JP2614317B2

JP2614317B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2614317B2
Application number: JP1159077A
Authority: JP
Inventors: 行弘大関; 康一廣島; 芳明西村; 淳村田; 順治荒矢; 竜典石山; 康志佐藤; 公生中畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH0323482A; KR910001491A; DE69005207T2; EP0404079B1; DE69005207D1; EP0404079A2; CN1048268A; KR930011438B1; CN1030740C; EP0404079A3; US5034777A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は静電複写機、同プリンタなど、静電転写プ
ロセスを利用する画像形成装置、とくに像担持体と転写
手段の間に転写材を圧接通過させて転写を行う画像形成
装置に関するものである。

〔背景の技術〕

従来、像担持体と、これに圧接する転写部材とをそな
え、これら両者の間を転写材を通過させるとともに、こ
のとき転写部材にバイアス電圧を印加して、像担持体側
のトナー像を転写材に転写するように構成した画像形成
装置がすでに知られている。

このような装置においては、一般に転写部材として、
ローラ形状またはベルト形状のものが用いられており、
その材質としてはゴムや樹脂マトリツクス中に導電カー
ボンやグラフアイト，金属粉などの導電フイラーを分散
させて抵抗を調整したものや、ゴムや樹脂マトリツクス
中に可塑剤や低分子量液状ゴム，界面活性剤を添加し、
抵抗を調整したもの、さらに、特開昭63−156858号にあ
るようなカーボンブラツク含有架橋済みシリコーンゴム
粉砕品をシリコーンゴムに分散して抵抗を調整したもの
がある。また、この他に、比較的安定とされる10⁴Ωcm
以下の低抵抗層と10¹⁰Ωcm以上の高抵抗層との組み合わ
せにより多層構成による転写ローラが知られている。

第10図はこのような画像形成装置の典型的な例を示す
概略側面図である。

紙面に垂直方向に軸線を有し、図示矢印Ｘ方向に回転
する円筒状の感光体１の表面が、電源14によって、帯電
ローラ３を介して一様に帯電されたのち、画像情報書込
手段５によって、画像変調されたレーザビーム，スリツ
ト露光などによって該帯電面に画像情報が付与されて静
電潜像が形成される。

ついでこの潜像に現像器６によってトナーが供給され
てトナー像が形成される。

感光体１の回転にともなってこのトナー像が、転写部
材たる転写ローラ２が感光体１に当接するニツプ部たる
転写部位に到達すると、該トナー像とタイミングを合わ
せて転写材Ｐもこの転写部位に到来し、このとき該転写
ローラ２に転写バイアスを印加して転写材裏面にトナー
と反対極性の電荷を付与し、感光体１のトナー像を転写
材に転移させるものとする。

図示の装置においては、感光体としてOPC感光体を使
用してプロセススピードを23mm/secとし、帯電手段とし
ては感光体１に圧接従動してこれを負帯電させるために
交流電圧と直流電圧の重畳電圧を印加した帯電ローラ３
を、転写手段としてはこれも感光体１に圧接従動し、転
写材裏面に正電荷を付与する上記した様な材質の転写ロ
ーラ２を用いた。転写ローラ２の抵抗値としては、低湿
環境下における転写性の向上及び感光体への転写電界に
よるダメージの防止を考慮して、体積抵抗が10⁶Ωcm〜1
0¹²Ωcmの半導電領域のものが良いことがわかった。

第11図は上記装置のシーケンスを示すものである。

このような接触転写方式をとる画像形成装置は、従来
からひろく実用されているコロナ放電器を使用するもの
に比して、高圧電源を必要としないのでコスト的に有利
である、電極たるワイアもないのでそれの汚れによる障
害もない、高圧放電に基づくオゾンの発生や、窒化物の
生成もなく、これらによる感光体、画質の劣化なども少
ないなど種々な利点があるが、次に示す問題点が生じて
いた。その問題点の１つは、所望の抵抗値を有する転写
ローラを従来の材質では安定して得ることが困難である
ということである。

先に示した、導電カーボンやグラフアイト，金属粉な
どの導電フイラーをゴムや樹脂マトリツクス中に分散さ
せて抵抗を調整する方法では、周知のごとく、半導電領
域では導電フイラーの添加量に対して、抵抗が急峻に変
化するため、導電フィイラー混合時の導電フイラー飛散
や分散度合等のわずかな差異が電気抵抗値の変化に現わ
れ、従って再現性に欠け、量産安定性に対し問題をかか
えている。

