JP3005812B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真複写機等の画像形成装置の転写材
を、静電気的に支持・搬送した像担持体上のトナー像を
物理的手段によって前記転写材上に転写したのち定着手
段へ搬送を行う転写ベルト装置を有する画像形成装置に
関する。

〔従来の技術〕 第７図は従来の画像形成装置である電子写真複写機の
一実施例を示す断面構成図である。図において、10はド
ラム状の像担持体である感光体ドラム、20は感光体ドラ
ム10周面を帯電する帯電器、30は露光装置、13は像露光
器、40は現像器、50は転写材供給装置、53は給紙ロー
ラ、Ｐは転写材である記録紙、16は転写用の帯電器であ
る転写器、17は分離用の除電器である分離器、80は定着
器、90はクリーニング装置、56は記録紙Ｐの搬送手段で
ある搬送ベルトである。

前記複写機の動作を説明すると、帯電器20により感光
体ドラム10周面を一様に帯電した後、感光体ドラム10周
面に露光装置30により像露光部13において露光を行い静
電的な潜像を形成する。そののち現像器40により前記潜
像は現像・顕像化されてトナー像となる。このトナー像
はタイミングを合わせて転写材供給装置50の給紙ローラ
53により給送される記録紙Ｐ上に転写される。この転写
は記録紙Ｐの背後より転写器16によって前記トナーの帯
電と逆極性の帯電が施されてなされる。転写後分離器17
によって交流の高電圧が印加されて除電され前記記録紙
Ｐは感光体ドラム10より分離される。分離された記録紙
Ｐは搬送ベルト56によって定着器80に搬送されそのトナ
ー像は定着され装置外の排紙皿に排出される。

一方、トナー像を転写した感光体ドラム10は周面に残
留したトナーをクリーニング装置90によってクリーニン
グされ次のコピーに待機する。

しかしながら、前記のような構成ではトナー像の転写
性及び分離性を確実にするために、転写器16と分離器17
間の放電効率を調整して最良に機能する点を見いださね
ばならず、かつこの放電効率は環境の影響を大きく受
け、信頼性に対する許容範囲が狭いという問題を有して
いる。前記転写性を左右するのは、記録紙Ｐの持つ電
荷，記録紙Ｐの機械的特性（スティフネス，表面平滑
性，カールなど）であり、これらは記録紙Ｐの保存状態
や転写時の環境（温度，湿度）などによって大きく変動
し、常に良好な状態に保持することは困難である。

また、感光体ドラム10のドラム径が大きい場合は、記
録紙Ｐが搬送ベルト56に移行するときに、元の平面状態
に戻ろうとする力がドラム径の小さい場合に比べ小さい
ため、トナー像の転写を終了した記録紙Ｐは感光体ドラ
ム10に付着し紙詰まりを起こし易く、機械としての通紙
性の低下を招き信頼性を悪化させるなどの欠点を有して
いた。

前記欠点を改善した技術として、第８図に示すベルト
状の転写・搬送装置が、米国特許3,357,325号公報等に
開示されている。

第８図において、10はドラム状の像担持体である感光
体ドラム、70はベルト状の転写・搬送装置である転写ベ
ルト装置、71は電荷を保持し転写材を吸着する転写ベル
ト、72,73は転写ベルト71を支持・伸張し回転するため
のローラ、60は記録紙Ｐを静電気力によって転写ベルト
71に吸着させるためコロナ放電を行う転写前紙帯電器、
16はトナー像を感光体ドラム10から記録紙Ｐに転写する
ための転写用帯電器である転写器、160は転写部であ
る。かかる構成によって、記録紙Ｐを転写ベルト71に付
着させて搬送することができ、転写部において優れた転
写効率、分離効率を得ることができる。

前記転写ベルト装置70は、感光体ドラム10上にトナー
像を重ねて形成して一度に記録紙Ｐに転写を行うように
したカラー画像形成装置では好ましい装置である。前記
カラー画像形成装置にあっては、感光体ドラム10上にト
ナー像を重ねるため複数の現像器を感光体ドラム10周縁
部に備えてドラム径が大きくなり、従来の数電転写分離
方式では十分な分離性能が得られないのでより確実な分
離性能を必要とすること、トナー像を重ねる方式ではト
ナー付着量が大きくなるため、大きな転写電荷量が必要
になるので大きな転写電荷保持能力を持つことを必要と
すること、という二点において転写ベルト装置は優れて
いるからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる転写ベルト装置を設けた画像形成装置で、感光
体上のトナー像の転写材への転写に先立っては、転写材
は感光体上のトナーと同極性に帯電され、それによって
感光体に巻付くことなく、かつトナーが不要に付着する
こともなく、転写ベルトに確実に吸着保持されて転写部
へと搬送されたのち、逆極性の転写器の帯電を受けて感
光体上のトナー像は転写材上に転写、記録される。

