JP2004109152A

JP2004109152A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004109152A
Application number: JP2002267835A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tomizawa; 冨澤　岳志; Makoto Saito; 斎藤　誠; Atsushi Mochizuki; 望月　淳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】本発明は、転写部にて像担持体から記録材にむらのない転写を行い、転写後の記録材を安定して像担持体から剥離し、定着部まで画像を乱すころなく記録材を搬送すると共に、これによるコストアップや装置の大型化を伴わない画像形成装置を提供することを目的としている。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段の記録材搬送方向下流側に配置された接地された導電性部材と、前記導電性部材の前記記録材と近接する表面に形成された誘電層と、前記誘電層上に形成され前記記録材との距離を保つ規制部材とを有する画像形成装置において、真空誘電率をε０、前記誘電層の誘電率をε、前記誘電層の厚みをｔ（ｍ）、前記規制部材の高さをｄ（ｍ）とすると、ｄ＋ｔε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３、ｔ≧１×１０⁻ ^４（ｍ）、ｄ≧１．５×１０⁻ ^３（ｍ）を満たすことを特徴とする。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転写ローラを用いた電子写真方式或いは静電記録方式を採用する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６を用いて、従来例に係る画像形成装置の構成を説明する。図６に示す画像形成装置は、複数の像担持体及び転写手段を有してカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。
【０００３】
図に示すように、画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト５１を配設している。この中間転写ベルト５１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような導電性あるいは誘電体樹脂によって構成されている。給送カセット８から取り出された記録材Ｓは、レジストローラ８２を経て転写前上ガイド９１、転写前下ガイド９２に導かれて二次転写部５８に供給され、さらに同図左方に搬送される。
【０００４】
中間転写ベルト５１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａ〜ｄは、回転可能に配置されたドラム状の感光体ドラム１ａ〜ｄを備えている。感光体ドラム１ａ〜ｄの周囲には、一次帯電器２ａ〜ｄ、露光装置３ａ〜ｄ、現像器４ａ〜ｄ、クリーナ６ａ〜ｄ等のプロセス機器が配置されている。各画像形成部Ｐａ〜ｄに配置した現像器４ａ〜ｄには、それぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーおよびブラックトナーが収納されている。
【０００５】
画像形成部Ｐａを例に用いて説明すると、原稿のマゼンタ成分色による画像信号が現像器４ａからポリゴンミラー（不図示）等を介して感光体ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器４ａからマゼンタトナーが供給されて静電潜像がマゼンタトナー像となる。このトナー像が感光体ドラム１ａの回転に伴って、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト５１とが当接する転写部位に到来すると、転写ローラ５３ａに印加された転写バイアスによって中間転写ベルト５１へ転写される。
【０００６】
マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト５１は、画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、前記と同様の方法で感光体ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、前記マゼンタトナー像上へ転写される。同様に記録材Ｓが画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの転写部位において、イエロートナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳的に一次転写される。一方、給送カセット８から取り出された記録材Ｓは、一度レジストローラ部８２にその先端を停止させ、中間転写ベルト５１上に形成された画像が記録材Ｓの所定の位置に転写されるようにタイミングを合わせる。レジストローラ８２から所定のタイミングで給送された記録材Ｓは二次転写部５８に達し、二次転写ローラ５７に印加された転写バイアスによって上述の４色のトナー像が一括して二次転写される。
