(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視画像が形成される像担持体と、
記録材を担持して像担持体に搬送する記録材担持体と、
転写バイアスが印加された導電性の帯電部材を記録材担持体および記録材を介して像担持体に接触し、像担持体上に形成された可視画像を記録材に転写する接触型転写帯電器であって、前記記録材担持体による記録材の搬送方向と直交する直交方向における前記帯電部材の長さが連続的に変更可能である接触型転写帯電器と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電部材の前記直交方向の長さｙ［ｃｍ］が、記録材の前記直交方向の長さχ［ｃｍ］と、
Ｚ＝｛Ｉtr・（１０3／２４ｖ）・（ｔDρD＋ｔBρB）＋ｔPρPχ｝／ （ｔDρD＋ｔBρB＋ｔPρP）
ただし、
Ｉtr：転写電流［μＡ］、ｔD：像担持体の膜厚［μｍ］、ρD：像担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔB：記録材担持体の厚さ［μｍ］、ρB：記録材担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔP：記録材の厚さ［μｍ］、ρP：記録材の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｖ：プロセススピード［ｃｍ／ｓ］ 
なるＺとに関し、α［ｃｍ］を横レジストずれ量として、
Ｚ≦３０．５ｃｍのとき、χ＋α≦ｙ≦Ｚ
Ｚ＞３０．５ｃｍのとき、ｙ＝３０．５＋α
ただし、０＜α＜０．３
を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材は、円筒部材を切り欠いた形状であり、かつ前記円筒部材の周方向に回転可能とされている請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材の前記直交方向の長さを検知する検知手段と、前記長さの検知結果に基づき前記帯電部材を周方向に回す駆動手段とを備えた請求項２の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電部材の前記長さは、前記直交方向の一端から他端に向けて連続的に変更可能である請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電部材の前記長さは、前記直交方向の中央部から前記直交方向の一端および他端に向けて連続的に変更可能である請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用して記録材上に画像を形成し、ハードコピーを得る、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写し、記録材上にカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案されている。
【０００３】
このような画像形成装置のなかで、無端状の記録材担持体を用いた多色電子写真方式のカラー電子写真記録装置が高速記録に用いられている。このカラー電子写真記録装置の一例を図９に基づいて説明する。
【０００４】
図９に示すように、装置内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが並設され、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで、潜像形成、現像、転写のプロセスを経て各々異なった色のトナー像が形成される。
【０００５】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して、記録材担持体の搬送ベルト１３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、搬送ベルト１３０上に担持して搬送される記録材Ｐ上に重ね合わせて転写される。
【０００６】
各色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９で加熱および加圧によりトナー像を定着した後、カラーの記録画像として装置外に排出される。
【０００７】
各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれ露光ランプ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ、ドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、電位センサー１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、およびクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラー１１７が設置されている。
