JPH11174781A

JPH11174781A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11174781A
Application number: JP34151297A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugimoto; 勉杉本; Yoshitaka Nagamori; 由貴長森
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】画像ムラを防止し、高画質の画像を得ること
のできる画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】回転画像担持体１０との接触圧力によっ
て周面形状が変形した後に変形後の形状を維持する可塑
性を有し、かつ回転周期が回転画像担持体の回転周期の
整数倍である円筒状部材２０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に画像濃度の均
一性が要求されるカラー電子写真方式の複写機やプリン
タなどに好適な画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
において、帯電器、現像器、および転写器等には、感光
体ドラムに接触もしくは微小な空隙を隔てて近接して回
転する円筒状部材が備えられている。一般に、このよう
な円筒状部材は、断面が完全な円でなかったり偏心成分
を持っているので、いわゆる外径の振れが発生する。こ
のため、感光体ドラムに接触して円筒状部材を備えた場
合は、その円筒状部材の回転に伴って感光体ドラムと円
筒状部材との接触圧力が変化してしまい、この接触圧力
の変化に起因して帯電ムラ、現像ムラ、転写ムラ等が生
じる。一方、感光体ドラムに近接して円筒状部材を備え
た場合は、円筒状部材の回転に伴って空隙長が変化して
しまい、この空隙長の変化に起因してやはり帯電ムラ、
現像ムラ、転写ムラ等が生じる。従って、最終的に画像
に濃度ムラが発生するという問題がある。

【０００３】そこで、感光体ドラムに接触して円筒状部
材を備える場合には、円筒状部材を硬度の低いゴム等の
弾性体で構成し、その円筒状部材の両端部等に適度な荷
重をかけて感光体ドラムに接触させて、円筒状部材と感
光体ドラムとの間で均一な接触圧力を得る技術が提案さ
れている。この技術によれば、円筒状部材の外径振れに
よる接触圧力の変化が低減される。また、弾性体の硬度
が低いほど接触圧力の変動を小さく抑えることができ
る。

【０００４】一方、感光体ドラムに近接して円筒状部材
を備える場合には、円筒状部材の外径より大きな円盤を
その円筒状部材の両端部に付加したり、あるいは、円筒
状部材両端の、感光体ドラムと対向する面に凸部を形成
することにより、円筒状部材と感光体ドラムとの間に形
成される微小な空隙長の変化を抑える技術が提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した、弾性体で構
成された円筒状部材を感光体ドラムに接触させて均一な
接触圧力を得る技術では、円筒状部材にある程度の外径
振れがある場合、弾性体の硬度を下げて接触圧力の変動
を小さく抑えることにより、外径振れを防止することが
できる。しかし、弾性体の硬度を下げるためには、オイ
ル等の軟化剤を多量に添加する必要がある。このため、
装置を長期間にわたり停止状態にすると、添加された軟
化剤が感光体ドラムに滲み出す場合がある。特に、装置
を倉庫に保管した場合、その倉庫の雰囲気温度が高い
と、軟化剤が感光体ドラムに滲み出す場合が多く、画像
に悪影響を与えるという問題がある。

【０００６】一方、空隙長の変化を抑える技術では、微
小な空隙を形成する手段として、円筒状部材の両端に、
例えばトラッキングロールやスペ−シング部材等が用い
られる。しかし、トラッキングロールやスペ−シング部
材自体に外径の振れがあったり円筒状部材が撓んだりす
ると、微小空隙の寸法が回転に伴って変動する。その場
合、微小空隙の寸法は一定せず、画像ムラが発生すると
いう問題がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、画像ムラを防
止し、高画質の画像を得ることのできる画像形成装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の画像形成装置は、回転しながら表面が帯電され露
光により静電潜像が形成されその静電潜像がトナーで現
像されることによりトナー像を表面に担持する回転画像
担持体を備え、その回転画像担持体上に形成されたトナ
ー像を所定の記録媒体上に直接に、もしくはそのトナー
像が一時的に転写される所定の中間転写体を介して転写
することにより、その記録媒体上に画像を形成する画像
形成装置において、上記回転画像担持体に接触もしくは
近接して回転しその回転画像担持体もしくはその回転画
像担持体上のトナー像に所定の作用を及ぼす円筒状の外
観を有する円筒状部材を備え、その円筒状部材が上記回
転画像担持体との接触圧力によって周面形状が変形した
後に変形後の形状を維持する可塑性を有し、かつその円
筒状部材の回転周期が上記回転画像担持体の回転周期の
整数倍であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、先ず本発明について原理的
な説明を行ない、その後本発明の実施形態について説明
する。図１は、本発明の原理的な説明図、図２は、図１
に示す円筒状部材の長手方向の断面図である。

