JPH11174871A

JPH11174871A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11174871A
Application number: JP34668297A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakagawa; 健中川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】転写電流過多によるトナー飛び散りを防止で
きるようにする。【解決手段】転写ローラ５の抵抗値情報に基づいて、
転写バイアス電源１２から転写材Ｐに付与する電荷量の
上限値を制御装置１３で設定することにより、転写電流
過多によるトナー飛び散りを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式等によって画像形成を行う複写機、プリンタ
などの画像形成装置に係り、特に像担持体上に形成され
た可視画像を転写材に転写する転写手段として転写材の
裏面に接触して電荷を付与する接触帯電式の転写手段を
使用した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機、ビーム
プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、
像担持体上に形成されたトナー像を用紙などの転写材に
転写する転写手段として、コロナ放電を利用したコロナ
転写装置がある。コロナ転写装置は転写材に対して非接
触に配置され、コロナ放電を利用して転写材に所定の電
荷を付与し、像担持体上のトナー像を転写材に転写する
もので、非接触の転写手段として有効である。しかしな
がら、コロナ転写装置はコロナ放電の発生のために、高
電圧の印加が必要であったり、コロナ放電時にオゾンが
発生する等の問題を有していた。

【０００３】このため、近年では、比較的低い電圧で転
写できる接触式の転写手段を使用した画像形成装置が開
発されている。この接触式の転写手段は、一般に転写材
の裏面に当接する導電ローラ等を備え、これに比較的低
いバイアス電圧を印加することにより、像担持体上のト
ナー像を転写材に転写するものである。このような接触
式の転写手段は低電圧を印加すればよいので電源が小型
にでき、また、オゾンの発生量も少なくすることができ
る。

【０００４】図１５は、上記した接触式の転写手段を使
用した従来の画像形成装置の一例を示す概略断面図であ
る。

【０００５】この図に示すように、像担持体としての回
転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムとい
う）を所定のプロセススピードで矢印ａ方向に回転駆動
し、その表面を帯電バイアス電源７が接続された帯電ロ
ーラ２で均一に帯電した後、露光装置３によって入力さ
れる画像信号に応じた露光を反射ミラー８を介して静電
潜像を形成する。

【０００６】そして、トナー容器９内のトナー１１は現
像装置４の現像スリーブ１０の回転にともない、適量の
トナー１１が適度の帯電を受けた後に感光ドラム１上に
供給され、現像スリーブ１０上のトナー１１が感光ドラ
ム１の静電潜像に付着してこの静電潜像が現像され、ト
ナー像として可視化される。

【０００７】そして、感光ドラム１上のトナー像は、所
定のタイミングで給紙カセット１６から給紙ローラ１
７、分離パッド１８によって１枚ずつ分離されて搬送さ
れてきた転写材Ｐに、転写ローラ５により転写される。
トナー像が転写された転写材Ｐは、定着装置１５で加
熱、加圧されて転写材Ｐ表面にトナー像が定着された
後、排紙ローラ１９により外部に排出される。

【０００８】また、感光ドラム１の表面に付着している
残留トナー等はクリーニングブレード１４により除去さ
れ、表面をクリーニングされた感光ドラム１は繰り返し
次の画像形成プロセスに入る。クリーニングブレード１
４により除去された残留トナーは廃トナー容器６に回収
される。

【０００９】ところで、上記転写ローラ５は不図示の高
圧電源により給電される。転写ローラ５で適切な転写を
行うためには、転写環境、転写ローラ５の体積抵抗や幅
などによらず、転写材Ｐの単位面積当たりに流れる転写
電流密度を適当な範囲内に入れて、転写材Ｐに付与する
転写電荷密度を最適にする必要がある。

【００１０】最適な転写電荷の付与を目的として、いく
つかの制御方法が提案されている。特に、環境によって
接触転写手段である転写ローラの抵抗や転写材の抵抗が
変化するのを同時に補正すべく、転写領域に転写材が存
在するときには、転写ローラの定電流制御時にホールド
した電圧の定数倍の電圧で定電圧制御するような手段
が、例えば特開平２−２６４２７８号公報などに提案さ
れている。ところが、この方法では高温高湿下におい
て、高圧電源基板内での電流リークにより、ホールドし
た電圧が本来の値とずれてしまう問題があった。特に、
高温高湿下では一般に転写ローラの抵抗が下がるので、
高圧電源基板のインピーダンスと転写ローラのインピー
ダンスが同程度となるとホールド電圧の低下に伴って、
通紙時の印加電圧も減少し転写不良が発生していた。

【００１１】また、例えば特開平３−２１３８８８号公
報に開示されているように、転写ローラの定電流制御時
の電圧を検知し、その電圧またはその電圧を定数倍した
値に一定電圧を加算した電圧値により画像領域で定電圧
制御を行う方式が提案されている。この方式によれば、
転写ローラの定電流制御時の最低電圧が保証され、高温
高湿環境下での高圧リークにより転写不良を防ぐことが
できる。

【００１２】このように、非通紙時に転写ローラに流れ
る電流を定電流制御してその印加した電圧に応じて通紙
時の転写電圧を決定する方法（以下、ＡＴＶＣ制御とい
う）によって、転写ローラ抵抗値の製造時のばらつきを
補正することが可能となり、さらに転写ローラ抵抗が環
境変動により変化しても転写印加電圧を補正することが
可能となった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通紙される
転写材の種類は多数あり、吸湿した薄紙など体積抵抗が
極端に低いものから、トランスペアレンシーフィルムや
乾燥した厚紙など体積抵抗が高い転写材まで様々であ
る。このように千差万別の転写材に対しては、転写ロー
ラの抵抗から一意的に決めた転写電圧では、結果的に流
れる転写電流は転写材の抵抗に大きく依存する。

