JPH0720731A

JPH0720731A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0720731A
Application number: JP16211793A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Terada; 浩寺田; Hajime Yamamoto; 肇山本; Akira Kumon; 明九門
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高温高湿、低温低湿などの各環境、さらにい
ろいろなサイズの用紙に対応できる画像形成装置を提供
する。【構成】回転する像担持体と、これに接触して形成し
たニップ部に転写材を通過させて像担持体上のトナー像
を転写材に転写する転写手段と、転写手段に電圧を印加
する電源手段とを有していて、かつその電源手段が前記
転写手段に流れる電流が増加するに従って印加電圧が減
少するように制御される電源手段である画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリンタやファクシミリ
等、静電転写プロセスを利用する画像形成装置、特に接
触転写手段を利用する画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】像担持体と、これに圧接する転写部材と
をそなえ、これらの間に転写材を通過させながら、転写
部材にバイアス電圧を印加して、像担持体側のトナー像
を転写材に転写するように構成した画像形成装置が既に
提案されている。

【０００３】図６はこのような画像形成装置の典型的な
例を示す概略平面図である。紙面に垂直方向に回転軸を
有し、図の矢印Ｘ方向に回転する円筒状の潜像担持体で
ある感光体５１の表面が帯電器５２によって一様に帯電
されたのち、画像情報書き込み手段５３によって、画像
変調されたレーザビーム、スリット露光などによって前
記帯電面に画像情報が付与されて静電潜像が形成され
る。

【０００４】ついでこの潜像に現像器５４によってトナ
ーが供給されてトナー像が形成される。

【０００５】感光体５１の回転にともなってこのトナー
像が、転写部材である転写ローラ５５と感光体５１の当
接するニップ部である転写部に到達すると、前記トナー
像とタイミングを合わせて転写材５６もこの転写部に到
来するように搬送されてくる。

【０００６】このとき前記転写ローラ５５に、電源５７
によって転写バイアスを印加して、転写材裏面にトナー
と反対極性の電圧をかけ、感光体５１のトナー像を転写
材に転移させる。

【０００７】図の装置では、感光体として有機感光体
（ＯＰＣ）を使用し、転写手段としては感光体に圧接従
動し、転写材裏面にプラスの電圧を印加する低体積抵抗
の転写ローラ５５を用いている。

【０００８】画像露光はイメージ露光で、現像器５４に
よって負極性トナーによって反転現像を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような接触転写方
式の画像形成装置は、従来から広く用いられているコロ
ナ放電器を使用するものに比して、オゾン発生がなくこ
れによる感光体や画質の劣化も少ない、高圧電源を必要
としないでコスト的に有利であり、電極ワイヤがないの
でその汚れによる障害がないなど種々の利点がある。し
かしながら反面、転写ローラ５５に印加する電圧と、こ
れを流れる電流との関係（Ｖ−Ｉ特性）が、環境やニッ
プ部の転写材の有無によって大きく変化することが知ら
れている。

【００１０】すなわち、低温低湿（以下Ｌ／Ｌという）
環境下では、転写ローラの抵抗値が常温常湿（以下Ｎ／
Ｎという）時のそれより桁違いに高く、反対に高温高湿
（以下Ｈ／Ｈという）環境下では、Ｎ／Ｎに比して極端
に下がる。

【００１１】またニップ部に転写材がある場合は、ない
場合に比べてトータルの抵抗が大きくなる。

【００１２】このような環境の差異や、転写材の有無に
よるＶ−Ｉ特性の変動を図７に示す。

【００１３】同図における実線は、Ｌ／Ｌ、Ｈ／Ｈ各状
態における、画像形成の前回転時、後回転時、紙間など
の非通紙時に、転写ローラ５５に電圧を印加したときの
Ｖ−Ｉ特性を示す。また破線は、前記と同様の状態にお
ける、Ａ４サイズの転写材がニップ部を通過する通紙時
のＶ−Ｉ特性をそれぞれ示している。Ｎ／Ｎ状態ではこ
れらの中間的な特性となる。

【００１４】このような公知装置の場合、実験による
と、良好な転写が行われるためには、通紙時の転写電流
が１〜４μＡ必要であること、また一方あまり電流を流
しすぎると、ＯＰＣ感光体に正電位の転写メモリーが残
り画像に地カブリが発生したり、感光体上の負極性トナ
ーを逆極性に帯電させて転写不良を起こすことが判明し
ている。また印加電圧があまりに高いと、転写時にトナ
ーが飛び散り画像が乱れることが知られている。

