JP2003076154A

JP2003076154A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003076154A
Application number: JP2001267420A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ogasawara; 正小笠原; Migaku Aoshima; 琢青島; Naotoshi Ishikawa; 尚稔石川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電電荷量が高いトナーを使用する場合におい
てもプレニップ領域の放電による白抜けを防止し，良好
な画像が出力できる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置において、像担持体１に接触
してニップ部２２を形成し、該像担持体１との間に電圧
を印加することにより像担持体１上のトナー像を記録媒
体上に転写する、導電性の弾性体層５ｂ、５ｃと該弾性
体層に被覆された、弾性体層よりも高抵抗の表皮層とを
有する転写部材５と、記録媒体が像担持体の一部に巻付
いた状態でニップ部２２に進入するように記録媒体をガ
イドする記録媒体ガイド部材１０とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真記録、静
電記録などの方式により画像を記録する画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体ドラム等の像担持体上に形成され
たトナー像を、用紙等の記録媒体に転写する画像形成装
置が広く知られている。例えば、複写機やレーザプリン
タに代表される一般的な電子写真方式の画像形成装置に
おいては、表面に感光体層を有する像担持体表面を均一
に帯電する帯電工程、帯電した像担持体表面に像光を照
射することで静電潜像を形成する露光工程、その静電潜
像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像工程、
そのトナー像を記録媒体に転写する転写工程、その記録
媒体上のトナー像を記録媒体上に定着させる定着工程、
転写工程で像担持体上に残留したトナーを除去するクリ
ーニング工程を繰り返すことにより画像が形成される。

【０００３】前記転写工程においては、転写手段に転写
ロールを用いるバイアスロール転写方式が広く知られて
いる。この方式は、転写ロールを像担持体に圧接するこ
とによりニップ部を形成し、そのニップ部に記録媒体を
通過させるとともに、ニップ部において記録媒体にトナ
ー像を転写する面の裏側から記録媒体にバイアス電圧を
印加する。バイアス電圧を印加することにより、ニップ
部で記録媒体に転写電荷が与えられ、その転写電荷によ
り像担持体上のトナーが記録媒体に転写される。トナー
が転写されるのに必要な電荷量は一定であるため、例え
ばプロセス速度が速い画像形成装置では、より短時間で
転写電荷を与える必要があることから、高い転写バイア
ス電圧を印加する必要がある。一方、ニップ部の手前側
にあたるプレニップ領域では、転写ロールに印加された
バイアス電圧によって、転写ロールと像担持体との間に
電界が発生するので、高電圧の転写バイアスが印加され
ると、プレニップ領域に生じる電界強度も高くなる。そ
のような高電界下においては、パッシェンの法則にした
がって、空隙の電界強度が放電開始点を超えると放電が
発生する。記録媒体と像担持体の間で放電が発生する
と、プレニップ領域においてトナーの帯電極性とは逆極
性の電荷がトナーに与えられ、トナーの帯電電荷量分布
が逆極性側に大きくシフトしてしまう。そのような逆極
性のトナーは記録媒体上に転写されないため、記録媒体
上に転写されたトナー像には放電の発生した部位が白く
抜ける、いわゆる白抜け現象が発生してしまう。

【０００４】このような白抜けを防止するため、例えば
特開２００１−１１７３７５号公報において、転写前ガ
イドを、その先端が転写ニップ接線よりも像担持体側に
位置させることで、プレニップ領域の放電による白抜け
を防止する技術が提案されている。

【０００５】しかし、例えば帯電電荷量が高いトナーを
使用する画像形成装置では、より高い転写電圧を印加す
る必要があるため、このような転写前ガイドを用いても
プレニップ領域の放電が発生してしまい、完全には白抜
けを防止することができない。

【０００６】また、さらに記録媒体を、上流側から像担
持体に接触させた状態でニップ部に突入させるように転
写前ガイドを配置すると、プレニップ領域の放電防止作
用をより向上させることができるが、画像形成装置の部
品相互の干渉や記録媒体の搬送性の観点などから、放電
が発生しなくなるような位置に転写前ガイドを配置でき
ない場合があり、転写前ガイドの配置だけでは、白抜け
を完全になくすことはできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、帯電電荷量が高いトナーを使用する場合において
もプレニップ領域の放電による白抜けを防止し良好な画
像が出力できる画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、所定方向に移動する像担持体上に
トナー像を担持し該トナー像を記録媒体上に転写および
定着して該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画
像を形成する画像形成装置において、上記像担持体に接
触してニップ部を形成し、該像担持体との間に電圧を印
加することにより該像担持体上のトナー像を該記録媒体
上に転写する、導電性の弾性体層と該弾性体層に被覆さ
れた、該弾性体層よりも高抵抗の表皮層とを有する転写
部材と、記録媒体が前記像担持体の一部に巻きついた状
態で上記ニップ部に進入するように該記録媒体をガイド
する記録媒体ガイド部材とを備えたことを特徴とする。

