(57)【要約】【課題】  転写ベルト上のトナーを適切に除電して高品位の２次転写ができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像形成装置は、表面にトナー画像が転写され、転写されたトナー画像を被記録材に２次転写する転写ベルト１０と、表面に形成されるトナー画像を転写ベルト１０に順番に転写するように直列に配置された複数の像担持体１，２，３，４と、転写ベルト１０の直線的な張架部に対向し、転写ベルト１０上のトナー画像を除電する除電器１８と、転写ベルト１０を挟んで除電器１８に対向し、転写ベルト１０の裏面に当接する対向電極１９とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー画像が１次転写され、前記転写されたトナー画像を被記録材に２次転写する転写ベルトと、
表面に形成されるトナー画像を前記転写ベルトに順番に転写するように直列に配置された複数の像担持体と、
前記転写ベルトに対向し、前記転写ベルト上のトナー画像を除電する除電器と、
前記転写ベルトを挟んで前記除電器に対向し、前記転写ベルトの裏面に当接する対向電極とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記対向電極は、接地された導電性の平板であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記対向電極は、接地された導電性のブラシであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記除電器は、前記像担持体の間に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記除電器は、前記転写ベルト進行方向に最も下流側の前記像担持体の上流側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、少なくとも該像担持体を帯電させる帯電器と、前記像担持体にトナーを供給する現像器と共に一体化された現像ユニットをそれぞれ構成し、
前記除電器は、いずれかの前記現像ユニットに組み込まれていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記除電器は、いずれかの前記像担持体を帯電させる帯電器の排気ファンに接続されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーにより画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の像担持体上に形成したトナー画像を転写ベルト上に順次重ね合わせるように１次転写し、転写ベルト上に転写されたトナー画像を記録紙などの被記録材に２次転写する画像形成装置において、先に１次転写されたトナーが後の１次転写によって帯電し、２次転写を阻害するという問題があった。
【０００３】
このため、特許文献１から５に記載の画像形成装置は、転写ベルトに対向する除電器（トナー本来の極性の逆極性の電荷を除去、または、トナー本来の極性の電荷を付与する帯電器）によって、転写ベルト上のトナーを除電（または帯電）している。
【特許文献１】特開平７−２２５５２２
【特許文献２】特開平８−６３００３号公報
【特許文献３】特開２０００−１８１２３７号公報
【特許文献４】特開平１０−２７４８９２号公報
【特許文献５】特開平１１−３０５５６６号公報
【０００４】
特許文献１から３の画像形成装置では、転写ベルトを案内するローラの間の直線的な張架部に対向するように除電器が設けられている。この場合、トナーが放電した電荷は、転写ベルトを流れ、転写ベルトを案内するローラなどを介して接地される電流となる。このような接地経路の抵抗は、トナーの除電を妨げ、２次転写の不良を十分に改善できない場合があった。
【０００５】
特許文献４および５の画像形成装置では、ローラに沿って折り返されている転写ベルトの屈曲部に対向するように除電器が設けられている。この場合、トナーが放電した電荷は、転写ベルトを厚み方向に貫通し、直下のローラを介して接地されるので接地抵抗が小さい。しかしながら、転写ベルトが屈曲しているので、転写ベルトの進行方向に短い長さでしか除電器と転写ベルトとの適切な距離を確保することができず、トナーの除電が不十分になるという問題があった。
【０００６】
また、除電器に用いられるコロトロンやスコロトロンはオゾンを発生するため、特許文献１から５に記載の画像形成装置は、除電器で発生したオゾンを除去するための排気ファンが必要であるという問題があった。
【０００７】
