JP3942615B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式プリンタ、電子複写機、電子写真方式のカラー電子複写機及びカラープリンタなどに用いられる画像形成装置に関し、詳しくは転写装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置を構成する転写装置として、従来、コロナチャージャによる転写技術が多用されていたが、多少なりとも有害なオゾンの発生を伴うことが判明したので、オゾンレスの転写技術の開発が進められている。

そこで、接触方式の転写技術が考えられていたが、これは、半導電性の転写ベルトと、この転写ベルトの背面に転写ローラを配置してなり、上記転写ローラに転写バイアスを印加することにより転写を行うものであったが、転写装置の構成が大型になり、装置内に大きなスペースをとり、また、高コストの要因になるとして、給電ブラシ、若しくは給電ブレードが知られている。これは、給電ブラシ若しくは給電ブレードなどの給電部材に対して転写バイアスが印加され、転写電界を形成するようになっている。

この際、平状ブラシを感光体ドラムの軸心に対して垂直に向けて、その先端部を感光ドラムに当接させると、長期の使用でブラシの先端部が潰れるなど、耐久性が損なわれたり、転写電界ニップ幅が変動し易く、且つ当接が不十分になって転写不良を来すとして、給電部材を使用しない時は感光体ドラムから離間したりする技術があるが、この場合給電部材端部の当接部分の位置決めに高い精度が要求されコストアップに繋がるとして、位置決め精度を不要化して、常に一定の転写電界形成ニップ幅を保持すると共にタンデム方式の転写方式を採るという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２３２５７４号公報

しかし、転写手段にブラシ状のものを用いた場合、その弾性から搬送手段の移動に伴い、搬送方向下流側にブラシが傾斜し、傾斜した先端が、転写材が感光部材から剥離するポイント、即ち搬送手段と感光部材で形成されたニップ部の終端を越えて、搬送部材に接触し易く、この場合転写材に静電吸着された現像材の飛び散りや感光部材への逆転写が生じるものとなる。

このように、ブラシ状の転写手段を用いた場合は、転写材に静電吸着された現像剤の飛び散りや感光部材への逆転写が生じ、画像の乱れ、濃度の低下、かぶりなど、形成されるべき画像に悪影響を及ぼすものである。
また、タンデム方式などで構成されたカラー画像形成装置においては、その構成上、上記の悪影響も顕著なものになり易く、現像剤の混色といった、新たな問題点も生じて来るものである。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたもので、その主目的は、転写装置の転写領域を規定するものである。

本発明は上記目的を達成するために次のような構成をとる。
本発明の第１の要旨は、感光部材上に静電潜像を形成し、該感光部材に対して現像剤を供給して静電潜像を可視像化し、該可視像を転写装置にて転写材に転写し、転写材上の可視像を定着装置にて定着させる画像形成装置において、前記転写装置は、前記感光部材に接しながら、転写材を搬送するベルト状の搬送部材の背面に接触して帯電を行なうブラシ部を有し、画像形成時における該ブラシ部のブラシ先端が、前記感光部材と前記搬送部材の重なり領域であるニップ部範囲を越えないように設けることを特徴とする画像形成装置にある。

本発明の第２の要旨は、前記転写装置は、弾性部材によって、前記搬送部材との距離Ｄ１が、略一定になるように支持されており、ブラシ根本とニップ部端部との距離をＤ２とした場合に、該ブラシの長さＬ１が、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置にある。
Ｄ２≧Ｌ１≧Ｄ１

本発明の第３の要旨は、前記転写装置は、前記ブラシ部の搬送部材における搬送方向下流側に、剛性を有する部材を設け、前記剛性部材のブラシ側上端部からブラシ上端までの長さをＬ２と、前記剛性部材のブラシ側上端部から前記ニップ部端部との距離をＤ３としたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置にある。
Ｄ３≧Ｌ２＞０

本発明の第４の要旨は、前記転写装置のブラシ部が搬送部材の法線軸に関して搬送部材の進行方向へ傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置にある。

