JP2003035997A

JP2003035997A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003035997A
Application number: JP2001224131A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumon; 明九門
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】低価格印字装置、高画質の出力装置を実現す
る。【解決手段】転写手段を複数に分散して、個々に押圧
力、電圧を設定し、また、取り付け位置を選ぶことによ
って、記録体の分離を安定させ、分離時に発生する放電
を抑えて像乱れのない、良好な転写を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ファクシミ
リ、プリンタに係り、特に像担持体上に形成された像の
記録用紙への転写技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンタの像形成技術は、近年、より高
精細画像の再現と、より低価格化のため、構成部品の削
減を目指した簡略印字プロセスの開発に注力されてい
る。

【０００３】特開２０００−０１９８１３号公報には、
画像形成方法として、カラー画像形成の際に使用する中
間転写体上におけるトナーの飛散りや、耐久での転写性
維持、再転写の防止する画像形成方法が開示されてい
る。特開２０００−０１９８１３では、イエロー、マゼ
ンタ、シアン及びブラックの各現像器を有し、各現像剤
で静電画像を反転現像方により静電画像担持体上にトナ
ー画像を形成し、静電画像担持体上に形成されたトナー
画像を中間転写体へ転写し、中間転写体上のトナー画像
を記録材上に転写し、熱加圧定着法において、画像を形
成する。この際、一色目及び、２色目の転写電圧をそれ
ぞれ、V1,V2とすると、V1<V2、また、V2-V1=50〜500を
満足させ、トナー粒子表面に付着させる外添粒子の帯電
性を０±１０ｍC/kgとすることで、所望の性能が得られ
るとしている。また、特開２０００−０１９８９３号公
報には、カラー画像形成の際に、転写ローラの周速を１
面目の画像転写時よりも、2面目以降の転写速度を２〜
５％速めることによって、良好な画像転写と、両面印字
への対応が開示されている。また、特開２０００−１２
２４４４号公報には、上担持体から、トナー像を記録体
に転写させる際に、転写位置の記録体移動上流側に不要
な電界を発生させないために、中間転写ベルトを介し
て、該上流側に電界を集中させる電極を設けて、電界集
中を抑え、良好な転写性能を得る内容が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した特開２０００
−０１９８１３号公報に開示されている方法は、トナー
に含まれる外添剤に制限を加えるものであるが、こうし
た粒子の帯電は、機械の中の攪拌条件に左右され、とり
わけ、湿度に影響されやく、安定に性能を得ることに課
題がある。また、特開２０００−０１９８９３号公報に
開示されるように、転写ローラの速度を可変させる方法
では、単色印字の場合には、問題ないが、多色印字の場
合には、各色の画像位置を記録体上で重ね合わせる場合
に、課題が残る。さらに、特開２０００−１２２４４４
号公報に開示される方法では、記録体の抵抗値の規定
や、電界を抑制するための新たな電源や部材の追加な
ど、コストアップの原因となる。本発明は、これらの課
題に鑑みてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置であ
る。

【０００６】すなわち、像担持体と、該像担持体を帯電
する帯電手段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像
剤供給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記
録手段に移動させる転写手段とを具備した画像形成装置
であって、前記転写手段は、像担持体に押圧され、電圧
印加される複数の転写部材を有し、前記複数の転写部材
は、それぞれ個別に電圧設定および押圧設定されるよう
に構成したことを特徴とする。

【０００７】本発明のように、複数の転写部材によって
転写させることによって、個々の転写部材の転写条件、
即ち、押圧力や、電圧を分散して加けることができるた
め、個々の転写部材に必要とされる転写押圧力の低減、
電圧設定が自在に行えるため、転写ニップ外に不要な電
界を発生させないための構成が容易にとれ、転写手段と
してとり得る部材の材質範囲を広げることができる。

【０００８】また、像担持体と、該像担持体を帯電する
帯電手段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤供
給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記録手
段に移動させる転写手段とを具備した画像形成装置であ
って、前記転写手段は、前記像担持体の回転方向の上流
側に配置される第１の転写部材と、前記第１の転写部材
よりも前記像担持体の回転方向の下流に配置される第２
の転写部材とを少なくとも有し、前記第１の転写部材
は、前記第２の転写部材よりも電圧が高く設定される、
ことを特徴とする。

