(57)【要約】【課題】コスト負担が小さく、文字中抜けや濃度むらのない高画質の画像が安定して得られる、小型の画像形成装置を提供する。【解決手段】回転する像担持体から記録媒体上にトナー像を転写し画像を形成する画像形成装置において、像担持体に重ねられた記録媒体に接触する複数の転写ロール５ａ，５ｂと、複数の転写ロール５ａ，５ｂを像担持体に向けて圧接し、回転方向と逆方向に回転することにより複数の転写ロール５ａ，５ｂを回転方向に一斉に回転させるとともに、複数の転写ロール５ａ，５ｂに給電する給電ロール５ｋとを備え、複数の転写ロール５ａ，５ｂは、給電ロール５ｋから給電された電圧を記録媒体に印加するとともに、記録媒体を像担持体と協動して搬送する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持して所定の回転方向に回転する像担持体から被転写体上にトナー像を転写し、転写したトナー像を該記録媒体上に定着させることにより画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体に重ねられた記録媒体に接触する複数の転写ロールと、
前記複数の転写ロールを前記像担持体に向けて押圧し、前記回転方向と逆方向に回転することにより該複数の転写ロールを該回転方向に一斉に回転させるとともに、該複数の転写ロールに給電する給電ロールとを備え、
前記複数の転写ロールは、前記給電ロールから給電された電圧を該記録媒体に印加するとともに、前記記録媒体を前記像担持体と協動して搬送するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写ロールは、各転写ロール毎に単一の部材により成形されたものであ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】
前記複数の転写ロールのうち、前記回転方向の最上流に配置された転写ロールは、該最上流に配置された転写ロール以外の何れの転写ロールよりも抵抗値が大きいものであることを特徴とする請求項１又は２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、電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像保持体上に形成されたトナー像を転写用紙などの転写材へ転写する手段としては、像保持体との間にニップ部を形成する接触式転写手段である転写ロールが広く用いられ（例えば、特開昭４９−２４１３９号公報など）、さらに転写ロールに中高抵抗の弾性層を設けることにより感光体ドラムと転写材との密着性を良好に保持して安定した転写電界を形成し良好な画像を得られ方法も広く知られている。
【０００３】
しかしながら、従来から用いられている転写ロールによってニップ部に形成される転写電界は、そのニップ部に限定されず、感光体ドラムの回転方向、ニップ部の上流に生じる微少な空隙（以下、「ニップ部上流側領域」と呼ぶ。）にも形成される。そこで、高濃度のトナー像を転写するために電界強度を強めると、ニップ部上流側領域にパッシェン限界以上の電界が形成され、放電が生じることがある。このような放電が生じると、放電により生成されたイオンにより感光体上のトナー像が除電もしくは逆極性に帯電されるため、トナー像が感光体から被転写体へ転写しにくい状態となる（以下、「放電マーク」と呼ぶ。）。
【０００４】
この問題を解決するために、例えば特開平１１−２５８９２２号公報には、本来の転写ロールの上流に放電抑制用ロール、下流に剥離補助用ロールを設け、それぞれ独立に電圧を印加して、放電マークを防止する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１１−２５８９２２号公報に開示された技術では、以下のような問題がある。
【０００６】
近年、複写機に対しても小型化の要求が強く、その要求に応えるために、小径の感光体、例えばφ３０ｍｍのものなどが用いられる傾向にある。そのように小径の感光体に接触させて複数のロールを配置するためには、個々のロールサイズを、φ３〜５ｍｍ程度とする必要があり、感光体とロールとの間を通過する被転写体を搬送するために、例えばφ２ｍｍ程度の芯金を使うと、弾性層の厚みを１〜２ｍｍ程度に抑える必要がある。また、φ３〜５ｍｍ程度の小径のロールに、例えば５００ｇ程度の荷重をかけて感光体に押圧すると、長手方向に大きな撓みが生じてしまうという問題がある。
【０００７】
図１は、芯金の径を変化させたときに、ロールに加える荷重と撓み量との関係を示す図である。
【０００８】
図１に示すように、撓み量は、ロールに加える荷重に比例し、かつ芯金の径が細いほど大きくなるので、芯金の径が細い場合には、ロールの長手方向全域に亘りロールを感光体に均一な圧力で押圧するのが難しいため、充分な転写荷重が得られない。
【０００９】
