JP2964544B2

JP2964544B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2964544B2
Application number: JP2124437A
Authority: JP
Inventors: 竹内　　昭彦; 耕一谷川; 康正大塚; 貴康弓納持; 秀幸矢野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH0419776A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、像担持体面（電子写真感光体・静電記録誘
電体等）を帯電処理する工程を含む作像プロセス（電子
写真プロセス・静電記録プロセス等）により目的の画像
情報に対応した可転写像（未定着トナー像）を形成さ
せ、その可転写像を転写材に転写手段により転写させて
画像形成を実行する方式の画像形成装置に関する。

より詳しくは、像担持体と、この像担持体と接触し像
担持体を帯電する帯電手段と、帯電手段によって帯電さ
れた像担持体に可転写像を形成する手段と、像担持体と
接触し像担持体上の可転写像を転写材に転写する転写手
段と、転写手段の転写部を通過した転写材の電荷を除電
する除電手段と、を有する画像形成装置に関する。

（従来の技術）前記のような画像形成装置において、像担持体や転写
材等の被帯電体を帯電処理する手段機器としては従来よ
りコロナ放電装置が広く利用されている。

コロナ放電装置は像担持体等の被帯電体面を所定の電
位に均一に帯電処理する手段として有効である。しか
し、高圧電源を必要とし、コロナ放電のため好ましくな
いオゾンが発生するなどの問題点を有している。

このようなコロナ放電装置に対して、前記のように電
圧を印加した帯電部材を被帯電体面に接触させて被帯電
体面を帯電処理する接触式帯電装置は、電源の低圧化が
図れ、オゾンの発生量が少ない等の長所を有しているこ
とから、例えば画像形成装置に於てコロナ放電装置にか
えて感光体・誘電体等の像担持体、転写材、その他の被
帯電体面の帯電処理手段装置として注目され、その実用
化研究が進められている。

例えば、本出願人が先に提案（特願昭62−51492号・
同62−230334号など）したように、接触式帯電装置に於
て直流電圧を帯電部材に印加したときの被帯電体の帯電
開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する振動電界
（交互電界、時間とともに電圧値が周期的に変化する電
界（電圧））を帯電部材と被帯電体との間に形成するこ
と、更には表層に高抵抗層を設けた帯電部材を用いるこ
とにより、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体
表面のピンホール・傷等によるリーク防止等を図ること
ができる。

接触帯電部材はローラ状、ベルト状、ウエブ状、ブレ
ード状、パッド状、その他様々な形態のものとすること
ができ、中〜高抵抗を有する弾性体で構成されることが
多い。中〜高抵抗のものとするのは、一般に、被帯電体
との間でのリークを防止したり、均一な帯電を行うのに
有利なためであり、10⁵Ω・cm〜10¹⁰Ω・cm位のものが
よく用いられる。

第９図に像担持体の帯電処理手段と転写手段として接
触帯電手段を用いた画像形成装置の一例の概略構成を示
した。

３は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以
下、ドラムと記す）であり、矢示の時計方向に所定の周
速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。

１はドラム３に所定の押圧力をもって接触させた接触
帯電部材としての回転ローラ状部材（以下、帯電ローラ
と記す）、12・13はこの帯電ローラ１に所定の交流（A
C）バイアス＋直流（DC）バイアスを印加するバイアス
電源としての交流電源と直流電源であり、回転ドラム３
の周面はこの電圧を印加した帯電ローラ１により所定の
極性・電位に均一に帯電処理される。

帯電ローラ１で均一に帯電処理を受けたドラム３面は
次いで不図示の露光手段（レーザービーム走査露光手
段、原稿画像のスリット露光手段など）により、目的画
像情報の露光６を受けることでその周面に目的の画像情
報に対応した静電潜像が形成される。その潜像は次いで
現像器４により現像（正規現像又は反転現像）されて可
転写トナー像として可視像化される。