【０００７】
記録材Ｓは二次転写部５８から定着部７に搬送される。定着部７では定着ローラ７１内のヒータ７３によって加熱しつつ、定着ローラ７１に加圧ローラ７２を圧接して加圧し、記録材Ｓ上のトナー像を定着させる。トナー像が定着された記録材Ｓは排出トレイ（不図示）に排出される。自動で両面画像を形成する場合には、記録材反転パス（不図示）を通過し、上記画像形成の一連プロセスを繰り返すことにより、裏面にも画像形成を行うことができる。
【０００８】
かかる構成の画像形成装置において、転写部（一次転写、二次転写を問わず）での感光体や中間転写媒体から記録材Ｓを剥離する剥離装置として、特開平１１−１８４２６１号公報では、二次転写後の分離性を満足するために、二次転写後に接地板金あるいはトナーと同極性のバイアスを印加する板金が提案されている。また特開平２−２１３８７９号公報では、感光体あるいは中間転写媒体からの記録材の分離性確保するため、接地された金属プレートが提案されている。さらに、特開平６−３０８８４６号公報では、記録材上の未定着トナーの乱れを防止するために、転写部から定着部までの転写材を案内するガイドが、記録材と接する絶縁層とその逆側に設けられた導電層からなることが提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１８４２６１号公報
【特許文献２】
特開平２−２１３８７９号公報
【特許文献３】
特開平６−３０８８４６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、以下の課題が解決されていなかった。すなわち、転写部の搬送方向下流側に、記録材を吸着させる接地された導電性部材が剥き出しになっていると、転写後の記録材の裏面に放電により電荷が飛び込み、記録材上のトナー像を乱すことがある。特開平６−３０８８４６号公報に記載されているように、リブを有する接地された導電性部材表面を絶縁層で覆った場合でも、その絶縁層の厚みが小さい場合には、上記課題に対して十分でないことがあった。特に、転写部材としてイオン導電性を有する導電性部材を用いる場合には、転写ローラの抵抗が低下し、転写後の記録材裏面の電位が除電するのに十分に上がらず、転写部下流の除電針では十分に除電できないために、やはり転写部下流の分離後ガイド上で放電画像が発生してしまうことがあった。
【００１１】
また、除電部材や吸着板金に電圧を印加する手段を設けると、コストアップを招いたり、沿面を十分にとるために装置の大型化を招くなどの問題がある。
【００１２】
そこで本発明は、転写部にて像担持体から記録材にむらのない転写を行い、転写後の記録材を安定して像担持体から剥離し、定着部まで画像を乱すころなく記録材を搬送すると共に、これによるコストアップや装置の大型化を伴わない画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段の記録材搬送方向下流側に配置された接地された導電性部材と、前記導電性部材の前記記録材と近接する表面に形成された誘電層と、前記誘電層上に形成され前記記録材との距離を保つ規制部材とを有する画像形成装置において、真空誘電率をε０、前記誘電層の誘電率をε、前記誘電層の厚みをｔ（ｍ）、前記規制部材の高さをｄ（ｍ）とすると、ｄ＋ｔε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３、ｔ≧１．０×１０⁻ ^４（ｍ）、ｄ≧１．５×１０⁻ ^３（ｍ）を満たすことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図、図２は二次転写部近傍の構成を説明する図、図３は分離後ガイド近傍の構成を説明する平面図、図４は分離後ガイド近傍の構成を説明する正面図である。
【００１５】
図１に示す画像形成装置は、複数の像担持体及び転写手段を有してカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。図に示すように、画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト５１を配設している。この中間転写ベルト５１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような導電性あるいは誘電体樹脂によって構成されている。給送カセット８から取り出された記録材Ｓは、レジストローラ８２を経て転写前上ガイド９１、転写前下ガイド９２に導かれて二次転写部５８に供給され、さらに同図左方に搬送される。
