JP3548186B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーの中抜けを防止するために、転写位置における像担持体の移動速度に対して転写材の通過速度を速くするようにした画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置において、転写材に転写されるトナーの中抜けを防止する目的で、トナー像の転写元となる像担持体の移動速度と、トナー像の転写先となる転写材の通過速度との間に速度差をつけるようにした複写機が知られている。
【０００３】
例えば、像担持体、転写装置として、それぞれ感光ドラム、転写ローラを備えた複写機では、感光ドラムに対して適当な押圧力で転写ローラを圧接させて両者の間にニップ部（転写位置）を設け、このニップ部に転写材を通過させることによって感光ドラム上のトナー像を転写材上に転写している。この際、トナー像の輪郭部から内側に入った内部で部分的にトナーが欠落する現象、いわゆる中抜けが生じることがある。これは、転写材上のトナーが転写材とともにニップ部を通過するときに、感光ドラムと転写材との間に挟まれて、感光ドラム表面側に強く押し付けられ、本来転写材に全部転写されるべきトナーのうちの一部分、特に画像の内部のトナー層が厚い部分のトナーが感光ドラム表面に残ってしまうために生じると考えられている。
【０００４】
この中抜けを防止するための方策として、感光ドラムに対する転写ローラの押圧力を弱めるとともに、感光ドラムの移動速度に対して、転写材のニップ部通過速度を異なった速度にするものが知られている。例えば、ニップ部における転写材の通過速度を、感光ドラムの移動速度と同じにしないで、これよりも速くして、両者の間に速度差を設ける。これにより、感光ドラム上に残留しようとするトナーを、強制的に転写材上に転写させようとするものである。
【０００５】
ところで、このような中抜け対策をとると、転写材に対するニップ部での挟持搬送力が低下し、ニップ部を通過する際の転写材の通過速度は、転写ローラの移動速度によらず、ニップ部の上流側あるいは下流側に配設された、転写ローラよりも挟持搬送力が強い搬送部材、例えばレジストローラや定着ローラによって決定されることになる。
【０００６】
いまここで、感光ドラムの移動速度をＶ１、転写ローラの移動速度をＶ２、搬送部材の移動速度をＶ３、転写材のニップ部通過速度をＶ４とすると、これらの速度の間に、
Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４＞Ｖ１
という関係が成り立つように、それぞれの速度を調整し、中抜けの防止を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写材の搬送方向の長さが短い場合には、転写材のニップ部通過速度Ｖ４を、感光ドラムの移動速度Ｖ１よりも速くすることが困難なため、中抜けが発生するおそれがあった。
【０００８】
図２を参照して、これを説明する。感光ドラム２と転写ローラ９とのニップ部をＮとし、このニップ部Ｎとレジストローラ１１との距離をＬ１、ニップ部Ｎと定着ローラ２０との距離をＬ２とすると、搬送方向の長さＬの転写材Ｐがニップ部Ｎを通過するためには、まず、Ｌ＞Ｌ１、及びＬ＞Ｌ２の条件は必須である。さらに、Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２の場合には、転写材Ｐは、少なくとも一部がレジストローラ１１または定着ローラ２０にかかるから、これによって、強い搬送力が付与され、そのニップ部通過速度Ｖ４は、レジストローラ１１等の移動速度（回転速度）Ｖ３とほぼ同じ速度となる。したがって、感光ドラム２の移動速度Ｖ１より、レジストローラ１１等の移動速度Ｖ３を速くすることで、転写材Ｐの通過速度Ｖ４（＝Ｖ３）を簡単に速くすることができ、これによって、中抜けを防止することができる。
【０００９】