一方、不図示の給紙手段部から、ドラム３とこれに接
触させた転写手段としての回転転写ローラ２とのニップ
部（転写部）へ転写材Ｐがドラム３の回転と同期どりさ
れた適切なタイミングをもって給送され、この転写材Ｐ
面にドラム３面側のトナー像が順次に転写されていく。
転写ローラ２にはバイアス電源14によりトナーと逆極性
の電圧が印加されており、給送転写材Ｐの背面がこの転
写ローラ２により帯電されることでその帯電電界により
ドラム３面側のトナー像が転写材Ｐ面側へ転写する。

転写部を通過した転写材Ｐはドラム３面から分離さ
れ、搬送ガイド８、定着入口ガイド11に案内されて熱定
着ローラ９と加圧ローラ10とのニップ部に導入されるこ
とでトナー像の定着を受ける。

転写材分離後のドラム１面はクリーニング装置５で転
写残りトナー等のドラム面残留物の除去を受けて清浄面
化されて繰り返して作像に供される。

７は転写部を通過した転写材Ｐの背面電荷を除電する
ための除電針である。15はこの除電針７に電圧を印加す
るバイアス電源である。

（発明が解決しようとする問題点）上記例の画像形成装置のように、接触方式の転写手段
と除電手段を用いた場合、除電手段と転写手段の距離が
近いため転写手段から除電手段へ転写バイアスがリーク
することが発生する。これは高湿環境下で発生し易い。

即ち、装置へ導入される転写材Ｐ（転写用紙）は環境
条件が変化すると抵抗がかなり大幅に変化しやすい。例
えば35℃・85％RH程度の高温・高湿下に転写材Ｐをさら
しておくと、抵抗が通常環境下の1/10〜1/1000程度に低
下する。

そのため、環境条件が変化すると転写材Ｐを介して転
写手段（転写ローラ）２の転写電流が該転写手段に距離
的に近い周囲の部材としての除電手段（除電針）７に流
れ込むことに起因する転写不良トラブルの発生をみやす
い。

つまり転写ローラ２の印加バイアスが除電針７などの
周囲部材に流れ込んで転写不良が生じる。特に、除電針
７には転写材Ｐの背面電荷を除電するために一般に転写
バイアスと逆極性のバイアスを電源15から印加するた
め、転写手段２の電流が流れ込み易い。

これを防止するために除電針７のバイアス値を下げる
と、両面プリント印字時や低湿度環境下で搬送ガイド８
に転写材Ｐの余剰な背面電荷が異常放電して、画像乱れ
を生じるので好ましくない。

この様に従来装置では、環境の変化に伴い、転写ロー
ラ２と周囲の部材、特に除電針７のように転写バイアス
に対し逆極性のバイアスを印加した部材（転写材の走行
路中に転写材に対向して配設されたバイアス印加部材）
とが転写材Ｐを介して干渉し、転写不良を生じたり、画
像乱れを生じたりして最適な設定を行うことがなかなか
難しかった。

本発明はこの種の画像形成装置について、環境変化に
拘らず即ち低湿度環境下でも高湿度環境下でも上記のよ
うな画像乱れ現象や転写不良現象に起因する画像不良の
ない良質の画像形成物が常に安定に出力されるように工
夫したものを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、像担持体と、この像担持体と接触し像担持
体を帯電する帯電手段と、帯電手段によって帯電された
像担持体に可転写像を形成する手段と、像担持体と接触
し像担持体上の可転写像を転写材に転写する転写手段
と、転写手段の転写部を通過した転写材の電荷を除電す
る除電手段と、を有する画像形成装置において、転写手
段に転写電圧を印加する転写電源と、帯電手段と除電手
段に共通の定電流電源と、を有し、転写手段に印加され
る電圧にかかわらず帯電部材の抵抗変動に応じて除電手
段の印加電圧も変化するように構成したことを特徴とす
る画像形成装置、である。

