JP2596451B2

JP2596451B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2596451B2
Application number: JP63148077A
Authority: JP
Inventors: 耕一谷川; 康正大塚; 浩人長谷川; 哲雄斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-06-17
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH01316774A

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の目的（産業上の利用分野）この発明は静電複写機、同プリンタなど、静電転写プ
ロセスを利用する画像形成装置に関するものである。

（従来技術と解決すべき課題）像担持体表面に形成した可転写トナー像を、これに当
接する、紙などシート状の転写材に転写する工程を包含
する周知の画像形成装置において、トナー像を担持する
像担持体に転写ローラを圧接し、両者の圧接ニップ部を
転写材を通過させてトナー像を転写材に転写するように
構成したものがすでに提案されている。

第７図はこのような画像形成装置の、とくに転写部位
の部分を略示する概略側面図であって、紙面に垂直方向
に軸線を有し、矢印Ａ方向に回転する円筒状の像担持体
20と、これに近接して転写ローラ21が配設してある。該
転写ローラ21は芯金21bと導電性ゴムからなる表層21aと
からなり、該芯金21bが、画像形成装置内適所に固定し
た枠体23を配されたばね24によって支持されて転写ロー
ラ21を図示上方に押圧し、転写ローラ21の前記表層21a
を像担持体20に圧接して、矢印Ａ方向にみて長さｌのニ
ップ部を形成している。

像担持体表面にはトナー像Ｔが形成されており、これ
にタイミングを合せて、矢印Ｂ方向から転写材Ｐが前記
ニップ部に挿通され、同時に転写ローラには転写バイア
スが印加されて、像担持体側のトナー像は転写材に転移
するものとする。

なお、像担持体20の周辺には、一次帯電器、画像情報
付与手段、現像器、クリーニング装置その他画像形成に
必要な部材が配設してあることは云う迄もないが、それ
らは前述の説明には関係がないのですべて省略してあ
る。

このような装置は、転写部位においては、転写材が終
始強固に保持されているので、転写帯電器を利用する周
知の転写手段に比して、転写ずれや振動などによる画質
の劣化を生じ難く、転写のさいに印加する転写バイアス
も比較的低圧ですむので、この種の装置の小型化、低価
格化に寄与するところが大きい反面、以下のような欠点
を免かれない。

これについて略述すると、トナーが像担持体から転写
材に転移するのは、原則的に前記ニップ部においてであ
るが、このニップ部の長さｌは、ばね24の強弱、長期の
使用による経年変化、転写ローラの硬度、曲率、摩耗な
ど種々な原因によってバラツキが生ずるので、これによ
って転写作用に影響がでてくる。

第８図に示すように、転写域における像担持体20と転
写材Ｐとの間の距離をd,両者間の電位差をＶ、トナー粒
子の質量をm,電荷をｑとし、該粒子が像担持体側から転
写材Ｐに移動する時間τは、（1/2）（qV/md）τ^２＝ｄ転写域にトナーが存在する時間ｔは、転写域長さｌ、
当該部分の速度をｖとすると、ｔ＝l/v 転写が充分に行なわれるには、τ≦ｔである必要があ
り、これと上記２式から、なる関係が得られる。

実際の像担持体上のトナーは、もちろん単一の粒子で
はないが、充分に転写を行なうためには、ニップ部の長
さｌは、転写部位における、像担持体、転写材、現像剤
などの間に上式のような関係が成立するよう、ある値以
上あることが必要であることが判る。

そこで、上記のような各条件が満されず、転写域の長
さｌがある値より小さくなると、転写不良を発生するこ
とになる。

反対にｌが長すぎると、第９図に模式的に示すような
不都合が生ずる。

同図に略示するように、矢印Ｂ方向に進行して転写域
たる像担持体20と転写ローラ21のニップ部を通過する転
写材Ｐは、通常進入方向とほぼ同方向の、符号P1の方向
に進行するが、転写ローラ21の像担持体に対する圧接作
用が、前述のような何等かの原因で変化し、その結果、
転写域の長さｌが過大となると、これによって転写材に
はカール癖が付くとともに、転写部位を通過した転写材
の進行方向も図示上方に変るので、転写材が、図に符号
P2で示すように変化する傾向となる。