本発明の第５の要旨は、前記ブラシ部が、ローラ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にある。

本発明の第６の要旨は、前記転写装置が、搬送部材との接触面で搬送部材の進行方向と相対的に逆の方向に稼働することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置にある。

本発明の第７の要旨は、前記搬送部材のニップ部の曲率半径をＲ１、該ニップ部を見込む中心角を２θ₁とし、前記転写装置が搬送部材に対向する部分の曲率半径をＲ２とし、その対向部分を見込む中心角を２θ₂としたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置にある。
ｓｉｎθ₂≦（Ｒ１ｓｉｎθ₁）／Ｒ２

要旨１の発明によれば、転写装置のブラシ部が転写材の搬送方向に倒れた場合にも、搬送部材のニップ部以外の部分に接触することがなく、転写材上の現像剤の飛び散りや逆転写を防止するものである。

要旨２の発明によれば、転写装置のブラシ部のブラシの長さを規定することにより、そのブラシが搬送方向に倒れても、搬送部材のニップ部以外の部分に接触することがないこととなり、転写材上の現像剤の飛び散りや逆転写を防止するものである。

要旨３の発明によれば、転写装置のブラシ部の搬送方向下流側にガイドを設けることとなり、実際に搬送部材に接触するブラシ部の密度が向上し、転写材上の現像剤の飛び散りや逆転写を防止することとなる。

要旨４の発明によれば、予め、ブラシを傾斜させて配置することにより、搬送部材への接触面積を増加させることとなり、転写効率を高め、また、搬送部材のニップ部以外に接触させないことにより、現像剤の飛び散りや逆転写をも防止するものである。

要旨５の発明によれば、単位時間当たりの延接触面積を増加させ、また、ブラシと特有のバラケによる転写ムラを防止することとなり、転写効率を高め、搬送部材のニップ部以外への接触をさせないことにより、現像剤の飛び散りや逆転写を防止することとなる。

要旨６の発明によれば、搬送部材とローラ状ブラシ部或いは無端ベルトとの単位時間当たりの延接触面積を増加させ、また、ブラシと特有のバラケによる転写ムラの防止をし、更に転写効率を高め、搬送部材のニップ部以外の接触をさせないことにより、現像剤の飛び散りや逆転写をも防止するものである。

要旨７の発明によれば、搬送部材のニップ部の曲率に対する転写装置の曲率を規定することとなり、前記転写装置を、その表面がブラシ状であるローラまたは無端ベルトにすることにより、単位時間当たりの延接触面積を増加させ、搬送部材のニップ部以外の接触をさせないことにより、現像剤の飛び散りや逆転写を防止することとなる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示しており、黒（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の各色毎の画像を形成する画像ステーションＢ，Ｍ，Ｃ，及びＹと、前記画像ステーションＢ，Ｍ，Ｃ，及びＹの下方に密着し、用紙等の被転写媒体を各画像ステーションに向けて順次搬送する搬送コンベア７と、用紙等に形成された画像を加熱定着する定着装置８より概略構成されている。

この構成により用紙等は、上流側から縦続配置された画像ステーションＢ，Ｍ，Ｃ，及びＹでの画像を、位置制御しながら重畳することで１のカラー画像を形成し、搬送コンベア７にて更に定着装置８に送ることで用紙等の上に画像を定着することができる。
尚、各画像ステーションＢ，Ｍ，Ｃ，及びＹはトナーの種類が異なるが、略同一構成であるので、画像ステーションＢを代表して以下に説明する。

画像ステーションＢの感光体ドラム６Ｂの周囲には、回転方向に沿って帯電装置１Ｂ、露光装置２Ｂ、現像装置３Ｂ、転写装置４Ｂ、及びクリーニング装置５Ｂを配置し、プロセスユニットを構成している。

