专利名称：带转印设备和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带转印设备，用于在通过复印机、打印机、传真装置等的电子照相图像形成中使用，该带转印设备被构成为用于通过将在转印带上承载的记录纸传递通过在转印辊和感光体鼓之间限定的夹持区域，执行图像转印，并且本发明还涉及一种配备有该带转印设备的图像形成装置。
背景技术：
电子照相图像形成装置通过以下方式执行图像形成基于通过光写设备使用静电力而均匀带电的感光体鼓表面上的图像数据，形成静电潜像；通过显影设备使用色剂显影该静电潜像；将结果色剂图像转印到记录纸上；并且然后通过向色剂图像施加热和压力的定影设备，使色剂图像熔融和定影在记录纸上。
由于充电器类型的转印设备的结构是简单的，因此其广泛地用于图像形成装置。但是，由于充电器类型的转印设备在用于获得转印功率输出的放电过程中生成臭氧，由此放出了令人不快的气味并带来了健康问题，因此近年来，接触型的转印设备已变为主流。
该接触型转印设备包括被构成为用于使诸如导电辊或刷的转印电极同记录纸的反面侧直接接触、以使得图像载体上形成的色剂图像转印到记录纸上的那些设备；以及，被构成为用于在感光体鼓和转印电极之间安置诸如导电首尾相接的带或膜的载体部件、以实现图像转印的那些设备。这些接触型转印设备中的分别用作转印电极和载体部件的转印辊和转印带，需要具有预定的弹性和压力，以便于使感光体鼓和转印辊的记录纸夹持条件稳定，并且因此，它们各自的表面部分由具有高电阻的弹性导电材料形成。
用于该转印辊的表面部分和用于作为转印带的转印部件的该高电阻弹性导电材料通常已知具有电阻的电压依赖性或电流依赖性。传统的接触型转印设备使用具有被抑制的电阻的电压依赖性或电流依赖性的弹性导电材料用于转印部件，以便于使影响转印过程的转印功率输出稳定。在该传统的转印设备中，已知一种具有这样的转印辊的设备，即，该转印辊具有被设定为不超过0.5的电阻的电压依赖性的绝对值ΔlogR/ΔV{(logΩ/kV)}(例如，参看日本专利公报No.H10-133496)。该技术的目的在于，通过在转印过程中使作用于记录纸和色剂的转印电压均匀，防止由于转印效率的变化而使图像密度中出现不均匀。
如果相对于感光体部件和转印部件的表面之间接触位置的进入侧纸张导引器和排纸侧的纸张导引器、以及定影设备等在图像形成装置中充电，则由于高电压、异常放电等等，有可能发生卡纸、对电路的静电放电损害等等。在该图像形成装置中，转印部件通过几百KΩ的电阻接地，作为用于避免该不便的措施。
而且，为了增强记录纸由转印部件表面的释放的特性并且防止色剂在转印过程中散布，转印部件被接地或者向被施加相对低的电压。出于该原因，形成了主转印电流路径，其自电源始，通过转印部件、记录纸和感光体部件，并且，此外，形成了副转印电流路径，其自电源始，在不同于主转印电流路径的方向中通过转印部件。
如果在包括转印部件和记录纸的主转印电流路径中由于该主转印电流路径中的局部电阻变动而发生了转印电流变动，则由转印部件引起的电压降发生变动，使得转印区域中的转印电场强度改变。上文描述的配置可以抑制该转印电场强度的变化，以确保稳定的转印操作。
然而，由于转印过程的转印效率(其确定了记录纸上图像形成的条件)易于受到设备元件随时间变化的影响，并且易于受到包括温度和湿度的环境条件的影响，因此如果抑制了转印部件的电阻的电压依赖性或电流依赖性，则出现了对其他电学条件进行严格控制的需要，以确保令人满意的图像形成条件，相反地，由此导致了这样的问题，即在图像形成过程中提供给转印设备的功率的控制变得复杂。
本发明的目的在于，提供一种带转印设备，其能够减少转印过程的转印效率对设备元件随时间变化的敏感性以及对环境条件变化的敏感性，同时通过赋予对于形成用作转印部件的转印带的弹性导电材料所固有的电阻适当电压依赖性或电流依赖性，或者通过赋予对于不同方向中的每个弹性导电材料电阻的适当电压依赖性或电流依赖性，协助控制图像形成过程中提供给转印设备的功率，以及提供一种配备有该带转印设备的图像形成装置。
发明内容
(1)一种带转印设备，包括导电转印带，其在记录纸馈送方向中、在形成有形成有色剂图像的感光体部件表面和施加有高电压电源的转印辊之间移动，其特征在于该转印带带有具有负的电流依赖性的电阻，由此该电阻随着增加的转印电流而下降。
通过该构成，在由于记录纸、转印设备部件等部件处的局部电阻变动而出现转印电流变动时，被赋予了该转印带电阻的该负的电流依赖性发挥作用，以抑制转印电场的变动，由此确保恒常稳定的转印操作并且保持令人满意的图像形成条件。
(2)该带转印设备的特征在于，该转印带和该记录纸的组合电阻R1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带和该记录纸的组合电阻R2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系R2/R1＝7·(I2)-0.5，其中所述该转印带和该记录纸的组合电阻R1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带和该记录纸的组合电阻R2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