また、可塑剤や低分子量液状ゴム、界面活性剤添加に
よる半導電抵抗域での安定化が提案されているが、これ
らの添加剤を使用した場合の問題点としては、可塑剤や
低分子量液状ゴム、界面活性剤が表面にしみ出し、それ
が感光体に移行し感光体を汚染し、強いては画像不良を
引き起すという問題があった。またローラ表面上に可塑
剤，低分子量液状ゴム，界面活性剤のしみ出しにより、
粘着性が著しく増大し、その結果トナーや紙粉を吸着
し、ローラの機能を劣化させるという問題があった。

また、特開昭63−156858号にあるようなカーボンブラ
ツク含有架橋済みシリコーンゴム粉砕品をシリコーンゴ
ムに分散した例があるが、この場合製造コストが高くな
る問題点が指摘されている。

この他、比較的安定とされる10⁴Ωcm以下の低抵抗層
と10¹⁰Ωcm以上の高抵抗層との組み合わせによる多層構
成によって半導電領域を達成しようという試みがある
が、後えば10⁴Ωcm以下の導電ゴム装の上に10¹⁰〜10¹²
Ωcmの高抵抗プラスチツク層を被覆する場合、外層の膜
厚や層間の接着性によってその抵抗値が左右されるた
め、その制御が問題になる他製造工程が複雑となり、コ
ストが高くなるなど実用化に向けて問題点をかかえてい
る。

また、もう１つの大きな問題点は、転写ローラ２が環
境によって、これに印加する電圧と、これを流れる電流
との関係（Ｖ−Ｉ特性という）が大きく変化してしまう
ことである。

即ち、低温低湿（15℃,10％）環境下（以下L/Lとい
う）では、転写ローラの抵抗値は常温常湿（23℃,64
％、以下N/Nという）時のそれよりも数桁上昇する。反
対に、高温高湿（32.5℃,85％、以下H/Hという）環境下
では、抵抗がN/Nに比して１〜２桁下がる。

このような環境の差異によるＶ−Ｉ特性の変動を第12
図に示してある。

同図における実線は、L/L,N/N,H/H各状態における、
前回転時，後回転時，紙間など非通紙時で、帯電ローラ
３の印加電圧が交直流両成分ともオンとなっていると
き、即ち、転写部において帯電された像担持体が対向す
るときの転写ローラ２におけるＶ−Ｉ特性を、また、破
線は前記と同様の状態における、A4サイズの転写材が前
述の転写部位を通過する通紙時の転写ローラ２における
Ｖ−Ｉ特性をそれぞれ示している。

このような公知装置の場合、実験によると、良好な転
写が行われるには、通紙時の転写電流が0.5〜４μＡ必
要であること、これが５μＡをこえると、OPC感光体に
正電位の転写メモリーが残り、画像に地カブリが発生す
ることが判明している。

このことから、公知装置における適正な転写バイアス
は、H/Hでは約300〜500V、N/Nでは約400〜750V、さらに
L/Lでは約1250〜2000Vであることが判る。

このような装置によって定電圧制御を行うと、以下の
ような問題が生ずる。

即ち、N/N環境下において適切な転写が行われるよう
に、たとえば転写ローラを500Vで定電圧制御すると、H/
Hにおいてはほぼ同様の転写特性を示すが、L/Lにおいて
は転写電流がゼロとなり転写不良を招来する。

また、L/L環境下における転写性を向上させるように
電圧を設定すると、N/N,H/H環境において非通紙時にOPC
感光体に正の転写メモリーが発生して、出力画像に地カ
ブリを生ずる。とくにH/H時においては、通紙時にも転
写電流が増大するために電荷が転写材を貫通して、感光
体表面のネガトナーを逆極性に帯電させて転写不良を起
す。

このような事態に対処すべく、定電流制御を行うと、
以下のような問題が生ずる。

一般に、この種の装置においては、使用可能の最大サ
イズ転写材以下の範囲で小型の転写材をも使用できるよ
うになっているのが普通であり、このため、小サイズの
転写材を使用したときには、感光体と転写ローラとが直
接当接する部分が存在することになる。そして前述の公
知装置の場合、１μＡで定電流制御したとすると、上記
の直接当接する非通紙部に流入する単位面積当り電流値
が前、後回転時、紙間などの非通紙時に１μＡ流した場
合の単位面積当り電流値とほぼ等しくなるので、転写ロ
ーラにかかる電圧が降下し、通紙領域にはほとんど電流
が流れなくなって転写不良を発生する。

