JP2901065B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は転写方式の電子写真記録装置（複写機・プリ
ンタなど）等のように、像担持体面に公知適宜の画像形
成プロセス手段により可転写像（以下、トナー像と記
す）を形成し、そのトナー像を転写材に転写し、像定着
して画像形成物（コピー・プリント）として出力する画
像形成装置に関する。

（従来の技術） 近年、電子写真記録装置の像担持体として有機光導電
体（以下、OPCと記す）が広く使用されるようになって
きている。これはOPCが製造コストが安く、量産性に優
れていること、OPCの感度・耐久性が向上したことなど
による。またOPCは近赤外領域への増感が比較的容易な
ためレーザービームプリンタ（LBP）用の感光体として
も広く普及している。

像担持体としてこのようなOPCを用いた電子写真記録
装置に用いられる転写手段としては、コロナ帯電器を用
いたコロナ転写方式、導電性のローラを用いたローラ転
写方式が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところでOPCには他の感光体と比べて特に次のような
欠点が顕著となる。

（１）主に負帯電特性を有し、正帯電に対しては光導電
性を有さない。

（２）オゾンにさらされると表面層が劣化し、表面抵抗
が低下して画像がぼける（画像ボケ）。

（３）表面層に紙粉等が付着し易く、該紙粉等が吸湿し
オゾンにさらされて低抵抗化すると上記（２）項の現象
と同様に画像がぼけ易い（画像流れ）。

このような欠点があるため従来の転写方式では次の様
な問題点が生じる。

例えばLBPのようにレーザー露光部をトナーで反転現
像する系では転写は正帯電を必要とする。このような系
では前述の様にOPCは正帯電に対して光導電性を有さな
いため正帯電メモリーが生じ、転写の有無で像担持体面
に電位差が生じて、いわゆる紙跡という現象が生じる。
この現象に対して従来は転写帯電を弱くして紙跡を少な
くする方法や、転写帯電の印加シーケンスを転写材長さ
に応じて変える方法など知られている。しかし前者では
転写効率が不十分となり、さらに転写後のトナーの保持
力が弱いため画像が乱れ易くなる。後者においては小サ
イズ紙を通紙した時の問題、転写材のエッジで電界が急
激にかわることによって生じる紙跡の問題は解決するこ
とができない。この現象に関してはコロナ転写及びロー
ラ転写ともOPC上に直接正電荷を付与するために同じこ
とがいえる。

また転写方式としてコロナ転写方式を用いた場合、特
に負帯電の場合は顕著であるが、オゾンがコロナ帯電器
から発生するために前述の（２）項や（３）項の問題が
生じ易くなる。

ローラ転写方式を用いた場合にはオゾンの発生は少な
いが、直接OPC表層に高電圧が印加されるためピンホー
ルが生じる危険性がある。

さらにOPCの欠点として摩擦係数が比較的高いことが
あげられる。このため例えば転写材として紙を用いたと
き、紙粉がOPC上に付着し易くなり、前述（３）項の問
題が発生し易い。この紙粉を除去するためにはOPC表面
を何らかの手段で削っていく必要が生じる。

特に近年広く用いられている１成分トナーを用いた現
像方式ではOPC表面を削りとる能力が現像器にないた
め、特にこの現象が顕著である。そのためにOPC表面を
柔らかくしたり、ゴムローラ・スポンジローラ等で表面
を強くこすり削っていくという方法が考えられる。とこ
ろがこの対策をとるとOPCの耐久性能は低下してしまう
という欠点が生じる。

そこでオゾンの発生が少なく像担持体を劣化させにく
い転写方式が求められていた。本発明はこのような新規
な転写方式を備える画像形成装置を提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置であ
る。

（１）像担持体と、誘電体層を備え転写材を担持して搬
送する転写材担持体と、前記像担持体から前記転写材担
持材に担持された転写材にトナー像を転写するために前
記転写材担持体の転写材を担持する側とは反対側に接触
する転写帯電部材と、を有する画像形成装置において、 前記転写帯電部材に供給される電流をＩ（μＡ）、前
記転写材担持体に担持された転写材の搬送速度をV_P（mm
/sec）、使用可能な最大の転写材の幅をＬ（mm）とする
と ５×10^-5×Ｌ・V_P≦Ｉ≦１×10^-3×Ｌ・V_P を満たすことを特徴とする画像形成装置。

