JP2005234228A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤による画像の転写を良好に行える転写装置及び画像形成装置の提供。
【解決手段】 各色相に対応した感光体ドラム２１ａ〜２１ｄを転写ベルト３１の外周面に沿って配置し、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄに転写電界を与える中間転写ローラ３５ａ〜３５ｄを、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄから下流側へオフセットした状態で配置した転写系において、ポリイミド又はポリカーボネート等の転写電圧の印加直後に規定値以上の突入電流が流れる材料を用いて転写ベルト３１を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式により生成された現像剤による画像を転写ベルトを介して用紙上に転写する転写装置及び画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置に対して、モノクロ画像形成だけでなくフルカラー画像形成の要請が高まっており、電子写真方式のフルカラー画像形成装置の開発が進められている。通常、フルカラー画像形成装置は、カラー画像を色分解した複数の色相の画像データ毎に、対応する色相のトナーを用いて画像形成を行う。例えば、加法混色の３原色の各色相（赤、緑、青）のフィルタを介して同一のカラー画像を読み取り、読み取ったデータから少なくとも減法混色の３原色の各色相（シアン、マゼンタ、イエロ）の画像データを作成し、各色相の画像データに基づいて対応する色相のトナーを用いて可視化像を作成し、各色相の可視化像を重ね合せることによってフルカラー画像を形成する。

このようなフルカラー画像形成装置では、色相毎に露光工程、現像工程及び転写工程が必要であるとともに、各色相の可視化像の位置合わせが問題となり、フルカラー画像の画像形成速度はモノクロ画像の画像形成速度に較べて遅いとの印象が強い。このため、従来より、半導電性の無端ベルトを回転自在に設け、それぞれが互いに異なる色相の可視化像を個別に形成する複数の画像形成部を無端ベルトの外周面の移動方向に沿って一列に配置し、無端ベルトが少なくとも１回転する間に１枚のフルカラー画像を形成するタンデム方式のフルカラー画像形成装置が提案されている。

タンデム方式のフルカラー画像形成装置では、各画像形成部で形成された各色相の可視化像を無端ベルトの外周面において重ね合わせた後に用紙上に転写する中間転写方式、又は、無端ベルトの外周面に吸着して搬送される記録媒体の表面に各画像形成部で形成された各色相の可視化像を順次転写する転写搬送方式が用いられ、フルカラー画像形成の高速化が図られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

図６は中間転写方式を採用した従来のフルカラー画像形成装置の要部構成を説明する模式図である。図６に示したフルカラー画像形成装置は電子写真方式の画像形成部２００を備えており、各色のトナー像を転写ベルト２０１上に重ね合わせて転写する一次転写工程と、一次転写工程によって転写ベルト２０１上に生成された多色トナー像を用紙上に転写する二次転写工程とにより、フルカラーの画像を用紙上に形成する。転写ベルト２０１は、転写ベルト駆動ローラ２０２及び転写ベルト従動ローラ２０３によって図中の白抜矢符の方向へ移動するように構成されており、各色（例えば、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄと、各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄの対向位置に設けられた中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄとが転写ベルト２０１の移動経路に沿って配設されている。

外部から入力された画像データに基づいて印刷を行う場合、まず、帯電させた各色毎のトナー像を各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄの表面に生成し、中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄに対して高電圧の転写バイアスを印加して感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄ上のトナー像を順次的に転写ベルト２０１に転写する。このとき、各色のトナー像の転写タイミングを制御し、各色のトナー像を重ね合わせた一の多色トナー像を転写ベルト２０１上に生成する。次いで、一次転写工程の後段に設けた転写ローラ２０６に対してトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を印加することにより、給紙部２１０から供給される用紙上に多色トナー像を転写する。そして、多色トナー像が転写された用紙を図に示していない定着ユニットへ搬送し、多色トナー像を用紙上に定着させることにより、フルカラーの画像を形成した印刷物として完成させる。
特開平１０−０３９６５１号公報 特開平１０−２９３４３７号公報 特許第２５７４８０４号公報