【０００８】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラー１１７で回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線方向に集光して露光することにより、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【０００９】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像、ブラックトナー像として可視化する。
【００１０】
記録材Ｐは、記録材カセット１０に収容されている。記録材Ｐはそこから複数の搬送ローラおよびレジストローラ１２を経て搬送ベルト１３０上に供給され、搬送ベルト１３０による搬送で感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００１１】
搬送ベルト１３０は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）やポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂などの誘電体樹脂のシートからなっており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１２】
さて、駆動ローラ１３によりこの搬送ベルト１３０が回転し、所定の位置にあることが確認されると、記録材Ｐがレジストローラ１２から搬送ベルト１３０に送り出され、第１画像形成部Ｐａの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第１画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａに対し画像形成を行う。
【００１３】
そして感光ドラム３ａの下側の転写部で転写帯電器２４ａが電界または電荷を付与することにより、感光ドラム３ａ上に形成された第１色目のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。この転写により記録材Ｐは搬送ベルト１３０上に静電吸着力でしっかりと担持され、第２画像形成部Ｐｂ以降に搬送される。
【００１４】
転写帯電器２４（２４ａ〜２４ｄ）には、コロナ放電のような非接触帯電器、または導電性のブレード、ローラ、ブラシのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器では、オゾンが発生することや、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く、画像が安定して形成されない等の問題がある。接触帯電器にはこのような問題がなく、オゾンレス、温湿度環境変動に強い、高画質等のメリットがある。本例では、転写帯電器２４に接触式の帯電器を用いている。
【００１５】
第２〜第４画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄでの画像形成、転写も、第１画像形成部Ｐａと同様に行われる。ついで４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、搬送ベルト１３０の搬送方向下流部で分離帯電器３２により除電して静電吸着力を減衰させることにより、搬送ベルト１３０の末端から離脱する。通常、駆動ローラ１３は安定な分離を行うために接地されている。また分離帯電器３２は、トナー像が未定着の状態で記録材Ｐを除電するので、非接触帯電器が用いられている。
【００１６】
搬送ベルト１３０から離脱した記録材Ｐは、搬送部６２により定着装置９へ搬送される。定着装置９は、定着ローラ５１、加圧ローラ５２と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材５４、５５と、ローラ５１、５２内に設置された加熱ヒータ５６、５７と、定着ローラ５１にジメチルシリコーンオイル等の離型剤オイルを塗布する塗布ローラ５９と、そのオイル溜め５３と、加圧ローラ５２の表面の温度を検知して定着温度を制御するサーミスタ５８とから構成されている。
【００１７】
４色のトナー像を転写された記録材Ｐは、定着によりトナー像の混色および記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像に形成され、排紙トレイ６３に排出される。
【００１８】
転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残りトナーをクリーニング、除去され、引き続きつぎの潜像の形成以下に備えられる。搬送ベルト１３０上に残留したトナーおよびその他の異物は、搬送ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接して、拭い取るようにしている。
【００１９】
