JP3613293B2

JP3613293B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3613293B2
Application number: JP09571795A
Authority: JP
Inventors: 俊哉高畑
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JPH08292661A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真プロセスを用いて画像を形成する装置に関しさらに詳しくは静電転写を用いてカラー電子写真プロセスを構成するのに好適な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー電子写真プロセスを用いた画像形成装置として様々な装置が提案されている。
【０００３】
特開平２−２１４１７４号公報では、中間転写体上で色重ねし転写材に一括転写する装置において、感光体から中間転写体に転写する箇所と中間転写体から転写材に転写する箇所を同一とすることにより、従来２箇所必要であった転写装置を１箇所として装置を簡略化することが提案されている。
【０００４】
また、特開平１−２０２７７１号公報では、感光体上で色重ねし転写材に一括転写する装置において、露光強度を調整することにより感光体上の像形成を良好とすることが提案されている。
【０００５】
また、特開平６−１１８８０７号公報では、あらゆる温湿度環境においても良好な転写がなされるべく感光体上および中間転写体上の付着トナー量をセンサにより読みとりその出力に基づき転写電圧を各色ごとに設定する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術においては以下に示す課題があった。
【０００７】
従来の画像形成装置においては、図２に示すように像担持体２２０である中間転写体もしくは感光体上に重ねられたトナー１０５を転写材１１０上に一括転写する際には転写材１１０上にトナー１０５が転写される面とは反対の面に配置される転写電極の電位（例えば転写部材１０７の電位）は転写ニップ内で同一電位であった。カラー画像を転写する場合、転写ニップ内には図２に示すようにトナー層の厚み、トナー帯電量が異なる状態が存在するが、全ての状態でトナー１０５が転写材１１０に転移するように転写部材１０７に印加するバイアス設定をする必要がある。しかし、上記の従来技術のように転写電極の電位を同一電位とすると、トナー層厚すなわち転写されるトナー色数によって転写良好域が異なるため図３に示すように転写良好域は極めて狭い範囲しか存在しない。さらに転写材１１０、転写部材１０７の抵抗値変動や経時的なトナー帯電量の変動によって良好域は変化する。そのため特開平６−１１８８０７号公報のようなトナー量検出手段やトナー帯電量検出手段等を用いバイアス制御を行う必要がありセンサによるコストアップやセンサの検出精度に課題があった。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来の問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転写材１１０、転写部材１０７の抵抗値やトナー帯電量等の変動によらず高品質で耐久性に優れた画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、像担持体上に重ねて形成されたカラートナー像を転写材に一括転写する画像形成装置において、前記転写材に対して前記像担持体と反対側に配置された転写電極の電位を前記像担持体上に形成したトナー情報に基づき変化させる電位可変手段を配設し、前記転写電極は感光体であり、前記電位可変手段が一様帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段であり、前記トナー情報を、顕像化するための潜像形成するときの色毎の画像データをメモリに蓄えたデータとすることを特徴とする。
以上【００１０】
【作用】
