(57)【要約】【課題】  像担持体から中間転写ベルトへ転写されたトナー像の中で、飛び散りの発生した領域のトナーを像担持体へ静電的に戻す手段を有する画像形成装置において、飛び散りの発生していない領域のトナーが像担持体に戻されることを防止する。【解決手段】  飛び散りの発生した領域のトナーを像担持体へ静電的に戻す手段の形成する電界強度を、中間転写ベルトの進行方向に交差する方向において、可変に調整可能とする。【選択図】  図４
2006171536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、画像情報に応じて形成された像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する手段と、転写媒体上のトナーを像担持体に静電的に転移させる転移手段とを有する画像形成装置において、前記転移手段は、画像情報に応じて、転写媒体の移動方向に対して垂直な方向の転移電界分布を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転移手段が、表面の電位が光の照射によって変化する感光体と、前記感光体表面にトナーと同極性の電位をのせる帯電装置と、画像情報に応じて前記感光体表面を露光して前記感光体表面の電位を変化させる露光装置を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
１次転写下流装置が、ベルト側に導電性の物質からなる当接部材と、その下側に複数の抵抗素子がベルト駆動方向に対して垂直な方向に並べられて配置された構造を持ち、この抵抗素子に画像情報に応じてそれぞれ電流を流して熱を発生させ、これによりイオン導電性の物質の抵抗が画像情報に応じて変化することを特徴とする請求項１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、プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置に係わり、特に、作像装置の感光体ドラム等の像担持体に形成するトナー像を各色順次、中間転写ベルトに一次転写してから記録用紙等の記録媒体にトナー像を一括して２次転写する中間転写方式を採用したカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によるカラー複写機、カラープリンタ、カラー複合機等の画像形成装置において、本体の小型化可能、記録メディアへの対応性といった利点を持つ、中間転写ベルト方式を採用した機械が増えている。
【０００３】
このような画像形成装置は、電子写真プロセスにより形成された像担持体上のトナー像を各色順次中間転写ベルトに静電的に１次転写し、その後、中間転写ベルト上のトナー画像を二次転写部において一括して記録媒体上に静電転写させ、その後熱と圧力を利用して記録媒体上のトナー画像を定着させている。
【０００４】
ところが、このような中間転写方式を採用する画像形成装置にあっては、中間転写ベルトに１次転写された直後のトナー像を構成するトナー（特にトナー画像の端部にあるトナー）の一部が当該トナー像の周囲に飛び散る画像不良が起こり、画質が低下してしまう。
【０００５】
このトナーの飛び散り現象は、特に複数色のトナー像を中間転写ベルト上に重ね合わせるように多重転写する場合における２色目以降のトナー像の転写直後に発生しやすい傾向にある。
【０００６】
このトナー飛び散り現象のうち、１次転写下流部で発生するものの対策として、効果があると知られているものとして特許文献１で示されている対策がある。この特許文献１には、図２で示すように、１次転写直後にトナーと同極性の電圧が印加される除電部材を設け、１次転写直後に飛び散ったトナーとのベルトとの間に反発力を生じさせ、飛び散ったトナーをドラム方向に戻すことで、トナーの飛び散りを改善する機構を備えた画像形成装置が示されている。このとき印加される電圧が大きいほど、より多くの飛び散りトナーがドラム方向へ戻っていく。
【０００７】
特許文献１では、１次転写下流部の導電性部材へ印加する電圧のタイミングを画像情報に応じて切り替える方法が示されている。
【特許文献１】特開２００３−５７９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記の画像形成装置においては、飛び散ったトナー量が非常に多くそれに対応して印加電圧を大きくした場合、ドラム方向へ飛び散りトナーだけでなく、ドラム方向へ戻って欲しくない画像部のトナーまでが戻ってしまうことが起きる。
【０００９】
また、この方法ではベルト駆動方向の画像情報には対処できるが、駆動方向に垂直な方向に非画像部と画像部があるとき、画像部のトナーまでがドラム方向へ戻ることを防ぐことができなかった。
