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JP5446240B2 - 転写装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、転写装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
特開2004−333521号公報
従来、電子写真方式を適用したカラー複写機やカラープリンター等のカラー画像形成装置としては、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)等の各色に対応した複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットの感光ドラム上に順次形成される各色のトナー像を、各感光ドラムと対向配置した一次転写装置により、一旦無端状の中間転写ベルト上に多重に一次転写した後、当該中間転写ベルト上に多重に転写された各色のトナー像を、二次転写装置により記録媒体上に一括して二次転写し、その後、これらのトナー像を加熱加圧して記録媒体上に定着することによりカラー画像を形成するように構成した、いわゆる中間転写方式の画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、特許文献1には、二次転写ロールと中間転写ベルトとが接触する二次転写部よりも上流側のプレニップ領域に、除電部材を配設した画像形成装置が開示されている。
本発明の目的とするところは、転写部の上流側近傍でのギャップ放電を抑制することができる転写装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。
請求項1に記載の転写装置は、その表面にトナー像が一次転写される回転自在に形成された無端状の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに圧接して二次転写部を形成する二次転写ロールと、
前記中間転写ベルトを挟んで前記二次転写ロールと対向配置された対向ロールと
を備え、
前記二次転写ロールと前記対向ロールとの間の電位差により二次転写電界が形成され、
前記対向ロールの上流側には、前記中間転写ベルトの内側に張架ロールが併設されていると共に、この張架ロールと対向ロールとには、前記中間転写ベルトよりも体積抵抗率の小さい無端状の対向ベルトが掛け回されており、かつ、前記張架ロールと前記対向ロールとの間の領域において、前記対向ベルトは中間転写ベルトの内面と密着するように配設されており、さらに、前記二次転写部への記録媒体の突入位置は、前記対向ベルトと前記中間転写ベルトとを密着させる領域の内側に設定されていることを特徴とするものである。
請求項2に記載の転写装置は、請求項1に記載の構成において、前記中間転写ベルトの内面と前記張架ロールの表面とは、中間転写ベルトの回転方向に沿って面接触していることを特徴とするものである。
請求項3に記載の転写装置は、請求項1又は2に記載の構成において、前記中間転写ベルトは、導電剤として導電ポリマー及び/又はイオン伝導性導電剤を含有していると共に、その体積抵抗率が、1010〜1014Ω・cmであるのに対し、前記対向ベルトの体積抵抗率は、108〜1013Ω・cmであることを特徴とするものである。
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1ないしのいずれかに記載に転写装置と、記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明によれば、二次転写部の上流側近傍でのギャップ放電を抑制し、うろこ状の画像欠陥の発生を効果的に防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、対向ベルトと中間転写ベルトとの密着状態を安定して維持することができる。
請求項3に記載の発明によれば、放電が生じ易い材質で形成された中間転写ベルトに対して、対向ロールと中間転写ベルトとの間のギャップ放電を安定して抑制することができる対向ベルトを提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、上記いずれかの転写装置を画像形成装置に好適に適用することができる。
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明が適用可能な画像形成装置の概略構成について図1を参照して説明する。ここで、図1は、本発明が適用可能なタンデム型のカラー電子写真複写機の概略構成を示す模式図である。なお、このタンデム型のカラー電子写真複写機は、画像読取装置を備えているが、画像形成装置としては、画像読取装置を備えずに、不図示のパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて画像を形成するカラープリンターやファクシミリ等であってもよい。
