(57)【要約】【課題】エンボス加工を施されたような凹凸が顕著な記録材へも高品位な画像を形成することの可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体２と転写ローラ４が対向する転写ニップの上流側にトナーと同極性を有する電荷を与える電荷付与部材１０を配置し、トナーが転写される記録材の場所（凸部のみ）に電荷を付与することで、画像データに応じてトナーと同極性の潜像を作る。これにより、トナーの電界と圧力を併せた記録材への転写条件は、記録材の凸部と凹部でほぼ同等となり、記録材の凹凸に沿った形で均一なトナー画像形成が可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体と転写部材とを備え、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を、前記静電潜像担持体と前記転写部材間に記録材を介して形成される転写ニップ及びその近傍で、前記記録材上に前記転写部材の作用により転写させる画像形成装置において、
前記転写ニップの上流側で、前記記録材のトナー画像形成面が有する凹凸の凸部に対し、画像データに応じて前記トナーと同極性を有する電荷を与える電荷付与部材を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の静電潜像担持体とこれらに対応する複数の転写部材とを記録材搬送手段に沿って並設させたタンデム型画像形成装置であって、前記複数の静電潜像担持体上に形成された各色トナー像を、前記各静電潜像担持体と前記各転写部材間に記録材を介して形成される各転写ニップ及びその近傍で、前記記録材上に前記各転写部材の作用により順次重畳転写させる画像形成装置において、
前記各転写ニップの上流側で、前記記録材のトナー画像形成面が有する凹凸の凸部に対し、各色画像データに応じて前記トナーと同極性を有する電荷を与える電荷付与部材を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記電荷付与部材が、画像形成装置の最大解像度に対応する大きさ及びピッチで形成された平面電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電荷付与部材が、画像形成装置の最大解像度に対応する大きさ及びピッチで形成された針電極であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電荷付与部材が、前記記録材の最上面に対する垂直方向の距離を一定に保持可能に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写部材が転写ローラであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
転写位置合わせ用の信号に基づいて、前記電荷付与部材における電荷付与タイミングを補正することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に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、複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはそれらの機能を併せ持つ複合機に関し、さらに詳しくは、直接転写方式の画像形成装置における画質改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００６−１８４４７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１００５４６号公報
【０００３】
従来の直接転写方式のカラー電子写真画像形成装置では、複数の静電潜像担持体（感光体）上に形成された各トナー像を、各静電潜像担持体と記録材及び記録材を搬送するベルト状搬送部材（以下搬送ベルトと記す）で形成される転写ニップ近傍でトナーに圧力と電気力を作用させることによって、転写紙等の記録材上に順次重畳転写させ、加圧及び加熱による定着作業を経た後、最終カラー画像を得ている。
【０００４】
高品位画像を得るためには、静電潜像担持体上に形成されたトナー像を過不足なく、形成されるべき画像情報（各静電潜像担持体上に形成された潜像）に忠実に、正確に重ね合わせて記録材上へ転写する必要がある。
【０００５】