【００１０】本発明の原理的な説明にあたり、ここでは
帯電ムラの防止を例に挙げて説明する。図１には、回転
しながら表面が帯電され露光により静電潜像が形成され
その静電潜像がトナーで現像されることによりトナー像
を表面に担持する回転画像担持体１０が示されている。
また、この図１には、回転画像担持体１０に接触もしく
は近接して回転し、その回転画像担持体１０に、後述す
るようにして電荷を均一に帯電させる作用を及ぼす円筒
状の外観を有する円筒状部材２０も示されている。

【００１１】円筒状部材２０は、回転画像担持体１０と
の接触圧力によって周面形状が変形した後に変形後の形
状を維持する可塑性を有する。この円筒状部材２０の直
径Ｄｃは回転画像担持体１０の直径Ｄｐの整数倍（Ｄｃ
＝ｎＤｐ；ｎは整数を表す）となっており、ここでは円
筒状部材２０と回転画像担持体１０との間に滑りはない
ものとし、円筒状部材２０の回転周期は、回転画像担持
体１０の回転周期の整数倍（ｎ倍）である。

【００１２】円筒状部材２０は、樹脂皮膜で覆われた粘
弾性を持つゲル状材料からなり、具体的には、図２に示
すように、導電性のフィルム状部材２１の中にゲル状弾
性体２２が充填されている。フィルム状部材２１として
は、厚さが３０〜２００μｍ程度の可撓性を有する半導
電性の部材が用いられる。このフィルム状部材２１は、
たとえばポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリ
エチレン、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリウ
レタン、ポリフッ化ビニリデン、アクリルなどの高分子
材料から形成されるフィルム中にカーボンブラックや金
属酸化物などの導電性粒子を混入することにより形成さ
れる。また、好ましい体積抵抗率（１０ ³ Ω・ｃｍ〜１
０¹⁰Ω・ｃｍ）となるように導電性粒子の混入量が調整
される。また、ゲル状弾性体２２を内部に充填すること
を考慮して、フィルムは引張弾性率１０〜２８０ｋｇ／
ｍｍ² 程度に設定される。

【００１３】ゲル状弾性体２２には、シリコーンゲル又
はウレタンゲル等が用いられる。これらゲル状物質は、
粘弾性を有する硬度の柔らかなもので、回転画像担持体
１０との接触で変形し、しばらくはその形状を維持する
程度の硬度を持っている。本実施形態ではシリコーンゲ
ルが用いられる。図２に示す円筒状部材２０の両端は、
比較的真円度の高い、金属または導電性樹脂のフランジ
２３で封印されており、これによりゲル状弾性体２２の
漏れが防止される。またこのフランジ２３は、回転画像
担持体１０の回転周期が円筒状部材２０の回転周期の整
数倍（ここではｎ倍）に正確に同期するように回転を安
定化させる機能と、芯金部２４に円筒状フィルム状部材
２１を電気的に接触させる機能とを合わせ持つ。

【００１４】再び図１を参照して円筒状部材２０の動作
について説明する。先ず、回転画像担持体１０への電荷
付与（帯電と称する）を行なうに先だって、円筒状部材
２０を任意の形に変形させるために、その円筒状部材２
０と回転画像担持体１０との軸間距離を一定に保ち、か
つ円筒状部材２０を回転画像担持体１０に接触させたま
ま、円筒状部材２０を少なくとも一回以上回転させる。
すると、円筒状部材２０は、回転画像担持体１０との接
触圧力で変形する。このとき、円筒状部材２０や回転画
像担持体１０に偏心成分や凹凸があっても、円筒状部材
２０がそれら偏心成分や凹凸に応じて変形する。このた
め、二回転目は円筒状部材２０と回転画像担持体１０と
の間の接触圧力はほとんど０になる。次に、偏心成分や
凹凸に応じて変形した円筒状部材２０により、回転画像
担持体１０に電荷が帯電される。円筒状部材２０は偏心
成分や凹凸に応じて変形しているため、円筒状部材２０
と回転画像担持体１０との間の接触圧力は均一（ここで
は０）になり、このため回転画像担持体１０に電荷が均
一に帯電される。すなわち、帯電ムラが防止される。

