JP2837583B2 - 転写装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転写ローラにて用紙を
感光体に熱圧着し、感光体の表面に付着したトナーを用
紙に転写する転写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の転写ローラ制御装置には、図９の
如く、用紙Ｙの厚さにかかわらず、転写ローラの用紙Ｙ
に対する押圧力が一定であるもの（従来例１）と、図１
０の如く、用紙Ｙの厚さによって、再転写域Ａｒ１と転
写不良域Ａｒ２が変動することを考慮して、転写ローラ
の用紙Ｙに対する押圧力を変化させるもの（従来例２）
とがあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例１では、用紙Ｙ
の厚さによって押圧力を調整しないため、転写の質が異
なってしまう。そうすると、ユーザの多種の用紙Ｙを使
用するといった要請に対応するには、画質の低下が問題
となっていた。

【０００４】そこで、従来例２のように、用紙Ｙの厚み
を加味する方式が考えられたわけであるが、同じ厚さの
用紙Ｙでも、用紙Ｙの含水量、用紙Ｙの材質等によりそ
の表面の電気抵抗が変化することがある。そうすると、
図１０の如く、再転写域Ａｒ１や転写不良域Ａｒ２が変
化する。すなわち、例えば、含水量が高い等の原因によ
り用紙Ｙの表面の電気抵抗が低くなると、用紙Ｙ上に転
写ローラから与えられた電荷が容易に流れ、転写ローラ
から与えられた電荷と逆極性の電荷を持つトナー上に流
れつき、トナーの逆極性電荷を消し去る。その結果、ト
ナーは用紙Ｙにひきつけられなくなり、黒ベタ部が白く
ヌケる。すなわち、再転写が発生してしまう。

【０００５】一方、電気抵抗の高い用紙Ｙを使用した場
合、逆に転写不良が発生する。

【０００６】このため、図１０のように再転写域Ａｒ１
や転写不良域Ａｒ２の変化に対応して転写圧力を変化さ
せる手段が望まれていた。

【０００７】本発明は、上記課題に鑑み、転写不良およ
び再転写を防止し得る転写ローラ制御装置の提供を目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明請求項１による課
題解決手段は、図１の如く、感光体１１に用紙Ｙを押し
付けるよう可動とされた転写ローラ１２と、該転写ロー
ラ１２の最適圧力を演算する圧力演算手段１６と、該圧
力演算手段１６の演算結果に基づいて前記転写ローラ１
２の用紙Ｙに対する圧力を調整する圧力調整手段１３と
を備えた転写装置において、用紙Ｙの厚さを測定する厚
さ測定手段１４と、用紙Ｙの表面の電気抵抗を測定する
抵抗測定手段１５とが設けられ、前記圧力演算手段１６
は、前記厚さ測定手段１４での厚さ測定結果および前記
抵抗測定手段１５での抵抗測定結果に基づいて前記転写
ローラの最適圧力を演算するよう構成されたものであ
る。

【０００９】本発明請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の転写装置において、用紙Ｙの巾方向の長さ
を測定する巾測定手段５１が設けられ、請求項１記載の
圧力演算手段１６は、請求項１記載の厚さ測定手段１４
での厚さ測定結果と、請求項１記載の抵抗測定手段１５
での抵抗測定結果と、前記巾測定手段５１での巾測定結
果とから、請求項１記載の転写ローラ１２の最適圧力を
演算するよう構成されたものである。

【００１０】

【作用】上記請求項１による課題解決手段において、感
光体１１と転写ローラ１２との間に用紙Ｙを供給する
際、厚さ測定手段１４で用紙Ｙの厚さを測定するととも
に、抵抗測定手段１５で用紙Ｙの表面の電気抵抗を測定
しておく。この厚さ測定手段１４での厚さ測定結果およ
び前記抵抗測定手段１５での抵抗測定結果に基づいて、
圧力演算手段１６は転写ローラ１２の用紙Ｙに対する最
適圧力を演算する。そして、演算された最適圧力に基づ
いて、圧力調整手段１３は転写ローラ１２の圧力を調整
する。転写ローラ１２は、最適圧力にて用紙Ｙを感光体
１１に圧着する。

