JP3201030B2

JP3201030B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3201030B2
Application number: JP35651392A
Authority: JP
Inventors: 辰男奥野; 修半田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 2001-08-20
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: JPH06194967A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機やレー
ザープリンタ等の画像形成装置に係り、詳細には、中間
転写体を介して感光体ドラム等の潜像担持体上に形成さ
れた未定着トナー像を用紙等の記録媒体に転写する画像
形成装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置としては、
特公昭49-209号公報、特開昭62-206567号公報等に所載
のものが知られている。具体的には、図5に示すよう
に、感光体ドラム等の潜像担持体100上に形成した未定
着トナー像Tを中間転写体101に一次転写し、改めて未定
着トナー像Tを中間転写体101から記録媒体102へ二次転
写して所望の画像を記録媒体102上に形成するように構
成され、特に図示のようにブラック(Bk)、イエロー
(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色に対応した現像
器103〜106を備え、各色の未定着トナー像を重ね合わせ
てフルカラー画像を形成するカラー画像形成装置にあっ
ては、潜像担持体100の一回転毎に形成した各色の未定
着トナー像を中間転写体101上で重ね合わせ、この合成
像を記録媒体102へ一括転写するように構成されてい
る。尚、この図において未定着トナー像Tの転写は静電
転写法により行われ、各転写位置において被転写体の裏
面側に配設されたコロナ放電器107あるいはバイアスロ
ール108にトナーと逆極性の電圧を印加すると、未定着
トナー像が潜像担持体100から中間転写体101へ転写さ
れ、あるいは中間転写体101から記録媒体102へ転写され
る。

【０００３】従来のカラー画像形成装置では記録媒体に
対して各色の未定着トナー像を直接多重転写していたの
で、記録媒体の厚さや表面特性、潜像担持体に対する記
録媒体の搬送特性等の多くの要因によって、記録媒体上
に形成したカラー画像の画質が左右されていた。しか
し、このように中間転写体101を用いたカラー画像形成
装置では既に多重転写のなされた合成像を記録媒体102
に転写しているので、上記の不安定な要因を排除するこ
とができ、多重転写時における画像の乱れや色ずれの発
生を効果的に防止することができるといった利点を有し
ている。

【０００４】ところで、上記画像形成装置において、例
えば多数枚コピーのように複数枚の記録媒体に連続的に
画像形成を行うに当たっては、各記録媒体毎の画像形成
サイクルに入る前に、前サイクルで中間転写体上に残留
した電荷を均一に除去する必要がある。仮に電荷が残留
した状態で次の画像形成サイクルに係る未定着トナー像
の転写を行うとすれば、中間転写体の電位むらに起因し
て未定着トナー像の転写むらが発生するからである。こ
の除電作業の方法としては、従来、次の2つの方法が行
われている。すなわち、第1の方法は、交流電圧の印加
されたコロトロンを使用し、残留電荷を一定の電位レベ
ルに中和する方法である。また、第2の方法は、帯電電
荷の時定数が中間転写体の回転周期より小さくなるよう
に当該中間転写体の体積抵抗率を小さく設定し、中間転
写体が1周期回転する間に残留電荷を中間転写体から放
電させる方法である(特開昭64-74571号公報参照)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
は次のような問題点を有している。先ず、第1の方法
は、交流コロトロンによる除電効率が悪く、中間転写体
を均一な電位に除電することが出来ないといった問題点
を有している。また、交流コロトロンからは直流コロト
ロンの約4倍のオゾンが発生するので、潜像担持体とし
て一般的な感光体の寿命に悪影響を及ぼす他、人体への
悪影響も懸念される。また、第2の方法では、中間転写
体の体積抵抗率を小さく設定しているので、図5に示す
ように転写コロトロンやバイアスロールを用いて未定着
トナー像を静電的に一次転写あるいは二次転写しようと
すると、転写コロトロンから与えられた電荷が中間転写
体中を沿面伝導し、中間転写体と潜像担持体、中間転写
体と記録媒体とが密着する以前に未定着トナー像の転写
が開始されてしまうという問題点があった。このため、
転写された未定着トナー像には転写むらや画像の乱れが
発生し、高品位の画像を形成することができなかった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、画像形成動作の
前に中間転写体の電位レベルを均一に整えることがで
き、以て未定着トナー像の転写の際における画像の乱れ
や転写むらの発生を防止し、良好な転写画像を形成する
ことが可能な画像形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、潜像担持体上に形成した
未定着トナー像を中間転写体上に1次転写し、再度この
未定着トナー像を上記中間転写体から記録媒体へ2次転
写して当該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に
おいて、高電界下で小さな体積抵抗率を示すと共に低電
界下で大きな体積抵抗率を示す材料で上記中間転写体を
形成すると共に、上記一次転写の開始前に上記中間転写
体を所定の電位以上に帯電する転写前帯電器を設けたこ
とを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、上記中間
転写体には少なくとも以下の電気的特性、すなわち高電
界の下では電荷が移動し易いように小さな体積抵抗率を
示す一方、低電界の下では電荷が保持されるように大き
な体積抵抗率を示す半導電性材料で形成される。つま
り、このような電気的特性によれば、中間転写体に電荷
が流入してその表面電位が上昇していくと、これに伴い
中間転写体に印加される電界が大きくなるので、中間転
写体の体積抵抗率は小さくなり、電荷は次第に中間転写
体から流出し易くなる。このため、中間転写体の表面電
位が次第に上昇していくと、流入電荷量に対する流出電
荷量の割合が増加し、ついには図2に示すように流入電
荷量と流出電荷量とが平衡して中間転写体の表面電位は
飽和状態となる(以下、この表面電位を飽和電位と記
す)。