図1において、1はタンデム型のカラー電子写真複写機の本体を示すものであり、このカラー電子写真複写機本体1は、その一端側の上部に、原稿2の画像を読み取る画像読取装置(IIT:Image Input Terminal)4を備えていると共に、当該カラー電子写真複写機本体1の内部には、画像読取装置4や不図示のパーソナルコンピュータ等から出力される画像データ、あるいは電話回線やLAN等を介して送られてくる画像データに、予め定められた画像処理を施す画像処理装置(IPS:Image Processing System)12と、当該画像処理装置12で予め定められた画像処理が施された画像データに基づいて画像を出力する画像出力装置(IOT:Image Output Terminal)100とが配設されている。
上記画像読取装置4では、プラテンカバー3によってプラテンガラス5上に押圧された原稿2や、不図示の自動原稿搬送装置によって自動的に搬送される原稿の画像が読み取られる。この画像読取装置4は、プラテンガラス5上に載置された原稿2を光源6によって照明し、原稿2からの反射光像を、フルレートミラー7及びハーフレートミラー8,9及び結像レンズ10からなる縮小光学系を介してCCD等からなる画像読取素子11上に走査露光して、この画像読取素子11によって原稿2の色材反射光像を予め定められたドット密度(例えば、16ドット/mm)で読み取るように構成されている。
上記画像読取装置4によって読み取られた原稿2の色材反射光像は、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)(各8bit)の3色の原稿反射率データとして画像処理装置12に送られ、この画像処理装置12では、原稿2の反射率データに対して、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移動編集等の予め定められた画像処理が施される。
そして、上記の如く画像処理装置12で予め定められた画像処理が施された画像データは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)(各8bit)の4色の原稿色材階調データ(ラスタデータ)に変換され、次に述べるように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成ユニット13Y、13M、13C、13Kの露光装置14Y,14M,14C,14Kに送られ、これらの露光装置14Y,14M,14C,14Kでは、予め定められた色の原稿色材階調データに応じてレーザー光LBによる画像露光が行われる。
上記タンデム型のカラー電子写真複写機本体1の内部には、上述したように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4つの画像形成ユニット13Y,13M,13C,13Kが、水平方向に一定の間隔をおいて並列的に配置されている。
これらの4つの画像形成ユニット13Y,13M,13C,13Kは、すべて同様に構成されており、大別して、矢印A方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光ドラム15と、この感光ドラム15の表面を一様に帯電する帯電器としてのスコロトロン16と、当該感光ドラム15の表面に各色の画像情報に応じたレーザービームを走査露光して静電潜像を形成する露光装置14と、感光ドラム15上に形成された静電潜像を現像する現像装置17と、転写後に感光ドラム15の表面に残留した転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置18等とから構成されている。
本実施の形態において、感光ドラム15は、金属製の薄肉の円筒形ドラムの表面に有機感光層を形成したものからなる。また、帯電器16は、感光ドラム15に対して放電を行うことで、感光ドラム15を予め定められた電位に帯電させるようになっている。
上記露光装置14は、半導体レーザー19を原稿色材階調データに応じて変調して、この半導体レーザー19からレーザー光LBを階調データに応じて出射する。この半導体レーザー19から出射されたレーザー光LBは、反射ミラー20,21を介して回転多面鏡22によって偏向走査され、再び反射ミラー20,21及び複数枚の反射ミラー23,24を介して像保持体としての感光ドラム15上に走査露光される。
上記画像処理装置12からは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成ユニット13Y,13M,13C,13Kの露光装置14Y,14M,14C,14Kに各色の画像データ(ラスタデータ)が順次出力され、これらの露光装置14Y,14M,14C,14Kから画像データに応じて出射されるレーザービームLBが、それぞれの感光ドラム15Y,15M,15C,15Kの表面に走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光ドラム15Y,15M,15C,15Kに形成された静電潜像は、対応する現像装置17Y,17M,17C,17Kによって、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像として現像される。
なお、本実施の形態において、トナーは、負極性に帯電する特性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子であり、その形状係数が100〜140程度のいわゆる球状トナーを用いている。また、キャリアは、磁性体を半導電性の物質でコートした微粒子であり、現像装置17中でトナーと撹拌混合することにより当該トナーを帯電させる。
