JPH0795212B2

JPH0795212B2 - トナー転写装置および中間転写装置

Info

Publication number: JPH0795212B2
Application number: JP1034511A
Authority: JP
Inventors: 太介上村; 康博高井; 耀一嶋澤; 悦次温品; 英男松田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: US5040028A; JPH02212870A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この発明は感光体上のトナーを一旦中間転写ベルトに移
したのち用紙に転写する中間転写装置、および、感光体
上のトナーを中間転写ベルトに転写させるトナー転写装
置（以下、1stトナー転写装置という。）の改良に関す
る。

（ｂ）従来の技術近年フルカラー画像を形成する画像形成装置として、感
光体上においてイエロートナー像、マゼンタのトナー
像、シアンのトナー像等の各々個別に形成し、これらを
中間転写ベルト上に順次重ね合わせるようにして転写
し、さらにそれに用紙に転写させるようにしたものがあ
る。中間転写ベルト上において各色のトナーを重ね合わ
せておけば用紙への転写は一度行うだけで良いため用紙
の破損等を防止できる。

（ｃ）発明が解決しようとする課題ところで従来の1st転写装置においては、感光体から中
間転写ベルトへのトナーの転写はコロナ放電を起こす転
写チャージャを用いて行われていた。しかしながら、コ
ロナ放電によりトナーを転写させる転写チャージャ装置
ではトナー転写において以下のような不都合があった。

転写領域が狭く、また中間転写ベルト裏面電位が不均
一になって転写ムラが発生することがある。（第９図参
照）。

低抵抗の中間転写ベルト（10⁸Ωcm以下）を用たとき
に放電により中間転写ベルトが帯電してしまい、2nd転
写時（中間転写ベルト上のトナーを用紙に転写すると
き）に良好な転写を行うことができない。したがって、
中間転写ベルトの抵抗値を限定するか、または2nd転写
前に中間転写ベルトを除電する装置を設けなければなら
なかった。

感光体−中間転写ベルト間の圧接力が弱いために、３
層重ねムラ，ライン周辺の抜け等が生じ、画像品質に影
響があった。

この発明のこのような課題を解消し、中間転写ベルトの
抵抗値を制約しなくても十分に質の良い転写を行うこと
のできる1stトナー転写装置を提供することを目的とす
る。

また極めて高画質の画像を得るための中間転写ベルトを
備える中間転写装置を提供することを目的としている。

（ｄ）課題を解決するための手段この発明は、ローラ間に張架された中間転写ベルトがロ
ーラ間で感光体に圧接する位置に配置され、前記感光体
上のトナーを前記中間転写ベルトに転写させる1stトナ
ー転写装置であって、導電性を有する２本の転写ローラを、中間転写ベルトが
前記感光体から離れる点から外側に向かってほぼ10〜15
mmで、かつ、中間転写ベルトを感光体側にほぼ0.5〜1.5
mm程度押圧する位置であって、中間転写ベルトを介して
感光体に接触しない位置に配置し、中間転写ベルトをこ
の２本の転写ローラを介して前記ローラ間に張架すると
ともに、前記転写ローラに感光体上のトナーと逆極性の電圧印加
を行う手段を設けたことを特徴とする。

前記２本の転写ローラは前記中間転写ベルトに従動して
回転する従動ローラにすることが好ましい。

また、前記転写ローラへの印加電圧は、トナーと逆極性
のほぼ400〜1000Vとすることが望ましい。

さらに、前記中間転写ベルトは、抵抗値がほぼ10⁷〜10
¹¹Ωcmの誘電体で構成することが好ましい。

（ｅ）作用この発明の1stトナー転写装置では２本の転写ローラは
中間転写ベルトには圧接するが、感光体には（中間転写
ベルトを介して）接触しない。転写ローラが圧接点より
も外側に配置されているからである。また、転写ローラ
は中間転写ベルトを感光体側へ圧接するような位置に設
けられており、中間転写ベルトの感光体への圧接力を増
加させる。この状態で２本の転写ローラにトナーと逆極
性の電圧を印加すると、感光体上のトナーは転写ローラ
てに引かれて中間転写ベルトへ転写される。このときの
中間転写ベルト裏面の電位は第８図に示したようなもの
になる。すなわち、２本の転写ローラ間という広い範囲
において裏面電位が高くなり、広域でトナー転写が行わ
れるようになる。また、転写ローラ間においてはほぼ均
一な裏面電位が得られるため、転写ムラの発生を防止で
きる。なおトナー転写時には転写ローラが直接中間転写
ベルトに接触していないので、トナーが転写ローラの対
向位置に集まってしまうことがなく画像乱れが防止され
る。

