JPH10301407A

JPH10301407A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10301407A
Application number: JP10550797A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hirata; 英司平田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【構成】転写ローラ２４には、電源装置２０によっ
て、転写バイアス電圧とそれとは逆極性であり転写履歴
枚数に応じたレベルのバイアス電圧とが、選択的に印加
される。つまりマイコン２６は、転写材の先端または後
端位置を検出するセンサ２８と、転写材をカウントする
カウンタ３０との出力に基づいて転写ローラ２４に印加
する電圧の電圧値，極性，タイミング等を制御する。そ
して、転写ローラ２４に対し、転写動作を行うとき転写
バイアス電圧を印加し、転写動作を行わず転写ローラ２
４の残留トナーなどを除去するとき逆極性であり転写履
歴枚数に応じたレベルのバイアス電圧を印加する。した
がって、転写ローラ２４のウレタン材のイオン分極を防
止して、体積抵抗値の増加は抑制できる。【効果】転写ローラの体積抵抗値を増大させることな
く、長期間にわたって安定した高画質画像が形成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像形成装置に関し、
特にたとえば電子写真方式を用いた複写機およびレーザ
プリンタなどに適用され、感光体とそれに押圧するよう
に配置される転写ローラとの間の電位差によって感光体
上のトナー像を転写材に転写する、画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置において、期待す
る高画質画像を継続して得るためには、転写ローラとし
てのたとえば転写ローラの表面に吸着する残留トナーお
よび紙粉等を除去する必要がある。そこで、従来では、
転写ローラに転写バイアス電圧とは逆極性のバイアス電
圧を選択的に印加して転写ローラに吸着した残留トナー
などを感光体側へ移行させる、あるいは、転写ローラに
ブレードなどを接触させて転写ローラ上の残留トナーを
掻き落とすようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用す
る転写ローラが半導電ポリウレタンゴムを基材としたも
のである場合には、ウレタンゴムにイソシアネートなど
のイオン性導電物質が混入しているため、転写ローラに
印加される転写バイアス電圧によって、ウレタンゴム成
分中に均一に分散していた電荷が偏り（イオン分極作
用）、その結果、転写ローラを絶縁化に至らしめるとい
った問題があった。しかも、転写ローラ上の残留トナー
などを除去するために転写ローラに印加されるバイアス
電圧は、転写ローラの表面の汚れ（残留トナーなど）を
除去し得るのに十分なレベルの電圧でしかなく、このバ
イアス電圧による絶縁化の抑制は期待できない。

【０００４】そして、この絶縁化によって、図４に示す
ように、転写ローラの体積抵抗値が、転写履歴枚数に応
じて著しく増加して、以下に示す問題を招来していた。 (1) 転写ローラに流れる電流が小さくなり、画像濃度が
低下して、転写不良に至る。 (2) 設計通りの転写能力とクリーニング能力とを実現さ
せるためには、体積抵抗値の増加に応じて転写バイアス
電圧を高める必要があり、その結果、消費電力量が増大
する。

【０００５】(3) 転写不良により残留トナーが増加する
またはクリーニング能力が低下して、期待するクリーニ
ング効果が得られない。したがって、転写材の裏面が汚
れるまたは画像形成装置内でトナーが飛散する。なお、転写ローラの固有抵抗から体積抵抗が数１に示す
ように計算できる。ここで、転写ローラの体積抵抗と
は、単層，多層に拘らず、転写ローラのシャフト部分を
除いた全体の体積抵抗をいう。

【０００６】

【数１】体積抵抗＝固有抵抗×（Ｓ／Ｔ）ただし、Ｓは転写ローラと転写材との接触面積、Ｔは転
写ローラの径方向の厚み（外径−内径）である。それゆ
えに、この発明の主たる目的は、転写ローラの体積抵抗
値の増加を抑制して、長期間にわたって安定した高画質
画像が形成できる、画像形成装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、転写バイア
ス電圧が印加されることによって感光体に形成されたト
ナー像を転写材に転写する転写ローラと、転写ローラに
転写バイアス電圧とそれとは逆極性のバイアス電圧とを
選択的に付与するバイアス付与手段とを含み、転写ロー
ラがイオン分極作用を有する材料で形成されている画像
形成装置において、逆極性のバイアス電圧の電圧値を転
写履歴枚数に応じて高めるようにしたことを特徴とす
る、画像形成装置である。

