画像形成装置
【課題】 転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を簡単に防止するとともに、バイアス電源出力の上昇を防止する。
【解決手段】 感光体ドラム１１には電子写真プロセスによって形成されたトナー画像が担持され、転写ローラ１２は感光体ドラムと転写ニップ部で接触して、転写ローラに転写バイアス電流が供給されて転写ニップ部に送られる転写材にトナー画像を転写させる。転写ローラは導電性軸芯１２ａと導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材１２ｂとを有し、給電ローラ１３は切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４に接続され、導電性軸芯１２ａは給電路１５ａ及び切替スイッチを介して転写バイアス電源に接続されている。制御装置１７は、例えば、温湿度に応じて切替スイッチを切替制御して、転写バイアス電源を選択的に給電ローラ又は給電路に接続する。
【解決手段】 感光体ドラム１１には電子写真プロセスによって形成されたトナー画像が担持され、転写ローラ１２は感光体ドラムと転写ニップ部で接触して、転写ローラに転写バイアス電流が供給されて転写ニップ部に送られる転写材にトナー画像を転写させる。転写ローラは導電性軸芯１２ａと導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材１２ｂとを有し、給電ローラ１３は切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４に接続され、導電性軸芯１２ａは給電路１５ａ及び切替スイッチを介して転写バイアス電源に接続されている。制御装置１７は、例えば、温湿度に応じて切替スイッチを切替制御して、転写バイアス電源を選択的に給電ローラ又は給電路に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、又はそれらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、転写ローラに転写バイアス電流を給電して像担持体上のトナー画像を記録用紙等の転写材に転写する転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、像担持体である感光体ドラム上に形成されたトナー画像を記録用紙等の転写材に転写する際、コロトロン又はスコロトロンチャージャに電圧を印加して転写を行うことが行われていたものの、近年、オゾン発生量の抑制、転写材の搬送安定性、転写バイアストランスの低出力化等の観点から、転写ローラが用いられるようになっている。
【０００３】
一般に、転写ローラとして、環境安定性に優れたカーボンをＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイプの転写ローラが用いられているものの、電子導電タイプの転写ローラでは、像担持体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムを用いると、カーボンの分散ムラに起因して電荷集中による異常放電が発生して、Ｓｉ−Ｃ層が破壊されてしまうことがあり、Ｓｉ−Ｃ層が破壊された部分で所謂黒点が発生する。
【０００４】
一方、エピクロヒドリン等のイオン導電材を用いた転写ローラ（イオン導電タイプ）においては、前述のような異常放電が発生しにくく、このため、黒点の発生が抑制されるものの、環境変動によって転写ローラの抵抗値に変動が大きく、さらには、通電時間に伴ってイオン導電材に偏りが生じ、これによって抵抗値が大きくなって転写ローラの耐久性が悪化するという不具合がある。
【０００５】
上述のような不具合を防止するため、例えば、転写ローラの電荷供給作用の制御を容易にすべく、転写ローラの表層に誘電体層を配置して、この誘電体層表面に電荷を供給するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、環境条件の変動に拘わらず、安定した転写性を得るため、弾性ローラに誘電体層を形成して、誘電体層の裏面を弾性ローラ表面に対して電気的に浮かせて、環境条件の変動に応じて誘電体層の裏面を接地するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【０００７】
一方、放電によるトナー画像の劣化を防止するため、転写ローラ及び像担持体によって形成されるニップ部の中心点と転写ローラの中心点とを結ぶ延長線よりも下流側に、転写ローラとの接点がくるように電極部材を配置して、この電極部材から転写ローラに転写バイアスを印加し、用紙進入側における電界変化を小さくするようにするとともに、電源側からみた転写ローラの総抵抗値を減らして電源容量を小さくするようにしている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１３８７８４号公報（第１０頁〜第２５頁、第７図〜第８図）
【特許文献２】特開平９−３４２７８号公報（第７頁〜第９頁、第２図〜第４図）
【特許文献３】特開２００３−５５３９公報（第４頁〜第６頁、第２図〜第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、イオン導電タイプの転写ローラは、電荷集中による異常放電が発生しにくいものの、環境変動によるイオン導電材の抵抗値の変動が大きく、例えば、その抵抗値が１．５〜２桁程度変動する。具体的には、低温低湿環境、常温常湿環境、高温高湿環境の順に抵抗値が高くなる。そして、α−Ｓｉ感光体ドラムにおいては、ＯＰＣ感光体ドラムに比べて転写電流を多く流す必要があり、このため、環境変動によって転写ローラの抵抗値が大きく変動すると、低温低湿環境では転写ローラの抵抗値が大きくなるので、転写ローラに規定の電流を流すためには転写バイアス電源の出力電圧を上昇させねばならず、転写バイアス電源の出力電圧の上限値が設定されているので、場合によっては転写電流不足が発生し、転写不良が生じてしまう恐れがある。
【００１０】
一方、特許文献１及び２に記載された画像形成装置においては、その表面に誘電体層が形成されている関係上、誘電体層の転写電荷蓄積にムラが生じやすい。このため、画像形成の際、転写ローラに印加する電圧を決定する制御動作及び転写部材の抵抗値を検知する制御を行う必要があり、転写の際の制御が複雑になってしまうという課題がある。
【００１１】
さらに、特許文献２に記載された画像形成装置においては、環境条件又は転写材の種類に応じて誘電体層裏面を接地する制御を行わなければならず、その結果、さらに制御が複雑になってしまうという課題がある。
【００１２】
特許文献３に記載された画像形成装置においては、用紙進入側における電界変化を小さくするようにして、放電によるトナー画像の劣化を防止するようにしているものの、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができない。
【００１３】
いずれにしても、従来の画像形成装置では、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を簡単に防止することが難しいという課題がある。
【００１４】
そのため本発明においては、簡単な構成で転写不良及びバイアス電源出力の上昇を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明は、電子写真プロセスによって形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップ部で接触する転写ローラを有し、該転写ローラに定電流制御された転写バイアス電流が供給されて前記転写ニップ部に送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写装置を備える画像形成装置において、前記転写ローラは導電性軸芯と該導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材とを有し、さらに、前記転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から前記転写ローラに前記転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、前記導電性軸芯に前記転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部と、前記第１及び前記第２の給電部に与える前記転写バイアス電流を調整する調整手段とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、前記調整手段は、例えば、前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、温湿度に応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有し、前記制御手段は前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記切替手段を切替制御して前記転写バイアス電源と前記第２の給電部とを接続する。