JP3281598B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式によ
って画像形成を行う複写機やプリンター等の画像形成装
置に係り、特に接触帯電により転写材を帯電させる帯電
部材と転写材の帯電を除電する除電部材を有する画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の電子写真方式を利用した
画像形成装置の一例を示す概略図である。この画像形成
装置は、主要構成要素として、感光ドラム１０１と、そ
の周囲に帯電ローラ１０２、露光装置１０３、現像装置
１０４、転写ローラ１０５、クリーニングブレード１０
６を備えている。

【０００３】また、転写ローラ１０５と感光ドラム１０
１間の転写ニップＮの転写材搬送方向上流側に、この転
写ニップＮへ転写材Ｐを案内するガイド部材１０７を有
し、転写ニップＮの転写材搬送方向下流側に、転写材Ｐ
の感光ドラム１０１及び転写ローラ１０５からの分離補
助や転写材Ｐの帯電を除電するための除電針１０８を有
している。

【０００４】このように構成された画像形成装置は、画
像形成時には、感光ドラム１０１は駆動手段（不図示）
により所定のプロセススピードで回転駆動され、感光ド
ラム１０１に従動回転される帯電ローラ１０２により帯
電処理される。そして、帯電された感光ドラム１０１上
に露光装置１０３によりレーザ光による画像露光Ｌが与
えられ、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成さ
れ、この静電潜像は現像装置１０４によりトナー像とし
て現像される。そして、感光ドラム１０１上のトナー像
は転写ニップＮで転写ローラ１０５により紙などの転写
材Ｐに転写され、トナー像が転写された転写材Ｐは定着
装置（不図示）に搬送され、定着装置（不図示）により
転写トナー像が表面に永久固着画像として定着されて排
出される。また、転写後に感光ドラム１０１上に付着し
ている転写残りトナーはクリーニングブレード１０６に
除去され、表面をクリーニングされた感光ドラム１０１
は繰り返し次の画像形成動作に入る。

【０００５】また、画像形成時において、転写材Ｐは、
ガイド部材１０７によってガイドされて転写ニップＮへ
搬送され、転写ニップＮで転写された転写材Ｐは、電圧
が印加された除電針１０８により感光ドラム１０１及び
転写ローラ１０５から分離さると共に、転写材Ｐの帯電
を除電する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の画像形成装置では、転写ローラ１０５として硬度５
０°（アスカーＣ）未満の軟らかいローラを用いている
ので、耐久による転写ローラ１０５の外径の変化が画像
形成に悪影響を及ぼしてしまうという問題があった。こ
のような問題を解決する方法として、硬度５０°以上の
硬い転写ローラを用いることにより、耐久による径変化
を少なくする方法が考えられているが、このような硬度
５０°以上の硬い転写ローラを用いると、転写ローラと
感光ドラムとで形成される転写ニップが非常に狭くなっ
てしまう。

【０００７】このため、転写材Ｐの転写ニップＮへの搬
送時にブレが発生したり、感光ドラム１からの転写材Ｐ
の分離角度が転写材Ｐの進入角度によって大きく変わる
ことによるトナー飛び散り等の画像への悪影響が発生し
てしまうという問題点があった。

【０００８】そこで本発明は、硬度が高い転写ローラを
用いた場合ても、高品位な画像を得ることができる画像
形成装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回動自在な像担持体上に形成されたトナ
ー像を転写材に転写することにより画像を形成する画像
形成装置において、前記像担持体表面に当接して該像担
持体との間に転写ニップを形成する接触転写手段と、前
記転写ニップの転写材搬送方向上流側に該転写ニップに
給送される転写材を案内するガイド部材とを備え、前記
ガイド部材の転写材通過面の下流側端部は、前記像担持
体の中心と前記接触転写手段の中心を結ぶ線に対して直
角方向で、かつ前記転写ニップを通る方向に対して前記
接触転写手段側に０°〜５°の範囲内に設置され、更
に、前記転写ニップの転写材搬送方向下流側に、転写材
の前記像担持体あるいは前記接触転写手段からの分離補
助及び前記転写材の帯電を除電するための除電手段と、
前記接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイア
ス印加手段とを備え、前記ガイド部材の転写材通過面の
下流側端部及び前記除電手段は、前記転写バイアス印加
手段により前記接触転写手段に転写バイアスを印加して
前記転写ニップで放電させたときの最大の放電領域の
１．５倍以上２．５倍以内に配設されていることを特徴
としている。

