JPH0944006A - 画像形成装置の転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転写ローラ上のトナーを静電的にクリーニング
するものにおいて、転写ローラ上のトナーを常に良好に
クリーニングする。 【解決手段】プリンタの起動時や印刷動作の終了直後に
おいては転写ローラ５が感光体ドラム２と接触して２回
転している間に切換スイッチ２４，２５を介して転写ロ
ーラに電源２２から１４００Ｖの逆転写バイアスを印加
して転写ローラ上のトナーを感光体ドラムに移動させ、
また、連続印刷時の記録用紙と次の記録用紙との間にお
いては転写ローラが感光体ドラムと接触して１回転して
いる間に切換スイッチ２４，２５を介して転写ローラ５
に電源２３から１６００Ｖの逆転写バイアスを印加して
転写ローラ上のトナーを感光体ドラムに移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用して画像形成を行う画像形成装置の転写装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用して画像形成を
行う画像形成装置は、感光体ドラム等の静電潜像保持体
の表面を帯電器で一様に帯電した後、レーザ光等で露光
して所望の画像パターンの静電潜像を形成し、この静電
潜像に現像器からのトナーを帯電付着してトナー像を形
成し、このトナー像を転写装置で記録用紙に転写して画
像形成を行うようになっている。なお、トナー像を転写
した記録用紙は、その後熱定着されて排出される。

【０００３】このような画像形成装置に使用する転写装
置の転写方法としては、主に静電力により帯電トナーを
記録用紙に転写する静電転写法が多く利用されている。
静電転写法としては、コロナ放電器に代表される非接触
型転写器を使用した転写法とローラ転写器に代表される
接触型転写器を使用した転写法とに大別される。コロナ
放電器を使用した転写法では、コロナ放電器を静電潜像
保持体に近接して配置し、記録用紙がコロナ放電器を通
過する時に、このコロナ放電器から発生する逆極性の電
荷により帯電トナーが記録用紙に転写する。

【０００４】コロナ放電器の利点としては、静電潜像保
持体に対して非接触のため静電潜像保持体が磨耗しない
ことが上げられる。しかし、コロナ放電器用の電源とし
ては数ＫＶの高圧電源が必要なこと、コロナ放電ワイヤ
にトナーや紙粉等の汚れが蓄積すると異常放電が発生す
ること、さらにはコロナ放電ワイヤが破壊することもあ
る。また、コロナ放電によりオゾンが発生する。オゾン
は強力な酸化力により静電潜像保持体の特性劣化を引き
起こすだけでなく、人体に対する有害性がある。

【０００５】このコロナ放電器の各種欠点を回避するも
のとして、ローラ転写法が知られている。ローラ転写法
は、導電性弾性体からなる転写ローラを静電潜像保持体
に接触して配置し、静電潜像保持体の回転と共に転写ロ
ーラも回転し、記録用紙が静電潜像保持体と転写ローラ
の間に来た時、静電潜像保持体上の帯電トナーを記録用
紙に転写させるために、転写ローラにバイアス印加を行
う。これにより、帯電トナー像は静電力により静電潜像
保持体から転写ローラ側、すなわち、記録用紙に転写す
る。このようなローラ転写法を使用すればコロナ放電器
のように数ＫＶの電圧印加の必要がなく、また、オゾン
発生量もごく僅かで静電潜像保持体や人体に対して悪影
響を与えるおそれはない。

【０００６】このように、ローラ転写法はコロナ転写法
に比べて優れた特性を有しているが、一方、欠点とし
て、転写ローラがトナーの付着により汚染されやすいと
いう問題がある。例えば、帯電トナー像の転写時に記録
用紙が搬送路で紙詰まりを起こした場合には、転写ロー
ラと静電潜像保持体との間に記録用紙が介在しない状態
で転写動作が行われるので、転写ローラの表面に多量の
トナーが付着する。また、紙詰まりが発生しなくても、
転写ローラは常に静電潜像保持体に接触しているため、
記録用紙が介在していないときに静電潜像保持体上に付
着している微量のトナーが転写ローラの表面に付着す
る。そして付着量が微量であっても、長期間に亘って画
像形成動作を行うと、転写ローラに付着するトナー量は
次第に増加する。

