JP3517620B2

JP3517620B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3517620B2
Application number: JP33647499A
Authority: JP
Inventors: 岳志冨沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: JP2000221805A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式ある
いは静電記録方式を採用した画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式を用いた種々の
画像形成装置が提案または実施されてきている。たとえ
ば、感光ドラム上に形成されたトナー像を転写ドラムま
たは転写ベルトに担持搬送される転写材に順次重ねて転
写する方式のものがある。以下、この方式を用いた画像
形成装置について説明する。

【０００３】転写ドラムを用いた画像形成装置の画像形
成プロセスを簡単に説明すると、まず、感光ドラムが回
転し、その表面を帯電器によって一様に帯電する。つぎ
に原稿の１色目、たとえばマゼンタの画像信号によって
変調したレーザー光を感光ドラムに照射し、感光ドラム
上にマゼンタの静電潜像を形成する。その静電潜像をマ
ゼンタ現像器によって現像して、感光ドラム上に１色目
のマゼンタトナー像を形成する。

【０００４】一方、給紙カセットに収納されている転写
材は、レジストローラ等によって転写ドラムへ搬送され
る。この転写材の搬送と同時に、吸着ローラを転写ドラ
ムの表面に押し付け、裏面側から吸着帯電器により吸着
帯電して、転写材を転写ドラム上に静電的に吸着する。
この転写ドラムは、感光ドラムと同期して回転してお
り、転写帯電器により感光ドラム上に形成されたマゼン
タトナー像が、転写ドラムに担持された転写材に転写さ
れる。転写ドラムはそのまま回転を続けて、つぎの２色
目のシアントナー像の転写に備える。

【０００５】つぎに、感光ドラム上に２色目のシアント
ナー像を形成し、そのシアントナー像を転写ドラムに担
持された転写材にマゼンタトナー像の上から重ね合わせ
て転写する。同様な工程を３色目、４色目のイエローお
よびブラックについて繰り返し、転写材上にマゼンタ、
シアン、イエロー、ブラックの４色のトナー像を重ね合
わせたフルカラー画像を得る。

【０００６】４色のトナー像が転写された転写材は転写
ドラムから分離され、定着器へ搬送される。定着器は、
トナー像と転写材とを定着ローラと加圧ローラにより加
熱および加圧して、各色のトナー像の混色および転写材
への定着を行い、フルカラーのプリント画像が形成さ
れ、転写材は画像形成装置の機外に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような方式を用いた画像形成装置においては、転写材
へのトナー像転写を繰り返すために、既に転写材に転写
されているトナー像が次色のトナー像の転写工程時に、
感光ドラム上へオフセットしてしまう、再転写と呼ばれ
る現象が起こることがあった。

【０００８】たとえば、ブルー画像を形成する場合、ま
ず転写材上にはマゼンタのべた画像を転写し、つづいて
その上にシアンのべた画像を多重転写し、それ以降の転
写工程、たとえばイエロー、ブラックの転写工程時に
は、感光ドラム上の対応する位置には転写すべきトナー
は存在しないという状態になる。この状態で、転写材表
面のトナー像が感光ドラム表面に近接あるいは接触する
と、転写材上のトナー像、この場合は主にシアントナー
像であるが、そのシアントナー像からトナーの一部が感
光ドラム上に再転写されてしまうという現象が生じる。
こうなると、シアントナーが再転写した部分で、シアン
トナー像の濃度が低下し、シアントナー像の下の層のマ
ゼンタトナー像のマゼンタ色が現れ、画質の著しい劣化
を招いてしまう。

【０００９】この現象は、温湿度の変化にともないトナ
ーの帯電量が変化したり、転写材の単位面積あたりに保
持可能な電荷量が、転写材の種類や温湿度の変化にとも
ない変化したりすると顕著であった。特に近年、高画質
化のためにトナーの粒径が小さくなることにより、トナ
ー粒子１個当たりの帯電量が小さくなるものの、トナー
像の総電荷量が大きくなる傾向にあり、それにともな
い、ベタ画像を転写するのに要する転写電流もしくは転
写電圧は大きくなってきている。この転写電流、転写電
圧の上昇も、上記の再転写現象に悪影響を及ぼす。

【００１０】本発明の目的は、再転写を軽減して安定し
た多重転写を実現し、点状の転写抜け等のない高品質な
画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供するこ
とである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第
１の態様によると、トナー像を担持する像担持体と；ト
ナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷を付与すること
で前記像担持体上のトナー像を転写材に静電的に転写す
る転写手段と；転写材にトナー像を転写する前に、トナ
ー像が転写される転写材の面をトナーの正規の帯電極性
とは逆極性に予め帯電する帯電手段と；該帯電手段に印
加する電圧を制御する制御手段と；を有する画像形成装
置において、前記制御手段は、前記転写手段により転写
材へ付与される単位面積あたりの電荷量が、転写材の保
持可能な単位面積あたりの最大電荷量を超えた分の電荷
量を補うように、前記帯電手段に印加する電圧を制御す
ることを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１２】本発明の第２の態様によると、トナー像を
担持する像担持体と、トナーの正規の帯電極性とは逆極
性の電荷を付与することで前記像担持体上のトナー像を
転写材に静電的に転写する転写手段と；転写材にトナー
像を転写する前に、トナー像が転写される転写材の面を
トナーの正規の帯電極性とは逆極性に予め帯電する帯電
手段と；該帯電手段から転写材に付与される電荷量を制
御する制御手段と；を有する画像形成装置において、前
記制御手段は、前記転写手段により転写材へ付与される
単位面積あたりの電荷量が、転写材の保持可能な単位面
積あたりの最大電荷量を超えた分の電荷量を補うよう
に、前記帯電手段によって付与される電荷量を制御する
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１３】上記各本発明の一実施態様によると、画像
形成装置は、前記転写材を担持する転写材担持体を有
し、前記転写手段は、定電流制御された転写電流が印加
され、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に
担持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前
記制御手段は、転写材への転写時に前記転写電流が印加
された時に検知された転写電圧と、転写材が担持されて
いない時に前記転写電流が印加された時に検知された電
圧と、の差の値をもとに、前記超えた分の電荷量を求め
る。又、上記各本発明の他の実施態様によると、画像形
成装置は、前記転写材を担持する転写材担持体を有し、
前記転写手段は、定電圧制御された転写電圧が印加さ
れ、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担
持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前記
制御手段は、転写材への転写時に前記転写電圧が印加さ
れた時に検知された転写電流と、転写材が担持されてい
ない時に前記転写電圧が印加された時に検知された電流
と、の差の値に応じて、前記超えた分の電荷量を求め
る。一実施態様では、前記像担持体から前記転写材担持
体に担持された転写材に複数色のトナー像が静電的に順
次転写される。