上記の場合、A4サイズの通紙時に比して、封筒を通紙
した場合には、H/Hでは200V強、N/Nでは200V弱、L/Lで
は約400V程度、転写電圧が降下し、転写材に流れる電流
はほぼゼロとなって転写不良を発生する。

小サイズ通紙時にも充分な転写性を得ようとすると、
たとえばレターサイズ紙とA4サイズ紙との差のような比
較的狭い非通紙部分では、これに流入する電流密度が大
きくなって、感光体表面に転写メモリーによる地カブリ
が発生して、次のレターサイズ紙に裏汚れが生ずる。

これは要するに、この種の公知の装置においては、定
電圧制御，定電流制御いずれかの方式によっても、すべ
ての環境において、すべてのサイズの転写材に対して良
好な転写性をもたせることは困難であるのが現状であっ
た。

以上説明した様に従来においては、数々の試みがなさ
れたにもかかわらず、半導電領域の転写ローラ等の転写
手段が得られないという問題点と、転写手段が湿度の影
響を受けてその抵抗値が変化し、全ての環境下で安定し
た転写性が得られないという問題点の為に、接触転写法
は実用化に至ることができなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の問題点に鑑み成されたものであり、
すべての環境下でかつ転写材のサイズの変化にかかわら
ず常時安定して良好な転写性が得られる量産可能な画像
形成装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成するために本発明によれば像担持体
と、この像担持体に像を形成する像形成手段と、像担持
体に対向して設けられ、像担持体との間の転写部位に転
写材を圧接通過させて像形成手段により形成された像担
持体の像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形
成装置において、上記転写手段は、複酸化物を含有し、
上記転写部位において、像担持体が非画像域の場合に
は、転写手段を定電流制御して、このときに生ずる電圧
を検知し、転写部位において像担持体が画像域の場合に
は、上記検知した電圧に応じて転写手段を定電圧制御す
ることを特徴とするものである。

または、本発明は像担持体と、この像担持体に像を形
成する像形成手段と、像担持体に対向して設けられ、像
担持体との間の転写部位に転写材を圧接通過させて像形
成手段により形成された像担持体の像を転写材に転写す
る転写手段とを有する画像形成装置において、上記転写
手段は、複酸化物を含有し、上記転写部位において、像
担持体が非画像域の場合には、予め設定された電圧値V₁
で転写手段を定電圧制御して、このときに流れる電流を
検知し、上記転写部位において、像担持体が画像域の場
合には、上記検知した電流値を予め設定された前記検知
電流値を電圧値に変換する手段により、対応する電圧値
V₂に変換し、電圧値V₂で定電圧制御することを特徴とす
るものである。

〔実施例〕

第１図は本発明を適用するに適した画像形成装置の構
成を示す概略側面図であって、矢印Ｘ方向に、プロセス
スピード23mm/secで回転する直径30mmのOPC感光体１の
表面が、帯電ローラ３によって一様に負帯電されたの
ち、該帯電面に、たとえば画像変調されたレーザビーム
が投射されてその部分の電位を減衰させて静電潜像が形
成される。

感光体１の回転にともなって該潜像が現像器６に対向
する位置に来ると、前記潜像に負帯電したトナーが供給
され、反転現像方式によって前記電位減衰部分にトナー
像が形成される。

感光体１の走行方向にみて現像器の下流側において、
該感光体に圧接する、後に説明する半導電性の転写ロー
ラ２が圧接配置してあり、両者の圧接ニツプ部が、下記
のように、転写部位を形成している。

トナー像が該転写部位に到来すると、これとタイミン
グを合せて搬送路７から転写材Ｐが転写部位に供給さ
れ、これとともに転写ローラに印加される正の転写バイ
アスによって、感光体表面のトナー像は転写材に転移す
る。

上記帯電ローラ3,転写ローラ２に対しては、電圧制
御、定電流制御（ATVC、Active Transfer Voltage C
ontrolという）可能な電源４によって、夫々所定の時点
で所定の電圧を印加するようになっているものとする。

本実施例においては、転写ローラ２の半導電性化は、
以下の様にして達成している。ここで半導電性というの
はローラの体積抵抗が10⁶Ωcm〜10¹³Ωcmとする。転写
ローラ２の体積抵抗が10⁶Ωcmより小さいときは、L/L環
境下で転写材が高抵抗となるので転写不良が生じ、10¹³
Ωcmより大きいときは転写電流が流れにくくなることに
よる転写不良が生じる。従って、転写ローラは半導電性
とするのが良い。

