JP2002040826A - 転写装置 - Google Patents

転写装置

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JP2002040826A
JP2002040826A JP2000219078A JP2000219078A JP2002040826A JP 2002040826 A JP2002040826 A JP 2002040826A JP 2000219078 A JP2000219078 A JP 2000219078A JP 2000219078 A JP2000219078 A JP 2000219078A JP 2002040826 A JP2002040826 A JP 2002040826A
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transfer
toner
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recording medium
thickness
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JP2000219078A
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Hiroshi Ishii
洋 石井
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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/14Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base
    • G03G15/16Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer
    • G03G15/1665Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer by introducing the second base in the nip formed by the recording member and at least one transfer member, e.g. in combination with bias or heat
    • G03G15/167Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer by introducing the second base in the nip formed by the recording member and at least one transfer member, e.g. in combination with bias or heat at least one of the recording member or the transfer member being rotatable during the transfer
    • G03G15/1675Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for transferring a pattern to a second base of a toner pattern, e.g. a powder pattern, e.g. magnetic transfer by introducing the second base in the nip formed by the recording member and at least one transfer member, e.g. in combination with bias or heat at least one of the recording member or the transfer member being rotatable during the transfer with means for controlling the bias applied in the transfer nip

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Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体型の転写ローラを用いた転写部の転写条
件を適正化し、トナーの飛散の抑制、及び、転写効率の
向上を図り、高画質の画像を得るようにする。 【解決手段】感光層の静電容量Cp、トナー層の静電容
量Ct、記録媒体の抵抗値rm及び記録媒体との関係に