【０００９】図3は本発明に使用される中間転写体の電
気的特性の一例を示すものであり、高電界下で体積抵抗
率が低下する特性を表している。この特性線図は中間転
写体の材質によって異なり、その結果として流入電界と
流出電界とが平衡する電界強度も中間転写体の材質によ
って異なる。従って、中間転写体の材質を任意に選定こ
とにより、上記飽和電位を任意に設定することができ
る。

【００１０】次に、上記転写前帯電器としては、未定着
トナー像が一次転写される前に上記中間転写体に電荷を
与え、これを所定の表面電位以上に帯電させるものであ
ればその構成を適宜変更して差し支えない。ここで所定
の表面電位以上とは、中間転写体の飽和電位以上の意で
ある。つまり、転写前帯電器で中間転写体を飽和電位以
上の表面電位に帯電させると中間転写体からは電荷が流
出し、未定着トナー像の一次転写の前において中間転写
体の表面電位は飽和電位で安定することとなる。

【００１１】また、上記転写前帯電器による中間転写体
の帯電は、各記録媒体に対する画像形成動作の開始前に
一回だけ行えば良いので、必ずしもこれ専用の帯電器を
設ける必要はない。例えば、コロナ放電器やバイアスロ
ールを用いて未定着トナー像の転写を行う場合には、こ
れら転写用のコロナ放電器やバイアスロールを上記転写
前帯電器に転用することもできる。その場合には、コロ
ナ放電器やバイアスロールに対する印加電圧及び印加極
性を転写時と転写前帯電時とで二段階に切り替えること
が必要である。また、中間転写体のクリーニング処理の
前、あるいは未定着トナー像の二次転写の前に中間転写
体を除電する場合には、除電用に設けられたコロナ放電
器を転写前帯電器として転用することもできる。

【００１２】更に、この画像形成装置でカラー画像を形
成する場合には、中間転写体上で各色の未定着トナー像
を重ね合わせるので、中間転写体は各記録媒体毎に重ね
合わされる色数分だけ回転することになるが、このよう
な場合であっても上記転写前帯電器による中間転写体の
帯電は各記録媒体に対する画像形成動作の開始毎に一回
だけ行えば足りる。また、画像形成動作の途中において
中間転写体を除電する行程が含まれないのであれば、多
数枚の記録媒体に対して繰り返し画像形成動作を行う場
合であっても、上記転写前帯電器による中間転写体の帯
電は最初の記録媒体に対する画像形成動作の開始前にの
み行えば足りる。