【０００９】ここで、上記表皮層は、比抵抗が１０⁸Ω
ｃｍ以上、１０¹³Ωｃｍ以下の範囲内のものであること
が好ましい。

【００１０】また、上記転写部材は、押しあて抵抗が１
０⁷Ω以上、１０⁹Ω以下の範囲内のものであることが好
ましい。

【００１１】また、上記表皮層と上記弾性体層は、とも
に導電剤を含有するものであって、該表皮層および該弾
性体層のうちの何れか一方の導電剤が電子導電剤であ
り、他方の導電剤がイオン導電剤であることが好まし
い。

【００１２】さらに、トナーとキャリヤからなる２成分
現像剤を攪拌することによりトナーを帯電させ、その帯
電したトナーで前記像担持体にトナー像を形成する現像
手段を備え、上記帯電したトナーの電荷量が２０μＣ／
ｇ以上であることも好ましい態様である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１４】図１は、本発明の画像形成装置の第１の実
施形態を示す概略構成図である。

【００１５】本実施形態の画像形成装置は、白黒画像を
形成する画像形成装置であって、像担持体が感光体ドラ
ムである。

【００１６】図１に示す画像形成装置は、表面に感光体
層を有する感光体ドラム１と、その感光体ドラム１に接
触し感光体ドラム１を一様に帯電する帯電器２と、一様
に帯電した感光体ドラム１に像光を照射して静電潜像を
形成する像書き込み装置３と、その静電潜像に、回転す
る現像ロール４ａから帯電したトナーを付着させてトナ
ー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１に接触し
てニップ部２２を形成し、感光体ドラム１との間に転写
バイアス電圧を印加する転写ロール５とを備えている。
また、用紙トレイ８から用紙搬送ガイド９、１０に沿っ
たルート上を搬送ロール１１により用紙Ｐを搬送し、ニ
ップ部２２を通過する用紙Ｐ上のトナー像を加熱および
加圧することにより用紙Ｐ上に定着させ画像を形成する
定着装置７と、用紙Ｐに転写した後に感光体ドラム１に
残留したトナーを除去するクリーナ６とを備えており、
画像が形成された用紙Ｐは排出ロール１２により機外の
トレイ１３に出力される。

【００１７】感光体ドラム１は、アルミニウム等の金属
製支持体（ドラム）に、電荷発生層、電荷輸送層を順次
積層させた機能分離型感光体で、本実施形態の感光体ド
ラム１の外径はφ３０ｍｍである。

【００１８】また帯電器２は、金属製の芯金にカーボン
を含有するＳＢＲからなる弾性層を形成し、弾性層の上
に抵抗層としてイオン導電材を含有するＥＣＯを成膜
し、さらにその上にカーボンとＳｎＯ₂（導電性フィラ
ー）を含有するＰＡからなる表皮層を成膜したものであ
る。弾性層の厚みは２．８ｍｍ、抵抗層の厚みは１５０
μｍ、表皮層の厚みは１０μｍで、表皮層を含む層全体
の抵抗値が１０⁷〜１０⁸Ωになるように抵抗調整がなさ
れている。そして、金属製の芯金にＤＣ電圧を印加する
ことにより、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる
ものである。

【００１９】ここで、本実施形態では接触タイプの帯電
器を用いたが、スコロトロンや固体放電器など非接触タ
イプの帯電器を用いることもできる。

【００２０】像書き込み装置３は、感光体ドラム１の回
転方向とほぼ垂直に発光素子（ＬＤ）から出射されるレ
ーザ光を繰り返し走査すると同時に、発光素子から出射
されるレーザ光を画像信号に基づいて接断することによ
って回転する感光体ドラム１上に像露光を行い、静電潜
像を形成する。

【００２１】また、現像装置４は、ハウジング内に現像
ロール４ａとオーガ４ｂとを有し、トナーとキャリヤか
らなる２成分現像剤をオーガ４ｂで混合攪拌してトナー
を帯電させ、現像ロール４ａで帯電したトナーを感光体
ドラム１に近接する位置に運搬して感光体ドラム１上に
形成された静電潜像に付着させ、可視像（トナー像）を
形成する。

【００２２】さらに、転写ロール５は、後述するよう
に、２層以上の層構造をなし、高抵抗で薄い表皮層と、
その内側に表皮層よりも低抵抗で弾性がある弾性体層と
を有している。表皮層は、１０⁸Ωｃｍ以上、１０¹³Ω
ｃｍ以下の範囲内の比抵抗を持つ高抵抗の層であるが、
弾性体層は表皮層よりも低抵抗にすることにより、転写
ロール全体としては、押しあて抵抗が１０⁷Ω以上、１
０⁹Ω以下との範囲内となるように抵抗調整がなされて
いる。

【００２３】ここで、転写ロール５の押しあて抵抗は、
転写ロール５をアースに接続した金属板の上に乗せ、転
写ロール５の両端に５００ｇずつ計１ｋｇの荷重をか
け、転写ロール５と金属板の間にｌｋＶの直流電圧を印
加し、そのときに流れる電流値から換算して求めてい
る。なお、転写ロール５の押しあて抵抗を１０⁷Ω以
上、１０⁹Ω以下に調整したのは、以下の理由による。