【００１６】
中間転写ベルト５１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａ〜ｄは、回転可能に配置されたドラム状の感光体ドラム１ａ〜ｄ（像担持体）を備えている。感光体ドラム１ａ〜ｄの周囲には、一次帯電器２ａ〜ｄ、露光装置３ａ〜ｄ、現像器４ａ〜ｄ、クリーナ６ａ〜ｄ等のプロセス機器が配置されている。各画像形成部Ｐａ〜ｄに配置した現像器４ａ〜ｄには、それぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーおよびブラックトナーが収納されている。
【００１７】
画像形成部Ｐａを例に用いて説明すると、原稿のマゼンタ成分色による画像信号が現像器４ａからポリゴンミラー（不図示）等を介して感光体ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器４ａからマゼンタトナーが供給されて静電潜像がマゼンタトナー像となる。このトナー像が感光体ドラム１ａの回転に伴って、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト５１とが当接する転写部位に到来すると、転写ローラ５３ａに印加された転写バイアスによって中間転写ベルト５１へ転写される。
【００１８】
マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト５１は、画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、前記と同様の方法で感光体ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、前記マゼンタトナー像上へ転写される。同様に記録材Ｓが画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの転写部位において、イエロートナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳的に一次転写される。一方、給送カセット８から取り出された記録材Ｓは、一度レジストローラ部８２にその先端を停止させ、中間転写ベルト５１上に形成された画像が記録材Ｓの所定の位置に転写されるようにタイミングを合わせる。レジストローラ８２から所定のタイミングで給送された記録材Ｓは二次転写部５８に達し、二次転写ローラ５７（転写手段）に印加された転写バイアスによって上述の４色のトナー像が一括して二次転写される。
【００１９】
記録材Ｓは二次転写部５８から定着部７に搬送される。定着部７では定着ローラ７１内のヒータ７３によって加熱しつつ、定着ローラ７１に加圧ローラ７２を圧接して加圧し、記録材Ｓ上のトナー像を定着させる。トナー像が定着された記録材Ｓは排出トレイ（不図示）に排出される。自動で両面画像を形成する場合には、記録材反転パス（不図示）を通過し、上記画像形成の一連プロセスを繰り返すことにより、裏面にも画像形成を行うことができる。
【００２０】
かかる画像形成装置において、本発明の特徴である二次転写部５８の記録材Ｓ搬送方向下流側についてさらに詳細に説明する。中間転写ベルト５１は、高耐久性、画像安定性の観点から、カーボンブラックを分散して表面抵抗率を１０^１０〜１０^１４Ωに抵抗調整された半導電性ポリイミドを採用している。また二次転写ローラ５７は、体積抵抗率１０^５〜１０^９Ω・ｃｍに抵抗調整されたイオン導電のニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）のスポンジローラからなる。イオン導電部材は、製造時の抵抗安定性に優れていることや、電子導電性のローラとは異なり、分散むらによる抵抗の周ムラにも効果があることから、均一な転写性を満足する上では、電子導電性のローラより優れている。したがって、本実施形態でもこのローラを二次転写ローラ５７に採用している。しかしながら、このイオン導電性を有するローラは環境による抵抗変動が大きく、高温高湿環境下では、抵抗が著しく低下する傾向がある。
【００２１】
図２に示すように、二次転写ローラ５７の記録材搬送方向下流側において、除電針５９が配設されている。この除電針５９によって、記録材Ｓと中間転写ベルト５１との静電吸着力を低下させ、記録材Ｓを中間転写ベルト５１から剥離させることができる。また、剥離時に発生する剥離放電起因の異常画像も防止することができる。
【００２２】
中間転写ベルト５１から剥離された記録材Ｓは、分離後ガイド６１上を通り、定着部７まで搬送される。分離後ガイド６１は、図２及び図３に示すように、吸着板金６１ｃ（導電性部材）、異常放電防止マイラーからなる誘電層６１ｂ、搬送リブ６１ａ（規制部材）から構成される。吸着板金６１ｃはＳＵＳ板で構成され、接地されることにより二次転写部５８で帯電された記録材Ｓをクーロン力で引きつける。誘電層６１ｂは吸着板金６１ｃ表面と、帯電した記録材Ｓ間で放電を起こし、記録材Ｓ上に形成されたトナー画像を乱すことを防止する。さらに図４に示すように、搬送リブ６１ａは、記録材Ｓと分離後ガイド６１との接触面積を減らし、記録材Ｓが分離後ガイド６１に貼りつくことを防止したり、記録材Ｓ上に形成されたトナー像の乱れを防止する。