【００１５】このような装置において、通常の定電圧の
電源で転写ローラに電圧を印加すると、以下のような問
題が生じる。

【００１６】すなわち、Ｎ／Ｎ環境下において適切な転
写が行われるように、例えば転写ローラを５００Ｖで定
電圧制御すると、図６から明らかなようにＨ／Ｈにおい
ては約１．５μＡの電流が流れ、良好な転写特性が得ら
れるが、Ｌ／Ｌにおいては転写電流が非常に少なくなり
転写不良を招く（ａ）。

【００１７】逆にＬ／Ｌ環境下における転写性を向上さ
せるように電圧を例えば１ｋＶ以上に設定すると、Ｎ／
Ｎ、Ｈ／Ｈ環境において、非通紙時にＯＰＣ感光体に電
流が流れすぎ正の転写メモリーが発生して、出力画像に
地カブリを生ずる（ｂ）。特にＨ／Ｈ時においては、通
紙時にも転写電流が増大するため、感光体上の負極性ト
ナーを逆極性に帯電させ転写不良を起こす（ｃ）。

【００１８】一方このような問題を防ぐために、転写ロ
ーラに定電流電源で電圧を印加すると、以下のような問
題が生じる。

【００１９】一般に、この種の装置では、使用可能の最
大サイズ転写材以外に、それ以下の小サイズの転写材も
使用できるようになっている。このような転写材のサイ
ズが小さくなるほど、感光体と転写ローラが直接当接す
る部分が多くなる。このとき定電流電源で電圧を印加し
ていると、抵抗が低くなる分、印加電圧の低下が起こ
る。

【００２０】すなわちこの時の電流に対する電圧は、図
６における非通紙時の特性に近い特性で決まる電圧が、
小サイズの通紙部にも印加されるため、通紙部に流れる
電流が少なくなる。例えば１〜２μＡで定電流制御する
と、小サイズの転写材の通紙部に流れる電流は０．５以
下となり非常に少なくなり転写不良を起こす（ｄ）。

【００２１】逆に、小サイズ通紙時にも充分な転写性を
確保するため、高い電流値の設定で定電流制御をする
と、今度は大サイズの通紙時の両側の、感光体に直接接
触した部分で感光体に流入する電流が集中して多くなり
すぎ、転写メモリーによる地カブリが生じる（ｅ）
（ｅ’）。またＬ／Ｌにおいて、過大な電圧が転写部に
印加され、画像上のトナーの飛び散りなどが多くなる
（ｆ）。

【００２２】さらに定電流制御での問題は、Ｈ／Ｈにお
いては、転写材等を通じて転写部以外に漏洩する電流が
多くなるが、この漏洩電流が多くなるほど印加電圧の低
下が起こり、従って転写部に流れる電流が少なくなり転
写不良を起こすことである。

【００２３】これを防ぐために、設定電流値を高くする
と、Ｌ／Ｌにおいて上記と同様の問題が生じる。

【００２４】以上のように、この種の装置においては、
定電圧制御、定電流制御のいずれの電源によっても、す
べての環境において、すべてのサイズの転写材に対して
良好な転写性を確保することは困難であった。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、回転する像担持体と、これに接触して
形成したニップ部に転写材を通過させて像担持体上のト
ナー像を転写材に転写する転写手段と、転写手段に電圧
を印加する電源手段とを有し、かつ前記電源手段は、前
記転写手段に流れる電流が増加するに従って印加電圧が
減少するように制御される電源手段であることを特徴と
する画像形成装置である。