おける転写ローラの静電容量Cr3から求めた転写部の
静電容量Cc、転写部に進入する前の感光体における露
光飽和電位をV1、転写ローラに印加される転写電圧V
b及び転写部に進入する前のトナー層の電圧Vtから求
めた転写部の電圧Vv、トナー層の単位厚み当たりの電
荷量ρt、並びに、トナー層の付着量mを、Cc・Vv
/(ρt・dt・m)≧0.9の関係を満足する状態に
設定する。Cc・Vv/(ρt・dt・m)によって転
写効率が略決定できる。また、転写効率が最大値近傍と
なる状態ではトナーの飛散が減少する。したがって、上
記の関係を満足することにより、転写効率が90%以上
に維持され、転写部におけるトナーの飛散が防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式の
画像形成を行う画像形成装置において感光体に担持され
たトナー像を記録媒体に転写する転写装置に関し、特
に、周面に誘電体層を形成した転写ローラを用いた転写
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成を行う画像形成
装置として、転写工程時における転写効率の向上を図る
ため、半導電型の転写ローラを備えた転写装置を用いた
ものがある。転写ローラを備えた転写装置では、所定の
ニップ幅の転写部において記録媒体を挟んで感光体の表
面に転写ローラを圧接させ、感光体と転写ローラとの間
に記録媒体が通過する間に転写ローラに転写電圧を印加
し、感光体の表面に担持されたトナーを記録媒体の表面
に転写する。
【0003】この半導電型の転写ローラとしては、円筒
形の導電性基体の表面に高抵抗の導電性の弾性ゴムを配
置したものがある。
【0004】ところが、高抵抗の弾性材料は抵抗値のば
らつきが大きく、転写ローラ同士の抵抗値の誤差や単一
の転写ローラにおける部分間の抵抗値の誤差を生じ、ま
た、抵抗値が湿度等の外部環境に応じて抵抗値が変動す
る。
【0005】そこで、従来の転写装置の転写ローラとし
て、導電性基体の周面に抵抗体層及び誘電体層をこの順
に形成し、抵抗値の安定化を図るようにした誘電体型の
転写ローラがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
誘電体型の転写ローラでは、転写工程における転写状態
に影響を与える感光体の感光層の厚さ及び誘電率、感光
体に形成されるトナー層の厚さ、誘電率及び単位面積当
たりの付着量、記録媒体の厚さ、誘電率及び有抵抗、転
写ローラの誘電体層の厚さ及び誘電率、転写ローラの抵
抗体層の厚さ、誘電率及び固有抵抗、転写部に進入する
前の感光体における未露光領域の電位及び露光飽和電
位、転写部に進入する前のトナーの比電荷、転写部のニ
ップ幅、並びに、感光体の周速等の転写条件について考
慮したものが無かった。
【0007】この発明の目的は、誘電体型の転写ローラ
を備えた転写装置における転写条件を適正化することに
より、転写工程時におけるトナーの飛散の抑制、及び、
転写効率の向上を図り、高画質の画像を得ることができ
る転写装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、円筒形の導
電性基体の表面に抵抗体層及び誘電体層をこの順に形成
した転写ローラと導電性基体の表面に感光層を形成した
感光体との間に記録媒体を所定のニップ幅の転写部内に
挟持した状態で、転写ローラに転写電圧を印加して感光
体に担持されたトナーを記録媒体に転写する転写装置に
おいて、感光体の感光層について厚さをdp(m)、誘
電率をεp(F/m)とし、感光体に形成されるトナー
層について厚さをdt(m)、誘電率をεt(F/
m)、単位面積当たりの付着量をm(kg/m2 )と
し、記録媒体について厚さをdm(m)、誘電率をεm
(F/m)、固有抵抗をρm(Ω/m)とし、転写ロー
ラの誘電体層について厚さをd1(m)、誘電率をε1
(F/m)とし、転写ローラの抵抗体層について厚さを
d2(m)、誘電率をε2(F/m)、固有抵抗をρr
(Ω・m)とし、転写部に進入する前の感光体における
画像領域の電位をV1(V)とし、転写部に進入する前
のトナーの比電荷をqpm(C/kg)とし、転写ロー
ラに印加される転写電圧をVb(V)とし、転写部のニ
ップ幅をW(m)とし、感光体の周速をvp(m/s)
として、 Cc・Vv/(ρt・dt・m)≧0.9 ・・・式1 但し、Vv=−V1+Vb+Vt Cc=1/(1/Cp+2/Ct+rm+1/Cr3) Cp=εp/dp Ct=2・εt/dt rm=ρm・dm Cm=εm/d2 Cr1=ε1/d1 C1=1/(1/Cp+2/Ct+1/Cr1) Ex=(W/Vp)/{rm・(C1+Cm)} Cr3=Cr1・{1−C1/(C1+Cm)}・ex
p(−Ex) ρt=qpm・m/dt Vt=ρt・dt/Ct の関係を有することを特徴とする。
