JPH07261568A

JPH07261568A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH07261568A
Application number: JP6054001A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hayakawa; 慎司早川; Shinichi Ito; 眞一伊東
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】中間転写体を使用し多色カラー画像を生成する
カラー画像形成装置において、各色画像の位置ズレを防
止して画質を向上させる。【構成】画像形成担持体４上に形成される静電潜像をそ
の周囲に配置された各色トナー毎の現像ユニット３Ｙ，
３Ｍ，３Ｃ，３Ｋで現像した後、画像形成担持体に圧接
した中間転写体１に一括して転写する構成のカラー画像
形成装置であり、この中間転写体は、円筒状の基材と、
この基材を被覆する弾性部材と、この弾性部材を被覆す
る半導電性部材とから成り、前記弾性部材の硬度をＪＩ
ＳＡ４０゜以上としたことにより各色画像の位置ズ
レを防止し、また、この硬度を８０゜以下としたことに
より中抜けのない高精細カラー画像の形成が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像形成担持体（感光体
とも称する）上に形成された複数色のトナー像を中間転
写体上に順次転写することにより中間転写体上にカラー
画像を形成した後、このカラー画像を記録紙に一括して
転写するカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー画像形成装置として様々な
方式が提案されており、中でも、中間転写体上にカラー
画像を形成した後一括して記録紙に転写する方式が、例
えば、特開平１−１９８７７３や、特開平５−１４２９
５５などに開示されている。上記中間転写体としては、
無端ベルト状のものや円筒ドラム状のもの等、多数提案
されているが、円筒ドラム状の中間転写体を使用する
と、カラー画像特有の問題となる各色画像の位置ズレが
少ない等、他の中間転写体に比べて、画像形成上有利で
あることが知られている。

【０００３】位置ズレとは、感光体から中間転写体にト
ナー像を転移する工程において、中間転写体上の、本来
転写される場所とは異なる場所にトナー像が転移してし
まうことをいう。例えば、二色のトナーを重ねてある色
を表現しようとした場合、位置ズレがなければ、二色を
混色した画像が得られるが、二色のトナーの位置がズレ
ていると、トナーが重なっている部分と重なっていない
部分が混在し、所望の色とは異なる色に見えたり、画像
が二重に見えてしまうことがある。そのため、位置ズレ
の問題は、カラー画像を形成する際に最も注意すべき項
目の一つとなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中間転
写体として円筒ドラムを用いた場合、利点とされていた
位置ズレの問題が、中間転写体の回転方向である副走査
方向に、しばしば発生することがあった。これは、感光
体を中間転写体に圧接する事により発生する中間転写体
の弾性変形による歪が原因であることが分かった。この
現象は、ゴム硬度の低い中間転写体の使用や、過大な圧
接力によるものであることが確認された。弾性変形は塑
性変形と違い、常に元の形状に戻る方向に力を発生して
いるため、変形した時の形状は不安定であり常に変化す
る。また、中間転写体の加工精度や、中間転写体と感光
体との取り付け精度にもバラツキがあるため、中間転写
体の歪量が常に一定になるとは限らない。そのため、こ
の歪量や歪形状を予測することは困難であり、露光装置
に送られる画像信号のタイミング制御等での解決は難し
い。また、センサにより歪量を検出し、位置ズレに対す
る制御を行う方法も考えられるが、装置コストの上昇
や、装置の大型化につながるため好ましくない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は前記課題を解
決するために、潜像を保持する画像形成担持体上に形成
される複数色のトナー像を該画像形成担持体に圧接する
中間転写体に転写した後記録支持体に一括して転写する
カラー画像形成装置において、前記中間転写体は、円筒
状の基材と、この基材を被覆する弾性部材と、この弾性
部材を被覆する半導電性部材とから成り、前記弾性部材
の硬度をＪＩＳＡ４０゜以上且つ８０゜以下とした
ことを特徴とする。

