(57)【要約】【課題】濃度ムラなどの少ない高品質のカラー画像が安定して得られる画像形成装置を、簡単な構成で提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、転写ベルト２１に接触する用紙吸着ローラ３１を備えてなる用紙吸着部６１と、転写ベルト２１を介して用紙吸着ローラ３１と対向する対向ローラ５１と、用紙を転写ベルト２１で搬送しながら転写を行う転写部４１ａ〜４４ａとを備えた画像形成装置であって、バリスタ素子１０１を有する用紙吸着ローラ３１により、用紙吸着部６１を構成したものである。この画像形成装置によれば、用紙吸着部のローラ表面の電位を高く保持することが可能となり、最上流転写ニップ部と用紙吸着部ローラ表面との間の電位差を低減でき、用紙が調湿されて低抵抗となった時でも、転写電流が用紙吸着部に流入する不具合がなくなり、形成される画像の濃度ムラを的確に抑えることができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写ベルトに接触する用紙吸着ローラを備えてなる用紙吸着部と、転写ベルトを介して用紙吸着ローラと対向する対向ローラと、用紙を転写ベルトで搬送しながら転写を行う転写部とを備えた画像形成装置であって、前記用紙吸着部の電流・電圧特性が、一定電圧までは電流が流れず、ある印加電圧以上において電流が流れる特性となっている（以下、バリスタ特性）ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
バリスタ特性を持つ部材を、用紙吸着ローラへの電源供給回路中に組み入れた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】
対向ローラを、バリスタ特性を持つ部材を介して接地したことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
用紙吸着部を定電流制御で動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
転写ベルトに接触する用紙吸着ローラを備えてなる用紙吸着部と、転写ベルトを介して用紙吸着ローラと対向する対向ローラと、用紙を転写ベルトで搬送しながら転写を行う転写部とを備えた画像形成装置であって、前記用紙吸着ローラが、カーボンを分散させた材料で構成したものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
絶対湿度１．５ｇ／ｍ３　の環境において用紙吸着ローラに１０００Ｖの電圧を１０秒間印加したときの抵抗値をＲ１とし、絶対湿度２０ｇ／ｍ３　の環境において用紙吸着ローラに１０００Ｖの電圧を１０秒間印加したときの抵抗値をＲ２とするとき、Ｒ１のＲ２に対する比：Ｒ１／Ｒ２の常用対数が０を超え、０．５未満であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、レーザービームプリンタ等の４連タンデム構成のカラー画像形成装置に関し、詳しくは紙吸着部を有し、転写ベルトで用紙を吸着搬送しながら転写を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、４連タンデム構成で転写ベルトにて転写用紙を搬送するとともに、転写ベルトを介して感光体ドラムと対向させた位置にバイアス印加部材を配置し、このバイアス印加部材にバイアスを印加することで感光体ドラム上のトナー像を転写用紙上に順次転写させる構成のカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
前述のように用紙吸着部を持つ構成のカラー画像形成装置では、用紙の安定な搬送を行うため、用紙が用紙吸着部に来た際には、用紙吸着部に電流を流すことで、用紙に電荷を与え静電的に用紙を転写ベルトに静電吸着させることで、搬送を行っていた。
【０００４】
しかし、用紙吸着部と感光体の距離と、用紙または転写ベルトの抵抗などによっては、最上流転写部の電流が用紙吸着部へ流れ込み、干渉する不具合があった。具体的には、調湿された低抵抗の用紙が用紙吸着部と最上流転写部の両方に介在している間は、最上流部の感光体ドラムへ流れ込む転写電流が用紙吸着部に流れるため、転写率が低下して薄い画像となり、用紙が用紙吸着部を抜けた時から、通常の転写電流が感光体ドラムへ流れるため、通常濃度の画像となる。
【０００５】
この不具合に対処するためには、転写ベルトや用紙の抵抗値を高抵抗とするなどの手段が有効であるが、用紙などは高温高湿環境下では低抵抗となるため、抵抗値以外の手法により対処することが求められた。また別途、用紙吸着部と転写部との距離を長くすることも有効な手段ではあるが、レイアウト上の制約や、機械を小型化できないなどの問題のため、実現は困難であった。
【０００６】
