JP2005316199A - 画像形成装置における転写装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージを防止した、画像形成装置における転写装置を提供することが課題である。
【解決手段】 トナー画像を担持する像担持体と転写ニップで接触すると共に、表面に接触させた転写電流印加手段から転写バイアス電流を印加されて転写ニップに送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写ローラを設け、この転写ローラを、導電性軸芯の周囲にイオン導電材を巻装して構成すると共に、転写電流印加手段を、該転写電流印加手段から印加する転写バイアス電流が、前記転写ローラ軸芯を経由して前記転写電流印加手段と転写ニップ間を流れるような位置に配すると共に、転写電流印加手段軸方向に複数に分割し、少なくとも前記転写材における最小サイズの通紙域とそれ以外の部分に別個の転写バイアス電源を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に用いられる転写装置に係り、特に、像担持体上のトナー画像を転写材に転写させる転写ローラと、該転写ローラに接触し、転写バイアス電流を給電する転写電流印加手段とを有する画像形成装置における転写装置に関するものである。

電子写真方式で像担持体上に形成されたトナー画像を転写材に転写する手段としては、従来から、コロトロンあるいはスコロトロンのチャージャを用いたものがあるが、近年、オゾン発生量の抑制、転写材の搬送安定性、転写バイアストランスの低出力化等の観点から、転写ローラが多く用いられるようになっている。

この転写ローラは、環境安定性に優れたカーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ウレタン、クロロプレンゴム、ニトリルゴム等に分散させたり（電子導電タイブ）、エピクロルヒドリンゴムやニトリルゴムとエピクロルヒドリンゴムをブレンドしたもの（イオン導電タイブ）、イオン導電性のものにカーボン導電性を付与し、環境変動を押さえたハイブリッドタイプなどがよく用いられている。

しかしながらこの電子導電タイブの転写ローラは、感光体（像担持体）としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた場合、転写に必要な電流がＯＰＣなどに比較して１０倍程度必要となり、カーボンや金属酸化物の分散ムラが有ると、そこに生じた導電路への電荷集中によって転写ムラが起こったり、アモルファスシリコンのＳｉ−Ｃ層が破壊されて画像上に黒点が発生するという問題がある。

こういったことに対処するため例えば特許文献１、２には、転写ローラの電荷供給作用の制御を容易にしてトナー像の保持を確実にし、トナー飛び散り等を防止したり（特許文献１）、環境条件や転写材の違いに拘わらず安定した転写性を得たり（特許文献２）するためではあるが、転写ローラの少なくとも表層に誘電体層を設け、該誘電体層表面にローラ状の帯電部材を接触させて転写ローラ上に転写電荷を供給し、この転写電荷によって像担持体上のトナー画像を転写部材に転写させるようにした技術が示されている。

また、画像形成装置では一般的に複数のサイズの転写材（記録媒体）を使えるようにしているが、こういった転写ローラは軸方向長さが最大用紙幅より長く構成されており、そのため小サイズの転写材（記録媒体）を使う場合、非画像形成領域、すなわち非通紙域への通電によって種々の問題を起こすことがある。そのため、例えば特許文献３、４には、印刷する用紙幅に応じ、転写ローラを軸方向に複数に分割して用紙幅に対応するブロックのみに電圧を印加できるようにしたり（特許文献３）、転写ローラの通紙幅方向に複数の電極と個別にバイアス電流を印加して定電流制御できる電源を設け、転写材の抵抗を考慮して最適転写電流でトナー像を転写できるようにして、こういった問題を起こさないようにした転写装置が示されている。

特開平６−１３８７８４号公報 特開平９−３４２７８号公報 特開平６−２５８９６５号公報 特開２００１−１８８４２２号公報

しかしながら、これら特許文献１、２に示された技術は、誘電体層の転写電荷蓄積にムラが生じやすく、画像形成時に転写手段に印加する電圧を決定する制御動作や転写部材の抵抗値を検知する制御を行ったり（特許文献１）、環境条件や転写材の種類に応じて誘電体層裏面を接地したりする（特許文献２）など、複雑な制御が必要である。

そのため本発明においては、簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージを防止した、画像形成装置における転写装置を提供することが課題である。

