(57)【要約】【課題】粗面紙や熱的に変形を受けたウェブ或いはウェブ幅の異なる等の種々のウェブに対し、画像欠陥を生じることなく、また高速機での転写ローラ使用において、安定した転写バンドの確保並びに転写ローラの長寿命化を図ることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体を前記像担持体と前記転写手段の間に搬送する搬送手段とを備えた画像形成装置において、前記転写手段は、ベルト状若しくはローラ状に形成された転写部材と、前記転写部材の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に帯電する帯電手段と、前記転写部材の表面を除電する除電手段と、前記転写部材の表面を清掃する清掃手段を備え、前記トナー像形成手段と前記転写手段の間に光除電部材を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記像担持体と前記転写手段の間に搬送する搬送手段とを備えた画像形成装置において、
前記転写手段は、ベルト状若しくはローラ状に形成された転写部材と、前記転写部材の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に帯電する帯電手段と、前記転写部材の表面を除電する除電手段と、前記転写部材の表面を清掃する清掃手段とを備え、
前記トナー像形成手段と前記転写手段の間に光除電部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光除電部材から前記転写手段間の前記像担持体の移動時間をＴとしたとき、前記移動時間Ｔを５０〜１００ｍｓｅｃを満足するように前記光除電部材を配置した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】
前記光除電部材は複数のＬＥＤを有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写部材の表面電位をＶｒ、前記像担持体の背景電位をＶ０としたとき、Ｖｒ−Ｖ０≦２ｋＶを満足するように前記転写部材の表面電位Ｖｒを制御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】
本発明は連続した被記録媒体を用いた電子写真方式の画像形成装置に係り、転写手段にベルト状若しくはローラ状に形成された転写部材を用いて、画像欠陥のない良質な画像を形成し得る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続紙プリンタは従来、帳票へのコンピュータ出力印刷に使用されることが多かったが、最近では高速可変情報印刷としての機能を活かし、ダイレクトメールや請求書、マニュアル、書物等の多用途の印刷に使用されるようになってきた。使用される用途の拡大に伴い、使用ウェブも薄紙から厚紙まで、またウェブ種類も上質紙から粗面紙まで多種ウェブに対応する必要が生じている。連続紙プリンタは、ミシン目のあるボックス紙やミシン目のないロール紙を高速（例えば、０．５〜２ｍ／ｓｅｃ）で搬送して印刷を行う。ウェブはカット紙と異なり連続している。
【０００３】
一方、省資源の観点から、連続紙プリンタを２台用いてタンデム運転し、１台目で第１面を印刷し、その後、ウェブ面を反転させて２台目で第２面を印刷することにより両面印刷を行うニーズが増加してきている。このような多用途に対応する場合、画像欠陥のない画質を得るためには転写手段の転写性能が特に重要になる。
【０００４】
転写手段としては、非接触のコロトロン転写方式や接触式の転写ローラや転写ベルト方式が一般的に知られている。転写ローラは非接触のコロトロン転写方式と比較すると、適当な押し圧力にて接触させているため、ウェブ表面の凹凸と感光ドラム間の空隙を低減することが可能となる。転写ローラでは感光体上に現像されたトナー像を静電気力でウェブ表面に転写させるために転写ローラに電荷を供給し、転写が行われる。転写ローラに電荷を供給する手段としては、転写ローラの芯金に電流を印加する方式と転写ローラ表面に誘電体層を設け、転写ローラ表面から転写に必要な電荷を供給する方式が知られている。
【０００５】