【０００６】

【作用】この発明によれば、中間転写体を構成する弾性
部材の硬度をＪＩＳＡ４０゜以上とすることによ
り、前述の位置ズレ量を０．１５ｍｍ以下の通常では位
置ズレとして認識できない程度に抑えることが可能とな
ると共に、硬度をＪＩＳＡ８０゜以下とすることによ
り画像の中央部分の転写不良による中抜けの現象を抑制
し、且つ感光体の変形をも防止するという効果がある。
これにより、前述の課題を解決すると共に画質の低下あ
るいは装置の機械的な劣化を防止する。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す概略構成図で
ある。１は中間転写体であり、本実施例では、アルミ製
の円筒型ドラム上にカーボンを分散したシリコンゴムを
モールドし、シリコンゴムの表面を離型性に優れたＰＦ
Ａ、ＦＥＰ等の半導電性のフッ素樹脂でコーティングし
た物を用いた。シリコンゴムとしてカーボンを分散した
ものを用いた理由は中間転写体の帯電防止のためであ
る。この中間転写体の前記シリコンゴム部の抵抗値が１
０¹¹Ω・ｃｍより大きい場合は、転写後の放電が大きく
トナーの飛散や、像乱れが大きくなり、また１０⁴Ωｃ
ｍ以下の場合には、充電電荷が接触部材へ逃げ易く転写
電位が低下して転写率の低下を引き起こす。したがっ
て、１０⁵〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲が良く、好ましくは
１０⁷〜１０⁹Ω・ｃｍがよい。また、前記コーティング
剤の抵抗値としては１０⁹Ω・ｃｍ以上になると帯電が
生じ易くなるため１０⁸Ω・ｃｍ以下のものを用いた。

【０００８】この中間転写体１に接して、潜像を保持す
る画像形成担持体としての感光体４が設置されており、
その感光体４の周辺には、帯電装置５と、露光装置６
と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のト
ナ−を収容した現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが
設けてあり、各現像ユニットはそれぞれ現像装置３１
Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋからなり、現像装置のトナ
−収容槽内にはそれぞれ、トナ−３２Ｙ、３２Ｍ、３２
Ｃ、３２Ｋが収納されている。

【０００９】ドラム状に形成された感光体４は導電性支
持体上に光導電層を設けたもので、セレン感光体、有機
系感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリコン感光
体などいずれも使用できる。

【００１０】帯電手段としての帯電装置５は、感光体の
表面に対持して設ける。本実施例では、図に示すような
接触型の帯電ローラを設けた。この帯電ローラは、例え
ば金属軸に導電性のゴムを積層したものから構成される
ものである。この他に導電性の帯電ブレードや、非接触
型のコロナ放電器も利用できる。

【００１１】露光手段としての露光装置６は、画像信号
を光に変換して感光体に照射する役目をする。露光装置
６としては、レーザあるいはＬＥＤアレイ等の光源と作
像光学系を組み合わせたものが利用できる。本実施例で
は、光源としてＬＥＤアレイを用い、作像光学系として
セルフォックレンズを用いた。

【００１２】現像手段としての現像装置（例えば３１
Ｙ）は、トナー担持体（例えば３３Ｙ）上にトナー（例
えば３２Ｙ）を吸着して、これを図示矢印方向に搬送
し、感光体上に形成された静電潜像を現像するものであ
る。現像装置としては、二成分磁気ブラシ現像器、一成
分磁気ブラシ現像器、一成分非磁性現像器など公知の技
術がいずれも利用できる。

【００１３】中間転写体１に接して、現像器の下手側に
二次転写手段９が設けられる。この転写手段としては静
電的にトナ−を転移できるものならいずれでもよく、コ
ロナ放電器、あるいは接触型の導電性の材料が用いられ
る。本実施例では図の如く導電性ローラを用いた。この
ローラは金属製支持体にゴム、もしくはスポンジ等の弾
性の性質を持つ抵抗材が積層されて構成される。また、
必要に応じて抵抗材の表面に保護材などをかぶせてもよ
い。転写時には、転写ローラの金属支持体にはトナー電
荷と逆極性の電圧が印加される。

