JP2000003101A - 転写装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写材の性状等が変化した場合でも、転写不
良や転写電流過剰によるガサツキ画像を生じることな
く、良好な転写画像を得る。 【解決手段】 中間転写体５上のトナー像を、転写ベル
ト６に吸着させた転写材Ｐに、転写ベルト６に転写バイ
アスを印加することで転写する。転写バイアス印加電源
２８は、定電圧回路と定電流回路とを直列に接続して構
成する。定電圧回路から発生する電圧値を、例えば、転
写材の性状（温湿度による抵抗変動、長手方向サイズ、
厚さ等）等に応じて変化させることで、種々のサイズの
転写材、両面高抵抗紙、トナー載り量大という最悪条件
下においても転写不良や転写電流過剰によるガサツキ画
像を生じることなく、良好な転写画像を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
されたトナー像を転写材に転写する転写装置、及びこれ
を備えた複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、中間転写体を使用したカラーの
画像形成装置においては、第１の像担持体に対するトナ
ー像（可転写画像）の形成、そのトナー像の中間転写体
への一次転写工程の繰り返しにより中間転写体に複数色
のトナー像からなるカラー画像を形成した後、このカラ
ー画像を転写材に一括して二次転写させることにより、
カラー画像を得るようにしている。

【０００３】特に、第１の像担持体及び中間転写体とし
て、それぞれドラムタイプの感光体（感光ドラム）と中
間転写体（中間転写ドラム）とを組み合わせ、これらの
外径比とギヤ比とを等しくすることで、各成分色画像の
重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることができ
る。

【０００４】ところで、ドラムタイプの中間転写体を用
いた場合、転写材の中間転写体からの分離が問題とな
る。これは、トナー像を中間転写体から転写材に転写す
る際、転写電荷が転写材に供給されその電荷によって転
写材が中間転写体に吸着する静電気力が働くためであ
る。

【０００５】上記静電気力に打ち勝ち、転写材を中間転
写体から分離させる手段としては、分離帯電器による静
電分離、転写ベルトによる吸着分離があるが、大口径の
中間転写ドラムからの分離には分離帯電器による静電分
離では不十分であり、転写ベルトによる吸着分離に頼ら
ざるを得ない。

【０００６】転写ベルトを転写手段として用いる場合、
その転写バイアス制御は、ベルトの抵抗ムラ、環境によ
る抵抗変動や転写工程の繰り返しによるベルトのチャー
ジアップを考慮して、転写バイアスを定電流制御して、
常に転写材にはベルト周期、抵抗変動によらず一定の転
写電荷が与えられる構成としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の画像形成装置においては、以下に述べるような問
題点がある。

【０００８】すなわち、転写ベルトをトナー像の転写手
段としてだけでなく、転写材吸着手段としても用いてい
るため、転写ベルトとして選定できる抵抗値幅が非常に
狭くなる。紙などの転写材は、その抵抗値が環境依存で
数桁も変化するため、そのような性状の異なる転写材を
確実に分離させるためには、ベルト抵抗はある程度高く
なければならない。

【０００９】逆にベルトの抵抗が高くなると、トナー像
の転写に必要とされる電荷を紙裏に供給するための電圧
が高くなり、その結果、中間転写体との間で異常放電が
発生し、画像不良となってしまう。

【００１０】本出願人らの検討によれば、中間転写体と
して５×１０⁶ Ω（１ｋＶ印加時）を用いた場合、転写
ベルトの体積抵抗としては、１０⁸ 〜１０⁹ Ω程度が、
吸着分離性と転写性とが両立できる範囲であることが分
かった。

【００１１】しかしながら、転写ベルトを定電流制御す
る場合、上記転写ベルトの抵抗値では小サイズの紙や自
動両面によって一旦定着器を通過し、抵抗が非常に高く
なった紙などに転写する際に、転写電流が非通紙部に流
れ込み、発生電圧が低下し紙裏に十分な転写電荷が与え
られない。

【００１２】図７に上述の概念図を示す。中間転写体５
と転写ベルト６とが当接しているニップ部分に転写材Ｐ
が挟持されている。転写材Ｐの抵抗が中間転写体５、転
写ベルト６よりも高くなる場合、図中に矢印で示すよう
に、転写電流Ｃは、相対的に負荷インピーダンスの低い
方に流れ込み、発生電圧が下がり転写材Ｐには十分な電
荷が与えられない。

【００１３】例えば、Ａ３対応のプリンタ・複写機等
で、Ａ４Ｒ（Ａ４縦）通紙を行う場合が顕著な例であ
る。

【００１４】上記の現象は、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境で
は、中間転写体５や転写ベルト６の抵抗も下がった状態
のとき、また、両面プリントで一旦定着器を通過した紙
をプリントするときなどに発生しやすい。

【００１５】さらにカラーの画像形成装置等では、イエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色で二
次色であるレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー
（Ｂ）を表現する場合、例えば、ブルーは（マゼンタ＋
シアン）となり、トナーの載り量が通常の単色（一次
色）よりも多くなるので、その分、転写電荷も多く必要
とする。そのため、上記の問題は、トナー量が従来より
も多くなるカラーの複写機、プリンタ等の画像形成装置
に発生しやすい。

【００１６】長手方向（転写材の搬送方向に直角な方
向、以下同じ。）の紙サイズは上述のように固定ではな
く、１００〜３００mmと大きく変わり、また温湿度の変
化で中間転写体５、転写ベルト６の抵抗も変わってしま
う。上記のような状況下では、従来の定電流制御ではカ
バーしきれない点が多く、低湿／高抵抗紙、及び両面時
小サイズ紙での転写不良や、大サイズ／低抵抗紙でのハ
ーフトーン画像の転写電流過剰によるガサツキ画像が生
じてしまう。

