説明

画像形成装置

【課題】低温低湿環境等の厳しい条件下で転写材搬送状態が乱れても、異常放電画像の発生を効果的に抑制することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体と、複数の画像形成ユニットと、転写ベルトを有し、前記転写ベルトは複数の張架ローラに張架されており、前記転写ベルトの移動方向の下流端に設けた剥離部で前記トナー像転写後の転写材が前記転写ベルトから剥離する画像形成装置において、前記剥離部は、前記複数の画像形成ユニットの内の前記転写ベルトの移動方向の最下流に位置する画像形成ユニットの像担持体と前記張架ローラの内の1つ以上とによって前記転写ベルトを狭持するニップ下流端部であり、前記ニップ下流端部における前記像担持体表面の曲率半径R1と前記転写ベルト表面の曲率半径R2が、
R1/R2≧1.0
であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真装置等の画像形成装置に係り、更に詳しくは転写ベルト上の転写材にトナー像を転写する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、画像形成装置は、高速化、自動両面プリント対応等の高機能化、カラー化への要求により、複数の異なる色の画像形成手段を直列に配置して転写材をベルト状の搬送手段によって搬送しながら、順次複数色トナー像を多重転写するカラーインライン方式の画像形成装置が商品化されている。
【0003】
ところで、ベルト状の転写材搬送手段を用いた画像形成装置においては、高抵抗の転写材を接触している搬送部材から剥離する場合には、剥離過程において転写材と搬送部材との間で急激に増加するエアーギャップに掛かる電圧のために剥離放電が発生する。この転写ベルトから転写材を剥離する際に発生する剥離放電に伴う転写材への放電電荷移動により転写材上電荷分布が急激に変化して、転写材上の電界分布に起因する静電気力によりトナーが移動することで、異常放電画像が発生することが知られている。
【0004】
そこで、表面にトナー像が形成される像担持体と、表面にて担持搬送する転写材に前記像担持体上のトナー像が転写される転写ベルトとを備え、前記転写ベルトの下流端に設けた剥離部で、前記トナー像転写後の転写材を前記転写ベルトから分離する画像形成装置において、前記分離部で分離される転写材を前記転写ベルトとの間に挟持するように放電励起部材を設け、該放電励起部材の形状を、前記剥離部にて前記転写材の裏面から徐々に離れていく前記転写ベルトに対して、前記転写材の表面から徐々に離れていくように湾曲させたことによって前記画像不良の発生を防止する画像形成装置が提案されている(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2000−321884号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1の構成では、低温低湿環境(例えば15℃/10%R.H.)等の厳しい条件下では、極僅かに生じる剥離時の転写材位置の変位により転写材の剥離方向が像担持体側に寄ったり転写ベルト側に寄ったりして転写材搬送状態が乱れることで、異常放電画像が発生する場合のあることが、本発明者による検討で確認された。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、低温低湿環境等の厳しい条件下で転写材搬送状態が乱れても、異常放電画像の発生を効果的に抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体を各々有する複数の画像形成ユニットと、表面にて担持搬送する転写材に前記像担持体上のトナー像が転写される転写ベルトを有し、前記転写ベルトは複数の張架ローラに張架されており、前記転写ベルトの移動方向の下流端に設けた剥離部で前記トナー像転写後の転写材が前記転写ベルトから剥離する画像形成装置において、
前記剥離部は、前記複数の画像形成ユニットの内の前記転写ベルトの移動方向の最下流に位置する画像形成ユニットの像担持体と前記張架ローラの内の1つ以上とによって前記転写ベルトを狭持するニップ下流端部であり、前記ニップ下流端部における前記像担持体表面の曲率半径R1と前記転写ベルト表面の曲率半径R2が、
R1/R2≧1.0
であることを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記ニップ下流端において、前記像担持体表面の接線が水平に対して略垂直であり、前記ニップ下流端部における前記像担持体表面の曲率半径R1と前記転写ベルト表面の曲率半径R2が、
R1/R2≧1.15
であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、低温低湿環境等の厳しい条件下で転写材搬送状態が乱れても、異常放電画像の発生を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0011】
