域、すなわち転写ニップ入り口よりも下流側では転写材１２側へ押しつけられる電界を形成している。
本発明の構成のように、第一バイアスローラ１０と第二バイアスローラ１１に印加するバイアスを制御することで、図３で模式的に示したように、転写ニップ入り口よりも上流側ではトナーを像担持体９側に押し付け、転写ニップ入り口での放電およびプレ転写を抑制することが可能となる。
【００１４】
転写材１２への転写時特有の問題であり、最も大きな問題として、抵抗値に代表される転写材特性値の環境変動がある。例えば高湿時では転写材１２が吸湿し、電気抵抗が下がってしまう。その結果、転写材１２を伝って電流が流れてしまい、転写ニップ部で適正な電界が生じないという問題が発生する。
これを防止するために、例えば図４に示すようにベルト状の像担持体９を備えた場合、ベルト９ａの懸架ローラとして第一バイアスローラ１０および第二バイアスローラ１１を備える。第一バイアスローラ１０にはトナーと逆極性、第二バイアスローラ１１にはトナーと同極性のバイアスを印加することで、所望の電界を得ることができる。これは、転写電界での転写電流がトナー層を伝わったのちに転写材１２に伝わるため、転写材１２を伝って電流が流出しても、その影響を受けないからである。これにより、環境変動を受けにくい構成とすることができる。
【００１５】
バイアス印加手段の制御方法としては、定電流制御と定電圧制御の２種類が考えられる。定電流制御は、電源からの出力電流を一定に保つ制御方式で、環境対応性に優れるが、リークなどが生じ過電流などが流れた場合には非常に大きな電圧がかかってしまったりと、不安定な面もある。それに対して定電圧方式は、その名の通り出力電圧を一定に保つ制御方式であり、環境への対応性はないが、環境変動がなければ常に安定した電界を形成することができる。
本発明では、転写ニップ上流側のトナーを像担持体９に押しつける電界の形成を定電流制御で行ない、その結果明らかとなった環境変動分から、転写ニップ下流側のトナーを実際に転写材１２へ転写する電界の形成を定電圧制御にて行なう。
【００１６】
具体的には、図４の構成の場合、第一バイアスローラ１０と転写部７との間にベルト９ａと転写材１２を挟んだ状態での、第一バイアスローラ１０と転写部７間にかかった電圧および流れた電流を測定し、環境変動分、すなわち転写材１２などの環境による電気抵抗値の変化を見積もる。その結果から、第二バイアスローラ１０転写ニップ下流側での印加電圧を決定する。このように制御することで、定電流の環境対応性と定電圧の安定性を備えることができる。
また、転写材１２の環境変動に加えて、像担持体９の表面電位の変動にも対応するために、像担持体９の表面電位を測定する手段を有し、測定結果をもとにニップ下流側の電圧制御値の補正も併せて行なうとより精度の高い環境補正が可能となる。第一バイアスローラ１０による環境変動分算出結果と表面電位計による計測結果に対する電圧補正制御値は、制御機構に補正値一覧をテーブルとして持たせ、そのテーブルを参照して補正するのが望ましい。
【００１７】
図５は、図４の構成で異なる紙種の転写材を用いた場合の転写率の変化を示している。紙種を変えたのは、環境による抵抗の変化に対する対応性を実験室環境で確認するためである。
（ａ）は第二バイアスローラ１１を定電圧制御した結果である。Ｂの転写材１２で最適となるように電圧を設定したところ、転写材１２の抵抗が変化すると対応できずに転写率が落ちてしまう。
（ｂ）は第二バイアスローラ１１を定電流制御した結果である。抵抗変動への対応性が向上しているのが確認される。しかし低抵抗の転写材１２を用いた場合に、転写材１２を伝わって電流がリークし、結果過電流が流れて転写過多となってしまった。
（ｃ）は本発明を適用した結果で、第一バイアスローラ１０を定電流制御し、その結果を受けて第二バイアスローラ１１を定電圧制御した。第一バイアスローラ１０に過電流が流れても、第二バイアスローラ１１でのトナーの転写材１２への転写に及ぼす影響は小さくすることができるので、最も安定する。
なお、以上の電圧制御は図４の構成をもとに説明したが、当然ながら、図２の構成にも同様に用いることができる。
【００１８】
また、電界形成手段として、ローラの代わりにブラシを用いても良い。図６はその一例を示す構成図であり、（ａ）は転写部７に用いた場合、（ｂ）は像担持体９に用いた場合である。
ブラシは導電性繊維を用いることができ、均一な電圧印加を行えれば形状は限定されない。ローラ近傍に配置し、上記構成と同様に電圧を印加することで、同等の効果を得ることができる。また、電界形成手段としてブラシ１３を用いることで、均一なニップ圧力が得られ、電圧のムラを軽減することが可能となる。
さらに、電圧形成手段として、ブレードを用いても良い。
ブレードは金属、導電性ゴム等を用いることができ、均一な電圧印加を行えれば形状は限定されない。ローラ近傍に配置し、上記構成と同様に電圧を印加することで、同等の効果を得ることができる。また、電界形成手段としてブレードを用いることで、簡略な機構での電圧の印加が可能となり、コストの低減、機械の省スペース化が可能になる。
さらに、ローラ、ブラシ、ブレードを組み合わせて用いても良い。これにより、コストや装置内のスペースに合わせて適宜選択することができ、機械のレイアウトに自由度が生じる。
【００１９】