したがって、このように弾性層の厚みが薄い転写ロールを用いると、局所的に圧力の強い部分が生じ、文字中抜けが発生しやすい上、弾性層によって所定の抵抗値を得る場合には、周方向に抵抗ムラが生じ易いため、濃度ムラが発生するという問題がある。また、転写電界を抑制するために複数のロールに異なる電圧を印加する場合には、各ロール毎に給電電極を設けるとともに、高電圧印加経路を個別に設ける必要があり、コスト負担が大きいという問題もある。
【００１０】
さらに、複数のロールの周速がわずかでもずれると、各ロール間で被転写体に弛みや張りが発生し、被転写体と感光体との密着性がなくなることから画質欠陥を引き起こしたり、紙詰まりを引き起こすという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、コスト負担が小さく、文字中抜けや濃度むらのない高画質の画像が安定して得られる、小型の画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、トナー像を担持して所定の回転方向に回転する像担持体から記録媒体上にトナー像を転写し、転写したトナー像を該記録媒体上に定着させることにより画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体に重ねられた記録媒体に接触する複数の転写ロールと、
上記複数の転写ロールを上記像担持体に向けて押圧し、上記回転方向と逆方向に回転することにより該複数の転写ロールを該回転方向に一斉に回転させるとともに、該複数の転写ロールに給電する給電ロールとを備え、
上記複数の転写ロールは、上記給電ロールから給電された電圧を該記録媒体に印加するとともに、上記記録媒体を上記像担持体と協動して搬送するものであることを特徴とする。
【００１３】
このように１つの給電ロールにより、複数の転写ロールを表面駆動するため、転写ロールの周速度は、その外径によらず給電ロールの周速と等しくなり、転写ロール外径精度が高くなくても像担持体と協動して記録媒体を搬送することができるので、記録媒体を搬送する際の弛みや張りなどを防止することができるとともに、細径の転写ロールを用いても均一なニップ圧が得られるとともに、周方向の抵抗ムラの影響をほとんど受けないので、中抜けや濃度むらなどの画質欠陥を回避できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図２は、本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１６】
図２に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１と、その感光体ドラム１を均一に帯電させる帯電器２と、均一に帯電した感光体ドラム１に露光光を照射して静電潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像装置４と、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を所定の転写位置で記録媒体に転写する転写装置５と、記録媒体に転写した後に感光体ドラム１上に残留するトナーをクリーニングする感光体ドラムクリーナ７と、記録媒体を収納する用紙トレイと８、用紙トレイからフィードロール９で送り出された記録媒体を所定のタイミングで転写位置に搬送するレジストレーションロール１０と、転写装置でトナー像が転写された記録媒体にそのトナー像を定着させる定着装置６とを備えている。
【００１７】
本実施形態の転写装置５は、レジストレーションロール１０から搬送された記録媒体に接触する２つの転写ロール５ａ，５ｂと、その２つの転写ロール５ａ，５ｂを感光体ドラム１に押圧し、矢印Ａ方向と逆方向の矢印Ｂ方向に回転することにより２つの転写ロール５ａ，５ｂを矢印Ａ方向に一斉に回転させるとともに、２つの転写ロール５ａ，５ｂに給電する給電ロール５ｋとを備えており、給電ロール５ｋには直流電源５ｍが接続されている。さらに、給電ロール５ｋには、クリーナ５ｎが設けられている。
【００１８】
そして、２つの転写ロール５ａ，５ｂは、給電ロール５ｋから給電された電圧を記録媒体に印加するとともに、その記録媒体を感光体ドラム１と協動して搬送する。
【００１９】
このように１つの給電ロール５ｋにより、２つの転写ロール５ａ，５ｂを表面駆動しているため、転写ロール５ａ，５ｂの周速度は、その外径によらず給電ロール５ｋの周速と等しくなり、転写ロール５ａ，５ｂの外径精度が高くなくても感光体ドラム１と協動して記録媒体を搬送することができるので、記録媒体を搬送する際の弛みや張りなどを防止することができる。また、給電ロール５ｋによって、ロールの軸方向全長に渡り、転写ロール５ａ，５ｂを押圧しているので、たとえ転写ロール５ａ，５ｂがφ２ｍｍやφ３ｍｍといった細径のものであっても均一なニップ圧を得ることが可能である。
【００２０】
従来、複数の転写ロールを駆動して記録媒体を搬送する場合には、転写ロールの回転数を一致させたり、ロール外径を高精度に一致させる調整が必要であったが、そのような調整が不要となるので、例えば研磨工程などを省いた、外径バラツキが０．５ｍｍ程度のロールであっても、転写ロール５ａ，５ｂに適用することができる。