【０００７】このようにして転写ローラがトナーにより
汚染されると、記録用紙の裏面側に転写ローラのトナー
が付着して汚したり、また、転写ローラの転写性能がト
ナーによる汚染の程度によって変化して良好なトナー像
の転写ができないという問題があった。

【０００８】そこで、転写ローラの表面をトナーによる
汚れから防ぐためにいくつかの方法が提案されている。
例えば、特開平５−１１６４４号公報に記載されたもの
は、クリーニングローラを転写ローラに接触して配置
し、転写ローラの表面に付着したトナーをこのクリーニ
ングローラで除去するようにしている。また、特公昭５
６−３９４７２号公報に記載されたものは、非転写時に
転写ローラにトナーと同極性の電圧を印加して転写ロー
ラ上のトナーを感光体ドラムに静電的に引き戻すように
している。また、特開平５−２７６０５号公報に記載さ
れたものは、非転写時に転写ローラにトナーと同極性の
電圧と逆極性の電圧を交互に印加させるようにしてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、クリーニング
ローラを転写ローラに接触して配置するものでは、クリ
ーニングローラを別途使用することになり、構成が複雑
化すること、クリーニングローラを配置するスペースを
確保すること、コスト高となるなどの問題があった。ま
た、非転写時に転写ローラにトナーと同極性の電圧を印
加するものでは、転写ローラ上のトナーを感光体ドラム
に引き戻すための静電力が不足して十分なクリーニング
効果が得られないという問題があった。また、非転写時
に転写ローラにトナーと同極性の電圧と逆極性の電圧を
交互に印加させるものでは、トナーと逆極性の電圧を印
加した時感光体ドラム上に存在するトナーを積極的に転
写ローラに付着させてしまい、やはり十分なクリーニン
グ効果が得られないという問題があった。

【００１０】そこで、請求項１〜３対応の発明は、転写
ローラにトナーと同極性の逆転写バイアスを与えて転写
ローラ上のトナーを静電的にクリーニングするものにお
いて、常に転写ローラのトナーに、このトナーを静電潜
像保持体に引き戻すための良好な静電力を与えることが
でき、常に十分なクリーニング効果が得られる画像形成
装置の転写装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
帯電した静電潜像保持体の表面に露光により静電潜像を
形成し、この静電潜像に現像によりトナーを付着してト
ナー像を形成し、このトナー像を転写装置で記録媒体に
転写して画像形成を行う画像形成装置において、転写装
置は、静電潜像保持体と接触して配置した転写ローラ
と、この転写ローラに静電潜像保持体に形成したトナー
像を記録媒体に転写させる転写バイアスを与える転写バ
イアス印加手段と、非転写期間において、転写ローラ
に、この転写ローラに付着したトナーを静電潜像保持体
に静電的に引き戻させる逆転写バイアスを与える逆転写
バイアス印加手段と、この逆転写バイアス印加手段が与
える逆転写バイアスを可変する可変手段とを設けたもの
である。

【００１２】これにより、逆転写バイアス印加手段が転
写ローラに与える逆転写バイアスを、転写ローラに付着
したトナーが静電潜像保持体に効率よく引き戻されるよ
うに調整できる。

【００１３】請求項２対応の発明は、請求項１記載の画
像形成装置の転写装置において、可変手段は、逆転写バ
イアス印加手段が転写ローラに与える逆転写バイアス
を、この逆転写バイアスの印加時間の長さに応じて可変
するものである。

【００１４】請求項３対応の発明は、請求項１記載の画
像形成装置の転写装置において、可変手段は、逆転写バ
イアス印加手段が転写ローラに与える逆転写バイアス
を、静電潜像保持体の回転数に応じて可変するものであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、この実施の形態は本発明を
レーザプリンタに適用したものについて述べる。図１は
レーザプリンタの概略構成を示す図で、ケース１内の中
央部には静電潜像保持体である感光体ドラム２を設けて
いる。この感光体ドラム２の周囲には、この感光体表面
を一様に帯電する帯電器３、現像器４、転写ローラ５、
メモリ除去部材６を配置している。