本発明の画像形成装置に用いたトナーに関して説明する。トナーは、結着樹脂に着色剤、およびその他必要に応じて帯電制御剤、離型剤などの他の材料を含有させた母体粒子に、さらに添加剤などを外添させてなる。前述したように本発明はトナーに関する制限はないので、従来公知のものが使用できる。
トナーに使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリブチラール、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらは、単独あるいは２種類以上組合わせて用いることができる。
【００２０】
着色剤に関しても同様に制限はなく、従来公知の染料および顔料が使用できる。
帯電制御剤としては、例えばニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩等が挙げられ、これらはトナー粒子の極性により使い分ける。特に、カラートナーの場合、トナーの色調に影響を与えない無色又は淡色のものが好ましく、例えば、サリチル酸金属塩又はサリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
また、定着部における定着部材からのトナーの離型性を向上させ、またトナーの定着性を向上させるために、離型剤をトナー中に含有させることも可能である。
【００２１】
トナーに関しては、その材料のほかに製造方法での区分もある。代表的な製造法として粉砕法、重合法、カプセル法などがあるが、これらの製造方法に関しても本発明は制限するものではない。重合法で製造された球形トナーは、外添剤を添加することで凝集度が低下し、転写チリ発生度合いが悪化しやすいが、本発明の構成を適用することにより、転写チリ発生度合いを改善することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写時の電界形成に環境対応性をもたせ、トナー像を転写するときの転写チリや転写不良による画像劣化を防止し、装置のスペースやコスト、レイアウトに適宜対応可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の転写部を説明するための図である。
【図３】転写材と像担持体の表面電位の推移を示す模式図である。
【図４】本発明の転写部を説明するための図である。
【図５】異なる紙種の転写材を用いた場合の転写率の変化を示すグラフであり、（ａ）第二バイアスローラを定電圧制御した結果、（ｂ）第二バイアスローラを低電流制御した結果、（ｃ）本発明を適用した結果である。
【図６】電圧形成手段としてブラシを用いた図であり、（ａ）転写部に用いた場合、（ｂ）像担持体に用いた場合である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 現像装置
３ クリーニング装置
４ 帯電装置
５ 書き込み装置
６ 中間転写体
７ 転写部
７ａ 転写ベルト
７ｂ 第一バイアスローラ
７ｃ 第二バイアスローラ
８ 定着部
９ 像担持体
９ａ ベルト
９ｂ ローラ
１０ 第一バイアスローラ
１１ 第二バイアスローラ
１２ 転写材
１３ ブラシ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体および中間転写体等の像担持体から転写材へトナーを転写する場合の、転写チリや転写不良などに代表される画質劣化を抑制する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ等に代表される画像形成装置としては、種々の画像形成方式が実用化されている。代表的なものに、感光体上に潜像を形成後に潜像をトナーにより顕像化し、形成されたトナー像を転写材上に転写する直接転写方式や、複数色のトナー像を中間転写体上で色重ねした後に中間転写体から転写材上に一括転写する方式（中間転写方式）がある。
感光体や中間転写体等の像担持体から転写材へ転写される際の代表的な画像劣化として、転写チリがある。転写チリとは、トナー像が転写される際に、本来転写されるべき位置に転写されず、その周辺に拡散して転写されてしまい、結果として画像がぼけてしまう現象であり、特に細線部分での画像のシャープさを損なわせるものである。転写チリの発生原因は、転写ニップ入口での電界の作用で、像担持体上のトナーが紙上にプレ転写されてしまうことによる。加えて、例えば転写ニップ入口で放電が生じた場合には、放電の影響を受けたトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、静電付着力が小さくなってしまうことで、トナー同士のクーロン反発力に打ち勝てなくなって転写チリ発生を更に増加させてしまう結果となる。
【０００３】
この転写チリを抑制するために、これまで多くの発明がなされている。
例えば、感光体から紙へ転写するときに、転写領域よりも上流側で感光体に紙を密着（プレ接触）させることにより、転写されるトナーに転写ニップ部入口の放電の影響を与えず、転写チリを防止するとした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、常に安定した状態で紙をプレ接触させることは非常に難しい。紙のこし等は環境条件や紙種によってさまざまであり、逆に紙の侵入時に画像を擦ってしまうことも十分考えられる。
