画像形成装置
【課題】二次転写位置で中間転写ベルトから記録媒体上に転写されたトナー像に、記録媒体の搬送方向の後方側へトナーが飛散する画像欠陥が生じるのを低減する。
【解決手段】画像形成部で形成されたトナー像が中間転写ベルト２０に転写され、二次転写位置２９で中間転写ベルトから記録媒体に転写される。二次転写位置では、中間転写ベルトの内周面に接触する対向ロール２３に対して二次転写ロール２６が二次転写ベルト２８及び中間転写ベルトを介して押圧され、対向ロールとの間に転写電圧が印加される。そして、二次転写位置の上流側には、印加ロール３０が中間転写ベルトの内周面に接触するように設けられ、二次転写ロールに対してトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される。これにより、中間転写ベルトと二次転写ロールとの間に電界が生じる。
【解決手段】画像形成部で形成されたトナー像が中間転写ベルト２０に転写され、二次転写位置２９で中間転写ベルトから記録媒体に転写される。二次転写位置では、中間転写ベルトの内周面に接触する対向ロール２３に対して二次転写ロール２６が二次転写ベルト２８及び中間転写ベルトを介して押圧され、対向ロールとの間に転写電圧が印加される。そして、二次転写位置の上流側には、印加ロール３０が中間転写ベルトの内周面に接触するように設けられ、二次転写ロールに対してトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される。これにより、中間転写ベルトと二次転写ロールとの間に電界が生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像保持体上の静電潜像にトナーを転移して可視像を形成する画像形成装置として、像保持体上のトナー像を中間転写体に一旦転写し、この中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写するものが広く採用されている。そして、中間転写体としては、駆動ロールや支持ロール等の複数のロール状部材に張架されて周回移動する無端状の中間転写ベルトが多く用いられている。
【０００３】
このような装置では、像保持体上で形成されたトナー像は一次転写位置で中間転写ベルトに転写され、中間転写ベルトの周回移動によって二次転写位置へ搬送される。二次転写位置には、例えば特許文献１に記載されているように中間転写ベルトの内周面に押し付けられるバックアップ部材と中間転写ベルトの外側から該中間転写ベルトを介してバックアップ部材に押圧される二次転写部材が配置されている。そして、記録媒体は中間転写ベルトに重ね合わされて二次転写部材とバックアップ部材との間に挟み込まれる。二次転写部材とバックアップ部材との間には電界が形成されており、電荷を有するトナーは電界内で中間転写ベルトから記録媒体上に転移される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４４３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような画像形成装置において、記録媒体上にトナー像を転写するときに、記録媒体の搬送方向の後方側へトナーが飛散して画像欠陥となることがある。
本願発明は、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散する画像欠陥の発生を低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 トナーによる画像を形成する画像形成部と、 周面の方向への周回移動が可能に支持され、前記画像が外周面上に一次転写される中間転写ベルトと、 前記中間転写ベルトの外周面に接触し、該中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材と、 前記中間転写ベルトの内周面と当接するよう設けられ、前記二次転写部材と対向する対向部材と、 前記中間転写ベルトの周回移動方向における前記二次転写位置の上流側で該中間転写ベルトと接触し、前記二次転写部材との間にトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される印加部材と、を有することを特徴とする画像形成装置
を提供する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、 前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧は、前記中間転写ベルトと前記二次転写部材との間に電界を形成し、該電界は、前記二次転写位置の上流側で前記トナーが前記中間転写ベルトの周面に沿った方向へ移動するのを拘束するように設定されるものとする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、 前記電圧は、該画像形成装置の設置場所の湿度が低くなるのにしたがって、低電圧に設定又はＯＦＦ状態とされるものとする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置において、 前記画像形成部で形成されるトナー像が、前記中間転写ベルトの移動方向を横切る方向の直線を含むものであるか否かを判別する判別手段を備え、前記直線を含むものであると判別されたときに、前記印加部材と前記二次転写部材との間に前記電圧を印加するように設定されているものとする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の画像形成装置において、 前記トナー像が転写される記録媒体の平滑度、前記中間転写ベルトの移動速度及び湿度の少なくとも一つのデータを取得し、これに基づいて前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧のＯＮ／ＯＦＦ又は電圧値を制御するものとする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散する画像欠陥の発生を低減することができる。
【００１２】
請求項２に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散するのを、印加部材と二次転写部材との間の電界内でトナーに作用する力によって拘束することができる。
【００１３】
請求項３に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、画像の鮮明度の低下を低減することができる。
【００１４】
請求項４に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、後方側にトナーが飛散する画像欠陥が生じやすい画像について、この画像欠陥の発生を低減することと、この画像欠陥が生じにくい画像について鮮明度の低下を低減することとの両立が可能となる。
【００１５】
請求項５に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、画像形成時における条件が後方側へトナーが飛散する画像欠陥を生じやすいときについて、この画像欠陥の発生を低減することと、この画像欠陥が生じにくい条件のときに画像の鮮明度の低下を低減することの両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の二次転写が行われる位置の構成を示す拡大図である。
【図３】図１に示す画像形成装置の二次転写位置に形成される電界の状態を示す概略図である。
【図４】図１に示す画像形成装置の印加部材に印加する電圧とトナーの飛散が生じる頻度との関係を示す図である。
【図５】図１に示す画像形成装置の印加部材として、一つのロールを設けた場合及び二つのロールを設けた場合について、これらの印加部材に印加する電圧とトナーの飛散が生じる頻度との関係を示す図である。
【図６】本発明が解決しようとする課題である画像欠陥を示す概略図である。
【図７】図６に示す画像欠陥の拡大図である。
【図８】図６及び図７に示す画像欠陥が生じる原因を説明する概略断面図である。
【図９】二次転写位置及び二次転写位置の上流側でトナーに作用する力を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。また、図２は、図１に示す画像形成装置の二次転写が行われる位置の拡大図である。
この画像形成装置は、４色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、これらと対向する中間転写ベルト２０とを備えている。中間転写ベルト２０は、これらの画像形成ユニット１０のそれぞれと対向するように張架され、周面が周回駆動されるものである。この中間転写ベルト２０の周回移動方向における上流側から順に、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｃ、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｋが配列され、その下流側には、二次転写を行うための二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向するように配置されている。この二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向する二次転写位置２９にはシート収容部８から搬送路９を経て、シート状の記録媒体が送り込まれる。記録媒体の搬送経路における二次転写位置２９の下流側には、トナー像が転写された記録媒体の搬送装置２５並びにトナー像を加熱及び加圧して記録媒体上に圧着する定着装置７が設けられている。さらに下流側にはトナー像が定着された記録媒体を重ねて保持する排紙保持部（図示しない）が設けられている。
