JP4237902B2

JP4237902B2 - 静電記録装置

Info

Publication number: JP4237902B2
Application number: JP36587999A
Authority: JP
Inventors: 高雄梅田; 崇六反田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001183922A

Description

【０００１】
【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

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。