請求項２で示したように転写ローラを中間転写ベルトに
従動して回転する従動ローラにすれば、中間転写ベルト
が転写ローラに削られてしまうことがなく、中間転写ベ
ルトの傷付きが防止される。これはトナー転写ムラの防
止にもなる。

また、請求項３で示したように、転写ローラへの印加電
圧を制限すればトナーの転写性を向上させることができ
る。すなわち、電界不足による転写不良がなくなり、ま
た電荷が与えられ過ぎることにより中間転写ベルト上の
トナー層が高い電位を持ってトナー間での反発による画
像像乱れが生じることがなくなるからである。

さらに請求項３で示した中間転写装置のように、中間転
写ベルトをほぼ10⁷〜10¹¹Ωcmの誘電体で構成すれば、
転写時に十分な電界を発生させることができ、1st転写
により帯電されてしまうことがないので2nd転写時に不
都合なくトナー分離がされるようになる。

（ｆ）実施例第７図は1stトナー転写装置を備えるフルカラー複写機
の正面概略図である。

複写機本体の上面には透明なガラス体からなる原稿台１
が設けられている。原稿台１上には複写すべき原稿Ａが
原稿面を下側にして載置される。原稿台１の下側には光
源2a,ミラー2b〜2f,レンズ2g,およびフィルタ2hを含む
光学装置が備えられている。光学装置は原稿台１上の原
稿Ａを走査し、その反射光をベルト状の感光体３に導
く。なお、フィルタ2hはフルカラー画像形成時に原稿反
射光を赤，緑，青の原色に色分解し、その何れかを透過
させるためのものである。

感光体ベルト３は光照射により抵抗値が低下する光導電
層を備えている。感光体ベルト３は駆動ローラ3a,従動
ローラ3b間に張架されている。駆動ローラ3aへは図外の
メインモータから駆動力が伝達され、図中矢印方向に回
転される。感光体ベルト３の周囲には帯電チャージャ3
1、ブランクランプ32、現像装置33〜35、中間転写装置
４、クリーニング装置36、除電ランプ37が以上の順に配
置されている。現像装置33にはイエローのトナーが、ま
た現像装置34にはマゼンタのトナーが、さらに現像装置
35にはシアンのトナーが収納されている。

これらの構成により感光体ベルト３上にトナー像が形成
される手順は従来の電子写真方式の像形成装置とほぼ同
様であり、帯電チャージャ31により帯電された感光体ベ
ルト３上に原稿反射光が照射されて静電潜像が形成さ
れ、それが現像装置33〜35により現像される。感光体ベ
ルト３状に形成されたトナー像は中間転写装置４に一旦
転写され、そののち用紙に転写されるようになってい
る。なお現像装置33〜35は像形成時、フィルタ2hにより
透過された原稿反射光の補色のトナーを収納するものが
動作するようになっており、例えば青の光が透過された
ときにはイエローのトナーを収納する現像装置33が動作
してイエローのトナー像を形成する。

中間転写装置４は駆動ローラ5a,従動ローラ5b,バックア
ップローラ5c間に張架された中間転写ベルト5,1stトナ
ー転写装置６、2ndトナー転写装置７、剥離プレート
８、クリーニング装置９を備えている。

感光体ベルト３上に形成されたトナー像が1stトナー転
写装置６によって中間転写ベルト５に転写され、それが
複写機本体の右側面の用紙カセット9aまたは9bから給紙
される用紙に転写される。なお感光体ベルト３上におい
て形成されるイエローの像，マゼンタの像，シアンの像
は中間転写ベルト５上において重ね合わされたのちフル
カラー像として用紙に転写される。フルカラー像が転写
された用紙は定着装置10において定着されたのち複写機
本体外に排出される。

