JP4789378B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、特に、中間転写体ベルトを用いる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カラーの画像形成装置としては、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等の種々の方式が知られているが、これらのうち電子写真方式のものは、他の方式のものに比べ、画像形成速度、画質、静粛性等の点で優れている。電子写真方式を採用する画像形成装置の中でもさらに種々の方式がある。例えば、感光体表面にカラー像(複数色のトナー像)を重ねた後に転写材に一括転写して像形成を行う多重現像方式や、現像−転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を順次一次転写した後、転写材上に一括転写する中間転写方式等がある。これらのうち、特に中間転写方式のものは、混色のおそれがないこと、質や厚さの異なる様々な転写材の使用が可能であること等の利点を有する。
【0003】
図7に、中間転写方式の画像形成装置の一例として4色のフルカラーレーザービームプリンターの概略を示す。
【0004】
図7に示すように、像担持体としての感光ドラム101上に形成したトナー像を一次転写部111にて中間転写体ベルト109に一次転写し、この中間転写体ベルト109上のトナー像を二次転写部112にて転写材Pに二次転写して画像形成を行うよ うになっている。
【0005】
二次転写が終了した中間転写体ベルト109は、中間転写体ベルトクリーナー113によって、転写材Pに転写されずに中間転写体ベルト109上に残った二次転写残トナーが除去される。
【0006】
中間転写体ベルトクリーナ113としては、図7に示した弾性ブレードにより二次転写残トナーをかきとる方式の他に、不図示の交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加により二次転写残トナーを所望の極性に帯電する二次転写残トナー帯電ローラを設け、直流電圧を印加された回収ローラによって二次転写残トナーを回収する方式も用いることができる。
【0007】
引き続き、中間転写体ベルト109は交番電圧のバイアスの印加された除電ローラ123によって除電される。除電ローラ123としては、一例としてφ12mmの金属ローラを用い、除電電源125によりsin波(2kvpp)を印加する。また、除電効率を上げるため中間転写体ベルト109の内側に対向電極124が設けられていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例で示した画像形成装置にてプリントしたところ、除電ローラ123への交番電圧のバイアスの印加時に大きな音が生じた。また、不図示の二次転写残トナー帯電ローラへの交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加時には、さらに大きな音が生じた。
【0009】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、中間転写体ベルトに当接する電極に少なくとも交番電圧を印加したときに生じる音の発生を防止し得る画像形成装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体上に形成したトナー像を一次転写部にて中間転写体ベルトに一次転写し、前記中間転写体ベルト上のトナー像を二次転写部にて転写材に二次転写して画像形成を行い、前記中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材と、前記中間転写体ベルトの前記電極部材の当接する面の裏面に当接する対向部材を有し、前記電極部材に少なくとも交番電圧を印加する電源を備えた画像形成装置において、前記電極部材の軸方向から見て、前記電極部材と前記中間転写体ベルトの接点における該電極部材の接線に対して垂直に交わる前記電極部材の接線と、前記中間転写体ベルトの交点の間の領域における前記中間転写体ベルトの裏面全体に、前記対向部材が当接しており、前記対向部材に前記中間転写体ベルトを押し付けて、該中間転写体ベルトに対する対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えていることを特徴とする。
【0012】
また、前記中間転写体ベルト上の二次転写残トナーを回収するクリーニング手段を有し、前記電極部材はクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電ローラであることを特徴とする。
【0013】
前記電極部材は、交番電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加して二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラとしてもよい。
【0014】
