JP4237902B2 - 静電記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた静電記録装置に関し、特に、像坦持体から転写材へのトナー像の転写にロール転写方式を用いた静電記録装置において、異なった幅の用紙に対応できる静電記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロール転写方式は非接触方式のコロナ転写方式に比べて、転写ロールが像坦持体に圧接する転写位置で転写材(用紙)を確実に保持できるため転写ずれが生じにくく、また、転写バイアス電圧を比較的低電圧で、かつ、低容量に設定できるため、転写効率がよく、装置の小型化が可能であり、更にオゾンの発生量が少ない等の利点がある。また、圧力効果があるため転写材の先端から先端まで転写できるという効果があり、さらには、カラープリンタにおいて、複数のトナーを重ねる場合にも効果がある。ロール転写方式を用いた静電記録装置の構成においては、像坦持体としては、感光体(ドラムやシート)や中間転写体が、転写材としては、カット紙や連続用紙、さらには、プラスチックシート等がある。
【0003】
複写機やプリンタ等の静電記録装置の普及に伴い、用紙幅もカット紙では、A4,A3,B4、そして、連続紙では、12、15、18インチ幅といった異なる用紙サイズに印刷するニーズがでてきた。特に、高速機においては、用紙の高速搬送性から連続紙が用いられるようになり、かつ、定着機を通過後、後処理機により、カット紙の形態で出力できるため、用紙幅を拡げることにより、実質、高速化を図る方向にある。図4(a)は、転写ロール7を用いた静電記録装置の構成を示す。ここでは感光ドラムがSeTeやAs2Se3等のプラス帯電用の場合を例にとって説明する。帯電器2によって表面にプラス電荷を付与された感光ドラム1に、露光部3により光パターンを照射して静電潜像を形成する。静電潜像部は現像機4により反転現像され、プラス帯電トナーによるトナー像が形成される。用紙6は、感光ドラム1と転写ロール7の両者の圧接ニップ部(転写部位)を通過する。転写ロールは、金属ロール8の外周にゴム等の弾性体9を形成し、さらに、その外周にフッ素樹脂等のトナーに対する離型性を有する被膜10が形成される。 通常、弾性体9や離型性を有する被膜10の材料は、体積抵抗率が106〜109Ω・cmのものが用いられる。転写ロール7にバイアス電源12により、トナーの帯電極性(プラス帯電)と逆極性の直流電圧(−Vt)を印加することにより、感光ドラム上のトナー像5を用紙6に転写する。用紙6は定着装置(図には記載せず)により定着される。19は転写ロール7の清掃機構部である。なお、感光ドラムがマイナス帯電OPCの場合には、上記の説明で極性を逆にすれば、同様に説明できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ロール転写方式では、コロナ転写方式と異なり、転写ロール7と感光ドラム1の圧接ニップ部に用紙を通過させる方式である。転写ロールの長さは、転写可能な最大幅の用紙をサポートする長さとなっているため、これよりも小さい幅の用紙を使用する時には、図4(b)に示すように未用紙領域では、転写ロール面と感光ドラム面が直接、接触する。このため、下記の不具合が生じる。
(1)転写ロールの感光ドラム面と直接接触する領域では、マイナス電圧が印加された転写ロール面に、ドラム面(画像が形成されない未露光部で暗電位)上のカブリトナーや装置内に浮遊する紙粉(プラス帯電しやすい)等23が付着しやすく、転写ロールの汚れが多くなり、清掃機構部19の負担が大きくなる。
(2)ローラ転写方式ではコロナ転写方式と異なり、用紙6の裏面に電荷を付与しないため、図4(c)に示すように、転写部位を通過後は、転写されたトナー5aと用紙との静電気力による付着力がないため、用紙走行中にトナー画像5a(プラス帯電)の一部が、用紙からの飛散トナーとなり、マイナス極性の転写ロール面に静電的に付着する。このトナーを15aとする。このトナー15aの清掃は容易ではなく、(1)に示したカブリトナーや装置内に浮遊する紙粉と合わせ、清掃機構部19では取り切れず、このため、清掃ブラシの回転数(転写ロールの回転方向と逆方向に回転)を増加させると、本来、感光ドラム1に従動して回転している転写ロール7の回転をさまだげるようになり、転写ズレを生じたり、転写ロールの表面離型層10の磨耗を促進するという問題が生じる。
