JP3604876B2

JP3604876B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3604876B2
Application number: JP20949397A
Authority: JP
Inventors: 鶴谷　　貴明; 竹内　　昭彦; 健彦鈴木; 和弘船谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: JPH1152664A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成したトナー像を中間転写体を介して転写材に転写する、電子写真方式のカラー画像形成装置、例えば、複写機、レーザービームプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、４色フルカラーの画像形成装置の概略構成を示す。
【０００３】
同図に示す画像形成装置は、矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１表面を、帯電部材２によって帯電し、露光装置１１によって露光（Ｌ）し、静電潜像を形成する。現像装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを搭載したロータリ３を回転させることで所定の現像器（同図ではＹ現像器４ａ）を感光ドラム１に対向する現像位置に配置し、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。このトナー像は、ローラ５ａ、５ｂ、５ｃに掛け渡されて中間転写装置５を構成する中間転写ベルト５ｄ上に、一次転写ローラ６によって一次転写される。一次転写後の感光ドラム１は、表面に残ったトナー（一次転写残トナー）が感光ドラムクリーニング装置１０によってクリーニングされる。
【０００４】
上述の帯電、露光、現像、一次転写、そしてクリーニングの一連の画像形成プロセスを、Ｙトナー以外の残りの３色のトナー、すなわち、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーについても繰り返し行って、中間転写ベルト５ｄ上に４色のトナー像を重ねる。
【０００５】
この４色のトナー像は、二次転写ローラ７により、紙等の転写材Ｐに一括して二次転写された後、定着装置９による加熱、加圧によって転写材Ｐ表面に定着される。
【０００６】
二次転写後に、中間転写ベルト５ｄ表面に残ったトナー（二次転写残トナー）は、中間転写ベルトクリーニング装置のクリーニングローラ８によって除去される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の画像形成装置において、二次転写ローラ７の転写幅（軸方向の寸法をいう。）Ｗｔは、最大転写材幅（転写材Ｐのうちで幅が最大のもののその幅）Ｗｐ以上に設定しておけば、種々の幅の転写材Ｐが給紙されても対応できる。つまり、一般に、Ｗｔ＞Ｗｐ…▲１▼に設定されている。
【０００８】
また、中間転写ベルトクリーニング装置である帯電装置の帯電幅Ｗｃは、最大画像幅Ｗｉ以上に設定しておけばどのような画像の二次転写残トナーに対しても電荷を付与することが可能となる。つまり、Ｗｃ＞Ｗｉ…▲２▼に設定されている。
【０００９】
さらに、最大転写材幅Ｗｐと最大画像幅Ｗｉとの関係は、Ｗｐ≧Ｗｉ…▲３▼である。
【００１０】
以上の３つの式▲１▼、▲２▼、▲３▼、すなわち、
Ｗｔ＞Ｗｐ…▲１▼
Ｗｃ＞Ｗｉ…▲２▼
Ｗｐ≧Ｗｉ…▲３▼
からは、ＷｔとＷｃとの大小関係については、特定することができない。
【００１１】
すなわち、式の上からは、Ｗｃ≧Ｗｔである必要はまったくないはずである。