JPH1048965A

JPH1048965A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1048965A
Application number: JP20014696A
Authority: JP
Inventors: Osamu Handa; 修半田; Haruyuki Nanba; 治之難波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】特別な環境検知手段及び制御手段を用いるこ
となく、環境によらず常に良好な転写像が得られる画像
形成装置を提供する【解決手段】画像形成装置は、感光体上にトナー像を
形成する手段と、該トナー像を中間体に複数回転写する
転写手段と、転写手段に定電流を供給する定電流制御機
構と、転写手段に定電圧を供給する定電圧制御機構を有
する。転写手段の抵抗値に応じて抵抗値が高い範囲にお
いては定電流制御機構による制御を行い、抵抗値が低い
範囲においては定電圧制御機構による制御に切り換え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中間転写体を用いた
電子写真複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に
係り、詳細には中間転写体を介して感光体ドラム等の潜
像担持体上に形成された未定着トナー像を用紙等の記録
媒体に転写する画像形成装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等のカラー画像形成装置
における転写方法として、感光体ドラム等の像保持体上
に形成されたトナー像を、一旦転写用紙以外の中間転写
体上に一次転写した後、改めて中間転写体上のトナー像
を転写用紙上へ二次転写して複写像を得る方法が知られ
ている。この方法を用いることで、用紙の保持状態、用
紙の厚さやこし、用紙の表面性等多くの要因による多重
転写不良やカラーレジストレーションのズレの発生を抑
えることができる。

【０００３】この中間転写体を用いた従来の画像形成装
置について説明する（図９参照）。矢印で示した方向へ
回転する感光体ドラム１０１はその周縁に、帯電器１０
２、露光器１２０、黒トナー及びカラートナー現像器１
０４（ａ〜ｄ）、一次転写ローラ１０５、感光体ドラム
クリーナ１０６、除電ランプ１０７が配設されている。
中間転写ベルト１０８は一次転写位置において感光体ド
ラム１０１の表面に当接するように配置され、駆動ロー
ラ１０９、ウォーク補正ロール１１０、テンションロー
ル１１１、二次転写用バックアップロール１１２に張架
されている。そして、一次転写器１０５の作用により中
間転写ベルト１０８に転写されたトナー像は、二次転写
ローラ１１３の作用を受け、フィードローラ１１５、レ
ジストローラ１１６により二次転写位置に送り出された
転写材Ｐに転写される。トナー像が転写された転写材Ｐ
は、搬送ベルト１１７により定着器１１８に送られ、定
着がおこなわれる。中間転写ベルト１０８上に残ったト
ナーは中間転写ベルト１０８に接離可能に配設されてい
る中間転写ベルトクリーナ１１９でクリーニングされ
る。

【０００４】以上の構成において、この従来例に係る画
像形成装置では、次の様にして画像の形成が行われる。
すなわち、複写動作開始信号により感光体ドラム１０１
が回転をはじめ、帯電器１０２により所定の電位に帯電
され感光体ドラム１０１上に、露光器１２０により潜像
が形成される。感光体ドラム１０１上に形成された潜像
の移動にあわせて、現像器１０４（ａ〜ｄ）のうち１つ
が感光体ドラム１０１に近づき潜像がトナーにより現像
される。上記の現像像形成動作にあわせて、中間転写ベ
ルト１０８も感光体ドラム１の周速と略同速で動き、感
光体ドラム１０１と中間転写ベルト１０８が当接する一
次転写位置へ移動したトナー像は、一次転写ローラに印
加されたトナーと逆極性の電圧により生じる電界の作用
により、中間転写ベルト１０８に転写され、一次転写が
実行される。

【０００５】一方、感光体ドラム１０１は感光体ドラム
クリーナ１０６によりドラム上に転写し残したトナーが
除去され、除電ランプ１０７により除電されて、次の色
の画像形成動作に備える。上記のプロセスを繰り返すこ
とで、中間転写ベルト１０８上にフルカラーの多重転写
されたトナー像が得られる。以上の一次転写の動作の
間、二次転写手段の転写ローラ１１３および中間転写ベ
ルトクリーナ１１９は中間転写ベルト１０８上のトナー
像を乱さないよう中間転写ベルト１０８から離間されて
おり、フィードローラ１１５により送り出された転写材
Ｐもレジストローラ１１６付近で待機している。