前者の転写ローラの芯金に電流を印加する方式は、中低速域の主にカット紙プリンタで採用されている。転写に必要な表面電荷は印刷速度の増加に伴い、増加させなければならないため、転写ローラとウェブのニップ幅（接触面積）を広く取る必要がある。ニップ幅を広く取るためには、ローラ径の拡大や弾性体の厚み増加や弾性体の硬度低下等を行えば良いが、ローラ径拡大及び弾性体厚み増加による装置スペースの拡大、弾性体の硬度低下によるローラ変形の拡大によるローラ寿命低下の問題を生じる。
【０００６】
後者の転写ローラ表面から転写に必要な電荷を供給する方式は、印刷速度に対するニップ幅の増加がなく、表面層の誘電体層が保護層を兼ねるため、転写ローラ径の拡大やローラ寿命の低下を防止することが可能である。しかしながら、電荷を供給するための帯電器や転写ローラ表面の電荷を除去する除電器が必要となり、コスト増加を招く。
【０００７】
また、転写ローラは転写に必要な転写電流（感光体や中間転写体に流れ込む電流）を付与することにより、感光体や中間転写体上に現像されたトナー像を用紙に転写するが、高速機の場合、転写電流値を多く流す必要があり、転写ローラの表面電位を高くしなければならない。転写ローラの表面電位が高い場合には、次の課題が生じる。
【０００８】
一つは、感光体の耐圧の問題である。一般に使用されるＯＰＣ感光体の耐圧は２ｋＶ程度であり、連続紙の場合、様々な用紙幅に対応するため、非通紙部の領域は転写ローラと感光体が接触しているため耐圧が課題となる。もう一つは、転写ローラの表面電位と感光体の背景電位の電位差が高い時に発生する放電による画像劣化である。また、現像後において、転写前段に感光体を光除電させた場合、背景電位部分が下がるため、一般的に転写性が向上する。しかし、感光体上の背景電位と露光部の電位差がなくなるため、トナーの感光体上の保持力が弱くなり、転写部で文字の周りにトナーが飛散る、所謂、転写チリと呼ばれる画像劣化の問題が発生する。コロナ転写方式である場合には、転写前段に光除電を入れることは画質劣化の点から問題があった。
【０００９】
【特許文献１】特公昭５７−１０４２７号公報
【特許文献２】特公昭６２−３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような従来の問題を解決し、粗面紙や熱的に変形を受けたウェブ或いはウェブ幅の異なる種々のウェブに対しても画像欠陥を生じることもなく、また、高速機でも安定した転写バンドを確保し、転写手段の長寿命化を図り、良質な画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために本発明の第１の手段は、像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体を前記像担持体と前記転写手段の間に搬送する搬送手段とを備えた画像形成装置において、前記転写手段は、ベルト状若しくはローラ状に形成された転写部材と、前記転写部材の表面を前記トナー像の電荷と逆極性に帯電する帯電手段と、前記転写部材の表面を除電する除電手段と、前記転写部材の表面を清掃する清掃手段とを備え、前記トナー像形成手段と前記転写手段の間に光除電部材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第２の手段は、前記光除電部材から前記転写手段間の前記像担持体の移動時間をＴとしたとき、前記移動時間Ｔを５０〜１００ｍｓｅｃを満足するように前記光除電部材を配置したことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の第３の手段は、前記光除電部材は複数のＬＥＤを有することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明の第４の手段は、前記転写部材の表面電位をＶｒ、前記像担持体の背景電位をＶ０としたとき、Ｖｒ−Ｖ０≦２ｋＶを満足するように前記転写部材の表面電位Ｖｒを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、転写ローラを使用することにより、表面に大きな凹凸のある粗面紙を用いた場合にも画像欠陥のない良好な転写が可能になる。
【００１６】
また、タンデム印刷装置により両面印刷を行う場合、１台目のプリンタでウェブが熱的に変形を受けても、転写ローラの使用により、２台目のプリンタにおける転写時に画像の転写抜けを防止することが可能となり、画像欠陥を低減することができる。
【００１７】
