JP2808173B2

JP2808173B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2808173B2
Application number: JP20419690A
Authority: JP
Inventors: 康一廣島; 行弘大関; 順治荒矢; 康志佐藤; 竜典石山; 公生中畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH03155584A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、複写機，レーザプリンタ等のように、電
子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

（従来の技術）従来、画像形成装置の転写装置として第６図に示すよ
うに、像担持体100とローラ型の転写部材101とを接触状
態で配置したものがある。即ち、像担持体100の表面に
トナー等により形成された可視像は、像担持体100の矢
印方向の回転によって上記転写位置である像担持体100
と転写部材101との接触部102に移行し、タイミングをと
って搬送される転写材103上に転写される。ところで、
このような転写装置104においては、像担持体100の回転
速度に転写材103がついていけず、転写中抜け，転写不
良といった慢性的な不具合が発生している。

このような問題を解決するため、たとえば特開昭56−
126872号においては、以下に述べるような対策をとって
いる。

転写手段として弾性を有し、電圧が印加されたローラ
を用い、そのローラの硬度、および像担持体への接触圧
に応じ、ローラ周速度が像担持体の周速度より速くなる
ように設定し、ローラと像担持体との接触部での周速度
が一致するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のように接触部における像担持体
とローラとの周速度を一致させたとしても、転写材の材
質や摩擦係数等の差異によって生じる接触部での転写材
と像担持体との滑りや位置ズレには対応しきれず、本質
的な解決策にはなり得ない。

この発明は上記課題を解決するためのもので、像担持
体と転写部材との接触部に搬送された転写材と像担持体
との滑りや位置ズレを防止できる転写装置を提供するこ
とを目的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためのこの発明は、回転自在の像
担持体と、この像担持体上に像を形成する像形成手段
と、上記像担持体から転写材ヘトナー像を転写する転写
部材であって、この転写部材と上記像担持体との間に送
られた転写材の上記像担持体側の面とは反対側の面に接
触する転写部材と、を有する画像形成装置において、上
記転写部材は、その硬度がASKER−Ｃ硬度で20゜〜40
゜、上記像担持体への圧接力が50g/cm²〜200g/cm²であ
り、転写時において上記転写位置における上記転写部材
の周速度は、上記転写位置における上記像担持体の周速
度よりも速くしたことを特徴とするものである。

また、上記転写部材の周速度は、上記像担持体の周速
度よりも1.0〜3.0％速く設定するとよい。

さらに上記転写部材は、ローラであるとよい。

また、上記転写部材は、上記像担持体に接触するベル
トと、このベルトの像担持体側と逆側に接触するローラ
と、を有するとよい。

（作用）上記構成に基づくこの発明の作用は、像担持体上に形
成された可視像は、像担持体の回転によって転写部材と
の接触部に移行する。接触部においては、転写部材の周
速度の方が像担持体の周速度よりも早い。

（実施例）次に、この発明を第１図〜第５図に示す実施例に基づ
いて説明する。

◎第一実施例第２図は本発明に係る転写装置Ｂを適用した画像形成
装置Ｄの概略構成を示している。図において、１は像担
持体としての感光体で、この感光体１は有機光導電体
（ODC）からなる観光層を備え、図示しない駆動手段に
よって矢印方向に回転される。この感光体１は電源24に
接続された帯電ローラ23によって帯電されるとともに、
画像変調されたレーザ光25が投射されて表面に静電潜像
が形成される。

この静電潜像は感光体１の回転に伴って現像器26内の
トナー（図示せず）により可視像化されるとともに、転
写部材としてのローラ２との接触部ｗ、即ち転写位置に
移行する。一方、これにタイミングを合せて搬送路27か
らは転写材Ｐが搬送され、ローラ２に電源24からトナー
と逆極性の直流電圧である転写バイアスが印加されて、
前記光体１上の可視像は転写材Ｐ上に転写される。その
後、転写材Ｐは図示しない定着部に搬送されることとな
る。また、感光体１上に残存しているトナーはクリーナ
28によりかき落とされて以後の画像形成に備える。