さらに、転写ベルト上のトナーの付着量が大きいときに除電器によって適切な帯電量まで除電しようとすると、付着量が小さい部分においてはトナーが除電過多になり、トナーの付着量が小さい（薄い）画像が十分に転写できないという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、転写ベルト上のトナーを適切に除電して高品位の２次転写ができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、表面にトナー画像が１次転写され、前記転写されたトナー画像を被記録材に２次転写する転写ベルトと、表面に形成されるトナー画像を前記転写ベルトに順番に転写するように直列に配置された複数の像担持体と、前記転写ベルトに対向し、前記転写ベルト上のトナー画像を除電する除電器と、前記転写ベルトを挟んで前記除電器に対向し、前記転写ベルトの裏面に当接する対向電極とを有するものとする。
【００１０】
この構成によれば、転写ベルトの直線的な張架部に対向して除電器を設けても、除電器が対向する部分の転写ベルトの接地抵抗が低く、転写ベルト上のトナーを除電した際の除電電流が流れやすい。このため、トナーを確実に除電できるで、安定した２次転写が可能である。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置において、前記対向電極が接地された導電性の平板であれば、前記転写ベルトとの接触面積が広く除電電流の接地抵抗が小さい。また、前記転写ベルトの前記除電器に対向する部分が平らになり、前記転写ベルトの進行方向に十分な長さにわたり除電気と転写ベルトとの間隔を適切に保つことができ、安定した除電ができる。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置において、前記対向電極が接地された導電性のブラシであれば、前記転写ベルトの裏面の凹凸や搬送状態によらず安定した接地ができる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、前記除電器はトナーの付着量が小さい場合に除電過多になるおそれがあるが、前記除電器が前記像担持体の間に配置されていれば、除電過多となったトナーは下流の像担持体による１次転写において再び帯電するので、トナー濃度の低い画像も適切に２次転写することができる。前記除電器が前記転写ベルト進行方向に最も下流側の前記像担持体の上流側に配置されていれば、前記転写ベルト上のトナー画像は、前記除電器で除電された後、１回の１次転写工程を経て２次転写される。このため、前記転写ベルト上のトナー画像は１つの像担持体によって１次転写されるトナー画像と同程度に帯電するので、最適な２次転写が行える。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、前記像担持体が、少なくとも該像担持体を帯電させる担持体帯電器と、前記像担持体にトナーを供給する現像器と共に一体化された現像ユニットをそれぞれ構成し、前記除電器が、いずれかの前記現像ユニットに組み込まれていれば、画像形成装置が大型化しない。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、前記除電器をいずれかの前記像担持体を帯電させる帯電器の排気ファンに接続すれば、前記除電器のために排気ファンを追加しなくてもよい。特に、同じユニットに組み込んだ前記帯電器の排気ファンに前記除電器を接続すれば、前記帯電器と前記除電器との距離が近いので前記排気ファンの効率が低下しない。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、転写ベルトを挟み込むように除電器と対向電極とを設けたので、接地抵抗が低く、転写ベルト上のトナーを安定して除電できる。このため、２次転写の不良がなく高品位の画像が形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の画像形成装置の要部の構成を示す。本実施形態の画像形成装置は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー画像を形成する４つの現像ユニット１，２，３，４を有し、現像ユニット１，２，３，４は、それぞれ回転可能な感光体（像担持体）５と、感光体５を帯電させる帯電器６と、帯電した感光体５を露光して静電潜像を形成する露光器７と、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像器８と、感光体５の表面を清掃するクリーナ９とを有している。転写ベルト１０は、感光体５と１次転写ローラ１１との間に挟み込まれ、１次転写ローラ１１の静電力によって感光体５上に形成されたトナー画像が転写される（１次転写）。帯電器６は、現像ユニット１，２，３，４の外部にそれぞれ設けた排気ファン１２に接続されており、内部の空気が強制的に排気される。転写ベルト１０は、駆動ローラ１３と自由ローラ１４との間に掛け渡され、テンションローラ１５によって所定の張力が与えられ、駆動ローラ１３の回転によって矢印方向に回動する。現像ユニット１，２，３，４は、自由ローラ１４と駆動ローラ１３との間に直線的に張り渡された転写ベルト１０の張架部に直列に配置されている。