【０００９】像担持体上の現像剤を記録体に静電的に転
写する際には、できる限り、像担持体上の現像剤が有す
る帯電量に即した転写電界の形成、また、像担持体と記
録体が接触している領域のみに電界を形成することが理
想である。しかしながら、記録体の厚みや、抵抗に依ら
ず、転写電界を形成するために、転写部材に加える電圧
は、数百ボルトに及ぶ。そのため、記録体が、像担持体
から分離する際に、転写電界のために帯電し、このため
現像剤が飛散を起こし画像乱れとなる。本発明では、像
担持体の下流に位置し、とりわけ、記録体の分離位置に
近い、転写部材の電圧を上流に位置する転写手段よりも
低く設定することによって、この記録体が像担持体から
分離するときに発生する帯電を抑え、単に、記録体上の
現像剤が乱れない程度の電界を発生させておき、像乱れ
を防止する。

【００１０】さらに、像担持体と、該像担持体を帯電す
る帯電手段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤
供給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記録
手段に移動させる転写手段とを具備した画像形成装置で
あって、前記転写手段は、前記像担持体の回転方向の上
流側に配置される第１の転写部材と、前記第１の転写部
材よりも前記像担持体の回転方向の下流に配置される第
２の転写部材とを少なくとも有し、前記第１の転写部材
と前記像担持体の回転中心とを結ぶ直線と、前記像担持
体の回転中心から垂直に下ろした直線とに挟まれた角度
は、前記第２の転写部材と前記像担持体の回転中心とを
結ぶ直線と、前記像担持体の回転中心から垂直に下ろし
た直線とに挟まれた角度に比べて小さい、ことを特徴と
する。

【００１１】前述したように、像担持体上の現像剤を記
録体に静電的に転写する際には、できる限り、像担持体
上の現像剤が有する帯電量に即した転写電界の形成、ま
た、像担持体と記録体が接触している領域のみに電界を
形成することが理想であるが、しかしながら、記録体
が、像担持体から分離する際に、転写電界のために帯電
してしまう。その結果、記録体は、像担持体に巻きつく
ように移動し、最終的には、記録体の有する剛性力が勝
り、記録体は像担持体から分離するが、剛性力は、記録
体の材質に依存するため、画質が安定しない。そこで、
記録体が像担持体にある程度巻きつくことを想定して、
像担持体の回転上流側に位置する第１の転写部材と像担
持体の回転中心とを結ぶ直線(以下、転写上流線)と、像
担持体の回転中心から垂直に下ろした直線(以下、転写
中心線)とに挟まれた角度は、像担持体の回転下流に位
置する第２の転写部材と像担持体の回転中心とを結ぶ直
線（以下、転写下流線）と、転写中心線とに挟まれた角
度に比べて、小さくなるように構成する。

【００１２】転写上流線と、転写中心線とで形成される
角度を、大きくとると、記録体の像担持体からの分離が
悪くなり、画質が安定しないが、本発明のような関係を
保つことによって、記録体の像担持体からの分離が安定
し、現像剤の飛散りを抑え、画質を安定させることがで
きる。

【００１３】

【実施の形態】（実施例１）図１は本発明の第一の実施
例における画像形成装置の構成概略を示す断面図であ
る。本実施例の記載の中に、特に、軸方向手の寸法を明
記していないが、本実施例では、Ａ４サイズの記録体
（幅、197mm）に対応し、特に断りのない限り、210〜23
0mm程度の軸を用いるものとする。図１において、１２
は像担持体、また、１４は、帯電ローラ、１６は、現像
剤供給手段としての現像器装置で、現像ローラ１７、現
像剤規制ブレード１８、現像剤供給ローラ１９からな
る。１５は現像剤としてのトナーである。像担持体１
２、帯電ローラ１４、現像ローラ１７は、自在の直径の
ローラが選びうるが、本実施例では、それぞれ、24mm、
12mm、20mmの直径のものを使用した。像担持体１２は、
有機感光体（ＯＰＣ）を用い、厚み0.8mmのアルミニウ
ム素管上に約15〜20μmの感光層を設けたものを用い
た。２０は、像担持体１２の表面をレーザにて像様に走
査するための光学装置である。図1では、レーザ光学系
を記載したかが、ＬＥＤアレーヘッドなども使用可能で
ある。

【００１４】帯電ローラ１４は、像担持体１２に、約50
0〜1000gの圧力（軸方向210mm）で接触させ、像担持体
１２と同一方向に回転させる。帯電ローラ１４は、金属
の軸の周囲に、導電性の弾性層を設けた構成で、金属軸
より電圧を印加して像担持体１２の表面を所望の電位に
帯電させる。本実施例では、6mmの金属軸に抵抗１０⁶Ω
・ｃｍ、3mm厚みの弾性層を設けて使用した。印加電圧
は、直流、交流、あるいは、これらを重畳したものを用
いることができる。本実施例では、直流電圧1000Ｖを印
加し、像担持体１２の表面電位を約500Ｖで使用した。