すなわち、本実施例における転写ローラ２は、弾性体
中に複酸化物を含有することを特徴としている。

また、本発明における転写ローラ２は、弾性体中に複
酸化物、0.1wt％〜20wt％のカーボンブラツクおよび5wt
％〜20wt％の絶縁オイルを含有することを特徴としてい
る。

ここで、複酸化物とは２種以上の酸化物からなる固溶
体の化合物を示し、従って単なる金属酸化物とは異な
る。このような複酸化物としては、例えば、ZnO・Al
₂O₃,SnO₂・Sb₂O₅,In₂O₃・SnO₂などが挙げられる。

このような複酸化物の特徴は、それぞれの金属の原子
半径が近く、置換型固溶体を成していること、及びそれ
ぞれの原子価数が異なることにより、夫々単独の金属酸
化物では得られない導電性が得られることである。

これらの複酸化物の比抵抗値は10¹Ω・cm〜10³Ω・cm
であり、導電性カーボンブラツクや補強性カーボンブラ
ツクまたはTiO₂や酸化リテニウムなど（10^-2Ω・cm〜10
⁰Ω・cm）より高く、また四三酸化鉄や酸化スズなど（1
0⁴Ω・cm以上）より低い。

すなわち、本発明になる複酸化物によって発現される
10¹Ω・cm〜10³Ω・cmのフイラーを使用した場合、物性
に問題を生じさせない添加量で安定した半導電性が得ら
れ、再現性および量産安定性に優れる。

これに対して、高分子等の分散媒に分散させる従来の
フイラーは、その比抵抗が10¹Ω・cm未満の場合、先に
述べた様にフイラーの添加量に対して抵抗値が急変する
領域に相当するため再現性、量産安定性に欠ける。

また10³Ω・cmより高い場合は逆に半導電性を発現さ
せるには、かなり多量の添加量が必要となり、分散加工
が困難になる。仮に分散できたとしても物性は著しく劣
り実用レベルに至らない。また硬度もかなり高くなり感
光体等に対して十分かつ安定した圧接状態が得られない
などの問題が生じる。

また上記複酸化物の中でも特にZnO・Al₂O₃が優れてい
る。この理由としては、このフイラーの比抵抗が10²Ω
・cm〜10³Ω・cmと半導電領域での抵抗安定性に対し、
もっとも理想的な抵抗値であること、樹脂やゴム等の高
分子分散媒に対し、分散が容易であり加工性に優れるこ
と、コストが安価であること、Al（Al₂O₃）のドープ量
によって適宜な抵抗値が達成できることなどが挙げられ
る。

弾性体中の複酸化物の含有量は5wt％〜40wt％、特に
は10wt％〜30wt％が好ましい。

さらにローラー形状の転写ローラ２に代表される様に
紙等の転写材の搬送を兼ねる場合は材質自体に耐摩耗性
等の機械的強度が要求される。

この場合は複酸化物の他にさらに補強剤を併用すると
良い。

補強剤としてはカーボンブラツクなどの補強性カーボ
ンやシリカなどを適宜用いることができる。カーボンブ
ラツクを用いる場合について我々が検討した結果、比抵
抗としては10⁰Ω・cm以上、添加量としては0.1wt％〜20
wt％、好ましくは1wt％〜15wt％の範囲において補強性
に優れ、且つ抵抗が安定することを見出した。すなわ
ち、比抵抗が10⁰Ω・cm未満であると導電能力が大き
く、少量の添加でも電位ムラを引き起こしやすい。ま
た、20wt％を越える添加量になると抵抗値に対して複酸
化物より、カーボンブラツクによる依存度が大きくな
り、複酸化物添加の意味がなくなる傾向にある。

補強性カーボンとしては、一般工業用として使用され
るもの、例えばHAF,FEF,ISAF,SAF,SRF,FT,EPC,MPCなど
で代表される一般的なタイプで良い。

また、転写ローラ２の様なローラー形状転写用帯電部
材においては感光体との間に充分な圧接面積を保持する
ことによってムラのない良好な転写特性が得られる。こ
のため上記用途に対しては特に低硬度が要求されてい
る。

この際、通常絶縁オイルなどのプロセスオイルが添加
されるが、我々は種々の絶縁オイルを検討した結果、そ
の比抵抗としては10¹²Ω・cm以上、添加量は5wt％〜20w
t％、好ましくは8wt％〜16wt％において低硬度で補強性
に優れ、かつ抵抗値が安定することを見出した。10¹²Ω
・cmに満たない比抵抗を有するオイルを使用した場合、
感光体上に移行すると感光体上の電位がオイル移行箇所
だけ変位し、画像障害を起こしたり、感光体上にトナー
が凝集する傾向になる。また、添加量が20wt％を越える
と帯電部材表面へのしみ出しが顕著になり、感光体を汚
染する他、転写部材表面にトナーや紙粉等の付着が著し
くなり、転写部材としての機能が劣化する問題が生じや
すい。