２次転写ローラ１６は、駆動ローラ１３との間に転写ベルト１０と記録紙などの被記録材を挟み込み、静電力によって転写ベルト１０上のトナー画像を被記録材に転写する（２次転写）。自由ローラ１４上の転写ベルト１０には、ベルトクリーナ１７が当接し、表面に残留するトナーを掻き落とすようになっている。また、最も下流の現像ユニット４は、感光体５の下流側に、転写ベルト１０に対向する除電器１８が設けられている。除電器１８は、帯電器６と同じ排気ファン１２に接続され、内部の空気が強制的に排気される。また、転写ベルト１０を挟んで除電器１８に対向するように、金属製（導電性）の平板からなる対向電極１９が設けられている。
【００１８】
図２に、除電器１８および対向電極１９の詳細な構成を示す。除電器１８は、枠体２０に転写ベルト１０の幅方向にワイヤ（帯電極）２１が張架され、転写ベルト１０のトナーＴによる画像が形成される表面に対向するグリッド電極２２が設けられたスコロトロン方式のチャージャである。また、対向電極１９は、転写ベルト１０の裏面に当接する平板状の金属である。除電器１８のワイヤ２１には、トナーＴと逆極性（トナーＴが負極性の場合はプラス）の３〜１０ｋＶの帯電極印加電圧が印加され、グリッド電極２２には、トナーＴと同極性（トナーＴが負極性の場合はマイナス）の３０〜２００Ｖの電圧が印加され、対向電極１９はグランドラインに接地されている。
【００１９】
続いて、本実施形態の撮像装置の作用を説明する。
１次転写ロール１１は、トナーＴと逆極性にチャージされ、感光体５上のトナーＴを静電力により引き付けることで転写ベルト１０にトナー画像を転写する。この際、トナーＴは、転写ベルト１０に接触してから１次転写ロール１１によって逆極性に帯電させられる。現像ユニット１から転写ベルト１０に転写されたイエローのトナーＴは、現像ユニット２においてマゼンタのトナーＴを転写する１次転写ローラによって、さらに逆極性に帯電させられる。このように、上流の現像ユニットで転写されたトナーＴは、下流の現像ユニットを通過する度に本来の極性と逆極性に帯電されてゆく。
【００２０】
しかし、現像ユニット４には、トナーＴの本来の極性と逆極性の電圧が印加された除電器１８が設けられており、除電器１８は、トナーＴに帯電した電荷を、転写ベルト１０および対向電極１９を通してグランドラインに押し流すことでトナーＴを除電する。これによって、トナーＴは、本来の極性に戻り、逆極性に帯電した２次転写ローラ１６の静電気力によって被記録材に確実に転写される。
【００２１】
本実施形態において、転写ベルト１０は、厚み３０μｍから５００μｍで体積抵抗率１０３〜１０９Ωｃｍのものが好ましい。厚みが３０μｍより小さいと強度が不足し、５００μｍより大きいと厚み方向の抵抗ムラが発生しやすく、体積抵抗率が１０３Ωｃｍより小さいと転写電流の調整が難しくなり、１０９Ωｃｍより大きいと残留電荷による画像不良が発生するおそれがあるからである。また、転写ベルト１０の材質は、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネイト、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドなどが挙げられ、例えば、カーボンブラックなどの電子導電材、イオン性高分子や界面活性剤などのイオン導入材を添加して用いる。
【００２２】
除電器１８は、転写ベルト１０の進行方向に５ｍｍ以上の長さを有し、転写ベルト１０との距離が３ｍｍ以下であることが好ましい。ワイヤ２１は、複数本あってもよく、針金状の帯電極であってもよい。また、グリッド電極２２に印加する電圧を調整することで、トナーＴの除電効果を抑制することが可能である。
【００２３】
また、除電器１８は、帯電器６から１００ｍｍ以内の距離に設けることで、排気ファン１２の効率を低下させることなく、除電器１８および帯電器６の内部で発生するオゾンを外部に排出することができる。
【００２４】
転写ベルト１０は半導電性であるので、トナーＴを効率よく除電するには、除電電流が転写ベルト１０内を流れる距離を極力短くする必要がある。このため、除電電流が転写ベルト１０の厚み方向にのみ流れるように、対向電極１９は、トナーＴが除電される範囲全体を覆っていることが好ましい。対向電極１９は、固定されてもよいし、ばねなどで転写ベルト１０に向かって付勢されてもよい。
【００２５】
図２のように、金属などの堅い部材を対向電極１９に用いると、転写ベルト１０の裏面の凹凸や転写ベルト１０の搬送状況によって、対向電極１９の全面を転写ベルト１０の裏面に均一に接触させることが難しい。そこで、図３に示すように、金属製の平板からなる対向電極１９の代わりに導電性ブラシ２３からなる対向電極を用いれば、転写ベルト１０の状態に拘わらず、常に、転写ベルト１０の裏面に均一に接触して、トナーＴから除電した電荷をグランドラインに確実にアースすることができる。
【００２６】