図1は本発明の実施例1に係るカラー画像形成装置の概略を示す断面図である。
(全体構成)
図1に示すカラー画像形成装置は、4個の感光体ドラム1(1a,1b,1c,1d)を備えており、それぞれの感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って、順に感光体ドラム1表面を均一に帯電する帯電手段2(2a,2b,2c,2d)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム1上の静電潜像を形成する露光手段3(3a,3b,3c,3d)、静電潜像をトナー像として顕像化する現像手段4(4a,4b,4c,4d)、感光体ドラム1上のトナー像を転写材(記録媒体)に転写させる転写手段(転写ローラ)5(5a,5b,5c,5d)、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング手段6(6a,6b,6c,6d)等が配設されて画像形成手段が構成されている。
【0012】
ここで、感光体ドラム1、帯電手段2、現像手段4、トナーを除去するクリーニング手段6は、一体的にカートリッジ化された画像形成ユニットであるプロセスカートリッジ7(7a,7b,7c,7d)を形成している。
【0013】
又、給送部8から給送された転写材Sは、転写ベルトで構成した搬送手段9によって前記画像形成手段へ搬送され、各色トナー像が順次転写されてカラー画像が記録された後、定着部(定着手段)10で画像定着されて不図示の排出手段により機外へ排出される。
【0014】
次に、各部の構成について順次説明する。
(画像形成構成)
像担持体としての感光体ドラム1は、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層(OPC)を塗布してφ30.0mmに構成したものである。感光体ドラム1は、その両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達することにより、図1の矢印に示す反時計回り方向に速度Vps=100mm/sで回転駆動される。
【0015】
各帯電手段2は、ローラ状に形成された導電性ローラで、このローラを感光体ドラム1表面に当接させるとともに、不図示の電源によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させるものである。
【0016】
露光手段3は、ポリゴンミラーを有し、このポリゴンミラーにはレーザーダイオード(不図示)から画像信号に対応する画像光が照射される。
【0017】
現像手段4は、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のトナーを収納したトナー収納部、感光体表面に隣接し、不図示の駆動部により回転駆動されると共に、図示しない現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより現像を行う現像ローラ等から構成される。
【0018】
又、転写ベルト9aは、駆動ローラ9bと従動ローラ9c,9dと転写ローラ5dの4本のローラで張架支持されている。転写ベルト9aは、1×106 〜1×1012Ωcmに抵抗調整されたPET、PBT、PVdF、ETFE、PI等による、厚みが100μmの単層樹脂ベルトである。又、駆動ローラ9bは、φ25.8mmの金属製芯金に1×103 〜1×1010Ωcmに抵抗調整された厚さ2.0mmのソリッドのエピクロルヒドリンゴムを被覆したφ29.8mmの導電性ローラである。
【0019】
又、従動ローラ9c,9dはφ24mmの金属製ローラである。
【0020】
4個の感光体ドラム1a,1b,1c,1dの各々に対向して転写ベルト9aに当接する転写ローラ5a,5b,5c,5dがそれぞれ併設されることで第1、第2、第3、第4の転写ニップが形成されている。
【0021】
転写ローラ5a,5b,5c,5dは、φ8mmの金属製芯金に1×103 〜1×1010Ωcmに抵抗調整された厚さ4.0mmの発泡のエピクロルヒドリンゴムを被覆したφ16.0mmの導電性ローラである。又、転写ローラ5dは、転写ベルト9aの張架ローラを兼ねているため、ローラの変形が転写ベルトの走行性悪化を招くことによる転写材Sの搬送性悪化を防止するために、φ21.8mmの金属製芯金に1×103 〜1×1010Ωcmに抵抗調整された厚さ2.0mmのソリッドのエピクロルヒドリンゴムを被覆したφ25.8mmの導電性ローラとしている。これら転写ローラ5a,5b,5c,5dは、各々転写バイアス用電源11a,11b,11c,11dで接続されており、転写ローラ5a,5b,5c,5dから正極性の電荷が転写搬送ベルト9aを介して転写材に印加され、この電界により、感光体ドラム1に接触中の転写材に、感光体ドラム1上の負極性の各色トナー像が順次転写され、カラー画像が形成される。