【００２４】１０⁷Ωより小さいと、ニップ部２２にお
ける用紙の通過領域の外側の領域で転写には寄与するこ
とのない電流が流れてしまい、用紙の通過領域では転写
に必要な電流が得られないため転写不良が発生する。ま
た、１０⁹Ωより大きいと、必要とする転写電流を得る
ために、高電圧を出力する電源を装備する必要がある
が、実装可能な小型で低コストの高圧電源を得ることが
困難であるためである。

【００２５】また、転写ロール５の表皮層は薄いことが
好ましく、１〜５０μｍの範囲に調整されている。表皮
層は、より薄くすることにより、転写ロールからの転写
電界がトナー像に良好に作用するため転写性が向上する
が、あまり薄くしすぎると膜強度が充分に得られない。

【００２６】さらに、転写ロール５の表皮層と弾性体層
の導電剤は、一方が電子導電剤で他方がイオン導電剤で
あることが好ましい。すなわち、電子導電剤を含有する
電子導電性層は、高温高湿（例えば気温２８℃、相対湿
度８５％）から低温低湿（例えば気温１０℃、相対湿度
３０％）に環境温湿度が変化しても抵抗値変動が小さい
という長所がある反面、印加電圧が変化すると抵抗値変
動が大きく、また連続通電すると抵抗値が徐々に増大す
るなどという欠点がある。一方、イオン導電剤を含有す
るイオン導電性層は電子導電性層とは逆に、印加電圧が
変化しても抵抗値変動が小さいという長所がある反面、
高温高湿から低温低湿に環境温湿度が変化すると抵抗値
変動が大きいという欠点がある。したがって、両方の長
所を併せ持つように、表皮層と弾性体層の何れか一方を
電子導電性層とし他方をイオン導電性層とすることが好
ましく、そのように構成することにより、記録媒体の抵
抗の違いに応じて転写電圧を変えた場合や環境温湿度が
変化した場合でも転写ロール５の抵抗を概ね一定に保つ
ことにより、プレニップ領域での放電現象を常時安定し
て防止し、本発明の目的である画像の白抜けを防止する
ことができる。

【００２７】次に、本実施形態の画像形成装置の動作に
ついて説明する。

【００２８】感光体ドラム１は回転駆動され、その感光
体ドラム１は帯電器２によってマイナス４５０Ｖに一様
に帯電される。帯電した感光体ドラム１は、像書き込み
装置３から像光が照射され、感光体ドラム１の感光体層
の帯電電荷は露光によって低減されてほぼ０Ｖになり、
静電電位の差による潜像が形成される。

【００２９】この潜像は現像装置４との対向位置に移動
する。現像装置４の現像ロール４ａには、マイナス３０
０Ｖの直流成分に、振幅（ＰｅａｋｔｏＰｅａｋ）
１．０ｋＶ、周波数４．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比０．６の
交流成分が重畳された現像バイアス電圧が印加されてお
り、このバイアス電圧により、トナーが感光体ドラム１
に転移して潜像に付着して現像がなされ、トナー像が形
成される。このようにして感光体ドラム１上に形成され
たトナー像は、バイアス電圧が印加されている転写ロー
ル５によって用紙Ｐ上に転写され、最終的に、定着装置
７によって定着されて画像が形成される。一方、用紙Ｐ
上に転写後、感光体ドラム１上に残留したトナーは、ク
リーナ６によって除去される。

【００３０】図２は、本実施形態の画像形成装置におけ
る感光体ドラムと転写ロールとにより形成されるニップ
部の周辺を示す図である。

【００３１】図２において、転写ロール５は感光体ドラ
ム１に接触してニップ部２２を形成しており、ニップ部
２２より感光体ドラム１の回転方向上流側には、用紙Ｐ
をニップ部２２に進入させる記録媒体ガイド部材１０が
配備されている。記録媒体ガイド部材１０の上側ガイド
部材１０ｂと下側ガイド部材１０ａの間を搬送された用
紙Ｐは、感光体ドラム１の一部２２ａに巻きついた状態
でニップ区間２２ｂを通過する。

【００３２】転写ロール５は、金属製の芯金５ａ上にエ
ピクロルヒドリンゴムとＮＢＲをブレンドして発泡体に
した発泡層５ｂを形成し、その上に発泡層５ｂと同一材
料でソリッドゴムのスキン層５ｃを形成し、さらにその
上にカーボンブラックを分散したフッ素樹脂塗料をコー
ト層５ｄとして成膜したものである。コート層５ｄの厚
みは１０μｍで比抵抗は１０¹¹Ωｃｍ、コート層を含む
層全体の抵抗値は１０ ⁸Ωに抵抗調整してある。転写ロ
ール５の外径は、φ１８．５ｍｍとした。

【００３３】なお、本実施形態の転写ロール５の、発泡
層５ｂとスキン層５ｃの両者が弾性体層に当たり、コー
ト層５ｄが表皮層に当たる。また、弾性体層はイオン導
電性層であり、表皮層は電子導電性層である。

【００３４】ここで、イオン導電剤としては、エピクロ
ルヒドリンゴムに限定されるものではなく、金属塩や４
級アンモニウム塩、臭化物、亜硝酸塩、硫酸塩、過塩素
酸塩などを使用することができる。また、電子伝導剤と
しては、カーボンブラックの他に、Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，
Ａｇ等の金属、金属酸化物、グラファイト、導電性高分
子等を使用してもよい。