【００１４】上記各本発明の一実施態様によると、前記
帯電手段は、トナー像が転写される転写材の面をトナー
の正規の帯電極性とは逆極性に帯電する第１の帯電部材
と、前記第１の帯電部材と対向して設けられ、トナー像
が転写される転写材の面とは反対側をトナーの正規の帯
電極性と同極性に帯電する第２の帯電部材とを備える。
又、一実施態様では、転写材を帯電するとき、前記第２
の帯電部材はトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が
印加され、前記第１の帯電部材は転写材に接触し、かつ
電気的に接地される。

【００１５】上記各本発明の一実施態様によると、前記
転写手段は前記転写材担持体の転写材を担持する側とは
反対側に設けられ、前記像担持体から前記転写材担持体
に担持された転写材にトナー像を転写するとき、前記転
写手段にはトナーの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が
印加される。前記像担持体から前記転写材担持体に担持
された転写材にトナー像を転写する前に、前記帯電手段
は転写材を前記転写材担持体に静電的に吸着する。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２２】実施例１図１は、本発明が適用可能な画像形成装置を示す概略構
成図である。本画像形成装置はカラー複写機を示す。

【００２３】本カラー複写機の画像形成部には、像担持
体として感光ドラム１が配置され、その感光ドラム１の
周りには一次帯電器２、光源装置（図示せず）、この光
源装置からの光Ｌを走査するポリゴンミラー（図示せ
ず）、および感光ドラム１の表面電位を検知する電位セ
ンサー（図示せず）が配置されている。

【００２４】光源装置から各色成分の画像信号に応じた
光が発せられ、その光をポリゴンミラーを回転させるこ
とによって走査し、その走査光の光束を反射ミラーによ
って偏向し、ｆθレンズを介して感光ドラム１の母線上
に集光して、感光ドラム１上に画像信号に応じた各色成
分の静電潜像が順次形成される。

【００２５】感光ドラム１の横方に４個の現像器３、す
なわちマゼンタ現像器３ａ、シアン現像器３ｂ、イエロ
ー現像器３ｃおよびブラック現像器３ｄが設置され、そ
れぞれ、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック色の現
像剤が供給装置によって所定量充填されている。上記現
像器３は、感光ドラム１の外周面と対向する位置に着脱
され、感光ドラム１上に形成された静電潜像の現像を行
う。

【００２６】感光ドラム１の斜め下方には、転写材担持
体である転写ドラム８が設置されている。この転写ドラ
ム８には、装置本体の下部に設置された転写材カセット
６０から転写材Ｐが、レジストローラ１３等を介して搬
送される。転写ドラム８は、ポリエチレンテレフタレー
トやポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリウ
レタン樹脂フィルムを、２つのリングを連結部材で連結
した枠体に合わせて接合して、ドラム状に形成したもの
である。

【００２７】このカラー画像形成装置の全体の動作を４
色の画像形成を例にとって簡単に説明すると、まず、感
光ドラム１が回転し、その表面を帯電器２によって一様
に帯電する。つぎに図示しない原稿の１色目、たとえば
マゼンタの画像信号によって変調したレーザ光を感光ド
ラム１に照射し、感光ドラム１上にマゼンタの静電潜像
を形成する。その潜像を予め現像位置に定置したマゼン
タ現像器３ａによって現像して、感光ドラム１上に１色
目のマゼンタトナー像を形成する。

【００２８】一方、カセット６０からの転写材Ｐが、レ
ジストローラ１３等によって転写ドラム８に沿う方向に
押し出される。この転写材Ｐの押し出しと同時に、接触
式の吸着帯電手段１２の吸着ローラ１８を転写ドラム８
の表面に押し付け、裏面側から吸着帯電手段１２の吸着
電源（定電流電源）が接続された吸着帯電器（ブラシ）
１９により吸着帯電して、転写材Ｐを転写ドラム８上に
静電的に担持する。この転写ドラム８は、感光ドラム１
と同期して図中矢印方向に回転しており、接触式の転写
帯電手段４により感光ドラム１上に形成されたマゼンタ
トナー像が、転写材Ｐに転写される。転写ドラム８はそ
のまま回転を続けて、つぎの２色目のシアントナー像の
転写に備える。

【００２９】マゼンタトナー像の転写が終了したら、ク
リーニング部材５により感光ドラム１上の転写残りのト
ナーをクリーニングした後、同様に、帯電器２による帯
電、レーザー光の照射以下を行って、感光ドラム１上に
つぎの２色目のシアントナー像を形成し、そのシアント
ナー像を転写材Ｐ上にマゼンタトナー像の上から重ね合
わせて転写する。同様な画像形成工程を３色目、４色目
のイエローおよびブラックについても行って、転写材Ｐ
上にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のト
ナー像を重ね合わせて転写したカラー画像を得る。

【００３０】４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、
分離爪の作用によって転写ドラム８から剥離して、搬送
ベルト等によって定着器７に送る。