【００１５】次に、円筒状部材２０と回転画像担持体１
０との双方に同極性の電圧を印加しながらこれら円筒状
部材２０と回転画像担持体１０とを回転させた場合の効
果について、図３を参照して説明する。図３は、円筒状
部材と回転画像担持体との双方に同極性の電圧を印加し
た場合の効果を説明するための図である。

【００１６】円筒状部材２０と回転画像担持体１０との
双方に同極性の電圧を印加すると、それら円筒状部材２
０と回転画像担持体１０の表面どうしに、静電的反発力
が生じる。そこで、円筒状部材２０と回転画像担持体１
０との双方に同極性の電圧を印加しながらこれら円筒状
部材２０と回転画像担持体１０とを回転させると、円筒
状部材２０の表面は回転画像担持体１０の表面から逃げ
る方向に変形する。このとき、静電的反発力が十分に大
きい場合には、図３に示すように、円筒状部材２０の表
面と回転画像担持体１０の表面は、非接触状態になる。
また、静電的反発力が小さい場合であっても、円筒状部
材２０と回転画像担持体１０とに同極性の電圧を印加し
て多数回回転させる工程によって、非接触状態にするこ
とができる。

【００１７】このような工程により、円筒状部材２０と
回転画像担持体１０との間に精度よく微小空隙を設ける
ことができる。例えば、円筒状部材２０に＋１０００Ｖ
の電圧を印加し、また回転画像担持体１０の表面を＋１
０００Ｖに帯電した状態で、１００回ほど回転させるこ
とにより、円筒状部材２０と回転画像担持体１０との間
に精度よく微小空隙を設けることができる。このように
すると、トラッキングロールやスペ−シング部材自体に
外径の振れがあったり、円筒状部材２０が撓んだりした
場合であっても、微小空隙の、回転に伴う変動は小さ
く、従って回転画像担持体１０に電荷を均一に帯電させ
ることができる。また、円筒状部材２０を帯電器の放電
電極として用いた場合、このように円筒状部材２０の表
面と回転画像担持体１０の表面を非接触状態にすると、
円筒状部材２０の、回転画像担持体１０の表面に付着し
たトナーによる汚れを防止する効果がある。

【００１８】以下、本発明の実施形態について説明す
る。図４は、本発明の第１実施形態の画像形成装置を示
す概略構成図である。図４に示す画像形成装置１００に
は、トナー像を担持する感光体ドラム４１（直径３０ｍ
ｍ）と、その感光体ドラム４１に電荷を与えるための帯
電ロール４２と、感光体ドラム４１の表面に静電潜像を
形成するための露光器４３と、その静電潜像をトナーで
現像してトナー像を形成する現像機４４と、感光体ドラ
ム４１上に形成されたトナー像を記録用紙４９上に転写
するための転写ロール４５とが備えられている。帯電ロ
ール４２および転写ロール４５は、いずれも、本発明に
いう円筒状部材に相当し、感光体ドラム４１との接触圧
力によって周面形状が変化した後に変形後の形状を維持
する可塑性を有し、かつそれら帯電ロール４２，転写ロ
ール４５の直径は、いずれも感光体ドラム４１の直径と
同じ３０ｍｍである。

