JPH03158877A - 画像形成装置の転写装置 - 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、とくにその転写装置に関
するものである。

（従来技術と解決すべき課題） 像担持体に形成した可転写トナー像を、紙などの転写材
に静電的に転写する工程を含む周知の画像形成装置にお
いて、像担持体に、転写ローラなどの転写手段を接触さ
せ、両者の接触部分を転写材を通過させるとともに、該
転写手段に転写バイアスを印加し、よって形成される電
界の作用で、像担持体側のトナー像を転写材に転移させ
る様に構成したものがすでに提案されている。

この種の転写装置は、周知のコロナ放電器を使用するも
のに比して、転写材の搬送性がよいこと、高圧電源を必
要としないこと、高圧放電を使用しないのでオゾンの発
生、放電ワイアの汚染による画質の劣化が少ないこと、
装置の構成が小型簡単で、画像形成装置の小形化傾向に
適合することなど、種々な利点があるが、反面、この種
の転写方式では、転写性が転写ローラなどの転写手段の
抵抗値に大きく依存することはよく知られているところ
である。

このような現象に対応して、最適な転写性能を得るため
の手段として、たとえば、特開昭５０−１５０４３８号
公報に見るように、転写ローラの体積抵抗値が１０’〜
５ＸＩＯ”Ωｃｍの範囲にあるような、半導電性領域に
調整するものが提案されている。

しかしながら、このように、転写手段の体積抵抗値を半
導電性領域に設定すると、この種の物質は。

１）環境によって抵抗値が大きく変化し鴇（、材質にも
よるが、低温低湿Ｆ＝境（１５℃、１０％ＲＨ）と高温
高温環境（３５℃、８０％ＲＨ）では体積抵抗値が１〜
３桁も変化するので、転写のための最適印加電圧を常時
適切に印加するように転写電圧を制御することが困難に
なり、また、２）半導電性の抵抗領域の材料は、多数の
口〜うなどを均一に製造することが容易ではな（、単品
ごとに抵抗値のバラツキ、これによる最適印加電圧の相
違が生ずることになって製品の均一性を維持する事が困
難である。

転写ローラのような接触型の転写手段の一般的な問題に
ついて略述すると、良好な転写性を得るために要する適
当な印加電圧は、転写材の搬送速度、トナー、像担持体
の特性などによって変化するが、抵抗値が低すぎると、
過剰な電荷が付与されて、転写メモリーとして像担持体
に残り、これが次回の帯電電位に不均一を生じ、次の画
像の劣化を招来する。

抵抗値が高過ぎると、転写電流不足による転写不良を生
ずる。

この場合、転写電圧が一定値しかとらないと、く 最適抵抗値の範囲は極めて狭なり、せいぜい０．５＾ 桁の範囲内でしか最適抵抗値を求められず、前述のよう
に、１〜３桁にわたって抵抗値が変化する転写ローラで
は到底対応できないのが実態である。

以上は、転写バイアスを定電圧制御する場合であるが、
これを定電流制御することも提案されており、この場合
には、ｆｉ環境変動よる転写ローラの抵抗値の変化に影
響されることはないが、像担持体と転写ローラなどが圧
接する転写部位を通過する転写材には、大小があり、こ
のため、転写材のサイズによっては、像担持体と転写ロ
ーラ等が直接接触する場合を生ずることを避けることが
できず、この場合、直接接触領域が太き（なると、当該
部分の負荷が小さ（なり、この部分にのみ電流が流れて
、転写材を流れる電流が不足して転写不良を招来するこ
とになる。

本発明はこのような事態に対処すべくなされたものであ
って、転写ローラ等の転写手段の抵抗の環境変動、固体
間の抵抗値のバラツキ等にかかわらず、常時安定して良
好な転写を行ない得るような転写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
写手段とをそなえ１両者の圧接部として形成された転写
部位に転写材を通過させるように構成した画像形成装置
において、前記転写手段の電圧電流特性を検知する手段
が、複数の負荷特性を有し、該検知手段を流れる電流値
に応じて転写手段に印加する転写電圧を制御することを
特徴とする転写装置である。