かかる転写材の紙帯電手段としては帯電極を設けてコ
ロナ放電による帯電形式と弾性ブラシ等の導電性部材に
電圧を印加し、該導電性部材を転写材に当接させる帯電
形式とがあるが、前者は電極の汚れが甚だしく、放電ム
ラにより帯電が不均一かつ不充分になる傾向があり、後
者の弾性ブラシを用いた帯電手段がかかる点において有
利である。

しかしながら弾性ブラシを用いた帯電手段によるとき
は、転写材として例えばオーバーヘッドプロジェクタ
（OHP）に用いられるトランスペアレンシ等を使用する
場合、素材が電気絶縁性であるために転写時にも紙帯電
手段による影響が残っていて、転写したトナー画像にブ
ラシ状の縦方向のスジ目が入り光の透過性を著しく低下
させる。

本発明はこの点を解決して改良した結果、転写材が普
通紙であるときは勿論、電気的に絶縁体の転写材によっ
ても転写材の搬送は良好であって、スジ目や転写ムラ等
のない高品質の画像を転写して転写材上に記録すること
の出来る画像形成装置の提供を目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、回転する転写ベルト上に、同期して給送
される転写材を紙帯電手段によって帯電して付着搬送
し、該転写材上に、前記像担持体上に形成されたトナー
画像を転写したのち分離定着する画像形成装置におい
て、前記紙帯電手段による帯電は転写材の種類に応じて
選択的に行うことを特徴とする画像形成装置によって達
成される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第６図に示す。第１
図は本発明の画像形成装置の構成を示す断面図である。

図において、第７図及び第８図に示す従来の画像形成
装置及び転写ベルト装置70と同一部分は１同一符号で表
し、その動作もほぼ同様であるから重複する部分の詳細
な説明は省略する。

第１図において、10はドラム状の像担持体すなわち感
光体ドラムで、OPC感光体をドラム上に塗布したもので
接地されて時計方向に駆動回転される。20は前記感光体
ドラム10周面の感光体に電荷を印加するスコロトロンの
帯電器、13は図示しいない露光光学系によって感光体ド
ラム10周面上で焦点を結ぶように像露光光或はレーザビ
ームが投射される像露光部である。

前記露光光学系には例えばレーザ書込み系ユニットが
使用される。前記画像形成装置とは別体の画像読取り装
置から出力される色信号が前記レーザ書込み系ユニット
に入力されると、このレーザ書込み系ユニットにおいて
は、半導体レーザより発生されるレーザビーム（波長78
0nm）はポリゴンミラーにより回転走査され、ｆθレン
ズを経て反射ミラーにより光路を曲げられ、予め前記帯
電器20によって一様に帯電された感光体ドラム10周面上
に投射される。

一方では走査が開始されるとレーザビームはインデッ
クスセンサによって検知され、第１の色信号によるレー
ザビームの変調が開始され、変調されたレーザビームが
前記感光体ドラム10周面上を走査する。従って、レーザ
ビームによる主走査と感光体ドラム10の回転による副走
査により感光体ドラム10上の画像部に第１の色に対する
潜像が形成されて行く。この潜像は第１の色として例え
ばイエロー（Ｙ）のトナーを収容する現像手段により反
転現像がなされて感光体ドラム10周面にイエローのトナ
ー像が形成される。得られた画像部のトナー像は感光体
ドラム10周面に保持されたまま感光体ドラム10の周面よ
り引き離されている転写手段及びクリーニング手段の下
を通過し、次のコピーサイクルに入る。

すなわち、前記感光体ドラム10は前記帯電器20により
再び帯電され、次いで信号処理部から出力された第２の
色信号が前記書込み系ユニットに入力され、前述した第
１の色信号の場合と同様にして感光体ドラム10周面への
第２の色信号による書込みが行われ潜像が形成される。
この潜像は第２の色として例えばマゼンタ（Ｍ）のトナ
ーを収容する現像手段によって反転現像がなされ、マゼ
ンタのトナー像が形成される。このマゼンタのトナー像
は既に形成されている前述のイエローのトナー像の上に
重ねて形成される。