前述した画像形成装置では、一次転写工程においてトナー像を担持する転写ベルト２０１が、各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄと中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄとにより挟持されており、比較的高い圧力が掛かった状態で感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄ上のトナー像が転写ベルト２０１上へ転写されるため、各色相の転写工程が進むにつれてトナーと転写ベルト２０１との付着力が増してゆき、トナー同士の凝集が進むようになる。その結果、解像度の低下を招くこととなり、また、二次転写工程での静電転写の際に転写不良を起こす場合がある。

そこで、本出願人は、中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄを感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄの対向位置から転写工程の下流側へ離隔して配設することにより、転写ベルト２０１と感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄとの間の接触圧力が小さくなるようにした画像形成装置を提案している。このような画像形成装置では、トナーと転写ベルト２０１との間の付着力の増加を軽減できると共に、トナー同士の凝集を防止することができるため、二次転写工程において良好にトナー像を転写することができ、良好な画質が得られている。

しかしながら、本出願人により新たに提案された画像形成装置の転写系では、中間転写ローラと感光体ドラムとの間を離隔させており、その間に介在している転写ベルトを通じて電流又は電圧を印加するようにしているため、トナー転写には、転写ニップ内での転写ベルトの電流変動特性又は電圧変動特性に応じた作用が働くこととなり、従来のように転写ベルトの抵抗値のみの指針では一次転写工程での転写性能を決定付けることができず、同じ抵抗値を有する転写ベルトでも安定したトナー転写が行えない場合があることが分かった。すなわち、画質を向上させるために新たに提案された転写系について適用可能な転写ベルト材料の選定の指針が求められており、その指針を元に形成された転写ベルトを利用して転写系を構成することが要求されている。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、一次転写手段が電圧を印加したときに、規定値以上の突入電流が所定時間内に流れるような電気的特性を有する像担持体へ画像生成手段が生成した画像を転写し、像担持体へ転写された画像を転写材へ転写する構成とすることより、現像剤による画像を良好に転写することが可能な転写装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る転写装置は、導電性を有する像担持体と、該像担持体に圧接してあり、帯電させた現像剤による画像を生成する画像生成手段と、前記像担持体を所定の方向へ移動させながら前記像担持体を介して前記画像生成手段に電圧を印加することにより、前記画像生成手段が生成した画像を前記像担持体へ転写する一次転写手段と、該一次転写手段が転写した前記像担持体上の画像を転写材へ転写する二次転写手段とを備える転写装置において、前記像担持体は、前記一次転写手段が電圧を印加したときに、規定値以上の突入電流が所定時間内に流れるような電気的特性を有することを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに、規定値以上の突入電流が所定時間内に流れるような電気的特性を有する像担持体を用いているため、転写ニップ内に流れる突入電流の作用により画像生成手段から像担持体への画像の転写が可能となり、画像生成手段と一次転写手段とが像担持体上で離隔している場合であっても良好に画像が転写される。

本発明に係る転写装置は、前記所定時間は、前記像担持体の移動速度、及び前記像担持体と前記画像生成手段との間の前記方向の接触幅により規定される時間であることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体の移動速度、及び像担持体と画像形成手段との間の接触幅により規定される時間に突入時間が流れるような電気的特性を有する像担持体を用いているため、転写を完了させるべき時間、すなわち転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用により画像を像担持体へ転写することが可能となり、画像生成手段と一次転写手段とが像担持体上で離隔している場合であっても良好に画像が転写される。

本発明に係る転写装置は、前記所定時間は、数ｍｓｅｃ以上、数十ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃまでの時間内に突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用により画像の転写が完了する。

本発明に係る転写装置は、前記所定時間は、１０ｍｓｅｃ以上、８０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに１０ｍｓｅｃから８０ｍｓｅｃまでの時間内に突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用によって画像の転写が完了する。

