JPH02285377A - 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、同プリンタなと、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Ｂ） 表面に静電的に形成した可転写トナー像を備えた像担持
体に、導電性の転写ローラ、転写ベルトなどの転写手段
を圧接し、両者の圧接ニップ部に転写材を挿通すると共
に、前記転写手段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移させる工程を包含する画像
形成装置が既に提案されている。

このような装置は、周知のコロナ放電器を利用するもの
に比して、転写部位において転写材が強固に保持される
ので、転写ズレを発生し難（、また、転写材に過剰の電
荷を付与するおそれが少ないので、文字回りへのトナー
の飛び敗りも少なく、さらに反転現像の場合には、像担
持体の帯電極性とトナーのそれとが同極性であるので、
転写手段に印加するバイアスが低圧ですむなど種々な利
点があるが、反面以下に説明するような欠点を免れなか
った。

以下これについて略述する。

現在転写材として最も多用されている紙は、環境によっ
てその特性が大きく変わり、低湿環境下に放置した場合
、両面系、多重系等のプリントにおける２回目のプリン
ト時などではその抵抗、容量などが著しく変化して、コ
ロナ放電器の場合とは異質の飛び散りが、主としてベタ
黒画像や太線回りに発生したり、ベタ画像部の転写不良
を発生することが合った。

第８図によってこれについて説明する。

同図において、符号ｌは、紙面に垂直方向に軸線を有し
、矢印Ａ方向に回転する円筒状のＯＰＣ感光体であって
、これに弾性材料から成る導電性の転写ローラ４が圧接
して適宜中のツブを形成して回転する。

感光体１の表面を一次帯電器２によって均一にマイナス
帯電し、該帯電面に、画像変調されたレーザビームなど
の画像信号を付与して、暗部電位−６５０Ｖ、明部電位
−１３０Ｖの潜像を得た。

ついで現像器３に収納されている負帯電トナーを、バイ
アス電源１２．１３によって静電的に明部電位部に付着
させて顕像を得た。

感光体１の回転にともなって、該トナー顕像が、感光体
１と転写ローラ４とが圧接して形成されるニップ部に到
来すると、これにタイミングをあわせて、転写材５を該
ニップ部に供給してこれを通過させ、このとき、定電圧
電源８によって＋６００Ｖの転写バイアスを印加してト
ナー像を転写材に転写した。

常温常温の環境下ではこのような仕方によって良好な転
写が行なわれたが、低温低湿（１５℃、１０％ＲＨ）［
境下で、約１週間放置しておいた秤量８０ｇｒ／ｍ”　
、Ａ４サイズの転写紙を縦送りで両面通紙したところ、
２面目において、前記ニップ部を出たところで、ベタ黒
、太線画像のまわりにトナーの飛び敗りが見られ、また
、ベタ黒部の転写性の低下が見られた。

これは１回目のプリントにおいて、熱定着を受けて除湿
されたことによって、転写紙の抵抗、容量が大幅に増大
し、転写ローラによって形成される電界が不足したため
に生じたもので、転写ローラのよう°な接触タイプの転
写手段独自の欠陥といえる。したがって、転写紙が充分
に除湿されている場合には、１回目においても発生する
可能性がある。

そこで、転写材の抵抗や容量が変化しても安定的に電荷
が供給されるように、転写ローラ４にバイアスを印加す
る電源を定電流電源として、同様に転写を行なったとこ
ろ、巾３朋程度の太線を含む、印字率５％程度の画像パ
ターンにおいては、転写電流を６μＡに固定することに
よって、飛び敗りが解消され、このときの転写ローラへ
の印加電圧は＋１０００Ｖ弱であった。

つぎに、全面ベタ黒画像で転写を行なったところ、転写
電流６μＡに維持するには＋１３００Ｖを越える印加電
圧が必要となり、このとき、転写材の両側外報で感光体
と転写ローラとが直接接触している部分に、感光体１に
、高圧によるピンホール、電位低下などが発生し、転写
ローラ４には円周方向にトナー汚れが生じた。

つぎに、常温常温（２５℃、５０％）環境下で同様の実
験を行なったところ、太線を含む前記と同様の画像パタ
ーンの場合、１回目では印加電圧が＋４５０Ｖ程度しか
得られず、転写不良の傾向が見られた。

さらに、高温高温（３２，５℃、８５％ＲＨ）環境下で
は、定電流値６μＡでは、印加電圧が＋２００Ｖ程度と
なり、転写能の低下が顕著であった。

これを要するに、定電流電源では、環境変化にともなう
転写材の見掛は上の負荷変動が大きすぎて、これだけで
あらゆる場合に良好な転写性を得ることは困難であるこ
とが判明した。