【００３５】また、弾性体層としては、上述したエピク
ロルヒドリンゴムとＮＢＲをブレンドしたものに限られ
るものではなく、導電性微粉末を分散したシリコーンゴ
ム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等の発泡体や無発泡体、そ
れらの複合体（多層）で構成することもできる。さら
に、表皮層としては、導電性微粉末を分散したフッ素系
樹脂で構成することが離型性や汚れにくさの点から好ま
しいが、これに限られるものではない。なお、フッ素系
樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフルオロアル
コキシ樹脂（ＰＦＡ）等が挙げられる。

【００３６】クリーナ６は、板状のブレードやブラシ状
のクリーニング手段などがあるが、本実施形態では、板
厚２ｍｍのウレタンゴムからなるブレードを使用してい
る。

【００３７】定着装置７は、内部に熱源を有する一対の
ロールからなり用紙Ｐ上に転写されたトナー像を一対の
ロールに挟んで加熱とともに加圧して用紙Ｐ上に定着し
画像を形成する。

【００３８】次に、現像装置４で用いる現像剤について
説明する。

【００３９】トナーは、乳化重合法により製造されたも
ので、平均粒径は６．５μｍ、形状係数は１３２±２の
ポテト形状である。なお、形状係数は、光学顕微鏡のト
ナー拡大像をイメージアナライザ（（株）ニレコ製Ｌｕ
ｚｅｘＩＩＩ）で画像解析して求めた値で、次式で定義
される。形状係数＝｛（トナー径の絶対最大径）²／
（トナーの投影面積）｝×（π／４）×１００また、ト
ナーの粒径は画質に大きな影響を与え、粒径が大きくな
るほど画像は粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナ
ーでも実用上の問題はないが、細線の解像力を高くする
ためには、平均粒径が１０μｍ以下のトナーを用いるの
が望ましい。しかしながら、トナーの粒径が小さくなる
とトナーとキャリアの間に作用する物理的付着力が支配
的となり現像性が低下する。また、トナー粒径が小さく
なるとトナーの凝集が起こりやすくなり取扱上問題が生
じる。そこで本実施形態で用いるトナーは、平均粒径が
５μｍ以上１０μｍ以下のものであることが望ましい。
トナーには、さらに、帯電制御剤や転写助剤として、平
均粒径１０〜１５０ｎｍ程度のシリカ及びチタニア等の
微粒子（外添剤）が適当量外添されている。

【００４０】なお、トナーは、乳化重合法に限らず、例
えば懸濁重合法、懸濁造粒法、溶解懸濁法、混練粉砕法
等により製造されたものでもよい。

【００４１】キャリアは、フェライトの芯材表面に、カ
ーボンブラック等の導電材料が分散された樹脂表皮層を
有する樹脂コートキャリアで、平均粒径は４５μｍであ
る。

【００４２】トナーとキャリアとを混合した現像剤とし
ては、例えば、トナー濃度（ＴＣ：ＴｏｎｅｒＣｏｎ
ｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）が８重量％、トナー帯電量が２
０〜３０μＣ／ｇとしたものを用いることができる。こ
こでＴＣは次式で示される。ＴＣ（重量％）＝｛現像剤に含まれるトナーの重量
（ｇ）／現像剤の総重量（ｇ）｝×１００トナーとキャリアとを混合して現像剤としたときのトナ
ーの電荷量が高すぎるとトナーのキャリアに対する付着
力が強くなりすぎてトナーが転移しないので、静電潜像
にトナーが付着せず現像されない。一方、電荷量が低す
ぎるとトナーのキャリアに対する付着力が弱くなり遊離
トナーによるトナークラウドが発生し、プリントされた
画像におけるカブリが問題となる。トナーを転移させて
良好な現像を行うためには、現像剤中のトナーの電荷量
を絶対値で５〜５０μＣ／ｇ、好ましくは、１０〜４０
μＣ／ｇの範囲とすることが望ましい。なお、本実施形
態ではトナーの電荷量は３０μＣ／ｇとしている。

【００４３】次に、本実施形態の画像形成装置のプレニ
ップ領域における電界の作用について詳細に説明する。

【００４４】図３は、本実施形態の画像形成装置の感光
体ドラムと転写ロールとで形成するニップ部周辺を拡大
した図であり、図４は、ニップ部に用紙をストレートな
状態で通過させる場合の感光体ドラムと転写ロールとで
形成するニップ部周辺を拡大した比較図である。

【００４５】図３において、感光体ドラム１と転写ロー
ル５とによりニップ部２２が形成され、用紙Ｐは、感光
体ドラム１の一部２２ｂに巻き付いた状態でニップ部に
２２に進入する。用紙の進行方向ニップ部２２の手前側
にはプレニップ領域２３が形成され、プレニップ領域２
３は、感光体ドラム１と用紙Ｐとに挟まれたプレニップ
領域２３ａと、転写ロール５と用紙Ｐとに挟まれたプレ
ニップ領域２３ｂとに分けられる。なお、説明の都合上
記録媒体ガイド部材１０は図示していない。

