JPH08160783A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 転写効率が良好で転写中抜けのない画像形成
装置を提供する。 【構成】 転写ローラー１２の周速と感光体ドラム１の
面移動速度との周速比をトナーの単位重量当りの帯電量
Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）に基づいて制御する。これにより、
転写中抜けが発生しやすいような帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／
ｇ）の小さいあるいは大きい場合でも転写中抜けの発生
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置、静電記
録装置等とされる画像形成装置に関し、より詳しくは、
像担持体とこれに接触する転写手段との間の転写部に被
記録材を給送して像担持体上に形成担持されている可転
写画像（トナー画像）を被記録材上へ転写する方式の画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の転写式の画像形成装置において
は、感光体・誘電体・磁性体等の像担持体上に電子写真
・静電記録・磁気記録等の適宜の作像プロセスにより形
成担持された、目的の画像情報に対応した可転写画像と
してのトナー画像を被記録材（転写材・印字用紙・印刷
紙など）に転写させる転写手段として、コロナ帯電器を
利用した非接触式の転写手段が広く使用されていた。

【０００３】この非接触式の転写手段は、像担持体にコ
ロナ帯電器を非接触に対向させて配設し、この像担持体
とコロナ帯電器との間に被記録材を給送し、該被記録材
の裏面にコロナ帯電器により転写用の所定極性のコロナ
放電電荷を付与して像担持体上の形成担持トナー画像を
被記録材の表面に電気的に吸引させて転移させるもので
ある。

【０００４】しかしこの非接触式の転写手段は、コロナ
帯電器にコロナ放電を生じさせるためにかなりの高電圧
を印加しなければならず、このため高圧電源を必要と
し、またコロナ放電の為にオゾンが発生するなどの問題
を有している。

【０００５】このため、近年では、比較的低い電圧を印
加すればよい接触帯電式の転写手段を使用した画像形成
装置が開発されている。

【０００６】この接触帯電式の転写手段は、像担持体に
導電ローラ・導電ブラシなどの帯電部材を転写部材とし
て接触させて設け、その両者の接触ニップ部である転写
部に被記録材を給送し、該被記録材の裏面を該裏面に接
触している転写部材にバイアス電圧を印加することで転
写用の所定極性に帯電（接触帯電）させて像担持体上の
形成担持トナー画像を被記録材の表面に電気的に転写さ
せるものである。

【０００７】このような接触帯電式の転写手段は、転写
部材に対する印加電圧が比較的低い電圧でよく、かつ電
流も比較的小さくてよいので、電源の小型化・軽量化・
低コスト化が可能であり、またオゾン発生量も少ない等
の長所を備えている。

【０００８】しかしながら、上述の接触帯電式の転写手
段を使用した画像形成装置のように、像担持体に転写部
材を接触させ、その接触ニップ部である転写部に被記録
材を給送して像担持体側のトナー画像を被記録材側へ転
写させる接触転写式の画像形成装置の場合、文字や画像
の中心部が転写されない所謂「転写中抜け」現象が発生
しやすい。

【０００９】又、この転写中抜けは、主に厚みが大きく
こしの強い被記録材に転写する際に発生しやすいことが
知られている。

【００１０】この転写中抜けの詳細なメカニズムは解明
されていないが、これは転写部において現像剤（トナ
ー）が被記録材と像担持体と間に挟まれて転写部材およ
び被記録材に加圧されるため現像剤が物理的な力により
互いに凝集することが理由であると考えられる。

【００１１】この問題を解決するために、従来、像担持
体の面移動速度と転写部材としての転写ローラの周速に
僅かな速度差（以下、「周速差」と称する）を設定して
いた。

【００１２】また詳細なメカニズムは解明されていない
が、実験的には、像担持体への転写ローラの押圧力をほ
ぼ２０〜７０ｇ／ｃｍと比較的大きくし、かつ周速差を
２〜３．５％と設定することで転写中抜けの発生をある
程度抑えることが可能であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き画像形成装置には、以下のような欠点があった。

