JP2770187B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、像担持体
と、該像担持体とニップ部を形成する転写部材とを有す
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） 像担持体と、これに圧接する、転写ローラ、転写ベル
トなどの転写手段とをそなえ、これら両者の圧接部位に
転写材を通過させるとともに、このとき該転写手段に転
写バイアスを印加して、像担持体側のトナー像を転写材
に転移させる工程を包含する画像形成装置がすでに提案
されている。

第９図はこのような画像形成装置の典型的な一例を示
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Ｘ方向に、プロセススピード23mm/sec回転する円筒
状のOPC感光体１が、電源４により帯電ローラ３を介し
て一様に負帯電され、該帯電面に画像変調されたレーザ
ビーム５が照射されて、当該被照射部分の電位が減衰し
て静電潜像が形成される。

感光体１の回転につれて、この潜像が現像器６に対向
する現像位置に到来すると、負帯電したトナーが前記潜
像の被照射部に付着して反転現像が行なわれてトナー像
が形成される。

さらに感光体１が回転して、トナー像が、中程度の体
積抵抗を有する弾性材料からなる転写ローラ２と感光体
１とが圧接する転写部位に到達すると、トナー像にタイ
ミングをあわせて、転写材Ｐが該部位に供給され、この
とき転写ローラ２には電源４によって正極性の転写バイ
アスが印加され、よって形成される電界の作用で、感光
体１のトナー像は転写材に転移する。

第10図は以上の作動を示すシーケンスである。

このような接触タイプの転写手段をとる装置は、従来
から広く実用されているコロナ放電器を利用するものに
比して、高圧電源を必要としないのでコスト的に有利で
あり、電極たるワイヤがないので、これの汚染による画
質の劣化がなく、放電によるオゾン、窒素酸化物などの
生成も極端に少ないので、これらが感光体に付着するこ
とによる障害のおそれも事実上ないなど、幾多の利点が
あるが、反面、通常ゴムなどの材料で形成された、転写
ローラなどの転写手段が転写バイアスを印加する回路中
に包含されており、この転写手段の抵抗が環境によって
著しく変動するので、環境によって、転写ローラに印加
する電圧と、このときの電流の関係（Ｖ−Ｉ特性と云
う）が大きく変化することを免れない。

即ち、低温低湿環境（以下L/Lという）下では、転写
ローラの抵抗値は、常温常湿環境（以下N/Nという）下
でのそれよりも数桁上昇し、高温高湿環境（以下H/Hと
いう）下ではN/Nに比して１〜２桁低下する。

このような環境の相違によるＶ−Ｉ特性の変化を第11
図に略示してある。

同図において、実線はL/L、N/N、H/Hは、各環境にお
ける、前回転時、後回転時、紙間など非通紙時で、帯電
ローラ３への印加電圧が交直流両成分ともにオンとなっ
ているときの転写ローラ２におけるＶ−Ｉ特性を、ま
た、破線は、前記各環境における、A4サイズの転写材が
転写部位を通過するときの転写ローラ２のＶ−Ｉ特性を
それぞれ示している。

前述のような公知装置の場合、実験によると、良好な
転写が行なわれるには、通紙時の転写電流が0.5〜４μ
Ａ必要であること、また、非通紙時の転写電流がL/L環
境においては５μＡを、N/N、H/H環境においては10μＡ
を越えると、OPC感光体に正電位の転写メモリーが残
り、画像に地カブリを発生することが判明している。

以上のことから前記装置における適正な転写バイアス
は、H/Hでは約300〜500V、N/Nでは約400〜750V、L/Lで
は約1250〜2000Vであると云える。

以上略述した公知の装置によって、定電圧制御を行な
うと以下のような問題が生ずる。

即ち、N/N環境下で適正な転写が行なわれるように、
例えば、転写ローラを500Vで定電圧制御すると、H/Hに
においてはほぼ同様の転写特性を示すが、L/L環境下で
は転写電流がほぼゼロとなって転写不良を招来する。

また、L/L環境下における転写性を向上させるように
電圧を設定すると、N/N、H/H環境においての転写メモリ
ーが発生して画像に地カブリを生ずる。

とくにH/H環境においては、通紙時に転写電流が過剰
になって電荷が転写材を貫通し、感光体表面の負帯電ト
ナーを逆極性に帯電させて転写不良を起こす。

また、上記のような事態に対処するべく、定電流制御
を行なうと、以下のような問題を生ずる。

一般に、この種の装置にあっては、使用可能の最大サ
イズの転写材以下の範囲で、より小型の転写材をも使用
できるようになっているのが普通であるから、小サイズ
の転写材を使用する場合には、当然感光体が転写ローラ
と直接当接する部分が存在することになる。