本発明に係る転写装置は、前記規定値は、前記所定時間後に前記像担持体に流れる電流の大きさの２倍であることを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに定常電流の２倍以上の大きさを持つ突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、像担持体の表面方向及び体積方向に突入電流が流れることとなり、その突入電流の作用により画像の転写が行われる。

本発明に係る転写装置は、前記規定値は、前記所定時間後に前記像担持体に流れる電流の大きさの４倍であることを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに定常電流の４倍以上の大きさを持つ突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、像担持体の表面方向及び体積方向に突入電流が流れることとなり、その突入電流の作用により画像の転写が行われる。

本発明に係る転写装置は、前記一次転写手段は、前記像担持体と前記画像生成手段との接触領域から離間させて前記像担持体に圧接してある導電性ローラと、該導電性ローラに対して電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体と画像生成手段との接触領域から離間させて導電性ローラを像担持体に圧接しているため、導電性ローラと画像生成手段との間には像担持体のみが介在することとなり、導電性ローラと画像生成手段との間の接触圧力が低減される。その結果、現像剤の凝集、現像剤と像担持体との付着力の増加が防止され、二次転写工程における画像の転写が良好となる。

本発明に係る転写装置は、前記画像生成手段を複数備え、各画像生成手段が生成した画像を前記像担持体へ順次的に転写することにより、各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成すべくなしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、画像生成手段を複数備え、各画像生成手段が生成した画像を像担持体へ順次的に転写するため、例えば、各画像生成手段を異なる色相の現像剤に対応させることにより、カラー画像の転写が可能となる。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体の抵抗値は、１×１０⁸ Ω以上、１×１０¹⁴Ω以下であることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体の抵抗値を適切に設定しているため、一次転写時及び二次転写時の転写不良が防止され、転写電位の残留が防止される。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体は、ポリイミド又はポリカーボネートにより形成されていることを特徴とする。

本発明にあっては、一次転写手段が電圧を印加したときに、転写ニップ時間内に規定値以上の突入電流が流れるポリイミド又はポリカーボネートを用いて像担持体を形成しているため、画像生成手段と一次転写手段とが離隔した状態で配置された転写系であっても、像担持体に流れる突入電流の作用により画像の転写が可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、前述した発明の何れか１つに記載した転写装置と、外部から画像データを受付ける手段とを備え、該手段により受付けた画像データに基づく画像を、前記転写装置を用いて転写材上に形成すべくなしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、良好に転写された画像を用紙等の転写材へ転写して画像形成を行うことが可能であるため、画質の向上が図れる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに、規定値以上の突入電流が所定時間内に流れるような電気的特性を有する像担持体を用いているため、転写ニップ内に流れる突入電流の作用により画像生成手段から像担持体への画像の転写が可能となり、画像生成手段と一次転写手段とが像担持体上で離隔している場合であっても良好に画像を転写することができる。

本発明による場合は、像担持体の移動速度、及び像担持体と画像形成手段との間の接触幅により規定される時間に突入時間が流れるような電気的特性を有する像担持体を用いているため、転写を完了させるべき時間、すなわち転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用により画像を像担持体へ転写することが可能となり、画像生成手段と一次転写手段とが像担持体上で離隔している場合であっても良好に画像を転写することができる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃまでの時間内に突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用により画像の転写を完了させることができる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに１０ｍｓｅｃから８０ｍｓｅｃまでの時間内に突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写ニップ時間内に流れる突入電流の作用によって画像の転写を完了させることができる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに定常電流の２倍以上の大きさを持つ突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、像担持体の表面方向及び体積方向に突入電流が流れることとなり、その突入電流の作用によって良好に画像を転写することができる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに定常電流の４倍以上の大きさを持つ突入電流が流れるような像担持体を用いて一次転写を行うようにしているため、像担持体の表面方向及び体積方向に突入電流が流れることとなり、その突入電流の作用によって良好に画像を転写することができる。

