JP2653473B2

JP2653473B2 - トナー転写装置

Info

Publication number: JP2653473B2
Application number: JP14042488A
Authority: JP
Inventors: 努金井; 靖夫保坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH01310377A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、トナー転写装置に関する。

（従来の技術）トナー像担持体よりトナーを静電的に転写材に転写す
る装置にはコロナーチャージャーを用いる装置と、導電
性ローラまたはドラムを用いて、外部から電圧を印加す
る装置がある。

コロナーチャージャーを用いた装置は装置構成が簡単
なので一般のモノクロ用複写機に広く採用されている。
この装置では転写材の背面からコロナーチャージャーで
電荷を発生させ転写材に付着した電荷により形成される
電界によりトナーをトナー像担持体より転写材に転写す
る。この装置ではコロナーチャージャーによる電荷の発
生量が同じでも、転写材の電気抵抗により、電荷付着量
が異なり、電界の強さが変化する。従がってトナーの転
写効率も変化する。一般に転写材として使用されている
普通紙は環境湿度によりその電気抵抗が大きく変化する
ため、カラー記録のようにカラートナーを重ね合せて色
表現を行なう場合、色バランスがくずれ、安定したカラ
ー記録の維時が難かしかった。また、モノクロ記録にお
いても、環境湿度により画像濃度が変化することがしば
しば起った。また、転写材がトナー像担持体と接触する
時、離脱する時に、転写材の帯電電荷による気体放電が
生じ、転写材に転写されたトナーが飛散し、画像が乱れ
る問題もある。これらはモノクロ記録でも問題となるが
特にカラー記録では転写材である記録紙の電気抵抗が環
境湿度により変化しても、各色トナーの転写効率が安定
しており、各色のトナー画像を乱さずに精度良く重ねる
ことが強く求められる。これらの問題点を解決するため
に、従来、次の様な提案があった。中空ドラムに貼り付
けた絶縁性メッシュの背面（転写材と接触しているメッ
シュの反対側）よりコロナ放電を行なって、転写材に帯
電させて、トナー像担持体とソフトに接触させ、かつ、
絶縁性メッシュに適当な時定数を持たせたトナー転写後
は電荷をリークさせて気体放電を防止する（特開昭56−
164370号公報参照）。しかし、この方法においても環境
湿度により変わる転写材の電気抵抗により転写効率が変
わってしまうという問題は解決されていない。また、ソ
フトな導電性ゴムローラを用いる方式（特開昭50−2264
0号公報参照）もある。この方式は発泡性の導電ゴムロ
ーラを用いて、転写材とトナー像担持体の間に電界を付
勢するので、転写材が帯電せず、従がって環境湿度に対
して安定した転写効率をうることができる。また、導電
性ローラが圧縮されるに従がい、その電気抵抗が連続的
に低下するので、導電性ローラとトナー像担持体の接触
点（トナー転写点）では導電性ローラの電気抵抗が最も
低くなって転写電界が十分強くなり、両者の接触前、離
脱時には電気抵抗が高くなるため、電界が弱くなり、導
電性ローラとトナー像担持体の間の気体放電が防止され
る。

しかしながら、発泡性導電ゴムローラの形状を精度良
く製作することが難かしかった。また、発泡性ゴムロー
ラに導電性を与えるには、一般に導電性カーボンブラッ
クなどの導電性粒子を混入するが、その混入率よって、
ローラの弾力性も変化するため、所望の弾力性と導電性
が得られないことがしばしばあった。また、発泡性導電
ゴムローラ内部の気泡内で放電が生じ、発泡性導電ゴム
ローラの寿命を短かくしたり、この放電により画質が劣
化するなどの問題点がある。

（発明が解決しようとする課題）上記問題を解決するため転写材と対向する側より、外
部圧力によって抵抗値の変化しない抵抗性層／導電層／
弾力的に変形可能な弾性層を積層した構成の電極構成体
を用いることにより、転写材とトナー像担持体をソフト
に接触させる機械的機能と、使用環境条件に対して安定
で、かつ、所望の転写電圧を与え得る電気的機能を分離
して、それぞれの作用が十分に達成できるように、独立
に制御可能とした電極構成体を当出願人は提案した。