ここで、上記ローラ２について詳述する。

ローラ２は、芯金の外周に導電性弾性体層が設けら
れ、ローラ２の長手方向端部において芯金をばね等の付
勢手段で感光体１へ向かう方向に付勢され導電性弾性体
層の材質としては発砲EPDMゴムを用いた。EPDMの高度は
アスカーＣ硬度で28゜であり、導電性を付与するために
導電性のZnOを分散している。

上記ローラ２の導電性弾性体層に用いる他の材質とし
ては、CRゴム,NBR,ウレタンゴム,Siゴム，フッ素ゴム等
が挙げられる。

転写ローラの硬度としてはアスカー（ASKER）Ｃ硬度
で20゜〜40゜の硬度が望ましい。

転写ローラの長手方向に対して均一な転写を行うため
には、転写ニップ部で均一な電解を形成・確保する必要
がある。状転写ローラとしてその硬度が20゜未満のスポ
ンジローラを用いた場合、前記ローラは発砲率が高いた
め均一な電界を得るために転写ニップ部を得ようとする
ローラの発砲の開口をふさぎ過ぎないように感光ドラム
に対する圧接力を小さくしなければならない。そうする
と転写材Ｐに対する搬送力も低下してしまい、その結果
として転写ニップ部で転写材が滑ってしまい画像ズレが
生じ正常な画像が得難い。

また転写ローラの硬度が40゜を越えるローラにおいて
十分な転写ニップを確保するためには、感光ドラムに対
する圧接力を大きくしなければならない。そうすると転
写ローラが転写材Ｐを介して感光ドラム上のトナー粒子
を強く感光ドラム上に押し着けて非常に中抜けを起し易
い状態となる。

一方、導電性を付与させる目的でローラ２中に分散さ
せる導電性物質としては、カーボンやZnO,SnO₂等の金属
フィラーが挙げられるが、環境変動に影響を受けないよ
うに比較的固有抵抗が高く、分散する相手に対する部数
によって容易に制御可能な金属フィラー、望ましくはZn
Oが良い。

上記構成の本発明は、第１図（ａ）に示すように接触
部ｗにおけるローラ２の周速度V_rnが感光体１の周速度V
_Rgより速くなるように、ローラ２の非接触時の外径から
定まる周速度V_rgを調節している。このローラ２の周速
度V_rn,V_rgの算出方法を第１図（ｂ）を用いて説明す
る。

まず、感光体１の半径をＲ〔mm〕，ローラ２の半径を
ｒ〔mm〕，接触部ｗの円周長さをη〔mm〕としたとき、
接触部の中央点ξにおけるローラ２の接触変形時の半径
ｒ′〔mm〕を求める。そして、感光体１とローラ２のつ
くる弦αβの長さをλ〔mm〕，感光体１の中心Ｏ及びロ
ーラ２の中心Ｏ′から弦αβまでの距離を各々l,m〔m
m〕，接触部ｗの入口点αと中央点ξが感光体１の中心
Ｏとなる角θ〔rad〕とすると、式（１），（２）よりｒ′＝ｌ＋ｍ−Ｒだからとなる。

従って、ローラ２の周速度をV_rgとすると、接触部ｗ
の中心点ξにおける感光体１との接触時の周速度V_rnはと求まる。また、第１図（ａ）において感光体１とロー
ラ２との間に転写材が存在する場合でもローラ２や感光
体１の半径に対して転写材の厚さはほとんど無視できる
ほ小さいので、接触部に転写材が存在するときの接触部
でのローラ速度はV_rnとほとんど変わらない。

◎実施例１第２図に示す画像形成装置Ｄにおいて、感光体１の径
を30φ，ローラ径を20φとし、感光体１の回転軸からロ
ーラ２の駆動をとる構成とした。また、感光体１に対す
るローラ２の圧接力は、接触部の円周長4mm,軸方向長さ
220mmのときに50〜200g/cm²の範囲で制御し、転写材Ｐ
の搬送性の面から120〜140g/cm²に設定した。