ところが、実際には、Ｗｃ＜Ｗｔとなるように設定すると、中間転写ベルト５ａ表面のうちの、帯電装置８によって帯電（除電）されない部分の表層、すなわち二次転写バイアスのみが印加される部分の表層が短期間で絶縁破壊を起こして微小な孔があき、その孔が徐々に広がってひび割れとなり、このひび割れが画像領域にまで達すると画像不良を招くという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、中間転写ベルト表面のひび割れを防ぎ、ひび割れが原因の画像不良を防止するようにしたカラー画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述目的を達成するための、請求項１に係る本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー像の一次転写を第１の転写部位にて受ける中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上のトナー像を第２の転写部位にて転写材上に二次転写して転写材上にトナー像を形成する転写手段と、前記二次転写後に前記中間転写ベルト上に残った二次転写残トナーに電荷を付与する帯電手段と、を有し、前記中間転写ベルトは厚さ２〜１００μｍでかつ体積抵抗率が１０^８〜１０^１８Ω・ｃｍの層を有し、前記転写手段は、転写幅Ｗｔの範囲で前記中間転写ベルトを帯電する機能を有し、前記帯電手段によって電荷が付与される前記二次転写残トナーを前記第１の転写部位にて一次転写と並行して前記像担持体上へ逆転写させるカラー画像形成装置において、前記帯電手段へはＡＣバイアスが印加され、前記ＡＣバイアスは、電圧の振幅の中心値が０Ｖであり、前記二次転写残トナーに前記逆転写に要する電荷を付与しつつ前記中間転写ベルト表面を略０Ｖに除電する機能を有し、前記転写手段の前記中間転写ベルトの移動方向と直交する方向の転写幅Ｗｔは、前記帯電手段の前記中間転写ベルトの移動方向と直交する方向の帯電幅Ｗｃよりも内側に相当する範囲にある、ことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
〈実施の形態１〉
図１に、本発明に係るカラー画像形成装置の一例を示す。なお、同図は、４色フルカラーのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【００１８】
同図に示す４色フルカラーのレーザービームプリンタ（以下「画像形成装置」という）は、第１の像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１を備えている。
【００１９】
感光ドラム１の上方には一次帯電器２及び露光装置１１が配設され、また左方には現像装置３が配設され、下方には中間転写装置５が配置され、上方には感光ドラムクリーニング装置１０が配設されている。
【００２０】
上述の感光ドラム１は、アルミシリンダの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、Ｓｅ（セレン）等の光導電体を塗布して構成したものである。感光ドラム１は、装置本体（不図示）によって回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００２１】
一次帯電器２は、感光ドラム１表面に接触配置された帯電ローラであり、電源（不図示）によって帯電バイアスが印加され、これにより感光ドラム１表面を所定の極性、所定の電位に均一に帯電するものである。
【００２２】
露光手段１１は、レーザー発振器、反射ミラー１１ｂ等を備えており、画像情報に応じた露光（Ｌ）を行って静電潜像を形成するものである。
【００２３】
現像装置３は、回転自在なロータリ４Ａに搭載された４個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備えている。各現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーを収納しており、ロータリ４Ａの回転にともない、それぞれの現像用開口面が常に外側を向くようにして駆動される。現像装置３は、ロータリ４Ａの回転によって、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供される現像器（同図ではイエロー現像器４ａ）が、感光ドラム１表面に対向する現像位置に配置され、静電潜像にトナーを付着させて静電潜像を現像するように構成されている。
【００２４】
