JP2001312160A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境や記録材の種類が変化した場合でも、良
好な転写を行う。 【解決手段】 感光ドラム１表面に当接されて転写ニッ
プ部Ｔを構成する導電性の転写ローラ６ａと、これに転
写バイアスを印加する第２の転写バイアス印加電源６ｂ
とによって第２の転写手段を形成する。転写ニップ部Ｔ
近傍において、感光ドラム１に非接触でかつ転写ニップ
部Ｔに供給される記録材Ｐに接触する電極５ａと、この
電極５ａに転写バイアスを印加して記録材Ｐの一部を介
して電極５ａと感光ドラム１との間に電流を流す第１の
転写バイアス印加電源５ｂとによって第１の転写手段を
形成する。記録材Ｐの抵抗が高くないときは、第１の転
写手段５で定電流制御して、また抵抗が高いときは、第
２の転写手段６で定電圧制御して転写を行う。

Description

【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３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。現像装置４の
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８の転写ロ
ーラ８ａに転写バイアス印加電源８ｂ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７のクリーニングブレード７ａに感光ドラム１上
から掻き落とされて廃トナー容器７ｂ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】同図に示す画像形成装置では、感光ドラム
１としてＯＰＣ（有機光半導体）感光体を使用してプロ
セススピード６０ｍｍ／ｓｅｃとし、帯電装置２として
感光ドラム１に圧接従動してこれを負帯電させる帯電ロ
ーラ２ａを使用し、転写装置８としては感光ドラム１に
圧接駆動し、記録材Ｐ裏面に正電荷を付与する転写ロー
ラ８ａを用いた。さらに、画像露光はイメージ露光で、
現像装置４によってネガトナーにより反転現像を行っ
た。

【０００４】上述のように転写ローラ８ａは、転写バイ
アス印加電源８ｂ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８ａ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（ＡＴＶ
Ｃ方式）が提案されている。この方式により、転写ロー
ラ８ａ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８ａ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。

【０００５】

【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
湿した薄紙などの体積抵抗が極端に低いものから、ＯＨ
Ｔ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の体積抵抗が高いものまでに対
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８ａ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。特
に、上述の従来例で用いている転写制御は、厚紙や高抵
抗紙が通過したとき、画像不良が発生しないように転写
バイアス値を決定するのが一般的であり、吸湿紙を用い
たときには、感光ドラム１に流れる電流が大きすぎてト
ナー像が感光ドラム１に再転写し転写不良になるという
問題が発生する。

【０００６】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８ａ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
ずに転写不良を引き起こしてしまう。

【０００７】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、環境や記録材の種類が変化した場合でも、良好
な転写が行え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。

【０００８】

【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
写ニップ部を構成する転写部材と前記転写部材に転写バ
イアスを印加する第２の転写バイアス印加電源とを有す
る第２の転写手段と、前記転写ニップ部近傍において、
前記像担持体に非接触でかつ前記転写ニップ部に供給さ
れる前記記録材に接触する電極と前記電極に転写バイア
スを印加して前記記録材の一部を介して前記電極と前記
像担持体との間に電流を流す第１の転写バイアス印加電
源とを有する電源と、を備える、ことを特徴とする。

【０００９】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、前記像担持体上のトナー像を前記記
録材上に転写する際に、前記第１の転写手段は定電流制
御を行い、前記第２の転写手段は定電圧制御を行う、こ
とを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る本発明は、請求項１又は２
の画像形成装置において、前記第１の転写バイアス印加
電源が前記電極に印加する転写バイアス、及び前記第２
の転写バイアス印加電源が前記転写部材に印加する転写
バイアスを制御する制御手段を備える、ことを特徴とす
る。

【００１１】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、前記制御手段は、前記
トナー像を転写するのに使用する転写手段として、前記
第１の転写手段と前記第２の転写手段とのうちの一方を
選択する、ことを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
３、又は４の画像形成装置において、画像形成装置本体
内の温度を検知する温度センサを備え、前記制御手段
は、前記温度センサの検知結果に基づいて、前記前記ト
ナー像を転写するのに使用する転写手段として、前記第
１の転写手段と前記第２の転写手段とのうちの一方を選
択する、ことを特徴とする。

【００１３】請求項６に係る本発明は、請求項１、２、
３、４、又は５の画像形成装置において、前記転写ニッ
プ部に供給される記録材の厚さを検知する厚み検知セン
サを備え、前記制御手段は、前記厚み検知センサの検知
結果に基づいて、前記前記トナー像を転写するのに使用
する転写手段として、前記第１の転写手段と前記第２の
転写手段とのうちの一方を選択する、ことを特徴とす
る。

【００１４】

【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。

【００１５】〈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
の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。

