JP4580099B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を使った画像形成装置、例えば印刷機，複写機，プリンタ，ファックスなどに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術によるカラー画像形成装置には様々な印字方式がある。例えば、感光体上で露光現像を繰り返して感光体上にカラー画像を形成した後、用紙に一括転写して画像を形成する方式，転写ドラム上に用紙を巻き付け、感光体から用紙上に一色ずつトナー画像を転写してカラー画像を形成し、最後に用紙を転写ドラムから剥離する方式、また、中間的な転写体を用い、感光体から中間転写体に一色ずつトナー画像を転写することで中間転写体上にカラー画像を形成し、最後にカラー画像を用紙に一括転写する方式などがある。これらの中で、最後に述べた中間転写体方式は高画質の画像が得られると共に、多種多様な用紙に対して画像を形成できるという利点がある。この中間転写体を用いた画像形成装置の例として、特開昭１−１９８７７３号公報に記載されている画像形成装置，特願平６−６８２９５号公報に記載されている画像形成装置などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
中間転写体と中間転写体に接触配置された転写ローラを有し、中間転写体上のトナー画像を記録媒体に転写して最終画像を出力する画像形成装置において、特に中間転写方式を用いたフルカラーの場合、各色ずつ中間転写体に転写して記録媒体に一括転写する方式の場合、一般に、転写ローラなどの転写手段とトナー坦持体の間に用紙を通過させて転写をおこなう。このため、用紙を転写手段まで案内する用紙案内部材を設ける。
【０００４】
用紙案内部材は、トナーを転写するためにトナーと逆極性の高電圧を印加する転写手段ときわめて近い位置に配置する必要があるため、転写電荷によってトナーと逆の極性に帯電しやすい。帯電すると、感光体上のトナーを引きつけるため、用紙案内部材にトナーが付着し、用紙の先端や裏面に汚れを発生させる。さらに中間転写方式のカラー画像形成装置では、中間転写体上に各色のトナー画像を重ねている間は、用紙案内部材近傍をトナー画像が通過していくため、帯電した用紙案内部材は非常に汚れやすい。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために考案されたものであり、装置を複雑化させずに安定な画像品質が形成できる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中間転写体と中間転写体に接触配置された転写ローラを有し、中間転写体上のトナー画像を記録媒体に転写して最終画像を出力する画像形成装置において、転写ローラに記録媒体を案内する用紙案内部材の電位を低く変化させる構成とするものである。
【０００７】
特に、中間転写方式を用いたフルカラー画像の場合、感光体から中間転写体に一色ずつトナー画像を転写することで中間転写体上にカラー画像を形成し、最後にカラー画像を用紙に一括転写する方法の場合は、転写ローラの近傍にある用紙案内部材に電位制御手段を設けたものである。
【０００８】
電位制御手段は、用紙案内部材に蓄積した電荷を低く変化させる方法としてインピダンス（抵抗）により蓄電された電荷を減衰させる手段を設けたもの、または、スイッチング回路により接地させ零電位に放電させる方法、更に転写ローラ及び用紙案内部材が待避動作により電極を接触させ放電させる方法などがある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の詳細を図１から図５を用いて説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施例である電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略断面図である。図１に従って、装置の概要構成について説明する。
【００１１】
本体内部には、感光体ベルト１が設けられその周辺には、帯電器２，露光器３，現像器４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ），イレーズランプ６，感光体クリーナ７が設けられている。また、中間転写ドラム５周辺には、ドラムクリーナ８，用紙カセット９，ピックローラ１０，転写ローラ１１，剥離装置１２，定着器１３，コントローラ（図示せず）を配置した構成としている。
【００１２】
以下、装置詳細を述べる。本体内部に複数本の軸によって張架された感光体ベルト１を設けている。この感光体ベルト１は、表面の感光層（例えばＯＰＣ）とその下層の導電層（例えばアルミ），ベルトに機械的強度を持たせるための基材の３層構造としている。感光体ベルト１は、軸間方向に走行させている。感光体ベルト１近傍には、軸間方向に沿って順に帯電器２，露光器３，現像器４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ），イレーズランプ６，感光体クリーナ７を設けている。