【００１４】また、通紙時に定電流制御を行えば、幅が
小さい転写材、例えば葉書等が通紙されたときに転写ロ
ーラと直接感光ドラムと当接する部位にほとんどの転写
電流が流れて、葉書の裏面に供給される電荷量が減り、
トナー像を引きつけられずにトナーが飛び散る画像不良
を引き起こしてしまう。

【００１５】そこで、上記２通りの制御を組み合わせ
て、非通紙時に転写ローラの定電流制御を行い、定電流
制御時に印加した電圧をもとに通紙時の転写電圧を算出
して印加する方式（ＡＴＶＣ制御）に加え、一律の上限
値で転写電流を制限する制御方式が、例えば特開平２−
２８７３８０号公報に開示されている。

【００１６】しかしながら、この方向では一律の電流値
で制限を行っているので、転写ローラの抵抗が十分高い
とき、例えば転写材のインピーダンスに較べて転写ロー
ラのインピーダンスが１０倍程度高い場合は電流リミッ
トがかかることがなく、トナー無し部とトナー有り部の
転写電流の差が拡大し、その差が電位差となりトナー飛
び散りが発生する。

【００１７】上記したように従来では、非通紙時に転写
ローラの定電流制御を行い、定電流制御時に印加した電
圧をもとに通紙時の転写電圧を算出して印加する、また
は電流リミッタを設けて転写電流が一定値を超えないよ
うにする転写制御方法により、一意的に転写電流を制限
するので、明らかに電流が流れすぎる状況は防ぐことが
できる。また、転写ローラの抵抗値が低い場合は、転写
材の種類によって転写電流は大きく変化するので転写電
流のリミッタの値が設定しやすい。しかしながら、転写
ローラの抵抗が高い場合、転写材の幅や抵抗値が変化し
たところで、負荷インピーダンスの大半を転写ローラが
占めるので転写電流はさほど変動しない。

【００１８】ところが、従来の一意的な電流リミット値
では、例えば転写ローラの抵抗が高く、転写材の抵抗が
低い状態のときに転写電流が流れすぎ、転写材の裏面に
過剰な電荷が供給される。この過剰な電荷により、転写
材上にトナーがある部位とトナーがない部位との裏面の
電位差は拡大し、トナーがある部位とトナーがない部位
との間にトナーを飛び散らせる電界作用が働く。

【００１９】このように、転写電流が大きすぎると、し
ばしば低湿環境等、帯電電位差が保持されやすい状況下
において、比較的トナー比率の高い画像において、局所
的にトナーが飛び散る画像不良が発生していた。

【００２０】また、印字比率が低い画像ほど転写電流が
増大するので、全面白印字、文字印字など印字率が低
く、白部が多い画像の印字の場合には白部への電流集中
が生じていた。感光ドラム上の白部には本来トナーが乗
っているべきではないが、本来の帯電極性と逆極性の帯
電極性を持つトナーは少なからず乗ってしまう。このよ
うなかぶりと呼ばれるトナーは白部への電流集中によ
り、転写効率が増大し、白部を汚す原因となっていた。

【００２１】そこで本発明は、接触転写手段が高抵抗の
場合や転写材が低抵抗の場合でも、トナー飛び散りを防
止して良好な画像を得ることができる画像形成装置を提
供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を該像
担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写すること
により画像を形成する画像形成装置において、前記接触
転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス電源
と、非画像形成時に前記接触転写手段を定電圧または定
電流制御して、そのときに得られる電流または電圧情報
に基づいて、前記転写材が前記像担持体と前記接触転写
手段間の転写ニップ部に位置するときの転写印加電圧を
決定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記接
触転写手段の抵抗値情報を取り込んで、取り込んだ前記
抵抗値情報に基づいて、前記転写材が前記転写ニップ部
に位置しているときに前記転写バイアス電源から前記転
写材に流れる電流値の上限値を設定するよう制御するこ
とを特徴としている。

【００２３】また、像担持体上に形成されたトナー像を
該像担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写する
ことにより画像を形成する画像形成装置において、前記
接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス電
源と、非画像形成時に前記接触転写手段を定電圧または
定電流制御して、そのときに得られる電流または電圧情
報に基づいて、前記転写材が前記像担持体と前記接触転
写手段間の転写ニップ部に位置するときの転写印加電圧
を決定する制御手段と、前記転写材のサイズを検知する
転写材サイズ検知手段と、を有し、前記制御手段は、前
記転写材サイズ検知手段から前記転写材のサイズ情報を
取り込んで、取り込んだ前記サイズ情報に基づいて、前
記転写材が前記転写ニップ部に位置しているときに前記
転写バイアス電源から前記転写材に流れる電流値の上限
値を設定するよう制御することを特徴としている。

【００２４】また、像担持体上に形成されたトナー像を
該像担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写する
ことにより画像を形成する画像形成装置において、前記
像担持体と前記接触転写手段間の転写ニップ部の前記転
写材の搬送方向上流側に、前記転写材を前記転写ニップ
部に該転写材の少なくとも一部と接しながら案内する案
内部材を有し、該案内部材は所定抵抗値の抵抗体を介し
て接地され、かつ、前記転写ニップ部と前記案内部材の
前記転写ニップ部側の先端を適切な距離に保持して、前
記案内部材を設置することを特徴としている。

