JPH0720732A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】転写ローラによる感光ドラムの損傷、トナー像
転写時の中抜け、解像度の低下を防止する。 【構成】感光ドラム１表面に、一次帯電器２、露光手段
３、現像器５によって、トナー像を形成する。転写バイ
アスを印加した転写ローラ７によって感光ドラム１上の
トナー像を転写材に転写する。この転写ローラ７は、硬
度Ｈ≦４５°、感光ドラム１に対する押圧力Ｐ≦７［ｇ
／ｃｍ］とし、さらに転写ローラ７の周速Ｖ₁ ［ｃｍ／
sec ］と感光ドラム１の面移動速度Ｖ₂ ［ｃｍ／sec ］
との間に周速差｜（Ｖ₂ −Ｖ₁ ）／Ｖ₁ ｜≦０．０１２
の関係が成立するようにする。硬度が高く、押圧力が大
きい場合に起こる感光ドラムの損傷、中抜けを防止し、
さらに、周速差が大きいときに起こりがちな解像度の低
下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体上に形成した
トナー像を、該像担持体に当接させた転写ローラを介し
て転写材上に転写する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】感光体・誘電体・磁性体等の像担持体
に、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プ
ロセスなど適宜の作像プロセスを適用して目的の画像情
報に対応した可転写像（トナー像）を形成担持させ、そ
のトナー像を紙等のシート状の転写材に静電的に転写さ
せ、転写材面に転写したトナー像を永久固着像として定
着させる転写式の複写機・プリンタ等の画像形成装置、
さらには同一の転写材を像担持体の転写部位に複数回給
送させてトナー像転写・定着を複数回実行させることで
両面ないし多重画像形成物を出力する両面・多重画像形
成機能を有する転写式の画像形成装置において、像担持
体から転写材にトナー像を静電転写する手段として、導
電性の弾性転写ローラ・転写ベルト等の転写手段を像担
持体に対向当接させ、その両者の対向部である転写部位
に像担持体上のトナー像の先端にタイミングを合わせて
転写材を挿通するとともに、転写手段に転写バイアスを
印加して像担持体側のトナー像を転写材面側へ静電的に
転移（転写）させる接触式静電転写手段がある。

【０００３】図１１に、このような接触式静電転写手段
の一例の概略構成を示す。

【０００４】１は像担持体であり、例えば回転ドラム型
電子写真感光体である。１ｂはアルミニウムなどの導電
材製のドラム基体、１ａはその外周面に形成した感光層
である。

【０００５】７は転写手段としての導電ゴムなどからな
る弾性転写ローラであり、像担持体１にほぼ平行に配列
して所定の押圧力で像担持体１に圧接させてある。２７
はこの転写ローラ７に対する転写バイアス印加電源であ
る。

【０００６】像担持体１は、矢示Ｒ１方向に回転駆動さ
れるとともに、像担持体１の周囲等に配設した不図示の
作像プロセス機器によってその周面（表面）に目的の画
像情報に対応した可転写像としてのトナー像が形成され
る。

【０００７】一方、不図示の給紙部から転写材Ｐが搬送
路２９を通して像担持体１と転写ローラ７との対向圧接
ニップ部である転写部位Ｎに対して、像担持体１上のト
ナー像の先端部が転写部位Ｎに到達したとき、転写材先
端部もちょうど転写部位Ｎに到達する所定のタイミング
で給送されるとともに、転写ローラ７に対して電源２７
から所定の転写バイアスが印加され、その印加バイアス
で形成される電界の作用で像担持体１側のトナー像が給
送転写材Ｐ面側に順次に転写されていく。

【０００８】このような転写手段は、像担持体１に近接
して転写帯電器を配設し、両者の間に転写材を通過させ
るとともに、転写帯電器に転写バイアスを印加し、この
とき発生するコロナ放電によって転写を行うような、非
接触式であるコロナ放電転写手段に比べて、転写材背面
に過剰の電荷を与えるおそれが少ないので、文字まわり
へのトナーの飛び散りがほとんどない。