【００１５】現像剤供給手段１６を構成する現像ローラ
１７については前述したが、現像剤規制ブレード１８
は、ウレタンなどの弾性体を現像ローラ１７に線状に押
圧し、現像ローラ１７上に現像剤を均質に付着せしめ
る。線圧は、5〜25ｇ／ｃｍである。また、現像剤供給
ローラ１９は、金属軸の上に弾性スポンジ層を設けたも
のを用いた。金属軸の直径は6mm、弾性スポンジ層の厚
みは、3mm位、硬度は、スポンジ硬度（アスカーCで30〜
70度）のものを用いたが、これに、限定されるものでは
なく、弾性スポンジ層に、導電性のフィラーを混入さ
せ、弾性スポンジ層の抵抗を１０⁶〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程
度にして、現像剤を積極的に帯電する構成としてもよ
い。さらに、現像ローラ１７と現像剤供給ローラ１９間
に電位差を設けて、帯電のみならず、現像剤の現像ロー
ラ１７上への付着量を制御することも可能である。現像
剤供給ローラ１９は、現像ローラ１７に対して、約1mm
食い込ませ、現像ローラ１７と同一方向に回転させる。
なお、本実施例では、一成分系の現像方法について記載
したが、これに限らず、二成分系の現像システムも、も
ちろん採用できる。

【００１６】次に、転写部位について説明する。本発明
によれば、転写手段は、複数の手段を像担持体１２に作
用させて用いることができるが、本実施例では、一例と
して、二つの転写部材を用いた。図１において、２２
は、像担持体１２の回転上流側に位置する第１の転写部
材、また、２３は、像担持体１２の回転下流に位置する
第２の転写部材である。第１の転写部材２２と第２の転
写部材２３には、それぞれ、転写電圧を印加するための
電源が接続されており、２４が上流転写電源、２５が、
下流転写電源である。本実施例では、第１の転写部材２
２と第２の転写部材２３とに、ローラを用いた。転写用
のローラは、直径６ｍｍ金属軸の表面に、ウレタンゴム
を約100μｍコートしたもので、このローラを像担持体
１２に、ぞれぞれ300g(軸方向210mm)の圧力で接触させ
た。従来から、転写には、金属シャフトの上に弾性スポ
ンジ層を設けた、所謂、転写ローラを用いてきた。転写
ローラは、直径が20mm前後であり、弾性スポンジ層も、
硬度がアスカーCで、30〜70度のものを用い、像担持体
１２にソフトに押圧し、同時に電圧を印加して、現像剤
を像担持体１２から静電力によって転写させるものであ
った。転写ローラを用いての転写には、転写性能を確保
するために、像担持体と転写ローラとの間の接触領域と
して約2〜5mm程度のニップを設けて用いるため、圧力の
影響によって、像担持体上の現像剤量の多い部分では、
転写不良（中抜け）を起こし、また、ニップ、及び、ニ
ップの出口付近での帯電による現像剤の飛散が生じて、
画像品を低下させる。これらの不具合点を改良させるに
は、できる限り、転写ローラの直径を小さくして、近接
部、離間部を小さくすること、転写電圧を低下させるこ
とであるが、前述したような転写ローラ方式では実現が
難しい。本発明では、この点を改良すべく、転写手段、
本発明では、ローラの直径を小さくして複数設け、転写
ニップを稼ぎながら、一方で、圧力と電圧を低下させる
ことを狙ったものである。転写に必要な電荷は、ニップ
量とニップを通過する時間に比例するので、複数の転写
部材によってニップ量を調整すればよい。本実施例で
は、第１の転写部材２２と第２の転写部材２３の二つの
ローラを像担持体１２に押圧する。この際に、各ローラ
が形成するニップは小さいが、記録体が、二つのローラ
に跨って像担持体１２に押圧されると、二つのローラと
像担持体１２とのニップ間が、すべて転写領域として有
効に利用できる。転写に際しては、各ローラと像担持体
１２との接触部が有効であるが、実際には、ローラ離間
部、近接部における放電と、記録体内部を漏洩する若干
の電荷によって転写性能は損なわれることはない。従っ
て、本発明のような複数の転写部材段を用いることによ
って、転写部材の選択の範囲（本発明では、硬度の高い
ローラを利用できる）を広げるなど、コストダウンに及
ぼす影響も大きい。

