(57)【要約】【課題】  或る条件の組み合わせにおいての最適な転写電界を示し、高温、常温、低温の各環境において、転写プロセスを構成している部材の電気抵抗の組み合わせのみに限定されずに定電流制御の場合の印加転写電圧の上下限値をそれぞれ決定することで、前述の転写異常画像の発生を抑制する電子写真形成装置を提供する。【解決手段】  中間転写体としてポリイミド中間転写ベルト２を有し、前記中間転写体２から転写紙への転写が前記中間転写体２側から電圧を印加する方式であり、かつ転写電流を一定とする定電流制御である電子写真形成装置において、常温常湿環境において前記中間転写体２から転写紙への転写電圧が２．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下である。【選択図】  図３
2005195760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間転写体としてポリイミド中間転写ベルトを有し、前記中間転写体から転写紙への転写が前記中間転写体側から電圧を印加する方式であり、かつ転写電流を一定とする定電流制御である電子写真形成装置において、常温常湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が２．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下であることを特徴とする電子写真形成装置。
【請求項２】
低温低湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が３．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子写真形成装置。
【請求項３】
高温高湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が１．５ｋＶ以上３．５ｋＶ以下であることを特徴とする請求項１記載の電子写真形成装置。
【請求項４】
使用する中間転写体の電気抵抗が表面抵抗で１０Ｅ１０Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の電子写真形成装置。
【請求項５】
使用する中間転写体の電気抵抗が体積抵抗で１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の電子写真形成装置。
【請求項６】
２次転写ローラの電気抵抗が体積抵抗で１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ８Ωの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の電子写真形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乾式トナーを使用し、中間転写体を有する複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、転写紙へトナー像を転写するプロセスは不確定な要因が多く、いまだ完全には制御できていない。そこで中間転写ベルトの体積抵抗の組み合わせによってこの問題を解決しようとすることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
転写紙への転写で特に問題となり易いのは、ベタ部の転写性である。とくにカラー電子写真形成装置において、２色、３色と色を重ねたベタ部はトナー付着量も多いために転写紙への転写が不充分になり易く、それによって転写不良を起こしやすい。
ベタ部の転写不良は転写電流あるいは転写電圧不足が原因であることは一般的な認識ではある。しかしながら、異常のない良好な転写画像を得るための具体的な値はあまり知られていない。
逆に転写紙への転写電界が強すぎて転写画像にちらちらした白い斑点（放電痕）が発生することがある。通称ハーフトーン破綻と呼ばれているもので、程度も微かに判別できるものから画像全体にはっきりと見えるものまで状況によって様々である。
傾向として転写電界が強ければ強いほど発生の程度は酷くなるようである。ハーフトーン破綻についてもベタ部転写性と同様に詳細は分かっておらず、発生するかまたはしないかの閾値はあまり知られていない。
【特許文献１】特開２００１−０３４０７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、従来技術だけでは良好な転写画像を得ることについて不十分である。転写紙へトナーを転写するプロセスにおいて重要な事項はトナーを移動させるために必要十分な転写電界を形成することである。
また転写電界の過不足は異常画像を引き起こす原因となり得る。しかしながら機内環境や紙の湿度、トナーの付着量などの状態によって最適な転写電界は変化し、その見極めはこれまでほとんどなされていない。
例えば転写電界が不足していると転写紙への転写不足が発生し、とくにベタ部において顕著である。逆に転写電流が過多であると放電が発生し、画像にちらちらした放電痕が見られる。