【００１０】また、前記接触転写手段は、前記像担持体
に接触状態で配置された転写ローラであり、該転写ロー
ラは５０°（アスカーＣ）以上の硬度を有することを特
徴としている。

【００１１】また、前記転写ニップで前記接触転写手段
の前記像担持体に対する当接線圧が３０ｇｆ／ｃｍ以上
４０ｇｆ／ｃｍ以下であることを特徴としている。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。

【００１５】〈実施の形態１〉図１は、本発明の実施の
形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。

【００１６】この画像形成装置は、像担持体である回転
ドラム型の感光ドラム１と、その周囲に帯電ローラ２、
現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６を備え
ている。また、転写ローラ５と感光ドラム１間の転写ニ
ップＮの転写材搬送方向上流側に、この転写ニップＮへ
転写材Ｐを案内するガイド部材１１を有し、転写ニップ
Ｎの転写材搬送方向下流側に、転写材Ｐの感光ドラム１
及び転写ローラ５からの分離補助や転写材Ｐの帯電を除
電するための除電針３を有している。除電針３には除電
高圧針電源８が接続されており、除電針高圧電源８から
除電針３へのバイアス印加は、接続されている制御装置
９によって制御される。

【００１７】感光ドラム１は、外径が３０mmφで表面に
有機感光体からなる光導電層を有しており、駆動手段
（不図示）により所定のプロセススピードで矢印ａ方向
に回転駆動される。

【００１８】帯電ローラ２は、感光ドラム１に当接して
感光ドラム１を所定の極性、所定の電位に帯電する。

【００１９】現像装置４は、現像スリーブ４ａを有して
おり、現像位置で感光ドラム１表面に画像露光Ｌにより
形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー像と
して顕像化する。

【００２０】転写ローラ５は、感光ドラム１に対して接
触自在に配置されて矢印ｂ方向に回転し、感光ドラム１
と転写ローラ５間の転写ニップＮに搬送される用紙など
の転写材Ｐを通紙させることにより、感光ドラム１上に
形成されたトナー像を転写材Ｐに転写する。転写ローラ
５には、転写高圧電源７が接続されており、検出回路１
０を介して接続された制御装置９によって転写バイアス
印加が制御される。

【００２１】転写ローラ５として、本実施の形態では半
導電性ＮＢＲ系ゴム転写ローラを用いた。この転写ロー
ラ５は、外径８mmφのＳＵＭ２３Ｌ−Ｄ芯金５ａ上に厚
さ５mmの半導電性ＮＢＲ系ゴム層５ｂを形成して構成さ
れ、その外径は１８mmφに設定される。また、転写ロー
ラ５の硬度は５０°〜７０°（アスカーＣ）である。更
に、この転写ローラ５の抵抗は、１０００ｇ重の荷重の
下で接地に対して該転写ローラ５を５０mm／ｓｅｃの周
速で回転させ、芯金５ａに２ｋＶの電圧を印加して測定
された電流の関係から求められ、その値は約１０⁸ 〜１
０⁹ Ωであった。

【００２２】次に、上記した画像形成装置の画像形成動
作について説明する。

【００２３】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により所定のプロセススピードで回転駆動さ
れ、帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により、感
光ドラム１表面が負極性の所定電位に帯電される。

【００２４】そして、帯電処理された感光ドラム１表面
に露光装置（不図示）からレーザ光による画像露光Ｌが
与えられ、入力される画像情報に応じて画像部の電荷を
除去した形の静電潜像が形成される。この感光ドラム１
表面の静電潜像には、現像装置４の現像スリーブ４ａに
よる反転現像法によって、この静電潜像と同極性の負に
帯電されたトナーが現像スリーブ４ａから付着され、ト
ナー像として現像される。

【００２５】そして、感光ドラム１表面のトナー像が転
写ローラ５と感光ドラム１間の転写ニップＮに到達する
と、このタイミングに合わせて給紙カセット（不図示）
から用紙などの転写材Ｐがこの転写ニップＮに、厚さ
１．５ｍｍのジンコート鋼板からなるガイド部材１１で
ガイドされて搬送され、転写バイアスが印加された転写
ローラ５により転写材Ｐの裏側にトナーと逆極性（正極
性）の電荷が付与されて、表面側に感光ドラム１表面の
トナー像が転写される。

【００２６】トナー像が転写された転写材Ｐは、除電針
高圧電源８から転写ローラ５とは逆極性（負極性）の電
荷が付与された除電針３により感光ドラム１から分離さ
れる。感光ドラム１から分離された転写材Ｐは定着装置
（不図示）へ搬送され、定着装置による加熱、加圧によ
り転写トナー像が転写材Ｐ上に永久固着画像として定着
されて出力される。

