JP3026104B2 - 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・搬送して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８図は従来の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は像露光部、40は現像器、50
は転写材供給装置、Ｐは転写材である記録紙、16は転写
用帯電器である転写器、17は分離用除電器である分離
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。その後現像器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。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が感光体ドラム10に巻きついたときに元の平面状
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はそのまま
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９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９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、71は誘電体単層のベルトからなる転写ベル
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、79は記録紙Ｐを導くためのローラ、60は記録
紙Ｐを静電気力によって記録紙ベルト21に吸着させるた
めコロナ放電を行う紙帯電器、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に強固に付着させ確実に搬送すること
ができ、優れた転写効率、分離効率を得ることができ
る。

前記ベルト状の転写・搬送装置は、特に感光体ドラム
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の画像形成装置では好ましい装
置である。前記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ドラム径が大きくなり、従
来の静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
重ねた場合に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ベルト
式の転写・搬送装置は優れているからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第９図に示す転写・搬送装置（転写ベルト装置）を備
えた画像形成装置においては、記録紙の分離性を向上さ
せ、良好な転写ベルト71の搬送性と鮮明なコピー画質を
得るためには、転写器16に転写用の高電圧を印加する時
期は、記録紙Ｐの先端非転写領域が転写部160を通過し
た直後に行うのが好ましい。しかし、転写ベルト71およ
び記録紙Ｐの帯電電位が転写に必要な電位になるまでに
は若干の時間を必要とし、転写開始点から除々に転写が
上昇する。このため画像部先端部分が見苦しく不鮮明に
なったり、コピーされないことがあるという問題点があ
る。

このような理由から転写器16による帯電作用は、画像
転写に先行して記録紙Ｐ先端の非画像領域の通過途中か
ら開始するようにしても、それでもなお画像転写の初期
には未だ充分な転写性が発揮される状態に達しておら
ず、モノクロ画像の転写には大きな影響のないものの、
多色画像の転写については、濃度の不安定によるカラー
バランスの乱れが生じて高品質の多色画像を得ることが
困難である。

本発明は前記問題点を解決し、モノクロ画像、多色画
像何れの転写においても記録紙の画像部先端部分が僅か
の非画像部分をもつとともに、鮮明確実にコピーされる
画像形成装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、像担持体上に単色のトナー像を形成する
単色モードと、像担持体上に多色のトナー像を形成する
多色モードとを有し、前記像担持体上に形成されたトナ
ー画像を、回転する転写ベルトを有する転写ベルト装置
により記録紙上に転写し、該記録紙の搬送を行う画像形
成装置において、前記記録紙先端に非転写領域を設ける
ように、該転写ベルト装置の転写器からの帯電を行うと
ともに、単色モードであるか、多色モードであるかに応
じて、記録紙先端と前記記録紙に転写されるトナー像の
画像部先端との距離が異なるように、前記像担持体上に
形成されるトナー像の画像記録制御を行うことを特徴と
する画像形成装置によって達成される。

〔実施例〕

第１図は本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成
断面図である。

図において第８図および第９図に示す従来の画像形成
装置および転写ベルト装置70との同一部分は同一符号を
もって表示している。

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
像が得られる。

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
上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
サイズ別の転写材である記録紙の通路、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16
0へ記録紙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してクリ
ーニングするクリーニングブレード、95は内部に可撓性
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。

16は転写部160に対向する位置に設けられた転写用帯
電器である転写器、60は転写ベルト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に対向する位置
に配設された紙帯電器である。

前述のようにして感光体ドラム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、転写ベルト装置70の圧接動作及び紙
帯電器60による高電圧印加がほぼ同時に行われる。

これにより紙帯電器60は転写材供給装置より１枚ずつ
給送される記録紙を感光体ドラム10上のトナーと同極性
に帯電させる。上記紙帯電器60は接地状態に近いローラ
72を対向電極として効率良く確実に帯電を行うととも
に、転写部160に極めて近接して設けられているので搬
送中の電荷の減少が少なく、記録紙を強固に転写ベルト
71に吸着保持して転写部160へ搬送することができる。

転写部160へ記録紙の前端が到達すると転写ベルト71
により記録紙は感光体ドラム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、記録紙上に前記トナー像を転写する（転写
器16の転写電圧印加時点については後に詳述する。）ト
ナー像を転写された記録紙は、転写ベルト71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。

前記転写手段として使用される転写ベルト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してある。

一方、転写を終えた感光体ドラム10はクリーニング手
段たるクリーニング装置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。

前記画像形成装置は、前述の各像形成手段を第３図に
示す位置関係をもって感光体ドラム10の周縁部に配設し
ていて、先に説明した多色画像形成のプロセスがなされ
る多色のコピーモードの他に第４図の制御回路によって
モノクロのコピーモードを選択することが可能であっ
て、モノクロのコピーモードを選択することで、指定し
た色の単色画像を形成することも可能としている。