感光体から中間転写体への一次転写に関しては、ニップ部上流側ではトナーと同極性のバイアスを印加し、ニップ下流側ではトナーと逆極性のバイアスを印加することで、転写チリ発生を防止するとした技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、二次転写特有の問題として、転写材である紙の環境変動への対応性については考慮されておらず、そのまま二次転写へ適用するには不十分である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３６９９２号公報
【特許文献２】
特開平８−３０１１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点に鑑み、本発明の課題は、トナー像を像担持体から転写する際に生じる転写チリや転写不良による画質劣化を、いかなる環境においても抑制する画像形成装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、転写材は前記像担持体と転写材担持体に挟持搬送され、像担持体と転写材担持体は、転写材を挟んで接触する接触部にて、その両者の表面が同じ向きに移動するように駆動され、前記接触部よりも、転写材の移動方向上流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を像担持体側へ移動させる方向の電界を形成する、第一電界形成手段と、前記接触部から下流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を転写材側へ移動させる方向の電界を形成する、第二電界形成手段とを備える画像形成装置において、第一電界形成手段の負荷に応じて、第二電界形成手段を制御し、前記第一電界形成手段は、像担持体と転写材担持体との接触部よりも上流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、前記第二電界形成手段は、前記接触部又は前記接触部よりも下流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加し、第一電界形成手段を定電流制御し、第二電界形成手段を定電圧制御し、前記第一電界形成手段により形成される電界を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき前記第二電界形成手段の制御値を補正することを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体表面の電位を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき、第二電界形成手段の制御値を補正することを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
請求項３に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がローラからなり、前記像担持体は、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段により懸架されることを特徴とする画像形成装置である。
請求項４に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブラシからなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブレードからなることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段が、ローラ、ブラシおよびブレードのうち、いずれか２つの組合せにて構成されることを特徴とする画像形成装置である。
請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６の何れか記載の画像形成装置において、前記像担持体は、感光体からトナー像を転写されてカラートナー像を形成される中間転写体であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
図１は画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、中間転写体を備えるカラー画像形成装置である。図中の１がドラム状の感光体で、左から順に１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとする。感光体１周りの作像部分はａ、ｂ、ｃ、ｄについて全て同じ構成であるため、ａについてのみ説明すると、２が現像装置、３がクリーニング装置、４が帯電装置、５が書き込み装置であり、用いるトナーの色のみが異なる。感光体１ａ上に形成されたトナー像は中間転写体６に転写され、中間転写体６にはさらに感光体の１ｂ、１ｃ、１ｄからトナー像が転写されて、フルカラー画像が形成される。このフルカラー画像は、転写材担持体としての転写部７にて担持される転写材に転写され、転写材は、中間転写体６と転写部７とに挟時搬送され、定着部８で画像を加熱定着される。