帯電装置１Ｂは、感光体ドラム６Ｂの上方に位置し、感光体ドラム６Ｂの表面に接触して感光体ドラム６Ｂを一様に、例えば負の電位に帯電する帯電装置１Ｂである。

露光装置２Ｂは、前記帯電装置１Ｂから感光ドラム６Ｂの回転方向下流側に位置し、図示しない画像データ入力手段（例えば、複写機におけるスキャナ装置等の光学系、又は画像信号でもよい）からの信号に基づき帯電した感光体ドラム６Ｂを露光し、静電潜像を形成する。

現像装置３Ｂは、露光装置１Ｂからさらに感光体ドラム回転方向側に位置し、感光体ドラム６Ｂに形成される静電潜像に現像剤を供給することで静電潜像を可視化する。この画像ステーションＢの現像装置３Ｂに収容される現像剤は、例えば黒色トナーである。

転写装置４Ｂは、感光体ドラム６Ｂに転写材である用紙を搬送するために設けられた搬送ベルト７の背面側（下面側）の位置に設け、感光体ドラム６Ｂに担持された可視像が搬送ベルト７にて搬送されてくる用紙に密着すると同時に、現像剤が用紙側に転写するようにバイアス電圧が印加されている。
より詳細については、後述する。

クリーニング装置５Ｂは、転写位置から感光体ドラム６Ｂの回転方向下流側に設け、感光体ドラム６Ｂ表面の残留トナーを例えばブレード等により掻き落とす等して回収している。

上記搬送ベルト７は、第１の画像ステーションＢの感光体ドラム６Ｂから第４の画像ステーションＹの感光体ドラム６Ｙに対して順次、転写材である用紙を搬送するベルトであって、駆動ローラー１０と従動ローラー１１との間に掛け渡されて設けられている。
搬送ベルト７の幅（用紙の搬送方向と直交する方向）は、感光体ドラム６の長手方向の長さとほぼ等しい長さ寸法に形成されている。
また、搬送ベルト７は、ポリイミドからなる無端状ベルトであり、その搬送速度は、１１６［ｍｍ／ｓｅｃ］である。

前記感光体ドラム６Ｂと搬送ベルト７の接触にて形成される接触領域であるニップ部は、約３［ｍｍ］の弧長を有している。

定着装置８は、搬送ベルト７の従動ローラー１１の下流側に位置し、第１から第４の画像ステーションにて重ね合わせて形成された用紙上のトナー像を加熱して用紙に定着させて画像を得るものである。

次に、図２を参照しつつ転写装置４Ｂについて詳細に説明する。
図２は、感光体ドラム６Ｂ、搬送ベルト７、及び転写装置４Ｂの相互関係を作用的に示す説明図である。
転写装置４Ｂは、基台４Ｂ１とブラシ４Ｂ２とから構成されており、搬送ベルト７の幅方向と略同一長さの基台４Ｂ１にブラシ４Ｂ２が所定幅でその長手方向に一様に形成され、バイアス電圧が印加されている。

前記ブラシ４Ｂ２は、材質はレーヨン・ＥＴＦＥ（Ethylene Tetrafluoroethylene：エチレンテトラフルオロエチレン）を用い、毛足の長さを２〜５［ｍｍ］の間で調整するものである。また、その太さを３〜６Ｄ（Denier：デニール）、植毛密度を８〜２４［万本／ｉｎｃｈ²］に調整されているものとする。また、前記転写装置４Ｂは、搬送ベルト７に１０〜２０［ｇ／ｃｍ²］の圧力で付勢されるように図示しない付勢手段（例えばバネ、ゴム等の弾性部材）で付勢されている。

前記転写装置４Ｂは前記弾性部材によって、前記搬送ベルト７との距離Ｄ１が、略一定になるように支持されており、ブラシ４Ｂ２の根本から先端までの最大長さＬ１が、以下の関係式（１）を満足するように構成されている。
Ｄ２≧Ｌ１≧Ｄ１ 式（１）
Ｄ２：ブラシ根本とニップ部後端部との距離である。