以上のような構成の画像形成装置で用いられている搬送ベルト１３０は、前述のように、ＰＥＴシートやポリフッ化ビニリデンシート、ポリウレタンシート等の誘電体シートであり、これらの体積抵抗は１０１３〜１０１８Ωｃｍのものが一般的である。また転写帯電器は、転写に寄与する電流（転写電流）が適正電流で一定にすると画像が安定することが知られており、そこで、記録材の種類（厚さ、材質等）や吸湿条件等により、体積抵抗が変化した場合にも、一定電流が得られるように定電流制御をすることが一般的であり、この場合、転写電圧は数ｋＶ〜数１０ｋＶかかる。
【００２０】
多重転写を行う画像形成装置では、各転写段階で前の転写時よりも大きな転写電圧が必要になり、特に最後の転写時は、最初の転写時と比べかなり高い転写電圧になる。
【００２１】
また図９における縦方向搬送パスＡは、記録材を挟持搬送する、間隔を開けて配列した複数の搬送ローラ対２０１、２０２、各搬送ローラ対の間に配設した、記録材をガイドするガイド部材２０５から構成されている。
【００２２】
図１４は、縦方向搬送パスＡの搬送ローラ対２０１、２０２とガイド部材２０５の部分を拡大して示す斜視図である。搬送ローラ２０１は、図示しない駆動源により回転駆動される駆動軸２０１ａにその長手方向に沿って適当間隔ごとに固着させて設けたゴム製等の駆動ローラであり、軸２０１ａと一体に回転する。搬送ローラ２０２は、各駆動ローラ２０１に対向させて当接させた従動コロである。
【００２３】
本例の場合は、上下２個の従動コロ２０２、２０２を共通のコロ支持部材２０３に回転自由に軸受け支持させ、このコロ支持部材２０３を軸２０４と長孔２０４ａによりガイド部材２０５、２０５間に、駆動ローラ２０１方向に移動の自由度を持たせて保持させている。そして、さらにコロ支持部材２０３をバネ部材２０６、２０６で常時駆動ローラ方向へ移動付勢させることにより、上下の各従動コロ２０２、２０２をそれぞれ対応の駆動ローラ２０１、２０１に対して押圧当接状態に保持させてある。各従動コロ２０２は、駆動ローラ２０１の回転駆動に従動して回転し、この駆動ローラ２０１と従動コロ２０２により記録材が挟持搬送される。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、定電流方式にはつぎのような問題があった。
【００２５】
一般にこの種の装置では、使用可能なサイズよりも小さいサイズの記録材も使用できるようになっているのが普通である。また、記録材の体積抵抗率は、種類や吸湿条件によって約２×１０７〜１０１４Ωｃｍまで変化する。
【００２６】
図１０に示すように、搬送ベルト１３０により使用最大サイズの記録材Ｐを通紙して転写した場合、転写帯電器２４（２４ａ〜２４ｄ）からの転写電流をＩｔｒ［μＡ］、記録材の幅（搬送ベルト１３０の移動方向と直角方向のスラスト方向の長さ）をχ［ｃｍ］、感光ドラム３（３ａ〜３ｄ）の回転速度、つまりプロセススピードをｖ「ｃｍ／ｓ］とすると、図１１に示すように、Δｔ秒間に流れる転写電流はＩｔｒ×Δｔ、そのときの記録材の対象面積はｖ×Δｔ×χであるから、記録材上の面電荷密度は、
Ｉｔｒ×Δｔ／（χ×Δｔ×ｖ）＝Ｉｔｒ／（χ・ｖ）［μＣ／ｃｍ２］
となる。
【００２７】
記録材は、常温低湿環境（たとえば２３℃、５％ＲＨ）では、前記の通り非常に高い体積抵抗率となるが、そのような場合でも定電流方式では最大サイズの記録材上の面電荷密度は変化しない。
【００２８】
一方、小サイズの記録材を通紙した場合、図１２に示すように、記録材Ｐの部分に流れる電流をＩχ、記録材の両側の非通紙部に流れる電流をそれぞれにＩｗ、Ｉｚとし、記録材幅をχ、非通紙部の幅をそれぞれｗ、ｚとすると、本来ならば記録材上および非通紙部の面電荷密度は、最大サイズの記録材を通紙した場合と同じでなければならない（すなわち、Ｉｗ／（ｗ・ｖ）＝Ｉχ／（χ・ｖ）＝Ｉｚ／（ｚ・ｖ））のが、通紙部は記録材自体の抵抗が存在するので、非通紙部に比べてインピーダンスが高く、そのため通紙部に流れる単位面積あたりの電流も非通紙部に比べて小さく、記録材上の面電荷密度も非通紙部に比べて小さくなる。
【００２９】
このため定電流方式では、記録材上の面密度は必要十分に達せず（すなわち、Ｉｗ／（ｗ・ｖ）＝Ｉｚ／（ｚ・ｖ）＞Ｉχ／（χ・ｖ））、転写不良を引き起こしてしまう。
【００３０】
これは、たとえば乾燥して高抵抗になった記録材などに転写する場合、あるいは高温高湿環境（たとえば３０℃、８０％ＲＨ）下において搬送ベルトが吸湿し、低抵抗化した場合などに顕著に発生する。
【００３１】
また、感光ドラムの非通紙部にあたる部分の表面電位は、通常、現像時にトナーの付着を防止するために、図１３に示すように、感光ドラムの高電位部である非画像部の電位（Ｖｄ）と同じ電位になっている。そうすると、定電流方式の場合、小サイズ紙を通過させると、電位差の大きい非通紙部に多くの電流が流れ、通紙部に流れる電流が不足して転写不良を生じる。
【００３２】
そこで、逆に小サイズ紙の通紙時に十分な電流が通紙部に流れるように転写バイアスを設定すると、今度は、最大幅の記録材を通紙したときに過剰な電流が流れ、トナーが逆帯電して転写不良となる。
