JP3837956B2 - 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、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機などの画像形成装置に係わり、詳しくは、像担持体上に形成したトナー像を中間転写体を介して記録媒体上に転写する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真を用いた画像形成装置、特にカラー画像形成装置においては、色分解された各像のずれを防止する必要がある。このために、記録媒体を、転写ドラムや転写ベルトである搬送部材上に静電的または機械的に保持して搬送する方式(以下転写ドラム方式、転写ベルト方式と記す)が用いられている。これによりドラムなどの搬送部材上の記録媒体が動くことを防止し、各像のずれを防止している。また、色分解された各像を一旦中間転写体に転写し、この中間転写体上で重ね合わせた後、記録媒体に転写する方式も用いられている。この方式の場合、記録媒体への転写は一回であるので、このときに像のずれは発生しない。
【0003】
これらの転写方式においては、記録媒体あるいは中間転写体などの被転写媒体上に画像を転写するために主として静電転写方式が採用され、そのため、これらの被転写媒体に電荷が付与される。しかし、付与された電荷が被転写媒体に過剰に蓄積されると、被転写媒体上に転写されたトナーが過剰な電荷により飛散して種々の障害を発生することがある。
【0004】
例えば、上記転写ドラム方式や転写ベルト方式の場合、記録媒体をドラムあるいはベルトなどの記録媒体搬送部材上に静電的に保持するため、記録媒体搬送部材として誘電体などが用いられることが多い。そのため、転写位置で供給された電荷が記録媒体搬送部材の裏面に長い間保持されて次第に蓄積され、上述のように画像形成に支障をきたす場合が有る。そこで、記録媒体搬送部材の過剰な電荷を除去するため、コロナ放電方式などによる除電手段を設置することが考えられるが、これは、構成が複雑化し、コストが上昇する場合がある。また、このような除電手段は環境条件の変化などの影響を受けやすいという問題もある。
【0005】
一方、中間転写方式の場合、過剰な電荷が蓄積しないよう半導電性材料を用いた中間転写体を使用することにより、供給された電荷が短時間のうちに減衰し、やがて消滅するように構成することができる。このため、上記の転写ドラム方式や転写ベルト方式のような問題は発生しない。しかしながら、中間転写方式の場合は、以下に説明するような別の問題がある。
【0006】
半導電性の中間転写体に付与された電荷は、前述のように時間と共に減少する。よって、中間転写体に像が転写される位置である転写位置で供給された電荷は、中間転写体の移動につれて転写位置から離れるに従って減少する。すると、トナーを中間転写体に保持しようとする力も減少する。このとき、同じ極性に帯電したトナーどうしが反発し、飛散して、画像が劣化するという問題が生じる。
【0007】
図6は、半導電性の中間転写体に供給された電荷の減衰状態を示す図である。図6の横軸は、像担持体直下の転写位置をゼロとし、中間転写体の下流側に向かってマイナスの値で表示した距離を表し、縦軸は、電荷密度を表している。また、図7は、トナー同士の反発による飛散のために劣化した画像の例である。図示するように、飛散したトナーが、文字以外の点となり、画質を劣化させている。
【0008】
前述のトナー同士の反発による画質の劣化を改善するために、特開平9−171306号公報では、転写位置を通過した後の中間転写体に電荷を付与する帯電装置や、中間転写体を挟んで配置される電極対、などが開示されている。帯電装置によって、転写位置通過後も電荷を供給することで、減少する電荷を補っている。また、電極対の場合には、それらの間に生じる電界によって、中間転写体が電荷を失っても、トナーが中間転写体上に付着するだけの力を発生させている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報によれば、中間転写体上でトナー飛散を発生させないためにはトナー画像が記録媒体に移動するまで吸着方向の力を作用させつづける必要性が有る。その場合、中間転写体の表裏面にわたって帯電装置や電極対など電界を付与する手段を配置しなければならず、装置の大型化、複雑化、電界形成のため新たな電源装置の必要性などの各問題が引き起こされる。
【0010】