したがって、転写部位を離れた転写材が、通常該部位
の下流側付近に配置されているクリーニング装置22の底
部に近接し、その通過経路によっては、転写材に残る電
荷によってこれがクリーニング装置の一部に摺擦して画
像を乱したり、甚だしい場合には、クリーニング装置に
直接当接してジャムの原因となったりする不都合を生ず
る。

以上は転写域長さｌの変動による欠点であるが、これ
に加えて、転写域における押圧作用の変化による画像欠
陥もある。

これについて略述すると、第７図に示すような装置に
おいて、ばね24の押圧力が強すぎると、画像、とくに文
字、線などの画像において、その中央部分にトナーがの
らない、所謂、中抜けといわれる現象が発生する。

通常の転写の場合には、第10A図に示すように、像担
持体20にトナー像を形成しているトナーＴが、転写部位
において、その大部分が転写材Ｐに転移し、ごく少量の
トナーが残留トナーとして、その後クリーニング装置に
よって除去されることになる。

ところが、押圧力が強すぎること、像担持体表面とト
ナーが凝集して像担持体側に強固に付着して、その付着
力が、トナーを転写材側に転移させようとする電界の作
用より大きくなって転写が行なわれず、画像周辺部分で
はいわゆるエッジ効果によって転写が行なわれる結果、
第10C図に示すように、画像中央部分のトナーが転写さ
れず、中抜けといわれる転写不良が発生することにな
る。

さらに、転写材の非通紙時に、像担持体にかぶりとし
て存在するトナーが、長期の使用によって像担持体や転
写ローラに融着することがある。

通常このような事態の発生を回避すべく、非通紙時に
は転写部位における電界の方向を切替えて、静電的に転
写ローラへのトナーの付着を阻止するようにしている
が、転写ローラの像担持体への押圧力が強すぎると、こ
れによる機械的な付着力が静電気による力よりも大きく
なって、転写ローラにトナーが融着し、また、像担持体
に引き戻されたトナーも、転写ローラによる過大な押圧
力によって像担持体に強く付着してクリーニング装置に
よっても除去できないような事態となって、これらがい
ずれも画像欠陥となるおそれを免かれない。

本発明はこのような現状に対処すべくなされたもので
あって、像担持体と、これに圧接する転写回転体とをそ
なえた転写手段を有する画像形成装置において、これら
両者の圧接作用を常時的確に調整して上述のような欠陥
を生ずることなく、安定的に良質の画像を得られるよう
な画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。

（２）発明の構成（課題を解決する技術手段、その作用）上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体と、
この像担持体にニップ部で圧接する転写回転体とを有
し、前記ニップ部で前記像担持体から転写材へトナー像
を転写する画像形成装置において、前記転写回転体はア
スカーＣ硬度で20〜40度であり、前記装置は、前記像担
持体と前記転写回転体との圧接状態を規制するために前
記転写回転体の直径よりも小さい直径を備える規制回転
体を有することを特徴とする画像形成装置（１）、また
は、上記（１）のものにおいて、前記転写回転体及び前記
規制回転体は、それぞれローラ形状であることを特徴と
する画像形成装置（２）、または、上記（１）または（２）のものにおいて、前記像担持
体は、電子写真感光体であることを特徴とする画像形成
装置（３）である。

このように構成することによって、中抜け、転写材の
汚れなどによる画像欠陥がなく、安定して良質の画像を
得ることができる。

（実施例の説明）第１図、第２図は像担持体とこれに圧接する弾性転写
ローラとをそなえた画像形成装置の転写部位を示す要部
側面図および端面図であって、紙面に垂直方向にのびて
いて、矢印Ａ方向に回転する像担持体１に、近接して転
写ローラ２が配設してあり、この転写ローラの軸５の両
端が、装置内不動部適所に配設された枠体６、６に内装
されたばね７、７によって支持されるとともに、常時前
記転写ローラ２を像担持体１の方向に偏倚させて、適宜
長さのニップ部が形成されるように圧接している。