（２）前記誘電体層の体積固有抵抗は10¹⁰Ωcm以上であ
ることを特徴とする（１）の画像形成装置。

（３）前記転写材担持体はベルト形状であることを特徴
とする（１）又は（２）の画像形成装置。

（４）前記電流は定電流制御されることを特徴とする
（１）乃至（３）のいずれかの画像形成装置。

（作 用） ａ）像担持体と、誘電体層を備え転写材を担持して搬送
する転写材担持体と、像担持体から転写材担持体に担持
された転写材にトナー像を転写するために転写材担持体
の転写材を担持する側とは反対側に接触する転写帯電部
材と、を有する画像形成装置において、転写帯電部材に
供給される電流をＩ（μＡ）、転写材担持体に担持され
た転写材の搬送速度をV_P（mm/sec）、使用可能な最大の
転写材の幅をＬ（mm）とすると ５×10^-5×Ｌ・V_P≦Ｉ≦１×10^-3×Ｌ・V_P を満たすことにより、転写不良やトナー像の過剰帯電に
よる転写抜けを防止できる。

ｂ）転写材担持体の誘電体層の体積固有抵抗は10¹⁰Ω・
cm以上であることで、像担持体のオゾン生成物、紙粉等
の低抵抗物質の付着等によって生ずる画像ボケ画像流れ
を効果的に防止することができるとともに、LBP等の反
転現像を行なう画像形成装置では転写の正帯電による紙
跡を完全に防止することができ、また転写材の分離性能
にもすぐれたものとなる。

ｃ）除電手段を転写材担持体のクリーナーの前に設ける
こと、転写材担持体の表面固有抵抗を10¹⁰〜10¹⁴Ω・cm
として該転写材担持体の除電手段をなくすことで画像流
れに対して更なる効果を得ることができる。特に後者は
装置のコストを下げるという効果を生みだす。

（実施例） 実施例１（第１・２図） 第１図は一実施例装置（LBP）の概略構成図である。

１は像担持体としての感光ドラムであり、中心支軸1a
を中心に矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピ
ード）で回転駆動される。

感光ドラム１は感光層としてOPCを用いたもので、本
実施例の感光ドラム（以下OPCドラムと記す）のOPCは電
荷発生層（CGL）と電荷輸送層（CTL）とを有する機能分
離型の積層構造を有している。CGLには0.2〜0.3μｍの
フタロシアニン化合物を成分とした層を形成し、その上
にポリカーボネート中にヒドラゾン化合物を分散した15
〜25μｍ厚のCTL層を形成している。

OPCドラム１は回転過程で１次帯電器11によりその外
周面に負のコロナ帯電を受けて表面電位−500〜−800V
の間に均一に帯電される。

次いでその均一帯電面にレーザスキャナ12によるレー
ザ光走査露光Ｌ（目的画像情報の時系列電気デジタル画
素信号に応じて変調されたレーザ光による走査露光）が
なされて目的画像情報の静電潜像が形成される。

次いでその潜像は、１成分の磁性トナーがスリーブ上
に薄層コートされ、OPCドラム１に対して非接触状態で
該スリーブに交番電界が印加された現像器13により反転
現像される（OPCドラム面のレーザ光走査露光部に現像
剤を付着させる）。ｔは該反転現像によりOPCドラム１
面に形成された可転写像としてのトナー像を示してい
る。

このトナー像ｔは像転写部Ａにおいて後述する転写・
搬送装置20により転写材Ｐ面に順次に転写される。

像転写部Ａを通過したOPCドラム１面はクリーナー14
によってクリーニングされて転写残りトナー等の表面汚
損物の除去を受けて清浄面化され、次いでLED・ヒュー
ズランプ等の前露光器15により、OPCドラム１上の露光
履歴、帯電履歴が消去され、再び同じ画像形成プロセス
が繰り返される。