これに対し、特開平９−１７９４１９号公報の発明では、用紙の先端が吸着部を通過する間だけ吸着電流を流し、用紙が転写部を通過する際には吸着部をフロート電位としたり、吸着部を離間させたりすることで転写部と用紙吸着部との干渉を防止している。このようにすることで、転写電流の用紙吸着部への流入を防ぐことができる。
【０００７】
しかし、用紙の途中において用紙吸着部の電流を切り替えることは用紙の上の残留電荷が異なることに他ならず、カラー画像形成装置（カラー機）においては一色目の転写性が異なってしまい色ムラとなる問題があり、さらに用紙吸着部を通紙途中で離間させる機構を配備することは、装置が複雑になりコスト高となることや、連続通紙中の２枚目以降の時の離間の影響が転写ベルトの搬送速度を不安定にし、ショックジター（接離の際の濃度ムラ）が生じるし、カラー機の場合には色ズレを引き起こすという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、濃度ムラなどの少ない高品質の画像を安定して形成することができるカラー画像形成装置を、簡単な構成で提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、用紙吸着部の電流・電圧特性をバリスタ特性とした。そして、バリスタ特性の印加電圧を最適値とすることで、従来のような複雑な制御をしなくても、また用紙が調湿されて低抵抗となった時でも、最上流転写部の転写電流が用紙吸着部に流れ込むことがなくなり、転写部に流れる転写電流値が用紙吸着部に用紙が介在するときと無いときで変化することがなくなり、濃度ムラなどの不具合が発生しなくなった。また、同様に用紙吸着部の用紙吸着電流が最上流転写部へ流れることでの不具合に関しては、用紙吸着電流は転写電流ほど高く設定する必要がないため、干渉を起こさない設定値とすることが可能なため問題とならない。
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１の発明は、転写ベルトに接触する用紙吸着ローラを備えてなる用紙吸着部と、転写ベルトを介して用紙吸着ローラと対向する対向ローラと、用紙を転写ベルトで搬送しながら転写を行う転写部とを備えた画像形成装置であって、前記用紙吸着部の電流・電圧特性が、一定電圧までは電流が流れず、ある印加電圧以上において電流が流れる特性となっている（バリスタ特性）ことを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
これにより、用紙吸着部のローラ表面の電位を高く保持することが可能となり、最上流転写ニップ部と用紙吸着部ローラ表面との間の電位差を低減でき、用紙が調湿されて低抵抗になった時でも、転写電流が用紙吸着部に流入する不具合を防ぐことが可能となった。
【００１２】
請求項２の発明は、バリスタ特性を持つ部材を、用紙吸着ローラへの電源供給回路中に組み入れたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。これにより、ベルト単品としては安価な構成のものを使用した画像形成装置においても、簡単かつ低コストの部品で用紙吸着部の電流・電圧特性を、一定電圧までは電流が流れず、ある印加電圧以上で電流が流れる特性とすることができる。
【００１３】
請求項３の発明は対向ローラを、前記バリスタ特性を持つ部材を介して接地したことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置である。これにより、対向ローラ表面の電位を高く保持することが可能となり、最上流転写ニップ部と用紙吸着部ローラ表面との間の電位差を低減でき、用紙が調湿により低抵抗となったときでも、転写電流が対向ローラ部に流入する不具合を防ぐことが可能となった。
【００１４】
請求項４の発明は、用紙吸着部を定電流制御で動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置である。これにより、請求項１〜３のように一定電圧印加後電流を流せるようなバリスタ部材を挿入した際にも一定電流値を流すことができ、用紙が調湿で低抵抗となったときでも、用紙吸着電流が転写部に影響を与えず、かつ用紙吸着部で用紙を吸着させるのに必要な電流量を流すことができる。
【００１５】
請求項５の発明は、転写ベルトに接触する用紙吸着ローラを備えてなる用紙吸着部と、転写ベルトを介して用紙吸着ローラと対向する対向ローラと、用紙を転写ベルトで搬送しながら転写を行う転写部とを備えた画像形成装置であって、前記用紙吸着ローラとして、カーボンを分散させた材料で構成したものを配備したことを特徴とする画像形成装置である。用紙吸着ローラの材料を、カーボンを分散させた材料とすることで、環境による抵抗値変動を小さく抑えることができる。そして、本請求項５の画像形成装置により、高温高湿時において、最上流部の転写電流が用紙吸着部に流入しない用紙吸着ローラ抵抗としながらも、低温低湿時に用紙吸着ローラの抵抗があまり高くならないようにすることが可能となり、必要以上に用紙吸着部の電源の容量を上げる必要がなくなる。
【００１６】