【００１３】

【作用】上記技術的手段によれば、高電界下で小さな体
積抵抗率を示すと共に低電界下で大きな体積抵抗率を示
す材料で上記中間転写体を形成すると共に、上記一次転
写の開始前に転写前帯電器でこの中間転写体を所定の表
面電位(中間転写体の飽和電位)以上に帯電するので、中
間転写体の電気的特性からその表面電位は飽和電位に収
束して安定化し、前画像形成サイクルでの残留電荷によ
って中間転写体の表面電位が不安定な状態となることが
ない。従って、未定着トナー像の一次転写あるいは二次
転写の際に、転写画像の乱れや転写むらが発生しない。

【００１４】また、上記技術的手段によれば、中間転写
体の沿面方向については高電界が印加されず、当該中間
転写体の絶縁的特性が保たれているので、一次転写位置
前あるいは二次転写位置前での未定着トナー像の早期転
写が発生することはない。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成
装置を詳細に説明する。図1は本発明を適用したカラー
電子写真複写機の概略構成を示している。符号1は感光
体ドラム(潜像担持体)であり、矢線A方向への回転に伴
いその表面には周知の電子写真プロセス(図示せず)によ
って画情報に応じた静電潜像が形成される。また、この
感光体ドラム1の周囲にはブラック(Bk)、イエロー(Y)、
マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色に対応した現像器5〜8
が配設されており、感光体ドラム1に形成された静電潜
像をいずれか一の現像器で現像してトナー像Tを形成す
るようになっている。従って、感光体ドラム1に書き込
まれた静電潜像がイエローの画情報に対応したものであ
れば、この静電潜像はイエロー(Y)のトナーを内包する
現像器6で現像され、感光体ドラム1上にはイエローのト
ナー像が形成される。

【００１６】また、符号2は感光体ドラム1の表面に当接
されるように配置されたベルト状の中間転写体であり、
帯電コロトロン(転写前帯電器)4によって所定の表面電
位になるように電荷を与えられ、複数のロールに張架さ
れて矢線B方向へ回動する。上記感光体ドラム1に形成さ
れた未定着トナー像Tは、感光体ドラム1と上記中間転写
体2とが接する一次転写位置で感光体ドラム1から中間転
写体2の表面に転写される。この一次転写位置におい
て、中間転写体2の裏面側にはコロナ放電器9が配設され
ており、このコロナ放電器9にトナーの帯電極性と逆極
性の電圧を印加することで、感光体ドラム1上の未定着
トナー像Tは中間転写体2に静電吸引される。

【００１７】単色画像を形成する場合は中間転写体2に
一次転写された未定着トナー像Tを直ちに記録媒体3に二
次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせ
たカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム1上で
のトナー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の行程
が色数分だけ繰り返される。例えば4色のトナー像を重
ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラ
ム1上にはその一回転毎にブラック、イエロー、マゼン
タ及びシアンの未定着トナー像Tが形成され、これら未
定着トナー像Tは順次中間転写体2に一次転写される。一
方、中間転写体2は最初に一次転写されたブラックの未
定着トナー像Tを保持したまま感光体ドラム1と同一周期
で回動し、中間転写体2上にはその一回転毎にイエロ
ー、マゼンタ及びシアンの未定着トナー像Tがブラック
の未定着トナー像Tに重ねて転写される。

【００１８】このようにして中間転写体2に一次転写さ
れた未定着トナー像Tは、中間転写体2の回動に伴って記
録媒体3の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送され
る。上記二次転写位置では半導電性のバイアスロール10
が中間転写体2に接しており、フィードローラ11によっ
て所定のタイミングでトレイ12から搬出された記録媒体
3はこのバイアスール10と中間転写体2との間に挟み込ま
れる。上記バイアスロール10にもトナーの帯電極性と逆
極性の電圧が印加されており、中間転写体2に担持され
た未定着トナー像Tは上記二次転写位置において記録媒
体3に静電転写される。