上記各画像形成ユニット13Y,13M,13C,13Kの感光ドラム15Y,15M,15C,15K上に、順次形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の未定着トナー像は、当該感光ドラム15Y,15M,15C,15Kと中間転写体としての中間転写ベルト25とが接する一次転写部において、中間転写ベルト25の表面に互いに重ね合わされた状態で順次転写される。この一次転写部における中間転写ベルト25の裏面側には、転写部材としての半導電性の一次転写ロール26Y,26M,26C,26Kが配設されており、これらの一次転写ロール26Y,26M,26C,26Kによって中間転写ベルト25が感光ドラム15Y,15M,15C,15Kの表面に当接するようになっている。上記一次転写ロール26Y,26M,26C,26Kには、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されており、感光ドラム15Y,15M,15C,15K上に形成された各色の未定着トナー像は、それぞれ中間転写ベルト25上に順次静電的に吸引され、フルカラーの画像が形成される。なお、感光ドラム15Y,15M,15C,15Kの表面の転写残トナーは、ドラムクリーニング装置18Y,18M,18C,18Kによりクリーニングされる。
上記中間転写ベルト25は、駆動ロール27と、従動ロール28と、テンションロール29と、従動ロール30と、二次転写用の対向ロールであるバックアップロール31と、アイドルロール32との間に、一定のテンションで張架されており、不図示の定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動される駆動ロール27により、感光ドラム15Y,15M,15C,15Kの回転と同期して矢印B方向に予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。
なお、単色の画像を形成する場合には、所望の色の画像形成ユニット13Y,13M,13C,13Kのみを動作させ、中間転写ベルト25上に所望の単色の未定着トナー像が形成される。
このようにして、上記中間転写ベルト25上に多重に一次転写されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の未定着トナー像は、中間転写ベルト25の回動に伴って記録用紙(記録媒体)Pの搬送経路に面した二次転写部へと搬送され、この二次転写部において、中間転写ベルト25から記録用紙Pに未定着トナー像が二次転写される。
記録用紙Pは、用紙トレイ39,40,41のいずれかからフィードロール42によって給紙され、複数の搬送ロール43,44を備えた用紙搬送路46によってレジストロール47まで搬送されて一旦停止される。次に、上記記録用紙Pは、レジストロール47によって予め定められたタイミングで搬送され、ガイド部材49を介して二次転写部に案内されて二次転写ロール33と中間転写ベルト25との間に挟み込まれる。また、二次転写部における中間転写ベルト25の裏面側には、二次転写ロール33の対向をなすバックアップロール31と、当該バックアップロール31に当接する不図示の金属ロールが配設されている。本実施の形態では、かかる金属ロールにトナーの帯電極性と同極性の電圧(正規の転写バイアス)を印加することにより、二次転写ロール33を対向電極として二次転写電界を発生させている。なお、上記二次転写ロール33は、不図示のブラシロールによって清掃されるようになっている。
そして、未定着トナー像が転写された記録用紙Pは、中間転写ベルト25から剥離された後、2連の転写材搬送手段としての用紙搬送ベルト35,36によって定着装置37に送り込まれ、未定着トナー像の定着処理がなされ、装置本体1の外部に設けられた排出トレイ38上に排出される。なお、未定着トナー像の二次転写が終了した中間転写ベルト25は、二次転写部の下流に位置するベルトクリーニング装置48によって残留トナーが除去されるようになっている。
次に、本実施の形態に係る二次転写装置300の構成について、図2及び図3を参照して説明する。ここで、図2は、本実施の形態に係る二次転写装置300の構成を示す模式図であり、図3は、本実施の形態に係る二次転写装置300の中間転写ベルト25の内側における構成を示す側断面図である。
図2及び図3に示すように、本実施の形態に係る二次転写装置300は、中間転写ベルト25のトナー保持面側に対して圧接可能に構成された回転自在の二次転写ロール33と、この二次転写ロール33に対して、中間転写ベルト25を挟んで対向配置された対向ロールとしてのバックアップロール31とを備えている。さらに、中間転写ベルト25の内側には、バックアップロール31の上流側近傍に、バックアップロール31と略同等の径を有する張架ロール310が併設されていると共に、この張架ロール310とバックアップロール31との間には、無端状の対向ベルト325が掛け回されている。なお、本実施の形態において、対向ベルト325は、中間転写ベルト25に従動して中間転写ベルト25と共に同方向に回転するようになっており、この対向ベルト325を回転可能に張架する張架ロール310が接地されている。