そして、たとえば１μＡで定電流制御したとすると、
感光体と転写ローラとが直接当接する部分に流入する単
位面積当たり電流値が、紙間など非通紙時に１μＡ流し
たときの単位面積当たりの電流値とほぼ等しくなるの
で、転写ローラにかかる電圧が降下し、通紙領域にはほ
とんど電流が流れなくなって転写不良を発生する。

この場合、A4サイズの通紙時に対して、封筒を通紙し
たとすると、H/Hでは200V強、N/Nでは200V弱、L/Lでは
約400V程度それぞれ転写電圧が低下し、転写材に流れる
電流はほぼゼロとなって転写不良を招来する。

小サイズの転写材通紙のときにも充分な転写性を得よ
うとすると、たとえばレターサイズとA4サイズのよう
な、形成される非通紙部が比較的小さい場合に、これに
混入する電流密度が大きくなって、感光体に転写メモリ
ーによる地カブリが発生して後続する転写材の裏汚れを
生ずることになる。

これを要するに、この種の公知の装置にあっては、定
電圧制御、定電流制御いずれの方式によっても、すべて
の環境、すべてのサイズの転写材に対して良好な転写性
を持たせることは困難であるのが現状であった。

本発明は以上のような事態に鑑みてなされたものであ
って、転写材のサイズや環境に拘わらず安定して良好な
転写性が得られる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、移動可能な像
担持体と、この像担持体とニップ部を形成する転写部材
であって、このニップ部で前記像担持体から転写材へ像
を転写する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する
電圧印加手段とを有する画像形成装置において、前記電
圧印加手段は前記転写部材に第１の定電圧制御を行い、
前記転写部材によって転写材へ像を転写するとき、前記
第１の定電圧制御中に前記転写部材に流れる電流に基づ
いた電圧で前記転写部材に第２の定電圧制御を行うこと
を特徴とする画像形成装置（１）、または、 上記（１）のものにおいて、前記第１の定電圧制御
は、前記像担持体の非画像領域が前記ニップ部にあると
きに行われることを特徴とする画像形成装置（２）、ま
たは、 上記（１）または（２）のいずれかのものにおいて、
前記第１の定電圧制御は、前記ニップ部に転写材がない
ときに行われることを特徴とする画像形成装置（３）、
または、 上記（１）乃至（３）のいずれかのものにおいて、前
記第１の定電圧制御が行われてから前記ニップ部に所定
数の転写材が通過するまで前記第２の定電圧制御の定電
圧値は一定であり、前記ニップ部に所定数の転写材が通
過したあと前記第２の定電圧制御の定電圧値を決定する
ために前記第１の定電圧制御が行われることを特徴とす
る画像形成装置（４）、または、 上記（１）乃至（４）のいずれかのものにおいて、前
記転写部材は、ローラ形状であることを特徴とする画像
形成装置（５）である。

このように構成することによって、環境の如何にかか
わらず、あらゆるサイズの転写材に対して常時安定して
良好な転写を遂行することが出来る。

（実施例の説明） 第１図は本発明を適用するに適した画像形成装置の構
成を示す概略側面図である。

紙面に垂直方向に延び、矢印Ｘ方向にプロセススピー
ド23mm/secで回転する、30φの円筒状OPC感光体１が、
帯電ローラ３によって一様に負帯電された後、該帯電面
に画像変調されたレーザビーム５が照射され、その部分
の電位が減衰して静電潜像が形成される。

感光体１の回転にともなって該潜像が現像器６に対向
する現像部位に到来すると、該現像器から負帯電された
トナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成さ
れる。

感光体１の走行方向に見て現像器６の下流側には、導
電性転写ローラ２が該感光体１に圧接配置してあって、
両者のニップ部が転写部位を形成してある。

感光体１表面に形成されたトナー像が、感光体の回転
につれて前記転写部位に到達すると、これとタイミング
をあわせて、ガイド７から転写材Ｐが該転写部位に供給
され、これとともに電源４によって、後述するように、
所定の時点で、所定の電圧が転写ローラ２に印加され
て、トナー像が感光体１から転写材Ｐに転移する。

CPU8がプリント信号を受けると、CPU8は感光体１を駆
動するメインモータ（不図示）に駆動オン信号を送り、
同時に電源４に一次高圧オン信号を送って帯電ローラ３
に帯電バイアスを印加して、感光体１表面を、たとえば
−700Vに一様に帯電する。

ついで、CPU8が不図示の画像信号書込手段を発動して
前記帯電面に静電潜像を形成する。

次にCPU8が電源４に転写オン信号を送り、これによっ
て電源４によって後述するような転写電圧制御、図示の
装置では＋1000Vの定電圧制御、が行なわれるものとす
る。

