| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中原 久司
【氏名】平井 政秀
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| 【要約】 |
【課題】転写時の転写効率を高め、また画像不良を防止する。
【解決手段】感光ドラム１表面に押圧ローラ６を当接させて転写ニップＴを構成する。記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ニップＴの上流側に、感光ドラム１に非接触な状態で電極５ａを配設し、転写時にはこの電極５ａに電源５ｂによって電圧を印加する。これにより、記録材Ｐを介して電流経路Ｉｔｒが形成され、転写時には、記録材Ｐを介して感光ドラム１に電流が流れるので、非通紙部に不要な電流が流れない。この電流によって発生した電界によって、感光ドラム１表面のトナー像を静電的に記録材Ｐに転写する。このとき、電源５ｂは、トナー像の極性が正の場合は感光ドラム１から記録材Ｐに向かって、またトナー像の極性が負の場合は逆に記録材Ｐから感光ドラム１に電流が流れるように、電極５ａに対して電圧を印加する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電荷を有するトナーによって像担持体表面にトナー像を形成し、前記像担持体表面のトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、前記像担持体に当接されて前記像担持体との間に転写ニップを構成する転写部材と、前記像担持体上のトナー像を前記転写ニップに供給される前記記録材に静電的に転写する転写手段と、を備え、前記転写手段は、前記転写ニップ近傍において、前記像担持体に非接触でかつ前記転写ニップに供給される前記記録材に接触する電極と、前記電極に電圧を印加して前記電極と前記像担持体との間に電流を流す電源と、を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記電極を前記記録材搬送方向に沿っての前記転写ニップの上流側に配設するとともに、前記電極における前記記録材との接触部から前記転写ニップの入口端までの距離が前記記録材の前端及び後端に設けた非画像形成部の搬送方向の幅よりも大きくなるように設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】 前記電極を前記記録材搬送方向に沿っての前記転写ニップの下流側に配設するとともに、前記転写ニップの出口端から前記電極における前記記録材との接触部までの距離が前記記録材の前端及び後端に設けた非画像形成部の搬送方向の幅よりも大きくなるように設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】 前記記録材の幅方向に沿っての前記電極の配設位置を、前記記録材における非画像形成部に対応する位置に設定する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】 前記記録材の幅方向に沿っての前記電極の配設位置を、前記記録材における画像形成部に対応する位置に設定する、ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】 前記電源は、前記像担持体表面に形成されるトナー像が正極性に帯電しているときは、前記像担持体から前記記録材に向けて、また前記トナー像が負極性に帯電しているときは、前記記録材から前記像担持体に向けて電流が流れるように前記電極に電圧を印加する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】 前記電源は、前記像担持体と前記記録材との間に流れる電流を一定に制御する、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】 前記転写部材がローラ状に形成されている、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】 前記電極が、前記記録材の搬送ガイドを兼ねる、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】 前記電極の少なくとも一部が前記記録材の搬送路に交差するように突出されている、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】 複数の前記電極をそれぞれ異なる位置に配設する、ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０に記載の画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電子写真プロセスを用いた画像形成装置の概略図である。感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に回転しており、帯電装置２を構成するを帯電バイアス印加電源２ｂが帯電ローラ２ａに印加する帯電バイアスによって、表面が均一に帯電される。レーザ発振器３ａ、反射ミラー３ｂ等を有する露光装置３から発振されたレーザ光は、感光ドラム１上に照射され、照射部分の電荷を除去して静電潜像を形成する。