更に、転写ローラを用いた転写部の前段に感光体表面電位を除電する光除電部材を設けたため、転写部に進入する前の感光体の背景電位を露光電位付近まで低下させ、転写ローラ表面電位との電位差を小さく出来る。このため、電位差大によって生じる放電による画像劣化を抑えられ、転写バンドを広く確保することが可能となる。
【００１８】
更に、光除電の配置する位置は感光体が光除電位置から転写点までに到達する時間Ｔを５０〜１００ｍｓｅｃとなるように配置したため、転写ローラによる転写方式において、転写点でトナーが飛散る画像劣化を防止することが可能となる。
【００１９】
更に、上記のように光除電による感光体背景電位の低電位化を施した上で、転写ローラ表面電位と感光体背景電位の電位差を２ｋＶ以下となるように転写ローラの表面電位制御を設けたため、転写点でトナーが飛散る画像劣化を防止することが可能となり転写バンドの拡大が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る画像形成装置の全体装置構成を説明し、次に発明の主要部である転写部の構成及び転写ローラの構成、感光体側に光除電部材を設けた時の転写ローラと感光体の表面電位の関係の順に説明する。
【００２１】
図５は、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す全体構成図である。同図において、感光体１の回転周面に沿って帯電器２、露光装置３、現像機４及び転写部６が配置されている。帯電器２により感光体１の表面に一様に電荷が付与された後、画像データに応じて露光装置３により感光体１の表面にレーザ光が照射される。これにより感光体１の表面に静電潜像が形成され、現像機４により現像されて、感光体１の表面上にトナー像が形成される。一方、ウェブ１６はウェブ搬送装置１７により転写部６に搬送され、転写部６によりウェブ１６上にトナー像が転写される。ウェブ１６上のトナー像はプレヒータ３２を通過時に、トナー樹脂の転移温度付近まで加熱された後、ヒータを内蔵した加熱ローラ３３と加圧ローラ３４からなる定着機３５によりトナー像はウェブ１６に溶融固着される。本発明は、この画像形成装置における転写部の構成に特徴を有するものである。
【００２２】
図１は、本発明の画像形成装置における印写プロセス及び転写部の構成を示す図である。転写部６はウェブ１６をガイドする上部ガイドセパレータ８ａと下部セパレータ８ｂを備える転写器ハウジング７、その内部に格納された転写ローラ９、転写ローラ９の表面に電荷を供給するコロナ帯電器１０及び転写後の転写ローラ９の表面を除電する除電器１１及び転写ローラの表面上のトナーや紙粉等を清掃する清掃器１２を備える。転写ローラ９は表面層をフッ素系の非導電性のチューブで被覆し、中間層に導電性の弾性層を設け、更に下層に非導電性の弾性層、金属性の材料で芯金を設けた３層構成で製作されている。本実施例では、転写ローラ９の表面層をＰＦＡ等のチューブを用いて形成し、厚みを３０〜１００μｍｍ程度とした。他の構成として、表面層に同様の非導電性のチューブを被覆し、内層に導電性の弾性層を設けた２層構成でも良い。
【００２３】
この転写ローラ９は、両端を軸受け内装されたアーム１３で支持されており、回動可能としている。アーム１３はアームサポートシャフト２０軸で支持され、本軸を回転中心に転写器ハウジング７及び転写ローラ９は揺動可能とし、感光体１との離接動作が行われる。転写ローラ９の片側端部には、プーリ（図示せず）が配備され、アームサポートシャフト２０からの駆動をタイミングベルト（図示せず）を介して、転写ローラ９自体はモータの駆動源で回転可能となっている。転写ローラ９の回転動作と揺動動作を両立するため、アームサポートシャフト２０軸上に転写ローラ９回転動作用の駆動軸を配備する。１７ａ、１７ｂはウェブ１６を搬送するトラクタで、ウェブ１６の送り穴に嵌合し搬送させている。転写部６の上流側と下流側にトラクタが配置され、ひとつの駆動系で同期させている。転写ローラ９の回転動力は感光体駆動モータ（図示せず）から伝達されるように、プーリ（図示せず）とタイミングベルト（図示せず）を介して連結されている。すなわち、感光体駆動モータ（図示せず）が回転すると、アーム１３に取付けられた転写ローラ９が同期して、回転する。本実施例では、感光体駆動モータと連動させた構成としているが、個別の駆動源を設けても良い。
【００２４】