【００２３】
記録材Ｓが分離後ガイド６１（吸着板金６１ｃ）に吸着される吸着力Ｆ（Ｎ）を考える。真空誘電率ε０、記録材Ｓの裏面電位をＶ（Ｖ）、誘電層の誘電率をε、吸着板金の表面積をＳ（ｍ^２）、誘電層の厚みをｔ（ｍ）、リブ高さをｄ（ｍ）とすると、記録材Ｓ裏面と吸着板金６１ｃとの間に形成される空間の静電容量Ｃは、
Ｃ＝Ｓ／｛ｄ／ε０＋ｔ／ε｝　…（１）
静電エネルギーＵは、
Ｕ＝１／２・ＣＶ２＝Ｓ・Ｖ２／２｛ｄ／ε０＋ｔ／ε｝、　…（２）
Ｆ＝∂Ｕ／∂ｄ＝ε０・Ｓ・Ｖ２／２｛ｄ＋ｔ・ε０／ε｝^２　…（３）
となる。したがって、記録材Ｓの吸着板金６１ｃへの吸着力Ｆは、
Ｆ∝１／｛ｄ＋ｔ・ε０／ε｝^２　…（４）
というように、搬送リブ６１ａの高さｄ（ｍ）や誘電層６１ｂの厚みｔ（ｍ）を大きくすると低下し、誘電層６１ｂの誘電率を小さくすると低下することがわかる。
【００２４】
本実施形態で、リブの高さ、誘電層の厚み、誘電層の材質等を変化させて検討を行った。その結果を表１に示す。表１は、誘電層としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：誘電率２．２）を採用した場合を示している。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表中において分離搬送性とは、二次転写部下流での記録材Ｓ先端の分離性から定着部７に進入するまでの分離後ガイド上の紙挙動をモニタして判断したものである。この結果は、（４）式のｄ＋ｔ・ε０／εの値に大きく依存しており、ｄ＋ｔ・ε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３では、問題なく分離搬送しているが、それを超えると徐々に不安定になってきた。
【００２７】
放電画像とは、吸着板金から記録材Ｓの裏面に放電が発生し、記録材Ｓ上の画像不良を発生した場合である。この現象の頻度は誘電層の厚みｔに依存しており、ｔ＝１００μｍ以上であれば発生しないことがわかった。本実施形態では、この現象が最も発生しやすい、高温高湿環境（３０℃、８０％ＲＨ）下で、比較的高い抵抗率を有する弊社推奨紙ＣＬＣ用紙（秤量８１．４ｇ／ｍ^２）上に、ハーフトーン画像を形成して行った。高温高湿環境下が厳しいのは、二次転写ローラ５７にイオン導電性を有するローラを採用しているので、ローラ抵抗が低く、記録材Ｓの裏面電位が上昇しないため、除電針５９で不均一な除電が行われやすく、局所的な放電画像が発生することを防止しづらいからである。
【００２８】
ガイド擦れによる画像不良とは、記録材Ｓ裏面が誘電層６１ｂに接触することにより発生する異常画像で、誘電層との摩擦により発生する現象である。この現象を回避するには、この誘電層６１ｂと記録材Ｓ裏面との空隙を広げればよく、本発明を導く検討から、リブ６１ａの高さを１．５ｍｍ以上にすることで回避することができることがわかった。
【００２９】
以上の結果より、分離搬送性、分離後ガイド６１上で発生する放電画像発生、ガイド擦れによる画像不良を防止するためには、
ｄ＋ｔ・ε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３　…（５）
ｔ≧１．０×１０⁻ ^４（ｍ）　…（６）
ｄ≧１．５×１０⁻ ^３（ｍ）　…（７）
を満足しなければならいことがわかる。上述構成をとることによって、二次転写後の安定した搬送性、画像性を確保することができる。
【００３０】
［第二実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について説明する。画像形成装置は上記第一実施形態と同様であって、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第一実施形態の誘電層６１ｂを誘電率の高いものに置き換えることによって、吸着板金６１ｃへの記録材Ｓの吸着力を高めることができる。表２に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を採用した場合の、分離搬送性、放電画像発生、ガイド擦れによる画像不良の発生頻度を表す。
【００３２】
【表２】

【００３３】
ｄ＋ｔ・ε０／εの値が小さくなることから、分離搬送性が第一実施形態より向上していることがわかる。また、放電画像発生頻度や、ガイド擦れによる画像不良の発生頻度は、リブの高さｄや、誘電層の厚みｔに依存していることから、分離搬送性が向上している分、分離後の搬送性や画像安定性を第一実施形態よりも向上させることができる。
