JPH02264987A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、磁気的手段などによってに形成
された可転写のトナー像を、紙を主とする転写材に転写
し、トナー像を担持するこの転写材を、定着手段に搬送
し、該手段によってトナー像を転写材に定着固定する行
程を含む画像形成装置が、従来から広（実用されている
。

この種の装置における転写手段として、像担持体に、導
電性材料から成る弾性転写ローラを圧接し１両者の圧接
ニップ部に転写材を挿通するとともに、該ローラに転写
バイアスを印加して形成される電界の作用で、像担持体
側のトナー像を転写材に転移させるようなものが提案さ
れている。

このような転写手段は、周知の、コロナ放電器を用いた
転写手段に比して、転写ズレが生じにくく、印加バイア
スが低圧ですむ（コロナ放電器の場合の１１５〜ｌ／１
０程度）ので、構成が簡単トナって、スペース、コスト
などの面からも有利であり、また、オゾンの発生も極端
に少ないなど種々な利点がある。

第１３図は上記のような転写手段を備えた典型的な画像
形成装置の要部構成を示す概略側面図であって、紙面に
垂直方向に軸線を有し、矢印入方向に回転する感光体１
０と、表面を導電性弾性材料で形成し、高圧電源１１に
よって転写バイアスが印加される転写ローラ３０が転写
部位たるニップ部Ｎを形成して圧接している。

この転写部位に、搬送路２０から転写材（不図示）が供
給されるとともに、前記電源１１によって転写バイアス
が印加されると、よって形成される電界の作用で、この
時までに予め感光体１０表面に形成されているトナー像
が転写材に転移し、ついで、このトナー像を担持した転
写材は、転写部位から排出され、搬送路４０を通って定
着装置５０に至り、この部位で通常熱と圧力を受けてト
ナー像が転写材に定着固定されて装置外に排出されるも
のとする。

なお、図示はしてないが、前記感光体１０の周辺には、
その表面を一様に帯電させる一次帯電器、これに静電潜
像を形成するための画像情報付与手段、該潜像にトナー
を供給して顕像化する現像器、転写のさいに転写材に転
移せず感光体に残る残留トナーを除去するクリーニング
装置その他連続画像形成に必要な部材が配設しであるこ
とは、論をまたない。

前述のように、転写ローラなと、接触タイプの転写手段
を使用する画像形成装置には種々な利点があるが、反面
、転写材として多用されている紙の場合、その種類、環
境などによって、転写能が著しく変化するので、これが
画像形成に悪影響を及ぼすことが知られている。

とくに、低湿環境下に置かれた場合、両面プリント、多
重プリントの場合において１面目のプリントの定着時に
加熱されて除湿乾燥された場合などには、転写材の抵抗
、容量などが上昇して、転写部位を通過したときに像周
辺にトナーの飛び散りの発生、ベタ黒画像における転写
不良など画質の劣化を生ずるという問題があった。

ところで、接触タイプの転写手段たる転写ローラを使用
し、転写材の厚み、誘電率に応じて、低電圧電源によっ
て転写バイアスを印加して、最適の電圧を得ることを意
図するものが、例えば、特開昭５４−９６０４６号公報
に開示されている。

しかしながら、このものは転写効率の最適化を計るもの
で、前述のような、飛び散りの問題に対しての解決には
なっていなかった。

以下これについて略述する。

第１０Ａ図、第１０Ｂ図は転写材たる紙の静電容量分布
を模式的に示すもので、容量の大きい部分Ａと、小さい
部分Ｂとが、平均的な容量を示す部分Ｃのなかにアトラ
ンダムに存在している。

前記の公報所載のものは、第１０Ｂ図に示すように１．
転写材の中方向に延びる感光体と転写ローラとの圧接ニ
ップ部に存在する部分の容量を測定し、これにもとすい
て定電圧電源を作動させるようにしである。

したがってその検知値は平均値を示すから、その中での
、容量の大きい部分での転写抜けや容量の小さい個所に
おける強電界の形成によるトナーの飛び敗りなどを阻止
することができない。