本発明の目的は、上述した実情を考慮してなされたもので、ある条件の組み合わせにおいての最適な転写電界を示し、高温、常温、低温の各環境において、転写プロセスを構成している部材の電気抵抗の組み合わせのみに限定されずに定電流制御の場合の印加転写電圧の上下限値をそれぞれ決定することで、前述の転写異常画像の発生を抑制する電子写真形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、中間転写体としてポリイミド中間転写ベルトを有し、中間転写体から転写紙への転写が前記中間転写体側から電圧を印加する方式であり、かつ転写電流を一定とする定電流制御である電子写真形成装置において、常温常湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が２．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下である電子写真形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、低温低湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が３．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下である請求項１記載の電子写真形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、高温高湿環境において前記中間転写体から転写紙への転写電圧が１．５ｋＶ以上３．５ｋＶ以下である請求項１記載の電子写真形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、使用する中間転写体の電気抵抗が表面抵抗で１０Ｅ１０Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲にある請求項１記載の電子写真形成装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、使用する中間転写体の電気抵抗が体積抵抗で１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲にある請求項１記載の電子写真形成装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、２次転写ローラの電気抵抗が体積抵抗で１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ８Ωの範囲にある請求項１記載の電子写真形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、各環境において異常のない転写画像を得るために必要な転写電圧を規定できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像処理装置としての複写機１００であり、この複写機１００の上面にはコンタクトガラス２０６が設けられている。また、複写機１００の上部には自動原稿送り装置（以下、単にＡＤＦという）２０１が設けられており、このＡＤＦ１はコンタクトガラス２０６を開閉するように複写機１００に図示しないヒンジ等を介して連結されている。このＡＤＦ２０１は、複数の原稿からなる原稿束を載置可能な原稿載置台としての原稿トレイ２０２と、原稿トレイ２０２に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送する分離・搬送手段と、分離・搬送手段によってコンタクトガラス２０６に向かって搬送された原稿をコンタクトガラス２０６上の読取位置に搬送・停止させるとともに、コンタクトガラス２０６の下方に配設された複写機１００の読取手段（公知の露光ランプ２５１、ミラー２５２、２５５、２５６、レンズ２５３、ＣＣＤ２５４等）２５０により読み取りが終了した原稿をコンタクトガラス２０６から搬出する。給紙モータはコントローラからの出力信号によって駆動されるようになっており、コントローラは複写機１００から給紙スタート信号が入力されると、給紙モータを正・逆転駆動するようになっている。給紙モータが正転駆動されると、給送ローラ２０３が時計方向に回転して原稿束から最上位に位置する原稿が給紙され、コンタクトガラス２０６に向かって搬送される。この原稿の先端が原稿セット検知センサ２０７によって検知されると、コントローラは原稿セット検知センサ２０７からの出力信号に基づいて給紙モータを逆転駆動させる。これにより、後続する原稿が進入するのを防止して分離されないようになっている。
また、コントローラは原稿セット検知センサ２０７が原稿の後端を検知したとき、この検知時点からの搬送ベルトモータの回転パルスを計数し、回転パルスが所定値に達したときに、給送ベルト２０４の駆動を停止して給送ベルト２０４を停止することにより、原稿をコンタクトガラス２０６読取位置に停止させる。また、コントローラは原稿セット検知センサ７によって原稿の後端が検知された時点で、給紙モータを再び駆動し、後続する原稿を上述したように分離してコンタクトガラス２０６に向かって搬送し、この原稿が原稿セット検知センサ２０７によって検知された時点からの給紙モータのパルスが所定パルスに到達したときに、給紙モータを停止させて次原稿を先出し待機させる。そして、原稿がコンタクトガラス２０６の読取位置に停止したとき、複写機１００によって原稿の読み取りおよび露光が行なわれる。この読み取りおよび露光が終了すると、コントローラには複写機１００から信号が入力されるため、コントローラはこの信号が入力すると、搬送ベルトモータを正転駆動して、搬送ベルト２１６によって原稿をコンタクトガラス２０６から排送ローラ２０５に搬出する。