本発明によれば、トナーが転移する面とは反対の面に配置される転写電極の電位を前記像担持体上に形成したトナー情報に基づき変化させる電位可変手段を有し、その電位可変手段により図３に示す電位差Ａ、Ｂ、Ｃをトナーの状態に応じて付加する。これを図４を用いて説明する。図４は像担持体上に重ねられたトナー層と転写材背面の転写電極の電位のモデル図である。転写電極１２０の電位を先に示したようにＡ、Ｂ、Ｃと変えるためトナー層１０５にかかる電界がトナー層１０５厚みによらず実質的に同一もしくは極めて近くなる。このため、像担持体２２０に印加される電圧をパラメータにとり転写良好域を示すと図５に示すように図３に比べ良好域が広がる。このため、転写材１１０や転写部材１０７の抵抗値が変動したりトナー帯電量が経時的に変化しても転写不良をおこしにくくなる。
【００１１】
本発明によれば、電位可変手段を感光体に潜像形成する露光手段としたため高解像度の画像に対しても電位を変化させることができる。
【００１２】
本発明によれば、カラートナーを中間転写体であるベルト状の第２感光体に順次重ねる際に電位可変手段を動作させるため、転写したい箇所のみの電位を深くすることができ、ドットの散りや広がりが低減され画像の解像度を高められる。
【００１３】
本発明によれば、一括転写時においても電位可変手段を動作させるため一括転写時の転写良好域を広げる事ができ転写性を向上できる。
【００１４】
本発明によれば、トナー情報をあらかじめわかっている画像データで代用するため簡単に電位可変手段へのデータが作成でき従来のようなセンサが不要となる。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
図１は本発明の画像形成装置の断面概観図である。
【００１６】
まず、装置の動作を説明する。帯電手段１０２は感光体１０１を均一にある電位（例えば−７００Ｖ）に帯電する。本実施例ではローラに直流電圧を印加する接触帯電器を用いたがスコロトロン帯電器を用いても良い。レーザー走査光学系である露光手段１０３によって画像データに応じて形成された６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の解像度の静電潜像（例えば−１００Ｖ）が形成される。次に離接可能な一成分接触方式のイエロー現像器１０４Ｙによって負帯電性イエロートナーが反転現像され感光体上１０１において顕像化される。顕像化されたイエロートナーは、中間転写体１０６上に転写部材１０７に印加されるバイアス（例えば＋１５００Ｖ）の作用で転写される。転写が終了すると感光体１０１上の転写残りトナーは、ブレードを接触させてクリーニングするクリーナ１０８で回収され、続いて感光体電位は除電手段１０９である除電ランプによりリセットされる。同様の動作をマゼンタ現像器１０４Ｍ、シアン現像器１０４Ｃ、ブラック現像器１０４Ｂｋについても繰り返すことにより、中間転写体１０６上に各色のトナーが重ねられフルカラー画像が形成される。この中間転写体１０６上のフルカラー画像は不図示の給紙手段により転写位置まで搬送された転写材１１０に一括転写される。この時、転写部材１０７には先ほど印加した電圧とは逆極性の電圧（例えば−１５００Ｖ）が印加される。また、露光手段１０３では、中間転写体１０６上のトナー層厚に応じて露光強度もしくは露光時間を変えることにより均一帯電された感光体１０１上に異なる静電潜像を形成（例えば、−１００Ｖ、−４００Ｖ、−７００Ｖ）する。この時、現像器１０４には形成された静電潜像にトナー１０５が現像されないバイアスを印加する（例えば＋１００Ｖ）か、もしくは現像器１０４を感光体１０１から離間する。転写材１１０に転移しない中間転写体１０６上の転写残りトナー１０５は、中間転写体クリーナ１１１で回収される。但し、中間転写体クリーナ１１１は、転写材１１０にカラートナー画像を一括転写時には接しそれ以外では離れる構成である。
【００１７】
トナー１０５が転移した転写材１１０は、不図示の定着器により定着され装置外に排出される。
【００１８】
次に、転写材１１０にトナー１０５を一括転写する時の電位について説明する。
【００１９】