【００１３】
帯電器２は、コロナワイヤーの放電を利用するスコロトロン帯電器、もしくは電圧を印加した導電性のローラを感光体に接触させたローラ帯電器であり、感光体表面をある規定電位に帯電させる。
【００１４】
露光器３は、レーザーダイオードとレンズ系もしくは、ＬＥＤアレイが用いられ、感光体ベルト１表面を露光し、静電潜像を形成する。
【００１５】
現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの４台の現像器は、内包したトナーを所定の帯電量に帯電させ、感光体ベルト１上面の静電潜像を現像するもので、本実施例では、４つの現像器にそれぞれ異なる色のトナー、例えばイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）を収納している。
【００１６】
イレーズランプ６は、感光体ベルト１上面の残留電位を光照射により除去するものである。
【００１７】
感光体クリーナ７は、感光体ベルト１上面に残っている残留トナーを除去するものである。
【００１８】
中間転写ドラム５は、中空円筒状ドラムで導電性素管表面に半導電性の抵抗層を設けている。中間転写方式の場合は、一般的に抵抗層を設ける構成である。
【００１９】
さらに、中心軸は電極１４を配置して接地されており中間転写ドラム５全体を零電位にしてある。（これは、中間転写体表面に電荷が蓄積しないような目的である。）
中間転写ドラム５は、感光体ベルト１上面に形成されたトナー層を感光体ベルト１と接触した状態で印加電圧により転写させる。このトナーは異なったトナー色を繰り返し中間転写ドラム５上面に複数色のトナー層を重ねてトナー画像層を形成させ転写ローラ１１により用紙に一括転写する。
【００２０】
中間転写ドラム５の軸には、アース端子１４，周辺には剥離装置１２，転写ローラ１１，用紙案内部材１６，電位制御部１７，ピックローラ１０，用紙１５を配置している。
【００２１】
転写ローラ１１は、金属軸を半導電性の弾性層で覆ったローラ部材であり、金属軸には電圧が印加される。この転写ローラ１１には、中間転写ドラム５と離接させる離接機構が設けてあり、中間転写ドラム５上面に各色のトナー画像を重ねている間は、退避して中間転写ドラム５に接触しないようにしている。
【００２２】
ドラムクリーナ８は、用紙に転写後の中間転写ドラム５上面に残留しているトナーを機械的に除去するものであり、カラー画像のように各色重ねている状態（トナー画像が存在している間）では中間転写ドラム５上方に待避するようになっている。
【００２３】
用紙カセット９は、記録媒体である用紙を収納するもので感光体ベルト１の下方向に配置している。
【００２４】
ピックローラ１０は、用紙カセット９の上部端方向に配置され用紙を摺察させて引き出し、用紙搬送経路（用紙案内部材）を経て転写ローラ１０へ給紙する。
【００２５】
転写ローラ１１は、中間転写ドラム５の上面に形成されたトナー画像を給紙された用紙に押し付けた状態で電圧を印加し、トナーを用紙に転写させる。（中間転写ドラム５上にカラー画像を各色重ねている状態では中間転写ドラム５より待避する）
本発明はこの転写部に特徴を有するものであり詳細は後に述べる。
【００２６】
剥離装置１２は、用紙裏面の転写電荷を除電して中間転写ドラム５上の用紙を剥離するために設けている。
【００２７】
定着器１３は、転写後の用紙上トナー画像を加熱溶融し、定着するものである。
【００２８】
本体内部にはプリンターを制御するコントローラ（図示せず）が組み込まれており、コントローラは、画像信号処理部とプリント指令制御部により制御される。
【００２９】
次に画像形成装置の動作について詳しく説明する。
【００３０】
中間転写ドラム５上のトナー層は、最初に現像手段４ａによって現像後転写される（例えばイエロートナーで現像される）次に再び現像手段４ｂにより現像後転写が行われる（例えばマゼンタトナーで現像する）そして転写されたトナー画像は中間転写ドラム５上に先のトナー画像（イエロートナー画像）に重ねて転写される。この行程を以後現像手段４ｃ，４ｄと繰り返して行い、中間転写ドラム５上に複数色のトナー画像を形成する。中間転写ドラム５上に形成された複数色のトナー画像は、転写ローラ１１によりトナーと逆極性の直流電圧を印加させ、この電圧によって生じる電界により、トナーを静電的に用紙に一括転写される。
【００３１】
上述したカラー画像のように各色重ね中（トナー画像が存在している間）は転写ローラ１１は離脱して待避するようになっている。
【００３２】
用紙案内部材１６は、転写ローラ１１に支持されて同じようにリンクする。ピックローラ１０により用紙１５は引き出され用紙案内部材１６へ給紙された後、中間転写ドラム５と転写ローラ１１間に送られ中間転写ドラム上に形成されたトナー画像を用紙１５に転写する。用紙案内部材１６には電位制御手段１７が接続され中間転写周りの印刷プロセスの関係で電位制御される。その後、剥離装置１２に搬送される。剥離装置１２は、コロナワイヤー放電を利用したコロトロン除電器であり、用紙と適当な間隙を置いて配置され、用紙裏面の転写電荷を除電して中間転写ドラム５上の用紙を剥離する。