【００２７】一方、トナー像転写後の感光ドラム１表面
は、その表面がクリーニング装置６のクリーニングブレ
ード６ａによって残留トナーやその他の付着物が除去さ
れてクリーニングされ、次の画像形成動作に備える。

【００２８】次に、ガイド部材１１について説明する。
図２に示すように、本実施の形態では、ガイド部材１１
の転写材通過面の下流側端部１１ａを、感光ドラム１の
中心と転写ローラ５の中心を結ぶ線ｍに対する直角方向
の線ｎに対し、転写ニップＮを通る方向に対して転写ロ
ーラ５側に角度０°〜５°の範囲内に設置した。

【００２９】ガイド部材１１の役割は、転写ニップＮヘ
確実に転写材Ｐを案内すると共に、転写ニップＮヘの転
写材Ｐの進入角度、及び転写ニップＮからの転写材Ｐの
分離角度を一定に保持することにある。なぜならば、転
写材Ｐはガイド部材１１の転写材通過面の下流側端部１
１ａに接触しつつ転写ニップＮに進入し、その進入角度
を保ちつつ転写ニップＮから分離していくためである。
進入角度によって分離角度が決まってしまうのは、転写
ローラ５の硬度が高いために転写ニップＮの幅が非常に
狭いものとなり、その結果、転写材Ｐが転写ニップＮで
受ける力よりも、転写材Ｐの剛性の方が勝っているため
である。

【００３０】本実施の形態の効果を評価をするために、
ガイド部材１１の転写材通過面の下流側端部１１ａを、
感光ドラム１の中心と転写ローラ５の中心を結ぶ線ｍに
対して直角方向で、かつ転写ニップ部Ｎを通る方向に対
してどのような角度で設置したときに良好な画像が得ら
れるかを調べた。その結果を表１に示す。表１におい
て、○印は問題のないレベル、△印はそれより悪いレベ
ル、×印は不良レベルである。

【００３１】

【表１】 この表から明らかなように、ガイド部材１１の転写材通
過面の下流側端部１１ａを、感光ドラム１の中心と転写
ローラ５の中心を結ぶ線ｍに対しで直角方向で、かつ転
写ニップ部Ｎを通る方向に対して転写ローラ５側に角度
０°〜５°の範囲内に設置したときに、良好な画像が得
られた。

【００３２】一方、ガイド部材１１の転写材通過面の下
流側端部１１ａの配設位置を、感光ドラム１の中心と転
写ローラ５の中心を結ぶ線ｍに対して直角方向で、かつ
転写ニップ部Ｎを通る方向に対して感光ドラム１側にす
ると、転写材Ｐが転写ニップＮから分離するときに転写
材Ｐが除電針３に過剰に近接し、転写不良を起こしてし
まう。なぜならば、転写バイアスと除電針バイアスとは
電気的に異なる極性を有しており、両者が干渉すると互
いにその効果を打ち消し合ってしまうからである。

【００３３】また、反対にガイド部材１１の転写材通過
面の下流側端部１１ａの配設位置を、感光ドラム１の中
心と転写ローラ５の中心を結ぶ線ｍに対して直角方向
で、かつ転写ニップＮを通る方向に対して転写ローラ５
側に角度５°より大きくすると、転写材Ｐが転写ニップ
Ｎから分離するときに、転写材Ｐと転写ローラ５が急速
に離隔するために離隔時に剥離放電が生じて、転写材Ｐ
上のトナー像が乱れてしまう。

【００３４】従って、本実施の形態のように、硬度５０
°〜７０°（アスカーＣ）の転写ローラ５を用いてガイ
ド部材１１の転写材通過面の下流側端部１１ａを、感光
ドラム１の中心と転写ローラ５の中心を結ぶ線ｍに対し
て直角方向で、かつ転写ニップＮを通る方向に対して転
写ローラ５側に角度０°〜５°の範囲内に設置すること
により、高品位な画像を安定して得ることができる。

【００３５】〈実施の形態２〉本実施の形態では、上記
実施の形態１でのガイド部材１１の条件に加え、転写ニ
ップＮでの転写ローラ５と感光ドラム１間の当接圧力を
線圧３０ｇｆ／ｃｍ以上４０ｇｆ／ｃｍ以下とするよう
に構成した。他の構成及び画像形成動作は実施の形態１
と同様であり、本実施の形態ではその説明は省略する。