【０００８】

【作用】たとえば、画像形成動作を開始するモードが選
択されると、転写ローラには、バイアス付与手段によっ
て、転写バイアス電圧とは逆極性であり転写履歴枚数に
応じた電圧レベルのバイアス電圧が印加される。そし
て、感光体上に形成されたトナー画像を転写材に転写す
るとき、転写ローラには、バイアス付与手段によって、
通常の転写バイアス電圧が印加される。転写材への転写
が終了すると、転写ローラには、再び逆極性のバイアス
電圧が印加されて、転写ローラの表面に吸着する残留ト
ナーおよび紙粉等が感光体側へ移行される。このよう
に、バイアス付与手段から転写ローラに対し、経時的に
電圧値が大きくなるバイアス電圧が出力されることによ
って、転写バイアス電圧によるウレタンゴム材のイオン
分極を防止して、転写ローラの体積抵抗値の増大は効果
的に抑制することができる。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、転写ローラがイオン
分極作用を生じる材料で形成されていても、その体積抵
抗値が増大するのを抑制することができるので、転写ロ
ーラ表面に付着した残留トナーや紙粉などの汚れを安定
的に除去して、長期間にわたって安定した高画質画像が
形成できる。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１に示すこの実施例の画像形成装置１０
は、たとえば反転現像法を用いたレーザプリンタなどに
適用される。ただし、この発明はこのようなレーザプリ
ンタ以外の任意の同種の画像形成装置、たとえばコピー
機，ファクシミリ等に用いられ得る。

【００１２】画像形成装置１０は感光体１２を含み、感
光体１２はたとえばＯＰＣ（有機）感光体をアルミから
なる導電基体に塗布したものである。なお、この感光体
１２は、図１に示すドラム状のものに限らず、それ以外
のたとえばベルトまたは板状のものであってもよい。そ
して、感光体１２の左側には帯電器１４が配置され、こ
の帯電器１４によって、感光体１２の表面がたとえば−
７００Ｖの電位に一様に帯電される。また、感光体１２
の左上方には、たとえばレーザビームなどの露光器１６
が固定的に配置され、この露光器１６によって形成され
た原稿光像が感光体１２に入射されて、感光体１２上に
たとえば−１００Ｖの静電潜像が形成される。

【００１３】感光体１２の右側には、感光体１２の表面
に接触するようにして現像ローラ１８が配置される。こ
の現像ローラ１８は、イオン分極作用を生じる材料たと
えばウレタン材とイオン性導電物質とを混合してなる半
導電性の弾性体によって形成され、現像ローラ１８の表
面にたとえば正極性であり非磁性一成分の現像剤（以
下、単に「トナー」と呼ぶ。）が担持される。現像ロー
ラ１８は、バイアス付与手段としての電源装置２０に接
続されて、現像ローラ１８に対して、現像バイアス電圧
としてたとえば３００Ｖの直流電圧が印加される。な
お、トナーが負極性の場合には、現像ローラ１８に印加
される電圧の極性も負となる。そして、現像ローラ１８
に関連して、トナーを収容または貯留する現像容器２２
が配置される。

【００１４】感光体１２の下方には、感光体１２の表面
に接触するようにして、転写ローラ２４が配置される。
転写ローラ２４は、たとえばφ６mmのステンレス軸（シ
ャフト）上に直径１５mmのイオン導電性を有するウレタ
ンゴム材を巻き付け接着させたものである。なお、この
実施例では、ウレタンゴム材として、体積抵抗値が１０
⁸Ωcm，表面粗さが約１２μｍ，アスカーＣ硬度が６０
度のものを用いた。そして、このように形成された転写
ローラ２４が、感光体１２にたとえば総圧１２００ｇ程
度で圧接し、周速比１の割合で感光体１２とともに回転
するように配置される。

【００１５】さらに、この転写ローラ２４には電源装置
２０が接続され、転写ローラ２４に対し、電源装置２０
からは、現像バイアス電圧とは逆極性（この実施例では
負極）の転写バイアス電圧と、それとは極性の異なる逆
バイアス電圧とが、選択的に印加される。つまり、電源
装置２０から出力される印加電圧の電圧値，極性，タイ
ミング等は、マイコン２６によって制御され、それら
が、転写ローラ２４に関連して配置されて、紙などの転
写材（図示せず）の先端位置および後端位置をそれぞれ
検出するセンサ２８と、転写した回数をカウントするカ
ウンタ３０とのそれぞれの出力に基づいて行われる。