（作用）すなわち、転写手段に転写電圧を印加する転写電源
と、帯電手段と除電手段に共通の定電流電源と、を有
し、転写手段に印加される電圧にかかわらず帯電部材の
抵抗変動に応じて除電手段の印加電圧も変化するように
構成したことで、環境にかかわらず適正な転写電圧が得
られると共に、周囲環境の変化に対し、帯電部材の負荷
変化につれて除電手段に印加されるバイアス値も適切に
変化させることが可能となり、転写手段から除電手段に
転写バイアスがリークして転写不良が生じるのを防止で
きて、画像乱れ現象や転写不良現象による画像不良のな
い良質な画像形成物を常に安定に出力させることが可能
となる。

（実施例）＜実施例１＞（第１〜４図）第１図は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成
図である。前述第９図例の画像形成装置と共通する構成
部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略す
る。

像担持体としてのドラム３はOPC感光体である。

接触帯電部材としての帯電ローラ１は層構成を示す第
２図の横断面模型図のように、芯金19の上にEPDM等の10
⁴〜10⁵Ω・cmの導電ゴム層18を配し、その上にヒドリン
ゴム等からなる10⁷〜10⁹Ω・cm程度の中抵抗層17を設
け、更にその外周面にトレジン等のナイロン系物質から
なる10⁷〜10¹⁰Ω・cmのブロッキング層16を設けたもの
で、硬度はAsker−Ｃ測定で50゜〜70゜程度のものを用
いた。

この帯電ローラ１には定電圧直流電源13による−730V
の直流（DC）バイアスと、交流定電流電源12Aによる周
波数ｆ＝600Hz・実効値700μA.RMS.の正弦波の交流（A
C）バイアスの重畳バイアスが印加され、このDC＋ACバ
イアスによってドラム３面は−700Vに均一に安定に帯電
される。

帯電ローラ１に印加するバイアス電圧は直流電源13と
交流電源12Aにより発生するが、直流電源13は定電圧で
あるのに対して交流電源12Aは定電流（実効値にて）制
御を行う。これは、帯電ローラ１が環境条件により大幅
に負荷変動を生じるため、これに合わせてACバイアスを
最適化するためである。

一例として、実効値700μA.RMS.の正弦波バイアスに
よる定電流制御を行った場合、常温・常湿（23℃、50％
RH）環境では1800VppのAC電圧が印加されるのに対し、
低温、低湿（15℃、10％RH）環境では2200Vpp、高温・
高湿（35℃、85％RH）環境では1200VppのAC電圧が印加
される。これによって、低湿環境での帯電不良や高湿環
境でのリーク放電によるピンホールが防止出来る。

帯電ローラにより均一に−700V帯電されたドラム３は
本例の場合はレーザービーム走査露光６を受けることに
より目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され、そ
の潜像が現像器４により本例の場合は反転現像（レーザ
ービーム露光部が現像）される。現像器４の現像スリー
ブ20には交流電源17による1200Vpp、1400Hzの正弦波バ
イアスと、直流電源18による−500V程度の直流バイアス
が重畳して印加されている。

転写ローラ２は抵抗値10⁷〜10⁹Ω・cm、硬度（Asker
−Ｃ）20゜〜40゜程度のEPDMゴムローラを用いており、
この転写ローラ２にはバイアス電源14によりトナーと逆
極性のプラスのバイアスが印加され、その印加バイアス
値は＋1.5KV〜4KV程度が適当である。

この転写ローラ２により、ドラム３と該転写ローラ２
との間の転写部へ給送された転写材Ｐ面にドラム３面側
のトナー像が順次に転写されていく。

転写部を通過した転写材Ｐはドラム３面から分離され
て搬送ガイド８に沿って定着ローラ対９・10へ搬送され
ていく。このとき転写材Ｐの背面電荷が周囲の部材に放
電して、ドラム側から転写された転写材表面の未定着ト
ナー像が乱れるのを防止するために除電針７により余剰
な背面電荷が除電される。

除電針７は第３図に示すような、針部の高さｌ＝3mm
・間隔ｄ＝1.5mm・厚さ0.2tのステンレス板製の鋸歯状
部材を用いた。

この除電針７は転写材Ｐの走行路中に転写材に対向し
て配設したバイアス印加部材であり、帯電ローラ１のAC
電源12Aを整流回路15A（第１図）により整流して転写バ
イアスとは逆極性のマイナスの直流バイアスを印加して
いる。