【００３１】定着器７は、定着ローラ７１、加圧ローラ
７２と、それらの耐熱性クリーニング部材７３、７４
と、定着ローラ７１、加圧ローラ７２内に収納された加
熱ヒータ７５、７６と、ジメチルシリコーンオイルなど
の離型剤オイルを定着ローラ７１に塗布する塗布ローラ
７７と、その離型剤オイルを供給するオイル溜め７８
と、定着温度制御用のサーミスタ７９とから構成されて
いる。定着器７は、搬送された転写材Ｐを定着ローラ７
１と加圧ローラ７２により加熱および加圧して、各色の
トナー像の混色および転写材Ｐへの固定を行い、フルカ
ラーのプリント画像に形成する。

【００３２】転写ドラム８上に残留したトナーは、除電
器１４および１５によって除電して、静電吸着力を取り
除いた後、回転するファーブラシ１６によって掻き落と
す。残留トナーの除去手段としては、他にブレードまた
は不織布が単独または併用して用いられる。

【００３３】前述したように、図１のような画像形成装
置では、転写材Ｐ上にトナー像を重ね合わせて転写を繰
り返す多重転写によりカラー画像を形成するために、既
に転写されているトナー像がつぎの転写行程時に、感光
ドラム１上へ再び転写されてしまう、再転写と呼ばれる
現象を起こすことがあり、表面のトナー層の再転写によ
り濃度が低した部分の下に位置するトナー層の色が現れ
て、画質の著しい劣化を招く。

【００３４】本発明者は、上記の再転写について研究お
よび検討を重ねたところ、以下に述べるようなメカニズ
ムで発生することが解明できた。

【００３５】上記のような画像形成装置に使用される転
写材（紙）は、保管時の温湿度によってその状態を著し
く変化させる。本発明者の検討により、包装開封直後の
紙と、開封後低湿環境（たとえば２３℃、５％ＲＨ）で
調湿され、水分が著しく減少した紙との電気的な特性に
大きな違いがあることが明らかとなった。すなわち紙
は、その含有する水分量が減少すると、表裏面に保持で
きる電荷量に限界があることが分かった。

【００３６】図２は、転写材表面に外部から与えた面電
荷密度と転写材表面の電位との相関図である。図２にお
いて、グラフＣは転写材としてＯＨＴ（ＰＥＴシート
製、厚さ１００μｍ）を用いたときの結果で、ＯＨＴで
は、供給された電荷量に対して直線的に表面電位が上が
っており、理想的なコンデンサーとしての役割を果たし
ている。またグラフＤは開封直後の紙を用いたときの結
果であり、これも、供給された電荷量に対して傾斜は低
いが、表面電位がＣのときと同様、直線的に上がってお
り、理想的である。

【００３７】一方、グラフＡは、芳賀用紙店ＮＰＩ上質
紙（坪量１２８ｇ／ｍ²、厚さ１２０μｍ）を、低湿環
境での調湿を模擬するために一度定着器を通して用いた
ときの結果、グラフＢは、キヤノン製ＣＬＣ用両面厚口
用紙（坪量１０５ｇ／ｍ²、厚さ１００μｍ）を同様に
一度定着器を通して用いたときの結果である。これを見
ると、グラフＡの紙は４５０μＣ／ｍ²近辺から、グラ
フＢの紙は５００μＣ／ｍ²近辺から、それぞれ直線性
を失っており、開封直後の上記ＮＰＩ上質紙（グラフ
Ｄ）あるいはＯＨＴ（グラフＣ）では見られない傾向で
ある。

【００３８】これは、低湿環境で調湿され、紙中の水分
が減少すると、ある値以上の電荷を紙の表面に供給した
ときに、紙中の繊維と繊維との微小な空隙で放電が起こ
って、紙の表裏面の電荷が相殺されるため、それ以上い
くら電荷を供給しても紙の表裏面に電荷を蓄積できず、
表面電位が上がらないのであると思われる。

【００３９】上記の画像形成装置においても、このよう
な低湿環境で調湿された紙に画像形成すると、転写工程
を経るうちにある程度以上電荷を供給したときに、紙の
保持電荷量が限界に達して、紙中放電が始まり、紙がト
ナーに対する保持力を急激に失い、像が点状に転写抜け
してしまう画像不良が発生する。

【００４０】図２によれば、低湿環境（２３℃、５％Ｒ
Ｈ）で調湿された紙が保持できる最大電荷量は、約５０
０μＣ／ｍ²である。

【００４１】ここで、画像形成装置において、単位面積
あたりのトナーの最大乗り量を１色あたり１ｍｇ／ｃｍ
²、トナー単位重量あたりの電荷量を３０μＣ／ｇとす
ると、転写工程が１回終了する度に、３００μＣ／ｍ²
のトナー電荷が紙上に付与される。これから、図２のグ
ラフＡ、Ｂで示した紙に対して何色分のトナーが転写可
能であるかというと、３００×χ≦５００ ∴χ≦１．６７であり、最大でも約１．６７色分しか転写できないこと
が分かる。

【００４２】一般に、カラー画像形成装置では、シア
ン、マゼンタ、イエローの３色を使用したブラック
（黒）の再現が困難であること、トナー量を節約したい
こと等の理由からＵＣＲ（ＵｎｄｅｒＣｏｌｏｒＲ
ｅｍｏｖａｌ）を採用している。ＵＣＲは、具体的に
は、シアン、マゼンタ、イエローの共通部分（黒成分）
をブラックで置き換え、シアン、マゼンタ、イエローか
らその分を差し引くというものである。ＵＣＲにより黒
再現性の向上はもちろん、トナー量を大幅に節約するこ
とができる。

【００４３】機種にもよるが、通常、最大総量で２色分
前後のトナー量で画像形成が行われる。本実施例でもＵ
ＣＲを採用しており、最大転写トナーの総量を２色分と
している。しかし、それでも上記の１．６７色分を上回
っており、含有水分量の顕著に低い紙に転写を行うと、
前述の点状の転写不良が発生してしまう。つまり、４色
の転写を正常に行うには、最大保持電荷量が少なくとも
３００×２＝６００μＣ／ｍ²を超えている必要があ
り、含有水分量の顕著に低い紙に転写を行うと、点状の
転写不良が発生する。