この定電圧制御が実行されるとき、電流検知回路９は
このときの電流を検知し、その信号をCPU8に入力する。

該信号を受けたCPU8は、予め保持されている、第２図
々示のような電圧−電流対応テーブルによって、適正転
写電圧値に変換し、この信号を電源４に送り、該電源４
はこの電圧値で定電圧制御を開始する。

このような制御動作を各画像出力ごとに行なうものと
し、その動作シーケンスを第３図に示す。

つぎに、上述の装置の作用効果を第４図々示のＶ−Ｉ
特性を示すグラフによってによって説明する。

まず、N/N環境下においては、図から、非通紙時に転
写電圧＋1000Vを印加したときの転写電流は約７μＡと
なっており、この電流は第２図から判るように、CPU8に
よって約750Vに変換されて、通紙時にはこの電圧で定電
圧制御が行なわれる。

第４図に見るように、750Vの定電圧制御では約1.6μ
Ａの転写電流が得られ、良好な転写が行なわれることが
判る。

H/H環境においては、非通紙時に1000Vの定電圧制御を
行なうと、これによって約8.4μＡの電流が流れ、これ
を第２図のテーブルによって変換して、通紙時には500V
の定電圧制御を行なう。

これによって、A4サイズの転写材で約1.6μＡの転写
電流が得られ、この値は良好な転写を行なうに充分なも
のである。

A4サイズよりも小さい転写材においても、通紙部分に
はN/Nで750V、H/Hでは500Vの電圧が維持されているか
ら、この部分にも1.6μＡの電流が確保され良好な転写
が可能である。

また、非通紙時にはN/Nでは約７μＡ、H/Hで約8.4μ
Ａの電流しか流れず、いずれも10μＡ以下なのでN/N、H
/Hで、感光体表面に転写メモリーが残って地カブリを生
ずるようなこともない。

さらに、大サイズ紙と小サイズ紙のと差の非通紙領域
においても、電流密度は、第４図から判るように、紙間
などの非通紙時の電流密度は、A4サイズで、N/Nで５μ
Ａ、H/Hで４μＡで、いずれも転写メモリーの出るレベ
ル10μＡ以下であって、感光体に転写メモリーが残るこ
とはない。

つぎに、L/L環境の場合についてみると、非通紙時に
前記と同様の定電圧制御を行なうと、これによって、転
写ローラには約1.0μＡの電流が流れ、第３図から、こ
の電流に見合う2KVの定電圧制御を通紙時に行なう。

これによって、転写ローラに1.6μＡの電流が流れて
（第４図参照）、良好な転写が実行できる。

また、転写メモリーについても、非通紙時に約1.0μ
Ａしか流れず、この値は、L/Lにおいて転写メモリーが
発生するレベル５μＡ未満であるので、転写メモリーに
よる地カブリが生ずることはない。

さらに、小サイズに対しても、N/N、H/Hの場合と同様
に良好な出力画像が得られる。

以上説明したように、本発明による転写制御手段を適
用することによって、環境、転写材サイズの如何にかか
わらず常時良好な転写性が得られ、地カブリを発生する
こともなく、良質の画像を得ることができる。

第５図は本発明の他の実施態様を示すシーケンス図で
ある。

前述の実施例の場合、１枚画像出力をするごとに、そ
の都度前述のような転写制御を行なっていたが、この実
施態様においては、３枚出力するごとに転写電流検知、
対応する電圧設定、該電圧による転写ローラの定電圧制
御を行なっている。

通常、一度にプリントする転写材の特性は、おおむね
そのときの環境条件によってほぼ一定と見てよいから、
このようにしても所期の効果を期待できるし、また、３
枚ごとに実行することに限定されるものでもないことは
容易に理解できる所であろう。

第６図は本発明の転写制御を、レーザビームプリン
タ、LEDプリンタ、LCSプリンタなどのプリンタおよび、
これらを利用したデジダル複写機に適用した場合の実施
態様を示すものである。

このものにおいては、図から判るように、CPU8にプリ
ント信号が入力されてから一定時間（図示符号ｘ）再び
プリント信号が入ると、前の信号時に行なった転写制御
によって設定された電圧を維持し続け、この電圧で以後
のプリント時にも定電圧制御を実行するようになってい
る。

時間ｘ内に次のプリント信号が入力されなかったとき
には、つぎの信号入力時に本発明による転写制御を行な
うものとする。

作業中にＶ−Ｉ特性に変化がない場合には、このよう
な仕方が有効で、前回転時あるいはウォームアップ中の
前多回転時にのみ本発明による転写制御を実行すればよ
いことになる。