以下中間転写装置４の構成を詳細に説明する。

第１図は中間転写部の構成を表した図である。

中間転写ベルト５は誘電体を有するシート材で構成され
る。例えば、カーボンブラックを分散させることにより
抵抗の調整を行ったポリカーボネートなどである。本発
明者等の実験によれば中間転写ベルト５の抵抗はほぼ10
⁷〜10¹¹Ωcm程度とすることが望ましい。抵抗値が高い
とトナーの保持能力が強くなり過ぎて2nd転写（中間転
写ベルト５から用紙へのトナーの転写）時に転写不良が
発生してしまうからで、これを防止するには1st転写
（感光体ベルト３から中間転写ベルト５へのトナー転
写）後に除電を行う装置を設けなければならなくなって
しまう。また抵抗値が低すぎると2nd転写時に十分な転
写電界が得られず転写不良が生じてしまうからで、これ
を防止するには転写電源の容量を大きくしなければなら
なくなってしまう。なお、従来の転写チャージャ装置の
場合には中間転写ベルトの抵抗が10⁷程度であれば2nd転
写時にトナーが分離されなくなってしまっていたのに対
し、この転写ローラ（後述する）を用いた装置ではもっ
と低くても2nd転写時に十分にトナー分離が行われる。
ただ、好ましくは前述したように10⁷〜10¹¹Ωcm程度で
ある。

中間転写ベルト５は前述したように駆動ローラ5a、従動
ローラ5b、バックアップローラ5c間に張架されている。
駆動ローラ5aは例えば表面層として導電性ゴム層を設け
た直径が50mmのローラで図外のメインモータに接続され
て駆動される。また従動ローラ5bは例えばアルミニウム
からなる直径が42mm程度のローラ、バックアップローラ
5cは表面層として絶縁性ゴム層を設けた直径が25mm程度
のローラである。従動ローラ5bは図示しない付勢機構に
より中間転写ベルト５に張力を与える方向に付勢されて
いる。このようにローラ間に張架された中間転写ベルト
５に、駆動ローラ5a,従動ローラ5b間において感光体ベ
ルト３が圧接している。実際には感光体ベルト３を張架
した駆動ローラ3aが中間転写ベルト５に圧接されている
もので、中間転写ベルト５は駆動ローラ5a,従動ローラ5
b,バックアップローラ5cおよび感光体ベルトの駆動ロー
ラ3aにより張力が与えられた形となる。中間転写ベルト
５と感光体ベルト３との圧接部には1stトナー転写装置
６が配置されている。第２図は1stトナー転写装置の外
観図である。

1stトナー転写装置はステンレス等の金属からなり、直
径は例えば8mm程度の２本の1st転写ローラ6a,6bを有し
ている。1st転写ローラ6a,6bは支持部61にフリーな状態
で支持されており、中間転写ベルト５の内面側から中間
転写ベルト５に圧接している。したがって、1st転写ロ
ーラ6a,6bは中間転写ベルト５の回転に従動して容易に
回転する。62は1st転写ローラ6a,6bに電圧印加を行うた
めのコネクタで、トナーと逆極性の電荷（この場合は
＋）を1st転写ローラ6a,6bに与える。1st転写ローラ6a,
6bの中間転写ベルトへの圧接位置は以下のように設定さ
れる。

中間転写ベルト５と感光体ベルト３とが離れる点をP₁,P
₂とすれば、その点から外側に向かって距離ｄ＝10〜15m
m程度の位置となる。また、中間転写ベルト５がローラ5
a〜5cおよび3aにより張架されている状態から中間転写
ベルト５をローラ3aの側へ距離ｐ＝0.5〜1.5mm程度押圧
するような位置に配置される。これにより中間転写ベル
ト５は感光体ベルトの駆動ローラ3aに接触することがな
く、また中間転写ベルト５を感光体ベルト３側へ軽く押
圧するので1st転写を良好に行うことができるになる。

2ndトナー転写装置７は2nd転写ローラ7aを備えている。
2nd転写ローラ7aは第４図に示したような移動機構によ
り上下方向に移動可能に支持されている。2nd転写ロー
ラ7aが上方向に移動したとき2nd転写ローラ7aは中間転
写ベルト５を介してバックアップローラ5cに圧接する。
2nd転写ローラ7aの上方向への移動のタイミングは、中
間転写ベルト5-2nd転写ローラ7a間に用紙が給紙された
ときで、中間転写ベルト５と2nd転写ローラ7aとの間に
転写用の用紙を挟み込んで用紙にトナーを転写される。
以下、第４図を参照して2nd転写ローラの移動機構を詳
細に説明する。なお第４図（Ａ）は2nd転写ローラ支持
部の正面図、同図（Ｂ）はその右側面図である。2nd転
写ローラ7aは軸方向の両端部に設けられた支持部71,71
に回転自在に支持されている。2nd転写ローラ7aの右側
には軸72が設けられ、この軸を中心に支持部71は図中矢
印B,C方向に回動する。この軸72の右側にはカム73が設
けられ、さらに右側にはスプリング74が設けられてい
る。支持部71はカム73の回転によって矢印ＣまたはＤ方
向に回動し、矢印Ｂ方向に回動したときにバックアップ
ローラ5cに圧接される。このとき支持部71にはスプリン
グ74によって上方向（矢印Ｃ方向）への付勢力が得ら
れ、2nd転写ローラ7aはバックアップローラ5cに圧接す
る。このスプリング74は支持部71上において軸72から最
も遠い位置に設けられている。したがって最も効率良く
上方向への付勢力を得ることができ、軸方向の各端部に
おいて別々に十分な付勢力を与えることができる。