【００１８】
上記画像形成ユニット１０のそれぞれは、表面に静電潜像が形成されて像保持体として機能する感光体ドラム１を有しており、各感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２と、感光体ドラム上に形成された潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト２０上に一次転写する一次転写ロール５と、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６と、を備えている。また、帯電された感光体ドラム１のそれぞれについて、画像信号に基づいて像光を発生する露光装置３が設けられ、現像装置５が対向する位置の上流側で感光体ドラム１に像光を照射して静電潜像を書き込むものとなっている。
【００１９】
感光体ドラム１は、金属の円筒状部材の周面に有機感光体層を積層して形成したものであり、金属部分が電気的に接地されている。また、電圧が印加されるものであってもよい。
【００２０】
上記帯電装置２は、被帯電体である感光体ドラム１の周面と間隔をあけて張架された電極ワイヤを備えるものであり、この電極ワイヤと感光体ドラム１との間に電圧を印加し、コロナ放電を生じさせて感光体ドラム１の表面を帯電するものである。
本実施の形態では、上記のようにコロナ放電によって帯電させる装置を用いたが、固体放電器やロール形状又はブレード形状などの接触あるいは非接触帯電装置を用いることもできる。
【００２１】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向（軸線方向）に走査するものである。これによりそれぞれの感光体ドラム１の表面に各色の画像に相当する静電潜像が形成される。
【００２２】
上記現像装置４は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものであり、感光体ドラム１と対向する位置に現像ロール４ａを備え、回転する現像ロール４ａの周面上に二成分現像剤の層が形成される。この現像ロール４ａの周面から感光体ドラム１上にトナーを転移して潜像を可視化する。また、画像形成にともない消費されたトナーは、消費量に応じて補充されるようになっている。
【００２３】
上記一次転写ロール５は、金属の芯材に導電性粒子が添加されたゴム材で外周面を被覆したものであり、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについて感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向する位置の中間転写ベルト２０の背面側に配置されている。そして、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に転写電圧が印加され、これらが対向する一次転写位置１９で、通過する中間転写ベルト２０に感光体ドラム上のトナー像を静電的に転写するものである。
【００２４】
上記クリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に接触して配置されたクリーニングブレード及びクリーニングブラシにより、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去するものである。
【００２５】
上記中間転写ベルト２０は、複数の層を重ね合わせたフィルム状の部材を無端状に形成したものである。それぞれの層は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂などの樹脂材料に、カーボンやイオン導電物質などの導電性付与のための物質を添加し、予め定められた表面抵抗率となるように調整されている。
本実施の形態の中間転写ベルトは、複数の層のうち最も内側の層（以後、「最内層」とする）の内周面の表面抵抗率は複数の層のうち最も外側の層（以後、「最外層」とする）の外周面の表面抵抗率より小さくなるように調整されている。最外層の表面抵抗率の常用対数値を１１．０ＬｏｇΩ／□程度とし、最内層の表面抵抗率の常用対数値は、最外層の表面抵抗率の値より１．０ＬｏｇΩ／□以上小さく設定するのが望ましい。
【００２６】
このような中間転写ベルト２０は、回転駆動される駆動ロール２１と、中間転写ベルト２０の幅方向への偏りを調整する調整ロール２２と、対向ロール２３とに張架されて図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動するものとなっている。
【００２７】
上記対向ロール２３と中間転写ベルト２０を挟んで対向する位置に配置された二次転写部材２４は、二次転写ロール２６と、補助ロール２７と、これらに張架された二次転写ベルト２８とを有するものである。二次転写ベルト２８は中間転写ベルト２０と重ね合わされた状態で対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に挟み込まれ、中間転写ベルト２０が周回駆動されるのにともなって周回移動するものとなっている。また、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８との間に記録媒体が送り込まれたときには、この記録媒体を挟み込んで搬送するものとなっている。そして、二次転写ロール２６と対向ロール２３との間に転写用の電界を形成するために、転写電圧が印加される。この転写電圧は、例えば−１ｋＶ以上で−６ｋＶ以下の範囲内で設定され、対向ロール２３の電位がトナーと同極性側となるように印加される。つまり、トナーの帯電極性が負である場合には、対向ロール２３が二次転写ロール２６より低電位となるように転写電圧が印加される。
【００２８】
上記二次転写ロール２６は、金属の芯材２６ａの外周面上に、導電性粒子が添加されたゴム材の外周層２６ｂを形成したものである。外周層２６ｂは複数の層で構成されるものが望ましく、例えば三層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆するコーティング層とを有するものとなる。コア層はカーボンブラック等の導電性粒子を添加したシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はＥＰＤＭ等の発泡体で、中間層はこれらの材料の発泡していない材料で形成することができる。コーティング層は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルコキシ樹脂等で形成することができる。また、この二次転写ロールの外周層の体積抵抗率は、１０7Ωｃｍ以下であることが望ましい。
【００２９】
上記対向ロール２３は、金属の芯材２３ａの外周面上に外周層２３ｂを形成したものであり、外周層２３ｂは単層又は複数の層から構成されるもののいずれでもよい。単層構造の場合は、例えばカーボンブラック等の導電性粒子を添加したシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はＥＰＤＭ等で形成することができる。二層構造の場合は、上記ゴム層の外周面を該ゴム層より表面抵抗率の大きい材料で被覆したものとする。対向ロール２３の表面抵抗率の値は、１０7Ω／□以上で１０11Ω／□以下の範囲とするのが望ましい。
【００３０】
上記中間転写ベルト２０の周回移動方向における二次転写位置２９の上流側には、印加部材である２つの印加ロール３０が中間転写ベルト２０の内周面と接触し、軸線回りに回転が可能に支持されている。
これら２つの印加ロール３０ａ，３０ｂは金属製のロールであり、二次転写ロール２６との間に電圧が印加される。この電圧は、印加ロール３０の電位がトナーと同極性側となるように印加され、使用するトナーが負極性の場合、例えば−１ｋＶから−６ｋＶまでの範囲内で設定するのが望ましい。
【００３１】
上記印加ロール３０は、中間転写ベルト２０に接するとともに、調整ロール２２と対向ロール２３との間で張架された中間転写ベルト２０を外側にほとんど押し出さない位置に支持されている。そして、２つの印加ロール３０ａ，３０ｂは、二次転写ロール２６と対向ロール２３との中心を結ぶ線上から中間転写ベルト２０に沿って上流側に３ｃｍ及び５ｃｍの位置で該中間転写ベルト２０と接触している。
【００３２】
上記定着装置７は、加熱源を内蔵した加熱ロール７ａと、この加熱ロール７ａに圧接される加圧ロール７ｂとを備えており、これらが互いに接触してニップ部を形成している。トナー像が転写された記録媒体は、上記ニップ部に送り込まれ、回転駆動される加熱ロール７ａと加圧ロール７ｂとの間で加熱されるとともに加圧され、トナー像が記録媒体上に圧着されるものとなっている。
【００３３】
このような画像形成装置は、以下のように動作する。
画像形成動作が開始されると感光体ドラム１が回転駆動され、帯電装置２によって各感光体ドラム１の表面が帯電される。そして、露光装置３からは、画像データに基づいて点滅するレーザ光が出力され、感光体ドラム１の表面の感光層に走査される。これにより、レーザ光の照射位置の電位が減衰し、露光された位置と露光されていない位置との間に静電電位の差が生じ、いわゆる静電潜像が感光体ドラム１の表面に形成される。
【００３４】
このようにして感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１の回転により現像ロール４ａと対向する現像位置まで搬送される。この現像位置を通過するときに、現像ロール４ａに付着しているトナーが感光体ドラム表面の像部分に静電的に転移し、トナー像が形成される。
【００３５】
