JP3837956B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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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