JPH0980937A - 画像形成装置の転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写ローラに転写電荷が十分に充電されない
ことによって転写不良が生じる。 【解決手段】 転写ローラ１９に転写電圧を印加する給
電手段２０の電源５１をコントローラにより、シートＳ
が転写領域であるニップ１８に到達する以前であって、
転写ローラ１９の少なくとも１周分に相当する時間以前
のタイミングで出力させ、転写ローラ１９へ転写電荷を
予備充電させる。予備充電の電荷は、実際の転写電荷よ
りも小さくし、帯電不良を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した画像形
成装置において、像担持体の表面に形成されたトナー像
を記録媒体であるシートに転写する転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置における転写装置にお
いては、ローラ転写方式が広く採用されている。これ
は、像担持体に、ゴム、スポンジ等の弾性材からなる導
電性転写ローラを対向して設け、両者の間に形成された
転写領域であるニップにてシートを搬送し、その間に、
転写ローラの表面に転写電荷を充電すべく転写ローラに
転写電圧を印加し、像担持体上のトナー像をシート上に
転写させる方式である。このようなローラ転写方式の転
写装置は、低電流であっても転写効率が良く、オゾンの
発生も微少であり、画像が忠実に転写されるといった点
で優れている。

【０００３】ところが、シート詰まり等による強制停止
に起因して、前記ニップにシートがないときに転写ロー
ラに転写電荷が充電されると、トナー像が転写ローラに
付着あるいは浸透し、正常運転に戻った際にシートの裏
面にトナー像が移って汚れてしまうといった不具合が発
生する。また、転写ローラの有する電気抵抗が、温度や
湿度といった周辺環境や、連続通電等に起因して変化し
てしまい、安定した転写性能が得られにくかった。さら
に、転写ローラの電気抵抗の変動に対処するには、高電
圧の電源が要求されるといった不都合が生じてしまう。

【０００４】そこで、上記のようなローラ転写方式の転
写装置が抱える問題点を改善するものとして、たとえ
ば、特開平４−２７９８８号公報に記載される転写装置
のように、転写ローラの表面に誘電材からなる誘電体外
皮部を被覆し、この外皮部に表面側から転写電圧を印加
する手段を有するものが提案されている。また、特開平
６−１３８７８４号公報には、転写ローラの表層に誘電
体層が設けられ、この誘電体層の表面に転写電荷を充電
するといった、上記公報と同様の技術が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記各公報
に記載の転写装置によれば、転写ローラの表面の誘電体
外皮部もしくは誘電体層に転写電荷を充電する構成なの
で、転写電圧を印加し始めの段階では、転写電荷が十分
に充電されないまま転写が行われてしまうことが想定さ
れる。このように、転写電荷の充電に立ち後れがある
と、特にシートの搬送方先端部分に転写不良が顕著に発
生してしまうといった不具合が起こる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、転写ローラに転写電荷が十分に充電されないこと
による転写不良を防止できる画像形成装置の転写装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであって、像担持体の表面に形
成されたトナー像を、給紙装置から給送されたシートに
転写させる画像形成装置の転写装置であって、前記像担
持体に対向して配設され、該像担持体との間に転写領域
を形成する転写ローラと、該転写ローラに転写電荷を充
電すべく転写電圧を印加する給電手段と、前記給紙装置
から前記転写領域に送られるシートを検出するシートセ
ンサと、該シートセンサの検出信号に基づき、前記転写
電圧の出力タイミングを制御する制御手段とを備え、前
記出力タイミングは、前記シートが前記転写領域に到達
する以前であることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。Ａ．一実施形態の構成 図１は、本発明の一実施形態の転写装置が組み込まれた
画像形成装置である電子写真式プリンタの全体を示して
いる。このプリンタ１は、像担持体である感光体ドラム
２を中心として、その周囲に、帯電装置３、潜像形成装
置４、現像装置５、給紙装置６、転写装置７、定着装置
８、クリーニング装置９が、図１において時計回りに配
設されて構成されている。これら装置のうち、帯電装置
３、現像装置５、クリーニング装置９は、感光体ドラム
２とともにケーシング１０内に収納されている。

【０００９】感光体ドラム２は、図示せぬ電動モータに
より矢印Ａ方向に回転させられるようになっている。帯
電装置３はコロトロン等で構成され、感光体ドラム２
は、まずこの帯電装置３によってその表面が通常−（マ
イナス）の極性に帯電させられてから、潜像形成装置４
によって静電潜像が形成される。潜像形成装置４は、ポ
リゴンミラー１１と、レンズ１２と、反射ミラー１３と
を備え、入力された画像信号をレーザ光に変換し、その
レーザ光をポリゴンミラー１１とレンズ１２に通してか
ら反射ミラー１３に反射させて感光体ドラム２の表面を
露光する。これによって、感光体ドラム２の表面に画像
信号に応じた静電潜像が形成される。