このような絶縁オイルとしてはパラフインオイルや鉱
物オイルなどが挙げられる。

本発明における弾性体としては、例えばEPDM、ポリブ
タジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、SBR、CR、NBR、
シリコンゴム、ウレタンゴム、エピロクロルヒドリンゴ
ム等のゴムや、RB（ブタジエン樹脂）、SBS（スチレン
−ブタジエン−スチレンエラストマー）等のポリスチレ
ン系、ポリオレフイン系、ポリエステル系、ポリウレタ
ン系、RVC等の熱可塑性エラストマーやポリウレタン、
ポリスチレン、PE、PP、PVC、アクリル系樹脂、スチレ
ン−酢酸ビニル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリ
ル共重合体等の高分子材料などを用いることができる。
また弾性体は発泡体として使用してもソリッドゴムとし
ても適応可能である。

さらに、必要に応じて、炭酸カルシウム，各種クレ
ー，タルクなどあるいはそれらのブレンドしたもの、ま
た、含水ケイ酸，無水ケイ酸およびそれぞれの塩等のシ
リカ系充填剤などの充填剤を添加してもよい。

また、発泡剤を用いる場合、発泡剤としては、A.D.C.
A系,D.P.T系,O.B.S.H系,T.S.H系,A.I.B.N系などを使用
することができ、特にA.D.C.A系,O.B.S.H系のブレンド
系では緻密な発泡体でかつ加硫のタイトな発泡体が得ら
れる。

ある種のウレタンゴムやシリコーンゴム等のポリマー
に見られる様にポリマー自身の高分子構造を調整するこ
とによって材質の強度や柔軟度を変えられるポリマーの
場合は、複酸化物の添加のみでよく、カーボンブラツク
等の補強性フイラーや軟化剤を必ずしも添加しなくても
実用上必要な硬度や強度を達成できる。

なお、本発明における粉体の比抵抗は、負荷荷重1.5
〜2Kgの条件下で行う一般的な粉体抵抗値測定法により
測定した。

本発明の転写手段の形状は、ローラ，ブレードベルト
などいずれでもよく、電子写真装置の仕様形態に合わせ
て選択可能である。

第３図に一例としてローラ形状の転写ローラ２の基本
構成を示すが、この場合、円筒状の導電性基体11上に複
酸化物を含有する弾性体12が形成されている。また、転
写手段が、ブレード形状の場合は、板状の導電性基体上
に複酸化物を含有する弾性体を形成すればよい。

導電性基体としては、鉄，銅，ステンレスなどの金属
や金属台金，導電性樹脂などを用いることができる。

以上の様にして、半導電領域の転写ローラ２を安定し
て作ることが可能となる。上記実施例で用いた転写ロー
ラ２の組成の例を次に示す。

上記実施例における転写ローラ２は、EPDM（EPT4045
三井石油化学）100重量部（以下部と称す）を分散媒ポ
リマーとし、亜鉛華１号10部、ステアリン酸２部、促進
剤Ｍ（ノクセラ−Ｍ大内新興化学）２部、促進剤BZ（ノ
クセラ−BZ大内新興化学）１部、イオウ２部、発泡剤
（セルマイクＣ三協化成）５部、発泡助剤（セルトンNP
三協化成）５部、さらに補強剤と絶縁オイルおよびその
他を第１表に基づくそれぞれの配合組成にて配合し、二
本ロールを用いて均一に分散混練しプライマーを付けた
鉄製芯金にゴムを巻き付け金型に入れ、40℃,100Kgf/cm
²にてプレフオームし、これを蒸気加硫（160℃,30分）
にて加硫し、その後研磨加工することにより作製したも
のの中から選択した。転写ローラ２は、第１表に示す様
に作製したＡ〜Ｅのサンプルのうち、最も安定した、B,
C,DのZnO・Al₂O₃添加系を選択した。

その理由を次に示す。Ａ〜Ｅの寸法は芯金径6mm,外径
16mm,芯金長さ250mm,ゴム長さ230mであった。抵抗測定
はAl板の上に両端500gずつ計1Kgを負荷し、芯金とAl板
との間の抵抗を測定した（23℃,50RH）。

