JP2007241014A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バイアスローラの撓みに起因する転写むらの不具合の発生を防止するとともに、複数のバイアスローラ、及び長手方向での押圧むらによる異常画像を生じさせないようにする画像形成装置を提供する。また、転写むらや虫喰いといった異常画像の発生を効果的に抑え、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】バイアスローラ１０１、１０２に対して前記像担持体と接する位置と反対側の位置に接触するバックアップローラ１０３、１０４が設けられている画像形成装置１である。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真技術を利用した複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に関するものである。特に、中間転写体を用いたカラー電子写真装置の一次転写におけるバイアス印加装置の技術を使用する画像形成装置に関するものである。また本発明は、二次転写部におけるバイアス印加装置、或いは中間転写ベルト等の除電装置を有する画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置、特にカラー画像形成装置にあっては、感光体ドラム上に順次形成する各色トナー像を中間転写体システムに重畳転写し、そのカラー画像を転写材に一括転写する構成を有するものが用いられてきた。このような中間転写体システムでは、順次中間転写体上に各色トナー像を転移させる。その中間転写システムへ２色目以降が転移する工程において、前工程のトナーが中間転写体より感光体に逆戻りする“逆転写”現象が発生することがある。これは電子写真業界用語であり、“逆転写”または“再転写”の言葉で知られている。
この“逆転写”現象は、通常転写バイアスを下げると改善されるが、そうなると２色目以降のトナー転移率が上がらなくなる不具合がある。本来、転写バイアスを十分に上げないと“転写残”が発生する。よって、“逆転写”と“転写残”はトレードオフとなり、担当者はこのトレードオフの関係を考慮しつつ、“転写残”低減化または“逆転写”低減化を調整していた。なお、このような調整は非常に細かいため、例えば転写ベルトや感光体電位などの微少の変動にもばらつくため、機械の転写性能がばらつく一因となっていた。
ところで、“逆転写”の原因は、一次転写ニップ近傍での放電である。この放電により、正負イオンがばらまかれ、これをトナーが受容して帯電電荷量を変動させてしまうことが直接の原因となる。なお、この放電が生じると、画像品質も低下してしまう。以上から十分に転写電界をかけて転写を行い、さらに余剰な放電を減らすことが重要である。転写残も逆転写も減らすためには、転写ニップの入口や出口にバイアス印加装置を配置し、トナー極性と同極性バイアスによる電界を与えることが重要である。
ここで、バイアス印加装置に関連する技術としては、特許文献１には、ニップ後端の下流に（−）電界を印加する画像形成装置が、開示されている。また、特許文献２には、機械的なニップの出入口ローラに（−）バイアスを印加して転写電界を外に漏洩させない機械的ニップと電気的ニップが同幅とした画像形成装置が、開示されている。

現在の中間転写ベルトは、ほぼ全部がカーボンなどを高分子体に練りこんで導通させるもので、電子導電性抵抗体であるため抵抗に電界依存性がある。このような中間転写ベルトを使ったとき、一次転写ニップ内では低抵抗だが、一次転写ニップを離れれば、抵抗が上昇する。ベルト内に残留した転写バイアスの電荷は、抵抗が少ない場合は移動するが、この場合は高抵抗化するため電荷は残るので、中間転写ベルト剥離時のギャップ拡大時に気中放電を発生させることがある。この放電の発生により、逆極性イオンが発生し、像トナーに吸い込まれて、極性がばらつくようになり、これが転写ニップ後でも、トナーを不規則に揺さぶるので、チリが悪化する。また、ベタに対しても、表面層のトナーＱ／Ｍを変動させるため、転写率を低下させるという問題が生じていた。
従って、電界印加状態が無い場合に高抵抗となるベルトを使用する時、一次転写の出口放電を低減することが求められる。例えば、前記特許文献１では、ニップよりかなり離れた下流側に電極を置いている。しかしながら、この方法では、容量が大きく、電界依存性の高いベルトでは電荷が残留することも多いという問題点があった。
これには、２つの理由が考えられる。第１は、特許文献２のように、出口剥離箇所にカウンタバイアスを印加しても、抵抗の電圧依存性が高いような中間転写ベルトでは、電界の印加が無くなると同時に高抵抗化が生じてしまい、除電した電位部への電流も少なくなり、ベルトの電位も下がらない電流を流せなくなる。この場合は、機械的なニップの出口で除電を行っているため、除電が不足すると考えられる。
第２は、中抵抗部材内に残る残留電荷は、表面への除電が完了しても、内部にはまだ残ってしまいがちである。これを除電するには、ＡＣチャージ放電を使用するのが良いが、ＤＣチャージなどによる除電は困難である。また、このような場合は除電時間が重要であるが、機械的なニップの出口端部で除電を行っているため、除電時間が不足してしまう。

