JP2629815B2

JP2629815B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2629815B2
Application number: JP63110670A
Authority: JP
Inventors: 浩人長谷川; 康正大塚; 貴康弓納持; 竹内　　昭彦; 耕一谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1988-05-07
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH01280783A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は画像形成装置に関する。

更に詳しくは、画像担持体面に所定の押圧力をもって
押し付けられて画像担持体面の面移動方向に順方向に回
転し、且つ電圧が印加された若しくは接地された転写ロ
ーラと画像担持体との間に形成されるニップ部に画像担
持体の面移動状態においてシート状転写材を導入して通
過させることにより画像担持体面に形成担持されている
可転写画像をシート状転写材面側へ順次に転写させる方
式の画像形成装置に関する。

（従来の技術）上記のような方式の画像形成装置の具体例としては、
転写方式の電子写真法や静電記録法を利用した複写機・
プリンタ・マイクロフィルムリーダプリンタ・ディスプ
レー装置等が挙げられる。

一般的には、画像担保体としての電子写真感光体や静
電記録誘電体を所定の周速度で回転駆動又は回転駆動さ
れるドラムやベルトの形態にし、その回転又は回転駆動
されている画像担保体としてのドラムやベルトの面をコ
ロナ放電器・接触帯電器、その他の帯電手段により正又
は負に均一帯電し、その帯電電荷をスリット露光・レー
ザビーム走査露光・発光素子アレイ・除電素子アレイ等
で選択的に除電もしくは更には逆極性帯電させて目的の
画像情報に対応した静電潜像を形成させ、その潜像を現
像手段で現像剤により顕像化し、その顕像（可転写画
像）を転写材（第２の画像担持体、一般には紙を主とす
るシート状転写材、転写用紙）の面に転写手段で転写
し、画像転写を受けた転写材は定着手段で像定着させて
画像形成物として装置外へ排出させ、画像転写後の画像
担保体たるドラム面やベルト面はクリーニング手段で清
浄面化して繰り返して作像に供する構成になっている。

画像担持体面に電子写真法・静電記録法、その他の適
宜の作像手法にて形成担持させた可転写画像を転写材面
側へ転写する画像転写手段としては転写帯電器（コロナ
放電器）が一般に使用されている。

第７図はその例を示している。図において８は画像担
持体であり、本例では回転ドラム型の電子写真感光体
（以下ドラムと略記する）とする。ａはドラム８の回転
方向を示している。18はこのドラム面に形成されたプラ
ス電荷潜像、17はその潜像を顕画化（正規現像）してい
る現像剤粒子（トナー）であり、マイナス帯電していて
プラス電荷潜像との電気的な引き合いでドラム８面の潜
像部に付着している。

13はドラム８面に接近対向させて設けた転写帯電器で
ある。この転写帯電器13とドラム８との間に不図示の給
紙部から１枚宛給送された転写材19がレジストローラ12
でドラム８の回転角と同期どりされてドラム８の回転周
速と同じ移動速度で搬送される。

この搬送転写材19の背面に転写帯電器13によりプラス
極性（現像剤粒子17の帯電電荷極性とは逆極性）の電荷
20が付与されることによってドラム８面側のマイナス極
性の現像剤粒子17をドラム８面から引き剥す力が生じ、
ドラム８面側の現像剤粒子17即ち顕画像（可転写画像）
が搬送転写材19の面に順次に転写17aされていく。

転写域（ドラム８と転写帯電器13との間）を通過し
て画像転写17aを受けた転写材部分はドラム８面が分離
されて不図示の画像定着器へ案内される。

転写材19はレジスターローラ12により搬送されるが、
転写域においては背面電荷20の作用でドラム８に吸着さ
れることで搬送力を得、転写材19の後端がレジスターロ
ーラ12を離れた後はこの吸着力のみで搬送される。

ドラム８面側から転写材19面側への画像転写は、ドラ
ム上のプラス電荷潜像18とマイナス極性の現像剤粒子17
の引力をf₁、転写帯電器13により転写材19の背面に付与
されたプラス極性の電荷20とマイナス極性の現像剤粒子
17の引力をf₂とすれば、f₁＜f₂である必要があり、これ
を満たすべく十分な電荷量が転写材19には付与されねば
ならない。これを各種の環境条件や転写材に対応できる
ようにするために、一般的に転写材19の背面に付与され
る電荷量は、通常の使用条件において必要な最小限値よ
りも過剰な値に設定されている。

しかしながら上記のような転写帯電器を画像転写手段と
する画像形成においては、特に近年市場需要の多い複写
機や小型プリンタにおいては、以下のような欠点・不具
合が指摘されている。

