(57)【要約】【課題】本発明の課題は中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、二次転写部におけるトナーの中抜けを防止し、転写効率を向上すると共に排トナー量を低減することである。【解決手段】第１及び第２のローラにより中間転写体を張架し、張架された面に二次転写手段を押圧すると共に、中間転写体を挟んで二次転写手段に対向した位置に、トナーと同極性の電荷を中間転写体に付与するための中間転写体帯電手段を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像をベルト状の中間転写体上に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記中間転写体を第１及び第２のローラにより張架し、張架された中間転写体の面に前記二次転写手段を押圧すると共に、前記中間転写体を挟んで前記二次転写手段に対向した位置に、トナーと同極性の電荷を前記中間転写体に付与するための中間転写体帯電手段を設けたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記記録媒体と前記中間転写体が接触する点と、前記第１のローラの中心とを結ぶ線のほぼ延長線上の位置に放電電極が位置するように、第１のコロナ放電器を設けたことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記記録媒体と前記中間転写体とが接触する点と前記第２のローラの中心とを結ぶ線の延長線より下流側に第２のコロナ放電器を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】
請求項３において前記第２のコロナ放電器の放電電極に交流の電流を印加することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項５】
請求項１において前記中間転写体の体積抵抗値は１０７〜１０１２Ωｃｍであり、前記二次転写手段の体積抵抗値は上記抵抗値より小さいことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項６】
請求項１において前記二次転写手段を、前記中間転写体より体積抵抗が小さく、表面が弾性体よりなる二次転写ローラにより構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いたレーザプリンタや複写機などのカラー画像形成装置に係り、特に、静電潜像担持体上に形成したトナー像を一旦ベルト状の中間転写体に転写した後、記録媒体に転写する方式を用いたカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１−２８８８８０
【特許文献２】特開平６−２８９７３７
【特許文献３】特開平８−２９２６６４
【特許文献４】特開平９−９６９７３
【特許文献５】特開平１０−１２３８６０
【特許文献６】特開平１１−１１９５７２
【特許文献７】特開平９−２３６９６４
【特許文献８】特開平８−３２８３１２
電子写真方式を用いたレーザプリンタや複写機などの画像形成装置は、無機または有機材料からなる光導電性を有する静電潜像担持体を帯電ローラや放電電極を用いた帯電器で一様に帯電し、半導体レーザやガスレーザ、またはＬＥＤアレイなどにより光照射を行うことで静電潜像を形成し、粒径数μｍの電荷を帯びたトナーで静電潜像を可視化してトナー像を得る。その後、このトナー像を用紙などの記録媒体に直接転写するか、または半導電性の中間転写体に一次転写した後、記録媒体に二次転写して画像を形成する。
静電潜像担持体上のトナー像を中間転写体に一次転写した後、記録媒体に二次転写して画像を形成する方式は特許文献１（特開平１−２８８８８０号公報）などに開示されている。また特許文献１に開示されているように、中間転写体にはベルトも用いられる。静電潜像担持体から中間転写ベルトへのトナーの一次転写は、ベルト背面にトナーと逆極性の電荷をコロナ放電器で与える方法（特許文献２，３，４）や、半導電性の転写ローラを用い、この転写ローラと静電潜像担持体との間に設けた電位差により形成される電界、及び圧力によって転写する方法（特許文献５，６，７）が古くから知られている。
【０００３】
また、中間転写体上トナーの記録媒体への二次転写は、二次転写ローラとそれに対向し中間転写体を支持する対向ローラで記録媒体を挟み、二次転写ローラと対向ローラの間に形成される電圧及び圧力で行う方式が上記の特許文献に開示されている。
【０００４】
図２はその具体例を示すものである。感光体ドラム１００の周囲にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）に対応した現像機１０１〜１０４を配置し、感光ドラム１００の一回転毎に各色のトナー像１０５を形成し、ベルト状やドラム状の中間転写体１０６上で重ね合わせる。更に、この中間転写体１０６上のトナー像１０５を記録媒体１０７上に転写して画像を得る。
【０００５】
また図３に示すように、各色毎に感光体ドラム１００を備え、一回転で四色のトナー像１１１〜１１４を形成し中間転写体１０６上で重ね合わせ、更に記録媒体１０７上に転写して画像を得る方法もある。