第１１図は定電圧電源を用いた場合の回路モデルであっ
て、ＣＡ、、Ｃａ、ＣＣはそれぞれ転写材の前記Ａ％Ｂ
、Ｃ部分の容量、Ｃ１は感光体、トナーおよびエアギャ
ップの合成容量を示すものとする。この場合には、平均
的容量Ｃｃにあわせてニップ部において十分に帯電する
ように電圧Ｖを定めることになるので、大容量の部分で
は帯電時間が不足することになり、とくに環境の変化に
よって容量差が大きくなると、大容量の個所で転写抜け
を発生したり、小容量の個所では電界強度が強（なって
トナーを引き付けてトナーの飛び敗りを生ずることにな
る。

さらに、前記公報によると、トナーと転写材との間隙に
おける電界強度Ｅが感光体の誘電率ε２と厚みｄ、、ト
ナー層の誘電率ε１、厚みｄｔ、転写材の誘電率ε１、
厚みｄア、さらに、エアギャップの誘電率、厚みをそれ
ぞれε。、ｄｏとし、転写ローラ、感光体の電位をＶ、
Ｖ、とすると、電界Ｅは、 Ｅ　＝（Ｖ−Ｖ　＠　）　／　Ｃｄｒ／　ｅ　Ｔ　＋ｄ
ｔ／　ｔ、　ｔ　＋ｄ　ｐ　　／　ｃ　ｐ　　＋、ｄ　
ｏ　　／ε。）で表わせるとし、転写材のｄｔ／εｉに
応じて■を決定することによって、Ｅを一定にして転写
能率を向上させることができるとしている。

ところが、前記ｄア／ε７測定後、画像パターンによっ
てＶ８が変化すると、以下のような不都合が生ずる。

これを第１２Ａ図、第１２Ｂ図によって説明する。これ
らの図は、前記第１図に示す装置の感光体と転写ローラ
とが当接する部分近傍を示す断面図であって、第１２Ａ
図は文字、線などの細線画像パターンの場合、第１２Ｂ
図はベタ黒画像パターンの場合を示すもので、ここでは
反転現像の場合を示している。第１２Ａ図において、■
、＝−７００Ｖ、第８図の場合Ｖ、＝ＯＶである。

転写ローラ１０への印加電圧Ｖは転写材の状態に応じて
、＋３．５ＫＶと一定となっており、したがって第１２
Ａ図の場合には感光体電位と転写ローラ電位の電位差は
４２００Ｖとなり、電位差による力ｆ、に加えて、感光
体表面の電荷との反発力ｆ２との作用によってトナーは
容易に転写材１８に転移する。

ベタ黒画像の場合には、感光体と転写ローラとの表面電
位差が２８００Ｖとなり、転写ローラ表面に誘起される
電荷量も上記の場合に比して半減するので、トナーは十
分に転写材１８に転移せず、転写不良となる。

以上のような次第で、転写材の特性の変化によって招来
するトナーの飛び散り、転写不良を阻止することは困難
であった。

本発明はこのような事態に対処にすべくなされたもので
あって、転写ローラなと、接触タイプの転写手段を利用
する画像形成装置において、転写手段の印加バイアスを
定電流電源によって行ない、転写材に応じてそれぞれ所
定量の電流を付与するように構成することによって、転
写材裏面の帯電量を均一にして、前述のような画質の劣
化を招来せず、良質の画像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、これに圧接する転
写手段と、両者の圧接部に転写材を挿通するさいに定電
流電源によって該転写手段に転写バイアスを印加する画
像形成装置において、転写材の種類、特性に応じて電流
値を変化させる手段を設けてなることを特徴とするもの
である。

このように構成することによって、転写材の秤量、環境
の変化、両面系、多重系などの場合における転写能の変
化にかかわらず、常時安定的に良質の転写機能を維持す
ることができる。