(転写材搬送構成)
転写材Sは給送部8から搬送手段9によって画像形成領域に搬送される。搬送手段9を構成する転写材担持体としての転写ベルト9aは、駆動ローラ9bと従動ローラ9c,9dと転写ローラ5dの4本のローラで張架支持され、全ての感光体ドラム1a,1b,1c,1dに対向し配設されている。この駆動ローラ9bによって速度Vps=100mm/sで駆動されている転写ベルト9aにより、転写材Sは転写位置まで搬送され、感光体ドラム1上のトナー像が転写される。
【0022】
又、転写ベルト9aの最上流位置には、該ベルト9aと共に転写材Sを挟持し、且つ、転写材Sを転写ベルト9aに吸着させる吸着ローラ9eが配設されている。転写材Sの搬送に際しては、前記吸着ローラ9eに吸着バイアス源11eからバイアスを印加することで、対向している接地されたローラ9cとの間に電界を形成し、転写ベルト9a及び転写材Sの間に誘電分極を発生させることで両者に静電吸着力が生じることで、転写材Sの転写ベルト9aへの吸着がなされる構成になっている。
【0023】
転写ベルト9aに担持された転写材Sは、前記第4の転写ニップの下流端において転写ベルト9aから剥離した後、搬送ガイドGに沿って定着手段である定着部10に挿入される。
(定着構成)
定着手段である定着部10は、転写材上に形成した画像に熱及び圧力を加えて定着させるものである。
【0024】
10aは電磁誘導発熱層を有する円筒状の定着ベルトであり、励磁コイルとT型の磁性コアとから成る磁場発生手段を内蔵したベルトガイド部材10cにガイドされている。10bは弾性加圧ローラであり、定着ベルト10aを挟みベルトガイド部材10cと所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成している。
【0025】
加圧ローラ10bが不図示の駆動手段により回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト10aが回転し、不図示の励磁回路から励磁コイルへの給電により定着ベルト10aの電磁誘導発熱がなされる。
【0026】
定着ニップ部が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成部から搬送された未定着トナー画像が形成された転写材Sが定着ニップ部の定着ベルト10aと加圧ローラ10bとの間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部において画像面が定着ベルト10aの外面に密着して定着ベルト10aと一緒に定着ニップ部Nを挟持搬送されていく。
【0027】
この定着ニップ部Nを定着ベルト10aと一緒に転写材が挟持搬送されていく過程において定着ベルト10aの電磁誘導発熱で加熱され転写材S上の未定着トナー画像が加熱定着される。
【0028】
次に、本実施例の特徴である、転写ベルト9aに担持された転写材Sが転写ベルト9aから剥離する前記第4の転写ニップ下流端付近(以下、「剥離部」と呼ぶ)の構成について詳述する。
(剥離部構成)
図2に剥離部の構成を図示する。
【0029】
感光ドラム1dと転写ローラ5dにより転写ベルト9aを狭持することで第4の転写ニップN_T4が形成されている。ここで、第4の転写ニップ下流端における感光ドラム1d(φ30.0mm)表面の曲率半径R1は15.0mm、転写ベルト9a表面(転写ベルト9aの厚さ100μm、転写ローラ5dがφ25.8mm)の曲率半径R2は13.0mmである。
【0030】
感光ドラム1dは、弾性層を有する転写ローラ5dに比較して硬度が十分高いため、第4の転写ニップN_T4は転写ローラ5d側に僅かに凸形状をしており、転写材Sは第4の転写ニップ下流端における感光ドラム1dの接線方向である排出方向Dに排出される。転写材Sは、第4の転写ニップから排出されながら、感光ドラム1dと転写ベルト9aから転写材S自体のコシと重さにより搬送ガイドGに沿って剥離する。この転写材Sの排出による移動に伴い、転写材Sと感光ドラム1d間のギャップg1及び転写材Sと転写ベルト9a間のギャップg2が広がることで剥離放電が発生し、これにより生じる転写材S上の電界の急激な変化により転写材S上のトナーが飛び散ることで異常放電画像不良が発生する。
【0031】
ここで、表1に、本発明者が本実施例と比較例の画像形成装置を用いて確認した、異常放電画像不良発生率のR1及びR2依存性を挙げる。
【0032】
比較例1はR1=12.0mm(感光ドラム1dがφ24.0mm)、R2=14.0mm(芯金をφ23.8mmに変更して転写ローラ5dがφ27.8mm)、比較例2はR1=12.5mm(感光ドラム1dがφ25.0mm)、比較例3はR2=14.5mm(芯金をφ24.8mmに変更して転写ローラ5dがφ28.8mm)、比較例4はR2=13.5mm(芯金をφ22.8mmに変更して転写ローラ5dがφ26.8mm)とした。
【0033】