【００３３】
ところで、特開平８−２９７４２２に、複数の転写領域を持った転写ローラでもって、記録材サイズに応じた転写領域で転写を行うことが述べられている。しかし、これでは、記録材の搬送により横レジストずれが生じた場合、転写領域から記録材がはみ出し、転写不良を生じてしまう。以下、横レジストについて詳細に説明する。
【００３４】
前述した駆動ローラ２０１とこれに対向して当接させた従動コロ２０２で記録材を挟持搬送させる記録材搬送装置においては、図１４に示すように、コロ支持部材２０３、２０３Ａが取り付いているガイド部材２０５や基板２０５Ａ等の取り付け位置の誤差、各部材の寸法誤差等のために、従動コロ２０２の取り付け位置に誤差が生じ、図１５に示すように、従動コロ２０２の回転軸線Ｏ２は、対応する駆動ローラ２０１の回転軸線Ｏ１に対して平行でなく、実際上、図１６に示すように、大なり小なり角度ズレαを生じて対向当接している状態のものになりがちである。
【００３５】
このような従動コロ２０２の回転軸線Ｏ２の駆動ローラ２０１の回転軸線Ｏ１に対する角度ズレθは、図１５の左側のコロ２０２−１、２０２−２のような角度ズレ状態の場合は、搬送される記録材Ｐに図１５において記録材搬送方向左方へ寄せる搬送力を発生することになり、また右側のコロ２０２−４のような角度ズレ状態の場合は、逆に記録材搬送方向右方へ寄せる搬送力を発生させることになり、記録材が搬送中に正規の搬送方向に対して左方または右方へ横ズレ移動していくことになる。
【００３６】
搬送記録材のこのような横位置（横レジスト）のズレは、画像形成装置にあっては画像形成部での画像転写位置のズレとなるため、従来から画像形成装置においては、記録材トレイ１０の横位置を予め実際の記録材搬送でのズレ量に相当する分だけオフセット調整しておくことにより、画像転写位置でのズレをキャンセルする対策をとっている。
【００３７】
しかしながら、個々の従動ローラ２０２の回転軸線Ｏ２の対応駆動ローラ２０１の回転軸線Ｏ１に対する角度ズレθは、基本的にはランダムであるため、搬送ローラ対２０１、２０２が複数の場合、搬送時の記録材の横ズレ量はそれぞれの搬送ローラ土２０１、２０２ごとに異なる。さらに各々の搬送ローラ対２０１、２０２においても、従動コロ２０２の角度ズレθの影響力が変化するため、記録材サイズの大小によって搬送記録材の横方向ズレ量は異なってくる。たとえば図１５に示すような搬送ローラ対においても、大サイズの記録材を搬送する場合と小サイズの記録材を搬送する場合とでは、個々の従動コロ２０２-１〜２０２-４から受ける影響は当然異なってくる。したがって、前述した記録材トレイの横方向位置調整の対応でも十分とは言えない。
【００３８】
また従動コロ２０２の取り付け位置精度をできるだけ高める目的で、各構成部材の部品寸法精度を上げることや、従動コロ２０２の位置を駆動ローラ２０１に合わせてわざわざ調整作業を行うことで対応している場合もあるが、部品コストの上昇、作業コストの上昇につながってしまっている。
【００３９】
以上より、小サイズ紙に画像形成を行うとき、特開平８−２９７４２２に示される手法を用いても、横レジストによる記録材の搬送位置のバラツキには対応不可能である。また特開平８−２９７４２２に示される転写手段では、多種多様な記録材サイズにフレキシブルに対応することはできない。
【００４０】
本発明の目的は、環境等により像担持体や記録材担持体、記録材等の物性値に変化があっても、接触式の転写帯電器により記録材のサイズに関係なく、像担持体上の可視画像を記録材に良好に転写して、転写不良のない高品質な画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、可視画像が形成される像担持体と、
記録材を担持して像担持体に搬送する記録材担持体と、
転写バイアスが印加された導電性の帯電部材を記録材担持体および記録材を介して像担持体に接触し、像担持体上に形成された可視画像を記録材に転写する接触型転写帯電器であって、前記記録材担持体による記録材の搬送方向と直交する直交方向における前記帯電部材の長さが連続的に変更可能である接触型転写帯電器と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電部材の前記直交方向の長さｙ［ｃｍ］が、記録材の前記直交方向の長さχ［ｃｍ］と、
Ｚ＝｛Ｉtr・（１０3／２４ｖ）・（ｔDρD＋ｔBρB）＋ｔPρPχ｝／ （ｔDρD＋ｔBρB＋ｔPρP）
ただし、
Ｉtr：転写電流［μＡ］、ｔD：像担持体の膜厚［μｍ］、ρD：像担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔB：記録材担持体の厚さ［μｍ］、ρB：記録材担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔP：記録材の厚さ［μｍ］、ρP：記録材の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｖ：プロセススピード［ｃｍ／ｓ］ 