上記のように、ＡＤＦ２０１にある原稿トレイ２０２に原稿の画像面を上にして置かれた原稿束は、操作部上のプリントキーが押下されると、一番上の原稿からコンタクトガラス２０６上の所定の位置に給送される。給送された原稿は、読み取りユニット２５０によってコンタクトガラス２０６上の原稿の画像データを読み取り後、給送ベルト２０４および反転駆動コロによって排出口Ａ（原稿反転排出時の排出口）に排出される。さらに、原稿トレイ２０２に次の原稿が有ることを検知した場合、前原稿と同様にコンタクトガラス２０６上に給送される。
第１トレイ２０８、第２トレイ２０９、第３トレイ２１０に積載された転写紙は、各々第１給紙ユニット２１１、第２給紙ユニット２１２、第３給紙ユニット２１３によって給紙され、縦搬送ユニット２１４によって感光体２１５に当接する位置まで搬送される。読み取りユニット２５０にて読み込まれた画像データは、書き込みユニット２５７からのレーザによって感光体２１５に書き込まれ、現像ユニット２２７を通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体２１５の回転と等速で搬送ベルト２１６によって搬送されながら、感光体２１５上のトナー像が転写される。その後、定着ユニット２１７にて画像を定着させ、排紙ユニット２１８に搬送される。排紙ユニット２１８に搬送された転写紙は、ステープルモードを行わない場合は、排紙トレイ２１９に排紙される。
【０００７】
図２は本発明による電子写真画像形成装置の現像・転写部分の概略図である。実験装置はリコー（ＲＩＣＯＨ）製イマジオ  カラー（Imagio Color）５１０５ｉｔの改造機を使用した。
図２の左上には感光体１６、４本のローラ１、４、６、１１で張架されている中間転写ベルト２が、そして下部には２次転写ローラ８を有した２次転写ユニット１７がある。
転写紙は図の右下のレジストローラ１８を通って中間転写ベルト２と２次転写ローラ８に挟まれた状態で転写電界を形成し、中間転写ベルト２から転写紙へトナーが転写される。その後搬送ベルト１９により定着装置（図示せず）まで運ばれて、トナーが転写紙に定着される。
本実施の形態では次のように機械を改造している。すなわち、中間転写ベルト２を張架している金属ローラ６に外部電源２０を接続し、転写電界を形成するための転写電圧を印加した。
この実施の形態において、制御は定電流制御とした。対向の２次転写ローラ８には任意の電気抵抗を持たせたスポンジローラを使用し、その芯金９はアースと接続した。
中間転写ベルト２は一般的に知られているポリイミドを原材料としているもので良い。本発明ではポリイミドの単層構造のものを使用し、表面抵抗としては１０Ｅ９Ω〜１０Ｅ１３Ωの範囲のものが良く、望ましくは１０Ｅ１０Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲である。
また体積抵抗としては１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲が望ましい。上記中間転写ベルト２の表面抵抗は三菱油化製の抵抗測定器「ハイレスターＩＰ」で測定した。
この表面抵抗は、上記抵抗測定器を用いるほか、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている表面抵抗測定法で測定することも可能である。また体積抵抗は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている測定方法を用い、電圧１００Ｖを１０秒間印可して測定したものである。
中間転写ベルト２の電気抵抗が低すぎると転写電流が流れ易く、転写電圧が上がらないため、必要な転写電界を形成しにくい。逆に電気抵抗が高すぎると電流が流れにくいために転写電圧が上がり過ぎてしまう。
【０００８】
中間転写ベルト２側のローラを金属ローラ６としたが、これは何ら材料にとらわれるものではなく、一般的に用いられる材料で問題ない。但し、これが中間転写ベルト２の駆動ローラとして使用される場合もある。
そのときにはローラ表面と中間転写ベルト２裏面の摩擦を得るために、摩擦係数の高いゴムをローラ表面に巻き付けたり、ローラ表面形状を加工したりしなければならないこともある。
２次転写ローラ８は材質に限定されるものではない。一般的に２次転写ローラとして使用されているものならとくに問題はない。電気抵抗としては体積抵抗が１０Ｅ５Ω〜１０Ｅ９Ωの範囲のものが良く、望ましくは１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ８Ωの範囲である。
２次転写ローラ８の体積抵抗はケスレー社製エレクトロメータ/高抵抗計６５１７Ａで測定した。５００Ｖを１０秒間印加したときの抵抗をそのローラの体積抵抗値とした。
２次転写ローラ８の電気抵抗幅については中間転写ベルト２の項で記述した通りである。転写電流経路を確保するために２次転写ローラ８をアースに接続することが望ましいが、抵抗によっては必須ではない。
転写画像の評価は基本転写性評価チャートを使用した。図示していないが、このチャートにはＲＧＢグレースケール、ＲＧＢおよびＣＭＹＫベタパッチ、オレンジチャートと呼ばれるハーフトーン評価に用いるチャートなどが混在しているオリジナルのチャートである。このチャートをカラーコピーし、画像に異常がないかを判断する。
使用する紙は未調湿紙とし、両面コピー時の裏面で評価した。その理由は、近年環境問題意識の高まりから紙を両面使用することが多くなり、紙の裏面品質も保証する必要が出てきたためである。
一度定着された紙は熱が加えられて水分が蒸発するために紙の電気抵抗が上昇する。そのため裏面への転写は表面よりも困難である。
異常画像かどうかの判断は目視による段階見本評価により行った。段階見本は転写不足によるベタ部ぼそつきと、転写過多によるハーフトーン破綻について作成した。
