JPH08101590A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バイアスロールを用いて中間転写体から記録媒
体へトナー像を転写する画像形成装置において、環境変
動や経時的な使用に拘わらず、常に安定した転写電界を
形成してトナー像の転写不良を防止することが可能な画
像形成装置を提供する。 【構成】画情報に応じたトナー像が形成される潜像担持
体と、この潜像担持体から未定着トナー像が一次転写さ
れる中間転写体２と、この中間転写体から記録媒体へ未
定着トナー像を二次転写するバイアスロールと、このバ
イアスロールと対向する位置で上記中間転写体２を裏面
側から支持するバックアップロール４とから構成される
画像形成装置において、このバックアップロール４が導
電性ロール２１を半導電層２２で被覆して形成され、上
記導電性ロール２１が付加抵抗１６を介して接地されて
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機やレー
ザープリンタ等の画像形成装置に係り、詳細には、中間
転写体を介して感光体ドラム等の潜像担持体上に形成さ
れた未定着トナー像を用紙等の記録媒体に転写する画像
形成装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置としては、
特開平６−１２４０４９号公報所載のものが知られてい
る。具体的には、図６に示すように、感光体ドラム等の
潜像担持体１００の周囲にブラック（Ｂｋ）、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に対応
した現像器１０３〜１０６を配置し、潜像担持体１００
の一回転毎に各色の未定着トナー像Ｔを形成すると共
に、これら未定着トナー像Ｔを潜像担持体１００と同期
回転する中間転写体１０１上で重ね合わせ、この重ね合
わされた未定着トナー像Ｔを改めて中間転写体１０１か
ら記録媒体１０２へ二次転写して所望の画像を記録媒体
１０２上に形成するように構成されている。

【０００３】また、中間転写体１０１から記録媒体１０
２への未定着トナー像Ｔの転写は静電転写法により行わ
れ、転写位置において記録媒体１０２の裏面側に配設さ
れたバイアスロール１０８にトナーと逆極性の電圧を印
加すると、未定着トナー像が中間転写体１０１から記録
媒体１０２へ転写されるようになっている。

【０００４】ここで、中間転写体１０１を挟んでバイア
スロール１０８と対向する位置には、当該ロール１０８
の対向電極をなすバックアップロール１０９が配設され
ている。このバックアップロール１０９は接地された芯
金の周囲を半導電性の薄層で被覆して形成されており、
その抵抗値は中抵抗に調整されている。これは、記録媒
体１０２の種類やサイズが変わった際に、上記バイアス
ロール１０８からバックアップロール１０９へ過大な電
流が流れるのを防止して、中間転写体１０１と記録媒体
１０２との間に安定した転写電界を形成し、未定着トナ
ー像の転写不良を防止するためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、同公報のよう
に半導電性材料を用いてバックアップロール１０９を構
成した場合、環境変動や経時的な劣化等の理由により、
バックアップロール１０９の抵抗値が大きく変動し易い
という問題点があった。例えば、接地された芯金をポリ
ウレタンで被覆して、２０°Ｃ、湿度５０％の標準環境
下で３×１０⁶の抵抗値を示すバックアップロールを製
作したところ、１０°Ｃ、湿度３０％では抵抗値が１ケ
タ大きくなる一方、３０°Ｃ、湿度９０％では抵抗値が
１ケタ小さくなってしまった。このように、半導電性材
料を用いたバックアップロール１０９はその抵抗値が変
動し易いことから、記録媒体と中間転写体との間に常に
安定した転写電界を形成することが難しく、トナー像の
転写不良が発生し易いという問題点があった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、バイアスロール
を用いて中間転写体から記録媒体へトナー像を転写する
画像形成装置において、環境変動や経時的な使用に拘わ
らず、常に安定した転写電界を形成してトナー像の転写
不良を防止することが可能な画像形成装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は異なる二つの技術的手段を提供するもので
あり、その第一の技術的手段は、画情報に応じたトナー
像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体から未定
着トナー像が一次転写される中間転写体と、この中間転
写体から記録媒体へ未定着トナー像を二次転写するバイ
アスロールと、このバイアスロールと対向する位置で上
記中間転写体を裏面側から支持するバックアップロール
とから構成される画像形成装置において、このバックア
ップロールが導電性ロールを半導電層あるいは絶縁層で
被覆して形成され、上記導電性ロールが付加抵抗を介し
て接地されていることを特徴とするものである。