前記二次転写残トナーは像担持体へ転移させることが好ましく、像担持体に転移した二次転写残トナーは、前記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段に回収することが効果的である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【0016】
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0017】
まず、基本的な構成を説明する。
【0018】
像担持体である感光ドラム1の周面には、回転方向(矢印R1方向)に沿って順に、帯電器2、レーザー光を感光ドラム1に照射する露光装置3、現像装置4、中間転写体ベルト9、および、クリーニング手段としての感光ドラムクリーナー19が配置されている。
【0019】
図中、矢印R1方向に表面速度 117mm/秒で回転駆動される直径46.7mmの感光ドラム1は、その表面が帯電器2によって負極性に帯電される。
【0020】
帯電器2によって帯電された感光ドラム1表面の電位(以降、帯電電位)は、通常、−450V〜−800Vである。また、帯電器2には、帯電器電源17により交番電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスが印加される。
【0021】
帯電された感光ドラム1は、画像情報に応じた露光装置3の露光Lにより表面に静電潜像が形成される。ここで、露光装置3は、レーザー等の光源3a、ラスタスキャンを行う為の6面のポリゴンミラー3b、結像のためのレンズ3c、折り返しミラー3d等を備えている。
【0022】
この静電潜像には、ロータリー22に搭載された1色目ブラックの現像器5によって負極性に帯電されたブラックのトナーが付着し、トナー像として現像される。
【0023】
中間転写体ベルト9は、複数の支持軸(二次転写対向ローラ12、駆動ローラ15、テンションローラ16)に支持されている。
【0024】
ここで、中間転写体ベルト9は、一例として、厚さ0.05mm〜0.3mm程度の無端状の樹脂ベルトを、カーボン、ZnO、SnO2、TiO2、その他の導電性の充填材により、体積抵抗率107〜1011Ω・cm程度に抵抗調整したものを用いる事ができる。この場合、樹脂ベルトの材質としては、例えば、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)、ナイロン、PET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリカーボネート等を用いる事ができる。
【0025】
そして、駆動ローラ15の回転(図中、矢印R2方向)に伴い、中間転写体ベルト9は、図中矢印R3方向に回転する。そして、中間転写体ベルト9に従動回転する直径12mmの一次転写ローラ10に、一次転写電源20から正極性の一次転写バイアスが印加されると、感光ドラム1上のトナー像は、一次転写ニップ部N1を介して一次転写される。また、一次転写ローラ10としては、EPDM、ウレタンゴム、CR、NBR等にカーボンなどの抵抗調整剤を加え、体積抵抗率を調整した材料を用いることが一般的である。
【0026】
一次転写後の感光ドラム1は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー19によって表面の一次転写残トナーが除去される。
【0027】
以上の帯電、露光、現像、一次転写、クリーニング、除電の一連の画像形成プロセスを、各現像器6、7、8に収納された2色目マゼンタ、3色目シアン、4色目イエローの各色のトナーについても繰り返し行い、中間転写体ベルト9上に4色のトナー像を重ねる。
【0028】
ところで、中間転写体ベルト9表面は、一次転写毎に徐々に負極性にチャージアップする。また、1色目、2色目と一次転写を進めていくと、すでに中間転写体ベルト9上にトナーが乗っている場所にトナーを重ねて載せる必要性も生まれてくる。よって、一次転写を効率よく行うためには、1色毎に徐々に一次転写バイアスを上げていく必要がある。たとえば、1色目は +100V、2色目は +500V、3色目は +600V、4色目は +700Vなる一次転写バイアスが用いられる。
【0029】
そして、図中矢印R4方向に回転するφ20mmの二次転写ローラ11に、二次転写バイアス電源21から二次転写バイアスが印加されると、中間転写体ベルト9上のトナー像は、二次転写対向ローラ12上の二次転写ニップ部N2を介して転写材P表面に一括して二次転写される。なお、二次転写バイアスは、一例として、+1.5kVを用いた。
【0030】
表面に4色の未定着トナー像を担持した転写材Pは、定着器(不図示)に搬送され、ここで表面のトナー像が定着されて画像形成が完了する。
【0031】
一方、上述の二次転写が終了した中間転写体ベルト9は、中間転写体ベルトクリーナー13によって、転写材Pに転写されずに中間転写体ベルト9上に残った二次転写残トナーが除去される。
【0032】
引き続き、中間転写体ベルト9は交番電圧のバイアスの印加された除電ローラ23によって除電される。除電ローラ23は金属ローラを用い、除電電源25よりsin波(2kvpp)を印加する。また、除電効率を上げるため中間転写体ベルト9の内側に対向部材24を設ける。
【0033】