（１）転写材19がドラム８と接する以前に転写材19に背
面電荷20が付与されると、一般にその電荷量は必要最小
限の値よりは大きいこともあり、現像剤粒子17が転写紙
19にドラム８の間隙を飛んで転写紙19上に引き寄せられ
文字回りにとびちった画像が生じる。これを防ぐために
は転写帯電器13の開口を絞れば良いが、プリンタの小型
化に応じてドラム８が小径化するに従い開口も狭くせね
ばならず、とびちりを無くすと却って電荷量が不足して
しまい転写不良を生ずるという二律背反現象がある。

（２）転写材19の後端がレジスターローラ12を離れた後
の搬送力はドラム８への転写材19の背面電荷20による吸
着力であるが、ドラム８が小径化するに従いドラム８の
曲率は大きくなり転写材19とドラム８の吸着域は狭くな
り、従って吸着力も下る。

その結果、転写材19の坪量が大きい場合などにドラム
８と転写材19が十分同期して搬送できなくなり、転写材
後端域の転写ズレが顕著になる。

（３）コロナ放電による転写帯電器13を用いる場合、コ
ロナワイヤへの印加電圧は放電の安定化を図り、更に背
面電荷20を十分に与えるためには３〜５キロボルトの高
圧とする必要がある。これは電源のコストを高くし、小
型プリンタの場合にはコスト圧迫要因として無視できな
い要素となる。

一方、上記のような問題点を有する転写帯電器に代わ
る有効な他の画像転写手段としてバイアス転写ローラ式
が開発されている。

即ち、画像担持体面に所定の押圧力をもって押し付け
られて画像担持体面の面移動方向に順方向に回転し、且
つ電圧（画像担持体側の可転写画像の電荷極性とは反対
極性の電圧、或は交流（交互）電圧）が印加された若し
くは接地された転写ローラと画像担持体との間に形成さ
れるニップ部に画像担持体の面移動状態においてシート
状転写材を導入して通過させることにより画像担持体面
に形成担持されている可転写画像をシート状転写材面側
へ順次に転写させるものである。

第４図はその例を示している。18aは画像担持体とし
ての回転ドラム型の電子写真感光体（ドラム）８の面に
形成されたマイナス電荷潜像であり、本例の場合はこの
潜像面をマイナス帯電の現像剤粒子17で反転現像して顕
画化している（例えばレーザビームプリンタにおいて、
感光体面をマイナス極性に一様帯電し、その帯電面をレ
ーザビーム走査露光して画像の文字部（黒部）に相当す
る部分の電荷を減衰させ、反転現像によりその電荷減衰
部分に現像剤を付着させたもの）。

22は弾性体で、比抵抗が10⁵〜10¹⁰Ωcmの範囲の材質
からなる転写ローラ、23はその芯金である。この転写ロ
ーラ22は画像担持体たるドラム８に対して略平行にして
ドラム８面に所定の押圧力をもって押し付けてあり、ド
ラム８の回転に伴ない回転する。又このローラ22には芯
金23を介してバイアス電源24により＋500〜＋1000Vの電
圧が印加されている。Ａはドラム８と転写ローラ22との
ニップ部（転写域）である。

このニップ部Ａに不図示の給紙部から１枚宛給送され
た転写材19がレジストローラ12でドラム８の回転角と同
期どりされてドラム８の回転周速と同じ移動速度で導入
される。転写材19はドラム８と転写ローラ22とのニップ
部Ａを通過していく過程でドラム８面に対して押し付け
られ、又その背面に転写ローラのバイアス電圧を受ける
ことによりドラム８面側の現像剤粒子17即ち顕画像が転
写材19の面（ドラムとの対向面）に順次に転写17aされ
ていく。20は転写ローラ22のバイアス電圧により乗った
転写材背面電荷である。

このバイアス転写ローラ式は転写帯電器式との対比に
おいて次のような有利点がある。

低電圧の転写…従来のコロナ放電による転写において
は、前述のように４〜5KVの電圧が放電ワイヤに印加さ
れねばならず、転写材19の背面電荷20は一般に過剰とな
るため、転写の前工程でドラム８上の顕画像を作ってい
る現像剤粒子17が転写材19に引寄せられる文字回りのと
びちりのみならず、転写の後工程で転写用材19がドラム
８から離れた後に、背面電荷20が近接導体等に放電して
文字が乱れ、現像としてはやはり文字回りのとびちりが
発生することがあり、これを防ぐために転写帯電器13の
開口を狭くしたり、転写後工程で背面電荷20を除電する
などの手段を要した。しかしバイアス転写ローラ式の場
合、本例においては、転写ローラ22への印加電圧は＋50
0〜＋1000Vと低くて済み、転写材19の背面電荷20も必要
最小限に抑えられるため、文字回りのとびちりは生じな
い。これは反転現像のため現像剤17と反対極性の電荷が
ドラム８上に存在しないので第７図に示したようなマイ
ナスの現像剤17とドラム８上のプラス電荷の吸引作用が
ないために、転写帯電器式の場合の正規現像の場合より
も低い電界で転写が可能なためである。