転写・搬送装置20において、２はOPCドラム１の下側
に左右方向に配設した転写材担持体としてのエンドレス
ベルト（以下、転写ベルトと記す）である。

この転写ベルト２は左右一対の架張ローラ24・23間に
懸回張設してあり、該ローラ23・24の何れか一方を駆動
ローラとして矢示の反時計方向にOPCドラム１の回転周
速度とほぼ同じ周速度で回動駆動される。

転写ベルト２の上側ベルト部の表面は面移動方向のほ
ぼ中央部を像転写部ＡであるOPCドラム１の下面部に所
定の押圧力をもって接触させてある。架張ローラ24・23
は少なくとも一方を導電性ローラにし接地させてある。

21は像転写のための転写帯電部材（電界発生手段、接
触電極）である。本例においてこの転写帯電部材21は像
転写のための電圧が印加される導電性弾性ブレード（以
下、転写ブレードと記す）である。

この転写ブレード21は像転写部Ａにおいて、転写材担
持体としての転写ベルト２の上側ベルト部を中にしてOP
Cドラム１とは反対側に配置してあり、上側ベルト部の
裏面に対して所定の当接圧をもって接触させてある。

27はこの転写ブレード21に対する電圧印加電源であ
り、転写ブレード21に対してトナー像ｔのトナーとは逆
極性の電圧を印加する。

上記の転写帯電部材としての転写ブレード21は、第１
・２図のように、これを接触させた転写材担持体として
の転写ベルト２とのなす角のうち転写ベルト２の移動方
向上流側の角は鋭角として配設してある。

25は転写ベルト２の下側ベルト部の外面に対して該ベ
ルト部の面移動方向のほぼ中央部において接触させて配
設したベルトクリーナーとしてのブレード部材、26はこ
のブレード部材に対向させてベルト裏面側に配設したベ
ルト支持板である。

22はベルト架張ローラ23のベルト懸回部のベルト外面
に接触させて設けた除電ブラシである。

転写材Ｐ（一般に紙を主とするシート材）は、不図示
の転写材給送部から転写ベルト２の上側ベルト部上にベ
ルトの右側から１枚宛供給される。

供給転写材Ｐは転写ベルト２の回動により像転写部Ａ
へ搬送され、OPCドラム１と転写ベルト２の接触部を通
る。この通過過程で、像転写部Ａにおいて転写ベルト２
を中にしてドラム１とは反対側のベルト裏面に接触して
いて電源27によりトナーとは逆極性の電圧印加がなされ
ている転写ブレード21から発生する電界により、OPCド
ラム１面側のトナー側ｔが転写材Ｐ面側へ順次転写され
ていく（第２図）。

像転写部Ａで像転写を受けて該像転写部Ａを通過した
転写材Ｐは転写ベルト２とドラム１の曲率でドラム１面
から分離される。この分離の際の放電で転写材Ｐは転写
ベルト２面に静電的に安定に吸着保持され、引き続く転
写ベルト２の回動に伴なって転写ベルトの左端側へ搬送
され、ベルト左端側においてローラ24の曲率と転写材の
腰の強さにより転写ベルト面から分離し、ガイド28を介
して不図示の像定着器に導入される。

転写ベルト２の外面の付着トナーなどのベルト汚損物
はクリーナー25により除去され、又転写ベルトに蓄積す
る電荷は接地した導電性のベルト架張ローラ24・23、及
び除電ブラシ22により除去される。

本実施例においては転写材担持体としての転写ベルト
２としてポリエチレンテレフタレート（体積固有抵抗値
10¹⁶Ω・cm以上）をチューブ状に押し出し成形した後、
２軸延伸したベルトを用いている。このようにして作製
された転写ベルト２はベルトの周方向及び長手方向に対
して均一に1000Kg/cm²以上の引っ張り強度を有してお
り、厚みが30μｍ以上あれば転写用ベルトとして十分な
強度を有している。また蛇行防止性能の観点からは厚み
は厚いほどよく、転写効率・画質・高圧電源の負担から
は厚みは薄いほど好ましい。本実施例の構成においては
転写ベルト２の厚みとして70〜120μｍが最適であっ
た。