本実施の形態1においては、図1に示す通り、中間転写体ベルト9を介して除電ローラ23に対向する位置に設けられる対向部材24の位置の調整により、中間転写体ベルト9は対向部材24に巻きついている。また、除電ニップ部N3は、除電ローラ23と中間転写体ベルト9のニップ部である。さらに、除電ローラ23の中間転写体ベルト91に対する当接位置は、中間転写体ベルト91上における除電ローラ23の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材24が当接する、という条件を満たしている。ここで、除電ローラ23はφ12mmの金属ローラ、対向部材24はφ30mmの金属ローラを用いた。
【0034】
また、中間転写体ベルト91は、PVdF樹脂にカーボンを分散し、体積抵抗率を1011Ω・cm程度に調整し、厚さを100μm程度に成型したものを使用した。クリーナー部材13としては、弾性ブレードを用いた。
【0035】
ところで、ここで述べるローラ形状の電極の投影像とは、以下に示すものである。
【0036】
本実施の形態の除電ローラ23近傍を例に挙げ、図2を用いて説明する。図2中、直線Aは除電ローラ23の接線であり、除電ローラ23と中間転写体ベルト9の接点N3に接している。また、直線B1およびB2も、除電ローラ23の接線であり、直線Aと垂直に交わる。交点C1は直線B1と中間転写体ベルト9の交点、交点C2は直線B2と中間転写体ベルト9の交点である。このとき投影像とは、中間転写体ベルト9上のC1からC2の間の領域(接点N3を含む)である。
【0037】
図1中、負極性のトナーにより形成された感光ドラム1上のトナー像は、一時転写部を構成する一次転写ニップ部N1にて中間転写体ベルト9に一次転写される。この工程を繰り返し、中間転写体ベルト9上にカラー画像が形成される。
【0038】
中間転写体ベルト9上の画像は、二次転写部を構成する二次転写ニップ部N2にて、正極性の二次転写バイアス(+1.5kV)の印加された二次転写ローラ11により、転写材Pへ二次転写される。一方、上述の二次転写が終了した中間転写体ベルト9は、中間転写体ベルトクリーナー13によって、転写材Pに転写されずに中間転写体ベルト9上に残った二次転写残トナーが除去される。引き続き、中間転写体ベルト9は、中間転写体ベルト9に当接した除電ローラ23に、sin波(周波数:2kHz,振幅:2kV)が印加され、除電される。
【0039】
ここで、除電ローラ23の中間転写体ベルト91に対する当接位置が、中間転写体ベルト91上における除電ローラ23の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材24が当接するという条件を満たす場合に、除電ローラ23への交番電圧の印加時に発生する音を防ぐことができるメカニズムについて述べる。
【0040】
以下に述べるメカニズムは、本発明者の検討の結果に基づくものである。
【0041】
図3は、除電ローラ23の投影像が存在する領域において、対向部材24が中間転写体ベルト9に当接していない部分が存在する場合を示している。
【0042】
除電ローラ23への交番電圧の印加により、投影像の存在する領域(図3中、C1a〜C2a)において、除電ローラ23と対向ローラ(対向部材)24の間には交番電界が発生する。そして中間転写体ベルト9上の投影像の存在する領域は、この交番電界から受けるクーロン力により振動し、音が発生する。
【0043】
一方、図4は、除電ローラの投影像が存在する全ての領域において、対向部材24が中間転写体ベルト9裏面に当接している場合を示している。
【0044】
この場合においても投影像の存在する領域(図4中、C1b〜C2b)は、除電ローラ23と対向部材24の間に発生する交番電界からクーロン力を受ける。しかしながら投影像の存在する領域は対向部材24に当接しているため、中間転写体ベルト9の張力により中間転写体ベルト9は対向ローラ(対向部材)24に押さえつけられる。故に、クーロン力を受けても中間転写体ベルト9は振動することはなく、音は発生しない。
【0045】
本実施の形態では、対向部材24としてローラ形状の部材を用いたが、対向部材24の形状はローラに限定されるものではなく、少なくとも投影像の存在する全ての領域の裏面に当接していれば、ローラ形状の部材を用いた場合と同様の効果が得られる。
【0046】
また、本実施の形態では1つの感光ドラム1を用いる画像形成装置を用いたが、複数の感光体を有し、それらの感光体に形成された各色のトナー像を中間転写体ベルトに順次転写することによりフルカラー画像を形成する所謂タンデム方式の画像形成装置を用いる場合においても同様の効果が得られる。
【0047】
[実施の形態2]
図5は、本発明の実施の形態2に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0048】
上記実施の形態1と同一の構成および作用の部材については、同一の符号を付けて説明を省略する。
【0049】
本実施の形態2では、対向部材24に中間転写体ベルト9を押し付ける中間転写体ベルト押し付け部材26を設けて、中間転写体ベルト9に対する対向部材24の当接範囲を拡大している。
【0050】