【００４４】そこで、本発明者の検討により、著しく含
有水分量が減少した転写材、たとえば低湿環境で調湿さ
れた紙、あるいは一度定着器を通った紙に転写する場
合、これらの転写材に転写前に予め転写と逆極性の帯電
を施し、転写材の最大保持電荷量を相対的に増加させて
おけば、上記の点状転写不良の発生を防止でき、良好な
画像を得ることができることが分かった。

【００４５】すなわち、転写材の保持できる単位面積あ
たりの電荷量は、環境と転写材の種類によって決まるこ
とがわかる。図３に、転写材Ａ、Ｂ（図２のグラフＡ、
Ｂの転写材）について、その含有水分量と保持可能な単
位面積あたりの電荷量（面電荷密度）との関係を示し
た。

【００４６】上記の結果を再転写現象に当てはめてみる
と、以下のように説明することができる。

【００４７】本実施例において、感光ドラム１上に現像
で付着した現像トナーの帯電量を測定すると、上記の低
湿環境下では−３０μＣ／ｇであり、かつベタ画像の単
位面積あたりのトナー乗り量は単色で１．０ｍｇ／ｃｍ
²である。したがって、単位面積あたりのトナーの総電
荷量は−３００μＣ／ｍ²となる。実際は、単色画像で
なく、４色のトナーを多重転写し、フルカラー画像を形
成することが多いわけであるが、その場合は転写材上の
単位面積あたりのトナーの最大乗り量はさらに大きくな
る。この場合、転写材上のトナーの乗り量は、たとえば
定着条件などに決定される場合が多い。

【００４８】本実施例では、定着温度１５０℃で定着で
きる単位面積あたりのトナーの乗り量を、単色の最大乗
り量の２．０倍までの乗り量として、この乗り量でフル
カラー画像を形成するようにしている。したがって、単
位面積あたりの最大トナー乗り量は２．０ｍｇ／ｃｍ²
とする構成をとっているので、最大で−６００μＣ／ｍ
²の総電荷量を有するトナーが転写材上に画像を形成す
ることになる。

【００４９】以上のことから、通常の設定では、転写材
上に保持できる単位面積あたりの最大電荷量よりも転写
材上のトナーの最大乗り量に相当する電荷量の方が上回
ってしまい、転写材は電荷を有する全てのトナーを保持
不可能になり、転写材上のトナーは、転写ニップにおい
て転写材から感光ドラム上に転写する再転写を引き起こ
すことになる。

【００５０】上記の内容を一般化して式で表記すれば、
以下のようである。感光ドラム上に付着した現像トナー
の単位面積あたりのトナーの最大電荷量をＱｔ＝Ｑｔ
（ｋ）（Ｃ／ｍ²）、トナーの乗り量をＭ（ｋｇ／
ｍ²）、転写材表面の保持できる単位面積あたりの電荷
量をＱｐ＝Ｑｐ（ｓ，ｋ）（Ｃ／ｍ²）とすると、Ｑｐ（ｓ，ｋ）／Ｑｔ（ｋ）≧Ｍ（ただし、ｋ：環境因子で、温度、湿度、絶対水分量な
ど。ｓ：転写材の種類）を満たすようなトナー乗り量
Ｍを超えた量で、転写材上に転写されたトナー像は、転
写材に保持されなくなって再転写を発生する。したがっ
て、転写材の最大保持電荷密度によっては、単位面積あ
たりのトナーの最大乗り量を下げなければならない。す
なわち濃度低下を余儀なくされる。

【００５１】そこで、本実施例では、転写工程に先立っ
て吸着工程で転写材に予め、転写工程で転写材裏面に供
給する電荷とは逆極性の電荷を供給しておき、見かけ上
の転写材表面上に保持できる単位面積あたりの最大電荷
量を増加させるようにした。

【００５２】すなわち、トナー像が転写される転写材の
表面は、トナーの正規の帯電極性とは逆極性に吸着工程
で帯電される。この吸着工程では、吸着ブラシ１９に
は、トナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が吸着電源
より印加され、吸着ローラ１８は転写材を転写ドラム８
に押し付けるとともに、電気的に接地される構成となっ
ている。

【００５３】吸着帯電手段１２としては、この構成に限
らず、転写材の表面をトナーの正規の帯電極性と逆極性
に帯電する構成であればよい。

【００５４】また、転写工程では、転写帯電器４には、
トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電圧が印加され
る。

【００５５】さて、予め転写材裏面に供給する単位面積
あたりの電荷密度をＱａ（ｓ，ｋ）（Ｃ／ｍ²）（Ｑａ
はＱｐと同符号）とすると、｛Ｑｐ（ｓ，ｋ）＋Ｑａ（ｓ，ｋ）｝／Ｑｔ（ｋ）≧Ｍを満たすトナーの乗り量まで転写可能であり、実質上ト
ナーの乗り量を下げることなく、問題点を解決すること
ができる。

【００５６】また、転写材の最大保持電荷密度はＱｐ
（ｓ，ｋ）（Ｃ／ｍ²）であるから、｜Ｑａ（ｓ，ｋ）≦｜Ｑｐ（ｓ，ｋ）｜を満たすＱａまでしか供給できないことになる。したが
って、｜Ｑａ（ｓ，ｋ）｜の最大値は、｜Ｑａ（ｓ，ｋ）＝｜Ｑｐ（ｓ，ｋ）｜（ただし、Ｑａ
とＱｐは同極性）のときであり、Ｍ≦２Ｑｐ／Ｑｔとなるので、従来のトナーの最大乗り量の２倍の乗り量
でも、再転写という問題は発生しないことになる。