しかし、エンボス加工が施された凹凸が顕著な記録材については、凹部にトナーの転写が起こりにくく、画像抜けが発生し、画像品質を大きく損なってしまう。その原因の一つとして、凹部では、転写時の圧力が不十分であるため、記録材への転写が起こりにくいことが考えられる。
【０００６】
一般に直接転写方式は中間転写ベルト方式に比べ、記録材の表面性の影響を受けやすく、特に表面性の劣る記録材への画像形成に関しては、中間転写ベルト方式に劣ると考えられている。しかし、直線転写方式は、中間転写ベルトを用いないことで、装置の小型化やコストダウンを図ることができ、環境負荷も減ずることができるというメリットを有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
直接転写方式で表面性の異なる記録材への転写性改良を謳ったものとして、記録材表面の平滑度に応じて画像形成時の出力線数を調整することで、平滑度が異なる紙種間での画質の均一化を図ることが特許文献１において提案されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１で提案された方法では、エンボス紙上の画像形成時に望まれるような、記録材の表面形状を強調したままに高画質を得たい場合には適用が難しい。また、エンボス加工されたような表面形状が極めて起伏に富んだ、記録材への画像形成は事実上不可能である。
【０００９】
また、記録材の表面性を活かしたまま良好なトナー画像形成を行う方法として、特許文献２には、記録材へのトナー画像形成時に超音波を補助として用いる方法も提案されている。しかし、装置コストが上昇するうえ、記録材の凹部と凸部でトナーの記録材への転写条件を必ずしも同じに出来るわけではなく、凹部への転写不良の可能性は否めない。
【００１０】
本発明は、従来の直接転写方式の画像形成装置における上述の問題を解決し、エンボス加工を施されたような凹凸が顕著な記録材へも高品位な画像を形成することの可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題は、本発明により、静電潜像担持体と転写部材とを備え、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を、前記静電潜像担持体と前記転写部材間に記録材を介して形成される転写ニップ及びその近傍で、前記記録材上に前記転写部材の作用により転写させる画像形成装置において、前記転写ニップの上流側で、前記記録材のトナー画像形成面が有する凹凸の凸部に対し、画像データに応じて前記トナーと同極性を有する電荷を与える電荷付与部材を具備することにより解決される。
【００１２】
また、前記の課題は、本発明により、複数の静電潜像担持体とこれらに対応する複数の転写部材とを記録材搬送手段に沿って並設させたタンデム型画像形成装置であって、前記複数の静電潜像担持体上に形成された各色トナー像を、前記各静電潜像担持体と前記各転写部材間に記録材を介して形成される各転写ニップ及びその近傍で、前記記録材上に前記各転写部材の作用により順次重畳転写させる画像形成装置において、前記各転写ニップの上流側で、前記記録材のトナー画像形成面が有する凹凸の凸部に対し、各色画像データに応じて前記トナーと同極性を有する電荷を与える電荷付与部材を具備することにより解決される。
【００１３】
また、前記電荷付与部材が、画像形成装置の最大解像度に対応する大きさ及びピッチで形成された平面電極であると好ましい。
また、前記電荷付与部材が、画像形成装置の最大解像度に対応する大きさ及びピッチで形成された針電極であると好ましい。
【００１４】
また、前記電荷付与部材が、前記記録材の最上面に対する垂直方向の距離を一定に保持可能に設けられていると好ましい。
また、前記転写部材が転写ローラであると好ましい。
【００１５】
また、転写位置合わせ用の信号に基づいて、前記電荷付与部材における電荷付与タイミングを補正すると好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１及び請求項２の画像形成装置によれば、転写ニップでトナーが転写される記録材の場所（凸部のみ）に、トナーと同極性である負電荷の潜像が作られるため、トナーの電界と圧力を併せた記録材への転写条件は、記録材の凸部と凹部でほぼ同等となり、記録材の凹凸に沿った形で均一なトナー画像形成が可能となる。これにより、エンボス加工を施されたような凹凸が顕著な記録材へも高品位な画像を形成することができる。
【００１７】
請求項２の構成により、凹凸が顕著な記録材へも高品位なカラー画像を形成することができる。
請求項３の構成により、凹凸が顕著な記録材に対し、高解像度な画像を高品位に形成することができる。