本発明は、前述の問題を考慮してなされたものであり、中間転写体など、被転写媒体上に転写されたトナー像のトナーの飛散を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明にかかる画像形成装置は、像担持体上に担持されるトナー像を、中間転写体を介して記録媒体上に転写し、画像を形成する画像形成装置であって、前記中間転写体は、電荷が付与され、この電荷によって前記トナー像を形成するトナーが吸引され、トナー像が転写される半導電性の転写層と、前記転写層より下層に配置され、像担持体の電位と、転写用帯電器により与えられた中間転写体の裏面の電位との間の電位が付与される導電性の電極層と、を含んでいる。さらに、この画像形成装置は、前記中間転写体の移動経路の、トナー像を受け取る第1転写領域の後端付近からトナー像を受け渡す第2転写用域の前端付近までと、前記第2転写領域の後端付近から第1転写領域の前端付近までとの少なくとも一部において、前記中間転写体に対向配置される対向電極を有している。対向電極は、前記電極層との間に、転写層上のトナーを当該転写層に押しつける向きの力を発生させる電界を形成する。
【0012】
中間転写体の電極層は導電性であるので、この層の電位は中間転写体全体にわたって均一となる。したがって、転写位置における電位とほぼ同電位が、中間転写体全体にわたって維持される。この電極層と対向電極の間に電界が生じ、これによってトナーが中間転写体上に維持される。
【0013】
また、前記対向電極は、前記中間転写体の移動方向に沿って、トナー像を受け取る第1転写領域の後端付近から、トナー像を受け渡す第2転写領域の前端付近までと、前記第2転写領域の後端付近から第1転写領域の前端付近まで、配置されることが好ましい。
【0014】
さらに、前記対向電極の幅は、前記中間転写体のトナー像が形成される領域の幅より大きくすることが好ましい。このようにしておくことで、画像形成領域において、より均一な電界を形成することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下、実施形態と記す)を図面に従って説明する。図1は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。装置本体10の上部には、原稿12の画像を読み取る画像読取部14が配備されている。この画像読取部14には、プラテンガラス16、光源18、2つの走査ミラー20,22、結像レンズ24、カラー用のCCDセンサ26などが備えられている。そして、プラテンガラス16上に載置され、光源18によって照らされた原稿12からの反射光像は、2つの走査ミラー20,22、及び結像レンズ24を介してCCDセンサ26によってRGBの画像信号として読み取られる。
【0016】
読み取られたRGBの画像信号は画像信号処理部28に入力され、ここでイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像信号に変換されると共に、必要に応じて画像信号処理部28の内部に設けられたメモリに一時記憶される。
【0017】
カラー画像形成装置本体10の内部には、前記画像信号に基づき電子写真方式によりトナー像を形成する画像形成ユニット30と、画像形成ユニット30で形成されたトナー像を受け取り、記録媒体まで搬送し、これに受け渡す中間転写ユニット32とが備えられている。
【0018】
画像形成ユニット30には、表面が感光体である像担持体ドラム34は、その表面が帯電器36によって所定の負電位に一様に帯電される。その後、レーザービーム走査部38によって、画像信号処理部28からの色ごとの画像信号に基づきビームの走査が行われる。これにより画像露光が行われ、像担持体ドラム34上に静電潜像が形成される。
【0019】
像担持体ドラム34上に形成された静電潜像は、前述の4(Y,M,C,K)色に対応した現像器40Y,40M,40C,40Kのうち対応する色の現像器により現像され、その色のトナー像が形成される。トナーは負に帯電しており、像担持体ドラム34上のレーザービームが照射された領域に付着する。像担持体ドラム34上に形成された1色のトナー像は、第1の転写位置P1にて、中間転写ユニット32の中間転写体ベルト42に転写される。転写されずに像担持体ドラム34に残留したトナーは、クリーナ44に回収される。そして、4色のトナー像を順次中間転写体ベルト42上に重ねて転写することにより、ここにはカラーの画像が形成される。
【0020】
中間転写体ベルト42は、駆動ロール46、テンションロール48、アイドラロール50、2次転写用バックアップロール52に張架されている。そして、駆動ロール46の駆動によって矢印Bの方向に駆動される。中間転写体ベルト42のトナー像が形成される面に対向するように、対向電極54が配置されている。対向電極54は、帳架される中間転写体ベルト42の、トナー像の受け渡しを行う転写位置以外のほぼ全周にわたって配置される。また、対向電極54の幅、すなわち中間転写体ベルト42の移動方向に直交する方向の寸法は、少なくとも中間転写体ベルト42上のトナー画像が形成される領域よりも大きく、本実施形態においては、特に中間転写体ベルト42の実際の幅よりも大きくなっている。中間転写体ベルト42および対向電極54については、後に詳述する。
【0021】