また、前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明では、前記調整手段は温湿度に応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整し、前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記第２の給電部に与える転写バイアス電流を前記第１の給電部に与える転写バイアス電流よりも多くするようにしてもよく、さらには、前記調整手段は前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整するようにしてもよい。なお、本発明では、前記像担持体は、感光体としてアモルファスシリコン感光体を有する感光体ドラムが用いられる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の転写装置は、転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から転写ローラに転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、導電性軸芯に転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部とを備えて、第１及び第２の給電部に与える転写バイアス電流を調整するようにしたので、環境条件（温湿度）の変動によって転写ローラの抵抗値が大きくなった際には、転写バイアス電源を第２の給電部に接続するか又は第２の給電部に与える転写バイアス電流量を大きくすれば、転写ローラの抵抗値が実質的に低減される結果、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができるばかりでなく、バイアス電源出力の上昇を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
図１を参照して、図示の転写装置１０は画像形成装置（図示せず）とともに用いられ、像担持体としてのα−Ｓｉ感光体ドラム１１（以下単に感光体ドラム１１と呼ぶ）と当接する転写ローラ１２を有している。感光体ドラム１１上には電子写真プロセスによってトナー画像が形成され、転写ローラ１２は感光体ドラム１１と転写ニップ部で接触している。そして、転写ローラに転写バイアス電流が供給されて、転写ニップ部に送られる転写材にトナー画像が転写される。
【００２１】
転写ローラ１２には、例えば、ＳＵＳなどの導電材を用いた給電ローラ（第１の給電部）１３が当接しており、この給電ローラ１３は感光体ドラム１１と反対側に配置され、切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４が接続されている（なお、感光体ドラム１１は接地されている）。転写ローラ１２にはエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電材が用いられており、導電性軸芯１２ａの外周面上にイオン導電材１２ｂが形成されている。
【００２２】
例えば、導電性軸芯１２ａの周囲にイオン導電材１２ｂが単層のソリッド又は発泡弾性体として巻装される。イオン導電材としては、前述のエピクロルヒドリンゴムの他に、金属錯体（例えば、過塩素酸リチウム）又は１エチル−３メチル−イミタゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド等をＮＢＲ等に添加したものを用いることができる。
【００２３】
そして、イオン導電材１２ｂはプラス電極及びマイナス電極（共に図示せず）との間に挟持し、プラス電極とマイナス電極との間に電圧を印加すると、印加された電圧によって形成された電界によってプラスイオンとマイナスイオンが転写ローラ内を移動して、電流が流れることになる。また、図示の例では、導電性軸芯１２ａは給電路（第２の給電部）１５ａを介して、転写バイアス電源１４に接続された切替スイッチ１５に接続されており、この転写バイアス電源１４は接地されている。そして、切替スイッチ１５は、後述するようにして、制御装置１７によって切替制御されて、切替スイッチ１５によって給電ローラ１３又は導電性軸芯１２ａが選択的に転写バイアス電源１４に接続される。
【００２４】
ここで、図２を参照して、まず、転写ローラ１２に直接転写バイアスを印加した際の転写動作について説明する。転写バイアス電源１４を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続して転写バイアスを印加すると、転写電流が、矢印Ａで示すように、転写ローラ１２の軸芯１２ａから、感光体ドラム１１と転写ローラ１２とが接して転写材１６を挟む転写ニップ部の方向に流れる。この場合、イオン導電材１２ｂ中のイオンは転写ニップ部で転写ローラ１２の外周方向に流れて分極して、通電時間の経過とともにその抵抗値が増加する。なお、分極の影響が顕著になり、転写不良などが現れるのは使用後数十時間後である。
【００２５】
一方、温湿度等の環境条件が変動すると、図２に示す転写装置では、転写ローラ１２の抵抗値が大きく変動する。図３を参照すると、いま転写ローラ１２の軸芯１２ａに１ｋＶの転写バイアスを印加したとすると、低温／低湿（Ｌ／Ｌ）の際には、ローラ抵抗値がｌｏｇΩで約８であるのに対して、常温／常湿（Ｎ／Ｎ）となると、ｌｏｇΩ＝約７となり、高温／高湿（Ｈ／Ｈ）となると、ｌｏｇΩ＝約６．５となる。このように、温湿度の変化に起因して、イオン導電材１２ｂ中におけるイオン移動度の割合が変化して、温湿度が変動すると、ローラ抵抗値が１．５桁〜２桁程度変動してしまうことになる。
【００２６】
続いて、図４及び図５を参照して、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアスを印加すると、図５に矢印Ｂで示すように、転写電流は給電ローラ１３から転写ローラ１２の軸芯１２ａに流れ込み、その後、矢印Ｃで示すように、軸芯１２ａから転写ローラ１２と感光体ドラム１１との転写ニップ部に転写電流が流れる。この際、転写ローラ１２が回転しているから、当初転写ローラ１２において感光体ドラム１１と接触していた部位（以下特定部位と呼ぶ）は移動することになって、転写ローラ１２が当初の状態から１８０度回転した状態では、この特定部位は給電ローラ１３側に位置することになる。
【００２７】
つまり、特定部位においては、転写ローラ１２が１８０度回転すると、軸芯１２ａから流れる転写電流の向きが逆向きとなって、その結果、イオン導電材１２ｂにかかる電界は転写ローラ１２の半回転毎に逆方向になる。このため、イオン導電材１２ｂの中のイオンから見ると、半周毎に電界の方向が反転するようになって、例えば、図４に示すように、感光体ドラム１１を接地して給電ローラ１３にマイナス電圧を印加すると、特定部位では、マイナスイオンは、転写ローラ１２の軸芯１２ａから感光体ドラム１１までは感光体ドラム１１側へ、給電ローラ１３から軸芯１２ａまでは軸芯１２ａ側に集まる。
【００２８】
その後、転写ローラ１２が半周した状態では、感光体ドラム１１側へ集まったイオンが軸芯１２ａ側へ、軸芯１２ａ側に集まったイオンが感光体ドラム１１側に集まる。従って、イオン導電材１２ｂ中のイオンは、転写ローラ１２の半周毎にその外周部と軸芯１２ａ側に交互に移動し分極が起こることがない。
【００２９】
図４に示す転写装置においては、前述のように分極が生じることがないから、転写ローラ１２に高電圧が印加されても、通電によるローラ抵抗値の上昇を抑制することができるものの、温湿度等の環境条件が変動すると、図２で説明したように、イオン導電材１２ｂ中におけるイオン移動度の割合が変化して、ローラ抵抗値が１．５桁〜２桁程度変動してしまう。
【００３０】
再び、図１を参照して、前述したように、図示の例では、転写ローラ１２の軸芯１２ａ及び給電ローラ１３は切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４に接続され、制御装置１７によって切替スイッチ１５が切替制御されて、軸芯１２ａ又は給電ローラ１３が選択的に転写バイアス電源１４に接続される。