これに対し、Ｌ＜Ｌ１＋Ｌ２の場合には、転写材Ｐは、レジストローラ１１、定着ローラ２０のいずれにもかからないときがあり、このときは、これらローラから強い搬送力を付与されることがない。転写材Ｐに対する搬送力は、転写ローラ９の駆動力、及び感光ドラム２と転写材Ｐとの静電吸着で生じる感光ドラムの駆動力である。一方、転写材Ｐの搬送を妨げる力としては、転写ガイド１２による摺動抵抗等がある。ところで、上述の感光ドラム２の静電吸着による駆動力では、転写材Ｐのニップ部通過速度Ｖ４＞感光ドラムの移動速度Ｖ１を実現することができない。また、感光ドラム２に対する転写ローラ９の押圧力を小さくしているため、転写ローラ９と転写材Ｐとの間に滑りが生じ、したがって、転写ローラ９だけの駆動では、転写材の通過速度Ｖ４を転写ローラ９の移動速度Ｖ２と同一の速度、すなわち目標とする良好な転写材の通過速度Ｖ４にすることができない。
【００１０】
さらに、上述のように、転写ガイド１２による摺動抵抗も加わり、転写材Ｐは、通過速度が、その一部分において目標の通過速度Ｖ４に達せず、その部分で中抜けや画像の縮みを生じることがあった。
【００１１】
図３は、従来例において、はがきの先端から後端までの位置と、ニップ部Ｎにおける感光ドラムの移動速度Ｖ１と転写材の通過速度Ｖ４との相対速度との関係を示している。ここで、図２のＬ、Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ対応する寸法は、１５０ｍｍ、４０ｍｍ、１３０ｍｍで、相対速度については、（Ｖ４−Ｖ１）／Ｖ１＝０．０１５（１．５％）としている。同図中、（Ｌ−Ｌ１）で示す領域は、レジストローラ１１に搬送されてニップ部Ｎを通過した部分であり、（Ｌ−Ｌ２）で示す領域は、定着ローラ２０に搬送されてニップ部Ｎを通過した部分である。そして、両者の中間の斜線部は、感光ドラム２及び転写ローラ９の搬送によってニップ部Ｎを通過した部分である。この斜線部では、転写材Ｐのニップ部通過速度が目標のＶ４に達せず、中抜けが発生した部分である。すなわち、この斜線部がニップ部Ｎを通過する際には、はがきは、その先端または後端はレジストローラ１１または定着ローラ２０にかかっておらず、感光ドラム２と転写ローラ９によって搬送されている部分であって、転写材Ｐに対する搬送力が弱いために、転写材Ｐは、通過速度Ｖ４が低下している。同図の場合、この斜線部においては、感光ドラムの移動速度Ｖ１と転写材の通過速度Ｖ４とがほぼ同じとなり、この部分において、中抜けが発生するおそれがある。
【００１２】
そこで本発明は、転写装置（転写ローラ）の移動速度を転写材の通過速度よりも１％以上速くすることによって、転写材が搬送部材によって搬送されない場合でも転写材の通過速度が感光ドラムの移動速度よりも速くなるようにし、中抜けを防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであって、トナー像を担持して移動する像担持体と、該像担持体との間に転写位置を設けるとともに該転写位置を通過する転写材に前記像担持体上のトナー像を転写する転写装置と、前記転写位置の転写材搬送方向上流側及び下流側に配設されて前記転写位置に対して転写材を搬入出する複数の搬送部材と、を備え、該複数の搬送部材間の距離よりも搬送方向長さが短い転写材に画像形成が可能な画像形成装置において、前記搬送部材に転写材があるとき、転写材は前記転写装置によらず前記搬送部材により搬送され、前記搬送部材の移動速度は前記像担持体の移動速度よりも速く、前記転写装置の移動速度は前記搬送部材の移動速度より１％以上速い、ことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
以上構成に基づき、転写装置の移動速度を、搬送部材の移動速度よりも１％以上速くすることによって、転写材が搬送部材によって搬送されないで、転写装置等によって搬送される場合でも、転写材の転写位置通過速度を、転写材が搬送部材によって搬送されるときと同等の速度にすることができる。
【００１５】
【実施例】