また、対向ベルト325の内側のバックアップロール31の表面には、金属製の給電ロールSRが接触配置されている。この給電ロールSRには、バイアス印加部としての不図示の二次転写バイアス電源が接続されており、トナーと同極性の二次転写バイアス(本実施の形態では負極性)を印加することにより、バックアップロール31を対向電極として、接地された二次転写ロール33との間に二次転写用の電界を形成し、中間転写ベルト25上の未定着トナー像を記録用紙Pに二次転写するようになっている。
さらに、本実施の形態において、張架ロール310近傍の対向ベルト325の外側には、かかる対向ベルト325の表面に付着した汚れをクリーニングするクリーニングロール325Cが配設されている。なお、符号300Hは、これらの構成部材を収容するハウジングである。
ここで、本実施の形態に係る二次転写ロール33は、表面にカーボンを分散したウレタンゴムのチューブ、内部はカーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなり、さらにロール表面にフッ素コートを施し、その体積抵抗が106〜1010Ωであってロール径が28mmとなるように形成され、その硬度は例えば30°(アスカC)に設定されている。一方、バックアップロール31は、表面にカーボンを分散したEPDMとNBRのブレンドゴムのチューブ、内部はEPDMゴムからなり、その表面抵抗率が107〜1010Ω/□であってロール径が28mmとなるように形成され、その硬度は例えば70°(アスカC)に設定されている。
ところで、このように構成した二次転写装置300では、二次転写を行う際、バックアップロール31と二次転写ロール33との間の電位差によって二次転写電界が生成されるが、この二次転写電界は、二次転写ニップ領域(二次転写ロール33が中間転写ベルト25に圧接する領域)だけでなく二次転写ニップ領域の上流側近傍のプレニップ領域にも影響を及ぼすこととなる。具体的には、二次転写ロール33とバックアップロール31とが中間転写ベルト25を介して対向する二次転写ニップ領域の上流側近傍において、バックアップロール31と中間転写ベルト25の内面との間に形成されたくさび状の隙間にてバックアップロール31と中間転写ベルト25との間でギャップ放電が生じた場合には、中間転写ベルト25上のトナーが、二次転写ニップ領域に進入(突入)する直前の記録用紙Pに転移し、当該記録用紙Pの表面にうろこ状の画像欠陥が生じてしまう。
特に、トナーとして形状係数が小さい球形トナーを使用した場合は、転写性がよい反面、放電などによる僅かな電界の変化でトナーが中間転写ベルト25上または記録用紙P上で乱れる可能性が高くなり画像欠陥の要因となってしまう。また、電気伝導が主としてイオン伝導によって行われる中間転写ベルト25を用いた場合には、電気伝導が主として電子伝導によって行われる同程度の体積抵抗率を有するベルトと比較して、放電による過剰な電荷が中間転写ベルト25内部に蓄積しやすく僅かな電界の変化でトナーが中間転写ベルト25上又は記録用紙P上で乱れる可能性がさらに高くなり、上述のうろこ状の画像欠陥が生じ易くなる。
そこで、本実施の形態に係る二次転写装置300では、上述したように二次転写ニップ領域の上流側近傍の中間転写ベルト25の内側に対向ベルト325を対向配置し、この対向ベルト325をバックアップロール31と、接地した張架ロール310との間に掛け回し、かつ、この対向ベルト325の対向面が中間転写ベルト25の内面と密着するように配置している。
ここで、本実施の形態に係る中間転写ベルト25は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂に導電性ポリマーからなる導電剤を適当量含有させたものを用い、その体積抵抗率が1010〜1014Ω・cmとなるように形成され、その厚みが例えば0.1mmに設定されている。なお、上記イオン伝導性導電剤に代えて、樹脂中に各種導電性ポリマーを含有させてもよい。
一方、本実施の形態に係る対向ベルト325は、中間転写ベルト25と同様な材質で同様な幅に形成されている。また、対向ベルト325の体積抵抗率は、108〜1013Ω・cmとなるように形成されており、かつ、中間転写ベルト25の体積抵抗率よりも小さくなるように設定されている。このように、中間転写ベルト25に密着する対向ベルト325の体積抵抗率を、中間転写ベルト25よりも小さく設定することにより、バックアップロール31と中間転写ベルト25との間の放電を効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態に係る中間転写ベルト25は、張架ロール310に対して、常にオーバーラップするように配置されている。すなわち、図2に模式的に示すように、中間転写ベルト25と張架ロール310との接点N2(中間転写ベルト25と張架ロール310とを点接触させた場合の接点)における接線よりも内側(図中、上側)に、中間転写ベルト25が位置(θ>0)するように、張架ロール310に対して掛け回されている。このように、中間転写ベルト25を張架ロール310に対してオーバーラップさせて張架(中間転写ベルト25の内面と張架ロール310の表面とが面接触するように張架)することにより、対向ベルト325と中間転写ベルト25との密着状態を安定して維持することができる。