【００１７】そこで、本発明は、転写材の性状や環境に
よることなく、転写材に対して良好なトナー像を転写す
ることのできる転写装置、及びこれを備えた画像形成装
置を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【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の発明は、像担持体上に形成されたトナー
像を転写材に転写する転写装置において、前記像担持体
に対して当接及び離間自在に配設された無端状の転写ベ
ルトと、該転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バ
イアス印加電源と、前記転写材の状態を判断する判断手
段と、を備え、前記転写バイアス印加電源は、定電圧回
路と定電流回路とを直列に接続して構成されるととも
に、前記判断手段の情報に基づき、前記定電圧回路から
印加する電圧値を設定する、ことを特徴とする。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１の転写装置に
おいて、前記定電圧回路から印加する電圧値を、転写材
の抵抗、転写材の搬送方向に直交する方向の幅、転写材
の厚さに応じて変化させる、ことを特徴とする。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１の転写装置に
おいて、前記上記定電圧回路から印加する電圧値を、プ
ロセススピードによって変化させる、ことを特徴とす
る。

【００２１】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記定電圧回路に、電圧値の上限を規制する上限リ
ミッタを設ける、ことを特徴とする。

【００２２】請求項５の発明は、請求項１の転写装置に
おいて、前記定電圧回路から印加する電圧値を、コント
ローラからのコマンドにより変化させる、ことを特徴と
する。

【００２３】請求項６の発明は、請求項１の転写装置に
おいて、前記定電圧回路から印加する電圧値を、装置本
体内の環境センサの情報により変化させる、ことを特徴
とする。

【００２４】請求項７の発明は、請求項１の転写装置に
おいて、前記像担持体が、複数色のトナー像を担持する
中間転写体である、ことを特徴とする。

【００２５】請求項８の発明は、複数の像担持体上に形
成されたそれぞれ色の異なるトナー像を転写材に順次に
転写する転写装置において、前記複数個の像担持体と接
触する無端状の転写ベルトと、該転写ベルトに転写バイ
アスを印加する転写バイアス印加電源と、前記転写材の
状態を判断する判断手段と、を備え、前記転写バイアス
印加電源は、定電圧回路と定電流回路とを直列に接続し
て構成されるとともに、前記判断手段の情報に基づき、
前記定電圧回路から印加する電圧値を設定する、ことを
特徴とする。

【００２６】請求項９の発明は、請求項８の転写装置に
おいて、前記定電圧回路から印加する電圧値を、各色の
トナー像を転写する毎に変化させる、ことを特徴とす
る。

【００２７】請求項１０の発明は、像担持体上にトナー
像を形成し、該トナー像を転写装置によって転写材上に
転写し、転写後のトナー像を転写材上に定着させて画像
を形成する画像形成装置において、前記転写装置が、請
求項１〜９のいずれか記載の転写装置である、ことを特
徴とする。

【００２８】〔作用〕上述の構成によると、前記定電圧
回路から発生する電圧値を、例えば、転写材の性状（温
湿度による抵抗変動、長手方向サイズ、厚さ等）等に応
じて変化させることで、種々のサイズの転写材、両面高
抵抗紙、トナー載り量大という最悪条件下においても転
写不良や転写電流過剰によるガサツキ画像を生じること
なく、良好な画像を得ることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００３０】〈実施の形態１〉図１は、電子写真プロセ
スを利用したカラーのレーザプリンタの概略断面図であ
る。同図のレーザプリンタ（以下「画像形成装置」とい
う。）は、中間転写体として中抵抗の弾性ローラ５を、
また、二次接触転写手段として転写ベルト６を使用して
いる。

【００３１】同図中、１は第１の像担持体として繰り返
し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下「感
光体ドラム」という。）であり、矢印Ｒ１方向に所定の
周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。

【００３２】感光ドラム１は回転過程で、一次帯電ロー
ラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次
いで露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学
系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して
変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによ
る走査露光系等）３による画像露光を受けることにより
目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー成
分像）に対応した静電潜像が形成される。

【００３３】次いで、その静電潜像が現像装置４の第１
現像器４１（イエロー現像器）により第１色であるイエ
ロートナーＹにより現像される。現像器４１、４２、４
３、４４は、この順に、イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックの現像器であり、回転駆動装置（不図示）によ
って図中の矢印方向に回転し、それぞれの現像器が現像
過程で感光ドラム１と対向する現像位置に配置されるよ
うになっている。

【００３４】中間転写体５は、矢印Ｒ５方向に感光ドラ
ム１と同じ周速度をもって回転駆動される。

【００３５】感光ドラム１上に形成担持された上記第１
色のイエロートナー像は、感光ドラム１と、像担持体と
しての中間転写体５との間に構成される一次転写ニップ
部を通過する過程で、一次転写バイアス印加電源２９に
よって中間転写体５に印加される一次転写バイアス２９
により形成される電界と圧力により、中間転写体５の外
周面に一次転写（中間転写）されていく。

【００３６】以下、同様に第２色のマゼンタトナー像、
第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が
順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカラー画像
に対応した合成カラートナー像（カラー画像）が形成さ
れる。