上記課題を解決するため本発明における画像形成装置における転写装置は、
電子写真方式により形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップで接触すると共に、表面に接触させた転写電流印加手段から転写バイアス電流を印加され、前記転写ニップに送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写ローラを備えて複数サイズの転写材を使用可能に構成した画像形成装置における転写装置であって、
前記転写ローラは導電性軸芯の周囲にイオン導電材を巻装して構成され、前記転写電流印加手段を前記イオン導電材における分極を防止する為に、前記転写電流印加手段からの転写電流が前記転写ローラ軸芯を経由して転写ニップ間に流れるような位置に配すると共に、前記転写電流印加手段は軸方向に少なくとも前記転写材における最小サイズの通紙域とそれ以外の部分に複数に分割され、該分割されたそれぞれに別個の転写バイアス電源を接続したことを特徴とする。

このように転写ローラの材質として、例えばエピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電材を用いると、カーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイブの転写ローラと異なって電荷集中が起こりにくく、そのため簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージを防止した、画像形成装置における転写装置を提供することができる。ただ、イオン導電材を用いて転写ローラを構成した場合、例えば転写ローラ軸芯に転写バイアス電流を印加して転写ニップとの間で電流が流れるようにすると、通電時間の経過とともに、イオンが転写ニップまたは軸芯の一方に偏って（分極）抵抗値の上昇がおこり、環境変動とともに転写ローラ耐久性を悪化させる要因となる。

しかしながら本発明のように、転写電流印加手段から給電する転写バイアス電流を、転写ローラ軸芯経由で転写電流印加手段と転写ニップの間に流れるようにすることにより、例えば転写ローラにおける転写ニップ位置で軸芯から転写ニップ方向に電流が流れるとすると、その転写ニップ位置に有る部位が転写電流印加手段の位置に来たとき、今度は転写電流印加手段から軸芯方向に電流が流れるから、イオン導電材には逆方向の電界がかかり、イオンの偏り（分極）は起こらず、抵抗値の上昇による転写ローラ耐久性の悪化は防止できる。

しかし、複数サイズの転写材（記録媒体）を使う画像形成装置においては、小サイズの転写紙（記録媒体）を使用すると、転写ローラと感光体（像担持体）ドラムとのニップ部に通紙域と非通紙域ができ、非通紙域では、転写材の抵抗がないため通紙域より大きな電流が流れる。ところが給電ローラから軸芯までは、抵抗値がほぼ一定であるから流れる電流は転写ローラの軸端から軸端までほぼ一定であり、そのため、小サイズの転写材（記録媒体）を用いたときは、転写ローラにおける通紙域と非通紙域では、供給ローラから軸芯までと軸芯から転写ニップまでに流れる電流量が異なり、分極を防止することかができなくなってしまう。

ところが本発明においては、転写ローラに転写バイアス電流を印加する転写電流印加手段は、軸方向に複数に分割され、少なくとも前記転写材における最小サイズの通紙域とそれ以外の部分に別個の転写バイアス電源を備えているから、たとえ小サイズの転写材（記録媒体）の場合でも、分極を起こさないようなバイアス電流設定を行うことが可能となり、イオンの偏り（分極）は起こらず、抵抗値の上昇による転写ローラ耐久性の悪化は防止できる。

そして、前記複数の転写バイアス電源は、軸方向最大サイズの転写材通紙時に同一転写バイアス電流を出力し、小サイズの転写材通紙時は、通紙域を含む部分の出力より通紙域を含まない部分の出力値を高くする制御手段を有することを特敬とする。

このように、複数の転写バイアス電源を、軸方向最大サイズの転写材通紙時に同一転写バイアス電流を出力し、小サイズの転写材通紙時に、通紙域を含む部分の出力より通紙域を含まない部分の出力値を高くするよう制御することにより、通紙域を含まない部分では軸芯から転写ニップまでの抵抗が小さくなって大きな電流が流れるが、それに対応して転写電流印加手段から軸芯までの出力が高くなるから、転写ローラの半回転毎に同一の電流値が得られ、転写ローラにおけるイオンの偏り（分極）は起こらず、抵抗値の上昇による転写ローラ耐久性の悪化は防止できる。

また、前記制御手段は、前記通紙域を含む部分の転写バイアス電流と通紙域を含まない部分の転写バイアス電流を、温湿度条件に対応させて変化させる事を特徴とする。

このように、温湿度情報によって複数の転写バイアス電流出力値を変化させることで、温湿度変化によって通紙域と通紙域外の電流値の差が変化しても、適宜最適な転写バイアス電流を印加することが出来る。