なるＺとに関し、α［ｃｍ］を横レジストずれ量として、
Ｚ≦３０．５ｃｍのとき、χ＋α≦ｙ≦Ｚ
Ｚ＞３０．５ｃｍのとき、ｙ＝３０．５＋α
ただし、０＜α＜０．３
を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
【００４２】
本発明によれば、前記帯電部材は、円筒部材を切り欠いた形状であり、かつ前記円筒部材の周方向に回転可能とされている。また、前記記録材の前記直交方向の長さを検知する検知手段と、前記長さの検知結果に基づき前記帯電部材を周方向に回す駆動手段とを備える。
【００４４】
また、前記帯電部材の前記長さは、前記直交方向の一端から他端に向けて連続的に変更可能であり、もしくは前記直交方向の中央部から前記直交方向の一端および他端に向けて連続的に変更可能である。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００４６】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例における転写帯電器を示す斜視図である。
【００４７】
本発明は、先に示した図９の画像形成装置において、転写帯電器２４の帯電部材の長さを記録材Ｐに合わせて変化できるようにするために、図１に示すように、帯電部材７０を形成したことが大きな特徴である。従って、以下、本発明の説明において、必要に応じ図９を参照する。
【００４８】
本発明において、図９の搬送ベルト１３０の誘電体シート素材としては、ＰＥＴ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエーテルケトン、ポリスチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリサルフォン、芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、芳香族ポリイミドなど、エンジニアリングプラスチックのフィルム形状シートが一般に使用される。
【００４９】
本実施例では、搬送ベルト１３０の素材として、機械特性、電気的特性および難燃性等の点から、ポリイミド樹脂を使用した。その体積抵抗率は１０１６Ωｃｍ、厚さは１００μｍで、シームレスタイプである。
【００５０】
接触式の転写帯電器２４（２４ａ〜２４ｄ）は、記録材搬送方向に対して直交する方向（スラスト方向）に延びる導電性ゴムの帯電部材７０を有し、この帯電部材は、搬送ベルト１３０を介して感光ドラム３（３ａ〜３ｄ）と接触するように押圧されている。この帯電器２４により、転写部に搬送された記録材Ｐの裏面側からトナーと逆極性（本例ではプラス）の帯電がなされ、感光ドラム３上のトナー像が記録材Ｐの表面に静電転写される。本実施例では、転写帯電器２４を定電流制御し、転写電流を１０μＡとした。
【００５１】
本発明では、上記したように、転写帯電器２４の帯電部材７０の長さを記録材Ｐに合わせて変化できるようにした。転写帯電器２４について後で詳述する。
【００５２】
分離帯電器３２は、搬送ベルト１３０の最下流上方、すなわち搬送ベルト１３０の駆動ローラ１３の上方に配置され、放電ワイヤーを備えている。放電ワイヤーはスラスト方向に張設されており、放電ワイヤーの片側端部にスプリングを設けることにより、その張力を保っている。放電ワイヤーへの給電は、装置本体側コネクターより図示しない給電端子、給電ピンおよびスプリングを介して行われる。
【００５３】
また駆動ローラ１３は、本体アースに接続され、放電ワイヤーの対向電極の機能を兼ねている。本実施例では、最終段の画像形成部Ｐｄの転写帯電器２４ｄと分離帯電部との距離が５０ｍｍであり、分離帯電器３２に１０ｋＶｐｐのＡＣを印加した。
【００５４】
さて、上記のような電子写真方式の画像形成装置では、転写帯電器２４の帯電部材のスラスト方向の長さは、通常、最大サイズの記録材をカバーできるように、最大サイズの記録材の幅（上記のスラスト方向と同方向の長さ）より若干長めとされている。しかし、小サイズの記録材を通紙する際、上記したように、記録材の面電荷密度が不足となり、転写不良が生じてしまう。以下に、この現象を詳細に説明する。
【００５５】
図２は、転写時の紙の面電荷密度と紙に転写された画像濃度（反射濃度）との相関を示す。紙上面電荷密度が上がるにつれて、紙上画像濃度も上がっているのが分かる。画像不良を起こさないようにするためには、１．５５以上の反射濃度が必要であり、紙上電荷密度は、図２から最低２４ｐＣ／ｃｍ２必要であることが分かる。
【００５６】
本実施例の構成で最大サイズの記録材を通紙したときの紙上面電荷密度は、転写Ｉｔｒ＝１０μＡ、記録材のスラスト幅χ＝３０ｃｍ、プロセススピードｖ＝１０ｃｍ／ｓであるので、前述した式から、
Ｉｔｒ／（χ・ｖ）＝１０／（３０×１０）＝１／３０［μＣ／ｃｍ２］
となり、これは、図２より、反射濃度１．５５以上を十分に満たす電荷量であることが分かる。
【００５７】
