JP2759487B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 （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に関するものである。

（従来技術と解決すべき課題） 像担持体表面に静電的に形成したトナー像を、紙を主
とするシート状の転写材に静電的に転写した後、トナー
像を担持するこの転写材に圧力と熱を加えて、トナー像
を転写材に定着固定するように構成した周知の画像形成
装置において、転写手段として、像担持体に導電性の弾
性転写ローラ、転写ベルトなどの転写手段を対向させ、
両者対向部分に、像担持体上のトナー像にタイミングを
合わせて、転写材を挿通するとともに、該転写手段に転
写バイアスを印加して、像担持体側のトナー像を転写材
に転写するようなものがすでに提案されている。

第14図はこのような転写手段の構成を略示する要部側
面図であって、紙面に垂直方向に延びて、矢印Ａ方向に
回転する円筒状の像担持体１に、導電性ゴマなどからな
る弾性転写ローラ２を圧接し、両者の圧接ニップ部Ｎ
に、搬送路３から転写材（不図示）を供給するととも
に、該ローラ２に電源４によってバイアス電圧を印加し
て、形成される電解の作用で像担持体１側のトナー像を
転写材に転移させるものとする。

このような転写手段は、像担持体に近接して転写帯電
器を配設し、両者の間に転写材を通過させるとともに、
転写帯電器に転写バイアスを印加し、このとき発生する
コロナ放電によって転写を行なうような周知の転写手段
に比すると、転写材背面に過剰の電荷を与えるおそれが
少ないので、文字まわりへのトナーの飛び散りがほとん
どなく、とくに反転現像の場合、像担持体表面の帯電極
性とトナーの帯電極性が同極性であるので、転写バイア
スが低圧ですみ、構成が簡単になってコスト的にも有利
であり、さらに、転写部位において、転写材が像担持体
と転写ローラとによって強固に保持されながら進行する
ので、転写部位の前後に存在する転写材搬送手段、定着
部位などへの侵入、排出時に受けるショックによって転
写ずれを生ずるおそれがすくなく、良質の画像を得られ
る利点がある。

ところで、近来自動的に転写材の両面にプリントを実
行できるような画像形成装置が、転写材のコストダウン
の観点から次第に賞用されるようになってきており、こ
のような高性能の装置には、高画質のプリントの得られ
る、転写ローラを利用する装置が好適である。

しかしながら、このような自動両面（または多重）プ
リントを転写ローラ方式で行なうと、第１面目のプリン
トは良好でも、第２面目に転写不良を発生することが多
いことが確認された。

これは、転写材として最も多用されている紙の場合、
その抵抗が環境、とくに湿度によって大きく変化するこ
とに起因するものと考えられる。

これについて略述すると、第15図に示すように、像担
持体１が、アルミニュームなどの導電性材料から成る基
体1bと、その表面に形成した感光層1aとから成ってお
り、これに転写ローラ12が圧接していて、転写材11がこ
れら両者のニップ部を通過するものとする。

転写ローラ12には、電源13によってバイアス電圧が印
加されている。なお符号19は転写電流を測定する電流計
である。

第16図は上記転写構造の等価回路であって、図中、符
号1aR、11R、12Rはそれぞれ感光層1a、転写材11および
転写ローラ12の抵抗で、ｉは転写ローラから像担持体へ
流れる電流である。

このような構成の場合、転写材たる紙が、１面目のプ
リントを終了した段階では、これに至る定着工程におい
て、通常の定着作業におけるように、加熱されることに
よって乾燥高抵抗化すると、前記抵抗11Rが大きくなっ
て転写電流ｉが少なくなり、２面目の転写のとき、転写
部位（前記ニップ部）における電解強度が不足して転写
不良を招来するものと考えられる。

本発明はこのような事態に対処すべく成されたもので
あって、転写ローラなどの転写手段を利用して自動両面
（多重）プリントを実行する画像形成装置における前述
のような欠点を解消し、常時安定して良好なプリントを
得られるような画像形成装置を提供することを目的とす
るものである。

