(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025144464
(43)【公開日】2025-10-02
(54)【発明の名称】画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/16 20060101AFI20250925BHJP
【FI】
G03G15/16
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024044262
(22)【出願日】2024-03-19
(71)【出願人】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100169155
【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 健太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100075638
【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
(72)【発明者】
【氏名】滝下 茂樹
【テーマコード(参考)】
2H200
【Fターム(参考)】
2H200FA04
2H200GA12
2H200GA23
2H200GA45
2H200HA02
2H200HB12
2H200HB22
2H200JA02
2H200JA21
2H200JA29
2H200JA30
2H200JC03
2H200JC15
2H200JC19
2H200JC20
2H200LB15
2H200MA04
2H200MA06
2H200MA20
2H200NA02
2H200NA09
2H200PA02
2H200PA05
2H200PB02
(57)【要約】
【課題】二次転写部と記録材帯電部との間で電流が流れることを抑制して、記録材帯電部において記録材を効果的に帯電させることを可能とする。
【解決手段】画像形成装置100は、像担持体1と、中間転写ベルト70と、内ローラ71を含む複数の張架ローラと、二次転写部材81と、トナーの正規の帯電極性と同極性の二次転写バイアスを内ローラ71に印加する第1の印加部E4と、二次転写部N2へと搬送される記録材Sのトナー像が転写される面であるトナー像転写面とは反対の面側に配置され、記録材Sを帯電させる記録材帯電部N3を形成する記録材帯電部材84と、記録材帯電部材84に対向して配置され、記録材帯電部材84と共に記録材帯電部N3を形成する対向部材91と、二次転写バイアスと同極性の記録材帯電バイアスを記録材帯電部材84に印加する第2の印加部E5と、を有する構成とされる。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する二次転写部を形成する内ローラを含む複数の張架ローラと、
前記中間転写ベルトの外周面側に配置され、前記内ローラと共に前記二次転写部を形成する二次転写部材と、
前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写させるための、トナーの正規の帯電極性と同極性の二次転写バイアスを前記内ローラに印加する第1の印加部と、
記録材の搬送方向における前記二次転写部よりも上流において、前記二次転写部へと搬送される記録材のトナー像が転写される面であるトナー像転写面とは反対の面側に配置され、記録材を帯電させる記録材帯電部を形成する記録材帯電部材と、
前記記録材帯電部材に対向して配置され、前記記録材帯電部材と共に前記記録材帯電部を形成する対向部材と、
記録材の前記トナー像転写面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させるための、前記二次転写バイアスと同極性の記録材帯電バイアスを前記記録材帯電部材に印加する第2の印加部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記二次転写部材である二次転写ローラと、前記記録材帯電部材である記録材帯電ローラと、を含む複数のローラによって張架された二次転写ベルトを有し、
前記二次転写ローラは、前記二次転写ベルト及び前記中間転写ベルトを介して前記内ローラに当接して前記二次転写部を形成し、
前記記録材帯電ローラは、前記二次転写ベルトを介して前記対向部材に当接して前記記録材帯電部を形成する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】
前記対向部材は、前記二次転写ベルトを介して前記記録材帯電ローラに当接する対向ローラであることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記記録材帯電部材は記録材帯電ローラであり、前記対向部材は前記記録材帯電ローラに当接する対向ローラである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5】
前記二次転写部材は、前記中間転写ベルトを介して前記内ローラに当接して前記二次転写部を形成することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記二次転写部材である二次転写ローラを含む複数のローラに張架された二次転写ベルトを有し、
前記二次転写ローラは、前記二次転写ベルト及び前記中間転写ベルトを介して前記内ローラに当接して前記二次転写部を形成することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記記録材帯電バイアスは、定電流制御されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記二次転写バイアスは、定電圧制御されることを特徴とする請求項1乃至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、電子写真方式や静電記録方式を用いた、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、又はこれらの機能のうち複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば電子写真方式を用いた複写機などの画像形成装置として、中間転写方式の画像形成装置がある。中間転写方式の画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像が一次転写部で中間転写体上に一次転写され、中間転写体上のトナー像が二次転写部で紙などの記録材上に二次転写される。中間転写体としては、複数の張架ローラに張架された無端状のベルトで構成された中間転写ベルトが多く用いられる。
【0003】
このような画像形成装置では、記録材の仕様などによっては、転写電流不足による転写抜けなどの画像劣化が起こる可能性がある。例えば、低湿環境において電気抵抗の高い記録材にトナー像を転写する場合などに、必要な転写電流を流すための二次転写バイアスの電圧の絶対値が高圧容量を超えて、転写電流不足による転写抜けが発生する可能性がある。
【0004】
特許文献1では、記録材が二次転写部に到達する前に記録材のトナー像が転写される面を予めトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
昨今、例えば中間転写方式のプロダクション機においては、画像形成に使用される記録材の種類が増える傾向にある。例えば、合成紙(プラスチックを主成分とする記録材)や超厚紙(坪量250gsmを超えるような厚紙)などの電気抵抗の高い記録材にトナー像を適正に二次転写するためには、電圧の絶対値が非常に大きな二次転写バイアスの印加が必要になる。生産性(画像形成速度)を落とさずにこのような記録材に適正にトナー像を二次転写するためには、記録材のトナー像が転写される面を予めトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させて転写電流不足を補うことが有効である。
【0007】
ここで、記録材のトナー像が転写される面を予め帯電させるプレ帯電部(記録材帯電部)は、できるだけ二次転写部に近いことが望ましい。プレ帯電部が二次転写部から離れるほど、記録材のトナー像が転写される面の帯電量が減衰し、転写電流不足を補う効果が少なくなる。しかし、プレ帯電部を二次転写部に近づけると、記録材を通して二次転写部とプレ帯電部との間で電流が流れ(転写電流とプレ帯電電流とが干渉し)、必要な転写電流が得られずに転写不良が発生するなどの不具合が生じる可能性がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、二次転写部と記録材帯電部との間で電流が流れることを抑制して、記録材帯電部において記録材を効果的に帯電させることを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラであって、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する二次転写部を形成する内ローラを含む複数の張架ローラと、前記中間転写ベルトの外周面側に配置され、前記内ローラと共に前記二次転写部を形成する二次転写部材と、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写させるための、トナーの正規の帯電極性と同極性の二次転写バイアスを前記内ローラに印加する第1の印加部と、記録材の搬送方向における前記二次転写部よりも上流において、前記二次転写部へと搬送される記録材のトナー像が転写される面であるトナー像転写面とは反対の面側に配置され、記録材を帯電させる記録材帯電部を形成する記録材帯電部材と、前記記録材帯電部材に対向して配置され、前記記録材帯電部材と共に前記記録材帯電部を形成する対向部材と、記録材の前記トナー像転写面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させるための、前記二次転写バイアスと同極性の記録材帯電バイアスを前記記録材帯電部材に印加する第2の印加部と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明によると、二次転写部と記録材帯電部との間で電流が流れることを抑制して、記録材帯電部において記録材を効果的に帯電させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図3】画像形成装置の制御構成の概略を示すブロック図である。