【００１１】請求項２では、厚さ測定手段１４での用紙
Ｙの厚さ測定や、抵抗測定手段１５での用紙Ｙの表面の
電気抵抗測定と同時に、巾測定手段５１にて、用紙Ｙの
巾方向の長さを測定しておく。そして、圧力演算手段１
６は、厚さ測定結果および抵抗測定結果のみならず、巾
測定手段５１での巾測定結果を加味して、圧力調整手段
１３の最適圧力を演算する。

【００１２】

【実施例】

（第一実施例）図１は本発明の第一実施例を示す転写装
置の原理図、図２は厚さ測定手段を示す原理図、図３は
転写圧力、用紙厚さおよび用紙表面の電気抵抗による再
転写域と転写不良域を示す図、図４はローラ硬度と転写
圧力の関係を示す図である。

【００１３】図示の如く、本実施例の転写装置は、例え
ばレーザープリンタ等の画像形成装置に用いられるもの
で、感光体１１と、該感光体１１に用紙Ｙを押し付ける
ための転写ローラ１２と、該転写ローラ１２の用紙Ｙに
対する圧力を調整する圧力調整手段１３と、用紙Ｙの厚
さを測定する厚さ測定手段１４と、用紙Ｙの表面の電気
抵抗を測定する抵抗測定手段１５と、前記厚さ測定手段
１４での厚さ測定結果および前記抵抗測定手段１５での
抵抗測定結果に基づいて前記圧力調整手段１３の最適圧
力を演算する圧力演算手段１６とが設けられたものであ
る。

【００１４】ここで、特に用紙Ｙの表面の電気抵抗にて
最適圧力を変えるのは、用紙Ｙの含水量、用紙Ｙの材質
等によりその表面の電気抵抗が変化すると、図１０の如
く、再転写域Ａｒ１や転写不良域Ａｒ２が変化してしま
うため、再転写域Ａｒ１や転写不良域Ａｒ２の変化に対
応して転写圧力を変化させるためである。

【００１５】前記感光体１１は、図１の如く、ドラム表
面に光半導体が塗布されたもので、その表面がクリーナ
１７にて清掃された後、帯電装置１８にて帯電され、露
光装置１９からのレーザー光線にて印字パターンやイメ
ージが走査照射されて静電潜像が作り出される。そし
て、帯電されたトナーが現像部２１から供給されると、
これがドラム表面に付着される。このトナーを、搬送装
置２２にて搬送されてきた用紙Ｙに熱圧着する。

【００１６】前記転写ローラ１２は、転写電源２３にて
例えば３ｋＶの転写電圧が印加され、トナーを用紙Ｙへ
熱圧着するために発熱する。該転写ローラ１２は、前記
感光体１１の下方に配されており、その回転軸２４は、
感光体１１に対して離接自在となるよう、転写装置本体
の案内レール（図示せず）等にて上下方向に摺動自在に
支持される。該転写ローラ１２の表面は、望ましくは圧
力調整手段１３にて押圧された際に無理な圧力がかかっ
て感光体１１を傷つけないよう、弾性を有するゴム等で
覆われる。

【００１７】前記圧力調整手段１３は、前記転写ローラ
１２の回転軸２４を感光体１１側（上方向）へ押圧する
圧押ばね２５と、該圧押ばね２５の押圧力を調整する偏
心カム２６と、該偏心カム２６を偏心軸２７を中心に回
動させるモータ２８とから構成されている。

【００１８】前記圧押ばね２５は、転写装置本体に上下
方向に遊嵌され、故に上下方向に伸縮自在とされる。該
圧押ばね２５の押圧力は、例えば４ｋｇｆ／ｃｍ^２とさ
れている。該圧押ばね２５の上端部は、前記転写ローラ
１２の回転軸２４に固定される。該圧押ばね２５の下端
部には、前記偏心カム２６に当接する当接板２９が取り
付けられている。

【００１９】前記偏心カム２６は、その偏心軸２７が転
写装置本体に回動自在に支持された楕円板であり、圧押
ばね２５の下端部の当接板２９に当接し、これを上下動
させる。