一次転写位置１９では、感光体ドラム１と一次転写ロール５とが中間転写ベルト２０を介して対向しており、これらの間に転写電圧が印加されている。各感光体ドラム１の表面で現像されたトナー像が一次転写位置１９へ搬送されると感光体ドラム１と一次転写ロール５との間に形成されている電界内で静電気力がトナーに作用し、感光体ドラム１表面のトナー像が中間転写ベルト２０の表面に転写される。このとき一次転写ロール５に印加される転写電圧は、トナーの極性（−）と逆極性（＋）となっている。
【００３６】
このようにして、中間転写ベルト２０は、それぞれの画像形成ユニット１０と順次に対向して各色のトナー像が重ね合わせて転写される。全ての色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト２０は、図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動し、中間転写ベルト２０の内面に接する対向ロール２３と、二次転写部材２４とが対向する二次転写位置２９にトナー像が搬送される。
【００３７】
二次転写ベルト２８と中間転写ベルト２０との間には、中間転写ベルト２０上のトナー像が搬送されるタイミングにあわせて記録媒体Ｐが送り込まれ、二次転写のための電界が二次転写ロール２６と対向ロール２３との間に形成される。このとき形成される電界内で静電気力がトナーに作用し、中間転写ベルト２０の表面のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。
その後、記録媒体Ｐは搬送装置２５によって定着装置７へ送り込まれ、トナー像が加熱及び加圧されて、複数色が重ね合わされたトナー像が記録媒体の表面に定着される。
このようにして、カラー画像の定着が完了した記録媒体は、排紙保持部へ向けて搬送され、一連のカラー画像形成動作が終了する。
【００３８】
上記工程で、中間転写ベルト２０上のトナー像が記録媒体Ｐに転写されるとき、二次転写ロール２６と対向ロール２３との間には、図３に示すように二次転写用の電界Ａが形成されている。そして、この電界Ａの他に、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に電圧が印加されることにより、中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間にも電界Ｂが生じている。この電界Ｂは、印加ロール３０、中間転写ベルト２０、記録媒体Ｐ、二次転写ベルト２８、二次転写ロール２６の抵抗値に応じて中間転写ベルト２０に電位が生じ、この中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間の電位差によって生じるものである。そして、この電界Ｂは、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域よりも上流側で、トナー像が保持された中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとが重ね合わされた領域で生じており、中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとの間に挟まれたトナーを拘束する力を発生させる。つまり、電界Ｂは中間転写ベルト２０及び記録媒体Ｐの面を突き抜ける方向に作用し、トナーが記録媒体の表面に沿った方向に移動するのを拘束するものとなる。この拘束力は、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入する直前のトナーが進行方向の後方側に飛散するのを拘束することになる。これにより、例えば図６に示すような画像欠陥の発生を低減することになる。
【００３９】
図６に示す画像欠陥は、記録媒体の進行方向を横切る方向に描かれた複数本の細線を有する画像で、細線を構成するトナーが記録媒体の進行方向の後方側に飛散するものである。この飛散は、複数本の細線上の分散した位置で発生しており、この飛散部分を拡大すると図７に示すようになっている。つまり、細線上の極狭い範囲でトナーＴが後方側に吹き飛ばされるように移動している。そして、このような画像欠陥は、細線が記録媒体Ｐの進行方向に対して交差しているとき、特に直角に近い角度となっているとき、細線の太さが０．１〜０．５ｍｍ程度のとき、細線の間隔が２〜５ｍｍ程度のときに生じ易くなる。
【００４０】
このような画像欠陥は次のようにして発生するものと考えることができる。
二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入する前に、図８（ａ）に示すように中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとが重ね合わされ、記録媒体Ｐの背面は二次転写ベルト２８に接触する。このとき中間転写ベルト２０上のトナーＴが記録媒体Ｐとの間に挟み込まれ、前方側にある細線のトナーＴ1と後方側にある細線のトナーＴ2との間に空間Ｓが形成される。この空間Ｓは、中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との圧接力Ｆ1が小さいときは、押しつぶされることなく維持されているが、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入するときに、図８（ｂ）に示すように、大きな圧接力Ｆ2によって前方側から上記空間Ｓが押しつぶされる。そして、細線が記録媒体Ｐの搬送方向に対して交差して複数描かれている画像、特に記録媒体Ｐの搬送方向に対して細線が直角に近い角度で複数描かれている画像等では、上記空間Ｓ内の空気が閉じ込められるようになって排出路が形成されにくくなる。このため、上記空間Ｓが前方側から押しつぶされると、図８（ｂ）中に矢印Ｃで示すように、圧接力が弱い後方側で細線を形成しているトナー粒子群Ｔ2が空気圧によって吹き飛ばされ、後方側に上記空間Ｓ内の空気が開放される。これにより後方側の細線を構成するトナーが後方側に散乱するものと考えられる。
【００４１】
このような現象が生じるときに、図８（ｂ）中に示す電界Ｂ、つまり中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間に形成されている電界Ｂがあると、電荷を有するトナーに拘束力が作用し、後方側に吹き飛ばす力に対して抵抗するものとなる。
【００４２】
この電界Ｂによるトナーを拘束する力は、次のような作用によるものを含むと考えることができる。
対向ロール２３が二次転写ロール２６と対向する中心位置付近では電界Ａが二次転写ロール２６から対向ロール２３に向かって記録媒体Ｐの厚さ方向に作用するのに対し、電界Ｂが作用する領域では電界Ａが作用する領域に比べて中間転写ベルト２０に存在する負電荷が粗となっており、電界Ｂは図９（ａ）に示すように記録媒体の面に対して傾斜した方向に形成される。このため、負電荷を有するトナー粒子に作用する静電気力Ｅも傾斜した方向となり、図９（ｂ）に示すように上記静電気力Ｅの記録媒体Ｐの表面に沿った方向の成分Ｅｈが、該記録媒体Ｐの搬送方向における上流側に向かって作用する。この力が、トナー粒子Ｔを下流側に吹き飛ばそうとする力Ｗに抵抗するものとなる。
【００４３】
一方、上記中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間に形成されている電界Ｂは、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域（図３中に符号Ｄで示す領域）でも作用する。このため、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する前にトナーの転移が生じて像の鮮明度が低下する、いわゆる滲みが発生する虞が考えられる。しかし、図３に示すように記録媒体Ｐを二次転写ベルト２６に接触する位置より上流側で中間転写ベルト２０に接触させることにより、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域Ｄの電界の強さを小さく抑えることができ、これによりトナーが後方側に飛散する画像欠陥の抑制と像の鮮明度が低下することの抑制とを両立させることが容易となる。
また、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧を調整して、上記像の鮮明度が低下する欠陥の発生を抑えることができる。さらに、中間転写ベルト２０を複数の層から構成されるものとし、最内層の内周面の表面抵抗率が最外層の外周面の表面抵抗率より小さくなるように調整することによっても、トナーが後方側に飛散する画像欠陥の抑制と像の鮮明度が低下することの抑制とを両立させることが容易となる。
【００４４】
なお、上記印加ロール３０と二次転写ロール２６との間には、トナー像の二次転写を行うときのすべてにおいて電圧を印加するものであってもよいが、トナーが後方に飛散する画像欠陥が生じやすい条件のときに、電圧を印加するように制御することもできる。上記画像欠陥が生じにくい条件では、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間の電圧の印加を停止してもトナーが後方へ飛散する画像欠陥が発生する可能性は少なく、電圧の印加を停止すると、電圧を印加することによる像の鮮明度の低下が生じる可能性も小さくなる。
【００４５】
例えば、転写する画像が欠陥を生じ易いものであるか否かを画像データから判別し、欠陥が生じ易いものであるときに印加ロール３０に電圧を印加することができる。欠陥が生じやすい画像は、前述の記録媒体の進行方向と直角方向に複数の細線を含む画像や、多重の円又は円弧を含む画像等が考えられる。また、細線以外の像の後方に間隔をあけて細線がある画像等も欠陥が生じる可能性がある。これらの画像を基本形態として記憶しておき、画像処理装置において画像データからこれらの基本形態に該当する画像を含むか否かを判別して印加ロール３０への電圧印加を制御することができる。