【
図4】実施例1の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【
図5】比較例1-2の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【
図6】実施例2の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【
図7】比較例2の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【
図8】実施例3の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【
図9】比較例3の画像形成装置における二次転写部の近傍の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0013】
[実施例1]
1.画像形成装置の構成及び動作
図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することが可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、パーソナルコンピュータなどの外部装置から入力された画像情報や画像形成装置100に設けられた操作部130を介して入力された画像情報などに基づいて、シート状の記録材Sに画像を形成して出力することが可能である。なお、画像形成装置100では、記録材Sとして主に紙が用いられるため、記録材Sのことを紙ということがあるが、記録材Sは紙に限定されるものではない。記録材Sとしては、例えば、合成樹脂を主体とする材料で構成された合成紙やフィルム、金属層を有する蒸着紙などの特殊紙などの、紙以外の材料又は紙以外の材料を含む材料で構成されたものを用いることもできる。
【0014】
画像形成装置100は、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する4つの画像形成部10Y、10M、10C、10Kを有する。各画像形成部10Y、10M、10C、10Kは、後述する中間転写ベルト70の略水平に配置される画像転写面の移動方向に沿って直列状に配置されている。なお、各色用に設けられた同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、画像形成部10は、後述する感光ドラム1、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、ドラムクリーニング装置6などを有して構成される。
図2は、画像形成部10の概略断面図である。
【0015】
像担持体としてのドラム型(円筒形)の感光ドラム1は、静電像(静電潜像)やトナー像を担持して移動可能(回転可能)である。感光ドラム1は、基体としてのアルミニウム製シリンダと、その表面に形成された表面層(感光層)と、を有する。画像形成動作が開始されると、感光ドラム1は、駆動手段としてのドラム駆動モータD1(
図3)によって、図中矢印R1方向(反時計回り方向)に、所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。回転する感光ドラム1の表面は、帯電手段としての帯電装置2によって所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に均一に帯電処理される。本実施例では、帯電装置2は、感光ドラム1に対向して配置されたスコロトロン帯電器である。帯電処理時に、帯電装置2の帯電ワイヤーには、帯電電圧印加手段(帯電電圧印加部)としての帯電電源E1(
図3)により、所定の帯電バイアス(帯電電圧)が印加される。これにより、帯電装置2は放電を発生させ、この放電により発生した電子が感光ドラム1の表面を帯電させる。帯電処理された感光ドラム1の表面は、露光手段としての露光装置3によって画像情報(画像信号)に基づいて走査露光され、感光ドラム1上に静電像が形成される。本実施例では、露光装置3は、レーザースキャナーである。露光装置3は、制御部120(
図3)から出力される分解色の画像情報に従ってレーザー光を発し、感光ドラム1の表面(外周面)を走査露光する。
【0016】
感光ドラム1上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置4によってトナーが供給されて現像(可視化)され、感光ドラム1上にトナー像(トナー画像、現像剤像)が形成される。本実施例では、現像装置4は、現像剤として非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とを備えた二成分現像剤を用いて静電像を現像する。現像装置4は、現像剤担持体(現像部材)としての現像スリーブ41と、現像剤を収容する現像容器42と、を有する。現像スリーブ41は、現像容器42内の現像剤を担持して、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送する。現像時に、現像スリーブ41には、現像電圧印加手段(現像電圧印加部)としての現像電源E2(
図3)により、所定の現像バイアス(現像電圧)が印加される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部(イメージ部)に、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性に帯電したトナーが付着する(反転現像方式)。本実施例では、現像時のトナーの主要な帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
【0017】
4個の感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対向するように、中間転写ユニット7が配置されている。中間転写ユニット7は、中間転写ベルト70、二次転写内ローラ71、駆動ローラ72、テンションローラ73、一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kなどを有して構成される。中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト70は、トナー像を担持して移動可能(回転可能)である。中間転写ベルト70は、複数の張架ローラ(支持ローラ)としての二次転写内ローラ71、駆動ローラ72及びテンションローラ73に掛け渡されて所定の張力で張架されている。駆動ローラ72は、駆動手段としての中間転写ベルト駆動モータD2(
図3)によって回転駆動される。中間転写ベルト70は、駆動ローラ72によって駆動力が伝達されて、図中矢印R2方向(時計回り方向)に、感光ドラム1の周速度に対応する所定の周速度(プロセススピード)で回転(周回移動)する。テンションローラ73は、中間転写ベルト70に所定の張力(テンション)を付与する。二次転写内ローラ71は、後述する二次転写外ローラ81と協働して二次転写部N2を形成する。中間転写ベルト70の内周面側には、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kがそれぞれ配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト70を感光ドラム1に向けて押圧し、感光ドラム1と中間転写ベルト70との接触部である一次転写部(一次転写ニップ部)N1を形成する。駆動ローラ72以外の中間転写ベルト70の張架ローラ及び各一次転写ローラ5は、中間転写ベルト70の回転に伴って従動回転する。
【0018】
感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写部N1において、一次転写ローラ5の作用によって、回転している中間転写ベルト70上に転写(一次転写)される。一次転写時に、一次転写ローラ5には、一次転写電圧印加手段(一次転写電圧印加部)としての一次転写電源E3(
図3)により、トナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の直流電圧である一次転写バイアス(一次転写電圧)が印加される。一次転写ローラ5に正極性の一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム1上の負極性のトナーからなるトナー像が、中間転写ベルト70上に転写される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム1上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト70上に重ね合わされるようにして順次転写されて、中間転写ベルト70上に多重トナー像が形成される。
【0019】