なお、対向ベルト325と中間転写ベルト25とを密着させる距離(中間転写ベルト25の回転方向に沿った密着長さであり、中間転写ベルト25と二次転写ロール33とが点接触する場合の接点N1と、上記接点N2との距離)L2は、記録用紙Pが二次転写部に進入(突入)する方向と中間転写ベルト25とが交差する点を突入位置Tとし、この突入位置Tと接点N1との距離をL1としたとき、L2>L1を満たすように設定することが好ましい。このように対向ベルト325と中間転写ベルト25とが密着する距離L2を設定することにより、記録媒体が進入(突入)する領域におけるバックアップロール31と中間転写ベルト25との間のギャップ放電を安定して抑制することができる。
以上のように構成した本実施の形態に係る二次転写装置300では、中間転写ベルト25に比し、その体積抵抗率が小さい対向ベルト325を、二次転写部の上流側近傍にて、バックアップロール31と、接地した張架ロール310との間に掛け回し、かつ、その対向面を中間転写ベルト25の内側に密着するように配置することにより、バックアップロール31と中間転写ベルト25との間に形成されたくさび状の隙間の中間転写ベルト25の裏面に存在する過剰な電荷を取り除いて、当該領域におけるバックアップロール31と中間転写ベルト25との間の放電を安定して抑制することができる。これにより、うろこ状の画像欠陥の発生を効果的に抑制して画像品質の向上に寄与することができる。
なお、上述した実施の形態では、二次転写装置300を例示して説明を行ったが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、同様な対向ベルト325を一次転写ロール26に適用してもよい。具体的には、一次転写部の上流側近傍に、一次転写ロール26と併設した張架ロールを設けて、当該張架ロールと一次転写ロール26との間に同様な対向ベルト325を掛け回して、この対向ベルト325を中間転写ベルト25の内側と密着するように対向配置することにより、一次転写部の上流側近傍におけるギャップ放電を抑制してトナーの飛び散りを抑制することができる。
本発明が適用可能なタンデム型の画像形成装置を示す模式的構成図である。 本実施の形態に係る二次転写装置の構成を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る二次転写装置の中間転写ベルトの内側における構成を示す側断面図である。
符号の説明
1:画像形成装置、13Y,13M,13C,13K:画像形成ユニット、14Y,14M,14C,14K:露光装置、15Y,15M,15C,15K:感光ドラム、16Y,16M,16C,16K:帯電装置、17Y,17M,17C,17K:現像装置、18Y,18M,18C,18K:ドラムクリーニング装置、25:中間転写ベルト、26Y,26M,26C,26K:一次転写ロール、27:駆動ロール、31:バックアップロール、33:二次転写ロール、35,36:用紙搬送ベルト、37:定着装置、38:排出トレイ、39,40,41:用紙トレイ、47:レジストロール、48:ベルトクリーニング装置、49:ガイド部材、300:二次転写装置、300H:ハウジング、310:張架ロール、325:対向ベルト、325C:クリーニングロール、N1:二次転写位置、P:記録用紙、SR:給電ロール

Claims (4)

  1. その表面にトナー像が一次転写される回転自在に形成された無端状の中間転写ベルトと、
    前記中間転写ベルトに圧接して二次転写部を形成する二次転写ロールと、
    前記中間転写ベルトを挟んで前記二次転写ロールと対向配置された対向ロールと
    を備え、
    前記二次転写ロールと前記対向ロールとの間の電位差により二次転写電界が形成され、
    前記対向ロールの上流側には、前記中間転写ベルトの内側に張架ロールが併設されていると共に、この張架ロールと対向ロールとには、前記中間転写ベルトよりも体積抵抗率の小さい無端状の対向ベルトが掛け回されており、かつ、前記張架ロールと前記対向ロールとの間の領域において、前記対向ベルトは中間転写ベルトの内面と密着するように配設されており、さらに、前記二次転写部への記録媒体の突入位置は、前記対向ベルトと前記中間転写ベルトとを密着させる領域の内側に設定されていることを特徴とする転写装置。
  2. 前記中間転写ベルトの内面と前記張架ロールの表面とは、中間転写ベルトの回転方向に沿って面接触していることを特徴とする請求項1に記載の転写装置。
  3. 前記中間転写ベルトは、導電剤として導電ポリマー及び/又はイオン伝導性導電剤を含有していると共に、その体積抵抗率が、1010〜1014Ω・cmであるのに対し、前記対向ベルトの体積抵抗率は、108〜1013Ω・cmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の転写装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれかに記載に転写装置と、記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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