ここで、圧接力は、感光体に対して転写ローラを付勢
手段により付勢する総圧を感光体と転写ローラとの接触
面積で割ったものである。

転写ローラ硬度を前述のアスカーＣ硬度で20゜〜40゜
のうちのある値で一定とした場合において、圧接力が50
g/cm²に満たないときは転写材Ｐに対して感光ドラムと
転写ローラとによる挟持力が低下し、搬送力が小さくな
ることは勿論、レジストローラ，定着ローラ等他の転写
材挟持体への突入時や排出時のショックを受けやすくな
り画像ブレが生じ易くなる。

逆に200g/cm²を越える圧接力では、トナーは強く感光
体へ押しつけられることにより中抜けを起こしてしまい
また更に転写ローラの芯金が撓んでしまい転写ローラの
長手方向の両端と中央部で形成される転写ニップ幅が異
なる。このニップ幅は転写ローラの芯金の両端は付勢手
段で押し付けられるので太くなり付勢手段で付勢されな
い中央部は感光体との距離が大きくなり細くなってしま
うのである。その結果として、ニップ幅が異なるために
均一な電界が得られない。また、転写材搬送速度が長手
方向で異なるといった現象を生じ正常な画像が得られな
いといった問題を生じる。

以上述べたように圧接力と硬度とはニップの確保とい
う点で密度な関係があるが、搬送性や中抜けという面で
は独立に効くファクターであるので各々、最適な値を設
定するのが望ましい。

本構成は最適と思われるところを選択している。感光
体１の周速度V_ygと等しいプロセス・スピードは50〔mm/
sec〕とした。

また、本実施例にあたって、ローラ２の接触部ｗの中
央点ξの周速度V_rnを感光体１の周速度V_Rgよりも２％程
速めた。その周速度V_rnは1.02×50＝51〔mm/sec〕であ
る。また中央点ξにおいて、51〔mm/sec〕の周速度を得
るために必要な周速度V_rgは、（５）式から逆算すると5
2.7〔mm/sec〕となる。従って、感光体１の回転軸から
駆動をとる実験例においては、ローラ２の駆動ギア（図
示せず）の半径と、感光体１の駆動ギア（図示せず）と
のギア比を調節することによって実現した。

以上のように、接触部ｗの中央点ξにおけるローラ２
の周速度V_rnを感光体１の周速度V_Rgよりも２％速くする
ことによって、転写時には、転写材Ｐと感光体１との間
の滑りやズレが発生せず、殆ど同じ周速度で転写を行う
ことが可能となったので、厚さ48〜135g/m²の紙，封
筒，ポリエチレンテレフタレータからなるOHPシート等
の様々な紙種において転写中抜けという大きな課題が解
決でき、加えて安定した紙搬送で画像ズレ，紙シワが生
じない、良好な画像が、環境変動に依らず提供できるよ
うになった。上記のようにローラ13の周速度を感光体１
の周速度よりも大きくして中抜けを防止できるのは感光
体１上のトナーをローラ13で搬送される転写材でこすり
はぎとる力が作用するからだと思われる。

更に、ローラ２の周速度V_rnを速める率を0.5％から５
％まで0.5％ステップで変化させて同様な実験を行った
ところ、１％〜３％の周速度アップでは十分な効果が得
られたが、１％未満では中抜けが生じ３％を越えると、
中抜けに加えて画像の延びが顕著になり、画像精度に支
障を来たした。なお、本実施例においては、周速度を持
たせるためにギア径，ギア比を変化させているが、ロー
ラ径そのものを太くして周速度アップを図ったり、感光
体とローラの駆動を別駆動にすることによっても、同様
な効果が得られるのは言うまでもない。