（実施例の説明） 第１図は本発明の実施例を示す画像形成装置の概略側面
図であって、画像形成の基本的な構成は前述の公知のこ
の種の装置と特に変わりはない。

即ち、紙面に垂直方向に延びる軸線を有し、矢印Ａ方向
に回転する感光体ｌに、導電性材料から成る弾性転写ロ
ーラ２が圧接して、転写部位たるニップＮを形成してお
り、カセット５から、レジストローラ対４、搬送路３を
とおって転写部位に転写材が供給され、このとき電源２
１によって印加される転写バイアスによって、感光体１
表面に予め形成されているトナー像が該転写材に転移し
、ついで、転写部位を離れた転写材は、搬送路６を経て
定着装置７に至り、ここでトナー像が転写材に定着され
た後、装置外に排出される。

この装置においては、転写のさいに転写ローラ２に転写
バイアスを印加する電源２１が定電流電源となっている
ことを特徴とする。

このように定電流電源を使用することの利点について、
前述の公知文献の記述に則して以下に説明する。

転写材のε１ｂｄｔが得られた後で、印字パターンによ
って感光体の表面電位■１が変化した場合には不都合が
生ずることは既に述べた。

このような場合には、以下のように考えるのが適当であ
る。

転写が行なわれている領域では、単位面積当たりの合成
容量は、 １　／　Ｃ＝ｄ　ｒ　／　Ｆ、　ｒ　＋　ｄ　ｔ　／ε
、＋ａｐ／ε。

＋ｄ／ε。

であるが、転写ローラによって押圧されているため、　
　ｄｏ３ｏ％　　ｄｔ　＞ｄｔとなり、１／Ｃ＃ｄｔ　
／　εｒ　＋ｄｐ　／Ｃｐと書くことができ、Ｃは、は
ぼ一定の値を示す。

したがって、前述の式、 Ｅ＝　（ｖ−ｖ＊　）／　（ｃｔｔ　／ｃｔ　＋ａｔ　
／Ｅ、＋ｄ、／εａ＋ｄｏ／ε０）は、 Ｅ＝Ｃ（Ｖ−Ｖ、）と書ける。

一方、転写材の裏面には単位面積当たり、電荷Ｑ＝Ｃ（
Ｖ−Ｖ、）がたまるので、Ｅを一定にするには、転写材
裏面への供給電荷Ｑを一定にする必要がある。

転写材は定速で走行しているので、一定時間にこの電荷
Ｑを供給するには、定電流電源でバイアスを印加したほ
うがよいといえる。

第２図は定電流制御の場合の回路モデルを示すものであ
る。

定電流電源でバイアス電圧を印加すると、前述の書（容
量ＣＡ、Ｃａ　、Ｃｃが同電位になるように電流が分流
して流れることになる。そのためニップ部において充分
帯電できるように電流値を定めておけば、大容量の部分
Ａにおいても充分帯電されて転写不良や、トナーの飛び
散りの発生を防止できる。

以上説明したように、定電流制御によって、転写材にあ
る局部的な容量のむら、感光体表面電位の変化にかかわ
らず、つねに良好な転写を行なうことができ、また、低
湿環境下で転写材の抵抗が上昇した場合、反対に高温環
境下で抵抗が下がった場合にも、転写材裏面にはつねに
必要な電荷量を供給できるので、飛び地りや転写不良の
発生を有効に阻止できる。

次に本発明を両面系の画像形成装置に適用する場合につ
いて説明する。

第３図は両面プリント可能な装置の作動を説明するため
、その構成を示す要部の概略側面図である。

カセット５から取り出された転写材が、搬送ガイド３、
レジストローラ対４を経て、回転円筒状に形成された感
光体ｌと、これに圧接する転写ローラ２との圧接ニップ
部Ｎに到達すると、この時までに、周知の手段によって
該感光体表面に形成され、前記転写材とタイミングをあ
わせてニップ部Ｎに到来するトナー像とが重畳されると
ともに、転写ローラ２に転写バイアスが印加され、よっ
て形成される電界の作用によって感光体側のトナー像は
テンシャ°ザイに転移する。

その後、転写材はニップ部を離れ、搬送路６を通って定
着装置７に至り、ここで加熱、加圧されてトナー像が転
写材に定着固定されるものとする。

片面プリントの場合には、転写材はそのまま装置外に排
出される。

両面プリントを実行する場合には、転写材が定着装置７
を出るまでに、フラッパ８ａが図示反時計方向に回動し
ており、これによって転写材は、搬送路３ａに進み、さ
らに搬送ローラ４ａ％４ｂ４ｃに案内され、搬送路３ｂ
、３Ｃをとおってスタッカ９にいったん貯蔵される。