【００２０】前記モータ２８は、偏心カム２６の偏心軸
２７に直接あるいは減速機構を介して取付られたステッ
ピングモータである。

【００２１】前記厚さ測定手段１４は、図１，２の如
く、用紙Ｙを感光体１１へ搬送する前記搬送装置２２と
しての上ローラ３１と、該上ローラ３１に離接自在とさ
れた下ローラ３２と、該下ローラ３２を上ローラ３１側
へ付勢する付勢ばね３３と、下ローラ３２の上ローラ３
１に対する離接移動に伴って傾きが変化するシャフト３
４と、該シャフト３４の一端部の位置を検知する位置セ
ンサー３５とから構成されている。

【００２２】前記上ローラ３１は、転写装置本体の所定
位置に軸支された横軸３６を中心に、モータおよび減速
機構にて回転される。

【００２３】前記下ローラ３２は、前記上ローラ３１の
直下に配されており、その回転横軸３７は、上ローラ３
１に対して離接自在となるよう、転写装置本体の案内レ
ール（図示せず）等にて上下方向に摺動自在に支持され
る。

【００２４】前記付勢ばね３３は、上端部が下ローラ３
２の回転横軸３７に取り付られ、下端部が転写装置本体
の所定位置に固定される。該付勢ばね３３の付勢力は、
例えば４ｋｇｆ／ｃｍ^２とされている。

【００２５】前記シャフト３４は、その中央部のシャフ
ト軸３８が転写装置本体の所定位置に軸支され、また、
他端部が前記下ローラ３２の回転横軸３７に取り付けら
れている。これにて、該シャフト３４は、下ローラ３２
の回転横軸３７が上下動するのに伴ってシャフト軸３８
を中心にシーソーのように回動し、その一端部は、他端
部、すなわち下ローラ３２の回転横軸３７の移動方向と
逆方向に移動する。該シャフト３４の一端部には、位置
センサー３５で位置検知を行うための磁石３９が固定さ
れている。該磁石３９の磁力は、例えば１ｗｂｍとされ
る。

【００２６】前記位置センサー３５は、シャフト３４の
磁石３９から発せられた磁力を読み取る磁力検出子（ガ
ウスメータ）であり、シャフト３４の一端部の直下に配
置される。そして、磁力検出量が大のときはシャフト３
４の一端部が低い位置にあり、磁力検出量が小のときは
シャフト３４の一端部が高い位置にあることを示すもの
である。

【００２７】なお、図２の如く、該位置センサー３５と
前記磁石３９との距離をＬｇとすると、その磁界Ｈは
（１）式のようになる。

【００２８】 Ｈ＝｛１／（４πμ_０）｝×（２Ｍ／Ｌｇ^３） …（１） ここで、μ_０は透磁率、Ｍは磁石３９の磁荷である。

【００２９】このように、該磁界Ｈを位置センサー３５
で測定することにより、Ｌｇを求め得る。すなわち、下
ローラ３２に用紙Ｙが通りかかったとき、シャフト３４
が動き、Ｌｇが変化し、これに伴って磁界Ｈが（１）式
に従って変化する。このＨの変化を、後述の圧力演算手
段１６で（１）式に従って逆算することで、用紙Ｙの厚
さを求め得る。

【００３０】前記抵抗測定手段１５は、前記上ローラ３
１に電圧Ｅを印加する電圧印加装置４１と、該電圧印加
装置４１での印加電圧Ｅにより用紙Ｙを伝わって下ロー
ラ３２に流れた電流Ｉを測定する電流測定装置４２とか
ら構成されている。ここで、前記電圧印加装置４１の印
加電圧Ｅは、例えば２００Ｖとされる。

【００３１】前記圧力演算手段１６は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭを有するマイクロコンピュータチップ等が使
用され、前記電流測定装置４２での測定電流Ｉと、電圧
印加装置４１での印加電圧Ｅとから、用紙Ｙの表面の電
気抵抗Ｒを（２）式のように計算する。