【００１８】
請求項４の構成により、凹凸が顕著な記録材に対し、高解像度な画像を高品位に形成することができる。また、高速度での画像形成に対応することができる。
請求項５の構成により、平易な方法で電荷付与部材を作成することができ、凹凸が顕著な記録材への高品位画像形成を低コストに実現することができる。
【００１９】
請求項６の構成により、転写手段として転写ローラを用いる構成においても、記録材の凹凸に沿った形で均一なトナー画像形成が可能となる。
請求項７の構成により、電荷付与部材における電荷付与タイミングを補正することで高精度に電荷を付与することができ、凹凸が顕著な記録材に、より確実に高品位画像の形成を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の例に用いられている、構成部品の配置、種類等は本発明の範囲を限定するものではない。例えば、下記例１において、電荷付与部材１０ａ〜１０ｄ上の電極の形は正方形でも良い。また、記録部材として平滑紙を使用する場合には、電荷付与部材１０ａ〜１０ｄの作動を停止させても良い。
【００２１】
［例１］
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例としてタンデム型カラー複写機の要部構成を示す。この要部構成の下方には給紙部、上方にはスキャナ部や原稿自動給送装置が設けられ得るものであるが、説明の簡略化のため割愛する。図１において、無端状の記録材搬送ベルト（以下、搬送ベルトと記す）５は、複数、図示の例では駆動ローラ６と従動ローラ７の２個のローラに掛け回され、図で時計方向に回動するようになっている。搬送ベルト５の上部走行辺に沿って、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４つの作像ユニットが配置されている。これら作像ユニットのトナー色の設置順番に制限はない。各色の作像ユニットを構成するドラム状の静電潜像担持体２ａ〜２ｄは、電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成して成り、それぞれ矢印Ａ１〜Ａ４方向（図で反時計方向）に回転可能に設けられ、それら４つの静電潜像担持体に対応する転写手段を構成する転写ローラ４ａ〜４ｄを搬送ベルト５を介して静電潜像担持体２ａ〜２ｄに圧接するように設け、更に静電潜像担持体２ａ〜２ｄの周りには、帯電手段としてのコロナ放電装置３ａ〜３ｄ、現像装置１ａ〜１ｄ、クリーニング装置８ａ〜８ｄ、潤滑油供給装置９ａ〜９ｄ等が設けられている。各色作像ユニットの手前（記録材搬送方向の上流側）には、電荷付与部材１０ａ〜１０ｄが配設されている。電荷付与部材１０ａ〜１０ｄについては図２を参照して後述する。また、駆動ローラ６の図において右側には、記録材上に形成された合成トナー像を定着する定着装置１２が設けられている。
【００２２】
現像装置１ａ〜１ｄにはそれぞれ、異なる色のトナーがそれぞれ負帯電状態（帯電量Ｑ／Ｍ＝−３０μＣ／ｇ）で、キャリアと共に収納されている。静電潜像担持体２ａ〜２ｄは矢印Ａ１〜Ａ４方向にそれぞれ回転する際、コロナ放電装置３ａ〜３ｄで表面を均一に負帯電（本例では−６００Ｖ）された後、図示しないレーザーダイオードからなる発光手段により、画像対応部分に光照射が行われ、静電潜像が形成される。本例では、書き込み解像度は６００ｄｐｉとした。これら静電潜像担持体２ａ〜２ｄに各色トナーが現像された後、トナー像は正電圧及び圧力を印加された転写ローラ４ａ〜４ｄと静電潜像担持体２ａ〜２ｄとの接触領域に作られる各転写ニップの領域及びその近傍で、搬送ベルト５に担持されて搬送される記録材Ｐ上へ転写される。記録材Ｐの表面の凸部には、各転写ニップに入る手前で電荷付与部材１０ａ〜１０ｄによる放電によって、その転写ニップでトナーが転写される記録材の場所（凸部のみ）に、トナーと同極性である負電荷の潜像が後述するように作られている。このため、トナーの電界と圧力を併せた記録材Ｐへの転写条件は、記録材の凸部と凹部でほぼ同等となり、記録材の凹凸に沿った形で均一なトナー画像形成が可能となる。この点に関しては、後に更に詳しく記述する。
【００２３】
本例では、搬送ベルト５として、体積抵抗率が５×１０７Ω・ｍのポリイミドベルト（８０μｍ厚）を用いた。また、一次転写ローラ４ａ〜４ｄとして、１０ｍｍφの芯金の周りに厚さ２ｍｍの発泡ゴム層（体積抵抗率１×１０５Ω・ｍ）を形成したものを用いた。
【００２４】