このように本発明によれば、簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージを防止した、画像形成装置における現像装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１、図２は本発明になる画像形成装置における転写装置の構成概略を示す図、図３は本発明になる画像形成装置における転写装置に使用するイオン導電のイメージを示した図、図４は本発明になる画像形成装置における転写装置で用いる転写ローラのイオンの偏り（分極）が起こらない理由を説明するための図、図５は本発明になる画像形成装置における転写装置で転写電流印加手段を配置する位置を説明するための図、図６は本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて最大サイズの転写材（記録媒体）を通紙するときの転写バイアス電流の印加状況を示した図、図７は本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて小サイズの転写材（記録媒体）を通紙するときの転写バイアス電流の印加状況を示した図、図８は本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて温湿度条件に対応させて転写バイアス電流を変化させることを説明するための図、図９は転写電流印加手段を分割していない場合に小サイズの転写材（記録媒体）を通紙させたときの、通紙域と非通紙域における転写バイアス電流の状況を説明するための図、図１０は本発明になる画像形成装置における転写装置のように転写ローラ表面に転写電流印加手段を接触させて転写電流を印加した場合と、転写ローラ軸芯から転写電流を印加した場合の転写ローラの体積抵抗値変化状況を示したグラフ、図１１は従来のカーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイブの転写ローラと、イオン導電材を用いた転写ローラのそれぞれに、転写電流印加手段を表面に接触させて転写電流を印加した時と軸芯から転写電流を印加した時とでの抵抗変化を測定したグラフ、図１２は軸芯から転写電流を印加する場合に生じる不具合を説明するための図である。

本発明になる画像形成装置における転写装置は、図２に構成断面を示したように、電子写真方式により形成されたトナー画像を担持する感光層がアモルファスシリコン感光体である感光体（像担持体）ドラム１に、導電性軸芯２１の周囲にエピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電材を単層のソリッドまたは発泡弾性体として巻装した転写ローラ２を圧接して転写ニップを形成し、転写ローラ２の中心に対して転写ニップの逆側に、ＳＵＳなどの導電材を用いた転写電流印加手段としての給電ローラ３を圧接して転写バイアス電源４を接続してある。

このうち転写電流印加手段としての給電ローラ３は、図１に示したように、軸方向に少なくとも転写材（記録媒体）における最小サイズの通紙域（例えば３_２）とそれ以外の部分（例えば３_１、３_３）との複数に分割され、それぞれの領域には、別個の高圧発生手段（転写バイアス電源）５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎを接続してあり、さらにそれらの高圧発生手段（転写バイアス電源）５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎには、紙サイズ検知手段５１からの信号でそれぞれの高圧発生手段（転写バイアス電源）５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎに、通紙される転写材（記録媒体）に最適な転写バイアス電流値を印加させる制御ＣＰＵ５２により、出力電流を指示する高圧制御部５３、増幅器５４が接続されている。

なお、転写ローラ２を構成するイオン導電材としては、金属錯体（例えば過塩素酸リチウムや、１エチル−３メチル−イミタゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミドなど）などをＮＢＲ等に添加したものや前記したエピクロルヒドリンゴムなどを用いることができ、このイオン導電材は図３に示したように、イオン導電材１５を挟んだ＋と−の電極１１、１２の間に電圧を印加すると、印加された電圧により形成された電界によって＋イオンと−イオンがイオン導電材１５（転写ローラ２）を移動し電流がながれる。

そのため、このようなイオン導電材を用いて転写ローラ２を構成すると、従来のカーボンや金属酸化物を用いて導電性を付与した転写ローラと異なり、イオンは分散ムラを生ぜずに電荷集中が起こりにくいから、感光体（像担持体）ドラム１にダメージを与えて形成画像に黒点が発生するなどの不具合は生じない。

しかし、このイオン導電材を用いた転写ローラ２は図１２に示したように、転写バイアス電源４を転写ローラ２の軸芯２１に接続して電流を印加した場合、転写電流が例えば矢印２７のように転写ローラ２の軸芯２１から、感光体（像担持体）ドラム１と転写ローラ２とが接して転写材（記録媒体）６を挟む転写ニップの方向に流れているとすると、イオン導電材の中の−（マイナス）イオンは転写ニップで常時転写ローラ２の外周方向に流れて分極し、後記するように、時間と共に図１０に３１で示したように抵抗値が増えてしまう。

そのため本発明においては、イオン導電材を巻装した転写ローラ２を感光体（像担持体）ドラム１に圧接して転写ニップを形成すると共に、その転写ニップとは逆側に、ＳＵＳなどの導電材を用いて転写バイアス電源４を接続した給電ローラ３を圧接して給電することで、この分極を防ぐようにしたものである。