具体的には、ブラシ４Ｂ２の根本から搬送ベルト７までの距離Ｄ１を２［ｍｍ］、ブラシ４Ｂ２の長さＬ１を２．３［ｍｍ］とした場合、ブラシ４Ｂ２の根本から搬送ベルト７のニップ後端部までの距離Ｄ２は約２．５［ｍｍ］とし、ブラシ４Ｂ２がニップ部を超えて下流側に接触することがないように設けている。

以上の構成、すなわち、ブラシ４Ｂ２の長さＬ１をブラシ４Ｂ２の根本から搬送ベルト７までの距離Ｄ１よりも長くすることにより、ブラシ４Ｂ２が用紙の搬送方向に沿って倒れて接触面積（転写面積）が大きくなり、転写が確実となる。また、倒れたブラシ４Ｂ２の先端が、搬送ベルト７のニップ部を超えて接触することがないので、用紙上の現像剤に転写以外のバイアス電圧を印加することがなくなり、用紙上に転写形成された現像剤の飛び散りや逆転写を防止することができる。

（比較例１）
尚、上記第１の実施形態との比較例として、転写装置のブラシの根本から搬送ベルト７までの距離Ｄ１を２［ｍｍ］、ブラシの長さＬ１を３［ｍｍ］とすると、ブラシ根本から搬送部材ニップ後端部までの距離Ｄ２は約２．５［ｍｍ］となるので、関係式（１）を満たさず、ブラシがニップ部以外に接触してしまうこととなる。

次に、図３を参照しつつ転写装置の第２実施形態について説明する。
図３に示す転写装置４Ｂ₂は、前記第１実施形態の転写装置４Ｂにおいて基台４Ｂ１のブラシ４Ｂ２の取り付け位置よりも搬送ベルト７の搬送方向下流側に、所定高さ（搬送ベルト７との隙間Ｄ３を設ける）の剛性部材９を基台４Ｂ１の長手方向に沿って固定し、第１実施形態の転写装置４Ｂより長いブラシ４Ｂ₂２にも対応可能とするものである。

この場合に第１の実施形態と同一の作用効果を得るためには、剛性部材９のブラシ側端部（上流側の側面上端辺）からブラシ先端部までの長さ（剛性部材９とブラシの長さの差）をＬ２とし、前記剛性部材９のブラシ側端部から前記ニップ後端部との距離をＤ３としたとき、下記関係式（２）を満足するように構成する。
Ｄ３≧Ｌ２＞０ 式（２）

具体的には、ブラシ根本から搬送部材ニップ端部までの距離は前記第１実施形態と同様に約２．５［ｍｍ］とし、ブラシ４Ｂ₂２の長さを３［ｍｍ］とした場合には、剛性部材９の高さを約１．５［ｍｍ］、剛性部材９と搬送ベルト７との距離を１［ｍｍ］とすると、Ｌ２＝１．５［ｍｍ］、Ｄ３＝１．６［ｍｍ］となり、上記関係式（２）を満たすこととなる。

上記関係式（２）を満たすように剛性部材９を設けることにより、ブラシ４Ｂ₂２が途中で中折れする形となるので、ブラシ４Ｂ₂２がニップ部を超えてニップ部以外に接触することがない。
このように、転写装置４Ｂ₂のブラシ４Ｂ₂２の搬送方向下流側にガイド的作用を発揮する剛性部材（ガイド部材）９を設けることにより、実際に搬送ベルト７に接触するブラシ４Ｂ₂２の密度が向上し、転写材上の現像剤の飛び散りや逆転写を防止することとなる。
尚、剛性部材９の取り付け位置や形状は、前記したものに限定するものではなく、ブラシのガイド部材としての作用効果を得るものであれば、その他の部分に取り付けても、又、板状に限らず線状のものであってもよい。

次に、図４を参照しつつ転写装置の第３実施形態について説明する。
図４に示す転写装置４Ｂ₃は、ブラシ４Ｂ₃２を搬送ベルト７の法線軸に対して搬送ベルト７の進行方向へ傾斜して設け、ブラシ４Ｂ₃２の先端が搬送ベルト７に当接するものである。

