JP2006259639A

JP2006259639A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006259639A
Application number: JP2005080713A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Iwakura; 良恵岩倉; Akihiro Kawasaki; 明博河崎; Atsushi Takehara; 淳竹原; Takashi Miyazaki; 貴史宮崎; Tomoya Adachi; 知哉足立
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Also published as: CN100465812C; DE602006000437D1; DE602006000437T2; US7428400B2; US20060210327A1; CN1834813A; EP1705528B1; EP1705528A1

Abstract

【課題】文字や細線の中抜け現象を低減し、高画質画像を再現することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】１次転写部における、像担持体から転写ベルトにトナー転写を行うための転写手段には金属ローラを用いる。隣接する像担持体間における転写ベルト張架側の接線と、像担持体と転写ベルトが接触している転写ニップ領域から、転写ニップ上流側入り口の転写ベルトがなす角度をθ１とし、さらに、転写ニップ下流側出口での転写ベルトとのなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように金属ローラを配置する。これにより、安定した広域の転写ニップが形成され、１次転写を行うのに十分な転写時間を得ることができるため、高転写効率を得る転写マージンを十分に稼ぐことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真技術を利用した複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置に関し、特に、１次転写部での細線・文字中抜けを低減したカラー画像形成装置の技術に関する。

１次転写部での細線・文字中抜けを低減したカラー画像形成装置の技術としては、以下のような技術が知られている。特許文献１は、１次転写部のベルトの張架入出角度を上流と下流で変更した技術であり、転写手段がコロトロンである場合は、転写手段は感光体に接触せず、ベルトを感光体に圧接張架させ、非接触状態の転写手段でトナー転写をおこっているため、ベルト圧接力低く、細線中抜け等の画質不具合は改善される。また、ベルト張り角度を上流と下流で変更しているため、転写ニップ前のトナーチリが改善される。

特許文献２は、感光体に対して転写ローラを下流側に配置し、さらに、その下流側に補助ローラを設けることによって、ベルト上を搬送されてきた用紙を感光体に巻きつくことなく、良好に分離することができ、十分な転写効率を得ることができる。
特許文献３は、１次転写ローラを感光体直下からずらして配置し、同一電源から電圧を供給することによって、ベルトの速度ムラを低減し、画質劣化を防止することができる技術である。

特開平１０―１０８７６号公報特開平１１−３８７９６号公報特開２００４−１４５１８７号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術では、コロトロンを用いているため、オゾン排出量が多く、環境保全の観点からは問題がある。また、転写ポイント前後に張架ローラを有するため、装置本体も大きくなり、コストもアップするという課題を有する。
また、特許文献２記載の技術では、感光体からトナーを直接用紙に転写し、その分離を効果的に行うものであり、本発明の構成、意図とは大きく異なる。仮に転写ローラを感光体下流側に配置することによって転写性能を向上させる効果を有するとしても、転写ローラよりさらに下流側に張架ローラを有するため、装置本体も大きくなり、コストがアップするという課題を有する。

また、特許文献３記載の技術では、１次転写電圧を同一電源にすることで、ベルト搬送性能を向上しようとしている。しかし、転写性そのものに対する効果は全く記載されていない。一般に、下流側で転写を行うほど、転写電圧を上げて、安定したトナー転写を行うようにしているが、特許文献３では同一電源にしているのみのため、下流側の転写性・転写効率は低下すると考えられる。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、高転写効率を得る転写マージンを十分に稼ぐことができるとともに、文字や細線の中抜け現象を低減し、高画質画像を再現することが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明は以下の特徴を有している。
本発明の画像形成装置では、複数の像担持体と、無端状の転写ベルトを有し、前記各像担持体から前記転写ベルト上にトナー転写を行うことによって、前記転写ベルト上にカラー画像を形成する１次転写部と、前記転写ベルト上のカラー画像を転写材に転写する２次転写部からなり、前記１次転写部における、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための転写手段には金属ローラを用い、隣接する前記像担持体間における前記転写ベルト張架側の接線と、前記像担持体と前記転写ベルトが接触している転写ニップ領域から、前記転写ニップ上流側入り口の前記転写ベルトがなす角度をθ１、さらに、前記転写ニップ下流側出口での転写ベルトとのなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように前記金属ローラを配置したことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記金属ローラは前記像担持体の回転方向に対して、下流側に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記１次転写部における、前記像担持体は複数個配置されており、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための前記金属ローラには、同一電源から分配された同一電圧が供給され、前記像担持体と前記転写ベルトが接触している前記転写ニップ領域は、下流側に配置されている前記像担持体と前記転写ベルトとの前記ニップ領域の方が広くなることを特徴とする。