【００１６】より詳しく述べると、センサ２８は、たと
えば、転写材の先端が感光体１２と転写ローラ２４との
接触位置に達したときオフし、転写材の後端が感光体１
２と転写ローラ２４との接触位置を通過したときオンす
る。そして、そのセンサ２８の出力に基づいて、マイコ
ン２６は、センサ２８がオン状態のとき転写動作を行っ
ていないと判断し、センサ２８がオフ状態にあるとき転
写動作を行っていると判断する。そして、このセンサ２
８の出力に基づいて、転写ローラ２４に印加される転写
バイアス電圧と逆バイアス電圧とが選択的に切り換えら
れる。

【００１７】一方、カウンタ３０は、転写材が通過する
都度カウント値（ｆ_c）をインクリメントして、トナー
像が転写された転写材の枚数すなわち転写履歴枚数をカ
ウントする。このカウント値（ｆ_c）はマイコン２６に
よってモニタされ、それによって、マイコン２６は、そ
のカウント値すなわち転写履歴枚数に応じたレベルの逆
バイアス電圧を電源装置２０から出力させる。

【００１８】つまり、この実施例では、転写ローラ２４
に対し、通常の転写動作を行うとき、たとえばＤＣ−１
ＫＶないし−５ＫＶの範囲内で設定された電圧値の転写
バイアス電圧を印加し、転写動作を行わず転写ローラ２
４の表面に吸着する残留トナー等を除去するとき、たと
えばＤＣ６００Ｖないし１３００Ｖの範囲内であり転写
履歴枚数に応じたレベルの逆バイアス電圧を印加するよ
うに構成している。

【００１９】なお、画像形成装置１０は、さらに給紙ロ
ーラ３２および定着装置３４を含み、給紙ローラ３２は
画像形成装置１０の右側略中央に配置され、定着装置３
４は画像形成装置１０の左側略中央に配置される。この
給紙ローラ３２によって、転写すべき紙などの転写材が
所定の搬送経路に従って印字位置（感光体１２と転写ロ
ーラ２４との接触位置）に導かれ、また、定着装置３４
によって、トナー画像は転写材に定着される。

【００２０】このような画像形成装置１０において、電
子写真プロセスが感光体１２の周囲で繰り返される。す
なわち、帯電器１４によって感光体１２が一様にたとえ
ば−７００Ｖに静帯電され、原稿像の露光によって静電
潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラ１８に
よって現像される。現像された感光体１２上のトナー像
は、転写ローラ２４によって転写材に転写される。そし
て、転写動作を行うとき、電源装置２０によって、転写
ローラ２４に転写バイアス電圧が与えられ、転写動作を
行わず転写ローラ２４表面に吸着した残留トナーなどを
除去するときには、電源装置２０からは、転写ローラ２
４に対し、転写バイアス電圧とは逆極性であり転写履歴
枚数に応じたレベルの逆バイアス電圧が与えられる。

【００２１】次に、図２のフロー図を用いて、転写ロー
ラ２４に印加する電圧（転写バイアスと逆バイアス電
圧）の制御方法について説明する。画像形成装置１０が
オンされ、画像形成動作を開始するモードが選択される
と、マイコン２６は、図２のステップＳ１において、カ
ウンタ３０の出力に基づいてそのカウント値（ｆ_C）す
なわち転写履歴枚数が所定値Ｘ（たとえば２０×１
０³）を超えたかどうかを判断する。そこにおいて“Ｎ
Ｏ”が判断されると、続くステップＳ３において、予め
設定された電圧値（たとえば６００Ｖ）の逆バイアス電
圧を転写ローラ２４に印加させる。そして、次のステッ
プＳ５では、センサ２８をモニタし、センサ２８がオフ
されたかどうかを判断し、そこにおいて“ＹＥＳ”が判
断されるすなわち感光体１２と転写ローラ２４との接触
位置に転写材が搬送されると、ステップＳ７において、
転写ローラ２４に対し所定の転写バイアス電圧が印加さ
れて、転写動作が開始される。なお、ステップＳ５にお
いて“ＮＯ”が判断されたときには、ステップＳ３に戻
って、転写ローラ２４に対し、逆バイアス電圧が継続し
て印加される。

【００２２】次のステップＳ９では、マイコン２６は、
センサ２８がオンされたかどうかを判断し、“ＹＥＳ”
が判断されると、ステップＳ１１でカウンタ３０のカウ
ント値がインクリメントされる。すなわち転写履歴枚数
がカウントされる。また、ステップＳ９において“Ｎ
Ｏ”が判断されたときすなわち転写動作が終了していな
いときには、ステップＳ７に戻って、転写ローラ２４に
対し、継続して転写バイアス電圧が印加される。そし
て、ステップＳ１１においてカウンタ３０がインクリメ
ントされると、ステップＳ１に戻って、上述の処理が繰
り返される。

