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発明の名称 カラー画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−194627
公開日 平成11年(1999)7月21日
出願番号 特願平9−369097
出願日 平成9年(1997)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫
発明者 船谷 和弘 / 鈴木 健彦 / 鶴谷 貴明
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 複数色のトナー像を各色毎に形成する第1の像担持体から、各色毎にトナー像が1次転写される第2の像担持体と、該第2の像担持体上に重ねて転写されたトナー像が一括して2次転写される転写材と、該転写材に2次転写された後に前記第2の像担持体に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させて第1の像担持体に逆転写させるようにしたクリーニング装置とを有するカラー画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に、50μA以上600μA以下で、好ましくは100μA以上500μA以下の電流が流れる導電ゴムの基層上に保護層を設けたものを用いる、ことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項2】 複数色のトナー像を各色毎に形成する第1の像担持体から、各色毎にトナー像が1次転写される第2の像担持体と、該第2の像担持体上に重ねて転写されたトナー像が一括して2次転写される転写材と、該転写材に2次転写された後に前記第2の像担持体に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させて第1の像担持体に逆転写させるようにしたクリーニング装置とを有するカラー画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に流れるAC電流値(IACHH)と、温度15℃、湿度10%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に流れるAC電流値(IACLL)の比(IACHH/IACLL)が1.5以下となる導電ゴムの基層上に保護層を設けたものを用いる、ことを特徴とするカラー画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のカラー画像形成装置の画像形成方式には、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式などさまざまな方式がある。このうち、電子写真方式を用いたものは、画像形成を高速で、高画質に、しかも静粛に行える点で他の方式に比べ有利であり、近年普及してきている。
【0003】この電子写真方式においてもさまざまな方式があり、例えば、感光体表面にカラー像を重ねた後、一括転写して像形成を行う多重現像方式や、現像と転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式や、一旦、中間転写体上に各色の現像像を順次転写した後、転写材上に一括転写する中間転写方式などがある。
【0004】このうち、中間転写方式は、特に混色の心配がなく、さまざまなメディアへの対応が可能であるなどの理由から優れた方式である。
【0005】以下、中間転写方式の一例である中間転写ベルト方式の構成を図1に基づいて説明する。
【0006】同図において、第1の像担持体である電子写真感光体ドラム(以下、「感光ドラム」という)1は、図示矢印R1方向に回転するもので、この感光ドラム1の周面に配置されたブラック現像器5、マゼンタ現像器6、シアン現像器7およびイエロー現像器8のそれぞれが不図示の手段により必要に応じて当接されるように構成されている。
【0007】まず、感光ドラム1は、帯電器2で一様に帯電された後、レーザ露光光学系3などからのレーザ光4によって潜像が形成される。そして、感光ドラム1上の潜像が前述のブラック現像器5により現像され、図示矢印R9方向に回転する第2の像担持体としての中間転写ベルト9上に1次転写される。同様に、マゼンタ、シアンおよびイエローの現像器6,7,8の現像像ついても、上記工程が順次行われ、中間転写ベルト9上に4色重ねのカラー像が形成される。そして、転写材18を中間転写ベルト9と2次転写ローラ11との間を通過させ、2次転写ローラ11によって中間転写ベルト9上のカラー像を転写材18上に一括して2次転写させる。
【0008】次に、1次転写および2次転写の工程についてさらに詳述すると、まず感光ドラム1が、例えば負極性のOPC感光体であるような場合、レーザ光4が照射された感光ドラム1上の露光部をそれぞれの現像器5〜8で現像する際には、負極性トナーが用いられる。したがって、1次転写ローラ10には、バイアス電源20より正極性の転写バイアスが印加される。ここで、中間転写ベルト9は通常、厚さ100μm〜200μm、抵抗1011Ω・cm〜1016Ω・cm程度のポリふっ化ビニリデン(PVDF)、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボなどの樹脂フィルムや厚さ0.5〜2mm程度のゴムの基層の上に離型性の良い樹脂層を設けたものを用いている。また、1次転写ローラ10は、一般的に105 Ω・cm以下の低抵抗ローラを用いている。
【0009】また、2次転写ローラ11には、対向電極として接地または適当なバイアスを印加した対向ローラ12を用い、2次転写ローラ11にバイアス電源21より正極性バイアスを印加したものを転写材18の裏面から当接させる。