【００３１】
図示はしないが、制御装置１７には環境温湿度が検知温湿度として入力されており、制御装置１７は検知温湿度が予め設定された温湿度閾値を越えたか否かを判定し、温湿度閾値を超えていると判定すると、つまり、検知温湿度がＮ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ（Ｎ／Ｎ以上でＨ／Ｈ以下）であると、切替スイッチ１５を切替制御して、図６に示すように、転写バイアス電源１４と給電ローラ１３とを接続する（図６においては、制御装置１７は省略されている）。
【００３２】
いま、転写ローラ１２の抵抗値をＲｖ（軸芯１２ａと転写ローラ表面との間の抵抗値）とすると、前述のように、この抵抗値Ｒｖは温湿度の変化に応じて変化し、高温高湿となるほど抵抗値Ｒｖは低下する。ここでは、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ（Ｎ／Ｎ以上Ｈ／Ｈ以下）における転写ローラ１２の抵抗値をＲｖｈで表し、Ｌ／Ｌ〜Ｎ／Ｎ（Ｌ／Ｌ以上Ｎ／Ｎ未満）における転写ローラ１２の抵抗値をＲｖｌで表す。つまり、転写ローラ１２の抵抗値がＲｖｈである際には、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流が転写ローラ１２に供給されることになる。
【００３３】
一方、検知温湿度がＬ／Ｌ〜Ｎ／Ｎ（Ｌ／Ｌ以上でＮ／Ｎ未満）であると、制御装置１７は切替スイッチ１５を切替制御して、図７に示すように、転写バイアス電源１４と転写ローラ１２の軸芯１２ａとを接続する（図７においては、制御装置１７は省略されている）。つまり、転写ローラ１２の抵抗値がＲｖｌである際には、軸芯１２ａから転写バイアス電流が転写ローラ１２に供給されることになる。
【００３４】
このように、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下では、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流が転写ローラ１２に与えられる結果、前述したように、電界の反転が生じ分極が起こることがない（イオン導電材に偏りが生じることなく、抵抗値の上昇が抑制される）。
【００３５】
また、Ｌ／Ｌ環境下では、軸芯１２ａから転写バイアス電流が与えられる結果、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を与えた場合に比べて、その抵抗値が見かけ上１／２になる。つまり、図６に示すように、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を与えた際の転写ローラ１２の抵抗値を２Ｒｖｌとすると、軸芯１２ａに転写バイアス電流を与えた際の転写ローラ１２の抵抗値はＲｖｌとなって、あたかも転写ローラ１２の抵抗値の上昇を抑制することができることになる（即ち、Ｌ／Ｌ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値が大きくなるが、この際に切替スイッチ１５を切り替えて、転写バイアス電流を軸芯１２ａに与えるようにすれば、転写ローラ１２の抵抗値の上昇を抑えられることになる）。
【００３６】
ここで、図１に示す転写装置、図２に示す転写装置、及び図４に示す転写装置を用いて、環境条件（温湿度）が変化した際の転写電圧の変動を調べてみた。その結果を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ａ）は図２に示す転写装置における転写電圧の変動を示し、図８（ｂ）は図４に示す転写装置における転写電圧の変動を示す。また、図８（ｃ）は図１に示す転写装置における転写電圧の変動を示す。
【００３７】
図８（ａ）〜（ｃ）において、温湿度がＬ／Ｌ、Ｎ／Ｎ、及びＨ／Ｈの際に転写電流がそれぞれ５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡとなるようにしたところ（つまり、転写バイアス電源１４には定電流制御回路（図示せず）が備えられ、転写ローラ１２の抵抗値に拘わらず一定の転写バイアス電流を転写ローラ１２に供給することになる）、図８（ａ）では転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで８．１、７．１、及び６．５となった（図８（ａ）においては、見せ掛け抵抗値は転写ローラ抵抗値と同一である）。そして、転写電圧はそれぞれ６．３ｋＶ、１．０ｋＶ、及び０．３ｋＶとなった。
【００３８】
同様にして、図８（ｂ）では転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで７．８、６．８、及び６．２となった（図８（ｂ）においては、見かけ抵抗値はそれぞれ８．１、７．１、及び６．５である）。そして、転写電圧はそれぞれ６．３ｋＶ、１．０ｋＶ、及び０．３ｋＶとなった。
【００３９】
一方、図８（ｃ）では、転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで７．８、６．８、及び６．２となった（図８（ｃ）においては、見かけ抵抗値は転写ローラ抵抗値と同一である）。そして、転写電圧はそれぞれ３．２ｋＶ、０．５ｋＶ、及び０．２ｋＶとなった。
【００４０】
このように、温湿度がＮ／Ｎ〜Ｈ／Ｈの際には、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給し、温湿度がＬ／Ｌの際には、軸芯１２ａを介して転写バイアス電流を転写ローラ１２に供給するようにしたから、温湿度がＬ／Ｌの際、つまり、転写ローラ１２の抵抗値が変動して大きくなった際においても（図３参照）、図２及び図４に示す転写装置に比べて（図８（ａ）及び（ｂ）参照）、転写電圧の上昇を抑えることができる（転写電圧が６．３ｋＶから３．２ｋＶに低下する）。この結果、転写ローラ１２の抵抗値変動に起因する転写不良を簡単に防止することができ、しかも転写バイアス電源出力の上昇を防止することができることになる。なお、低温低湿環境は通常の事務所環境では、寒冷地の始業直後などごく限られた時間内しか発生しないので、転写バイアス電流の大部分を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続された抵抗器１５を介して印加しても転写ローラ１２を構成するイオン導電材１２ｂに分極が生じ、その影響が現れることはない（前述のように数十時間以上転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して転写電流を印加し続けると、転写不良などの分極の影響が生じる）。
【００４１】
つまり、Ｎ／Ｎ環境〜Ｈ／Ｈ環境においては、転写ローラ１２の抵抗値は低いから、転写バイアス電流を、給電ローラを介して転写ローラに与え、Ｌ／Ｌ環境においては、転写ローラ１２の抵抗値が高くなるから、転写バイアス電流を、転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して供給する（給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を供給する際には、軸芯１２ａを介して転写バイアス電流を供給する場合に比べて、その抵抗層が２倍となる）。このため、Ｌ／Ｌ環境下においては、転写ローラ抵抗値の上昇が抑制されて、転写電圧を低くすることができる。
【００４２】
一方、Ｎ／Ｎ環境〜Ｈ／Ｈ環境下では、転写バイアス電流は給電ローラ１３を介して転写ローラに供給され、転写ローラの一回転で電界の反転が生じ、イオン導電材中においてイオン導電物質の偏り、即ち、分極が生じることがなく、転写ローラの抵抗値の上昇を抑制することができる。
【００４３】
また、感光体ドラムとしてα−Ｓｉ感光体ドラムを用いた際には、転写バイアス電流を大きくする必要があるが、上述のようにして、温湿度に対する転写ローラの抵抗値変動を抑制するようにすれば、転写バイアス電圧（バイアス電源出力）の上昇を抑えることができることになる。
【００４４】
上述の説明では、温湿度に応じて切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしたが、転写材の種類、サイズ、及び材質に応じて切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしてもよい。例えば、通常用いる転写材より体積抵抗率が低い転写材（薄紙など）やはがきサイズなど小サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、転写バイアス電圧を高くする必要がないから、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給する。