本例の各プロセスの方式および条件について詳説すると、各感光体とも、非接触ローラ帯電方式で非画像部において−７００Ｖ程度に帯電される。書き込み装置５により露光された後、現像装置２にて各色とも現像される。
【００１０】
なお、本発明はトナーや現像方式を制限するものではない。例えば一成分磁性トナーであれば、トナー同士の摩擦帯電によりトナーを帯電させてマグローラと現像スリーブの回転で現像領域へと搬送するＢＭＴ（Bipolar Magnetic Toner）方式や、現像スリーブ上に薄層のトナー層を形成しこれを感光体に近接させて交流バイアスによってトナーを飛翔させて現像するジャンピング方式などが適用される。非磁性トナーに関しては、導電性あるいは表面絶縁現像ローラにトナーを付着して現像領域へとトナーを運ぶＮＳＰ（Non-Magnetic Single-Component Development Process）方式や、非磁性トナージャンピング方式、二成分トナーであれば、磁気ブラシ現像法などが適用される。
【００１１】
これらの現像方式によって現像された感光体１上のトナー像は中間転写体６へ転写されるが、本実施形態では、中間転写体６はポリフッ化ビニルデン樹脂フィルムシートで成型されたシームレスベルト（体積抵抗８×１０９Ωｃｍ）を用いて、一次転写バイアスは定電圧制御で１３００Ｖにて行なった。ベルト材料としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムシート（ＰＥＴシート）やポリウレタン樹脂フィルムシートなどの誘電体樹脂製のフィルムが広く用いられている。また、ベルトの材質やその抵抗値によって適正な印加バイアス値も異なってくるのはもちろんである。
この感光体１から中間転写体６への一次転写プロセスは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の各色それぞれについて行なわれ、中間転写体６上で色重ね画像が形成され、転写部７にて転写材上に転写される。図１では、転写部７として搬送ベルトを兼ねた転写ベルトを示したが、ベルトの代わりにローラなどを用いても二次転写することは可能である。
【００１２】
図２は、転写材への転写時の転写チリを抑制するために本発明を適用した転写部７の概略図である。以下に示す、トナー像を転写材１２へ転写する像担持体９としては、感光体１又は中間転写体６のいずれでも適用可能であり、限定されない。
転写部７は転写ベルト７ａからなり、像担持体９に対向する形で設置され、第一電界形成手段としての第一バイアスローラ１０と、第二電界形成手段としての第二バイアスローラ１１にて懸架されている。負帯電トナーを用いた場合を例に説明すると、転写ニップ上流側に位置する第一バイアスローラ１０には、トナーと同極性、すなわち、負極性のバイアスが印加されている。これにより、転写ニップ上流側で、トナーを像担持体９側へ押しつける電界が、転写材１２と像担持体９表面との間に形成され、トナーの転写材１２へのプレ転写を抑制することができる。そして、転写ニップ下流側に位置する第二バイアスローラ１１にトナーと逆極性、すなわち正極性のバイアスを印加することで、像担持体９表面と転写材１２表面との間にはトナーを転写材１２側へ押しつける電界が形成され、トナーは転写材１２へ転写される。
【００１３】
図３は、転写材１２と像担持体９の表面電位の推移を示す模式図である。図中矢印で示しているのが、負帯電トナーが電界から受ける力の方向である。転写材１２の表面電位がマイナスで有る領域、すなわち転写ニップ入り口よりも上流側ではトナーは像担持体９側に押しつけられ、プラスとなる領域、すなわち転写ニップ入り口よりも下流側では転写材１２側へ押しつけられる電界を形成している。
本発明の構成のように、第一バイアスローラ１０と第二バイアスローラ１１に印加するバイアスを制御することで、図３で模式的に示したように、転写ニップ入り口よりも上流側ではトナーを像担持体９側に押し付け、転写ニップ入り口での放電およびプレ転写を抑制することが可能となる。
【００１４】
転写材１２への転写時特有の問題であり、最も大きな問題として、抵抗値に代表される転写材特性値の環境変動がある。例えば高湿時では転写材１２が吸湿し、電気抵抗が下がってしまう。その結果、転写材１２を伝って電流が流れてしまい、転写ニップ部で適正な電界が生じないという問題が発生する。
これを防止するために、例えば図４に示すようにベルト状の像担持体９を備えた場合、ベルト９ａの懸架ローラとして第一バイアスローラ１０および第二バイアスローラ１１を備える。第一バイアスローラ１０にはトナーと逆極性、第二バイアスローラ１１にはトナーと同極性のバイアスを印加することで、所望の電界を得ることができる。これは、転写電界での転写電流がトナー層を伝わったのちに転写材１２に伝わるため、転写材１２を伝って電流が流出しても、その影響を受けないからである。これにより、環境変動を受けにくい構成とすることができる。
【００１５】
バイアス印加手段の制御方法としては、定電流制御と定電圧制御の２種類が考えられる。定電流制御は、電源からの出力電流を一定に保つ制御方式で、環境対応性に優れるが、リークなどが生じ過電流などが流れた場合には非常に大きな電圧がかかってしまったりと、不安定な面もある。それに対して定電圧方式は、その名の通り出力電圧を一定に保つ制御方式であり、環境への対応性はないが、環境変動がなければ常に安定した電界を形成することができる。