【００２６】

【作用】本発明は上記した構成により、定電流制御ある
いは定電圧制御の場合の、負荷抵抗の変化による印加電
圧あるいは電流の大きな変化を緩和することによって、
定電流制御や定電圧制御の欠点をなくし、すべてのサイ
ズの転写材に対して、あらゆる環境下において安定して
良好な転写性が得られる優れた画像形成装置を提供する
ものである。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）以下本発発明の第１の実施例の画像形成装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００２８】図１は第１の実施例の画像形成装置の全体
構成を示すものである。図１において、９はフタロシア
ニンをポリエステル系バインダ樹脂に分散した有機感光
体ドラム、１０は感光体９と同軸で固定され回転しない
磁石で、これによる感光体表面における最大磁束密度は
８００ガウスであった。１１は感光体をマイナスに帯電
するコロナ帯電器、１２は感光体の帯電電位を制御する
グリッド電極、１３は信号光、１４はトナーホッパー、
１５は平均粒径約１０μｍのマイナス帯電性磁性１成分
トナーである。磁石１０はトナーホッパー１４に対向す
る部分で磁極が形成されている。１７は内部に固定され
て回転しない磁石２３を有するアルミニウム製の回収電
極ローラ、１８は回収電極ローラに電圧を印加する交流
高圧電源、１９は回収電極ローラ上のトナーをかきおと
すポリエステルフィルム製のスクレーパである。感光体
表面での磁束密度は８００Ｇｓである。感光体９の直径
は３０ｍｍで、周速６０ｍｍ／ｓで矢印方向に回転させ
た。回収電極ローラは周速６０ｍｍ／ｓで、矢印方向に
回転させた。２２は転写後感光体上に残ったトナーを清
掃するクリーナである。

【００２９】用いた磁性１成分トナーの構成は、ポリエ
ステル樹脂７０％、フェライト２５％、カーボンブラッ
ク３％、オキシカルボン酸金属錯体２％からなり、さら
にコロイダルシリカを０．４％外添して用いた（いずれ
も重量％）。

【００３０】２４はステンレス製の軸２４ａの周りに定
抵抗処理を施したウレタンフォームを成形した転写ロー
ラで、回転自在に指示され、かつ所定の圧接力で感光体
ドラム９に向かって押しつけられている。

【００３１】２５は定電流電源で、転写ローラ２４の軸
２４ａに電気的に接続され、電圧を印加する。２６は固
定抵抗で、転写ローラの軸２４ａから転写ローラ２４、
転写材である用紙２７、感光体ドラム９を経て接地面に
至る電気的経路と並列になるように、定電流電源２５と
接地面の間に電気的に接続されている。

【００３２】本実施例では、定電流電源２５は６μＡの
電流が流せるように制御され、固定抵抗２６としては、
２００メガオームの抵抗が用いられている。

【００３３】２８は転写部へ突入する用紙が感光体ドラ
ムに先あたりするように、用紙を導くためのガイドであ
る。

【００３４】以上のように構成された画像形成装置につ
いて、以下図１を用いてその動作を説明する。感光体９
をコロナ帯電器１１（印加電圧−４ｋＶ、グリッド１２
の電圧−５００Ｖ）で、−５００Ｖに帯電させた。この
感光体９にレーザによる信号光１３を照射し静電潜像を
形成した。このとき感光体の露光電位は−１００Ｖであ
った。この感光体９表面上に、磁性１成分トナー１５を
トナーホッパー１４内で磁力により付着させる。このと
きトナーはおおよそ−３μＣ／ｇに帯電していた。次に
このトナー層が付着した感光体９をトナー回収電極ロー
ラ１７の前を通過させた。このトナー回収電極ローラ１
７は感光体９と３００μｍの距離を開け設置した。トナ
ー回収電極ローラ１７には高圧電源１８により、−３０
０Ｖの直流電圧を重畳した７５０Ｖ０−ｐ（ピーク・ツ
ー・ピーク１５００Ｖ）の交流電圧（周波数３ｋＨｚ）
を印加した。感光体９上のトナー層は感光体９とトナー
回収電極ローラ１７の間を往復運動し、次第に非画像部
のトナーはトナー回収電極ローラ１７側に移り、感光体
９上には画像部のみにネガポジ反転したトナー像が残っ
た。矢印方向に回転しているトナー回収電極ローラ１７
上に付着したトナーは、スクレーパ１９によってかきと
り、再びトナーホッパー１４内に戻し次の像形成に用い
た。

【００３５】こうして感光体９上に得られたトナー像
を、図で右方からタイミングを合わせて送られてくる用
紙２７に、転写ローラ２４によって電圧を印加され転写
される。

【００３６】その後、定着器（図示せず）により熱定着
した。転写後の感光体表面は、クリーナ２２で清掃さ
れ、再びコロナ帯電器１１で帯電し、次の像形成工程に
用いた。