【００４５】
一方、通常用いる転写材より体積抵抗率が高い転写材（厚紙やＯＨＰシートなど）や用紙通紙方向と垂直な長さが通常用いる転写材より大サイズの転写材（通常Ａ２サイズを用いＡ１サイズの用紙も印刷可能な場合など）にトナー画像を転写する際には、転写バイアス電圧が高くなってしまうため、転写バイアス電圧の上昇を抑えるべく、軸芯１２ａを介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給する。なお、このような転写材を常時用いられるわけではないので、転写バイアス電流を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続を介して印加しても転写ローラ１２を構成するイオン導電材１２ｂに分極が生じ、その影響が現れることはない（前述のように数十時間以上転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して転写電流を印加し続けると、転写不良などの分極の影響が生じる）。
【００４６】
さらに、上述の例では、切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしたが、給電ローラ１３及び軸芯１２ａの両方に転写バイアス電流を供給するようにしてもよい。この際には、図９に示すように、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を用いて、第１の転写バイアス電源２１を給電ローラ１３に接続し、第２の転写バイアス電源２２を給電路１５ａを介して転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続する。
【００４７】
そして、制御装置（図９には示さず）は、前述の検出温湿度に応じて、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整する。例えば、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下においては、図１０に示すように、制御装置は、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量よりも大きくする（Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値は小さいから、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を増やしても、転写バイアス電圧はあまり高くならない）。
【００４８】
一方、Ｌ／Ｌ環境下においては、図１１に示すように、制御装置は、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量よりも大きくする（Ｌ／Ｌ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値は大きくなるから、軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を増やして、転写バイアス電圧の上昇を抑制する）。
【００４９】
このようにして、給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整するようにすれば、転写バイアス電圧の上昇を抑制できるばかりでなく、イオン導電材中のイオンの偏りに起因する抵抗値の上昇を抑制できることになる。
【００５０】
なお、図９に示す例においても、転写材の種類、サイズ、及び材質に応じて給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整するようにしてもよい。この際には、体積抵抗率が低く小サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を多くし、体積抵抗率が高く大サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を少なくすることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から転写ローラに転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、導電性軸芯に転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部とを備えて、第１及び第２の給電部に与える転写バイアス電流を調整するようにしたから、環境条件（例えば、温湿度）の変動によって転写ローラの抵抗値が大きくなった際、転写バイアス電源を第２の給電部に接続するか又は第２の給電部に与える転写バイアス電流量を大きくすれば、転写ローラの抵抗値が実質的に低減され、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができるばかりでなく、バイアス電源出力の上昇を防止することができる結果、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１による画像形成装置に用いられる転写装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】転写ローラの軸芯に直接転写バイアスを印加する転写装置を概略的に示す図である。
【図３】環境条件（温湿度）の変動による転写ローラの抵抗値の変化を示す図である。
【図４】転写ローラに給電ローラを介して転写バイアスを印加する転写装置を概略的に示す図である。
【図５】図４に示す転写装置における転写電流の流れを説明するための図である。
【図６】図１に示す転写装置において、温湿度が高い場合の切替制御を説明するための図である。
【図７】図１に示す転写装置において、温湿度が低い場合の切替制御を説明するための図である。
【図８】環境条件の変動による転写電圧の変化を示す図であり、（ａ）は図２に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図、（ｂ）は図４に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図、（ｃ）は図１に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施例１による転写装置の他の例を感光体ドラムとともに概略的に示す図である。
【図１０】図９に示す転写装置において、温湿度が高い場合の転写バイアス電流量の調整を説明するための図である。
【図１１】図９に示す転写装置において、温湿度が低い場合の転写バイアス電流量の調整を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 転写装置
１１ 感光体ドラム
１２ 転写ローラ
１２ａ 導電性軸芯
１２ｂ イオン導電材
１３ 給電ローラ
１４，２１，２２ 転写バイアス電源
１５ 切替スイッチ
１６ 転写材
１７ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、又はそれらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、転写ローラに転写バイアス電流を給電して像担持体上のトナー画像を記録用紙等の転写材に転写する転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置では、像担持体である感光体ドラム上に形成されたトナー画像を記録用紙等の転写材に転写する際、コロトロン又はスコロトロンチャージャに電圧を印加して転写を行うことが行われていたものの、近年、オゾン発生量の抑制、転写材の搬送安定性、転写バイアストランスの低出力化等の観点から、転写ローラが用いられるようになっている。
【０００３】
一般に、転写ローラとして、環境安定性に優れたカーボンをＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等に分散させた電子導電タイプの転写ローラが用いられているものの、電子導電タイプの転写ローラでは、像担持体としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体ドラムを用いると、カーボンの分散ムラに起因して電荷集中による異常放電が発生して、Ｓｉ−Ｃ層が破壊されてしまうことがあり、Ｓｉ−Ｃ層が破壊された部分で所謂黒点が発生する。
【０００４】