【0010】以上の工程が終了すると、中間転写ベルト9上の2次転写残トナーは、中間転写ベルト9のクリーニング装置である接離可能な帯電ローラ13にバイアス電源22により直流成分に交流成分を重畳したバイアスを印加することによって、逆極性の電荷が付与され、感光ドラム1上に逆転写されクリーニングされる。
【0011】次に、中間転写ベルト9のクリーニングについて詳述する。
【0012】2次転写残トナーは、中間転写ベルト9からトナーが転写材18に転写される際に、正規の帯電極性(この例の場合は負極性)に帯電されたトナーとは逆極性の強い電界を受けて、逆極性(この例の場合は正極性)に帯電されて中間転写ベルト9上に残っているが、すべての残トナーが正極性に反転されているわけではなく、部分的には中和されて電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーも存在している。
【0013】このために、2次転写ローラ11と対向ローラ12とが転写材18を介在させて当接している2次転写部の直後に帯電ローラ13を設け、この帯電ローラ13に直流成分に交流成分を重畳したバイアスを印加することによって、中間転写ベルト9上の2次転写残トナーのうち、中和されて電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーを逆極性(正極性)に帯電させる。これにより逆極性に帯電された2次転写残トナーが感光ドラム1と1次転写ローラ10とが中間転写ベルト9を介在させて当接している1次転写部において感光ドラム1上へ逆転写され、中間転写ベルト9はクリーニングされる。
【0014】連続プリント時においても、中間転写ベルト9上の逆帯電された2次転写残トナーと、感光ドラム1上の1次転写される正規トナーとは、互いの電荷を短時間の接触で相殺させることができないため、感光ドラム1と中間転写ベルト9との1次転写ニップ部で、逆帯電された2次転写残トナーは、感光ドラム1へ、また正規帯電されている感光ドラム1上のトナーは、中間転写ベルト9へそれぞれ転写することができ、2次転写残トナーが次のプリント時に転写材18上に転写されることなく、適正な画像が出力される。
【0015】また、2次転写直後の中間転写ベルト9は、それ自身抵抗と静電容量を持つため、1次転写時および2次転写時に帯電してしまう。このため、連続プリント時において、1枚目のプリントの1次転写直前と、2枚目以降のプリントの1次転写直前とで中間転写ベルト9の帯電状態が異なり、1次転写の効率が変わってしまう。これによって、プリントの濃度などが変化してしまうために、前述した帯電ローラ13が、中間転写ベルト9を除電し、2枚目以降のプリントの1次転写直前の中間転写ベルト9の帯電状態を、1枚目のプリントの1次転写直前と同じ状態にしている。
【0016】なお、1次転写終了後の感光ドラム1上に残留している転写残トナーは、クリーナ19により回収される。その後、感光ドラム1は、除電露光器17によって初期化されて次のサイクルに備える。なお、図中、15は駆動ローラ、16はテンションローラである。
【0017】中間転写方式には、上述した中間転写ベルト方式の他に、中間転写ドラムを用いた中間転写ドラム方式もあるが、一般に中間転写ベルト方式は感光ドラム1に対する中間転写体9の配置の自由度と2次転写後の転写材18の分離性のよさ(曲率分離が可能)で中間転写ドラム方式よりも有利である。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した第2の像担持体を有するカラー画像形成装置では、中間転写ベルト9に対して接離可能な帯電ローラ13にバイアス電源22によって直流成分に交流成分を重畳したバイアス電圧を印加した際に流れる交流電流値が過剰であった場合、連続プリントを続けていくうちに、中間転写ベルト9の表層の電気的耐圧が低下してしまう。このため、2次転写部で約3kVの電圧が印加された際に、リーク穴が発生してしまい、中間転写ベルト9の寿命を短くして、ランニングコストの増加を招いたり、リーク穴が異常画像として画像上に現れたりするという問題点があった。
【0019】本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、第2の像担持体の表層の電気的耐圧の低下を防止するとともに、第2の像担持体を良好にクリーニングできるようにし、適正な画像の形成および中間転写体の長寿命化を図り、ランニングコストを低減するようにしたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するために、請求項1記載の発明に係るカラー画像形成装置は、複数色のトナー像を各色毎に形成する第1の像担持体から、各色毎にトナー像が1次転写される第2の像担持体と、該第2の像担持体上に重ねて転写されたトナー像が一括して2次転写される転写材と、該転写材に2次転写された後に前記第2の像担持体に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させて第1の像担持体に逆転写させるようにしたクリーニング装置とを有するものであって、前記クリーニング装置は、前記転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に、50μA以上600μA以下で、好ましくは100μA以上500μA以下の電流が流れる導電ゴムの基層上に保護層を設けたものを用いることを特徴とする。