【０００６】一次転写が終了したトナー像が二次転写位
置へ移動するにあわせて、転写材Ｐはレジストローラ１
１６により二次転写位置へ送られるとともに、二次転写
ローラ１１３が中間転写ベルト１０８に当接する。二次
転写ローラ１１３に印加されたトナーと逆極性の電圧印
加により生じる電界の作用と転写材Ｐ背面に与えられた
電流の作用により、中間転写ベルト１０８上のトナー像
が転写材Ｐに転写される。二次転写が終了した転写材Ｐ
は、搬送ベルト１１７に吸着され定着器１１８へ搬送さ
れ、定着が実行され、中間転写ベルト１０８上に転写し
残ったトナーは、中間体ベルトクリーナ１１９により除
去され、次の画像形成動作に備える構成となっている

【０００７】ここで、転写位置において転写電界を形成
する際の転写ローラ電圧制御法としては、従来より種々
の方法が知られている。例えば、中間転写ベルトを用い
ない構成ではあるが、特開平２−１２３３８５号公報に
は、転写部位の画像、非画像に応じて定電流制御と定電
圧制御を変更させる技術が開示されている。また、中間
体を用いた画像形成装置の一次転写ロールの電圧制御法
としては、定電流制御を用いて中間転写ベルト上の既転
写トナーの影響を受けず、常に一定の電荷が与えられ、
安定した転写率が得られる構成が特開平６−２９５１３
２号公報に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法を用いる場合、以下のような問題を有して
いた。すなわち、一般に最適な転写条件は環境に依存し
ており、環境によって転写条件を変更しなければならな
い。特に、環境依存性が大きい転写ロールや中間体ベル
トの抵抗の場合、低温低湿環境下では転写ロールや中間
体ベルトの抵抗が高くなり、転写部近傍での放電が生じ
やすくなるため、転写電界は放電が起こらないように必
要最小限に設定しなければならない。これに対し、高温
高湿環境下では転写ロールや中間体ベルトの抵抗が低く
なり、転写領域外への電流の漏れなどが生じ、電流を多
く流さなければならない。このように、良好な画像を得
るためには、環境によって転写条件を変更することが必
須である。

【０００９】環境によって転写条件を変更する例とし
て、開示されている後者の公報（特開平６−２９５１３
２号公報）には、環境によって異なる最適な転写電流値
を得るため、環境を検知する手段を設け、その検知結果
に基づいて、転写電流値を制御させて、環境変動に対す
る安定性を確保する方法が記されている。しかしなが
ら、この方法では環境検知中は複写動作ができないの
で、頻繁に環境検知を行うとを生産性が下がるという問
題があり、逆に一度環境検知してから、次に環境検知す
るまでの間隔を長くすると、環境検知結果と周囲環境の
間にずれが生じ、転写不良を起こすという不都合があっ
た。また、環境を検知するための手段が必要となり、装
置のコストアップにつながった。

【００１０】この発明は上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、特
別な環境検知手段及び制御手段を用いることなく、環境
によらず常に良好な転写像が得られる画像形成装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、感光体上にトナー像を形成する手段と、該トナー像
を中間体に複数回転写する転写手段と、転写手段に定電
流を供給する定電流制御機構と、転写手段に定電圧を供
給する定電圧制御機構を有する転写電界形成手段を備
え、転写手段の抵抗値に応じて定電流制御機構と定電圧
制御機構とを切り替える構成を具備する。さらに、転写
手段の抵抗値は定電流制御機構における定電流供給に要
する電圧により判定する構成を有する。