中間転写装置５は、支持体として３本のローラ、すなわち、従動ローラ５ａ、二次転写対向ローラ５ｂ、駆動ローラ５ｃを備えている。これら３本のローラ５ａ、５ｂ、５ｃに第２の像担持体としての中間転写ベルト５ｄが巻き掛けられている。中間転写ベルト５ｄは、エンドレス状（無端状）に形成されたゴムベルトであり、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ５方向に駆動される。中間転写ベルト５ｄの内側における、感光ドラム１とほぼ対向する位置には、一次転写ローラ（第１の転写手段）６が配置されている。一次転写ローラ６は、中間転写ベルト５ｄを感光ドラム１表面に押圧して一次転写部位ｔ_１を形成している。また、中間転写ベルト５ｄの外側における二次転写対向ローラ５ｂに対応する位置には、二次転写ローラ（第２の転写手段）７が配設されている。二次転写ローラ７は、中間転写ベルト５ｄに対して接離自在に配設されており、接触時には、二次転写部位ｔ_２を形成する。さらに、中間転写ベルト５ｄの移動方向に沿っての二次転写部位ｔ_２と一次転写部位ｔ_１との間には、中間転写ベルトクリーニング装置（帯電手段）８が設けられている。
【００２５】
転写材Ｐの移動方向についての二次転写ローラ７の下流側には、転写材Ｐ表面に二次転写されたトナー像を定着させるための定着装置９が配設されている。
【００２６】
次に、上述構成の画像形成装置の動作について説明する。
【００２７】
感光ドラム１は、駆動手段によって矢印Ｒ１方向に回転駆動され、その表面が一次帯電器２によって帯電される。一次帯電器２には、直流電圧に交流電圧が重畳された重畳電圧が印加され、これにより、感光ドラム１表面は、所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。つづいて、露光装置１１のレーザードライバ（不図示）にイエローの画像情報に従った信号が入力されると、レーザー発振器１１ａからレーザー光が発光される。このレーザー光は、ポリゴンミラー（不図示）、反射ミラー１１ｂ等を介して感光ドラム１表面に照射され、照射部分の電荷を除去して静電潜像を形成する。
【００２８】
この感光ドラム１上の静電潜像は、ロータリ４Ａの回転によって現像位置に配置されたイエローの現像器４ａによってイエローのトナー像として現像される。
【００２９】
感光ドラム１上のイエローのトナー像は、電源（不図示）から一次転写ローラ６に印加された一次転写バイアスによって、中間転写ベルト５ｄ表面に一次転写される。このとき、中間転写ベルト５ｄに一次転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（一次転写トナー）は、感光ドラムクリーニング装置１０によって除去され、感光ドラム１は、次の色のトナー像の形成に備えられる。
【００３０】
以上の、帯電、露光、現像、一次転写、クリーニング（感光ドラム１の）の一連の画像形成プロセスを、上述のイエロー以外の他の３色、すなわちマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーについても順次に行って、中間転写ベルト５ｄ上に４色のトナー像を重ねる。
【００３１】
中間転写ベルト５ｄ上の４色のトナー像は、電源（不図示）によって二次転写ローラ７に印加された二次転写バイアスにより、転写材Ｐ上に一括して二次転写される。なお、転写材Ｐは、給紙カセット（不図示）に収納されていたものが、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する搬送装置（いずれも不図示）によって、中間転写ベルト５ｄの回転に同期して供給されたものである。
【００３２】
二次転写後の転写材Ｐは、定着装置９に搬送され、ここで加熱加圧されて表面に４色のトナー像が定着された後、装置本体外部に排出される。
【００３３】
上述の二次転写時に転写材Ｐ上に二次転写されないで中間転写ベルト５ｄ表面に残ったトナー（二次転写残トナー）は、中間転写ベルトクリーニング装置８によって電荷が付与され、上述のトナー像の一次転写時に、中間転写ベルト５ｄ表面から感光ドラム１表面に逆転写され、その後、感光ドラムクリーニング装置１０によって除去される。
【００３４】
ここで、上述の中間転写ベルト５ｄについて詳述すると、中間転写ベルト５ｄは、厚さ０．３〜２ｍｍ、体積抵抗率１０^４〜１０^８ Ω・ｃｍに調整されたアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等を無端状に形成したゴム基層上に、厚さ２〜１００μｍ、体積抵抗率１０^８〜１０^１８Ω・ｃｍに調整されたゴム又はＰＶｄＦ、ＰＥＴ、ポリカーボネイト、ポリエチレン、シリコーン等の樹脂を表層として設けた構成となっている。