【００５７】具体的にどのように制御するかを以下に説
明する。

【００５８】まず、環境および転写材の種類を設定す
る。環境については、相対湿度あるいは相対湿度および
温度を検知する温湿度センサー（図示せず）６１をたと
えば給紙カセット６０の近くに設置して、そのセンサー
による自動検知設定方式でもよいし、コピー使用者自ら
が入力してもよい。同様に、転写材の種類についても自
動検知設定方式を採用してもよいし、コピー者自らが入
力しても構わない。これらを併用してもよい。なお、温
湿度センサー６１の設置位置は他の場所でもかまわな
い。

【００５９】環境および転写材の種類が決定されると、
制御手段（ＣＰＵ）により、それらに対するＱｔおよび
Ｑｐが決められる。したがってＱａも決定される。Ｑａ
は、本実施例では、転写ドラム８の転写シートに転写材
を吸着させる吸着工程で供給されるので、吸着電流値
（吸着電源が定電圧電源の場合、吸着ブラシに印加され
る吸着電圧）が決められる。ただし、吸着力と吸着電流
値には相関があり、十分な吸着力を確保するための電流
値が決められる。

【００６０】したがって、本実施例では、｜Ｑｔ・Ｍ−Ｑｐ｜≦｜Ｑａ｜≦｜Ｑｐ｜の条件下で、かつ吸着力が最大となるＱａを設定してい
る。

【００６１】具体的数値を上げると、転写材Ｂの場合、
Ｑｐ（ｓ，ｋ）＝−１５００×１０ ^-6Ｃ／ｍ²であるの
で、Ｑａ（ｓ，ｋ）＝−５００×１０^-6Ｃ／ｍ²、また
Ｑｔ（ｋ）＝−３０×１０^-3Ｃ／ｋｇ、Ｍ＝２０ｋｇ／
ｍ²であるので、｛Ｑｐ（ｓ，ｋ）＋Ｑａ（ｓ，ｋ）｝／Ｑｔ（ｋ）≧Ｍの関係を十分満足している。

【００６２】さて、本実施例では、第１色目の転写工程
前に、転写時に転写材に付与される電荷の極性と逆極性
の電荷を転写材に付与する手段として、転写ドラム８の
転写シート上に転写材を吸着させる吸着帯電手段１２を
採用した。この場合、転写時に転写材と転写シート間の
吸着のための電荷が失われ、転写材が転写シートから剥
がれることが懸念される。そこで、本実施例では、つぎ
のような措置を採って懸念事項を回避した。

【００６３】すなわち、転写工程で転写帯電手段４によ
り転写材に転写電荷を供給するときに、転写材先端が転
写ニップに侵入するより前には供給することはせず、転
写材が転写ニップ侵入後に転写電荷を供給し始め、転写
材先端の非画像領域内で所望の転写供給電荷密度に達す
るようにする。また転写材後端についても、転写材後端
の画像域が転写ニップを通過後、直ちに転写供給電荷密
度を下げる。

【００６４】こうすることによって、吸着工程で供給さ
れた転写材と転写シート間の吸着電荷は、転写材の先端
部と後端部において画像形成中維持され、転写材が転写
シートから分離手段によって分離されるまで維持され
る。つまり、上記の転写シートからの転写材の剥がれの
懸念が回避される。

【００６５】ここで、供給される吸着部での電荷量は、
転写材の種類によって変えるとより効果的である。たと
えば転写材Ａと転写材Ｂでは、最大保持電荷量密度が異
なるため、第１色目の転写工程前に吸着部で供給される
最大電荷密度も異なるからである。転写材Ａの場合は、
転写材Ｂの場合と異なり、転写材の最大保持電荷量が小
さいため、逆極性により保持できる電荷量密度は小さ
い。この最大電荷量密度よりも多くの電荷量を転写材に
供給しようとすると、吸着工程で異常放電が起こり、画
像不良の原因となる。したがって、本実施例では、転写
材Ａの場合は、転写材Ｂの吸着電流値−３０μＡよりも
小さい−２７μＡの吸着電流で吸着させるようにした。

【００６６】また、本実施例では、坪量１０５ｇ／ｍ²
を超える種類の転写材については、転写材搬送性の安定
化のために吸着を二度行う工程を持っている。

【００６７】転写材は、吸着帯電手段１２である吸着電
源が接続された吸着ブラシ１９と接地された吸着ローラ
１８の間に突入し、吸着帯電手段１２が、転写ドラム８
の転写シートを介して転写時とは逆極性（逆方向）の電
流を流すことによって、転写材を転写時と逆極性に帯電
するとともに、転写材を転写シートに静電的に吸着させ
る。しかしながら、この一度の吸着工程では、４色の多
重転写を繰り返す過程で、転写材の種類によっては転写
材の腰の強さなどが原因で、転写シートからたとえば転
写材の先端や後端が浮き、転写ドラムの外側に配設され
た各部材に接触して画像不良を起こしたり、転写材が転
写シートから剥がれるなどの不都合を生じることがあ
る。

【００６８】そこで、本実施例では、転写帯電手段４を
第２の吸着帯電手段として利用して、吸着帯電手段１２
による転写材の転写シートへの吸着後、転写ドラム８を
転写工程なしに１周空回転して、転写部で転写帯電手段
４に吸着時と同極性の電流（転写時の転写電流とは逆極
性（逆方向）の電流）を印加し、転写材を転写シートへ
再度吸着して、吸着力を高めることを行った。

【００６９】この場合には、転写帯電手段４の高圧電源
は、正・負の２極の電流を供給する性能を有する必要が
ある。したがって、電源のコストが上昇するので、コス
トアップをなくすために、吸着手段１２により２度目の
吸着工程を行うことで、転写帯電手段４による吸着と同
極の帯電は行わなくてもよい。