トナー容器４ａには、現像剤であるトナーｔが充填されており、そのトナーｔは現像装置４の現像ローラ４ｂの回転により、適量が抽出され、現像ブレード４ｃにより適度に帯電される。帯電されたトナーは、静電的な力を受け、感光ドラム１上の静電潜像に付着されて、静電潜像をトナー像として現像する。このトナー像は、転写装置７の転写ローラ７ａに転写バイアス印加電源７ｂによってトナーと逆極性の転写バイアスを印加することで、記録材Ｐ上に静電転写される。記録材Ｐ上に転写されないで感光ドラム１上に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置８のクリーニングブレード８ａに感光ドラム１上から掻き落とされて廃トナー容器８ｂ内に回収される。こうして表面がクリーニングされた感光ドラム１は、次の画像形成に供される。一方、トナー像転写後の記録材Ｐは、定着装置９によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着された後、画像形成装置本体外部に排出される。
【０００３】上述のように転写ローラ７ａは、転写バイアス印加電源７ｂにより給電されて、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐ上に転写する。この転写を行うためには、転写環境、転写ローラ７ａの体積抵抗、記録材Ｐの幅等が変化したときでも、記録材Ｐの単位面積当たりに流れる転写電流密度を適当な範囲内に入れて、記録材Ｐに付与する転写電荷密度を最適にする必要がある。この制御方法として、特開平３−２１３８８８号公報に開示されているように、定電流時の電圧を検知し、その電圧又はその電圧を定数倍した値に一定電圧を加算した電圧値により、画像領域で定電圧制御を行う方式（ＡＴＶＣ方式）が提案されている。この方式により、転写ローラ７ａの抵抗値が製造上ばらつくことを補正することが可能となった上に、転写ローラ７ａの抵抗値が環境変動によって変化しても、転写電圧を補正することが可能となった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の転写は、抵抗の異なる種々の記録材Ｐに対して、例えば、吸湿した薄紙など体積抵抗が極端に低いものから、ＯＨＴフィルム（オーバヘッドトランスペアレンシーフィルム）や乾燥した厚紙など体積抵抗が高いものに対して行われるため、上述のように通紙時に低電圧制御、すなわち転写ローラ７ａの抵抗から一意的に決めた転写電圧を用いた制御を行った場合には、結果的に、流れる転写電流が記録材Ｐの抵抗に大きく依存してしまう。これに対し、通紙時に定電流制御を行った場合には、記録材Ｐの幅が小さい記録材Ｐ（例えばはがき等）が通紙されたときに、転写ローラ７ａと感光ドラム１表面とが直接当接する部位（以下「非通紙部」という。）にほとんどの電流が流れてしまい、はがきの裏面に供給される電荷量が減って、トナー像を引き付けられずに画像不良を引き起こしてしまう。
【０００５】本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、転写時に転写部材と像担持体とが直接接触する非通紙部において、転写部材と像担持体との間に不要に流れる電流を防止して、転写効率を高め、かつ画像不良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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、電荷を有するトナーによって像担持体表面にトナー像を形成し、前記像担持体表面のトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、前記像担持体に当接されて前記像担持体との間に転写ニップを構成する転写部材と、前記像担持体上のトナー像を前記転写ニップに供給される前記記録材に静電的に転写する転写手段と、を備え、前記転写手段は、前記転写ニップ近傍において、前記像担持体に非接触でかつ前記転写ニップに供給される前記記録材に接触する電極と、前記電極に電圧を印加して前記電極と前記像担持体との間に電流を流す電源と、を有する、ことを特徴とする。
【０００７】請求項２に係る本発明は、請求項１の画像形成装置において、前記電極を前記記録材搬送方向に沿っての前記転写ニップの上流側に配設するとともに、前記電極における前記記録材との接触部から前記転写ニップの入口端までの距離が前記記録材の前端及び後端に設けた非画像形成部の搬送方向の幅よりも大きくなるように設定する、ことを特徴とする。
【０００８】請求項３に係る本発明は、請求項１の画像形成装置において、前記電極を前記記録材搬送方向に沿っての前記転写ニップの下流側に配設するとともに、前記転写ニップの出口端から前記電極における前記記録材との接触部までの距離が前記記録材の前端及び後端に設けた非画像形成部の搬送方向の幅よりも大きくなるように設定する、ことを特徴とする。
【０００９】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、又は３の画像形成装置において、前記記録材の幅方向に沿っての前記電極の配設位置を、前記記録材における非画像形成部に対応する位置に設定する、ことを特徴とする。