第４図は整流回路15Aの具体的回路例である。C1〜C4
はコンデンサ、D1〜D4はダイオードである。バイアス値
としては可変抵抗R1により通常環境で−2.8KVとなるよ
うに調整を行った。このように構成することで、除電針
７に印加されるバイアス値は下記の様に環境変化に応じ
てほぼ理想的に変化させることが可能となる。

（１）低温・低湿度（15℃、10％RH）環境では帯電ロー
ラ１の抵抗が上昇し、交流バイアス電源12Aの出力が220
0Vpp程度となる。このとき、整流回路15Aの出力は−3.4
KV程度に上昇し、転写材Ｐの背面電荷を強力に除電す
る。

この結果、低湿度下で特に生じない搬送部８でのトナ
ー像乱れを防止する事が出来る。また転写材Ｐをドラム
３から分離する効果も促進出来る。

（２）高温・高湿度（35℃、85％RH）環境では帯電ロー
ラ１の抵抗が降下し、交流バイアス電源12Aの出力が120
0Vpp程度となる。このとき整流回路15Aの出力は−1.87K
V程度まで降下する。一般に高湿度環境下では転写材Ｐ
の抵抗が低いため搬送部８でのトナー像乱れは殆ど生じ
る事はないが、転写ローラ２に印加されたバイアスが転
写材Ｐを伝わって除電針７等の周囲部材に漏れ、前述し
たように転写ローラ２の表面電位が降下して転写不良を
生じるという問題がある。しかし、本実施例のものでは
帯電ローラ１の抵抗降下に従い除電針７の印加バイアス
も降下しているため、転写バイアスが除電針７にリーク
するのを防止出来、転写不良が生じなくなる。

＜参考例１＞（第５図）この参考例は転写部から定着ローラ対へ搬送された転
写材上のネガトナーが熱定着ローラにオフセットするの
を防止するために該ローラにマイナスのバイアスを印加
する場合において転写材の走行路中に転写材に対向して
配置されたバイアス印加部材となる該熱定着ローラ９に
対して第５図のように帯電ローラ１のAC電源12Aを整流
回路15Aにより整流してネガトナーＴとは反発関係のマ
イナスのバイアスを印加したものである。

一般に、定着ローラ９にバイアスを印加すると高温高
湿度下で転写材Ｐが吸湿して低抵抗化した際に、転写ロ
ーラ２のプラスバイアスが定着ローラ９に流れ込みで転
写不良を生じ易い。しかし本実施例の様に帯電ローラ１
の交流バイアスを定電流化し、これを整流して定着ロー
ラバイアスに用いることで、実施例１に述べたのと同様
にして環境変化に対応して定着バイアスを最適化する事
が出来る。

具体的には第３図の抵抗R1を調整し、整流回路15Aの
出力を通常環境下で−1.5KVとなる様に調整を行った。
この結果、（１）低温・低湿度（15℃、10％RH）環境では帯電ロー
ラ１の抵抗が上昇し、交流バイアス電源12Aの出力が220
0Vpp程度となり、整流回路15Aの出力は−1.83KV位まで
上昇する。ネガトナーＴの定着ローラ９への静電オフセ
ットは一般に低湿度環境下で悪化する方向にあるが、こ
のときに定着ローラバイアスも上昇するため、オフセッ
ト防止効果が向上する。

（２）高温・高湿度（35℃、85％RH）環境では帯電ロー
ラ１の抵抗が降下し、交流バイアス電源12Aの出力が120
0Vpp程度となる。このとき整流回路15Aの出力は−1.0KV
程度に降下する。このため転写バイアスが転写材Ｐを介
して定着ローラ９にリークするのを防止することが出
来、一方、オフセットは高湿度下で生じにくくなる方向
であるため対オフセッオ性から見ても十分な定着バイア
スを供給することが出来る。