【００３３】
次に本発明の特徴である転写部周りの構成について詳しく説明する。
【００３４】
図２は、本実施例の画像形成装置における転写部の一部を示したものである。
【００３５】
用紙案内部材１６は、給紙された用紙を転写ローラに導くために配置したもので導電性の部材例えばアルミニウムやステンレス，鉄，銅などの金属や、導電性の樹脂材などを用いる。本実施例の画像形成装置では、転写ローラ１１の金属軸に用紙案内部材１６の一部を取り付けてあり、転写ローラ１１を離接させる時に、用紙案内部材１６も同時に動く構成としている。このとき、転写ロール１１と用紙案内部材１６は適当な間隙を置いて配置するとともに、転写ロール１１の金属軸と用紙案内部材１６の間には電気的に絶縁されるように、絶縁材を設けている。
【００３６】
図３は、上述した画像形成装置の電位制御手段１７の拡大図である。
【００３７】
転写部の用紙案内部材１６の電位を変化させる電位制御手段１７−ａを設けたことを特徴とするものである。
【００３８】
電位制御手段１７−ａは、インピーダンス（例えば抵抗）を有して用紙案内部材１６の電位を低く抑えるものであり零電位にする必要はなく、上述同様にある印刷プロセスにより用紙案内部材の電位を低く変化されることを特徴としている。
【００３９】
本実施例の画像形成装置では、転写中（中間転写ドラムと転写ローラが接触し用紙にトナーを転写している状態）と待機中（中間転写ドラムと転写ローラが離脱状態）の状態とで出力を変化させる。
【００４０】
我々の検討では、用紙案内部材１６を浮かせている場合は、通紙によって、転写ローラ１１から電荷が用紙を伝わって用紙案内部材１６に流入し、用紙案内部材１６が帯電する。この時の帯電極性は、転写電圧の極性と同じであり、中間転写ドラム５上で各色のトナー画像を重ねている間、即ち用紙案内部材１６の前をトナーが通過している時に中間転写ドラム５上のトナーを用紙案内部材１６に引き寄せる極性となる。例えば本実施例で用いているマイナス帯電トナーの場合では、転写電圧の極性はプラス極性であるため、用紙案内部材１６にはプラスの電荷が蓄積し、用紙案内部材１６はプラスに帯電する。よって、中間転写ドラム５表面のトナーが浮遊して用紙案内部材１６に付着する。この時の用紙案内部材１６の電位は、測定したところ、転写ローラ１１に加えた電圧より少し低い１ｋＶ程度あり、実際用紙案内部材１６はトナーで汚れ、用紙裏面に汚れが発生した。そこで、用紙案内部材１６の電位と用紙案内部材１６の汚れ具合を検討した結果、用紙案内部材１６の電位を０.７５ｋＶ以下、望ましくは０.５ｋＶ以下にすると、用紙案内部材１６にトナーがほとんど付着しないことがわかった。
【００４１】
このように、用紙案内部材１６をある規定の電位にすると、用紙案内部材１６にトナーは付着しない。しかしながら、上記のように用紙案内部材１６を低い電位にし、続けていると転写時に問題が発生する場合がある。
【００４２】
用紙案内部材１６を低い電位にしていると、転写時は、転写ローラ１１からの電荷が用紙を伝わって用紙案内部材１６に流れることになるが、このような状態で転写ローラ１１の電圧を設定すると、用紙の後端が用紙案内部材１６を離れた時には転写電荷が過剰気味になり、特に用紙が吸湿している場合は転写むらが発生してしまう。このように転写ローラ１１と用紙案内部材１６は物理的に距離を持って配置されるため、この距離分、用紙後端に転写むらが発生する。従って、転写ローラ１１で用紙にトナーを転写している時は、用紙案内部材１６の電位は高い方が望ましい。
【００４３】
本発明の特徴は、このように用紙案内部材１６に蓄電された電位を所定の電位に変化させることであり、転写ローラ１１が中間転写ドラム５上のトナーを用紙に転写している時は、用紙案内部材１６の電位を高く（本実施例では１ｋＶ）、転写ローラ１１と用紙案内部材１６が待避している時は用紙案内部材１６の電位を低く(本実施例では０.５ｋＶ）とするように電位制御手段１７の出力を変化させるものである。
【００４４】
このため、課題で述べたような待機中に用紙案内部材の表面に付着したトナーが用紙裏面と摺察して付着する。このような現象を本発明の手段を用いることにより対策できる。
【００４５】
本発明の効果が期待できる手段は、上記の手段のみに留まらない。本発明の手段は、用紙案内部材１６に蓄電された電位を変化（低電位または、零電位）させる制御手段であれば十分に効果を得ることができる。
【００４６】
次に図４は、転写部の用紙案内部材１６の電位を零電位に変化させる電位制御手段１７−ｂを設けたことを特徴とするものである。
【００４７】
電位制御手段１７−ｂは、スイッチング回路を有して一方が上述したようにある印刷プロセスにより用紙案内部材１６とグランド間をスイッチ回路により切り替え接地され用紙案内部材は蓄積された電位を零電位にすることを特徴としている。
【００４８】
次に図５は、転写部の用紙案内部材１６の電位を零電位に変化させる電位制御手段１７−ｃを設けたことを特徴とするものである。
