(57)【要約】【課題】転写材へ転写する際に生じる転写チリや転写不均一性による画質の劣化を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像を担持する感光体１と、その感光体表面にトナー像を形成する現像機４と、感光体に対向させて、ウェブ７の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に帯電させ前記トナー像を転写するコロナ転写器２０と、前記ウェブ７を搬送させる搬送手段１１と、を有する画像形成装置において、コロナ転写器２０上流側の感光体１とウェブ７が接触する位置の前後の領域で、ウェブ７の感光体１と接触する反対の面に転写の帯電極性とは逆極性の電荷をウェブ７と非接触で電荷を付与する電荷付与手段２１を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、その像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記像担持体に対向させて前記被記録媒体の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に非接触で帯電させて前記トナー像を前記被記録媒体上に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
前記転写手段上流側の像担持体と前記記録媒体が接触する位置の前後の領域で、記録媒体のトナー像担持体と接触する反対の面に転写の帯電極性とは逆極性の電荷を記録媒体と非接触で電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記電荷付与手段の位置は、前記被記録媒体と感光体が当接する転写領域の当接開始位置の前後５０ｍｍの範囲内の領域で被記録媒体の表面電位の帯電極性をトナー像の極性と同極性になる位置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記帯電手段はワイヤとシールドからなるコロナ方放電器であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記帯電手段は鋸歯状の放電針であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記転写手段と前記帯電手段の間に遮蔽板を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記帯電手段で電圧を印加するタイミングは前記転写手段の電圧を印加するタイミングに対して、時間差をもたせて制御することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置、詳しくは感光体および中間転写体などの像担持体から被記録媒体へトナーを転写する画像形成装置に係り、転写手段にコロナ転写やローラ状の転写部材を用いた場合に転写チリや転写不均一性など画質劣化を効果的に抑制することが可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタなどに代表される画像形成装置としては、種々の方式が実用化されている。感光体上に潜像を形成後に、該潜像をトナーにより顕像化して形成されたトナー像を記録紙上に転写する直接転写方式や、複数色のトナー像を中間転写体上で色重ねした後に、中間転写体から転写材上に一括転写する方式（中間転写方式）がある。感光体や中間転写体から転写材へ転写される際の代表的な画像劣化として転写チリがある。転写チリとは、トナー像が転写される際に、本来転写されるべき位置に転写されず、その周辺に拡散して転写されてしまい、結果として画像がぼけてしまう現象であり、特に細線部分での画像のシャープさを損なわせるものである。
【０００３】
転写チリの発生原因は、転写ニップ入り口での電界の作用で感光体および中間転写体上のトナーが静電的に引きつけられて、感光体と記録紙の間の空隙のある領域で記録紙上にプレ転写することによって生じる。加えて、例えば転写ニップ入り口で放電が生じた場合には、放電の影響を受けたトナーの帯電量（Ｑ／Ｍ）が低下し、静電付着力が小さくなってしまうことで、トナー同士のクーロン反発力に打ち勝てなくなって転写チリ発生を更に増加させてしまう結果となる。この転写チリを抑制するために、これまで多くの発明がなされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１８０６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平９−２３６９９２号公報では、紙へ転写する場合に、転写領域よりも上流側で感光体に紙を密着（プレ接触）させることにより、転写されるトナーは転写ニップ部入り口の放電の影響を受けず画像は乱れないとしているが、常に安定した状態で紙をプレ接触させることは非常に難しい。紙のこし等は環境条件や紙種によってさまざまであり、逆に紙の侵入時に画像を擦ってしまうことも十分考えられる。
【０００６】