【００１４】（１）像担持体と転写ローラーとの間に周
速差を設けつつも、最終的に被記録材に転写される画像
の長さを適正のものとするためには、予め像担持体上に
目的の画像情報に対応した潜像を書き込む速度を、周速
差に応じて若干速くする必要がある（像担持体の周速が
転写ローラの周速よりも遅い場合）。

【００１５】像担持体に潜像を書き込む速度を速くする
と、この段階で像担持体上に得られる画像は、最終的に
被記録材に転写される画像に比較して被記録材進行方向
に見て若干縮小されたものとなる。

【００１６】次に、像担持体と転写ローラの間に周速差
を設けて被記録材の搬送速度を像担持体の面移動速度よ
りも速くすることで、画像は若干伸ばされて最終画像を
得ることになる。

【００１７】複写機を例にとると、以上のプロセスをと
ることにより原稿は縮小されて像担持体上の画像が得ら
れ、さらに転写時に拡大されて最終画像が得られる。

【００１８】このように、画像の縮小、拡大が行われる
それぞれの段階で画像の解像度は低下し、細線の再現性
は失われてしまう。特に被記録材の進行方向に対して垂
直方向の線の解像度は低下度が大きい。

【００１９】また、得られた画像を再び原稿として用い
て複写物をとる、いわゆる孫コピーをとった場合には、
この解像度の低下は著しい画像劣化を招来してしまう。

【００２０】（２）像担持体と転写ローラ間に周速差が
あり、かつ転写ローラが像担持体に比較的強い圧力で押
圧されているために、像担持体へのダメージが大きい。
即ち、像担持体表面の削れや傷、さらにトナーが像担持
体表面にこびりつくトナー融着といった問題が生じやす
い。

【００２１】又、転写中抜け現象はトナーの単位重量当
りの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）にも大きく依存し、適正
範囲から大きくずれると転写効率の悪化、中抜けレベル
の悪化をもたらす。

【００２２】すなわち、トナーの単位重量当りの帯電量
Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）は高湿環境下で低下しやすく、転写
電界がトナーに作用する像担持体から被記録材方向への
クーロン力はＱ／Ｍに比例するからである。

【００２３】逆に画像形成装置が連続して使用された場
合、トナー粒子同士が常に摩擦帯電されるためにチャー
ジアップしてトナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍ（μ
Ｃ／ｇ）が過剰に大きくなる。これは使用環境が低湿で
ある場合に顕著であることがよく知られている。Ｑ／Ｍ
が大きくなると、前述の像担持体から被記録材へ働くク
ーロン力は大きくなるものの、逆に像担持体とトナー粒
子の間で吸引力として働く鏡映力が更に大きくなるため
にやはり転写効率の悪化、中抜けレベルの悪化をもたら
してしまうのである。

【００２４】従って、本発明の第１の目的は、転写効率
が良好で転写中抜けのない転写手段を備えた画像形成装
置を提供することである。

【００２５】本発明の第２の目的は、画像解像度の低下
を防止できる転写手段を備えた画像形成装置を提供する
ことである。

【００２６】本発明の第３の目的は、像担持体表面の削
れ、傷及びトナー融着の発生を防止できる転写手段を備
えた画像形成装置を提供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体上に形成された潜像をトナーによって可視像と
する現像手段と、像担持体に接触する転写手段とを有
し、前記転写手段と前記像担持体との間の転写部に被記
録材を給送して、前記像担持体上に形成担持された可転
写画像を被記録材上へ転写する画像形成装置において、
前記転写手段は転写ローラーであり、該転写ローラーの
周速Ｖ₁ （ｃｍ／ｓｅｃ）と前記像担持体の面移動速度
Ｖ₂ （ｃｍ／ｓｅｃ）との周速比σ＝｜（Ｖ₂ −Ｖ₁ ）
／Ｖ₁ ｜×１００（％）をトナーの単位重量当りの帯電
量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）に基づいて制御することを特徴と
する画像形成装置である。

【００２８】前記帯電量 Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）の値によ
って前記転写手段に印加する転写バイアス値を制御する
ことが好ましい。