第４図はこの様にして得られた各サンプルの抵抗値と
各フイラーの添加部数との関係を示したものである。

第４図から明らかなように、要求する半導電領域にお
いてZnO・Al₂O₃複酸化物を添加することによって、添加
量に対して抵抗変動が少なく、安定させることが可能と
なる。

さらに、補強性カーボンと絶縁オイルの比率を変える
ことによって、安定する抵抗値が任意に設定できる。

また各配合にて抵抗値の再現性試験を行ったところ、
導電性カーボン（ケツチエンブラツクEC）の場合、12ph
r添加において10⁹Ωに対してレンジで３オーダーのバラ
ツキを生じた。これに対し、ZnO・Al₂O₃複酸化物の場合
レンジで1/4オーダー内と測定誤差範囲程度のバラツキ
であることがわかった。

以上説明した様に本発明においては、従来例で示した
問題点の一つである半導電領域に抵抗値を有する転写手
段の量産性を克服し、半導電性転写ローラを安定して生
産することが可能となった。

しかし、接触転写法実用化の為には、先に示したもう
１つの問題点、転写ローラ２の湿度による抵抗値変動の
為の環境に対する転写性の不安定性を克服しなければな
らない。

本発明においては、本件出願人によって先に出願され
た発明（特願昭63−276106号）に、本発明における転写
ローラを用いることにより、先に示したもう１つの問題
点を克服した。

つまり、ATVC制御される転写系に、先に示した転写ロ
ーラを用いる。以下、その動作原理について説明する。

第７図に示すようにコンピユータなどの外部装置から
CPU8がプリント信号をうけると、CPU8は感光体１を駆動
するモータドライブ回路（不図示）にメインモータの駆
動オン信号を送り、同時に電源４に一次高圧オン信号を
おくって帯電ローラ３に帯電バイアスを印加して感光体
１表面を、たとえば、暗電位Vd＝−700Vに帯電させるも
のとする。

ついでCPUが画像情報書込手段５を駆動させて静電潜
像を形成する。

つぎに、CPU8が電源４に転写オン信号をおくり、これ
によって、電源４によって後述するような、定電圧，定
電流制御が実行されるものとする。

電源４は、転写オン信号をうけると、感光体に潜像が
形成されない非画像域で転写ローラ２を定電流制御す
る。図示の装置においては５μＡの電流を流すものとす
る。

つぎに該電源４は転写ローラ２に生じた電圧を検知
し、ついで、定電流制御を停止して感光体に潜像が形成
された画像域でさきに検知した転写ローラの電圧でこれ
に対して定電圧制御（ATVC制御という）を行う。

これを第５図に示す、N/N環境下における転写ローラ
２のＶ−Ｉ特性によって説明すると、非通紙時に感光体
が電位Vdとなっているときに、転写電流５μＡを流す必
要な電圧は約750Vとなっており、この電圧のとき、通紙
時の転写電流は約2.25μＡである。

即ち、上記のように転写ローラの電圧，電流を制御す
ることによって、N/N環境下において、通紙時には転写
ローラは750Vに定電圧制御され、このとき2.25μＡの電
流が流れて良好な転写が行われることが判る。

連続通紙の場合には、第２図のタイミングチヤートか
らも判るように、紙間において、即ち転写部位で感光体
が非画像域のときには定電流制御、通紙時、即ち転写部
位で感光体が画像域のときには定電圧制御となることは
容易に理解できるところであろう。

つぎに前記の装置に以上のような制御方式を適用した
ときの、種々な環境下における作用を第６図によって説
明する。

H/H環境下においては、非通紙時には、電源４が転写
ローラ２に対して５μＡの定電流制御を行う。これによ
って転写ローラには500Vの電圧が発生するので、これを
検知して、つぎの通紙時に500V定電圧制御を行う。

これによって、A4サイズの転写材通紙の場合には、1.
5μＡの転写電流が得られ、この値は良好な転写が遂行
されるに充分な量である。

また、小サイズ通紙の場合にも、転写ローラ２の通紙
部分には500Vの電圧が維持されているから、該部分にも
1.5μＡの転写電流が得られて、良好な転写が可能であ
ることが判る。

また、非通紙時には前述のように、５μＡの電流しか
流れないので、感光体表面に転写メモリーが残って地カ
ブリを生ずるようなことはない。

さらに、大サイズ紙と小サイズ紙との差の非通紙領域
においても、通紙時には定電圧制御となっているので、
電流密度はこの場合５μＡ相当程度をこえることはない
から、感光体に転写メモリーが残ることはない。