【００２３】一方、ステップＳ１において“ＹＥＳ”が
判断されるすなわちカウンタ３０のカウント値（ｆ_C）
が所定値Ｘ（たとえば２０×１０³）を超えているとき
には、ステップＳ１３に進み、逆バイアス電圧の電圧値
がＰ（たとえば１０００Ｖ）に設定される。上述したよ
うに、転写履歴枚数に応じて逆バイアス電圧のレベル
は、より高い値に設定される。そして、マイコン２６
は、続くステップＳ１５において、カウンタ３０のカウ
ント値（ｆ_C）が所定値Ｙ（たとえば６０×１０³）を
超えたかどうか判断し、“ＹＥＳ”が判断されると、ス
テップＳ１７で逆バイアス電圧の電圧値は、さらに高い
値Ｑ（たとえば１３００Ｖ）に設定される。なお、ステ
ップＳ１５で“ＮＯ”が判断されたときには、ステップ
Ｓ３に戻って、ステップＳ３〜ステップＳ１１の処理が
実施される。

【００２４】次のステップＳ１９では、カウンタ３０の
カウント値がモニタされ、そのカウント値すなわち転写
履歴枚数が所定値Ｚ（たとえば１００×１０³）を超え
たかどうかが判断される。そして、“ＮＯ”が判断され
たときには、ステップＳ３に戻って、電圧値Ｑの逆バイ
アス電圧が転写ローラ２４に印加される。一方、ステッ
プＳ１９において“ＹＥＳ”が判断されるすなわち転写
履歴枚数が所定値Ｚを超えたときには、ステップＳ２１
に進み、そこにおいてたとえば転写ローラ２４が交換時
期に達したと判断して、警告ランプなどによって、ユー
ザに対し転写ローラ２４が寿命であることを告知する。

【００２５】この実施例では、転写履歴枚数が増加する
のに伴い、転写ローラ２４に印加する逆バイアス電圧の
電圧値を高めるようにしたので、図３からもよくわかる
ように、転写ローラ２４のイオン分極作用すなわち体積
抵抗値の増大を抑制して、画像濃度の安定化を図ること
ができる。したがって、転写ローラ２４に付着した残留
トナーなどを効果的に除去して、長期間にわたって安定
した高画質画像を提供することができる。また、転写ロ
ーラ２４の転写履歴枚数に対する体積抵抗値の特性は、
ポリウレタンとイオン性導電物質との混合比によって決
定されるので、転写ローラ２４の体積抵抗値の特性を試
験した後、逆バイアス電圧の切り換えタイミングおよび
電圧値等は設定される。

【００２６】なお、この実施例では、転写ローラ２４の
体積抵抗値を１０⁸Ωcmに設定しているが、この体積抵
抗値を１０⁹Ωcmを越えた値に設定すると、画像濃度を
一定に保つために転写バイアス電圧を大きくする必要が
あり、その結果として、電源装置（画像形成装置）の大
型化を招来するという問題を生ずるためである。また、
上述の実施例では、逆バイアス電圧の電圧値を２段階
（Ｐ，Ｑ）に高めるようにしているが、さらに細かくた
とえば３段階ないし１０段階という具合に変化させるよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。

【図２】図１実施例の動作の一例を示すフロー図であ
る。

【図３】図１実施例の転写ローラの転写履歴枚数に対す
る体積抵抗値，画像濃度および逆バイアス電圧の特性を
表すグラフである。

【図４】従来の転写ローラの転写枚数に対する体積抵抗
値，画像濃度および逆バイアス電圧の特性を表すグラフ
である。

【符号の説明】

１０ …画像形成装置１２ …感光体１８ …現像ローラ２０ …電源装置２４ …転写ローラ２６ …マイコン２８ …センサ３０ …カウンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写バイアス電圧が印加されることによっ
て感光体に形成されたトナー像を転写材に転写する転写
ローラと、前記転写ローラに前記転写バイアス電圧とそ
れとは逆極性のバイアス電圧とを選択的に付与するバイ
アス付与手段とを含み、前記転写ローラがイオン分極作
用を有する材料で形成されている画像形成装置におい
て、前記逆極性のバイアス電圧の電圧値を転写履歴枚数に応
じて高めるようにしたことを特徴とする、画像形成装
置。