本発明は以上のような現状に対処すべく成されたもので
あって、環境条件にかかわらず、常時安定した転写性を
えられるような、画像形成装置の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、これに圧接して転
写部位たるニップ部を形成する当接タイプの転写手段を
備え、前記転写部位に転写材を通過させるとともに、転
写手段に転写バイアスを印加する手段を有する画像形成
装置において、該バイアス印加手段が、定電流供給手段
と、転写手段に印加される最低電圧と最高電圧を制限す
る手段とをそなえ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、環境、転写材の種類
にかかわらず、常時安定して良好な転写を行なうことが
可能となる。

（実施例の説明） 第１図は、本発明を前記第　図々示の装置と同様、回転
円筒状の感光体とこれに圧接する導電性の弾性転写ロー
ラとをそなえた画像形成装置に適用した実施例の要部側
面図であって、前記装置と対応する部分には同一の符号
を付して示してあり、それらについては必要ない限り説
明を省略する。

転写ローラ４には、バイアス電源１４によってバイアス
電圧Ｖアが印加されるものとし、転写材５の抵抗、容量
等が環境変動によって変化することによって見かけ上の
負荷Ｒが変化した場合、バイアス電圧ｖＴをこれに応じ
て変化させるものとする。

第２図は上記装置における、負荷Ｒとバイアス電圧Ｖｔ
の関係を示すグラフである。

このグラフにおいて、Ｈの部分は電源１４が定電流電源
として作用する範囲で合って、この範囲では、ｉ　＝Ｖ
＋　／　Ｒ１（ｖａ　＞Ｖｔ　＞Ｖｌ　、Ｒｍ＞Ｒｔ＞
Ｒｔ）なる定電流が得られる。

見かけの負荷Ｒが、Ｒ３より小さいとき（図示Ｉの部分
）およびＲ３よりも大きいとき（図示■の部分）には、
それぞれ定電圧Ｖ３、Ｖ麿が印加されることになる。

第３図は前記電源１４の構成の一例を示すものであって
、図中符号１５は転写ローラ４にＯボルトまたは正の電
圧を印加する定電流電源、符号１６は定電圧電源、符号
１７は定電圧素子である。

電源１６の電圧なり１とし、定電圧素子１７として、例
えば定格■３のバリスタを用いた場合、定電流電源１５
は、負荷Ｒが、Ｒ＜Ｒ，のときには電位差を発生せず、
転写ローラ４には電圧Ｖｔが印加され、Ｒｔ≦Ｒ≦Ｒ３
の場合には、負荷Ｒに応じて電源１５の電圧が変化して
転写ローラには前述の電流ｉが流れる。

Ｒ＞　Ｒ＊の場合には、定電圧素子１７によって転写ロ
ーラの印加電圧がほぼ■３に制限されることになる。

実験例−１ 感光体ｌとしてＯＰＣ感光体を用いてその周速を９０　
ａｍ／　ｓｅｃとし、転写ローラ４は弾性体で、比抵抗
を１０’Ｑｃｍ、硬度２０’　　（７Ｘ、／Ｊ−Ｃ硬度
）のものを使用して、感光体１と転写ローラ４とのニッ
プ巾を２〜３關として、前記第３図々示のバイアス電源
１４を用いて高温から低湿までの環境下で実験を行ない
、このときの転写ローラに印加される電圧ＶＴと電流１
７との関係を第４図に示す。

図中、実線は前述のような太線を含む印字率５％のテス
トパターン、点線は全面ベタ黒のパターンの場合である
。

同図において、曲線ａ−ｆは第１面目についての結果で
、ａ％ｂは３２．５℃、８５％ＲＨの高湿環境下、Ｃ％
ｄは２５℃、５０％ＲＨの常湿環境下、ｅ、ｆは１５℃
、１０％ＲＨの低湿環境下における結果である。

同図から判るように、高温から常温環境にかけては（曲
線已〜ｄ）各曲線上に白丸で示したように、いずれのパ
ターンでも転写ローラにはおおむね＋６００Ｖが印加さ
れる。

この環境では、転写材の抵抗が下がっているので、上記
の印加電圧は好適で、これが＋５００Ｖ以下になると転
写不良を生じ易く、＋５ｏｏｖをこえると、転写バイア
スが、低抵抗化した転写材を突き抜けて感光体に達して
これを損傷したり、その表面電位の低下によるカブリ画
像、画像の乱れなど画質の劣化を生ずるので好ましくな
い。

低湿環境においては、転写材が高抵抗化するので転写電
流が流れにく（なるが、転写電流ｉｔが設定値６μＡ以
下になろうとすると、定電流領域に人って転写電流の低
下が阻止される。