ここで、本実施例では、一次転写ローラ5は、芯金と、芯金の外周を被覆するように形成されたイオン導電系発泡ゴム(NBRゴム(ニトリルゴム)及びECOゴム(エピクロルヒドリンゴム))の弾性層と、を有する。一次転写ローラ5の外径は、例えば、15~20mmである。なお、数値範囲に関して「~」は、その前後の数値を含むことを意味する。また、一次転写ローラ5としては、電気抵抗値が1×105~1×108Ω(N/N(23℃、50%RH)測定、2kV印加)のローラを好適に使用することができる。
【0020】
また、本実施例では、中間転写ベルト70は、内周面側から基層、弾性層、表層の3層構造を有する無端状のベルトで構成されている。基層を構成する材料としては、ポリイミドやポリカーボネートなどの樹脂又は各種ゴムなどに帯電防止剤としてカーボンブラックなどを適当量含有させた材料を好適に用いることができる。基層の厚さは、例えば、0.05~0.15mmである。弾性層を構成する材料としては、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロロスルホン化ゴム、アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。本実施例では、ウレタンゴムを使用した。弾性層の厚さは、その柔軟性を十分に活かして例えば凹凸を有する記録材Sなどに対するトナー像の転写性を向上させるために、100~2000μmが好ましく、200~800μmがより好ましい。表層を構成する材料としては、フッ素樹脂などの樹脂を好適に用いることができる。表層は、中間転写ベルト70の表面へのトナーの付着力を小さくして、二次転写部N2でトナーを記録材Sへ転写しやすくする。表層の厚さは、例えば、0.0002~0.020mmである。また、表層の基材として、例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂などの1種類の樹脂材料か、例えば弾性ゴム、ポリウレタン樹脂などのエラストマーなどの弾性材料のうち2種類以上の材料を使用することができる。そして、この基材に対して、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料として、例えばPTFE、PVDF、PFAなどのフッ素樹脂やシリコーン樹脂などの粉体や粒子を、1種類又は2種類以上、あるいは粒径を異ならせて分散させることができる。これにより、表層を形成することができる。本実施例では、中間転写ベルト70は、体積抵抗率が1×108~1×1014Ω・cm(23℃、50%RH)である。なお、中間転写ベルト70は、本実施例では3層構造としたが、例えば、上記基層に相当する材料の単層構成や、上記基層と上記表層との2層構成などとしてもよい。
【0021】
中間転写ベルト70の外周面側には、二次転写内ローラ71に対向するように、二次転写ユニット8が配置されている。二次転写ユニット8は、無端状のベルトで構成された二次転写ベルト80と、二次転写ベルト80の内周面側において二次転写内ローラ71に対向する位置に配置された二次転写外ローラ(二次転写ローラ)81と、を有する。二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写外ローラ81は、二次転写内ローラ71に向けて押圧され、二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70を介して二次転写内ローラ71に当接する。これにより、二次転写外ローラ81は、中間転写ベルト70と二次転写ベルト80との接触部である二次転写部(二次転写ニップ部)N2を形成する。中間転写ベルト70上に形成されたトナー像は、二次転写部N2において、中間転写ベルト70と二次転写ベルト80とに挟持されて搬送されている記録材S上に転写(二次転写)される。本実施例では、二次転写時に、二次転写内ローラ71には、二次転写電圧印加手段(二次転写電圧印加部)としての二次転写電源E4により、トナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)の直流電圧である二次転写バイアス(二次転写電圧)が印加される。また、本実施例では、二次転写外ローラ81は、グランド(接地電位)に接続(電気的に接地)されている。二次転写ユニット8の詳細については後述する。
【0022】
記録材(転写材、記録媒体、用紙、シート)Sは、給送部としての記録材収容部であるカセット11a、11bに収容されている。記録材Sは、カセット11a、11bのいずれかから給送部材12a、12bによって記録材搬送路としての給送搬送路13に送り出されて、搬送部材としてのレジストローラ対14へと搬送される。この記録材Sは、レジストローラ対14によって、中間転写ベルト70上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部N2に向けて搬送される。また、本実施例では、記録材Sの搬送方向において二次転写部N2よりも上流(レジストローラ対14よりも下流)に、記録材Sが二次転写部N2に到達する前に記録材Sのトナー像が転写される面を予めトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させるプレ帯電装置9が設けられている。プレ帯電装置9の詳細については後述する。
【0023】
トナー像が転写された記録材Sは、搬送部材としての搬送ベルト19によって、定着手段としての定着装置15へと搬送される。定着装置15は、定着ローラ15aと、加圧ベルトユニット15bと、を有する。定着ローラ15aは、加熱手段としてのヒータを内蔵している。未定着のトナー像を担持した記録材Sは、定着ローラ15aと加圧ベルトユニット15bとの間に挟持されて搬送されることによって加熱及び加圧される。これによって、トナー像が記録材S上に定着(溶融、固着)される。
【0024】
片面印刷モードの場合は、上述のようにして片面にトナー像が定着された記録材Sは、記録材搬送路としての排出搬送経路16を通り、後処理部20を経由して、排出部として排出トレイ21に排出(出力)される。両面印刷モードの場合は、上述のようにして1面目にトナー像が定着された記録材Sは、2面目にトナー像を転写するために再度二次転写部N2へと搬送される。つまり、両面印刷モードでは、1面目にトナー像が定着された記録材Sは、記録材搬送路としての反転搬送路17へと送り込まれ、反転搬送路17でスイッチバック動作が行われることで先後端が入れ替えられて、再度、給送搬送路13へと搬送される。給送搬送路13に搬送された記録材Sは、レジストローラ対14へと搬送され、再度二次転写部N2へと搬送される。そして、この記録材Sは、上述と同様にして2面目にトナー像が転写され、トナー像が定着された後に、排出トレイ21に排出される。
【0025】
また、一次転写後に感光ドラム1上に残留したトナー(一次転写残トナー)は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置6によって感光ドラム1上から除去されて回収される。また、二次転写後に中間転写ベルト70上に残留したトナー(二次転写残トナー)などの付着物は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置74によって中間転写ベルト70上から除去されて回収される。
【0026】
2.制御構成
図3は、本実施例における画像形成装置100の制御構成の概略を示すブロック図である。画像形成装置100は、画像形成装置100を制御する制御部(制御回路)120を有する。制御部120は、演算処理手段(演算処理部)としてのCPU121、記憶手段(記憶部)としてのROM、RAMなどのメモリ(記憶媒体)122、制御部120の外部の機器との間の情報の入出力を行うための入出力部(図示せず)などを有して構成される。CPU121とメモリ122とは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。ROMには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。書き換え可能なメモリであるRAMには、制御部120に入力された情報、検知された情報、演算結果などが格納される。
【0027】
制御部120には、画像形成装置100の各部が接続されている。制御部120は、画像形成装置100の各部の動作を制御して、画像形成装置100に画像形成動作などの各種動作を実行させる。
【0028】
例えば、制御部120には、帯電電源E1、現像電源E2、一次転写電源E3、二次転写電源E4、後述するプレ帯電電源E5などの各種電源が接続されている。また、制御部120には、ドラム駆動モータD1、中間転写ベルト駆動モータD2、後述する二次転写ベルト駆動モータD3などの各種駆動部が接続されている。
【0029】
また、制御部120には、環境センサ18が接続されている。環境センサ18は、画像形成装置100の内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方である環境(画像形成装置100の設置環境)を検知する環境検知手段の一例である。本実施例では、環境センサ18は、画像形成装置100の内部(カセット11a、11bの近傍)の温度及び湿度(相対湿度)を検知する温湿度センサで構成されている。環境センサ18は、温度及び湿度の検知結果を示す信号を制御部120に入力する。制御部120は、環境センサ18により検知された温度及び湿度に基づいて、環境の温湿度情報としての絶対水分量(絶対湿度)を算出して制御に用いることができる。
【0030】