図６は本実施例における一括転写時の電位を説明する図である。尚、図６では他の図と同様にトナーと転写材が離れて図示されているがトナーの移動を視覚的に分かりやすくするためのもので実際には接触している。図６において、転写部材１０７には−１５００Ｖが印加されトナー層１０５の厚さによらず同電位面が形成される。一方、トナー１０５が転写材１１０に転写される面と反対の面に配置される転写電極面（本例では感光体１０１面）には、中間転写体１０６上のトナー層厚に応じて露光手段１０３により異なる電位の潜像が形成される。具体的には、トナー層がない部分もしくは１色のみの部分では−７００Ｖ、２色、３色が重なる部分では−４００Ｖ、４色が重なる部分では−１００Ｖとした。
【００２０】
次に中間転写体１０６上のトナー情報の検出方法について説明する。トナー層厚は、中間転写体１０６に対向するように画像の解像度分の表面電位センサを設けトナー上の表面電位を検出したり、反射型センサを設けトナー濃度を検出することで対応できる。しかし、解像度の高いシステムでは前記の方法では限界があるため以下に示す方法でトナー層厚に対応する情報を作成した。まず、顕像化するために潜像形成するときの色毎の画像データをメモリに蓄え各画素における顕像化したトナー色数を把握する。本実施例ではトナー粒径は何れの色トナーも同一としたため顕像化されたトナー色数とトナー層厚はほぼ対応がとれる。よってメモリに蓄えたデータを一括転写時の潜像形成用データとして用いた。トナーの色ごとに粒径が異なる場合、もしくはトナーの粒径は同じでも帯電量が著しく異なる場合は顕像化した色とトナー層厚、帯電量を変換するテーブルを用いメモリに蓄えたデータを加工して一括転写時の潜像形成用データとして用いても良い。
【００２１】
図７は本例において一括転写する際に転写部材１０７に印加する電圧と転写効率の関係を示した図である。図６に示すように感光体１０１上の潜像の電位をトナー１０５層厚により変えたため１色と２色、３色と４色の転写良好域が重なる。
【００２２】
４色の転写良好域が完全に重ならないのは、図６において、２色が重なる部分と３色が重なる部分の電位を同電位としたためであり、電位差をつければほぼ完全に重ねる事も可能である。従来は図３に示したように極めて狭い良好域しか存在しなかったため環境やトナー帯電量によりその良好域にはいるようにバイアスを制御するか、印字品質を妥協するしかなかった。しかし本実施例では、良好なバイアス範囲が広がるため中間転写体１０６や転写部材１０７や転写材１１０の抵抗値が環境により変化したり、トナー帯電量が経時的に変化しても転写部材１０７に印加するバイアスは複雑なバイアス制御がいらず、定電圧電源、もしくは定電流電源もしくは定電流電源で下限電圧を設定する程度の簡単なバイアス制御で高品質な画像が得られるようになった。
【００２３】
本例においては、一括転写時の感光体１０１上の静電潜像を３種類の電位（−１００、−４００、−７００Ｖ）としたが中間転写体１０６、転写部材１０７の抵抗値があまり変動しないシステムにおいては２種類（例えば、−１００、−７００Ｖ）でもよい。その逆にそれらの抵抗値が大きく変動したりトナー帯電量が変動しやすいシステムにおいては４種類（例えば、−１００、−４００、−７００、−１０００Ｖ）として図７における転写良好域をトナー層厚によらずほぼ完全に一致させる方が好ましい。この場合は、中間転写体１０６上から転写材１１０に一括転写する時に帯電手段１０２が感光体１０１を一様帯電する電位を大きくし（例えば−１０００Ｖ）静電潜像の電位差を十分とれる構成とすることが好ましい。
【００２４】
尚、本発明に用いる中間転写体１０６としては、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート等の基材にカーボン等の導電材を分散もしくは塗布することにより表面抵抗を中抵抗化（１０^５〜１０^１１Ω）したフィルム材を用いる。中間転写体１０６の長さは、装置が対応する最大転写材長さより長いことは勿論であり、感光体１０１の周長の整数倍であることが好ましい。
【００２５】
（実施例２）
図８は本発明の画像形成装置における他の実施例の断面概観図である。実施例１と大きく異なる点は感光体１０１上でカラートナー像を重ねる点と感光体を２つ用いる点である。
【００２６】