結果的に転写帯電器式よりも出力電圧が1/5〜1/10で
済ませられるために、バイアス電源24やその出力を転写
ローラ22に伝えるコードのコストは低くなるという効果
を生じる。

転写材のバックアップ…転写域においては転写材19は
ドラム８と転写ローラ22の形成する、転写材19の厚さよ
り広くはない隘路に導入される。従ってドラム８が小径
となっても転写帯電器式のように転写材19がドラム８へ
の吸着力を失って転写ズレが生じることはない。

上記のように有利点のあるバイアス転写ローラ式にも
改善すべき次のような問題点がある。

即ち、ドラム８の回転周速ｖと転写ローラ22の見掛け
の外径から定まる周速Ｖが等しくなるように設計してド
ラム８と転写ローラ22が作るニップ部Ａに転写材19を導
くことにより、転写を行ったところ、紙シワ、画像ズレ
が発生した。

上記の原因を推察したところ、ドラム８に比べて転写
ローラ22の硬度が小さいためにドラム８と転写ローラ22
のつくるニップ部Ａが第５図に示すようにドラム８が転
写ローラ22を押しつぶすように形成されており、ニップ
部Ａでの転写ローラ径が見掛け上の外径よりも小さくな
るためにニップ部Ａの中央における転写ローラ22の速度
がドラム８の周速よりも遅くなり、転写材19の搬送性が
不安定となるために発生すると考えられる。

転写材19として特に坪量約100g/m²以上の厚紙や封筒
を用いた場合には、紙が所謂あばれることにより画像ズ
レが発生しやすく、坪量約40g/m²程度の薄紙においては
紙シワが発生しやすいことも判った。

上記のような紙シワ、画像ズレの発生についていま少
し詳しく考察する。

まず、ドラム８の半径をr₁［mm］、転写ローラ22の半
径をr₂［mm］、ニップ部Ａの巾をｎ［mm］としたきのニ
ップ部中央点ｊでの転写ローラ22の半径Ｒ［mm］を求め
てみる。

即ち、第６図の模型図において、ドラム８と転写ロー
ラ22のつくる弦の長さを１［mm］、ドラム中心Ｏおよび
転写ローラ中心Ｏ′から弦までの距離をそれぞれｘ［m
m］とｙ［mm］、ニップ部Ａの入口点ｉと中央点ｊがド
ラム中心Ｏとなす角をθ_１（^０）とすると、式（１），（２）式よりよってＲ＝ｘ＋ｙ−r₁ となる。

而して、ドラム８の周速をｖとすると、ニップ部Ａの
中心点ｊにおける転写ローラ速度ｖ′はとなる。

実際にドラム径を30［mm］、転写ローラ径を16［m
m］、ニップ部Ａの巾を４［mm］、ドラム周速を30π＝9
4.25［mm/sec］の画像形成装置については、 R ＝ 7.76［mm］ｖ′＝ 91.37［mm/sec］となりニップ部Ａの中央点ｊにおける転写ローラ22の速
度ｖ′がドラム周速に比べて3.05％もスピードが遅くな
っている。

また第５図に示したように転写ローラ22はドラム８に
押しつぶされニップ部Ａの幅方向両端から転写ローラ22
がはみ出すように変形している。そのためローラ径も一
様ではなく、ニップ部Ａの中央が最も小さく（Ｒ）、ニ
ップ部からはみ出している部分Ｂが最も大きく（Ｒ′）
となっており、転写ローラの周速もニップ部Ａの中央点
ｊが最も遅く、ニップ部からはみ出している部分Ｂが最
も速くなっている。即ちニップ部Ａ内で速度分布がある
ことにより、紙シワ、画像ズレが発生しており、転写ロ
ーラ22の見掛けの外径から求まる周速Ｖをドラム８の周
速ｖと等しくなるように設計を行っても安定した紙搬送
性は得られないと考察される。