【０００９】
図３は異常画像の判断を目視で行なう段階見本評価の段階見本ランクの１部分を示す概略図である。段階見本はランク１からランク５まで設定されており、ランク４以上を合格レベルとした。図３では段階見本の１部分、すなわち、ベタ部ぼそつきランク１を示している。
図３において、色の違いを現物のように見分けることはできないが、ハッチングが細かい（ａ）を黒い部分、粗い（ｂ）を（ａ）より薄い黒い部分として表している。
図４は異常画像の判断を目視で行なう段階見本評価のハーフトーン破綻ランクの１部分を示す概略図である。図４において、ｘおよびｙ部分における部分ｃ、ｄ、ｅとｆ、ｇ、ｈはｃおよびｆが明るい灰色でｅおよびｈに向かって幾らかずつ濃い灰色になっている。
図４のｚ部分のｉ、ｊ、ｋはｅおよびｈよりさらに濃い灰色部分を段階的に示している。ｊ、ｋ部分は図３のｂ、ａ部分と同一でｉはｊより僅かに明るい灰色部分を示している。図３および図４において、試みにこれらの色の違いを黒い部分ａから順にハッチングの本数の多さで区別した。
【００１０】
次に本発明において行った実験に使用した構成を以下に示す。実験機はイマジオ  カラー（Imagio Color）５１０５ｉｔで、紙種はＮＢＳリコー製１８０Ｋ紙、カラーチャートの両面コピー時の裏面を段階見本でランク評価した。
ランク４以上を異常なし、ランク３．５以下を異常画像と判断した。ベタ部ぼそつきランクおよびハーフトーン破綻ランク両方がランク４以上となる２次転写電圧の範囲を調べた。その結果を表の形で示す図５ないし図７に示す。
図５は常温常湿環境（２３℃６５％）における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。図６は低温低湿環境(１０℃１５％)における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。図７は高温高湿環境(２７℃８０％)における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。
上述の図５の結果から転写が成立している領域の２次転写電圧の上下限は、上記の２次転写ローラ抵抗や転写紙サイズによらず、どの条件の組み合わせにおいても、ほぼ一定であることが分かる。
図５で示されている２次転写ローラ抵抗は一般的に使用される抵抗範囲である。ここに示していないが、２次転写ローラ抵抗を１０Ｅ７Ω〜１０Ｅ８Ωの範囲、中間転写ベルトの表面抵抗を１０Ｅ１０Ω〜１０Ｅ１２Ωの範囲でそれぞれ任意に振った実験を行ったが、図５に示されている２次転写電圧の範囲と同様の結果が得られた。
したがって、上記の中間転写ベルトの表面抵抗と２次転写ローラ抵抗の範囲において、異常画像のない転写画像を得るためには２次転写電圧が少なくとも２．１ｋＶ以上３．５ｋＶ以下の範囲、望ましくは２．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下の範囲にあることが必要である。
図５の実験結果と同様に、一般的な２次転写ローラ抵抗と中間転写ベルトの表面抵抗の組み合わせにおいて、異常画像のない転写画像を得るためには、２次転写電圧が３．０ｋＶ以上４．０ｋＶ以下の範囲にあることが必要である。
図５での記述と同様に、２次転写ローラ抵抗と中間転写ベルトの表面抵抗をある範囲でそれぞれ任意に振った実験を行ったが、図６に示されている２次転写電圧の範囲と同様の結果が得られた。
図５と同様に、一般的な２次転写ローラ抵抗と中間転写ベルトの表面抵抗の組み合わせにおいて、異常画像のない転写画像を得るには、２次転写電圧が１．３ｋＶ以上３．５ｋＶ以下の範囲、望ましくは１．５ｋＶ以上３．５ｋＶ以下の範囲にあることが必要である。
図５での記述と同様に、２次転写ローラ抵抗と中間転写ベルトの表面抵抗をある範囲でそれぞれ任意に振った実験を行ったが、図７に示されている２次転写電圧の範囲と同様の結果が得られた。
或る電気抵抗を有する中間転写体との組み合わせにおいても、また、或る電気抵抗を有する２次転写ローラとの組み合わせにおいても、各環境において異常のない転写画像を得るために必要な転写電圧を規定できた。つまり転写に最適な転写電圧幅が既知となったことで、転写電圧をその幅に収まるようにすれば異常画像のない良好な転写画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。
【図２】本発明による電子写真画像形成装置の現像・転写部分の概略図である。
【図３】異常画像の判断を目視で行なう段階見本評価の段階見本ランクの１部分を示す概略図である。
【図４】異常画像の判断を目視で行なう段階見本評価のハーフトーン破綻ランクの１部分を示す概略図である。
【図５】常温常湿環境（２３℃６５％）における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。
【図６】低温低湿環境（１０℃１５％）における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。
【図７】高温高湿環境（２７℃８０％）における２次転写電圧領域を示す表の形の図である。
【符号の説明】
【００１２】
２  中間転写体（中間転写ベルト）
８  ２次転写ローラ
【図１】
2005195760.tif 000003
【図２】
2005195760.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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