【００１６】前記ケース１の上部には半導体レーザ、ポ
リゴンミラー等を設けたレーザ露光装置７を設け、この
レーザ露光装置７から走査レーザ光８を前記帯電器３で
帯電した感光体表面に照射して露光し所望の画像パター
ンの静電潜像を形成するようになっている。すなわち、
外部接続したホストコンピュータ（図示せず）から印字
に関する命令と印字データを受信すると、前記レーザ露
光装置７は、印字データに基づいて走査レーザ光８をオ
ン、オフ制御して感光体表面に所望の画像パターンの静
電潜像を形成するようになっている。

【００１７】前記ケース１の底部に給紙カセット９を収
納し、この給紙カセット９からピットアップローラ１０
の動作により、記録媒体である所定サイズの記録用紙１
１をケース１の後方に１枚ずつ送出し、この記録用紙１
１をガイド１２に沿って方向を反転させた後、搬送ロー
ラ１３ａ，１３ｂを介して前記感光体ドラム２と転写ロ
ーラ５との間に送り込むようになっている。

【００１８】前記ケース１の中央部前方には加熱ローラ
１４と加圧ローラ１５を備えた熱定着器１６を配置し、
前記転写ローラ５により感光体ドラム２からトナー像が
転写された記録用紙１１を加熱定着するようになってい
る。そして前記熱定着器１６で定着を終了した記録用紙
１１はケース１の前方から外部に排出されるようになっ
ている。

【００１９】前記現像器４は、接触型非磁性一成分反転
現像方式で現像を行うもので、内部に非磁性一成分トナ
ーを収納すると共に前記感光体ドラム２に接触して現像
ローラ１７を設け、かつ、この現像ローラ１７に接触し
てトナー供給ローラ１８を設けている。

【００２０】このように構成したレーザプリンタは、以
下の印刷プロセスに従って動作する。すなわち、ホスト
コンピュータから印字に関する命令と印字データを受信
すると、レーザ露光装置７が動作を開始すると共に熱定
着器１６の加熱ローラ１４が加熱開始される。続いて、
感光体ドラム２、現像器４、転写ローラ５、搬送ローラ
１３ａ，１３ｂ等を駆動するモータ（図示せず）の動作
を開始させる。そして、感光体ドラム２が回転を開始す
る前に帯電器３を動作して感光体表面電位を所定の電圧
（例えば絶対値で４００〜８００Ｖ）にする。この場
合、帯電器３と現像ローラ１７との間の感光体表面は帯
電されないので、感光体ドラム２が回転を開始すると、
この間が現像ローラ１７を通過する間だけ、感光体素地
に現像バイアスと逆極性の電位（例えば絶対値で５０〜
４００Ｖ）を印加する。又は、現像ローラ１７に現像バ
イアスと逆極性の電位（例えば絶対値で５０〜４００
Ｖ）を印加することにより、感光体へのトナーの付着を
防止する。

【００２１】一方、転写ローラ５を感光体ドラム２との
接触部においてこの感光体ドラム２と同じ方向に移動す
るように回転し、転写動作を行う前にこの転写ローラ５
にトナーと同極性の逆転写バイアス（例えば絶対値で２
００〜５０００Ｖ）を印加し、付着しているトナーを感
光体ドラム２に移動させる。そして、感光体ドラム２に
移動したトナーを現像ローラ１７により回収する。

【００２２】その後、感光体表面電位が一様になり、レ
ーザ露光装置７のポリコンミラーを回転するポリゴンモ
ータの回転数が所定回転数になり、かつ、熱定着器１６
の加熱ローラ１４の表面温度が所定の温度に到達した時
に、給紙カセット９からの記録用紙１１の搬送を開始さ
せる。そして、ホストコンピュータからの印刷データか
ら得た画像データに従ってレーザ露光装置７は走査レー
ザ光を感光体表面に照射して露光し、感光体表面の電荷
を消滅させて表面電位の絶対値を低下させることにより
感光体表面に静電潜像により画像パターンを記録する。