一方、アーム１３に支持された転写ローラ９は感光体１に対して、適正な押圧力を与え、ニップ幅を形成可能なように、アーム１３にはスプリング１５が配備される。また、転写ローラ９の離接動作を達成するため、アーム１３に近接した位置に転写器ハウジング７上にストッパ１８が取付けられている。このストッパ１８は印刷時にはアーム１３から離間する位置関係となっている。
【００２５】
次に、本発明となる光除電部材３６を設けた時の転写ローラ９と感光体１の電位関係について図１と図２を用いて説明する。図１において、光除電部材３６は現像機４と転写点の間に設置され、転写点からの距離Ｌは装置の印刷速度によって決められる。例えば、印刷速度が２ｍ／秒の場合、距離Ｌが１００ｍｍとすると、光除電部材３６から転写点までの移動時間Ｔは５０ｍｓｅｃとなる。感光体に光を照射した時、感光体の表面電位は除電によって、除々に露光電位付近まで低下する。図２に感光体として負極性のＯＰＣ感光体を用いた場合の光を照射してからの時間とその感光体表面電位の関係を示す。横軸に時間を示し、縦軸は感光体表面電位を示す。移動時間Ｔが５０ｍｓｅｃから１００ｍｓｅｃの間であれば、感光体の光応答性を利用して、感光体の露光電位まで低下しないため、感光体上のエッジ効果低下によるトナー飛散りを防止することが可能となる。
【００２６】
また、転写ローラとコロトロン転写における光除電有無の転写前後の感光体電位の関係を図３に示す。縦軸は感光体の表面電位を示す。光除電がない場合は転写ローラ、コロトロン転写共に、転写後の表面電位は露光電位を超えていないが、光除電有りの場合はコロトロン転写の場合、転写の影響により正極性側まで電位が低下してしまう。このため、転写部において、放電による画像劣化を招いてしまう。よって、高速機において、コロトロン転写方式では光除電は難しいものとなる。転写ローラを使う場合においては、感光体の背景電位低下の影響は小さいため、光除電を設けても、転写点での転写チリ等の問題は発生しない。
【００２７】
もう一つの放電現象による画像劣化について説明する。転写ローラ使用時において、転写ローラ表面電位Ｖｒと感光体背景電位Ｖ０との電位差ΔＶが２ｋＶを超えると、放電により画像が劣化する問題がある。高速機の場合には、転写電流を多く流す必要があるため、必然的に転写ローラの表面電位は高くなってしまう。
【００２８】
図４は、転写ローラにおける転写電流値と転写ローラ表面電位の関係を示す図である。横軸に転写電流、縦軸に表面電位を示す。例えば、転写電流＋１．０ｍＡにおいて、転写ローラ表面電位は＋２ｋＶにもなる。この時、転写電流＋１．０ｍＡの設定において、転写効率は達成出来ているものの、光除電がない場合、図２より転写後の感光体の背景電位が約−５００Ｖとなっているため、電位差ΔＶは２．５ｋＶとなり画像劣化を生じさせていた。しかし、光除電を行うことにより、＋１．０ｍＡにおいても、電位差ΔＶを２ｋＶ以下にすることが可能となり、高速機の転写ローラ使用において、転写バンドを広げることが可能となる。なお、転写ローラ９の表面電位のコントロールについては、装置内部の温湿度センサ（図示せず）や用紙の連量／含水率の情報から、装置内部に予め設けられた制御テーブルにより最適な転写電流設定値を選択して行なう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置における転写部及び印写部を示す構成概略図である。
【図２】光除電部材から転写点までの時間と感光体背景電位の関係を示す図である。
【図３】画像形成装置における光除電有無及び転写方式の違いによる感光体表面電位の推移を示す図である。
【図４】転写部の転写ローラの表面電位と転写電流の関係を示す図である。
【図５】画像形成装置の全体を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１は感光体、６は転写部、７は転写ハウジング、８ａ，８ｂはガイドセパレータ、９は転写ローラ、１０は帯電器、１１は除電器、１２は清掃器、１３はアーム、１５はスプリング、１６はウェブ、１７ａ，１７ｂはトラクタ、１８はストッパ、２０はアームサポートシャフト、２３は転写部リトラクトモータ、２４はカムアーム、３６は光除電部材である。
【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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