【００１６】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る。感光ドラム１全
体は、直径３０ｍｍに構成され、駆動手段（不図示）に
よって矢印Ｒ１方向に６０ｍｍ／ｓｅｃ回転駆動され
る。

【００１７】感光ドラム１表面は、帯電装置２によって
帯電される。帯電装置２は、帯電バイアス印加電源２ｂ
によって帯電ローラ２ａに帯電バイアスを印加し、これ
により感光ドラム１表面を例えば−６００〜−７００Ｖ
の所望の電位に帯電する。

【００１８】帯電後の感光ドラム１表面は、露光装置３
によって静電潜像が形成される。露光装置３は、画像情
報に応じて変調されたレーザ光を帯電後の感光ドラム１
表面に照射し、照射部分の電位を減衰させて静電潜像を
形成する。

【００１９】この静電潜像は、現像装置４によって反転
現像（可視化）される。トナー容器４ａには、負帯電特
性のトナーが収納されており、このトナーは、現像スリ
ーブ４ｂ表面に担持されて、現像ブレード４ｃによって
帯電され、現像ローラ４ｂの回転によって感光ドラム１
表面に対向する現像位置に搬送される。現像位置に搬送
されたトナーは、現像バイアス印加電源（不図示）によ
って現像スリーブ４ｂに現像バイアスが印加されること
で、感光ドラム１表面の静電潜像に付着される。これに
より、静電潜像は、トナー像として現像される。

【００２０】この感光ドラム１上のトナー像は、第１の
転写手段５、第２の転写手段６によって、記録材Ｐに転
写される。なお、第１、第２の転写手段５、６について
は後に詳述する。

【００２１】トナー像転写後の記録材Ｐは、定着装置９
（図３参照）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輩出される。
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転
写されないで表面に残ったトナー（転写残トナー）がク
リーニング装置７のクリーニングブレード７ａによって
除去されてクリーニング容器７ｂに回収され、次の画像
形成に供される。

【００２２】本実施の形態においては、上述のように、
第１、第２の転写手段５、６を設けている。第２の転写
手段６は、感光ドラム１に下方から圧接されて感光ドラ
ム１との間に転写ニップ部Ｔを構成する導電性の転写ロ
ーラ（転写部材）６ａと、これに転写バイアスを印加す
る第１の転写バイアス印加電源６ｂとを有している。こ
れに対し、第１の転写手段５は、記録材Ｐの搬送方向
（矢印Ｋｐ方向）に沿っての上述の転写ローラ６ａの少
し上流側に配置された電極５ａと、これに転写バイアス
を印加する第１の転写バイアス印加電源５ｂとを有して
いる。電極５ａは、感光ドラム１に対して非接触状態
で、かつその一部が記録材Ｐの搬送経路に突出するよう
に配設されている。したがって、転写ニップ部Ｔに供給
される記録材Ｐは、電極５ａと接触することになる。電
極５ａにおける記録材Ｐとの接触部分を接触部５ｃと
し、また転写ニップ部Ｔにおける最上流側を入口端Ｔａ
とし、さらに接触部５ｃから入口端Ｔａまでの距離を距
離ｘとすると、この距離ｘは、記録材Ｐの先端部及び後
端部に一般的に設けられる非画像形成部（非画像領域）
の搬送方向寸法（例えば、５ｍｍ）以下に設定するとよ
い。上述の第１の転写バイアス印加電源５ｂと、第２の
転写バイアス印加電源６ｂとは、制御手段１０に接続さ
れている。

【００２３】この制御手段１０により、第１、第２の転
写バイアス印加電源５ｂ、６ｂは、それぞれ電極５ａ、
転写ローラ６ａに印加する転写バイアスを適宜なタイミ
ングで定電圧制御し、又は定電流制御することで、感光
ドラム１上のトナー像を記録材Ｐ上に転写するようにし
ている。

【００２４】次に、トナー像転写時の制御について詳述
する。

【００２５】第１の転写手段５の第１の転写バイアス印
加電源５ｂは、電極５ａに対して定電流制御を行う。本
実施の形態では、１μＡの定電流制御を行った。これは
例えば、図２に示すような転写ニップ部Ｔのモデルを考
えた場合、機能層１ａ、感光層１ｂ、感光ドラム１と記
録材Ｐとの間の間隙Ｓとについて、これらの厚さをこの
順に、ｄ１、ｄ２、ｄ３とし、またこれらの誘電率をこ
の順に、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、感光ドラム１と記
録材Ｐとの間の電界Ｅは、 Ｅ＝（Ｖ／ε３）｛（ｄ１／ε１）＋（ｄ２／ε２）＋
（ｄ３／ε３）｝ と表させる。トナーに作用する力Ｆは電界Ｅに比例する
こと、また感光ドラム１のＶ−Ｉ特性から、電流Ｉを大
きくすると力Ｆも大きくなる。しかし、Ｅを大きくし過
ぎると、Ｉが大きくなりすぎ、様々な弊害が発生する。
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、転写ニップ部Ｔの
後半部分においてトナー像転写後の記録材Ｐが感光ドラ
ム１から剥離される際に、感光ドラム１と記録材Ｐ間に
放電が起きたりすることで未定着状態のトナー像が乱れ
て画像不良が起こるなどの弊害がある。このような弊害
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。本発明者の実験によると、普通紙、Ｏ
ＨＴフィルム、ハガキ等の種々の記録材Ｐにて転写性を
検討したところ、１μＡの定電流制御を行うときが一番
転写性が良く、したがって、本実施の形態においても、
１μＡの定電流制御を行っている。このとき第１の転写
バイアス印加電源５ｂからの電流は、電流経路Ｉｔｒを
経由して、つまり電極５ａ、記録材Ｐの一部、感光ドラ
ム１のドラム基体１ａを介してアースに流れる。