また、制御部120には、画像形成装置100に設けられた操作部(操作パネル)130が接続されている。操作部130は、制御部120の制御によりユーザーやサービス担当者などの操作者に各種情報を表示する表示部と、操作者が画像形成に関する各種設定などを制御部120に入力するための入力部と、を有して構成される。操作部130は、表示部の機能と入力部の機能とを備えたタッチパネルなどで構成されていてよい。また、制御部120には、画像形成装置100に設けられるか又は画像形成装置100に接続された画像読み取り装置(図示せず)や、パーソナルコンピュータなどの外部装置が接続されていてよい。
【0031】
なお、本実施例では、図示は省略しているが、帯電電源E1、現像電源E2、一次転写電源E3は、各画像形成部10に対して独立して設けられている。また、ドラム駆動モータD1は、各感光ドラム1に対して独立して設けられていてもよいし、全部又は一部の感光ドラム1に対して共通化されていてよい。また、ドラム駆動モータD1、中間転写ベルト駆動モータD2、二次転写ベルト駆動モータD3の全部又は一部は共通化されていてもよい。
【0032】
画像形成装置100は、1つの開始指示により開始される、単数又は複数の記録材Sに画像を形成して出力する一連の動作であるジョブ(印刷ジョブ)を実行する。ジョブは、一般に、画像形成工程、前回転工程、紙間工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に記録材Sに形成して出力する画像の静電像の形成(露光)、トナー像の形成(現像)、トナー像の転写を行う期間であり、画像形成時とはこの期間のことをいう。より詳細には、これら静電像の形成、トナー像の形成、トナー像の転写の各工程を行う位置で、画像形成時のタイミングは異なる。前回転工程は、開始指示が入力されてから実際に画像を形成し始めるまでの、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程は、複数の記録材Sに対する画像形成を連続して行う際(連続画像形成)の記録材Sと記録材Sとの間に対応する期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作(準備動作)を行う期間である。非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であって、上記前回転工程、紙間工程、後回転工程、更には画像形成装置100の電源投入時又はスリープ状態からの復帰時の準備動作である前多回転工程などが含まれる。
【0033】
3.二次転写ユニット
次に、本実施例における二次転写ユニット(二次転写装置)8について更に説明する。
図4は、本実施例における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは二次転写ベルト80の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。なお、二次転写ベルト80や二次転写ベルト80の張架ローラに関して、「上流」、「下流」とは、それぞれ二次転写ベルト80の回転方向(表面の移動方向)における「上流」、「下流」をいうものである。
【0034】
二次転写ユニット8は、記録材担持体としての無端状のベルトで構成された二次転写ベルト80を有する。二次転写ベルト80は、複数の張架ローラ(支持ローラ)に掛け渡されて所定の張力で張架されている。本実施例では、二次転写ユニット8は、二次転写ベルト80の内周面側に配置された張架ローラとして、二次転写外ローラ81と、分離ローラ82と、テンションローラ83と、駆動ローラ(二次転写ベルト駆動ローラ)84と、を有する。また、本実施例では、二次転写ユニット8は、二次転写ベルト80の内周面側に配置された張架ローラとして、第1、第2のクリーニング対向ローラ85、86を有する。二次転写外ローラ81、分離ローラ82、テンションローラ83、駆動ローラ84、第1、第2のクリーニング対向ローラ85、86の回転軸線方向は略平行である。また、これら二次転写ベルト80の張架ローラの回転軸線方向は、感光ドラム1の回転軸線方向及び中間転写ベルト70の張架ローラの回転軸線方向と略平行である。
【0035】
二次転写ベルト80は、樹脂材料又は金属材料で形成された層を有する無端状のベルト部材で構成することができる。例えば、二次転写ベルト80は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂に帯電防止剤としてカーボンブラックなどを適当量含有させて体積抵抗率を1×109~1×1014Ω・cm(23℃、50%RH)に調整した樹脂材料で形成される。二次転写ベルト80は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。二次転写ベルト80の厚さは、例えば0.07~0.1mm程度である。また、二次転写ベルト80の周長は、例えば300mm程度である。
【0036】
二次転写外ローラ81は、二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70を挟んで二次転写内ローラ71に対向して配置されている。二次転写外ローラ81(二次転写ユニット8)は、加圧機構(図示せず)によって二次転写内ローラ32に向けて押圧される。二次転写外ローラ81は、二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70を介して二次転写内ローラ71に当接する。これにより、二次転写外ローラ81と二次転写内ローラ71とで二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70が挟持され、中間転写ベルト70と二次転写ベルト80との接触部である二次転写部N2が形成される。本実施例では、二次転写外ローラ81は、芯金と、芯金の外周を被覆するように形成されたイオン導電系発泡ゴム(NBRゴム及びECOゴム)の弾性層と、を有する。二次転写外ローラ81の外径は、例えば、15~35mmである。これにより、二次転写部N2に十分なニップ部(二次転写部)N2を形成することができる。また、二次転写外ローラ81としては、電気抵抗値が1×107~1×108Ω(N/N(23℃、50%RH)測定、2kV印加)のローラを好適に使用することができる。中間転写ベルト70及び二次転写ベルト80を介した二次転写内ローラ71と二次転写外ローラ81との当接部では、その当接力により二次転写内ローラ71よりも低硬度である二次転写外ローラ81の弾性層が弾性変形する。
【0037】
分離ローラ82は、二次転写外ローラ81の下流側に隣接して(直下流に)配置されている。分離ローラ82と二次転写外ローラ81とで、記録材Sを担持して搬送する二次転写ベルト80の外周面である記録材担持面(搬送面)が形成される。二次転写部N2を通過した、二次転写ベルト80の記録材担持面上に静電吸着されている記録材Sは、二次転写ベルト80によって搬送された後に、分離ローラ82の曲率を利用して二次転写ベルト80から引き剥がされる。これにより、記録材Sは、二次転写ベルト80から搬送ベルト19へと受け渡される。本実施例では、分離ローラ82は、金属ローラで構成されている。
【0038】
テンションローラ(二次転写ベルトテンションローラ)83は、分離ローラ82の下流側に隣接して(直下流)に配置されている。テンションローラ83は、付勢手段としての付勢部材である押圧バネ89によって二次転写ベルト80の内周面側から外周面側に向けて押圧され、二次転写ベルト80に所定の張力(テンション)を付与する。本実施例では、テンションローラ83は、金属ローラで構成されている。
【0039】
駆動ローラ(二次転写ベルト駆動ローラ)84は、二次転写外ローラ81の上流側に隣接して(直上流に)配置されている。二次転写外ローラ81と駆動ローラ84とで、記録材Sを担持して搬送する二次転写ベルト80の外周面である記録材担持面(搬送面)が形成される。本実施例では、駆動ローラ84は、芯金と、芯金の外周を被覆するように形成された電気抵抗が十分に低いEPDMゴム(エチレンプロピレンゴム)の弾性層と、を有する。これにより、駆動ローラ84と後述するプレ帯電対向ローラ91との間の電気的な導通がとられている。本実施例では、駆動ローラ84の芯金の外径は20mmである。また、本実施例では、駆動ローラ84の弾性層を構成するEPDMゴムの厚さは0.5mmであり、その表面は研磨されて粗さが略一定に管理されている。駆動ローラ84は、駆動手段としての二次転写ベルト駆動モータD3(
図3)によって回転駆動される。二次転写ベルト80は、駆動ローラ84によって駆動力が伝達されて、図中矢印R3方向(反時計回り方向)に、中間転写ベルト70の周速度に対応する所定の周速度で回転(周回移動)する。駆動ローラ84以外の二次転写ベルト80の張架ローラは、二次転写ベルト80の回転に伴って従動回転する。なお、二次転写ベルト80を搬送するための駆動手段が連結されるローラは、本実施例における駆動ローラ84に限定されるものではなく、二次転写ベルト80の内周面に接触するローラのいずれかであればよい。また、二次転写ユニット8は、二次転写ベルト80が中間転写ベルト70の回転に伴って従動回転する構成とされていてもよい。
【0040】