(3)さらに、高速機になると、転写領域ニップを通過する時間が短くなるため、その分、転写領域ニップ部に大きい電流を流す必要があり、転写ロールの弾性体層や離型層の体積抵抗率を106〜107Ω・cmと小さくする必要がある。現像方式が正規現像の場合には感光ドラムの帯電極性と転写ロールのバイアス電位の極性が同じであるため、未用紙領域で転写ロール面と感光ドラム面が直接接触しても問題はないが、反転現像の場合、直接、感光ドラムと接触する領域では、転写ロールからマイナス電荷が直接、プラス帯電の感光ドラム面に流れこみ、感光ドラム面電位(未露光部;暗電位)のプラス電荷と中和し、この領域の表面電位を減少させる。マイナス電荷が多い場合は、中和されずに残ったマイナス電荷が次のプロセスまで残り、その結果、残存するマイナス電荷と帯電器2により供給されたプラス電荷の一部と中和して、暗部の電位は、用紙領域の暗部電位よりも小さくなり、メモリーとなって表面電位の差が残ってしまう。このため、カブリトナー量が増加したり、また、幅の広い用紙に変更して、この領域を現像した場合には、この領域の画像濃度が高くなるという問題が生じる。特に、ハーフトーン画像印刷時には、転写ロールと接触していた領域ではハーフトーン表現ができなくなるという画像劣化が生じる。
【0005】
これを防ぐ方法として、特開平2−53091には、複数の転写ロールを設け、用紙の幅に応じて、複数の転写ロールを組み合わせ、これらに転写電圧を印加することによって、用紙部のみに転写電圧を印加するという方法が提案されているが、転写ローラ間の隙間での転写抜けが生じるという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、転写部位で像担持体に転写ロールを圧接したニップ部に転写材を供給して像担持体上のトナー像を転写材に転写を行う静電記録装置において、前記像担持体へのトナー現像が反転現像方式であり、前記転写材の搬送方向から見て前記転写部位の下流側に、電荷を付与する手段を設け、前記転写材が前記転写部位を通るとき、前記電荷を付与する手段は、トナーの帯電電荷の極性と逆極性の電荷を、前記転写ロール表面と前記転写材のトナーが転写されない面である裏面とのいずれにも流れ込むように付与することを特徴としている。さらに、前記電荷を付与する手段が、コロナ帯電器もしくは導電性ブラシであることを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1を用いて手段1を説明する。転写ロール7に対向してコロナ帯電器11を設け、転写ロールの表面にマイナス電荷を付与する。図1(a)は図4(b)の転写材のある領域にあたり、転写ロールは転写材と接触しており、転写ロール表面には、転写材が用紙の場合には、プラス帯電しやすい紙粉が付着する。しかし、マイナス電荷が付与されて紙の帯電量が低減して転写ロール7との付着力が小さくなり、転写ロールの清掃器(図では図示せず)により、清掃しやすくなる。一方、転写材6の表面はプラス帯電されているため、コロナ帯電器11によって、紙粉の帯電極性をマイナスにすれば、紙粉を転写材6の裏面に付着させて排出することができ、清掃器を用いなくても転写ロール表面の汚れを防止できる。図1(b)は図4(b)の転写材のない領域にあたる。転写材6から飛散し、転写ロール表面に付着したプラス帯電トナー15aはコロナ帯電器11からのマイナス電荷を受け、マイナス帯電トナー15bになる。転写ロール7が回転し、感光ドラム1と接触すると、感光ドラム電位(暗電位)との間に吸引力が働き、感光ドラム面に付着する。
【0008】
これをトナー15cとする。このトナーは感光ドラムの清掃器13により清掃・除去される。
【0009】
図2を用いて手段2を説明する。転写材6の裏面に転写されたトナー5aの帯電電荷(プラス)と逆極性のマイナス電荷を帯電器11により付与する。これにより、トナー5aの転写材への付着力が大きくなるため、用紙走行中の飛散が低減し、画質劣化や図4(c)に示した転写ロール面上の転写材のない領域の汚れも低減できる。なお、図2のコロナ帯電器11は、転写材と転写ロールのいずれにも電荷が流れ込むような構造としてある。
【0010】
図3を用いて手段3を説明する。従来の転写ロールの電極は図4(b)の8に示すように回転軸を共通としたものであったのに対し、図3(c)に示すように幅サイズAの用紙に対しては電極19a(回転軸8と共通)が、幅サイズBの転写材に対しては電極19b、幅サイズCの用紙に対しては電極19cが対応する電極構造としてある。なお、20a,20bは絶縁層である。この電極構造により、転写材の幅サイズに対応して電極を選んで電圧を印加することにより、直接、転写ロール面のうち、感光ドラムに直接、接触する領域には転写電圧−Vtは印加されることはない。