【００１２】また、本発明の画像形成装置は、感光体上
にトナー像を形成する手段と、該トナー像を中間体に複
数回転写する転写手段とを、前記転写手段に転写電界を
形成させる手段とを備え、転写電界形成手段は転写手段
に定電流を供給する定電流制御機構を有し、定電流制御
機構は電圧下限リミッターを配設し、転写手段の抵抗値
が低下したとき、電圧下限リミッターが稼働する構成を
具備する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の形態を図面にも
とずいて説明する。図１は画像形成装置の概略図であ
る。感光体ドラム１０は図中に矢印で示した方向へ１６
０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転する。この感光体ドラ
ム１０の周縁には、帯電器１２、露光器２０、黒トナー
及びカラートナー現像器３０（ａ〜ｄ）、一次転写器
（ロール）１５、クリーナ１６、除電ランプ１７が配設
され、感光体ドラム１０表面には周知の電子写真プロセ
スによって白黒又はカラーのトナー像が形成されるよう
になっている。一次転写位置において感光体ドラム１０
の表面には中間転写ベルト４０が当接するように配置さ
れている。中間転写ベルト４０は駆動ローラ４０１、ウ
ォーク補正ロール４０３、テンションロール４０５、二
次転写用バックアップロール４０７等に張架されて、感
光体ドラム１０と略同速で回転されている。中間転写ベ
ルト４０は回転途上、一次転写ロール１５の作用により
感光体ドラム１０からトナー像が転写される。

【００１４】中間転写ベルト４０に転写されたトナー像
は、二次転写部へと進む。二次転写位置において、トナ
ー像はトナーと同極性のバイアスを印加されたコンタク
トロール４０９から二次転写用バックアップロール４０
７の半導電性チューブを介して、接地された二次転写ロ
ーラ５０へ流れる電流により形成される電界の作用を受
け、フィードローラ６０、レジストローラ６１により二
次転写位置に送り出された転写材Ｐに転写される。トナ
ー像が転写された転写材Ｐは、搬送ベルト６０により定
着器７０に送られ、定着がおこなわれる。

【００１５】この画像形成装置に配設する一次転写ロー
ル１５は、金属性の芯金に四級アンモニウム塩などの導
電材を含有させ、抵抗を導電〜半導電に制御したウレタ
ンなどの弾性層を設けた、外径１８ｍｍのロールを使用
した。一次転写ロール１５は、１０⁵Ω以上の抵抗を有
している。一次転写ロール１５の抵抗が１０⁵Ωより低
くなると、一次転写時に、転写部で与えた電荷が、感光
体ドラム１０に注入し、いわゆる帯電メモリ現象が発生
する。また、抵抗が１０⁹Ω以上のものを用いると、一
次転写部で放電が発生し、転写抜けが生じる。なお、一
次転写ロール１５の抵抗値は、一次転写ロール１５を金
属板に５ｋｇの荷重で押しつけ、一次転写ロール芯金と
金属板の間に１０００Ｖの電圧を印加したときの値であ
る。

【００１６】中間体ベルト４０の材料は、ＰＩ、ＰＶｄ
ＦやＰＣにＣＢ等の抵抗制御剤を混入し体積抵抗率を１
０⁷〜１０¹²Ωｃｍとしている。ここで、中間体ベルト
の体積抵抗率が１０⁸Ωｃｍよりも低い場合、一次転写
部で中間転写ベルト４０の背面に与えた電荷が中間転写
ベルト４０の抵抗を通じて転写ニップの外にまで広が
り、感光体１０と中間転写ベルト４０が接触する手前に
おいて、感光体１０から中間転写ベルト４０にトナーが
転写されてしまい、トナーの飛散がひどく良好な画像が
得られない。また、中間体ベルト４０の体積抵抗率が１
０¹²Ωｃｍよりも高い場合、中間転写ベルト４０が帯電
してしまい除電装置が必要となるため、体積抵抗率が１
０⁷〜１０¹²Ωｃｍのものが望ましい。また、中間転写
体１０の材料の厚さは５０μｍより厚くしている。中間
転写体１０の厚さは５０μｍ以下の場合、機械的強度が
足りずベルトの折れ、破れ等が起こってしまう。