中間転写体ベルト42と像担持体ドラム34とが対向する第1の転写位置P1においては、中間転写体ベルト42の裏面側に、転写用帯電器56が配置されている。転写用帯電器56によって正の電荷が中間転写体ベルト42に供給され、この電荷により像担持体ドラム34上のトナーが吸引され、トナー像が中間転写体ベルト42上に転写される。転写は、1色のトナー像が形成されるごとに行われ、中間転写体ベルト42が一周するごとに中間転写体ベルト42上に転写され、順次各色のトナー像が重ねられて、中間転写体ベルト42上にトナー像が形成される。
【0022】
装置本体10の下部には、記録媒体である用紙58を収容する給紙カセット60、及び定着器62が配備されている。用紙58は、給紙カセット60より給送ロール64により搬送路66に送り出され、さらにレジストロール68により中間転写体ベルト42から用紙58へとトナー像の転写が行われる第2の転写位置P2に送られる。この用紙58の搬送と、中間転写体ベルト42の移動は同期しており、中間転写体ベルト42上のトナー像が、用紙58の所定の位置に転写される。
【0023】
第2の転写位置P2には、二次転写用バックアップロール52に対向して二次転写ロール70が配置されている。この二次転写ロール70によって正の電荷が用紙58に供給され、この電荷の作用により中間転写体ベルト42上のトナー像が用紙58上に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙58は、定着器62において熱及び圧力による定着処理を受けた後、トレイ72上に搬出される。中間転写体ベルト42上に残留したトナーは、クリーナ74により除去され、一連のカラー画像形成サイクルが終了する。なお、二次転写用バックアップロール52に印加される電圧は、中間転写体ベルト42上に4色のトナー像が形成される以前は、中間転写体ベルト42の電位よりも低い値に制御され、トナー像の転写を防止している。一方、中間転写体ベルト42上に4色のトナー像が形成され、用紙58に転写を行う際には、中間転写体ベルト42の電位よりも高い値に制御される。これにより、用紙58にトナーを吸引し、トナー像の転写が行われる。
【0024】
図2は中間転写体ベルト42の断面構成を示したものである。この中間転写体ベルト42は、3層により構成され、トナー像が転写される最表層が転写層76、その下が金属の電極層78、最下層が支持体80である。転写層76と支持体80の材料としては、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサンファルド、ポリパラバン酸、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリ四フッ化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体などの樹脂フィルムを用いることができる。また、それぞれの厚みは、5μm、45μmである。電極層78の金属は、金、銅、銀などとすることができ、厚さは20μmである。
【0025】
図3は、第1の転写位置P1付近の詳細図である。前述のように、中間転写体ベルト42は、転写用帯電器56により電荷を付与される。本実施形態においては、トナーは負に帯電しており、負に帯電したトナーを転写させるように、転写位置における像担持体ドラム34上の電位V1、中間転写体ベルト42の裏面の電位V1’が定められている。また、電極層78の電位の電位V2は、これらの電位の中間的な値となる。前述のようにトナーが負に帯電しているので、電位V1がもっとも低く、電位V1’がもっとも高く設定されている。この電位勾配によって、負に帯電したトナーが中間転写体ベルト42に移動する。
【0026】
電極層78は導体であるので、この電位V2は、中間転写体ベルト42のどの位置でもほぼ一定である。図4(a)は、本実施形態の第1の転写位置P1付近の電界のプロファイルを示した図であり、図5は、参照として電極層がない中間転写体ベルトを用いた場合の電界プロファイルである。X軸は中間転写体ベルト42の法線方向、Y軸は第1の転写位置P1からの距離、Z軸は電界強度を示している。図4(b)は、XY座標平面における像担持体ドラム34と中間転写体ベルト42の領域を示しており、図中領域A1が像担持体ドラム34を、領域A2が中間転写体ベルト42を、これに挟まれる領域A0がドラム34とベルト42の間の空隙を示している。Y座標が増加するにつれて、空隙が広がっていくことが示されている。また、図4の線Sで示す電極層78の電位V2は、Y座標が増加しても、変化しないことがわかる。一方、電極層がない場合は、図5に示すように、Y座標が増加するにつれて、中間転写体ベルトの電位も変化し、転写位置での電位が維持されないことがわかる。
【0027】