このような構成によって、転写手段たる転写ローラなど
の抵抗値の転写可能範囲を大巾に拡げることを可能とし
、転写手段の環境変動、固体間の抵抗のバラツキなどに
かかわらず、常時安定した転写性を得ることができる。

（実施例の説明） 第１図は本発明の実施例たる画像形成装置の構成を略示
する要部側面図である。

紙面に垂直方向に延び、矢印へ方向に回転する円筒状の
像担持体（以下感光体という）■の表面のＯＰＣ感光層
が帯電ローラ２によって一様に負帯電され、ついで、た
とえば、画像変調されたレーザビームのような画像信号
３の照射によって、当該部分の電位が減衰して静電潜像
が形成される。

ついで、この潜像が、感光体ｌと現像器４が対向する現
像部位に到来すると、該現像器４から負帯電トナーが供
給され、反転現像によってトナー像が形成される。

感光体１の回転にともなって、前記トナー像が、感光体
１とこれに圧接する転写ローラ６とのニップ部として形
成される転写部位に至ると、これにタイミングを合わせ
て、搬送路５から転写材Ｐが供給され、これとともに、
該転写ローラ６に転写バイアスが印加され、よって形成
される電界の作用で、感光体側のトナー像は転写材に転
移する。

その後、転写材は不図示の定着部位に搬送されてトナー
像が転写材に固定され、一方、転写材に転移しないで感
光体１に残った一部のトナーはクリーナ８によってかき
落とされて、感光体は次の工程に入り得る状態になる。

転写ローラ６は、ＥＰＤＭ、ウレタン、シリコン、ＮＢ
Ｒなどのゴムあるいはスポンジ材に、カーボンブラック
、金属粉などの導電性フィラーあるいは酸化スズ、酸化
チタン、酸化亜鉛のような金属酸化物を分散させて、体
積抵抗を１０７〜１０１０Ωｃｍに調整して構成するも
のとし、図示の装置の場合、この抵抗値を１．９ＸＩＯ
’〜５．８×ｌＯ９Ωｃｍに調整しであるものを使用し
ている。

この転写ローラ６には１図示のように、電極７ａ、７ｂ
が当接配置しである。

これら電極は、鉄に亜鉛、ニッケルメッキしたもの、ア
ルミニウム、ステンレス等の金属板、金属板表面に導電
性のポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹
脂など耐摩耗性、滑り性のよい樹脂層を形成したもの、
導電性のポリアセタール、ポリカーボ、ＡＢＳ等の樹脂
板などから選択して形成する。

図示の装置においては、転写材が転写部位を通過する通
紙時にのみ高圧発生部１０によって転写ローラ６にバイ
アスを印加するものとし、このとき、電極７ａ、７ｂに
流れる電流１１、ｉＩ、を高圧制御部９にフィードバッ
クしてこれらの電流値ｉ１、ｉｂが所定の値になるよう
に高圧発生部１０を制御する。

第２図は高圧発生部９の簡単なブロック図を示し、電極
７ａ、７ｂに流入する電流値１ａ、１ゎは、負荷９ｄ１
．９ｄｚによって夫々電圧に変換され、Ａ／Ｄコンバー
タ９　ｅ　＋　、　Ａ　／　Ｄコンバータ９ｅｚによっ
てＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ９ｆにデータが取り込まれ、
ここで両コンバータからの信号に応じていずれか電流値
をとるかを決定し、これをＤ／Ａコンバータ９ｇに出力
する。

コンバータ９ｇによってＤ／Ａ変換された出力値は作動
増幅器９ｃに入力される。

発振器９ａ、増幅器９ｂによって高圧発生のための高周
波が得られるが、この高周波のゲインが差動増幅器９ｃ
からの信号によって制御され、電極７ａまたは７ｂに流
れる電流ｉａ、またはｉｂのうち、ＣＰＵ９　ｆによっ
て選択された一方の値が一定になるように、高圧発生部
１０の出力が制御される。