【００４６】また、図４においても、図３と同様に、ニ
ップ部２２が形成され、プレニップ領域は、感光体ドラ
ム１と用紙Ｐとに挟まれたプレニップ領域２３ａと、転
写ロール５と用紙Ｐとに挟まれたプレニップ領域２３ｂ
とに分けられる。しかし、用紙Ｐは、ニップ部２２にス
トレートに進入し、感光体ドラム１には巻き付いていな
い。

【００４７】プレニップ領域１２では、転写ロール５に
印加するバイアス電圧により、転写ロール５と感光体ド
ラム１の空隙に電界が生じる。この空隙に用紙Ｐが進入
すると、用紙Ｐを挟んで感光体ドラム１側と転写ロール
５側に、それぞれ用紙Ｐの位置に依存して異なった電界
Ｅが発生する。図３に示すように、ニップ部２２に、感
光体ドラム１の一部２２ｂに巻き付いた状態の用紙を進
入させるようにすると、感光体ドラム１と用紙Ｐとに挟
まれたプレニップ領域１２ａでは、図４に示す場合に較
べて電界強度が弱い。感光体ドラムに用紙Ｐが巻き付い
ているラップ区間が長くなればなるほど、感光体ドラム
１と用紙Ｐとに挟まれたプレニップ領域２３ａの電界強
度は弱くなるので、感光体ドラム１と用紙Ｐとの間の放
電は起こりにくくなる。一方、転写ロール５と用紙Ｐと
に挟まれたプレニップ領域２３ｂではバイアス電圧が高
くなると放電が起こるが、白抜けが、感光体ドラム１と
用紙Ｐとに挟まれたプレニップ領域２３ａ側で発生する
放電によりトナーの電荷分布（極性を含む）が変化する
ことにより起きる現象であることから、図４に示す、ニ
ップ部２２に用紙がストレートに進入する場合と比較
し、図３のように用紙が感光体ドラムに巻き付いてニッ
プ部２２に進入する場合は、白抜けが発生しにくい。

【００４８】しかしながら、本実施形態の画像形成装置
のように電荷量３０μＣ／ｇという、比較的高めの電荷
量を有するトナーを用いる現像装置４を備える場合に
は、転写バイアス電圧を高くする必要があるため、プレ
ニップ領域を図３に示すような構成にしただけでは白抜
けを完全に防止することはできない。

【００４９】プレニップ領域の電界強度をより低減させ
るためには、転写ロールの抵抗を高くすればよいが、あ
まり高くすると転写電流が不充分となるため本来の転写
性が損われる。プレニップ領域の放電現象を抑えつつ優
れた転写性を保持するためには、転写ロールを、高抵抗
で薄い表皮層と、その内側に表皮層よりも低抵抗の弾性
層とを有する構成にすればよい。そのような構成にする
ことにより、高抵抗の表皮層が放電を防止すると共に、
薄くて静電容量の大きい表皮層が表面にあるためにニッ
プ部では強い転写電界を作用させることができるので優
れた転写性を発揮する。

【００５０】次に、本発明の効果を確認するために行な
った実験結果について説明する。

【００５１】本発明の特徴である表皮層と弾性体層から
なる転写ロールを用いるとともに、感光体ドラムに用紙
を巻きつけた状態でニップ部に用紙を進入させることに
よる効果を検証するため、まず、本発明品の転写ロール
と、比較のためのリファレンスロールとを準備した。リ
ファレンスロールは、金属製の芯金の上にイオン導電剤
を分散させたウレタンゴムの発泡体を弾性体層として形
成しただけで表皮層を有しない単層のロールである。な
お、ロール全体の抵抗値は本実施形態の転写ロールと同
様、１０⁸Ωに抵抗調整し、外径をφ１８．５ｍｍとし
たものである。

【００５２】図５は、本発明の効果を検証するため用紙
を像担持体に巻きついた状態のラップ角を説明する図で
ある。

【００５３】図５に示すように、転写ロール５は感光体
ドラム１に接触してニップ部２２が形成され、そのニッ
プ部２２より感光体ドラム１の回転方向上流側には、用
紙Ｐをニップ部２２に進入させる記録媒体ガイド部材１
０が配備されている。記録媒体ガイド部材１０の上側ガ
イド部材１０ｂと下側ガイド部材１０ａの間を搬送され
た用紙Ｐは、感光体ドラムの一部２２ａに巻きついてい
る。用紙が巻きついている感光体ドラムの一部２２ａ
の、ニップ区間２２ｂとの境界点Ｘおよびおよび用紙が
感光体ドラム１から離れる点Ｙと転写ロールの中心Ｏと
を結ぶ角度をラップ角θとする。

【００５４】実験では、記録媒体ガイド部材１０の設定
位置を変えてラップ角θを０度、５度、１０度、１５
度、２０度（ｄｅｇ）に変化させ、本発明の転写ロール
とリファレンスロールについて、プレニップ領域の放電
に起因して白抜け現象が発生開始する転写バイアス電圧
をそれぞれ調べた。なお、ラップ角θが２５度以上にな
るとジャムの発生頻度が高くなるため、ラップ角θは２
０度までに止めた。また、バイアス電圧は最大７ｋＶま
で印加した。実験環境は比較的放電現象が発生しやすい
低温低湿（気温１０℃、相対湿度３０％）とし、用紙は
富士ゼロックス社製Ｐ紙を使用した。