【００３５】
また、中間転写ベルト５ｄ表面に残った二次転写残トナーに電荷を付与するための中間転写ベルトクリーニング装置８は、帯電部材として複数層によって形成され、弾性を有するクリーニングローラ（ローラ状の帯電器）８ａと、これに交流電圧を印加する交流電源８ｂと、直流電圧を印加する直流電源８ｃとを備えている。なお、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａは、中間転写ベルト５ｄに対して接離可能に配置されている。
【００３６】
次に、本発明の特徴部分について説明する。
【００３７】
図２は、図１における中間転写ベルト５ｄ、二次転写ローラ７、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａについて、それぞれの幅（軸方向長さ、あるいは転写材Ｐの搬送方向に向かっての左右方向の長さをいう）を模式的に示すものである。まず、同図に示すように、これらの部材のうちでは、中間転写ベルト５ｄの幅が最も広い。
【００３８】
次に、二次転写ローラ７の転写幅をＷｔ、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａの帯電幅をＷｃとしたとき、Ｗｃ≧Ｗｔと、Ｗｃ＜Ｗｔとの場合において、中間転写ベルト５ｄのひび割れ発生にどの程度の差があるかを検討した。
【００３９】
共通条件として、二次転写ローラ７に印加する二次転写バイアスは＋１０μＡの定電流制御とした。また、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａに印加するバイアス波形は、図３に示すように、ピーク間電圧が２．５ｋＶ_ＰＰ、周波数が２ｋＨｚ、デューティー比がプラス側８０％でマイナス側２０％、そして、ＤＣ電圧は０Ｖに設定し、二次転写残トナーにはプラス電荷を付与しつつ、中間転写ベルト５ｄ表面はほぼ０Ｖに除電されるように設定した。
【００４０】
図６は、中間転写ベルト５ｄのひび割れ発生状況を示している。○はまったく発生していない場合、△は中間転写ベルト５ｄ表面に微小な穴が発生した場合、×はひび割れが発生した場合、××はひび割れが画像領域にまで及んだ場合である。
【００４１】
同図から明らかなように、Ｗｃ＜Ｗｔの場合には、耐久枚数５ｋ枚（５０００枚）程度で端部に微小な穴が発生し、１０ｋ枚（１００００枚）で端部にひび割れが発生した。そして、５０ｋ枚（５００００枚）ではひび割れが画像領域にまで達成してしまった。
【００４２】
これに対し、Ｗｃ≧Ｗｔの場合には５０ｋ枚で中間転写ベルト全体に微小な穴が発生したものの、画像不良の原因となるひび割れにまでは至らなかった。
【００４３】
上述の、Ｗｃ＜Ｗｔの場合、中間転写ベルト５ｄの端部は、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａによって除電されることなく二次転写バイアスが常に印加されることになり、中間転写ベルト５ｄ表面がチャージアップされる。このため、ベルト表層の高抵抗層へ電界が集中し、絶縁破壊に至ったものと思われる。
【００４４】
これに対し、Ｗｃ≧Ｗｒの場合、中間転写ベルト５ｄ表面は、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａによって常に除電されることになるので、中間転写ベルト５ｄ表面がチャージアップすることもなく、絶縁破壊も発生しにくくなっているものと思われる。
【００４５】
〈実施の形態２〉
図４に、実施の形態２におけるカラー画像形成装置の縦断面図を示す。なお、図１に示すものと同じ構成、作用の部材等については、同じ符号を付して、その説明は重複説明は適宜省略するものとする。
【００４６】
実施の形態１において、中間転写ベルト５ｄ表面の二次転写残トナーに電荷を付与する中間転写ベルトクリーニング装置８が、帯電部材として中間転写ベルト５ｄ表面に接触可能な中間転写ベルトクリーニングローラ８ａを有していたが、これによると、周波数の高い領域を使用するので微弱ながら帯電音が発生した。また、中間転写ベルトクリーニングローラ８ａは、環境変動に対しては、性能の変化が小さいものの、ややコストが高くなるというデメリットもあった。
【００４７】