第1、第2のクリーニング対向ローラ85、86は、テンションローラ83よりも下流側、かつ、駆動ローラ84よりも上流側に配置されており、第1のクリーニング対向ローラ85の方が第2のクリーニング対向ローラ86よりも上流側に配置されている。そして、二次転写ユニット8は、二次転写ベルト80の外周面側において、第1、第2のクリーニング対向ローラ85、86のそれぞれに対向する位置に、第1、第2の二次転写ベルトクリーニング部材としての第1、第2のブラシローラ87、88を有する。第1のブラシローラ87には、第1のクリーニング電源E6からトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)のクリーニングバイアス(クリーニング電圧)が印加される。また、第2のブラシローラ88には、第2のクリーニング電源E7からトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)のクリーニングバイアス(クリーニング電圧)が印加される。第1、第2のクリーニング対向ローラ85、86は、それぞれ電気的に接地されている。これにより、二次転写ベルト80の表面に付着したトナーの正規の帯電極性とは逆極性のトナーなどの付着物は、第1のブラシローラ87によって回収される。また、二次転写ベルト80の表面に付着したトナーの正規の帯電極性と同極性のトナーなどの付着物は、第2のブラシローラ88によって回収される。第1、第2のブラシローラ87、88によって回収された付着物は、回収部材(図示せず)などによって第1、第2のブラシローラ87、88から除去されて、回収容器(図示せず)に収容される。このようにして、二次転写ベルト80の表面を静電的にクリーニングすることができる。
【0041】
本実施例では、二次転写内ローラ71の芯金には、二次転写電源E4が接続されている。そして、二次転写内ローラ71には、二次転写電源E4により、トナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)の二次転写バイアスが印加される。また、本実施例では、二次転写外ローラ81の芯金はグランドに接続されており、二次転写外ローラ81は電気的に接地されている。ここでは、このような記録材Sのトナー像が転写される面側から二次転写バイアスを印加する給電方式を「内給電方式」という。これに対して、記録材Sのトナー像が転写される面とは反対の面側から二次転写バイアスを印加する給電方式を「外給電方式」という。外給電方式の場合、例えば、二次転写内ローラ71を電気的に接地して、二次転写外ローラ81にトナーの正規の帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスを印加する。
【0042】
内給電方式は、例えば、メタル調の箔紙などの電気抵抗の低い記録材S(低抵抗記録材)に対するトナー像の転写性が、外給電方式に比べて向上する。これは、次のような理由による。外給電方式では、記録材Sの電気抵抗が低く、記録材Sを介して二次転写部N2の近傍の部材などへの転写電流のリークが生じた場合、転写電流は記録材Sと中間転写ベルト70との間で転写に寄与することなく上記部材などに逃げる。これに対して、内給電方式では、記録材Sの電気抵抗が低く、記録材Sを介して二次転写部N2の近傍の部材などへの転写電流のリークが生じた場合でも、転写電流は記録材Sと中間転写ベルト70との間で転写に寄与した後に上記部材などに逃げる。そのため、内給電方式は、例えば、電気抵抗の低い記録材Sに対するトナー像の転写性が、外給電方式に比べて向上する。
【0043】
本実施例では、二次転写バイアスは、定電圧制御により印加される。二次転写バイアスの電圧値(目標電圧)は、所定の転写電流を得るための基底電圧Vbと、記録材Sの種類によって決まる記録材分担電圧Vpと、を足し合わせた電圧値に決定される。記録材分担電圧Vpは、記録材Sの種類、更には環境(例えば絶対水分量)に応じて予め設定されてテーブルデータなどとしてメモリ122に記憶されている。基底電圧Vbは、例えば、二次転写部N2にトナー像及び記録材Sが無い状態で、二次転写部N2に単数又は複数の値の試験バイアス(試験電流又は試験電圧)を印加した際の、電流又は電圧の検知結果に基づいて求めることができる。例えば、所定の転写電流を目標電流とした定電流制御を行い、その際に発生した電圧に基づいて、基底電圧Vbを求めることができる。所定の転写電流は、例えば、環境(例えば絶対水分量)などに応じて予め設定されてテーブルデータなどとしてメモリ122に記憶されている。このような制御は、二次転写電圧決定制御、あるいはATVC(Active Transfer Voltage Control)などと呼ばれる。これにより、環境や二次転写に係る部材の使用状況(累積使用量)などの変化により逐次変化する二次転写部N2の電気抵抗に応じて、二次転写バイアスを変更することができる。二次転写に係る部材は、二次転写内ローラ71、二次転写外ローラ81、中間転写ベルト70、二次転写ベルト80などである。ここで、定電流制御とは、供給対象に供給される電流が目標電流で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。また、定電圧制御とは、印加対象に印加される電圧が目標電圧で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。また、記録材Sの種類とは、普通紙、コート紙、厚紙、合成紙といった一般的な特徴に基づく属性(いわゆる、紙種カテゴリー)、坪量や厚さなどの数値や数値範囲、銘柄(メーカー、品番などを含む。)などの、記録材Sを区別可能な任意の情報を含む。一般に、記録材Sの種類は、紙種カテゴリー及び厚さ(又は坪量)によって特定されることが多い。
【0044】
4.プレ帯電装置
次に、本実施例におけるプレ帯電装置(記録材帯電装置)8について更に説明する。
【0045】
前述のように、画像形成装置では、記録材の仕様などによっては、転写電流不足による転写抜けなどの画像劣化が起こる可能性がある。昨今、例えば中間転写方式のプロダクション機においては、画像形成に使用される記録材の種類が増える傾向にある。例えば、画像形成速度の速いプロダクション機において、電気抵抗の高い超厚紙(高抵抗紙)や樹脂層を持つために電気抵抗の高い合成紙などの記録材(高抵抗記録材)に、生産性を落とさずに適正にトナー像を二次転写することが難しい場合がある。例えば、低湿環境においては、二次転写外ローラの電気抵抗が高くなるため、必要な転写電流を流すための二次転写バイアスの電圧の絶対値を大きくする必要がある。記録材の種類によっては二次転写バイアスの電圧の絶対値を10kV以上とすることが必要になる場合がある。このような二次転写バイアスが高圧容量を超える場合は、転写電流不足による転写抜けが発生する可能性がある。この転写抜けは、例えば、2次色のトナー像において発生することがある。また、このような二次転写バイアスを印加できる高圧電源は高価であり、画像形成装置のコスト上昇の要因となる可能性がある。また、このような高圧電源を用いようとしても、配置の都合から沿面をとることができない場合があり、上述のような電圧の絶対値が大きい二次転写バイアスを印加できない場合がある。また、二次転写バイアスの電圧の絶対値を大きくすると、二次転写部で放電現象による画像不良が発生し、適正な画像を得ることが難しい場合がある。この放電現象による画像不良としては、トナー像の一部が転写されないこと、あるいはトナー像の一部が乱れる(飛び散る)ことによる、スジ状の画像不良や、白花又は突き抜けなどと呼ばれる画像不良が発生することがある。
【0046】
そこで、本実施例では、画像形成装置100は、記録材Sが二次転写部N2に到達する前に記録材Sのトナー像が転写される面(トナー像転写面)を予めトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させておくことができるように構成されている。これにより、二次転写バイアスの電圧の絶対値を比較的小さくしても、トナー像を適正に記録材Sに転写することが可能になる。
【0047】
図4に示すように、本実施例では、記録材Sの搬送方向において二次転写部N2よりも上流(レジストローラ対14よりも下流)に、記録材Sが二次転写部N2に到達する前に記録材Sのトナー像が転写される面を予めトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させるプレ帯電装置9が設けられている。これにより、超厚紙や合成紙に対するトナー像の転写性を向上させることができる。
【0048】
本実施例では、プレ帯電装置9は、二次転写ベルト80の内周面側に配置された駆動ローラ(二次転写ベルト駆動ローラ)84と、二次転写ベルト80を挟んで駆動ローラ84に対向して配置されたプレ帯電対向ローラ91と、を有して構成される。本実施例における駆動ローラ(記録材帯電ローラ)84は、記録材帯電部材(プレ帯電部材)の一例である。駆動ローラ84は、二次転写ベルト80の張架ローラであって二次転写ベルト80を駆動する駆動ローラの機能と、記録材帯電部材の機能と、を兼ね備えている。また、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91は、対向部材(プレ帯電対向部材)の一例である。プレ帯電対向ローラ91は、駆動ローラ84と所望のニップ状態を形成して、記録材Sを挟み込む。つまり、駆動ローラ84は、二次転写ベルト80を介してプレ帯電対向ローラ91に当接する。これにより、駆動ローラ84とプレ帯電対向ローラ91とで二次転写ベルト80が挟持され、二次転写ベルト80とプレ帯電対向ローラ91との接触部であるプレ帯電部(プレ帯電ニップ部、記録材帯電部)N3が形成される。なお、駆動ローラ84、プレ帯電対向ローラ1の回転軸線方向における、これらのローラの記録材Sと接触可能な部分の長さは、画像形成装置100において使用可能な記録材Sの同方向の長さよりも長い(各ローラの回転軸線方向の長さの範囲に記録材Sが収まる。)。
【0049】
本実施例では、プレ帯電対向ローラ91は、芯金と、芯金の外周を被覆するように形成された電気抵抗が十分に低いイオン導電系発泡ゴム(NBRゴム及びECOゴム)の弾性発泡体層と、を有する弾性スポンジローラである。本実施例では、プレ帯電対向ローラ91の外径は15mmである。プレ帯電対向ローラ91の外径は、例えば5~30mm程度であり、10~20mmであることがより好ましい。このようにプレ帯電対向ローラ91を比較的小径のローラで構成することにより、プレ帯電対向ローラ91の表面と中間転写ベルト70の表面との間の距離を十分にとることができる。記録材Sの搬送方向におけるプレ帯電部N3から二次転写部N2までの距離は、例えば10~100mm程度であり、30mm以下であることがより好ましい。これにより、プレ帯電部N3において記録材Sのトナー像が転写される面が帯電させられた場合に、記録材Sが二次転写部N2に搬送されるまでの間における記録材Sのトナー像が転写される面の帯電量の減衰を抑制することができる。