【０００６】
これらの装置において、感光体ドラム１００から中間転写体１０６へのトナー像の転写は、中間転写体裏面に配置された半導電性の一次転写ローラ１０８で行われる。感光体ドラム１００の素管を接地し一次転写ローラ１０８にトナーと逆極性の電圧を印加すると転写電界が形成され、この転写電界と圧力によりトナー像１１１〜１１４は中間転写体１０６へ転写される。中間転写体１０６から記録媒体１０７へのトナー像の転写は、記録媒体１０７の裏面に配置されたニ次転写ローラ１０９で行われる。二次転写ローラ１０９にトナーと逆極性の電圧を印加し、二次転写ローラ１０９に対向した位置に配置される対向ローラ１１０を接地することで転写電界が形成され、この転写電界と圧力によりトナー像は記録媒体１０７へ転写される（特許文献８）。
【０００７】
また図４に示すように、二次転写ローラ１０９を接地し、対向ローラ１１０にトナーと同極性の電圧を印加して転写を行う方式もある（特許文献３）。
【０００８】
しかしながら、これらのような接触転写方式を用いた二次転写方法においては、二次転写ローラ１０９が中間転写体１０６や記録媒体１０５を介して対抗ローラ１１０に圧接される為、トナー像１０５を記録媒体１０７に転写する際に中抜けといわれる画像欠陥が発生する。特に厚みの厚い記録媒体を用いた場合、中抜け現象は顕著になる。この中抜け現象防止方法として、特許文献８など多くの特許文献においてトナーの形状係数を規定して対策を行っているが必ずしも十分とは言えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、トナーの形状に拘らず中抜けの生じにくい転写手段を備えたカラー画像形成装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の課題は中抜けを生じにくくすることにより転写効率を向上させ、これにより排トナー量を減少すると共に廃棄物を低減することが可能なカラー画像形成装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の課題は厚紙に転写を行う場合でも中抜けが生じにくいカラー画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、静電潜像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、トナー像をベルト状の中間転写体上に転写する一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する二次転写手段とを有するカラー画像形成装置において、中間転写体を第１及び第２のローラにより張架し、張架された中間転写体の面に前記二次転写手段を押圧すると共に、中間転写体を挟んで二次転写手段に対向した位置に、トナーと同極性の電荷を中間転写体に付与するための中間転写体帯電手段を設けたことに一つの特徴がある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記記録媒体と前記中間転写体が接触する点と、前記第１のローラの中心とを結ぶ線のほぼ延長線上の位置に放電電極が位置するように、第１のコロナ放電器を設けたことにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、前記記録媒体と前記中間転写体とが接触する点と前記第２のローラの中心とを結ぶ線の延長線より下流側に第２のコロナ放電器を設けたことにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、前記第２のコロナ放電器の放電電極に交流の電流を印加することにある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記中間転写体の体積抵抗値を１０７〜１０１２Ωｃｍとすると共に、前記二次転写手段の体積抵抗値を上記抵抗値より小さく選定したことにある。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記二次転写手段を、前記中間転写体より体積抵抗が小さく、表面が弾性体よりなる二次転写ローラにより構成したことにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により一層明瞭に理解される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図５は本発明にかかるカラー画像形成装置の一実施例を示す概略図である。図５において１０６は中間転写体ベルトであり、矢印方向に一定の速度で走行する。中間転写体１０６の周囲には４つの画像形成ユニットが配置してある。１００は各画像形成ユニットに含まれる感光体ドラムである。１は感光体ドラム１００を一様に帯電するための帯電器である。２は一様に帯電された感光体１００の表面を露光し、この表面に静電潜像を形成するための露光装置である。１０１〜１０４は静電潜像を現像してトナー像を形成する現像機であり、それぞれイエロートナー像１１１、マゼンタトナー像１１２、シアントナー像１１３、ブラックトナー像１１４を形成する。