通过该特征，使转印电流所通过的转印路径的该组合电阻归一化。因此，即使该转印路径中包括的部件具有不同的电阻，仍抑制了转印电场的变动，其确保了恒常稳定的转印操作。
(3)该带转印设备的特征在于，该转印带和该记录纸的组合电阻R1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带和该记录纸的组合电阻R2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系R2/R1＝(I2/I1)-0.5，其中所述该转印带和该记录纸的组合电阻R1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带和该记录纸的组合电阻R2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
通过该特征，使在转印路径上通过的转印电流归一化。因此，即使在不同的条件下执行该转印过程，仍抑制了转印电场的变动，其确保了恒常稳定的转印操作。
(4)该带转印设备的特征在于，该转印带的电阻Rb1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带的电阻Rb2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系Rb2/Rb1＝(I2/I1)-1，其中所述该转印带的电阻Rb1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带的电阻Rb2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
通过该特征，对形成转印电流所通过的转印路径的该转印带的电阻的电流依赖性进行优化。因此，即使由于该记录纸、该转印设备的部件等部件处的局部电阻变动而出现转印电流变动，仍抑制了转印电场的变动，其确保了恒常稳定的转印操作。
(5)一种带转印设备，包括带形状的转印部件，其邻接在图像形成装置的感光体部件的表面上，以将记录纸夹在其之间；主转印电流路径，来自电源的电流在该路径上通过该转印部件并随后通过该感光体部件；和副转印电流路径，来自该电源的电流在该路径上在不同于该主转印电流路径的方向中通过该转印部件，其特征在于当电流I1通过该主转印电流路径时在该转印部件处导致的电压降V1、和当绝对值小于该电流I1的电流I2通过该副转印电流路径时在该转印部件处导致的电压降V2、满足表达式|V1/I1|/|V2/I2|＜1。
在该构成中，来自该电源的电流不仅在通过该转印部件和该感光体部件的主转印电流路径上经过，而且还在以不同于该主转印电流路径的方向中通过该转印部件的该副转印电流路径上经过；并且，该转印部件处导致的该电压降V2同该副转印电流路径上经过的该电流I2的比被设定为大于该转印部件处导致的该电压降V1同该主转印电流路径上经过的电流I1的比。因此，即使在该转印电流由于该副转印电流路径中的局部电阻变动而变化时，该转印部件处的该电压降也不会有大的变动，并且因此，抑制了该转印区域中的转印电场的变动。该副转印电流路径中的电阻变动很大程度上受到该记录纸的电阻的影响，该记录纸的电阻由于湿度或类似的因素而具有大的变化。这是因为，该带形状的转印部件的纵向馈送的该记录纸可被认作在纵向上同包括该带形状的转印部件的该副转印电流路径中的该转印部件并联配置的电阻。
(6)该带转印设备的特征在于，该转印部件处导致的该电压降相对于该转印电流的变化是基本上恒定的。
通过该特征，即使在该转印电流变化时，该转印部件处导致的该电压降仍保持基本恒定。因此，该副转印电流路径中的该电阻由于该记录纸等的电阻的变化而局部变动，该转印部件和该感光体部件之间的该转印电场保持恒定。而且，即使在该副转印电流路径中的该电流分布局部变动时，仍缓和了整个该副转印电流路径的阻抗的变动，由此缓和了从恒定电流电源施加到该转印部件的该电压的变动。即，通过向该转印部件赋予基本恒定的相对电流变动的依赖性，在该记录纸的反面上获得了稳定的电压。例如，当电流依赖性Ni＝1(当R∝I-Ni时)，该转印部件处的该电压降是恒定的，而不受电流的影响。具有该恒压特性的设备的示例是齐纳二极管。
(7)该带转印设备的特征在于，该电源具有恒定电流特性。
通过该特征，该转印部件由具有恒定电流特性的该转印电源供电。因此，即使在该副转印电流路径中出现阻抗变动时，仍维持了该记录纸的反面上的电压的稳定性。
(8)该带转印设备的特征在于，该电源是受到恒定电流控制的，该电源的输出电流随着负载变化。
通过该特征，该转印部件由具有随负载变化的恒定电流特性的该转印电源供电。因此，即使在整个该副转印电流路径中出现阻抗变动时，仍维持了该记录纸的反面上的电压的稳定性。
(9)该带转印设备的特征在于，形成了第二副转印电流路径，用以使该电源接地。