一方、エピクロヒドリン等のイオン導電材を用いた転写ローラ（イオン導電タイプ）においては、前述のような異常放電が発生しにくく、このため、黒点の発生が抑制されるものの、環境変動によって転写ローラの抵抗値に変動が大きく、さらには、通電時間に伴ってイオン導電材に偏りが生じ、これによって抵抗値が大きくなって転写ローラの耐久性が悪化するという不具合がある。
【０００５】
上述のような不具合を防止するため、例えば、転写ローラの電荷供給作用の制御を容易にすべく、転写ローラの表層に誘電体層を配置して、この誘電体層表面に電荷を供給するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
さらに、環境条件の変動に拘わらず、安定した転写性を得るため、弾性ローラに誘電体層を形成して、誘電体層の裏面を弾性ローラ表面に対して電気的に浮かせて、環境条件の変動に応じて誘電体層の裏面を接地するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【０００７】
一方、放電によるトナー画像の劣化を防止するため、転写ローラ及び像担持体によって形成されるニップ部の中心点と転写ローラの中心点とを結ぶ延長線よりも下流側に、転写ローラとの接点がくるように電極部材を配置して、この電極部材から転写ローラに転写バイアスを印加し、用紙進入側における電界変化を小さくするようにするとともに、電源側からみた転写ローラの総抵抗値を減らして電源容量を小さくするようにしている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１３８７８４号公報（第１０頁〜第２５頁、第７図〜第８図）
【特許文献２】特開平９−３４２７８号公報（第７頁〜第９頁、第２図〜第４図）
【特許文献３】特開２００３−５５３９公報（第４頁〜第６頁、第２図〜第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、イオン導電タイプの転写ローラは、電荷集中による異常放電が発生しにくいものの、環境変動によるイオン導電材の抵抗値の変動が大きく、例えば、その抵抗値が１．５〜２桁程度変動する。具体的には、低温低湿環境、常温常湿環境、高温高湿環境の順に抵抗値が高くなる。そして、α−Ｓｉ感光体ドラムにおいては、ＯＰＣ感光体ドラムに比べて転写電流を多く流す必要があり、このため、環境変動によって転写ローラの抵抗値が大きく変動すると、低温低湿環境では転写ローラの抵抗値が大きくなるので、転写ローラに規定の電流を流すためには転写バイアス電源の出力電圧を上昇させねばならず、転写バイアス電源の出力電圧の上限値が設定されているので、場合によっては転写電流不足が発生し、転写不良が生じてしまう恐れがある。
【００１０】
一方、特許文献１及び２に記載された画像形成装置においては、その表面に誘電体層が形成されている関係上、誘電体層の転写電荷蓄積にムラが生じやすい。このため、画像形成の際、転写ローラに印加する電圧を決定する制御動作及び転写部材の抵抗値を検知する制御を行う必要があり、転写の際の制御が複雑になってしまうという課題がある。
【００１１】
さらに、特許文献２に記載された画像形成装置においては、環境条件又は転写材の種類に応じて誘電体層裏面を接地する制御を行わなければならず、その結果、さらに制御が複雑になってしまうという課題がある。
【００１２】
特許文献３に記載された画像形成装置においては、用紙進入側における電界変化を小さくするようにして、放電によるトナー画像の劣化を防止するようにしているものの、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができない。
【００１３】
いずれにしても、従来の画像形成装置では、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を簡単に防止することが難しいという課題がある。
【００１４】
そのため本発明においては、簡単な構成で転写不良及びバイアス電源出力の上昇を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、本発明は、電子写真プロセスによって形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップ部で接触する転写ローラを有し、該転写ローラに定電流制御された転写バイアス電流が供給されて前記転写ニップ部に送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写装置を備える画像形成装置において、前記転写ローラは導電性軸芯と該導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材とを有し、さらに、前記転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から前記転写ローラに前記転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、前記導電性軸芯に前記転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部と、前記第１及び前記第２の給電部に与える前記転写バイアス電流を調整する調整手段とを有することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、前記調整手段は、例えば、前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、温湿度に応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有し、前記制御手段は前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記切替手段を切替制御して前記転写バイアス電源と前記第２の給電部とを接続する。また、前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明では、前記調整手段は温湿度に応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整し、前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記第２の給電部に与える転写バイアス電流を前記第１の給電部に与える転写バイアス電流よりも多くするようにしてもよく、さらには、前記調整手段は前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整するようにしてもよい。なお、本発明では、前記像担持体は、感光体としてアモルファスシリコン感光体を有する感光体ドラムが用いられる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の転写装置は、転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から転写ローラに転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、導電性軸芯に転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部とを備えて、第１及び第２の給電部に与える転写バイアス電流を調整するようにしたので、環境条件（温湿度）の変動によって転写ローラの抵抗値が大きくなった際には、転写バイアス電源を第２の給電部に接続するか又は第２の給電部に与える転写バイアス電流量を大きくすれば、転写ローラの抵抗値が実質的に低減される結果、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができるばかりでなく、バイアス電源出力の上昇を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２０】
図１を参照して、図示の転写装置１０は画像形成装置（図示せず）とともに用いられ、像担持体としてのα−Ｓｉ感光体ドラム１１（以下単に感光体ドラム１１と呼ぶ）と当接する転写ローラ１２を有している。感光体ドラム１１上には電子写真プロセスによってトナー画像が形成され、転写ローラ１２は感光体ドラム１１と転写ニップ部で接触している。そして、転写ローラに転写バイアス電流が供給されて、転写ニップ部に送られる転写材にトナー画像が転写される。
【００２１】
転写ローラ１２には、例えば、ＳＵＳなどの導電材を用いた給電ローラ（第１の給電部）１３が当接しており、この給電ローラ１３は感光体ドラム１１と反対側に配置され、切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４が接続されている（なお、感光体ドラム１１は接地されている）。転写ローラ１２にはエピクロルヒドリンゴム等のイオン導電材が用いられており、導電性軸芯１２ａの外周面上にイオン導電材１２ｂが形成されている。