また、連続した帳票を使用する連続紙プリンタにおいては、被記録媒体が連続しているために前述したような転写領域よりも上流側で感光体に被記録媒体を密着（プレ接触）させることは、被記録媒体の感光体からの離接動作と印刷起動／停止時の先頭頁及び最終頁の先頭行及び最終行の印刷品質確保の両立の問題から、上記技術をそのまま、連続紙プリンタに適用することは困難である。
【０００７】
また、転写ニップ部入口で発生する転写チリを防止するために、遮蔽板を設けて、プレニップ部へのコロナ照射を防止する手段もあるが、記録紙を介して、トナーと逆極性の電荷がプレニップ部に流れ込んでしまうため、十分な効果が得られていなかった。
【０００８】
そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、トナー像を像担持体から紙などの多種多様な転写材へ転写する際に生じる転写チリや転写不均一性による画質の劣化を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、トナー像を担持する像担持体と、その像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、被記録媒体を搬送する搬送手段と、前記像担持体に対向させて前記被記録媒体の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に非接触で帯電させて前記トナー像を前記被記録媒体上に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、前記転写手段上流側の像担持体と前記記録媒体が接触する位置の前後の領域で、記録媒体のトナー像担持体と接触する反対の面に転写の帯電極性とは逆極性の電荷を記録媒体と非接触で電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記電荷付与手段の位置は、前記被記録媒体と感光体が当接する転写領域の当接開始位置の前後５０ｍｍの範囲内の領域で被記録媒体の表面電位の帯電極性をトナー像の極性と同極性になる位置であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記帯電手段はワイヤとシールドからなるコロナ方放電器であることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第４の手段は前記第１または第２の手段において、前記帯電手段は鋸歯状の放電針であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第５の手段は前記第１または第２の手段において、前記転写手段と前記帯電手段の間に遮蔽板を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第６の手段は前記第１または第２の手段において、前記帯電手段で電圧を印加するタイミングは前記転写手段の電圧を印加するタイミングに対して、時間差をもたせて制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は前述のような構成になっており、従来のものが有する問題点を解決し、トナー像を像担持体から紙などの多種多様な転写材へ転写する際に生じる転写チリや転写不均一性による画質の劣化を抑制することができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図とともに説明する。図８は、実施形態に係る画像形成装置の全体の概略構成図である。
【実施例１】
【００１７】
（１）画像形成装置全体の説明
図８に示すように、感光体１の回転方向に沿って帯電器２、露光装置３、現像機４、転写部５及びクリーニングブラシ６などが配置されている。帯電器２により感光体１の表面に一様に電荷が付与された後、画像データに応じて露光装置３により感光体１の表面にレーザ光が照射される。これにより感光体１の表面に静電潜像が形成され、現像機４により現像されて、感光体１の表面にトナー像が形成される。
【００１８】
感光体１として、セレン感光体、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）等のプラス帯電感光体を用いた。感光体１の現像方式は反転現像方式であり、トナーの帯電極性はプラス極性である。
【００１９】
連続紙からなるウェブ７はウェブ搬送装置８〜１２により転写部５に搬送され、転写部５によりウェブ７上にトナー像が転写される。ウェブ７上のトナー像はプレヒータ１３を通過時に、トナー樹脂の転移温度付近まで加熱された後、ヒータを内蔵した加熱ローラ１４とバックアップローラ１５からなる定着機１６によりトナー像はウェブ７に溶融固着される。なお、両面印刷する場合は、図８に示すように画像形成装置を２台使用する。本発明はこの画像形成装置における転写部５の構成に特徴があり、次にこの転写部５の構成について説明する。
（２）転写部５の構成
図１は転写部付近の概略構成図で印刷状態を示し、図２は印刷停止時（退避時）を示す概略構成図である。図１に示すように、転写部５のウェブ搬送方向上流側と下流側にトラクタ式のウェブ搬送装置１１、１２が設置され、ウェブ７の送り穴に回転しているウェブ搬送装置１１、１２のピンが順次嵌合してウェブ７を所定方向に搬送する。
【００２０】