【００２６】しかしながら、上述の第１の転写手段５の
みによる転写では、記録材Ｐの抵抗が高い場合、すなわ
ち低湿環境下や記録材Ｐ自体の厚さが厚い場合には、定
電流制御を行うために必要な電圧が高くなりすぎること
があり、このときは、画像形成装置の高圧出力としては
不適当であり、電源自体のコストも非常に高くなる。そ
こで、高抵抗の記録材Ｐが搬送されて定電流制御ができ
ない場合には、転写手段を第１の転写手段５から第２の
転写手段６に切り換えて、転写ローラ６ａに定電圧を印
加し良好な転写性を得られるようにした。

【００２７】転写ローラ６ａへの転写バイアスの印加
は、転写に先立ち、前回転時などの非通紙領域で定電流
制御を行うことで転写ローラ６ａの抵抗値を検出し、高
抵抗の記録材Ｐが搬送されたときに必要な転写電流が得
られるような転写バイアスを電圧制御している。通紙中
に定電圧制御を行うのは、記録材サイズはさまざまであ
り、小サイズの記録材Ｐがきたときも、記録材Ｐに対し
て転写に必要な電荷を付与するためである。具体的に
は、前回転時に２μＡの定電流制御を行い、そのときの
バイアス値Ｖ１をホールドしている。電極５ａにおける
高圧の出力が最大となり、定電流制御できない場合は、
そのとき感光ドラム１に流れている電流をもとに、転写
ローラ６ａへの印加バイアスを決めている。本実施の形
態では、電極５ａから感光ドラム１に流れる電流が０．
３μＡ以下であれば、転写ローラ６ａに印加する転写バ
イアスをホールドしたＶ１に対して１．５倍のバイアス
値Ｖ２を印加するようにし、０．３〜０．７μＡのとき
は１倍のバイアス値Ｖ３を印加し、０．７〜１．０μＡ
のときは０．５倍のバイアス値Ｖ４を印加するようにし
た。なお、前述したように、転写ローラ６ａへ転写バイ
アスを印加するのは、記録材Ｐの搬送中に電極５ａに印
加している転写バイアスが定電流制御できない場合のみ
であり、電極５ａに印加している転写バイアスが定電流
制御を行っているときは転写ローラ６ａには転写バイア
スは印加しない。また、電極５ａから感光ドラム３に流
れ込む電流が０．１μＡ以下のときは電極５ａに印加し
ている転写バイアスは転写性には影響しないのでこの転
写バイアスの印加を止め、転写ローラ６ａだけに転写バ
イアスを印加してもよい。

【００２８】以上説明したように、環境、記録材Ｐの種
類によらず記録材Ｐの裏面（背面）に与える転写電荷を
ほぼ一定にできるので、転写電圧過多による転写不良
や、画像飛び散り、転写電圧不足による、画像飛び散り
といった不具合が発生せず、常時良好な転写性、画像を
得ることが可能となる。

【００２９】〈実施の形態２〉上述の実施の形態１で
は、第１、第２の転写手段５、６の切換えを電極５ａに
印加している転写バイアスが定電流制御できないとき
に、転写ローラ６ａに転写バイアス印加するようにして
いる。しかし、このような制御をすると記録材Ｐは搬送
されているため、タイミングによっては、記録材Ｐの画
像先端のみ転写不良が発生する場合がある。

【００３０】そこで、本実施の形態では、画像形成装置
本体の内部に温度センサを設け、その検知結果からあら
かじめ記録材Ｐの抵抗を予測し、転写ローラ６ａへ転写
バイアスを印加しておくものである。

【００３１】具体的には、温度センサが１０℃以下の温
度を検知した場合には、電極５ａに印加している転写バ
イアスが定電流制御できるかどうかにかかわらず、ホー
ルドしている電圧Ｖ１の１．５倍のバイアス値Ｖ２を転
写ローラ６ａに印加しておく。