【００１７】次に本発明に用いた二つの転写部材の構成
について説明する。図２に、第１の転写部材２２と第２
の転写部材２３と、像担持体１２との位置関係を示す。
像担持体１２の中心から垂線を下ろして、像担持体１２
の外周部と交わり、さらに延長した直線を“転写中心
線”、また、像担持体１２の中心から、第１の転写部材
２２のローラ中心とを結んだ直線を“転写上流線”、さ
らに、像担持体１２の中心から第２の転写部材２３のロ
ーラの中心とを結んだ直線を“転写下流線”とする。本
実施例では、転写中心線と転写上流線との間の角度(角
度α)）は、転写中心線と転写下流線とで作る角度(角度
β)よりも小さく（α＜β）することが望ましい。これ
は、記録体は、図２の右側方向から進入するが、記録体
の進入に際して、転写位置に到達するまで、転写電界を
形成せず、像担持体１２表面からの現像剤の飛び散り
(前とび)を防止して、画像の乱れを防止出きる。また、
排紙側の第２の転写部材２３側では、記録体の帯電によ
る像担持体１２への巻きつきを考慮して、常に同じ位置
で、記録体を像担持体１２から分離させる。これらの効
果を得るために、前記したように転写手段を配置する。
本実施例では、α＝1度、β＝20度で用いた。

【００１８】印加する転写電圧について説明する。印加
する転写電圧は、第１の転写部材２２と第２の転写部材
２３とにおいて、略同電圧でも効果は得られるが、第２
の転写部材２３への転写電圧を、第１の転写部材２２に
対する電圧に比べて小さくすることによって、第１の転
写部材２２から、第２の転写部材２３への電気力線を発
生させ、記録体の像担持体１２からの分離時に生じる放
電（像担持体と転写手段に生じる電気力線によって放電
が発生）を抑え、良好な転写性能を維持する。本実施例
では、上流転写電源２４によって、500Vの電圧を印加
し、下流転写電源２５によって、400Vの電圧を印加して
用いた。

【００１９】以上のような転写システムによって、転写
時における画像乱れの少ない、また、幅広い転写構成を
とることができて、種種の材料が用いることができてコ
ストダウンに寄与できる。

【００２０】（実施例２）実施例１では、像担持体から
記録体に直接転写を行う際の方法について詳述したが、
図３に示すように、転写手段と像担持体との間に、像搬
送ベルトや、記録体搬送ベルトを介在させることもでき
る。転写に関する考え方は、実施例１と同様であるので
省略するが、用いるベルトについて説明を加えておく。

【００２１】図３において、新たに加えていない番号
は、実施例1と同様であり、３０が転写ベルト、３１
は、転写ベルト３０を架張ための架張ローラ、３２は、
転写ローラを駆動するための駆動ローラである。であ
る。転写ベルト３０は絶縁性樹脂中に導電性のフィラー
を混錬して押し出し機にてフィルム化して用いる。本実
施例では、絶縁性樹脂としてポリカーボネート樹脂（例
えば、三菱ガス化学製ユーピロンＺ３００）９５部に、
導電性カーボン（例えば、ケッチェンブラック）５部を
加えフィルム化したものを用いた。フィルムの厚みは約
３５０μｍであった。樹脂中には酸化防止剤、分散助
剤、離型部材等を混ぜ合わせてもよい。このフィルムの
抵抗は約１０⁹〜１０¹¹Ω・ｃｍであった。また、表面
粗さは１０点平均粗さで約８〜１０μｍであった。表面
粗さは、用いるトナーの粒径と近似の値以下に抑えた方
が望ましい。これは転写ベルト３０から現像剤をクリー
ニングすることを考慮するためである。電気抵抗は１０
⁵〜１０¹²Ω・ｃｍの範囲が有効である。１０⁵Ω・ｃｍ
を下回ると像担持体などに放電が起こる。一方、１０¹²
Ω・ｃｍを越えると、転写ベルト３０を構成する導電部
の樹脂比率が高まり、印加電圧が高くなる、あるいは、
環境変動が大きい等の不都合が生じる。転写ベルト３０
は前述した構成のみが有効ではなく、例えば、絶縁性の
基材上に導電層を塗布したものでも良い。この場合、絶
縁性の基板としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等が用い
られる。導電層は、前述したように絶縁性の樹脂中に導
電性フィラーを分散させ、スプレーや浸漬塗布によって
設けてもよい。