【００１９】
１１５は各トナー像１１１〜１１４を中間転写体１０６へ転写するための転写器である。本実施例では転写器１１５としてコロナ放電を用いた転写器を用いた。３は中間転写体１０６へのトナー像の転写後、各感光体１００に残留したトナーを除去するための清掃手段である。
【００２０】
１０７は用紙やＯＨＰなどの記録媒体である。１０９は中間転写体１０６から記録媒体１０７へトナー像を転写するための二次転写ローラであり、中間転写体１０６を張架するための２つのローラ５及び６で形成される面に押圧して用いる。４は二次転写ローラで１０９に対向した位置に配置され、中間転写体１０６を裏面より帯電し転写電界を形成するための中間転写体帯電器である。７は中間転写体１０６に残留したトナーを除去するための清掃手段である。
【００２１】
次に、本装置によるカラー画像の形成動作を説明する。まず、電源投入後、プリント待機状態となった画像形成装置に図示されない情報処理装置から各色毎に画像情報信号が送られ、各露光装置２が画像情報信号に従って、トナー像に該当するレーザ光を各帯電器１で一様に帯電された各感光体ドラム１００に照射し、各感光体ドラム１００に静電潜像を形成する。
【００２２】
次に各感光体ドラム１００上に各露光装置２により形成された静電潜像を各現像機１０１〜１０４で現像し、各色のトナー像１１１〜１１４を形成する。転写器１１５は中間転写体裏面へトナーと逆極性の電荷を付与する。感光体ドラムを接地しておくことにより、各色のトナー像１１１〜１１４は中間転写体１０６方向に移動する力を受け、中間転写体１０６に転写される。一次転写で転写しきれず各感光体ドラム１００に残留したトナーは、各清掃手段３で各感光体ドラム１００から除去される。
【００２３】
次に、中間転写体１０６上に形成されたカラー画像は二次転写部へ搬送され、カラー画像と整合するようなタイミングで記録媒体１０７も二次転写部へ送られる。本発明はこの二次転写部の構成に特徴がある。以下、本発明装置における二次転写部の実施例について説明する。
（実施例１）
図１は本発明にかかる画像形成装置における二次転写部の一実施例の構成を示す概略図である。
同図において８はコロナ放電器であり、記録媒体１０７を中間転写体１０６へ吸着させるための電荷を記録媒体１０７へ供給する。１０９は金属ローラの周囲を半導電性の材料で覆った二次転写ローラであり、金属ローラは接地してある。二次転写ローラ１０９と対向する位置に配置されたコロナ放電器４はトナーと同極性の電荷を中間転写体１０６の裏面に与え、二次転写ローラ１０６との間に転写電界を形成する。コロナ放電器４の放電は定電圧制御で行う。これにより、トナー像は記録媒体１０７へ転写される。
【００２４】
９はコロナ放電器であり、これにより記録媒体１０７は中間転写体１０６から容易に剥離される。その後、記録媒体１０７は図示されない定着装置で定着され、印刷物となる。
【００２５】
本実施例において、中間転写体１０６は無端のベルト状のものであり、体積抵抗値が１０７〜１０１２Ωｃｍとなるようにポリイミド樹脂にカーボンブラックを含有させてあり、その厚みは７０〜１１０μｍである。また二次転写ローラ１０９は体積抵抗値が中間転写体よりも低い値に設定された発泡体である。
【００２６】
従来例で述べた通り、図２〜図４の様に対向ローラ１１０（金属ローラまたは金属ローラをゴム層で覆ったローラ）に二次転写ローラ１０９を押しつける方式では中抜け現象が多発する。特に高速印刷を行う電子写真装置において顕著になる傾向が見られる。高速印刷を行う電子写真装置においては、定着装置においてトナー像の定着性を確保するためにトナーを柔かく設計する傾向がある。その結果、二次転写部において圧力を加えられるとトナーは凝集しやすくなる。
【００２７】
図６はトナーの凝集度と中抜け発生率の関係の一例である。ここで凝集度は、トナー約１ｇを容器に入れ所定の荷重（ｇ／ｃｍ２）を加えた後、７５μｍメッシュのふるいにトナーを移し、左右方向に幅３ｍｍの振動を１分間与え、その後メッシュ上に残存したトナーの重量を容器に入れたトナー重量で割った値に１００をかけた値である。
【００２８】
また中抜け発生量は、図７に示す１辺１０ドットの凸画像を、凝集度を測定する際に加えたのと同荷重を転写ローラに加えてプロセス速度３１４ｍｍ／ｓｅｃの電子写真装置で転写した時の凸画像内の中抜け発生割合である。中抜けが認められた凸画像の数を全凸画像で割った値に１００をかけた値を中抜け発生割合とした。図６からトナーの凝集度が上がると中抜け現象が発生しやすくなることが分かる。
【００２９】
図８はトナーに加える荷重（ｇ／ｃｍ２）とトナー凝集度の関係を表す図である。荷重と凝集度の関係は、一般に荷重が大きいほど凝集度も大きくなるので、転写荷重をあまり大きくはできない。しかし、荷重が小さいと転写ニップが形成できず転写効率が悪くなる。つまり図２〜４のような二次転写ローラ１０９と対向ローラ１１０の接触においては、二次転写ローラ１０９に加える力を増やせば二次転写ローラの弾性層が歪み接触面積も増えるが、二次転写ローラ１０９に加える力を増しているので、荷重を減らす効果はほとんどなく、中抜けを低減することは難しい。一方、中抜けを低減するために二次転写ローラ１０９に加える力を小さくすると転写効率が得られないため、中抜けと転写効率を両立することは難しい。