第３図は転写ローラの抵抗値の測定手段について説明す
るものである。

転写ローラの抵抗は、この転写ローラ６を、感光体１と
同径の円筒状金属部材３１に当接し、電源３２によって
一定電圧を印加し、このとき金属部材３１に流れる電流
値を電流計３３によって測定した値によって定義する。

転写ローラの抵抗値は、印加電圧、転写ローラと金属部
材との当接圧、環境などに依存するので、印加電圧を２
．５ｋＶ、転写ローラ６と金属部材３１との当接圧を総
圧でＩＫｇとし、１５℃、１０％ＲＨの環境下で転写ロ
ーラを２４時間故装した状態で測定した。

前記実施例装置において、転写材搬送速度４０ｍｍ／ｓ
ｅｃ　、　　１５℃、１０％ＲＨの環境で４８時間以上
調調率：行なった秤量６４ｇｒ／ｍ”の転写紙によって
実験を行なった結果を第４図に示す。

前述のように、転写ローラの抵抗値が異なると最適印加
電圧も異なって来るもので、第４図はこの様子を示し、
横軸に転写ローラへの印加電圧、縦軸に転写ローラの抵
抗値をとり、図示斜線の部分が、良好な転写性が得られ
る転写ローラの印加電圧と抵抗値の範囲を示す。

斜線部分の上方は転写不良が、下側はＯＰＣ感光体に正
帯電による転写メモリーが表われる領域である。

図から判るように、例えば、転写電圧を２．５ＫＶに固
定すると、良好な転写性が得られる転写ローラの抵抗値
の範囲は、２．８ＸＩＯＩ″ないし９．８Ｘ１０’Ωし
がなく、その許容範囲は極めて小さいものとなる。

一方、前記電極７ａに流れる電流値ｉａが一定になるよ
うに制御した場合、転写ローラの抵抗値の変化に対応す
る印加電圧の変化は図示実線Ａのようになる。

この場合の条件は、転写ローラ６の長さは２２０ｍｍ、
′電極７ａと転写ローラ６の圧接ニップ巾は１闘とし、
２μＡの電流が流れるように定電法制（卸を行なった。

また、電極７ａの負荷は６５０ＭΩとした。

転写ローラ６に印加する電圧４ＫＶでリミッタをかける
ことによって、５Ｘ１０’〜２，６Ｘ１０’Ωの範囲の
転写ローラが使用可能であることが判る。

転写ローラの抵抗値は、電圧によって図示１点鎖線Ｂの
ように変化するので、転写ローラ６の抵抗値を２．５Ｋ
Ｖの電圧印加時に換算すると、良好な転写性の得られる
該ローラの抵抗値は、１．９×１０７〜５．８Ｘ１０’
Ωとなり、前述の２゜５ＫＶで定電圧制御した場合に比
して、転写ローラの抵抗値の許容範囲が約５倍にひろが
ることが判る。

なお、このとき電極７ａに流す電流ｉａおよび負荷は以
下のようにして決定する。

第４図に示すような転写特性を得た後、転写不良領域と
メモリー発生領域がオーバーラツプする点近傍の点（図
示点Ａ、）における電圧Ｖ、抵抗Ｒ１を求め、次に転写
ローラに印加する最大電圧の部分で、転写不良、転写メ
モリーの発生しない領域で転写ローラの抵抗値を任意に
選択しく図示点Ａ２〕、そのときの電圧Ｖ２、抵抗Ｒ２
を求める。

このあと、転写ローラの抵抗値を芯金と電極７ａの間の
抵抗値に換算し直し、このときの抵抗値をそれぞれＲｌ
ｏ、Ｒ２゛とする。

電極７ａに流す電流値をｉａ、電極７ａへの負荷なＲａ
としたとき Ｖ＋　＝ｉ　ａ　（Ｒ＋　’　＋Ｒａ）　　　　１）Ｖ
、＝ｉａ（Ｒ，°＋Ｒａ）　　　２）これら両式からｉ
ａ、Ｒａが決定される。