【００２１】
この画像形成装置を用いて画像を形成するには、先ず、感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させ、帯電器２により感光体ドラム１を均一に帯電させ、画像信号に基いて変調した露光装置３の露光光をその感光体ドラム１に照射し、画像信号に応じた静電潜像を形成する。そして、その静電潜像を現像装置４のトナーで現像することにより感光体ドラム１にトナー像を形成する。
【００２２】
一方、用紙トレイ８から記録媒体をフィードロール９で送り出し、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写位置まで回転するタイミングに合わせて、その記録媒体をレジストレーションロール１０で搬送する。
【００２３】
転写位置では、上流側の転写ロール５ａおよび下流側の転写ロール５ｂそれぞれに給電ロール５ｋから共通に給電され、その給電された電圧が、２つの転写ロール５ａ，５ｂと感光体ドラム１との間を通過する記録媒体に印加され、記録媒体上に形成された転写電界により感光体ドラム１に形成されたトナー像がその記録媒体に転写される。
【００２４】
記録媒体上に転写されたトナー像は、さらに定着装置６で加熱及び加圧されて、記録媒体に定着され画像が形成される。
【００２５】
ここで、本実施形態の感光体ドラム１は、矢印Ａ方向に２４０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転するように設定されているが、これに限定されない。
【００２６】
図３及び図４は、本実施形態に用いる転写装置の転写ロールと給電ロールの一例を示す図である。
【００２７】
図３及び図４において、記録媒体に接触する転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃと、その転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを感光体ドラム１に圧接し、矢印Ｂ方向に回転することにより転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを矢印Ａ方向に一斉に回転させるとともに、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃに給電する給電ロール５ｋとを備えている。給電ロール５ｋは、図示しない電源に接続され、
転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃは、給電ロール５ｋから給電された電圧を記録媒体に印加するとともに、その記録媒体を感光体ドラム１と協働して搬送するように構成されている。
【００２８】
図３に示す例においては、給電ロール５ｋは、φ１２ｍｍで、転写ロール５ａ，５ｂは、上流側の転写ロールがφ２ｍｍ、下流側ｎ転写ロールがφ４ｍｍに設定され、２つの転写ロール５ａ，５ｂがφ３０ｍｍの感光体ドラム１に記録媒体を挟んで接触するように配置され、図４に示す他の例においては、給電ロール５ｋは、φ１８ｍｍで、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃは、上流側の転写ロール５ａがφ４ｍｍ、下流側の転写ロール５ｃがφ５ｍｍ、さらに、それらの中間にある転写ロール５ｂがφ２ｍｍに設定され、３つの転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃがφ３０ｍｍの感光体ドラム１に記録媒体を挟んで接触するように配置されている。
【００２９】
ここで、感光体ドラム１の外径がφ３０ｍｍの場合には、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃの外径は、φ３ｍｍ〜φ５ｍｍとすることが好ましい。
【００３０】
転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを形成する部材としては、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）、シリコーン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレン）、ウレタンなどのゴム材にＣＢを混入して抵抗を調整したものを用いることができる。
【００３１】
本実施形態に用いる転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃは、芯金を含まない棒状の導電性弾性部材であり、押し出し成型によって製造することができる。
【００３２】