この分極を防ぐメカニズムを図４に基づいて説明すると、図４（Ａ）において、転写ローラ２における感光体（像担持体）ドラム１と接触してニップを形成している特定部位には、矢印２４に示したように給電ローラ３から転写ローラ２における軸芯２１を経由して転写電流が流れるとする。この給電ローラ３から転写ローラ２の軸芯２１を経由して感光体（像担持体）ドラム１とのニップ部に流れる電流は、常時この方向に流れるが、転写ローラ２が回転すると、図４（Ａ）の矢印２４を描いた特定部位は、９０度回転した図４（Ｂ）では矢印２４が図上右方向を向き、さらに９０度回転した図４（Ｃ）では矢印２４は、図４（Ａ）の場合とは全く逆方向の給電ローラ３側を向く。すなわち、図４（Ａ）で矢印２４の方向に電流が流れていた転写ローラ２の特定部位は、図４（Ｃ）では全く逆方向の２６で示した電流が流れることになり、転写ローラ２におけるイオン導電材にかかる電界は、転写ローラ２の半回転毎に逆方向になる。

そのため図１２に示したように、転写バイアス電源４を転写ローラ２の軸芯２１に接続した時と異なり、イオン導電材の中のイオンから見ると半回転毎に電界の方向が反転するようになり、例えば図２に示したように、感光体（像担持体）ドラム１を接地して給電ローラ３に−を印加すると、図４（Ａ）における矢印２４で示した部位では、−イオンが、転写ローラ２における軸芯２１から感光体（像担持体）ドラム１までは感光体（像担持体）ドラム１側へ、転写ローラ２における給電ローラ３から軸芯２１までは軸芯２１側に集まり、半周した図４（Ｃ）においては、図４（Ａ）で感光体（像担持体）ドラム１側へ集まったイオンが軸芯２１側へ、軸芯２１側に集まったイオンが感光体（像担持体）ドラム１側に集まってくる。

従って、転写ローラ２を構成するイオン導電材中のイオンは半回転毎に転写ローラ２における外周部と軸芯２１側に交互に移動し、分極が起こることがない。その効果を示したのが図１０のグラフで、これは、感光体（像担持体）ドラム１にイオン導電材で構成した転写ローラ２を圧接させ、図２に示したように、給電ローラ３を感光体（像担持体）ドラム１とは反対側に圧接して給電するようにした本発明の転写装置と、図１２に示したように、転写ローラ２における軸芯２１から給電するようにした転写装置を用い、１００μＡの連続通電エージングを行って、それぞれの転写ローラ２における体積抵抗値の変化量を測定したものである。

この図１０において、横軸はエージング時間、縦軸は体積抵抗値の変化量をΔｌｏｇΩとして表したもので、３１は図１２に示したように、転写ローラ２における軸芯２１から給電するようにした転写装置におけるデータ、３２は本発明の転写装置のように、給電ローラ３を感光体（像担持体）ドラム１とは反対側に圧接して給電するようにした転写装置におけるデータである。

すなわちこのグラフから明らかなように、３１の転写ローラ２における軸芯２１から給電するようにした転写装置では、エージング時間と共に転写ローラ２における体積抵抗値が上昇しているのに対し、３２の給電ローラ３を感光体（像担持体）ドラム１とは反対側に圧接して給電するようにした転写装置の場合はその抵抗値が殆ど変化無く、非常に安定している。

なお以上の説明では、給電ローラ３を転写ローラ２における感光体（像担持体）ドラム１とは反対側に位置させ、感光体（像担持体）ドラム１と転写ローラ２と給電ローラ３におけるそれぞれの中心が略直線上に配置された場合を例に説明してきたが、本発明の転写装置は、給電ローラ３から供給した電流が転写ローラ２における軸芯２１を経由して転写ニップに流れればよく、そのためには、給電ローラ３が図５に示したような位置に配置されても同様な効果を得ることができる。

この図５に示した給電ローラ３の位置は、ｒを転写ローラ２の半径、ｒ_０を転写ローラ軸芯２１の半径、Ｌを転写電流印加手段としての給電ローラ３が転写ローラ２と接している位置から、感光体（像担持体）ドラム１と転写ローラ２とが接している転写ニップまでの直線距離としたとき、給電ローラ３を、
Ｌ≧２（ｒ−ｒ_０） ………（１）
を満たす位置に配するようにしたものである。