前記軸５には、転写ローラ２の両外側かつ像担持体の
画像領域Ｌの外側において、金属などの剛性材料からな
る規制コロ10、10が回転自在に配設してある。

該規制コロ10の半径D2は、転写ローラ２の自然状態に
おける半径D1よりも所定寸法だけ小さくなっているの
で、“D1−D2"によって決定されるだけ転写ローラ２が
像担持体に圧接変形してニップ部、即ち、転写域を形成
することになる。

このように構成してあるから、ばね７が規制コロ10を
像担持体１に確実に圧接させるに十分な強さを有してい
れば、それ以上の範囲内では、前述のような、製作、組
立誤差、転写ローラの硬度、ばね力その他にバラツキが
あっても転写域の長さｌを実質的に所定長に維持するこ
とが可能となり、上記のような画像欠陥の発生を好適に
阻止することが可能となる。

また、転写ローラを積極的に駆動する場合には、通常
その一方の端部に駆動力がかかるように構成するのが普
通であるので、これにともなう押圧作用のアンバランス
に起因する、転写材の巾方向（第２図紙面に垂直方向）
に生ずる転写不良も、本発明においては両端のローラ圧
縮量が両端で均等になるので、防止することができる。

つぎに上記装置の実験例について述べる。

直径30mmの有機光導電体からなる感光層を有する像担
持体と、転写ローラとして、比抵抗が10³〜10⁶Ωcm、ア
スカーＣ硬度20〜40度の発泡性ポリウレタンゴム（東洋
ポリマー社製、ルビセル＜登録商標＞）を直径8mmの軸
に一体成型して、自然状態における外径が19.5〜20.5mm
に形成したものを使用した。

前記規制コロとしては、ボールベアリングを、その外
径が17.5〜18.5mmになるように加工し転写ローラの軸に
取付て用いた。

像担持体の周速を100mm/secとし、暗電位−700V、明
電位−100Vに設定して反転現像を行ない、転写バイアス
として転写ローラには支持ばねを介して＋500Vとして印
加して、60〜400gr/m²の転写紙を通紙した。

上記範囲内のすべての転写紙について、転写抜け、画
像汚れ、中抜けなどの画像欠陥のない良好な画像が得ら
れた。

第３図、第４図は本発明の他の実施例を示し、第３図
は転写部位の側面図、第４図は、第３図Ｂ−Ｂ′線に沿
った断面図である。

このものに於ては、転写ローラ２の軸５、ばね７を支
持する枠体６′が、その上辺が閉鎖された構成となって
いて、この閉鎖部分11によって軸５の位置が規制され
て、転写域たる、像担持体１と転写ローラ２との圧接ニ
ップ部が決定されることになる。

この装置では、転写域長さを規定する部材たる枠体
６′、軸５、ばね７が相互に関連して規制手段を構成し
ているので、厚手の転写材に両面プリント、多重プリン
トを実行するような、現像剤の種類によっては中抜けが
発生しやすいような場合には、各部材の加工、組立精度
を高める必要があるが、一般に多用されている片面プリ
ントの場合にはこのような構成によって充分実用に耐
え、安定して良好な画像を得ることができる。

また、このものは、規制手段たる枠体が像担持体に当
接していないので、前記実施例の場合のように、規制部
材たるコロにトナーが融着して像担持体と転写ローラと
の間のスペーサとしての機能の劣化、これに起因する転
写不良を発生することを防止することができる。

なお、像担持体１、転写ローラ２を含む適数の部材
を、一体としてカートリッジ構成とする場合には、この
種の装置では限定的な耐久性を具備していればよいこと
が多いので、このような場合には、第３、４図に点線で
示すように、枠体６′の上辺を像担持体に当接させて像
担持体に摺擦させるように構成することも可能であっ
て、コスト的に有利である。