（２）発明の構成 （課題を解決する技術手段、その作用） 上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体と、
この像担持体とニップ部を形成し、前記ニップ部で前記
像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写部材と、
前記トナー像を転写材に熱を用いて定着する定着器とを
有し、同一の転写材に対して前記転写部材で１回目の像
転写を行って前記定着器で定着した後、前記転写部材で
２回目の像転写を行うことが可能な画像形成装置におい
て、転写材への転写中前記転写部材に定電圧制御が行わ
れ、前記定電圧制御中に前記転写部材に印加される電圧
値は前記１回目の像転写を行うときよりも前記２回目の
像転写を行うときのほうが大きいことを特徴とする画像
形成装置（１）、または、 上記（１）のものにおいて、前記装置は、前記転写部
材で転写材の第１面へ前記１回目の像転写を行って前記
定着器で定着した後、前記転写部材で転写材の第１面と
は反対側の第２面に前記２回目の像転写を行うことが可
能であることを特徴とする画像形成装置（２）、また
は、 上記（１）または（２）のいずれかのものにおいて、
前記転写部材は、ローラ形状であることを特徴とする画
像形成装置（３）である。

このように構成することによって、転写材の転写能変
化に係わらず、常時安定した転写を遂行することが可能
となり、良質の画像を得ることができる。

（実施例の説明） 第1A図は本発明を適用するに適した、両面ないし多重
プリント可能な画像形成装置の構成を示す概略側断面図
である。

カセット17から、給紙ローラ18によってとり出された
転写材11が搬送ガイド10iを通り、レジストローラ８に
よって、像担持体１表面に、下記のような仕方で形成さ
れたトナー像とタイミングを合わせて、ガイド10bか
ら、像担持体１と転写ローラ12とのニップ部に供給さ
れ、不図示の電源による転写バイアスの作用で前記トナ
ー像が転写材11に転移する。

図示の装置においては、転写材11が転写部位たる前記
ニップ部に到来するまでに、一次帯電器２によって像担
持体１表面が一様に帯電され、これに光像信号付与手段
3aが投射されて静電潜像が形成され、さらに現像器４に
よってこの潜像に帯電トナーが供給されてトナー像が形
成されているものとする。

また図示の装置では、現像は、一時帯電の極性と同極
性に帯電したトナーによる反転現像を行なうものとす
る。

ついでこの転写材は像担持体１から分離し、ガイド10
aを経て定着器９に至り、ここでトナー像が転写材に固
定されてプリントが完成する。

片面プリントの場合には、このときまでにフラッパ23
が図示矢印Ｊの方向に回動しており、定着器９を出た転
写材はガイド10cをとおり、排出ローラ20を経て外部に
排出される。

両面または多重プリントの場合には、上述の工程を経
て片面のプリントを終了した転写材は、図示の位置にあ
るフラッパ23によってガイド10dに案内されて図示下方
に進行し、搬送ローラ対21、ガイド10e、搬送ローラ対2
1を通過し、両面プリントの場合には、さらに図示の位
置にあるフラッパ24を通過して再給紙部31にいったん貯
留され、ついで所定時期に至ると、給紙ローラ22によっ
て再給紙部31からとり出され、ガイド10hをとおってレ
ジストローラ８の位置に至り、以後第１面と同様に第２
面のプリントが実行される。

多重プリントの場合には、第１面のプリントを終了し
た転写材は、フラッパ24によってそのままガイド10hに
案内されてレジストローラ８の位置に至るものとする。

このような画像形成装置において、本発明において
は、両面ないしは多重プリントを行なう場合に、転写ロ
ーラ12に印加するバイアス電圧を以下に説明するように
変化させるものとする。