これらのことは以下に述べるL/L環境下の場合も同様
である。

L/L環境下においては非通紙時、前記各場合と同様の
定電流制御を行うと、転写ローラ２に2KVの電圧が生ず
るので、通紙時に2KV定電圧制御を行う。

このとき、転写ローラ２には２μＡの転写電流が流れ
るから、良好な転写性が得られる。

このように、非通紙時には定電流制御を、通紙時には
定電圧制御を行うことによって、環境，転写材サイズに
かかわらず、常時良好な転写性が得られ、転写メモリー
による地カブリを生ずることなく、良質の画像を得るこ
とができる。

また、上記実施例における転写ローラの代わりに転写
ベルトを使用できるのはもちろんである。

以上説明した様に、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの固
溶体等の複酸化物を含有した弾性体ローラまたはベルト
を転写手段に用い、そして、これをATVC制御することに
より、従来問題点である半導電領域の転写ローラ等の転
写手段の生産上の不安定性と、前記転写手段の環境変化
による抵抗値の変化の為の転写性の不安定性という２つ
の問題点を解決し、従来実用不可能であった接触転写方
式を実用可能とした。

さらに、半導電領域の転写ローラ２の他の組成例を以
下に示す。

EPDM（EPT4045三井石油化学）100部、亜鉛華１号10
部、ステアリン酸２部、ZnO・Al₂O₃100部、促進材Ｍ
（ノクセラ−Ｍ大内新興化学）２部、促進剤BZ（ノクセ
ラ−BZ大内新興化学）１部、イオウ２部、発泡剤（セル
マイクＣ三協化成）５部、発泡助剤（セルトンNP三協化
成）５部、および補強剤であるHAFカーボン45部、絶縁
オイルであるパラフインオイル60部の配合組成で前述と
同様の製法により転写ローラａを作製した。

また、HAFカーボンを50部、パラフインオイルを65部
とする以外は転写ローラａと同様の配合組成で転写ロー
ラｂを作製した。

また、HAFカーボンを45部、パラフインオイルを55部
とする以外は転写ローラａと同様の配合組成で転写ロー
ラｃを作製した。

また、ZnO・Al₂O₃150部、シリコンゴム（KE520信越化
学）100部、シリコン架橋剤（C8）２部およびAIBN1.5部
の配合組成で１次加硫（20℃,20分）し、さらに２次加
硫（200℃,4時間）して、転写ローラｄを作製した。

また、In₂O₃・SnO₂を70部用いる以外は転写ローラｃ
と同様にして、転写ローラｅを作製した。

また、HAFカーボンを20部、パラフインオイルを70
部、ケツチエンブラツクECを20部用いる以外は転写ロー
ラａと同様にして、転写ローラｆを作製した。

また、Fe₃O₄を100部用いる以外は転写ローラＥと同様
にして転写ローラｇを作製した。

このようにして作製した転写ローラａ〜ｇの硬度およ
び電気抵抗値を第２表に示す。

さらに、ローラ形状転写部材ａ〜ｇを前記実施例に示
した電子写真装置（レーザービームプリンター）の転写
手段である転写ローラ２として装着し画像出し評価を行
った。

第２表から明らかなように、弾性体中に複酸化物を含
有する転写部材は、抵抗が１×10⁵Ω以下または３×10
¹²Ω以上で、L/L環境下で転写不良を生じた以外は感光
体汚染，帯電不良やリーク発生などに起因した画像欠陥
は見られず、高画質な画像を得ることができる。特に、
複酸化物の他に補強剤や軟化剤などの添加剤を加えた場
合は、半導電領域で電気抵抗が安定に制御でき、かつ軟
化剤等のしみ出しによる汚染がなく、且つ耐久性に優れ
たものである。

上記実施例においては、半導電性転写ローラ２をATVC
制御したが、以下に別の制御の仕方を示す。

以下、その動作原理を示す。

第７図に本発明の画像形成装置の他の実施例の概略説
明図、第８図にその装置のシーケンスを示す。

本実施例では、転写部位で感光体が非画像域である前
回転及び紙間において、予め設定された電圧値V₁（本実
施例では1000Vとする）で転写ローラ２を定電圧制御す
る。このとき、転写ローラ２に流れる電流を転写電流検
知手段９により検知し、CPU8に検知した値を知らせる信
号を送る。CPU8は予め設定されている、第９図のグラフ
に示す様な電流値を電圧値に変換するテーブルによっ
て、検知電流を電圧値V₂に変換し、高圧電源４にV₂値を
知らせる信号を送る。電源４は、転写部位で感光体が画
像域である通紙時に、このV₂値で定電圧制御する。