【００３７】６は転写ベルトで、中間転写体５に対応し
平行に軸受けさせて下面部に接触させて配設してある。
転写ベルト６はバイアスローラ６４とテンションローラ
６３とによって支持され、バイアスローラ６４には、二
次転写バイアス印加電源２８により二次転写バイアスが
印加され、テンションローラ６３にもバイアスローラ６
４と同じバイアスが印加されている。

【００３８】感光ドラム１から中間転写体５への第１色
〜第４色のトナー像の順次転写実行工程において、転写
ベルト６及び中間転写体クリーニングローラ８は中間転
写体５から接離可能としている。転写ベルト６は、矢印
Ｋ６方向に移動することで、中間転写体５に対して接離
する。

【００３９】中間転写体５上に重畳転写されたカラー画
像の転写材Ｐへの二次転写は、転写ベルト６が中間転写
体５に当接されるとともに、給紙カセット（不図示）か
らレジストローラ１１、転写前ガイド１０を通過して中
間転写体５と転写ベルト６との間に構成される二次転写
ニップ部に所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同
時に二次転写バイアス印加電源２８から二次転写バイア
スがバイアスローラ６４に印加される。この二次転写バ
イアスにより中間転写体５上のカラー画像は、転写材Ｐ
へ一括して二次転写される。

【００４０】トナー像転写を受けた転写材Ｐは定着器１
５へ導入され加熱定着される。

【００４１】転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体
５上に残ったトナー（二次転写残トナー）は、中間転写
体クリーニングローラ８が当接し、すべてのトナーが感
光ドラム１上の電位とは逆極性に帯電されることで、一
次転写ニップ部を介して、感光ドラム１に逆転写され、
その後、感光ドラムクリーナ１３によって除去される。

【００４２】また、同図に示す画像形成装置には、給紙
部（不図示）付近に温湿度センサが設置されており、画
像形成装置本体が設置されている環境の雰囲気温度、相
対湿度が計測されるようになっており、温湿度センサ
は、温度湿度を電圧に変換し、そのデータがＤＣコント
ローラ基板上にあるＡ／ＤコンバータによってＡ／Ｄ変
換され、画像形成装置本体を制御するＣＰＵへと送ら
れ、転写バイアスの条件分岐のデータとして用いられ
る。

【００４３】以下に本発明の詳細を述べる。

【００４４】本発明で用いた、カラー画像形成装置は、
Ａ３対応のレーザプリンタであり、カラーＡ３：３ｐｐ
ｍ、Ａ４：６ｐｐｍのプリントスピードを有している。

【００４５】プロセススピードは、３６πmm／sec であ
る。

【００４６】感光ドラム１の外径は６０mm、中間転写体
５の外径は１８０mmであり、ギヤ比は外径比と同じにし
ている。

【００４７】中間転写体５はＡ４画像を２枚分保持でき
るので、プリントスピードを変えずに上記のスループッ
トを確保できる。

【００４８】上記中間転写体５と転写ベルト６について
以下に詳述する。

【００４９】中間転写体５も、例えば円筒状の導電性支
持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂からなる
弾性層をローラ形状、さらにはその弾性層の上層に一層
以上の被覆層を有するローラ形状のものである。

【００５０】図２に中間転写体５の概略断面図を示す。
５３は剛体である円筒状の導電性支持体、５２は弾性
層、５１は表層である。

【００５１】導電性支持体５３として、厚さ３mmのアル
ミニウムの円筒を用いた。

【００５２】中間転写体５に用いる弾性層５２は、抵抗
値を重視しエピクロルヒドリンゴムにアクリロニトリル
−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）を混合させ、導電材として
ケッチェンブラックを分散させて体積抵抗率を制御した
ものを用いた。その肉厚は、転写ニップ部の形成、回転
による色ズレ、材料コスト等の面で０．５〜７mmが望ま
しく、本実施の形態では５mmの肉厚としている。また、
表層５１の膜厚は、下層の弾性層５２の柔軟性を、さら
にその下層あるいは感光ドラム表面に伝えるために、薄
層にすることが好ましく、具体的には５〜２０μｍが望
ましく、本実施の形態では１５μｍとしている。中間転
写体５のトータル外径は１８０mmである。

【００５３】中間転写体５の表層５１は二次転写残トナ
ーのクリーニング性に大きく影響するために重要であ
る。表層５１にはウレタン樹脂をバインダーとし、これ
に抵抗制御の導電材としてホウ酸アルミニウムウィスカ
ー、離型性向上を目的としてＰＴＦＥパウダーを分散さ
せたものを用いた。

【００５４】体積抵抗率の測定は、上記弾性層５２を１
００×１００mm、厚さを適宜のシート状に切り出しＡｄ
ｖａｎｔｅｓｔ社製Ｒ８３４０Ａ及びＲ１２７０４を用
い、印加電圧１ｋＶ、ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ５sec 、ｃ
ｈａｒｇｅ ３０sec 及びｍｅａｓｕｒｅ ３０sec の
条件で測定した。

【００５５】上記中間転写体５の実使用抵抗を図８に示
す方法で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性
層、離型層を含め、中間転写体５としての抵抗のことで
ある。図８において、回転駆動体（不図示）によってア
ルミシリンダ７１が矢印Ｒ７１方向に回転し、これにな
らって中間転写体５が従動回転する。その当接圧は、実
機使用状態と同等としており、総圧１kgｆである。中間
転写体５の導電性支持体５３には、高圧電源７３から一
定の直流電圧Ｖdcが印加される。中間転写体５の弾性
層、離型層を通過して流れる電流は、アルミシリンダ７
１に流入し、標準抵抗７２を介して接地される。標準抵
抗７２の両端の電圧をＶｒ〔Ｖ〕とすると、中間転写体
５の抵抗値Ｒｃは次式によって与えられる。