実験例について略述すると、前記実験例の場合と同様
の像担持体、転写ローラを用い、転写ローラの軸５の中
心と像担持体１の中心との距離が18.9〜19.1mmとなるよ
うに枠体６′を固定し、前記実験例と同様のプロセス条
件で、同様の転写材を通紙したところ、転写抜け、画像
汚れ、中抜けのない良好な画像が得られ、ジャムの発生
もなかった。

第５図、第６図は本発明のさらに他の実施例を示すも
ので、第５図は転写部位の側面図、第６図は、第５図Ｃ
−Ｃ′線に沿って示した断面図である。

この実施例においては、転写ローラ２の外径よりも、
その両端外側に配設した規制コロ10の径が大となってお
り、自然状態において、像担持体表面に形成した感光層
12と前記転写ローラ２の間に間隙ｄが形成され、かつこ
の間隙ｄが転写材厚みよりも小さくなっている。

このように構成してあるから、転写時に転写材が通過
するときには、これに押圧作用が働いて転写が実行され
るとともに、非通紙時には、像担持体が転写ローラに接
触しないので、ジャムした場合などに像担持体のトナー
像が転写ローラに転写されたり、非画像域に地かぶりと
して付着しているトナーが転写ローラに付着して、これ
がつぎの転写材の裏汚れとなるようなことを防止するこ
とができる。

また、図示のように、規制コロ10を、像担持体の感光
層外の位置でこれに当接させるように構成することによ
って感光層の損傷を阻止することができる。

前記当初の実験例の場合と同様の像担持体と、同質
で、自然状態で外径が19.98〜20.02mmの転写ローラを用
い、高密度ポリエチレン製で、外径20.09〜20.11mmの規
制コロを像担持体表面感光層外のアルミ地肌部分に当接
させた。これによって該実験例と同様のプロセス条件で
通紙を行なったが、ジャム、トナーの融着、中抜け、裏
汚れのない良好な画像を得ることができた。

（３）発明の効果以上説明したように、本発明によるときは、像担持体
と、これに圧接する転写回転体をそなえ、これら両者の
圧接ニップ部を転写材を通過させて、転写を行なうよう
な画像形成装置において、圧接ニップ部の、転写材の走
行方向にみた長さを所期のように維持することができ、
中抜け、画像汚れなどの画質の劣化を有効に阻止し、ト
ナーの融着もなく、長期にわたって安定して良質の画像
を得るのに資するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した画像形成装置の、転写部位近
傍の構成を示す要部側面図、第２図は同上端面断面図、第３図、第４図は、それぞれ他の実施例を示す転写部位
近傍の側面図および端面断面図、第５図、第６図は、それぞれさらに他の実施例を示す転
写部位近傍の側面図および端面断面図、第７図は公知の画像形成装置の作動を説明するための、
該装置の転写部位近傍を示す側面図、第８図は像担持体から転写材にトナーが転移する状態を
説明するための模式図、第９図は公知の画像形成装置における転写材の進行方向
を説明するための概略側面図、第10A図ないし第10C図は、転写ローラを使用する画像形
成装置におけるトナー転移の態様を説明する模式図であ
る。１……像担持体、２……転写ローラ、５……軸、６……
枠体、７……ばね、10……規制コロ。

フロントページの続き (72)発明者斉藤哲雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭53−50838（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−153973（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−75773（ＪＰ，Ａ) 実開昭50−13632（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、この像担持体にニップ部で圧
接する転写回転体とを有し、前記ニップ部で前記像担持
体から転写材へトナー像を転写する画像形成装置におい
て、前記転写回転体はアスカーＣ硬度で20〜40度であり、前
記装置は、前記像担持体と前記転写回転体との圧接状態
を規制するために前記転写回転体の直径よりも小さい直
径を備える規制回転体を有することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記転写回転体及び前記規制回転体は、そ
れぞれローラ形状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】前記像担持体は、電子写真感光体であるこ
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。