通过该特征，除了该主转印电流路径和该副转印电流路径以外，形成了使该电源接地的该第二副转印电流路径。因此，即使在整个该副转印电流路径中出现阻抗变动时，仍维持了该记录纸的反面上的电压的稳定性。
(10)一种图像形成装置，其被构成为用于执行电子照相图像形成过程，其中在感光体部件的表面上形成的静电潜像被显影为可视色剂图像，随后将该色剂图像从该感光体部件转印到记录纸，其特征在于，包括如项(1)～(9)的任何一个中列举的带转印设备。
通过该构成，在由于记录纸、该转印设备的部件等部件处的局部电阻变动而出现转印电流变动时，向该转印带的电阻赋予的负的电流依赖性发挥作用，以抑制转印电场的变动，由此确保恒常稳定的转印操作并且保持令人满意的图像形成条件。
而且，来自该电源的电流不仅在延伸通过该转印部件和该感光体部件的该主转印电流路径上经过，而且还在以不同于该主转印电流路径的方向延伸通过该转印部件的该副转印电流路径上经过；并且，该转印部件处导致的该电压降V2同该副转印电流路径上经过的电流I2的比被设定为大于该转印部件处导致的该电压降V1同该主转印电流路径上经过的电流I1的比。因此，即使在该转印电流由于该副转印电流路径中的局部电阻变动而变化时，该转印部件处的该电压降也不会有大的变动，并且因此，抑制了该转印区域中的转印电场的变动，其确保了图像形成恒常保持于正确的条件下。
附图简述
图1是示意性说明了配备有根据本发明的实施例的带转印设备的图像形成装置的构造的示图。
图2是说明了根据本发明的第一实施例的带转印设备的构成的示图。
图3是示出了同图像形成实验中使用的转印带相关联的多种值的表。
图4是示出了在图像形成实验中由高电压电源施加给转印辊的转印电压、每个通过转印带中的各自一个和记录纸的转印电流、以及图像质量评估结果的表。
图5是示出了根据图像形成实验结果的转印电压和转印电流之间的关系的曲线图。
图6是示出了根据图像形成实验结果的转印带中每一个的归一化转印电阻和转印电流之间的关系的曲线图。
图7是示出了根据使用根据本发明实施例的转印带的实验的结果的归一化转印电阻的近似表达式的曲线图。
图8是示出了根据使用根据本发明实施例的转印带的实验结果的归一化转印电流和归一化转印电阻之间的关系的曲线图。
图9是用于确定转印带的归一化电阻从其2倍值变化到其0.5倍值所根据的近似表达式的曲线图。
图10是示出了在转印路径中包括的记录纸电阻Rp是Rb50(Rp＝Rb50)时获得的归一化转印电阻和归一化转印电流之间的关系的曲线图。
图11是说明了根据本发明的第二实施例的带转印设备的构成的示图。
图12是涉及包括图11所示带转印设备的图像形成装置的部分的电路图。
图13是说明了根据本发明的第二实施例的带转印设备的另一构成的示图。
图14是示出了形成根据本发明第二实施例的带转印设备的转印带的电流依赖性和电压依赖性，以及转印带的电流依赖性系数和电压依赖性系数之间的关系的曲线图。
图15是示出了电流依赖性系数对电压降、记录纸反面上的电压以及源电压的影响的曲线图。
图16是示出了对于经过带转印设备的主转印电流路径的转印电流中的变动，记录纸反面上电压的电流依赖性的测试计算结果的曲线图。
实现本发明的最佳方式图1是示意性说明了配备有根据本发明实施例的带转印设备的图像形成装置的构造的示图。图像形成装置100被构成为用于在记录纸上通过电子照相记录由与其连接的外部设备(例如，诸如扫描仪的图像输出设备或个人计算机)馈送的图像。
图像形成装置100具有图像形成部分100a，其中以可旋转方式支撑感光体鼓3。在感光体鼓3周围，沿感光体鼓3的旋转方向，按以下的顺序安置了静电充电器5、光扫描单元11、显影单元2、转印设备6、清洁单元4、静电消除器灯12等等。
静电充电器5对感光体鼓3的表面均匀地进行静电充电。光扫描单元11通过扫描使用光图像照射感光体鼓3的均匀带电表面，以由此将静电潜像写到感光体鼓3上。显影单元2通过由显影剂供应容器7馈送的色剂将静电潜像显影为可视色剂图像。转印设备6将感光体鼓3上形成的色剂图像转印到记录纸上。清洁单元4移除残留在感光体鼓3表面上的残余色剂，以使感光体鼓3准备好在其上面形成新的图像。静电消除器灯12消除残留在感光体鼓3表面上的静电电荷。
供给盘10以可移除方式安置在图像形成装置100的下面部分中。供给盘10中容纳记录纸。容纳在供给盘10中的记录纸相互分离，并且然后通过拾取辊16等被输送到配准辊14。配准辊14按照与感光体鼓3的表面上形成的图像时间同步的方式，将每个记录纸馈送到转印设备6和感光体鼓3之间。感光体鼓3的表面上形成的色剂图像通过转印设备6转印到记录纸上。在向供给盘10补充记录纸时，向图像形成装置100的前面侧(操作侧)抽回供给盘10。
纸接收入口28在图像形成装置100的底部武器。纸接收入口28接收由供给盘馈送的记录纸并且将其放入图像形成装置100中，该供给盘包括在用作在其上面承载图像形成装置100的外围设备的桌面设备(未示出)中。自扩展的接收部分30将除了那些容纳在供给盘10中以外的记录纸放入图像形成装置100中。