【００２３】続いて、現像部では、現像ローラ１７に帯
電電位と感光体露光電位の間の電位を印加し、この現像
ローラ１７から画像パターンに応じて非磁性一成分トナ
ーを付着させトナー像を形成する。続いて、転写部では
転写ローラ５にトナーと逆極性の転写バイアス（例えば
絶対値で２００Ｖ〜５０００Ｖ）を印加して感光体ドラ
ム２とこの転写ローラ５との間に介在する記録用紙１１
に対して感光体表面からトナー像を転写させる。そし
て、トナー像が転写された記録用紙１１は、その後、熱
定着器１６で加熱定着されてから排出される。

【００２４】一方、転写を終了した感光体表面には転写
し切れなかったトナーが残留する。この残留トナーはそ
の後、現像装置４の位置まで移動すると現像ローラ１７
により回収される。残留トナー量が多い場合、現像ロー
ラ１７では回収し切れなくなり、結果としてクリーニン
グ不良を引き起こすことになる。そこで、トナーと逆極
性の電位（例えば絶対値で５０〜１０００Ｖ）を印加し
たメモリ除去部材６により残留トナーを感光体上に均一
化し、これにより残留トナーの局在化を防止して現像ロ
ーラ１７での回収を容易にする。また、残留トナーは現
像されたトナー像に応じて付着しているので、メモリ除
去部材６はこれを除去する作用も為す。メモリ除去部材
６としては、例えば１０³ 〜１０⁷ Ωｃｍのブラシを使
用している。

【００２５】このような印刷プロセスを行うレーザプリ
ンタの感光体ドラム２、帯電器３、現像ローラ１８、ト
ナー供給ローラ１８、転写ローラ５及びメモリ除去部材
６に対してバイアスを印加する電源を示すと図２に示す
ようになる。ここで、２１は転写ローラ５にトナーと逆
極性の転写バイアスを印加させる電源であり、２２，２
３は転写ローラ５にトナーと同極性の逆転写バイアスを
印加させる電源である。そして、電源２１を使用するか
電源２２，２３を使用するかの切換えは第１の切換スイ
ッチ２４で行い、かつ、電源２２を使用するか電源２３
を使用するかの切換えは第２の切換スイッチ２５で行う
ようになっている。

【００２６】この印刷プロセスで連続印刷を行う場合に
は、記録用紙１１の後端と次の記録用紙１１の先端との
間隔を、例えば５〜１００ｍｍ程度離して次の記録用紙
１１を搬送し、前述した画像形成の工程を繰り返すこと
になる。そして、用紙への連続印刷が終了した後に、第
１の切換スイッチ２４を切換えて転写ローラ５に電源２
２又は２３を使用してトナーと同極性の逆転写バイアス
を与えて転写ローラ５に付着したトナーを感光体ドラム
２に引き戻させる。そして感光体ドラム２に引き戻され
たトナーが現像器４に回収された後に一連の印刷動作を
停止させる。

【００２７】しかし、転写性能を安定させるためには、
転写ローラ５の表面へのトナーの付着を抑える必要があ
る。これを実現するには、感光体ドラム２が回転してい
て、かつ転写が行われていない期間、すなわち、記録用
紙１１と次の記録用紙１１との間において、転写ローラ
５にトナーと同極性の逆転写バイアスを印加することで
静電的に転写ローラ表面から感光体表面にトナーを移動
させることが要求される。このときも感光体上に移動し
たトナーは現像器４で回収される。

【００２８】ところで、転写ローラ５にトナーと同極性
の逆転写バイアスを印加してトナーの移動を行う場合
に、転写ローラ５に印加する電位をトナーの移動が効率
的に行えるように最適電位にする必要がある。そこで以
下の実験を行った。

【００２９】転写ローラ５として材質がウレタンゴムか
らなるものを使用する。そしてこの転写ローラ５を感光
体ドラム２と同型のアルミニウム管３１に総圧１Ｋｇで
均等に押圧した状態で、図３に示すように、アルミニウ
ム管３１に５００Ｖを印加し、このときの転写ローラ５
の抵抗値を求めたところ２０ＭΩであった。また、転写
ローラ５の製品硬度は４０度（ＪＩＳ−Ａ）、外径は１
２ｍｍ、シャフト径は７ｍｍであった。