このようにして得られた画像部のトナー像は感光体ド
ラム10周面に保持されたまま感光体ドラム10周面より引
き離されている転写手段及びクリーニング手段の下を通
過し、次のコピーサイクルに入る。

同様にして感光体ドラム10上には第３の色信号による
書込みが行われ潜像が形成される。この潜像は第３の色
として例えばシアン（Ｃ）のトナーを収容する現像手段
によって反転現像がなされる。このシアンのトナー像は
前述のイエロー，マゼンタのトナー像の上に重ねて形成
することによってカラー画像が得られる。さらに本実施
例のように黒色のトナーを収容した現像手段を備え、前
記と同様に黒色のトナー像をさらに重ねることによって
高画質のカラー画像を得ることができる。

41ないし44は前記の現像を行うそれぞれイエロー，マ
ゼンタ，シアンおよび黒の各トナーを収容した現像手段
たる現像器でいずれも近似した構造を有している。

第２図は現像器41の構造を示したもので、現像器41の
内部には、現像スリーブ411、マグネットローラ412、撹
拌スクリュー413,414、掻取り板415等が設けられてい
る。現像スリーブ411と感光体ドラム10との間隙は、現
像スリーブ411と同軸に設けられた感光体ドラム10周面
の画像部外に当接するコロ（図示せず）によって、常に
0.5mm前後の一定間隙に保持されている。

図示省略したトナー収納装置より補給されるトナー
は、互いに反対方向に回転される撹拌スクリュー414と
撹拌スクリュー413とによって磁性キャリアと十分に撹
拌混合される。この磁性キャリアとトナーからなる二成
分現像剤Ｄは撹拌混合された後、現像スリーブ411に供
給される。現像スリーブ411の内部には固定した磁極を
有するマグネットローラ412が配設され、この現像スリ
ーブ411とマグネットローラ412とによって前述した現像
剤Ｄによる薄層が形成される。

現像スリーブ411表面の現像剤Ｄの薄層の厚さは現像
スリーブ411と感光体ドラム10との間隙よりも薄くなる
ように、例えばマグネットローラ412の磁極に対向して
設けた磁性材からなる円柱棒の現像剤薄層形成手段416
を現像スリーブ411に押圧することにより現像剤Ｄは均
等な300μｍ前後の薄層状態に整形される。現像スリー
ブ411上には現像バイアスが印加され、感光体ドラム10
条の画像部潜像の現像を行う。現像の終わった現像スリ
ーブ411上の現像剤Ｄの薄層は、掻取り板415によって一
旦掻き落とされ新しく前述の方法によって現像剤Ｄの薄
層が形成される。

このような感光体ドラム10とその周縁部に設けられた
帯電器20による帯電と、各色別のレーザ書込み系ユニッ
トによる露光及び現像器41〜44による現像処理は各色毎
に従って４回行われ、感光体ドラム10の周面上の画像部
には重ね合わせによってカラーのトナー像が形成され
る。

51,52は転写材供給装置から１枚ずつ給送されてくる
サイズ別の転写材の通路、53は感光体ドラム10上の前記
カラートナー像の移動に同期して転写部160へ転写材を
搬送するためのレジストローラである。

70は転写ベルト装置で、71はベルト部である転写ベル
ト、72,73は導電性の金属材からなるローラで、上流側
のローラ72は接地又は接地状態に近い所定の電位にされ
ている回転可能な軸を有するローラ、下流側のローラ73
は固定軸を有する転写ベルト71駆動用のローラである。
74はベルト支持部材でその一端はローラ73の軸芯を固定
軸とし、他端はローラ72の可動軸に連結していて、図示
省略した弾性部材によりローラ72が下方に位置するよう
に付勢されている。従って、常時（非転写時）は転写ベ
ルト71は感光体ドラム10周面より退避されていて、転写
時には装置制御部の制御によって作動する偏芯カム77が
板バネ78を介してベルト支持部材74を図において上方に
押圧し、ローラ73を揺動中心として反時計方向に回動
し、ベルト支持部材74の両側端に設けたローラ76が感光
体ドラム10周面の画像部外の側端部に当接して、転写ベ
ルト71は感光体ドラム10の転写部160に当接される。