【０００８】また、第二の技術的手段は、画情報に応じ
てトナー像が形成される潜像担持体と、この潜像担持体
から未定着トナー像が一次転写される中間転写体と、こ
の中間転写体から記録媒体へ未定着トナー像を二次転写
するバイアスロールと、このバイアスロールと対向する
位置で上記中間転写体を裏面側から支持するバックアッ
プロールとから構成される画像形成装置において、上記
バックアップロールは絶縁性ロールを半導電性の薄層で
被覆して形成され、上記半導電性薄層が付加抵抗を介し
て接地されていることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】従来のように、導電性ロールを半導電層で被覆
してバックアップロールを構成すると共に上記導電性ロ
ールを直接接地した場合、半導電層の抵抗値が温度ある
いは湿度といった使用環境の変化に伴い変動することか
ら、中間転写体とバックアップロールの接触位置（すな
わちトナー像の転写位置）から接地位置までの抵抗値は
ある程度の範囲をもって変動することになる。しかし、
本発明のように、付加抵抗を介して上記導電性ロールを
接地すると、付加抵抗の大きさが大きくなるにつれ、ト
ナー像の転写位置から接地位置までの抵抗値が変動する
範囲は徐々に狭まってくる。

【００１０】これを確認するため、１０⁷Ω程度の抵抗
値を有するバックアップロールを用いて、トナー像の転
写位置から接地位置までの抵抗値が使用環境によって変
動する範囲を調べると共に、付加抵抗の大きさを変化さ
せながらこの実験を繰り返した。結果を図５に示す。

【００１１】このグラフから明らかなように、付加抵抗
の大きさが大きくなるにつれ、トナー像の転写位置から
接地位置までの抵抗値の変動範囲が狭まり、使用環境の
変化に対して安定した抵抗値を示すことが理解される。

【００１２】また、付加抵抗の抵抗値がバックアップロ
ールのそれと同等あるいはそれ以上であれば、トナー像
の転写位置から接地位置までの抵抗値に対しては、バッ
クアップロール自体の抵抗値よりも付加抵抗の抵抗値の
方が支配的となり、バックアップロールの抵抗値が大き
く変動してもトナー像の転写位置から接地位置までの抵
抗値の変動幅は小さいものとなる。

【００１３】また、このような作用は上記第二の技術的
手段、すなわち絶縁性ロールを半導電層で被覆してバッ
クアップロールを構成し、付加抵抗を介して上記半導電
層を接地した場合についても同様である。

【００１４】これにより、本発明では使用環境の変化に
よってバックアップロール自体の抵抗値が変動しても、
トナー像の転写電界が大きく変動することなく安定して
形成されるものである。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成
装置を詳細に説明する。図１は本発明を適用したカラー
電子写真複写機の概略構成を示している。符号１は感光
体ドラム（潜像担持体）であり、矢線Ａ方向への回転に
伴いその表面には周知の電子写真プロセス（図示せず）
によって画情報に応じた静電潜像が形成される。また、
この感光体ドラム１の周囲にはブラック（Ｂｋ）、イエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に
対応した現像器５〜８が配設されており、感光体ドラム
１に形成された静電潜像をいずれか一の現像器で現像し
てトナー像Ｔを形成するようになっている。従って、感
光体ドラム１に書き込まれた静電潜像がイエローの画情
報に対応したものであれば、この静電潜像はイエロー
（Ｙ）のトナーを内包する現像器６で現像され、感光体
ドラム１上にはイエローのトナー像が形成される。

【００１６】また、符号２は感光体ドラム１の表面に当
接されるように配置されたベルト状の中間転写体であ
り、複数のロールに張架されて矢線Ｂ方向へ回動する。
上記感光体ドラム１に形成された未定着トナー像Ｔは、
感光体ドラム１と上記中間転写体２とが接する一次転写
位置で感光体ドラム１から中間転写体２の表面に転写さ
れる。この一次転写位置において、中間転写体２の裏面
側にはコロナ放電器９が配設されており、このコロナ放
電器９にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加するこ
とで、感光体ドラム１上の未定着トナー像Ｔは中間転写
体２に静電吸引される。