【００２５】また、像担持体上に形成されたトナー像を
該像担持体に当接する回転自在なローラ転写部材で転写
材に転写することにより画像を形成する画像形成装置に
おいて、前記ローラ転写部材に転写バイアスを印加する
転写バイアス電源と、非画像形成時に前記ローラ転写部
材を定電圧制御して、そのときに計測した前記ローラ転
写部材の周期むらと同期をとって、前記転写材が前記像
担持体と前記ローラ転写部材間の転写ニップ部に位置し
ているときに前記ローラ転写部材の周期むらと逆相の転
写電圧を前記転写バイアス電源から前記ローラ転写部材
に印加するよう制御する制御手段と、を有することを特
徴としている。

【００２６】（作用）本発明の構成によれば、接触転写
手段の抵抗値情報に基づいて転写材に付与する電荷量の
上限値を設定することにより、転写時のトナー飛び散り
を防止することができる。

【００２７】また、本発明の構成によれば、転写材のサ
イズに基づいて転写材に付与する電荷量の上限値を設定
することにより、転写時のトナー飛び散りを防止するこ
とができる。

【００２８】また、本発明の構成によれば、転写電流の
案内部材へのリークを利用して転写電流に適切なリミッ
トをかけることが可能となり、転写時のトナー飛び散り
を防止することができる。

【００２９】また、本発明の構成によれば、ローラ転写
部材の周期むらと同期をとって、ローラ転写部材の周期
むらと逆相の転写電圧をローラ転写部材に印加すること
により、ローラ転写部材の周方向ムラに起因する制御外
乱を除去して安定な電流制御を行うことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って本発明の実施
の形態について説明する。

【００３１】（実施の形態１）図１は、本実施の形態に
係る画像形成装置を示す概略断面図である。なお、図１
５に示した従来例の画像形成装置と同一部材には同一符
号を付して説明する。

【００３２】この画像形成装置は、主要構成要素として
像担持体としての感光ドラム１と、この周囲に帯電ロー
ラ２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリー
ニングブレード１４を具備しており、転写ローラ５の転
写材Ｐの搬送方向下流側には定着装置１５が配設されて
いる。

【００３３】感光ドラム１は、本実施の形態では負帯電
の有機感光体でアルミニウム製のドラム基体上に感光層
を有しており、所定のプロセススピードで矢印ａ方向に
回転駆動され、その回転過程において帯電ローラ２によ
り負極性の一様な帯電処理を受ける。

【００３４】帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定
の押圧力で当接されて回転し、帯電バイアス電源７から
帯電ローラ２に対して所定の帯電バイアスを印加して、
感光体ドラムを所定の極性、電位に帯電処理する。

【００３５】露光装置３は、半導体レーザを用いた走査
光学系（不図示）を有しており、入力される画像信号に
応じてレーザー光による露光Ｌを反射ミラー８を介して
帯電処理された感光ドラム１上に行って静電潜像を形成
する。

【００３６】現像装置４は、本実施の形態では非接触１
成分現像装置であり、トナー１１は非磁性１成分トナー
である。転写ローラ１０への印加現像バイアスは、直流
バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスを使用し
た。

【００３７】転写ローラ５は、感光ドラム１表面に所定
の押圧力で当接されて回転し、転写バイアス電源１２か
ら所定の転写バイアスが印加される。転写バイアス電源
１２には制御装置（ＣＰＵ）１３が接続されている。

【００３８】制御装置１３は、非通紙時に転写バイアス
電源１２から転写ローラ５に流れる電流を定電流制御し
て、その印加した電圧に応じて通紙時の転写電圧を決定
する（ＡＴＶＣ制御）。また、制御装置１３は、このＡ
ＴＶＣ制御時に転写バイアス電源１２を通して転写ロー
ラ５の抵抗値情報を取り込み、この転写ローラ５の抵抗
値情報に応じて通紙時に転写バイアス電源１２から転写
ローラ５に流す転写電流の電流リミット値を決定するよ
う制御する（詳細は後述する）。

【００３９】次に、上記した画像形成装置の画像形成動
作について説明する。

【００４０】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により矢印ａ方向に回転駆動され、感光ドラ
ム１に接して回転する帯電ローラ２により表面が均一に
帯電される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光
装置３から露光Ｌが反射ミラー８を介して与えられ、入
力される画像情報に応じた静電潜像が形成される。そし
て、トナー容器９内のトナー１１は現像スリーブ１０の
回転に伴い、適量のトナー１１が適度の帯電を受けた後
に感光ドラム１上に供給され、現像スリーブ１０上のト
ナー１１が感光ドラム１上の静電潜像に付着してこの静
電潜像が現像され、トナー像として可視化される。

【００４１】そして、感光ドラム１上のトナー像が感光
ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップ部ｎに到達する
と、このタイミングに合わせて給紙カセット１６内の用
紙などの転写材Ｐが給紙ローラ１７と分離パッド１８に
よって１枚ずつ分離されて搬送され、転写バイアス電源
１２から転写バイアスが印加された転写ローラ５により
転写材Ｐの裏側にトナーと逆極性の電荷が付与されて、
表面側に感光ドラム１上のトナー像が転写される。

【００４２】そして、トナー像が転写された転写材Ｐは
定着装置１５に搬送され、定着装置１５による加熱、加
圧により転写トナー像が転写材Ｐ表面に永久固着画像と
して定着されて、排紙ローラ１９により外部に排出され
る。また、転写されずに感光体ドラム１上に残った転写
残トナーはクリーニングブレード１４により除去されて
廃トナー容器６に収納され、表面をクリーニングされた
感光ドラム１は繰り返し次の画像形成プロセスに入る。