图像形成装置100在其上面部分中安置了定影设备8。通过在加热辊81和加压辊82之间传递承载有转印于其上的色剂图像的记录纸，该定影设备8使色剂图像定影在记录纸上。这样，图像记录在记录纸上。
承载有记录于其上的图像的记录纸通过输送辊25向上输送，以通过切换门9。在记录纸递送位置建立在图像形成装置100外部提供的承载盘15上的情况中，该记录纸通过反转辊26排出到承载盘15上。另一方面，在给出了执行双面图像形成过程或后处理操作的指令的情况中，反转辊26向承载盘15半排出记录纸，在夹持记录纸的尾部边缘时停止操作，并且然后反向旋转。这样，经由递送路径27将记录纸输送到记录材料再馈送器(未示出)或后处理设备(未示出)，其选择性地附装于图像形成装置100的侧面，用于双面图像形成过程或者后处理操作。此时，切换门9从图1中实线示出的状态切换到虚线示出的状态。
在双面图像形成过程中，在反转条件下输送的纸通过记录材料再馈送器，并且然后再次经由再馈送路径29馈送到图像形成装置100中。在后处理操作中，记录纸从记录材料再馈送器经由未说明的中继馈送器通过另一切换门输送到后处理设备。
在光扫描单元11上面和下面的空间中安置了控制部分110，其包括用于控制图像形成过程的电路板；和用于接收来自外部设备的图像数据的接口板；和安置了电源单元111等，用于向接口板以及每个上面提及的执行图像形成的部分或部件提供电力。
图2是说明了根据本发明的第一实施例的用于上文描述的图像形成装置100中的带转印设备的构成的示图。图像形成装置100的图像形成部分100a中的转印设备6包括转印辊6a、驱动辊6b、张力辊6c和绕这些辊6a～6c夹带的转印带61。如果向驱动辊6a或转印辊6b赋予了张力功能，则可以除去张力辊6c。
通过挤压、离心模塑或类似工艺，使包括氨基甲酸乙酯或EPDM(乙烯-丙烯-二烯三元共聚物橡胶)作为主要材料的转印带61成形为首尾相接的形式。转印带61是导电的，并且具有例如，从约0.5至0.65mm的范围中的厚度。转印带6D具有1011至1012Ωcm的体积电阻。
如果转印带61的厚度小于前文提及的范围，则转印带61在使转印带61向一侧倾斜的大的力作用下变得褶皱，由此导致了劣化的图像质量。如果转印带61的厚度大于前文提及的范围，则转印带61具有增加的表观硬度，由此转印带61在使转印带61向一侧倾斜的力作用下容易扭曲，这样导致了记录纸卡住或对转印带61的损害。
转印辊6a包括由不锈钢或其他铁材料的棒材形成的芯，以及覆盖该芯外围的氨基甲酸乙酯橡胶、EPDM等的导电弹性部件。转印辊6a具有约18mm的外径。该导电弹性部件具有约106Ωcm的体积电阻和45至60度(Ascar C)的硬度。该导电弹性部件包括单个层或多个层。
通过由用于弹簧的钢线材(诸如例如，不锈钢线材)形成的导电压缩弹簧6e，向转印辊6a施加偏压，以使其跨越转印带61压接到感光体鼓3。导电弹簧6e在转印辊6a的一侧向支撑转印辊6a的端部部分的导电轴承6d施加约500g至约1.5kg的力，因此，约1至约3kg的力作用于整个转印辊6a上。
由高电压电源6f经由导电弹簧6e和导电轴承6d，向转印辊6a的芯施加具有同静电充电色剂相反的极性的转印偏压，并且由未说明的控制电路对该芯进行恒定电流控制，由此20～40μA的转印电流通过该芯。由于该恒定电流控制，施加到转印辊6a的电压取决于记录纸的材料和环境条件，在500V至4kV的范围内变化。
驱动辊6b具有中心部分，该中心部分具有比其相对端部部分稍小的外径(约小4mm)，以便于通过张力消除沿旋转轴在转印带61的中心部分中出现偏转。由于转印带61由具有高摩擦系数的橡胶材料形成，因此驱动辊6b包括不锈钢、铝等材料的金属辊，以增加其外径精确度，并抑制转印带61的震动，由此确保了馈送转印带61时的令人满意的性能。
张力辊6c是诸如不锈钢的铁材料的金属辊。如果提供用于图像形成装置100中的转印设备6的空间还有余地，则张力辊6c可以包括具有增加的外径的铝材料的辊。张力辊6c自其每个相对端部在转印带61上施加了约1.2kg的负荷，因此总负荷为约2.4kg，以在转印带61上生成张力。
4种类型的转印带61a～61d选择性地使用在转印设备6a中，如图3所示，其具有相互不同的电阻的电流(电压)依赖性，因此被构成为相互比较在各自记录纸上形成的各自结果图像的条件，以便于确定转印带61的最优化的电阻的电流依赖性。该实验的结果如下。
图3所示的4个转印带61a～61d的转印带61a～61c是本发明的示例，其每个具有负的电流依赖性，即转印带的电阻随着增加的电流而下降，而转印带61d是比较性的示例，其具有被抑制的电阻的电压依赖性。图4是示出了在使用转印带61a～61d的图像形成实验中，由高电压电源6f施加给转印辊6d的转印电压、每个均通过转印带61a～61d的各自一个转印带和记录纸的转印电流、以及图像质量评估结果的表。图4(A)、4(B)、4(C)和4(D)分别示出了使用各自转印带61a～61d的实验的结果。在图4中，用于评估图像质量的术语“BK粗糙度”意指实心黑色图像的非均匀密度条件，而术语“HT粗糙度”意指半色图像的非均匀密度条件。在两个评估中，相当不均匀的密度条件用“×”表示，稍微不均匀的密度条件用“△”表示，而基本上没有不均匀的密度条件用“○”表示。