一般に、押し出し成型により製造されたロールは、押し出し方向の抵抗ムラが比較的小さいのに対して、それと直交するロール周方向の抵抗ムラが大きいが、本実施形態の転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃは、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを回転駆動する給電ロール５ｋに接触することにより電圧が給電され、常に転写ロール全体転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃに電流が流れるため、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃの周方向に抵抗ムラがあっても、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃから記録媒体を介して感光体ドラム１に流れる電流にはほとんど影響がなく、記録媒体上には安定した転写電界が形成される。
【００３３】
次に、給電ロール５ｋは、外径φ３０ｍｍ（端部の軸受け嵌合部はφ８ｍｍ）のアルミ合金からなるロールを用いる。この給電ロール５ｋを、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを挟んで感光体ドラム１に対向させる。なお、給電ロール５ｋの軸受けは導電性樹脂からなり、その軸受けに電源から電圧が印加されるようになっている。
【００３４】
給電ロール５ｋの外周には、クリーナ５ｎが設けられる。このクリーナ５ｎは、紙詰まりや、原稿のサイズと記録媒体のサイズとが異なり、感光体ドラム１上のトナーが転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを介して給電ロール５ｋに付着した場合など、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃへの給電が良好に行えなくなるのを防止するもので、例えば厚さ１〜３ｍｍのウレタンゴムからなるブレード形状のものを、ドクター方向に１〜２ｇ／ｍｍ程度の圧接力で当接する。
【００３５】
なお、ゴム材料からなるブレード形状のクリーナは、長期に渡って給電ロール５ｋにトナーが付着しない状態が続くと、給電ロール５ｋとの摩擦力が大きくなり、ビビリ音が発生したり、さらにひどくなると接触部分のエッジが欠けたりする。したがって、ゴムのブレードにかえて、５０〜２００μｍの燐青銅などの薄金属板、あるいは１００〜５００μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＩ（ポリイミド）などの樹脂フィルムをドクター方向で当接させるスクレーパを用いることもできる。この場合、給電ロール５ｋよりも固い材料を用いると、給電ロール５ｋ表面に傷をつけてしまい、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃへの給電時に部分的な異常放電を起こし、転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃ表面を劣化させることがあるので、スクレーパの材料としては、給電ロール５ｋよりも柔らかい、摩耗しやすいものを用いることが好ましい。
【００３６】
図５は、転写ロールの抵抗測定法を示す図である。
【００３７】
図５に示すように、本実施形態の転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃは、ガイド部材２４によりガイドされた１組の金属板２０に挟み、その上に５００ｇの重り２２を乗せた上、直流高圧電源２３から１組の金属板２１間に３０μＡの一定電流を流し、３０秒後の印加電圧を計測することにより抵抗値を求める。
【００３８】
この測定方法を用いて、押し出し成型によって芯金を含まない棒状の導電性弾性部材を製造し、その部材を用いることにより、例えば６〜１２ＬｏｇΩの抵抗値の転写ロール５ａ，５ｂ，５ｃを得ることができる。
【００３９】
次に、図３に基いて転写ロールの抵抗値について説明する。
【００４０】
先ず、下流側の転写ロール５ｂのみを配置した場合に、下流側の転写ロール５ｂの抵抗値が９ＬｏｇΩを超えると、給電ロール５ｋから下流側の転写ロール５ｂに給電する電圧が著しく高く（６ｋＶ以上）なり、抵抗値が７ＬｏｇΩより低いと、下流側の転写ロール５ｂの長さよりも狭幅の記録媒体に転写する際に、下流側の転写ロール５ｂから非通紙部を介して感光体ドラム１に電流が流れ、その電流により感光体ドラム１が本来の帯電極性とは逆の極性に帯電するため、通紙部と非通紙部における帯電器通過後の帯電電位に差異が生じて濃度ムラが発生してしまう。そこで、下流側の転写ロール５ｂは、抵抗値を７ＬｏｇΩ以上、かつ９ＬｏｇΩ以下とする必要がある。
【００４１】
次に、下流側の転写ロール５ｂの抵抗値を８ＬｏｇΩとし、上流側の転写ロール５ａの抵抗値を６〜１２ＬｏｇΩに変化させたところ、抵抗値が９ＬｏｇΩより低い場合は、給電ロール５ｋから給電される電圧が高濃度部の転写が良好になる電圧より低い電圧であるにも拘わらず放電マークが発生してしまう。したがって、上流側の転写ロール５ａは、抵抗値を９ＬｏｇΩ以上にして、下流側の転写ロール５ｂの抵抗値よりも大きくなるように調整する。