【００２２】
例えば、導電性軸芯１２ａの周囲にイオン導電材１２ｂが単層のソリッド又は発泡弾性体として巻装される。イオン導電材としては、前述のエピクロルヒドリンゴムの他に、金属錯体（例えば、過塩素酸リチウム）又は１エチル−３メチル−イミタゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド等をＮＢＲ等に添加したものを用いることができる。
【００２３】
そして、イオン導電材１２ｂはプラス電極及びマイナス電極（共に図示せず）との間に挟持し、プラス電極とマイナス電極との間に電圧を印加すると、印加された電圧によって形成された電界によってプラスイオンとマイナスイオンが転写ローラ内を移動して、電流が流れることになる。また、図示の例では、導電性軸芯１２ａは給電路（第２の給電部）１５ａを介して、転写バイアス電源１４に接続された切替スイッチ１５に接続されており、この転写バイアス電源１４は接地されている。そして、切替スイッチ１５は、後述するようにして、制御装置１７によって切替制御されて、切替スイッチ１５によって給電ローラ１３又は導電性軸芯１２ａが選択的に転写バイアス電源１４に接続される。
【００２４】
ここで、図２を参照して、まず、転写ローラ１２に直接転写バイアスを印加した際の転写動作について説明する。転写バイアス電源１４を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続して転写バイアスを印加すると、転写電流が、矢印Ａで示すように、転写ローラ１２の軸芯１２ａから、感光体ドラム１１と転写ローラ１２とが接して転写材１６を挟む転写ニップ部の方向に流れる。この場合、イオン導電材１２ｂ中のイオンは転写ニップ部で転写ローラ１２の外周方向に流れて分極して、通電時間の経過とともにその抵抗値が増加する。なお、分極の影響が顕著になり、転写不良などが現れるのは使用後数十時間後である。
【００２５】
一方、温湿度等の環境条件が変動すると、図２に示す転写装置では、転写ローラ１２の抵抗値が大きく変動する。図３を参照すると、いま転写ローラ１２の軸芯１２ａに１ｋＶの転写バイアスを印加したとすると、低温／低湿（Ｌ／Ｌ）の際には、ローラ抵抗値がｌｏｇΩで約８であるのに対して、常温／常湿（Ｎ／Ｎ）となると、ｌｏｇΩ＝約７となり、高温／高湿（Ｈ／Ｈ）となると、ｌｏｇΩ＝約６．５となる。このように、温湿度の変化に起因して、イオン導電材１２ｂ中におけるイオン移動度の割合が変化して、温湿度が変動すると、ローラ抵抗値が１．５桁〜２桁程度変動してしまうことになる。
【００２６】
続いて、図４及び図５を参照して、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアスを印加すると、図５に矢印Ｂで示すように、転写電流は給電ローラ１３から転写ローラ１２の軸芯１２ａに流れ込み、その後、矢印Ｃで示すように、軸芯１２ａから転写ローラ１２と感光体ドラム１１との転写ニップ部に転写電流が流れる。この際、転写ローラ１２が回転しているから、当初転写ローラ１２において感光体ドラム１１と接触していた部位（以下特定部位と呼ぶ）は移動することになって、転写ローラ１２が当初の状態から１８０度回転した状態では、この特定部位は給電ローラ１３側に位置することになる。
【００２７】
つまり、特定部位においては、転写ローラ１２が１８０度回転すると、軸芯１２ａから流れる転写電流の向きが逆向きとなって、その結果、イオン導電材１２ｂにかかる電界は転写ローラ１２の半回転毎に逆方向になる。このため、イオン導電材１２ｂの中のイオンから見ると、半周毎に電界の方向が反転するようになって、例えば、図４に示すように、感光体ドラム１１を接地して給電ローラ１３にマイナス電圧を印加すると、特定部位では、マイナスイオンは、転写ローラ１２の軸芯１２ａから感光体ドラム１１までは感光体ドラム１１側へ、給電ローラ１３から軸芯１２ａまでは軸芯１２ａ側に集まる。
【００２８】
その後、転写ローラ１２が半周した状態では、感光体ドラム１１側へ集まったイオンが軸芯１２ａ側へ、軸芯１２ａ側に集まったイオンが感光体ドラム１１側に集まる。従って、イオン導電材１２ｂ中のイオンは、転写ローラ１２の半周毎にその外周部と軸芯１２ａ側に交互に移動し分極が起こることがない。
【００２９】
図４に示す転写装置においては、前述のように分極が生じることがないから、転写ローラ１２に高電圧が印加されても、通電によるローラ抵抗値の上昇を抑制することができるものの、温湿度等の環境条件が変動すると、図２で説明したように、イオン導電材１２ｂ中におけるイオン移動度の割合が変化して、ローラ抵抗値が１．５桁〜２桁程度変動してしまう。
【００３０】
再び、図１を参照して、前述したように、図示の例では、転写ローラ１２の軸芯１２ａ及び給電ローラ１３は切替スイッチ１５を介して転写バイアス電源１４に接続され、制御装置１７によって切替スイッチ１５が切替制御されて、軸芯１２ａ又は給電ローラ１３が選択的に転写バイアス電源１４に接続される。
【００３１】
図示はしないが、制御装置１７には環境温湿度が検知温湿度として入力されており、制御装置１７は検知温湿度が予め設定された温湿度閾値を越えたか否かを判定し、温湿度閾値を超えていると判定すると、つまり、検知温湿度がＮ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ（Ｎ／Ｎ以上でＨ／Ｈ以下）であると、切替スイッチ１５を切替制御して、図６に示すように、転写バイアス電源１４と給電ローラ１３とを接続する（図６においては、制御装置１７は省略されている）。
【００３２】
いま、転写ローラ１２の抵抗値をＲｖ（軸芯１２ａと転写ローラ表面との間の抵抗値）とすると、前述のように、この抵抗値Ｒｖは温湿度の変化に応じて変化し、高温高湿となるほど抵抗値Ｒｖは低下する。ここでは、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ（Ｎ／Ｎ以上Ｈ／Ｈ以下）における転写ローラ１２の抵抗値をＲｖｈで表し、Ｌ／Ｌ〜Ｎ／Ｎ（Ｌ／Ｌ以上Ｎ／Ｎ未満）における転写ローラ１２の抵抗値をＲｖｌで表す。つまり、転写ローラ１２の抵抗値がＲｖｈである際には、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流が転写ローラ１２に供給されることになる。
【００３３】
一方、検知温湿度がＬ／Ｌ〜Ｎ／Ｎ（Ｌ／Ｌ以上でＮ／Ｎ未満）であると、制御装置１７は切替スイッチ１５を切替制御して、図７に示すように、転写バイアス電源１４と転写ローラ１２の軸芯１２ａとを接続する（図７においては、制御装置１７は省略されている）。つまり、転写ローラ１２の抵抗値がＲｖｌである際には、軸芯１２ａから転写バイアス電流が転写ローラ１２に供給されることになる。
【００３４】
このように、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下では、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流が転写ローラ１２に与えられる結果、前述したように、電界の反転が生じ分極が起こることがない（イオン導電材に偏りが生じることなく、抵抗値の上昇が抑制される）。
【００３５】
また、Ｌ／Ｌ環境下では、軸芯１２ａから転写バイアス電流が与えられる結果、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を与えた場合に比べて、その抵抗値が見かけ上１／２になる。つまり、図６に示すように、給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を与えた際の転写ローラ１２の抵抗値を２Ｒｖｌとすると、軸芯１２ａに転写バイアス電流を与えた際の転写ローラ１２の抵抗値はＲｖｌとなって、あたかも転写ローラ１２の抵抗値の上昇を抑制することができることになる（即ち、Ｌ／Ｌ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値が大きくなるが、この際に切替スイッチ１５を切り替えて、転写バイアス電流を軸芯１２ａに与えるようにすれば、転写ローラ１２の抵抗値の上昇を抑えられることになる）。
【００３６】
ここで、図１に示す転写装置、図２に示す転写装置、及び図４に示す転写装置を用いて、環境条件（温湿度）が変化した際の転写電圧の変動を調べてみた。その結果を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。図８（ａ）は図２に示す転写装置における転写電圧の変動を示し、図８（ｂ）は図４に示す転写装置における転写電圧の変動を示す。また、図８（ｃ）は図１に示す転写装置における転写電圧の変動を示す。
