(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、該感光体に接触配置された中間転写体を有し、該感光体上に形成されたトナー画像を該中間転写体に転写し、該中間転写体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写して最終画像を出力する画像形成装置において、該中間転写体は、基材と、導電部材と、表面処理層とで構成され、前記表面処理層の体積抵抗を１０の４乗Ωｃｍ以下とし、所定の電位に設定された電極と接続され、前記感光体は、前記感光体の端部に表面が導電層である通電部を有し、前記中間転写体は、前記通電部と接触する画像領域外に絶縁材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の画像形成装置において、該感光体と該中間転写体の接触部より感光体移動方向上流側に配置された感光体表面の電位を調整する電位調整部を有する画像形成装置。
【請求項３】
請求項１もしくは２の画像形成装置において、該中間転写体と記録媒体の接触部より中間転写体移動方向上流側に配置された中間転写体表面のトナーの帯電量を調整するトナー帯電量調整部を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を使った画像形成装置、例えば印刷機，複写機，プリンタ，ファックスなどに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術によるカラー画像形成装置には様々な印字方式がある。例えば、感光体上で露光現像を繰り返して感光体上にカラー画像を形成した後、用紙に一括転写して画像を形成する方式、転写ドラム上に用紙を巻き付け、感光体から用紙上に一色ずつトナー画像を転写してカラー画像を形成し、最後に用紙を転写ドラムから剥離する方式、また、中間的な転写体を用い、感光体から中間転写体に一色ずつトナー画像を転写することで中間転写体上にカラー画像を形成し、最後にカラー画像を用紙に一括転写する方式などがある。これらの中で、最後に述べた中間転写体方式は高画質の画像が得られると共に、多種多様な用紙に対して画像を形成できるという利点がある。この中間転写体を用いた画像形成装置の例として、特開昭1−198773 号公報に記載されている画像形成装置，特願平6−68295号公報に記載されている画像形成装置などがある。ところで、中間転写体方式では中間転写体上に各色のカラートナーを静電的に重ねていくため、中間転写体の電気的特性が非常に重要である。中間転写体の構成例として先に示した画像形成装置をあげると、特開昭1−198773 号公報に記載されている画像形成装置では、中間転写体表面を転写のための電圧を印加した導電性部材で覆いさらにその表面を絶縁性部材で被覆する構成であり、特開平7−281577 号公報の画像形成装置では、零電位に接地した中間転写体の表面を半導電層で覆う構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の公知例のような構成では、以下の様な問題が発生する。中間転写体表面を絶縁体で覆っている特開昭1−198773 号公報に記載されている画像形成装置では、感光体からトナーを転写する際に感光体表面から中間転写体表面に電荷が移り、これが残留して中間転写体の表面電位を上げ、トナーの転写が行われないようになる。これは、中間転写体が絶縁性を示すために表面に移った電荷が残留してしまうためである。このため、中間転写体表面を除電する除電手段を特別に設けなくてはならず、装置が大型で複雑になるという問題がある。また、中間転写体表面を半導電層で覆っている特開平7−281577 号公報記載の画像形成装置では、半導電層は中抵抗のプラスチック材やゴム材が用いられるが、これらの材料は温度・湿度という環境条件の変化に対して抵抗値が１桁から３桁程度変化してしまうため、環境条件が変化するとトナーの転写性能が変化してしまい、画質が安定しないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するために考案されたものであり、装置を複雑化させずに安定な画像品質の形成できる画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体と、該感光体に接触配置された中間転写体を有し、該感光体上に形成されたトナー画像を該中間転写体に転写し、該中間転写体上に形成されたトナー画像を記録媒体に転写して最終画像を出力する画像形成装置において、該中間転写体は、基材と、導電部材と、表面処理層とで構成され、前記表面処理層の体積抵抗を１０の４乗Ωｃｍ以下とし、所定の電位に設定された電極と接続され、前記感光体は、前記感光体の端部に表面が導電層である通電部を有し、前記中間転写体は、前記通電部と接触する画像領域外に絶縁材を設けたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