【0011】
図1に本発明の一実施例を示す。感光ドラム1はSeTe,As2Se3あるいは、プラス帯電用OPC感光体である。帯電器2によりプラス電荷を与え、レーザ光学系やLED等の露光部3により光パターンを照射して静電潜像を形成し、反転現像により、プラス帯電トナー5がドラム上に形成される。転写ロール7は、直径10mmの金属ロール8の表面に体積抵抗率が108Ω・cm、厚み20mmの発泡ポリウレタンゴム層9を形成し、その上に、体積抵抗率が108Ω・cm、厚み100μmのフッ素樹脂を混入して離型性を向上させたポリウレタン系被膜層10を形成したものであり、長さは20インチの長尺である。バイアス電源12により、−1200Vを印加する。コロナ帯電器11のコロナワイヤには−5kVを印加する。本実施例では、幅が12インチの転写材を使用する場合を示す。図1(a)に示すように、感光ドラム上のトナー像5aは転写ロールにより用紙6に転写される。転写ロール7上にマイナス電荷が付与されるが、バイアス電源と同じ極性のため、転写特性には影響はない。図1(b)に示すように、転写ロールの長手方向の内、8インチ弱分は、感光ドラム1と直接接触する。用紙から飛散して転写ロール7の表面に付着したトナー15a(帯電量:15μC/g)はコロナ帯電器11(電源は図示せず)からの流れ込み電流によって極性がマイナスに反転した15bとなり、感光ドラムの未露光電位(+500V〜900)によって感光ドラム1に付着(トナー15c)し、清掃器13によって清掃される。このように、感光ドラムと直接接触する領域(両端も含む)の転写ロール7の表面に付着したトナーは清掃されるため、転写ロールの清掃器(図示せず)の負担が減少する。このため、中速機や印刷量が少ない用途分野では、図1のように転写ロールの清掃器をなくせる可能性がある。
【0012】
本発明の別の実施例を図2を用いて説明する。図2(a)はコロナ帯電器11(電源は図示せず)の開口部を用紙を介して感光ドラムに対向して配置し、コロナ電荷(マイナス)を用紙6の裏面にも付与されるような構成とした。これによってトナー5(プラス帯電)の用紙6への付着力が大きくなり、用紙6の搬送速度が速くなったり、搬送方向を図2の水平方向に対して、垂直方向に変えてもトナー5の飛散を低減できることがわかった。17は転写ロールの清掃器である。
【0013】
図2(b)はコロナ帯電器11の取り付け角度を変え、コロナ電荷(マイナス)が転写ロール面だけでなく、用紙6の裏面にも付与されるような構成とした。これによって用紙6からのトナー5の飛散を低減できるとともに、転写ロールの清掃性の向上にも効果があることがわかった。
【0014】
なお、図2(b)では、転写ロールの清掃器を用いない場合を示したが、使用するはなんら問題はない。
【0015】
本発明の別の実施例を図3を用いて説明する。ここで用いる転写ロールは印刷速度が100ppm以上の高速機に用いる場合の転写ロールであり、外観は図3(b)に示すように電圧を印加する電極端子8、20a、20bを有する。その構造を図3(c)に示す。一つの特徴は、幅の異なる(サイズA,サイズB,サイズC)用紙に対応した複数の電極を有することである。回転軸となる金属ロール8を中心電極(フルサイズ:サイズA対応)、金属ロール8の周りにポリイミドやポリエステル等の絶縁フィルム層21aを設け、その外側にアルミや銅等の金属テープを巻回して電極層20aを設け、さらにその外側に絶縁フィルム層21b、さらに外側に電極層20bを設ける。なお、厳密には、電極の長さは用紙の幅の両側に各L1(今回、約10mmとした)だけ長くしてある。これは、電極エッジ部での電界集中による転写電界の乱れが用紙のニップ部に影響を及ぼさないためである。また、隣接する電極間にも絶縁距離L2(約15mm)をとる。なお、信頼性向上のため、電界の集中する電極のエッジ部近傍を絶縁処理22を行っても良い。この電極構成の外側に、体積抵抗率が106Ω・cm、厚み40mmの発泡ポリウレタンゴム層9を形成し、その上に体積抵抗率が106Ω・cm、厚み100μmのフッ素樹脂を混入して離型性を向上させたポリウレタン系被膜層10を形成したものである。用紙が転写部位を通過する時間が短いため、転写電流を大きくするため、先に述べた実施例の転写ロールに比べ、弾性体層の体積抵抗率を1〜2桁小さく、感光ドラム1と転写ロール7の両者の圧接ニップ部(転写部位)を拡げるため、弾性体層厚を大きくしてある。図3(a)は本発明の転写ロールを用いた静電記録装置の構成を示す。転写ロール7は回転するため、3つの電極端子からはスリップリングによって引き出し線が、一方、バイアス電源12からは転写電圧−Vtと−Vsが端子切り替えスイッチ18に接続されている。Vsは転写に寄与しない程度にVtよりも小さい電圧である。