転写帯電部材としての転写ブレード（導電性弾性ブレ
ード）21はEPDM・ウレタン・クロロプレーン等の導電性
ゴム、ポリオレフィン系・ウレタン系・ポリエステル系
の導電性エラストマ等を用いることができ、厚みは0.1m
m、硬度は40〜90度（JISA）、抵抗値は10⁶Ω・cm以下で
適宜選ぶことができる。

この転写帯電部材としての転写ブレード21には１〜5K
Vの電圧が印加されるが、環境変動、転写材の種類の多
様性に対応するためには定電流制御を行ない、転写帯電
部材としての転写ブレード21から転写材担持体としての
転写ベルト２へ流れ込む電流を一定にすることが転写効
率の安定化、画質の面から好ましい。

本発明者等の実験によると、転写ブレード21から転写
ベルト２へ流れる電流値Ｉ（μＡ）即ち転写帯電部材21
に供給される電流Ｉ（μＡ）は、装置の紙送り速度V
_P（mm/sec）即ち転写材担持体２に担持された転写材の
搬送速度V_P（mm/sec）、通紙可能（使用可能）な最大の
転写材の幅Ｌ（mm）に対して次式を満足していることが
好ましい。

５×10^-5×Ｌ・V_P≦Ｉ≦１×10^-3×Ｌ・V_P この式を満足していることにより、転写不良やトナー
像の過剰帯電による転写抜けを防止できる。

転写ベルト２の表面に付着したトナー等の付着物はク
リーナー25によってクリーニングされる。本実施例では
クリーナー25としてゴムブレードをベルトの面移動方向
とのカウンター方向に当接することで効率的なクリーニ
ングを行なっている。このときベルト支持板26によりブ
レード25のベルト２面に対する当接状態を安定化させて
いる。

転写ベルト２に蓄積された転写電荷及び転写ベルト２
がOPCドラム１から剥離する時及び転写材Ｐが転写ベル
ト２から剥離するときの放電で転写ベルト２の表面に蓄
積される転写電荷と逆極性の電荷はそれぞれ導電性の架
張ローラ24・23、除電ブラシ22により除電される。

以上の様な構成の転写・搬送装置を用いることにより
次のような作用・効果が生じる。

転写材担持体としての転写ベルト２として絶縁性の高
い（体積固有抵抗値10¹⁶Ω・cm以上）ポリエチレンテレ
フタレートを用いているため転写電荷はOPCドラム１に
注入されることがない。

またOPCドラム１と転写ベルト２が剥離する時の放電
によって転写電荷と同極性の電荷がOPCドラム１に与え
られるが、転写ベルト２の絶縁性が高く、上記剥離放電
で生じている場所では転写ベルト２の静電容量が小さい
ため剥離放電によって生じる電荷量は僅かである。この
ためOPCドラム１には正電荷がほとんど与えられないた
め、従来例で述べた紙跡の問題は全く発生することがな
い。従って転写帯電部材としての転写ブレード21には十
分に高い電圧が印加できるため高い転写効率を得ること
ができ、転写後のトナーを強い力で保持することができ
常に良好な画像を維持できる。

また転写ベルト２の内部から転写帯電部材としての転
写ブレード21により転写電界を印加しているためオゾン
の発生はほとんどなく、わずかに発生したオゾンも転写
ベルト２がOPCドラム１との間に介在しているためドラ
ム１にオゾンが付着することがない。従って転写帯電で
発生するオソンの影響で画像ボケが生じることがなくな
る。

さらに転写ベルト２は第２図に示すようにOPCドラム
１との当接部がフレキシブルであるため十分なニップ量
を確保することができ、OPCドラム１、転写材Ｐ、転写
ベルト２のそれぞれの密着性が非常に高い。この効果と
転写ベルト２からの強い静電引力により転写材Ｐとして
紙を用いた場合に生じる紙粉のOPCドラム１への転移が
ほどんどなくなる。また紙に対して直接電荷を付与しな
いため紙粉がついたとしても物理的なファン・デーワル
ス力のみで付着力が弱く、容易にクリーナー等でとり除
くことができる。このためOPCドラム上に付着した紙粉
が吸湿すると同時にオゾンにさらされて低抵抗化するこ
とによって生じる画像流れはほとんど生じなくなる。