【００３０】このような転写ローラ５を使用して印刷速
度毎分４枚（Ａ４版）で印刷を行い、このとき、転写ロ
ーラ５上に一定量のトナーを付着させるために記録用紙
を搬送しないで画像形成動作を行った。すなわち、黒ソ
リッド画像を感光体ドラム２上に現像し、トナーと逆極
性の転写バイアスを転写ローラ５に印加してこの転写ロ
ーラ５にトナーを付着させた。

【００３１】そして、転写ローラ５の感光体ドラム２と
の接触回転数と転写ローラ５のトナー付着量との関係を
調べたところ、図４に示すように、転写ローラ５を６周
以上接触回転させても転写ローラ５上のトナー量が変化
しないことが判明した。そこで、転写ローラ５を６周以
上接触回転させたときのトナー量を初期状態とし、この
状態から転写ローラ５にトナーと同極性の逆転写バイア
スを転写クリーニング電圧として印加した場合の転写ロ
ーラ上のトナー残留率の推移を測定した。この測定の結
果、図５に示す結果が得られた。なお、測定パラメータ
は転写ローラ接触回転数及び転写ローラ印加電圧であ
る。図中、実線のグラフｇ1 は転写ローラ接触回転数が
１回、破線のグラフｇ2 は転写ローラ接触回転数が２
回、点線のグラフｇ3 は転写ローラ接触回転数が３回、
一点鎖線のグラフｇ4 は転写ローラ接触回転数が４回の
場合である。

【００３２】この測定結果から、転写ローラ５の感光体
ドラム２への接触回数を多くすることで転写ローラ５か
ら感光体ドラム２に移動するトナー量が増加することが
判明した。また、転写ローラ５の接触回転数が異なると
移動トナー量が最大となる最適印加電圧が異なることも
判明した。

【００３３】例えば、転写ローラ５を感光体ドラム２に
１回転だけ接触させた場合の最適印加電圧は１６００Ｖ
であるが、転写ローラ５を感光体ドラム２に２回転接触
させた場合の最適印加電圧は１４００Ｖとなる。この原
因としては、転写ローラ５に高電圧を印加した場合、転
写ローラ５に付着したトナーの電荷量が変化し、付着し
たトナーの挙動が変化していると考えられる。

【００３４】そこで、この現象をさらに詳細に観察する
ために、転写ローラ５に印加する転写クリーニング電圧
と転写ローラ電流値との関係を測定したところ図６に示
す結果が得られた。図から分かるように印加電圧約１５
００Ｖを境にして電流値との相関が変化している。これ
は放電により転写ローラ５と感光体ドラム２との間の電
界が変化したものと考えられる。そして、放電が発生す
るとそれに応じてトナー保持電荷量が変動するため、転
写ローラ５の感光体ドラム２への接触回転数に応じて最
適印加電圧が変化することになる。

【００３５】以上のことから、転写ローラ５の感光体ド
ラム２への接触回転数に応じて転写ローラ５への逆転写
バイアス、すなわち、トナーと同極性の印加電圧を変化
させることで転写ローラ５に付着しているトナーを効率
よく感光体ドラム２に移動できることが判明した。

【００３６】具体的には、プリンタの起動時や印刷動作
の終了直後などは転写ローラ５に逆転写バイアスを印加
する時間を長く設定できるが、連続印刷時の記録用紙と
次の記録用紙との間において転写ローラ５に逆転写バイ
アスを印加する時間を長くすると記録用紙の間隔を大き
くする必要があるため印刷スピードに支障を来す。そこ
で、プリンタの起動時や印刷動作の終了直後では転写ロ
ーラ５を感光体ドラム２に接触して２回転している間に
転写ローラ５の最適電位の逆転写バイアスである１４０
０Ｖを例えば電源２２から与え、また、連続印刷時の記
録用紙と次の記録用紙との間では転写ローラ５を感光体
ドラム２に接触して１回転している間に転写ローラ５の
最適電位の逆転写バイアスである１６００Ｖを例えば電
源２３から与える。そして、転写ローラ５に対する転写
バイアスの印加、及び２つの逆転写バイアスの印加は第
１の切換スイッチ２４及び第２の切換スイッチ２５を所
望のタイミングで自動的に切換えて行うことができる。