【００２９】前記現像手段と前記転写手段との間の前記
像担持体近傍或いは内部に前記像担持体表面に光を照射
する転写前露光手段を有し、前記帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／
ｇ）の値に基づいて前記転写前露光手段の露光量を変化
させることが好ましい。

【００３０】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００３１】実施例１ 本発明による画像形成装置の実施例１について、図１を
参照して説明する。尚、本実施例の画像形成装置は電子
写真プロセスを利用した転写式の複写機である。

【００３２】画像形成装置は像担持体としてのドラム型
の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）１を備
えており、感光体ドラム１はアルミニウム・鉄等からな
る導電性基体層１ｂと、その外周面に被着された例えば
有機光導電体からなる光導電層１ａとを基本構成層と
し、支軸１ｄを中心に矢示の時計方向に所定の周速度
（プロセススピード）をもって回転駆動される。尚、導
電性基体層１ｂは接地されている。

【００３３】感光体ドラム１はその回転過程で一次帯電
装置２により所定の極性・電位に均一に帯電処理され
る。

【００３４】本実施例の一次帯電装置２は接触帯電ロー
ラであり、芯金となる金属ローラ等導電体ローラ２ｃ
と、その外周面に形成した導電層２ｂと、さらにその外
周面に形成した抵抗層２ａ₁ 、２ａ₂ とから構成され、
導電体ローラ２ｃの両端部を図に省略した軸受け部材に
て回転自在に軸支して感光体ドラム１と並行に配置し、
不図示のスプリング等の押圧手段によって感光体ドラム
１に所定の押圧力をもって圧接させてあり、感光体ドラ
ム１の回転に伴い従動回転する。

【００３５】そして導電体ローラ２ｃに電気接触子３ａ
を介して電源３から所定のバイアス電圧（直流電圧、ま
たは振動電圧）を印加することにより、感光体ドラム１
の周面が接触帯電式で所定の極性・電位に均一帯電処理
される。

【００３６】次いで感光体ドラム１の帯電処理面に対し
て像露光手段１０により原稿に対応した目的の画像情報
の像露光処理がなされて感光体ドラム１の周面に目的画
像情報の静電潜像が形成される。

【００３７】その静電潜像が現像装置１１の現像スリー
ブ１１ａに薄層状に担持された現像剤（トナー）によっ
て現像されて可視画像（トナー画像）が形成される。

【００３８】そのトナー画像が感光体ドラム１とこれに
接触させた転写部材１２との間の接触ニップ部である転
写部Ｎにおいて、該転写部Ｎに複数の搬送ローラー等を
含む給紙部２０側から所定のタイミングで給送された被
記録材１４に対して順次に転写されていく。

【００３９】本実施例の転写部材１２は接触帯電転写ロ
ーラであり、芯金となる金属ローラ等の導電体ローラ１
２ａと、その外周面に形成した円筒状の導電層１２ｂと
から構成され、導電体ローラ１２ａの両端部を不図示の
軸受け部材にて回転自在に軸支させて感光体ドラム１と
並行に配置し、不図示のスプリング等の押圧手段によっ
て感光体ドラム１に圧接させてあり、感光体ドラム１の
回転に従動して回転する。この感光体ドラム１と転写ロ
ーラ１２との接触ニップ部が転写部Ｎである。

【００４０】被記録材１４はこの転写部Ｎに給送されて
挾持搬送されていく。転写部Ｎに被記録材１４の先端が
突入すると、導電体ローラ１２ａに電源４から所定の転
写用のバイアス電圧が印加され、転写ローラ１２が接触
している被記録材裏面がトナーと逆極性に接触帯電式で
帯電されて感光体ドラム１上のトナー画像が被記録材表
面に転写される。

【００４１】転写部Ｎを通ってトナー画像の転写を受け
た被記録材１４は感光体ドラム１の面から分離されて不
図示の像定着手段に送られ、転写トナー画像が被記録材
１４上に永久固着画像として定着され、コピーとして機
外へと排出される。