請求項６の発明は、絶対湿度１．５ｇ／ｍ３　の環境において用紙吸着ローラに１０００Ｖの電圧を１０秒間印加したときの抵抗値をＲ１とし、絶対湿度２０ｇ／ｍ３　の環境において用紙吸着ローラに１０００Ｖの電圧を１０秒間印加したときの抵抗値をＲ２とするとき、Ｒ１のＲ２に対する比：Ｒ１／Ｒ２の常用対数［Ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）］が０を超え、０．５未満であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。これによって、環境条件の変化による抵抗値変動が確実に小さい材質となっており、高温高湿時の最上流部の転写電流が用紙吸着部に流入しない用紙吸着ローラ抵抗としながらも、低温低湿時に用紙吸着ローラの抵抗があまり高くならないようにすることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（および実施例）を、図面をもとに説明する。
第１の実施の形態
図１は画像形成装置の要部構造説明図であって、バリスタ素子を用紙吸着ローラに挿入した場合を示すものである。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置は、転写ベルト２１に接触する用紙吸着ローラ３１を備えてなる用紙吸着部６１と、転写ベルト２１を介して用紙吸着ローラ３１と対向する対向ローラ５１と、用紙を転写ベルト２１で搬送しながら転写を行う転写部４１ａ〜４４ａとを備えた画像形成装置であって、前記用紙吸着部６１としてバリスタ特性を有するものを配備したこと特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
具体的に説明すると、感光体ドラム１１〜１４と、これらの感光体ドラムに向けて用紙を搬送する転写ベルト２１と、搬送される用紙に吸着バイアスを印加して用紙を静電的に転写ベルト２１に吸着させる用紙吸着ローラ３１と、用紙に転写ベルト２１の背面から転写バイアスを印加して感光体上のトナー像を転写させる転写ローラ４１〜４４を備えている。図１において、符号５１〜５４は転写ベルト２１走行用のローラであり、このうち符号５１は用紙吸着ローラ３１と対向してこれに接触する対向ローラである。また、符号７１はレジストローラ対である。本実施の形態の特徴は、用紙吸着ローラ３１にバリスタ素子１０１を挿入配備した点である。
【００２０】
４つの感光体ドラム１１〜１４は、転写ベルト２１に当接している。通常は、用紙吸着ローラ３１にて用紙に電荷を付与し、転写ベルト２１に用紙を吸着させる。この用紙吸着ローラ３１は発泡スポンジローラであり、材質として発泡ポリウレタンゴムを使用する。この材料にカーボンを分散させることで抵抗値を調整する。カーボンを分散させた材料の特徴としては、イオン導電系の材料に比べて環境による抵抗値変動が小さいことが挙げられる。転写ローラ単品としては、１０４　〜１０７　Ω・ｃｍの範囲が適切と判断されるが、用紙吸着部の電源容量次第では、もっと高い抵抗値としても使用可能である。なお、上記発泡スポンジローラに替えて、ブラシローラを用いることもできる。
【００２１】
用紙が吸着部に搬送されてきた際には、用紙吸着部６に５μＡの電流を流す。この用紙を吸着させるのに必要な電流設定値は、用紙の搬送速度などによっても変わる。用紙吸着部の電流値を高くしすぎると、高温高湿の場合に用紙が低抵抗となったときに、用紙吸着部の電流が最上流転写部への干渉を引き起こす不具合が発生する。
【００２２】
用紙は転写ベルト２１に吸着されたまま搬送され、上流のＭ感光体ドラム１４からＣ，Ｙの順に色を重ね、最後にＢＫの感光体ドラム１１を通過する。これらの感光体ドラムに転写ベルト２１を介して対向する位置に、転写バイアス印加部材としての転写ローラ４１〜４４を配置する。これらの転写バイアス印加部材としては他に、転写ブラシなどが挙げられる。転写バイアス印加部材へ印加する転写電流は、全色１５μｍＡとする。この転写電流設定値は、ドラム上のトナーを用紙に転写するのに最も効率の良い値とする。ただし、高温高湿の場合の用紙が低抵抗となったときには、転写電流が用紙吸着部へと流出してしまうため、以下のような配慮が必要である。
【００２３】
すなわち、図１のようにバリスタ素子１０１を用紙吸着ローラ３１と用紙吸着電源１１１の間に挿入する。これにより、転写電流が用紙吸着ローラ３１に流入することはなくなる。実施例においてバリスタ素子の使用電圧は５００Ｖとした。これは、高温高湿時に最上流側の転写電流が用紙吸着部へ流れるの防止できる値として、実験で明らかにしたものである。
【００２４】
第２の実施の形態
図２は画像形成装置の要部構造説明図であって、バリスタ素子を用紙吸着ローラと、これに対向する対向ローラの双方に挿入した場合を示す。図２のように、バリスタ素子１０１を用紙吸着ローラ３１と用紙吸着電源１１１の間に挿入するとともに、バリスタ素子１０２を対向ローラ５１と接地１１２の間に挿入する。これにより、転写電流が対向ローラ５１に流入することはなくなる。