本発明による場合は、像担持体と画像生成手段との接触領域から離間させて導電性ローラを像担持体に圧接しているため、導電性ローラと画像生成手段との間には像担持体のみが介在することとなり、導電性ローラと画像生成手段との間の接触圧力が低減される。その結果、現像剤の凝集、現像剤と像担持体との付着力の増加を防止することができ、二次転写工程において良好に画像を転写することができる。

本発明による場合は、画像生成手段を複数備え、各画像生成手段が生成した画像を像担持体へ順次的に転写するため、例えば、各画像生成手段を異なる色相の現像剤に対応させることにより、カラー画像の転写が可能となる。

本発明による場合は、像担持体の抵抗値を適切に設定しているため、一次転写時及び二次転写時の転写不良を防止することができ、また、転写電位の残留を防止することができる。

本発明による場合は、一次転写手段が電圧を印加したときに、転写ニップ時間内に規定値以上の突入電流が流れるポリイミド又はポリカーボネートを用いて像担持体を形成しているため、画像生成手段と一次転写手段とが離隔した状態で配置された転写系であっても、像担持体に流れる突入電流の作用により画像の転写を行うことができる。

本発明による場合は、良好に転写された画像を用紙等の転写材へ転写して画像形成を行うことが可能であるため、画質の向上を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。図中１は、本実施の形態に係る画像形成装置であり、具体的にはデジタルカラープリンタである。画像形成装置１は、大略的に画像形成部１０８と給紙部１０９とにより構成されており、外部に接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（不図示）からの印刷ジョブに基づいて多色画像又は単色画像を用紙上に形成する。

本実施の形態の画像形成装置１は電子写真方式の画像形成部１０８を備えている。画像形成部１０８は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色を用いて多色画像を形成するために、各色毎の感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、帯電器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、現像器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、クリーナユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ、及び印刷用の画像データに基づいてレーザ光を発して感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ上に静電潜像を生成させる露光ユニット１０等により構成されている。
なお、各符号に付したａ、ｂ、ｃ、ｄの記号は、それぞれイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応するように記載しているが、以下では、特定の色に対応する部材を指定して説明する場合を除いて、各色に対して設けられている部材をまとめて、感光体ドラム２１、帯電器２２、現像器２３、クリーナユニット２４と記載することとする。

露光ユニット１０は、レーザ照射部１１を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ ）により構成されており、レーザ照射部１１から発せられたレーザ光が感光体ドラム２１上に照射されるようにポリゴンミラー１２及び反射ミラー１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｃが設けられている。なお、レーザ照射部１１の代わりにＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であっても良い。
帯電器２２には、感光体ドラム２１に接触するように構成されたローラ型帯電器が用いられており、感光体ドラム２１の表面を所定の電位に均一的に帯電させる。なお、ローラ型帯電器の代わりに、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器を用いる構成であっても良い。現像器２３ａ〜２３ｄのそれぞれは、イエロ、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色のトナーを収納しており、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの表面に形成された静電潜像に各色のトナーを供給して顕像化する。クリーナユニット２４は、画像を転写した後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを回収及び除去する。

また、本実施の形態の画像形成装置１は、感光体ドラム２１上のトナー像を中間転写方式によって給紙部１０９から供給される用紙上に転写するようにしており、感光体ドラム２１の上側には本発明に係る転写装置である転写ベルトユニット３０が設置されている。転写ベルトユニット３０は、転写ベルト３１、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、転写ベルトテンション機構３４、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを備えている。なお、以下では、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをまとめて中間転写ローラ３５と記載することとする。

転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、転写ベルトテンション機構３４、中間転写ローラ３５等は、転写ベルト３１を張架し、転写ベルト駆動ローラ３２の駆動力により転写ベルト３１を図中の白抜矢符の方向（副走査方向）へ回転させるように構成されている。転写ベルト３１は、厚さ７５μｍ〜１２０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、その表面に感光体ドラム２１を接触させている。感光体ドラム２１に形成された各色のトナー像を転写ベルト３１に順次的に重ねて転写することにより、転写ベルト３１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。感光体ドラム２１から転写ベルト３１へのトナー像の転写は、転写ベルト３１の裏側に接触している中間転写ローラ３５によって行われる。中間転写ローラ３５には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加されている。中間転写ローラ３５は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えば、ステンレス）軸をベースとし、その表面はＥＰＤＭ、発砲ウレタン等の導電性の弾性材により覆われているローラである。この導電性を有する弾性材により転写ベルト３１に対して均一的に高電圧を印加する。