すなわち、転写ローラ２の軸芯２１は導電性であるから、転写ローラ２を構成するイオン導電材が全体的に均質な体積抵抗を有していると仮定すれば、給電ローラ３から転写ローラ２に給電した転写電流は、より抵抗値の低い経路を通って転写ニップに達する。そのため給電ローラ３を前記（１）式で示したように、給電ローラ３が転写ローラ２と接している位置から感光体（像担持体）ドラム１と転写ローラ２とが接している転写ニップまでの直線距離Ｌを、給電ローラ３と転写ローラ２が接している位置から軸芯２１までの距離、すなわち（ｒ−ｒ_０）を２倍した距離より大きくなるような位置とすると、転写電流が給電ローラ３から軸芯２１を経由して転写ニップに達することとなり、前記した、分極を防ぐために充分な電界の反転効果が得られる。なお、本実施例ではｒは１０ｍｍ、ｒ_０は３ｍｍ、Ｌは２０ｍｍであり、感光体１の中心と転写ローラ２の中心を結ぶ線と給電ローラ３の中心と転写ローラ２の中心を結ぶ線のなす角度が略９０度（Ｌが約１４ｍｍである）〜１８０度で上記式(１)が成立する。（抵抗値の最も低くなる経路を電流が流れるため）

なお、この給電ローラ３の設置位置は、以上説明してきたＬとｒ、ｒ_０との距離的な関係だけでなく、転写ローラ２を構成するイオン導電材における、（ｒ−ｒ_０）間の体積抵抗、すなわち給電ローラ３から軸芯２１までの体積抵抗Ｒｖと軸芯２１から転写ニップまでの体積抵抗Ｒｖとを加えた値と、転写ローラ２における給電ローラ３と接触する位置から転写ニップまでの表面抵抗値Ｒｓとの関係として規定しても良い。これは、転写ローラ２における表面抵抗値Ｒｓが、給電ローラ３から軸芯２１を経由して転写ニップに至るまでの体積抵抗２Ｒｖより大きい、すなわち、
Ｒｓ＞２Ｒｖ ………………（２）
とするような位置に給電ローラ３を設置すれば、半分以上の電流が給電ローラ３から軸芯２１を経由して転写ニップに達することとなり、前記した、分極を防ぐために充分な電界の反転効果が得られることになる。なお、本実施例では転写ローラ２をイオン導電材で構成した場合、表面抵抗値Ｒｓは１×１０^９Ω、体積抵抗Ｒｖは１×１０^７Ω程度になる。

なお、従来用いられていたカーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ等に分散させた電子導電タイブの転写ローラでは、前記したようなカーボンや金属酸化物の分散ムラに起因する電荷集中による転写ムラや感光体（像担持体）ドラム１へのダメージの他に、感光体（像担持体）ドラム１への圧接や、本発明の転写装置のように給電ローラ３を圧接した場合、転写ローラ２中のカーボンや金属酸化物による通電路が切断され、抵抗が増してしまうという現象も生じる。

それを示したのが図１１のグラフであり、この図１１は、以上説明してきた本発明の転写装置に使われるイオン導電材を用いた転写ローラ２と、従来のカーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ等に分散させた電子導電タイブの転写ローラとを用い、それぞれの転写ローラに、図２に示したように給電ローラ３を圧接させて給電した転写装置と、図１２に示したように、転写ローラの軸芯２１に給電した転写装置とを用い、１００μＡの連続通電エージングを行って、それぞれの転写ローラにおける体積抵抗値の変化量を測定したものである。

この図１１において、横軸はエージング時間、縦軸は体積抵抗値の変化量をｌｏｇΩとして表したもので、６１はイオン導電材を用いた転写ローラ２に給電ローラ３を圧接させて給電した場合、６２は同じくイオン導電材を用いた転写ローラ２の軸芯２１に給電した場合、６３はカーボンなどを用いた電子導電タイプの転写ローラ２を用い、給電ローラ３を圧接させて給電した場合、６４は同じく電子導電タイプの転写ローラ２の軸芯２１に給電した場合である。

この実験結果によれば、カーボンなどを用いた電子導電タイプの転写ローラ２を用い、給電ローラ３を圧接させて給電した６３は、実験開始直後に急激に抵抗値が上昇し、その後、少しずつ抵抗値が低下している。また、同じくカーボンなどを用いた電子導電タイプの転写ローラ２を用い、軸芯２１から給電した６４では、５３の場合より大きくはないがやはり実験開始直後に抵抗値が上昇してほぼその値近辺で推移している。