【０００９】さらに、転写部位Ｎにおいて、転写材Ｐが
像担持体１と転写ローラ７とによって保持されながら進
行するので、転写部位Ｎの前後に存在する転写材搬送手
段、定着部位などへの進入・排出時に受けるショックに
よって転写ずれを生ずるおそれが少なく、良質の画像が
得られる利点がある。

【００１０】また、コロナワイヤ電極もないのでそれの
汚れによる障害もなく、高圧放電に基づくオゾンの発生
や、窒化物の生成もなく、これらによる感光体や画質の
劣化なども少ないなど種々の利点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の技術によると、文字やラインの輪郭部のみが転写材Ｐ
に転写され、中央部は像担持体１に残ってしまう現象、
いわゆる中抜けが発生しやすいという問題があった。

【００１２】この問題を解決するために、従来、像担持
体１の面移動速度と転写ローラ７の周速にわずかな速度
差（以下「周速差」という。）を設けていた。

【００１３】中抜けの詳細なメカニズムは解明されては
いないが、実験的には像担持体１への転写ローラ７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％設けることで中抜けの発生をある
程度抑えることが可能であった。

【００１４】しかしながら、この方法には、以下のよう
な欠点がある。 周速差を設けつつも、最終的に転写材Ｐに転写され
る画像の長さを適正なものにするためには、あらかじめ
像担持体１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１の周速が転写ローラ７の周速よりも遅い場
合）。

【００１５】書き込む速度を速くすると、この段階で像
担持体１上に得られる画像は、最終的に転写材Ｐに転写
される画像に比較して転写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１と転写ローラ７の間に周
速差を設けて転写材Ｐの搬送速度を像担持体１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。

【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、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに原稿（ａ）は縮小されて（ｂ）に示すような像担持
体１上の画像が得られ、さらに転写時に拡大されて最終
画像（ｃ）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。特に転写材Ｐ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。 像担持体１と転写ローラ７間に周速差があり、かつ
転写ローラ７が像担持体１に比較的強い圧力で押圧され
ているために、像担持体１へのダメージが大きい。すな
わち、像担持体表面の削れや傷、さらにトナーが像担持
体表面にこびりついてしまうトナー融着といった問題が
生じやすい。

【００２０】そこで、本発明は、転写ローラについて、
硬度を低く、また像担持体に対する押圧力を弱く、さら
に像担持体との周速差を小さくすることによって、像担
持体を損傷することなく、しかも解像度の低下を防止す
るようにした画像形成装置を提供することを目的とする
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、表面が面移動する像担持体
と、該像担持体を一様に帯電する帯電手段と、画像情報
に応じて前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段
と、該静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成す
る現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転
写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記
転写手段は、前記像担持体に押圧される転写ローラを有
し、該転写ローラの硬度をＨ（アスカーＣ、５００ｇ加
圧）、前記像担持体に対する押圧力をＰ［ｇ／ｃｍ］と
したとき、Ｈ≦４５°、Ｐ≦７［ｇ／ｃｍ］の関係を満
足し、さらに、前記転写ローラの周速をＶ₁ ［ｃｍ／se
c］、また前記像担持体の面移動速度をＶ₂ ［ｃｍ／sec
］としたとき、｜（Ｖ₂−Ｖ₁ ）／Ｖ₁ ｜≦０．０１２
の関係を満足する、ことを特徴とする。

【００２２】また、前記帯電手段は、直流バイアスが印
加される帯電ローラを有するようにしてもよい。

【００２３】さらに、前記トナーの重量をｍ［ｇ］、そ
の帯電電荷量をｑ［μＣ］とすると、前記現像手段は、
単位重量当たりの帯電電荷量ｑ_a ＝｜ｑ／ｍ｜［μＣ／
ｇ］が５〜４０、さらに好ましくは１０〜２５とすると
よい。

【００２４】

【作用】以上構成に基づき、像担持体表面に当接される
転写ローラは、硬度が低く、しかも像担持体に対する押
圧力が低いため、像担持体表面を損傷させにくい。

【００２５】また、転写ローラの周速と、像担持体の面
移動速度との周速差を小さくすることで、解像度の低下
を防止することができる。

【００２６】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。 〈実施例１〉図１に、本発明に係る画像形成装置の概略
を示す。