【００５６】Ｒｃ〔Ω〕＝１０⁶ ／Ｖｒ〔Ｖ〕 その結果、中間転写体５の全体の抵抗値は、５×１０⁶
Ωであった。

【００５７】二次転写手段としての転写ベルト６につい
て以下に述べる。

【００５８】転写ベルト６を支持しているバイアスロー
ラ６４とテンションローラ６３は、同じ材質で構成して
も、他の材質で構成していてもよい。本実施の形態では
体積抵抗率５×１０⁴ （１００Ｖ印加時）のＥＰＤＭを
用いた。硬度はＪＩＳ Ａで６０度である。両ローラは
直径１４mmのＳＵＳ芯金上に外径２０mmになるように構
成した。

【００５９】次に転写ベルト６であるが、その外径寸法
は周長６５mm×幅３００mmのチューブ形状で、厚さは３
００μｍ、体積抵抗率は先述の測定方法と同様で、１０
⁴ 〜１０¹²Ω・cmである。

【００６０】本実施の形態では、表層にフッ素樹脂、基
層にウレタンエラストマの２層構成の転写ベルトを用
い、体積抵抗率１０¹¹Ω・cm、表面抵抗１０¹²〜１０¹³
Ω／□に制御している。

【００６１】中間転写体５の感光ドラム１に対する当接
圧は、１０kgｆ。中間転写体５クリーニングローラ８の
中間転写体５に対する当接圧は１kgｆ。転写ベルト６の
中間転写体５に対する当接圧は５kgｆである。

【００６２】 感光ドラム上 暗電位（一次帯電による非画像部電位）：Ｖｄ＝−５５０Ｖ 明電位（レーザ露光による画像部電位）：Ｖｌ＝−１５０Ｖ 現像方法： ＹＭＣトナー：非磁性１成分ジャンピング現像 現像バイアス：Ｖdc＝−４００Ｖ Ｖac＝１８００Ｖ_PP 周波数＝２３００Hz Ｂｋトナー ：磁性１成分ジャンピング現像 現像バイアス：Ｖdc＝−４００Ｖ Ｖ_max 固定＝−１４００Ｖ、 Ｄｕｔｙ５５：４５ 周波数２３００Hz プロセススピード：１２０mm／sec 一次転写バイアス：１色目 ＋２００Ｖ ２色目 ＋３００Ｖ ３色目 ＋３００Ｖ ４色目 ＋２００Ｖ である。

【００６３】以上詳述した条件を、図１に示す構成を持
つ画像形成装置（レーザプリンタ）に組み込み、本実施
の形態の効果を確認した。

【００６４】図１において、二次転写バイアス電源２８
は、下限電圧保証された定電流回路となっている。

【００６５】本出願人らは、通常環境２３℃、５０％Ｒ
Ｈ（Ｎ／Ｎ環境）で転写バイアスと転写効率の関係を調
べた。

【００６６】使用した転写材Ｐは、キヤノンＣＬＣ用紙
（秤量８０ｇ／m²）Ａ４サイズで、パターンは一次色ブ
ラック（Ｂｋ）と二次色ブルー（Ｂ）の５mm□（５mm×
５mm）の転写効率である。転写バイアスは定電流制御で
電流可変とし、転写効率は中間転写体５上の二次転写残
トナー濃度で代替した。したがって、二次転写残トナー
濃度が低いときほど転写効率がよいことになる。

【００６７】その結果、１８〜２２μＡ付近での二次転
写残トナー濃度が最低となった。そこで、本出願人らは
Ｎ／Ｎ環境の電流設定値を２０μＡ定電流とした。２０
μＡ定電流での発生電圧は、約１．０ｋＶである。

【００６８】上記定電流制御で、下記の条件での転写性
を確認した。環境はＮ／Ｎ（２３℃／５０％ＲＨ）であ
る。

【００６９】紙サイズ：１０５〜３０５mm 両面 環境：低温低湿（Ｌ／Ｌ環境）、常温低湿（Ｎ／Ｌ環
境）、常温常湿（Ｎ／Ｎ環境）、高温高湿（Ｈ／Ｈ環
境） まず、の紙サイズであるが、Ａ６縦サイズ１０５mmと
Ｂｌｅｅｄサイズ（１２インチ：３０５mm）で転写性を
比較した。

【００７０】Ａ６縦サイズの場合、２０μＡ定電流を行
うと発生電圧は６００Ｖまで低下した。二次色ブルーで
の転写性が若干落ちていたが、転写性に関しては問題は
発生しなかった。

【００７１】しかしながら、Ｎ／Ｎ環境といっても温度
／湿度の範囲は広く紙が通常よりも乾燥して抵抗が高め
になる可能性は十分あり得る。

【００７２】図３は、本実施の形態で用いた環境サイズ
のゾーン分けを表す図である。温度が１０〜４０℃、そ
の温度での相対湿度が０〜１００％で表されている。環
境は、低温低湿（Ｌ／Ｌ環境）、常温低湿（Ｎ／Ｌ環
境）、常温常湿（Ｎ／Ｎ環境）、高温高湿（Ｈ／Ｈ環
境）に分かれる。

【００７３】図３においては、２８℃付近でも相対湿度
３５％ＲＨはＮ／Ｎ環境としている。この状態だと、紙
の乾燥は進行し紙抵抗としては２３℃／５０％ＲＨより
は高くなっている。