【００４６】
また、環境条件、画像形成速度、使用する記録媒体等も、トナーが後方に飛散する画像欠陥の生じ易さに影響している。湿度が高いときにはトナーの帯電量が低下し、上記画像欠陥が生じ易くなる。画像形成速度つまり中間転写ベルトの移動速度が速いときには、移動速度が遅いときに比べ中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とトナーＴとで囲まれた空間が急激に押しつぶされ、トナーの飛散が生じ易くなる。また、使用する記録媒体Ｐがコート紙等の平滑なものであるときには、表面が粗なものに比べて中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とトナーＴとで囲まれた空間内の空気が抜けにくく、上記画像欠陥が生じやすくなる。したがって、上記のような条件についてのデータを取得する手段を備えるものとし、これらデータに基づいて、又はこれらのデータの組み合わせに基づいて、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に電圧を印加するか否かを制御してもよい。
【００４７】
また、上記のようなデータに基づいて印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧値を制御することもできる。例えば、画像形成装置の設置位置の湿度を検出するセンサを備えるものとし、この検出結果に基づき、湿度が低いときには印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧を低く設定し、湿度が高いときには、低湿のときより印加する電圧を高く設定する。これにより、トナーが記録媒体の搬送方向の後方側へ飛散する画像欠陥を抑制することと、滲むように鮮明度が低下する画像の欠陥の抑制とを両立させることができる。このような作用についての実験結果は後述する。
【００４８】
以上に説明した実施の形態では、印加部材として、２つの金属ロールを備えた印加ロール３０を用いたが、この他の形態であって、中間転写ベルトに電位を付与できる部材を採用することもできる。例えば、表面の位置を固定して支持され、周回移動する中間転写ベルトの内周面が接触して擦りつけられる部材であってもよい。また、３つ以上の部材を並べて用いるものであってもよいし、一つの部材が接触されるものであってもよい。また、支持される位置については、調整ロールや対向ロール等に張架された中間転写ベルトに対して内側から押し付けて中間転写ベルトを外側に押し出すように印加部材を配置してもよい。また、中間転写ベルトの周面の移動方向には、二次転写部材と対向部材とが互いに押圧される位置の上流側で中間転写ベルトと二次転写部材との間のトナーが記録媒体の表面に沿った方向に移動するのを拘束する電界を形成することができる位置であれば、位置を変更して設定することができる。
【００４９】
一方、上記実施の形態では、二次転写部材２４が二次転写ロール２６と補助ロール２７と二次転写ベルト２８とを有するものであったが、二次転写部材はこのような形態に限定されるものではなく、二次転写ロールが中間転写ベルト又は記録媒体に直接押圧されるものであってもよい。また、回転しないように支持されたパッド状の部材であってもよい。
さらに、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他の形態として実施することもできる。
【００５０】
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
［実験１］
この実験は、図１及び図２に示す画像形成装置を使用して画像を形成し、トナーが後方に飛散する画像欠陥の発生頻度と、印加ロール３０に印加する電圧との関係を調査したものである。図１及び図２に示す実施の形態では、二次転写ロール２６の電位を０Ｖとしており、印加ロール３０が正又は負の電位となるように電圧を印加する。
形成した画像は、トナーが後方に飛散する画像欠陥が生じ易い典型的な例として、記録媒体の移動方向と直角となる方向に線幅０．３ｍｍの細線を３ｍｍ間隔で形成するものである。また、この細線はブラックトナーを用いた像とシアントナーを用いた像とを重ね合わせたものとする。
この像を中間転写ベルト２０上に形成し、二次転写位置で記録媒体Ｐ上に転写した後、定着する。そして、トナーが後方へ飛散する欠陥が生じた箇所を計数して、評価特性値とする。
【００５１】
図４は、印加ロール３０に印加する電圧値を０Ｖとしたときの欠陥発生数を基準とし、印加ロール３０が負側の電位となるように又は正側の電位となるように電圧を印加したときの画像欠陥の発生数を相対値として示すものである。
この図に示されるように、印加ロール３０に負側の電位を付与したときには、画像欠陥の発生数は低減され、正側の電位が付与されたときには画像欠陥が増加する。
【００５２】
［実験２］
この実験では、図２に示される２つの印加ロール３０ａ，３０ｂのうち、下流側のロール３０ａのみ又は上流側のロール３０ｂのみを設けたときの効果を、二つのロールを設けたときと比較するものである。形成する画像及び評価の方法は実験１と同様に行う。
図５に示されるように、印加ロールとして下流側のロール３０ａのみ又は上流側のロール３０ｂのみを設けたときのいずれについても、印加ロール３０が負側の電位となるように電圧を印加することによって、画像欠陥が減少する傾向が認められる。しかし、一つのロールのみを設置したときには印加ロール３０と中間転写ベルト２０との接触状態が安定しておらず、減少傾向も２つのロールを用いた場合に比べて画像欠陥の減少傾向が安定していない。図１及び図２に示す実施形態のように二つのロールを用いることによって接触状態が改善され、一つのロールのみを使用する場合に比べ、安定して画像欠陥が低減される。
【００５３】
［実験３］
この実験では、図１及び図２に示す画像形成装置を使用し、高湿環境下と低湿環境下において、印加ロール３０に印加する電圧を変えて画像を形成する。そして、トナーが後方に飛散する画像欠陥の発生頻度と、画像の滲みの程度とを観察して比較したものである。結果は、表１に示すように、高湿環境下では印加ロール３０に印加する電圧を上昇させるとトナーの後方への飛散は減少する。そして、画像の滲みの程度はほとんど変化しない。一方、低湿環境では、印加ロール３０に印加する電圧が低電圧でも、トナーの後方への飛散を抑制する効果が顕著に現れる。さらに印加する電圧を上昇させてもトナーの飛散を抑制する効果は大きく変動しない。これに対して滲みの程度は印加ロール３０に印加する電圧を上昇させると著しく悪化する。このような実験の結果から、高湿の環境下では、印加ロール３０に印加する電圧を高く設定して、トナーの飛散を抑制し、低湿の環境下ではトナーの飛散が改善される範囲で電圧を低く設定するか、電圧の印加をＯＦＦ状態とし、滲みの程度が悪化するのを少なく抑えるのが望ましいことが分かる。
なお、この実験で滲みのグレードは、滲みが全く発生していないものをグレード０、滲みが極端に悪いものをグレード５とする。滲みがそれほど目立たず、画像として許容できる程度はグレード２に相当するものである。
【００５４】
【表１】
【符号の説明】
【００５５】
１：感光体ドラム、 ２：帯電装置、 ３：露光装置、 ４：現像装置、 ５：一次転写ロール、 ６：クリーニング装置、 ７：定着装置、 ８：シート収容部、 ９：搬送路、 、
１０：画像形成ユニット、 １９：一次転写位置、
２０：中間転写ベルト、 ２１：駆動ロール、 ２２：調整ロール、 ２３：対向ロール、 ２４：二次転写部材、 ２５：搬送装置、 ２６：二次転写ロール、 ２７：補助ロール、 ２８：二次転写ベルト、 ２９：二次転写位置、 ３０：印加ロール、
Ｐ：記録媒体、 Ｔ：トナー、 Ａ，Ｂ：電界の方向、 Ｃ：トナーが飛散する方向、 Ｄ：記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域、 Ｆ1，Ｆ2：圧接力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
像保持体上の静電潜像にトナーを転移して可視像を形成する画像形成装置として、像保持体上のトナー像を中間転写体に一旦転写し、この中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写するものが広く採用されている。そして、中間転写体としては、駆動ロールや支持ロール等の複数のロール状部材に張架されて周回移動する無端状の中間転写ベルトが多く用いられている。
【０００３】
このような装置では、像保持体上で形成されたトナー像は一次転写位置で中間転写ベルトに転写され、中間転写ベルトの周回移動によって二次転写位置へ搬送される。二次転写位置には、例えば特許文献１に記載されているように中間転写ベルトの内周面に押し付けられるバックアップ部材と中間転写ベルトの外側から該中間転写ベルトを介してバックアップ部材に押圧される二次転写部材が配置されている。そして、記録媒体は中間転写ベルトに重ね合わされて二次転写部材とバックアップ部材との間に挟み込まれる。二次転写部材とバックアップ部材との間には電界が形成されており、電荷を有するトナーは電界内で中間転写ベルトから記録媒体上に転移される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４４３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような画像形成装置において、記録媒体上にトナー像を転写するときに、記録媒体の搬送方向の後方側へトナーが飛散して画像欠陥となることがある。