本検討は、以下の条件で実施した。気温15℃、湿度=10%R.H.、画像パターン=光学濃度0.6のブラック単色において、転写材=キヤノン製オフィスプランナー64g用紙A4サイズを100枚印字したときの、異常放電画像不良の発生率を確認した。
【0034】
【表1】

表1にあるように、R1/R2≧1.0の関係を保つことで、異常放電画像の発生を抑制できた。これは、R1がR2よりも大であること、つまり剥離部からの転写材Sの排出による移動に伴い、g1よりもg2が大である状態を保ちながら転写材Sとのギャップが広がっていくことで、剥離放電は先ずg2で発生して続いてg1で発生するためである。
【0035】
比較例1の構成のR1/R2<1.0の条件下では、g1及びg2での剥離放電発生時にはトナーは感光ドラム1から離れて転写材S上に載っている状態であるため、剥離放電に起因してトナー移動が生じることで、異常放電画像が発生する。又、本実施例の構成をはじめとするR1/R2≧1.0の条件下では、先ず、発生するg2での剥離放電発生時にはトナーは転写材Sと感光ドラム1の間に挟持されているため、剥離放電に起因するトナー移動は生じない。
【0036】
一方、既にg2での剥離放電が発生していることで転写材Sの帯電量は減少しているため、続いて生じるg1での剥離放電による電荷移動量は小さく、転写材上の電界変化はトナー移動が生じる強度には達しない。つまり、本実施例における構成では、剥離放電が先ずg2で発生することにより異常放電画像の発生を抑制できる。
【0037】
以上のように、転写材Sの転写ベルト9aからの剥離部におけるR1とR2の関係を、
R1/R2≧1.00、更に望ましくはR1/R2≧1.11
に保つことで、転写ベルトを用いた画像形成装置において、異常放電画像不良を効果的に抑制できる。
【実施例2】
【0038】
図3により本発明の実施例2について説明する。
【0039】
図3は実施例2の画像形成装置の概略を示す断面図である。
【0040】
本実施例の特徴は、画像形成装置の設置面積を削減するために画像形成ステーションを縦に配列して転写材Sを水平に対して略垂直に搬送する構成を採用していることにある。但し、各部材の基本的な構成は前実施例1と同じであるので、前記実施例1と形態が同一の部分については同一符号を用いることでその説明を省略し、異なる形態の部分についてのみ説明する。
(剥離部構成)
図4に本実施例の剥離部の構成を図示する。
【0041】
本実施例は、上記実施例1と同様、第4の転写ニップ下流端における感光ドラム1d(φ30.0mm)表面の曲率半径R1は15.0mm、転写ベルト9a表面(転写ベルト9aの厚さ100μm、転写ローラ5dがφ25.8mm)の曲率半径R2は13.0mmである。
【0042】
本実施例においては、転写材Sは第4の転写ニップから略垂直に排出されながら、感光ドラム1dと転写ベルト9aから転写材S自体のコシにより剥離する。前記実施例1では、転写材Sの排出方向Dが、転写材S自身のコシと重さにより搬送ガイドGに押し付けられることで安定するのに対して、本実施例では、転写材Sが水平に対して略垂直に排出されることで、転写材Sが搬送ガイドGに押し付けられる力が弱まり、転写材Sの排出方向Dは矢印D2の方向にばたついて不安定になる。
【0043】
ここで、表2に、本発明者が本実施例と比較例の画像形成装置を用いて確認した、異常放電画像不良発生率のR1及びR2依存性を挙げる。
【0044】
比較例1はR1=12.0mm(感光ドラム1dがφ24.0mm)、R2=14.0mm(芯金をφ23.8mmに変更して転写ローラ5dがφ27.8mm)、比較例2はR1=12.5mm(感光ドラム1dがφ25.0mm)、比較例3はR2=14.5mm(芯金をφ24.8mmに変更して転写ローラ5dがφ28.8mm)、比較例4はR2=13.5mm(芯金をφ22.8mmに変更して転写ローラ5dがφ26.8mm)とした。
【0045】
【表2】

表2にあるように、R1/R2>1.0、更に望ましくはR1/R2≧1.15の関係を保つことで、異常放電画像の発生をより効果的に抑制できた。これは、本実施例では転写材Sが水平に対して略垂直に排出されることで、転写材Sの排出方向Dは矢印D2の方向にばたつくため、上記実施例1と比較してg2>g1の関係が保たれない場合が生じ易くなるためである。つまり、転写材Sのばたつきを考慮して、R1をR2よりも十分に大きく設定することが必要となる。
【0046】
以上のように、転写材Sの転写ベルト9aからの剥離部におけるR1とR2の関係を、
R1/R2≧1.00、更に望ましくはR1/R2≧1.15
に設定することで、剥離部において転写材Sが水平に対して略垂直に排出されるような構成の画像形成装置においても、異常放電画像不良を効果的に抑制できる。
【実施例3】
【0047】
次に、本発明の実施例3を図5に基づいて説明する。
【0048】
図5は実施例3における第4の転写ニップ及び剥離部の構成断面図である。
【0049】