【００４３】次に、上述した画像形成時における転写ロ
ーラ５の転写動作について詳細に説明する。図２は、転
写ローラ５と感光体ドラム１間の転写ニップ部ｎの断面
図である。

【００４４】転写ローラ５は、本実施の形態では直径６
ｍｍφのＳＵＳからなる芯金上に発泡ＥＰＤＭが一体に
成形されて構成されている。ＥＰＤＭにはカーボンブラ
ック、金属酸化物等の導電性粒子が分散されており、体
積抵抗値は１０⁹ 〜１０¹²Ω・ｃｍ程度である。図中の
Ｗは転写材Ｐの幅、Ｌは転写ローラ５の幅である。

【００４５】感光ドラム１上のトナー像Ｔのトナー粒子
は負の電荷を持っており、その比電荷Ｑ／Ｍは約−１０
μＣ／ｍｇである。トナー粒子は感光ドラム１の電位に
よる静電気力と鏡像力、ファンデルワールス力などに打
ち勝って転写材Ｐに転写されるよう、転写ローラ５には
数ＫＶ程度の電圧が転写バイアス電源１２から印加され
ている。転写材Ｐに転写されたトナー像Ｔは、転写材Ｐ
の転写ローラ５との当接面に付与された表面電荷により
保持される。この際、転写特性を均一にするには、転写
バイアス電源１２から転写材Ｐの裏面に与えられる電荷
密度をある範囲内に制御することが大切である。

【００４６】ところで、一般に転写ローラの抵抗値のば
らつきを製造工程でなくすことは困難であり、この抵抗
値の１〜２桁程度の製造ばらつきを見込む必要がある。
また、高温高湿環境と低温低湿環境では転写ローラのゴ
ムの導電性が変動し、その抵抗値は１桁程度変わる。こ
のような転写ローラの抵抗値変動に対応するため、上述
したように非通紙時に転写ローラの抵抗を測定し、それ
に応じて転写印加電圧を変化させる制御が実用化されて
いる。

【００４７】ところが、トナーの体積抵抗と転写材の体
積抵抗が転写ローラのインピーダンスとほぼ同程度にな
る条件では、転写材の幅、印字画像の印字比率により転
写電流が大きく変動する。一方、転写電圧不足によるト
ナー飛び散りを避けるために転写電流が大きく変動する
条件下でも、最低限必要な電流が流れるよう転写印加電
圧を比較的高めに設定していた。

【００４８】このように、転写印加電圧を比較的高めに
設定することで転写電流不足に陥りにくくなったが、反
面吸湿した薄紙等の低抵抗な転写材においては転写電流
が流れすぎる傾向があった。例えば、低抵抗な転写材上
に印字比率５０％程度のグレースケールを印字した場
合、トナー有りの部位とトナー無しの部位の間では流れ
る電流が大きく異なり、転写材裏面の電荷密度差が大き
くなる。このため、トナー有り部とトナー無し部との間
の電界が強くなり、トナー有り部にあるトナーがその電
界の作用を受けて飛び散ってしまう画像不良が発生して
いた。

【００４９】図３は、図２に対応した等価回路図であ
る。この等価回路において、Ｒｔｒ１は転写材Ｐと接し
ている転写材Ｐの幅Ｗ分の転写ローラ５の抵抗値であ
り、Ｒｐは転写材Ｐの抵抗値、ＲＴはトナー部の抵抗
値、Ｒｔｒ２は転写材Ｐを介さずに直接感光ドラム１と
当接している部分の転写ローラ５の抵抗値である。

【００５０】そして、転写材Ｐの転写ニップ部ｎにおけ
る単位長さ当たりの抵抗をρ、トナーの転写ニップ部ｎ
における単位長さ当たりの抵抗をψ、トナー印字率を
α、転写ローラ５の抵抗をＲとすると、転写ローラ５に
転写バイアス電源１２から電圧Ｖを印加したときに流れ
る電流Ｉは、図２の等価回路図モデルをもとに次式で表
される。

【００５１】Ｉ＝Ｒ（１＋ｃγ² ）／｛１＋ｃγ² （１−γ）｝・βＶ …（１）ここで、γ＝Ｗ／Ｌ（Ｗは転写材Ｐの幅、Ｌは転写ロー
ラ５の幅）であり、転写材Ｐの幅（紙幅）と転写ローラ
Ｐの幅の比を示す。βは補正因子であり、γ＝０、つま
り転写ニップ部ｎに転写材Ｐがないときの転写電流値に
応じて決定される。

【００５２】ｃは、転写ローラ５の抵抗に対するトナー
を乗せた転写材Ｐの抵抗の比であり、次式で表される。

【００５３】ｃ＝（ρ＋αψ）・Ｌ／Ｒ …（２）図４は、上記ｃを変化させたときの、上記γに対する転
写電流比Ｉ（βＶ／Ｒ）の関係の評価結果を示した図で
ある。図４において、（１）はｃ＝１００、（２）はｃ
＝１０、（３）はｃ＝３、（４）はｃ＝１、（５）はｃ
＝０．３、（６）はｃ＝０．１、（７）はｃ＝０．００
３である。この図から明らかなように、ｃが大きいほど
転写電流は転写材Ｐの幅の影響を受けやすいことが分か
る。この場合、転写ローラＰの幅は一定である。