図示の装置の場合、電極７ａが、転写ローラ６の全長に
わたって延在しているので、実質的に、Ｒ，＝Ｒ，、Ｒ
，＝Ｒ。

として、ｉａ、Ｒａを求めた。

第４図の実線Ａからも判るように、このようにして求め
た電極７ａの負荷は、転写ローラから直接感光体へ電流
を流す場合の負荷に比べて同等もしくは若干低いように
設定する。

第５図は高温高温環境下における転写特性を示すもので
ある。

このようなりｆ境において転写性に影響する要素は、転
写材が低抵抗化することによって転写抜けと呼ばれる転
写不良が生ずること、転写電界が強すぎて転写電流が転
写材を突き抜けて、トナーを本来の帯電極性とは反対極
性に帯電してしまうことによる転写不良（転写突き抜け
と呼ぶ）が生ずることの二つがあり、これらによって転
写ローラの抵抗値と印加電圧が定まってくる。

第５図は以上の観点からみた良好な転写を行ない得る領
域を示したもので、図示斜線の部分がそれであり、これ
より左上方部分は転写抜けによる転写不良、右下方部分
は転写突き抜けによる転写不良を発生する領域である。

図示点線りは転写メモリー発生の境界を示し、これによ
って高温高Ｆ！ｉ　ｐ４境では、転写メモリーが最適転
写領域を決定する要素にはならないことがわかる。

また曲線Ａは電極７ａに負荷Ｒａ＝６５０ＭΩを設け、
２ｕＡで定電流制御を行なった場合に、転写ローラのあ
る抵抗値に対して転写ローラへの印加電圧がとり得る値
を示すものである。

このように、高温高／！Ａ環境下では、低温低湿環境の
場合と同様の制御を行なっては、印加電圧が高すぎて転
写突き抜けが発生し、転写不良となることがある。

これは、転写ローラの抵抗が環境によって大きく変化し
て、最適転写領域を決定する要素の負荷特性が異なるた
めである。具体的には、低温低湿の場合に問題となる転
写メモリーという要素は、転写ローラ側からみたとき１
０８〜１０”Ωの負荷であった。

一方、高温高２ｍ　５境で着目した転写突き抜けという
要素は、転写ローラからみたとき１０７〜１０’Ωの負
荷特性をもっており、両者の間に約１桁の差異がある。

したがって、低温低湿環境で用いた電極の負荷は、高温
高温環境のそれよりも約１桁大きくなって、高温高温環
境では対応出来ない。

そこで、高温高温環境での転写特性にあうように設定さ
れた負荷による転写ローラへの印加電圧とその抵抗値と
の関係を示すものが、第５図に示す曲線Ｃである。

謹白ｗＡＣは、前記電極７ａと同様の構成をそなえた電
極７ｂを、第１図のように配設し、これに７０ＭΩの負
荷を設けて１ｂ＝７．５μＡの定電流が流れるように転
写ローラへの印加電圧を制御した場合の特性曲線である
。

電極７ｂへの負荷Ｒｂ及びこれに流れる定電流ｉｂを決
定する仕方は、前述の低温低湿下におけると同様である
ので省略する。

上記のように最適負荷を設定することにょって、良好な
転写性を確保できる。

第６図はこの実施態様の転写電圧制御についてのフロー
チャートを略示するものである。

はじめに電極７ａに流れる電流ｉａを定電流制御しよう
とし、このとき電極７ｂに流れる電流値が７．５μＡを
超えそうなときには、電極７ｂに流れる電流値ｉｂを７
．５μＡで定電流制御し、それ以外のときには電極７ａ
に流れる電流値ｉａを２μＡで定電流制御する。