【0009】この構成においては、感光層の静電容量C
p、トナー層の静電容量Ct、記録媒体の抵抗値rm及
び記録媒体との関係における転写ローラの静電容量Cr
3から求めた転写部の静電容量Cc、転写部に進入する
前の感光体における画像領域の電位をV1、転写ローラ
に印加される転写電圧Vb及び転写部に進入する前のト
ナー層の電圧Vtから求めた転写部の電圧Vv、トナー
層の固有抵抗ρt、並びに、トナー層の付着量mが、上
記式1の関係を満足するように設定される。Cc・Vv
/(ρt・dt・m)の関係によって転写部に進入する
前の感光体に担持されたトナー量と転写部を通過後の記
録媒体に転写されたトナー量との比である転写効率が略
決定され、転写効率が最大値近傍となる状態ではトナー
の飛散が減少する。したがって、転写部の静電容量C
c、転写部の電圧Vv、トナー層の単位厚み当たりの電
荷量ρt及びトナー層の付着量mをCc・Vv/(ρt
・dt・m)≧0.9の関係を満足する状態に設定する
ことにより、転写効率が90%以上に維持され、転写部
におけるトナーの飛散が防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施形態に係
る転写装置を適用した画像形成装置におけるプロセス部
の構成を示す図である。電子写真方式の画像形成処理を
行う画像形成装置のプロセス部10は、感光体ドラム1
を矢印A方向に回転自在に支持し、感光体ドラム1の周
囲に帯電器2、露光ユニット3、現像ユニット4、転写
器5及びクリーナ6をこの順に配置するとともに、この
発明の記録媒体である用紙Pの搬送方向における感光体
ドラム1と転写器5との対向位置の下流側に定着ローラ
7を配置して構成されている。
【0011】感光体ドラム1は、この発明の像担持体で
あり、アルミニウム等を素材とする円筒形の導電性基体
の表面に光導電作用を生じる感光層が構成されている。
帯電器2は、ブラシ又はローラによって構成されてお
り、周面を感光体ドラム1の表面に単一極性の電荷を均
一に付与する。露光ユニット3は、画像データに基づく
画像光を帯電器2に対向した後の感光体ドラム1の表面
に照射する。感光体ドラム1の表面の感光層は画像光の
照射を受けた部分において光導電作用を生じ、感光体ド
ラム1の表面に静電潜像が形成される。現像ユニット4
は、所定の極性に帯電したトナーを内部に収納してお
り、このトナーを感光体ドラム1の表面に供給して静電
潜像をトナー像に顕像化する。これによって、感光体ド
ラム1の表面にはトナー層が形成される。
【0012】転写器5は、後述する電源回路から所定の
転写電圧が印加される。ローラ、ブラシ又はフィルム等
によって構成された転写器5は、感光体ドラム1の矢印
A方向の回転に同期して矢印X方向に搬送された用紙P
を挟んで所定の当接力で感光体ドラム1の表面に当接す
る接触転写方式の転写手段である。クリーナ6は、転写
工程を終了した感光体ドラム1の表面に残留しているト
ナー等を除去する。定着ローラ7は、転写工程を終了し
た用紙Pを加熱及び加圧し、用紙Pに転写したトナー像
を溶融して用紙Pの表面に堅牢に定着させる。
【0013】なお、転写器5は用紙Pを挟んで用紙Pの
搬送方向Xにおける所定幅の接触部(以下、ニップ部と
いう。)において感光体ドラム1の表面に圧接する。こ
のニップ部において感光体ドラム1の表面に担持された
トナー像が用紙Pの表面に転写される。即ち、ニップ部
が転写部であり、この部分に転写器6から印加された転
写電圧による転写電界が形成される。
【0014】上記のように構成されたプロセス部10に
おいて、感光体ドラム1の表面に担持されたトナー像を
構成するトナーT(ここでは+極性に帯電しているもの
とする。)が感光体ドラム1の矢印A方向の回転によっ
て用紙Pに対向すると、転写ローラ4に印加された−極
性の転写電圧により、感光体ドラム1の表面から用紙P
の表面に移動し、用紙Pの表面に未定着のトナー像を形
成する。
【0015】図2は、上記プロセス部における転写部の
状態を模式的に示す図である。上述したようにプロセス
部10の転写部では、トナー層Tを形成した感光体ドラ
ム1の表面に用紙Pを挟んで転写ローラ5が当接する。
表面に感光層1bが形成された感光体ドラム1の導電性
基体1aは接地されており、表面に抵抗体層5b及び誘
電体層5cが形成された転写ローラ5の導電性基体5a
には電源回路8から転写電圧が印加される。感光体ドラ
ム1の感光層1b、トナー層T、及び転写ローラ5の誘
電体層5cは、それぞれ固有の静電容量Cp、Ct、及
びCr1を有する。また、用紙P及び転写ローラ5の抵
抗体層5bは、それぞれ固有の静電容量Cm及びCr
2、並びに、抵抗値rm及びr2を有する。さらに、感
光体ドラム1の感光層1bは帯電器2から電位Voが与
えられており、トナー層Tを構成するトナーは現像ユニ