【００５５】

【表１】

【００５６】表１は、実験結果を示す表である。表１か
らわかるように、本発明の転写ロールについてはラップ
角が５度以上あれば白抜けはまったく発生していないの
に対し、リファレンスロールではラップ角θを大きくし
ても白抜けを防ぐことができないことがわかった。ま
た、別途実施した実験により、リファレンスロールを単
層のウレタンゴムソリッドタイプにした場合でも、これ
とほぼ同様の結果となった。

【００５７】これにより、高抵抗の表皮層とそれより低
抵抗の弾性体層とを有する転写ロールを用いるととも
に、ラップ角５度以上となるように感光体ドラムに用紙
を巻きつけた状態でニップ部に用紙を進入させれば、転
写時における画像の白抜けを回避することができること
が確認された。

【００５８】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。

【００５９】第２の実施形態は、第１の実施形態と較べ
て、用紙ガイドが感光体ドラムの接線方向に概ね平行に
配置されている点が相違するがそれ以外は共通するの
で、相違点について説明する。

【００６０】図６は、第２の実施形態の画像形成装置の
感光体ドラムと転写ロールとにより形成するニップ部の
周辺を示す図である。

【００６１】図６に示すニップ部の周辺は、図２に示し
た第１の実施形態のニップ部の周辺と較べて、用紙ガイ
ドの配置が相違するがそれ以外は同じである。したがっ
て、同一構成要素には同一の符号を付し、相違点を中心
に説明する。

【００６２】転写ロール５は感光体ドラム１に接触して
ニップ部２２を形成し、ニップ部２２より感光体ドラム
１の回転方向上流側には、用紙Ｐをニップ部２２に進入
させる記録媒体ガイド部材１０が感光体ドラム１の接線
方向と平行に配備され、記録媒体ガイド部材１０の上側
ガイド部材１０ｂと下側ガイド部材１０ａの間を搬送さ
れた用紙は、感光体ドラムの一部２２ａに巻きついた状
態でニップ区間２２ｂを通過する。

【００６３】本実施形態は、画像記録装置のプレニップ
側にレイアウト上のスペースがある場合に用いることが
できる。用紙ガイドをこのような配置にしても所定のラ
ップ角θが得られれば第１の実施形態と同様の効果を得
ることができる。

【００６４】次に本発明の画像形成装置の第３の実施形
態について説明する。

【００６５】第３の実施形態は、第１および第２の実施
形態と相違して、画像形成装置が中間転写体方式を採
り、カラー画像を形成する点が相違する。したがって、
本実施形態においては、像担持体は、中間転写体であ
る。

【００６６】図７は、第３の実施形態の画像形成装置を
示す概略構成図である。

【００６７】図７に示す画像形成装置は、表面に感光体
層を有する感光体ドラム１と、この感光体ドラム１を一
様に帯電する帯電器２と、一様に帯電された感光体ドラ
ム１に像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装
置３と、感光体ドラム１上の静電潜像に現像ロール１４
ｒからトナーを付着させて現像する現像装置１４とを備
えており、現像装置１４は、ブラック（Ｋ）１４ａ、イ
エロー（Ｙ）１４ｂ、マゼンタ（Ｍ）１４ｃ、シアン
（Ｃ）１４ｄの現像剤収容部を有しており、感光体ドラ
ム１に形成された各色毎の静電潜像に対応して回転し、
感光体ドラム１上に各色のトナー像を形成する。また、
感光体ドラム１に接触する無端ベルト状の中間転写体１
６と、その中間転写体を循環駆動させるドライブロール
１７と、無端ベルト状の中間転写体の張力を調整するテ
ンションロール１８、１９と、中間転写体を挟んで感光
体ドラム１を圧接し感光体ドラム１上に形成された各色
のトナー像を中間転写体１６へ転写する１次転写ロール
１５とがあり、その１次転写ロール１５により感光体ド
ラム１上に形成された各色のトナー像は、循環移動する
中間転写体１６上に順次重畳して転写される。中間転写
体に転写された各色のトナー像は、２次転写ロール２１
とバックアップロール２０とが中間転写体を挟んで対向
するニップ部において、ペーパーガイド９、１０に沿っ
て搬送ロール１１により送られてくる用紙Ｐとともに重
ね合わされ、感光体ドラム１との間に転写電圧が印加さ
れて用紙Ｐ上に転写される。各色のトナー像が重ね合わ
されて転写された用紙Ｐは、トナー像を加熱および加圧
して用紙に定着する定着装置７に記録媒体ガイド部材１
０に沿って送られる。定着装置７により各色のトナー像
が定着されてカラー画像が形成された用紙は排出ローラ
１２により機外のトレイ１３力される。なお、中間転写
体１６にトナー像を転写した後に感光体ドラム１上に残
留するトナーはクリーナ６で除去される。

【００６８】ここで、第１の実施形態と同じ符号を付し
た、同一の構成要素に付いては、重複する説明を避ける
ため詳細な説明を省略し、符号の異なる主要な構成要素
についてさらに説明する。