また、一次転写装置では、近接した複数のバイアス印加部材を持つ転写方式が提案されている。この方式では、できるだけ狭い領域に上記の複数のバイアス印加部材を配置することによりトナー像が転写される工程における電界を規制し、感光体と中間転写ベルトとの剥離時の放電現象が抑制できるというメリットがある。しかしながら、近接したバイアス部材に互いに異なる極性のバイアスが印加される構成であるために、ローラが小径の構成になってしまい撓み防止が問題となっていた。
さらに、特許文献２においては複数のバイアスロールの押圧方法については、特に具体的な構成が述べられているわけではなく、圧力が変動した場合には低圧領域では転写不良やぼそつきが発生し、高圧領域ではトナー層内部における凝集により文字やラインの中が抜ける「虫喰い」という不具合が発生することが懸念される。

特開２００３−０５７９６３号公報 特許第３３４６０６３号公報

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、バイアスローラの撓みに起因する転写むらの不具合の発生を防止し、長手方向での押圧むらによる異常画像を生じさせないようにする画像形成装置を提供することである。また、転写むらや虫喰いといった異常画像の発生を効果的に抑え、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。

前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、前記像担持体に接触しながら走行駆動される中間転写ベルトに一次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写して記録画像を得る画像形成装置であって、前記像担持体と前記中間転写ベルトが中間転写ベルト移動方向最上流側位置と最下流側位置の間の範囲で接触したとき、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに一次転写する一次転写装置として、前記接触範囲内の中間転写ベルトの裏面部分に当接し、かつトナーの正規の帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される転写ローラを持ち、前記転写ローラが中間転写ベルトに当接した位置よりも中間転写ベルト移動方向下流側であって、前記最下流側位置よりも中間転写ベルト移動方向上流側の中間転写ベルトの裏面部分に当接し、かつトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加される下流側バイアスローラを設けた画像形成装置において、前記バイアスローラに対して前記像担持体と接する位置と反対側の位置に接触するバックアップローラが設けられていることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記バックアップローラが、複数のバイアスローラに対して前記像担持体と接する位置と反対側の位置に接触して設けられていることを特徴とする。
本発明は、複数のバイアスローラ、及び複数のバックアップローラが、像担持体に対して各々独立に当接圧力を印加していることを特徴とする。
本発明は、所定の荷重に対するバックアップローラの撓みが、バイアスローラの撓みより小さいことを特徴とする。
本発明は、前記バックアップローラが、表面に絶縁層を有することを特徴とする。

本発明は、前記解決するための手段によって、バイアスローラの撓みに起因する転写むらの不具合の発生を防止し、長手方向での押圧むらによる異常画像を生じさせないようにする画像形成装置を提供することが可能となった。また、転写むらや虫喰いといった異常画像の発生を効果的に抑え、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することが可能となった。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の構成及び動作概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、前記画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する原稿搬送部１Ｃと、スキャナ部とを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト１００が配置されており、前記中間転写ベルト１００の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト１００の転写面に沿って並置されている。
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂは、それぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置８、一次転写装置７、及びクリーニング装置６が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。図1中にはイエローに対応する帯電装置４Ｙ、現像装置８Ｙ、一次転写装置７Ｙ、及びクリーニング装置６Ｙに記号が付記されているが他の色の装置も同様である。５Ｙはイエロートナー画像の書き込み光を示す。
各現像装置８には、それぞれのカラートナーが収容されている。中間転写ベルト１００は、駆動ローラ２Ｂと、従動ローラ２Ａに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ２Ａと対向する位置には、中間転写ベルト１００の表面をクリーニングするクリーニング装置１０が設けられている。