【００１７】単色画像を形成する場合は中間転写体２に
一次転写された未定着トナー像Ｔを直ちに記録媒体３に
二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わ
せたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１上
でのトナー像の形成並びにこのトナー像の一次転写の行
程が色数分だけ繰り返される。例えば４色のトナー像を
重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ド
ラム１上にはその一回転毎にブラック、イエロー、マゼ
ンタ及びシアンの未定着トナー像Ｔが形成され、これら
未定着トナー像Ｔは順次中間転写体２に一次転写され
る。一方、中間転写体２は最初に一次転写されたブラッ
クの未定着トナー像Ｔを保持したまま感光体ドラム１と
同一周期で回動し、中間転写体２上にはその一回転毎に
イエロー、マゼンタ及びシアンの未定着トナー像Ｔがブ
ラックの未定着トナー像Ｔに重ねて転写される。

【００１８】このようにして中間転写体２に一次転写さ
れた未定着トナー像Ｔは、中間転写体２の回動に伴って
記録媒体３の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送さ
れる。上記二次転写位置では半導電性のバイアスロール
１０が中間転写体２に接しており、フィードローラ１１
によって所定のタイミングでトレイ１２から搬出された
記録媒体３はこのバイアスロール１０と中間転写体２と
の間に挟み込まれる。また、二次転写位置における中間
転写体の裏面側には上記バイアスロール１０の対向電極
をなすバックアップロール４が配設されており、上記バ
イアスロール１０にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を
印加すると、中間転写体２に担持された未定着トナー像
Ｔは上記二次転写位置において記録媒体３に静電転写さ
れる。

【００１９】そして、未定着トナー像が転写された記録
媒体３は剥離爪１３によって中間転写体から剥がされ、
搬送ベルト１４によって定着器（図示せず）に送り込ま
れて未定着トナー像の定着処理がなされる。一方、未定
着トナー像の二次転写が終了した中間転写体２はクリー
ナ１５によって残留トナーが除去される。

【００２０】尚、上記バイアスロール１０、剥離爪１３
及びクリーナ１５は中間転写体２と接離自在に配設され
ており、カラー画像が形成される場合には最終色の未定
着トナー像が中間転写体２に一次転写される迄、これら
部材は中間転写体２から離間している。

【００２１】この実施例において、上記中間転写体２は
アクリル、塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボ等の
樹脂又は各種ゴムにカーボンブラック等の帯電防止剤を
適当量含有させ、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されてお
り、その体積抵抗率は１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍに調整さ
れている。

【００２２】図２は上記バックアップロール４の第一実
施例であり、導電性ロール２１の表面を半導電性または
絶縁性の薄層フィルム２２で被覆して構成されている。
上記導電性ロール２１としては導電性カーボンを分散さ
せたゴムローラまたは金属ロールが用いられる。一方、
上記薄層フィルム２２としてはアクリルにカーボンブラ
ック等の帯電防止剤を適当量を分散させて抵抗を制御し
たものが用いられ、その体積抵抗率は１０⁸Ω・ｃｍ以
上である。薄層フィルム２２はその厚さが薄いほど導電
性ロール２１がバイアスロール１０に近接するので、バ
イアスロール１０に印加する電圧が低くても十分な転写
電界を得ることができる。しかし、ピンホールの発生や
製造安定性の問題から、本実施例ではその厚さを１０μ
ｍ〜１００μｍに設定した。また、薄層フィルム２２は
誘電率が高いほど薄層化と同一の効果を発揮するので、
本実施例では誘電率１０のものを使用した。そして、こ
のように構成されたバックアップロール４は、１０ＭΩ
の付加抵抗１６を介して接地されている。

【００２３】以上のように構成されるカラー複写機で
は、上記バイアスロール１０に所定の電圧を印加すると
トナー像が中間転写体２から記録媒体３へ転写される。
このとき、バックアップロール４を構成する半導電性の
薄層フィルム２２はその使用環境の変化に伴い抵抗値が
大きく変動するが、上記薄層フィルム２２によって被覆
された導電性ロール２１は付加抵抗１６を介して接地さ
れているので、薄層フィルム２２の抵抗値が変動しても
トナー像の転写位置から上記接地位置に至るまでの間の
抵抗値が大きく変動することはない。