【００２７】この画像形成装置は、装置本体（不図示）
によって矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された像担持体
としての感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周
囲には、その回転方向に沿って順に、感光ドラム表面を
一様に帯電する一次帯電器（帯電手段）２、感光ドラム
１表面を露光して静電潜像を形成する露光手段３、静電
潜像にトナー（現像剤）を付着させてトナー像を形成す
る現像器（現像手段）５、感光ドラム１上のトナー像を
転写材Ｐに転写する転写帯電器（転写手段）７、感光ド
ラム１上の残留トナーを除去するクリーナ９、感光ドラ
ム１表面を除電するＬＥＤアレイ１０が配設されてい
る。

【００２８】上述の露光手段３は、インターフェースコ
ントローラ１６によって、レーザ駆動回路１７を介して
レーザ光を放射するレーザダイオード１９を備えてい
る。レーザダイオード１９から放射されたレーザ光は、
レンズ２０、ポリゴンミラ−２１、レンズ２２、ミラー
２３を介して、感光ドラム１表面を露光するように構成
されている。

【００２９】矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１は、
まず、一次帯電器２により一様に帯電された後、上述の
レーザ光の照射を受ける。レーザ光が当った部位は、感
光ドラム１上の電荷が減衰し、レーザ光が当らない部位
は、感光ドラム１上の電荷はそのまま残留するので、レ
ーザダイオード１９のオン・オフに応じた静電潜像が形
成される。次いで、現像器５によりトナーが静電潜像に
応じて付着され、感光ドラム１上にトナー像（顕像）が
得られる。このトナー像は、ペーパーカセット１１から
給紙ローラ１２で１枚ずつ取り出した転写材（不図示）
を、レジストローラ１３でタイミングを合せて転写部位
Ｎに挿通することによって、転写帯電器７によりこの転
写材上に移しとられる。その後、転写材上の画像は定着
器１５により転写材上に定着される。感光ドラム１は転
写工程終了後、クリーナ１９により残留トナーを除去し
たのち、ＬＥＤアレイ１０で一様に露光し残留電荷を除
去して、次の画像形成プロセスに入る。

【００３０】図２に、上述の転写手段の主要構成部材で
ある転写ローラ７の断面図を示す。転写ローラ７として
は、直径６ｍｍの芯金７ａに、中抵抗のＥＰＤＭゴムか
らなる弾性体７ｂを被覆した外径１６ｍｍ、ＥＰＤＭゴ
ム部の長さ３００ｍｍのローラを使用した。弾性層７ｂ
は、芯金７ａと感光ドラム１との当接部（転写部位）Ｎ
との間に２０００Ｖ印加したときに、この間の電気抵抗
がおよそ１０⁸ Ωを示すものとした。

【００３１】感光ドラム１に対する転写ローラ７の押圧
は、図３の斜視図に概略を示すように、芯金７ａの両端
にそれぞれ取り付けたばね７ｃ、７ｃによって行った。

【００３２】以上の構成の画像形成装置を用い、硬度の
異なる転写ローラ７とばね定数の異なるばね７ｃを用意
してそれぞれの組み合わせで文字画像プリントした。こ
のときの、中抜けの評価結果を図４に示す。評価は、◎
は中抜けがほとんど無し、○はわずかに発生、△は多少
あるものの、実用的には許容できるレベル、×は中抜け
がひどく、実用的でないものである。図４からわかるよ
うに、ローラ硬度Ｈは低く、すなわち柔らかく、かつ、
感光ドラム１への押圧力Ｐは小さい、すなわち軽い方が
よい。

【００３３】特に、Ｈ≦４５°、Ｐ≦７［ｇ／ｃｍ］を
ともに満足すると、実用的に問題の無い画像が得られ
る。 〈実施例２〉上述の実施例１で述べた転写ローラ７の硬
度Ｈ、転写ローラ７の感光ドラム１への押圧力Ｐを最適
化することの他に、トナーの単位重量あたりの帯電量を
最適化することで、中抜けはさらに改善される。