【００７４】しかしながら、中間転写体５や転写ベルト
６は画像形成装置本体内にあり、装置内昇温があるため
上記くらいの温湿度の変化ではこれらの抵抗値は変わら
ない。

【００７５】そのため、Ａ６縦サイズを上記環境（２８
℃／３５％ＲＨ）では、２０μＡ定電流を行うと発生電
圧は７００Ｖ程度となったが、二次色ブルーでの転写性
は明らかに落ちていた。

【００７６】Ｂｌｅｅｄ（１２インチ）紙の場合は、発
生電圧が２３℃／５０％ＲＨでは１．２ｋＶ、２８℃／
３５％ＲＨでは１．３ｋＶまで上昇したが、転写性は差
が無く問題はなかった。

【００７７】上記小サイズ紙の転写不良の問題を改善す
るために、本出願人らは転写バイアス制御を、下限電圧
保証した定電流制御に変更した。画像形成装置本体に組
み込まれた温湿度センサがＮ／Ｎ環境下を示すゾーンの
すべてで転写不良を生じない最低電圧を確認したところ
１．０ｋＶであった。

【００７８】下限保証電圧１．０ｋＶ、定電流２０μＡ
という転写バイアス制御を図３に示すＮ／Ｎ環境で行っ
たところ、Ａ６縦サイズにおいては転写バイアスが下限
保証電圧の１．０ｋＶに張り付き、電流も４０μＡ程度
流れ転写性は向上した。このときの電流は当然非通紙部
にも流れ込んでいるが、転写材にも転写に十分な電荷を
与えることが可能な電圧が印加されている。

【００７９】またＢｌｅｅｄ（１２インチ）紙の場合
は、２０μＡの定電流制御が効いて１．２〜１．３ｋＶ
の発生電圧が得られ、良好な転写性を得ることができ
た。

【００８０】次に、の両面の転写性であるが、同様に
Ｎ／Ｎ環境ゾーンで確認したところ、両面、特に自動両
面では定着器を通過した紙が吸湿するまもなく再び二次
転写部に突入するので、紙の抵抗が高いことによる転写
不良が発生しやすい。

【００８１】本出願人らは、Ａ６縦サイズで二次色ブル
ーを自動両面でプリントしたところ、１面目は１．０ｋ
Ｖの下限保証電圧が効いて良好な転写性が得られたが、
２面目は完全な転写不良となってしまった。２０μＡ定
電流を効かせながら、下限保証電圧を順次上げていった
ところ、１．９ｋＶ付近から転写性は良好になり、逆に
２．５ｋＶを超えると転写強抜けで、白ポチが発生し
た。下限保証電圧を２．０ｋＶに設定したところ、Ｎ／
Ｎ環境のあらゆるところで良好な転写性が得られた。

【００８２】またＢｌｅｅｄ（１２インチ）紙の場合
は、この場合も２０μＡの定電流制御が効いて２．２〜
２．３ｋＶの発生電圧が得られ、良好な転写性を得るこ
とができた。

【００８３】最後に、の紙の環境依存を述べる。紙は
雰囲気の温湿度でその抵抗が大きく変化し、中間転写体
５や転写ベルト６の抵抗とほぼ同等付近から、それより
も大幅に低い場合や高い場合もある。したがって、１面
目の紙の転写バイアスの制御は、紙の抵抗に応じた、つ
まり大きく言えば環境に応じた下限保証電圧を設定する
必要がある。

【００８４】しかしながら、２面目の紙は抵抗が中間転
写体５や転写ベルト６よりも大幅に大きい場合がほとん
どなので、環境によらず１面目ほど大きく変化させる必
要がない。

【００８５】図４は、各環境ゾーンでの片面時／両面時
各々の下限保証電圧を最適化したときの値である。Ｎ／
Ｎ環境は先述したのでここでの説明は省略する。Ｈ／Ｈ
環境の１面目は、紙の抵抗が低いのでＮ／Ｎよりも低い
０．８ｋＶに設定している。Ｈ／Ｈの２面目は、中間転
写体５や転写ベルト６の抵抗も低いために電流が流れす
ぎので、感光ドラム１上へメモリを形成させるので、転
写不良が生じない範囲で最低の電圧１．５ｋＶに設定し
ている。Ｎ／Ｌ、Ｌ／Ｌ環境の１面目は、各々の環境で
最適となる電圧１．３ｋＶ、１．７ｋＶを設定した。２
面目に関しては、ほとんど抵抗が変わらないため同電圧
２．２ｋＶを設定した。基本的に２０μＡ定電流制御＋
下限保証電圧の転写バイアス制御は変えていない。

【００８６】以上述べた転写バイアス制御を図１に示す
画像形成装置に組み込み、小サイズ紙、両面プリントを
環境を問わずプリントしたところ、従来、生じていたト
ナー載り量が多い２次色での小サイズ紙、両面時の転写
不良という問題がまったく発生せず良好な転写性を得る
ことが可能となった。さらに１００〜３００mmといった
幅広い紙サイズ対応で良好な転写性を得ることが可能と
なった。特にカラーの画像形成装置においては、トナー
載り量が多い画像パターンが多いので本制御を用いるこ
とによって二次色だけでなく、多重色にも効果がある。

【００８７】本実施の形態においては、中間転写体５を
用いた多重転写系で説明したが、大口径感光ドラム＋転
写ベルト系での多重現像系においてもその効果に代わり
はないことは言うまでもない。

【００８８】〈実施の形態２〉本発明の実施の形態２
は、上述の実施の形態１において、カラーの画像形成装
置などでは通常のプロセス速度だけでなく、厚紙対応の
１／３〜２／３速、ＯＨＴ対応の１／４速等、複数のプ
リント速度を持つ画像形成装置への応用である。