【００１７】このように構成する画像形成装置におい
て、一次転写ロールの転写電流の制御を、従来のような
定電流制御により行った。この結果を図２のグラフに示
す。このグラフが示すように、転写ロール抵抗は変化し
ているが、電流は変化せず一定のままである。この状態
で制御すると、高温高湿環境において、転写ロール、中
間転写ベルトの抵抗値が低くなった場合に発生する転写
領域外への電流漏れ等に対応するための電流値の上昇
は、この制御では実行できないので、高温高湿環境にお
ける良好な画像形成ができない。

【００１８】これに対して、定電圧制御を行った場合の
転写ロール抵抗と電流値の関係をみる（図３参照）。こ
のグラフによると、転写ロールの抵抗が低くなると電流
値が高くなる傾向を示す。ここで、転写ロール抵抗の低
い部分で、電流値が一定になっているのは、この領域で
は転写ロールの抵抗より、感光体等他の部材の抵抗の方
が大きくなり、転写ニップ部の見かけの抵抗が転写ロー
ルに依存しなくなるからである。この状態で転写ロール
の抵抗値が低くなる高温高湿環境における最適な電流値
にあわせて電流値を設定すると、抵抗値が大きくなる低
温低湿環境下においては電流値が低くなりすぎて、転写
不良を引き起こす。このように、定電圧制御、あるいは
定電流制御を単独で行った場合、高温高湿から低温低湿
まで安定した転写性を確保することができない。そこ
で、この画像形成装置は転写ロール１５の抵抗値によ
り、転写ロール抵抗が低いときは定電圧、高いときは定
電流制御を用いている。転写ロールの抵抗値は定電流制
御による定電流供給に要する電圧により判定している。

【００１９】この画像形成装置の転写ロール１５の抵抗
と転写電流の関係は図４に示すようになる。転写ロール１５の抵抗が高い場合（低温低湿環境）定電流制御により一定の電流値を確保する（破線で示
す）。転写ロール１５の抵抗が下がった場合（高温高湿環境）温湿度が上昇して転写ロール１５の抵抗が下がってくる
と、所定の電流値を流すために必要な電圧が低くなる。
この電圧が所定の値にまで下がったとき、すなわち、点
ｍにおいて電圧が所定値となったとすると、定電流制御
から定電圧制御へ切り替える。定電圧制御により電流は
上昇する（実線で示す）。このように構成することによ
り、転写ロール１５の抵抗が下がるにつれて流れる電流
値が増える。そのため、定電流制御のみによる転写ロー
ルに比べ、高温高湿環境下で電流値が足りなくなること
がない。

【００２０】ここで、環境、転写ロールの抵抗値、転写
電流による転写状況を実験した。その結果を図６のグラ
フに示す。グラフ横軸が一次転写ロール１５の抵抗であ
り、縦軸が転写電流値である。低温低湿環境時における
転写電流値１０μＡと高温高湿環境時の転写電流値１４
μＡを結んだ線を線Ｘとする。線Ｘより転写電流値が低
い領域では、多層のトナー像の転写率が十分に得られず
転写不良となってしまった。また、低温低湿環境時の転
写電流値１３μＡから高温高湿環境（低抵抗領域）方
向、転写電流値が３０数μＡを結ぶ線を線Ｙとすると、
線Ｙより電流値が高い領域では、一次転写部で放電が生
じ、転写抜けが発生してしまった。さらに、高温高湿環
境であって低抵抗領域における電流値２８μＡから、低
温低湿環境領域（高抵抗領域）に向い転写電流値を上げ
た線を線Ｚとすると、線Ｚより電流値を大きくした領域
では、一度中間体ベルト４０上に転写されたトナーが、
複数回の一次転写を繰り返す間に感光体に戻るリトラン
スファーが発生する。その結果、最終的な転写紙上の転
写像の色味が変わってしまった。