【００１９】また画像形成装置１００には、記録用紙４
９に転写されたトナー像を定着するための定着器４６
と、クリーナ４７と、除電ランプ４８と、記録用紙４９
を収納するための用紙カセット５０と、ペーパガイド５
１とが備えられている。このように構成された画像形成
装置１００では、画像形成プロセスである帯電工程に先
立って、帯電ロール４２および転写ロール４５を変形さ
せる準備工程が置かれている。この準備工程では、帯電
ロール４２と転写ロール４５と感光体ドラム４１を図４
に示す矢印方向に回転させる。これにより、帯電ロール
４２および転写ロール４５が変形し、帯電ロール４２と
感光体ドラム４１との間、および転写ロール４５と感光
体ドラム４１との間の接触圧力が均一になる。次の、帯
電工程では、帯電ロール４２により感光体ドラム４１が
所定の電位に帯電される。帯電にあたっては、前述した
準備工程を経たことにより、帯電ロール４２と感光体ド
ラム４１との間の接触圧力は均一になっているため、感
光体ドラム４１がムラなく均一に帯電される。すなわち
帯電ムラが防止される。次に、露光工程において、露光
器４３によって画像情報に対応したレーザ光が照射さ
れ、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。
さらに現像工程において、その静電潜像が現像器４４に
よって現像され、感光体ドラム４１へのトナーの付着に
よる可視像が形成される。次に、転写工程において、用
紙カセット５０から送出されペーパガイド５１に沿って
感光体ドラム４１と転写ロール４５との間に搬送されて
きた記録用紙４９上に、転写ロール４５により感光体ド
ラム４１上のトナー像が転写される。転写にあたって
は、転写ロール４５と感光体ドラム４１との間の接触圧
力が均一であるため、記録用紙４９上にトナー像が均一
に転写される。従って、転写ムラが防止される。さら
に、定着工程においては、転写されたトナー像が定着器
４６で定着され、記録用紙４９上にプリント像が形成さ
れる。一方、転写工程後、感光体ドラム４１の、矢印方
向への回転に伴い、感光体ドラム４１上に残留した未転
写トナーは、クリーナ４７により清掃され、次いで除電
ランプ４８により感光体ドラム４１の表面が除電され、
その後再び帯電工程にはいる。帯電ロール４２には、お
よそー９００Ｖの直流電圧、もしくは−３５０Ｖの直流
成分にピーク間電圧１５００Ｖの交流成分を重畳した電
圧が印加される。これにより、感光体ドラム４１の表面
電位がほぼ−３５０Ｖに帯電される。また、転写ロール
４５には、雰囲気の温湿度等の環境や用紙の種類によっ
て異なるが、＋３．４μＡの定電流で制御される概ね＋
５００Ｖ〜２０００Ｖの電圧が印加される。

【００２０】このような画像形成装置１００を用いてプ
リント像を形成することにより、帯電ムラや転写ムラが
防止され、画質欠陥の少ない良好な画像を得ることがで
きる。図５は、本発明の第２実施形態の画像形成装置を
示す概略構成図である。図５に示す画像形成装置２００
は多色画像形成装置であり、この画像形成装置２００に
は、トナー像を担持する感光体ドラム６１（直径８４ｍ
ｍ）と、その感光体ドラム６１に電荷を与えるための帯
電ロール６２と、感光体ドラム６１の表面に静電潜像を
形成するための露光器６３と、その静電潜像を多色のト
ナーで現像して多色トナー像を形成するロータリ式の多
色現像器６４と、感光体ドラム６１上に形成されたトナ
ー像を一時的に転写するための中間転写体７２と、中間
転写体７２上に転写されたトナー像を記録用紙６９上に
転写するための二次転写ロール６５とが備えられてい
る。中間転写体７２は、本発明にいう円筒状部材に相当
し、感光体ドラム６１との接触圧力によって周面形状が
変化した後に変形後の形状を維持する可塑性を有し、そ
の直径は１６８ｍｍ（感光体ドラム６１の直径の２倍）
である。また、二次転写ロール６５の直径は、感光体ド
ラム６１の直径と同じ８４ｍｍである。このように、感
光体ドラム６１，中間転写体７２，二次転写ロール６５
の回転が互いに同期するように、これら感光体ドラム６
１，中間転写体７２，二次転写ロール６５の直径比率は
１：２：１となっている。

【００２１】また画像形成装置２００には、記録用紙６
９に転写されたトナー像を定着するための定着器６６
と、クリーナ６７と、除電ランプ６８と、記録用紙６９
を収納するための用紙カセット７０と、ペーパガイド７
１とが備えられている。このように構成された画像形成
装置２００では、先ず、感光体ドラム６１と中間転写体
７２とを図５に示す矢印方向に回転させる。これによ
り、中間転写体７２が変形し、感光体ドラム６１と中間
転写体７２との間の接触圧力が均一になる。次に、帯電
ロール６２により感光体ドラム６１が所定の電位に帯電
される。さらに、露光器６３によって第１色目の画像情
報に対応したレーザ光が照射され、感光体ドラム６１の
表面に第１色目に対応した静電潜像が形成される。次
に、矢印方向に回動する多色現像器６４によって１色目
が現像され、感光体ドラム６１上に第１色目のトナー像
が形成され、この第１色目のトナー像が中間転写体７２
に一時的に転写される。以下、第１色目のトナー像と同
様にして第２色目のトナー像、第３色目のトナー像とい
うように各色毎にトナー像が中間転写体７２上に順次重
ね合わされる。尚、中間転写体７２に各色のトナー像が
転写される期間中、二次転写ロール６５は中間転写体７
２から離れた位置に置かれる。ここで、感光体ドラム６
１上に形成された各色のトナー像の、中間転写体７２へ
の転写にあたり、感光体ドラム６１と中間転写体７２と
の間の接触圧力は均一であるため、中間転写体７２に各
色のトナー像が均一に転写される。すなわち、転写ムラ
が防止される。