具体的には、転写装置４Ｂ₃に植設したブラシ４Ｂ₃２の搬送ベルト７の法線軸に対する傾斜角度を４５［°］に設定し、転写装置４Ｂ₃の基台４Ｂ１が搬送ベルト７に最も接近する搬送ベルト７の移動方向上流側部と搬送ベルト７の距離を１［ｍｍ］、毛足の長さを３［ｍｍ］とした。この場合も、ブラシ４Ｂ₃２がニップ部以外に接触することがないものである。

以上の構成により、予めブラシ４Ｂ₃２を傾斜させて配置することにより、ブラシ４Ｂ₃２と搬送ベルト７の接触面積が増加し、転写効率を高め、また、搬送ベルト７のニップ部以外に接触させないことにより、現像剤の飛び散りや逆転写をも防止するものである。

（比較例２）
尚、上記第３の実施形態との比較例として、転写装置４Ｂ₃の傾斜角度を４５［°］に設定し、基台４Ｂ１が搬送ベルト７に最も接近している搬送ベルト７の移動方向上流側のベースと搬送ベルト７の距離を１［ｍｍ］、毛足の長さを４［ｍｍ］とした場合には、ブラシがニップ部以外と接触してしまう。

次に、図５を参照しつつ転写装置の第４実施形態について説明する。
図５に示す転写装置４Ｂ₄は、回転可能とした軸Ｓに円周方向に向かって一様にブラシ４Ｂ₄２を植設してブラシローラＢＲを形成しており、搬送ベルト７のニップ部分全範囲以内においてブラシローラＢＲが接触し、かつ、その接触部分においては搬送ベルト７と反対方向に接触するように回転している（感光体ドラム６Ｂと同一回転方向）。尚、前記実施形態と同様にブラシ４Ｂ₄２には、感光体ドラム６Ｂに担持された可視像が搬送ベルト７にて搬送されてくる用紙に密着すると同時に、現像剤が用紙側に転写するようにバイアス電圧が印加されている。

上記のようにブラシローラＢＲが、搬送ベルト７との接触面で搬送進行方向と相対的に逆の方向に稼働接触することにより、ブラシローラＢＲと搬送ベルト７の単位時間当たりの延接触面積を増加させ、また、ブラシ特有のバラケによる転写ムラの防止をし、更に転写効率を高めている。

また、ブラシローラＢＲは、前記搬送ベルト７のニップ部の曲率半径をＲ１、該ニップ部を見込む中心角を２θ₁とし、前記ブラシローラＢＲが搬送ベルト７に対向する部分の曲率半径をＲ２とし、その対向部分を見込む中心角を２θ₂としたとき、以下の関係式（３）を満足するようにブラシ４Ｂ₄２等を設ける。
ｓｉｎθ₂≦（Ｒ１ｓｉｎθ₁）／Ｒ２ 式（３）

具体的には、ブラシローラＢＲの曲率半径を５．００［ｍｍ］とし、また、軸Ｓと感光体ドラム６Ｂの軸間距離を２４．７３［ｍｍ］とし、また、感光体ドラム６Ｂにおけるニップ部を見込む中心角２θ₁を８．５９［°］、ブラシローラＢＲにおける搬送部材との対向部分を見込む中心角２θ₂を３３．６８［°］とした。すなわち、ブラシローラＢＲの軸Ｓを、中心角２θ ₁ の２等分線と中心角２θ ₂ の２等分線とがニップ部範囲において一致する位置に配置することで、搬送ベルト７のニップ部分全範囲にブラシローラＢＲが接触できる。この時も、ブラシローラＢＲがニップ部以外に接触することがないものである。

上記の構成とすることで、単位時間当たりの延接触面積を増加させ、また、ブラシ特有のバラケによる転写ムラを防止することとなり、転写効率を高め、搬送部材のニップ部以外への接触を回避することにより、現像剤の飛び散りや逆転写を防止することとなる。