79は転写ベルト71上の付着トナーを掻き落とすベルト
クリーニング装置のクリーニングブレード95は内部の可
撓性の搬送スクリューを有するトナー搬送管でクリーニ
ングブレード79で掻き取られたトナーを図示しないトナ
ー回収ボックスへ搬送する。

前記転写ベルト71の構成は、例えば２層からなり、本
体は0.5〜1mm厚程度のシリコンゴム、ポリウレタンゴ
ム、ブチルゴムなどのエンドレス状の体積抵抗率10¹⁰Ω
・cm前後の高抵抗シートで、このシートの上層に例えば
ふっ素系樹脂をスプレー塗布などして摩擦抵抗を低くす
るとともに汚れの付着を防止している。

16は転写部160に対向する位置に設けられた転写用の
帯電器である転写器、60は転写レベル71と感光体ドラム
10との間の楔形断面空間においてローラ72を巻回する転
写ベルト71に対向して配置された転写材の紙帯電手段で
ある紙帯電器で、61は紙帯電器60に設けられた導電性の
繊維材からなり転写前紙帯電の作用をなす導電性部材で
弾性を有した帯電ブラシで、66は帯電ブラシ61へバイア
ス電圧を印加するための電源である。帯電ブラシ61と電
源66との間には万一帯電ブラシ61が接地部等に接触した
ときに大電流が流れるのを防止するために保護抵抗を直
列に挿入してもよい。

前記紙帯電器60は第５図に示すように軸60Aを支点と
して回動可能に支持され、その先端に導電性の弾性繊維
部材から成る帯電ブラシ61を把持している。

さらに前記紙帯電器60は、角穴60Bに内接する偏心カ
ム62の回転位相により第５図（ａ）に示す角度にあって
前記帯電ブラシ61の先端を感光体ドラム10と当接状態に
ある転写ベルト71の周面に対し弾性的に圧接して接触さ
せる状態としたりあるいは第５図（ｂ）に示す角度に回
転して紙帯電器60を時計方向に回動し、前記帯電ブラシ
61を感光体ドラム10と当接状態にある転写ベルト71の周
面より退避させる状態とすることが出来る。転写ベルト
71が感光体ドラム10と離間した状態にあっては偏心カム
62の何れの位相にあっても帯電ブラシ61は転写ベルト71
に接触することはない。

なお、帯電ブラシ61の導電性繊維にはステンレス鋼の
ワイヤも用いることもできるが、本実施例では体積抵抗
率10⁴〜10⁶Ω・cmの炭素混入レーヨンを用いて好効果を
得ている。

前記偏心カム62の回転位相は第６図に示す制御回路に
よって選択、決定される。

すなわち前もって転写材の材質が通常の転写紙である
かあるいは前述のトランスペアレンシのような電気絶縁
性の材料であるかが検知される。検知の手段としては転
写材の透明度、空気絶縁性あるいは収納する給紙カセッ
トの識別等の方法がとられる。勿論オペレータによって
選択されても差支えない。

前記の検知信号にもとづき転写材として転写紙の給紙
が検知された場合、制御部の出力によって前記偏心カム
62が回動して前記紙帯電器60を第５図（ａ）に示す状態
とし同時に帯電ブラシ61に対し所定の帯電電圧が印加さ
れる。

この場合、帯電ブラシ61には現像剤のトナーの帯電と
同極性バイアス電圧が印加されるので、記録紙Ｐが転写
部160に至るまでは、感光体ドラム10上のトナーが記録
紙Ｐに吸引されることがない。

従って、鮮明なコピー画質を得ることができる。この
バイアス電圧の印加は、感光体ドラム10周面の移動線速
度が140mm/sec、画像幅300〜350mm、紙厚65g/m²の場
合、0.5〜2.0KV（トナーと同極性）となるよう定電圧制
御が行われる。

一方、トランスペアレンシの給紙が検知された場合、
前記偏心、前記偏心カム62がさらに回動して帯電器60と
第５図（ｂ）に示す角度とし帯電ブラシ61に対する帯電
電圧の印加は行われない。

以上説明した実施例では転写材に対応して帯電ブラシ
61が移動して転写材への帯電を行うようにしたものであ
るが、帯電ブラシ61は常に搬送される転写材に当接し、
転写材に対応して電圧を印加或いは非印加するようにし
たものであっても差支えない。