図４は、本発明の第２実施形態の画像形成装置の要部の構成を示す。第１実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態の画像形成装置は、最も下流の現像ユニット４の感光体５の上流側に除電器１８が設けられている。上流の現像ユニットで転写されたトナーＴは、下流の現像ユニットを通過する度に本来の極性と逆極性に帯電されてゆくが、薄い画像を形成するトナーＴは、容易に除電されるので除電過多になりやすい。除電過多になると上手く２次転写することができなくなり、薄い画像の再現性が悪くなる場合がある。しかしながら、除電器１８で除電されたトナーの上に、さらに、現像ユニット４が形成したブラックのトナー画像が、対応する１次転写ローラ１１によって重ねて転写されるので、除電されたイエロー、マゼンタおよびシアンのトナーＴと感光体５から転写されたブラックのトナーＴは、最後の１次転写ローラ１１によって帯電させられる。このため、除電され過ぎたトナーＴは、再度僅かに帯電し、適切な帯電量を得るので、２次転写ローラ１６によって被記録材に適切に転写される。
【００２７】
また、図５に示す本発明の第３実施形態のように、除電器１８が下流側から２つ目の（シアンのトナー画像を形成する）現像ユニット３の感光体５の下流側に設けられていてもよい。この場合、除電器１８は、現像ユニット３の帯電器６の空気を排気する排気ファン１２に接続するとよい。当然に、対向電極１９も、除電器１８に対向する位置に設ける必要がある。
【００２８】
（比較実験）
次に、図６に、本発明の効果を検証した比較実験の結果を示す。本比較実験は環境温度１０℃、相対湿度１５％において実施され、除電器配置位置は、図１に示すように最も下流の感光体５の「後」、または、図４に示すように最も下流の感光体５の「前」に設けられている。ベタ転写効率とは、転写ベルト１０上に転写されたトナー量に対する被記録材に転写されたトナー量の比であり、２次転写ロール１６の電圧は１７００Ｖで測定した。目安としてベタ転写効率が９０％を越えればよく、８０％未満では不適である。また、網点転写性とは、トナー付着量の異なった１５階調の画像を形成し、最もトナー付着量の少ない薄い画像が再現されていたものを「◎」、最も薄い画像以外の画像が全て再現されていたものを「○」、それ以外を「×」として評価した結果であり、トナーＴを除電し過ぎたことによって薄い画像が転写されない場合に評価が悪くなる。
【００２９】
表の下に記載されている比較例１は、除電器１８のない画像形成装置の構成であり、トナーＴの除電が十分でないためにベタ転写効率が７２％しかなく、不十分であることが分かる。また、比較例２は、除電器１８を有するが、対向電極１９が設けられていない従来の画像形成装置の構成である。比較例２は、除電器１８の効果が十分発揮されず、トナーＴの除電が十分でないためにベタ転写効率が７２％しかなく、比較例１との比較においても改善が見られない。しかしながら、対向電極１９（または導電性ブラシ２３或いは導電性スポンジローラ）を配置した実験例１から６は、いずれもベタ転写効率が改善されている。特に、対向電極１９の転写ベルト１０の搬送方向の長さが１０ｍｍ以上の場合、ベタ転写効率が９０％以上となり好ましい結果が得られた。
【００３０】
網点転写性を見ると、除電器１８および対向電極１９を最も下流にある感光体５の「後（下流側）」に配置した場合には、最も薄い画像が再現できておらず、除電過多であることが分かる。一方、除電器１８および対向電極１９を、図４に示すように、最も下流にある感光体５の「前（上流側）」に配置した場合には、最も薄い画像も適正に再現できている。
【００３１】
以上のように、対向電極１９によって転写ベルト１０上のトナーＴを確実に除電でき、除電器１８および対向電極１９を最下流の感光体５の前に配置すれば除電過多の弊害をなくして、高品位の好ましい２次転写が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の要部を示す構成図。
【図２】図１の画像形成装置の除電器と対向電極とを詳細に示す構成図。
【図３】図２の代案の対向電極と除電器とを詳細に示す構成図。
【図４】本発明の第２実施形態の画像形成装置の要部を示す構成図。
【図５】本発明の第３実施形態の画像形成装置の要部を示す構成図。
【図６】本発明の画像形成装置の実験結果を示す表。
【符号の説明】
【００３３】
１  現像ユニット
２  現像ユニット
３  現像ユニット
４  現像ユニット
５  感光体（像担持体）
６  帯電器
１０  転写ベルト
１１  １次転写ローラ
１２  排気ファン
１６  ２次転写ローラ
１８  除電器
１９  対向電極
２３  導電性ブラシ（対向電極）
【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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