【００８９】カラーの画像形成装置（以下適宜「プリン
タ」という。）では、特に紙上トナー載り量が多い画像
や厚紙へのプリントが行われる。通常の白黒プリンタと
違い、カラープリンタではトナーを十分溶融し、混色さ
せてカラー画像を得ている。しかしながら、厚紙１２０
ｇ／m²以上の紙などでは、定着する際、紙が奪う熱が多
くなるため十分にトナーを溶融させることができなくな
ってしまう。

【００９０】そこで、定着速度を落とし、十分な熱量を
紙に与えて定着性を確保するのである。転写速度と定着
速度を独立に制御できる場合は、紙への転写条件は、実
施の形態１と同様で済むがスペース的な制約で、転写定
着間の距離が紙サイズより短かったりする場合、定着速
度と転写速度は同等となる。したがって、転写バイアス
制御も通常速度とは別の制御が必要となる。

【００９１】本実施の形態においては、厚紙モード１／
３速の場合での制御を述べる。厚紙モードは、速度が遅
くなる分定電流値も異なり、実施の形態１で述べた条件
で最適転写条件を求めたところ、以下のようになった。

【００９２】使用した転写材は、キヤノンＣＬＣ用紙
（秤量８０ｇ／m²）Ａ４サイズで、パターンは一次色ブ
ラックと二次色ブルーの５mm□の転写効率である。転写
バイアスは定電流制御電流で可変とした。その結果８〜
１２μＡ付近での二次転写残トナー濃度が最低となっ
た。そこで、本出願人らはＮ／Ｎ環境の電流設定値を１
０μＡ定電流とした。１０μＡ定電流での発生電圧は、
約１．０ｋＶである。

【００９３】次に、発生電圧の紙の秤量（ｇ／m²）を調
べた。用いた紙は、ＰＢＳＫ Ａ４６４ｇ／m²、ＸＸ４
０２４ ７５ｇ／m²、９０ｇ／m²、１０５ｇ／m²、ＮＰ
Ｉ上質紙１２８ｇ／m²、スプリングヒル１９９ｇ／m²、
等である。１０μＡ定電流での発生電圧は１０５ｇ／m²
程度までは１．０ｋＶで大きく差が無く良好な転写性が
得られたが、それを超えた場合１．５ｋＶと大きくなっ
た。

【００９４】図５は、実施の形態１と同様、１０５ｇ／
m²以下とそれを超える秤量の紙で各環境で設定した下限
保証電圧を示す表である。１０５ｇ／m²以下の紙は環境
で大きな差が出ず、Ｈ／Ｈにおいても０．８ｋＶ程度で
あった。他の環境ではほぼ同様に１．０ｋＶであった。
１０５ｇ／m²を超える紙の場合は、Ｈ／Ｈ、Ｎ／Ｎで
１．５ｋＶの電圧が発生し、Ｎ／Ｌ、Ｌ／Ｌでは２．０
ｋＶであった。両面時の値も測定したが、プリント速度
が遅く自動両面でないため、紙の乾燥は緩和され１面目
の値と同じ値となった。

【００９５】転写バイアス制御を１０μＡ定電流＋下限
保証電圧とし、上記条件を組み込んだ、実施の形態１に
示すプリンタで厚紙モード（１／３速）で各種紙種、サ
イズ違い、秤量違いをプリントしたが、転写性に問題の
発生はなく良好なプリントが像が得られた。

【００９６】〈実施の形態３〉本発明の実施の形態３
は、実施の形態１の転写バイアス制御に上限電圧を設
け、中間転写体５、転写ベルト６の抵抗変動による転写
不良を防止するものである。

【００９７】転写ベルト６は長期の使用によりその抵抗
が上昇することが本出願人らの検討で確認された。転写
ベルト６の抵抗が上昇すると転写バイアス制御の２０μ
Ａ定電流が効き始め、発生電圧が高くなる。その結果、
転写時に異常放電が起こりやすくなり、高抵抗の紙では
転写白ポチという現象を引き起こす。これは紙のすき目
などの部分で放電が生じ、トナーを逆極性に帯電するた
めに紙に転写されずに生じる。

【００９８】本出願人らは上記現象を抑えるために、転
写バイアス電源に電圧上限リミッタを設けた。検討では
環境を問わず、発生電圧が２．５ｋＶを超える場合に発
生することが確認された。特に両面転写時及びＯＨＴ用
紙など高抵抗の転写材の転写時に上記転写不良の発生が
顕著であったが、上限リミッタ電圧を設定することによ
って、中間転写体５、転写ベルト６が経時変化によって
抵抗アップしても、良好な転写性を得続けることが可能
となる。本実施の形態の効果は特にＯＨＴ用紙の場合に
顕著で、紙と比較し抵抗が高いため電圧が高くなるとＯ
ＨＴ自体の電位も上がり異常放電を引き起こしやすくな
る。

【００９９】あらかじめ、放電しない電圧を上限に設け
ることで転写不良は防止される。

【０１００】〈実施の形態４〉本発明の実施の形態４
は、実施の形態１においてコントローラからのコマンド
によって、通常速度でのプリント時、薄紙と厚紙の転写
バイアスを変えることを特徴とする。

【０１０１】上記薄紙とは秤量８０ｇ／m²以下の紙を指
し、厚紙とはそれを超える秤量の紙である。中間転写体
５、転写ローラ６は紙が乾燥した場合の抵抗よりも低い
抵抗で構成されているため、低湿環境では転写電荷不足
で転写不良を引き起こし易い。