最初に示した実施例とまったく同様の転写ローラ２を
用いると、H/H環境下において、前回転及び紙間時に転
写電流検知手段９は、第６図に示したＶ−Ｉ特性から明
らかな様に約18μＡの電流を検知する。CPU8は第９図に
示した変換テーブルより検知電流18μＡに対応するV₂値
を500Vに設定し、通紙時に500V定電圧制御する。する
と、最初の実施例と同様に1.5μＡの転写電流が通紙時
得られ、良好な出力画像が得られる。

N/N,L/L環境下においても同様な方法で制御され、各
々、750V,2000Vで通紙時に定電圧延在され、良好な出力
画像が得られる。

この様に、上記実施例においても、従来の問題点を解
決し、接触転写方式を実用化することが可能となる。

なお、上述したすべての実施例は、転写ローラを用い
たが、転写ベルトを用いた系においてもまったく同様で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、接触転写方式
において所望の抵抗を有する転写手段を安定して量産す
ることが可能となり、さらに、すべての環境下で、かつ
転写材のサイズの変動にかかわらず、常時安定して良好
な転写性が得られ、接触転写方式を実用化することが可
能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略断
面図、第２図は第１図の装置のタイミングチヤート、第３図は本発明の画像形成装置に適用可能な転写ローラ
の断面図、第４図は転写ローラへの添加剤の部数に対する転写ロー
ラの抵抗値変化を示すグラフ、第５図及び第６図は半導電性転写ローラのＶ−Ｉ特性を
示すグラフ、第７図は本発明の画像形成装置の他の実施例を示す概略
断面図、第８図は第７図の装置のタイミングチヤート、第９図は転写ローラの検知電流を転写ローラに印加する
電圧値に変換するグラフ、第10図は従来の画像形成装置の概略断面図、第11図は従来の画像形成装置のタイミングチヤート、第12図は転写ローラ２のＶ−Ｉ特性を示すグラフであ
る。１は感光体、２は転写ローラ、３は帯電ローラ、４はAT
VC電源、５は画像情報書込手段、６は現像器、８はCP
U、９は転写電流検知手段、10はクリーニングブレー
ド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田淳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 (72)発明者荒矢順治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 (72)発明者石山竜典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 (72)発明者佐藤康志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 (72)発明者中畑公生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 (56)参考文献特開平２−212872（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、この像担持体に像を形成する
像形成手段と、像担持体に対向して設けられ、像担持体
との間の転写部位に転写材を圧接通過させて像形成手段
により形成された像担持体の像を転写材に転写する転写
手段とを有する画像形成装置において、上記転写手段は、複酸化物を含有し、上記転写部位にお
いて、像担持体が非画像域の場合には、転写手段を定電
流制御して、このときに生じる電圧を検知し、転写部位
において像担持体が画像域の場合には、上記検知した電
圧に応じて転写手段を定電圧制御することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】上記複酸化物が酸化亜鉛と酸化アルミニウ
ムの固溶体である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】上記転写手段の体積抵抗値が10⁶Ωcm〜10
¹³Ωcmである請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】上記転写手段は0.1wt％〜20wt％のカーボ
ンブラツク及び5wt％〜20wt％の絶縁オイルを含有する
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】上記転写手段は、弾性ローラ又は弾性ベル
トからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載の画
像形成装置。
【請求項６】像担持体と、この像担持体に像を形成する
像形成手段と像担持体に対向して設けられ、像担持体と
の間の転写部位に転写材を圧接通過させて像形成手段に
より形成された像担持体の像を転写材に転写する転写手
段とを有する画像形成装置において、上記転写手段は、複酸化物を含有し、上記転写部位にお
いて、像担持体が非画像域の場合には、予め設定された
電圧値V₁で転写手段を定電圧制御して、このときに流れ
る電流を検知し、上記転写部位において、像担持体が画
像域の場合には、上記検知した電流値を予め設定された
前記検知電流値を電圧値に変換する手段により、対応す
る電圧値V₂に変換し、電圧値V₂で定電圧制御することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項７】上記複酸化物が酸化亜鉛と酸化アルミニウ
ムの固溶体である請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】上記転写手段の体積抵抗値が10⁶Ωcm〜10
¹³Ωcmである請求項６記載の画像形成装置。
【請求項９】上記転写手段は0.1wt％〜20wt％のカーボ
ンブラツク及び5wt％〜20wt％の絶縁オイルを含有する
請求項６記載の画像形成装置。
【請求項１０】上記転写手段は、弾性ローラ又は弾性ベ
ルトからなる請求項６から請求項９のいずれかに記載の
画像形成装置。