本実施の形態の中間転写体ベルト押し付け部材26は、除電ローラ23の中間転写体ベルト9への当接離間の動作に同調して中間転写体ベルト91に対し当接離間する。本実施の形態では、中間転写体ベルト押し付け部材26としてφ3mmの金属ローラを用いた。
【0051】
そして、この中間転写体ベルト押し付け部材26により、除電ローラ23の中間転写体ベルト91に対する当接位置は、中間転写体ベルト91上における除電ローラ23の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材24が当接する、という条件を満たす。
【0052】
中間転写体ベルトとして91は、上記実施の形態1と同様に、カーボンの分散により体積抵抗値を1011Ω・cm程度に調整したPVdF樹脂を、厚さ100μm程度に成型したものを使用した。
【0053】
クリーナー部材13についても、実施の形態1と同様に、弾性ブレードを用いた。
【0054】
本実施の形態の様に中間転写体ベルト押し付け部材26を用いた場合でも、除電ローラ23の中間転写体ベルト91に対する当接位置は、中間転写体ベルト91上における除電ローラ23の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材24が当接する、という条件を満たすことにより音の発生を防止することができる。
【0055】
[実施の形態3]
図6は、本発明の実施の形態3に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0056】
上記実施の形態1と同一の構成および作用の部材については、同一の符号を付けて説明を略す。
【0057】
本実施の形態では、中間転写体ベルト91として、PVdF樹脂へのカーボンの分散によって抵抗を108Ω・cm程度に調整した材料を、厚さ100μm程度に成型したものを使用した。中間転写体ベルト91の低抵抗化により二次転写後の中間転写体ベルト91表面の電位の自己減衰を促進し、本実施の形態では、二次転写後の中間転写体ベルト91表面の除電を行う部材は設けていない。
【0058】
さらに本実施の形態では、中間転写体ベルト91上に残留した二次転写残トナーの除去を行う部材に代わり、二次転写残トナーを所望の極性に帯電する二次転写残トナー帯電ローラ27を設ける。二次転写残トナー帯電ローラ27としてφ12mmの金属ローラを用いた。また、二次転写残トナー帯電ローラ27の中間転写体ベルト91に対する当接位置は、中間転写体ベルト91上における二次転写残トナー帯電ローラ27の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材24が当接する、という条件を満たしている。
【0059】
図6中、負極性のトナーにより形成された感光ドラム1上のトナー像は、一次転写ニップ部N1にて中間転写体ベルト91に一次転写される。この工程を繰り返し、中間転写体ベルト91上にカラー画像が形成される。
【0060】
中間転写体ベルト91上の画像は、正極性の二次転写バイアス(+1.5kV)の印加された二次転写ローラ11により、転写材Pへ二次転写される。
【0061】
一方、上述の二次転写の終了した中間転写体ベルト91上に残留する二次転写残トナーは、交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加された二次転写残トナー帯電ローラ27により、正極性に帯電される。このとき、二次転写残トナー帯電ローラ27へは、二次転写残トナー帯電バイアス電源28から交番電圧としてsin波(周波数:2kHz, 振幅:2kV)、直流電圧として+700Vなるバイアスが印加される。
【0062】
続いて、正極性に帯電されたトナーは、一次転写ニップ部N1にて、感光ドラム1の表面(電位:−600V)と一次転写ローラ10(一次転写バイアス:+500V)の間に生じた電界から受けるクーロン力により、感光ドラム1へ転移する。そして、感光ドラム上のトナーを除去する感光ドラムクリーナー19に回収される。
【0063】
本実施の形態の様に二次転写残トナー帯電ローラ27に、交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスを印加する場合においても、二次転写残トナー帯電ローラ27の中間転写体ベルト91に対する当接位置は、中間転写体ベルト91上における二次転写残トナー帯電ローラ27の投影像の存在する領域の裏面全体に対向部材24が当接する、という条件を満たすことにより音の発生を防止することができた。
【0064】
また、中間転写体ベルト9に当接するローラ形状の電極に対し交番電圧に直流電圧を印加したときに生じる音は、交流電圧のみを印加した場合に比べて、著しく大きくなる。故に、本実施の形態で示した構成においては、本発明は特に有効である。
【0065】
なお、本実施の形態では、感光ドラム1に二次転写残トナーを転移させて回収するようになっているが、感光ドラム1とは別に、直流電圧を印加された回収ローラによって二次転写残トナーを回収するようにしてもよい。
【0066】
本実施の形態では、対向部材24としてローラ形状のものを用いたが、対向部材24の形状はローラに限定されるものではなく、少なくとも投影像の存在する全ての領域の裏面に当接していれば、ローラ形状の部材を用いた場合と同様の効果が得られる。