このため、曲線ｅ、ｆ上の白丸で示すように、転写電圧
ｖＴは上昇する。さらにこの環境下で２面目のプリント
を行なうと、転写材の抵抗値は更に増大するので、テス
トパターンでは曲ｌ１ｇの白丸のように＋９５０Ｖ以上
になり、ベタ黒パターンでは電圧の制限を受けて＋１０
０ＯＶとなる。

本出願人の検討結果によると、低湿環境下において飛び
散り状の画像の乱れを発生するのがＬｔ＝４〜５μ八以
下、ベタ黒パターンに転写不良が生ずるのが１７＝３〜
４μＡ以下であったが、上記のように、Ｖｔが上昇する
ことによって１７を確保できて、１．２面ともに良好な
画像が得られた。

なお、ｖ２なる電圧制限がないとベタ黒の場合、曲線り
のように＋１３００Ｖをこえ、前述のようにピンホール
、転写ローラのよごれなどを発生するほか、＋１０００
Ｖをこえると、ハーフトーン画像にも乱れを生ずること
がある。

以上の例において、ベタ黒のほうがテストパターンより
も見かけの抵抗が高いのは、前述の例について云えば、
白地部分は反転現像の場合、暗部電位−６５０Ｖ、ベタ
黒部は明部電位−１３０Ｖとなっており、白地部分のほ
うが転写ローラのバイアス値との落差が大きくて電流が
流れ易く、また、ベタ黒部分にはトナーが存在している
ので、電流が一層流れにくくなついるからである。

以上説明したように、本発明によるときは高湿から低湿
まであらゆる環境下において、常時良好な転写性が得ら
れると共に両面系、多重系の場合、さらに、転写材の厚
薄、種類にかかわらず同様の好結果が得られる。

第５図は本発明の他の実施例を示す、転写ローラヘバイ
アス電圧を印加する電源部分のみを示す図である。

バイアス電源１４’は定電圧■、を発生する電源１６と
、転写ローラ４に対してＯボルトまたは正の電圧を印加
する定電流電源１８とからなり、電源１８は、Ｗ　＝Ｖ
　＊°ｘｔ＋（ｖｚ°ニツイテは第６図参照）以上の電
力が出力されないように出力制限がなされているものと
する。

第にの装置による、電流−電圧特性を示すものであって
、図示点線は、比較のために前出の実施例装置における
特性の一部を示したものである。

このような構成によって、前記のものよりも簡単な構成
によって、同様の作用を奏せしめることができる。

第７図は本発明を１両面系の画像形成装置に適用した実
施例を示す概略側面図である。

両面プリントの操作について略述すると、カセット２４
から取り出された転写材（不図示）は、搬送ローラ対２
１によって図示左方に搬送され、レジストローラ対４１
の位置でいったん待機し、感光体１表面に周知の仕方で
予め形成されたトナー像が、感光体１と転写ローラ４と
が圧接するニップ部に到来すると、これにタイミングを
あわせて該ニップ部に供給され、転写４０−ラに印加さ
れる転写バイアスの作用で転写が行なわれる。

トナー像を担持した転写材は定着ローラ対２５を通過し
、このとき転写材が加熱加圧されて、トナー像は転写材
に定着固定されるものとする。

ついでこの転写材は、排出ローラ対２７、このときまで
に図示の位置に保持されているフラッパ３８によって搬
送ローラ対２９の方向に搬送され、さらに搬送ローラ対
３１によって、スタッカ３４にいったん貯溜される。

ついで、この転写材は再搬送ローラ３５によってスタッ
カ３４から取り出され、フラッパ３７の作用で搬送ロー
ラ対３３によって前記レジストローラ対４１の上流側に
搬送され、このときまでに感光体ｌに形成されているト
ナー像が、当初の場合と同様に転写材裏面にプリントさ
れることになる。

その後、定着ローラ対２５を通過した転写材は、このと
きまでに、図示の位置から時計方向に回動しているフラ
ッパ３８に案内されて進行し、ハンソウローラ対３９に
よって装置外に排出される。

図示の装置においては、転写ローラ４に、自動または手
動で操作する切替スイッチ４３を介して、１面用のバイ
アス印加手段４４と、２面用のバイアス印加手段４５と
で選択的にバイアスを印加できるように構成しである。

バイアス印加手段４４．４５はいずれも第１図以下に説
明した構成のものを使用するものとし、バイアス手段４
４（１面用）では、下限電圧値をＶ　ＩＡ％上限電圧値
をｖ２Ａとし、ｖ１Ａ〜Ｖ、Ａノ間ではｉｌＡなる定電
流が得られるように、また、バイアス手段４５において
は、下限電圧値Ｖｌ１１、上限電圧値Ｖ□、定電流値ｉ
ｔｓが得られるように構成する。