以下、図面に沿って、本発明の実施例について説明する。
〈実施例１〉
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、アナログ式の電子写真複写機（以下単に「複写機」という。）１の画像形成部近傍を図示する。この複写機１は、像担持体としての感光ドラム２を備えている。感光ドラム２は、ＯＰＣ（有機半導体）によって軸２ａ方向（転写材の通過方向を矢印Ｋ３方向とすると、これに対して直角な左右水平方向をいう。以下「幅方向」という。）に長い直径２４ｍｍの円筒状に形成されている。感光ドラム２は、装置本体１ａによって回転自在に支持され、不図示の駆動装置のより、軸２ａを中心に矢印Ｒ１方向に移動速度（外周面の周速度）Ｖ１＝５０．０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動されるように構成されている。
【００１６】
感光ドラム２の斜め上方には、感光ドラム２に平行に帯電装置としての帯電ローラ３が配設されている。帯電ローラ３は、幅方向の長さが感光ドラム２のそれとほぼ同じ寸法を有する円柱状に形成され、外周面を感光ドラム２の表面に当接させながら矢印Ｒ２方向に回転するようになっている。帯電ローラ３には所定の極性の電圧が印加され、これによって、感光ドラム２表面を一様に帯電するようになっている。
【００１７】
感光ドラム２の上方には露光装置５が配設されている。露光装置５は、幅方向に長く形成されて、原稿台６ａ上に載置した原稿Ｄを照射する光源５ａ、及び原稿Ｄからの反射光を、露光位置Ｌｐにおいて、感光ドラム２の表面に結像する結像レンズアレイ５ｂを備えている。原稿台６ａは、原稿Ｄの載置部分が透明のガラス等によって形成されており、原稿画像を下方に向けて載置した原稿Ｄを、原稿押え板６ｂとの間に挟み込む。原稿台６ａ、原稿Ｄ、そして原稿押え板６ｂは、矢印Ｋ２、Ｋ４方向に往復移動するように構成されており、原稿Ｄの原稿画像は、原稿台６ａが矢印Ｋ２方向に移動するときに、光源５ａからの光の照射を受ける。
【００１８】
この原稿Ｄからの反射光によって、感光ドラム２は、露光位置Ｌｐにて露光を受ける。露光位置Ｌｐでの露光装置５の露光によって、感光ドラム２上には、原稿画像に対応する静電潜像が形成されるように構成されている。
【００１９】
感光ドラム２の回転方向（矢印Ｒ１方向）についての、露光位置Ｌｐの下流側には、現像装置７が配置されている。現像装置７は、現像剤としてのトナーＴを収納した現像容器７ａと、現像容器７ａによって回転自在に支持された現像ローラ７ｂとを有し、現像ローラ７ｂの矢印Ｒ３方向の回転に伴って、現像容器７ａ内のトナーＴを感光ドラム２上の静電潜像に付着させて、トナー像を形成するようになっている。
【００２０】
感光ドラム２の下方には、転写ローラ（転写装置）９が配設されている。転写ローラ９は、発泡ＥＰＤＭによって直径１５ｍｍの幅方向に長く形成された円筒状の弾性ローラで、硬度はＡＣＫＥＲ−Ｃで３０、抵抗値は１ｋＶ印加で１０^１０Ω・ｃｍである。転写ローラ９は、感光ドラム２に対して所定の押圧力で押圧され、感光ドラム２との間にニップ部（転写位置）Ｎを形成するとともに、不図示のバイアス電源によって−４ｋＶ程度のバイアス電圧が印加されながら、矢印Ｒ５方向に移動速度Ｖ２で回転するようになっている。
【００２１】
感光ドラム２の、さらに回転方向下流側には、感光ドラム２上の残留トナーを除去するクリーニングブレード１０ａを備えたクリーニング装置１０が配設されている。
【００２２】
ニップ部Ｎにおいて、トナー像が転写される転写材Ｐは、不図示の給紙カセットに収納されていたものが、給紙ローラ、レジストローラ（搬送部材）１１、転写ガイド１２等を介してニップ部Ｎに供給される。ニップ部Ｎを矢印Ｋ３方向に通過する転写材Ｐは、ニップ部通過時の通過速度がＶ４になるように、転写ローラ９やレジストローラ１１の回転速度が調整されている（これについては後に詳述する）。すなわち、感光ドラム２が矢印Ｒ１方向に移動速度Ｖ１で回転し、また転写ローラ９が矢印Ｒ５方向に移動速度Ｖ２で回転することにより、感光ドラム２上のトナー像は、矢印Ｋ３方向に通過速度Ｖ４で移動する転写材Ｐ上に転写されるようになっている。