このような制御手段をとることによって、第７図に大Ｍ
Ｅで示すような、転写ローラへの印加電圧と該ローラの
抵抗値の特性曲線が得られる。

これによれば、低温低湿環境下において転写ローラがと
り得る抵抗値の許容範囲は、前述の第４図々示の低温低
湿環境のみを考慮した場合より狭くなるが、鎖線Ｂ°で
示すように、２．５ＫＶ印加時の抵抗値５Ｘ１０’〜１
．９Ｘ１０”Ωの範囲にあり、実用上十分な許容範囲を
有する。

以上の実施態様では、低温低３♀、高温高湿の両極端の
環境について転写特性を定めているが、その他の１＝境
における最適転写領域は、第４図、第５区々示の斜線領
域を包含しており、結局、本実施態様によって、実質的
にあらゆる環境において良好な転写性を得ることができ
る。

以上説明したように転写ローラへの印加電圧を制御する
事によって、転写不良、転写メモリーの発生を有効に防
止しながら、広い範囲の抵抗値の変化に対応して最適の
転写電圧を設定することができる。

また電極７ａ、７ｂへの負荷抵抗値を神々に選定するこ
とによって、転写ローラの抵抗とそれへの印加電圧の関
係を適当に選んで、感光体、トナーの特性の異なる場合
、転写材搬送スピードが異なる装置においても最適な制
御を行なうことが可能となる。

また、丁阜境変動、長期の使用などによって転写ローラ
の抵抗値が変化しても、これに応じて負荷適当に選定す
ることによって、転写電圧が変化するので常時最適な転
写性が得られ、小サイズの転写材通紙時にも、転写材に
依存しない負荷に対する定電流制御を行なっているので
、大サイズの転写材の場合に比して転写性が劣化するの
を阻止することができる。

上記の場合、転写ローラの抵抗値を５Ｘ１０’〜５．８
ＸＩＯ’Ωを最適範囲としたが、抵抗値の最適範囲は、
転写ローラの長さ、容量、装置の転写材搬送速度等によ
って変化するものであるから、上記範囲を１０６〜１０
”Ωの範囲で選択する事によって、おおむね所期の作用
効果を奏することができる。

第８図は本発明の他の実施例を示す画像形成装置の、感
光体１、転写ローラ６およびこれにバイアスを印加する
手段の部分のみを示す正面図である。

感光体１、転写ローラ６、電極７ａ、７ｂなどの材質は
前記実施例の場合と同様とし、また転写バイアスを印加
する手段も、前述の場合と同じ（転写材が転写部位を通
過するときにのみ、電極７ａ、７ｂに定電流ｉａ、ｉｂ
が流れるように、転写バイアス電圧を制御するものとす
る。

図示の実施例装置においては、電極７ａ、７ｂが感光体
ｌの画像領域外にのみ存在するように配設されており、
その転写ローラ６への接触面積が小さいので、各電極か
らみた転写ローラ６の抵抗値が見掛は上太き（なり、し
たがって、各電極に流す定電流値、各電極に対する負荷
を変える必要がある。この場合、各電極の巾を２０開と
し、定電流値ｉａを０．３５ＬＬＡ、負荷Ｒａを３４５
０ＭΩとし、定電流値ｉｂを０．８μＡ、負荷Ｒｂを７
００ＭΩとする事によって、前述の実施例の場合と同様
の作用効果が得られた。

上記のように構成することによって、電極７にトナーそ
の他の異物が付着することを極力軽減出来るので、長期
にわたって転写ローラの抵抗値を精度よ（検知でき、常
時安定した転写性を得ることが可能となる。

このように、画像領域外の部位に電極を配設することに
よって、転写ローラを介して電極がトナ、紙粉などによ
って汚染され難（、長期にわたって高精度で転写ローラ
の抵抗値の検出が出来る。

第９図は高圧制御部の他の実施態様を示すもので、転写
ローラには単一の電極７が当接しており、制御部内で２
つの負荷９ｄ、、９ｄ２を切り替えるようになっている
。

すなわち、制御部内のスイッチＳＷを所定のタイミング
で切り替えて負荷９ａ、、９ｄｚに電流を流す。このと
きの電流値ｉａ、ｉｂが前記各負荷およびＡ／Ｄコンバ
ータ９ｅｔ　；　９ｅａを介してＣＰＵ９ｆに取り込ま
れ、前述の実施例と同様に負荷９ｄ、または９ｄ、のい
ずれかの出力値がＤ／Ａコンバータ９ｇに入力し、以下
前述の実施態様の場合と同様に作動する。