【0021】請求項2記載の発明に係るカラー画像形成装置は、複数色のトナー像を各色毎に形成する第1の像担持体から、各色毎にトナー像が1次転写される第2の像担持体と、該第2の像担持体上に重ねて転写されたトナー像が一括して2次転写される転写材と、該転写材に2次転写された後に前記第2の像担持体に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させて第1の像担持体に逆転写させるようにしたクリーニング装置とを有するものであって、前記クリーニング装置は、前記転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に流れるAC電流値(IACHH)と、温度15℃、湿度10%RHの環境下で、500Vppで、300Hzの正弦波の交流電圧を重畳した電圧を印加した際に流れるAC電流値(IACLL)との比(IACHH/IACLL)が1.5以下となる導電ゴムの基層上に保護層を設けたものを用いることを特徴とする。
【0022】[作用]以上の構成に基づいて、第2の像担持体に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、Vpp=500V、f=300Hzの正弦波の交流電圧を重畳印加した際に流れるAC電流値が、50μA以上600μA以下、好ましくは100μA以上500μA以下となるような導電ゴムの基層上に保護層を設けたクリーニング装置を用いるようにした。
【0023】第2の像担持体に残留している転写残トナーを反転させるための所定の電圧に、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を重畳印加した際に流れるAC電流値(IACHH)と温度15℃、湿度10%RHの環境下で、交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流値(IACLL)との比(IACHH/IACLL)が1.5以下となるような導電性ゴムの基層上に保護層を設けたクリーニング装置を用いるようにした。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
〈第1の実施の形態〉本発明の第1の実施の形態における機械的構成は、従来のカラー画像形成装置と同様であるので、図1を用いて説明を行う。
【0025】本実施の形態においては、第2の像担持体としての中間転写ベルト9として、周長400mm、厚さ1mmのエチレンプロピレン(EPDM)ゴムの基層にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのふっ素樹脂を分散させた高抵抗(抵抗値が1013〜1016Ω・cm)の表層を用い、また帯電ローラ13として、導電ゴムの基層上に保護層を設けた弾性ローラを用いている。
【0026】図2は、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、帯電ローラ13をφ30の鉄(SUS)ドラムに当接させ、帯電ローラ13の両端に500gの荷重を掛けた状態で、帯電ローラ13に交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流と、その帯電ローラ13を用いて15万ページの画像形成をした後の画像および中間転写ベルト9の状態(クリーニング不良、リーク穴)との関係を示したものである。なお、実際の使用時においては、2次転写残トナーの帯電極性を反転させるため、交流電圧に+100V〜+500V程度の直流電圧を重畳した電圧を印加して用いる。
【0027】1)リーク穴図2において、○はリーク穴が発生しなかったことを、△はリーク穴は認められたものの、リーク穴が画像上に現れなかったことを、×はリーク穴が画像に現れたことをそれぞれ示している。
【0028】図2に示すように600μAを超すAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、実際の使用時において電圧を印加した際に中間転写ベルト9に流れるAC電流が過剰となり、中間転写ベルト9の表層材料が劣化するため、表層の電気的耐圧が低下してしまう。
【0029】その状態で、2次転写部に約3kVの電圧を印加するとリーク電流が流れ、その跡がリーク穴として中間転写ベルト9上に残ってしまう。また、600μAのAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、リーク穴の程度が軽微であり、中間転写ベルト9上にリーク穴が確認できるものの画像上に現れることはなかった。
【0030】しかし、700μA以上のAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、中間転写ベルト9のリーク穴の部分が転写不良を起こし、異常画像が発生してしまった。
【0031】したがって、帯電ローラ13として、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、帯電ローラ13をφ30のSUSドラムに当接させ、両端に500gの荷重を掛けた状態で、交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に帯電ローラ13に流れるAC電流が600μA以下、より好ましくは500μA以下のAC電流が流れる帯電ローラ13を用いることがよい。
【0032】2)クリーニング不良図2において、○はクリーニング不良が発生しなかったことを、△はクリーニング不良が発生したものの、画像上は問題がなかったことを、×はクリーニング不良のために画像不良が発生したことをそれぞれ示している。
【0033】図2に示すように、50μA未満のAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、実際の使用時において電圧を印加した際に中間転写ベルト9に流れるAC電流が不足するために、中間転写ベルト9上の2次転写残トナーの帯電極性を完全に反転させることができない。そのために、2次転写残トナーのすべてを感光ドラム1上に逆転写させることができず、中間転写ベルト9上にクリーニング不良として残ってしまう。
【0034】50μAのAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、クリーニング不良として中間転写ベルト9上に残るトナーの量が少ないために、次のプリント時にクリーニング不良の転写残トナーが転写材18に転写してしまうことはなかった。