【００２１】以上の結果から、線Ｘより低い転写電流範
囲、線Ｙより高い転写電流の範囲、線Ｚより高い転写電
流の範囲は良好な転写が得られない範囲であって、線
Ｘ，線Ｙ，線Ｚで囲まれている範囲が転写良好な範囲と
なっている。以上説明したように、低温低湿環境下にお
いては、転写ロール１５の抵抗が上がってくる。この状
態で、画像形成装置は定電流制御により、電流値を放電
がおこらない範囲とすることにより線Ｙより高くならな
い範囲で一定の電流が流れ、さらに、電流値が少なくな
りすぎることがなく、線Ｘより高い転写電位が確保でき
る。また、温湿度が上昇して転写ロール１５の抵抗が下
がってくると、所定の電流値を流すために必要な電圧が
低くなる。この電圧が所定の値にまで下がったとき、定
電流供給（電源）から定電圧供給（電源）へ切り替える
ことにより、電流は上昇し、高温高湿環境における電流
値を確保する。このとき、電圧を一定として転写に必要
な電流を確保するので、線Ｘより電流が低くなることが
ない。このように、この画像形成装置は線Ｘ，線Ｙ，線
Ｚに囲まれた範囲内での転写電流が得られ、高温高湿環
境から低温低湿環境まで安定した転写性を得ることがで
きる。

【００２２】次に、電圧下限リミッター付き定電流電源
を用いた画像形成装置を説明する。転写ロールの抵抗と
転写ロール印加電圧の関係を図６に示す。これによる
と、転写ロールが高抵抗を示す低温低湿環境下における
定電流制御において、電圧は抵抗値に対応して大きくな
る（点線で示す）。そこで、転写ロールの抵抗によって
定電流制御を実行するにあたり、この画像形成装置は、
転写ロールの印加電圧の下限ｌｉｍｉｔｅｒ（電圧リミ
ッター）を設けて、転写ロール印加電圧がある値以下に
下がらないようにしている。電圧リミッターとしては、
エラーアンプ、ツエナダイオード等を用いる。

【００２３】ここで、この実施の形態に用いる一次転写
ロールの電源構成を図７に示す。電流計１５１を制御す
る定電流制御１５９により転写ロール１５には定電流が
供給されている。転写ロール１５の抵抗値の低下に伴
い、所定の電流値を流すための電圧が低くなる。電圧計
１５０が電圧リミッタ部の下限設定値にほぼ等しい電圧
を検知すると、リミッター（エラーアンプ）１５５が稼
働し、出力可変高圧電源１５７により定電圧となって、
転写ロールへの供給電流の低下を防止している。

【００２４】次に、上記構成からなる実施例の比較例と
して定電圧電源、定電流電源を用いて、低温低湿及び高
温高湿環境下で転写性能のテストを行った。定電流電源
を用いた場合、環境変動によって一次転写ロール１５の
抵抗が変化しても電流値は一定のままなので、低温低湿
から高温高湿まで安定した転写が行えるように設定する
ことができなかった。すなわち、電流設定を１２μＡ以
上にすると、低温低湿下で放電抜けが生じる。また、電
流設定を１４μＡ未満にすると、高温高湿下で転写不良
を生じるからである。

【００２５】定電圧制御を用いた場合、まず、高温高湿
下で良好な転写が行える領域、例えば２４μＡの電流が
流れるような電圧（本実施例では、６００Ｖ）に設定し
た。次に、環境が低温低湿に移ると、一次転写ロール１
５の抵抗が高くなったため６μＡ程度の電流しか流れ
ず、転写不良が発生した。そこで、まず低温低湿下で良
好な転写が行える領域、例えば１２μＡの電流が流れる
電圧（本実施例では、１．９ｋＶ）に設定し、高温高湿
環境に移ったところ、一次転写ロール１５の抵抗が下が
ったため、１２０μＡの転写電流が流れ、激しくリトラ
ンスファーが発生した。このように、定電圧電源を用い
る場合も定電流電源を用いた場合も、低温低湿から高温
高湿まで安定した転写が行えるように設定することはで
きなかった。