そこで本発明は転写ローラ式の画像形成装置につい
て、種々の坪量の何れの転写材についても紙シワや画像
ズレなく転写ニップ部を安定に通過させて画像転写を安
定に良好に実行させ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）本発明は、像を担持する像担持体と、前記像担持体と
ニップ部を形成し、このニップ部で前記像担持体から転
写材ヘトナー像を転写する転写ローラと、を有する画像
形成装置において、使用する転写材の坪量が、所定値よ
りも大きい場合には所定値よりも小さい場合に比べて、
前記ニップ部から外れた転写ローラ周部分での転写ロー
ラの周速を大きくすることを特徴とする画像形成装置、
である。

（作用）即ち、使用する転写材の坪量が、所定値よりも大きい
場合には所定値よりも小さい場合に比べて、前記ニップ
部から外れた転写ローラ周部分での転写ローラの周速を
大きくすることにより、転写材の坪量の違いにより生じ
る転写ローラと像担持体のニップ部における転写材搬送
性変化を適切に補正・修正する処置ができ、種々の坪量
の何れの転写材についても紙シワや画像ズレなく転写ニ
ップ部を安定に通過させて画像転写を安定に良好に実行
させることが可能となる。

（実施例）実施例１（第１・２図）第１図は本発明に従う画像形成装置の一例の概略図で
あり、本例の画像形成装置は電子写真方式のレーザビー
ムプリンタ（LBP）である。

８は中心軸8aを中心に矢印ａ方向に所定の周速度ｖで
回転駆動される画像担持体（像担持体）としてのドラム
型電子写真感光体（以下ドラムと略記）である。

回転ドラム８は帯電手段としてのコロナ帯電器７によ
りその外周面に均一に所定極性の一様な帯電（一次帯
電）を受ける。

次いでその帯電処理面にレーザビームスキャナ25によ
り、不図示のホストコンピュータ・ワードプロセッサ等
からの出力画像情報（時系列電気画素信号）に対応する
変調レーザビーム走査露光Ｌを受けることによりレーザ
ビームの照射を受けたドラム面部分の帯電電荷が減衰し
てドラム８面に目的画像の静電潜像が順次に形成（情報
書き込み）されていく。

その静電潜像は現像器９により反転現像されて現像剤
（トナー）により顕画化されていく。

一方、給紙機構の転写材収容部11（例えばペーパーカ
セット）から転写材19が給紙ローラ10により１枚宛繰り
出し給送され、レジストローラ12によりドラム８の回転
角と所定に同期どり（タイミング合せ）されてドラム８
と転写ローラ22とのニップ部Ａに導入され、ドラム８面
側の顕画像たる現像剤像が前述第４図で説明したように
転写材19面に順次に転写されていく。

ドラム８と転写ローラ22とニップ部Ａを通過して像転
写を受けた転写材19はドラム８面から分離されて定着器
14へ導入され、像定着を受けて画像形成物（プリント）
として機外へ出力される。

像転写後のドラム８面はクリーニング装置15で転写残
り現像剤の回収除去を受けて清浄面化され、又前露光器
（LEDアレイ等）16により一様露光を受けて各部均一に
除電されて電気的メモリの消却を受け、繰り返して像形
成に供される。

レーザビームスキャナ25は、インターフェイスコント
ローラ１、レーザ駆動回路２、レーザダイオード３、コ
リメータレンズ31、ボリゴンミラー４、ｆ−θレンズ
５、反射ミラー６等からなる。ホストコンピュータやワ
ードプロセッサなどから出力されてくる時系列電気画素
信号（電気信号化された文字やその他の画像情報）はイ
ンターフェイスコントローラ１に入力して信号処理さ
れ、その出力に対応してレーザ駆動回路２でレーザダイ
オード３が制御され該レーザダイオード３から変調レー
ザ光が出力される。出力レーザ光はコリメータレンズ31
により集光され、回転するポリゴンミラー４に投射さ
れ、ｆ−θレンズ５やポリゴンミラー４の面倒れを補正
する光学系（不図示）、及び反射ミラー６を経てドラム
８面に至り、ドラム８の回転方向とは直角な方向（ドラ
ム母線方向）に偏向される。これによりドラム８の帯電
処理面がレーザビームＬで主走査され、ドラム８の回転
に伴なう面移動（副走査）でドラム８面に、レーザダイ
オード３から出力される目的画像情報に対応した変調レ
ーザ光に応じた静電潜像が形成されていく。

転写ローラ22については本発明に従って、第２図に示
すようにニップ部Ａの中央における転写ローラ22の速度
ｖ′がドラム８の周速ｖと等しくなるように転写ローラ
22の見掛けの外径から定まる周速Ｖを調節してやる。即
ち、前述（５）式よりｖ＝ｖ′＝（R/r₂）Ｖであり、転
写ローラ22の周速Ｖはを満たせばよい。