発明の詳細を図１から図５を用いて説明する。
【０００７】
図１は、本発明の実施例である電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略断面図である。図に従って、装置の構成について説明する。プリンタ本体奥側には、プリンタを制御するコントローラ（図示せず）がある。このコントローラ内には、画像信号処理部とプリント指令制御部が内蔵されている。本体中央部に複数本の軸によって張架された感光体ベルト１が設けられている。この感光体ベルト１は、図中の矢印に示す通り、表面の感光層（例えばＯＰＣ）とその下層の導電層（例えばアルミ）、ベルトに機械的強度を持たせるための基材の３層構造になっている。感光体ベルト１は、Ｘ方向に走行するようになっている。感光体ベルト１近傍には、Ｘ方向に沿って順番に帯電器２，露光器３，現像器４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ，中間転写ドラム５，イレーズランプ６，感光体クリーナ７が設けられている。中間転写ドラム５上方には、ドラムクリーナ８が設けられている。用紙の搬送経路上には用紙カセット９，ピックローラ１０，転写ローラ１１，剥離装置１２，定着器１３が配置されている。帯電器２は、コロナワイヤーの放電を利用するスコロトロン帯電器、もしくは電圧を印加した導電性のローラを感光体に接触させたローラ帯電器であり、感光体表面をある規定電位に帯電する。露光器３は、レーザーダイオードとレンズ系もしくはＬＥＤアレイが用いられ、感光体ベルト１上を露光し、静電潜像を形成する。現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの４台の現像器は、トナーを所定の帯電量に帯電し、感光体ベルト１上の静電潜像を現像するもので、本実施例では、４つの現像器にそれぞれ異なる色のトナー例えば、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）が収納されている。中間転写ドラム５は、直径８０〜２００mmのドラム形状のものである。本発明はこの中間転写ドラム５の表面に特徴を有するものであり、詳細は後に述べる。この中間転写ドラム５は、感光体ベルト１とニップ幅５〜２０mmで接触し、感光体ベルト１上に形成されたトナーは、感光体ベルト１の導電層に印加した電圧により中間転写ドラム５上に転写される。イレーズランプ６は、感光体ベルト１上の残留電位を光照射により除去する。感光体クリーナ７は、感光体ベルト１上に残っている残留トナーを除去するものである。ドラムクリーナ８は、用紙転写後中間転写ドラム５上に残留しているトナーを除去するものであり、中間転写ドラム５上にトナー画像が存在している間は上方に待避するようになっている。感光体ベルト１下方には、用紙カセット９があり、用紙はここからピックローラ１０によって引き出された後、転写部に送られる。転写ローラ１１は、中間転写ドラム５上に形成されたトナー画像を用紙上に転写するためのもので、金属軸と適当な抵抗値の（１ｋ〜１０ＧΩ）の弾性層より構成されている。金属軸には、トナーと逆極性の直流電圧が印加され、この電圧によって生じる電界により、トナーを静電的に用紙に転写する。転写ローラ１１は、中間転写ドラム５上にトナー画像が形成されている間は、退避して中間転写ドラム５上には接触しないようになっている。剥離装置１２は、用紙裏面の転写電荷を除電し、用紙を剥離するために設けられている。定着器１３は、用紙上のトナーを加熱溶融し、定着するものである。
【０００８】
本実施例の画像形成装置の動作について説明する。まず、コンピュータのプリント指令がコントローラに入力されると、帯電器２が感光体ベルト１を帯電すると共に露光器３が露光し、潜像が形成される。この潜像は、最初に現像器４ａによって現像される（例えばイエロートナーで現像される）。感光体ベルト１表面に現像されたトナー画像は、感光体ベルト１と中間転写ドラム５のニップを通過する際に中間転写ドラム５上に転写される。次に再び感光体ベルト１を帯電，露光し、今度は現像器４ｂにより現像が行われる（例えばマゼンタトナーで現像する）。そして現像されたトナー画像は中間転写ドラム５上に先のトナー画像（イエロートナー画像）に重ねて転写される。この行程を以後現像器４ｃ，４ｄと繰り返して行い、中間転写ドラム５上に複数色のトナー画像を形成する。中間転写ドラム５上に形成された複数色のトナー画像は、転写ローラ１１により用紙に一度に転写される。その後剥離装置１２により用紙が剥離され、定着器１３での定着の後、排出される。その後、感光体ベルト１と中間転写ドラム５上の転写後に残っている残留トナーは、感光体ベルト１上の残留トナーは感光体クリーナ７で機械的に掻き落とされ、中間転写ドラム５上の残留トナーは、ドラムクリーナ８により清掃される。