【００３７】
図８（ａ）〜（ｃ）において、温湿度がＬ／Ｌ、Ｎ／Ｎ、及びＨ／Ｈの際に転写電流がそれぞれ５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡとなるようにしたところ（つまり、転写バイアス電源１４には定電流制御回路（図示せず）が備えられ、転写ローラ１２の抵抗値に拘わらず一定の転写バイアス電流を転写ローラ１２に供給することになる）、図８（ａ）では転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで８．１、７．１、及び６．５となった（図８（ａ）においては、見せ掛け抵抗値は転写ローラ抵抗値と同一である）。そして、転写電圧はそれぞれ６．３ｋＶ、１．０ｋＶ、及び０．３ｋＶとなった。
【００３８】
同様にして、図８（ｂ）では転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで７．８、６．８、及び６．２となった（図８（ｂ）においては、見かけ抵抗値はそれぞれ８．１、７．１、及び６．５である）。そして、転写電圧はそれぞれ６．３ｋＶ、１．０ｋＶ、及び０．３ｋＶとなった。
【００３９】
一方、図８（ｃ）では、転写電流が５０μＡ、８０μＡ、及び１００μＡにおいて、転写ローラ抵抗値はｌｏｇΩで７．８、６．８、及び６．２となった（図８（ｃ）においては、見かけ抵抗値は転写ローラ抵抗値と同一である）。そして、転写電圧はそれぞれ３．２ｋＶ、０．５ｋＶ、及び０．２ｋＶとなった。
【００４０】
このように、温湿度がＮ／Ｎ〜Ｈ／Ｈの際には、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給し、温湿度がＬ／Ｌの際には、軸芯１２ａを介して転写バイアス電流を転写ローラ１２に供給するようにしたから、温湿度がＬ／Ｌの際、つまり、転写ローラ１２の抵抗値が変動して大きくなった際においても（図３参照）、図２及び図４に示す転写装置に比べて（図８（ａ）及び（ｂ）参照）、転写電圧の上昇を抑えることができる（転写電圧が６．３ｋＶから３．２ｋＶに低下する）。この結果、転写ローラ１２の抵抗値変動に起因する転写不良を簡単に防止することができ、しかも転写バイアス電源出力の上昇を防止することができることになる。なお、低温低湿環境は通常の事務所環境では、寒冷地の始業直後などごく限られた時間内しか発生しないので、転写バイアス電流の大部分を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続された抵抗器１５を介して印加しても転写ローラ１２を構成するイオン導電材１２ｂに分極が生じ、その影響が現れることはない（前述のように数十時間以上転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して転写電流を印加し続けると、転写不良などの分極の影響が生じる）。
【００４１】
つまり、Ｎ／Ｎ環境〜Ｈ／Ｈ環境においては、転写ローラ１２の抵抗値は低いから、転写バイアス電流を、給電ローラを介して転写ローラに与え、Ｌ／Ｌ環境においては、転写ローラ１２の抵抗値が高くなるから、転写バイアス電流を、転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して供給する（給電ローラ１３を介して転写バイアス電流を供給する際には、軸芯１２ａを介して転写バイアス電流を供給する場合に比べて、その抵抗層が２倍となる）。このため、Ｌ／Ｌ環境下においては、転写ローラ抵抗値の上昇が抑制されて、転写電圧を低くすることができる。
【００４２】
一方、Ｎ／Ｎ環境〜Ｈ／Ｈ環境下では、転写バイアス電流は給電ローラ１３を介して転写ローラに供給され、転写ローラの一回転で電界の反転が生じ、イオン導電材中においてイオン導電物質の偏り、即ち、分極が生じることがなく、転写ローラの抵抗値の上昇を抑制することができる。
【００４３】
また、感光体ドラムとしてα−Ｓｉ感光体ドラムを用いた際には、転写バイアス電流を大きくする必要があるが、上述のようにして、温湿度に対する転写ローラの抵抗値変動を抑制するようにすれば、転写バイアス電圧（バイアス電源出力）の上昇を抑えることができることになる。
【００４４】
上述の説明では、温湿度に応じて切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしたが、転写材の種類、サイズ、及び材質に応じて切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしてもよい。例えば、通常用いる転写材より体積抵抗率が低い転写材（薄紙など）やはがきサイズなど小サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、転写バイアス電圧を高くする必要がないから、給電ローラ１３を介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給する。
【００４５】
一方、通常用いる転写材より体積抵抗率が高い転写材（厚紙やＯＨＰシートなど）や用紙通紙方向と垂直な長さが通常用いる転写材より大サイズの転写材（通常Ａ２サイズを用いＡ１サイズの用紙も印刷可能な場合など）にトナー画像を転写する際には、転写バイアス電圧が高くなってしまうため、転写バイアス電圧の上昇を抑えるべく、軸芯１２ａを介して転写ローラ１２に転写バイアス電流を供給する。なお、このような転写材を常時用いられるわけではないので、転写バイアス電流を転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続を介して印加しても転写ローラ１２を構成するイオン導電材１２ｂに分極が生じ、その影響が現れることはない（前述のように数十時間以上転写ローラ１２の軸芯１２ａを介して転写電流を印加し続けると、転写不良などの分極の影響が生じる）。
【００４６】
さらに、上述の例では、切替スイッチ１５を切替制御して、給電ローラ１３又は転写ローラ１２の軸芯１２ａを選択的に転写バイアス電源１４に接続するようにしたが、給電ローラ１３及び軸芯１２ａの両方に転写バイアス電流を供給するようにしてもよい。この際には、図９に示すように、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を用いて、第１の転写バイアス電源２１を給電ローラ１３に接続し、第２の転写バイアス電源２２を給電路１５ａを介して転写ローラ１２の軸芯１２ａに接続する。
【００４７】
そして、制御装置（図９には示さず）は、前述の検出温湿度に応じて、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整する。例えば、Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下においては、図１０に示すように、制御装置は、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量よりも大きくする（Ｎ／Ｎ〜Ｈ／Ｈ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値は小さいから、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を増やしても、転写バイアス電圧はあまり高くならない）。
【００４８】
一方、Ｌ／Ｌ環境下においては、図１１に示すように、制御装置は、第１及び第２の転写バイアス電源２１及び２２を制御して、軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量よりも大きくする（Ｌ／Ｌ環境下では、転写ローラ１２の抵抗値は大きくなるから、軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を増やして、転写バイアス電圧の上昇を抑制する）。
【００４９】
このようにして、給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整するようにすれば、転写バイアス電圧の上昇を抑制できるばかりでなく、イオン導電材中のイオンの偏りに起因する抵抗値の上昇を抑制できることになる。
【００５０】