本発明者等の実験によると、同一の構成の電子写真装
置を用い、35℃・85％の環境下で通紙耐久を行なったと
ころ、コロナ転写方式を用いた場合1000〜3000枚で画像
のボケが発生、ローラ転写を用いた場合には2000〜5000
枚で画像のボケが発生したが、本発明の構成では１万枚
以上通紙しても画像のボケが発生しなかった。さらにこ
のような効果を得るためにはOPCドラム１と転写ベルト
２との間で十分な密着を確保することが重要で当接部の
ニップ量は3mm以上必要なことが本発明者等の検討で明
らかになった。

また本方式においては転写材Ｐを転写ベルト２からの
強い静電力で吸着しているため転写材ＰのOPCドラム１
からの分離の問題も全く生じることがなく極めて安定し
た転写材の搬送を行なうことが可能となる。

以上述べた様な効果を得るためには転写ベルト２内で
電荷の移動が少ないこと、転写材Ｐに対して強いクロー
ン力を作用させられること、転写ベルト２とOPCドラム
１との間で十分な密着性を得ることが重要な要件とな
り、本発明者等の検討によると転写ベルト２のOPCドラ
ム１と接する表面が体積固有抵抗10¹⁰Ω・cm以上の材質
を用いること、OPCドラム１との当接部では転写ベルト
２をフレキシブルな状態に保ち十分なニップ量を確保す
ることが必要であることわかった。

さらに本発明の効果を十分にするためには転写ベルト
２の表面にもオゾン生成物を付着させないことが望まし
く、転写帯電は転写ベルト２の内部で行なうことがよ
い。

転写帯電部材21はブレード形状（転写ブレード）に
し、転写材担持体である転写ベルト２に担持された転写
材Ｐの搬送方向と交差するように設けられることによ
り、転写ベルト２の移動方向において転写電界を絞りこ
むことができ、トナーの飛び散りのない画像を形成でき
る。また、転写帯電部材としてローラ体を用いた場合の
回転方向の抵抗むらによる転写むらが生じることもな
い。

また、転写帯電部材である転写ブレード21は、該転写
ブレード21とこれを接触させた転写材担持体である転写
ベルト２とのなす角のうち転写ベルト２の移動方向上流
側の角は鋭角にして配設することで、転写ベルト２が移
動しても転写ブレード21を安定して転写ベルト２に接触
させることができる。

実施例２（第３図） 第３図は本発明の別の実施例の転写・搬送装置の略断
面図である。本実施例装置は前記実施例１（第１図）の
装置と基本的に同一の構成であるが、転写材担持体とし
ての転写ベルト２の除電のために設けた除電ブラシ22を
なくし、クリーナー25の前にコロナ除電器29を設けてい
る。

コロナ除電器29には転写帯電と同極性の電圧又は交流
電圧が印加されているが、直接コロナで十分な除電効果
が得られ、かつオゾン発生量も少なくてすむために本実
施例では正の直流コロナ除電を採用している。このとき
の電流量は100〜300μＡの間がよい。

本構成においては除電が非接触で行なわれるためクリ
ーナー25の前で除電を行なうことができる。そのためコ
ロナ放電によるオゾン生成物が転写ベルト２上に付着し
てもクリーナー25によってその大部分が取り除かれるの
で転写ベルト２からOPCドラム１へのオゾン生成物の転
移はほとんどなくなる。

またコロナ除電器29はOPCドラム１から十分離れてい
るためにコロナ除電器29で発生したオゾンは転写ベルト
２に付着するもの以外はOPCドラム１に対して影響を与
えない。

このようにクリーナー25の前に除電器29を設けること
によりクリーナー25からOPCドラム１の間で転写ベルト
２の表面に対向または当接するものが全くないために転
写ベルト２上に付着したものがOPCドラム１上に転移す
ることがほとんどなくなる。このために低抵抗物質の付
着による画像流れの問題に対してより安定した系が実現
できる。