転写部５はウェブ７を案内する下部ガイド１７ａ上部ガイド１７ｂを開口端に設けた転写器ハウジング１８、その内部に収納されたウェブ７の表面にトナーの帯電極性とは逆のマイナス極性の電荷を供給するコロナ転写器２０、コロナ転写器２０の上流側にウェブ７の表面に転写極性とは逆のプラス極性の電荷を供給するコロナ帯電器２１、コロナ転写器２０とコロナ帯電器２１の間にそれぞれのコロナ電荷を遮蔽する絶縁プレート２２を備える。また、コロナ転写器２０及びコロナ帯電器２１にはそれぞれ逆の帯電極性を印加する高圧電源２３ａ、２３ｂを備える。
【００２１】
転写チリの現象について、図３を用いて説明する。図３は、転写領域上流側を拡大した模式図である。
【００２２】
コロナ転写器２０から発生したマイナスのコロナはウェブ７の表面に照射され、転写領域（転写ニップ）で感光体上のプラスの極性をもったトナーを静電気的にひきつけ、ウェブ７上に転写させる。転写領域より上流側のプレニップ領域（ニップ開始点より上流側の空隙部）は感光体１とウェブ７の間に空隙が存在するため、転写領域外のプレニップ部に照射を防止する必要がある。これを防止するために、遮蔽板２４を設けて、プレニップ部への照射を防止する手段があるが、上記のマイナスの電荷は回り込みやウェブ７を介して、図中の矢印の方向に逆極性の電荷が流れてしまう現象が発生するため、転写チリを抑制することは困難である。したがって、ウェブ７を介して流れる電荷を遮断することが必要であった。
【００２３】
ここで、本発明の転写と逆極性の電圧を印加するコロナ帯電器２１をウェブ７の搬送方向に対して上流側に設けた構成の効果について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、転写と逆極性の電圧を印加するコロナ帯電器２１を追加した場合のプレニップ部を拡大した模式図である。コロナ転写器２０から放射されるマイナスはウェブ７上に帯電して、トナー像を静電的に引きつけると共に、ウェブ７を介して、上流側に向かおうとするが、上流側に設けられたプラスのコロナ帯電器２１から放射されたプラスの電荷によって遮断される（図中Ａのポイント）。これにより、図中ニップ開始点より上流側に存在する空隙を持ったプレニップ領域の用紙電位をトナーの帯電極性と同極にすることが可能となり、結果として、不必要なトナーのチリを抑制することが可能となる。
【００２４】
図５は、転写部の用紙表面電位の分布を示したものである。横軸に転写部を通過するウェブの各位置、縦軸にウェブの表面電位を示す。図中、破線のラインはコロナ転写器２０のみを印加した場合の分布を示す。マイナスのコロナ転写によって、転写領域は−２００Ｖ程度になるが、その上流側もウェブを介してマイナスの電荷が伝わり、マイナスとなっている。転写チリが発生するポイントであるプレニップ部の用紙電位もマイナスになっており、トナーの帯電極性（本実施例ではプラスを示す）とは逆になるため、静電的に引きつけられ、プレ転写が発生している状態である。しかしながら、コロナ帯電器２１により、上流側にプラスの帯電極性を印加した場合、プレニップ領域で用紙の電位をプラスにすることができている。これらから、コロナ帯電器２１の追加は転写チリの抑制及び転写均一性の向上に有効であることがわかる。
【００２５】
図６は、コロナ帯電器の印加電圧をパラメータにしたあるポイントでの用紙の表面電位の状態を示すグラフである。プラスのコロナ帯電器の電圧を上げていけば、コロナ転写からのマイナスの帯電極性をプレ転写部前で遮断できているのがわかる。
【００２６】
また、極性が逆の２つのコロナ放電器を接近させて使用する場合、お互いの干渉によるコロナが打ち消しあい、効率低下が予想される。本現象を防止するため、２つのコロナ放電器の間に遮蔽板２２を設ける。本遮蔽板の材料は絶縁部材であれば良い。
（３）転写器ハウジングの揺動機構
図２に示すように、転写器ハウジング１８は、上部に設けた軸芯部２５を中心に揺動可能に支持されている。また転写器ハウジング１８の感光体１とは反対側の後壁にはリンク２６の一端が連結され、リンク２６の他端はハウジング駆動モータ２７の出力軸に偏芯して取り付けられている。従ってハウジング駆動モータ２７の回転により、転写器ハウジング１８は揺動軸芯部２５を中心に揺動できるようになっている。
【００２７】
前述のように連続紙プリンタの場合、ウェブ７が連続しているため、印刷停止時にはウェブ７を感光体１に対して短時間で接離動作を行う必要がある。短時間で行う理由は基本的にブランク頁を作らないようにするためであり、限られた頁間の印刷禁止領域内で本離接動作を行わなければならない。従って、感光体１に対するウェブ７の巻付け長さ（ニップ領域）はあまりとれない。巻付け長さが増える程、感光体から離接する動作時間が増加して、不必要な接触による画質劣化を招くことになる。本実施形態では、コロナ転写器２０及びコロナ帯電器２１、遮蔽板である絶縁プレート２２は転写器ハウジングの動作に連動させず、離接動作は行わない構成としており、待機時のウェブ７と干渉しない位置に配置している。
【００２８】
より、効果的にプレニップ部での転写チリを抑制するためには、上記の巻付け長さ内でプラスの電荷を付与できるよう、コロナ転写器２０及びコロナ帯電器２１をコンパクトにしたいが、これらの大きさは必要な印加電圧により、ワイヤとシールド間の距離が決められるため、小さくすることは困難である。