【００３０】
柔かい転写ローラを用いれば、小さい押し付け力で広い転写ニップを形成できるので荷重（ｇ／ｃｍ２）は小さくなり、中抜けもなく転写効率の良い画像が得られるが、転写ローラの寿命が短くなる。
【００３１】
同様の理由で中間転写体にドラム状のものを用い、ローラ部材で転写する場合も中抜けが生じやすい。従って、硬い転写ローラを用いかつ転写ニップ幅を確保するには、二次転写ローラ１０９に中間転写体１０６が巻付くような構成で、且つ局所的に荷重が加わらないように、二次転写ローラ１０９の対向位置に対向ローラ１１０を設けない構成が望ましい。
【００３２】
以上の考察に基づき本発明は、２つのローラに張架されて形成される面に二次転写ローラを押圧し、二次転写ローラに対向する位置にコロナ帯電器を設け、中間転写体１０６にトナーと同極性の電荷を与えるようにしたものである。
【００３３】
このように構成することにより、ローラとローラで挟み込んで転写する図２〜４の方式に比べ大きな転写荷重（ｇ／ｃｍ２）を加えなくても転写ニップ幅を広くすることができる。その結果、図２〜４のように二次転写ローラ１０９と対向ローラ１１０で挟み込んで転写する方式では中抜けが発生したトナーを用いても、凝集度を小さく抑えることができ、中抜けのない且つ転写効率も良好な画像を得ることができる。また、厚紙を用いても中抜けが発生しにくくなる。
（実施例２）
図９は、本発明にかかる画像形成装置における二次転写部の他の実施例の構成を示す概略図である。
この転写部は２つのローラ５、６で形成される中間転写体１０６の面に、中間転写体１０６より体積抵抗が小さく、表面が弾性体からなる二次転写ローラ１０９を押し付け、その対向位置にトナーとは逆極性の電荷を中間転写体１０６の裏面に与えるための中間転写体帯電器４を設けることにより記録媒体１０７に転写を行うものである。
【００３４】
本構成において、中間転写体１０６への記録媒体１０７の吸着はトナーと逆極性の電荷の放電を行うコロナ放電器８で行う。コロナ放電器８はコロナ放電を行う放電電極が、ローラ５の中心と中間転写体１０６と記録媒体１０７の接触点のほぼ延長線上になるように設置した。ローラ５の中心と中間転写体１０６と記録媒体の接触点より極端に上流側または下流側にコロナ放電器８を設けると、効率良く吸着できない。
【００３５】
また、本構成において、中間転写体１０６からの記録媒体１０７の剥離は放電電極に交流の定電流を印加したコロナ放電器９で行う。コロナ放電器９は、ローラ６の中心と中間転写体１０６と記録媒体１０７の剥離点のほぼ延長線上より下流側に設置した。コロナ放電器９をローラ６の中心と中間転写体１０６と記録媒体１０７の剥離点のほぼ延長線上より上流側に設置すると、剥離に必要な電荷より過剰な電荷を記録媒体に与え、逆に剥離がうまく行えなくなる。また放電は直流＋交流でも構わないが、交流のみの方が記録媒体１０７を剥離しやすい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように本発明にかかるカラー画像形成装置は、二次転写ローラを対向ローラに押し付けるのではなく、第１及び第２のローラに張架して走行する中間転写体の面に二次転写ローラを押圧すると共に、中間転写体を挟んで上記二次転写ローラと対向する位置に中間転写体を帯電する手段を設けたため、トナーの形状にかかわらずトナーの中抜け現象を生じにくくできるという効果がある。また中抜けが生じにくくなることによって転写効率も向上し、排トナー量及び廃棄物を低減できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の二次転写部の概略構成図。
【図２】従来の画像形成装置の二次転写部の概略構成図。
【図３】従来の画像形成装置の二次転写部の概略構成図。
【図４】従来の画像形成装置の二次転写部の概略構成図。
【図５】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図。
【図６】トナーの凝集度と中抜け現象の関係の一例を示す説明図。
【図７】中抜けを評価した画像を示す図。
【図８】転写ローラ荷重とトナー凝集度の関係を示す説明図。
【図９】本発明の画像形成装置におけるニ次転写部の他の実施例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１帯電器、２露光装置、３清掃手段、４中間転写体帯電器、５ローラ、６ローラ、７清掃手段、８コロナ放電器、９コロナ放電器、１００感光体ドラム、１０１イエロー現像機、１０２マゼンタ現像機、１０３、シアン現像機、１０４ブラック現像機、１０５トナー像、１０６中間転写体、１０７記録媒体、１０８一次転写ローラ、１０９ニ次転写ローラ、１１０対向ローラ、１１１イエロートナー像、１１２マゼンタトナー像、１１３、シアントナー像、１１４ブラックトナー像、１１５転写器
【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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