【００２４】従って、バイアスロール１０とバックアッ
プロール４との間には常に安定した転写電界が形成さ
れ、トナー像を中間転写体２から記録媒体３へ良好に転
写することができる。また、バイアスロール１０とバッ
クアップロール４との間に過電流が発生するのも防止で
きるので、中間転写体２の損傷も未然に防ぐことができ
る。

【００２５】環境変化に対して転写電界を安定させるた
めには、既に図５を用いて説明したように、上記付加抵
抗１６の大きさを大きく設定すれば良いのだが、中間転
写体２の損傷を防止する上ではバックアップロール４そ
れ自体がある程度の大きさの抵抗値を備えていることが
必要である。すなわち、半導電性の薄層フィルム２２で
被覆したバックアップロール４は、その回転軸方向につ
いて考察してみると、高抵抗体の並列回路と見なすこと
ができ、中間転写体２に傷や孔等が発生した際に、当該
部位にバイアスロール１０から電流が集中するのを防止
して、中間転写体２の損傷や発火を有効に防止し得るか
らである。

【００２６】以上の観点に基づき、中間転写体２に面積
０．１ｍｍ²の角孔を形成すると共に、バイアスロール
１０とバックアップロール４との間に電圧を印加し、バ
ックアップロール４それ自体の抵抗値を変化させなが
ら、上記角孔に集中した電流によって中間転写体２が損
傷する度合いを観察した。その結果によれば、バックア
ップロール４の抵抗が回転軸方向の１ｃｍ当たり１０⁶
Ω以上であれば、中間転写体２の損傷は画像形成に問題
のない範囲であった。

【００２７】一方、付加抵抗１６の抵抗値のみを調整
し、同様にして中間転写体２の損傷を防止することも可
能ではあるが、前述の実験によって得られたバックアッ
プロール４の抵抗値をそのまま付加抵抗に置き換えた場
合、トナー像の転写ニップ幅を１ｍｍとすると１ＧΩ以
上の付加抵抗が必要となり、付加抵抗の基板上への実装
や電源電圧を考慮すると実用的ではない。

【００２８】従って、中間転写体の損傷を防止するとい
う観点からすれば、バックアップロール４の抵抗値は回
転軸方向の１ｃｍ当たり１０⁶Ω以上であることが好ま
しい。また、この種の複写機の電源の電流容量が５ｍＡ
であり、バイアスロール１０に印加する転写電圧が１ｋ
Ｖであることから、付加抵抗は２×１０⁵Ω以上に設定
するのが好ましい。

【００２９】次に、図３は上記バックアップロール４の
第二実施例であり、絶縁性ロール２３の表面を半導電性
の薄層フィルム２４で被覆して構成されている。上記薄
層フィルム２４は１０μｍ〜２００μｍの厚さに形成さ
れ、その体積抵抗率は１０⁴Ω・ｃｍ以上である。ま
た、薄層フィルム２４には中間転写体２との当接位置か
ら円周方向へ２０〜３０ｍｍの距離をおいて金属製ロー
ル２５が接しており、この位置において上記薄層フィル
ム２４は付加抵抗１６を介して接地されている。尚、上
記金属製ロール２５に代えて、導電性ブラシあるいは導
電性フィルムを当接させても良い。

【００３０】上記第一実施例では導電性ロール２１を被
覆している薄層フィルム２２の厚さ方向に電流が流れ、
且つ、低電圧で十分な転写電界を得るために薄層フィル
ム２２は極めて薄く形成されているので、過電流の発生
を防止するためには薄層フィルム２２の体積抵抗率を大
きく設定する必要が生じる。しかし、半導電性材料の多
くは高電界中において体積抵抗率が大幅に低下する特性
を有しているので、第一実施例に示すバックアップロー
ル４の構成では薄層フィルム２２の材料及びバイアスロ
ール１０に印加する電圧を自由に選択することができな
くなる。