以上説明したように、上記解決するための手段によって、本発明の画像形成装置では、以下のような効果を奏する。
本発明の画像形成装置では、高転写効率を得る転写マージンを十分に稼ぐことができるとともに、文字や細線の中抜け現象を低減し、高画質画像を再現することが可能な優れた効果がある。
本発明の画像形成装置では、転写電界のピークポイントが下流側に存在するため、トナーの飛び散りが低減でき、解像度を劣化させることなく、鮮鋭度の高い画像が提供できる。
本発明の画像形成装置では、１次転写電圧を共通電源で同一に行うため、コストも大幅に低減出来るという効果を奏する。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。なお、説明において、発明の理解を容易にするために具体的な部材の名称を使用するが、これにより本発明が適用できる範囲を限定するものではないことを、ここに明記しておく。

まず、本発明に係る装置全体の構成を図１に示す。図１は、画像形成装置における転写手段を概略的に示した概略構成図である。画像形成装置は、１０１a〜１０１dの4つの像担持体１０１、１０２a〜１０２dの４つの１次転写ローラ（金属ローラ）１０２を有するユニットが無端ベルト状の中間転写ベルト１１３に配設されている。１次転写ローラ１０２は、金属ローラで形成されており、中間転写ベルト（転写ベルト）１１３上にカラー画像を形成する１次転写部である。
中間転写ベルト１１３は、駆動ローラ１１１と、当該駆動ローラ１１１に対向配置されたテンションローラ１１２に掛け回され、図１の矢印（反時計回り）方向に回転搬送可能となっている。駆動ローラ１１１は、２次転写ローラ１１０に対向配置されるとともに、残留トナーを除去するクリーニングブレード１１４の対向ローラとしての機能を合わせ持つ。

すなわち、駆動ローラ１１１およびテンションローラ１１２により中間転写ベルト１１３を張架し、中間転写ベルト１１３の走行方向上流側から１次転写ローラ１０２a〜１０２dに所定の電圧を印加することにより、中間転写ベルト１１３上に各色を重ねてカラー画像を形成する。

また、形成されたカラー画像は、２次転写ローラ１１０に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙Ｐに転写され、定着（図示せず）されて出力される。２次転写ローラ１１０で転写できず中間転写ベルト１１３上に残留したトナーは、クリーニングブレード１１４にてクリーナーユニット内に（図示せず）回収される。
中間転写ベルト１１３の材質としては、ＴＰＥ (サーモプラスチックエラストマーアロイ)、ＰＣ(ポリカーボネート)、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＡ（ポリアミドアロイ）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料が上げられる。２次転写ローラ１１０の材質としては、弾性を有するローラが適しており、その材料はイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤ）等が有力である。

図２に請求項１及び請求項２に関する実施例を示す。
１次転写ローラ１０２は、像担持体１０１から下ろした垂線に対して下流側に、かつ、安定な転写ニップ幅を得るために像担持体１０１側に配置されている。１次転写ローラ１０２と像担持体１０１の中心間距離はこれらの半径の和より大きく配置されているため、中間転写ベルト１１３を介在しない場合には１次転写ローラ１０２の外周は像担持体１０１に接触しないように配置されている。

これにより、１次転写時に像担持体１０１にかかる圧力はベルトのテンションのみで、低圧化が可能である。また、１次転写ローラ１０２を像担持体１０１に対して下流側に配置することによって、１次転写ローラ１０２と像担持体１０１間の転写ニップ入り口付近にかかる空隙間電界Eを低くすることができるため、転写前放電を防ぐことが可能となり、チリ画像を抑制し、鮮鋭度の高い高画質化が可能となる。

つまり、１次転写ローラ１０２と像担持体１０１との位置関係は、像担持体１０１から下ろした垂線と像担持体１０１が交わる点での接線と、像担持体１０１と中間転写ベルト１１３が接触している転写ニップ領域１１５から、転写ニップ上流側入り口の中間転写ベルト１１３がなす角度をθ１、さらに、転写ニップ下流側出口での中間転写ベルト１１３とのなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように１次転写ローラ１０２を配置する。これにより、前記構成を実現でき、簡易で安価な構成で高画質を実現できる画像形成装置を提供できる。