【００３４】
［第三実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第三実施形態について説明する。図５は本実施形態に係る画像形成装置の二次転写部近傍の構成を説明する図であって、上記第一実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、上記実施形態の除電針５９の下流側、かつ分離後ガイド６１の上流側にさらなる除電部材を設けることによって、分離後ガイド６１上の放電画像を防止することができる。本実施形態では、図５に示すように、複数の除電部材として除電針５９に導電性不織布６０を貼った。これは、使用者がジャム処理等で手を入れる可能性があることから、導電不織布（日本バイリーン株式会社製；静電気除去機能付超極細繊維ワイパー）を採用した。除電針５９は、位置精度、方向が非常に重要な構成要件であるので、金属除電針を採用している。
【００３６】
図５に示した構成をとることによって、記録材Ｓ裏面の不均一な電荷ムラを均一にならすことができ、局所的な放電画像を防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
上記説明した如く、本発明に係る画像形成装置は、転写後の分離後ガイドの構成として、真空誘電率をε０、誘電層の誘電率をε、誘電層の厚みをｔ（ｍ）、規制部材の高さをｄ（ｍ）とすると、ｄ＋ｔε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３、ｔ≧１×１０⁻ ^４（ｍ）、ｄ≧１．５×１０⁻ ^３（ｍ）を満たすよう構成したことにより、転写部にて像担持体から記録材にむらのない転写を行い、転写後の記録材を安定して像担持体から剥離し、定着部まで画像を乱すころなく記録材を搬送することができる。
【００３８】
また、上記の如く分離後ガイドの誘電率や寸法比によって課題を解決していることから、コストアップや装置の大型化を招くことなく本発明の利益を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成図である。
【図２】二次転写部近傍の構成を説明する図である。
【図３】分離後ガイド近傍の構成を説明する平面図である。
【図４】分離後ガイド近傍の構成を説明する正面図である。
【図５】第二実施形態に係る二次転写部近傍の構成を説明する図である。
【図６】従来例に係る画像形成装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ｐ　　　　…画像形成部
Ｓ　　　　…記録材
１　　　　…感光体ドラム
２　　　　…一次帯電器
３　　　　…露光装置
４　　　　…現像器
６　　　　…クリーナ
７　　　　…定着部
８　　　　…給送カセット
５１　　　　…中間転写ベルト
５３　　　　…転写ローラ
５７　　　　…二次転写ローラ
５８　　　　…二次転写部
５９　　　　…除電針
６０　　　　…導電性不織布
６１　　　　…分離後ガイド
６１ａ　　…搬送リブ
６１ｂ　　…誘電層
６１ｃ　　…吸着板金
７１　　　　…定着ローラ
７２　　　　…加圧ローラ
７３　　　　…ヒータ
８２　　　　…レジストローラ
９１　　　　…転写前上ガイド
９２　　　　…転写前下ガイド

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記転写手段の記録材搬送方向下流側に配置された接地された導電性部材と、
前記導電性部材の前記記録材と近接する表面に形成された誘電層と、
前記誘電層上に形成され前記記録材との距離を保つ規制部材とを有する画像形成装置において、
真空誘電率をε０、前記誘電層の誘電率をε、前記誘電層の厚みをｔ（ｍ）、前記規制部材の高さをｄ（ｍ）とすると、
ｄ＋ｔε０／ε≦２．１×１０⁻ ^３、
ｔ≧１．０×１０⁻ ^４（ｍ）、
ｄ≧１．５×１０⁻ ^３（ｍ）、
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
前記転写手段は前記像担持体に接触可能な接触転写部材であって、該転写手段はイオン導電剤を有する導電部材からなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記転写手段の記録材搬送方向下流側、かつ前記導電性部材の記録材搬送方向上流側に、除電部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記転写手段の記録材搬送方向下流側、かつ前記導電性部材の記録材搬送方向上流側に、複数の除電部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記複数の除電部材のうち、少なくとも一つは除電不織布からなることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。