【００４２】一方、転写部通過後の感光体ドラム面はク
リーナ１３によって残留現像剤やその他の付着物が除去
されてクリーニングされ、さらに除電器（残留ランプ）
１５によって除電されて初期化され、繰り返して作像に
供される。

【００４３】接触帯電式の帯電ローラ２及び転写ローラ
１２はそれぞれギヤ等を取付け、モータ等の駆動手段に
より強制駆動してもよい。

【００４４】次にトナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍ
（μＣ／ｇ）の測定方法について説明する。まず、本体
電源オン時、あるいは画像形成をスタートするためスタ
ートボタンを押して各部が動き始めてから実際の画像形
成が始まるまでの一定時間感光体ドラム１の一定面積を
トナーで現像させるようにしておく。このときの様子を
図２に示す。図２は感光体ドラム１のみを斜めから見た
図であり、その一定領域（斜線部Ａ）を現像するもので
ある。

【００４５】このとき、現像バイアス電源３２と現像ス
リーブ１１ａとの間の抵抗３３の端子電圧を電流検出部
３４にて測定すると、現像電流を測定することができ
る。この時測定される電流は図３のグラフに示すように
変化する。現像される領域Ａの面積と現像トナー密度
（ｇ／ｍ² ）が一定であれば、現像電流の大きさＩ_D は
トナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）にほ
ぼ比例する。なぜならば、現像電流Ｉ_D は単位時間当り
に現像されるトナーの総電荷量に比例するからである。
すなわち、図３のグラフに示すように、Ｑ／Ｍの大小に
よって現像電流値Ｉ_D が変化するため、予め与えられた
領域Ａの面積と現像トナー密度からＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）
を求めることが可能である。

【００４６】電流検出部３４に接続されたＱ／Ｍ計算部
３５で求められた値が、適正範囲から外れた場合には制
御部３６、転写ローラ駆動部３７を通して転写ローラー
１２の回転速度を約１％速くするように制御する。同時
に、図示していないが、感光体ドラム１の速度を逆に約
１％遅くすることにより周速差を約２％とすることがで
き、転写中抜けが発生しやすいようなＱ／Ｍの小さいあ
るいは過剰に大きい場合でも中抜けの発生を防止するこ
とが可能となる。

【００４７】なお、本実施例では現像電流の測定からト
ナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）を求め
たが、直接測定することなく、温湿度センサー等から推
測するようにしてもよい。

【００４８】実施例２ 次に本発明による画像形成装置の実施例２について再度
図１を参照して説明する。本実施例は、トナーの単位重
量当りの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）が適正範囲から外れ
た場合に、感光体ドラム１と転写ローラー１２との間に
周速差を設けるあるいは大きくすることに加え、制御部
３６に接続された露光ランプ電源３１を介して転写前露
光ランプ３０をオンし、且つ転写バイアス値を大きくす
るものである。

【００４９】中抜け現象を防止する方法としては考えら
れるのは、上記ように周速差を制御すること以外に次の
２つが考えられる。

【００５０】ひとつは、像担持体上のトナー粒子に働く
被記録材方向への電気的吸引力を増大するために、接触
帯電式の転写手段に印加する転写バイアス値を大きくす
る方法である。もう一つは像担持体と像担持体上のトナ
ー粒子との間に働く電気吸引力を小さくするために、現
像手段と転写手段との間の像担持体近傍或いは内部より
像担持体表面に光を照射して像担持体の表面帯電電位を
下げる方法である。

【００５１】両者とも中抜け防止には効果があるが、ト
ナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍが小さい時に転写前
露光をオンすると転写画像の文字細線に飛び散りと呼ば
れる現象が起こりやすい。これはトナーの存在すべき部
分とその周りの電位コントラストが小さくなるためにト
ナー粒子の一部がまわりに移動しやすくするためであ
る。従って、この場合は、転写前露光はオフ或いは弱く
して転写バイアスを大きくすることで、飛び散り等によ
る画像劣化が無く、中抜けを防止することが可能とな
る。