そこで、本実施の形態２においては、中間転写ベルト５ｄ上の二次転写残トナーに電荷を付与する中間転写ベルトクリーニング装置８の帯電部材として図５（ａ）、（ｂ）に示すような非接触型の帯電電極８Ａを用いた。帯電電極８Ａは、中間転写ベルト５ｄの搬送方向に沿った長さが１０ｍｍ、帯電幅がＷｃの長板状に形成され、中間転写ベルト５ｄ表面との間のギャップ幅が７０μｍとなるように配設された。帯電幅Ｗｃが二次転写ローラ７の転写幅Ｗｔよりも広い場合、つまりＷｃ≧Ｗｔである場合と、この逆、Ｗｃ＜Ｗｔである場合とにおいて、前述の実施の形態１とまったく同様の条件で検討したところ、図６に示す実施の形態１と同様の結果を得ることができた。すなわち、Ｗｃ≧Ｗｔとすれば中間転写ベルト５ｄのひび割れを防げることができ、これに加えて、帯電音の低減、及びコストダウンを図ることができた。
【００４８】
なお、上述の実施の形態１及び実施の形態２においては、第２の像担持体として、中間転写ベルト５ｄを使用した例について説明を行ったが、この中間転写ベルト５ｄに代えて、ドラム状の中間転写ドラムを使用した場合においても、同様の効果を上げることができるのはいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、第１の像担持体上に順次に形成したトナー像を、第２の像担持体を介して転写材に一括して二次転写するとともに、第２の像担持体上の二次転写残トナーに、帯電手段により電荷を付与することにより、二次転写残トナーを一次転写と平行して前記第１の像担持体上へ逆転写させるカラー画像形成装置において、第２の転写手段の転写幅をＷｔ、帯電手段の帯電幅をＷｃとしたとき、Ｗｃ≧Ｗｔを満たすことにより、第２の像担持体上に発生するひび割れを防防止し、ひび割れに起因する画像不良のない安定した画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】中間転写ベルト、二次転写ローラ、中間転写ベルトクリーニングローラの幅の関係を示す図。
【図３】実施の形態１におけるクリーニングバイアスの波形を示す図。
【図４】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図５】（ａ）は実施の形態２の帯電電極の斜視図。
（ｂ）は実施の形態２の帯電電極と中間転写ベルトとのギャップを示す側面図。
【図６】中間転写ベルトクリーニングローラの帯電幅Ｗｃと二次転写ローラ転写幅Ｗｔとの大小関係の違いによる中間転写ベルト表層のひび割れの違いを示す図。
【図７】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１第１の像担持体（感光ドラム）
５ｄ第２の像担持体（中間転写ベルト）
６第１の転写手段（一次転写ローラ）
７第２の転写手段（二次転写ローラ）
８帯電手段（中間転写ベルトクリーニング装置）
８Ａ帯電部材（帯電電極）
８ａ帯電部材（ローラ状の帯電器）
Ｐ転写材
ｔ_１第１の転写部位
ｔ_２第２の転写部位
Ｗｃ帯電手段の帯電幅
Ｗｔ第２の転写手段の転写幅

Claims

トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー像の一次転写を第１の転写部位にて受ける中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上のトナー像を第２の転写部位にて転写材上に二次転写して転写材上にトナー像を形成する転写手段と、前記二次転写後に前記中間転写ベルト上に残った二次転写残トナーに電荷を付与する帯電手段と、を有し、前記中間転写ベルトは厚さ２〜１００μｍでかつ体積抵抗率が１０^８〜１０^１８Ω・ｃｍの層を有し、前記転写手段は、転写幅Ｗｔの範囲で前記中間転写ベルトを帯電する機能を有し、前記帯電手段によって電荷が付与される前記二次転写残トナーを前記第１の転写部位にて一次転写と並行して前記像担持体上へ逆転写させるカラー画像形成装置において、
前記帯電手段へはＡＣバイアスが印加され、前記ＡＣバイアスは、電圧の振幅の中心値が０Ｖであり、前記二次転写残トナーに前記逆転写に要する電荷を付与しつつ前記中間転写ベルト表面を略０Ｖに除電する機能を有し、前記転写手段の前記中間転写ベルトの移動方向と直交する方向の転写幅Ｗｔは、前記帯電手段の前記中間転写ベルトの移動方向と直交する方向の帯電幅Ｗｃよりも内側に相当する範囲にある、
ことを特徴とする画像形成装置。