しかし、小サイズの記録材に画像形成をする場合は、紙上面電荷密度が２４ｐＣ／ｃｍ２以下となって、濃度薄が生じることが実験的に明らかになっている。以下、この現象を計算によってさらに詳細に説明する。
【００５８】
図３に、小サイズの記録材を通紙したときの転写部の断面を示す。図３において、感光ドラム：膜厚ｔＤ［μｍ］、体積抵抗率ρＤ［Ωｃｍ］、搬送ベルト：厚さｔＢ［μｍ］、体積抵抗率ρＢ［Ωｃｍ］、記録材：厚さｔＰ［μｍ］、体積抵抗率ρＰ［Ωｃｍ］、スラスト幅χ［ｃｍ］、帯電部材：スラスト幅ｙ［ｃｍ］の諸元を有している。プロセススピードをｖ［ｃｍ／ｓ］、ニップ幅を１ｍｍとする。図３は、便宜上、小サイズ紙を片側基準としたが、中央基準でも何ら問題はない。
【００５９】
図３の転写部を等価回路で書くと、図４のようになる。図４において、ＲＤ１は感光ドラム３のうち記録材Ｐと接する部分の抵抗、ＲＤ２は感光ドラム３のうち搬送ベルト１３０と直接接する部分の抵抗、ＲＰは記録材Ｐの抵抗、ＲＢ１は搬送ベルト１３０のうち記録材Ｐと接する部分の抵抗、ＲＢ２は搬送ベルト１３０のうち感光ドラム３と直接接する部分の抵抗である。
【００６０】
画像形成中、転写電流はＲＤ１→ＲＰ→ＲＢ１というパスか、ＲＤ２→ＲＢ２というパスを流れる。記録材を流れる電流は、これらのパスの比抵抗を求めることで得られる。
【００６１】
そこで、それぞれの抵抗を求めるとつぎのようになる。
【００６２】
0003581594.tif 000002
従って、通紙部と非通紙部との抵抗比から、それぞれに流れる電流の比が式（６）のように求まる。
【００６３】
0003581594.tif 000003
これより、記録材に流れる電流は、転写電流をＩｔｒとすると、式（７）のようになる。
【００６４】
0003581594.tif 000004
これより、紙面上電荷密度は式（８）のように表すことができる。
【００６５】
0003581594.tif 000005
図５は、式（８）を用いて、紙幅χ［ｃｍ］を変化させたとき、紙面上面電荷密度がどのように変わるかを示した図である。他のパラメータの値を参考に示すと、ｔＤ＝２０［μｍ］、ρＤ＝１０１４［Ωｃｍ］、ｔＢ＝８０［μｍ］、ρＢ＝１０１３［Ωｃｍ］、ｔＰ＝１００［μｍ］、ρＰ＝１０１４［Ωｃｍ］、ｙ＝３０［ｃｍ］、ｖ＝１０［ｃｍ／ｓ］、ニップ幅＝１ｍｍである。
【００６６】
これを見ると、通紙する記録材の幅χが２６．８ｃｍ以下になると、紙面上電荷密度が２４ｐＣ／ｃｍ２以下となり、濃度薄となって転写不良が発生する。従って、幅χが２６．８ｃｍ以下、すなわち葉書、縦送りＡ４用紙等に転写不良なく画像形成を行うには、この条件下では不可能である。
【００６７】
そこで、本発明では、転写帯電器２４を先の図１のように構成した。すなわち、帯電器２４は帯電部材７０を有し、帯電部材７０は、転写ベルト１３０の記録材搬送方向と直交する直交方向（スラスト方向）に延びる導電性の板材からなる。この板材からなる帯電部材７０は、スラスト方向の長さを変えられるように、記録材搬送方向と同方向の幅をスラスト方向上で変化させてあり、そして円筒を切り欠いた支持体７２の表面に支持して、円筒面に沿う形状に設けられている。本実施例では、帯電部材７０の記録材搬送方向の幅は、スラスト方向の一端から他端に向けて連続的に一様に小さくなるように変化している。
【００６８】
この帯電部材７０は、支持体７２の中心軸７４を図示しない取り付け部に枢着することにより、周方向に回転可能とされている。帯電部材７０は、中心軸７４の一端に取り付けたギヤ７６と、これに歯合した駆動装置８０側のギヤ７８を介して、駆動装置８０により回転される。その回転量はＣＰＵ８２に制御される。
【００６９】
これにより、通紙する記録材の幅のみならず、記録材の体積抵抗率／厚さ、搬送ベルトの体積抵抗率／膜厚、感光ドラムの体積抵抗率／膜厚、プロセススピードに応じて、帯電部材７０の搬送ベルト１３０と接触する部分のスラスト長さｙを可変にできる。
【００７０】
従って、画像形成装置の設置環境や記録材の放置環境等によって常に変化する感光ドラム、搬送ベルト、記録材等の物性値に左右されることなく、最大サイズ幅以下の幅の記録材への画像形成において、適切な電荷量を安定に供給して、良好な転写を行うことができる。
【００７１】
以下、本発明をさらに説明する。
【００７２】
たとえば幅１０ｃｍの記録材に画像形成する場合、図１の帯電部材７０のスラスト長さをｙ［ｃｍ］、式（８）に必要なパラメータを、たとえばｔＤ＝２０［μｍ］、ρＤ＝１０１４［Ωｃｍ］、ｔＢ＝８０［μｍ］、ρＢ＝１０１３［Ωｃｍ］、ｔＰ＝１００［μｍ］、ρＰ＝１０１４［Ωｃｍ］、χ＝１０［ｃｍ］、ｖ＝１０［ｃｍ／ｓ］、ニップ幅＝１ｍｍとして、紙上面電荷密度を計算し、横軸に転写帯電器のスラスト長さｙ、縦軸に計算した紙上面電荷密度をとって図示すると、たとえば図６のようになる。
【００７３】
これによれば、転写帯電部材スラスト長さｙが３０ｃｍの場合は、紙上面電荷密度＝９．８６ｐＣ／ｃｍ２となって、必要電荷密度を大きく下回るが、ｙを狭めていくと徐々に面電荷密度は大きくなり、ｙ＝１６．９ｃｍまで狭めたときに必要な面電荷密度を確保できる。図６から、ｙ＜１６．９ｃｍにおいては、必要十分な面電荷密度が得られる。