◎第二実施例第２図は転写部材として、転写・搬送用のベルト42及
び電極ローラ43を使用した画像形成装置Ｅに本発明を適
用する場合の概略構成を示す。

感光体１は、支持ローラ46と不図示の駆動手段によっ
て駆動される駆動ローラ45に懸架されて図示矢印方向に
走行するベルト42に当接している。転写材Ｐは感光体１
の表面の可視像とタイミングを合わせて感光体１とベル
ト42とが接触して形成される転写位置を通過する。転写
材Ｐには前記転写位置において感光体１と反対側に配設
されるローラ電極43へ電源44から供給される電圧によっ
て感光体１上の可視像が転写される。その後、ベルト42
はクリーニングブレード48でクリーニングされる。

ベルト42の材質とては、PVdFもしくはPET系熱可塑性
エラストマ，ポリオレフィン系熱可塑性エラストマ，ポ
リウレタン系熱可塑性エラストマ，ポリエチレン系熱可
塑性エストラマ，ポリアミド系熱可塑性エストラマ，フ
ッ素系熱可塑性エストラマ，エチレン−酢酸ビニル系熱
可塑性エラストマ，ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラスト
マなどから選択された単層の半導体物質であって、その
体積固有抵抗は水酸基，第２アミノ基等の極性基をもっ
てして導電性を付与し、10¹¹〜10¹⁵Ω・cmの範囲で調節
し構成するものである。

図示の画像形成装置Ｅにおいては、転写ベルトの材質
としてウレタン系熱可塑性エラストマを用い、体積固有
抵抗で10¹⁴Ω・cm,厚さを150μｍとし、硬度は、ショア
硬さの50〜70゜である。

◎実験例２第３図において、感光体１の径60φ、電極ローラ43の
径は８φ、その材質は導電性のEPDMローラで硬度はアス
カーＣの硬度で25゜とした。ベルト42は周長220mm,幅21
0mm,感光体１との接触部の長さは4mmで、当接圧は50〜8
0g/cm²の範囲内に設定した。ここで転写ベルトの厚さは
電極ローラの直径と比べて無視できるほど小さく電極ロ
ーラと転写ベルトとを合わせて硬度を測定しても電極ロ
ーラのみの硬度と変わらなかった。

本実施例においては、感光体１の駆動とベルト42の駆
動を別駆動とした。実験例１と同様にギアの径と比によ
って周速度を変化させる方法で実施しても何ら差し支え
ない。

上記のように構成された実験例において転写材料Ｐの
種類を変更しつつ実験を行った。その結果、感光体１と
転写ベルトとの周速度差を0.5％から５％の間で0.5％st
epでアップさせていったところ１〜３％の間でローラの
場合と同様に転写中抜けに十分な効果が得られた。３％
を越えると、感光体１とベルト42の曲率と、圧接力との
関係から安定した転写材Ｐの搬送性が得られなくなり、
転写ズレが頻繁に生じるようになる。また、１％未満の
場合や３％を越える周速差がある場合は、転写中抜けに
殆ど効果がなかった。

◎第三実施例第４図，第５図は転写部材としてのローラ51の端部に
感光体１へのつき当て部材53を設けた。54は芯金であ
り、剛体からなるつき当て部材53と弾性部材52は芯金54
と接着されている。

本実施例では、感光体１とローラ51との軸間距離を一
定にするように構成することを目的としている。第５図
に感光体１とローラ51の非接触時と接触時（転写時）の
様子を示すが、発砲ゴム等の材質の弾性部材52は接触時
には感光体１によって凹み、その感光体は剛体であるつ
き当て部材53の位置Ａまで侵入する。

Ａ点にまで感光体１が侵入したとき、弾性部材52とで
形成する接触量はつき当て部材53の径ｒを変化されるこ
とによって調節できる。また、つき当て部材53の径ｒが
一定で、弾性部材52の肉厚を変化させることでも可能で
ある。