【００１９】そして、未定着トナー像が転写された記録
媒体は剥離爪13によって中間転写体から剥がされ、搬送
ベルト14によって定着器(図示せず)に送り込まれて未定
着トナー像の定着処理がなされる。一方、未定着トナー
像の二次転写が終了した中間転写体2はクリーナ15によ
って残留トナーが除去され、この後に帯電コロトロン4
によって所定の表面電位となるように電荷を与えられ
る。

【００２０】尚、上記バイアスロール10、剥離爪13及び
クリーナ15は中間転写体2と接離自在に配設されてお
り、カラー画像が形成される場合には最終色の未定着ト
ナー像が中間転写体2に一次転写される迄、これら部材
は中間転写体2から離間している。

【００２１】この実施例において、上記中間転写体2は
アクリル塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボ等の樹
脂又は各種ゴムにカーボンブラック等の帯電防止剤を適
当量含有させ、例えば厚さ0.1mmに形成されており、そ
の体積抵抗率は10⁶〜10¹⁴Ω・cmに調整されている。

【００２２】また、図3に示すように、この中間転写体2
は高電界下で小さな体積抵抗率を示すと共に低電界下で
大きな体積抵抗率を示すように形成されている。このよ
うな電気的特性は、中間転写体2を形成する際にこれに
含有される帯電防止剤の抵抗、粒径、粒子間距離を制御
することにより与えられる。中間転写体2を形成してい
る材料の耐電圧を考慮すれば、当該中間転写体2に印加
される電圧が100〜1000Vの範囲、すなわち図3に示すよ
うに電界強度が10⁴〜10⁵V/cmの範囲で体積抵抗率が低下
するように設定するのが好ましく、このように中間転写
体2の電気的特性を設定すれば、電荷の蓄積によって中
間転写体2に耐電圧以上の電圧が作用するのを防止で
き、絶縁破壊を有効に回避することができる。但し、十
分な耐電圧を有する材料で中間転写体2が形成されてい
るのであれば、これ以上の電界強度で体積抵抗率が低下
するように設定しても何ら問題はない。

【００２３】従って、図3に示すように、この中間転写
体2に500V以上の表面電位を与えると、中間転写体に印
加される電界の強度は5×10⁴V/cm以上となることからそ
の体積抵抗率10¹²Ω・cm以下となり、中間転写体2に流
入した電荷は急速に除電されて中間転写体2の表面電位
は低下する。一方、中間転写体2の表面電位が300V以下
になると、中間転写体2に印加される電界の強度は1.7×
10⁴V/cm以下となることからその体積抵抗率は10¹³Ω・c
m以上となり、中間転写体2に流入した電荷は蓄積される
ので中間転写体2は一定の表面電位で安定的に帯電す
る。つまり、図2に示すように、流入電荷量に拘わりな
く中間転写体2の表面電位は一定の値に収束する。

【００２４】ここで、上記帯電コロトロン4を使用せず
に、本実施例の複写機で連続コピーを行ったと仮定す
る。図4はその時の中間転写体2の表面電位を表してい
る。中間転写体2はコピー1枚毎に1次転写用のコロナ放
電器9及び二次転写用のバイアスロール10により帯電さ
れるので、コピー枚数が増加するにつれその表面電位は
上昇していく。しかし、表面電位が上昇するに伴い中間
転写体2に印加される電界は大きくなるので、中間転写
体2の体積抵抗率は徐々に小さくなっていく。その結
果、中間転写体2に流入した電荷は除電され易くなるた
め、次第にコピー毎の表面電位の変化量は小さくなり、
ついにはコピー枚数の増加に関係なく中間転写体2の表
面電位は飽和電位で一定となる。しかし、連続コピーの
初期において中間転写体2の表面電位が変化すると、未
定着トナー像の1次転写及び2次転写の条件を逐次変更し
なければ十分な転写効率を得ることができない。