【００３４】トナーは樹脂と磁性体とを主成分とする磁
性体トナーと、磁性体は入っておらず樹脂・顔料を主成
分とする非磁性体トナーの２種類用意した。現像器５は
磁性体トナーに対しては２つ用意した。１つは、磁性ブ
レードコート現像器５Ａで図５に示すように、スリーブ
２５へのトナーのコート量を規制する部材が磁性体２６
Ａでできており、トナーとは非接触の状態で、磁力によ
って規制するものである。もう１つは、弾性ブレードコ
ート現像器５Ｂで、図６に示すように、スリーブ２５へ
のトナーのコート量を規制する部材が弾性ブレード（弾
性体）２６Ｂでできており、トナー、スリーブ２５に直
接接触してコート量を規制するものである。本実施例に
おいては、弾性ブレード２６Ｂはシリコンゴム製のもの
を用いた。非磁性体トナーに対しては磁気ブラシを用い
た２成分現像器を用いた。これは現像器内では磁性体と
非磁性トナーが混合しているが、感光ドラム１に現像さ
れるのは非磁性トナーだけである。

【００３５】さて、これらの現像器とトナーを用いて文
字画像を出力し、あわせてトナー帯電量を測定した。ト
ナー帯電量を変えるには、環境（湿度）や少量のトナー
への添加剤等によって行った。また、弾性ブレードコー
ト現像器５Ｂにおいては弾性ブレード２６Ｂのスリーブ
２５への当接圧力を強弱調整しても行った。

【００３６】中抜けの評価結果をまとめて図７に示す。
これからわかるように、中抜けに対してはトナー帯電量
にも大きく依存しており、トナーの重量をｍ［ｇ］、そ
の帯電電荷量をｑとすると、トナーの単位重量当たりの
帯電電荷量ｑ_a （＝｜ｑ／ｍ｜）を５〜４０［μｃ／
ｇ］、好ましくは１０〜２５［μｃ／ｇ］程度にすると
中抜けが改善される。また、磁性トナーに対しては弾性
ブレードコート現像器５Ｂを用いると、トナーの帯電量
を最適範囲内にすることが容易であり、中抜け改善に有
効である。

【００３７】なお、弾性ブレードコート現像器５Ｂ、磁
性体トナーを用いて、転写ローラ硬度Ｈ、転写ローラ７
の感光ドラム１への押圧力Ｐを種々変えて中抜けの評価
をしたのが図８である。図４と比較して転写ローラ硬度
Ｈ、押圧力Ｐの実用的に使える範囲が広くなっており、
転写ローラ硬度Ｈ、押圧力Ｐのばらつきや使用による変
化・劣化があっても中抜けが発生しにくくなるという利
点がある。 〈実施例３〉転写ローラ７を用いた場合、図９に示すよ
うに一次帯電には帯電ローラ２Ａを用い、さらに一次帯
電ローラ２Ａに印加するバイアスは直流のみにすること
が有効である。

【００３８】一般にブラシやローラ等を用いた接触方式
の感光体帯電部材には交流に直流を重乗させたバイアス
を印加させることが多い。なぜならば、使用により感光
ドラム１の感光層１ａの膜厚が変化しても交流に直流を
重畳させたバイアスを印加すると容易に所望の電位に安
定して均一に帯電させることが可能だからである。

【００３９】しかしながら、交流成分はその放電によっ
て感光ドラム１への種々のダメージを与えやすいという
欠点をもっている。放電は帯電ローラ２Ａを用いた場合
でも、帯電ローラ２Ａと感光ドラム１のニップ近傍の微
小ギャップ部で発生しており、感光ドラム１が削れやす
い、トナーが感光ドラム表面に融着しやすい、感光ドラ
ム表面に細かなキズを発生させやすい等の問題が発生す
る。

【００４０】これらの問題は、転写手段としてコロナ放
電器２を用いた場合よりも転写ローラ２Ａを用いた場合
の方が、より顕著である。なぜならば感光ドラム１に直
接接して転写材を感光ドラム１に押圧しているのみなら
ず、転写材がニップ部を通過する前後の前回転、後回
転、および連続プリント中の紙間のいずれも転写ローラ
７と感光ドラム１とが圧力を受けて接触しているからで
ある。