すなわちこの現象は、前記したように転写ローラ２の感光体（像担持体）ドラム１への圧接や、本発明の転写装置のように給電ローラ３の圧接により、転写ローラ２中のカーボンや金属酸化物による通電路が切断され、抵抗が増してしまったものである。

それに対してイオン導電材を用いた転写ローラ２の軸芯２１に給電した場合は、前記図１０に示した実験結果と同様、時間の経過と共に生じたイオン導電材の分極に起因して抵抗値が上昇するため、ほぼ滑らかに一定割合で抵抗値が上昇し、本発明の転写装置のように、イオン導電材を用いた転写ローラ２に給電ローラ３を圧接させて給電した６１では、大きな抵抗値上昇は起こらずに安定して推移している。

しかしながらこのように転写装置を構成しても、画像形成装置が複数サイズの転写材（記録媒体）６を扱う場合、図９に示したように、サイズの小さな転写材（記録媒体）６_１の場合に給電ローラ３から軸芯２１までの電流と、軸芯２１から転写ニップまでの電流が異なってしまい、そのため、反転した電界の大きさが異なって分極が進み、転写ローラ２の抵抗値が上昇してしまうということが生じる。なお、図９は略図であり、実際には非通紙域においても転写ローラ２はドラム１と接触している。

すなわち、小サイズの転写材（記録媒体）６_１を使用したとき、転写ローラ２と感光体（像担持体）ドラム１とのニップ部にこの転写材（記録媒体）６_１による通紙域と非通紙域ができ、軸芯２１から転写ニップまでは、通紙域に比較して非通紙域における転写材（記録媒体）６_１分の抵抗がなくなるために抵抗値が小さくなり、通紙域に流れる電流４０より大きな電流４１が流れる。ところが給電ローラ３から軸芯２１までは、抵抗値がほぼ一定であるから流れる電流４２は転写ローラの軸端から軸端までほぼ一定であり、そのため、小サイズの転写材（記録媒体）６_１が通紙するときは、転写ローラ２が半回転したときの電界の大きさが一定とならず、分極を防止することかができなくなってしまうのである。

そのため本発明においては、転写電流印加手段としての給電ローラ３を、図１に示したように軸方向に少なくとも転写材（記録媒体）における最小サイズの通紙域（例えば３_２）とそれ以外の部分（例えば３_１、３_３）との複数に分割し、それぞれの領域に別個の高圧発生手段（転写バイアス電源）５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎを接続したもので、さらにそれらの高圧発生手段（転写バイアス電源）５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎには、紙サイズ検知手段５１からの信号で、通紙される転写材（記録媒体）６に最適な転写バイアス電流を印加させる制御を行うＣＰＵ５２により転写バイアス電流値を指示される、高圧制御部５３、増幅器５４を接続している。なお、給電ローラ３は、絶縁体の軸心（図示せず）にＳＵＳ等の導電性部材で構成されたそれぞれの通紙域の大きさに合わせた軸方向の長さを有する円筒状の部材（３_２、３_１，３_３）を噛合させ、それぞれの円筒状の部材間には間隙（本実施例では０．５ｍｍを設けている）。

このように構成した本発明になる画像形成装置における転写装置において、図６に示したように、画像形成装置で用いる最大幅の転写材（記録媒体）６_２を用いて印字が行われる場合、使用する転写材（記録媒体）６の紙サイズを、光学センサを使ったり印字データから検知する紙サイズ検知手段５１が最大サイズの転写材（記録媒体）６_２による印字が行われることを検出し、それを制御ＣＰＵ５２に伝える。すると制御ＣＰＵ５２は、軸芯２１から転写ローラ２と感光体（像担持体）１とのニップとの間、及び給電ローラ３から軸芯２１との間には、いずれの部分も等しい電流４３が流れると判断し、図１における高圧発生手段５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎに等しいバイアス電流を発生させるよう高圧制御部５３に指示する。

そのため高圧発生手段５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎは、いずれも等しい転写バイアス電流を発生し、軸芯２１から転写ローラ２と感光体（像担持体）１とのニップとの間、及び給電ローラ３から軸芯２１との間には、いずれの部分も等しい電流４３が流れて前記したように転写ローラ２の半回転毎にイオン導電材に逆向きで大きさが等しい電界がかかり、イオン導電材の分極は防止される。