【００１０】
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、一次転写後に飛び散ったトナーだけをより選択滝に像担持体上に戻し、さらなる高画質化を可能にする画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、画像情報に応じて形成された像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する手段と、転写媒体上のトナーを像担持体に静電的に転移させる転移手段とを有する画像形成装置において、前記転移手段は、画像情報に応じて、転写媒体の移動方向に対して垂直な方向の転移電界分布を形成することを特徴とする。
【００１２】
このような画像形成装置によれば、１次転写下流部のベルト内周面に近接または当接される、１次転写下流装置において、画像部に相当しこの上にあるトナーをドラム方向へ戻したくない部分はトナーをドラム方向へ反発させる電界が小さくなり、逆に非画像部ではトナーをドラム方向へ反発させる電界が大きくなるため、飛び散りトナーだけをドラム方向へ戻すことが可能になり、従来よりも高画質な画像を提供できるようになる。
【００１３】
なお、ここで、トナーをドラム方向へ戻す領域と戻さない領域は、像担持体上に作像するトナー像と同程度の解像度で区切ることが、高画質を追求する上で望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、一次転写後に飛び散ったトナーを像担持体上に戻すことで飛び散りを改善する手法に対して、飛び散りトナーだけをドラム方向へ戻し、画像情報のトナーは戻さないという選択性を強めることができるため、これまでより高画質な画像を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係わる画像形成装置の腰部を示すものである。この画像形成装置は、カラープリンタとして使用可能なものであるほか、複写機やファクシミリや各種機能を複合した複合機等の作像部および出力部として使用可能なものである。
【００１６】
はじめに、図１において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂ）の各色トナー像を形成し得る作像ユニットが、矢印Ａ方向に回転する像担持体としての感光体ドラム１との感光体ドラム１の周囲に配置される、ローラ式の帯電装置２と、潜像書き込み装置３と、現像装置８等で構成されている。
【００１７】
感光体ドラム１は、円筒状の回転支持体の周面に有機光材料やアモルファスシリコン等からなる感光層を形成してなるものであり、矢印Ａ方向に所定の速度で回転運動される。帯電装置２は、コロナ放電を発生させることにより、感光体ドラム１の感光層を一様に帯電させる。潜像書き込み装置３は、原稿読取装置や外部接続機器から入力される画像情報が画像処理装置で所定の信号処理されて、その処理された画像信号に基づいて半導体レーザ等の発光源から発せられる光が所定の光学系（レンズ、反射ミラー等）を介して感光体ドラム１の周面に露光されることにより、静電潜像を形成する。
【００１８】
現像装置８は回転支持体の周面にそって等間隔で配置してなる方式の現像装置である。この現像装置８は、その回転支持体を所定の角度だけ回転させて、静電潜像の色に対応するトナーが収容されている現像器１を感光ドラム１と対向して隣接する現像位置まで移動させることにより、そのトナーを現像ロール等により搬送して静電潜像を現像するようになっている。この現像により、感光ドラム１上には所定の色成分のトナー像が形成される。
【００１９】
また符号６は、作像ユニットの感光体ドラム１に対向する１次転写位置に接触した状態で周回する中間転写ベルトである。この中間転写ベルト６は、複数のローラ９、１０、１１、１２、１３により張架されて、矢印Ｂ方向へ感光体ドラム１と同期して所定の速度で周回移動する。このうち９は２次転写内ローラである。
【００２０】
この中間転写ベルト６の感光体ドラム１と対向する内周面側となる部位に、１次転写ローラが当接して回転し得るように配置されており、その１次転写ローラにトナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が１次転写用電源１７から印加されるようになっている。
【００２１】
また前記中間転写ベルト６の内周面側にあり前記１次転写ローラ７よりもそのベルト周方向下流側となる部位には当接又は近接した状態で配置され、中間転写ベルト６の裏面へトナー像の帯電極性と同極性の電圧を印加する１次転写下流装置７０が配置されている。
【００２２】