【００７０】本発明における転写材吸着力の測定法につ
いて図４を用いて説明する。コピー動作を開始し、転写
材Ｐが吸着部により転写ドラム８に吸着され、転写材Ｐ
の全体が転写ドラム８に吸着し終わった状態で、コピー
動作を停止する。転写材ＰのサイズはＡ４、Ａ３のどち
らでも構わないが、スラスト方向（転写ドラム８の長手
方向）の長さは２９７ｍｍとする。転写材Ｐの先端から
７０ｍｍまでを転写ドラム８に吸着させたままにして、
残りの部分を転写ドラム８から剥がし、転写材Ｐの剥が
した部分の末端部にフォースゲージ（SHIMPO製 Hand-H
eld DIGITALFORCE GAUGE）Ｆの先端をテープで止め
る。そして、この先端から７０ｍｍを残して転写ドラム
８に吸着させてある転写材ＰをゲージＦで転写ドラム８
の接線方向Ａに引っ張り、転写材Ｐが転写ドラム８から
剥がれたときの力を吸着力とする。このとき、転写ドラ
ムは回転できないようになっている。

【００７１】また、転写シートの抵抗値が相対的に低い
場合には、吸着ブラシに流れた電流の多くが、転写材に
流れ込まず、転写材の搬送方向と直交する方向における
転写材の非通紙部（転写材両端の外側）に流れ込んでし
まう。したがって、このような場合には、転写材の長手
（スラスト幅）の長さによって、吸着ブラシに流す電流
量（吸着ブラシに印加する電圧）を可変にすることが好
ましい。

【００７２】本実施例では、ある転写材の長さがＡ４Ｒ
（スラスト長さ２１０ｍｍ）のときに必要な吸着電流量
Ｉ１と同種の転写材の長さがＡ４（２９７ｍｍ）のとき
に必要な吸着電流量Ｉ２から、同種の転写材のスラスト
方向の長さｘｍｍに対する吸着電流量Ｉ（ｘ）を以下の
式に従って決めている。

【００７３】Ｉ（ｘ）＝（Ｉ２−Ｉ１）（ｘ−２１０）／８７＋Ｉ１こうすることによって、転写材の幅が異なっても、転写
材の単位面積当たりに流れる電流量を一定に近づけるこ
とができ、より効果的である。

【００７４】実施例２本実施例では、転写材の給紙タイミングを制御するレジ
ストローラ１３を転写材の帯電手段として使用して、レ
ジストローラ１３により転写材に、転写工程で供給する
電荷とは逆極性の電荷を供給するようにした。

【００７５】したがって、画像形成装置が吸着工程を含
まない場合にも、転写材が１色目の転写行程に入る前
に、転写材を転写時とは逆極性に帯電することができ、
実施例１と同様な効果を得ることができる。実施例１と
同様、転写材の種類によって電流値を変化させることが
好ましい。

【００７６】このように、本発明における帯電手段は、
第１色目の転写工程前で、かつ転写材の表面あるいは裏
面に電荷を供給可能な部材であれば構わない。たとえば
転写材にカールを付与し、転写ドラムへの吸着補助を行
うカール付けローラや、カセット内の転写材を転写材搬
送パスへピックアップするピックアップローラなどで転
写材を帯電してもよく、同様の効果が得られる。

【００７７】さらに転写材給紙部を帯電手段として用い
てもよい。転写シート上に転写材をグリッパーで担持す
る場合などは、転写材を転写シートに担持した状態で、
１色目の転写工程前に１回転させ、内側および外側除電
器１４、１５あるは分離帯電器を転写時の転写材への供
給電荷とは逆極性の電荷を転写材に供給するようにして
も、同様の効果が得られる。この場合、転写部で同様の
ことをしてもよい。

【００７８】実施例３本実施例３も、基本構成は実施例１、２と同様である。
本実施例の特徴とするところは、転写材の状態をモニタ
ーし、それに応じて第１色目の転写工程前に転写材に供
給する電荷量を変化することである。

【００７９】本実施例では、転写用電源として定電流電
源を用いているので、画像形成中に定電流制御に対する
転写電圧をモニターした。この電圧をＶｉとする（ただ
し、ｉは色順）。ここで、予め各環境における転写材が
ない場合の転写電流に対する転写電圧を測定し、記憶媒
体に記憶しておく。この電圧をＶ０ｉとする。図５に、
この転写電圧Ｖ０ｉを点線で示す。

【００８０】画像形成中、モニターされた転写電圧と記
憶媒体に記録されている転写電圧との差分ΔＶｉ＝Ｖｉ
−Ｖ０ｉをモニタする。ある転写電流に対してΔＶｉは
通常一定であるが、転写材への供給電荷量が転写材の保
持できる電荷量を超えると、ある色を転写するときに、
このΔＶｉが減少する。たとえば１色目から３色目まで
はΔＶｉは一定であるが、最終色の４色目のときは、図
５（ｂ）に示すように、ほとんど０になってしまうとい
う現象がある。

【００８１】したがって、本実施例では、ΔＶｉが常に
一定になるようにするために、このΔＶｉの変化より吸
着部で供給する電荷量を設定する。これにより、転写材
への供給電荷量が転写材の保持できる電荷量になって、
この対策をとった後の転写電位は、図５（ａ）に示すよ
うに、１色目から４色目までΔＶｉを一定とすることが
できる。

【００８２】たとえば低湿環境下（温度２３℃、湿度５
％）で転写材Ａを通紙したとき、標準設定転写電流２４
μＡで転写したときの、１枚目の電位をモニタしたとこ
ろ、ΔＶ１からΔＶ３では５４０Ｖから５７０Ｖの範囲
であったが、ΔＶ４のみ１８０Ｖであった。ΔＶ４がΔ
Ｖ１から２０％以上のずれを生じたので、以下の計算に
より対策をとる（本実施例では、ΔＶ１の値からのずれ
を２０％としたが、この誤差範囲は他の値でもよい）。