ット4内において比電荷qpmが与えられており、転写
ローラ5の誘電体層5cは電源回路8から印加される転
写電圧Vbによって電位Vcoを有する。
【0016】したがって、感光体ドラム1の表面に担持
されたトナー層Tを構成するトナーの半分が用紙Pに転
写したとすると、転写部の電気的な構成は図3の回路図
に示す状態になる。この構成において、感光層の静電容
量Cp、トナー層の静電容量Ct、記録媒体の抵抗値r
m及び記録媒体との関係における転写ローラの静電容量
Cr3から求めた転写部の静電容量Cc、転写部に進入
する前の感光体における画像領域の電位をV1、転写ロ
ーラに印加される転写電圧Vb及び転写部に進入する前
のトナー層の電圧Vtから求めた転写部の電圧Vv、ト
ナー層の単位厚み当たりの電荷量ρt、並びに、トナー
層の付着量m等の転写条件が、転写部における感光体ド
ラム1から用紙Pへのトナーの転写効率に影響を与え
る。
【0017】この発明では、感光体ドラム1の感光層1
aについて厚さをdp(m)、誘電率をεp(F/m)
とし、感光体ドラム1に形成されるトナー層Tについて
厚さをdt(m)、誘電率をεt(F/m)、単位面積
当たりの付着量をm(kg/m)とし、用紙Pについて
厚さをdm(m)、誘電率をεm(F/m)、固有抵抗
をρm(Ω・m)とし、転写ローラ5の誘電体層5cに
ついて厚さをd1(m)、誘電率をε1(F/m)と
し、転写ローラ5の抵抗体層5bについて厚さをd2
(m)、誘電率をε2(F/m)、固有抵抗をρr(Ω
・m)とし、転写部に進入する前の感光体ドラム1にお
ける画像領域の表面電位をV1(V)とし、転写部に進
入する前のトナーの比電荷をqpm(C/kg)とし、
転写ローラ5に印加される転写電圧をVb(V)とし、
転写部のニップ幅をW(m)とし、感光体ドラム1の周
速をvp(m/s)として、 Cc・Vv/(ρt・dt・m)≧0.9 ・・・式1 但し、Vv=−V1+Vb+Vt Cc=1/(1/Cp+2/Ct+rm+1/Cr3) Cp=εp/dp Ct=2・εt/dt rm=ρm・dm Cm=εm/d2 Cr1=ε1/d1 C1=1/(1/Cp+2/Ct+1/Cr1) Ex=(W/Vp)/{rm・(C1+Cm)} Cr3=Cr1・{1−C1/(C1+Cm)}・ex
p(−Ex) ρt=qpm・m/dt Vt=ρt・dt/Ct を満足するように、各転写条件が設定される。
【0018】上記式1の左辺であるCc・Vv/(ρt
・dt・m)により、転写部に進入する前の感光体に担
持されたトナー量と転写部を通過後の記録媒体に転写さ
れたトナー量との比である転写効率が略決定され、転写
効率が最大値近傍となる状態ではトナーの飛散が減少す
る。したがって、転写部の静電容量Cc、転写部の電圧
Vv、トナー層の単位厚み当たりの電荷量ρt及びトナ
ー層の付着量mを上記式1の関係を満足する状態に設定
することによって転写効率を90%以上に維持すること
ができ、転写部におけるトナーの飛散を防止して画質の
向上を図ることができる。
【0019】以下に、上記式1の関係を満足するように
転写条件を設定することにより、転写効率が向上するこ
とについて検証する。ここで、転写ローラ5の抵抗体層
5bの静電容量Cr2及び抵抗値r2は、用紙Pの静電
容量Cm及び抵抗値rmに比較して十分に小さい。ま
た、電源回路8、転写ローラ5の抵抗体層5b、転写ロ
ーラ5の誘電体層5c、用紙P、トナー層T及び感光体
ドラム1の感光層1bは直列に接続されている。このた
め、図3に示す回路は図4に示すように簡略化できる。
【0020】この図4の回路は、現像部の電気回路を現
像ローラ9の抵抗体層9bの静電容量及び抵抗値をCr
d及びrdとして示した図6の回路に一致する。即ち、
現像部では、図6に示すように、導電性基体9aの表面
に抵抗体層9b及び誘電体層9cをこの順に形成した現
像ローラ9が、トナー層Tを介して感光体ドラム1の表
面に当接する。このことから、転写部における感光体ド
ラム1から用紙Pへのトナーの転写状態に影響を与える
転写条件の設定の適否は、現像部における現像ローラ9
による感光体ドラム1に対する現像状態に影響を与える
現像条件の設定の適否を参照して判断できることにな
る。
【0021】そこで、上記式1を満足するように設定さ
れた現像条件を用いた感光体ドラム1と現像バイアス電
圧との電位差Vpb、及び、現像ローラ9におけるトナ
ー層の厚さの関係についての計算値を実験値と比較した
結果を図7及び図8に示す。図7は図中線図で表した上
記計算値を特開平1−230079号公報に開示されて
いる実験値と比較した結果を示しており、図8は図中線
図で表した上記計算値を特開平3−87759号公報に
開示されている実験値と比較した結果を示している。
【0022】なお、特開平1−230079号公報に開
示されている実験値は表面に誘電体層が形成された現像