Ａ点における周速度は、本実施例においてはRw₁＞rw₂
であり、その関係はRw₁より１〜３％rw₂が速いことが望
ましい。

◎実験例３上記ローラ51を第２図の図像形成装置Ｄに適用した。
そして、感光体１の径は30φ，ローラ51の径は20φでア
スカーＣ硬度で28゜の、発砲状のEPDMゴムを用いてい
る。つき当て部材53の径は、接触長さ4mmとするため
に、（４）式からｒ＝9.7mmとした。このとき、感光体
１に対するローラ51の当接圧は50〜60g/cm²であった。
当接圧はローラ51の芯金に付勢するバネ（図示せず）圧
により調節可能となる。

本実験例において、ローラの駆動と感光体１の駆動と
を別駆動とし、周速度を0.5〜５％まで0.5％刻みで変化
させ、転写材Ｐとしての48〜135g/m²紙，封筒，葉書等
で通紙実験を行ったところ、ローラ51の周速度を感光体
１の周速度より１〜３％速くした状態が最も転写抜けに
効果があり、１％未満或いは３％を超えた場合では全く
効果がなかった。本実施例においては、常に安定した状
態で接触部が形成され、感光体１の回転軸から駆動をと
る場合にしても、確実に接触部の中央部の周速度を制御
することが可能となるので、常に良好な転写性が得られ
る。

なお、以上の実施例において、現像材は、トナー及び
シリコーンオイルまたはシリコーンワニスで処理された
微粉末を含有することが望ましい。この微粉末により転
写時、像担持体に対するトナーの離型性が向上し、中抜
けが防止できるからである。

また、高解像度の画像を得るために以上に示したトナ
ーは体積平均粒径８μｍ以下にするのが好ましいが、こ
のときトナーの凝集力がアップして中抜け現象が起きや
すい状態となるのでこのとき本発明を適用することは有
効である。

（発明の効果）この発明は以上のように構成したものであるから、転
写時に発生する転写材と像担持体間の滑りやズレを防止
することができる。従って、転写材への画像の転写は、
環境差なく、薄紙から葉書のような厚紙，封筒,OHPシー
トといった様々な紙種に対して転写中抜け等のない優れ
たものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の実施例を示し、第１図
（ａ），（ｂ）及び第５図（ａ），（ｂ）は略示的正面
図、第２図，第３図は画像形成装置に適用した場合の概
略構成図、第４図のローラの斜視図、第６図は従来例を
示す略示的正面図である。符号の説明１……感光体（像担持体） 2,15……ローラ（転写部材） 42……ベルト（転写部材）Ｂ……転写装置、Ｐ……転写材ｗ……接触部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤康志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)発明者石山竜典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)発明者中畑公生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)参考文献特開平２−262175（ＪＰ，Ａ) 特開平１−177063（ＪＰ，Ａ) 特開平２−213882（ＪＰ，Ａ) 特開平１−276181（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−58387（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在の像担持体と、この像担持体上に
像を形成する像形成手段と、上記像担持体から転写材ヘ
トナー像を転写する転写部材であって、この転写部材と
上記像担持体との間に送られた転写材の上記像担持体側
の面とは反対側の面に接触する転写部材と、を有する画
像形成装置において、上記転写部材は、その硬度がASKER−Ｃ硬度で20゜〜40
゜、上記像担持体への圧接力が50g/cm²〜200g/cm²であ
り、転写時において上記転写位置における上記転写部材
の周速度は、上記転写位置における上記像担持体の周速
度よりも速くしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記転写部材の周速度は、上記像担持体の
周速度よりも1.0〜3.0％速く設定した請求項（１）に記
載の画像形成装置。
【請求項３】上記転写部材は、ローラである請求項
（１）又は（２）に記載の画像形成装置。
【請求項４】上記転写部材は、上記像担持体に接触する
ベルトと、このベルトの像担持体側と逆側に接触するロ
ーラと、を有する請求項（１）又は（２）に記載の画像
形成装置。