【００２２】さらに、用紙カセット７０から用紙６９が
送出され、ペーパーガイド７１に沿って中間転写体７２
と二次転写ロール６５との間に搬送され、二次転写ロー
ル６５により中間転写体７２上の多色のトナー像が用紙
６９上に一括して転写される。転写されたトナー像は、
定着器６６で定着され、用紙６９上にプリント像が形成
される。各中間転写体７２，二次転写ロール６５には、
雰囲気の温湿度等の環境や用紙の種類によって異なる
が、各＋５．０μＡ，＋７．０μＡの定電流で制御され
る概ね＋５００Ｖ〜３０００Ｖの電圧が印加される。

【００２３】このように本実施形態の画像形成装置２０
０では、感光体ドラム６１との接触圧力によって周面形
状が変化した後に変形後の形状を維持する可塑性を有す
る中間転写体７２が備えられているため、中間転写体７
２と感光体ドラム６１との間の接触圧力が均一になり、
中間転写体７２に多色トナー像が均一に転写される。従
って、転写ムラが防止され、画質欠陥の少ない良好なカ
ラー画像を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像ムラを防止し、高画質の画像を得ることができる。
従って、特に画像濃度の均一性が要求されるカラー電子
写真方式の複写機やプリンタなどに好適な画像形成装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的な説明図である。

【図２】図１に示す円筒状部材の長手方向の断面図であ
る。

【図３】円筒状部材と回転画像担持体との双方に同極性
の電圧を印加した場合の効果を説明するための図であ
る。

【図４】本発明の第１実施形態の画像形成装置を示す概
略構成図である。

【図５】本発明の第２実施形態の画像形成装置を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１０回転画像担持体２０円筒状部材２１フィルム状部材２２ゲル状弾性体２３フランジ２４芯金部４１，６１感光体ドラム４２，６２帯電ロール４３，６３露光器４４現像器４５転写ロール４６，６６定着器４７，６７クリーナ４８，６８除電ランプ４９，６９記録用紙５０，７０用紙カセット５１，７１用紙ガイド６４多色現像器６５二次転写ロール７２中間転写体１００，２００画像形成装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転しながら表面が帯電され露光により
静電潜像が形成され該静電潜像がトナーで現像されるこ
とによりトナー像を表面に担持する回転画像担持体を備
え、該回転画像担持体上に形成されたトナー像を所定の
記録媒体上に直接に、もしくは該トナー像が一時的に転
写される所定の中間転写体を介して転写することによ
り、該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置におい
て、前記回転画像担持体に接触もしくは近接して回転し該回
転画像担持体もしくは該回転画像担持体上のトナー像に
所定の作用を及ぼす円筒状の外観を有する円筒状部材を
備え、該円筒状部材が、前記回転画像担持体との接触圧力によ
って周面形状が変形した後に変形後の形状を維持する可
塑性を有し、かつ、該円筒状部材の回転周期が、前記回
転画像担持体の回転周期の整数倍であることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】前記円筒状部材が、樹脂皮膜で覆われた
粘弾性をもつゲル状材料からなるものであることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記樹脂皮膜が、変形自在な樹脂性チュ
ーブであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記円筒状部材が、前記回転画像担持体
に電荷を与えるための帯電ロールであることを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】前記円筒状部材が、前記回転画像担持体
上のトナー像を記録用紙上に転写するための転写ロール
であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】前記円筒状部材が、前記回転画像担持体
上のトナー像が一時的に転写される中間転写体であるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】画像形成プロセスに先だって、前記円筒
状部材を変形させる準備工程を有することを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項８】前記準備工程が、前記円筒状部材と、前
記回転画像担持体との双方に同極性の電圧を印加しなが
ら、これら円筒状部材と回転画像担持体とを回転させる
工程であることを特徴とする請求項７記載の画像形成装
置。