【0016】
19は電圧切り替え回路であり、用紙の幅を検出しスイッチの切り替え制御を行う。
(イ)サイズAの場合:電極8、20a、20bのいずれにも−Vtを印加する。
(ロ)サイズBの場合:電極8に−Vs、20aと20bには−Vtを印加する。
(ハ)サイズCの場合:電極8と20aには−Vs、20bには−Vtを印加する。
【0017】
本実施例では−Vtを−1200V、−Vsを−600Vとした。−Vsを0Vとしなかったのは、絶縁層にかかる電界が大きくなるのを避け、信頼性向上を図るためである。用紙の幅に対応した転写ロール部に転写電圧を印加し、未用紙領域の感光ドラムと直接、接触する領域には充分、低い電圧しか印加されないため、感光ドラムへの電流の流れ込みが原因となるメモリの発生という問題はない。
【0018】
実施例3の静電記録装置において、実施例2に示したコロナ帯電器11を配置する。これにより、多種の幅を有する転写材に対応可能で、かつ清掃器を必要としない高速機用転写ロール系を実現することができる。
【0019】
図5は別の実施例を示す図であり、図2との違いは電荷を付与する手段として、
コロナ帯電器の代わりに、導電性ブラシ24を用いたもので、用紙6と転写ロールの間の狭い領域に電荷を付与するのに好適である。なお、25は導電性ブラシ24に印加する電源である。
【0020】
【発明の効果】
(1)転写ロール表面に付着した紙粉や飛散トナーの清掃性が向上する。具体的には、紙粉は用紙6の裏面に付着させて排出し、飛散トナーは感光ドラム面に付着させ、感光ドラムの清掃器により清掃・除去できる。このため、印刷量の少ない静電記録装置では、転写ロール用の清掃器を必要とせず、また、印刷量の多い場合には、清掃器を設けることが望ましいが、清掃器に及ぼす負担を少なくできる効果がある。
(2)感光ドラムから転写材に転写されたトナー像が、搬送時、転写材から飛散するのを防止することができ、装置内の汚染や転写ロールへの付着汚れも大幅に低減できる。
(3)異なった幅を有する転写材に対応でき、転写ロールの幅よりも狭い幅の転写材であっても、高画質な転写が可能で、かつ、感光ドラムと直接接触する転写ロール領域には、低い電圧しか印加されないため、感光ドラムでのメモリの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を説明する模式図である。
【図2】 本発明の別の実施例を説明する模式図である。
【図3】 本発明の別の実施例を示す模式図である。
【図4】 本発明の課題を説明する模式図である。
【図5】 本発明の別の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
1:感光ドラム、4:現像機、3:トナー、6:用紙、7:転写ロール、8:金属ロール、9:弾性体層、10:離型性被膜層、11:コロナ帯電器、12:転写ロールのバイアス電源、13:感光ドラム清掃器、14:転写ロール面への付与されたコロナ電荷、15:転写ロール表面に付着したトナー、16:用紙の裏面に付与されたコロナ電荷、17:転写ロール清掃器、18:端子切り替えスイッチ、20:電極、21:絶縁層、23:感光ドラム上のカブリトナーや装置内に浮遊する紙粉。
Claims (2)
- 転写部位で像担持体に転写ロールを圧接したニップ部に転写材を供給して像担持体上のトナー像を転写材に転写を行う静電記録装置において、
前記像担持体へのトナー現像が反転現像方式であり、前記転写材の搬送方向から見て前記転写部位の下流側に、電荷を付与する手段を設け、前記転写材が前記転写部位を通るとき、前記電荷を付与する手段は、トナーの帯電電荷の極性と逆極性の電荷を、前記転写ロール表面と前記転写材のトナーが転写されない面である裏面とのいずれにも流れ込むように付与することを特徴とする静電記録装置。 - 前記電荷を付与する手段が、コロナ帯電器もしくは導電性ブラシであることを特徴とする請求項1記載の静電記録装置。
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