【００１０】現像装置５は、マグネットローラの周面に
スリーブが外装されてなる現像ローラ１４と、トナーＴ
が貯留されるトナータンク１５とを備えている。トナー
タンク１５は前記ケーシング１０の一部を構成してい
る。この現像装置５により、感光体ドラム２の表面に
は、現像ローラ１４の周面に付着したトナーＴが現像さ
れてトナー像が形成される。このトナー像が、給紙装置
６から給送されるシートＳの表面に、転写装置７によっ
て転写される。

【００１１】給紙装置６は、多数のシートＳを積層して
収納する図示せぬカセットと、給紙ローラ１６と、レジ
ストレーションローラ１７とを有している。この給紙装
置６により、シートＳは、カセットから給紙ローラ１６
で１枚ずつ引き出された後、レジストレーションローラ
１７により、先端が整合されてから転写装置７に送られ
る。

【００１２】転写装置７は、前記感光体ドラム２に対向
して配設され感光体ドラム２との間に転写領域であるニ
ップ（転写領域）１８を形成する導電性転写ローラ１９
と、この転写ローラ１９に転写電荷を充電する給電手段
２０とを有している。この転写装置７により、前記給紙
装置６からニップ１８に送られたシートＳの表面に、感
光体ドラム２の表面に形成されたトナー像が転写され
る。

【００１３】転写装置７によりトナー像が転写されたシ
ートＳは、搬送ガイド２１を経て定着装置８に至る。定
着装置８は、加熱ローラ２２と加圧ローラ２３との組み
合わせからなるもので、シートＳは、両ローラ２２、２
３の間を通過する間に加熱されながら加圧され、これに
よってシートＳの表面にトナー像が定着させられる。こ
れでシートＳへのプリントは完了し、シートＳは排出さ
れる。

【００１４】クリーニング装置９はクリーニングブレー
ド等により構成され、感光体ドラム２の表面に残存する
トナーを掻き落としてトナー回収タンク２４に落下させ
る。該タンク２４は前記ケーシング１０の一部を構成し
ている。

【００１５】以上がプリンタ１の概略的な構成および作
用であり、次いで、本発明に係る前記転写装置７を詳述
する。図２は転写装置７の構成を示している。この転写
装置７は、前述の如く、感光体ドラム２に対向して配設
された導電性転写ローラ１９と、転写ローラ１９に転写
電荷を充電する給電手段２０とを有し、さらに、シート
センサ３１と、該シートセンサ３１からの信号を受けて
転写電圧の出力タイミングおよび転写電荷を制御するコ
ントローラ（制御手段）３２とを備えている。

【００１６】転写ローラ１９は、感光体ドラム２により
駆動されるか、あるいは独立して図示せぬ電動モータに
より回転させられる。転写ローラ１９は図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、導電性発砲ウレタン、導電性発砲
シリコン等の弾性を有する弾性ローラ４１に、回転軸と
なる導電性シャフト４２が貫通され、弾性ローラ４１の
外周面に、導電性を有する接着層４３を介して誘電層４
４が被覆された構成である。弾性ローラ４１の硬度は、
概ね５０゜（アスカ）以下が好ましい。

【００１７】誘電層４４は、たとえばＰＶｄＦのよう
な、比誘電率が高く（少なくとも３以上）、表面電位の
伝達特性を決定する時定数が４．５ｓｅｃ以下の比較的
小さい材料を用いる。その厚さは、２０〜１００μｍ程
度が適切である。この誘電層４４は、接着層４３によっ
て弾性ローラ４１の表面に確実に密着されている必要が
ある。これは、誘電層４４の帯電性が良好に保たれると
ともに、感光体ドラム２に対して転写ローラ１９が異な
った周速で回転している場合でも、シワが発生して破損
しないためである。接着層４３は、たとえばシリコンを
基材として導電材を配合したもので、導電性とともに、
硬化後もシートＳを搬送するために必要な弾性を失わな
い特性を有するものが適切である。接着層４３の電気抵
抗は、概ね１０⁵ Ω・ｃｍ以下で、厚さは１０〜１００
μｍが適切である。