【００２３】
トナー像が転写された転写材Ｐは、除電針１３によって不要な電荷が除去された後、さらに搬送され、定着装置の定着ローラ（搬送部材）２０によってトナー像が定着され、その後装置本体１ａ外部に排出される。
【００２４】
次に、感光ドラム２、転写ローラ９、レジストローラ１１、定着ローラ２０のそれぞれの移動速度（外周面の周速度）Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ３、そしてニップ部Ｎを通過するときの転写材Ｐの通過速度Ｖ４の関係について具体的な数値をあげて説明する。なお、ニップ部Ｎとレジストローラ１１との距離Ｌ１は４５ｍｍ、またニップ部Ｎと定着ローラ２０との距離Ｌ２は１２７ｍｍに設定した。
【００２５】
上述の各速度をそれぞれ、
感光ドラムの移動速度 Ｖ１＝５０．０ｍｍ／ｓｅｃ
転写ローラの移動速度 Ｖ２＝５２．０ｍｍ／ｓｅｃ
レジストローラの移動速度Ｖ３＝５０．８ｍｍ／ｓｅｃ
定着ローラの移動速度 Ｖ３＝５０．８ｍｍ／ｓｅｃ
に設定した。
【００２６】
このように設定することで、転写材Ｐの搬送方向の長さＬが、Ｌ＞Ｌ１＋Ｌ２の場合には、転写材Ｐの少なくとも一部分がレジストローラ１１または定着ローラ２０にかかり、転写材Ｐにはこれらローラの強い搬送力が付与されるから、この場合の転写材Ｐのニップ部通過速度Ｖ４は、レジストローラ１１あるいは定着ローラ２０と同様のＶ４＝５０．８（ｍｍ／ｓｅｃ）となる。このＶ４は、感光ドラムの移動速度Ｖ１に対して、（Ｖ４−Ｖ１）／Ｖ１＝（５０．８−５０．０）／５０．０＝０．０１６（＝１．６％）速いことになる。この１．６％という数値は、中抜けレベルを満足する。すなわち、図４に示すように、中抜けレベルは、１％を超えたとき（または−２．６％以下のとき）に良好（可）となり、上述の１．６％は、この値を十分満足する。さらに、このとき転写材の通過速度Ｖ４に対して、転写ローラの移動速度Ｖ２は、（Ｖ２−Ｖ４）／Ｖ４＝（５２．０−５０．８）／５０．８≒１．０２４（＝２．４％）速くなっている。なお、上述の転写材Ｐの長さＬがＬ＞Ｌ１＋Ｌ２の場合には、ニップ部Ｎを通過中の転写材Ｐと、感光ドラム２及び転写ローラ９との間には滑りが生じ、結局、上述のように、転写材Ｐの通過速度Ｖ４は、レジストローラ１１または定着ローラ２０によって決定され、これらと同じＶ３＝Ｖ４＝５０．８ｍｍ／ｓｅｃとなるものである。
【００２７】
これに対し、転写材Ｐの長さが、Ｌ＜Ｌ１＋Ｌ２の場合には、転写材Ｐのニップ部通過速度Ｖ４がレジストローラ１１や定着ローラ２０によって決定されずに、感光ドラム２や転写ローラ９によって決定されることがある。これを、図５に示すように、はがきを縦通紙する場合を例に説明する。図５の横軸は、先端から後端に至るはがき上の位置を示し、縦軸は、感光ドラム２の移動速度Ｖ１に対する、はがきのニップ部通過速度Ｖ４の比を、速度を増加させる割合で示している。（ａ）は、上述と同じＶ２＝５２．０ｍｍ／ｓｅｃである。比較のため（ｂ）にＶ２＝５６．０ｍｍ／ｓｅｃ、（ｃ）にＶ２＝５１．２ｍｍ／ｓｅｃの場合を示す。（ｃ）の場合は、＋１．０％以下となり、中抜けが発生するおそれがある。
【００２８】
また、転写ローラ９が感光ドラム２を押圧する押圧力は、非通紙駆動時には総圧が５５ｇ、これにはがき通紙時のはがきの剛性による力を合わせると最大で１２０ｇとなる。本実施例では、転写ローラの移動速度をＶ２＝５２．０ｍｍ／ｓｅｃとしたときが、はがきの通過速度Ｖ４を最も均一にすることができた。ただし、転写ローラ９の加圧力や転写ガイド１２、転写材Ｐの経路、転写ローラ９及び転写材Ｐの表面の性質等によって、Ｖ４の最適な値が変化するが、各種実験を行い、その結果を比較考量した結果、転写ローラ９の移動速度Ｖ２は、レジストローラ１１、定着ローラ２０等の搬送部材の移動速度Ｖ３（＝転写材のニップ部通過速度Ｖ４）より、１％以上速くなければ、実用上効果がないことが判明した。