如图4所示，相比于使用示例转印带61a～61c中的任何一个(其每个均具有负的电流依赖性，即转印带的电阻随着增加的转印电流而下降)，使用具有被抑制的电阻的电压依赖性的比较性示例转印带61d，提供了较窄的转印电压范围，确保了令人满意的图像形成条件。这意味着，为了保持令人满意的图像形成条件，严格的转印电压控制是必要的。
图5是示出了根据使用各自4种类型的转印带的图像形成实验结果的转印电压和转印电流之间的关系的曲线图。根据使用示例转印带61a～61c的实验的结果，关于这3个示例转印带61a～61c的转印电压VA～VC同对应的转印电流之间的关系呈现出基本均匀的各自的梯度。相反地，根据使用比较性示例转印带61d的实验的结果，转印电压VA～VC同对应的转印电流之间的关系呈现出相比于关于示例转印带61a～61c的任何一个关系的更加平缓的梯度。这是因为转印带61d具有被抑制的电阻的电压依赖性。
图6是示出了归一化转印电阻R/(μA)和转印电流It(μA)之间的关系的曲线图，其中归一化转印电阻R/R50是通过使用组合电阻(该组合电阻包括转印带61a～61c中的每一个的电阻和记录纸的电阻)作为转印电阻R(Ω)＝电压Vt(V)/转印电流It(μA)，纸和转印电流为50(μA)时获得的转印电阻R50，进行归一化获得的。在图6中，RA、RB、RC和RD表示在分别使用转印带61a、61b、61c和61d时获得的各自的转印电阻。
由使用比较性示例转印带61d的实验的结果获得的归一化电阻Rt/R50的近似表达式呈现为Rt/R50＝1.53·It-01266，如图6所示。另一方面，由使用示例转印带61a～61c的每个实验的结果获得的归一化电阻Rt/R50的近似表达式呈现为Rt/R50＝6.267·It-0.473，如图7所示。这里，对该近似表达式的值进行四舍五入，给出了表达式1Rt/R50＝7·It-0.5表达式1该经过四舍五入的表达式1同测量值匹配。因此，如果转印带61被形成为具有满足表达式1的电阻，则转印电流的变化可能对图像形成条件有很小的影响，并且因此，尽管设备元件随时间劣化且环境条件改变，仍可以实现恒常令人满意的图像形成条件。
在图8中示出了根据使用示例转印带61a～61c的实验的结果、通过转印电流的归一化获得的归一化转印电阻Rt/R50和归一化转印电流It/I50之间的关系。该关系的近似表达式呈现为Rt/R50＝0.986·(It/I50)-0.473。这里，对该近似表达式的值进行四舍五入，给出了表达式2Rt/R50＝(It/I50)-0.5表达式2该经过四舍五入的表达式2的近似解同Rav/Rav50匹配，其是归一化电阻的测量值的平均值，如图8所示。因此，如果转印带61被形成为具有满足表达式2的电阻，则转印电流的变化可能对图像形成条件有很小的影响，并且因此，尽管设备元件随时间劣化且环境条件改变，仍可以实现恒常令人满意的图像形成条件。
而且，图9示出了近似表达式3，通过该表达式3，转印带61a～61c中的每一个的归一化电阻Rb/Rb50从2倍值变化到0.5倍值。
Rb/Rb50＝(It/I50)-1表达式3转印路径中包括的记录纸的电阻Rp是Rb50时导致的归一化转印电阻由(Rp+Rb)/(Rp+Rb50)确定，或者归一化转印电阻＝(Rp+Rb)/(Rp+Rb50)。由此获得的归一化转印电阻同Rav/Rav50匹配，其是归一化电阻的测量值的平均值，如图10所示。因此，如果转印带61被形成为具有满足表达式3的电阻，则转印电流的变化可能对图像形成条件有很小的影响，并且因此，尽管设备元件随时间劣化且环境条件改变，仍可以实现恒常令人满意的图像形成条件。
应当注意，上文提及的表达式1～3中的R50、Rt、It、I50、Rb和Rb50对应于本发明的R1、R2、I2、Rb2和Rb1。
对前文提及的实验结果将给出更加具体的考虑。假设，例如记录纸的电阻足够小，当记录纸的电阻Rp变化为2·Rp或Rp/2时，施加到记录纸的转印电流I1、I2和I3以及电压V1、V2和V3如下，其是通过使用具有被抑制的电压(电流)依赖性的比较性示例转印带61d而获得的I1＝Vt/(Rb+2·Rp)I2＝Vt/(Rb+Rp)I3＝Vt/(Rb+Rp/2)V1＝2·Rp·Vt/(Rb+2·Rp)V2＝Rp·Vt/(Rb+Rp)V3＝(Rp/2)·Vt/(Rb+Rp/2)其遵循V1/V2＝2(Rb+Rp)/(Rb+2·Rp)＝1.33；和V3/V2＝(Rb+Rp)/{2(Rb+Rp/2)}＝0.67。
这意味着施加到记录纸的转印电压随着电阻的变动而发生大的变动。