【００５４】図５は、トナー抵抗に対する転写材Ｐの抵
抗の比（紙／トナー抵抗比）を変化させたときの、ｃ
（転写ローラ５の抵抗に対するトナーを乗せた転写材Ｐ
の抵抗の比）と、トナー抵抗に対する転写ローラ５の抵
抗の比（ローラ／トナー抵抗比）の関係の評価結果を示
した図である。図５において、１は紙／トナー抵抗比＝
０．０１、２は紙／トナー抵抗比＝０．１５、３は紙／
トナー抵抗比＝０．５、４は紙／トナー抵抗比＝１．
５、５は紙／トナー抵抗比＝５である。この図から明ら
かなように、ｃが大きくなるのは、転写材Ｐの抵抗がト
ナー抵抗や転写ローラＰの抵抗と比較して高い場合、ま
たはトナー抵抗に較べて転写ローラＰの抵抗値が低い場
合であることが分かる。

【００５５】また、転写材Ｐの抵抗ρＬ（転写材Ｐの転
写ニップ部ｎにおける単位長さ当たりの抵抗・転写ロー
ラ５の幅）は、転写材Ｐが普通紙の場合には１×１０⁷
〜１×１０⁹ Ω、トナーの抵抗ψＬ（トナーの転写ニッ
プ部ｎにおける単位長さ当たりの抵抗・転写ローラ５の
幅）は、本実施の形態では１×１０⁸ 〜５×１０⁸ Ω程
度、転写ローラ５の抵抗は、１×１０⁸ 〜１×１０¹⁰Ω
である。これらの値を図５にあてはめてみると、前記ｃ
の値は０．０１〜１０の範囲である。

【００５６】ｃがこの範囲（０．０１〜１０）の場合、
図４において、転写電流比は、条件によっては転写材Ｐ
の幅（紙幅）によって１０倍程度変化し、違う条件では
転写材Ｐの幅（紙幅）が変わっても５％も変化しないこ
とが分かる。なお、従来の画像形成装置による、上述し
たＡＴＶＣ制御時の電流リミッタ制御では、ｃが小さく
転写電流変動が大きい条件下でのみ作用していた。

【００５７】図６は、本実施の形態における上記した画
像形成のシーケンスを示す図である。

【００５８】この図に示すように、感光ドラム１はプリ
ントスタート時（前回転時）から画像形成後の後回転時
まで回転駆動され、その間帯電バイアスが印加される。
また、感光ドラム１に露光装置３より画像データに応じ
たレーザー露光が行われ、現像バイアスの印加によりト
ナー像が形成される。

【００５９】そして、転写バイアスは、前回転時にクリ
ーニングバイアスがＯＮされた後に制御装置１３で定電
流制御される。そして、転写ニップｎに転写材Ｐが突入
するタイミングに合わせて転写バイアス電源１２から転
写強バイアスを印加する。この際、転写材Ｐの裏側に付
与する電荷量の上限を設定した電流リミッタ制御を制御
装置１３で行い、その後、後回転時にクリーニングバイ
アスをＯＮする。

【００６０】図７は、転写ローラ５の抵抗値が製造規格
下限ローラと製造規格上限ローラを使用したときの各紙
種（例えば、ＬＴＲ：坪量７５ｇ／ｍ² 、Ａ５サイズ用
紙：坪量７５ｇ／ｍ² 、ＬＴＲ：坪量１８７ｇ／ｍ² 、
トランスペアレンシーフィルム、Ｂ５サイズ封筒、ハガ
キ）の転写材Ｐに対する転写電流の値を示したものであ
る。この図から明らかなように、抵抗値が製造規格下限
側の転写ローラ５の方が紙種による転写電流のふれ幅が
大きいことが分かる。

【００６１】また、印字率（ベタ黒、ベタ白、６０％印
字、４０％印字）によっても転写電流は変動している。
なお、下限ローラまたは上限ローラ１面、２面とは両面
印字の場合を想定しており、２面目の印字は一度紙が定
着装置１５を通過しているので、含んでいた水分が蒸発
してしまい、転写材Ｐの抵抗値が高くなっている。この
ように、転写材Ｐの抵抗値によっても低抵抗の転写ロー
ラ５は転写電流に大きな影響を受けるのが分かる。

【００６２】本発明の電流リミット値の設定に際して
は、普通紙、薄紙等の転写材で印字率が５０％前後の通
紙条件で効くことも大切であるが、乾燥紙、つまり２面
印字の転写電流不足に注意しなければならない。

【００６３】通常転写制御は一番転写電圧を必要とする
乾燥紙のベタ黒印字などで転写電流不足を起こさないよ
うに設定されるので、乾燥紙のベタ黒印字のときに電流
リミッタがかかってしまうと転写不良を起こしてしま
う。このときの転写不良を起こさないぎりぎりの転写電
流は転写材の幅によって異なり、小サイズ紙の場合は転
写ローラと感光体ドラムが直接接している部分が多いた
め無駄な転写電流が多く、多くの転写電流を必要とす
る。

【００６４】このため、例えば転写材Ｐとしてのハガキ
の２面ベタ黒の場合には、電流リミッタがかからないよ
うに電流リミット値を設定した。すなわち、図８に示す
ように、本実施の形態では、抵抗値が製造規格下限側の
転写ローラ（下限ローラ）５では転写電流を３．６μ
Ａ、抵抗値が製造規格上限側の転写ローラ（上限ロー
ラ）では転写電流を３．２μＡに設定するよう制御装置
１３で制御することにより、ハガキ等の小サイズ紙でも
転写不良を防ぐことが可能となると同時に、普通紙の印
字率４０％及び６０％の場合の転写電流過多によるトナ
ー飛び散りを防止することができる。