中間転写ベルト６の２次転写用内ローラと対向する外周面側には、２次転写外ローラ１４が配置され、中間転写ベルト６上に重ね合わせられたトナー画像を一括して記録用紙Ｐに転写を行う、２次転写部を形成している。各色２次転写外ローラ１４を通過した中間転写ベルト６の外周面側には、ブレード式のベルト用クリーナ１６が配置されている。
【００２３】
符号１５は、記録用紙Ｐに２次転写されるトナー像を定着する定着装置である。
【００２４】
この実施の形態１では、中間転写ベルト６として、ポリイミドにカーボンブラック等の導電化剤を適量含有させたものを用い、体積抵抗率が１０１０Ωｃｍで厚みが８５μｍ程度の無端ベルト形状に成形したものを使用している。１次転写ローラ７として金属製ローラ芯に導電性ゴム層を形成した外径が１６ｍｍ程度の導電性ゴムローラを使用し、そのロール芯に定電流制御で約＋１ｋＶの一次転写電圧を印加している。トナーとしては、平均粒径が６μｍの負帯電性のもので、トナートリボ（単位重量あたりのトナー電荷量）が−３０μＣ／ｇから−４０μＣ／ｇ程度になるように帯電させて使用した。感光体ドラム１の直径は８４ｍｍであり、２７０ｍｍ／ｓｅｃの速度で矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００２５】
このような構成からなる画像形成装置では、次のようにして画像の形成がなされる。
【００２６】
画像形成開始信号により、感光体ドラム１が回転し始め、そのドラム１の周面が帯電装置２により所定の電位に帯電された後、帯電したドラム周面に対して潜像書き込み装置３により画像信号に応じた露光がなされることにより静電潜像が形成される。ここで静電潜像の解像度は１２００ｄｐｉとなっている。次いで、この静電潜像の色に対応する現像装置８が感光ドラム１と対向する現像位置まで移動して稼動することにより、その潜像が現像されてトナー像Ｔとなる。
【００２７】
このようにして感光体ドラム１に形成されたトナー像Ｔは、１次転写位置において１次転写ローラ７に印加された１次転写電圧により生じる電界の作用により中間転写ベルト６に１次転写される。この１次転写後の感光ドラム１は、その表面がドラム用クリーナ５により清掃された後、次の画像形成プロセスに備える。
【００２８】
単色画像を形成する場合には、矢印Ｂ方向に周回する中間転写ベルト６に２次転写されたトナー像Ｔが２次転写位置において直ちに記録用紙Ｐへ２次転写される。これに対し、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、以上の１次転写までのプロセスが、その形成すべきトナー像の色の数分だけ同様に繰り返される。
【００２９】
すなわち、感光体ドラム１に順次形成される各色のトナー像Ｔが、周回する中間転写ベルト６に重ね合わせられるように一次転写される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１では順次イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔｙ，Ｔｍ，Ｔｃ，Ｔｋが形成され、その形成順で中間転写ベルト６に１次転写される。また、このような中間転写ベルト６への多重転写が行われる場合、二次転写外ローラ１４及びベルト用クリーナ１６は、中間転写ベルト６に１次転写されたトナー像Ｔを接触して乱してしまわないように中間転写ベルト６から離間している。
【００３０】
その後、２次転写されるトナー像が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて、その２次転写位置に記録媒体Ｐが搬出され、中間転写ベルト６上のトナー像は、記録用紙Ｐと密着すると同時に、２次転写外ローラ１４に印加された２次転写電圧により生じる電界の作用により記録媒体Ｐに２次転写される。
【００３１】
トナー像が２次転写された後の記録媒体Ｐは、中間転写ベルト６から剥離した後に定着装置１５において熱と圧により定着処理される。定着処理後の記録用紙Ｐは、用紙排出部（図示省略）等に搬送排出される。これにより、基本的な画像形成プロセスが完了する。
【００３２】
そして、この画像形成装置においては、１次転写後のトナー飛び散り現象の発生を低減する目的で、図１や図２に示すように、中間転写ベルト６の内周面側であって１次転写ローラよりもそのベルト周回方向Ｂ下流側となる部位に、１次転写下流装置７０を設けている。
【００３３】
この１次転写下流装置は中間転写ベルトに当接する感光体ローラ７３と、前記感光体ローラ７３の表面をトナーと同極性の電位に帯電させる帯電装置７４と、画像情報に応じて帯電された感光体ローラ表面に光を照射して、画像部の電位は小さくし、非画像部の電位を大きくなるように感光体ローラ表面の電位を変化させる露光装置７５とからなる。
【００３４】