なお図中74′は従来のスプリングの位置を示すものであ
る。このように軸72から最遠部にスプリング74を設ける
ことによってこの支持部71における最大の付勢力を発揮
することができるようになる。たとえば、スプリングを
74′の位置に設けたときには2nd転写ローラ7aの前後の
位置ずれが0.4mmであっても圧接時に前後端で圧力ムラ
が生じたのに対し、スプリングを74の位置に設けたこと
により2nd転写ローラ7aの前後の位置ずれが0.8mmであっ
ても圧接時にはそれが緩和されて前後でほぼ均一な圧力
を得ることができた。

バックアップローラ5c近傍の中間転写ベルト内面部には
対面電極ローラ7cが設けられている。対面電極ローラ7c
は例えばステンレス鋼等の金属材からなる。この対面電
極ローラ7cは接地されており、2nd転写ローラ71の対向
電極として作用する。またこの設置位置は、バックアッ
プローラ５と2nd転写ローラ71との圧接点P₃から従動ロ
ーラ5b側（中間転写ベルト5cの回転方向において上流
側）のほぼ距離ｌ＝10〜18mm程度の位置となっている。
対面電極ローラ7cは中間転写ベルト５の内面に軽く接触
するとともに回転自在に配置されている。中間転写ベル
ト5cから用紙へのトナー転写が行われるとき、2nd転写
ローラ71−対面電極ローラ7c間に電界が生じ、2nd転写
ローラ71への印加電圧と逆極性のトナーが2nd転写ロー
ラ71側に引かれて用紙に転写される。なおこのとき、対
面電極ローラ7cは中間転写ベルト５の回転に従動して回
転する。そのため対面電極ローラ7cによって中間転写ベ
ルト５の内面側が削られてしまったり、削られた中間転
写ベルトの削粉が対面電極ローラに融着して転写欠陥を
引き起こすなどの問題が生じることがなくなる。

ところで、バックアップローラ5cの中心部は圧力歪みを
防止するため鉄鋼などの比較的硬質の材料からなり、表
面層は例えば抵抗が10¹²〜10¹⁴程度の絶縁性材からな
る。絶縁性材には具体的にはシリコンゴム等が用いられ
る。バックアップローラ5cは例えば第３図に示すように
軸方向の両端部の径が中央部の径よりも大きいクラウン
形状になっている。なおバックアップローラ5cの形状は
図示するものに限らず、バックアップローラ5c-2nd転写
ローラ71間での圧力の加わり方に応じて形状を設定すれ
ばよい。バックアップローラ5cをこのようなクラウン形
状にすることによって、2nd転写ローラ71がバックアッ
プローラ5cに圧接したときに軸方向において均一な圧力
を得ることができるようになる。第５図および第６図は
バックアップローラ5c-2nd転写ローラ71間に圧力を加え
たときの軸方向における圧接力の分布状態を表した図で
あり、第５図は本実施例の2nd転写ローラを用いたと
き、第６図は従来の2nd転写ローラを用いたときの状態
を各々表している。なお第５図の2nd転写ローラは中心
がアルミニウムで、しかも絶縁性ゴムの部分は軸方向に
フラットに構成されている。この実験は軸方向の長さが
各々25cmのバックアップローラ5c-2nd転写ローラ71の圧
接部において、軸方向に5cmごとにポイント〜をと
り、この部分に短冊状のシートを挟み込んで両ローラを
圧接し、シートを引き抜くのに要する力を調べたもので
ある。なおこのシートは厚み40μｍ、幅10mm、長さ50mm
のものを用いた。また両ローラ間に加わる力は（１）〜
（５）の５段階に変化させた。図から分かるように、従
来の装置ではローラ間の荷重が増えると軸方向の圧力分
布にムラが生じて中央部の加圧力が弱まっているのに対
し、本実施例の装置では軸方向にほぼ均一な圧力を得る
ことができる。そのため、像形成を行ったときに軸方向
において転写ムラが生じることがなく品質の良い画像を
得ることができるようになる。