なお、図９に示す例においても、転写材の種類、サイズ、及び材質に応じて給電ローラ１３及び軸芯１２ａに与える転写バイアス電流量を調整するようにしてもよい。この際には、体積抵抗率が低く小サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を多くし、体積抵抗率が高く大サイズの転写材にトナー画像を転写する際には、給電ローラ１３に与える転写バイアス電流量を少なくすることになる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から転写ローラに転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、導電性軸芯に転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部とを備えて、第１及び第２の給電部に与える転写バイアス電流を調整するようにしたから、環境条件（例えば、温湿度）の変動によって転写ローラの抵抗値が大きくなった際、転写バイアス電源を第２の給電部に接続するか又は第２の給電部に与える転写バイアス電流量を大きくすれば、転写ローラの抵抗値が実質的に低減され、転写ローラの抵抗値変動に起因する転写不良を防止することができるばかりでなく、バイアス電源出力の上昇を防止することができる結果、電子写真プロセスを用いた複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１による画像形成装置に用いられる転写装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】転写ローラの軸芯に直接転写バイアスを印加する転写装置を概略的に示す図である。
【図３】環境条件（温湿度）の変動による転写ローラの抵抗値の変化を示す図である。
【図４】転写ローラに給電ローラを介して転写バイアスを印加する転写装置を概略的に示す図である。
【図５】図４に示す転写装置における転写電流の流れを説明するための図である。
【図６】図１に示す転写装置において、温湿度が高い場合の切替制御を説明するための図である。
【図７】図１に示す転写装置において、温湿度が低い場合の切替制御を説明するための図である。
【図８】環境条件の変動による転写電圧の変化を示す図であり、（ａ）は図２に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図、（ｂ）は図４に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図、（ｃ）は図１に示す転写装置を用いた際の転写電圧の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施例１による転写装置の他の例を感光体ドラムとともに概略的に示す図である。
【図１０】図９に示す転写装置において、温湿度が高い場合の転写バイアス電流量の調整を説明するための図である。
【図１１】図９に示す転写装置において、温湿度が低い場合の転写バイアス電流量の調整を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 転写装置
１１ 感光体ドラム
１２ 転写ローラ
１２ａ 導電性軸芯
１２ｂ イオン導電材
１３ 給電ローラ
１４，２１，２２ 転写バイアス電源
１５ 切替スイッチ
１６ 転写材
１７ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真プロセスによって形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップ部で接触する転写ローラを有し、該転写ローラに定電流制御された転写バイアス電流が供給されて前記転写ニップ部に送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写装置を備える画像形成装置において、
前記転写ローラは導電性軸芯と該導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材とを有し、
前記転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から前記転写ローラに前記転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、
前記導電性軸芯に前記転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部と、
前記第１及び前記第２の給電部に与える前記転写バイアス電流を調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、温湿度に応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記切替手段を切替制御して前記転写バイアス電源と前記第２の給電部とを接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整手段は温湿度に応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整し、前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記第２の給電部に与える転写バイアス電流を前記第１の給電部に与える転写バイアス電流よりも多くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整手段は前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、感光体としてアモルファスシリコン感光体を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１】
電子写真プロセスによって形成されたトナー画像を担持する像担持体と転写ニップ部で接触する転写ローラを有し、該転写ローラに定電流制御された転写バイアス電流が供給されて前記転写ニップ部に送られる転写材に前記トナー画像を転写させる転写装置を備える画像形成装置において、
前記転写ローラは導電性軸芯と該導電性軸芯の外周面に配置されたイオン導電材とを有し、
前記転写ローラの表面に当接して転写バイアス電源から前記転写ローラに前記転写バイアス電流を供給する第１の給電部と、
前記導電性軸芯に前記転写バイアス電源から転写バイアスを供給する第２の給電部と、
前記第１及び前記第２の給電部に与える前記転写バイアス電流を調整する調整手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、温湿度に応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記切替手段を切替制御して前記転写バイアス電源と前記第２の給電部とを接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記調整手段は前記第１及び前記第２の給電部と前記転写バイアス電源との接続を選択的に切り替える切替手段と、前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記切替手段を切替制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記調整手段は温湿度に応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整し、前記温湿度が予め規定された温湿度閾値未満である際、前記第２の給電部に与える転写バイアス電流を前記第１の給電部に与える転写バイアス電流よりも多くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記調整手段は前記転写材の種類、材質、及びサイズに応じて前記第１及び前記第２の給電部に供給する転写バイアス電流量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、感光体としてアモルファスシリコン感光体を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−８４７３１（Ｐ２００６−８４７３１Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６８９１２（Ｐ２００４−２６８９１２）
【出願日】平成１６年９月１５日（２００４．９．１５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１５日（２００４．９．１５）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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