【００１４】この中間転写体１の回転方向下流側には加
熱加圧手段７、８が設けられている。この加熱加圧手段
は記録紙２（記録支持体とも言う）を挟んで一対となっ
て対向するように設けられている。それらの内、記録紙
のトナー像が転写されている表側に加熱手段が備わって
いて、一定の加圧力で圧接される。この加熱手段は金属
性中空部材にハロゲンランプを内蔵したものである。ま
た、ガラス、セラミック等の基材の表面にＮｉ−Ｐ等で
構成される発熱抵抗層を形成し、さらにその上に、Ｔａ
₂Ｏ₅、フッ素樹脂等の保護層で形成したものも利用でき
る。これに対抗して、記録紙のトナー像が転写されてい
ない裏側に、弾性体状のロールで構成された加圧手段が
備わっている。このローラは金属パイプにゴムを積層し
たもので、ゴムとしてはシリコーンなどがよい。本実施
例ではローラ７には加熱手段を備え、ローラ８は表面を
シリコーンゴムで積層したものを用いた。

【００１５】また、ここでは図示しない記録支持体の挿
入手段がもうけてあり、記録支持体２を給紙ローラ１０
によって、中間転写体に給紙する。

【００１６】以下、上記構成の装置の動作について説明
する。中間転写体と感光体４とが図示しない駆動手段に
より、図示矢印方向に一定周速度で同速度で回転する。
記録のスタート信号に基づいて、感光体を帯電装置５を
用いて一様均一に帯電する。次に、露光装置６によっ
て、画像信号に対応した光が感光体に照射されて、静電
潜像が形成される。ここでは、画像に対応する箇所に光
が照射される。これにより、画像部は帯電電荷が消去
し、非画像部は帯電電荷がそのまま残されるように潜像
が形成される。

【００１７】感光体に接触もしくは近接して設けられた
現像装置ユニットにより静電潜像は可視化される。本発
明では反転現像を用いるため、感光体の導電性支持体と
トナー担持体の間にはバイアス電位が印加されている。
このため、トナー担持体上の帯電したトナーは静電気力
により、感光体上に付着し、現像される。

【００１８】感光体上で現像されたトナ−像は、感光体
と対抗する中間転写体に印加された一次転写電圧により
中間転写体上に静電的に転移される。中間転写体にはト
ナ−の帯電極性とは逆極性の電圧が図示しない電圧印加
手段により印加されている。中間転写体上の記録の先頭
位置が、イエロートナーで現像された感光体４上に到達
すると、感光体上のイエロートナーが中間転写体の移動
に応じて次々と転写される。

【００１９】感光体４上にイエロートナーによる画像の
最後尾が現像されると、中間転写体上のイエロートナー
画像の先頭位置に一致するように、感光体上にはマゼン
タトナーが現像され始める。中間転写体上の記録先頭位
置がマゼンタトナーで現像された感光体に到達すると、
同様にイエロートナー像が転移された中間転写体上にマ
ゼンタトナーが転移されていく。同様にシアン、ブラッ
クトナーが中間転写体上に転移されていく。そして、各
色トナーの転写はＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの順で終了し、中間
転写体上に多色画像が形成される。

【００２０】中間転写体上にカラートナー像が全て転写
され、画像の先頭部分が転写ロール９に近づくと、転写
ロールは中間転写体に、図示しない可動手段により初め
て圧接され、記録支持体２は給紙ロール１０により給紙
され、転写ロール９まで送られる。転写ロール９には、
中間転写体上に形成されたカラートナー像の帯電極性と
逆極性の二次転写電圧が図示しない方法で印加され、こ
こで、中間転写体上に形成されたカラー画像は、記録記
録支持体と重ねられ、一括して記録支持体に二次転写さ
れる。

【００２１】記録支持体上に転写されたカラートナー画
像は、加熱加圧手段に移動し、ここで加熱とともに加圧
される。加熱ロール７と加圧ロール８の間に記録支持体
が挿入されると、記録支持体上のカラートナー像は、加
熱溶融される。加熱加圧手段を通り過ぎたトナー画像は
自然に冷却され、再び固体状態に戻り、記録支持体上に
定着される。