感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、スキャナ部からの画像情報に基づいて感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。前記静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置８Ｙによりトナー像として可視像化され、前記トナー像は所定のバイアスが印加される一次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト１００上に一次転写される。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト１００上に順に転写されて重ね合わせられる。転写後、感光体３上に残留したトナーは、クリーニング装置６Ｙにより除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３Ｙの電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
給紙部１Ｂは、記録媒体としての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１Ｂ１と、前記給紙トレイ１Ｂ１内の用紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロと、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１Ｂ２と、用紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後、中間転写ベルト１００上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップに向けて送り出されるレジストローラ対１Ｂ３を有している。レジストローラ対１Ｂ３の近傍には、紙表面の反射率を検知する図示しないセンサを持ち、前工程におけるセンサ出力と異なる値の場合は中間転写ベルト１００、或いは転写対向ローラ２Ｃの切り換えを行う。
感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト１００上に一次転写されたトナー像Ｔ（以下、単にトナーともいう）は、図示しない二次転写バイアス印加手段によりバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）が転写対向ローラ２Ｃに印加され、中間転写ベルト１００を介して二次転写ローラ９Ｂとの間で電界の作用により用紙Ｐの上に二次転写される。その後、表面にトナー像Ｔを二次転写された用紙Ｐは、定着装置１１にて熱と圧力の作用で表面にトナー像を強固に定着され、排出ローラ１２を経て排出トレイ１３から排出される。

次に図２、及び図３に基づき、本実施形態における画像形成装置の一次転写部の詳細な作用・動作を説明する。
（実施例１）
図２は本発明の一次転写部であり、２つのバイアスローラと２つのバックアップローラが設けられた例である。図２に示す巻き付けローラ１０５は感光体３と中間転写ベルト１００により構成されるベルト巻き付けニップを拡大する機能を果たしている。２つのバイアスローラは中間転写ベルト１００の裏側に接触し感光体３に対向して設けられており、中間転写ベルト１００の移動方向から見て入口側にトナーと逆極性の（＋）バイアスを印加する転写バイアスローラ１０１と、出口側にトナーと同極性の（−）バイアスを印加する出口バイアスローラ１０２がそれぞれ中間転写ベルト１００の裏側に接触して設けられている。転写バイアスローラ１０１と出口バイアスローラ１０２の電気的特性としてはいずれも中抵抗領域（１０^８〜１０^１０Ω／□程度）であり、具体的な実施形態としては芯金がφ５の金属材料により構成されており、更に表層に厚み０．５ｍｍのゴム層、或いは樹脂層が成型されている。

（−）極性トナーと逆極性の（＋）極性を印加する転写バイアスローラ１０１により感光体３と中間転写ベルト１００により構成される一次転写ニップ中では、（−）極性トナーが感光体３から中間転写ベルト１００へと転移される。その後、中間転写ベルト１００の裏面に（−）極性トナーと同極性の（−）極性を印加する出口バイアスローラ１０２により中間転写ベルト１００の表面電位を０Ｖ近傍まで落とすことで、感光体３と中間転写ベルト１００が剥離する時点での電位差に起因する放電現象を防止している。
感光体３上のトナー像を中間転写ベルト１００上に忠実に転写するためには、感光体３と中間転写ベルト１００により構成される一次転写ニップより前の位置で、中間転写ベルト１００の電位の影響によってトナー像が転写されてしまう「プレ転写」を防止する必要がある。

図２が複数色ステーションの第一ステーションの場合には、図示しない除電装置により中間転写ベルト１００の表面電位を０Ｖ近傍まで落とすことで、プレ転写を防止する必要がある。また図２が複数色ステーションの第二ステーション以降の場合には、前ステーションの出口バイアスローラ１０２が中間転写ベルト１００に対する除電装置の作用を果たす。それでも中間転写ベルト１００に残留電位が残る場合には、前ステーションの巻き付けローラ１０５にトナーと逆極性（−）バイアスを印加することで中間転写ベルト１００の表面電位が０Ｖ近傍まで落ちてプレ転写が防止される。

転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２は、感光体３と中間転写ベルト１００により構成される一次転写ニップが狭いことと、互いに逆極性を印加されるためリークしない絶縁距離を確保する必要から小径ローラが用いられている。
したがって、転写バイアスを印加する転写バイアスローラ１０１、及び 転写電極と逆極性のバイアスを印加するバイアスローラ１０２を小径ローラ部材にて構成することにより、狭い一次転写領域に対して安定した電界を形成することが可能となる。