【０００９】
次に本発明の詳細について説明する。図２（ａ）は、本実施例の画像形成装置における中間転写ドラム５の詳細構造を示したものである。中間転写ドラム５は、素管を中心軸から３本のリブで支えている構造になっている。無論、筒状のドラム両端にブラケットを挿入してその中心に軸を通した構成や、円柱に軸を突き通した構成であってもよい。これらのドラムを構成する部材の材質は、アルミニウムもしくは鉄，銅などの金属、１０の４乗Ωcm以下に体積抵抗値を調整された導電ゴム，導電樹脂などが用いられる。さらに中心軸は中間転写ドラムアース端子１４を通して接地されており、中間転写ドラム５全体が常に零電位となるようにしてある。この中間転写ドラム５の電位は本実施例の場合零電位であるが、とくに零電位である必要はなく、中間転写体周りのプロセスとの関係で決められるものである。
【００１０】
本発明の特徴は、このように中間転写体表面部（これには中間転写体全体も含まれる）を導体材料で構成し、ある所定の電位に設定することを特徴としている。このため、中間転写体表面を絶縁部材で覆う場合に発生するような中間転写体表面の電荷の蓄積がないので中間転写体を除電する手段を設ける必要がない。加えて中間転写体を半導電部材で覆った場合に生じる環境条件に対するトナー転写の不安定性も、本実施例のように環境条件に対して抵抗値が極めて安定な金属導体、もしくは感光体やトナー，用紙などに比べて極めて抵抗が小さく、転写に寄与しない１０の４乗Ωcm以下の導電ゴム，導電樹脂で中間転写体を構成するため転写が不安定になることはない。
【００１１】
ところで、本発明の効果が期待できる構成は、上記の構成のみに留まらない。本発明の効果は、中間転写体表面が導体かつ所定の電位に設定されていれば十分発揮されるので、例えば図２（ｂ）の構成でも十分効果がある。図２（ｂ）は、中間転写ドラム５の表面部分のみを拡大して示した図であるが、ドラム基材１５表面に１μｍから１０mmの厚さの導電層１６をかぶせ、この導電層１６を規定電位に設定した構成となっている。この場合、ドラム基材１５の材質は、ドラムの構造材としての機能しか要求されないので、プラスチックなどの導電性のない材料や、もちろんアルミニウムや鉄，銅といった金属であってもよい。導電層１６の材質は先にも述べた金属、体積抵抗１０の４乗Ωcm以下の導電ゴム，導電プラスチックが使われ、この導電層１６には所定の電位が加えられるようになっている。
【００１２】
さらに、中間転写ドラム５表面にはさまざまな目的で表面処理を施す場合が多い。本実施例のカラー画像形成装置では、中間転写ドラム５表面は金属、体積抵抗１０の４乗Ωcm以下の導電ゴム，導電プラスチックで構成されるが、表面をサンドブラスト処理，研磨処理をして表面粗さＲａ１０μｍ以下、望ましくはＲａ１μｍ以下に形状処理されて使われている。この他にも図２（ｃ）に示すような、トナーとの離型性を高める目的で表面に離型処理層を作る場合や、機械的摩耗を防ぐ目的で保護処理層を設ける場合もある。この時、これらの表面処理層１７が中間転写ドラム５の表面に１μｍ以上の厚さで形成された場合は、本発明の効果を発揮するために、カーボンや金属粒子を混ぜてこれらの表面処理層１７の体積抵抗値を１０の４乗Ωcm以下にする必要がある。
【００１３】
ところで、本発明の画像形成装置で印字を行う場合に、感光体ベルト１と中間転写ドラム５の電位差を大きくすると、画像にむらが発生する場合があった。この原因は、中間転写ドラム５上に転写されたトナーが再び感光体ベルト１と中間転写ドラム５の接触部分を通過する際に、感光体ベルト１表面とトナー表面の間で発生する放電に起因していることがわかった。この放電によってトナーの帯電性にむらが生じ、後に続く用紙への転写効率に部分的な差ができ、画像むらとなるのである。このような画像むらは、図３（ａ），図３（ｂ）のような感光体ベルト１表面の電位を調整する電位調整手段１８や同じく電位調整手段１９を設けることで解決できる。本電位調整手段１８，１９は、感光体ベルト１の表面と中間転写ドラム５上のトナーの表面の電位差を５００Ｖ以下に調整するもので、光照射で感光体表面電位を低下させるＬＥＤアレイやランプといった感光体ベルト１に光を照射する光源（１８）や、感光体の表面電荷と逆極性の電荷を感光体ベルト１表面に照射する直流コロナ帯電器，交流コロナ帯電器など（１９）が利用される。これらの電位調整手段を用いることで、感光体ベルト１から中間転写ドラム５へのトナーの転写効率をより高める目的で、両者に加える電圧差を大きくしても、感光体ベルト１表面と中間転写ドラム５上のトナーの表面の電位差は小さくすることができる。これによって、両者の表面の間で放電が発生しないため、トナーの帯電性にむらができず、画像むらの無い高品位な画像を提供できる。