【００２５】そこで、本実施例ではコピー動作の開始前
に上記帯電コロトロン4で飽和電位以上の表面電位を中
間転写体2に与え、コピー1枚目から中間転写体2の表面
電位を飽和電位で安定化させるようにした。このとき、
上記帯電コロトロン4によって中間転写体2に与える表面
電位は飽和電位以上であれば良く、飽和電位以上であれ
ば余分な電荷は除電され、中間転写体2の表面電位は自
ずと飽和電位まで低下して安定する。従って、帯電コロ
トロン4の放電によって中間転写体2に注入される電荷量
が不安定であっても、中間転写体2の表面電位を安定化
することができ、中間転写体2を常に一定の表面電位に
保持したままで未定着トナー像Tを感光体ドラム1から中
間転写体2へ一次転写し、更にこの未定着トナー像Tを中
間転写体2から記録媒体3へ二次転写することができる。

【００２５】また、1次転写用のコロナ放電器9及び二次
転写用のバイアスロール10から中間転写体2へ流入した
電荷は中間転写体2を張架しているアースロール16に向
かって流れるが、このアースロール16はコロナ放電器及
びバイアスロールとある程度の距離をおいて配設されて
いるため、沿面方向に沿って中間転写体2に印加される
電界は低いものとなる。つまり、沿面方向に関する中間
転写体2の体積抵抗率は高いものとなり、中間転写体2に
流入した電荷の沿面伝導を有効に制限することができ
る。従って、一次転写位置あるいは二次転写位置の手前
で、感光体ドラム1と中間転写体2あるいは中間転写体2
と記録媒体3とが密着する前に未定着トナー像が転写さ
れるのを防止することができる。

【００２６】本実施例では中間転写体2を除電する行程
が何ら含まれていないので、上記帯電コロトロン4によ
る中間転写体2の帯電はコピー1枚目に関する画像形成動
作の前にのみ行えば良く、このようにすれば中間転写体
2の表面電位は連続コピーの終了まで常に飽和電位に保
たれることになる。但し、コピー1枚毎に中間転写体2を
除電する行程(例えば、クリーニング前処理としての除
電)が含まれる場合は、コピー1枚毎に帯電コロトロン4
を作動させて中間転写体2の表面電位を飽和電位まで引
き揚げることが必要である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の画像
形成装置によれば、潜像担持体から中間転写体へ未定着
トナー像を一次転写する以前に、転写前帯電器で上記中
間転写体を所定の表面電位以上に帯電すると、中間転写
体の表面電位は飽和電位に収束して安定するので、未定
着トナー像の一次転写あるいは二次転写の際に転写画像
の乱れや転写むらの発生を防止することができ、高品質
の記録画像を記録媒体上に形成することができる。

【００２８】また、中間転写体の沿面方向についてはそ
の絶縁的特性が保たれているので、一次転写位置前ある
いは二次転写位置前で未定着トナー像が早期に転写され
ることがなく、この点においても転写画像の乱れや転写
むらの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施例を示す概略図
である。

【図２】実施例に係る中間転写体の表面電位と流入電
荷量との関係を示すグラフである。

【図３】実施例に係る中間転写体の体積抵抗率と印加
される電界強度との関係を示すグラフである。

【図４】実施例に係る中間転写体のコピー枚数毎の表
面電位の変化を示すグラフである。

【図５】従来の画像形成装置を示す概略図である。

【符号の説明】

1…感光体ドラム(潜像担持体)、2…中間転写体、3…記
録媒体、4…帯電コロトロン(転写前帯電器)、T…未定着
トナー像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/01 114

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体上に形成した未定着トナー像
を中間転写体上に１次転写し、再度この未定着トナー像
を上記中間転写体から記録媒体へ２次転写して当該記録
媒体上に画像を形成する画像形成装置において、高電界下で小さな体積抵抗率を示すと共に低電界下で大
きな体積抵抗率を示す材料で上記中間転写体を形成する
と共に、上記一次転写の開始前に上記中間転写体を飽和
電位以上に帯電する転写前帯電器を設けたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、
上記転写前帯電器は上記中間転写体の周囲に配設された
他の帯電器と兼用されることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項３】請求項１記載の画像形成装置において、
上記転写前帯電器による中間転写体の帯電は、各記録媒
体に対応した画像形成動作毎に行われることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項４】請求項１記載の画像形成装置において、
上記転写前帯電器による中間転写体の帯電は、最初の記
録媒体に対応した画像形成動作についてのみ行われるこ
とを特徴とする画像形成装置。