本願発明は、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散する画像欠陥の発生を低減することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 トナーによる画像を形成する画像形成部と、 周面の方向への周回移動が可能に支持され、前記画像が外周面上に一次転写される中間転写ベルトと、 前記中間転写ベルトの外周面に接触し、該中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材と、 前記中間転写ベルトの内周面と当接するよう設けられ、前記二次転写部材と対向する対向部材と、 前記中間転写ベルトの周回移動方向における前記二次転写位置の上流側で該中間転写ベルトと接触し、前記二次転写部材との間にトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される印加部材と、を有することを特徴とする画像形成装置
を提供する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、 前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧は、前記中間転写ベルトと前記二次転写部材との間に電界を形成し、該電界は、前記二次転写位置の上流側で前記トナーが前記中間転写ベルトの周面に沿った方向へ移動するのを拘束するように設定されるものとする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、 前記電圧は、該画像形成装置の設置場所の湿度が低くなるのにしたがって、低電圧に設定又はＯＦＦ状態とされるものとする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置において、 前記画像形成部で形成されるトナー像が、前記中間転写ベルトの移動方向を横切る方向の直線を含むものであるか否かを判別する判別手段を備え、前記直線を含むものであると判別されたときに、前記印加部材と前記二次転写部材との間に前記電圧を印加するように設定されているものとする。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の画像形成装置において、 前記トナー像が転写される記録媒体の平滑度、前記中間転写ベルトの移動速度及び湿度の少なくとも一つのデータを取得し、これに基づいて前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧のＯＮ／ＯＦＦ又は電圧値を制御するものとする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散する画像欠陥の発生を低減することができる。
【００１２】
請求項２に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、記録媒体の搬送方向の後方側にトナーが飛散するのを、印加部材と二次転写部材との間の電界内でトナーに作用する力によって拘束することができる。
【００１３】
請求項３に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、画像の鮮明度の低下を低減することができる。
【００１４】
請求項４に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、後方側にトナーが飛散する画像欠陥が生じやすい画像について、この画像欠陥の発生を低減することと、この画像欠陥が生じにくい画像について鮮明度の低下を低減することとの両立が可能となる。
【００１５】
請求項５に係る画像形成装置では、本構成を備えていない画像形成装置と比較して、画像形成時における条件が後方側へトナーが飛散する画像欠陥を生じやすいときについて、この画像欠陥の発生を低減することと、この画像欠陥が生じにくい条件のときに画像の鮮明度の低下を低減することの両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の二次転写が行われる位置の構成を示す拡大図である。
【図３】図１に示す画像形成装置の二次転写位置に形成される電界の状態を示す概略図である。
【図４】図１に示す画像形成装置の印加部材に印加する電圧とトナーの飛散が生じる頻度との関係を示す図である。
【図５】図１に示す画像形成装置の印加部材として、一つのロールを設けた場合及び二つのロールを設けた場合について、これらの印加部材に印加する電圧とトナーの飛散が生じる頻度との関係を示す図である。
【図６】本発明が解決しようとする課題である画像欠陥を示す概略図である。
【図７】図６に示す画像欠陥の拡大図である。
【図８】図６及び図７に示す画像欠陥が生じる原因を説明する概略断面図である。
【図９】二次転写位置及び二次転写位置の上流側でトナーに作用する力を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。また、図２は、図１に示す画像形成装置の二次転写が行われる位置の拡大図である。
この画像形成装置は、４色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、これらと対向する中間転写ベルト２０とを備えている。中間転写ベルト２０は、これらの画像形成ユニット１０のそれぞれと対向するように張架され、周面が周回駆動されるものである。この中間転写ベルト２０の周回移動方向における上流側から順に、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｃ、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｋが配列され、その下流側には、二次転写を行うための二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向するように配置されている。この二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向する二次転写位置２９にはシート収容部８から搬送路９を経て、シート状の記録媒体が送り込まれる。記録媒体の搬送経路における二次転写位置２９の下流側には、トナー像が転写された記録媒体の搬送装置２５並びにトナー像を加熱及び加圧して記録媒体上に圧着する定着装置７が設けられている。さらに下流側にはトナー像が定着された記録媒体を重ねて保持する排紙保持部（図示しない）が設けられている。
【００１８】
上記画像形成ユニット１０のそれぞれは、表面に静電潜像が形成されて像保持体として機能する感光体ドラム１を有しており、各感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２と、感光体ドラム上に形成された潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト２０上に一次転写する一次転写ロール５と、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６と、を備えている。また、帯電された感光体ドラム１のそれぞれについて、画像信号に基づいて像光を発生する露光装置３が設けられ、現像装置５が対向する位置の上流側で感光体ドラム１に像光を照射して静電潜像を書き込むものとなっている。
【００１９】
感光体ドラム１は、金属の円筒状部材の周面に有機感光体層を積層して形成したものであり、金属部分が電気的に接地されている。また、電圧が印加されるものであってもよい。
【００２０】
上記帯電装置２は、被帯電体である感光体ドラム１の周面と間隔をあけて張架された電極ワイヤを備えるものであり、この電極ワイヤと感光体ドラム１との間に電圧を印加し、コロナ放電を生じさせて感光体ドラム１の表面を帯電するものである。
本実施の形態では、上記のようにコロナ放電によって帯電させる装置を用いたが、固体放電器やロール形状又はブレード形状などの接触あるいは非接触帯電装置を用いることもできる。
【００２１】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向（軸線方向）に走査するものである。これによりそれぞれの感光体ドラム１の表面に各色の画像に相当する静電潜像が形成される。
【００２２】
上記現像装置４は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものであり、感光体ドラム１と対向する位置に現像ロール４ａを備え、回転する現像ロール４ａの周面上に二成分現像剤の層が形成される。この現像ロール４ａの周面から感光体ドラム１上にトナーを転移して潜像を可視化する。また、画像形成にともない消費されたトナーは、消費量に応じて補充されるようになっている。
【００２３】
上記一次転写ロール５は、金属の芯材に導電性粒子が添加されたゴム材で外周面を被覆したものであり、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについて感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向する位置の中間転写ベルト２０の背面側に配置されている。そして、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に転写電圧が印加され、これらが対向する一次転写位置１９で、通過する中間転写ベルト２０に感光体ドラム上のトナー像を静電的に転写するものである。
【００２４】