【００４１】そこで、感光ドラム１へのダメージを少な
くするためには一次帯電ローラ２Ａに印加するバイアス
を直流にすることが効果的である。バイアスを直流だけ
の場合と、直流に交流を印加した場合のドラム削れ、ト
ナー融着、ドラム傷を評価したものを図１０にまとめて
示す。

【００４２】これからわかるように、転写ローラ７を用
いた場合、一次帯電ローラ２Ａに印加するバイアスを直
流のみにすることで、トナー融着、ドラム傷の発生を抑
え、ドラム削れ量を低下させて、感光ドラム１の寿命を
延ばし、有効に利用することが可能である。

【００４３】なお、以上述べたすべての実施例におい
て、転写ローラは感光ドラム１に対して従動でもよく、
また、転写ローラ７の周速と感光ドラム１の面移動速度
との周速差が０．０１２以下（｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／Ｖ₁ ≦
０．０１２）となるようにギアなどで駆動してもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写ローラについて、硬度を低く（アスカーＣ、５００
ｇ加圧で４５°以下）、また像担持体に対する押圧力を
低く（７ｇＰ／ｃｍ以下）することによって、転写ロー
ラが像担持体を損傷することを防止し、さらに転写ロー
ラの周速（Ｖ₁ ）と像担持体の面移動速度（Ｖ₂ ）との
間に、｜（Ｖ₂ −Ｖ₁ ）／Ｖ₁ ｜≦０．０１２の関係が
成り立つようにすることによって、解像度が低下するこ
とを防止する。これにより、細線の再現性を高め、か
つ、文字・ラインの中抜けの無い良好な画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の構成を示す概略図。

【図２】同じく転写ローラの縦断面図。

【図３】同じく転写ローラの構成を示す斜視図。

【図４】同じく転写ローラの硬度、押圧力を変化させた
場合の中抜けの状態を示す図。

【図５】実施例２の磁性ブレードコート現像器の概略
図。

【図６】同じく弾性ブレードコート現像器の概略図。

【図７】同じくトナー帯電量に対する中抜けの状態を示
す図。

【図８】同じく転写ローラの硬度、押圧力を変化させた
場合の中抜けの状態を示す図。

【図９】実施例３の画像形成装置の構成を示す概略図。

【図１０】同じく一次帯電方式と感光ドラムに対するダ
メージとの関係を示す図。

【図１１】従来の転写ローラの概略を示す縦断面図。

【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、露光速度、転写
速度を変化させることによって、画像が縮小されたり、
拡大されたりする状態を示す図。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電手段（一次帯電器） ２Ａ 帯電手段（帯電ローラ） ３ 露光手段 ５ 現像手段（現像器） ７ 転写手段（転写ローラ） ７ａ 芯金 ７ｂ 弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面が面移動する像担持体と、該像担持
   体を一様に帯電する帯電手段と、画像情報に応じて前記
   像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜
   像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段
   と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写
   手段とを備えた画像形成装置において、 前記転写手段は、前記像担持体に押圧される転写ローラ
   を有し、 該転写ローラの硬度をＨ（アスカーＣ、５００ｇ加
   圧）、前記像担持体に対する押圧力をＰ［ｇ／ｃｍ］と
   したとき、 Ｈ≦４５°、 Ｐ≦７［ｇ／ｃｍ］ の関係を満足し、 さらに、前記転写ローラの周速をＶ₁ ［ｃｍ／sec ］、
   また前記像担持体の面移動速度をＶ₂ ［ｃｍ／sec ］と
   したとき、 ｜（Ｖ₂ −Ｖ₁ ）／Ｖ₁ ｜≦０．０１２ の関係を満足する、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電手段は、直流バイアスが印加さ
   れる帯電ローラを有する、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記トナーの重量をｍ［ｇ］、その帯電
   電荷量をｑ［μＣ］とすると、 前記現像手段は、単位重量当たりの帯電電荷量ｑ_a ＝｜
   ｑ／ｍ｜［μＣ／ｇ］が５〜４０、さらに好ましくは１
   ０〜２５である、 ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
   成装置。