【0050】
本実施例では、駆動ローラ84の芯金には、プレ帯電電圧印加手段(プレ帯電電圧印加部)としてのプレ帯電電源E5が接続されている。そして、駆動ローラ84には、プレ帯電電源E5により、トナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)のプレ帯電バイアス(記録材帯電バイアス、プレ帯電電圧)が印加される。また、本実施例では、プレ帯電対向ローラ91の芯金はグランドに接続されており、プレ帯電対向ローラ91は電気的に接地されている。このように、本実施例では、駆動ローラ84には、二次転写内ローラ71に印加される二次転写バイアスと同極性のプレ帯電バイアスが印加される。つまり、二次転写内ローラ71と駆動ローラ84とは、記録材Sの異なる面側から記録材Sに同極性のバイアスを印加する。記録材Sのトナー像が転写される面とは反対側の面にトナーの正規の帯電極性と同極性のプレ帯電バイアスを印加することで、記録材Sのトナー像が転写される面とは反対側の面がトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電する。これにより、記録材Sのトナー像が転写される面がグランドから誘起された電荷によりトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)に帯電する。このとき、プレ帯電部N3には見かけ上電流が流れる。
【0051】
本実施例では、プレ帯電バイアスは、定電流制御で印加される。プレ帯電電源E5は、電流検知手段としての電流検知部(図示せず)を内蔵しており、この電流検知部により検知される電流の値が略一定となるように出力電圧の定電流制御を行うことが可能である。ここで、記録材Sの種類、環境、更には印字面(プレ帯電部N3を通過した直後に二次転写部N2でトナー像が転写される面。片面印刷又は両面印刷の1面目であるか、両面印刷の2面目であるか。)によって適正なプレ帯電バイアスの目標電流が異なることがある。そのため、記録材Sの種類、環境、印字面のうちの少なくとも1つに基づいて、プレ帯電バイアスを印加するか否か、あるいはプレ帯電バイアスの目標電流を変更することができる。例えば、プレ帯電バイアスの目標電流は、記録材Sの種類や環境(例えば絶対水分量)に応じて、記録材Sのトナー像が転写される面が適正な帯電量になるように、予め設定されてテーブルデータなどとしてメモリ122に記憶されていてよい。記録材Sのトナー像が転写される面の適正な帯電量は、適切な転写性が得られる適切な帯電量として予め実験などにより求めることができる。また、例えば、所定の種類の記録材Sが用いられる場合にのみ、あるいは所定の種類の記録材Sが用いられると共に絶対水分量が所定の範囲の場合(例えば所定の値よりも小さい場合)にのみ、プレ帯電バイアスを印加するなどしてもよい。
【0052】
レジストローラ対14により搬送された記録材Sは、プレ帯電対向ローラ91と駆動ローラ84に掛け回された二次転写ベルト82との間のニップ部(プレ帯電部)N3に搬送される。なお、本実施例では、記録材Sの搬送方向においてプレ帯電部N3よりも上流かつレジストローラ対14よりも下流に、記録材Sを案内するガイド部材22(上ガイド部材22a、下ガイド部材22b)が設けられている。レジストローラ対14により搬送された記録材Sは、ガイド部材22により案内されながらプレ帯電部N3へと搬送される。そして、プレ帯電部N3において、記録材Sが帯電(プレ帯電)させられると共に、記録材Sが二次転写ベルト80に静電的に(静電気力によって)吸着される。二次転写ベルト80に吸着された記録材Sは二次転写部N2に搬送され、その記録材S上にトナー像が転写(二次転写)される。
【0053】
5.評価
一例として、温度23℃、湿度60%RHの環境で、記録材Sとしての合成紙であるユポYPI200(株式会社ユポ・コーポレーションの製品名)に対するトナー像の転写性を評価した。評価は、本実施例、比較例1-1、比較例1-2について行った。評価結果を表1に示す。なお、表1中の「〇」は良好、「×」は不良を示す。
【0054】
<比較例1-1>
比較例1-1として、本実施例の構成において、プレ帯電を行わない場合(プレ帯電バイアスの電圧値が0Vの場合)のトナー像の転写性を評価した。
【0055】
比較例1-1では、基底電圧Vb(通常の処理速度に対する基底電圧)に最大の記録材分担電圧Vpを足し合わせた電圧値(約-8.0kV)の二次転写バイアスを印加しても、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すことができなかった。そして、マゼンダとシアンの2次色ベタ画像に転写不良(転写抜け)が発生することがあった。また、比較例1-1では、二次転写バイアスの電圧の絶対値が大きいため、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)が発生することがあった。
【0056】
<比較例1-2>
比較例1-2として、次のような構成においてプレ帯電を行った場合のトナー像の転写性を評価した。比較例1-2の構成は、次に説明する点が異なることを除いて、本実施例の構成と実質的に同じである。また、比較例1-2の構成についても、本実施例におけるものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一の符号を付して説明する。
【0057】
図5は、比較例1-2における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは二次転写ベルト80の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。比較例1-2では、本実施例と同様に、二次転写内ローラ71に、二次転写電源E4によりトナーの正規の帯電極性と同極性(負極性)の二次転写バイアスが印加される。そして、比較例1-2では、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91に対応するプレ帯電ローラ92に、プレ帯電電源E5によりトナーの正規の帯電極性とは逆極性(正極性)のプレ帯電バイアスが印加される。また、比較例1-2では、駆動ローラ(二次転写ベルト駆動ローラ)84は電気的に接地されている。なお、比較例1-2におけるプレ帯電ローラ92の構成は、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91の構成と実質的に同じである。
【0058】
比較例1-2では、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-6.0kVであった。そして、比較例1-2では、プレ帯電ローラ92に+30μAの電流を供給しようとしたが、-6.0kVの負極性の二次転写バイアスと、+5.5kVの正極性のプレ帯電バイアスと、のそれぞれの絶対値が大きいため、次のようになった。つまり、記録材S中あるいは記録材Sの表面を流れる二次転写バイアスによるマイナス電流とプレ帯電バイアスによるプラス電流とが相殺し、必要な転写電流が得られず、マゼンタとシアンの2次色ベタ画像に転写不良(転写抜け)が発生することがあった。なお、比較例1-2では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0059】
<本実施例>
本実施例では、プレ帯電装置9において駆動ローラ84にプレ帯電バイアスを印加して駆動ローラ84に-30μAの電流を供給した。この場合、駆動ローラ84に印加されたプレ帯電バイアスの電圧値は約-5.5kVであり、プレ帯電部N3を通過した直後のユポYPI200のトナー像が転写される面は約+3.0kVに帯電していた。また、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-6.0kVであった。そして、本実施例では、マゼンダとシアンの2次色ベタ画像の転写不良(転写抜け)は発生しなかった。また、本実施例では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0060】
6.効果
以上説明したように、本実施例では、画像形成装置100は、トナー像を担持する像担持体(感光ドラム)1と、像担持体1からトナー像が転写される中間転写ベルト70と、中間転写ベルト70を張架する複数の張架ローラであって、中間転写ベルト70から記録材Sにトナー像を転写する二次転写部N2を形成する内ローラ(二次転写内ローラ)71を含む複数の張架ローラと、中間転写ベルト70の外周面側に配置され、内ローラ71と共に二次転写部N2を形成する二次転写部材(二次転写外ローラ)81と、中間転写ベルト70から記録材Sにトナー像を転写させるための、トナーの正規の帯電極性と同極性の二次転写バイアスを内ローラ71に印加する第1の印加部(二次転写電源)E4と、記録材Sの搬送方向における二次転写部N2よりも上流において、二次転写部N2へと搬送される記録材Sのトナー像が転写される面であるトナー像転写面とは反対の面側に配置され、記録材Sを帯電させる記録材帯電部(プレ帯電部)N3を形成する記録材帯電部材(二次転写ベルト駆動ローラ)84と、記録材帯電部材84に対向して配置され、記録材帯電部材84と共に記録材帯電部N3を形成する対向部材(プレ帯電対向ローラ)91と、記録材Sのトナー像転写面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電させるための、二次転写バイアスと同極性の記録材帯電バイアスを記録材帯電部材84に印加する第2の印加部(プレ帯電電源)E5と、を有する。本実施例では、画像形成装置100は、二次転写部材である二次転写ローラ(二次転写外ローラ)81と、記録材帯電部材である記録材帯電ローラ(駆動ローラ)84と、を含む複数のローラによって張架された二次転写ベルト80を有し、二次転写ローラ81は、二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70を介して内ローラ71に当接して二次転写部N2を形成し、記録材帯電ローラ84は、二次転写ベルト80を介して対向部材91に当接して記録材帯電部N3を形成する。また、本実施例では、対向部材91は、二次転写ベルト80を介して記録材帯電ローラ84に当接する対向ローラ(プレ帯電対向ローラ)である。また、本実施例では、記録材帯電バイアスは、定電流制御される。また、本実施例では、二次転写バイアスは、定電圧制御される。