第７図は本発明による転写制御を、複写機に適用した
場合のシーケンスを示すものである。

この場合には、コピーボタンを押圧して前回転を行な
っているときに本発明による転写制御を行ない、その後
は設定された電圧で定電圧制御を行なうものとする。

図は３枚コピーをとったときの制御態様を示してい
る。

以上本発明を転写ローラを利用し、反転現像によって
作像する場合について説明したが、本発明がこれに限定
されるものではなく、たとえば、転写ベルトを使用する
ものの、正規現像を行なう装置等にも適用できるもので
あることは勿論である。

第８図はひとつの画像の中を、画像の存在しない非画
像領域と、画像のある画像領域とに分け、前者の場合に
は定電圧制御を行ない、そのときの電流を対応する電圧
に変換して、この電圧で後者部分を定電圧制御するよう
にした場合のＶ−Ｉ特性を示すものである。

同図は或る環境における、転写ローラの特性を示し、
●は非通紙部、□は通紙部の非画像領域、■は通紙部画
像領域の夫々Ｖ−Ｉ特性を示すものである。

同図から判るように、通紙部においても、画像領域と
非画像領域とでは、感光体の表面電位の差異のために特
性に相違が出てきている。

したがって、通紙部における非画像領域においても本
発明による転写制御を行なうことによって、前述のよう
な、転写材の存否にしたがって転写制御を実行するのと
同様の作用効果を得ることができる。

第８図の場合、通紙部の非画像領域で1200Vの定電圧
制御を行なうことによって、非通紙部で1000Vで制御す
るのと同様の作用を得られた。なお、この場合の電流と
電圧との変換テーブルは、当初の実施例と同様、第２図
々示のものを用いた。

なお、前回転、紙間などの非通紙部で、感光体のクリ
ーニング、現像性の向上などのためにトナーを付着させ
るようなことがすでに提案されているが、このような場
合には、感光体表面のトナー像が転写部位に到達したと
きに、トナー像上で本発明による転写制御を行なうこと
も有効である。

この場合、非画像領域の先に示したトナー像上でトナ
ーと同極性の電圧を印加し、転写ローラに流れる電流を
検知すれば、トナー像は転写ローラに付着することはな
いので、裏汚れの発生するおそれはなく、同時に転写ロ
ーラをクリーニング出来ることになる。

画像領域の転写時には、トナー像と逆極性の電圧を印
加できるように検知電流を変換すればよい。

（３）発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、転写材のサイ
ズや環境に拘わらず安定して良好な転写性が得られ、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図は本発明を適用するに適した画像形成装置の概略
側面図、 第２図は同上の検知電流−電圧の変化テーブル、 第３図は同上の動作シーケンス、 第４図は同上の低温低湿、常温常湿、高温高湿各環境に
おけるＶ−Ｉ特性を示すグラフ、 第５図ないし第７図は本発明の他の実施態様を示す動作
シーケンス、 第８図は一つの画像における画像領域と非画像領域にお
けるＶ−Ｉ特性の相違を示すグラフ、 第９図は公知の画像形成装置の構成を略示する側面図、 第10図は同上動作シーケンス、 第11図は同上における低温低湿、常温常湿、高温高湿時
のＶ−Ｉ特性を示すグラフである。 １……感光体、２……転写ローラ、３……帯電ローラ、
４……バイアス電圧印加用電源、５……画像信号書込手
段、６……現像器、８……CPU、９……電流検知回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動可能な像担持体と、この像担持体とニ
   ップ部を形成する転写部材であって、このニップ部で前
   記像担持体から転写材へ像を転写する転写部材と、前記
   転写部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有する画像
   形成装置において、 前記電圧印加手段は前記転写部材に第１の定電圧制御を
   行い、前記転写部材によって転写材へ像を転写すると
   き、前記第１の定電圧制御中に前記転写部材に流れる電
   流に基づいた電圧で前記転写部材に第２の定電圧制御を
   行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記第１の定電圧制御は、前記像担持体の
   非画像領域が前記ニップ部にあるときに行われることを
   特徴とする「請求項１」記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記第１の定電圧制御は、前記ニップ部に
   転写材がないときに行われることを特徴とする「請求項
   １」または「請求項２」記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記第１の定電圧制御が行われてから前記
   ニップ部に所定数の転写材が通過するまで前記第２の定
   電圧制御の定電圧値は一定であり、前記ニップ部に所定
   数の転写材が通過したあと前記第２の定電圧制御の定電
   圧値を決定するために前記第１の定電圧制御が行われる
   ことを特徴とする「請求項１」乃至「請求項３」のいず
   れか記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記転写部材は、ローラ形状であることを
   特徴とする「請求項１」乃至「請求項４」のいずれか記
   載の画像形成装置。