四色目のトナー像を記録材Ｐ上に形成後、記録材上に重畳的に形成された各トナーは、定着装置１２によって記録材Ｐ上に固着される。
静電潜像担持体２ａ〜２ｄ上に残ったトナーはクリーニング装置８ａ〜８ｄにて回収、再利用される。潤滑油供給装置９ａ〜９ｄからは、潤滑油としてステアリン酸亜鉛が静電潜像担持体２ａ〜２ｄ上に一定量供給され、静電潜像担持体２ａ〜２ｄ表面の静止摩擦係数を一定に保っている。
【００２５】
次に、記録材Ｐ上のトナー画像転写部位の対向面に負電荷を形成する方法について説明する。
電荷付与部材１０ａ〜１０ｄは、記録材Ｐの最上面（凸部に相当）から一定距離離間し、且つ各転写ニップの上流側１５ｍｍの場所に設置され、負極性の電荷を可変付与できるようになっている。電荷付与部材１０ａ〜１０ｄと記録材Ｐの最上面離間距離と電荷付与部材１０ａ〜１０ｄに印加される電圧の関係は、放電により記録材の最上面（凸部）のみに負電荷が供給され、凹部には放電が起こらないように調整する。
【００２６】
また、図２に示すように、本例の書き込み解像度６００ｄｐｉに合わせて、４２．３μｍピッチで４０μｍ×３５μｍの電極１１が７０２１個形成され、２９７ｍｍ幅の印画領域まで対応できるようになっている。
【００２７】
各静電潜像担持体２ａ〜２ｄ上へ書き込まれる各色印画データ情報は、各電荷付与部材１０ａ〜１０ｄにも転送され、各転写部上流側で記録材面の凸部に放電により負電荷の潜像が形成される。この負電荷潜像形成のタイミングは、各転写ニップと対応する電荷付与部材１０ａ〜１０ｂの離間距離（記録材搬送方向）と各静電潜像担持体２ａ〜２ｄの位置及び搬送ベルト５の線速から求めることができる。搬送系の微妙な線速変動に対応するために、本例では、通常の転写位置合わせ機構用の信号を補正用に用いて、負電荷潜像形成位置の精度を向上させている。
【００２８】
次に電荷付与部材１０ａ〜１０ｄによる記録材の凸部への潜像形成について、図３及び図４を用いて更に詳細に説明する。
図３は、各作像ユニットの転写部を代表して模式的に示す拡大図である。記録材Ｐは表面にエンボス加工が施されており、１００μｍ程度の凹凸が形成されている。図２で説明した如くアレイ状に電極が形成された電荷付与部材１０ａ〜１０ｄには、この転写ニップで形成するべき画像データが１ラインずつ転送され、記録材Ｐが真下を通過する際の画像データ部に対応する電極に負電位が与えられる。この負電位は、記録材最上面（凸部）との間に放電は起こるが、凹部では放電が起こらないように設定する。
【００２９】
例えば、第一色目の形成時には、電荷付与部材１０ａを通過後の記録材Ｐ上には、図４に示すように、この転写ニップで形成される画像部「Ｆ」（Ｆの字）に対応する凸部にのみ、負電荷が与えられる。この凸部の負電荷のために、転写ニップ内では、用紙凹部により強い転写電界を形成することが可能となり、転写圧の効果を含めた転写条件を、凹部と凸部で近づけることが出来る。
【００３０】
このため、凹部に最適化された転写バイアスを設定することで、凸部と同等量のトナーの転写が可能となり、凹凸形状に沿った形で高品位画像の形成が可能となる（第二色目以降の画像形成時についても同様である）。
【００３１】
記録材上の凸部に負電荷が無い場合、凹部への転写率を稼ぐために、転写バイアスを強くすることが考えられるが、この場合には凸部でトナーへの放電に伴う転写不良が顕著となり、良好な画像を形成することが出来なくなる。
【００３２】
本発明の効果を検証するために、市販の画像形成装置を改造して評価用画像出力機としたものを用いて６００ｄｐｉ出力（印画速度２７７ｍｍ／秒）にて、評価画像の出力と画質評価を行った。記録材として、ＦＣホワイト２２０（Ａ３／厚さ２５０μｍ）に幅約１００μｍ、深さ約１００μｍのエンボス加工を記録材搬送方向に垂直に形成したものを用いた。また、評価用画像として、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック，レッド（イエロー＋マゼンタ），グリーン（イエロー＋シアン），ブルー（マゼンタ＋シアン），三色ブラック（イエロー＋マゼンタ＋シアン）の各色で記録材搬送方向に幅４ドットのライン（長さは搬送ベルト幅方向に最大）を各１０本ずつ印画し、定着終了後の最終画像１００枚について記録材面の凹凸に沿って抜けのない画像をランク５、抜けが著しく画像として成立しない場合をランク１として、限度見本による５段階の官能評価を行った。
【００３３】
比較例として、電荷付与部材１０ａ〜１０ｄのない場合（その他の画像形成条件は例１と同じ）について、同様の評価を行った。