また、ブラシローラＢＲが関係式（３）を満足することにより、搬送ベルト７のニップ部の曲率に対するブラシローラＢＲの曲率を規定することとなる。
転写装置のバイアス電圧印加手段として回転ローラ状のブラシローラＢＲにすることにより、単位時間当たりの延接触面積を増加させ、搬送部材のニップ部以外の接触を回避することにより、現像剤の飛び散りや逆転写を防止するものである。

（比較例３）
尚、上記第４の実施形態との比較例として、転写装置４Ｂ₄にブラシローラを用い、その曲率半径を５．００［ｍｍ］とし、感光体ドラム６Ｂの半径を２０．００［ｍｍ］、また、両軸間距離を２４．７０［ｍｍ］とし、感光体ドラム６Ｂにおけるニップ部を見込む中心角２θ₁を８．５９［°］、転写装置４Ｂ₄における搬送ベルト７との対向部分を見込む中心角２θ₂を３６．０８［°］とした場合には、ブラシがニップ部以外と接触するものとなってしまう。

以上説明したように比較例１乃至３においては、バイアス電圧印加手段としてのブラシがニップ部以外に接触してしまい、作成された複写サンプルは、現像剤の飛び散り、かぶりが生じ、更なる使用で、現像剤の混色もみられるようになった。

しかし、実施形態１乃至４での複写サンプルには、現像剤の飛び散りやかぶりの発生は見られず、画像の乱れは生じなかったものである。

尚、今回はカラー画像形成装置についての実施形態例を上げてきたが、勿論、通常のモノカラー画像形成装置にも適用されるものであることはいうまでもない。

上記説明した本発明によれば、転写装置のブラシ部が転写材の搬送方向に倒れた場合、又は、ベルト部が予め所定形状の軌道を回転する場合に、搬送部材のニップ部以外の部分に接触させず、転写材上の現像剤の飛び散りや逆転写を防止することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の全体概略正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る転写装置の作用的説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る転写装置の作用的説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る転写装置の作用的説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る転写装置の作用的説明図である。

符号の説明

１Ｂ 帯電装置
３Ｂ 現像装置
４Ｂ、４Ｂ₂、４Ｂ₃、４Ｂ₄ 転写装置
６Ｂ 感光体ドラム
７ 搬送ベルト
８ 定着装置
４Ｂ２、４Ｂ₂２、４Ｂ₃２ ブラシ
ＢＲ ブラシローラ

Claims (1)

1. 感光部材上に静電潜像を形成し、該感光部材に対して現像剤を供給して静電潜像を可視像化し、該可視像を転写装置にて転写材に転写し、転写材上の可視像を定着装置にて定着させる画像形成装置において、
   前記転写装置は、前記感光部材に接しながら、転写材を搬送するベルト状の搬送部材の背面に接触して帯電を行なうブラシ部を有し、画像形成時における該ブラシ部のブラシ先端が、前記感光部材と前記搬送部材の重なり領域であるニップ部範囲を越えないように設け、
   前記ブラシ部が、ローラ状であり、
   前記ローラ状のブラシ部のブラシ先端が、搬送部材との接触面で搬送部材の進行方向と相対的に逆の方向に稼働し、
   前記ブラシ部の回転中心軸を、前記感光部材における前記ニップ部を見込む中心角の２等分線と、前記ブラシ部における前記搬送部材との対向部分を見込む中心角の２等分線とが前記ニップ部範囲において一致する位置に配置し、
   前記搬送部材のニップ部の曲率半径をＲ１、該ニップ部を見込む中心角を２θ₁とし、前記転写装置が搬送部材に対向する部分の曲率半径をＲ２とし、その対向部分を見込む中心角を２θ₂としたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とする画像形成装置。
   ｓｉｎθ₂≦（Ｒ１ｓｉｎθ₁）／Ｒ２

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