【００１８】前記給電手段２０は、転写ローラ１９の表
面に、感光体ドラム２上のトナー像と逆極性すなわち＋
（プラス）極性の転写電荷を充電するものである。この
給電手段２０から転写電荷が充電されている転写ローラ
１９と、感光体ドラム２の間すなわちニップ１８にてシ
ートＳが挟まれて搬送される間に、感光体ドラム２上の
トナー像がシートＳに転写されるようになっている。

【００１９】給電手段２０は、電源５１と、転写ローラ
１９の表面に接触する給電部材５２とから構成されてい
る。給電部材５２は、たとえばレーヨン等の繊維を基材
としてその基材に導電材を配合した導電性ブラシが、転
写ローラ１９の表面との接触状態を常時良好に保つ上で
好適である。このような導電性ブラシの他には、導電性
不織布、導電性フィルム、導電性ローラ等を用いること
ができる。

【００２０】電源５１のマイナス端子は、プルダウンさ
れるとともに、転写ローラ１９のシャフト４２に接続さ
れており、電源５１のプラス端子より給電部材５２に所
定の電圧が印加されるようになっている。これにより、
転写ローラ１９の誘電層４４に、誘電層４４の静電容量
とそのときの表面電位により決定される転写電荷が充電
される。

【００２１】図４は、給電手段２０により転写ローラ１
９のシャフト４２に転写電圧を印加して転写ローラ１９
の表面に転写電荷を充電する充電回路６１と、この充電
回路６１によりシートＳに感光体ドラム２上のトナー像
が転写される転写回路６２とを示している。ニップ１８
にシートＳが介在していない場合、電流は充電回路６１
を循環する。そして、ニップ１８にシートＳが介在する
とき、この充電回路６１により転写回路６２が構成さ
れ、シートＳに感光体ドラム２上のトナー像が転写され
るようになっている。

【００２２】シートセンサ３１は、給紙装置６のレジス
トレーションローラ１７に設けられており、シートＳの
先端がレジストレーションローラ１７を通過したことを
検出する。シートセンサ３１の検出信号は、コントロー
ラ３２に入力される。コントローラ３２は、シートセン
サ３１の検出信号に基づき、給電手段２０の出力すなわ
ち電源５１の出力タイミングを制御するとともに、給電
部材５２に印加する電圧が所定の値となるように制御す
る。なお、このような定電圧制御に代えて、給電部材５
２に一定の電流を供給する定電流制御を行うこともでき
る。

【００２３】コントローラ３２による給電手段２０の出
力タイミングの制御形態は、シートＳが、ニップ１８に
到達する以前に電源５１の出力を開始させることを基本
としている。好ましくは、シートＳが、ニップ１８に到
達するまでに転写ローラ１９が少なくとも１回転できる
段階で出力を開始させるものである。換言すると、シー
トＳがニップ１８に到達するときから、転写ローラ１９
の少なくとも１周分に相当する時間以前に出力を開始さ
せる。そのためには、シートセンサ３１からニップ１８
への到達時間ｔ₁ （秒）と、転写ローラ１９の１回転に
かかる時間ｔ₂（秒）を予め検知しておき、シートセン
サ３１から検出信号を受けてから少なくともｔ₁ −ｔ₂
（秒）後に電源５１の出力を開始させる。

【００２４】また、コントローラ３２は、シートＳがニ
ップ１８に到達する以前の転写電荷が到達以後よりも小
さくなるように、印加電圧を切り換える制御を行う。す
なわち、実際にシートＳに転写が行われる際の所要の転
写電荷の値よりも、シートＳがニップ１８に到達する以
前の段階における転写ローラ１９への転写電荷の値を小
さくする。

【００２５】Ｂ．一実施形態の作用と効果 上記構成の転写装置７によれば、まず、給紙装置６のレ
ジストレーションローラ１７をシートＳが通過したら、
それをシートセンサ３１が検出し、検出信号をコントロ
ーラ３２に出力する。コントローラ３２はその検出信号
を受け、前述のようにｔ₁ −ｔ₂ （秒）後に電源５１の
出力を開始する。転写ローラ１９が１回転する間に転写
電圧が印加されることにより、前もって転写ローラ１９
の全周に転写電荷が充電される。すなわち転写電荷の予
備充電がなされる。この予備充電時の転写電荷は、実際
の転写時における転写電荷よりも小さい。続いて、シー
トＳがニップ１８に到達し、かつ通過していき、その通
過の最中に、感光体ドラム２上のトナー像がシートＳに
転写される。シートＳがニップ１８に到達した時点で印
加電圧が増大され、それまでの転写電荷よりも大きい所
要の転写電荷が転写ローラ１９に充電される。