ローラを用いた現像部に関するものであり、特開平3−
87759号公報に開示されている実験値は表面に誘電
体層が形成されていない現像ローラを用いた現像部に関
するものである。
【0023】また、図7において、expA〜expC
は、特開平1−230079号公報に実験値が開示され
ているトナーA〜Cのそれぞれに特性を一致させて算出
した線図である。さらに、図8において、f4−1〜f
4−3は感光体ドラムと現像ローラとの周速比が1.3
0,2.36,3.32のそれぞれとしたものであり、
f5−1及びf5−2は感光体ドラムの感光層の抵抗値
が1.1×105 Ωm 2 及び1.3×105 Ωm2 のそ
れぞれとしたものである。
【0024】図7及び図8に示すように、上記式1の関
係を満たすように現像条件を設定することによってトナ
ーの付着量と感光体ドラム1の電位差との関係の計算値
が実験値に略一致する。したがって、上記式1の関係を
充たすように転写部における転写条件を設定することに
よって実験値に一致する計算値を得ることができると考
えられ、上記式1によって転写効率を90%以上とする
転写条件を設定することができることになる。
【0025】
【発明の効果】この構成によれば、感光層の静電容量C
p、トナー層の静電容量Ct、記録媒体の抵抗値rm及
び記録媒体との関係における転写ローラの静電容量Cr
3から求めた転写部の静電容量Cc、転写部に進入する
前の感光体における画像領域表面電位をV1、転写ロー
ラに印加される転写電圧Vb及び転写部に進入する前の
トナー層の電圧Vtから求めた転写部の電圧Vv、トナ
ー層の単位厚み当たりの電荷量ρt、並びに、トナー層
の付着量mを、Cc・Vv/(ρt・dt・m)≧0.
9の関係を満足する状態に設定することにより、転写効
率を90%以上に維持することができ、転写部における
トナーの飛散を防止して画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態に係る転写装置を適用した
画像形成装置におけるプロセス部の構成を示す図であ
る。
【図2】上記プロセス部における転写部の状態を模式的
に示す図である。
【図3】同転写部の回路図である。
【図4】同転写部の簡略化した回路図である。
【図5】上記プロセス部における現像部の回路図であ
る。
【図6】同現像部の状態を模式的に示す図である。
【図7】この発明の転写装置において転写条件を設定す
るための関係式を用いて設定した現像条件の計算値を実
験値と比較して示す図である。
【図8】同現像条件の計算値を実験値と比較して示す図
である。
【符号の説明】
1−感光体ドラム 1b−感光層 5−転写ローラ 5b−抵抗体層 5c−誘電体層 T−トナー層 P−用紙(記録媒体)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒形の導電性基体の表面に抵抗体層及び
    誘電体層をこの順に形成した転写ローラと導電性基体の
    表面に感光層を形成した感光体との間に記録媒体を所定
    のニップ幅の転写部内に挟持した状態で、転写ローラに
    転写電圧を印加して感光体に担持されたトナーを記録媒
    体に転写する転写装置において、感光体の感光層につい
    て厚さをdp(m)、誘電率をεp(F/m)とし、感
    光体に形成されるトナー層について厚さをdt(m)、
    誘電率をεt(F/m)、単位面積当たりの付着量をm
    (kg/m2 )とし、記録媒体について厚さをdm
    (m)、誘電率をεm(F/m)、固有抵抗をρm(Ω
    ・m)とし、転写ローラの誘電体層について厚さをd1
    (m)、誘電率をε1(F/m)とし、転写ローラの抵
    抗体層について厚さをd2(m)、誘電率をε2(F/
    m)、固有抵抗をρr(Ω・m)とし、転写部に進入す
    る前の感光体における画像領域の電位をV1(V)と
    し、転写部に進入する前のトナーの比電荷をqpm(C
    /kg)とし、転写ローラに印加される転写電圧をVb
    (V)とし、転写部のニップ幅をW(m)とし、感光体
    の周速をvp(m/s)として、 Cc・Vv/(ρt・dt・m)≧0.9 ・・・式1 但し、Vv=−V1+Vb+Vt Cc=1/(1/Cp+2/Ct+rm+1/Cr3) Cp=εp/dp Ct=2・εt/dt rm=ρm・dm Cm=εm/d2 Cr1=ε1/d1 C1=1/(1/Cp+2/Ct+1/Cr1) Ex=(W/Vp)/{rm・(C1+Cm)} Cr3=Cr1・{1−C1/(C1+Cm)}・ex
    p(−Ex) ρt=qpm・m/dt Vt=ρt・dt/Ct の関係を有することを特徴とする転写装置。
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