【００３６】本実施の形態で用いた転写ローラ５の転写
材搬送方向と直角な方向（転写ローラ５の長手方向）の
長さを３０ｃｍとすると、転写ニップＮの総圧は９００
ｇｆ以上１２００ｇｆ以下となる。

【００３７】本実施の形態の効果を評価をするために、
転写ニップＮの当接圧力を、どのような値にしたときに
良好な画像が得られるかを調べた。その結果を表２に示
す。表２において、〇印は問題のないレベル、△印はそ
れより悪いレベル、×印は不良レベルである。

【００３８】

【表２】 この表から明らかなように、転写ニップＮの当接圧力を
線圧３０ｇｆ／ｃｍ以上４０ｇｆ／ｃｍ以下としたとき
に、良好な画像が得られた。

【００３９】一方、転写ニップＮの当接圧力を線圧３０
ｇｆ／ｃｍ未満とすると、転写材Ｐを感光ドラム１と転
写ローラ５間の転写ニップＮに密着させる力が不足し、
転写材Ｐが転写ニップＮを通過する際に転写材Ｐ上に転
写されたトナー像のブレや転写材Ｐの斜行等が発生して
しまう。また、反対に転写ニップＮの当接圧力を線圧４
０ｇｆ／ｃｍより大きくすると、感光ドラム１上に担持
されたトナー像が転写ニップＮの圧力により潰され、が
さついた感じの画像になってしまう。

【００４０】従って、本実施の形態のように、上記実施
の形態１でのガイド部材１１の条件に加え、転写ニップ
Ｎでの当接圧力を線圧３０ｇｆ／ｃｍ以上４０ｇｆ／ｃ
ｍ以下とすることにより、より高品位な画像を安定して
得ることができる。

【００４１】〈実施の形態３〉本実施の形態では、上記
実施の形態１でのガイド部材１１の条件に加え、ガイド
部材１１の転写材通過面の下流側端部１１ａ及び除電針
３を、転写高圧電源７より転写ローラ５に転写バイアス
電圧を印加したときの転写ニップＮでの最大放電領域の
１．５倍以上２．５倍以内に配設するように構成した。
他の構成及び画像形成動作は実施の形態１と同様であ
り、本実施の形態ではその説明は省略する。

【００４２】本実施の形態では、上記した最大放電領域
を次のように定義する。

【００４３】最大放電領域＝感光ドラム１と転写ローラ
５間に形成される空隙が９２０μｍ以下の領城。上記の
空隙の値は、式（１）に示すパッシェンの法則より求め
られる。

【００４４】Ｖ＝６．２Ｚ＋３００ …（１） ただし、式（１）において、Ｖは放電開始電圧（単位
Ｖ）、Ｚは放電端子間の空隙（単位μｍ）であり、本実
施の形態の画像形成装置で転写ニップＮにて印加できる
最大の転写バイアスが６ｋＶであることを用いて空隙を
求めた。

【００４５】感光ドラム１と転写ローラ５間に形成され
る空隙が９２０μｍとなる放電領域は、感光ドラム１の
径及び転写ローラ５の径が決まれば幾何学的に求めら
れ、本実施の形態では、感光ドラム１の径φ３０ｍｍ、
転写ローラ５の径φ１８ｍｍであるので、放電領城は転
写ニップＮの中心より約４．５ｍｍとなる。

【００４６】本実施の形態の効果を評価するために、ガ
イド部材１１の転写材通過面の下流側端部１１ａ及び除
電針３を、転写高圧電源７により転写ニップＮに転写バ
イアス電圧を印加したときの最大放電領域の何倍にした
ときに良好な画像が得られるかを調べた。その結果を表
３に示す。表３において、○印は問題のないレベル、△
印はそれより悪いレベル、×印は不良レベルである。

【００４７】

【表３】 この表から明らかなように、ガイド部材１１の転写材通
過面の下流側端部１１ａ及び除電針３を、最大放電領域
（転写ニップＮの中心より約４．５ｍｍ）の１．５倍以
上２．５倍以内、即ち約６．８ｍｍ以上１１．３ｍｍ以
内に配設したときに、良好な画像が得られた。