【００２２】トナーが記録支持体上に定着した後、記録
支持体は装置外の図示しないスタッカへ排出される。

【００２３】この装置を使用し、硬度の異なるシリコン
ゴムをモールドした中間転写体上に、二色のトナー像を
重ね、その時の感光体と中間転写体との当て込み量と、
中間転写体に転写された各トナー像の位置ズレ量を測定
した。その結果を図２に示す。この様に、当て込み量一
定の場合は、中間転写体の硬度を高くすることで、位置
ズレ量を減少することができ、また、低硬度でも当て込
み量を少なくすることで位置ズレを防ぐことができるこ
とが実験的に分かった。

【００２４】図３は前述の当て込み量を説明した図であ
る。感光体と中間転写体とが線接触している時の、両者
の中心間距離を基準距離ａとすると、この時の当て込み
量ｔは、０ｍｍとなる。例えば、感光体を中間転写体に
近づけると、感光体が中間転写体のシリコンゴム部分を
押し縮め、中間転写体は弾性変形を起こす。この時の中
心間距離をｂとすると、下式で示される当て込み量ｔ
は、感光体によって中間転写体を押し縮めた距離αと等
しい。ｔ＝α＝ａ−ｂ

【００２５】感光体から中間転写体へトナーを転写する
際、感光体と中間転写体とを、密着させるため、ある程
度の当て込み量が必要である。密着度が低いと、転写電
圧による電界の作用が弱められ、転写率が低下したり、
密着していないためにトナー粒子の自由度が高くなり、
感光体から中間転写体に転移している最中にトナー同志
が反発して、トナー飛散等を生じ、画像に悪影響を及ぼ
すことがある。しかし、必要以上に当て込み量を取る
と、前述したような、予期しない画像の位置ズレが発生
する。よって、最低限必要な当て込み量を確保しても、
出力画像に位置ズレが確認できない程度の硬度が必要で
ある。

【００２６】当て込み量の最低値としては、画像に悪影
響が出ない程度の感光体と中間転写体の密着度を常時確
保できることが条件となる。よって、当て込み量の最低
値は、０ｍｍとなり、感光体から中間転写体へのトナー
転写工程時には、常に０ｍｍ以上の当て込み量の確保が
必要である。しかし、感光体や中間転写体は回転動作を
しているため、両者の表面粗さや偏心、装置への取付精
度などの影響で、感光体と中間転写体との中心間距離は
一定に定まらず、当て込み量は常に変動する。装置コス
トが著しく上昇しない範囲での一般的な加工精度や取付
精度から、最大±０．０４ｍｍ程度の当て込み量の変動
を考える必要がある。よって、当て込み量の設定値とし
ては、先の変動範囲を考慮して、０．０４ｍｍ以上が必
要になる。この設定により、当て込み量の最小値は０ｍ
ｍとなり、最大値は０．０８ｍｍとなる。この当て込み
量の最大値の時に、位置ズレが発生しない中間転写体の
ゴム硬度が最低硬度となる。

【００２７】カラー画像における位置ズレは、全く無い
方が良いが、人間が位置ズレと認識できない範囲のズレ
ならば、実際には許容可能である。この許容範囲は一般
には０．１５ｍｍ以下といわれている。中間転写体のゴ
ム硬度を変数にし、位置ズレ量が０．１５ｍｍとなる時
の当て込み量を測定した結果を図４に示す。この図で、
先ほど求めた当て込み量の最大値０．０８ｍｍから、中
間転写体の最低硬度を読み取ると、およそ、ＪＩＳＡ
４０゜となる。よって、前記画像劣化が起きない程度の
当て込み量を確保した時、位置ズレ量を０．１５［ｍ
ｍ］以下とするため、中間転写体硬度は、ＪＩＳＡ４
０゜以上にする必要がある。