【００７４】
また、上述の記録材搬送時に生じる横レジストずれ分を、図１６に示すように、α［ｃｍ］とすると、転写帯電部材７０のスラスト方向長さｙが少なくとも１０ｃｍ＋αｃｍ以上であれば、濃度を損なうことなく小サイズ紙に転写できることがわかる。したがってこの場合の転写帯電部材のｙの範囲は、１０＋α≦ｙ≦１６．９［ｃｍ］であればよい。
【００７５】
横レジストずれ分αは、通常、記録材トレイ調整後で、０＜α＜０．３［ｃｍ］程度であるが、最終的には画像形成後の記録材上の画像において正確なαの値が把握できるため、ユーザーあるいはサービスマンが画像確認の上、αの値を操作部から入力すればよい。
【００７６】
このように、紙幅によって定まる転写帯電部材スラスト長さの範囲を、以下のように数式で定義する。
【００７７】
まず、画像濃度（反射濃度）＞１．５５を保つためには、式（９）が必要十分条件である。
【００７８】
0003581594.tif 000006
上記のＲＤ１等に上記の式（１）〜（５）を代入して整理すると、
Ｉｔｒ・１０３・（ｔＤρＤ＋ｔＢρＢ）／２４）＞
（ｔＤρＤ＋ｔＢρＢ＋ｔＰρＰ）ｙ−（ｔＰρＰχ）
となる。これから、ｙについて解くと、式（１０）のようになる。
【００７９】
0003581594.tif 000007
式（１０）の右辺の値をＺとすると、
0003581594.tif 000008
本実施例では、最大画像幅は約３０．５ｃｍであることから、ｙの取るべき範囲は、紙幅（スラスト方向長さ）をχ［ｃｍ］として、
Ｚ≦３０．５ｃｍのときは、
χ＋α≦ｙ≦Ｚ  （ただし、０＜α＜０．３）            ・・・（１２）
Ｚ＞３０．５ｃｍのときは、
ｙ＝３０．５＋α  （ただし、０＜α＜０．３）        ・・・（１３）
である。
【００８０】
式（１２）、（１３）に先ほど用いたパラメータを代入し、横軸に紙幅、縦軸に画像反射濃度＞１．５５を達成するために必要な転写帯電部材スラスト長さの最大値をプロットすると、図７のようになる。図７には、紙幅によって決まる必要最小限の転写帯電部材スラスト長さも同時にプロットしてある。
【００８１】
図７から、たとえば幅２０ｃｍの記録材に画像形成する際は、転写帯電部材スラスト長さが２０＋α［ｃｍ］以上、２４．７ｃｍ以下であれば、反射濃度が１．５５以上確保可能であることが示される。
【００８２】
本実施例では、手差し給紙部において、あるいはカセット給紙部において、記録材の紙幅χが常時検知され、その情報信号が図１のＣＰＵ８２へ入力される。転写帯電器２４の帯電部材７０の駆動装置８０は、パルスモータ等の正逆転モーターと、その軸部に設けたギヤ７８等を含む。ＣＰＵ８２によりモーターの回転角が所定に正逆転制御されることにより、帯電部材７０が回転し、帯電部材７０の所望の幅が搬送ベルト１３０および記録材Ｐを挟んで感光ドラム３と当接する。ＣＰＵ８２は、帯電部材７０のスラスト方向の長さが、式（１２）または（１３）によって定まる範囲内に収まり、かつモーターの回転が最も少なくなるように、駆動装置８０を制御する。
【００８３】
本実施例では、図３に示したように、記録材Ｐが搬送方向に対して搬送ベルト１３０の端を搬送される場合を想定しているが、記録材Ｐが常時スラスト方向中央に規制され、搬送される場合でもよい。その場合は、図８に示すように、帯電部材７０の搬送ベルト１３０の搬送方向と同方向の幅を、スラスト方向の中央部で大きく、スラスト方向の一端および他端に向けて一様に小さくなるように変化させればよい。
【００８４】
記録材の紙幅（スラスト方向長さχ）の検知は、機械式センサーや光学式センサーを用いて自動的に判別するほか、操作者が操作部等から紙幅を入力することにより検知に代えてもよい。
【００８５】
また記録材の体積抵抗率／厚さ、搬送ベルトの体積抵抗率／膜厚、感光ドラムの体積抵抗率／膜厚も、装置内にセンサー等を設置して測定しても、また操作者が操作部から値を入力してもよい。
【００８６】
また式（１２）および（１３）に入力するパラメータは、全て操作者が操作部などから値を入力してもよいし、装置内のメモリーに予め記憶させてもよい。
【００８７】
また、以上では記録材担持体として搬送ベルトを示したが、転写ドラムであってもよい。また中間転写体の二次転写部であってもよい。この場合、感光ドラムを中間転写体に置き換えればよい。被帯電体としての像担持体は、感光ドラムなどの電子写真感光体に限らず、静電記録における誘電体であってもよい。
【００８８】
現像器１（１ａ〜１ｄ）としては、いずれの方式の現像方法であってもよい。
【００８９】