第1B図はこのバイアス電圧切り替え手段を示すもので
ある。

像担持体１に圧接する転写ローラ12には、第１面プリ
ントの場合のバイアス電源13aと、第２面プリントの場
合の電源13bとが、これら両電源を切り替えるアナログ
スイッチ25を介して接続してあり、該スイッチ25がCPU2
7、I/Oポート28を結ぶバスライン29に接続してある。

このような構成によって、プロセススピード、像担持
体の抵抗、転写ローラの材質、抵抗、ニップ部Ｎのニッ
プ巾などによって予め設定したバイアス電圧を、スイッ
チ25に入力される信号によって、第１面、第２面プリン
トによって切り替え印加する。

具体的な実験例について説明すると、直径30mmの感光
体に、直径20mmの転写ローラを圧接させて、両者の圧接
ニップ部の巾を2mmとし、感光体と転写ローラの間の抵
抗を2.9×10⁸Ωcmのものを、プロセススピード90mm/sec
で作動させ、坪量60gr/m²の転写紙を使用した場合の、
転写ローラバイアスと、転写電流との関係を第２図のグ
ラフに、また、このときの転写ローラバイアスに対する
転写効率の変化を第３図のグラフに示す。

この場合、第１面で十分な転写が行なわれる転写ロー
ラバイアスは＋400Vであった。

第２図のグラフで、曲線L1は第１面の転写電流の変化
を示し、曲線L2は第２面（両面、多重を含む）のそれを
示すものであって、これから判かるように、第１面の転
写時に好適な転写バイアス＋400Vで得られる転写電流は
約2.2μＡであるが、これと同等の電流を得るために
は、第２面では転写バイアスとして約800Vを必要とする
ことが判る。

また、このときの転写効率を第３図から見ると転写効
率が一定値に達する転写バイアスは、第１面の場合（曲
線L1）よりも第２面の場合（曲線L2）のほうが高く、前
者では約＋400V、後者では約＋800Vとなっている。

この場合、最初から＋800Vを印加すれば、バイアス電
源が簡単になるとも考えられるが、このようにすると、
当初の転写電流が過大となって感光体の損傷を早めた
り、また、ニップ部とその近傍に発生する強電界のため
に、画像部分外へトナーの付着が発生して、「飛び散
り」現象による画質の劣化を招来する。

ここでは、画像の乱れを防止する趣旨から定電圧制御
の場合を示したが、転写電流を一定に維持する意味では
定電流制御が好都合であるが、この装置の場合、定電流
制御は以下に説明するように適当ではない。

まず、例えば第４図に示すように、転写材の巾が転写
ローラの巾よりも小さい場合を考える。

同図で、S1aが感光体巾、S12が転写ローラ巾、S11′
が転写材の巾とし、この場合、S12＞S11′とする。

このとき定電流電源13aによって、転写ローラ12にバ
イアスを印加すると、転写ローラが感光体に直接当接す
る部分ができ、転写ローラ12のバイアスが大幅に減少す
ることになる。

この様子を第５図の等価回路で示す。

同図の符号は、前記第 図に示すものと対応する部分
には同一の符号を付して示してあり、破線38は、感光体
と転写ローラとが直接接触することによって転写材の抵
抗値がなくなった部分を示す。

これから直ちに判るように、転写材11に流れる電流が
大きく減少して転写不良を生じ易くなり、このような転
写材の巾の差異による電流の変化を補償しようとすれば
その構成が複雑化して到底実用に耐えない。

次に、第６図々示のように、画像の印字率の差異によ
って、転写ローラ電流と転写ローラバイアス電圧との関
係が異なり、同図で、曲線L3は印字率の低い文字パター
ンの、曲線L4は印字率の大きいベタ黒像の電流−電圧特
性を示すものである。

いっぱんに、この種の画像形成装置に使用される現像
剤は高抵抗であるために、転写材上の印字率の差異によ
ってバイアス電圧値が大きく異なるので、転写電流値を
ベタ黒のパターンで設定すると、文字パターンのような
低印字率の場合には転写不良を発生し、反対にすると、
ベタ黒パターンの場合にバイアス電圧値が過大となっ
て、飛び散り現象が発生する。