装置の動作を説明する。非接触帯電手段１１２であるスコロトンは感光体１０１を均一にある電位（例えば−７００Ｖ）に帯電する。露光手段１０３によって画像データに応じて形成された６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の解像度の静電潜像（例えば−１００Ｖ）にまずイエロー現像器１０４Ｙによって負帯電性イエロートナーが反転現像され感光体上１０１において顕像化される。イエロートナーが顕像化された上から帯電手段１０２により帯電がなされ露光手段１０３によって画像データに応じて形成された潜像にマゼンタ現像器１０４Ｍによってマゼンタトナーが顕像化される。同様にシアントナー、ブラックトナーも顕像化され感光体１０１上にフルカラー画像が形成される。感光体１０１上のフルカラー画像は、不図示の給紙手段により転写位置まで搬送された転写材１１０上に以下に示す第２感光体２０１上の電位の作用で一括転写される。第２感光体２０１は正帯電型であって、ローラに直流電圧を印加する第２帯電手段２０２によって一様帯電（例えば＋１５００Ｖ）される。第２露光手段２０３では、感光体１０１上のトナー層厚に応じて露光強度もしくは露光時間を変えることにより均一帯電された第２感光体２０１上に異なる静電潜像を形成（例えば、＋９００Ｖ、＋１２００Ｖ、＋１５００Ｖ）する。転写材１１０に転写されずに感光体１０１上に残ったトナー１０５はクリーナ１０８で回収される。なお、クリーナ１０８は感光体１０１上にトナー１０５を重ねる時には離れ、転写材１１０に一括転写時には接する。トナー１０５が転移した転写材１１０は、不図示の定着器により定着され装置外に排出される。
【００２７】
次に転写材１１０にトナー１０５を一括転写する時の電位について説明する。
【００２８】
図９は本実施例における一括転写時の電位を説明する図である。感光体１０１のトナー１０５のある面の電位は−１００Ｖで同電位面である。一方、トナー１０５が転写材１１０に転写される面と反対の面に配置される転写電極面（本例では第２感光体面２０１）には感光体１０１上のトナー層厚に応じて第２露光手段２０３により異なる電位の潜像が形成される。具体的には、トナー層がない部分もしくは１色のみの部分では＋９００Ｖ、２色、３色が重なる部分では＋１２００Ｖ、４色が重なる部分では＋１５００Ｖとした。
【００２９】
図１０は本例において一括転写する際に第２感光体２０１を第２帯電手段２０２により帯電するときの表面電位と転写効率の関係を示した図である。第２感光体２０１上の静電潜像をトナー１０５層厚により変えたため１色と２色、３色と４色の転写良好域が重なる。本実施例により、良好なバイアス範囲が広がるため転写材１１０の抵抗値が環境により変化したり、トナー帯電量が経時的に変化しても第２帯電手段２０２は複雑なバイアス制御がいらず、定電圧電源、もしくは定電流電源もしくは定電流電源で下限電圧を設定する程度の簡単なバイアス制御で高品質な画像が得られるようになった。
【００３０】
（実施例３）
図１１は本発明の画像形成装置における他の実施例の断面概観図である。
【００３１】
実施例１、２との違いは転写材１１０に一括転写する時だけでなくカラー画像を中間転写体であるベルト状の第２感光体２１１に重ねる際にもトナー１０５が転移する側の電位をトナー情報に応じて変化させる点である。
【００３２】
まず、装置の動作を説明する。帯電手段１０２は感光体１０１を均一にある電位（例えば−７００Ｖ）に帯電する。露光手段１０３によって画像データに応じて形成された６００ｄｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）の解像度の静電潜像（例えば−１００Ｖ）にまずイエロー現像器１０４Ｙによって負帯電性イエロートナーが反転現像され感光体上１０１において顕像化される。顕像化されたイエロートナーは中間転写体であるベルト状の第２感光体２１１上に以下に示す電位の作用で転写される。図１２はベルト状の第２感光体２１１にイエロトナーが転写される時の電位を説明する図である。ベルト状の第２感光体２１１は正帯電型の感光体であって、バイアス極性が切り換え可能な第２非接触帯電手段２１２により一様帯電（例えば＋１５００Ｖ）される。感光体１０１上にイエロートナーが現像された位置と対向するベルト状第２感光体２１１上の電位を＋１５００Ｖ、他の位置の電位を＋１００Ｖに第２露光手段２０３により潜像形成する。トナー１０５を付けたい位置のみに電界が作用するため実施例１における中間転写体１０６上の像に比べシャープなドットが形成された。