前述のように、電極層78の電位は、中間転写体ベルト42の全周にわたって第1の転写位置P1の電位V2にほぼ維持される。一方、中間転写体ベルト42に対向配置される対向電極54は、電位V2より小さな値に設定されている。したがって、電極層78と対向電極54の間には、電極層78から対向電極54に向かう電界が形成される。この電界により、中間転写体ベルト42上のトナーは、図中白抜きの矢印で示す方向の力を受け、中間転写体ベルト42上に押しつけられ、飛散が防止される。また、前述したように電極層78での電位はいずれの中間転写体ベルト42位置でも等電位V2であるため、対向電極54を配置する限り、トナー飛散の発生が抑えられる。
【0028】
以上、本実施形態によれば、電界発生させるための構成を中間転写体ベルト42の表裏面、両側に設置する必要が無く、対向電極54を中間転写体ベルト42の表面側だけに配置するだけでよい。このため、装置の大容量化および複雑化を抑制できる。また、電極層78は中間転写体ベルト全周にわたって第1の転写位置P1で電極に供給される電位V2と等電位になるため、新たな電圧供給電源を設置する必要もない。なお、(V2−V1)および中間転写体ベルト42と対向電極間距離dの関係には注意する必要性がある。それは(V2−V1)/dがトナー像を中間転写ベルト16におしつける電界値を決定づけるからである。
【0029】
また、本実施形態においては、対向電極54を中間転写体ベルト42のほぼ全周にわたって配置したが、トナーの飛散が問題となる部分にのみ設けるようにすることもできる。
【0030】
また、本実施形態においては、中間転写体ベルト42を3層構造としたが、電極層78と支持体80は、一体として2層構造とすることも可能である。すなわち、電極層78に支持体としての機能を担わせることになる。なお、本実施形態の中間転写体ベルト42も含めて、電極層78として、薄板の金属層を有していることにより、従来のベルトに比してより剛性に優れたベルトとなる。このため、ベルトの移動精度を向上させることができ、色ずれなどを抑え、画質の向上が達成される。また、中間転写体ベルトの耐久性も向上する。
【0031】
また、本実施形態においては、中間転写体としてベルト状のものを用いたが、ドラム状のものを用いることも可能である。
【0034】
以上、本実施形態によれば、中間転写体に設けられた電極層と、中間転写体に対向配置されるように、すなわち前記電極層に対向配置されるように設けられた対向電極との間に電界を発生させる。この電界により中間転写体上のトナーを中間転写体に向かわせる方向の力を発生させる。したがって、転写位置をすぎて中間転写体の上の電荷が減少してもトナーを中間転写体上に保持する力を与え続けることができる。これにより、トナー同士の反発力によるトナーの飛散を防止することができ、画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図2】 本実施形態の中間転写体ベルトの断面図である。
【図3】 本実施形態の第1の転写位置付近の詳細断面図である。
【図4】 本実施形態の第1の転写位置付近の電界プロファイルを示す図である。
【図5】 電極層が設けられていない中間転写体ベルトを用いた場合の電界プロファイルを示す図である。
【図6】 半導電性の中間転写体に供給された電荷の減衰状態を示す図である。
【図7】 トナー飛散が発生した画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
10 装置本体、34 像担持体ドラム、42 中間転写体ベルト、54 対向電極、76 転写層、78 電極層、80 支持体。
Claims (3)
- 像担持体上に担持されるトナー像を、中間転写体を介して記録媒体上に転写し、画像を形成する画像形成装置であって、
前記中間転写体は、
電荷が付与され、この電荷によって前記トナー像を形成するトナーが吸引され、トナー像が転写される半導電性の転写層と、
前記転写層より下層に配置され、像担持体の電位と、転写用帯電器により与えられた中間転写体の裏面の電位との間の電位が付与される導電性の電極層と、
を含み、
さらに、前記中間転写体の移動経路の、トナー像を受け取る第1転写領域の後端付近からトナー像を受け渡す第2転写用域の前端付近までと、第2転写領域の後端付近から第1転写領域の前端付近までとの少なくとも一部において、前記中間転写体に対向配置される対向電極であって、前記電極層との間に、転写層上のトナーを当該転写層に押しつける向きの力を発生させる電界を形成する対向電極、
を有する、画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、前記対向電極は、前記中間転写体の移動方向に沿って、トナー像を受け取る第1転写領域の後端付近から、トナー像を受け渡す第2転写領域の前端付近までと、前記第2転写領域の後端付近から第1転写領域の前端付近まで、配置されている、画像形成装置。
- 請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記対向電極の幅は、前記中間転写体のトナー像が形成される領域の幅より大きい、画像形成装置。
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