【００４８】一方、ガイド部材１１の転写材通過面の下
流側端部１１ａを、式（１）で表される最大放電領域の
１．５倍より近傍に配設すると、転写ローラ５に印加さ
れた転写バイアスがガイド部材１１に漏洩（リーク）し
てしまい、転写電流が不足し転写不良を起こしてしま
う。なぜならば、ガイド部材１１は導電性の材料（本実
施の形態ではジンコート鋼板）で構成されているためで
ある。また、反対にガイド部材１１の転写材通過面の下
流側端部１１ａを、式（１）で表される放電領域の２．
５倍より遠くに配設すると、ガイド部材１１の転写材通
過面の下流側端部１１ａと転写ニップＮ間の間隙が広く
なりすぎ、転写材Ｐ先端を転写ニップＮに案内する際に
転写材Ｐ先端がこの間隙に入り込んでしまい、ジャムを
起こしてしまう。

【００４９】また、除電針３を、式（１）で表される最
大放電領域の１．５倍より近傍に配設すると、転写ロー
ラ５に印加された転写バイアスが除電針バイアスの干渉
を受けて弱まってしまい、転写電流が不足し転写不良を
起こしてしまう。すなわち、転写バイアスと除電針バイ
アスとは電気的に異なる極性を有しているためである。
反対に除電針３を、式（１）で表される放電領域の２．
５倍より遠くに配設すると、除電針３と転写ニップＮ間
の間隙が広くなりすぎ、転写材Ｐを感光ドラム１から分
離するという除電針３の役割を果たさなくなってしま
う。

【００５０】従って、本実施の形態のように、上記実施
の形態１でのガイド部材１１の条件に加え、ガイド部材
１１の転写材通過面の下流側端部１１ａ及び除電針３
を、転写高圧電源７より転写ローラ５に転写バイアス電
圧を印加して転写ニップＮで放電させたときの最大放電
領域の１．５倍以上２．５倍以内に配設することによ
り、より高品位な画像を安定して得ることができる。

【００５１】なお、上述した本発明の各実施の形態中で
説明した画像形成装置の構成、各部材の寸法及び抵抗
値、転写バイアス等の値は一例であり、本発明がこれら
の寸法に限定されないのは言うまでもない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ガ
イド部材の転写材通過面の下流側端部を、像担持体の中
心と接触転写手段の中心を結ぶ線に対して直角方向で、
かつ転写ニップを通る方向に対して接触転写手段側に０
°〜５°の範囲内に設置し、更に、ガイド部材の転写材
通過面の下流側端部及び除電手段を、転写バイアス印加
手段により接触転写手段に転写バイアスを印加して転写
ニップで放電させたときの最大の放電領域の１．５倍以
上２．５倍以内に配設したことにより、硬度が高い接触
転写手段を用いた場合でも高品位な画像を安定して得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示
す概略構成図。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の転
写ニップとガイド部材の位置関係を示す図。

【図３】従来例における画像形成装置を示す概略構成
図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ２ 帯電ローラ ３ 除電針（除電手段） ４ 現像装置 ５ 転写ローラ（接触転写手段） ６ クリーニング装置 ７ 転写高圧電源（転写バイアス印加手段） ８ 除電針高圧電源 ９ 制御装置 １０ 検出回路 １１ ガイド部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/14 101

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動自在な像担持体上に形成されたトナ
   ー像を転写材に転写することにより画像を形成する画像
   形成装置において、 前記像担持体表面に当接して該像担持体との間に転写ニ
   ップを形成する接触転写手段と、前記転写ニップの転写
   材搬送方向上流側に該転写ニップに給送される転写材を
   案内するガイド部材とを備え、 前記ガイド部材の転写材通過面の下流側端部は、前記像
   担持体の中心と前記接触転写手段の中心を結ぶ線に対し
   て直角方向で、かつ前記転写ニップを通る方向に対して
   前記接触転写手段側に０°〜５°の範囲内に設置され、更に、前記転写ニップの転写材搬送方向下流側に、転写
   材の前記像担持体あるいは前記接触転写手段からの分離
   補助及び前記転写材の帯電を除電するための除電手段
   と、前記接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バ
   イアス印加手段とを備え、 前記ガイド部材の転写材通過面の下流側端部及び前記除
   電手段は、前記転写バイアス印加手段により前記接触転
   写手段に転写バイアスを印加して前記転写ニップで放電
   させたときの最大の放電領域の１．５倍以上２．５倍以
   内に配設されている、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記接触転写手段は、前記像担持体に接
   触状態で配置された転写ローラであり、該転写ローラは
   ５０°（アスカーＣ）以上の硬度を有する、 請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記転写ニップで前記接触転写手段の前
   記像担持体に対する当接線圧が３０ｇｆ／ｃｍ以上４０
   ｇｆ／ｃｍ以下である、 請求項１または２記載の画像形成装置。