【００２６】上記一実施形態の転写装置７によれば、シ
ートＳがニップ１８に到達する以前に、前もって転写ロ
ーラ１９の全周に転写電荷が予備充電されるので、シー
トＳがニップ１８に到達して実際に転写される初期段階
から、転写ローラ１９には転写電荷が十分に充電され
る。転写ローラ１９に充電された電荷は、給電部材５２
からアースして流出されるが、その流失分を十分に補充
する電荷が転写ローラ１９には充電される。

【００２７】ところで、転写電荷の予備充電時には、シ
ートＳがニップ１８に介在せずに転写電荷が感光体ドラ
ム２に与えられていることになる。このとき、感光体ド
ラム２の電位が降下して転写メモリと呼ばれるいわゆる
帯電不良が発生する場合がある。この転写メモリは、転
写電荷の充電時間よりも単位時間当たりの転写電荷、つ
まり転写電流に起因することが実験により判明してい
る。ところが、上記一実施形態では、予備充電時の転写
電荷が、実際の転写時の転写電荷よりも小さく設定され
ているので、転写メモリの発生が抑えられる。

【００２８】以上のように、転写ローラ１９の全周に対
する転写電荷の予備充電および転写メモリの発生防止に
より、シートＳの搬送方向先端部分に転写不良が発生す
ることが防止でき、転写性の大幅な向上が図られる。

【００２９】また、誘電層４４は、時定数が４．５ｓｅ
ｃ以下と比較的小さい材料により形成されているので、
転写ローラ１９に充電された転写電荷が給電部材５２を
介してアースに流出しやすい。このため、たとえばシー
ト詰まり等による強制停止が起こった場合、転写ローラ
１９から転写電荷が速やかにアースに流出し、もって残
留電荷の無い、つまりは安全性が高い装置となる。

【００３０】Ｃ．一実施形態の実験例 次に、上記一実施形態に基づく実験例を説明する。 （１）出力タイミング 転写ローラ１９への転写電圧の印加開始すなわち電源５
１の出力開始時間を、次の条件に分けて転写を行った。 ニップ１８へシートＳが到達する寸前に電源５１の出
力を開始した。 ニップ１８に対してシートＳが転写ローラ１９の４分
の１周分手前の位置に来たときに電源５１の出力を開始
した。 ニップ１８に対してシートＳが転写ローラ１９の１周
分手前の位置に来たときに電源５１の出力を開始した。 ニップ１８に対してシートＳが転写ローラ１９の１周
と４分の１手前の位置に来たときに電源５１の出力を開
始した。

【００３１】図５〜図８が、〜の出力タイミングを
それぞれ図解している。そして、〜における転写不
良発生領域の程度を図９に示す。 （図５）の場合、シートＳがニップ１８に到達したと
き予備充電が全くなされていないので、転写の際には特
にシートＳの先端に転写不良が発生しやすい。 （図６）の場合、シートＳがニップ１８に到達したと
きシートＳの先端部が接する転写ローラ１９の４分の１
周部分に予備充電がされている。しかしながら実際の転
写にはこの程度の予備充電は寄与せず、の場合と同じ
である。 （図７）の場合、シートＳがニップ１８に到達したと
き転写ローラ１８の全周に１周分の予備充電がなされて
いる。転写不良領域は大幅に低減した。 （図８）の場合、シートＳがニップ１８に到達したと
き転写ローラ１８には１周と４分の１分の予備充電がな
されている。この条件で、転写不良の発生を完全に抑え
ることができた。

【００３２】（２）転写電流と転写効率 図１０は、転写装置７の一実験装置における転写電流と
転写効率の関係を示している。ここで、転写効率の目標
値は９０％であり、この目標値を確実に達成するには、
３μＡの転写電流が必要である。この電流値は、アース
への流出分を含んだ値である。一方、転写電荷の予備充
電時における前記転写メモリの発生は、図１１に示すよ
うに、転写電流が３μＡで顕著化する。すなわち、良好
な転写効率を達成させるためには転写電流が３μＡ必要
であるものの、予備充電時の電流値が３μＡでは転写メ
モリが発生してしまう。したがって、予備充電時の転写
電荷は、３μＡより小さい電流値に設定しておけばよ
い。

【００３３】ここで、シートＳがニップ１８に到達して
シートＳの先端部に転写が行われる転写初期段階におい
ては、電流値が３μＡに達しておらず転写効率が不十分
になることが懸念される。ところが、ニップ１８にシー
トＳが介在していないときにはアースへの流出以外電流
を消費しないので、図１２に示すように、転写初期段階
においては、３μＡ未満の１．５〜２μＡ程度の電流で
も十分な転写効率が得られる。