【００１０】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、又は３の画像形成装置において、前記記録材の幅方向に沿っての前記電極の配設位置を、前記記録材における画像形成部に対応する位置に設定する、ことを特徴とする。
【００１１】請求項６に係る本発明は、前記電源は、請求項１、２、３、４、又は５の画像形成装置において、前記像担持体表面に形成されるトナー像が正極性に帯電しているときは、前記像担持体から前記記録材に向けて、また前記トナー像が負極性に帯電しているときは、前記記録材から前記像担持体に向けて電流が流れるように前記電極に電圧を印加する、ことを特徴とする。
【００１２】請求項７に係る本発明は、請求項６の画像形成装置において、前記電源は、前記像担持体と前記記録材との間に流れる電流を一定に制御する、ことを特徴とする。
【００１３】請求項８に係る本発明は、請求項１、２、３、４、５、６、又は７の画像形成装置において、前記転写部材がローラ状に形成されている、ことを特徴とする。
【００１４】請求項９に係る本発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８の画像形成装置において、前記電極が、前記記録材の搬送ガイドを兼ねる、ことを特徴とする。
【００１５】請求項１０に係る本発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の画像形成装置において、前記電極の少なくとも一部が前記記録材の搬送路に交差するように突出されている、ことを特徴とする。
【００１６】請求項１１に係る本発明は、請求項２、３、４、５、６、７、８、９、又は１０の画像形成装置において、複数の前記電極をそれぞれ異なる位置に配設する、ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実施形態について説明する。なお、前述の従来技術、及び以下の各実施の形態においては、共通の部材等には同じ符号を付して、これらについての重複説明は適宜省略する。
【００１８】〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。なお、同図は、電子写真方式の画像形成装置における、像担持体及び転写部材の近傍を示す縦断面図である。
【００１９】同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１は、接地されたアルミニウム製のドラム基体１ｃの外周面に、下引き層等を有する機能層１ａと、電荷発生層及び電荷輸送層を有する感光層１ｂとを設けたものであり、感光体の体積抵抗率は、１０14程度である。感光ドラム１全体は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００２０】感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１表面を所定の極性・電位に均一に帯電する帯電器、帯電後の感光ドラム１表面に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成する露光装置、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置、トナー像転写後の感光ドラム１表面を清掃するクリーニング装置等が配設されているが、これらの装置は、いずれも図６に示すような周知のものを使用することができる。
【００２１】感光ドラム１表面には、下方から転写部材としてローラ状の押圧ローラ６が当接されている。押圧ローラ６は、弾性ローラであり、転写ニップＴを安定して形成している。これにより、記録材Ｐを安定して搬送することができるとともに、後述する電流経路を安定させることができる。
【００２２】転写ニップＴの近傍には、上述の感光ドラム１表面に形成されたトナー像を、転写ニップＴに供給される紙等の記録材Ｐに静電的に転写する転写手段５が配設されている。転写手段５は、電極５ａと電源５ｂとを有している。電極５ａは、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ニップＴの少し上流側において、転写ニップＴに供給される記録材Ｐの裏面に接触するように配設されている。この電極５ａには、これに給電を行うための電源５ｂが接続されている。
【００２３】電極５ａに対して電源５ｂによって電圧が印加されている状態で、矢印Ｋｐ方向に搬送されてきた記録材Ｐが電極５ａと感光ドラム１との双方に接した場合、図１中の太い実線で示す電流経路Ｉｔｒに電流が流れる。このとき、感光ドラム１と記録材Ｐとの間には、電界が発生する。
【００２４】これを説明するために、図２に、転写ニップＴにおける感光ドラム１表面を無限平板モデルと見立てた図を示す。ドラム基体１ｃと感光層１ｂとの間の機能層１ａは、感光ドラム１を形成している、感光層以外の他の層を一つの層に近似した層を表している。
【００２５】本実施の形態で用いたトナーｔは、マイナス極性を帯びているので、電流Ｉを記録材Ｐから感光ドラム１に流れ込むように電源５ｂの電圧を設定し、感光ドラム１での電圧降下により発生する記録材Ｐとドラム基体１ｃとの電位差をもたせることで、図中の矢印方向に電界Ｅを発生させている。これにより、マイナス極性のトナーｔに対して矢印方向にかかる力Ｆを得ることができる。