感光体１０１上の転写残りトナーはクリーナ１０８で回収され、続いて感光体電位は除電手段１０９によりリセットされる。同様の動作をマゼンタ現像器１０４Ｍ、シアン現像器１０４Ｃ、ブラック現像器１０４Ｂｋについても繰り返すことにより中間転写体であるベルト状の第２感光体２１１上に各色のトナーが重ねられフルカラー画像が形成される。ベルト状の第２感光体２１１上のフルカラー画像は、不図示の給紙手段により転写位置まで搬送された転写材１１０上に以下に示す電位の作用で一括転写される。ベルト状の第２感光体２１１上の表面電位は第２非接触帯電手段２１２により先ほどの電位とは逆極性の電位に設定される（例えば−１５００Ｖ）。また、露光手段１０３では、ベルト状第２感光体２１２上のトナー層厚に応じて露光強度もしくは露光時間を変えることにより均一帯電された感光体１０１上に異なる静電潜像を形成（例えば、−１００Ｖ、−４００Ｖ、−７００Ｖ）する。この時、現像器１０４には形成された静電潜像にトナー１０５が現像されないバイアスを印加する（例えば＋１００Ｖ）か、もしくは現像器１０４を感光体１０１から離間する。転写材１１０に転移しないベルト状第２感光体２１１上の転写残りトナー１０５は、転写材１１０に一括転写時には接しそれ以外では離れる中間転写体クリーナ１１１で回収される。トナー１０５が転移した転写材１１０は不図示の定着器により定着され装置外に排出される。
【００３３】
次に転写材１１０にトナー１０５を一括転写する時の電位について説明する。
【００３４】
図１３は本実施例における一括転写時の電位を説明する図である。ベルト状の第２感光体２１１上の表面電位は−１５００Ｖでトナー層１０５の厚さによらず同電位面が形成される。一方、トナー１０５が転写材１１０に転写される面と反対の面に配置される転写電極面（本例では感光体１０１面）にはベルト状第２感光体２１１上のトナー層厚に応じて露光手段１０３により異なる電位の潜像が形成される。具体的には、トナー層がない部分もしくは１色のみの部分では−７００Ｖ、２色、３色が重なる部分では−４００Ｖ、４色が重なる部分では−１００Ｖとした。
【００３５】
図１４は本例において一括転写する際にベルト状の第２感光体２１１を第２非接触帯電手段２１２により帯電するときの表面電位と転写効率の関係を示した図である。感光体１０１上の潜像をトナー層厚により変えたため１色と２色、３色と４色の転写良好域が重なる。本実施例により、良好なバイアス範囲が広がるため転写材１１０の抵抗値が環境により変化したり、トナー帯電量が経時的に変化しても第２非接触帯電手段２１２は複雑なバイアス制御がいらず、定電圧電源、もしくは定電流電源もしくは定電流電源で下限電圧を設定する程度の簡単なバイアス制御で高品質な画像が得られるようになった。
【００３６】
以上、３つの実施例を用いて本発明を説明したが発明の主旨はトナーが転移する面とは反対の面の電位を像担持体上に形成されたトナー情報に基づき変化させることであり、実施形態はこれら実施例に限られるものではない。本実施例では電位可変手段として一様帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段を用いたが解像度があまり高くないシステムでは解像度に応じて設けられた電極を用い電極毎に電位を制御してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べてきた本発明は以下の効果を有する。
【００３８】
本発明によれば、トナーが転移する面とは反対の面に配置される転写電極の電位を前記像担持体上に形成したトナー情報に基づき変化させる電位可変手段を有するため転写良好なバイアス範囲を広げることができ、転写材や転写部材の抵抗値が変動したりトナー帯電量が経時的に変化しても高効率な転写性が確保でき信頼性の高い画像形成装置を提供できる。
【００３９】
本発明によれば、電位可変手段を感光体に潜像形成する露光手段としたため電位可変手段における電位の解像度を容易に高められ高品質な画像形成装置を提供できる。
【００４０】
本発明によれば、カラー画像を中間転写体であるベルト状第２感光体に重ねる際に電位可変手段を動作させるためドットの散り、広がりが低減されさらに高品質な画像形成装置を提供できる。
【００４１】