【００３７】以上が、第１の実施例の画像形成装置の全
体の構成と動作であるが、次にこの装置の転写部の電気
的状態を詳述する。

【００３８】まず、この転写ローラの軸２４ａに印加さ
れる電圧と、転写ローラ２４と用紙２７あるいは感光体
ドラム９の接触部であるニップ部を流れる電流との関係
を示すＶ−Ｉ特性を図２にあらわす。このＶ−Ｉ特性
は、前記の従来例のＶ−Ｉ特性と同一である。

【００３９】この時、各環境、各状態で上記のような構
成で電圧を印加して、定電流電源２５の出力電圧を測定
したところ、次のようになっていた。

【００４０】（ア）Ｌ／Ｌ通紙時・・・・約１０３０Ｖ（イ）Ｌ／Ｌ非通紙時・・・・約８５０Ｖ（ウ）Ｈ／Ｈ通紙時・・・・・約６４０Ｖ（エ）Ｈ／Ｈ非通紙時・・・・約４８０Ｖすなわち、図２のＶ−Ｉ特性の図上で各環境、各状態で
の電圧、電流の位置を示すとそれぞれ（ｇ）、（ｈ）、
（ｉ）、（ｊ）となっている。

【００４１】つまり、ニップ部の抵抗が最も大きくなる
Ｌ／Ｌで転写ローラ軸２４ａに最大の電圧がかかって、
ニップ部に約１μＡの電流が流れるのに対し、ニップ部
の抵抗が下がるにつれて印加電圧が低下していくことが
わかる。

【００４２】この時の電圧と電流の定まり方を、図３の
電気的な等価回路を用いて説明する。

【００４３】図３に示すように、定電流電源の制御電流
をＩｓ、出力電圧をＶ、固定抵抗の抵抗をＲｐ、転写ロ
ーラを含んだ転写ニップ部から接地面までの抵抗をＲ、
ニップ部に流れる電流をＩとすると、Ｖ、Ｉは図２のＶ
−Ｉ特性のそれぞれ横軸、縦軸の値に相当する。

【００４４】図３により、上記のそれぞれの値の間には
図３の下の式（１）（２）に示すような関係があること
がわかる。したがって、転写ローラに印加される電圧Ｖ
と、ニップ部を流れる電流Ｉの関係は、図３の式（３）
のようになり、すなわち固定抵抗は環境によってほとん
ど変化しないので、図２の直線（ｋ）で示される関係で
定まることになる。この直線と、各環境、各状態のＶ−
Ｉ特性の曲線との交点が上記の（ｇ）、（ｈ）、
（ｉ）、（ｊ）にほかならない。

【００４５】したがって各状態、各環境でのＶ−Ｉ特性
がわかっていれば、制御電流Ｉｓと固定抵抗の値Ｒｓを
選ぶことによって、各状態各環境での電圧、電流を適切
な値に持っていくことができる。

【００４６】本実施例では、装置のＶ−Ｉ特性に合わせ
て制御電流Ｉｓ、固定抵抗値Ｒｐを上記のように構成す
ることによって、各環境、各サイズの用紙で通紙時に流
れる電流は０．５〜４μＡ程度となり、良好な転写が行
うことができた。かつ通紙時に非通紙部に流れる電流
も、異常に大きくなることがなく、転写メモリーによる
かぶりもない。さらにＬ／Ｌで異常に大きな電圧がかか
ることがなく、画像上のトナーの飛び散りのない美しい
画像が得られる。

【００４７】以上が第１の実施例の説明である。次に第
２の実施例を説明する。

【００４８】（実施例２）第２の実施例の装置の基本的
な構成は、第１の実施例と同様なので省略して図１を用
いる。

【００４９】第２の実施例の装置の場合は、特にＨ／Ｈ
環境で転写ローラからニップ部以外に電流の漏れがあっ
た。これをＶ−Ｉ特性上であらわすと図４のようにな
る。

【００５０】すなわちニップ部のＶ−Ｉ特性は、第１の
実施例と同一で図４の曲線（ｌ）であるが、電流として
そのとき転写ローラに流れる総電流を測定すると、印加
電圧とその総電流の関係は図４の曲線（ｍ）のようであ
った。これはＨ／Ｈ環境においては用紙が湿度を含ん
で、例えば図１におけるガイド２８などを通してニップ
部位外に流れる電流が増えるためと考えられる。