本実施例の特徴は、第4の転写ニップ部の構成にある。但し、各部材の基本的な構成は前記実施例1と同じであるので、前記実施例1と形態が同一の部分については同一符号を用いることでその説明を省略し、異なる形態の部分についてのみ説明する。
(画像形成構成)
3個の感光体ドラム1a,1b,1cの各各に対向して転写ベルト9aに当接する転写ローラ5a,5b,5cがそれぞれ併設されることで第1、第2、第3の転写ニップが形成されている。転写ローラ5a,5b,5cは、φ8mmの金属製芯金に1×103 〜1×1010Ωcmに抵抗調整された厚さ4.0mmの発泡のエピクロルヒドリンゴムを被覆したφ16.0mmの導電性ローラである。
【0050】
上記実施例1及び2では、転写ローラ5a,5b,5cは発泡のエピクロルヒドリンゴムを被覆した導電性ローラであるのに対して、転写ローラ5dは転写ベルト9aの張架ローラを兼ねているため、転写ローラ5a,5b,5cより硬度の高いソリッドのエピクロルヒドリンゴムを被覆した導電性ローラとしている。これにより、第1、第2及び第3の転写ニップと比較して第4の転写ニップのみ幅が狭い。転写ニップの幅が狭いと感光ドラムと転写ベルトによる転写材の挟持が不安定となり、濃度ムラ等の転写不良が発生する。
【0051】
そこで、本実施例においては、第4の転写ニップは、感光ドラム1dに対向して転写ベルト9aに当接する転写ローラ5dと転写補助ローラ5fにより形成する。これにより転写材Sは上記実施例1と比較して、より広い幅の第4の転写ニップN_T4により感光ドラム1dと転写ベルト9aに安定して狭持されるため、濃度ムラ等の転写不良の抑制が可能となる。
【0052】
以上のように、転写材Sの転写ベルト9aからの剥離部におけるR1とR2の関係を、
R1/R2≧1.00
に設定し、更に感光ドラムに対向して複数の部材を設置することで第4の転写ニップを形成することで、転写ベルトを用いた画像形成装置においても、異常放電画像不良を効果的に抑制しつつ感光ドラムと転写材の接触状態の悪化に起因する濃度ムラ等の画像不良を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図2】本発明の実施例1に係る画像形成装置の剥離部の概略断面図である。
【図3】本発明の実施例2に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図4】本発明の実施例2に係る画像形成装置の剥離部の概略断面図である。
【図5】本発明の実施例3に係る画像形成装置の第4の転写ニップ及び剥離部の概略断面図である。
【符号の説明】
【0054】
S 転写材
D 転写材排出方向
G 搬送ガイド
1 感光ドラム
2 帯電手段
3 露光手段
4 現像手段
5a〜5d 転写ローラ
5f 転写補助ローラ
6 クリーニング手段
7 画像形成ユニット
8 給送部
9 搬送手段
9a 転写ベルト
9b 駆動ローラ
9c,9d 従動ローラ
9f 吸着ローラ
10 定着部
10a 定着ベルト
10b 弾性加圧ローラ
10c ベルトガイド部材
11 バイアス源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体を各々有する複数の画像形成ユニットと、表面にて担持搬送する転写材に前記像担持体上のトナー像が転写される転写ベルトを有し、前記転写ベルトは複数の張架ローラに張架されており、前記転写ベルトの移動方向の下流端に設けた剥離部で前記トナー像転写後の転写材が前記転写ベルトから剥離する画像形成装置において、
前記剥離部は、前記複数の画像形成ユニットの内の前記転写ベルトの移動方向の最下流に位置する画像形成ユニットの像担持体と前記張架ローラの内の1つ以上とによって前記転写ベルトを狭持するニップ下流端部であり、前記ニップ下流端部における前記像担持体表面の曲率半径R1と前記転写ベルト表面の曲率半径R2が、
R1/R2≧1.0
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記ニップ下流端において、前記像担持体表面の接線が水平に対して略垂直であり、前記ニップ下流端部における前記像担持体表面の曲率半径R1と前記転写ベルト表面の曲率半径R2が、
R1/R2≧1.15
であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。


【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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【公開番号】特開2006−350166(P2006−350166A)
【公開日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−178935(P2005−178935)
【出願日】平成17年6月20日(2005.6.20)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】