中間転写装置４はほぼ以上のように構成される。なお、
剥離プレート８は用紙を中間転写ベルト５から剥離する
ためのもので、クリーニング装置９は中間転写ベルト５
上に残留したトナーを除去するためのものである。

以上のような複写機においてフルカラー像の形成実験を
行った。中間転写ベルト５には10⁸〜10⁹のものを使用
し、1st転写時の1st転写ローラ6a,6bへの印加電圧は、
イエロー:600V、マゼンタ:600V、シアン:1000Vとした。
なお、この転写電圧はトナー中に含まれる顔料等によっ
てトナーの帯電特性が異なるために変えられているもの
であるが、一般に400〜1000Vの印加電圧で良好な1st転
写を行うことができる。1st転写電圧が高すぎると中間
転写ベルト上におけるトナー層電位が高電位となって、
中間転写ベルト上においてトナー像を重ね合わせるとき
にトナーが反発しあい画像欠陥が発生する。また、2nd
転写電圧はほぼ1.6V程度で良好な2nd転写を行うことが
できた。

（ｇ）発明の効果この発明においては請求項１〜４において各々以下のよ
うな効果を奏する。

（１）1st転写が行われる領域を広げることができトナ
ー転写効率を向上させることができるようになる。ま
た、トナー転写領域内において中間転写ベルト裏面の電
位を安定させ、均一なトナー転写を行うことができる。

（２）中間転写ベルトの傷付きを防止し、延いてはトナ
ーの転写ムラの発生を防止できる。

（３）十分なトナー転写を行うことができ、また与え過
ぎた電位によりトナー同士の反発を生じさせることもな
く、良好なトナー転写を行うことができる。

（４）転写時に十分な転写電界を得ることができ、また
必要以上の中間転写ベルトのトナー保持能力を上げるこ
とがなく、中間転写ベルトから用紙へのトナー転写も良
好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のトナー転写装置を含む中間転写装置
部分の構成を表した図、第２図は1stトナー転写装置の
外観図、第３図はバックアップローラを表した図、第４
図は2ndトナー転写装置の構成を表した図であり、同図
（Ａ）はその正面図、同図（Ｂ）は右側面図、第５図は
この実施例におけるバックアップローラの軸方向におけ
る圧力分布の状態を表した図、第６図は従来のバックア
ップローラの軸方向における圧力分布状態を表した図、
第７図は1stトナー転写装置を用いた複写機の正面概略
図、第８図は本発明の装置を用いたときの中間転写ベル
ト裏面の電位を表した図、第９図は転写チャージャを用
いたときの中間転写ベルト裏面の電位を表した図であ
る。５……中間転写ベルト、6c……1stトナー転写装置、6a,
6b……転写ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者温品悦次大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者松田英男大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ローラ間に張架された中間転写ベルトがロ
ーラ間で感光体に圧接する位置に配置され、前記感光体
上のトナーを前記中間転写ベルトに転写させるトナー転
写装置であって、導電性を有する２本の転写ローラを、中間転写ベルトが
前記感光体から離れる点から外側に向かってほぼ10〜15
mmで、かつ、中間転写ベルトを感光体側にほぼ0.5〜1.5
mm程度押圧する位置であって、中間転写ベルトを介して
感光体に接触しない位置に配置し、中間転写ベルトをこ
の２本の転写ローラを介して前記ローラ間に張架すると
ともに、前記転写ローラに感光体上のトナーと逆極性の電圧印加
を行う手段を設けたことを特徴とするトナー転写装置。
【請求項２】前記２本の転写ローラを前記中間転写ベル
トに従動して回転する従動ローラにした請求項１記載の
トナー転写装置。
【請求項３】前記転写ローラへの印加電圧を、トナーと
逆極性のほぼ400〜1000Vとした請求項１または２記載の
トナー転写装置。
【請求項４】感光体上のトナーを中間転写ベルトに一旦
転写したのち、そのトナーを中間転写ベルトから用紙に
転写させる中間転写装置において、前記中間転写ベルトを、抵抗値がほぼ10⁷〜10¹¹Ωcmの
誘電体で構成したことを特徴とする中間転写装置。