【００６９】４台の現像剤収容部１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄは、回転駆動される１台の基部１４ｅに支持
されており、回転に伴って順次感光体ドラム１とそれぞ
れの現像ロール１４ｒが近接するようになっており、感
光体ドラム１上の各色毎の静電潜像潜像に対応してそれ
ぞれの色トナーを転移させることにより各色トナー像を
形成する。なお、各現像剤収容部１４ａ、１４ｂ、１４
ｃ、１４ｄは各色のトナーとキャリヤとを攪拌してトナ
ーを帯電させるオーガ１４ｏと、帯電したトナーを感光
体ドラム１上の静電潜像に付着させる現像ローラ１４ｒ
とを有している。

【００７０】また、中間転写体１６は、ポリイミド樹脂
中にカーボンブラックを分散させ、厚さ８０μｍの無端
状ベルトにしたものである。ベルトの比抵抗率は１０⁹
Ωｃｍ、表面抵抗率は１０¹²Ω／□とした。

【００７１】１次転写ロール１５は、金属製の芯金にウ
レタン発泡体の層を形成したもので、ロールの抵抗値は
１０⁸Ωに抵抗調整してある。また、１次転写ロール１
５の外径はφ１８．５ｍｍとしてある。

【００７２】２次転写ロール２１は、第１の実施形態の
転写ロール５と材料および構成が同じものであるが、外
径はφ２８ｍｍとしている。

【００７３】トナーは、第１の実施形態で用いたトナー
と同様に、乳化重合法により製造したもので、平均粒径
は６．５μｍ、形状係数は１３２±２のポテト形状であ
り、ブラックの他にイエロー、マゼンタ、シアン色のト
ナーについても同様にして製造する。また、各色のトナ
ーの電荷量も３０μＣ／ｇに調整してある。

【００７４】次に、本実施形態の画像形成装置の作用に
ついて説明する。

【００７５】感光体ドラム１は回転駆動され、帯電器２
によってマイナス４５０Ｖに一様に帯電される。

【００７６】像書き込み装置３は、その帯電された感光
体ドラム１に像光を照射し、感光体ドラム１の感光体層
の電荷は露光によって低減してほぼ０Ｖになり、静電電
位差による静電潜像が形成される。

【００７７】この静電潜像が現像装置１４との対向位置
に移動すると、現像装置１４の現像ロールには、マイナ
ス３００Ｖの直流成分に、振幅（ＰｅａｋｔｏＰｅ
ａｋ）１．０ｋＶ、周波数４．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ
０．６の交流成分が重畳された現像バイアスが印加され
る。現像バイアス電圧により現像ロールから転移したブ
ラックトナーは、静電潜像に付着し、静電潜像は可視化
されてブラックトナー像となる。そのようにして形成さ
れたブラックトナー像は、バイアス電圧を印加する１次
転写ロール１５により中間転写体１６上に転写される。
なお転写後に、感光体ドラム１に残留するトナーは、ク
リーナ６によって除去される。

【００７８】感光体ドラム１においては、ブラックに続
いてイエロー、マゼンタ、シアンの各色について、帯電
器２による帯電、像書き込み装置３による像光の照射、
現像装置１４によるトナー像の形成、転写ロール１５に
よる中間転写体１６への転写の各工程が同様に繰り返さ
れ、その結果、中間転写体１６上に４色のトナー像が重
ね合わされた各色トナー像が形成される。この各色トナ
ー像は、２次転写ロール２１により一括して用紙Ｐ上に
２次転写され、さらに、定着装置７によって定着されて
カラー画像が形成される。

【００７９】次に、本実施形態の２次転写ロールのニッ
プ部周辺について説明する。

【００８０】図８は、本実施形態の２次転写ロールとバ
ックアップロールとにより形成されるニップ部周辺の拡
大図である。

【００８１】図８において、２次転写ロール２１は中間
転写体１６を挟んでバックアップロール２０を圧接して
ニップ部２４を形成し、ニップ部２４より中間転写体１
６の循環移動方向上流側には、用紙Ｐをニップ部２４に
進入させる記録媒体ガイド部材１０が配備され、記録媒
体ガイド部材１０の上側ガイド部材１０ｂと下側ガイド
部材１０ａとの間を搬送された用紙Ｐは、中間転写体の
一部２４ａに巻きついた状態でニップ区間２４ｂを通過
し、中間転写体１６上の各色トナー像を用紙Ｐ上に転写
する。

【００８２】２次転写ロール２１は、金属製の芯金２１
ａ上にエピクロルヒドリンゴムとＮＢＲをブレンドして
発泡体にした発泡層２１ｂを形成し、その上に発泡層２
１ｂと同一材料でソリッドゴムのスキン層２１ｃを形成
し、さらにその上にカーボンブラックを分散したフッ素
樹脂塗料をコート層２１ｄとして成膜したものである。
コート層２１ｄの厚みは１０μｍで比抵抗は１０¹¹Ωｃ
ｍ、コート層を含む層全体の抵抗値は１０⁸Ωに抵抗調
整してある。２次転写ロール２１の外径は、φ１８．５
ｍｍとした。なお、本実施形態の２次転写ロール２１
の、発泡層２１ｂとスキン層２１ｃの両者が弾性体層に
当たり、コート層２１ｄが表皮層に当たる。また、弾性
体層はイオン導電性層であり、表皮層は電子導電性層で
ある。