【００２６】そこで、この画像形成装置は、まず、高温
高湿環境下で良好な転写が行える領域、例えば２４μＡ
の電流が流れるような電圧（この実施の形態では、６０
０Ｖ）に電圧下限リミッターを設定する。ここで、電圧
下限リミッターを用いて、低温低湿環境から高温高湿環
境まで、少しづつ環境を変化させながら転写テストを行
った（図８参照）。まず、低温低湿環境において転写テ
ストを行った。この環境では、６μＡ以下にならないと
電圧下限リミッターが働かない。良好な転写が行える領
域、例えば１２μＡの電流値で定電流制御することがで
き、良好な転写像が得られた（線Ｏで示す電流値）。

【００２７】次に、徐々に環境を高温高湿としてテスト
を行った。この環境では、一次転写ロール１５の抵抗が
下がるので、低温低湿下で設定した１２μＡを流すのに
必要な電圧は、電圧下限リミッターの動作点を下回る値
（本実施の形態では３００Ｖ）となる。そこで、電圧下
限リミッターが点Ｑで作動する。すなわち６００Ｖで定
電圧制御をすることになり、電流値は上昇する（線
Ｒ）。先に述べたように、この高温高湿環境では６００
Ｖの印加電圧のとき２４μＡの電流が流れ、線Ｏ、線Ｒ
は線Ｘ、線Ｙ、線Ｚで囲まれる範囲にあるので、良好な
転写像を得ることができる。このように、電源の設定を
電流値１２μＡで電圧下限リミッターの動作電圧を６０
０Ｖとしたこの画像形成装置は、転写ロールの抵抗値が
低い（高温高湿）環境から低温低湿環境まで、良好な転
写像を得ることができた。

【００２８】

【発明の効果】抵抗の環境依存性の大きな転写ロールを
用いた画像形成装置において、特別な環境検知手段や制
御方法を用いることなく、低温低湿環境から高温高湿環
境まで、良好な転写像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る中間体を用いた画像形成装置
の構成図。

【図２】定電流制御による抵抗値と電流値の関係を示
すグラフ。

【図３】定電圧制御による抵抗値と電流値の関係を示
すグラフ。

【図４】本発明の転写ロールの抵抗値と電流値を示す
グラフ。

【図５】転写ロールの抵抗値と電流値の関係と画像形
成状態を示すグラフ。

【図６】転写ロールの抵抗値と電圧の関係を示すグラ
フ。

【図７】電圧下限リミッターを配設した電源装置の構
成説明図。

【図８】転写ロールの抵抗値と電流値の関係と画像形
成状態を示すグラフ。

【図９】従来の中間体を用いた画像形成装置の構成
図。

【符号の簡単な説明】

１０感光体ドラム、１２帯電器、１５一次転
写ローラ、１６感光体ドラムクリーナ、１７除
電ランプ、２０露光装置、３０カラートナー現
像器、４０中間転写ベルト、５０二次転写ロー
ル、６０フィードロール、６１レジストロー
ル、７０搬送ベルト、８０定着器、１５５
電圧リミッタ、４０１駆動ローラ、４０３ウォ
ーク補正ロール、４０５テンションロール、４０
７二次転写バックアップロール、４０７中間転写ベ
ルトクリーナ、Ｐ転写材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上にトナー像を形成する手段と、
該トナー像を中間体に複数回転写する転写手段と、前記
転写手段に転写電界を形成させる手段を備えた画像形成
装置において、転写電界形成手段は転写手段に定電流を供給する定電流
制御機構と、転写手段に定電圧を供給する定電圧制御機
構を有し、転写手段の抵抗値に応じて定電流制御機構と
定電圧制御機構を切り替えるよう構成してなる画像形成
装置。
【請求項２】転写手段の抵抗値は定電流制御機構にお
ける定電流供給に要する電圧により判定するよう構成し
てなる請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】感光体上にトナー像を形成する手段と、
該トナー像を中間体に複数回転写する転写手段と、前記
転写手段に転写電界を形成させる手段とを備えた画像形
成装置において、転写電界形成手段は転写手段に定電流を供給する定電流
制御機構を有し、定電流制御機構は電圧下限リミッター
を配設し、転写手段の抵抗値が低下したとき、電圧下限
リミッターが稼働するよう構成してなる画像形成装置。