本発明では、転写ニップ上流側のトナーを像担持体９に押しつける電界の形成を定電流制御で行ない、その結果明らかとなった環境変動分から、転写ニップ下流側のトナーを実際に転写材１２へ転写する電界の形成を定電圧制御にて行なう。
【００１６】
具体的には、図４の構成の場合、第一バイアスローラ１０と転写部７との間にベルト９ａと転写材１２を挟んだ状態での、第一バイアスローラ１０と転写部７間にかかった電圧および流れた電流を測定し、環境変動分、すなわち転写材１２などの環境による電気抵抗値の変化を見積もる。その結果から、第二バイアスローラ１０転写ニップ下流側での印加電圧を決定する。このように制御することで、定電流の環境対応性と定電圧の安定性を備えることができる。
また、転写材１２の環境変動に加えて、像担持体９の表面電位の変動にも対応するために、像担持体９の表面電位を測定する手段を有し、測定結果をもとにニップ下流側の電圧制御値の補正も併せて行なうとより精度の高い環境補正が可能となる。第一バイアスローラ１０による環境変動分算出結果と表面電位計による計測結果に対する電圧補正制御値は、制御機構に補正値一覧をテーブルとして持たせ、そのテーブルを参照して補正するのが望ましい。
【００１７】
図５は、図４の構成で異なる紙種の転写材を用いた場合の転写率の変化を示している。紙種を変えたのは、環境による抵抗の変化に対する対応性を実験室環境で確認するためである。
（ａ）は第二バイアスローラ１１を定電圧制御した結果である。Ｂの転写材１２で最適となるように電圧を設定したところ、転写材１２の抵抗が変化すると対応できずに転写率が落ちてしまう。
（ｂ）は第二バイアスローラ１１を定電流制御した結果である。抵抗変動への対応性が向上しているのが確認される。しかし低抵抗の転写材１２を用いた場合に、転写材１２を伝わって電流がリークし、結果過電流が流れて転写過多となってしまった。
（ｃ）は本発明を適用した結果で、第一バイアスローラ１０を定電流制御し、その結果を受けて第二バイアスローラ１１を定電圧制御した。第一バイアスローラ１０に過電流が流れても、第二バイアスローラ１１でのトナーの転写材１２への転写に及ぼす影響は小さくすることができるので、最も安定する。
なお、以上の電圧制御は図４の構成をもとに説明したが、当然ながら、図２の構成にも同様に用いることができる。
【００１８】
また、電界形成手段として、ローラの代わりにブラシを用いても良い。図６はその一例を示す構成図であり、（ａ）は転写部７に用いた場合、（ｂ）は像担持体９に用いた場合である。
ブラシは導電性繊維を用いることができ、均一な電圧印加を行えれば形状は限定されない。ローラ近傍に配置し、上記構成と同様に電圧を印加することで、同等の効果を得ることができる。また、電界形成手段としてブラシ１３を用いることで、均一なニップ圧力が得られ、電圧のムラを軽減することが可能となる。
さらに、電圧形成手段として、ブレードを用いても良い。
ブレードは金属、導電性ゴム等を用いることができ、均一な電圧印加を行えれば形状は限定されない。ローラ近傍に配置し、上記構成と同様に電圧を印加することで、同等の効果を得ることができる。また、電界形成手段としてブレードを用いることで、簡略な機構での電圧の印加が可能となり、コストの低減、機械の省スペース化が可能になる。
さらに、ローラ、ブラシ、ブレードを組み合わせて用いても良い。これにより、コストや装置内のスペースに合わせて適宜選択することができ、機械のレイアウトに自由度が生じる。
【００１９】
本発明の画像形成装置に用いたトナーに関して説明する。トナーは、結着樹脂に着色剤、およびその他必要に応じて帯電制御剤、離型剤などの他の材料を含有させた母体粒子に、さらに添加剤などを外添させてなる。前述したように本発明はトナーに関する制限はないので、従来公知のものが使用できる。
トナーに使用される結着樹脂としては、例えば、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリブチラール、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらは、単独あるいは２種類以上組合わせて用いることができる。
【００２０】
着色剤に関しても同様に制限はなく、従来公知の染料および顔料が使用できる。
帯電制御剤としては、例えばニグロシン染料、含クロム錯体、第４級アンモニウム塩等が挙げられ、これらはトナー粒子の極性により使い分ける。特に、カラートナーの場合、トナーの色調に影響を与えない無色又は淡色のものが好ましく、例えば、サリチル酸金属塩又はサリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
また、定着部における定着部材からのトナーの離型性を向上させ、またトナーの定着性を向上させるために、離型剤をトナー中に含有させることも可能である。
【００２１】