以上にような理由によって、転写ローラへのバイアス
の制御は定電圧制御が好適である。

なお、上記のような転写方式を、従来周知の転写コロ
ナ帯電器、分離コロナ帯電器を利用するものに比べる
と、後者の場合では、第１面の転写後、加熱定着工程を
経て、転写材が高抵抗化して転写能が上がっているの
で、第２面の転写時に転写帯電器に印加するバイアス
は、第１面のときよりも低くするのが普通であって、上
記本発明の実施例装置とは逆になっている。分離帯電器
に印加されるバイアスも、同様の理由によって、第１面
目よりも第２面目のほうを低くする。

さらに、転写後の転写材分離手段として、除電を利用
するものが既に提案されているが、本発明によるローラ
転写の場合にも、とくに高抵抗の転写材を使用する場合
には、これを利用するのが有利である。

第７図は除電手段として除電針を利用した場合の、転
写部位近傍部分を示す側面図であって、第1A図の装置と
対応する部分には同一の符号を付して示してある。

除電針40は転写ローラ12の直後の位置に配接してあ
り、電源42によって除電バイアスが印加されているもの
とする。

このように構成して、除電針40に、転写バイアスとは
反対極性のバイアスを印加することにより転写材に付与
された電荷を図示矢印Ｘ方向に逃がして除電が行なわれ
るものとする。

画像の乱れは、転写ローラ12と同じに帯電した部分が
ガイド10aなど近接部分との間に電界を形成して放電を
行なって発生するので、このように転写直後の位置で除
電を行ない得る除電針を利用することによって画質の向
上に寄与する。

第８図は本発明の他の実施例で、転写バイアスを印加
する手段の部分を示すものである。

前記実施例においては、２つの電源を切り替えて転写
バイアスを変化させているが（第1B図参照）、この装置
においては、転写ローラ12とアナログスイッチ25との間
に２個の異なる抵抗R1、R2を並列に接続して、これらの
抵抗をスイッチ25によって選択するものとする。

第９図は上記装置の簡単な等価回路図であって、かり
にR1＞R2（R2は０Ωを含む）とする。

第１面目の転写で、転写材の抵抗11Rが大きくないと
きには、抵抗R1を使用し、転写電流を抑えて転写を行な
い、第２面目の転写で、転写材の抵抗があがったときに
は抵抗R2切り替えて転写電流の減少を阻止するものとす
る。

このように構成することによって、前記実施例装置と
同様の機能を得ながら、電源の構成を簡単にして省スペ
ース、コストダウンをはかることができる。

第10図乃至第13図は本発明の更に他の実施例を示すも
のである。

第10図はこの実施例装置の、感光体１と転写ローラ12
部分のみを示す斜面図であって、転写ローラ12の両側外
側端にはコロ32（同図にはその一方のみが示してある）
が付設してあり、該コロにはそれぞれカミ33が当接配置
してあり、これらのカムはモータ35の軸34に連接されて
いるので、該モータの駆動によって回動して、転写ロー
ラ12を感光体１に対して接離するように変位してニップ
巾を変化させるものとする。

図示のものは、勾玉状のカムをそなえており、該カム
の半径が小さい部分に前記コロ32が当接して、感光体１
と転写ローラの圧接部に、第10A図に符号N₁で示すよう
な小巾ニップが形成される位置から、コロ32がカム33の
大径部分に当接して、第10B図に示すような、大巾のニ
ップN₂が形成される位置に回動する。

第11図は転写ローラ制御手段を示す該略図であって、
I/Oポート28、CPU27を接続するバスライン29に、モータ
駆動電源36を制御するためのD/Aコンバータ37が配設し
てあり、これによって転写の都度上述のようにカムを回
動してニップ巾を変化させるものとする。