上記の感光体ベルト１と中間転写ドラム５のニップで発生するトナーの帯電むらは、以下のような方法でもなくすことができる。図４は、中間転写ドラム５と転写ローラ１１の接触する部分より中間転写体移動方向上流側にトナーの帯電量を調整するトナー帯電量調整手段２０を配置した例について示したものである。トナー帯電量調整手段２０は、トナーと同極性の電荷を照射するコロナ帯電器，交流コロナ帯電器などが用いられ、中間転写ドラム５表面のトナーに電荷を付与し、トナーの帯電量を均一にするものである。これを用いることで、感光体ベルト１と中間転写ドラム５のニップでトナーの帯電むらが発生しても、記録媒体に転写するまでに帯電を均一にするために画像むらは発生せず、高品位な画像の出力ができる画像形成装置が得られる。
【００１４】
ところで、本実施例の画像形成装置においては、感光体ベルト１の導電層に電圧を供給するためにベルト端部に感光層がなく導電層がむき出しになっている部分がある。図５は、感光体ベルト１と中間転写ドラム５の接触部分を表している図である。この感光体ベルト１の導電層がむき出しになっている通電部２１が直接中間転写ドラム５と接触すると、過大な電流が流れるとともに電源がショートしてしまう。このため、本実施例では、この感光体ベルト１の通電部２１と、中間転写ドラム５の接触する部分は、中間転写ドラム５表面に絶縁材２２を設けてある。図に示すように、中間転写ドラム５上で通電部２１の接触する部分に深さ１０μｍから１０mmの溝を作り、この溝に高抵抗のウレタンゴムをはめてある。無論、この絶縁材２２を設ける部分は画像領域から外れているので、本発明の効果を無効にすることはない。この絶縁材２２は、先に説明した高抵抗のゴム材のほかに電気的に半導電性もしくは絶縁性のプラスチック，ゴムが利用でき、この部分で過大な電流が流れることを防止する。このような絶縁材２２は、トナー画像が付着する画像領域を除く中間転写ドラム上のいかなる領域、例えば感光層の剥がれやすい部分やベルトの継ぎ目部分などに設けてもよく、中間転写ドラム５周りの感光体ベルト１以外のプロセスの電流のリークやショートが起こる部分に適用してかまわない。
【００１５】
以上、上記実施例のカラー画像形成装置において、中間転写体の表面をある所定の電位に設定された導体で覆う構成としたことで、簡単な構成で高品位な画像を環境条件に対して安定に提供することができた。ところで、本実施例では、中間転写体としてドラム形状の中間転写ドラムについて詳細に説明したが、本発明は、ドラム形状の構成のみに当てはまるものではなく、ベルト形状の中間転写体において適用しても何ら差し支えない。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、中間転写体表面を除電する除電手段を特別に設ける必要がなく，小型で低コストの画像形成装置を提供することができる。また、感光体やトナー、用紙などに比べて極めて抵抗が小さく、トナーの転写に電気的に寄与しない１０の４乗Ωcm以下の材質で構成するため、温度・湿度の変化に対してトナーの転写性能が安定なので高品位な画像を出力できる画像形成装置を提供できる。
また、感光体と中間転写体の接触部で発生するトナーの帯電むらもその発生や影響をなくすことができるので高品位な画像の形成できる画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の横断面図である。
【図２】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の中間転写ドラム５の詳細構造を示した図である。
【図３】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の電位調整手段について示した図である。
【図４】本発明の実施例であるカラー画像形成装置のトナー帯電量調整手段について示した図である。
【図５】本発明の実施例であるカラー画像形成装置の中間転写ドラム５の詳細構造を示した図である。
【符号の説明】
１…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光器、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…現像器、５…中間転写ドラム、６…イレーズランプ、７…感光体クリーナ、８…ドラムクリーナ、９…用紙カセット、１０…ピックローラ、１１…転写ローラ、１２…剥離装置、１３…定着器、１４…中間転写ドラムアース端子、１５…ドラム基材、１６…導電層（中間転写ドラム）、１７…表面処理層、１８…電位調整手段（光源）、１９…電位調整手段（コロナ帯電器）、２０…トナー帯電量調整手段（コロナ帯電器）、２１…通電部、２２…絶縁材。
【図１】
0004178487.tif 000002
【図２】
0004178487.tif 000003
【図３】
0004178487.tif 000004
【図４】
0004178487.tif 000005
【図５】
0004178487.tif 000006