ついでスタッカ９に貯溜された転写材は搬送ローラ４ｄ
によって排出され、フラッパ８ｂに案内されて搬送路３
ｄに進んでレジストローラ４の上流側に達し、該ローラ
の作用で、感光体１表面にこの時までに形成されている
裏面用のトナー像にタイミングをあわせて進行し、以後
当初の場合と同様にして裏面にトナー像が形成され、定
着装置７を通過するまでに、図示時計方向に回動してい
るフラッパ８ａの作用で装置外に排出されるものとする
。

ところで、このような両面系の装置においては、２面目
の転写に際しては、第４Ａ図、ないし第４Ｃ図に示す様
に、転写に最適の電流値が転写材の種類によって異なる
ことが判明している。

これは１面目の画像形成時に定着装置を通過して加熱さ
れ、オフセット防止のためにシリコンオイルなどを塗布
されるので、１面目に比して抵抗が大幅に上昇して転写
不良をおこしゃすく、また転写材の種類の相違による影
響を受けやすくなるからであると考えられ、転写材に応
じて転写電流値を変える必要がある。

第３図々示の装置においては、１面目の処理を終えてス
タッカ９に貯溜された転写材が、裏面の画像形成を行な
うために給紙されるさいの搬送ローラ対４ｃを、金属製
芯金に絶縁層を捲回形成し、両芯金間に電源２６による
電圧を印加し、転写材が両ローラに挟持されるさい、そ
の容量に従って抵抗２９に表われる電位差をアンプ２７
によって増幅して制御回路２８に伝達し、その出力信号
によって転写ローラ２の定電流電源１２の電流量を変化
させるものとする。

以上の場合は、転写材の容量によって電流値を制御して
いるが、第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図でも、第４Ｂ図
の秤量７５ｇｒ／ｍ”の場合に最適電流値が最小となっ
ていることからも判るように、必ずしも容量のみに比例
して電流を変化させれば万全というわけではない。

このことは、転写材の容量Ｃのみならず、抵抗Ｒをも考
慮する必要性を示すものといえる。

秤量と容量、抵抗の関係は第５図に示すようになってお
り、容量Ｃのみを考えれば、Ｃの小さい１２８ｇｒ／ｍ
”の転写材の場合に電流が最も少電流ですむことになる
が、実際には、感光体１と転写ローラ２および転写材Ｐ
との関係配置を示す第６Ａ図、第６Ｂ図の、厚い転写材
の場合（第６Ｂ図）には内部への電荷の注入が必要とな
るのでそれだけ余分に電流を必要とする。

また、薄い転写材の場合はＣが大きくなるために電荷が
必要であり、中間厚の転写材の場合にはＣ曲線と８曲線
の谷間となるので、電流が少な（てすむことになるので
あって、第４Ａ図等はこのことを示しているものである
。

第７図は本発明の他の実施例を示すものであって、図は
、第１図に示すような装置の、感光体ｌと転写ローラ２
とが当接する部分近傍のみを示す斜面図である。

転写ローラ２の芯金２２は、その両端が外方に突出して
突出部２２を形成してあり（図にはその一方のみを示し
である）、これら突出部２２に、モータ２４によって回
動駆動される軸２３に取着した勾玉状のカム２３．２３
が係合している。

したがって、モータ２４を駆動することによって、各カ
ム２３の小径部から大径部までの部分が順次前記突出部
２２に当接してゆくことによって、転写ローラ２の方向
に変位し、転写部位を形成する両者の当接ニップ部の巾
が変化することになる。

第８図は転写ローラから転写材に一定電流を流すに要す
るバイアス電圧とニップ巾との関係を、Ａ、８２種の転
写材によって示したものである。

このグラフは、プロセススピード９０　ｍｔｒｒ／　ｓ
ｅｃの装置で、転写ローラの芯金からニップまでの抵抗
１０’　−１０”Ωｃｗｌのものを使用し、電源として
は４μＡの定電流を流すものを用いた。