前述のように感光体ドラム２１上で各色に応じて顕像化された静電像は転写ベルト３１上で積層され、印刷用の画像が多色トナー像により転写ベルト３１上で再現される。このように転写ベルト３１上に転写された多色トナー像は、転写ベルト３１の回転によって、用紙と転写ベルト３１との接触位置に配置される転写ローラ３６によって用紙上に転写される。このとき、転写ベルト３１及び転写ローラ３６は所定のニップで圧接されると共に、転写ローラ３６には多色トナー像を用紙上に転写させるための電圧、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加される。ここで、転写ベルト３１と転写ローラ３６との間のニップを定常的に得るために、転写ベルト駆動ローラ３２又は転写ローラ３６の何れか一方を金属等の硬質材料により構成し、他方を弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料により構成している。

また、前述のようにして感光体ドラム２１との接触により転写ベルト３１に付着したトナー、又は転写ローラ３６によって用紙上に転写が行われずに転写ベルト３１上に残留したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、転写ベルト従動ローラ３３の近傍に設けられた転写ベルトクリーニングユニット３７によって除去および回収される。転写ベルトクリーニングユニット３７は転写ベルト３１に当接するように配置したクリーニングブレードを備えている。

給紙部１０９は、画像形成に使用する用紙を収容するための手差トレイ４１及び給紙カセット４２を備えている。手差トレイ４１は、画像形成装置１の筐体に対して外付けされており、利用者が所望する種類の用紙を少数枚だけ載置して画像形成装置１の内部に取込むものである。一方、給紙カセット４２は、画像形成部１０８及び露光ユニット１０の下側に設けられており、装置により規定されたサイズ、又は利用者が予め定めたサイズの用紙を大量に収容しておくものである。手差トレイ４１に載置された用紙は、画像形成装置１の操作パネル（不図示）により指示されるタイミングにてピックアップローラ４１ａにより装置内部に取り込まれ、用紙搬送路Ｓ１に沿って設けられている搬送ローラ４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにより画像形成部１０８へ搬送される。また、給紙カセット４２に収容された用紙は、ピックアップローラ４２ａにより１枚ずつ分離給送され、用紙搬送路Ｓ２に沿って設けられた搬送ローラ４２ｂを通じて画像形成部１０８へ搬送される。

前述した転写ローラ３６及び転写ベルト駆動ローラ３２の下側にはレジストローラ２６が設けられており、レジストローラ２６が、給紙部１０９から搬送されてきた用紙の先端と転写ベルト３１上のトナー像の先端とを整合するタイミングで用紙を転写ローラ３６へ搬送することにより転写ベルト３１上のトナー像を前記用紙上に転写する。

トナー像が転写された用紙は略垂直に搬送され、転写ローラ３６の上側に設けられた定着ユニット２７に到達する。定着ユニット２７は、加熱ローラ２７ａ及び加圧ローラ２７ｂを備えており、図に示していない温度検出器の検出値に基づいてヒータランプ等の加熱手段を制御することにより加熱ローラ２７ａを所定の定着温度に保つと共に、トナー像が転写された用紙を加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとに挟んで回転させ、加熱ローラ２７ａの熱により用紙上にトナー像を熱定着させる。熱定着した用紙は、定着ユニット２７の出口近傍に設けられた搬送ローラ２７ｃにより排出される。