実施例３（第４図） 本実施例では転写材担持体である転写ベルト２として
体積固有抵抗が10¹⁰〜10¹⁴Ω・cmの範囲のものを用いて
いる。材質としてはポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹
脂、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリウレタン
系、フッ素系、ポリアミド系の熱可塑性エラストマ等を
用い、押し出し成型によりチューブ状に成型し所望の寸
法のエンドレスベルトを得る。厚みは100〜300μｍの間
が強度・転写性能の面から好ましく、特に150〜250μｍ
の間が最適である。

本実施例において転写帯電部材としての転写ブレード
21に印加する電圧は定電流制御を行なうことが望まし
い。これは上記抵抗値の範囲では転写ベルト２の内部を
電荷が移動するために過度な電流が流れるとOPCドラム
１上に正の電荷が注入されることで従来例で述べた紙跡
の問題を防止するためである。

さらに転写ブレード21は定電流制御を行なうことは転
写ベルト２に流れる電荷を直接制御することになるの
で、転写ベルト２には常に一定の転写電荷が付与される
ため特別な除電手段がいらなくなるという効果も生じ
る。このため第４図に示したように転写ベルト２の表面
を除電する手段を設ける必要がなくなる。

このように転写ベルト２の体積固有抵抗を10¹⁰〜10¹⁴
Ω・cmにして転写電界をOPCドラム１に対向する位置に
設けた転写ベルト２に接触した転写ブレード21により加
えることで転写ベルト２の表面を特別に除電する手段が
必要でなくなり、内部に設けた除電部材（本実施例では
導電性の架張ローラ23・24）だけで転写ベルト２の蓄積
電荷を除去することができる。このため転写ベルト２の
表面にはオゾン生成物等が付与することが全くなくな
り、OPCドラム１へ転写ベルト２からの低抵抗物質が転
移することがなくなり、OPCドラムの画像流れに対して
も極めて安定した系を得ることができる。

以上、感光体としてドラム状のものについて説明して
きたが、ベルト状等の感光体であってもかまわないのは
いうまでもない。さらに転写帯電部材として導電性の弾
性ブレードについて説明してきたが、導電性のローラを
用いても本発明の主旨を損なうものではない。又、転写
材担持体はベルト型に限らず、回転ドラム型等にするこ
ともできる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、オゾンの発生が少な
く像担持体を劣化させにくい新規な転写方式を備える画
像形成装置であり、転写帯電部材に供給される電流Ｉ、
転写材担持体に担持された転写材の搬送速度V_P、使用可
能な最大の転写材の幅Ｌの関係を規定したことにより、
転写不良やトナー像の過剰帯電による転写抜けを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例装置の概略構成図、第２図は像転
写部の部分的拡大図、第３図・第４図は夫々第２及び第
３の実施例装置の概略構成図である。 １は像担持体としてのOPCドラム、２は転写材担持体と
しての転写ベルト、23・24はベルト架張ローラ、21は転
写帯電部材としての転写ブレード（導電性弾性ブレー
ド）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−252568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−96838（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−37535（ＪＰ，Ｂ１) 電子写真学会誌 第19巻 第１号 第 25頁乃至第32頁（1981年発行) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16 103

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体と、誘電体層を備え転写材を担持
   して搬送する転写材担持体と、前記像担持体から前記転
   写材担持材に担持された転写材にトナー像を転写するた
   めに前記転写材担持体の転写材を担持する側とは反対側
   に接触する転写帯電部材と、を有する画像形成装置にお
   いて、 前記転写帯電部材に供給される電流をＩ（μＡ）、前記
   転写材担持体に担持された転写材の搬送速度をV_P（mm/s
   ec）、使用可能な最大の転写材の幅をＬ（mm）とすると ５×10^-5×Ｌ・V_P≦Ｉ≦１×10^-3×Ｌ・V_P を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記誘電体層の体積固有抵抗は10¹⁰Ωcm以
   上であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記転写材担持体はベルト形状であること
   を特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記電流は定電流制御されることを特徴と
   する請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置。