＜参考例２＞（第６・７図）この参考例は前述参考例１において定着ローラ対９・
10の加圧ローラ10に対しても帯電ローラ１のAC電源12A
を定着ローラ９に対する整流回路15Aとは別に設けた第
２の整流回路15B（第６図）により整流してプラスのバ
イアスを印加するようにしたものである。バイアス値は
通常環境で＋1.5KVに設定してある。

第２の整流回路15Bは第７図のようにダイオードD1〜D
4の向きを第１の整流回路15Aとは逆の関係のものとして
ある。

この様に構成することで、ネガトナーＴを定着ローラ
９から反発させ、加圧ローラ10のバイアスで転写材Ｐに
引きつけて一層オフセット防止効果を向上させることが
可能である。しかも定着ローラバイアス、加圧ローラバ
イアスともに高湿度下では降下するため、両ローラ９・
10間でのリークや転写材Ｐを介しての周囲部材へのリー
クを防止出来る。

＜実施例２＞（第８図）この実施例は整流回路15Aの出力を除電針７と定着ロ
ーラ９に分圧して供給した例である。バイアス値は通常
環境で除電針バイアスが−2.8KV、定着ローラバイアスが−1.5KV になる様に調整する。このため分圧抵抗 R3＝390MΩ、 R4＝450MΩ とした。

この様にR3、R4を大きく設定すると、R3が電流制御抵
抗の役割も兼ねる事が出来、定着ローラ９が周囲部材と
ショートした際のトラブルを防止したり、高湿度下での
転写バイアスリーク抑制効果を向上させる事が出来る。

同様の目的で除電針７に対しても R5＝200MΩ を入れている。

この様な構成とする事で整流回路15Aと分圧抵抗のみ
の簡単な構成により除電針バイアスと定着ローラバイア
スをいかなる環境下でも適正に印加させる事が可能であ
る。

なお、以上の実施例において、転写手段としてローラ
帯電方式を用いた例について説明を行ったが、コロナ帯
電による転写方式においても同様の転写不良問題が存在
し、これに対しても本発明は有効に作用する。

また、接触帯電部材１への印加バイアスとして交流と
直流電圧を重畳させた場合の実施例を説明したが、直流
電圧のみを印加する系においても、定電流制御を行う事
で本発明は同様に実施する事が出来る。

（発明の効果）以上述べた様に本発明の画像形成装置によれば、環境
変化に拘らず低湿度環境下でも高湿度環境下でも適正な
転写電圧が得られると共に、周囲環境の変化に対し、帯
電部材の負荷変化につれて除電手段に印加されるバイア
ス値も適切に変化させることが可能となり、転写手段か
ら除電手段に転写バイアスがリークして転写不良が生じ
るのを防止できて、画像乱れ現象や転写不良現象による
画像不良のない良質な画像形成物を常に安定に出力させ
ることが可能となり、所期の目的がよく達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の装置の概略構成図。第２図は帯電ローラの層構成を示す横断面模型図。第３図は除電針部材の一部の正面図。第４図は整流回路図。第５図は参考例１の装置の概略構成図。第６図は参考例２の装置の概略構成図。第７図は第２の整流回路図。第８図は実施例２の装置の概略構成図。第９図は従来装置例の概略構成図。１は接触帯電部材としの帯電ローラ、２は転写ローラ、
３は像担持体としての電子写真感光体ドラム、７は除電
針、９・10は定着ローラ対、12・12Aは交流電源、13は
直流電源、15A・15Bは第１及び第２の整流回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者弓納持貴康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)発明者矢野秀幸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２−39183（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−188568（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−180571（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/14 G03G 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、この像担持体と接触し像担持
体を帯電する帯電手段と、帯電手段によって帯電された
像担持体に可転写像を形成する手段と、像担持体と接触
し像担持体上の可転写像を転写材に転写する転写手段
と、転写手段の転写部を通過した転写材の電荷を除電す
る除電手段と、を有する画像形成装置において、転写手段に転写電圧を印加する転写電源と、帯電手段と
除電手段に共通の定電流電源と、を有し、転写手段に印
加される電圧にかかわらず帯電部材の抵抗変動に応じて
除電手段の印加電圧も変化するように構成したことを特
徴とする画像形成装置。