【００２６】一方、上述とは逆の、プラス極性を帯びたトナーであれば、上述とは逆方向の電界（感光ドラム１から記録材Ｐに向かう方向の電界）が発生するように電流の向きを逆にすればよい。
【００２７】本実施の形態では、感光ドラム１表面の画像形成部（画像領域）内すべての画像を記録材Ｐに安定的に転写するために、記録材Ｐと電極５ａとの接触部５ｃと、転写ニップＴの入口端Ｔａとの距離ｘが、記録材Ｐの前端と後端とに設けられている記録材Ｐの非画像形成部（非画像領域）の記録材搬送方向長さ以内（例えば、５ｍｍ以内）となるように設定している。また、電極５ａの配設位置については、上述の記録材搬送方向に沿っての転写ニップＴの上流側のほかに、下流側に設定してもよい。ただし、この場合には、転写ニップＴの出口端から、記録材Ｐと電極との接触部との距離を上述のように設定する。また、記録材Ｐの幅方向（搬送方向に直行する方向）についての配設位置は、一般に記録材Ｐの幅方向の左右の両端部に設けられている非画像形成部に対応する位置であっても、またこれらの間の画像形成部に対応する位置であってもよい。さらに、これらの複数の位置のそれぞれに配設した複数の電極５ａを組み合わせて用いるようにしてもよい。
【００２８】図２において、機能層１ａ、感光層１ｂ、記録材Ｐと感光ドラム１間の空隙Ｓの、それぞれの厚さをｄ１、ｄ２、ｄ３とし、また誘電率をε１、ε２、ε３とし、さらに、ドラム基体１ｃと記録材Ｐとの電位差をＶとすると、電界Ｅは、Ｅ＝Ｖ／ε３{（ｄ１／ε１）＋（ｄ２／ε２）＋（ｄ３／ε３）｝
と表せる。ＦはＥに比例すること、また感光ドラム１のＶ−Ｉ特性から、Ｉ→大のとき、Ｆ→大となる。しかし、Ｅを大きくし過ぎるとＩが大きくなり過ぎて、様々の弊害が発生する。例えば、電界Ｅを大きくし過ぎるとトナーの帯電電荷に影響を及ぼし、逆極性に帯電したり、転写ニップＴの後半部分に感光ドラム１から記録材Ｐが離れる際、感光ドラム１と記録材Ｐとの間に放電が起きたりすることで画像不良が起こるなどの弊害がある。逆に、Ｅを小さくし過ぎるとＩが小さくなって、転写に必要な電界強度が得られず、転写不良が起こる。これらの弊害を防止するため、電界Ｅの最適化、つまり電流Ｉの最適化が必要となる。
【００２９】その結果を図３に示す。同図においては、横軸に印加電流値、縦軸に画像評価レベルをとり、記録材Ｐとして、普通紙、トランスペアレンシー（オーバヘッドプロジェクト用の透明フィルム）、はがきの３種類を用いて測定を行った。このときの画像評価レベルを、４：良、３：やや良、２：やや悪、１：悪の４段階評価としている。この結果から、約０．４５〜０．８５μＡ（図中の点線の範囲内）付近が３種頼の記録材Ｐとも良好な転写が行えることがわかった。本実施の形態においては、その中心値である０．６５μＡの定電流制御を行うようにした。
【００３０】〈実施の形態２〉図４に、実施の形態２を示す。なお、同図は、電子写真方式の画像形成装置における、像担持体及び転写部材の近傍を示す縦断面図である。
【００３１】本実施の形態２において、前述の実施の形態１と異なる点は、電極５ｄが、記録材Ｐの搬送ガイドも兼ねるように構成した点である。すなわち、電極５ｄは、電源５ｂによって電圧が印加されて感光ドラム１との間に電流を流す電極としての作用に加えて、記録材Ｐの裏面をガイドして、記録材Ｐが転写ニップＴに安定して供給されるようにしている。電極５ｄの配設位置としては、前述の実施の形態１と同様な位置に設定することができる。
【００３２】〈実施の形態３〉図５に、実施の形態３を示す。本実施の形態３において、前述の実施の形態１と異なる点は、電極５ｆの少なくとも一部が、記録材搬送路Ａから突出している点である。すなわち、電極５ｆを、その先端５ｇが記録材搬送路Ａに交差するように配設し、さらに電極５ｇの上流側の面５ｊを下流側に向けた傾斜面５ｈとすることで、記録材Ｐに対する抵抗が小さくなるようにしている。
【００３３】本実施の形態によると、電極５ｆに対して記録材Ｐが確実に摺擦されるようにして、常に安定した電流経路Ｉｔｒを形成することができる。
【００３４】なお、電極５ｆの配設位置としては、前述の実施の形態１と同様とすることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、転写時に転写部材と像担持体とが直接接触する非通紙部において、転写部材と像担持体との間に電流が不要に流れることを防止して、転写効率を高め、かつ画像不良を防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２４日（２０００．４．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８２３３７
【弁理士】
【氏名又は名称】近島 一夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５８８９（Ｐ２００１−３０５８８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２３０４８（Ｐ２０００−１２３０４８） |
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