相反地，在示例转印带61a～61c的情况中，当记录纸的电阻Rp变化为2·Rp或Rp/2时，转印带61的电阻Rb变化为(Rb+ΔR1)或(Rb-ΔR3)。因此，施加到记录纸的结果转印电流I1、I2和I3以及结果电压V1、V2和V3如下I1＝Vt/(Rb+ΔR1+2·Rp)I2＝Vt/(Rb+Rp)I3＝Vt/(Rb-ΔR3+Rp/2)V1＝2·Rp·Vt/(Rb+ΔR1+2·Rp)V2＝Rp·Vt/(Rb+Rp)V3＝(Rp/2)·Vt/(Rb-ΔR3+Rp/2)假设例如，Rb＝Rp；ΔR1＝Rb/2；且ΔR3＝Rb/4，则其遵循V1/V2＝2(Rb+Rp)/(Rb+ΔR1+2·Rp)＝1.14；和V3/V2＝(Rb+Rp)/{2(Rb-ΔR3+Rp/2)}＝0.8。
特别地，假设ΔR1＝Rb；且ΔR3＝Rb/2，则其遵循V1/V2＝2(Rb+Rp)/(Rb+ΔR1+2·Rp)＝1.00；和V3/V2＝(Rb+Rp)/{2(Rb-ΔR3+Rp/2)}＝1.00。
这意味着可以抑制转印电场的变动。因此，可以理解，通过使用示例转印带61a～61c中的任何一个，转印电流的变化可能对图像形成条件有很小的影响，并且因此，尽管设备元件随时间劣化且环境条件改变，仍可以实现恒常令人满意的图像形成条件。
图11是说明了用于上文所述的图像形成装置的根据本发明的第二实施例的带转印设备的构成的示图。根据该实施例的转印设备6具有同图2所示的转印设备6相同的构成，除了绕其夹带转印带61的驱动辊6a经由接地线6g接地以外。
应当注意，感光体鼓3包括铝或类似材料的导电圆柱形铝基板，以及在该基板表面上形成的感光层，该感光层包括电荷生成层和电荷输送层。感光体鼓3经由接地线3a接地。
图12是涉及包括根据第二实施例的带转印设备的图像形成装置的部分的电路图。在由图像形成装置100进行图像形成时，通过来自高电压电源6f的转印电流经由转印辊6b馈送的转印带61在其厚度方向中邻接在感光体鼓3的表面上，以将记录纸70和色剂71夹在它们之间。因此，形成了路径(主转印电流路径31)，在该路径上，转印电流从高电压电源6f起，通过转印辊6b、其厚度方向中的转印带61、记录纸70、色剂71和感光体鼓3到接地线3a。
由于驱动辊6a(转印带61被夹带围绕该驱动辊6a)经由接地线6g接地，因此同样形成了路径(副转印电流路径32)，在该路径上，转印电流从高电压电源6f起，通过转印辊6b、其长度方向中的转印带61和驱动辊6a到接地线3a。即，副转印电流路径32被形成为在转印带61上同主转印电流路径31垂直相交。
假设在上文描述的构成中，在主转印电流路径31上经过的电流和在副转印电流路径32上经过的电流分别是Iy(本发明限定的电流I1)和Ix(本发明限定的电流I2)。在主转印电流路径31中，转印带61、记录纸70、色剂71和感光体鼓6可被分别认作电阻(Ry)、阻抗(Zp)、电容器(Ct)和电容器(Ce)。而且转印带61可被认作副转印电流路径32中的电阻(Rx)。在转印带61的长度方向中馈送的记录纸70可被认作同副转印电流路径32中的转印带61并联配置的电阻。因此，记录纸的电阻(其取决于湿度等具有大的变化)影响副转印电流路径32，使得记录纸电阻的变化使副转印电流路径32的电阻变动。
本发明的带转印设备6被构成为使得前文提及的转印带61处的电流Ix和Iy以及电压降Vx和Vy满足表达式4|Vy/Iy|/|Vx/Ix|＜1 表达式4即，当来自高电压电源6f的电流不仅在主转印电流路径31上经过而且还在副转印电流路径32上经过时，转印带61处的电压降Vx同在副转印电流路径32上经过的电流Ix的比被设定为大于转印带61处的电压降Vy同在主转印电流路径31上经过的电流Iy的比。因此，即使在转印电流由于主转印电流路径31中的转印带61或记录纸处的局部电阻变动而变化时，转印带61处的电压降不会有大的变动，并且因此，可以抑制在转印带61和感光体鼓3之间形成的转印区域中的转印电场的变动，其确保了恒常稳定的转印操作。因此，可以保持令人满意的图像形成条件。
出于避免由于例如，形成纸馈送路径的部件的充电导致的卡纸、由于高电压、异常放电等导致的对电路等的静电放电损害的目的，提供了副转印电流路径32。副转印电流路径32的另一目的在于，增强记录纸由转印带61的释放的特性并且防止色剂在转印过程中散布。
即使在转印电流变化时，保持转印带61处的电压降基本恒定。因此，即使在副转印电流路径32的电阻局部变动时，转印带61和感光体鼓3之间的转印电场保持恒定，由此确保了恒常稳定的转印操作。而且，即使在副转印电流路径32中的电流分布局部变动时，仍缓和了整个副转印电流路径32的阻抗的变动，由此缓和了从高电压电源6f施加到转印带61的电压的变动。即，通过向转印带61赋予基本恒定的相对电流变动的电流依赖性，在记录纸的反面上获得了稳定的电压。如果使用例如齐纳二极管向高电压电源6f赋予了恒压特性、由此电流依赖性Ni是1(R∝I-Ni)，则转印带61处的电压降变得恒定，而不受电流的影响。
而且，由高电压电源6f向转印带61提供具有恒定电流特性的电源。因此，即使在副转印电流路径32中出现阻抗变动时，仍维持了记录纸反面上的电压的稳定性。
此外，可以由高电压电源6f向转印带61提供具有恒定电流特性的、可以随着负载变化的电源。因此，即使在整个副转印电流路径32中出现阻抗变动时，仍维持了记录纸反面上的电压的稳定性。