【００２２】転写ベルト３０の使用は、単色の機械で
は、メリットが小さいが、多色重ねを行うようなカラー
出力機器においては有効である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の転
写部材はそれぞれ個別に電圧設定、押圧設定ができるの
で、個々の転写部材に必要とされる転写押圧力の低減、
電圧設定が自在に行えるため、転写ニップ外に不要な電
界を発生させないための構成が容易にとれ、転写手段と
してとり得る部材の材質範囲を広げることができる。

【００２４】また、転写手段として、像担持体の回転方
向の上流側に配置される第１の転写部材と、前記第１の
転写部材よりも像担持体の回転方向の下流に配置される
第２の転写部材とを有し、前記第１の転写部材が前記第
２の転写部材よりも電圧が高く設定される、構成とする
ことにより、像担持体の下流に位置し、とりわけ、記録
体の分離位置に近い、第２の転写部材の電圧を上流に位
置する第２の転写部材よりも低く設定することによっ
て、この記録体が像担持体から分離するときに発生する
帯電を抑え、単に、記録体上の現像剤が乱れない程度の
電界を発生させておき、像乱れを防止する。

【００２５】また、転写手段として、像担持体の回転方
向の上流側に配置される第１の転写部材と、前記第１の
転写部材よりも像担持体の回転方向の下流に配置される
第２の転写部材とを有し、前記第１の転写部材と像担持
体の回転中心とを結ぶ直線と、像担持体の回転中心から
垂直に下ろした直線とに挟まれた角度は、前記第２の転
写部材と像担持体の回転中心とを結ぶ直線と、像担持体
の回転中心から垂直に下ろした直線とに挟まれた角度に
比べて小さい、構成とすることにより、記記録体が像担
持体にある程度巻きつくことを想定して、像担持体の回
転上流側に位置する第１の転写部材と像担持体の回転中
心とを結ぶ直線(以下、転写上流線)と、像担持体の回転
中心から垂直に下ろした直線(以下、転写中心線)とに挟
まれた角度は、像担持体の回転下流に位置する第２の転
写部材と像担持体の回転中心とを結ぶ直線（以下、転写
下流線）と、転写中心線とに挟まれた角度に比べて、小
さくなるように構成する。転写上流線と、転写中心線と
で形成される角度を、大きくとると、記録体の像担持体
からの分離が悪くなり、画質が安定しないが、本発明の
ような関係を保つことによって、記録体の像担持体から
の分離が安定し、現像剤の飛散りを抑え、画質を安定さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例における画像形成装置の
構成概略を示す断面図

【図２】本発明の第一の実施例における画像形成装置
の、転写構成の概略を示す断面図

【図３】本発明の第二の実施例における画像形成装置の
構成概略を示す断面図

【符号の説明】

１２像担持体１４帯電ローラ１６現像剤供給装置１７現像ローラ２２上流転写手段２３下流転写手段２４上流転写電源２５下流転写電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手
段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記録手段に移動さ
せる転写手段とを具備した画像形成装置であって、前記転写手段は、像担持体に押圧され、電圧印加される
複数の転写部材を有し、前記複数の転写部材は、それぞれ個別に電圧設定および
押圧設定されるように構成したことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手
段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記録手段に移動さ
せる転写手段とを具備した画像形成装置であって、前記転写手段は、前記像担持体の回転方向の上流側に配
置される第１の転写部材と、前記第１の転写部材よりも
前記像担持体の回転方向の下流に配置される第２の転写
部材とを少なくとも有し、前記第１の転写部材は、前記
第２の転写部材よりも電圧が高く設定される、ことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項３】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手
段と、前記像担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段と、前記像担持体上に形成された現像剤を記録手段に移動さ
せる転写手段とを具備した画像形成装置であって、前記転写手段は、前記像担持体の回転方向の上流側に配
置される第１の転写部材と、前記第１の転写部材よりも
前記像担持体の回転方向の下流に配置される第２の転写
部材とを少なくとも有し、前記第１の転写部材と前記像担持体の回転中心とを結ぶ
直線と、前記像担持体の回転中心から垂直に下ろした直
線とに挟まれた角度は、前記第２の転写部材と前記像担持体の回転中心とを結ぶ
直線と、前記像担持体の回転中心から垂直に下ろした直
線とに挟まれた角度に比べて小さい、ことを特徴とする画像形成装置。