【０１０２】特に紙サイズの依存性については実施の形
態１で述べたが、紙の厚みが厚くなる（秤量が大きくな
る）と転写性が変わるのは言うまでもない。

【０１０３】本出願人らは、あらゆる紙種で良好な転写
性を得るために、プリンタドライバから紙の種類とし
て、厚紙を指定できるようにした。エンジンであるプリ
ンタは、そのコマンドによって実施の形態１で述べた下
限保証電圧を変えるのである。本出願人らの検討によれ
ば、上記紙サイズで分けた場合、厚紙指定がされた場
合、下限保証電圧を一律３００Ｖ上昇させることによっ
て、通常速度の場合において、秤量６０〜１０５ｇ／m²
の紙種すべてにおいて良好な転写性が得られた。

【０１０４】以上述べたように、プリンタドライバのコ
マンドを用い、通常使用状態での転写電圧を変えること
によってエンジン単体ではカバーしきれなかった、メデ
ィアフリーを達成することができる。

【０１０５】また、カセット給紙だけでなく、手差し給
紙（Ｍｕｌｔｉ Ｔｒａｙ Ｆｅｅｄ）を設定された場
合においても、非常に厚い紙を通紙させる場合に、プリ
ンタドライバからのコマンドによって適正な転写バイア
スを印加するようにしても良好な転写性が得られるよう
になるのは言うまでもない。

【０１０６】〈実施の形態５〉本発明の実施の形態５
は、複数個の像担持体である感光ドラムを有し、転写材
に直接多重転写方式でプリント画像を得る４連ドラム方
式プリンタでの転写装置に関するものである。図６に示
す画像形成装置は、各色毎にそれぞれ個別に画像形成部
を有する。同図では、イエローの画像形成部をＹ、同様
に、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部をこの順
に、Ｍ、Ｃ、Ｂｋで示している。

【０１０７】図６は４連ドラム多重転写方式を行う高速
カラープリンタの転写工程部の概略断面図である。図６
において、無端状の転写ベルト３６が、駆動ローラ３７
に懸架され、図中矢印の方向に回転している。感光ドラ
ム３１は、上記転写ベルト上に直列に４本配置されてい
る。各画像形成部の感光ドラム３１周辺には感光ドラム
表面を一様に接触帯電する帯電ローラ３２、レーザ露光
手段３３、ＹＭＣＢｋの各色のトナーのうちの１つが入
った現像器３４、及び転写残トナーをクリーニングする
クリーナ３５が配置されている。

【０１０８】転写材Ｐは図中右方向から各画像形成部の
転写ニップ部へ進入する。転写ニップ部では転写ベルト
３６の裏側に可撓性電極４０が転写ニップ部中の下流側
に接触当接させている。転写材Ｐは１色目の画像形成部
Ｙでまずイエローのトナー像が転写され、順次、マゼン
タ、シアン、ブラックの各色のトナー像が多重転写さ
れ、定着装置（不図示）によって溶融定着され、これに
より、カラープリント画像が得られる。

【０１０９】上記転写ベルト３６の材質の選定として
は、各色の画像形成部でのレジストレーションを良くす
るため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系あるいは
金属芯体入りのゴムベルトが望ましい。本実施の形態で
はＰＣ（ポリカーボネート）にカーボンを分散させ、抵
抗を１０¹⁴Ωオーダーに制御した樹脂ベルトを用いた。
その厚さは３００μｍ、幅３２０mm、全周９００mmであ
る。

【０１１０】また可撓性電極４０としては、十分な可撓
性と対摩耗性を有し、低抵抗に制御できるカーボン分散
高密度ポリエチレンを用いた。その抵抗は１０¹⁴Ω以
下、厚さは５００μｍで、幅３１５mmとし、感光ドラム
３１とのリークを避けている。各可撓性電極４０は、そ
れぞれ転写バイアス印加電源３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、
３９ｄに印加されており、これらから転写バイアスが印
加される。

【０１１１】上記プリンタのプロセススピードは１２０
mm／sec 、Ａ４／３０ｐｐｍの高速カラープリンタであ
る。

【０１１２】本発明の特徴は、上記可撓性電極４０に印
加する転写バイアス制御方式に、下限電圧保証＋定電流
制御を用い、各画像形成部での転写バイアスの影響を他
の画像形成部に及ぼさないようにしたところにある。

【０１１３】転写ベルト３６は１０¹⁴Ω程度の高い抵抗
値を有し、紙を完全に吸着させて色ズレ等のレジストレ
ーション不良に対処している。しかしながら上記抵抗値
範囲では転写工程が一度される度に、転写ベルト３６は
チャージアップされ、さらに次の転写工程では、高い電
荷を有した１色目のトナー像の上に重ねて転写しなけれ
ばならなず、１色目よりは高い転写バイアスが必要とな
る。しかし、単純な定電流制御のみの転写を行う場合、
上記のベルトのチャージアップには追随してくれるが、
定電流値をＹ＜Ｍ＜Ｃ＜Ｂｋの順で大きくすると、連続
プリントで異なる紙が他の画像形成部にいる場合に、定
電流制御であるため電位が低い画像形成部に流れ込んで
しまい、転写不良を引き起こしてしまう。