【００６５】下記に示す表１は、転写ローラ５の抵抗値
に対する上述した従来の転写電流制御と本実施の形態の
転写電流リミッタ制御における、普通紙や薄紙等の転写
材の反射濃度計で測定したかぶりトナー量である。

【００６６】

【表１】この表から明らかなように、本実施の形態による電流リ
ミッタ制御により、転写電圧を普通紙、薄紙、厚紙でも
印字率が低い場合など選択的に下げることが可能にな
り、白部のかぶりを減っているのが分かる。

【００６７】このように本実施の形態では、転写ローラ
５の抵抗値に基づいて転写材Ｐの裏面に付与する電荷量
の上限である電流リミッタ値を設定することにより、転
写電流過多によるトナー飛び散りを防止して、良好な画
像を得ることができる。

【００６８】また、本実施の形態では、接触転写手段と
して転写ローラ５を使用した画像形成装置であったが、
これ以外にも転写ブレード、転写ベルト等の接触転写手
段を使用する画像形成装置でも、本発明を適用すること
ができる。

【００６９】（実施の形態２）図９は、本実施の形態に
係る画像形成装置を示す概略断面図である。

【００７０】本実施の形態では、給紙カセット１６内か
ら給紙される用紙などの転写材Ｐのサイズを検知する転
写材サイズ検知装置２０を設けた構成であり、他の構成
は実施の形態１と同様である。

【００７１】制御装置１３は、転写材サイズ検知装置２
０で検知した転写材Ｐのサイズ（幅）情報に基づいて、
転写材Ｐの裏面に付与する電荷量の上限である電流リミ
ッタ値を制御することにより、サイズの異なる転写材Ｐ
が通紙されても最適な転写電圧を印加することができ
る。

【００７２】また、転写材サイズ検知装置２０で検知し
た転写材Ｐのサイズ（幅）情報と、実施の形態１で述べ
た転写ローラ５の抵抗値情報の両方に基づいて、転写材
Ｐの裏面に付与する電荷量の上限である電流リミッタ値
を制御する構成も可能である。この場合には、転写材Ｐ
のサイズ（幅）情報と転写ローラ５の抵抗値情報を用い
ることにより、より細かい転写制御が可能となり、より
広い範囲の抵抗値を持つ転写材を使用することができ
る。

【００７３】（実施の形態３）図１０は、本実施の形態
に係る画像形成装置の転写ニップ部ｎ近傍を示す概略断
面図である。

【００７４】本実施の形態では、感光ドラム１と転写ロ
ーラ５間の転写ニップ部ｎの転写材Ｐの搬送方向上流側
に、転写材Ｐを転写ニップ部ｎに案内するための転写前
上ガイド２１ａと転写前下ガイド２１ｂを設け、転写前
下ガイド２１ｂを抵抗体Ｒを介して電気的に接地した構
成であり、他の構成は実施の形態１と同様である。

【００７５】転写前上ガイド２１ａと転写前下ガイド２
１ｂは、ＳＵＳ板やアルスター鋼板などの導電体で構成
されている。転写前下ガイド２１ｂに接続した抵抗体Ｒ
の抵抗値は、後述する転写電流リミッタのリミット値に
よって決定される。転写前上ガイド２１ａと転写前下ガ
イド２１ｂの転写ニップ部ｎ側の先端は、転写ニップ部
ｎに転写材ｎが到達したときに転写ローラ５から転写材
Ｐ表面を伝わって適度の電流が流れるように、転写ニッ
プ部ｎとの位置が規定されている。

【００７６】図１１は、転写前下ガイド２１ｂを伝わっ
て電流が流れて、電流リミッタが働いているときの本実
施の形態における図２に対応した等価回路図である。こ
の等価回路図は、図２の等価回路に並列に抵抗Ｒｇを追
加した構成である。

【００７７】抵抗Ｒｇは、転写ニップ部ｎから最も近い
ガイド先端、通常転写前下ガイド２１ｂの先端との間に
ある転写材Ｐの抵抗分と転写前下ガイド２１ｂと接地の
間に繋がれている抵抗体Ｒの抵抗値と、転写ローラ５の
抵抗値の和である。この回路モデルによると、転写ロー
ラ５の抵抗値が高いとき、つまりＲｔｒ１、Ｒｔｒ２の
値が大きいときはＲｇの影響が相対的に大きくなり、Ｒ
ｇを介して流れる電流量が増える。

【００７８】また、図８に示したように、低抵抗の転写
材Ｐでトナー飛び散りを起こさないためには、抵抗値の
高い転写ローラ５では転写材Ｐの裏面に与える電荷量を
減らす必要がある。つまり、Ｒｐに流れる電流量を減ら
す必要がある。このためにはＲｇに流れる電流を調節す
ればよい。

【００７９】図１２は、転写ローラ５の抵抗が変化した
ときのＲｐに流れる転写電流の関係を示した図である。
この場合、定電流源つまり電流リミットは、３．７μＡ
一律でかかるものとしている。ここで、トナーの抵抗と
代表的な転写材Ｐの体積抵抗から計算して、Ｒｔは２×
１０⁸ Ω、Ｒｐは１×１０⁸ Ωとした。図１２におい
て、（１）はＲｇ＝１×１０¹⁰Ω、（２）はＲｇ＝４．
５×１０¹⁰Ω、（３）はＲｇ＝１×１０¹¹Ωである。

【００８０】図１２よりＲｇが４．５×１０¹⁰０Ωのと
きに、実施の形態１と同様に転写ローラ５の抵抗値が製
造規格下限ローラで３．６μＡ、転写ローラ５の抵抗値
が製造規格上限ローラで３．２μＡの電流が流れること
が分かる。