〈実験１〉ドラム径30［mm］、転写ローラ径16［mm］、ニップ巾
４［mm］、ドラム周速ｖ＝30π［mm/sec］の画像形成装
置において、転写ローラ22の見掛けの外径から定まる速
度Ｖをとしてニップ部Ａの中央における転写ローラ速度ｖ′を
ドラム８の周速ｖに等しくしたところ紙シワ、画像ズレ
のない画像が得られた。

以上のようにニップ部中央における転写ローラ22の速
度ｖ′をドラム８の周速ｖに等しくすることにより、紙
搬送性が向上し、画像ズレ、紙シワの生じない画を提供
できる。

実施例２（第３図）実施例１では転写材の坪量によらずドラム８の周速ｖ
とニップ部中央における転写ローラ22の速度ｖ′が等し
くなるように転写ローラ22の周速Ｖを可変してやった。
しかし転写材19として用いる紙の坪量の違いにより必ず
しもドラム８の周速ｖと転写ローラ22のニップ部部中央
における速度ｖ′が一致している場合において、最適な
紙搬送性を示すとは限らない。転写材19として例えば坪
量100g/m²以上の厚紙などを用いた場合、ドラム８と転
写ローラ22のつくるニップ部Ａが通紙時において非通紙
時に比べて大きくなるため、ニップ部Ａでの転写ローラ
22の速度ｖ′がドラム周速ｖより小さくなってしまう。
そこで紙種に応じて転写ローラ22の周速Ｖを切換える実
施例を第３図に示す。

即ち実施例１の画像形成装置（第１・２図）におい
て、転写材19として坪量が100g/m²以上の厚紙、封筒な
どを使用する場合には転写ローラ22の周速Ｖを実施例１
に比べて２％ほど速く回転させることによりニップ部Ａ
での転写ローラ22の厚紙通紙時における見掛け上の周速
ｖ′をドラム８の周速ｖと等しくすることができる。

つまり、使用する転写材の坪量が、所定値よりも大き
い場合には所定値よりも小さい場合に比べて、転写ニッ
プ部から外れた転写ローラ周部分での転写ローラの周速
Ｖを大きくするのである。

尚、転写ローラ周速を切換えることは、２種類の異な
る歯数のギヤを転写ローラ22の駆動に使用し、スイッチ
のON,OFFでギヤを切換えることにより可能である。

〈実験２〉実験１で使用した画像形成装置を用いて転写材19とし
て坪量135g/m²の厚紙、および封筒を使用した。

実験１と同じ転写ローラ周速Ｖ＝97.11［mm/sec］で
は厚紙・封筒とも紙搬送性が不安定となり、画像ズレが
発生した。

次に転写ローラ周速Ｖを表１に示すようにＶ＝97.11
［mm/sec］に対して１％アップ（UP）、２％アップ、３
％アップしたところ２％アップの場合において、厚紙、
封筒とも画像ズレのない良好な画像を得ることができ
た。

以上により坪量の大きな厚紙、封筒を用いる場合には
ドラム８に比べて５％ほど転写ローラ22を速く回転させ
ることにより、紙搬送性をさらに安定させて画像ズレを
防止できることが判ったが、実施例１と合わせて種々に
応じて転写ローラ周速を切換えることにより、常に安定
した紙搬送性を示すことができる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、転写ローラ式の画像形
成装置について、種々の坪量の何れの転写材についても
紙シワや画像ズレなく転写ニップ部を安定に通過させて
画像転写を安定に良好に実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像形成装置（電子写真方
式LBP）の概略構成図、第２図は感光体ドラムと転写ロ
ーラの周速説明図、第３図は第２の実施例装置における
感光体ドラムと転写ローラの周速説明図、第４図はバイ
アス転写ローラ式の画像転写原理図、第５図・第６図は
感光体ドラムと転写ローラの周速説明図、第７図は転写
帯電器の画像転写原理図である。８は画像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光
体、22は転写ローラ、24はバイアス電源、19は転写材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹内昭彦東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者谷川耕一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭56−16168（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−126875（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−88086（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像を担持する像担持体と、前記像担持体と
ニップ部を形成し、このニップ部で前記像担持体から転
写材ヘトナー像を転写する転写ローラと、を有する画像
形成装置において、使用する転写材の坪量が、所定値よりも大きい場合には
所定値よりも小さい場合に比べて、前記ニップ部から外
れた転写ローラ周部分での転写ローラの周速を大きくす
ることを特徴とする画像形成装置。