一方図７に示したように、小サイズの転写材（記録媒体）６_１を使用したときは、前記したように転写ローラ２と感光体（像担持体）ドラム１とのニップ部にこの転写材（記録媒体）６_１による通紙域と非通紙域ができ、軸芯２１から転写ニップまでは、通紙域に比較して非通紙域における転写材（記録媒体）６_１分の抵抗がなくなるために抵抗値が小さくなり、通紙域に流れる電流４０より大きな電流４１が流れる。そのため紙サイズ検知手段５１から、小サイズの転写材（記録媒体）６_１による印字が行われるという信号を受けた制御ＣＰＵ５２は、分割されている給電ローラ３_１、３_３には非通紙域の軸芯２１から転写ニップに流れる大きな電流４１と同じ電流４１が流れるように、また給電ローラ３_２には通紙域の軸芯２１から転写ニップに流れる小さな電流４０と同じ電流４０が流れるように高圧制御部５３に指示する。

そのため高圧発生手段５５_１、５５_３は大きなバイアス電流４１を、高圧発生手段５５_２は小さなバイアス電流４０を発生し、分割された給電ローラ３_１、３_２、３_３のそれぞれに供給する。従って、転写ローラ２における分割された給電ローラ３_１、３_２、３_３のそれぞれに対応した部位には、転写ニップに小サイズの転写材（記録媒体）６_１があるために生じた電流の差に対応した電流が発生し、転写ローラ２の半回転毎にイオン導電材に逆向きで大きさが等しい電界がかかり、イオン導電材の分極は防止される。

また、この小サイズの転写材（記録媒体）６_１を使用したときの通紙域と非通紙域の電流量の差は、温湿度条件によって大きく変化する。そのため本発明においては、図８に示したように、温湿度条件によって分割した給電ローラ３_１、３_２、３_３、……各々へのバイアス電流出力を可変制御するようにした。すなわち、高温高湿環境の図８（Ａ）では、通紙域に対して非通紙域の抵抗低下が大きいため、給電ローラ３_１、３_３には通紙域に対応した給電ローラ３_２に印加するバイアス電流４４より高いバイアス電流４５を、通常の温度湿度環境の図８（Ｂ）では前記したようなバイアス電流４０、４１を、さらに低温低湿環境の図８（Ｃ）では、通紙域に対して非通紙域の抵抗低下が小さいため、給電ローラ３_１、３_３と給電ローラ３_２には、差の小さいバイアス電流４６、４７をそれぞれ印加するよう制御ＣＰＵ５２が高圧制御部５３に指示する。つまり、給電ローラ３_１、３_３に印加すべき電流は高温高湿環境、通常の温度湿度環境、低温低湿環境の順に小さくなる。そのため、温湿度条件が変化しても、常に最適な転写バイアス電流が給電ローラ３_１、３_２、３_３……に供給され、イオン導電材の分極は防止される。

なお、以上の説明では、給電ローラ３の分割数を３の場合を例に説明してきたが、これはこの分割数に限られないことは自明である。

このように本発明になる画像形成装置における転写装置によれば、簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージを防止し、さらに、イオンの偏り（分極）に起因する、抵抗値の上昇や環境変動による転写ローラ耐久性の悪化を防止して、常に安定した転写性能を発揮できる転写装置を提供することができる。

以上、種々述べてきたように本発明によれば、転写ローラ２の材質として、例えばエピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電材を用いたことにより、カーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイブの転写ローラと異なって電荷集中が起こりにくく、そのため簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや感光体（像担持体）ドラム１へのダメージを防止でき、また、給電ローラ３を転写ローラ２に圧接させて転写バイアス電流を、転写ローラ２の軸芯２１経由で転写ニップに流れるようにしたことで、イオン導電材を用いたときに問題となるイオンの偏り（分極）も防止でき、従って、抵抗値の上昇や環境変動による転写ローラ耐久性の悪化をも防止して、常に安定した転写性能を発揮できる転写装置を提供することができる。

また本発明においては、転写ローラに転写バイアス電流を印加する転写電流印加手段が軸方向に複数に分割され、少なくとも前記転写材における最小サイズの通紙域とそれ以外の部分に別個の転写バイアス電源を備えているから、たとえ小サイズの転写材（記録媒体）の場合でも、分極を起こさないようなバイアス電流設定を行うことが可能となり、イオンの偏り（分極）は起こらず、抵抗値の上昇や環境変動による転写ローラ耐久性の悪化は防止できる。