また、転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２は当接ニップを確保するため表面に０．５ｍｍ程度の弾性層を有する。それに対してバックアップローラ１０３、及びバックアップローラ１０４は、特に弾性層を設ける必要はなく、表面に薄層の絶縁層を有している。バックアップローラ１０３、及びバックアップローラ１０４の具体的な実施形態としては、芯金がφ１０〜φ１５の金属材料により構成されており、更にその表層に絶縁層を有している。
そのため、所定の荷重に対するバイアスローラ１０１、１０２の撓みが、バックアップローラ１０３、１０４の撓みより大きくなっている。このように所定の荷重におけるバックアップローラ１０３、１０４の撓みをバイアスローラ１０１、１０２の撓みより小さくすることにより、バイアスローラ１０１、１０２の撓みを効果的に低減でき、転写むらを防止することができる。

従来の転写ローラに対する圧力印加方法としてはローラ両端のジャーナル部に対して加圧するのが一般的であるが、本発明では小径ローラのため撓みが発生しやすい。そのため、転写バイアスローラ１０１に対してバックアップローラ１０３が押圧されることにより転写バイアスローラ１０１が感光体３に対して撓みが小さく押圧される構成になっている。ここで、図中のＰは押圧の方向を示し、Ｐ１は、バックアップローラ１０３への押圧を示す。バックアップローラ１０３は転写バイアスローラ１０１よりも大径にできるため両端のジャーナル部に対して加圧しても撓みが小さくできる。出口バイアスローラ１０２に対してはバックアップローラ１０４が押圧されており、同様の作用を果たしている。なお、Ｐ２は、バックアップローラ１０４への押圧を示す。
転写バイアスローラ１０１に対してはバックアップローラ１０３が当接し、出口バイアスローラ１０２に対してはバックアップローラ１０４がそれぞれ押されることにより、転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２と感光体３の間で長手方向での圧力分布を均一化し、接触不良による転写むらを防止できる。また転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２は、独立に押圧力を設定できるため圧力過大に起因する虫喰いを防止できる。

（実施例２）
図３は本発明の一次転写部であり、２つのバイアスローラと１つのバックアップローラが設けられた例である。
バックアップローラ１０３が転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２の中間で押圧されている。バックアップローラ１０３の表面には絶縁層を有しているため、転写バイアスローラ１０１、及び出口バイアスローラ１０２の間で電流が流れることによるリーク現象を防止できる。実施例２では実施例１とほぼ同様の作用が得られ、実施例１に比べてバックアップローラが少ないためコストダウンができるというメリットがある。

本発明の画像形成装置（概略図）を示す図である。 本発明の一次転写部詳細図（実施形態１）を示す図である。 本発明の一次転写部詳細図（実施形態２）を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置（カラー複写機）
１Ａ 画像形成部
１Ｂ 給紙部
１Ｂ１ 給紙トレイ
１Ｂ２ 搬送ローラ対
１Ｂ３ レジストローラ対
１Ｃ 原稿搬送部
１Ｄ スキャナ部
２Ａ 従動ローラ
２Ｂ 駆動ローラ
３ 感光体
４ 帯電装置
５ 書き込み装置
６ クリーニング装置
７ 一次転写装置
８ 現像装置
１０ クリーニング装置
１１ 定着装置
１２ 排出ローラ
１３ 排出トレイ
１００ 中間転写ベルト
１０１ 転写バイアスローラ
１０２ 出口バイアスローラ
１０３ バックアップローラ
１０４ バックアップローラ
１０５ 巻き付けローラ

Claims (5)

1. 像担持体上に形成されたトナー像を、前記像担持体に接触しながら走行駆動される中間転写ベルトに一次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写して記録画像を得る画像形成装置であって、
   前記像担持体と前記中間転写ベルトが中間転写ベルト移動方向最上流側位置と最下流側位置の間の範囲で接触したとき、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに一次転写する一次転写装置として、前記接触範囲内の中間転写ベルトの裏面部分に当接し、かつトナーの正規の帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される転写ローラを持ち、
   前記転写ローラが中間転写ベルトに当接した位置よりも中間転写ベルト移動方向下流側であって、前記最下流側位置よりも中間転写ベルト移動方向上流側の中間転写ベルトの裏面部分に当接し、
   かつトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加される下流側バイアスローラを設けた画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記バイアスローラに対して前記像担持体と接する位置と反対側の位置に接触するバックアップローラが設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記バックアップローラが、複数のバイアスローラに対して前記像担持体と接する位置と反対側の位置に接触して設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、複数のバイアスローラ、及び複数のバックアップローラが、像担持体に対して各々独立に当接圧力を印加している
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、所定の荷重に対するバックアップローラの撓みが、バイアスローラの撓みより小さい
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、前記バックアップローラが、表面に絶縁層を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。

Images