また、電荷付与部材１０と記録材最上面の距離は１００μｍ、電荷付与部材電極への印加電圧：−９１５Ｖの時に所望の放電が観測されたため、この設定値を用いて評価を行った。
【００３４】
評価結果は次の表１に示すように、比較例では用紙凹部に殆ど画像形成ができなかったが、本例では、ランク平均４以上の十分高品質な画像を得ることができた。
【００３５】
【表１】
2009300929.tif 000003
【００３６】
［例２］
次に、本発明の異なる形態について説明する。基本的な構成は例１と同様であり、同じ部材については同じ参照符号を付して説明は割愛するが、本例では電荷付与部材１０（１０ａ〜１０ｄ）と記録材最上面との距離を調整可能とするために、電荷付与部材１０の移動機構を備えている。具体的には、電荷付与部材１０を図１において上下方向に移動可能に設け、図示しないステッピングモータで所定量だけ移動させることで、記録材最上面と電荷付与部材電極間の距離を記録材の厚さに依らず一定に保つように制御する。なお、記録材の厚さは、画像データとともに予め制御部に入力されるが、例えば画像形成に先立って指定される用紙情報から記録材の厚さを得ることが可能である。
【００３７】
また、電荷付与部材１０ａ〜１０ｄに形成する電極として、図５に示すような、高さ１ｍｍ、先端の太さ２０μｍの針電極１１Ｂを４２．３μｍピッチで形成したものを用いた。また、電位付与部材１０ａ〜１０ｄは、対応する各転写ニップの１５ｍｍ上流側に設置した。
【００３８】
例２の効果を検証するために、例１と同様の評価テストを行なった。なお、電荷付与部材と記録材最上面の距離は紙種に依らず１００μｍ、電荷付与部材電極への印加電圧−８０５Ｖの時に所望の放電が観測されたため、この設定値を用いて評価を行った。
【００３９】
記録材として、ＦＣホワイト２２０（Ａ３／厚さ２５０μｍ）及びＦＣホワイト１３５Ｗ（Ａ３／厚さ１８０μｍ）にそれぞれ幅約１００μｍ、深さ約５０μｍのエンボス加工を記録材搬送方向に垂直に形成したものを用いた。評価テストでは、６００ｄｐｉ出力にてＦＣホワイト２２０とＦＣホワイト１３５Ｗを交互に各５０枚ずつ出力し、例１と同様の画質評価を行った。
【００４０】
比較例２として、電位付与部材１０ａ〜１０ｄのない場合（その他の画像形成条件は例２と同じ）について、同様の評価を行った。
評価結果は次の表２に示すように、比較例２では、凹部に殆ど画像形成ができなかったが、本例では紙厚に依らず、ランク平均４以上の十分高品質な画像を得ることができた。
【００４１】
【表２】
2009300929.tif 000004
【００４２】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電荷付与部材上の電極の形は適宜な形とすることが可能である。また、記録部材として平滑紙を使用する場合には、電荷付与部材の作動を停止させても良い。また、記録材搬送ベルトの素材も適宜なものを使用可能であるし、体積抵抗率も一例である。電荷付与部材と記録材最上面との距離も一例であり、電荷付与部材電極への印加電圧も電荷付与部材と記録材最上面との距離に応じて適切に設定すればよい。また、電荷付与部材と転写ニップの距離も適宜設定可能なものである。電荷付与部材の移動機構も何ら限定されるものではない。
【００４３】
また、画像形成装置の作像部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例における要部構成図である。
【図２】平面電極を有する電荷付与部材の構成を示す模式図である。
【図３】作像ユニットの転写部を模式的に示す拡大図である。
【図４】電荷付与部材から記録材に対して電荷が与えられる様子を示す模式図である。
【図５】針電極を有する電荷付与部材の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ〜１ｄ      現像装置
２ａ〜２ｄ      静電潜像担持体
３ａ〜３ｄ      コロナ放電装置
４ａ〜４ｄ      転写ローラ（転写部材）
５              搬送ベルト
８ａ〜８ｄ      クリーニング装置
９ａ〜９        潤滑油供給装置
１０ａ〜１０ｄ  電荷付与部材
１１            電極
１１Ｂ          針電極
１２            定着装置
Ｐ              記録材
【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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