感光体ローラ７３の直径は１６ｍｍであり、アルミ芯金上に下引き層、正電荷注入防止層、電荷発生層、電荷輸送層の順に重ねて塗工された周知の構成の有機感光体であり感光層の総膜厚は５０μｍであり、中間転写ベルト６と同期して回転する。１次転写部で感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト６に転写させるのに必要な１次転写電流が１次転写下流装置７０の方向へ流れこんで不足してしまうことを防ぐため、１次転写部から１次転写下流装置７０と中間転写ベルト６との当接部までの距離は１４ｍｍにしてある。
【００３５】
帯電装置は、直径６ｍｍのステンレス製芯金にカーボンブラックを分散した厚さ２ｍｍのＥＰＤＭ層を形成した帯電ローラ７４であり、ローラは芯金の両端部が、図示しない付勢部材によって感光体ローラ７３に圧接されている。帯電ローラ７４は感光体ローラ７３の回転に伴い、従動回転する。帯電ローラ７４には図示しない電源装置によって、１．５ｋＶｐｐの交流電圧に−３．０ｋＶの直流バイアスを重畳した帯電バイアスが印加されており、感光体ローラ７３の表面を一様に−３．０ｋＶに帯電する。１次転写下流装置は、電流を流すことが目的ではなく、トナーをドラム方向へ戻す電界を形成することが目的であるから、感光体ローラ表面に−３ｋＶの電位がのっていれば、トナーをドラム方向へ戻すことができる約２×１０６Ｖ／ｍの電界を形成することができ、導電部材に電源がつながり電圧を印加する場合と同様に中間転写ベルト６上のトナーをドラム上へ戻すことができる。
【００３６】
その後、原稿読取装置や外部接続機器から入力される画像情報が画像処理装置で所定の信号処理されて、処理された画像信号に基づいて半導体レーザ等の発光源から発せられる光が所定の光学系（レンズ、反射ミラー等）を介して感光体ローラ７４の周面に露光する露光装置７５によって、画像部分は光を照射され、電位が−５００Ｖまで落とされる。非画像部は光を照射されず、電位が−３ｋＶに帯電されたままとなる。
【００３７】
１次転写部から１次転写下流装置７０と中間転写ベルト６との当接部までの距離が１４ｍｍ、感光体ドラム１の直径が８４ｍｍであるとき、１次転写下流装置７０の当接部の電圧が−３ｋＶ程度あれば、よくトナーがドラム方向へ戻る一方で、−５００Ｖから０Ｖの範囲であればトナーがドラム方向へ戻る効果はほとんど期待できなくなる。
【００３８】
１転写下流装置が上記の構成を持つ場合、トナーをドラム方向へ戻したくない画像部では１次転写下流装置の感光体ドラム表面のトナーと同極性の電界が弱く、ドラム方向へトナーを戻す力が弱くなり、存在するトナーが飛び散りトナーであるような非画像部の場合、一次転写下流装置７０の感光体表面のトナーと同極性の電界が大きく、ドラム方向へトナーを戻す力が大きくなるため、飛び散りトナーだけをドラム方向へ戻すことが可能になる。
【００３９】
また、感光体ドラム１の表面に静電潜像を作像するのと同じ原理を用いているため、感光体１に作像されるトナー像と同じ１２００ｄｐｉの解像度で、トナーをドラム方向へ戻す領域と戻さない領域で区切ることができるため、従来より高画質な画像を提供できる。
【００４０】
［実施形態２］
実施例１と同様な画像形成プロセスを持つ画像形成装置のおいて、１次転写後のトナー飛び散り現象の発生を低減する目的で、中間転写ベルト６の内周面側であって１次転写部よりもそのベルト周回方向Ｂ下流側となる部位に、一次転写下流装置７０を設けている（図４（ａ）参照）。
【００４１】
前記１次転写下流装置７０の構造は図４（ｂ）で示されるものとなっている。中間転写ベルト６の上記部位に当接するように配置する半導電性部材７６と、イオン導電性の内部に存在し、６００ｄｐｉの間隔で並ぶ複数の発熱抵抗体７７と、これらの発熱抵抗体に発生する熱を画像情報に応じて制御する制御装置７８と、当接部７６のベルトと反対側に配置された導電性部材７９と、導電材料７８にトナー像のトナー帯電極性と同極性の電圧を印加する１次転写下流装置用電源７２とで主に構成されている。
【００４２】
半導電性部材７６は抵抗の温度感度が高いイオン導電性材料のＮＢＲを用いて、熱の応答性を確保するために厚さａは１ｍｍ以下であり、前記ＮＢＲの下側には電圧を印加するための厚さｂが０．１ｍｍ以下のステンレス製板金からなる導電性部材７９がついている。熱を加えない常温（２０度）のＮＢＲの体積抵抗率は１×１０８乗Ωｃｍであり、６０度の温度が上昇すると、抵抗が２桁ほど低下する。
【００４３】
イオン導電性材料からなる当接部７６の内部にベルト駆動方向に垂直な方向へ６００ｄｐｉの間隔で並ぶ発熱抵抗体７７は平均抵抗値が８００Ωの金属製抵抗体のまわりに厚さｄが５〜１０μｍのポリイミド製絶縁膜を被覆した構造となっている。ベルトが２７０ｍｍ／ｓで駆動するとき、ベルトの駆動方向も６００ｄｐｉで制御するために、発熱抵抗体７７はそれぞれ、図３で示すように約１６０μｓ以内で加熱、冷却の制御を行い、ＮＢＲの抵抗が加熱部と、非加熱部で十分な差が出るようにしている。