【０１１４】逆に抵抗が高い転写ベルト３６では、紙の
抵抗変動が無視できるようになるので、紙サイズが変化
しても非通紙部への電流流入を考慮する必要はなくな
る。

【０１１５】したがって、転写ベルト６のチャージアッ
プ分を考慮して定電流制御を活かし、さらに、下流側か
ら電位の低い上流側への電流流入による電圧降下を防ぐ
ことが、転写時によらず、良好な転写性を得るための必
要十分条件となる。

【０１１６】そこで、本出願人らは、転写バイアス制御
に下限保証の定電圧を重畳させるようにした。以下にそ
の具体例を述べる。

【０１１７】本実施の形態において、ブラック単色の転
写性が２０μＡ定電流で良好であり、ベタ、ハーフトー
ン双方とも高い転写効率であったので、この値を中心と
した。この時の発生電圧は１．０ｋＶであった。

【０１１８】本出願人らの検討によれば、イエローの転
写時は２０μＡ定電流＋下限電圧１．０ｋＶ、マゼンタ
は２０μＡ定電流＋下限電圧１．２ｋＶ、シアンは２０
μＡ定電流＋下限電圧１．４ｋＶ、ブラックは２０μＡ
定電流＋下限電圧１．６ｋＶと、下限電圧の値を２００
Ｖずつ増加させた。

【０１１９】その結果、各画像形成部で定電流値を順次
増大させた場合は、連続プリント時に二次色での転写不
良が生じたが、本発明の転写バイアス制御では、上記問
題の発生はなく連続プリントにおいても良好な転写性が
得られた。

【０１２０】さらに、本実施の形態においては、厚紙な
どの転写においても、定電流制御が効いて発生電圧を高
くするので、小サイズから大サイズ、薄紙から厚紙にお
いても良好な転写性が得られる。

【０１２１】本実施の形態では、定電流２０μＡ、下限
保証電圧を２００Ｖずつ変化させたが、トナー電荷、転
写ベルト６の抵抗その他の条件などで、上記条件を変え
ることによって最適化し、良好な転写性を得るようにす
ることは言うまでもない。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
前記定電圧回路から発生する電圧値を、例えば、転写材
の性状（温湿度による抵抗変動、長手方向サイズ、厚さ
等）等に応じて変化させることで、種々のサイズの転写
材、両面高抵抗紙、トナー載り量大という最悪条件下に
おいても転写不良や転写電流過剰によるガサツキ画像を
生じることなく、良好な転写画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図。

【図２】中間転写体の概略構成を示す縦断面図。

【図３】実施の形態１の画像形成装置に組み込まれてい
る環境ゾーンデータを示す図。

【図４】実施の形態１における環境に対応した片面時及
び両面時の下限保証電圧を示す図。

【図５】実施の形態２の厚紙モードでの各環境の下限保
証電圧を示す図。

【図６】実施の形態５の４連ドラムプリンタの概略構成
を示す縦断面図。

【図７】定電流制御の非通紙部電流流入のようすを示す
模式図。

【図８】中間転写体の抵抗測定装置方法を示す概略図。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ 露光手段 ４ 現像装置 ５ 像担持体（中間転写体） ６ 転写装置（転写ベルト） ７ 濃度検知用センサ ８ 中間転写体クリーニングローラ ２８、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ転写バイアス印
加電源 ３１ 像担持体（感光ドラム） Ｐ 転写材

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成されたトナー像を転写
   材に転写する転写装置において、 前記像担持体に対して当接及び離間自在に配設された無
   端状の転写ベルトと、 該転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印
   加電源と、 前記転写材の状態を判断する判断手段と、を備え、 前記転写バイアス印加電源は、定電圧回路と定電流回路
   とを直列に接続して構成されるとともに、前記判断手段
   の情報に基づき、前記定電圧回路から印加する電圧値を
   設定する、 ことを特徴とする転写装置。
2. 【請求項２】 前記定電圧回路から印加する電圧値を、
   転写材の抵抗、転写材の搬送方向に直交する方向の幅、
   転写材の厚さに応じて変化させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 【請求項３】 前記上記定電圧回路から印加する電圧値
   を、プロセススピードによって変化させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
4. 【請求項４】 前記定電圧回路に、電圧値の上限を規制
   する上限リミッタを設ける、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
5. 【請求項５】 前記定電圧回路から印加する電圧値を、
   コントローラからのコマンドにより変化させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
6. 【請求項６】 前記定電圧回路から印加する電圧値を、
   装置本体内の環境センサの情報により変化させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
7. 【請求項７】 前記像担持体が、複数色のトナー像を担
   持する中間転写体である、 ことを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
8. 【請求項８】 複数の像担持体上に形成されたそれぞれ
   色の異なるトナー像を転写材に順次に転写する転写装置
   において、 前記複数個の像担持体と接触する無端状の転写ベルト
   と、 該転写ベルトに転写バイアスを印加する転写バイアス印
   加電源と、 前記転写材の状態を判断する判断手段と、を備え、 前記転写バイアス印加電源は、定電圧回路と定電流回路
   とを直列に接続して構成されるとともに、前記判断手段
   の情報に基づき、前記定電圧回路から印加する電圧値を
   設定する、 ことを特徴とする転写装置。
9. 【請求項９】 前記定電圧回路から印加する電圧値を、
   各色のトナー像を転写する毎に変化させる、 ことを特徴とする請求項８に記載の転写装置。
10. 【請求項１０】 像担持体上にトナー像を形成し、該ト
    ナー像を転写装置によって転写材上に転写し、転写後の
    トナー像を転写材上に定着させて画像を形成する画像形
    成装置において、 前記転写装置が、請求項１〜９のいずれか記載の転写装
    置である、 ことを特徴とする画像形成装置。