さらに、複数の転写バイアス電源を、軸方向最大サイズの転写材通紙時に同一転写バイアス電流を出力し、小サイズの転写材通紙時に、通紙域を含む部分の出力より通紙域を含まない部分の出力値を高くするよう制御することにより、通紙域を含まない部分では軸芯から転写ニップまでの抵抗が小さくなって大きな電流が流れるが、それに対応して転写電流印加手段から軸芯までの出力が高くなるから、転写ローラの半回転毎に同一の電流値が得られ、転写ローラにおけるイオンの偏り（分極）は起こらず、抵抗値の上昇や環境変動による転写ローラ耐久性の悪化は防止できる。

また、温湿度情報によって複数の転写バイアス電流出力値を変化させることで、温湿度変化によって通紙域と通紙域外の電流値の差が変化しても、適宜最適な転写バイアス電流を印加することが出来る。

本発明によれば、簡単な構成で、しかも複雑な制御を要さずに転写ムラや像担持体へのダメージや転写ローラの抵抗値上昇を防止し、長期にわたり安定して動作する画像形成装置における現像装置を提供することができる。

本発明になる画像形成装置における転写装置の構成概略を示す図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置の構成概略を示す図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置に使用するイオン導電のイメージを示した図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置で用いる転写ローラのイオンの偏り（分極）が起こらない理由を説明するための図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置で転写電流印加手段を配置する位置を説明するための図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて最大サイズの転写材（記録媒体）を通紙するときの転写バイアス電流の印加状況を示した図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて小サイズの転写材（記録媒体）を通紙するときの転写バイアス電流の印加状況を示した図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置を用いて温湿度条件に対応させて転写バイアス電流を変化させることを説明するための図である。 転写電流印加手段を分割していない場合に小サイズの転写材（記録媒体）を通紙させたときの、通紙域と非通紙域における転写バイアス電流の状況を説明するための図である。 本発明になる画像形成装置における転写装置のように転写ローラ表面に転写電流印加手段を接触させて転写電流を印加した場合と、転写ローラ軸芯から転写電流を印加した場合の転写ローラの体積抵抗値変化状況を示したグラフである。 従来のカーボンや金属酸化物をＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイブの転写ローラと、イオン導電材を用いた転写ローラのそれぞれに、転写電流印加手段を表面に接触させて転写電流を印加した時と軸芯から転写電流を印加した時とでの抵抗変化を測定したグラフである。 軸芯から転写電流を印加する場合に生じる不具合を説明するための図である。

符号の説明

１ 感光体（像担持体）ドラム
２ 転写ローラ
３_１、３_２、３_３ 複数に分割した給電ローラ
５５_１、５５_２、５５_３、……５５_ｎ 複数に分割した給電ローラのそれぞれに対応させた高圧発生手段（転写バイアス電源）
５ アース（接地）
２１ 導電性軸芯
５１ 紙サイズ検知手段
５２ 制御ＣＰＵ
５３ 高圧制御部
５４ 増幅器

Claims (3)

1. 電子写真方式により形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップで接触すると共に、表面に接触させた転写電流印加手段から転写バイアス電流を印加され、前記転写ニップに送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写ローラを備えて複数サイズの転写材を使用可能に構成した画像形成装置における転写装置であって、
   前記転写ローラは導電性軸芯の周囲にイオン導電材を巻装して構成され、前記転写電流印加手段を前記イオン導電材における分極を防止する為に、前記転写電流印加手段からの転写電流が前記転写ローラ軸芯を経由して転写ニップ間に流れるような位置に配すると共に前記転写電流印加手段は軸方向に少なくとも前記転写材における最小サイズの通紙域とそれ以外の部分に複数に分割され、該分割されたそれぞれに別個の転写バイアス電源を接続したことを特徴とする画像形成装置における転写装置。
2. 前記複数の転写バイアス電源は、軸方向最大サイズの転写材通紙時に同一転写バイアス電流を出力し、小サイズの転写材通紙時は、通紙域を含む部分の出力より通紙域を含まない部分の出力値を高くする制御手段を有することを特敬とする請求項１に記載した画像形成装置における転写装置。
3. 前記制御手段は、前記通紙域を含む部分の転写バイアス電流と通紙域を含まない部分の転写バイアス電流を、温湿度条件に対応させて変化させる事を特徴とする請求項２に記載した画像形成装置における転写装置。

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