上記クリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に接触して配置されたクリーニングブレード及びクリーニングブラシにより、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去するものである。
【００２５】
上記中間転写ベルト２０は、複数の層を重ね合わせたフィルム状の部材を無端状に形成したものである。それぞれの層は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、フッ素系樹脂などの樹脂材料に、カーボンやイオン導電物質などの導電性付与のための物質を添加し、予め定められた表面抵抗率となるように調整されている。
本実施の形態の中間転写ベルトは、複数の層のうち最も内側の層（以後、「最内層」とする）の内周面の表面抵抗率は複数の層のうち最も外側の層（以後、「最外層」とする）の外周面の表面抵抗率より小さくなるように調整されている。最外層の表面抵抗率の常用対数値を１１．０ＬｏｇΩ／□程度とし、最内層の表面抵抗率の常用対数値は、最外層の表面抵抗率の値より１．０ＬｏｇΩ／□以上小さく設定するのが望ましい。
【００２６】
このような中間転写ベルト２０は、回転駆動される駆動ロール２１と、中間転写ベルト２０の幅方向への偏りを調整する調整ロール２２と、対向ロール２３とに張架されて図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動するものとなっている。
【００２７】
上記対向ロール２３と中間転写ベルト２０を挟んで対向する位置に配置された二次転写部材２４は、二次転写ロール２６と、補助ロール２７と、これらに張架された二次転写ベルト２８とを有するものである。二次転写ベルト２８は中間転写ベルト２０と重ね合わされた状態で対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に挟み込まれ、中間転写ベルト２０が周回駆動されるのにともなって周回移動するものとなっている。また、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８との間に記録媒体が送り込まれたときには、この記録媒体を挟み込んで搬送するものとなっている。そして、二次転写ロール２６と対向ロール２３との間に転写用の電界を形成するために、転写電圧が印加される。この転写電圧は、例えば−１ｋＶ以上で−６ｋＶ以下の範囲内で設定され、対向ロール２３の電位がトナーと同極性側となるように印加される。つまり、トナーの帯電極性が負である場合には、対向ロール２３が二次転写ロール２６より低電位となるように転写電圧が印加される。
【００２８】
上記二次転写ロール２６は、金属の芯材２６ａの外周面上に、導電性粒子が添加されたゴム材の外周層２６ｂを形成したものである。外周層２６ｂは複数の層で構成されるものが望ましく、例えば三層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆するコーティング層とを有するものとなる。コア層はカーボンブラック等の導電性粒子を添加したシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はＥＰＤＭ等の発泡体で、中間層はこれらの材料の発泡していない材料で形成することができる。コーティング層は、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、パーフルオロアルコキシ樹脂等で形成することができる。また、この二次転写ロールの外周層の体積抵抗率は、１０7Ωｃｍ以下であることが望ましい。
【００２９】
上記対向ロール２３は、金属の芯材２３ａの外周面上に外周層２３ｂを形成したものであり、外周層２３ｂは単層又は複数の層から構成されるもののいずれでもよい。単層構造の場合は、例えばカーボンブラック等の導電性粒子を添加したシリコーンゴム、ウレタンゴム、又はＥＰＤＭ等で形成することができる。二層構造の場合は、上記ゴム層の外周面を該ゴム層より表面抵抗率の大きい材料で被覆したものとする。対向ロール２３の表面抵抗率の値は、１０7Ω／□以上で１０11Ω／□以下の範囲とするのが望ましい。
【００３０】
上記中間転写ベルト２０の周回移動方向における二次転写位置２９の上流側には、印加部材である２つの印加ロール３０が中間転写ベルト２０の内周面と接触し、軸線回りに回転が可能に支持されている。
これら２つの印加ロール３０ａ，３０ｂは金属製のロールであり、二次転写ロール２６との間に電圧が印加される。この電圧は、印加ロール３０の電位がトナーと同極性側となるように印加され、使用するトナーが負極性の場合、例えば−１ｋＶから−６ｋＶまでの範囲内で設定するのが望ましい。
【００３１】
上記印加ロール３０は、中間転写ベルト２０に接するとともに、調整ロール２２と対向ロール２３との間で張架された中間転写ベルト２０を外側にほとんど押し出さない位置に支持されている。そして、２つの印加ロール３０ａ，３０ｂは、二次転写ロール２６と対向ロール２３との中心を結ぶ線上から中間転写ベルト２０に沿って上流側に３ｃｍ及び５ｃｍの位置で該中間転写ベルト２０と接触している。
【００３２】
上記定着装置７は、加熱源を内蔵した加熱ロール７ａと、この加熱ロール７ａに圧接される加圧ロール７ｂとを備えており、これらが互いに接触してニップ部を形成している。トナー像が転写された記録媒体は、上記ニップ部に送り込まれ、回転駆動される加熱ロール７ａと加圧ロール７ｂとの間で加熱されるとともに加圧され、トナー像が記録媒体上に圧着されるものとなっている。
【００３３】
このような画像形成装置は、以下のように動作する。
画像形成動作が開始されると感光体ドラム１が回転駆動され、帯電装置２によって各感光体ドラム１の表面が帯電される。そして、露光装置３からは、画像データに基づいて点滅するレーザ光が出力され、感光体ドラム１の表面の感光層に走査される。これにより、レーザ光の照射位置の電位が減衰し、露光された位置と露光されていない位置との間に静電電位の差が生じ、いわゆる静電潜像が感光体ドラム１の表面に形成される。
【００３４】
このようにして感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１の回転により現像ロール４ａと対向する現像位置まで搬送される。この現像位置を通過するときに、現像ロール４ａに付着しているトナーが感光体ドラム表面の像部分に静電的に転移し、トナー像が形成される。
【００３５】
一次転写位置１９では、感光体ドラム１と一次転写ロール５とが中間転写ベルト２０を介して対向しており、これらの間に転写電圧が印加されている。各感光体ドラム１の表面で現像されたトナー像が一次転写位置１９へ搬送されると感光体ドラム１と一次転写ロール５との間に形成されている電界内で静電気力がトナーに作用し、感光体ドラム１表面のトナー像が中間転写ベルト２０の表面に転写される。このとき一次転写ロール５に印加される転写電圧は、トナーの極性（−）と逆極性（＋）となっている。
【００３６】
このようにして、中間転写ベルト２０は、それぞれの画像形成ユニット１０と順次に対向して各色のトナー像が重ね合わせて転写される。全ての色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト２０は、図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動し、中間転写ベルト２０の内面に接する対向ロール２３と、二次転写部材２４とが対向する二次転写位置２９にトナー像が搬送される。
【００３７】
二次転写ベルト２８と中間転写ベルト２０との間には、中間転写ベルト２０上のトナー像が搬送されるタイミングにあわせて記録媒体Ｐが送り込まれ、二次転写のための電界が二次転写ロール２６と対向ロール２３との間に形成される。このとき形成される電界内で静電気力がトナーに作用し、中間転写ベルト２０の表面のトナー像が記録媒体Ｐに転写される。
その後、記録媒体Ｐは搬送装置２５によって定着装置７へ送り込まれ、トナー像が加熱及び加圧されて、複数色が重ね合わされたトナー像が記録媒体の表面に定着される。
このようにして、カラー画像の定着が完了した記録媒体は、排紙保持部へ向けて搬送され、一連のカラー画像形成動作が終了する。
【００３８】
上記工程で、中間転写ベルト２０上のトナー像が記録媒体Ｐに転写されるとき、二次転写ロール２６と対向ロール２３との間には、図３に示すように二次転写用の電界Ａが形成されている。そして、この電界Ａの他に、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に電圧が印加されることにより、中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間にも電界Ｂが生じている。この電界Ｂは、印加ロール３０、中間転写ベルト２０、記録媒体Ｐ、二次転写ベルト２８、二次転写ロール２６の抵抗値に応じて中間転写ベルト２０に電位が生じ、この中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間の電位差によって生じるものである。そして、この電界Ｂは、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域よりも上流側で、トナー像が保持された中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとが重ね合わされた領域で生じており、中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとの間に挟まれたトナーを拘束する力を発生させる。つまり、電界Ｂは中間転写ベルト２０及び記録媒体Ｐの面を突き抜ける方向に作用し、トナーが記録媒体の表面に沿った方向に移動するのを拘束するものとなる。この拘束力は、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入する直前のトナーが進行方向の後方側に飛散するのを拘束することになる。これにより、例えば図６に示すような画像欠陥の発生を低減することになる。