この場合、既に述べたように、２面目の転写時には、転
写材が高抵抗化して飛び散りゃ転写不良などを発生し易
いので、これに対処するために、■、≦■１１、Ｖｉａ
≦Ｖ、および　ｌ＋ａ≦ｉｔｓとなるように多値を設定
することによって、各工程に最適の転写条件を付与する
ことができる。

−例として下表のような条件に、バイアス手段４４．４
５を設定したところ転写の信頼性の向上が確認された。

この場合は、直ちに判るように前記第３図に示したバイ
アス手段を利用しているが、第５図に示すような手段を
利用することもできることは論を・またない。

また、下限電圧値Ｖ、の制限手段は必ずしも定電圧リミ
ッタである必要はないが、下限電圧を確実に限定するこ
とは画質の維持上と（に重要であるので、なるべく定電
圧に近い特性の急峻なものが好適である。

以上本発明が転写性の向上に有効である点について説述
したが、転写部位に転写材が存在しない前回転、後回転
時、連続通紙時の転写材間など、非画像領域に、本来の
極性とは反対極性に帯電したトナー（反転かぶりトナー
という）によって転写ローラが汚染されるのを、本発明
による手法によって防止することができる。

紙間なと非画像領域において、転写ローラにトナーが付
着するのを防止するには、その時点において、転写バイ
アスをオフするのが普通であったが、これに対して、本
出願人が既に、正規の極性に帯電したトナーの付着を阻
止するために転写ローラに逆バイアスを印加する方法、
反転かぶりトナーの付着を阻止するために弱圧バイアス
を印加する方法を提案した。

このうち、反転すかふりトナーの付着防止には本発明の
仕方を応用することができる。

これについて第３図によって説明すると、紙間など非画
像領域で弱バイアスを印加したい場合には、定電圧電源
１６の出力をＯボルトに切り替え、定電流電源１５によ
って定電流ｉ、を、転写ローラ４から感光体１に直接流
すことによって、転写ローラ４に弱バイアスが印加され
る。

実験によれば、暗部電位−６５０ｖの感光体面に定電流
６μＡを流したところ、転写ローラ４には定電流電源１
５によって＋１５０Ｖ程度の弱バイアスが印加され、反
転かぶりトナーの転写ローラへの付着防止に有効である
ことを確認した。

以上の手段を、前述の転写性向上を目途とする手段と併
用することにより、さらに必要に応じて正規極性トナー
の処理のための逆バイアス印加手段をも利用することに
よって、転写ローラの汚染を防止して、転写の安定性を
さらに増大することができる。

（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、
これに圧接する転写ローラなと接触型の転写手段を備え
た画像形成装置において、最小電圧と最大電圧を制限し
た状態で、転写バイアスを定電流制御することによって
、あらゆる環境において、また転写材の特性の変化、転
写材の種類にかかわらず、常時安定して良好な転写が可
能となり、良質の画像を得るのに顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す転写装置の側面図、 第２図は同上の作動態様を示すグラフ、第３同上の転写
バイアス電源の構成を示すブロック図、 第４図は同上の、環境変化による作動態様の変動を示す
グラフ、 第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図。 第６図は同上の作動態様を示すグラフ、第７図は本発明
の他の実施例を適用した画像形成装置の概略側面図、 第８図は公知の画像形成装置ならびに転写装置の構成を
示す概略側面図である。 １・・・感光体、４・・・転写ローラ、１４・・・転写
バイアス電源、１５．１８・・・定電流電源、１６・・
・定電圧電源、１７・・・定電圧素子、４３・・・切替
スイッチ、４４．４５・・・転写バイアス用電源。 第 図 第４Ｊ！１ 第 図 ｉ６ 図 手糸売ネ甫正書 （方式） ％式％ １、事件の表示 特顯平１−１０６０２４号 ２゜ 発明の名称 画像形成装置の転写装置 ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体と、これに圧接して転写部位たるニップ
   部を形成する当接タイプの転写手段を備え、前記転写部
   位に転写材を通過させるとともに、転写手段に転写バイ
   アスを印加する手段を有する画像形成装置において、 該バイアス印加手段が、定電流供給手段と、転写手段に
   印加される最低電圧と最高電圧を制限する手段とをそな
   えてなる転写装置。
2. （２）転写手段に印加される最低電圧と最高電圧とを異
   にして、選択的にバイアスを印加できる複数組のバイア
   ス印加手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の転写装
   置。