トナーに関しては、その材料のほかに製造方法での区分もある。代表的な製造法として粉砕法、重合法、カプセル法などがあるが、これらの製造方法に関しても本発明は制限するものではない。重合法で製造された球形トナーは、外添剤を添加することで凝集度が低下し、転写チリ発生度合いが悪化しやすいが、本発明の構成を適用することにより、転写チリ発生度合いを改善することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写時の電界形成に環境対応性をもたせ、トナー像を転写するときの転写チリや転写不良による画像劣化を防止し、装置のスペースやコスト、レイアウトに適宜対応可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の転写部を説明するための図である。
【図３】転写材と像担持体の表面電位の推移を示す模式図である。
【図４】本発明の転写部を説明するための図である。
【図５】異なる紙種の転写材を用いた場合の転写率の変化を示すグラフであり、（ａ）第二バイアスローラを定電圧制御した結果、（ｂ）第二バイアスローラを低電流制御した結果、（ｃ）本発明を適用した結果である。
【図６】電圧形成手段としてブラシを用いた図であり、（ａ）転写部に用いた場合、（ｂ）像担持体に用いた場合である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 現像装置
３ クリーニング装置
４ 帯電装置
５ 書き込み装置
６ 中間転写体
７ 転写部
７ａ 転写ベルト
７ｂ 第一バイアスローラ
７ｃ 第二バイアスローラ
８ 定着部
９ 像担持体
９ａ ベルト
９ｂ ローラ
１０ 第一バイアスローラ
１１ 第二バイアスローラ
１２ 転写材
１３ ブラシ
Claims (7)
- 像担持体上に形成したトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、転写材は前記像担持体と転写材担持体に挟持搬送され、像担持体と転写材担持体は、転写材を挟んで接触する接触部にて、その両者の表面が同じ向きに移動するように駆動され、
前記接触部よりも、転写材の移動方向上流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を像担持体側へ移動させる方向の電界を形成する、第一電界形成手段と、
前記接触部から下流側の像担持体表面と転写材表面との間に、トナー像を転写材側へ移動させる方向の電界を形成する、第二電界形成手段とを備える画像形成装置において、
第一電界形成手段の負荷に応じて、第二電界形成手段を制御し、
前記第一電界形成手段は、像担持体と転写材担持体との接触部よりも上流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、
前記第二電界形成手段は、前記接触部又は前記接触部よりも下流側の像担持体部分の裏面に配置され、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加し、
第一電界形成手段を定電流制御し、第二電界形成手段を定電圧制御し、
前記第一電界形成手段により形成される電界を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき前記第二電界形成手段の制御値を補正する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載の画像形成装置において、
前記像担持体表面の電位を測定する測定手段を備え、該測定手段の測定結果に基づき、第二電界形成手段の制御値を補正する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載の画像形成装置において、
前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、
前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がローラからなり、
前記像担持体は、前記第一電界形成手段と第二電界形成手段により懸架される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載の画像形成装置において、
前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、
前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブラシからなる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載の画像形成装置において、
前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、
前記第一電界形成手段と第二電界形成手段がブレードからなる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１記載の画像形成装置において、
前記像担持体が複数のローラで懸架されたベルトからなり、
前記第一電界形成手段と第二電界形成手段が、ローラ、ブラシおよびブレードのうち、いずれか２つの組合せにて構成される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１乃至６の何れか記載の画像形成装置において、
前記像担持体は、感光体からトナー像を転写されてカラートナー像を形成される中間転写体である
ことを特徴とする画像形成装置。
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