各角度としては、０°≦θ１≦１０°、２０°≦θ２≦４０°が最適である。θ１が0°未満の場合、像担持体１０１との巻き付けが転写ニップ入り口で減るため、設定される１次転写電圧によっては転写前放電が発生し、画質不良となる。また１０°を超える角度では、上流側でのトナーの静電転写に関与しない領域での転写ニップ１１５が増え、像担持体１０１との巻き付け量のみが増えるため、中間転写ベルト１１３と像担持体１０１とが静電吸着し、ベルト走行性が不安定になるため、細線などの位置ずれ等の画質不良となる。

一方、θ２が２０°未満の場合、十分な転写ニップを得られないため、中間転写ベルト１１３と像担持体１０１の接触が不安定となり、画像欠陥や転写不良が生じる。また、４０°以上の場合は、中間転写ベルト１１３と１次転写ローラ１０２間の巻き付け量が多くなり、１次転写ローラ１０２への中間転写ベルト１１３の巻き付け曲率が大きくなり、ベルト端部割れ等のベルトの寿命短命化促進となる。よって、０°≦θ１≦１０°、２０°≦θ２≦４０°が最適な値となる。

図３に同一電圧で１次転写を行った場合の１次転写トナー層内部にかかる転写電界の１色目から４色目までの値を模式的にプロットしたものを示す。トナー層を含む１次転写部の等価回路をトナー層内部の転写ニップ通過時間と転写電界に対して解くと、指数関数となり、その特性は時間に対して図３のようになる。Ａはトナー層を転写ベルト１１３に対して高転写効率を得るために必要な転写電界である。

つまり、高効率転写を得るためには、最適印加電圧と安定した転写ニップ（時間）が必要となる。同一電圧であっても、転写ニップ時間をコントロールすれば、転写に必要な転写電界が十分得られることになる。１色目はトナー層も単層であるため、転写ニップ入り口付近からのトナー層内部の転写電界立ち上がりも早く、飽和電位(電界)に達するのも早い。一方４色目となると、ベルト上に前色のトナーがすでに転写されているので、飽和電位(電界)に達するまでに、時間がかかるため、ニップ時間を増やせば、安定した転写電界は十分に得られることになる。つまり、同一電圧で転写を行う場合、下流側の転写ニップ時間を増やせば１色目と同じ転写性が得られる。

例えば、図２において、中間転写ベルト１１３の表面抵抗１０^９Ω／□〜１０^１１Ω／□（三菱ハイレスタ５００Ｖ、１０ｓｅｃ印加）、体積抵抗１０^９Ω／□〜１０^１１Ω／□（三菱ハイレスタ５００Ｖ、１０ｓｅｃ印加）、像担持体１０１径φ２4、１次転写ローラ１０２径φ８を用いた場合、１次転写のニップ量は、１色目：Ｘ=７ｍｍＹ=０．５ｍｍ２色目：７．５ｍｍＹ＝１ｍｍ３色目：８ｍｍＹ=１．５ｍｍ４色目：８．５ｍｍＹ=２ｍｍとすることによって、ニップ量(ニップ時間)を下流側ほどふやすことが考えられる。しかし、前記の数値にこだわらず、中間転写ベルト１１３の抵抗や各部品の径によってニップ量（ニップ時間）の最適値は変わり、また、ニップ量可変方法も上記方法に限ったものではない。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。本実施形態における１次転写について説明した概略構成図。本実施形態における１次転写トナー層内にかかる転写電界の値について説明した図。

符号の説明

１０１像担持体
１０２１次転写ローラ
１１０２次転写ローラ
１１１駆動ローラ
１１２テンションローラ
１１３中間転写ベルト
１１４クリーニングブレード
１１５転写ニップ領域

Claims

複数の像担持体と、無端状の転写ベルトを有し、前記各像担持体から前記転写ベルト上にトナー転写を行うことによって、前記転写ベルト上にカラー画像を形成する１次転写部と、前記転写ベルト上のカラー画像を転写材に転写する２次転写部からなり、
前記１次転写部における、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための転写手段には金属ローラを用い、
隣接する前記像担持体間における前記転写ベルト張架側の接線と、
前記像担持体と前記転写ベルトが接触している転写ニップ領域から、前記転写ニップ上流側入り口の前記転写ベルトがなす角度をθ１、
さらに、前記転写ニップ下流側出口での転写ベルトとのなす角度をθ２としたとき、θ１＜θ２となるように前記金属ローラを配置したことを特徴とする画像形成装置。
前記金属ローラは前記像担持体の回転方向に対して、下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記１次転写部における、前記像担持体は複数個配置されており、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための前記金属ローラには、同一電源から分配された同一電圧が供給され、前記像担持体と前記転写ベルトが接触している前記転写ニップ領域は、下流側に配置されている前記像担持体と前記転写ベルトとの前記ニップ領域の方が広くなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。