【００８３】ΔＶｉは５７０Ｖ以上あればよいので、Δ
Ｖｉに相当する電荷量を算出し、吸着部でこの値に相当
する電荷量の逆極性の電荷量を転写材に供給すればよ
い。

【００８４】たとえば、以下のように算出すればよい。
転写電流値Ｉ（Ａ）を単位時間１（秒）に与える電荷量
ΔＱは、ΔＱ＝Ｉ×１（Ｃ）であり、この電荷量に対す
る転写材の分圧の上昇電圧ΔＶは、転写材の静電容量を
Ｃｐとすると、 ΔＱ＝Ｃｐ×ΔＶとなる。１色目に流した転写電流値から単位時間当たり
転写材に供給する電荷量ΔＱが求められ、かつ１色目の
ΔＶから転写材の静電容量Ｃｐが求められ、このＣｐを
用いて、仮に４色目のΔＶ４と１色目のΔＶ１の差がΔ
Ｖｄ４（＝ΔＶ１−ΔＶ４）とすると、その電圧差に相
当する電荷量以上で転写材を逆極性に帯電する必要があ
るので、その逆帯電電荷量−ΔＱａのΔＱａは、 ΔＱａ＝Ｃｐ×ΔＶｄ４より求められる。

【００８５】上記の転写電流２４μＡでΔＶｉが５７０
Ｖ程度の場合は、２．４×１０^-5＝Ｃｐ×５７０から、Ｃｐ＝４．２×１０^-8 となり、４色目のΔＶ４の１色目のΔＶ１からの減少量
は、５７０−１８０＝３９０Ｖであるので、 ΔＱａ＝４．２×１０^-8×３９０≒１．６×１０^-5 となる。

【００８６】したがって、吸着部で流す電流は転写時と
逆極性の−１６μＡ以下の電流値、すなわち絶対値が１
６μＡ以上の電流値を流せばよいことになる。また、計
算されたΔＱａの値の絶対値が小さいとき、吸着力が低
下することがあるので、ある設定値（本実施例では−１
５μＡ）の絶対値より小さくなる場合には、この設定値
よりはその値の絶対値を小さくしないという構成をとっ
ている。

【００８７】同様に、ΔＶ３で既にΔＶ１より小さくな
ってしまう場合には、ΔＶ３をΔＶ１に等しくするため
の電荷量Ｃｐ×ΔＶｄ３と、かつΔＶ４もΔＶ１に等し
くするための電荷Ｃｐ×ΔＶｄ４の両方の和の電荷量分
を吸着工程で逆帯電させる必要がある。またΔＶ２です
でにΔＶ１より小さくなる場合には、Ｃｐ×ΔＶｄ２、
Ｃｐ×ΔＶｄ３、Ｃｐ×ΔＶｄ４の総和の電荷量に相当
する逆帯電をする必要がある。

【００８８】以上のようにすることによって、転写材の
種類に関係なく、自動的に最低必要な吸着電流を求める
ことができる。ただし、上記手段は、あくまでも転写材
のインピーダンスを自動的に検知する一手段であり、他
の手段でも構わない。たとえば転写高圧出力を定電圧制
御にして、そのときの電流をモニタしても構わないし
（この場合は予め記憶媒体に記録しておく設定値も電流
値になる）、あるいは赤外線水分量計により転写材の水
分量を検知し、転写材の絶対水分量とインピーダンスの
関係により転写材のインピーダンスを自動検知してもよ
い。

【００８９】以上の実施例では、いずれも、図１に示す
１つの感光ドラムと１つの転写ドラムとにより画像形成
を行う画像形成装置を採りあげて、本発明を説明した
が、本発明は、４つの感光ドラムと１つの転写ベルトを
備えたタンデム式の画像形成装置にも、適用することが
できることはいうまでもない。また、トナーの正規の帯
電極性が負極性のものを用いた場合を示したが、正極性
のトナーを用いることもでき、その場合には、１色目の
転写工程前に正の電荷を転写材裏面（負の電荷を転写材
裏面）に供給しておけばよく、同様に本発明の効果を得
ることができる。

【００９０】また、以上の実施例は、全て転写材上に複
数色のトナー像を多重転写する画像形成装置について述
べたが、単色の画像形成の場合にも、転写材表面を転写
時とは逆極性（トナーの正規の帯電極性とは逆極性）に
帯電することが、転写不良の防止に有効であることはい
うまでもない。

【００９１】たとえば白黒画像形成装置において、単位
面積あたりに乗せるトナーの電荷密度が大きくなる場合
には、前述した理由から、転写材を予め転写時とは逆極
性に帯電しておくことにより、見かけ上の転写材の保持
電荷量密度を上げることができ、転写材の保持できない
電荷分のトナーの転写不良を防止できる。

【００９２】この転写材を転写時とは逆極性に帯電させ
る手段は、上記実施例でも述べたように、ピックアップ
ローラ、カール付けローラ、レジストローラ等の転写手
段よりも前工程に組み込んでもいいし、逆帯電部材を別
個に配設しても構わない。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トナー像を担持する像担持体と；トナーの正規の帯電極
性とは逆極性の電荷を付与することで像担持体上のトナ
ー像を転写材に静電的に転写する転写手段と；転写材に
トナー像を転写する前に、トナー像が転写される転写材
の面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に予め帯電す
る帯電手段と；該帯電手段に印加する電圧を制御する制
御手段と；を有する画像形成装置は、制御手段は、
（ｉ）転写手段により転写材へ付与される単位面積あた
りの電荷量が、転写材の保持可能な単位面積あたりの最
大電荷量を超えた分の電荷量を補うように、帯電手段に
印加する電圧を制御する構成とするか、（ｉｉ）制御手
段は、転写手段により転写材へ付与される単位面積あた
りの電荷量が、転写材の保持可能な単位面積あたりの最
大電荷量を超えた分の電荷量を補うように、帯電手段に
よって付与される電荷量を制御する構成としたので、転
写材の状態に拘わらず、再転写を効果的に防止すること
ができるため、転写時にトナー像の像担持体への再転写
を軽減し、安定した多重転写を実現して、点状の転写抜
け等のない良好なカラー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能な画像形成装置を示す概略構
成図である。