可以在高电压电源6f和转印带61之间形成包括例如电阻6i的接地线6h，作为第二副转印电流路径的一部分，如图13所示。在整个副转印电流路径中出现阻抗变动的过程中，该特征可以使记录纸反面上的电压进一步稳定。
高电压电源6f的电压Vh、感光体鼓3的表面电位Vpo、色剂71的充电电位Vt和转印带61处的电压降Vrp被设定为满足表达式5Vh-Vpo-0.85Vt≥Vrp≥Vh-Vpo-1.15Vt 表达式5理论上可以使用显影式，其确定用于通过静电力将色剂从显影设备转印到感光体鼓3的显影过程的显影效率，以确定用于通过静电力将色剂从感光体鼓3转印到记录纸的转印过程的转印效率。考虑到这一事实，即感光体鼓3和转印带61之间的圆周速度比n约为1，该显影式被修改为以下的式X＝(1/p){(Vb-Vpo+Vt)/(1/Cp+2/Ct+R)}。由该修改式可以认为，Vb-Vpo应当等于Vt，以便于获得100％的转印效率。表达式5是基于Vb-Vpo＝Vt。
这里，为了获得85％或更大的转印效率，其通常被认为确保了令人满意的图像形成条件而不会有不充分的转印、反向转印等，应满足0.85≤(Vb-Vpo)/Vt≤1.15。由于Vb＝Vh-Vrp，因此其遵循0.85≤(Vh-Vrp-Vpo)/Vt≤1.15，从而其给出了上文提及的表达式5Vh-Vpo-0.85Vt≥Vrp≥Vh-Vpo-1.15Vt。在逆转现象中，Vpo0。其遵循Vh-0.85Vt≥Vrp≥Vh-1.15Vt。
如果转印带61的电阻同负1次乘方成比例地变化，则满足上文提及的表达式4的转印带61的电流依赖性R(i)和电压依赖性R(v)被确定为
R(i)＝R·I-NiR(v)＝R·I-Nv其中R是初始电阻。图14(A)和14(B)分别绘出了电压依赖性R(v)和电流依赖性R(i)。这里Ni和Nv分别是电流依赖性系数和电压依赖性系数，其具有下列关系当Ni＜1时，Nv＝Ni/(1-Ni)；和当Ni＞1时，Nv＝1+Ni/(Ni-1)，如图14(C)中所示。
图15是示出了电流依赖性系数对转印带处的电压降、记录纸反面上的电压以及上述带转印设备中的源电压的影响的曲线图。
假设通过转印带61的电流的设定值Iy是1；并且归一化电压降、归一化电流和归一化电阻分别是Vy0、Iy0和Ry0，当由于转印带61的阻抗的局部变动导致局部电流减少一半(Iy/2)和局部电流加倍(Iy×2)时，转印带61处的归一化电压降Vy0随着电流依赖性系数Ni变化，如图15(A)所示，这是因为Vy0＝Iy0·Ry0；和Vy＝Ry0·(Iy/Iy0)-Ni。
而且，假设施加到记录纸70观察面的电压的设定值Vp是1；并且从高电压电源6f到转印带61的厚度方向电阻Ry的源电压的设定分布是1/S(S＝1/5)，当由于整个记录纸70的阻抗的变化导致通过转印带61的长度方向电阻Rx的电流的设定值减少到1/5、以及当电流的设定值随着关于长度方向电阻Rx和主转印电流路径31的电流分布的变化而增加到5倍值时，记录纸反面上的归一化电压Vp0和归一化源电压Vh0随着电流依赖性系数Ni变化，如图15(B)和15(C)所示，这是因为Vp0＝Ix·Rx0；Vp＝Rx0·Ix-Ni·Ix；和如果Vy＝Vp0/S＝Iconst.Ry，则Vh＝Vp(＝Vp+Iconst·Ry)。
转印带61的厚度方向电阻Ry的电流依赖性有效地作用于缓慢跟随电压的局部电流变动，该电压类似于例如转印辊6b芯处的电压，如图15(A)～15(C)所示，并且在该情况中，电流依赖性系数Ni的最优化的值是1。而且，当诸如记录纸70的电阻的主转印电流路径31的阻抗变化时，转印带61的长度方向电阻Rx的电流依赖性有效地发挥作用，并且在该情况中，电流依赖性系数Ni的最优化的值是1。电流依赖性系数Ni是1这一事实指出了恒压特性。通过例如，齐纳二极管实现该恒压特性。
图16是示出了在以下这些条件下的记录纸反面上电压的电流依赖性的测试计算结果的曲线图关于上文描述的带转印设备的主转印电流路径31的转印电流的分布被设定为25％、50％和70％；并且经过主转印电流路径31的转印电流的设定值由于环境条件的变化等等，变化为75％(25％×75％＝19％)和125％(25％×125％＝31％)。在图16中，在高电压电源6f是恒定电流电源的情况下，上限被构成为源电流的10％。
这里，主转印电流路径31中的记录纸70的阻抗Zt被归一化为Zt＝Ry0＝1。
而且，关于主转印电流路径31的转印电流的分布比η＝Ip/(Ip+Ix)被设定为25％、50％和75％，并且变化度αn被设定为α1＝75％、α0＝100％和α2＝125％。
可以看到Ip0＝η·Iconst；Ipn＝αn·η·Iconst，(如果Ipn＜Iconst)；Rxn＝Rx0·(1-αn·η)-Ni；Vpn＝{(1-an·η)·Iconst}·Rxn；和
Vp0＝{(1-η)·Iconst }·Rx0＝Ip0·Zt。
由前文，其遵循的是，记录纸反面上的归一化电压Vpn′、记录纸反面上的电压的变化范围ΔVp′和归一化源电压是Vpn′＝Vpn/Vp0；ΔVp′＝(Vpn′max-Vpn′min)/Vp0；和Vhn＝Vpn+Iconst·Ry。