定着ユニット２７を通過した用紙は、片面印刷要求の場合、排紙ローラ２８を通じて排紙トレイ４３上にフェイスダウンで排出され、両面印刷要求の場合、排紙ローラ２８により用紙をチャックした後、排紙ローラ２８を逆回転させて両面原稿搬送路Ｓ３へと導かれ、搬送ローラ２９ａ，２９ｂにより再度レジストローラ２６へ搬送される。そして、用紙の裏面側にトナー像を転写及び熱定着させた後、排紙ローラ２８により排紙トレイ４３上に排出される。

図２は感光体ドラム２１の近傍の拡大模式図である。感光体ドラム２１は、転写ベルト３１の外周面に沿って配設されており、転写ベルト３１を下方側から上方へ向けて圧接した状態で回転自在に軸支されている。また、中間転写ローラ３５は、転写ベルト３１の内周面に沿って配設されており、転写ベルト３１を上方側から下方へ向けて圧接した状態で回転自在に軸支されている。感光体ドラム２１及び中間転写ローラ３５の回転方向は何れも転写ベルト３１の移動方向に対して順方向であり、両回転軸は互いに平行となるように構成されているが、本発明に係る画像形成装置１では、中間転写ローラ３５の回転軸が感光体ドラム２１の回転軸に対して転写ベルト３１の移動方向へオフセットした状態で配置されていることを特徴としており、感光体ドラム２１及び中間転写ローラ３５の双方は転写ベルト３１に対して共通の接触領域を持たず、両者の間には転写ベルト３１のみが介在した領域が存在する。そのため、本画像形成装置１の一次転写工程においては、感光体ドラム２１と転写ベルト３１との間の接触圧力を低く制御した状態で転写が行えるため、転写ベルト３１上のトナーの凝集が防止され、二次転写工程での画像形成において良好な結果が得られている。

このような転写系では、転写ベルト３１の駆動性能及び耐久性、並びに感光体ドラム２１と転写ベルト３１との間の接触圧力等を考慮して、感光体ドラム２１と中間転写ローラ３５との間の位置関係を定めている。両者の水平距離Ｌ２は前述の条件を考慮して数ｍｍ程度に設定されることが多いが、この値は転写ベルト３１の厚みＬ１（７５μｍ〜１２０μｍ）と比べると１桁程度大きい。そのため、中間転写ローラ３５に転写電圧を印加した際に転写ベルト３１に流れる電流のうち、体積方向に流れる電流成分だけでなく、表面方向に流れる電流成分も鑑みて転写ベルト３１の電気的特性を決定する必要が生じる。すなわち、従来のような電気抵抗のみの指針により転写ベルト３１の材料を決定することができず、転写ベルト３１を流れる電流の変動特性に着目した新たな指針により転写ベルト３１の材料を決定することが要求される。

以下、発明者らによる検討結果について説明する。図３は転写ベルト３１の電気的特性を観測する測定系の構成を示す模式図であり、図４及び図５は転写ベルト３１に流れる電流の変動特性を示すグラフである。転写ベルト３１の電気的特性は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドアロイ等のベルト材料１１０を平板状の極板１０２ａ，１０２ｂで挟持し、高圧電源１０１により極板１０２ａ，１０２ｂ間に電圧を印加し、そのときに流れる電流の時間変動を電流計１０３により観測して取得した。

図４はベルト材料１１０がポリイミド（ＰＩ）、及びポリカーボネート（ＰＣ）である場合の観測結果である。横軸には時間（ｍｓｅｃ）、縦軸には電流値（μＡ）をとり、印加電圧を１．０ｋＶとしている。このグラフが示すように、ポリイミド、及びポリカーボネートを用いたベルト材料１１０には、電圧印加直後（数十ｍｓｅｃ）に大きな突入電流が流れ、その後、定常状態に達する。突入電流の大きさは、ポリイミドの場合、定常状態で流れる電流（定常電流）の十数倍程度、ポリカーボネートの場合、定常電流の５倍程度となっている。一方、図５はベルト材料１１０がポリアミドアロイである場合の観測結果である。観測条件は図４の場合と同じであり、横軸には時間（ｍｓｅｃ）、縦軸には電流値（μＡ）をとり、印加電圧を１．０ｋＶとしている。ポリアミドアロイを用いた場合、電圧印加直後に観測される突入電流の大きさは定常電流の２倍以下となっており、ポリイミド及びポリカーボネートの場合と比較してかなり小さな突入電流となっている。