【００５２】以上の制御方法をトナーの単位重量当りの
帯電量Ｑ／Ｍの大きさによってまとめたものを下記の表
１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】尚、転写前露光をオンしたときの感光体ド
ラムの表面電位の変化を図４の模式図に示す。まず帯電
ローラ２によって同図（ａ）に示すように一様にＶ_D に
帯電される。その後、画像露光を受けた部分が同図
（ｂ）に示すように電位が小さくＶ_L になる。この状態
で現像手段１１によってＶ_D に帯電している部分が現像
される（同図（ｃ））。その後転写前露光手段３０から
の強い露光をトナーの上から受け、画像部の電位がＶ_P
に下がることによって（同図（ｄ））トナー粒子と感光
体ドラムとの間の電気的吸引力を低下させることができ
る。

【００５５】尚、第１、第２の実施例においては、単色
複写機またはプリンターを例に説明したが、本発明は２
色或いはそれ以上の多色複写機、プリンターにも応用可
能である。例えば、感光体ドラム１のまわりに２個の現
像器を離間可能に配設し、感光体ドラムを２周回転させ
る間に２色の画像形成を順次行った後に紙等の被記録材
に一括して転写する、所謂「多重現像一括転写」型の複
写機プリンターにも応用可能である。

【００５６】この場合、各色のトナーの帯電のしやすさ
がほぼ同じであれば、そのうちひとつだけの帯電量Ｑ／
Ｍを測定してもよい。逆に各色のトナーで帯電特性が異
なるのであれば、それぞれを測定して総合的に周速差、
転写露光量、転写バイアス値を制御してもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置は、転写手段が転写ローラーであ
り、該転写ローラーの周速Ｖ₁ （ｃｍ／ｓｅｃ）と像担
持体の面移動速度Ｖ₂ （ｃｍ／ｓｅｃ）との周速比σ＝
｜（Ｖ₂ −Ｖ₁ ）／Ｖ₁ ｜×１００（％）を現像剤の単
位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）に基づいて制御
することにより、転写効率が良好で転写中抜けのない画
像を得ることができ、又、画像解像度の低下を防止でき
る。更に像担持体表面の削れ、傷及びトナー融着の発生
を防止できる。従って、高品質の画像を得ることができ
ると共に、像担持体の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が実施され得る画像形成装置の一例を示
す概略構成図である。

【図２】一部の領域にトナーが現像された感光体ドラム
を示す斜視図である。

【図３】トナーの単位重量当りの帯電量Ｑ／Ｍが異なる
場合の現像電流の測定例を示すグラフである。

【図４】転写前露光をオンした場合の感光体ドラムの表
面電位の変化を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（像担持体） １１ 現像器（現像手段） １２ 転写ローラー（転写手段） １４ 被記録材 ３０ 転写前露光ランプ（転写前露光手段） ３１ 転写前露光ランプ用電源 ３２ 現像バイアス電源 ３３ 現像電流測定用抵抗 ３４ 電流検出部 ３７ 転写ローラー駆動部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/14

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成された潜像をトナーに
   よって可視像とする現像手段と、像担持体に接触する転
   写手段とを有し、前記転写手段と前記像担持体との間の
   転写部に被記録材を給送して、前記像担持体上に形成担
   持された可転写画像を被記録材上へ転写する画像形成装
   置において、 前記転写手段は転写ローラーであり、該転写ローラーの
   周速Ｖ₁ （ｃｍ／ｓｅｃ）と前記像担持体の面移動速度
   Ｖ₂ （ｃｍ／ｓｅｃ）との周速比σ＝｜（Ｖ₂−Ｖ₁ ）
   ／Ｖ₁ ｜×１００（％）をトナーの単位重量当りの帯電
   量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）に基づいて制御することを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電量 Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）の値に
   よって前記転写手段に印加する転写バイアス値を制御す
   ることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像手段と前記転写手段との間の前
   記像担持体近傍或いは内部に前記像担持体表面に光を照
   射する転写前露光手段を有し、前記帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ
   ／ｇ）の値に基づいて前記転写前露光手段の露光量を変
   化させることを特徴とする特徴とする請求項１又は２の
   画像形成装置。