【００５１】本実施例では、図１における定電流電源２
５の制御電流を１０μＡ、また固定抵抗２６の値を１２
０メガオームとした。従って、このとき転写ローラに印
加される電圧と電流の関係は、直線（ｎ）であらわされ
る。すなわちＨ／Ｈ環境においては、転写ローラには約
５００Ｖの電圧が印加され、総電流として点（ｏ）で表
される約５．５μＡ流れるが、そのうち約４μＡはニッ
プ部外にもれ、ニップ部には約１．５μＡの適正な電流
が流れる。Ｌ／Ｌにおいては漏れ電流はほとんどないの
で、第１の実施例と同様である。

【００５２】以上のように本実施例では、Ｈ／Ｈ環境に
おいて転写部外への漏れ電流があっても、Ｌ／Ｌでの転
写に影響を与えずに、ニップ部には適正な電流を流すこ
とが可能である。

【００５３】この場合例えば通常の定電流電源では、Ｌ
／Ｌでの転写を良好にすると、Ｈ／Ｈでのニップ部には
ほとんど電流が流れなくなって転写不良となる。

【００５４】以上が、第２の実施例の説明である。次に
第３の実施例を説明する。

【００５５】（実施例３）実施例３では、転写ローラに
印加する電源を定電圧電源２９とし、固定抵抗３０をこ
の定電圧電源２９と転写ローラの間に電気的に直列に接
続した。

【００５６】この電気的等価回路を図５に示す。この時
転写ローラに流れる電流Ｉと、転写ローラへの印加電圧
Ｖの関係は、定電圧電源の制御電圧をＶｓ固定抵抗の値
をＲｓとすると、図５の下に示す式（４）となる。

【００５７】したがって本実施例の場合、定電圧電源２
９の制御電圧Ｖｓを１２００Ｖ、固定抵抗３０の値を２
００メガオームとすることによって、第１の実施例と同
一の特性が得られる。

【００５８】以上が第３の実施例の説明である。なお以
上の実施例では、定電流電源あるいは定電圧電源と固定
抵抗の組み合わせによって、所定の特性を得る例をあげ
たが、電源手段としては、図２の直線（ｋ）のようにＶ
−Ｉ特性が左上がりの直線あるいは曲線の特性であれ
ば、同様の効果が得られる。

【００５９】また、実施例では現像器として特定の現像
法による例を用いたが、他の現像法であっても本発明の
すぐれた効果は変わらないことはいうまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明は、定電流制御ある
いは定電圧制御の場合の、負荷抵抗の変化による印加電
圧あるいは電流の大きな変化を緩和することによって、
定電流制御や定電圧制御の欠点をなくし、すべてのサイ
ズの転写材に対して、あらゆる環境下において安定して
良好な転写性が得られる優れた画像形成装置装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における画像形成装置の
構成図

【図２】本発明の第１の実施例の装置における転写部の
Ｖ−Ｉ特性を示す図

【図３】本発明の第１の実施例の装置の転写部の電気的
等価回路を示す図

【図４】本発明の第２の実施例の装置における転写部の
Ｖ−Ｉ特性を示す図

【図５】本発明の第３の実施例の装置の転写部の電気的
等価回路を示す図

【図６】従来例の画像形成装置の概略構成図

【図７】従来例の装置における転写部のＶ−Ｉ特性を説
明するための図

【符号の説明】

９感光体１１コロナ帯電器１３信号光１５トナー２５定電流電源２６固定抵抗２４転写ローラ２９定電圧電源３０固定抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する像担持体と、これに接触して形成
したニップ部に転写材を通過させて像担持体上のトナー
像を転写材に転写する転写手段と、転写手段に電圧を印
加する電源手段とを有し、かつ前記電源手段は、前記転
写手段に流れる電流が増加するに従って印加電圧が減少
するように制御される電源手段であることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】回転する像担持体と、これに接触して形成
したニップ部に転写材を通過させて像担持体上のトナー
像を転写材に転写する転写手段と、転写手段に電圧を印
加する定電流電源と、前記転写手段に対し電気的に並列
になるように前記定電流電源に接続された固定抵抗とを
有する画像形成装置。
【請求項３】回転する像担持体と、これに接触して形成
したニップ部に転写材を通過させて像担持体上のトナー
像を転写材に転写する転写手段と、転写手段に電圧を印
加する定電圧電源と、前記定電圧電源と前記転写手段と
の間に電気的に直列に固定抵抗を接続して成る画像形成
装置。