【００８１】よって、転写前下ガイド２１ｂに抵抗体Ｒ
を繋いで接地することで転写電流をリークさせ、さらに
転写ローラ５の抵抗値によって電流リミット値を変える
ことができ、実施の形態１と同様の効果を得ることがで
きる。

【００８２】また、この漏れ電流（リーク電流）は転写
材Ｐを介してアースに流れるので、転写材Ｐの抵抗値も
重要である。転写材Ｐとして例えば標準的なＡ４サイズ
の用紙の搬送方向の抵抗値は１×１０⁹ 〜１×１０¹⁰Ω
・ｃｍである。

【００８３】図１３は、この用紙の搬送方向の抵抗値を
用い、Ｒｇ＝４．５×１０¹⁰Ωから算出した転写前ガイ
ド（転写前下ガイド２１ｂ）先端と転写ニップｎの距離
と、転写前ガイド（転写前下ガイド２１ｂ）とアース間
に入れるべき抵抗体Ｒの値の関係を示した図である。図
１３において、（１）は転写ローラ５の抵抗が５×１０
⁹ Ω、（２）は転写ローラ５の抵抗が１×１０⁹ Ω、
（３）は転写ローラ５の抵抗が３×１０⁸ Ωの場合であ
る。

【００８４】この図から明らかなように、転写ニップ部
ｎと転写前ガイド（転写前下ガイド２１ｂ）先端の距離
が１０ｍｍを超えると必要な抵抗が負になっているが、
このことは転写ガイド（転写前下ガイド２１ｂ）と転写
ニップｎの距離に上限が存在することを意味する。本実
施の形態においては、この距離が１０ｍｍ以上では、電
流リミット値が転写ローラ５の抵抗値によって所望の変
化をしなくなる。よって、転写ローラ５と転写前ガイド
（転写前下ガイド２１ｂ）の絶縁耐圧を考慮すると、本
実施の形態では転写前下ガイド２１ｂ（転写前ガイド）
と転写ニップ部ｎの距離は、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下が
好ましい。

【００８５】本実施の形態では、転写材Ｐの抵抗値が高
いときはＲｇが大きくなるので、図１２に示したように
転写ローラ５の抵抗値が製造規格上限ローラ（図中の
３）でも電流リミット値が変わらなくなり、転写電圧不
足の可能性が減る。

【００８６】（実施の形態４）図１４は、本実施の形態
に係る画像形成装置の画像形成シーケンスを示す図であ
る。画像形成装置の構成は、図１に示した実施の形態１
と同様である。

【００８７】感光ドラム回転から現像バイアス印加まで
のシーケンスは実施の形態１と同様であり、本実施の形
態の転写制御シーケンスでは、まず、前回転中に上述し
たＡＴＶＣ用定電流制御を行い、そのとき印加した転写
電圧の平均値をとる。次に、その平均値で定電圧制御を
少なくとも転写ローラ５が一回転する間行い、定電圧制
御を開始した時間からタイマのカウントを始める。そし
て、定電圧制御の間に流れる転写電流のサンプリングを
行う。このサンプリングにより、転写ローラ５の回転方
向の抵抗ムラ、つまり周ムラの計測ができる。

【００８８】転写ニップｎに転写材Ｐが突入するタイミ
ングに合わせて転写強バイアスを印加するが、この際、
前記タイマのカウントと既知である転写ローラ５の外径
と回転速度から転写ローラ５の周ムラの位相に合わせて
転写電流が安定するように逆相の転写電圧制御（周ムラ
補正）を制御装置（図１参照）１３で行う。そして、後
回転時にクリーニングバイアスをＯＮする。

【００８９】このように、転写ローラ５の周ムラの位相
に合わせて転写電流が安定するように逆相の転写電圧制
御を行うことによって転写電流が安定し、正確な定電流
制御が可能となり、印字率５０％前後のハーフトーン印
字において濃度の一様性が高まった。さらに、前記各実
施の形態と同様に、転写電流過多によるトナー飛び散り
も防ぐことができた。

【００９０】また、低抵抗の転写材（用紙）でベタ白を
印字したとき、従来の転写電流リミッタでは、周ムラの
影響を完全に打ち消すことができず、かぶりが転写ロー
ラピッチで悪化していたが、本実施の形態では周ムラの
影響が無くなり、かぶりが転写材全面で均一になること
によってさらに目立たなくなった。

【００９１】また、従来は周方向の抵抗値の最大値と最
小値の比が２までの転写ローラしか使用するができなか
ったが、本実施の形態の転写制御シーケンスにより、こ
の比が３までの転写ローラでも、トナー飛び散りのない
良好な画像を得ることが可能となった。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、接触転写手段の抵抗値情報に基づいて転写
材に付与する電荷量の上限値を設定することにより、高
抵抗の接触転写手段で発生したトナー飛び散りを防止し
て良好な画像を得ることができるので、広い抵抗範囲の
接触転写手段を使用しても良好な画像を得ることが可能
となる。

【００９３】また、請求項２記載の発明によれば、転写
材のサイズに応じて転写材に付与する電荷量の上限値を
設定することにより、高抵抗の接触転写手段で発生した
トナー飛び散りを防止して良好な画像を得ることができ
るので、広い抵抗範囲の接触転写手段を使用しても良好
な画像を得ることが可能となる。