第５図（ａ）は多色画像形成のモード、第５図（ｂ）
は単色として例えば黒色画像形成のモードを選択した場
合のそれぞれのタイムチャートを示している。なお第５
図（ｂ）には黒トナーによるコピーが得られるタイムチ
ャートを示しているが、黒色に限定するものではなく、
モノクロモードを選択したのち、更にシアン、マゼンタ
等の単色を選択・設定し、これによりシアンやマゼンタ
色によるモノクロコピーを得ることも可能である。

コピーモードの選択に応じて制御部により像露光開始
のタイミングが変化され、多色画像の場合の像露光は単
色画像の場合の像露光（本実施例では記録紙先端より5m
m相当の遅れ）より若干時間を遅延（本実施例では記録
紙先端より8mm相当の遅れ）して開始するように制御さ
れる。

従って転写器16による転写電圧の印加開始の時期に対
して、単色画像の転写開始と多色画像の転写開始はタイ
ミングを異にされる。

以下第５図（ａ）および第５図（ｂ）で示したタイム
チャートから像露光開始と転写電圧印加開始と之による
記録紙先端部分での画像転写の関係を取出して示した第
６図によって説明する。

第６図は転写電圧による画像の転写性の変化と画像先
端部との関係を示す一例であって、感光体ドラム10周面
の移動線速度が140mm/secで、転写器16は記録紙Ｐの前
端が通過後18ms経て転写電圧の印加を開始しさらに18ms
後に所定の電圧レベルに達するものとする。このような
転写電圧印加によって5mm相当の非転写領域が形成され
る。

モノクロモードが選択されたときは、像露光部13によ
る像露光は36ms（5mm相当）遅れて記録を開始する。従
って記録紙先端には5mmの非転写部（画像としては白色
部分）に之に続くモノクロ画像が転写されて記録紙上に
形成される。

第５図（ｂ）のモノクロタイムチャートで示したＳ
（Ｍ）は、像露光の開始が36ms遅れることを示したもの
である。

また多色モードが選択されたときは、像露光部13によ
る像露光は、第１の色像，第２の色像，第３の色像，第
４の色像の何れについても57ms（8mm相当）遅れて記録
を開始する。従って記録紙先端には5mmの非転写部と記
録紙先端から8mmの位置を選択位置としてカラー画像が
形成される。転写された記録紙では先端から8mmの位置
を先端位置としてカラー画像が形成されている。第５図
（ａ）の多色カラーのタイムチャートで示したＳ（Ｃ）
は、像露光の開始が57ms遅れることを示している。その
結果、多色画像を構成する各色のトナー画像はその画像
先端が安定した転写領域で転写されることとなるので、
各色トナーは何れも良好でかつ充分な濃度をもって転写
されることとなり、記録紙Ｐにカラーバランスの優れた
多色画像を転写することが出来る。

第７図は記録紙前端に対する各画像部先端の位置と転
写電圧印加の時期との関係を取出してタイムチャート上
で表示したものである。

〔発明の効果〕

本発明により、記録紙前端の感光体よりの分離性が良
く、さらにモノクロ画像、多色画像を問わず記録紙の前
端部に濃度が充分でかつ鮮明な画像を記録することの出
来る画像形成装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の断面構成図、第２図は
現像器の断面図、第３図は各像形成手段の配置図、第４
図はモード選択の制御回路図、第５図（ａ），（ｂ）は
画像形成のプロセスを示すタイムチャート、第６図およ
び第７図は画像転写のタイミングを示す説明図、第８図
および第９図は従来の電子写真複写機および転写ベルト
装置の各断面構成図。 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 55……分離器、60……紙帯電器 70……転写ベルト装置、71……転写ベルト 90……クリーニング装置 91……クリーニングブレード 92……トナー回収ローラ 93,94……除電ランプ、Ｐ……記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 21/00 370

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体上に単色のトナー像を形成する単
   色モードと、像担持体上に多色のトナー像を形成する多
   色モードとを有し、前記像担持体上に形成されたトナー
   画像を、回転する転写ベルトを有する転写ベルト装置に
   より記録紙上に転写し、該記録紙の搬送を行う画像形成
   装置において、 前記記録紙先端に非転写領域を設けるように、該転写ベ
   ルト装置の転写器からの帯電を行うとともに、 単色モードであるか、多色モードであるかに応じて、記
   録紙先端と前記記録紙に転写されるトナー像の画像部先
   端との距離が異なるように、前記像担持体上に形成され
   るトナー像の画像記録制御を行うことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】多色モードの場合、記録紙先端と前記記録
   紙に転写されるトナー像の画像部先端との距離が、単色
   モードの場合に比して、長くなるように、前記像担持体
   上に形成されるトナー像の画像記録制御を行うことを特
   徴とする請求項１に記載の画像形成装置。