【００４２】
図６は、本実施形態の転写装置の作用を説明する模式図であり、図６（ａ）は、従来から用いている、比較例として示す転写ロールを示し、図６（ｂ）は、本実施形態の２つの転写ロールを示す。
【００４３】
図６（ａ）に示すように、比較例として示す転写ロール１５は、芯金１５ａの周囲に導電性弾性部材１５ｂが被覆されている。電源１５ｍから芯金１５ａに給電されると、図のハッチ部分のような導電路が形成される。一方、図６（ｂ）に示すように、本実施形態の２つの転写ロール５ａ，５ｂは、１つの給電ロール５ｋにそれぞれ接触し、電源５ｍから給電ロール５ｋに給電されると、各接触部から図のハッチ部分のような導電路が形成される。２つの転写ロール５ａ，５ｂそれぞれは、単一部材により所定の抵抗を有するように成形され、芯金を有さず、各導電路の抵抗値は、上流側の転写ロール５ａの方が、下流側の転写ロール５ｂよりも抵抗値が高くなっている。
【００４４】
したがって、比較例においては、転写ロール１５と感光体ドラム１とにより形成されるニップ部のニップ圧は、転写ロール１５の導電性弾性部材１５ｂの厚みに左右され、導電性弾性部材１５ｂの厚みが薄い転写ロール１５では局所的に圧力の強い部分が生じるため、文字中抜けが発生しやすい。また、転写ロール１５の製造時に、周方向の抵抗ムラが生じやすく、導電性弾性部材１５ｂの厚みが薄い転写ロール１５では、それが導電路の抵抗値の周方向におけるばらつきとなって現れるため、濃度ムラが発生しやすい。
【００４５】
これに対して、本実施形態の転写ロール５ａ，５ｂは、導電性を有する単一の弾性部材により所定の抵抗を有するように成形されたものであり、感光体ドラム１と転写ロール５ａ，５ｂとにより形成されるニップ部のニップ圧は、転写ロール５ａ，５ｂの直径に左右され、充分な弾性が得られることから、局所的な圧力の集中による文字中抜けを防止することができる。また、導電路は、転写ロール５ａ，５ｂの全断面によって形成されるため、転写ロール５ａ，５ｂの製造時に、周方向の抵抗ムラがあっても導電路の抵抗値にほとんど影響がなく、濃度ムラの発生を抑制することができる。
【００４６】
さらに、上流側の転写ロール５ａは、下流側の転写ロール５ｂよりも抵抗が高く設定されているので、上流の導電路の電圧降下が大きくなり、上流の転写ロール５ａ近傍において感光体ドラム１と記録媒体との間の空隙に生じる転写電界が低く抑えられている。一方、トナー像の転写が行われる、下流の導電路近傍においては、高濃度部のトナーを転写するのに十分な転写電界が形成できるように抵抗値が設定されている。したがって、上流の空隙で放電が生じないので、放電マークが防止されるとともに、感光体ドラム１に形成されたトナー像は、ハイライト部から高濃度部まで効率よく転写することができる。
【００４７】
ここで、本実施形態では、転写ロールが２つの場合について説明したが、転写ロールは３つ以上であってもよいが、３つ以上の場合には、最上流の転写ロールによって形成される導電路の抵抗値を、他の転写ロールによって形成される導電路の抵抗値より大きくする必要がある。
【００４８】
【発明の効果】
この発明の画像形成装置によれば、転写ロール外径精度が高くなくても像担持体と協動して記録媒体を搬送することができるので、記録媒体を搬送する際の弛みや張りなどを防止することができる上、周方向の抵抗ムラの影響をほとんど受けないので、コスト負担が小さく、文字中抜けや濃度むらのない高画質の画像が安定して得られ、さらに、装置の小型化にも資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】芯金の径を変化させたときに、ロールに加える荷重と撓み量との関係を示す図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図３】本実施形態に用いる転写装置の転写ロールと給電ロールの一例を示す図である。
【図４】本実施形態に用いる転写装置の転写ロールと給電ロールの他の例を示す図である。
【図５】転写ロールの抵抗測定法を示す図である。
【図６】本実施形態の転写装置の作用を説明する模式図である。
【符号の説明】
１　　感光体ドラム
２　　帯電器
３　　露光装置
４　　現像装置
５　　転写装置
５ａ　　上流側の転写ロール
５ｂ　　下流側の転写ロール
５ｃ　　中間の転写ロール
５ｋ　　給電ロール
５ｍ　　電源
５ｎ　　クリーナ
６　　定着装置
７　　感光体ドラムクリーナ
８　　用紙トレイ
９　　フィードロール
１０　レジストレーションロール
１５　転写ロール
１５ａ　芯金
１５ｂ　導電性弾性部材
２１　金属板
２２　重り
２３　高圧直流電源
２４　ガイド部材
８　　フィードロール
９　　レジロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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