〈実施例２〉
図６に、転写部材として転写ローラ９に代えて、転写ベルト２１を用いた例を示す。
【００２９】
本実施例では、感光ドラム２は、直径３０ｍｍのＯＰＣドラムで、その移動速度（外周面の周速度）Ｖ１は、６５．０ｍｍ／ｓｅｃである。転写ベルト２１は、基層が導電シリコンゴムで、その表面にフッ素樹脂がコートされている。転写ベルト２１は、導電シリコンゴム製の電極ローラ２２に掛け渡され、回転駆動される。他の構成については、図１に示す実施例１とほぼ同様である。
【００３０】
本実施例においては、Ｌ１＝２５ｍｍ、Ｌ２＝１００ｍｍ、感光ドラムの移動速度Ｖ１＝６５．０ｍｍ／ｓｅｃ、転写ベルトの移動速度Ｖ２＝６７．６ｍｍ／ｓｅｃ、レジストローラの移動速度Ｖ３＝６６．３ｍｍ／ｓｅｃ、定着ローラの移動速度Ｖ３＝６６．３ｍｍ／ｓｅｃ、転写材の通過速度Ｖ４＝６６．３ｍｍ／ｓｅｃに設定している。
【００３１】
この場合、（Ｖ２−Ｖ４）／Ｖ４＝０．０２０（＝２．０％＞１．０％）となり、実施例１と同様に、実質的な効果を上げることができる。
【００３２】
上述の実施例１及び実施例２においては、原稿画像を照射しその反射光によって感光ドラム２を露光する、いわゆるアナログ式の画像形成装置について説明したが、本発明は、アナログ式のものに限らず、例えばレーザビームプリンタ等のデジタル式の画像形成装置に対しても広く適用できる。
さらに、本発明は、単色の画像形成装置、カラーの画像形成装置を問わず適用することが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、転写位置における転写装置の移動速度を、搬送部材の移動速度よりも１％以上速くすることによって、搬送装置にかからない搬送方向長さの短い転写材に対しても、転写装置によって像担持体よりも速い必要十分な搬送速度を与えることができるので、例えば、はがき等の短い転写材を使用する場合であっても、有効にトナーの中抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例１の画像形成装置の画像形成部近傍を示す断面図。
【図２】転写位置に対する搬送部材の位置と、転写材の長さとの関係を示す図。
【図３】従来の、転写位置での感光ドラムと転写材との相対速度と、はがきの位置との関係を示す図。
【図４】（Ｖ４−Ｖ１）／Ｖ１と中抜けレベルとの関係を示す図。
【図５】実施例１の図３相当図。
【図６】実施例２の画像形成装置の画像形成部近傍を示す断面図。
【符号の説明】
１ 画像形成装置（複写機）
２ 像担持体（感光ドラム）
９ 転写装置（転写ローラ）
１１ 搬送部材（レジストローラ）
２０ 搬送部材（定着ローラ）
Ｎ 転写位置（ニップ部）
Ｐ 転写材
Ｖ１ 像担持体（感光ドラム）の移動速度
Ｖ２ 転写装置（転写ローラ）の移動速度
Ｖ３ 搬送部材（レジストローラ）の移動速度
Ｖ３ 搬送部材（定着ローラ）の移動速度
Ｖ４ 転写材の転写位置（ニップ部）通過速度

Claims (1)

1. トナー像を担持して移動する像担持体と、該像担持体との間に転写位置を設けるとともに該転写位置を通過する転写材に前記像担持体上のトナー像を転写する転写装置と、前記転写位置の転写材搬送方向上流側及び下流側に配設されて前記転写位置に対して転写材を搬入出する複数の搬送部材と、を備え、該複数の搬送部材間の距離よりも搬送方向長さが短い転写材に画像形成が可能な画像形成装置において、
   前記搬送部材に転写材があるとき、転写材は前記転写装置によらず前記搬送部材により搬送され、前記搬送部材の移動速度は前記像担持体の移動速度よりも速く、前記転写装置の移動速度は前記搬送部材の移動速度より１％以上速い、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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