本発明によれば、一括転写時においても電位可変手段を動作させるため一括転写時の転写良好域を広げる事ができ信頼性の高い画像形成装置を提供できる。
【００４２】
本発明によれば、トナー情報をあらかじめわかっている画像情報で代用するためトナー層厚検知手段等が不要で小型、低コストの画像形成装置を提供できる。
以上
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における画像形成装置断面概観図。
【図２】転写ニップを拡大して示す図。
【図３】画像形成装置における転写電圧と転写効率の関係を示す図。
【図４】本発明における転写時の電位を説明する図。
【図５】本発明による転写電圧と転写効率の関係を示す図。
【図６】本発明の第１の実施例における一括転写時の構成と電位を示す図。
【図７】本発明の第１の実施例における転写電圧と転写効率の関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例における画像形成装置断面概観図。
【図９】本発明の第２の実施例における一括転写時の構成と電位を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例における第２感光体帯電電位と転写効率の関係を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施例における画像形成装置断面概観図。
【図１２】本発明の第３の実施例における順次転写時の構成と電位を示す図。
【図１３】本発明の第３の実施例における一括転写時の構成と電位を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施例における第２感光体電位と転写効率の関係を示す図。
【符号の説明】
１０１感光体
１０２帯電手段
１０３露光手段
１０４現像器
１０４Ｙイエロー現像器
１０４Ｍマゼンタ現像器
１０４Ｃシアン現像器
１０４Ｂｋブラック現像器
１０５トナー
１０６中間転写体
１０７転写部材
１０８クリーナ
１０９除電手段
１１０転写材
１１１中間転写体クリーナ
１１２非接触帯電手段
１２０転写電極
２０１第２感光体
２０２第２帯電手段
２０３第２露光手段
２１１ベルト状第２感光体
２１２第２非接触帯電手段
２２０像担持体

Claims

像担持体上に重ねて形成されたカラートナー像を転写材に一括転写する画像形成装置において、前記転写材に対して前記像担持体と反対側に配置された転写電極の電位を前記像担持体上に形成したトナー情報に基づき変化させる電位可変手段を配設し、前記転写電極は感光体であり、前記電位可変手段が一様帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段であり、前記トナー情報を、顕像化するための潜像形成するときの色毎の画像データをメモリに蓄えたデータとすることを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体が中間転写体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。
前記像担持体が感光体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。
感光体を一様帯電する帯電手段、画像情報に基づき前記感光体上に静電潜像を形成する露光手段、前記静電潜像を顕像化する現像手段、ベルト状の第２感光体を一様帯電する第２帯電手段、前記第２感光体上に静電潜像を形成する第２露光手段を有し、前記感光体上に顕像化したカラートナー像を前記第２感光体上に順次転写する際に、前記第２感光体の電位を前記感光体上のトナー情報に応じて前記第２露光手段により変化させ、前記トナー情報を、顕像化するための潜像形成するときの色毎の画像データをメモリに蓄えたデータとすることを特徴とする画像形成装置。
第２の感光体と感光体の間に転写材を通過させることにより前記第２感光体上に重ねられたカラートナー像を前記転写材に一括転写する際に前記感光体の電位を前記第２感光体上のトナー情報に応じて前記露光手段により変化させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。