如自图16中所看到的，记录纸反面上的电压Vp取决于电流依赖性和电流分布比而变化，并且记录纸反面上的电压的变化范围ΔVp在电流依赖性Ni＝1时假设是最小的(＝0)。而且，记录纸反面上的电压的变化范围ΔVp随着电流分布比的增加(电源利用效率上升)而增加。
而且，根据在电流依赖性Ni＝0.667、0.5和0.25(Nv＝2.1、0和0.333)的条件下对电流分布比的影响的研究，记录纸反面上的电压的变化范围ΔVp在电流分布比超过75％时急剧增加，并且因此，电流依赖性应为0.667或更小。电流依赖性系数的下限是0.25，或者Ni≥0.25，通过该电流依赖性系数，跨越转印带61的厚度的电压降Vy、记录纸反面上的电压Vp和源电压Vh的电流分布比中的每一个减少到2/3或更小。
权利要求
1.一种带转印设备，包括导电转印带，其在记录纸馈送方向中、在形成有形成有色剂图像的感光体部件表面和施加有高电压电源的转印辊之间移动，其特征在于该转印带带有具有负的电流依赖性的电阻，由此该电阻随着增加的转印电流而下降。
2.权利要求1的带转印设备，其特征在于，该转印带和该记录纸的组合电阻R1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带和该记录纸的组合电阻R2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系R2/R1＝7·(I2)-0.5，其中所述该转印带和该记录纸的组合电阻R1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带和该记录纸的组合电阻R2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
3.权利要求1的带转印设备，其特征在于，该转印带和该记录纸的组合电阻R1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带和该记录纸的组合电阻R2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系R2/R1＝(I2/I1)-0.5，其中所述该转印带和该记录纸的组合电阻R1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带和该记录纸的组合电阻R2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
4.权利要求1的带转印设备，其特征在于，该转印带的电阻Rb1＝Vt1/I1(MΩ)和该转印带的电阻Rb2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系Rb2/Rb1＝(I2/I1)-1，其中所述该转印带的电阻Rb1是在由该高电压电源向该转印辊施加第一转印偏压电压Vt1(V)时、在转印电流I1(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的，而所述该转印带的电阻Rb2是在由该高电压电源向该转印辊施加第二转印偏压电压Vt2(V)时、在转印电流I2(μA)通过该转印带和该记录纸时获得的。
5.一种带转印设备，包括带形状的转印部件，其邻接在图像形成装置的感光体部件的表面上，以将记录纸夹在其之间；主转印电流路径，来自电源的电流在该路径上通过该转印部件并随后通过该感光体部件；和副转印电流路径，来自该电源的电流在该路径上在不同于该主转印电流路径的方向中通过该转印部件，其特征在于当电流I1通过该主转印电流路径时在该转印部件处导致的电压降V1、和当绝对值小于该电流I1的电流I2通过该副转印电流路径时在该转印部件处导致的电压降V2、满足表达式|V1/I1|/|V2/I2|＜1。
6.权利要求5的带转印设备，其特征在于，该转印部件处导致的电压降相对于该转印电流的变化是基本上恒定的。
7.权利要求5的带转印设备，其特征在于，该电源具有恒定电流特性。
8.权利要求5的带转印设备，其特征在于，该电源是受到恒定电流控制的，而该电源的输出电流随着负载而变化。
9.权利要求5的带转印设备，其特征在于，形成了第二副转印电流路径，用以使该电源接地。
10.一种图像形成装置，其被构成为用于执行电子照相图像形成过程，其中在感光体部件的表面上形成的静电潜像被显影为可视色剂图像，随后将该色剂图像从该感光体部件转印到记录纸，其特征在于，包括如权利要求1～9的任何一个所述的带转印设备。
全文摘要
转印带(61)和记录纸的组合电阻R1＝Vt1/I1(MΩ)和转印带(61)和该记录纸的组合电阻R2＝Vt2/I2(MΩ)之间具有关系R2/R1＝7·(I2)
文档编号G03G15/16GK1759353SQ20048000661
公开日2006年4月12日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月11日
发明者泷口俊树, 泽叶子, 山内浩一, 增田佳昭, 岩仓良惠, 石井洋 申请人:夏普株式会社