【0035】しかし、10μA以下のAC電流が流れる帯電ローラ13を用いると、クリーニング不良として中間転写ベルト9上に残るトナーの量が多く、次のプリント時にクリーニング不良の転写残トナーが転写材18に転写してまい、画像上にいわゆるポジゴーストとして現れてしまった。
【0036】したがって、帯電ローラ13として、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、帯電ローラ13をφ30のSUSドラムに当接させ、両端に500gの荷重を掛けた状態で、帯電ローラ13に交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流が50μA以上、より好ましくは100μA以上のAC電流が流れる帯電ローラ13を用いることがよい。
〈第2の実施の形態〉次に、第2の実施の形態を図3に基づいて説明する。
【0037】本実施の形態においても、機械的構成は、従来のカラー画像形成装置と同様であるので、図1を用いて説明を行う。
【0038】図3は、温度30℃、湿度80%RHの環境下での、帯電ローラ13をφ30のSUSドラムに当接させ、両端に500gの荷重を掛けた状態で、帯電ローラ13に交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流値(IACHH)および温度15℃、湿度10%RHの環境下での帯電ローラ13に同じ条件で流れるAC電流値(IACLL)の比(IACHH/IACLL)と画像不良の発生との関係を示している。
【0039】図3において、○は温度15℃、湿度10%RHの環境下と温度30℃、湿度80%RHの環境下とのいずれにおいても画像不良が発生しなかったことを、×は温度15℃、湿度10%RHの環境下と温度30℃、湿度80%RHの環境下とのどちらか一方もしくは両方で画像不良が発生したことを示している。
【0040】温度15℃、湿度10%RHの環境下では、中間転写ベルト9の抵抗値が高くなり、チャージアップしやすいために、連続プリント時に中間転写ベルト9の電位がプリント毎に変化してしまう。そのため、1次転写効率がプリント毎に変動し、画像濃度が一定しなくなってしまうので、各プリント終了時に中間転写ベルト9を除電する必要がある。このとき、AC電流が不足すると、中間転写ベルト9を完全に除電することができなくなってしまう。
【0041】また逆に、AC電流が過剰になると、帯電ローラ13と中間転写ベルト9とのニップ部でオゾンが発生しやすくなり、このオゾンと空気中の窒素とによって生成される窒素酸化物が中間転写ベルト9上に付着する。温度30℃、湿度80%RHの環境下では、この窒素酸化物と空気中の水分とが結びつくために、中間転写ベルト9の表層の抵抗値が下がり、トナー像を保持するための電荷を持てなくなるので、トナー像が崩れ、いわゆる飛び散りが発生してしまう。
【0042】環境条件によらず、常に適正な画像を得るためには、AC電流値の環境変動を極力抑える必要がある。
【0043】図3によれば、帯電ローラ13を温度30℃、湿度80%RHの環境下でφ30のSUSドラムに当接させ、両端に500gの荷重を掛けた状態で、帯電ローラ13に交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流値(IACHH)と、温度15℃、湿度10%RHの環境下での帯電ローラ13に同じ条件で流れるAC電流値(IACLL)との比(IACHH/IACLL)が1.5以下となるようなものを用いていることによって、温度15℃、湿度10%RHの環境下で十分なAC電流を確保した上で、温度30℃、湿度80%RHの環境下でのAC電流が過剰にならず、環境条件によらず、常に適正な画像を得ることができる。一例として、EPDMの基層上にニトリル(NBR)系ゴムの表層を設け、さらに最表層にフッ素系ポリマーをブレンドしたものをコーティングした構成の帯電ローラ13を用い、主に表層の静電容量を安定化することにより、AC電流の環境変動を抑えることができた。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、第2の像担持体上に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度20℃、湿度60%RHの環境下で、Vpp=500V、f=300Hzの正弦波の交流電圧を印加した際に流れるAC電流値が、50μA以上600μA以下、好ましくは100μA以上500μA以下となるような導電ゴムの基層上に保護層を設けたクリーニング装置を用いることにより、第2の像担持体に直流成分に交流成分を重畳したバイアスを印加した際に流れるAC電流値が過剰とならず、第2の像担持体を長寿命化でき、ランニングコストを低減することができる。
【0045】また、第2の像担持体上に残留している転写残トナーの帯電極性を反転させるための所定の直流電圧に、温度30℃、湿度80%RHの環境下で、交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流値(IACHH)と温度15℃、湿度10%RHの環境下で、交流電圧(Vpp=500V、f=300Hzの正弦波)を印加した際に流れるAC電流値(IACLL)との比(IACHH/IACLL)が1.5以下となるような導電性ゴムの基層上に保護層を設けたクリーニング装置を用いることによって、温度15℃、湿度10%RHの環境下で、十分なAC電流を確保した上で、温度30℃、湿度80%RHの環境下でのAC電流が過剰にならず、環境条件によらず常に適正な画像を得ることができる。




 

 


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