【0067】
また、本実施の形態では1つの感光ドラムを用いる画像形成装置を用いたが、複数の感光体を有し、それらの感光体に形成された各色のトナー像を中間転写体ベルトに順次転写することによりフルカラー画像を形成する所謂タンデム方式の画像形成装置を用いる場合においても同様の効果が得られる。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローラ形状の電極部材の中間転写体ベルトに対する当接位置が、中間転写体ベルト上における電極部材の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材が当接する、という条件を満たすことにより、中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材に少なくとも交番電圧を印加したときに生じる音の発生を防止することができた。
【0069】
また、対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えた構成とすれば、中間転写体ベルトの引き回し方向に拘わらず音の発生を防止することができる。
【0070】
電極部材がクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電ローラの場合、除電時の異音の発生を確実に防止できる。
【0071】
電極部材が二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラの場合には、直流を重畳するために特に異音が激しくなるが、本発明により異音を劇的に低減することができる。
【0072】
また、二次転写残トナーを像担持体へ転移することにより、中間転写体ベルト側にはクリーニング手段は不要となる。
【0073】
さらに、像担持体に転移した二次転写残トナーを、像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段により回収するようにすれば、像担持体側にも特別のクリーニング手段が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す図である。
【図2】図2は図1の除電ローラ近傍の構成を示す図である。
【図3】図3は従来の除電ローラと対向部材との関係を示す図である。
【図4】図4は本発明の除電ローラと対向部材との関係を示す図である。
【図5】図5は本発明の実施の形態2に係る画像形成装置を示す図である。
【図6】図6は本発明の実施の形態3に係る画像形成装置を示す図である。
【図7】図7は従来の画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体)
9,91 中間転写体ベルト
23 除電ローラ(電極部材)
27 二次転写残トナー帯電ローラ(電極部材)
24 対向部材
N1 一次転写ニップ部(一次転写部)
N2 二次転写ニップ部(二次転写部)
C1,C3 交点(投影像の存在する領域)
Claims (3)
- 像担持体上に形成したトナー像を一次転写部にて中間転写体ベルトに一次転写し、前記中間転写体ベルト上のトナー像を二次転写部にて転写材に二次転写して画像形成を行い、前記中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材と、前記中間転写体ベルトの前記電極部材の当接する面の裏面に当接する対向部材を有し、前記電極部材に少なくとも交番電圧を印加する電源を備えた画像形成装置において、前記電極部材の軸方向から見て、前記電極部材と前記中間転写体ベルトの接点における該電極部材の接線に対して垂直に交わる前記電極部材の接線と、前記中間転写体ベルトの交点の間の領域における前記中間転写体ベルトの裏面全体に、前記対向部材が当接しており、前記対向部材に前記中間転写体ベルトを押し付けて、該中間転写体ベルトに対する対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 前記中間転写体ベルト上の二次転写残トナーを回収するクリーニング手段を有し、前記電極部材はクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電ローラであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記電極部材は、交番電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加して二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラであり、帯電した前記二次転写残トナーを像担持体へ転移させ、前記像担持上のトナーを除去するクリーニング手段によって、前記像担持体に転移した二次転写残トナーが回収されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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