転写材によって容量が異なるので、所要バイアスも異な
るが、ニップ巾を変えることによって、バイアス電位を
上げなくとも所要の電流を得ることができる。

たとえば、転写材Ｂの場合、ニップ巾３ｆｆｉ１１では
、所定の電流４μＡを流すのに３．５Ｋ　Ｖ以上のバイ
アス電圧が必要であるが、この程度の高圧では電流が転
写材を突き抜けて感光体に流入してハーフトーンの乱れ
を生ずるおそれがある。

これが、ニップ巾を４ｍｍ以上とれば、電圧は３．５Ｋ
Ｖ以下ですみ、ハーフトーンの乱れを生ずることもない
。

第９図は本発明の他の実施例を示すもので、この装置の
基本的な構成は、前述の第１図に示した装置と変わりは
ない。

この装置にあっては、カセットから転写部位に転写材を
搬送する搬送ローラ対４の各ローラを、表面に絶縁層を
有する導電性ローラとして、これに電源２６、抵抗２９
を接続しである。

したがって、前記ローラ対に転写材が挟持されると、そ
の容量に応じた電流が抵抗２９に流れ、このとき抵抗２
９の両端に発生する電圧をアンプ２７によって増幅して
制御回路２８に伝達し、該制御回路の転写材の容量デー
タに応じた出力信号によって定電流電源２１の電流の設
定値を変化させるものとする。この場合、転写材の容量
検知位置と転写位置は一致しないから、転写材が検知位
置から転写部位に達するまでのタイムラグをみて、電流
値を変化させるようにすることは云う迄もない。

なお、電源の電流値を変化させる代わりに、前述の他の
実施例においても同様であるが、第７図々示の装置のよ
うな手段によってニップ巾をその都度変化させるように
しても良い。

（３）発明の詳細 な説明したように、本発明によるときは、転写ローラな
と接触型の転写手段を備え、定電流電源によって転写バ
イアスを印加する画像形成装置において、転写材の種類
、特性の変化に応じて電流値を、最適値になるように変
化させるようにしたから、トナーの飛び敗り、転写不良
などの発生を有効に阻止し、常時安定して良好な転写を
行なうことができ、良質の画像を得るのに資するところ
が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す画像形成装置の要部の概
略側面図。 他 第２図は同上回路モデル図、 第３図は本発明の他の実施例を示す画像形成装置の要部
側面図、 第４八図ないし第４Ｃ図は転写材の種類による最適電流
値の差異を例示する図、 第５図は転写材の秤量と容量Ｃと、抵抗Ｒとの関係を示
すグラフ、 第６Ａ図、第６Ｂ図は薄い転写材と厚い転写材における
転写態様を示す拡大模式図。 第７図は本発明のさらに他の実施例を示す要部斜面図、 第８図は同上のニップ巾とバイアス電圧の関係を示、す
グラフ、 第９図は本発明のさらにまた他の実施例を示す画像形成
装置の要部側面図、 第１０Ａ図、第１０Ｂ図は転写材の容量分布を例示する
斜視図、 第１１図は公知の装置における回路モデル図、第１２Ａ
図、第１２Ｂ図は、印字パターンの差異による、トナー
に作用する力の差異を示す拡大第 図 ６４９感 ７５ｇ物 第４Ｃ図 Ｇ ハーフレーン佑り詠 ＵＩＺ３−４ｂ５７８９争Ａ） 第 図 第６Ａ図 第６Ｂ図 第１０Ａ図 第１１ 図 第 図 第 図 第１２Ａ図 第１２Ｂ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体と、これに圧接する転写手段と、両者の
   圧接部に転写材を挿通するさいに定電流電源によって該
   転写手段に転写バイアスを印加する画像形成装置におい
   て、 転写材の種類、特性に応じて電流値を変化させる手段を
   設けてなる画像形成装置。
2. （２）転写電流を変化させる手段が、像担持体と転写手
   段との圧接ニップ部の巾を変化させる手段である特許請
   求の範囲第１項記載の画像形成装置。