【００４９】
電位制御手段１７−ｃは、電極を用紙案内部材１６の近傍に配置したもので、一方が接地されており転写ロール及び用紙案内部材が印写プロセス条件にて待避した際、この電極に接触して放電され用紙案内部材全体が零電位になるように設けたことを特徴とするものである。これは、転写により用紙案内部材に電荷が蓄積されても待避状態で放電させる手段を設けたものである。
【００５０】
以上、上記実施例のカラー画像形成装置において、電位制御手段を用いて用紙案内部材をある所定の電位に制御できる簡単な構成で高品位な画像を安定に提供することができた。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、特に、中間転写方式を用いたフルカラー画像の場合、感光体から中間転写体に一色ずつトナー画像を転写し中間転写体上にカラー画像を形成させ、最後にカラー画像を記録媒体に一括転写する画像形成装置において、中間転写体に転写ローラが待避状態に、記録媒体を案内する用紙案内部材に蓄電した電位を電圧制御手段によりを低く変化させることで、中間転写体上に各色のトナー画像を重ねる際、用紙案内部材に感光体上のトナーを引きつけて付着することが無くなり、用紙の先端や裏面に汚れ不良が改善される。これにより、高品位な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の転写部詳細構造を示した図である。
【図３】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の電位制御手段を示した図である。
【図４】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の他の電位制御手段を示した図である。
【図５】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の他の電位制御手段を示した図である。
【符号の説明】
１…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光器、４（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…現像器、５…中間転写ドラム、６…イレーズランプ、７…感光体クリーナ、８…ドラムクリーナ、９…用紙カセット、１０…ピックローラ、１１…転写ローラ、１２…剥離装置、１３…定着器、１４…アース端子、１５…用紙、１６…用紙案内部材、１７（ａ，ｂ，ｃ）…電位制御手段。

Claims (4)

1. 電子写真技術を用いて記録媒体に画像を記録する画像形成装置において、トナー画像を保持するトナー画像保持手段と、前記トナー画像保持手段上のトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に記録媒体を案内する用紙案内部材を配置し、前記転写手段は前記用紙案内部材を支持し、前記用紙案内部材は前記トナー画像保持手段と前記転写手段とを離接させる離接機構の動作に併せて前記トナー画像保持手段と離接し、
   前記転写手段の転写電圧が前記用紙案内部材に流入し蓄電された電位を印刷プロセスの状態に応じて変化させる電位制御手段を設け、前記電位制御手段は、前記離接機構により前記トナー画像保持手段と前記転写手段が接触し記録媒体にトナー画像を転写している転写中よりも、前記トナー画像保持手段から前記転写手段が退避している待機中の前記蓄電された電位を低くすることを特徴とする画像形成装置。
2. 電子写真技術を用いて記録媒体に画像を記録する画像形成装置において、トナー画像を保持するトナー画像保持手段と、前記トナー画像保持手段上のトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記転写手段に記録媒体を案内する用紙案内部材を配置し、前記転写手段は前記用紙案内部材を支持し、前記用紙案内部材は前記トナー画像保持手段と前記転写手段とを離接させる離接機構の動作に併せて前記トナー画像保持手段と離接し、
   前記転写手段の転写電圧が前記用紙案内部材に流入し蓄電された電位を印刷プロセスの状態に応じて変化させる電位制御手段を設け、前記電位制御手段は、前記離接機構により前記トナー画像保持手段と前記転写手段が退避している待機中に前記蓄電された電位を零電位にすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、前記電位制御手段は、スイッチング回路により零電位にするか、または接触して放電する電極により零電位にすることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記転写手段は、電圧が印加される金属軸を有するとともに、前記金属軸を半導電性の弾性層で覆われたローラ部材であり、前記金属軸に前記用紙案内部材の一部を取り付けたことを特徴とする画像形成装置。

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