【図２】転写材の裏面に供給された単位面積あたりの電
荷量とそのときの転写材表面の電位との関係を示すグラ
フである。

【図３】転写材の含有水分量と転写材に保持可能な最大
面電荷密度との関係を示すグラフである。

【図４】本発明における転写材吸着力の測定法を示す説
明図である。

【図５】多重転写による転写電位の正常な上昇と不正常
な上昇を模式的に示す電位図である。

【符号の説明】

１感光ドラム４転写帯電手段８転写ドラム１２吸着帯電手段１３レジストローラＰ転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/01 114

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー像を担持する像担持体と、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷を付与するこ
とで前記像担持体上のトナー像を転写材に静電的に転写
する転写手段と、転写材にトナー像を転写する前に、トナー像が転写され
る転写材の面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に予
め帯電する帯電手段と、該帯電手段に印加する電圧を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、前記転写手段により転写材へ付与され
る単位面積あたりの電荷量が、転写材の保持可能な単位
面積あたりの最大電荷量を超えた分の電荷量を補うよう
に、前記帯電手段に印加する電圧を制御することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記転写材を担持する転写材担持体を有
し、前記転写手段は、定電流制御された転写電流が印加さ
れ、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担
持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前記制御手段は、転写材への転写時に前記転写電流が印
加された時に検知された転写電圧と、転写材が担持され
ていない時に前記転写電流が印加された時に検知された
電圧と、の差の値をもとに、前記超えた分の電荷量を求
める請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記転写材を担持する転写材担持体を有
し、前記転写手段は、定電圧制御された転写電圧が印加さ
れ、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担
持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前記制御手段は、転写材への転写時に前記転写電圧が印
加された時に検知された転写電流と、転写材が担持され
ていない時に前記転写電圧が印加された時に検知された
電流と、の差の値に応じて、前記超えた分の電荷量を求
める請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体から前記転写材担持体に担
持された転写材に複数色のトナー像が静電的に順次転写
される請求項２または３の画像形成装置。
【請求項５】前記帯電手段は、トナー像が転写される
転写材の面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電
する第１の帯電部材と、前記第１の帯電部材と対向して
設けられ、トナー像が転写される転写材の面とは反対側
をトナーの正規の帯電極性と同極性に帯電する第２の帯
電部材とを備える請求項１〜４のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項６】転写材を帯電するとき、前記第２の帯電
部材はトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加さ
れ、前記第１の帯電部材は転写材に接触し、かつ電気的
に接地される請求項５の画像形成装置。
【請求項７】前記転写手段は前記転写材担持体の転写
材を担持する側とは反対側に設けられ、前記像担持体か
ら前記転写材担持体に担持された転写材にトナー像を転
写するとき、前記転写手段にはトナーの正規の帯電極性
とは逆極性の電圧が印加される請求項２〜６のいずれか
の項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持体から前記転写材担持体に担
持された転写材にトナー像を転写する前に、前記帯電手
段は転写材を前記転写材担持体に静電的に吸着する請求
項２〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】トナー像を担持する像担持体と、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷を付与するこ
とで前記像担持体上のトナー像を転写材に静電的に転写
する転写手段と、転写材にトナー像を転写する前に、トナー像が転写され
る転写材の面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に予
め帯電する帯電手段と、該帯電手段から転写材に付与される電荷量を制御する制
御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、前記転写手段により転写材へ付与され
る単位面積あたりの電荷量が、転写材の保持可能な単位
面積あたりの最大電荷量を超えた分の電荷量を補うよう
に、前記帯電手段によって付与される電荷量を制御する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】前記転写材を担持する転写材担持体を
有し、前記転写手段は、定電流制御された転写電流が印加さ
れ、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担
持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前記制御手段は、転写材への転写時に前記転写電流が印
加された時に検知された転写電圧と、転写材が担持され
ていない時に前記転写電流が印加された時に検知された
電圧と、の差の値をもとに、前記超えた分の電荷量を求
める請求項９の画像形成装置。
【請求項１１】前記転写材を担持する転写材担持体を
有し、前記転写手段は、定電圧制御された転写電圧が印加さ
れ、前記像担持体上のトナー像を前記転写材担持体に担
持された転写材に静電的に転写するよう構成され、前記制御手段は、転写材への転写時に前記転写電圧が印
加された時に検知された転写電流と、転写材が担持され
ていない時に前記転写電圧が印加された時に検知された
電流と、の差の値に応じて、前記超えた分の電荷量を求
める請求項９の画像形成装置。
【請求項１２】前記像担持体から前記転写材担持体に
担持された転写材に複数色のトナー像が静電的に順次転
写される請求項１０または１１の画像形成装置。
【請求項１３】前記帯電手段は、トナー像が転写され
る転写材の面をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯
電する第１の帯電部材と、前記第１の帯電部材と対向し
て設けられ、トナー像が転写される転写材の面とは反対
側をトナーの正規の帯電極性と同極性に帯電する第２の
帯電部材とを備える請求項９〜１２のいずれかの項に記
載の画像形成装置。
【請求項１４】転写材を帯電するとき、前記第２の帯
電部材はトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧が印加
され、前記第１の帯電部材は転写材に接触し、かつ電気
的に接地される請求項１３の画像形成装置。
【請求項１５】前記転写手段は前記転写材担持体の転
写材を担持する側とは反対側に設けられ、前記像担持体
から前記転写材担持体に担持された転写材にトナー像を
転写するとき、前記転写手段にはトナーの正規の帯電極
性とは逆極性の電圧が印加される請求項１０〜１４のい
ずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記像担持体から前記転写材担持体に
担持された転写材にトナー像を転写する前に、前記帯電
手段は転写材を前記転写材担持体に静電的に吸着する請
求項１０〜１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。