【００３２】１０℃〜２０℃の場合は、ホールドしてい
るバイアスＶ１と同じバイアスを転写ローラ６ａに印加
しておく。

【００３３】２０℃以上の場合は、転写ローラ６ａには
バイアスは印加しない。

【００３４】これは、一般に、低温環境下であるほど記
録材Ｐの抵抗が高抵抗になりやすく、電極５ａの定電流
制御のみではトナー像の良好な転写が行えず、記録材先
端に転写不良が発生しやすいため、あらかじめそれを予
測して転写ローラ６ａに転写バイアスを印加し転写不良
を防止するものである。

【００３５】その後、電極５ａに流れる電流が定電流制
御できる場合は、転写ローラ６ａへのバイアスはＯＦＦ
する。また、流れる電流値により、前述の実施の形態１
で示した、転写ローラ６ａへの転写バイアスに切り換え
る。

【００３６】こうすることで、画像先端の転写不良の発
生も防ぐことができる。

【００３７】なお、温度センサとしては、周知の一般的
なものを使用することができる。

【００３８】〈実施の形態３〉本実施の形態では、記録
材Ｐの厚さを検知する厚み検知センサを設け、その検知
結果に基づいて、さらに良好な転写が行われるようにし
た。

【００３９】具体的には、厚み検知センサが、トナー像
の転写に供される記録材Ｐが１０５ｇ／ｍ² 以上の厚紙
であると判断（検知）した場合は、電極５ａに流れる電
流が定電流制御できる場合においても、転写ローラ６ａ
に転写バイアスをホールドしている電圧Ｖ１の０．５倍
のバイアス値Ｖ４を印加するようにしたものである。こ
れは、記録材Ｐの厚さが厚いと転写電荷がトナーを引き
付ける力が弱くなり、特にグレースケールといった印字
領域が多いパターンのとき転写性が悪くなるのだが、こ
の現象を防ぐことができる。

【００４０】なお、厚み検知センサとしては、周知の一
般的なものを使用することができる。

【００４１】以上の実施の形態では、第１の転写手段
を、記録材Ｐの搬送方向に沿っての前記転写ニップ部Ｔ
の上流側に配設する例を説明したが、これに変えて、転
写ニップ部Ｔの下流側に配設してもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
環境や、記録材の厚さや種類が変化した場合でも、良好
な転写が行え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。

【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】感光ドラム上のトナー像が記録材上に転写され
る原理を説明する図。

【図３】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【符号の説明】 １ 像担持体（感光ドラム） ５ 第１の転写手段 ５ａ 電極 ５ｂ 第１の転写バイアス印加電源 ６ 第２の転写手段 ６ａ 転写部材（転写ローラ） ６ｂ 第２の転写バイアス印加電源 １０ 制御手段 Ｉｔｒ 電流経路 Ｐ 記録材 Ｔ 転写ニップ部 Ｔａ 転写ニップ部の入口端

フロントページの続き (72)発明者 中原 久司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DA13 DC02 EA03 EC02 ED24 EF09 2H032 AA05 BA23 BA28 CA02 CA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   ップ部を構成する転写部材と前記転写部材に転写バイア
   スを印加する第２の転写バイアス印加電源とを有する第
   ２の転写手段と、 前記転写ニップ部近傍において、前記像担持体に非接触
   でかつ前記転写ニップ部に供給される前記記録材に接触
   する電極と前記電極に転写バイアスを印加して前記記録
   材の一部を介して前記電極と前記像担持体との間に電流
   を流す第１の転写バイアス印加電源とを有する電源と、
   を備える、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像担持体上のトナー像を前記記録材
   上に転写する際に、前記第１の転写手段は定電流制御を
   行い、前記第２の転写手段は定電圧制御を行う、 ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第１の転写バイアス印加電源が前記
   電極に印加する転写バイアス、及び前記第２の転写バイ
   アス印加電源が前記転写部材に印加する転写バイアスを
   制御する制御手段を備える、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記トナー像を転写す
   るのに使用する転写手段として、前記第１の転写手段と
   前記第２の転写手段とのうちの一方を選択する、 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。
5. 【請求項５】 画像形成装置本体内の温度を検知する温
   度センサを備え、 前記制御手段は、前記温度センサの検知結果に基づい
   て、前記前記トナー像を転写するのに使用する転写手段
   として、前記第１の転写手段と前記第２の転写手段との
   うちの一方を選択する、 ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 前記転写ニップ部に供給される記録材の
   厚さを検知する厚み検知センサを備え、 前記制御手段は、前記厚み検知センサの検知結果に基づ
   いて、前記前記トナー像を転写するのに使用する転写手
   段として、前記第１の転写手段と前記第２の転写手段と
   のうちの一方を選択する、 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。