【００３１】これに対し、この第二実施例では絶縁性ロ
ール２３を被覆している薄層フィルム２４の沿面方向へ
電流が流れるので、金属製ロール２５と薄層フィルム２
４との接触点が薄層フィルム２４と中間転写体２との接
触点から十分に離れていれば、薄層フィルム２４の体積
抵抗率をそれほど大きく設定する必要はない。このた
め、上記第一実施例に関する問題点が懸念されることは
なく、薄層フィルム２４の材料及びバイアスロール１０
に印加する電圧を自由に選択することができる。

【００３２】また、この第二実施例においてもバックア
ップロール４の抵抗値、すなわちトナー像の転写位置か
ら付加抵抗前までの抵抗値が１０⁶Ω以上であり、付加
抵抗の抵抗値が２×１０⁵Ω以上であることが好まし
い。理由は上記第一実施例と同じである。

【００３３】次に、図４は上記バックアップロール４の
第三実施例であり、導電性ロール２６の表面を厚さ５ｍ
ｍの半導電性のゴム層２７で被覆して構成されている。
上記ゴム層２７としてはポリウレタンベースのものを使
用した。そして、このように構成されたバックアップロ
ール４は、その電性ロール２６が付加抵抗１６を介して
接地されている。

【００３４】そして、この第三実施例においても、バッ
クアップロール４の抵抗値、すなわちトナー像の転写位
置から付加抵抗１６前までの抵抗値が１０⁶Ω以上であ
り、付加抵抗１６の抵抗値が２×１０⁵Ω以上であるこ
とが好ましい。理由は上記第一実施例と同じである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の画像
形成装置によれば、バイアスロールと対向する位置で中
間転写体を支持するバックアップロールの抵抗値が変動
しても、トナー像の転写電界が大きく変動することがな
いので、環境変動や経時的な使用に拘わらず常に安定し
た転写電界を形成することができ、トナー像の転写不良
を防止して高品位な画像を記録することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したカラー電子写真複写機の実
施例を示す概略図である。

【図２】 バックアップロールの第一実施例を示す概略
図である。

【図３】 バックアップロールの第二実施例を示す概略
図である。

【図４】 バックアップロールの第三実施例を示す概略
図である。

【図５】 トナー像の転写位置からバックアップロール
の接地位置に至るまでの抵抗値の変動範囲と付加抵抗の
大きさとの関係を示すグラフである。

【図６】 従来の画像形成装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１…感光体ドラム（潜像担持体）、２…中間転写体、３
…記録媒体、４…バックアップロール、１０…バイアス
ロール、１６…付加抵抗、２１，２６…導電性ロール、
２２，２４…半導電性薄層フィルム、２３…絶縁性ロー
ル、２７…半導電性ゴム層、Ｔ…未定着トナー像

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画情報に応じたトナー像が形成される潜
   像担持体と、この潜像担持体から未定着トナー像が一次
   転写される中間転写体と、この中間転写体から記録媒体
   へ未定着トナー像を二次転写するバイアスロールと、こ
   のバイアスロールと対向する位置で上記中間転写体を裏
   面側から支持するバックアップロールとから構成される
   画像形成装置において、 上記バックアップロールは導電性ロールを半導電層ある
   いは絶縁層で被覆して形成され、上記導電性ロールが付
   加抵抗を介して接地されていることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 画情報に応じてトナー像が形成される潜
   像担持体と、この潜像担持体から未定着トナー像が一次
   転写される中間転写体と、この中間転写体から記録媒体
   へ未定着トナー像を二次転写するバイアスロールと、こ
   のバイアスロールと対向する位置で上記中間転写体を裏
   面側から支持するバックアップロールとから構成される
   画像形成装置において、 上記バックアップロールは絶縁性ロールを半導電性の薄
   層で被覆して形成され、上記半導電性薄層が付加抵抗を
   介して接地されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 付加抵抗値は、バックアップロールにお
   けるトナー像の転写位置から付加抵抗前までの抵抗値と
   同等あるいはそれ以上であることを特徴とする請求項１
   又は２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 バックアップロールにおけるトナー像の
   転写位置から付加抵抗前までの体積抵抗が当該ロールの
   回転軸方向の１ｃｍ当たり１０⁶Ω以上であり、付加抵
   抗が２×１０⁵Ω以上であることを特徴とする請求項１
   又は２記載の画像形成装置。