第12図は、前記第10図に示すような装置の転写部位の
等価回路を略示するもので、破線枠Ｐの部分は、ニップ
が増えることによって変化する部分を示すもので、ニッ
プ巾が増えることによって、感光体の抵抗1aR、転写材
抵抗11R、転写ローラの抵抗12Rが、それぞれ1aR′、11
R′、12R′だけ増大する。

第13図はニップ巾の変化に対する、転写ローラから感
光体へ流れる電流の変化を示すものである。

これから、２回目以上の通紙には、ニップ巾を大きく
して転写電流を増大させることによって、良好な転写効
率を維持することが可能である。

以上のような構成とすることによって、高圧電源用の
トランスなどを必要とすることなく、つねに安定して転
写を行なうことができる。

以上本発明の実施例を、転写手段として転写ローラを
利用した場合について説述したが、本発明が転写ローラ
に限定されるものではなく、転写ベルトなど、無端状に
走行するその他の転写手段にも適用できるものであるこ
とは勿論である。

（３）発明の効果 以上説明したように、本発明によるときは、定電圧制
御中に転写部材に印加される電圧値は１回目の像転写行
うときよりも２回目の像転写行うときの方が大きいこと
により１回目、２回目の像転写ともに良好に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本発明を適用するに適した画像形成装置の概略
側面図、 第1B図は同上転写バイアス切り替え手段を示す図、 第２図は同上転写ローラバイアスと転写電流との関係を
示すグラフ、 第３図は同上転写ローラバイアスと転写効率との関係を
示すグラフ、 第４図は転写ローラとこれよりも小巾の転写材を使用す
る場合の各部材の関係を示す端面図、 第５図は同上部分の等価回路、 第６図は印字率の差異による転写ローラの電流−電圧特
性の差異を示すグラフ、 第７除電針の作動を示す説明図、 第８図は本発明による転写バイアス切り替え手段の他の
実施態様を示す図、 第９図は同上手段の等価回路図、 第10図は他の実施例を示す要部斜面図、 第10A図、第10B図は同上におけるカムの作用を示す側面
図、 第11図は同上転写ローラ駆動手段を作動させるための手
段を示す説明図、 第12図は同上の等価回路を示す図、 第13図は同上ニップ巾と転写電流の関係を示すグラフ、 第14図は公知の、転写ローラを使用する装置の要部の概
略側面図、 第15図は同上転写作用を示す説明図、 第16図は同上の等価回路を示す図である。 １……像担持体（感光体）、２……一次帯電器、４……
現像器、６……クリーナ、12……転写ローラ、10a〜10i
……転写材ガイド、11……転写材、13、13a、13b……転
写バイアス用電源、23、24……フラッパ、25……スイッ
チ、33……カム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 浩人 東京都大田区下丸子３―30―２ キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 竹内 昭彦 東京都大田区下丸子３―30―２ キヤノ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−102278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−17777（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体と、この像担持体とニップ部を形
   成し、前記ニップ部で前記像担持体上のトナー像を転写
   材に転写する転写部材と、前記トナー像を転写材に熱を
   用いて定着する定着器とを有し、 同一の転写材に対して前記転写部材で１回目の像転写を
   行って前記定着器で定着した後、前記転写部材で２回目
   の像転写を行うことが可能な画像形成装置において、 転写材への転写中前記転写部材に定電圧制御が行われ、
   前記定電圧制御中に前記転写部材に印加される電圧値は
   前記１回目の像転写を行うときよりも前記２回目の像転
   写を行うときのほうが大きいことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】前記装置は、前記転写部材で転写材の第１
   面へ前記１回目の像転写を行って前記定着器で定着した
   後、前記転写部材で転写材の第１面とは反対側の第２面
   に前記２回目の像転写を行うことが可能であることを特
   徴とする「請求項１」記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記転写部材は、ローラ形状であることを
   特徴とする「請求項１」または「請求項２」のいずれか
   記載の画像形成装置。