【００３７】このようにすれば、プリンタの起動時や印
刷動作の終了直後における転写ローラ５から感光体ドラ
ム２へのトナー移動時においても連続印刷時の記録用紙
と次の記録用紙との間における転写ローラ５から感光体
ドラム２へのトナー移動時においてもトナーを感光体ド
ラムに引き戻すための良好な静電力を与えることができ
てトナーの移動を効率よく行うことができ、これにより
転写ローラ５のクリーニングを良好に行うことが可能と
なる。

【００３８】なお、前記実施例では、プリンタの起動時
や印刷動作の終了直後における転写ローラ５から感光体
ドラム２へのトナー移動時における逆転写バイアスの印
加期間と、連続印刷時の記録用紙と次の記録用紙との間
における転写ローラ５から感光体ドラム２へのトナー移
動時における逆転写バイアスの印加期間を転写ローラ５
の回転数で制御するようにしたが、レーザプリンタ等で
は印刷プロセスのスピードが常に一定なので、回転数に
代えて時間で制御することもできる。例えば転写ローラ
５の１回転がｔ秒であれば、プリンタの起動時や印刷動
作の終了直後では転写ローラ５への逆転写バイアスの印
加時間を２ｔで制御し、連続印刷時の記録用紙と次の記
録用紙との間における転写ローラ５への逆転写バイアス
の印加時間をｔで制御すればよい。また、時間で管理す
る場合は、転写ローラの回転数のみに制約される必要は
なく、転写ローラの回転数以外の要素も加味して制御す
ることもできる。例えば、逆転写バイアスの印加時間を
ｔ±Δｔ、２ｔ±Δｔという時間で制御してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上、請求項１〜３対応の発明によれ
ば、転写ローラにトナーと同極性の逆転写バイアスを与
えて転写ローラ上のトナーを静電的にクリーニングする
ものにおいて、常に転写ローラのトナーに、このトナー
を静電潜像保持体に引き戻すための良好な静電力を与え
ることができ、常に十分なクリーニング効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるレーザプリンタの
概略構成図。

【図２】同実施の形態における要部電源構成を示す図。

【図３】同実施の形態における転写ローラの抵抗値の測
定法を説明するための図。

【図４】同実施の形態における転写ローラの接触回転数
とトナー付着量との関係を示すグラフ。

【図５】同実施の形態における転写クリーニング電圧と
転写ローラ付着トナー残留率との関係を示すグラフ。

【図６】同実施の形態における転写クリーニング電圧と
転写ローラ電流値との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

２…感光体ドラム（静電潜像保持体） ３…帯電器 ４…現像器 ５…転写ローラ ７…レーザ露光装置 １１…記録用紙 ２１〜２３…電源 ２４，２５…切換スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電した静電潜像保持体の表面に露光に
   より静電潜像を形成し、この静電潜像に現像によりトナ
   ーを付着してトナー像を形成し、このトナー像を転写装
   置で記録媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置に
   おいて、 前記転写装置は、前記静電潜像保持体と接触して配置し
   た転写ローラと、この転写ローラに前記静電潜像保持体
   に形成したトナー像を前記記録媒体に転写させる転写バ
   イアスを与える転写バイアス印加手段と、非転写期間に
   おいて、前記転写ローラに、この転写ローラに付着した
   トナーを前記静電潜像保持体に静電的に引き戻させる逆
   転写バイアスを与える逆転写バイアス印加手段と、この
   逆転写バイアス印加手段が与える逆転写バイアスを可変
   する可変手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置
   の転写装置。
2. 【請求項２】 可変手段は、逆転写バイアス印加手段が
   転写ローラに与える逆転写バイアスを、この逆転写バイ
   アスの印加時間の長さに応じて可変することを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置の転写装置。
3. 【請求項３】 可変手段は、逆転写バイアス印加手段が
   転写ローラに与える逆転写バイアスを、静電潜像保持体
   の回転数に応じて可変することを特徴とする請求項１記
   載の画像形成装置の転写装置。