【0061】
そして、本実施例によれば、生産性を落とさずに、電気抵抗の高い超厚紙や合成紙に対するトナー像の転写性を向上させることができる。このように、本実施例によれば、二次転写部N2とプレ帯電部N3との間で電流が流れることを抑制して、プレ帯電部N3において記録材Sを効果的に帯電させることが可能となる。
【0062】
[実施例2]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【0063】
1.本実施例の構成
図6は、本実施例における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは中間転写ベルト70の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。
【0064】
本実施例では、画像形成装置100は、中間転写ベルト70の外周面に直接接触する二次転写外ローラ81を有する。二次転写外ローラ81は、二次転写内ローラ71に向けて押圧され、中間転写ベルト70を介して二次転写内ローラ71に当接して、中間転写ベルト70と二次転写外ローラ81との接触部である二次転写部N2を形成する。本実施例における二次転写外ローラ81の構成は、実施例1における二次転写外ローラ81の構成と実質的に同じである。
【0065】
本実施例では、実施例1と同様に、二次転写内ローラ71の芯金には二次転写電源D4が接続されており、二次転写内ローラ71には二次転写電源E4によりトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)の二次転写バイアスが印加される。また、本実施例では、二次転写外ローラ81の芯金はグランドに接続されており、二次転写外ローラ81は電気的に接地されている。
【0066】
また、本実施例では、プレ帯電装置9は、記録材Sのトナー像が転写される面とは反対側の面に接触するプレ帯電ローラ93と、記録材Sのトナー像が転写される面に接触するプレ帯電対向ローラ91と、を有して構成される。本実施例におけるプレ帯電ローラ93は、記録材帯電部材(プレ帯電部材)の一例である。また、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91は、対向部材(プレ帯電対向部材)の一例である。プレ帯電ローラ93とプレ帯電対向ローラ91とにより、これらの接触部であるプレ帯電部(プレ帯電ニップ部)N3が形成される。なお、本実施例におけるプレ帯電ローラ3の構成は、実施例1における駆動ローラ(二次転写ベルト駆動ローラ)84の構成と実質的に同じである。また、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91の構成は、実施例1におけるプレ帯電対向ローラ91の構成と実質的に同じである。なお、本実施例では、プレ帯電ローラ93、プレ帯電対向ローラ91は、いずれも駆動手段により駆動されず、レジストローラ対14により搬送される記録材Sの移動に伴って従動回転する。ただし、プレ帯電ローラ93、プレ帯電対向ローラ91のうちの少なくとも1つが駆動手段により回転駆動されてもよい。
【0067】
そして、本実施例では、プレ帯電ローラ93の芯金にはプレ帯電電源E5が接続されており、プレ帯電ローラ94にはプレ帯電電源E5によりトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)のプレ帯電バイアスが印加される。また、本実施例では、プレ帯電対向ローラ91の芯金はグランドに接続されており、プレ帯電対向ローラ91は電気的に接地されている。このように、本実施例では、プレ帯電ローラ93には、二次転写内ローラ71に印加される二次転写バイアスと同極性のプレ帯電バイアスが印加される。つまり、二次転写内ローラ71とプレ帯電ローラ93とは、記録材Sの異なる面側から記録材Sに同極性のバイアスを印加する。
【0068】
レジストローラ対14により搬送された記録材Sは、プレ帯電部N3において、プレ帯電ローラ93に印加される負極性のプレ帯電バイアスにより、トナー像が転写される面がトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)に帯電する。プレ帯電部N3を通過した記録材Sは二次転写部N2に搬送され、その記録材S上にトナー像が転写(二次転写)される。
【0069】
なお、本実施例では、記録材Sの搬送方向においてプレ帯電部N3よりも上流かつレジストローラ対14よりも下流に、記録材Sを案内する第1のガイド部材22(上ガイド部材22a、下ガイド部材22b)が設けられている。レジストローラ対14により搬送された記録材Sは、第1のガイド部材22により案内されながらプレ帯電部N3へと搬送される。また、本実施例では、記録材Sの搬送方向において二次転写部N2よりも上流かつプレ帯電部N3よりも下流に、記録材Sを案内する第2のガイド部材23(上ガイド部材23a、下ガイド部材23b)が設けられている。プレ帯電部N3を通過した記録材Sは、第2のガイド部材23により案内されながら二次転写部N2へと搬送される。
【0070】
2,評価
一例として、温度23℃、湿度60%RHの環境で、記録材SとしてのユポYPI200に対するトナー像の転写性を評価した。評価は、本実施例、比較例2について行った。評価結果を表1に示す。
【0071】
<本実施例>
本実施例では、プレ帯電装置9においてプレ帯電ローラ93にプレ帯電バイアスを印加してプレ帯電ローラ93に-30μAの電流を供給した。この場合、プレ帯電ローラ93に印加されたプレ帯電バイアスの電圧値は約-5.0kVであり、プレ帯電部N3を通過した直後のユポYPI200のトナー像が転写される面は約+3.0kVに帯電していた。また、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-5.0kVであった。そして、本実施例では、マゼンダとシアンの2次色ベタ画像の転写不良(転写抜け)は発生しなかった。また、本実施例では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0072】
<比較例2>
比較例2として、次のような構成においてプレ帯電を行った場合のトナー像の転写性を評価した。比較例2の構成は、次に説明する点が異なることを除いて、本実施例の構成と実質的に同じである。また、比較例2の構成についても、本実施例におけるものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一の符号を付して説明する。
【0073】
図7は、比較例2における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは中間転写ベルト70の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。比較例2では、本実施例と同様に、二次転写内ローラ71に二次転写電源E4によりトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)の二次転写バイアスが印加される。そして、比較例2では、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91に対応するプレ帯電ローラ92にトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)のプレ帯電バイアスが印加される。また、比較例2では、本実施例におけるプレ帯電ローラ93に対応するプレ帯電対向ローラ94は電気的に接地されている。なお、比較例2におけるプレ帯電ローラ92の構成は、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91の構成と実質的に同じである。また、比較例2におけるプレ帯電対向ローラ94の構成は、本実施例におけるプレ帯電ローラ93の構成と実質的に同じである。
【0074】
比較例2では、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-5.0kVであった。そして、比較例2では、プレ帯電ローラ92に+30μAの電流を供給しようとしたが、-5.0kVの負極性の二次転写バイアスと、+5.0kVの正極性のプレ帯電バイアスと、のそれぞれの絶対値が大きいため、次のようになった。つまり、記録材S中あるいは記録材Sの表面を流れる二次転写バイアスによるマイナス電流とプレ帯電バイアスによるプラス電流とが相殺し、必要な転写電流が得られず、マゼンタとシアンの2次色ベタ画像に転写不良(転写抜け)が発生することがあった。なお、比較例2では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0075】