【００３２】Ｒ＝Ｅ／Ｉ …（２） 具体例として、電気抵抗Ｒは５００ＭΩ程度が計測され
る。そして、該圧力演算手段１６は、測定した電気抵抗
Ｒと用紙Ｙの厚さから、図３の如く、前記圧力調整手段
１３の圧力を再転写域Ａｒ１、転写不良域Ａｒ２でない
領域Ａｒ３になるよう演算する。

【００３３】なお、用紙Ｙとして、一般に知られたレタ
ー紙（長さ：２２ｃｍ）を例に上げると、用紙Ｙの厚さ
およびレター紙の基準電気抵抗Ｒｌと、良好な転写圧力
との関係は、下の表１のようになる。

【００３４】

【表１】

【００３５】ここで、表１のデータは、予めＲＯＭ等に
記憶させておく。そして、２０μｍごとに区切られた用
紙厚さデータ範囲と、５ＭΩごとに区切られた基準電気
抵抗Ｒｌの範囲のいずれに属するかで、良好な転写圧力
を表１中のデータ範囲の中央値に設定するよう演算す
る。

【００３６】なお、表１のデータを図示すると、図３の
ようになる。

【００３７】また、用紙Ｙのサイズがレター紙以外のサ
イズである場合、用紙長さをＬ_１、レーター紙の長さを
Ｌ_２（＝約２２ｃｍ）とすると、表１に示したレター紙
の基準電気抵抗Ｒｌと、実際の用紙Ｙの表面の電気抵抗
Ｒとの関係は、（３）式のようになる。

【００３８】Ｒｌ＝Ｒ×Ｌ_２／Ｌ_１ …（３） したがって、圧力演算手段１６での演算は、（３）式に
基づいて基準電気抵抗Ｒ１を表１に照らして演算するの
が望ましい。なお、用紙Ｙの長さは、Ａ４，Ｂ５等のサ
イズ指定を選択ボタンにて行うことで入力すればよい。
あるいは、用紙サイズを検知するためのセンサー等を設
けてもよい。

【００３９】さらに、転写圧力は、図４の如く、前記転
写ローラ１２の硬度が高くなる程、同じ圧力でニップ巾
が減少するため、圧力を高くする必要がある。したがっ
て、圧力演算手段１６での演算は、転写ローラ１２の硬
度を考慮して、ニップ巾を同じにするよう演算するのが
望ましい。

【００４０】上記構成において、用紙Ｙが用紙搬送用の
上ローラ３１と下ローラ３２の間を通過する時、下ロー
ラ３２は用紙Ｙの厚さにしたがって上下動する。そし
て、シャフト３４は下ローラ３２の上下動にしたがって
シーソーのように回動する。その時、シャフト３４の一
端部には磁石３９がついており、位置センサー３５で磁
力を測定し、シャフト３４の位置を知る。そして、圧力
演算手段１６にて、シャフト３４の位置に基づいて用紙
Ｙの厚さを演算する。

【００４１】また、この時、電圧印加装置４１にて上ロ
ーラ３１に電圧Ｅを印加しており、電流測定装置４２に
て用紙Ｙを伝わって下ローラに流れた電流Ｉを測定す
る。

【００４２】ここで、測定された電流Ｉは圧力演算手段
１６内で、（２）式から電気抵抗Ｒを演算する。この
際、（３）式のように、用紙Ｙの長さを考慮に入れて演
算する。

【００４３】圧力演算手段１６は、演算した電気抵抗Ｒ
と用紙Ｙの厚さとから、圧力調整手段１３の圧力を、表
１を用いて、図３の再転写域Ａｒ１、転写不良域Ａｒ２
でない領域Ａｒ３に調整するように演算する。この際、
転写ローラ１２の硬度を考慮に入れて演算する。そし
て、この演算結果に基づいて、圧力調整手段１３のモー
タ２８を動かし、偏心カム２６を最適な位置にする。

【００４４】その後、用紙Ｙは感光体１１上に移る。こ
のとき、トナーと逆極に電圧印加された転写ローラ１２
により、感光体１１上のトナー像は用紙Ｙ上に転写さ
れ、その後定着される。