【００８３】プレニップ領域における放電現象を抑制
し、画像の白抜けを防止するメカニズムは、第１の実施
形態で説明したのと同様である。すなわち、トナー像を
２次転写する用紙Ｐがニップ区間２４ｂに進入する際
に、その用紙Ｐを中間転写体１６に巻きつけ、中間転写
体の一部２４ａに巻付いたラップ角θを所定の角度以上
にすることができれば、転写ロール２１を表皮層と弾性
体層とにより構成する効果と相俟って、プレニップ領域
における放電に起因した白抜けを防止することができ
る。

【００８４】以上説明した実施形態は、いずれもカール
ソンプロセスに基づく電子写真記録方式で説明したが、
チャージレス方式、背面露光方式等、記録紙に転写を行
う間接記録方式であれば適用することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、転写ロールを高抵抗の薄い表皮層とその
内側の低抵抗の弾性体層とで構成し、かつ像担持体（感
光体もしくは中間転写体）に用紙を巻き付けた状態でニ
ップ部に用紙を進入させるので、比較的高い電荷量のト
ナーを使用する場合においても、像担持体と用紙間の転
写電界を確保しつつ放電を防止することができるので、
画像の白抜けをなくした高画質のプリントを出力するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】本実施形態の画像形成装置における感光体ドラ
ムと転写ロールとにより形成されるニップ部の周辺を示
す図である。

【図３】本実施形態の画像形成装置の感光体ドラムと転
写ロールとで形成するニップ部周辺を拡大した図であ
る。

【図４】ニップ部に用紙をストレートな状態で通過させ
る場合の感光体ドラムと転写ロールとで形成するニップ
部周辺を拡大した比較図である。

【図５】本発明の効果を検証するため用紙を像担持体に
巻きつけているときのラップ角を説明する図である。

【図６】第２の実施形態の画像形成装置の感光体ドラム
と転写ロールとにより形成するニップ部の周辺を示す図
である。

【図７】第３の実施形態の画像形成装置を示す概略構成
図である。

【図８】本実施形態の２次転写ロールとバックアップロ
ールとにより形成されるニップ部周辺の拡大図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電器３像書き込み装置４，１４現像装置４ａ，１４ｒ現像ロール４ｂ，１４ｏオーガ５転写ロール５ａ，２１ａ金属製の芯金５ｂ，２１ｂ発泡層５ｃ，２１ｃスキン層５ｄ，２１ｄコート層６クリーナ７定着装置８用紙トレイ９、１０記録媒体ガイド部材１０ａ下側のガイド部材１０ｂ下側のガイド部材１１搬送ロール１２排出ロール１３トレイ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ現像剤収容部１５１次転写ロール１６中間転写体１７ドライブロール１８，１９テンションロール２０バックアップロール２１２次転写ロール２２，２４ニップ部２２ａ，２４ａ感光体ドラムの一部２２ｂ，２４ｂニップ区間２３プレニップ領域２３ａ感光体ドラムと用紙とに挟まれたプレニップ領
域２３ｂ感光体ドラムと転写ロールとに挟まれたプレニ
ップ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川尚稔神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内Ｆターム(参考） 2H005 BA06 BA07 EA01 2H200 FA01 FA16 GA23 GA45 GA47 GA57 GB12 GB25 HA03 HA12 HB03 HB12 HB22 HB45 HB46 JA02 JA23 JA27 JA28 JB12 JB15 JB17 JC04 JC16 MA03 MA06 MA20 MB02 MB06 MC11 NA02 3F101 FA02 FB04 FC07 LA02 LB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定方向に移動する像担持体上にトナー
像を担持し該トナー像を記録媒体上に転写および定着し
て該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形
成する画像形成装置において、前記像担持体に接触してニップ部を形成し、該像担持体
との間に電圧を印加することにより該像担持体上のトナ
ー像を前記記録媒体上に転写する、導電性の弾性体層と
該弾性体層に被覆された、該弾性体層よりも高抵抗の表
皮層とを有する転写部材と、記録媒体が前記像担持体の一部に巻きついた状態で前記
ニップ部に進入するように該記録媒体をガイドする記録
媒体ガイド部材とを備えたことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】前記表皮層は、比抵抗が１０⁸Ωｃｍ以
上、１０¹³Ωｃｍ以下の範囲内のものであることを特徴
とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】前記転写部材は、押しあて抵抗が１０⁷
Ω以上、１０⁹Ω以下の範囲内のものであることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記表皮層と前記弾性体層は、ともに導
電剤を含有するものであって、該表皮層および該弾性体
層のうちの何れか一方の導電剤が電子導電剤であり、他
方の導電剤がイオン導電剤であることを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置。
【請求項５】トナーとキャリヤからなる２成分現像剤
を攪拌することによりトナーを帯電させ、その帯電した
トナーで前記像担持体にトナー像を形成する現像手段を
備え、前記帯電したトナーの電荷量が２０μＣ／ｇ以上
であることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項６】前記表皮層が含有する導電剤が電子導電
剤であり、前記弾性体層が含有する導電剤がイオン導電
剤であることを特徴とする請求項４に記載の画像記録装
置。