3.効果
以上説明したように、本実施例では、記録材帯電部材は記録材帯電ローラ(プレ帯電ローラ)93であり、対向部材は記録材帯電ローラ93に当接する対向ローラ(プレ帯電対向ローラ)91である。また、本実施例では、二次転写部材は、中間転写ベルト70を介して内ローラ71に当接して二次転写部N2を形成する。
【0076】
そして、本実施例によれば、実施例1と同様に、二次転写部N2とプレ帯電部N3との間で電流が流れることを抑制して、プレ帯電部N3において記録材Sを効果的に帯電させることが可能となる。
【0077】
[実施例3]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例1と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【0078】
1.本実施例の構成
図8は、本実施例における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは中間転写ベルト70の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。
【0079】
本実施例では、画像形成装置100は、二次転写ベルト80を備えた二次転写ユニット8を有する。二次転写ユニット8は、二次転写ベルト80と、複数の張架ローラとしての二次転写外ローラ81、分離ローラ82、テンションローラ83及び駆動ローラ84と、を有して構成される。ただし、本実施例では、二次転写ベルト80には、記録材Sの搬送方向において二次転写部N2よりも上流側で記録材Sを担持する面は形成されない。記録材Sは、二次転写ベルト80に担持されずに、直接二次転写部N2に進入する。
【0080】
本実施例では、実施例1と同様に、二次転写内ローラ71の芯金には二次転写電源D4が接続されており、二次転写内ローラ71には二次転写電源E4によりトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)の二次転写バイアスが印加される。また、本実施例では、二次転写外ローラ81の芯金はグランドに接続されており、二次転写外ローラ81は電気的に接地されている。
【0081】
また、本実施例では、プレ帯電装置9は、実施例2と同様に、記録材Sのトナー像が転写される面とは反対側の面に接触するプレ帯電ローラ93と、記録材Sのトナー像が転写される面に接触するプレ帯電対向ローラ91と、を有して構成される。そして、本実施例では、実施例2と同様に、プレ帯電ローラ93の芯金にはプレ帯電電源E5が接続されており、プレ帯電ローラ94にはプレ帯電電源E5によりトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)のプレ帯電バイアスが印加される。また、本実施例では、プレ帯電対向ローラ91の芯金はグランドに接続されており、プレ帯電対向ローラ91は電気的に接地されている。
【0082】
レジストローラ対14により搬送された記録材Sは、プレ帯電部N3において、プレ帯電ローラ93に印加される負極性のプレ帯電バイアスにより、トナー像が転写される面がトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)に帯電する。プレ帯電部N3を通過した記録材Sは二次転写部N2に搬送され、その記録材S上にトナー像が転写(二次転写)される。なお、本実施例では、実施例2と同様に、記録材Sの搬送経路に、第1のガイド部材22(上ガイド部材22a、下ガイド部材22b)と、第2のガイド部材23(上ガイド部材23a、下ガイド部材23b)と、が設けられている。
【0083】
2.評価
一例として、温度23℃、湿度60%RHの環境で、記録材SとしてのユポYPI200に対するトナー像の転写性を評価した。評価は、本実施例、比較例2について行った。評価結果を表1に示す。
【0084】
<本実施例>
本実施例では、プレ帯電装置9においてプレ帯電ローラ93にプレ帯電バイアスを印加してプレ帯電ローラ93に-30μAの電流を供給した。この場合、プレ帯電ローラ93に印加されたプレ帯電バイアスの電圧値は約-5.0kVであり、プレ帯電部N3を通過した直後のユポYPI200のトナー像が転写される面は約+3.0kVに帯電していた。また、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-6.0kVであった。そして、本実施例では、マゼンダとシアンの2次色ベタ画像の転写不良(転写抜け)は発生しなかった。また、本実施例では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0085】
<比較例3>
比較例3として、次のような構成においてプレ帯電を行った場合のトナー像の転写性を評価した。比較例3の構成は、次に説明する点が異なることを除いて、本実施例の構成と実質的に同じである。また、比較例3の構成についても、本実施例におけるものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については同一の符号を付して説明する。
【0086】
図9は、比較例3における二次転写部N2の近傍を示す概略断面図である(感光ドラム1の回転軸線方向あるいは中間転写ベルト70の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面を示す。)。比較例3では、本実施例と同様に、二次転写内ローラ71に二次転写電源E4によりトナーの正規の帯電極性と同極性(負極性)の二次転写バイアスが印加される。そして、比較例3では、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91に対応するプレ帯電ローラ92にトナーの正規の帯電極性とは逆極性(正極性)のプレ帯電バイアスが印加される。また、比較例3では、本実施例におけるプレ帯電ローラ93に対応するプレ帯電対向ローラ94は電気的に接地されている。なお、比較例3におけるプレ帯電ローラ92の構成は、本実施例におけるプレ帯電対向ローラ91の構成と実質的に同じである。また、比較例3におけるプレ帯電対向ローラ94の構成は、本実施例におけるプレ帯電ローラ93の構成と実質的に同じである。
【0087】
比較例3では、適正な転写電流である-70μAの転写電流を流すのに必要な二次転写バイアスの電圧値は約-6.0kVであった。そして、比較例3では、プレ帯電ローラ92に+30μAの電流を供給しようとしたが、-6.0kVの負極性の二次転写バイアスと、+5.5kVの正極性のプレ帯電バイアスと、のそれぞれの絶対値が大きいため、次のようになった。つまり、記録材S中あるいは記録材Sの表面を流れる二次転写バイアスによるマイナス電流とプレ帯電バイアスによるプラス電流とが相殺し、必要な転写電流が得られず、マゼンタとシアンの2次色ベタ画像に転写不良(転写抜け)が発生することがあった。なお、比較例3では、二次転写部N2における放電現象による画像不良(スジ)は発生しなかった。
【0088】
3.効果
以上説明したように、本実施例では、記録材帯電部材は記録材帯電ローラ(プレ帯電ローラ)93であり、対向部材は記録材帯電ローラ93に当接する対向ローラ(プレ帯電対向ローラ)91である。また、本実施例では、画像形成装置100は、二次転写部材である二次転写ローラ(二次転写外ローラ)81を含む複数のローラに張架された二次転写ベルト80を有し、二次転写ローラ81は、二次転写ベルト80及び中間転写ベルト70を介して内ローラ71に当接して二次転写部N2を形成する。
【0089】
そして、本実施例によれば、実施例1と同様に、二次転写部N2とプレ帯電部N3との間で電流が流れることを抑制して、プレ帯電部N3において記録材Sを効果的に帯電させることが可能となる。
【0090】
【0091】
[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【0092】
上述の実施例では、記録材帯電部材(プレ帯電部材)、対向部材(プレ帯電対向部材)はそれぞれローラ状の部材であったが、本発明はこれに限定されるものではない。記録材帯電部材(プレ帯電部材)、対向部材(プレ帯電対向部材)は、それぞれ独立して、ローラ状の部材、ブラシ状の部材、シート状の部材、パッド状の部材などであってもよい。
【0093】
また、上述の実施例では、二次転写バイアスは定電圧制御されたが、二次転写バイアスは定電流制御されてもよい。
【0094】
また、上述の実施例では、記録材帯電バイアス(プレ帯電バイアス)は定電流制御されたが、記録材帯電バイアス(プレ帯電バイアス)は定電圧制御されてもよい。
【0095】
また、上述の実施例では、画像形成装置は、フルカラー画像を形成することが可能な中間転写方式を採用したタンデム型のカラー画像形成装置であった。ただし、画像形成装置は、フルカラー画像を形成することが可能な画像形成装置に限定されるものではなく、モノクロ(白黒やモノカラー)の画像のみ形成可能な画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置は、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機など、種々の用途の画像形成装置であってよい。
【符号の説明】
【0096】
1 感光ドラム
7 中間転写ユニット
8 二次転写ユニット
9 プレ帯電装置(記録材帯電装置)
70 中間転写ベルト
71 二次転写内ローラ
81 二次転写外ローラ
80 二次転写ベルト
84 二次転写ベルト駆動ローラ(記録材帯電部材)
91 プレ帯電対向ローラ(対向部材)
100 画像形成装置
S 記録材