第１図に示した画像形成装置は、感光体ドラム10に対
し各像形成手段を第３図に示すような位置関係に配設し
ていて、その画像形成のプロセスは第４図のタイムチャ
ートに示したシーケンスによって制御される。第４図で
は転写紙をコピーする場合を示している。

すなわち前記のようにして感光対ドラム10上に４色目
のトナーを収容した現像器44による現像が開始された
後、レジストローラ53の作動、転写ベルト71の圧接動作
が行われ、さらに転写紙が給送される場合には、前記紙
帯電器60の帯電ブラシ61による接触動作と電圧印加、一
方トランスペアレンシが給送される場合には、帯電ブラ
シ61の退避動作がそれぞれ行われる。

その結果転写紙の場合には前記紙帯電器60により感光
体ドラム10上のトナーと同極性に帯電されて転写ベルト
70に強く吸着され一体となって転写部160へと搬送され
る。一方電気絶縁性をもったトランスペアレンシの場合
には前記紙帯電ブラシ61による帯電を受けないでも転写
ベルト70に静電的に付着し、転写部160へ搬送されてス
ジ目や転写ムラ等のない光の透過性に優れた画像が得ら
れるようになっている。

転写部160へ転写材の前端が到達すると転写ベルト71
により転写材は感光体ドラム10に圧接される。すると転
写器16は感光体ドラム10上のトナーの帯電とは逆極性の
帯電を行い、転写材上に前記トナー像を転写する。トナ
ー像を転写された転写材は、転写ベルト21によってさら
に搬送されて図示省略した定着部に至り加熱溶着による
定着がなされたのち、外部の排紙皿に排出される。55は
記録紙が上方に誤まって侵入するのを防止するための分
離爪である。

前記転写ベルト71の回転、圧接と転写器16による帯電
作用とにより転写を終えた感光体ドラム10はクリーニン
グ装置90によってクリーニングがなされるが、クリーニ
ング装置90にはクリーニング手段としてクリーニングブ
レード91、静電気的に残留トナーを回収するトナー回収
ローラ92等を有していて、感光体ドラム10周面上にトナ
ー像を形成中は前記クリーニングブレード91は退避状態
にあり、転写を終えた状態で感光体ドラム10に圧接して
クリーニングを行う。またクリーニング装置90の上流側
には除電ランプ93、下流側には除電ランプ94が位置して
いて、除電ランプ93は感光体ドラム10周面上の残留トナ
ーを除去し易い状態に除電し、除電ランプ94はクリーニ
ングされた感光体ドラム10周面を一様に除電して均一な
帯電が行われるようにする、さらにクリーニング装置90
の底部には可撓性の材料からなるトナー搬送スクリュー
を有するトナー搬送管95が設けられていて、クリーニン
グによって回収した廃トナーを図示しないトナー回収ボ
ックスに搬送する。前記クリーニングを終えた感光体ド
ラム10は次の画像形成のプロセスに入る。

〔発明の効果〕

本発明により一般の転写紙はもとよりオーバーヘッド
プロジェタ等に使用されるトランスペアレンシの如き電
気絶縁性の転写材に対しても、常に安定してムラやカブ
リのない光の透過性に優れた画像を転写することの出来
る利用範囲の広い画像形成装置が提供されることとなっ
た。

なお、本発明の紙帯電器としては導電性の帯電ブラシ
が好ましく用いられるが、コロナ放電を行う帯電器であ
っても差支えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー画像形成装置の断面構成図、第
２図は前記装置の現像器の断面図、第３図は各像形成手
段の配置関係を示す説明図、第４図は画像形成プロセス
を示すタイムチャート、第５図は前記装置の紙帯電器の
作動図、第６図はその制御回路図、第７図は従来の電子
写真複写機の構成を示す断面構成図、第８図は従来の転
写ベルト装置の一実施例を示す概略構成図である。 10……感光体ドラム、13……像露光部 16……転写器、20……帯電器 41〜44……現像器、53……レジストローラ 60……紙帯電器、60A……（回転）軸 60B……角穴、61……帯電ブラシ 62……偏心カム、70……転写ベルト装置 71……転写ベルト、90……クリーニング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65H 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転する転写ベルト上に、同期して給送さ
   れる転写材を紙帯電手段によって帯電して付着搬送し、
   該転写材上に、前記像担持体上に形成されたトナー画像
   を転写したのち分離定着する画像形成装置において、 前記紙帯電手段による帯電は転写材の種類に応じて選択
   的に行うことを特徴とする画像形成装置。