【００３４】以上のように、転写ローラ１９の少なくと
も１周分の時間に相当する手前の位置で転写電圧の印加
を開始し、それによる転写電荷を、はじめは転写に要す
る転写電荷よりも小さくし、実際の転写に移行する時点
から所要の値に上げることにより、転写メモリの発生防
止および良好な転写性を実現できることが明らかになっ
た。

【００３５】Ｄ．本発明の変更例 本発明は上記一実施形態に限られるものではなく、次の
ような種々の変更が可能とされる。 （１）コントローラ３２による給電手段２０の出力タイ
ミングを、転写ローラ１９の１周分よりも多く、たとえ
ば２〜３周分手前にする。 （２）シートセンサ３１を、レジストレーションローラ
１７ではなく、たとえば給紙ローラ１６、搬送路の途中
等、他の箇所に設ける。 （３）プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ等の電
子写真プロセスを利用した他の画像形成装置に適用す
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の発明によれば、給電手段による転写電圧の出力
タイミングが、シートが転写領域に到達する以前とされ
ていることにより、転写ローラに対して転写電荷の予備
充電がなされ、実際の転写時には、転写ローラには転写
電荷が十分に充電されるので、転写不良の発生が防止さ
れる。また、請求項２に記載の発明によれば、前記出力
タイミングが、シートが転写領域に到達するときから、
転写ローラの少なくとも１周分に相当する時間以前であ
るので、転写ローラの全周に対して転写電荷の予備充電
がなされ、転写性がより一層向上する。また、請求項３
に記載の発明によれば、シートが転写領域に到達する以
前の転写電荷を、到達以後のそれよりも小さくするの
で、像担持体に発生する帯電不良が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態の転写装置が組み込ま
れたプリンタの全体側面図である。

【図２】 一実施形態の転写装置の側面図である。

【図３】 転写ローラの（ａ）正断面図、（ｂ）側断
面図である。

【図４】 給電手段の充電回路および転写回路を示す
図である。

【図５】 ニップへシートが到達する寸前に給電手段
の出力を開始した場合の転写ローラへの転写電荷の充電
状態を示す模式図である。

【図６】 ニップに対してシートが転写ローラの４分
の１周分手前の位置で給電手段の出力を開始した場合の
転写ローラへの転写電荷の充電状態を示す模式図であ
る。

【図７】 ニップに対してシートが転写ローラの１周
分手前の位置で給電手段の出力を開始した場合の転写ロ
ーラへの転写電荷の充電状態を示す模式図である。

【図８】 ニップに対してシートが転写ローラの１周
と４分の１手前の位置で給電手段の出力を開始した場合
の転写ローラへの転写電荷の充電状態を示す模式図であ
る。

【図９】 出力開始条件と転写不良発生領域の関係を
示すグラフである。

【図１０】 転写電流値と転写効率の関係を示すグラフ
である。

【図１１】 転写電流値と転写メモリの発生レベルの関
係を示すグラフである。

【図１２】 転写電流値とシート先端部の転写効率の関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…プリンタ（画像形成装置）、２…感光体ドラム（像
担持体）、６…給紙装置、７…転写装置、１８…ニップ
（転写領域）、１９…転写ローラ、２０…給電手段、３
１…シートセンサ、３２…コントローラ（制御手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体の表面に形成されたトナー像
   を、給紙装置から給送されたシートに転写させる画像形
   成装置の転写装置であって、 前記像担持体に対向して配設され、該像担持体との間に
   転写領域を形成する転写ローラと、 該転写ローラに転写電荷を充電すべく転写電圧を印加す
   る給電手段と、 前記給紙装置から前記転写領域に送られるシートを検出
   するシートセンサと、 該シートセンサの検出信号に基づき、前記給電手段の出
   力タイミングを制御する制御手段とを備え、 前記出力タイミングは、前記シートが前記転写領域に到
   達する以前であることを特徴とする画像形成装置の転写
   装置。
2. 【請求項２】 前記出力タイミングは、前記シートが前
   記転写領域に到達するときから、前記転写ローラの少な
   くとも１周分に相当する時間以前であることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置の転写装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記シートが前記転写
   領域に到達する以前の前記転写電荷を、到達以後のそれ
   よりも小さくすることを特徴とする請求項１または請求
   項２のいずれかに記載の画像形成装置の転写装置。