【００４５】このとき、用紙Ｙの厚さと表面の電気抵抗
Ｒの両方を加味することで、用紙Ｙの厚さのみを考慮す
るのに比べて、用紙Ｙに再転写、転写不良が起こりにく
くなり、画質の良い転写装置を供給できる。

【００４６】（第二実施例）図５は用紙の巾によって電
気抵抗が変化する様子を示す図、図６は巾測定手段を示
す図、図７は転写圧力、用紙厚さおよび用紙の巾方向の
長さにより補正した電気抵抗による最転写域と転写不良
の領域を示す図である。

【００４７】第一実施例では、用紙Ｙの進行方向に対す
る巾方向の長さが変化した場合、図５の如く、その表面
の電気抵抗が変化する。すなわち、用紙Ｙの単位面積当
たりの電気抵抗が同じであっても、用紙Ｙの大きさが変
わった場合、大きな紙では、総電気抵抗が小さくなって
転写不良が発生する。また、小さな紙では、総電気抵抗
が大きくなって再転写が発生する。したがって、用紙Ｙ
の表面面積に対応して圧力調整手段１３の圧力を調整す
るのが望ましい。

【００４８】そこで、本実施例の転写装置は、用紙Ｙの
巾方向の長さを測定する巾測定手段５１が設けられてい
る。

【００４９】前記巾測定手段５１は、図６の如く、複数
個の発光素子アレイ５２と、複数個の受光素子アレイ５
３とを有する透過型光結合装置（フォトインタラプタ）
が使用されている。

【００５０】前記発光素子アレイ５２は、上側に配置さ
れた発光側取付板５４の下面に発光素子（ＬＥＤ）が１
ｃｍ毎に並置されてなる。

【００５１】前記受光素子アレイ５３は、下側に配置さ
れた受光側取付板５５の上面に受光素子５６（フォトト
ランジスタ）が１ｃｍ毎に並置されてなる。

【００５２】そして、両素子アレイ５２，５３の間を用
紙Ｙが通過するとき、用紙Ｙにより発光素子からの光が
遮られ、これに対応する受光素子が受光しなくなること
を利用し、受光していない受光素子の数をカウントする
ことで用紙Ｙの巾方向の長さを検知する。

【００５３】そして、圧力演算手段１６は、厚さ測定手
段１４での厚さ測定結果と、抵抗測定手段１５での抵抗
測定結果と、前記巾測定手段５１での巾測定結果とを加
味して、圧力調整手段１３の最適圧力を演算するよう構
成されている。すなわち、該圧力演算手段１６は、表面
の電気抵抗をＲ、用紙Ｙの巾方向の長さをＬｈとした場
合、（４）式のように標準巾当たりの電気抵抗Ｒｍを求
め、このＲｍを基準抵抗Ｒｌとして表１に従い、最適圧
力を求めるよう、予めプログラミングされている。

【００５４】なお、表１のデータを図示すると、図７の
ようになる。

【００５５】Ｒｍ＝Ｒ／Ｌｈ …（４） その他の構成は、第一実施例と同様である。

【００５６】上記実施例において、用紙Ｙが用紙搬送用
の上ローラ３１と下ローラ３２の間を通過する時、下ロ
ーラ３２についたシャフト３４が用紙Ｙの厚さにより回
動する。そして、位置センサー３５でシャフト３４の磁
石３９を測定し、シャフトの位置を知り、用紙Ｙの厚さ
を検出する。

【００５７】このとき、上ローラ３１に電圧Ｅを印加
し、用紙Ｙを伝わって下ローラ３２に流れた電流Ｉを測
定する。そして、（２）式に基づいて、電気抵抗Ｒを圧
力演算手段１６にて計算する。

【００５８】ここで、電気抵抗Ｒを、用紙Ｙの巾方向の
長さＬｈにて補正し、（４）式にしたがって標準巾当た
りの電気抵抗Ｒｍを求める。

【００５９】このＲｍを基準電気抵抗Ｒｌとして、用紙
Ｙの厚さから、転写ローラ１２の圧力を図７の再転写域
Ａｒ１、転写不良域Ａｒ２でない領域Ａｒ３に調整する
ように演算する。この際、前述の表１を用いて演算を行
う。そして、その演算結果に基づいてモータ２８を動か
し、偏心カム２６を最適な位置にする。