一般に、現像方法は一成分現像法と二成分現像法に大別され、一成分現像法は、非磁性トナーについてはブレード等で現像スリーブ上にコーティングし、磁性トナーについては磁気力によって現像スリーブ上にコーティングし、現像スリーブの回転により像担持体と対向した現像部に搬送し、トナーを像担持体と非接触状態で現像する一成分非接触現像法、像担持体と接触状態で現像する一成分接触現像法があり、二成分現像法は、トナー粒子と磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用し、これを磁気力で現像スリーブ上にコーティングし、現像スリーブにより現像部に搬送して、現像剤を像担持体と非接触状態で現像する二成分非接触現像法と、像担持体と接触状態で現像する二成分接触現像法とがある。画像の高画質化や高安定性の面から、二成分接触現像法が多く用いられる。
【００９０】
本実施例では、必要な紙面上面密度の値を２４ｐＣ／ｃｍ２としたが、必要な紙面上面密度は、たとえばトナーの持つ摩擦帯電電荷量（トリボ）やトナーの種類、あるいは画像形成装置の設置環境等によって変化するため、これに限定されるものではない。また、χ＋α＞Ｚとなった場合、ｙ＝χ＋αとすることにより、転写不良を最小限に食い止めることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接触式の転写帯電器の帯電部材として、記録材担持体の搬送方向と直角のスラスト方向に延びる導電性の板材を使用し、この板材の搬送方向と同方向の幅をスラスト方向上で連続的に変化させ、帯電部材の記録材担持体と接する部分のスラスト方向の長さｙ［ｃｍ］が、記録材の前記スラスト方向と同方向の長さχ［ｃｍ］と、Ｚ＝｛Ｉｔｒ・（１０３／２４ｖ）・（ｔＤρＤ＋ｔＢρＢ）＋ｔＰρＰχ｝／（ｔＤρＤ＋ｔＢρＢ＋ｔＰρＰ）｛ただし、Ｉｔｒ：転写電流［μＡ］、ｔＤ：像担持体の膜厚［μｍ］、ρＤ：像担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔＢ：記録材担持体の厚さ［μｍ］、ρＢ：記録材担持体の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｔＰ：記録材の厚さ［μｍ］、ρＰ：記録材の体積抵抗率［Ωｃｍ］、ｖ：プロセススピード［ｃｍ／ｓ］｝なるＺとに関し、横レジストずれ量をα［ｃｍ］として、Ｚ≦３０．５ｃｍのとき、χ＋α≦ｙ≦Ｚ（ただし、０＜α＜０．０３）、Ｚ＞３０．５ｃｍのとき、ｙ＝χ＋α（ただし、０＜α＜０．０３）を満たすようにすることにより、環境等により像担持体や記録材担持体、記録材等の物性値に変化があっても、接触式の転写帯電器により記録材のサイズに関係なく、像担持体上の可視画像を記録材に良好に転写して、転写不良のない高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例における転写帯電器を示す斜視図である。
【図２】紙面上電荷密度と画像濃度の関係を示す図である。
【図３】小サイズ紙転写時の転写部を示す断面図である。
【図４】図３の転写部の等価回路を示す図である。
【図５】紙面上電荷密度と紙幅χとの関係を示す図である。
【図６】帯電部材スラスト長さｙと紙面上電荷密度との相関を示す図である。
【図７】紙幅χと帯電部材スラスト長さｙとの相関を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例における転写帯電器を示す斜視図である。
【図９】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図１０】図９の画像形成装置の転写部を示す断面図である。
【図１１】図１０の転写部による時間Δｔ秒間での転写の記録材の対象面積を示す斜視図である。
【図１２】小サイズ紙転写時の転写部を示す断面図である。
【図１３】感光ドラムの表面電位を示す図である。
【図１４】記録材搬送部分の一部を拡大して示す斜視図である。
【図１５】従動コロの傾きによる搬送記録材の横ズレ発生を示す説明図である。
【図１６】横ズレ発生時の小サイズ紙の転写部を示す図である。
【符号の説明】
３、３ａ〜３ｄ        感光ドラム
２４、２４ａ〜２４ｄ  転写帯電器
７０  帯電部材
７２  支持体
８０  駆動装置
８２  ＣＰＵ
Ｐ    記録材
【図１】
0003581594.tif 000009
【図２】
0003581594.tif 000010
【図３】
0003581594.tif 000011
【図４】
0003581594.tif 000012
【図５】
0003581594.tif 000013
【図６】
0003581594.tif 000014
【図７】
0003581594.tif 000015
【図８】
0003581594.tif 000016
【図９】
0003581594.tif 000017
【図１０】
0003581594.tif 000018
【図１１】
0003581594.tif 000019
【図１２】
0003581594.tif 000020
【図１３】
0003581594.tif 000021
【図１４】
0003581594.tif 000022
【図１５】
0003581594.tif 000023
【図１６】
0003581594.tif 000024