【００３９】
図６に示す画像欠陥は、記録媒体の進行方向を横切る方向に描かれた複数本の細線を有する画像で、細線を構成するトナーが記録媒体の進行方向の後方側に飛散するものである。この飛散は、複数本の細線上の分散した位置で発生しており、この飛散部分を拡大すると図７に示すようになっている。つまり、細線上の極狭い範囲でトナーＴが後方側に吹き飛ばされるように移動している。そして、このような画像欠陥は、細線が記録媒体Ｐの進行方向に対して交差しているとき、特に直角に近い角度となっているとき、細線の太さが０．１〜０．５ｍｍ程度のとき、細線の間隔が２〜５ｍｍ程度のときに生じ易くなる。
【００４０】
このような画像欠陥は次のようにして発生するものと考えることができる。
二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入する前に、図８（ａ）に示すように中間転写ベルト２０と記録媒体Ｐとが重ね合わされ、記録媒体Ｐの背面は二次転写ベルト２８に接触する。このとき中間転写ベルト２０上のトナーＴが記録媒体Ｐとの間に挟み込まれ、前方側にある細線のトナーＴ1と後方側にある細線のトナーＴ2との間に空間Ｓが形成される。この空間Ｓは、中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との圧接力Ｆ1が小さいときは、押しつぶされることなく維持されているが、二次転写ロール２６と対向ロール２３とが互いに強く押圧される領域に突入するときに、図８（ｂ）に示すように、大きな圧接力Ｆ2によって前方側から上記空間Ｓが押しつぶされる。そして、細線が記録媒体Ｐの搬送方向に対して交差して複数描かれている画像、特に記録媒体Ｐの搬送方向に対して細線が直角に近い角度で複数描かれている画像等では、上記空間Ｓ内の空気が閉じ込められるようになって排出路が形成されにくくなる。このため、上記空間Ｓが前方側から押しつぶされると、図８（ｂ）中に矢印Ｃで示すように、圧接力が弱い後方側で細線を形成しているトナー粒子群Ｔ2が空気圧によって吹き飛ばされ、後方側に上記空間Ｓ内の空気が開放される。これにより後方側の細線を構成するトナーが後方側に散乱するものと考えられる。
【００４１】
このような現象が生じるときに、図８（ｂ）中に示す電界Ｂ、つまり中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間に形成されている電界Ｂがあると、電荷を有するトナーに拘束力が作用し、後方側に吹き飛ばす力に対して抵抗するものとなる。
【００４２】
この電界Ｂによるトナーを拘束する力は、次のような作用によるものを含むと考えることができる。
対向ロール２３が二次転写ロール２６と対向する中心位置付近では電界Ａが二次転写ロール２６から対向ロール２３に向かって記録媒体Ｐの厚さ方向に作用するのに対し、電界Ｂが作用する領域では電界Ａが作用する領域に比べて中間転写ベルト２０に存在する負電荷が粗となっており、電界Ｂは図９（ａ）に示すように記録媒体の面に対して傾斜した方向に形成される。このため、負電荷を有するトナー粒子に作用する静電気力Ｅも傾斜した方向となり、図９（ｂ）に示すように上記静電気力Ｅの記録媒体Ｐの表面に沿った方向の成分Ｅｈが、該記録媒体Ｐの搬送方向における上流側に向かって作用する。この力が、トナー粒子Ｔを下流側に吹き飛ばそうとする力Ｗに抵抗するものとなる。
【００４３】
一方、上記中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６との間に形成されている電界Ｂは、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域（図３中に符号Ｄで示す領域）でも作用する。このため、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する前にトナーの転移が生じて像の鮮明度が低下する、いわゆる滲みが発生する虞が考えられる。しかし、図３に示すように記録媒体Ｐを二次転写ベルト２６に接触する位置より上流側で中間転写ベルト２０に接触させることにより、記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域Ｄの電界の強さを小さく抑えることができ、これによりトナーが後方側に飛散する画像欠陥の抑制と像の鮮明度が低下することの抑制とを両立させることが容易となる。
また、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧を調整して、上記像の鮮明度が低下する欠陥の発生を抑えることができる。さらに、中間転写ベルト２０を複数の層から構成されるものとし、最内層の内周面の表面抵抗率が最外層の外周面の表面抵抗率より小さくなるように調整することによっても、トナーが後方側に飛散する画像欠陥の抑制と像の鮮明度が低下することの抑制とを両立させることが容易となる。
【００４４】
なお、上記印加ロール３０と二次転写ロール２６との間には、トナー像の二次転写を行うときのすべてにおいて電圧を印加するものであってもよいが、トナーが後方に飛散する画像欠陥が生じやすい条件のときに、電圧を印加するように制御することもできる。上記画像欠陥が生じにくい条件では、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間の電圧の印加を停止してもトナーが後方へ飛散する画像欠陥が発生する可能性は少なく、電圧の印加を停止すると、電圧を印加することによる像の鮮明度の低下が生じる可能性も小さくなる。
【００４５】
例えば、転写する画像が欠陥を生じ易いものであるか否かを画像データから判別し、欠陥が生じ易いものであるときに印加ロール３０に電圧を印加することができる。欠陥が生じやすい画像は、前述の記録媒体の進行方向と直角方向に複数の細線を含む画像や、多重の円又は円弧を含む画像等が考えられる。また、細線以外の像の後方に間隔をあけて細線がある画像等も欠陥が生じる可能性がある。これらの画像を基本形態として記憶しておき、画像処理装置において画像データからこれらの基本形態に該当する画像を含むか否かを判別して印加ロール３０への電圧印加を制御することができる。
【００４６】
また、環境条件、画像形成速度、使用する記録媒体等も、トナーが後方に飛散する画像欠陥の生じ易さに影響している。湿度が高いときにはトナーの帯電量が低下し、上記画像欠陥が生じ易くなる。画像形成速度つまり中間転写ベルトの移動速度が速いときには、移動速度が遅いときに比べ中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とトナーＴとで囲まれた空間が急激に押しつぶされ、トナーの飛散が生じ易くなる。また、使用する記録媒体Ｐがコート紙等の平滑なものであるときには、表面が粗なものに比べて中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とトナーＴとで囲まれた空間内の空気が抜けにくく、上記画像欠陥が生じやすくなる。したがって、上記のような条件についてのデータを取得する手段を備えるものとし、これらデータに基づいて、又はこれらのデータの組み合わせに基づいて、印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に電圧を印加するか否かを制御してもよい。
【００４７】
また、上記のようなデータに基づいて印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧値を制御することもできる。例えば、画像形成装置の設置位置の湿度を検出するセンサを備えるものとし、この検出結果に基づき、湿度が低いときには印加ロール３０と二次転写ロール２６との間に印加する電圧を低く設定し、湿度が高いときには、低湿のときより印加する電圧を高く設定する。これにより、トナーが記録媒体の搬送方向の後方側へ飛散する画像欠陥を抑制することと、滲むように鮮明度が低下する画像の欠陥の抑制とを両立させることができる。このような作用についての実験結果は後述する。
【００４８】
以上に説明した実施の形態では、印加部材として、２つの金属ロールを備えた印加ロール３０を用いたが、この他の形態であって、中間転写ベルトに電位を付与できる部材を採用することもできる。例えば、表面の位置を固定して支持され、周回移動する中間転写ベルトの内周面が接触して擦りつけられる部材であってもよい。また、３つ以上の部材を並べて用いるものであってもよいし、一つの部材が接触されるものであってもよい。また、支持される位置については、調整ロールや対向ロール等に張架された中間転写ベルトに対して内側から押し付けて中間転写ベルトを外側に押し出すように印加部材を配置してもよい。また、中間転写ベルトの周面の移動方向には、二次転写部材と対向部材とが互いに押圧される位置の上流側で中間転写ベルトと二次転写部材との間のトナーが記録媒体の表面に沿った方向に移動するのを拘束する電界を形成することができる位置であれば、位置を変更して設定することができる。
【００４９】
一方、上記実施の形態では、二次転写部材２４が二次転写ロール２６と補助ロール２７と二次転写ベルト２８とを有するものであったが、二次転写部材はこのような形態に限定されるものではなく、二次転写ロールが中間転写ベルト又は記録媒体に直接押圧されるものであってもよい。また、回転しないように支持されたパッド状の部材であってもよい。