【００２９】
まとめると、トナーと同極性の電荷を付与する位置は図中の転写ニップ開始点よりも下流側が理想である。しかしながら、電荷が用紙を介して流れる現象はプラス帯電極性でも同様なことがいえることから、必ずしも、転写ニップ開始点よりも上流側である必要はない。
【００３０】
前述した連続紙特有の印刷起動／停止時の画質劣化防止を防ぐために、限られた転写領域（ニップ幅）で、ウェブの離接動作時の課題を解決し、転写チリ抑制効果の両立を図るため、コロナ帯電器２１による電荷付与位置はニップ開始点を基準に前後５０ｍｍの範囲内で設置されれば良い。
【００３１】
次に転写部５の動作について説明する。
（４）転写部５の動作
図１ならびに図２は転写部２の印刷時と印刷待機時の状態を示す図、図７はそれぞれの動作を示すタイミングチャートである。
【００３２】
印刷待機時は、ハウジング駆動モータ２７が回転して転写器ハウジング１８は図２の状態で止まっており、転写器ハウジング１８とウェブ７は感光体１から離間している。図示しない制御部からのウェブ搬送開始信号に基づいて図示しないウェブ搬送モータが回転し、それに伴いウェブ搬送装置１１、１２が駆動してウェブ７の搬送が開始される。ウェブ７の搬送速度は図７に示すようにウェブ７の印刷頁の先端部が転写点に到達する前に規定の速度まで立ち上がり、転写動作の準備を完了させる。
【００３３】
図７に示すように、ウェブ７の搬送動作開始とほぼ同時にコロナ帯電器２１がオンし、さらにそれから所定の遅延時間ｔだけ遅れてコロナ転写器２０がオンするタイミングで行われる。なお、上記の所定の遅延時間ｔは必ずしも設定が必要というわけではないが、本発明では制御を簡略化するために設定している。
【００３４】
これにより、ウェブ７の表面電位は予め、トナーと同極性のプラスの電位にすることができ、印刷開始時から安定して転写チリが抑制される状態とすることが可能となる。なお、印刷停止時は起動時動作の逆の手順で行われ、次の印刷動作に備える。
【実施例２】
【００３５】
図９に本発明の転写装置を用いた他の実施例を示す。コロナ転写器２０の上流側にコロナ帯電器２１の代わりに放電針２８を設けた以外は実施例１と同じ構成である。
【００３６】
転写部５のウェブ搬送方向上流側と下流側にトラクタ式のウェブ搬送装置１１、１２が設置され、ウェブ７の送り穴に回転しているウェブ搬送装置１１、１２のピンが順次嵌合してウェブ７を所定方向に搬送する。転写部５はウェブ７を案内する下部ガイド１７ａ上部ガイド１７ｂを開口端に設けた転写器ハウジング１８、その内部に収納されたウェブ７の表面にトナーの帯電極性とは逆のマイナス極性の電荷を供給するコロナ転写器２０、コロナ転写器２０の上流側にウェブ７の表面に転写極性とは逆のプラス極性の電荷を供給するコロナ帯電器２１、コロナ転写器２０とコロナ帯電器２１の間にそれぞれのコロナ電荷を遮蔽する絶縁プレート２２を備える。
【００３７】
また、コロナ転写器２０及びコロナ帯電器２１にはそれぞれ逆の帯電極性を印加する高圧電源２３ａ、２３ｂを備える。上述したように、電荷付与手段に鋸歯状の放電針を用いることにより、シールドとワイヤから構成される帯電器よりも、実装の省スペース化を図ることが可能となる。また、放電針とすることにより、低電圧でプラスの電荷を付与でき、高圧電源の容量低減にも効果があり、全体的なコストダウンを達成することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像記録装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係る転写部付近の概略構成図である。
【図２】その転写部付近の待機時の概略構成図である。
【図３】転写部のプレニップ領域の拡大図である。
【図４】転写部のプレニップ部のコロナ電荷の状態を示す模式図である。
【図５】転写部における用紙電位の分布を示す特性図である。
【図６】コロナ帯電器の電圧と用紙電位の関係を示す特性図である。
【図７】転写部の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施例に係る画像形成装置全体の概略構成図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る転写部付近の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
１は感光体、２は帯電器、３は露光装置、４は現像機、５は転写部、６はクリーニングブラシ、７はウェブ、１１，１２はウェブ搬送装置、１３はプレヒータ、１４は加熱ローラ、１５はバックアップローラ、１６は定着機、１７はガイド、１８は転写器ハウジング、２０はコロナ転写器、２１はコロナ帯電器、２２は遮蔽部材、２３ａ，２３ｂは高圧電源、２４は遮蔽板、２５は軸芯部、２６はリンク、２７はハウジング駆動モータ、２８は放電針である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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