【００２５】
図３は、用紙吸着部として通常の用紙吸着ローラを用いた場合、単に高抵抗にした用紙吸着ローラを用いた場合および、通常の用紙吸着ローラにバリスタ素子を設けた場合とについて、電流・電圧特性を模式的に示すグラフである。すなわち、グラフＡは通常の用紙吸着ローラを、グラフＢは単に高抵抗とした用紙吸着ローラを、グラフＣは「バリスタ素子＋通常の用紙吸着ローラ」を、直線Ｄは用紙吸着に必要な電流をそれぞれ示す。単に用紙吸着部の抵抗を高くする（グラフＢ）ことでも、最上流転写部の転写電流が用紙吸着部に流れなくなるようにすることは可能であるが、図３に示すように、バリスタ素子を挿入した場合（グラフＣ）と比べて、必要な電流を流すための印加電圧値が上昇するため、電源容量の大きいものを用意する必要がある。言い換えれば、バリスタ素子を挿入することにより、極めて有利な結果が得られる。
【００２６】
図４は、環境による抵抗変動の大きい用紙吸着ローラと、これが小さい用紙吸着ローラとについて、抵抗変動の違い（雰囲気の絶対湿度と抵抗値Ω・ｃｍとの関係）を示すグラフである。すなわち、グラフａは抵抗変動の大きいイオン導電系の特徴の強い用紙吸着ローラの場合を、グラフｂは抵抗変動の小さいカーボン分散系の用紙吸着ローラを、それぞれ示している。なお、直線ｃは高温高湿時に転写電流が用紙吸着部に干渉しないローラ抵抗値である。
【００２７】
図４で明らかなように、高温高湿環境において、低抵抗の用紙を通紙した際の不具合をなくすように用紙吸着ローラの抵抗値を設定した場合、イオン導電系の特性の強いローラでは低温低湿時に抵抗値が大きく上昇してしまい、必要な電流を流すためには大きな電源容量を必要とすることになる。
【００２８】
なお、バリスタ特性を有する転写ベルトに関する発明が知られている。この転写ベルトを使用した場合、用紙吸着部の電流・電圧特性が、一定電圧までは電流が流れず、ある印加電圧以上にて電流が流れる特性を示す。ただし、この発明では、用紙の調湿により用紙に電流が流れるため、ベルトにバリスタ特性を入れたとしても、用紙吸着ローラへの転写電流の流出を防ぐことはできないと考えられる。また、バリスタ特性のような機能をベルトに付与するにはコストが高くなるというデメリットがある。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る画像形成装置では、用紙が調湿された際にも濃度ムラなどの少ない高品質のカラー画像を、簡単な構成で形成することができる。
【００３０】
請求項２の発明に係る画像形成装置によれば、低コストの転写ベルトを用いながら、請求項１の発明による効果を得ることができる。
【００３１】
請求項３の発明に係る画像形成装置によれば、請求項１，２の発明による効果に加えて、対向ローラへの電流流入を防ぐことができる。
【００３２】
請求項４の発明に係る画像形成装置によれば、請求項１〜３の発明による効果に加えて、転写部に影響を与えない設定と、転写ベルトへの用紙の静電吸着を簡単な構成で確実に行うことができる。
【００３３】
請求項５の発明に係る画像形成装置によれば、用紙が調湿された際にも濃度ムラなどの少ない高品質のカラー画像を簡単な構成で提供でき、さらに低温低湿時においても、電源容量を大きくすることなく必要な用紙吸着電流を流すことができる。
【００３４】
請求項６の発明に係る画像形成装置によれば、請求項５の発明による効果と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の要部構造説明図であって、バリスタ素子を用紙吸着ローラに挿入した場合を示すものである。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の要部構造説明図であって、バリスタ素子を用紙吸着ローラと、これに対向する対向ローラの双方に挿入した場合を示すものである。
【図３】用紙吸着部として通常の用紙吸着ローラを用いた場合、単に高抵抗とした用紙吸着ローラを用いた場合および、通常の用紙吸着ローラにバリスタ素子を設けた場合とについて、電流・電圧特性を模式的に示すグラフである。
【図４】環境による抵抗変動の大きい用紙吸着ローラと、これが小さい用紙吸着ローラとについて、雰囲気の絶対湿度と抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１〜１４：感光体ドラム
２１：転写ベルト
３１：用紙吸着ローラ
４１〜４４：転写ローラ
４１ａ〜〜４４ａ：転写部
５１：対向ローラ
（転写ベルト走行用ローラ）
５２〜５４：転写ベルト走行用ローラ
６１：用紙吸着部
７１：レジストローラ対
１０１：バリスタ素子
１０２：バリスタ素子
１１１：用紙吸着電源
１１２：接地
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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