さらに、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他の形態として実施することもできる。
【００５０】
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。
［実験１］
この実験は、図１及び図２に示す画像形成装置を使用して画像を形成し、トナーが後方に飛散する画像欠陥の発生頻度と、印加ロール３０に印加する電圧との関係を調査したものである。図１及び図２に示す実施の形態では、二次転写ロール２６の電位を０Ｖとしており、印加ロール３０が正又は負の電位となるように電圧を印加する。
形成した画像は、トナーが後方に飛散する画像欠陥が生じ易い典型的な例として、記録媒体の移動方向と直角となる方向に線幅０．３ｍｍの細線を３ｍｍ間隔で形成するものである。また、この細線はブラックトナーを用いた像とシアントナーを用いた像とを重ね合わせたものとする。
この像を中間転写ベルト２０上に形成し、二次転写位置で記録媒体Ｐ上に転写した後、定着する。そして、トナーが後方へ飛散する欠陥が生じた箇所を計数して、評価特性値とする。
【００５１】
図４は、印加ロール３０に印加する電圧値を０Ｖとしたときの欠陥発生数を基準とし、印加ロール３０が負側の電位となるように又は正側の電位となるように電圧を印加したときの画像欠陥の発生数を相対値として示すものである。
この図に示されるように、印加ロール３０に負側の電位を付与したときには、画像欠陥の発生数は低減され、正側の電位が付与されたときには画像欠陥が増加する。
【００５２】
［実験２］
この実験では、図２に示される２つの印加ロール３０ａ，３０ｂのうち、下流側のロール３０ａのみ又は上流側のロール３０ｂのみを設けたときの効果を、二つのロールを設けたときと比較するものである。形成する画像及び評価の方法は実験１と同様に行う。
図５に示されるように、印加ロールとして下流側のロール３０ａのみ又は上流側のロール３０ｂのみを設けたときのいずれについても、印加ロール３０が負側の電位となるように電圧を印加することによって、画像欠陥が減少する傾向が認められる。しかし、一つのロールのみを設置したときには印加ロール３０と中間転写ベルト２０との接触状態が安定しておらず、減少傾向も２つのロールを用いた場合に比べて画像欠陥の減少傾向が安定していない。図１及び図２に示す実施形態のように二つのロールを用いることによって接触状態が改善され、一つのロールのみを使用する場合に比べ、安定して画像欠陥が低減される。
【００５３】
［実験３］
この実験では、図１及び図２に示す画像形成装置を使用し、高湿環境下と低湿環境下において、印加ロール３０に印加する電圧を変えて画像を形成する。そして、トナーが後方に飛散する画像欠陥の発生頻度と、画像の滲みの程度とを観察して比較したものである。結果は、表１に示すように、高湿環境下では印加ロール３０に印加する電圧を上昇させるとトナーの後方への飛散は減少する。そして、画像の滲みの程度はほとんど変化しない。一方、低湿環境では、印加ロール３０に印加する電圧が低電圧でも、トナーの後方への飛散を抑制する効果が顕著に現れる。さらに印加する電圧を上昇させてもトナーの飛散を抑制する効果は大きく変動しない。これに対して滲みの程度は印加ロール３０に印加する電圧を上昇させると著しく悪化する。このような実験の結果から、高湿の環境下では、印加ロール３０に印加する電圧を高く設定して、トナーの飛散を抑制し、低湿の環境下ではトナーの飛散が改善される範囲で電圧を低く設定するか、電圧の印加をＯＦＦ状態とし、滲みの程度が悪化するのを少なく抑えるのが望ましいことが分かる。
なお、この実験で滲みのグレードは、滲みが全く発生していないものをグレード０、滲みが極端に悪いものをグレード５とする。滲みがそれほど目立たず、画像として許容できる程度はグレード２に相当するものである。
【００５４】
【表１】
【符号の説明】
【００５５】
１：感光体ドラム、 ２：帯電装置、 ３：露光装置、 ４：現像装置、 ５：一次転写ロール、 ６：クリーニング装置、 ７：定着装置、 ８：シート収容部、 ９：搬送路、 、
１０：画像形成ユニット、 １９：一次転写位置、
２０：中間転写ベルト、 ２１：駆動ロール、 ２２：調整ロール、 ２３：対向ロール、 ２４：二次転写部材、 ２５：搬送装置、 ２６：二次転写ロール、 ２７：補助ロール、 ２８：二次転写ベルト、 ２９：二次転写位置、 ３０：印加ロール、
Ｐ：記録媒体、 Ｔ：トナー、 Ａ，Ｂ：電界の方向、 Ｃ：トナーが飛散する方向、 Ｄ：記録媒体Ｐが中間転写ベルト２０に接触する直前の領域、 Ｆ1，Ｆ2：圧接力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーによる画像を形成する画像形成部と、
周面の方向への周回移動が可能に支持され、前記画像が外周面上に一次転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触し、該中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材と、
前記中間転写ベルトの内周面と当接するよう設けられ、前記二次転写部材と対向する対向部材と、
前記中間転写ベルトの周回移動方向における前記二次転写位置の上流側で該中間転写ベルトと接触し、前記二次転写部材との間にトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される印加部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧は、前記中間転写ベルトと前記二次転写部材との間に電界を形成し、該電界は、前記二次転写位置の上流側で前記トナーが前記中間転写ベルトの周面に沿った方向へ移動するのを拘束するように設定されるもの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３】
前記電圧は、該画像形成装置の設置場所の湿度が低くなるのにしたがって、低電圧に設定又はＯＦＦ状態とされるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成部で形成されるトナー像が、前記中間転写ベルトの移動方向を横切る方向の直線を含むものであるか否かを判別する判別手段を備え、前記直線を含むものであると判別されたときに、前記印加部材と前記二次転写部材との間に前記電圧を印加するように設定されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー像が転写される記録媒体の平滑度、前記中間転写ベルトの移動速度及び湿度の少なくとも一つのデータを取得し、これに基づいて前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧のＯＮ／ＯＦＦ又は電圧値を制御するものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナーによる画像を形成する画像形成部と、
周面の方向への周回移動が可能に支持され、前記画像が外周面上に一次転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの外周面に接触し、該中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部材と、
前記中間転写ベルトの内周面と当接するよう設けられ、前記二次転写部材と対向する対向部材と、
前記中間転写ベルトの周回移動方向における前記二次転写位置の上流側で該中間転写ベルトと接触し、前記二次転写部材との間にトナーの帯電極性側の電位とする電圧が印加される印加部材と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧は、前記中間転写ベルトと前記二次転写部材との間に電界を形成し、該電界は、前記二次転写位置の上流側で前記トナーが前記中間転写ベルトの周面に沿った方向へ移動するのを拘束するように設定されるもの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３】
前記電圧は、該画像形成装置の設置場所の湿度が低くなるのにしたがって、低電圧に設定又はＯＦＦ状態とされるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成部で形成されるトナー像が、前記中間転写ベルトの移動方向を横切る方向の直線を含むものであるか否かを判別する判別手段を備え、前記直線を含むものであると判別されたときに、前記印加部材と前記二次転写部材との間に前記電圧を印加するように設定されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー像が転写される記録媒体の平滑度、前記中間転写ベルトの移動速度及び湿度の少なくとも一つのデータを取得し、これに基づいて前記印加部材と前記二次転写部材との間に印加される前記電圧のＯＮ／ＯＦＦ又は電圧値を制御するものであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２３０９７（Ｐ２０１２−１２３０９７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７２５６２（Ｐ２０１０−２７２５６２）
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月７日（２０１０．１２．７）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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