【００６０】そうすると、複数の異なるサイズの用紙Ｙ
に続けて転写しようとする場合、現実には図５のように
用紙Ｙの巾によって電気抵抗が変化するが、（４）式の
ように補正することで、図８のように用紙巾にかかわら
ず最適圧力を定型的に求め得る。すなわち、現実の用紙
巾に応じた電気抵抗を簡単に考慮でき、より精度良く圧
力調整でき、再転写や転写不良を防止しやすくなる。

【００６１】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００６２】例えば、上記実施例では、厚さ測定手段１
４の位置センサー３５として、シャフト３４の先端に１
ｗｂｍの磁石３９を取り付け、これを検出するガウスメ
ータを使用していたが、これに変えて、反射型光結合装
置当の一般的な距離センサー等を用いてもよい。

【００６３】また、上記実施例では、転写ローラに定電
圧を印加していたが、バイアスが可変の転写ローラを使
用してもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明請
求項１によると、厚さ測定手段以外に、用紙の表面の電
気抵抗を測定する抵抗測定手段を設け、厚さ測定手段で
の厚さ測定結果と抵抗測定手段での抵抗測定結果とから
圧力調整手段の最適圧力を演算しているので、転写ロー
ラにて用紙を感光体に圧着する際、用紙の表面の電気抵
抗を加味して転写ローラの圧力を調整できる。

【００６５】また、請求項２によると、用紙の巾方向の
長さを測定する巾測定手段を設けているので、用紙の厚
さや表面の電気抵抗以外に、用紙の巾方向の長さをも加
味して転写ローラの圧力を調整できる。

【００６６】これらのことから、現実の状況に応じて転
写不良および再転写を精度よく防止でき、安定的で画質
の良いプリンターを供給できるといった優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示す転写装置の原理図

【図２】厚さ測定手段を示す原理図

【図３】転写圧力、用紙厚さおよび電気抵抗による再転
写域と転写不良域を示す図

【図４】ローラ硬度と転写圧力の関係を示す図

【図５】用紙の巾によって電気抵抗が変化する様子を示
す図

【図６】巾測定手段を示す図

【図７】転写圧力、用紙厚さおよび用紙の巾方向の長さ
により補正した用紙表面の電気抵抗による最転写域と転
写不良の領域を示す図

【図８】用紙巾で補正した電気抵抗による最転写域と転
写不良の領域を示す図

【図９】従来例１の用紙の厚さにかかわらず転写ローラ
の押圧力が一定である様子を示す図

【図１０】従来例２の用紙の厚さによって、転写ローラ
の用紙に対する押圧力が変化する様子を示す図

【符号の説明】

１１ 感光体 １２ 転写ローラ １３ 圧力調整手段 １４ 厚さ測定手段 １５ 抵抗測定手段 １６ 圧力演算手段 ５１ 巾測定手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体に用紙を押し付けるよう可動とさ
   れた転写ローラと、該転写ローラの最適圧力を演算する
   圧力演算手段と、該圧力演算手段の演算結果に基づいて
   前記転写ローラの用紙に対する圧力を調整する圧力調整
   手段とを備えた転写装置において、用紙の厚さを測定す
   る厚さ測定手段と、用紙の表面の電気抵抗を測定する抵
   抗測定手段とが設けられ、前記圧力演算手段は、前記厚
   さ測定手段での厚さ測定結果および前記抵抗測定手段で
   の抵抗測定結果に基づいて前記転写ローラの最適圧力を
   演算するよう構成されたことを特徴とする転写装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の転写装置において、用紙
   の巾方向の長さを測定する巾測定手段が設けられ、請求
   項１記載の圧力演算手段は、請求項１記載の厚さ測定手
   段での厚さ測定結果と、請求項１記載の抵抗測定手段で
   の抵抗測定結果と、前記巾測定手段での巾測定結果とか
   ら、請求項１記載の転写ローラの最適圧力を演算するよ
   う構成されたことを特徴とする転写装置。