【００９４】また、請求項３記載の発明によれば、転写
ニップ部の転写材搬送方向上流側に設けた転写材を転写
ニップ部に案内する案内部材に所定抵抗値の抵抗体を接
続して接地し、案内部材と転写ニップ部を適切な距離に
保つことにより、転写電流の案内部材へのリークを利用
して転写電流に適切なリミットをかけることが可能とな
り、高抵抗の接触転写手段で発生したトナー飛び散りを
防止して良好な画像を得ることができるので、広い抵抗
範囲の接触転写手段を使用しても良好な画像を得ること
が可能となる。

【００９５】また、請求項４記載の発明によれば、ロー
ラ転写部材の周期ムラと同期をとって、転写材が転写ニ
ップ部に位置しているときにローラ転写部材の周期ムラ
と逆相の転写電圧を印加するよう制御することにより、
ローラ転写部材の周期ムラに起因する制御外乱を除去し
て安定な電流制御を行うことできるので、周方向ムラの
大きいローラ転写部材を使用しても良好な画像を得るこ
とが可能となる。また、転写電流過多によるトナー飛び
散りを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示
す概略断面図。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の転
写ニップ部を示す図。

【図３】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の転
写ニップ部の等価回路図。

【図４】ｃを変化させたときの、転写電流比と、転写ロ
ーラの幅に対する転写材の幅（紙幅／ローラ幅）の関係
の評価結果を示した図。

【図５】トナー抵抗に対する転写材の抵抗の比（紙／ト
ナー抵抗比）を変化させたときの、ｃと、トナー抵抗に
対する転写ローラの抵抗の比（ローラ／トナー抵抗比）
の関係の評価結果を示した図。

【図６】本発明の実施の形態１における画像形成のシー
ケンスを示す図。

【図７】転写ローラの抵抗値が製造規格下限ローラと製
造規格上限ローラを使用したときの各紙種の転写材Ｐに
対する転写電流の値を示した図。

【図８】転写ローラの抵抗値（ローラ抵抗値）と電流リ
ミット設定値の関係の評価結果を示した図。

【図９】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示
す概略断面図。

【図１０】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の
転写ニップ部ｎ近傍を示す概略断面図。

【図１１】本発明の実施の形態３に係る画像形成装置の
転写ニップ部の等価回路図。

【図１２】Ｒｇを変化させたときの、転写ローラ抵抗と
転写電流の関係の評価結果を示した図。

【図１３】転写ローラ抵抗を変化させたときの、転写ニ
ップと転写前ガイド先端の距離と、転写前ガイドとアー
ス間に入れるべき抵抗体の値の関係の評価結果を示した
図。

【図１４】本発明の実施の形態４における画像形成のシ
ーケンスを示す図。

【図１５】従来例に係る画像形成装置を示す概略断面
図。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２帯電ローラ３露光装置４現像装置５転写ローラ（接触転写手段、ローラ転写部
材）１２転写バイアス電源１３制御装置（制御手段）２０転写材サイズ検知装置（転写材サイズ検知
手段）２１ａ転写前上ガイド（案内部材）２１ｂ転写前下ガイド（案内部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成されたトナー像を該像
担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写すること
により画像を形成する画像形成装置において、前記接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイア
ス電源と、非画像形成時に前記接触転写手段を定電圧または定電流
制御して、そのときに得られる電流または電圧情報に基
づいて、前記転写材が前記像担持体と前記接触転写手段
間の転写ニップ部に位置するときの転写印加電圧を決定
する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記接触転写手段の抵抗値情報を取り
込んで、取り込んだ前記抵抗値情報に基づいて、前記転
写材が前記転写ニップ部に位置しているときに前記転写
バイアス電源から前記転写材に流れる電流値の上限値を
設定するよう制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体上に形成されたトナー像を該像
担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写すること
により画像を形成する画像形成装置において、前記接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイア
ス電源と、非画像形成時に前記接触転写手段を定電圧または定電流
制御して、そのときに得られる電流または電圧情報に基
づいて、前記転写材が前記像担持体と前記接触転写手段
間の転写ニップ部に位置するときの転写印加電圧を決定
する制御手段と、前記転写材のサイズを検知する転写材サイズ検知手段
と、を有し、前記制御手段は、前記転写材サイズ検知手段から前記転
写材のサイズ情報を取り込んで、取り込んだ前記サイズ
情報に基づいて、前記転写材が前記転写ニップ部に位置
しているときに前記転写バイアス電源から前記転写材に
流れる電流値の上限値を設定するよう制御する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】像担持体上に形成されたトナー像を該像
担持体に当接する接触転写手段で転写材に転写すること
により画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体と前記接触転写手段間の転写ニップ部の前
記転写材の搬送方向上流側に、前記転写材を前記転写ニ
ップ部に該転写材の少なくとも一部と接しながら案内す
る案内部材を有し、該案内部材は所定抵抗値の抵抗体を介して接地され、か
つ、前記転写ニップ部と前記案内部材の前記転写ニップ部側
の先端を適切な距離に保持して、前記案内部材を設置す
る、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】像担持体上に形成されたトナー像を該像
担持体に当接する回転自在なローラ転写部材で転写材に
転写することにより画像を形成する画像形成装置におい
て、前記ローラ転写部材に転写バイアスを印加する転写バイ
アス電源と、非画像形成時に前記ローラ転写部材を定電圧制御して、
そのときに計測した前記ローラ転写部材の周期むらと同
期をとって、前記転写材が前記像担持体と前記ローラ転
写部材間の転写ニップ部に位置しているときに前記ロー
ラ転写部材の周期むらと逆相の転写電圧を前記転写バイ
アス電源から前記ローラ転写部材に印加するよう制御す
る制御手段と、を有する、ことを特徴とする画像形成装置。