ところで、これらの材料により形成された転写ベルト３１を用いてトナーの転写性能を調べた結果、ポリアミドアロイについては安定したトナー転写が行えず、ポリイミド及びポリカーボネートについては良好にトナー転写が行えることが分かった。これらの材料は何れも同程度の抵抗値を有しており、定常状態では同程度の電流が流れるため、定常電流の作用がトナー転写の善し悪しに影響を及ぼすとは考えにくい。実際の転写系を考えた場合、転写ニップ時間が非常に短いことが分かる。例えば、転写ベルト３１の移動速度を１２５ｍｍ／ｓｅｃ、ニップ幅を７ｍｍとした場合、転写ニップ時間は５６ｍｓｅｃである。したがって、図２に示したような転写系においては、転写ニップ時間内に流れる突入電流が主としてトナー転写に作用を及ぼすものと考えられ、良好にトナー像を転写するためには、電圧を印加してから数十ｍｓｅｃの間に比較的大きな突入電流が転写ベルトに流れる必要があると結論付けることができる。すなわち、ポリイミド、ポリカーボネートに限らず、転写ニップ時間内に大きな突入電流が観測される材料を用いて転写ベルト３１を構成することにより、一定レベルの転写効率を確保できると共に、画質の向上を図ることが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。 感光体ドラムの近傍の拡大模式図である。 転写ベルトの電気的特性を観測する測定系の構成を示す模式図である。 転写ベルトに流れる電流の変動特性を示すグラフである。 転写ベルトに流れる電流の変動特性を示すグラフである。 中間転写方式を採用した従来のフルカラー画像形成装置の要部構成を説明する模式図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
３０ 転写ベルトユニット
３５ 中間転写ローラ

Claims (11)

1. 導電性を有する像担持体と、該像担持体に圧接してあり、帯電させた現像剤による画像を生成する画像生成手段と、前記像担持体を所定の方向へ移動させながら前記像担持体を介して前記画像生成手段に電圧を印加することにより、前記画像生成手段が生成した画像を前記像担持体へ転写する一次転写手段と、該一次転写手段が転写した前記像担持体上の画像を転写材へ転写する二次転写手段とを備える転写装置において、
   前記像担持体は、前記一次転写手段が電圧を印加したときに、規定値以上の突入電流が所定時間内に流れるような電気的特性を有することを特徴とする転写装置。
2. 前記所定時間は、前記像担持体の移動速度、及び前記像担持体と前記画像生成手段との間の前記方向の接触幅により規定される時間であることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記所定時間は、数ｍｓｅｃ以上、数十ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転写装置。
4. 前記所定時間は、１０ｍｓｅｃ以上、８０ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転写装置。
5. 前記規定値は、前記所定時間後に前記像担持体に流れる電流の大きさの２倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の転写装置。
6. 前記規定値は、前記所定時間後に前記像担持体に流れる電流の大きさの４倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の転写装置。
7. 前記一次転写手段は、前記像担持体と前記画像生成手段との接触領域から離間させて前記像担持体に圧接してある導電性ローラと、該導電性ローラに対して電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の転写装置。
8. 前記画像生成手段を複数備え、各画像生成手段が生成した画像を前記像担持体へ順次的に転写することにより、各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成すべくなしてあることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の転写装置。
9. 前記像担持体の抵抗値は、１×１０⁸ Ω以上、１×１０¹⁴Ω以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の転写装置。
10. 前記像担持体は、ポリイミド又はポリカーボネートにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の転写装置。
11. 請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の転写装置と、外部から画像データを受付ける手段とを備え、該手段により受付けた画像データに基づく画像を、前記転写装置を用いて転写材上に形成すべくなしてあることを特徴とする画像形成装置。

Images