このような構成によって、電極が１つですむので、転写
ローラの摩耗、損傷のおそれが少なくなり、ローラに対
するトルクも軽減される。

この実施態様の場合、両電流ｉａ、ｉｂを常時モニタす
ることは出来ないが、転写ローラの抵抗値は急激に変化
することはないので、転写材が通過するときにのみ転写
電圧を印加する場合にも、転写材の先端余白部分が転写
部位を通過する時間内に両負荷９ｄ、　、９ｄ、に電流
を流し、それら電流値によって制（卸できる程度のくり
返し周波数でスイッチＳｗを操作すればよい。

具体的には、プロセススピードが４０　ｍｍ／　ｓｅｃ
で、先端余白部分を５ｍｍとしたとき、最低で１６Ｈｚ
、精度を十分に高めるためには８０Ｈｚ程度で十分であ
る。

また、転写電圧の制御は、通紙時だけではなく、前回転
時、紙間などの非通紙時に電流値を検知し、この値をＣ
ＰＵでホールドして、転写電圧を制御し、通紙時にはそ
の値で定電圧制御をおこなってもよい。

以上本発明を転写手段として転写ローラを使用した場合
について説明したが、転写手段がこれに限定されるもの
ではなく、転写ベルト、ブレードなど他の転写手段にも
適用できるものであることは云う迄もない。

（３）発明の詳細 な説明したように、本発明によるときは、像担持体と、
これに当接する半導電性領域にある転写手段を利用する
画像形成装置において、転写手段の抵抗値の許容中を広
げることが可能となり、環境変動、長期の使用などによ
る転写手段の抵抗値の変化にも容易に対応して、長期に
わたって常時安定した転写性を維持できるので、良質の
画像を得るのに顕著な効果がある。

また、本発明によるときは、転写手段への印加電圧の制
御がリアルタイムで遂行できるので、このための特段の
シーケンスを必要とせず、構成を簡単にできるとととも
に、目標とする値を容易に変改して多様なシーケンスに
対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例たる画像形成装置の構成を示す
要部の概略側面図、 第２図は転写ローラへの印加電圧を制御する制御部のブ
ロック図、 第３図は転写ローラの抵抗を測定する装置を示す説明図
、 第４図は低温低湿時の転写ローラへの印加電圧、その抵
抗値、転写性の関係を示すグラフ、第５図は高温高温時
の転写ローラへの印加電圧、抵抗値、転写性の関係を示
すグラフ、第６図は転写ローラへの印加電圧制御のフロ
ーチャート、 第７図は低温低湿時、高温高温時を湊合した転写ローラ
への印加電圧と印加電圧、転写性の関係を示すグラフ、 第８図は本発明の他の実施例を示す要部の正面図、 第９図は転写ローラへの印加電圧を制御する制御部の他
の実施太陽を示すフローチャート。 １・・・感光体、２・・・−次帯電ローラ、３画像信号
、４・・・現像器、６・・・転写ローラ、７ａ、７ｂ・
・・電極、８・・・クリーナ、９・・・制御部、１０・
・・高圧発生部。 第 １ 図 第 図 パ９セＪｌ？Ｐ郁 第 図 ０．５ １．５電ｔ（ＫＶ） 第 ６ 図 第 図 （に■） ９僧１仰邪 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 像担持体と、これに圧接する転写手段とをそなえ、両者
   の圧接部として形成された転写部位に転写材を通過させ
   るように構成した画像形成装置において、 前記転写手段の電圧電流特性を検知する手段が、複数の
   負荷特性を有し、該検知手段を流れる電流値に応じて転
   写手段に印加する転写電圧を制御する転写装置。