【００４４】
この１次転写下流装置は、まず直径ｃが１０μｍとなる抵抗が８００Ωからなる金属製の細線のまわりに、ポリイミド製の絶縁膜を厚さｄを５〜１０μｍで細線のまわりに被覆させ、発熱抵抗体７７を作製する。これを６００ｄｐｉの密度となるように、ピッチＬｐを約４０μｍで並べていき、これらのまわりに厚さａが１ｍｍ以下となるＮＢＲの層ができるように型成型を行い、成型後、このＮＢＲの片側に厚さｂが０．１ｍｍ以下となる板金を取り付け、それぞれの発熱抵抗体７７を制御装置７８につなげることで作製する（図７参照）。
【００４５】
半導電性部材７６と中間転写ベルトとの当接部からから１次転写部までの距離Ｌａは１２〜１４ｍｍであり、３から４ｍｍの幅Ｌｂで中間転写ベルトを押し上げることなく均一に当接するように固定配置され、１次転写下流装置用電源７２により−３ｋＶの電圧が印加され、実施例１と同様に中間転写ベルト上のトナーをドラム方向へ戻すのに必要な約２×１０６Ｖ／ｍの電界を形成することができる。
【００４６】
本実施例のように、発熱抵抗体を並べて、トナーをドラム方向へ戻す領域と戻さない領域を区切る場合の解像度は実施例１の場合に比べれば小さくなるが、それでも従来より高画質な画像を提供することは可能である。
【００４７】
制御装置により、画像情報に応じて発熱抵抗体７７に発生する熱を制御する流れは図６で示されるものとなっている。まず、画像情報が制御装置７８のＣＰＵ部分に送られ、画像部に該当する部分の発熱抵抗体には温度を上げるために電流を流すように、画像情報情報を電流情報に変換する。次に、この電流情報に基づいて、制御装置７８内部の電源により、各画像部に該当する発熱抵抗体７７へ電流が流される。この電流により発熱抵抗体７７に熱が発生して、その周囲にあるイオン導電性部材からなる半導電性部材７６の抵抗が変化する。
【００４８】
中間転写ベルト６の長手方向に複数ある発熱抵抗体７７のうち、画像部に相当する部分では発熱抵抗体７３で熱を発生させず、非画像部に相当する部分では６０度程度温度を上昇させるため、発熱抵抗体の上に存在するイオン導電性の当接部は、画像部では抵抗が低く、非画像部では抵抗が高くなる。
【００４９】
１転写下流装置７０がこのような構成を持つ場合、この上にあるトナーをドラム方向へ戻したくない一次転写下流装置７０のイオン導電性材料からなる当接部７６の画像部に相当する部分は抵抗が高く、この上にあるトナーは飛び散りトナーであり、ドラム方向へ戻したい一次転写下流装置のイオン導電性材料からなる当接部７６の非画像部に相当する部分の抵抗を低くなっているため、ベルト駆動方向に垂直な方向に同じ電圧を加えても画像部ではトナーをドラム方向へ反発させる電荷が少なくなり、逆に非画像部ではトナーをドラム方向へ反発させる電荷が多く存在することになるため、飛び散りトナーだけをドラム方向へ戻すことが可能になり、飛び散りトナーをこれまでより高画質な画像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態１に係わるカラー画像形成装置の要部を示す概要図。
【図２】１次転写下流装置とその周辺部を示す説明図。
【図３】実施形態１の１次転写下流装置の概略図。
【図４】実施形態２の１次転写下流装置の概略図。
【図５】実施形態２における電圧印加時間に対するイオン導電性部材の温度変化と抵抗変化を示す概略図。
【図６】実施形態２における制御装置の熱制御のフローを示す概略図。
【図７】実施形態２における１次転写下流装置の断面図を示す概略図。
【符号の説明】
【００５１】
１  感光体ドラム
２  帯電装置
３  潜像書き込み装置
６  中間転写ベルト
８  現像装置
９  ２次転写内ローラ
１０、１１、１２  ベルト支持ローラ
１３  駆動ローラ
１４  ２次転写外ローラ
７０  １次転写下流装置
７２  １次転写下流装置用電源
７３  感光体ローラ
７４  １次転写下流装置用帯電装置
７５  １次転写下流装置用露光装置
７６  半導電性部材
７７  発熱抵抗体
７８  熱制御装置
７９  導電性部材
Ａ  感光体ドラム周回方向
Ｂ  中間転写ベルト周回方向
Ｐ  記録用紙
【図１】
2006171536.tif 000003
【図２】
2006171536.tif 000004
【図３】
2006171536.tif 000005
【図４】
2006171536.tif 000006
【図５】
2006171536.tif 000007
【図６】
2006171536.tif 000008
【図７】
2006171536.tif 000009