【００２８】ところで、転写による画像劣化には、前記
した転写率の低下やトナー飛散以外に、中抜けも影響す
る。中抜けとは、画像端部は転写されるが、画像中央部
のトナーが転写されない現象で、原因としては、感光体
と中間転写体との接触部分での圧力が大きすぎることが
あげられる。位置ズレを無くすには、中間転写体硬度を
あげれば良いことは先ほど述べたが、硬度がＪＩＳＡ
８０゜を超えると、前記した所望の当て込み量を得よう
とした場合、感光体と中間転写体との間に大きな弾性力
が発生する。この圧力により、中抜けや感光体の変形等
を引き起こすことがある。そのため、中間転写体硬度
は、ＪＩＳＡ８０゜以下とする必要がある。

【００２９】以上の結果から中間転写体に使用するゴム
の硬度をＪＩＳＡ４０゜以下にすると位置ズレが発生
し、同８０゜以上では中抜けが起こり、それぞれ画像
劣化の原因となる。高転写率で位置ズレがわからない程
度の高精細画像を得るためには、中間転写体の硬度をＪ
ＩＳＡ４０゜以上８０゜以下の範囲にする必要があ
る。

【００３０】中間転写体のゴム硬度を高くすることの利
点として、位置ズレが無くなること以外に、加工精度の
向上もあげられる。機械加工では、硬度の高い材料ほど
加工精度が上がるため、中間転写体に使用するゴムの硬
度を上げることで表面研磨や切削をする場合には精度が
向上し、表面粗さや偏心率が低下する。その結果、当て
込み量の変動が更に少なくなる。

【００３１】当て込み量の変動は、感光体と中間転写体
との接触部分であるニップ幅の変動につながり、転写率
の変化を引き起こす可能性がある。同一記録紙上で、印
刷中に転写率が変化すると、同色部分でも、転写される
トナー量が異なってしまうため、色相が変化して同色に
は見えなくなってしまう。そのため、ニップ幅変動をで
きる限り少なくし、転写率変動を生じさせないことが望
ましく、高硬度の中間転写体を使用し、加工精度を向上
させることで、この悪影響を最小限に抑えることができ
る。

【００３２】本実施例では感光体と露光装置が各１つず
つ取り付けられた装置に適用した例を説明したが、図５
に示す様な、中間転写体１の表面に、感光体と露光装置
を複数設置した装置への適用も可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、潜像を
保持する画像形成担持体上に形成される複数色のトナー
像を該画像形成担持体に圧接する中間転写体に転写した
後記録支持体に一括して転写するカラー画像形成装置に
おいて、前記中間転写体は、円筒状の基材と、この基材
を被覆する弾性部材と、この弾性部材を被覆する半導電
性部材とから成り、前記弾性部材の硬度をＪＩＳＡ
４０゜以上且つ８０゜以下としたものであり、前記弾性
部材の硬度をＪＩＳＡ４０゜以上にすることにより、
画像を出力するために必要な当て込み量を確保したとき
も、画像の位置ズレを０．１５ｍｍ以下に抑えることが
できる。また、硬度の最大値をＪＩＳＡ８０゜以下と
することで、中抜けのない高精細カラー画像を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置の概略構成図であ
る。

【図２】当て込み量と位置ずれ量との関係を示す図であ
る。

【図３】当て込み量の説明図である。

【図４】ゴム硬度と位置ズレの発生しない当て込み量の
最大値との関係を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す装置の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１中間転写体２記録支持体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ現像ユニット４感光ドラム５帯電装置６露光装置７、８加熱加圧手段９２次転写装置１０給紙ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像を保持する画像形成担持体上に形成
される複数色のトナー像を該画像形成担持体に圧接する
中間転写体に転写した後記録支持体に一括して転写する
カラー画像形成装置において、前記中間転写体は、円筒状の基材と、この基材を被覆す
る弾性部材と、この弾性部材を被覆する半導電性部材と
から成り、前記弾性部材の硬度をＪＩＳＡ４０゜以上
且つ８０゜以下としたことを特徴とするカラー画像形成
装置。