この電極構成体を用いることにより、弾力性特性と電
気的特性を独立に制御できる。また、気室のない弾力性
にすぐれた電極構成体を形成することができる。またこ
の発明になるトナー転写装置を用いることにより、トナ
ー像担持体に弾性的にかつ、高い圧力がかかることなく
接触しながら十分な転写電圧を印加することができる。

第４図はその断面を模式的に示した図である。１は抵
抗性層、２は導電層、３は弾力的に変形可能な弾性層、
４は金属シャフト、５は弾性層３を端面より導電処理し
た導電性弾性層である。ところがこの転写ローラを用い
て転写動作を行なったところ、ローラ端部と感光体との
間に放電が発生して転写電圧が不安定となり、画像が乱
れるという現象、更にはこの放電により感光体が破壊さ
れるという問題が起こった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は転写電圧変動や感光体が破壊されるということの
ない電極構成体と転写材の裏が汚れることのないトナー
転写装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明は、上記問題点を解決するため、転写材と対
向する側から抵抗性層／導電層／弾性層を積層した電極
構成体において、その導電層よりも転写材側に少くとも
抵抗性層の抵抗値以上の高抵抗層もしくは上記抵抗性層
自身を導電層端部より所定長さだけ外側につき出して形
成したものである。

また、この電極構成体にクリーニングブレードを圧接
し、電極構成体表面に付着したトナーをかきおとすトナ
ー転写装置を構成する。

（作用）この発明になる電極構成体を用いることにより放電等
による転写電圧変動を抑止し安定した高画質の画像が得
られる。またトナー像担持体の損傷も防止できる。

更に、この発明になるトナー転写装置を用いることに
より転写材の裏側へのトナー汚れが防止できる。

（実施例）以下、この発明を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は、この発明になる電極構成体の一実施例であ
る転写ローラ６の断面を模式的に示したものである。１
は抵抗性層で導電層２の端部及び弾性層３を端部より導
電処理した導電弾性層５の端部よりも軸方向にｄだけ長
く形成している。この長さｄは、後述するように0.5〜5
mmの範囲が好適に用いられる。この場合ｄは抵抗性層２
を導電層３よりも軸方向に十分長い条件で形成した後、
所定の長さに切りそろえることで容易に制御できる。

この実施例に示す転写ローラ６の働きを第３図を用い
て説明する。９はトナー担持体である感光体ドラムで10
が感光体部（軸方向の幅l_L）、11は外ワクのプラスチッ
ク部、12は転写ローラにトナーと逆極性（この場合は
正）の高電圧を印加する電源、13はそれを転写ローラに
供給するための板バネである。同図（ａ）の６′は改良
前の転写ローラ（第４図）で端面において抵抗性層１と
導電層２及び導電弾性層５とが面一に切断されているも
ので、その軸方向の幅l_Rは感光体部の幅l_Lより短い。一
方、同図（ｂ）の６は本発明により改良された転写ロー
ラ（第１図）で、抵抗性層１は導電層２と導電弾性層５
の端面より2mmだけ外側に長く形成されている（抵抗性
層の軸方向の幅L_R＝l_R＋4mm）。このような転写ローラ
6,6′と感光体ドラム９の間に記録紙８が入ってくる
と、記録紙８の幅は当然転写ローラの幅より短いので、
弾性体である転写ローラ6,6′の端部は図のように変形
する。改良前のローラ６′の場合ローラ端面が面一であ
るため、感光体10と端面で露出している導電層２とは接
触したり著しく近接したりする（第３図（ａ））。この
状態で高圧の転写電圧を印加すると、この端部の導電層
（あるいは導電性弾性層）と感光体の間でショートした
り、放電が発生する。従って転写電圧が低下する等不安
定となり、画像上には濃度ムラが発生し、感光体にはピ
ンホールがあいてしまう。これに対し、本発明により改
良された転写ローラ６は、抵抗層の端部が導電層端部よ
り外側まで形成されているため、上述のように感光体と
導電部とが接触したり近接したりしない（第３図
（ｂ））ため、ショートや放電は発生せず、転写電圧変
動や感光体上のピンホールも発生しない。この端部から
のつき出し量は転写電圧3KVでも放電しない条件から0.5
mm以上が好適である。しかし、あまり長すぎるとこの部
分の変形による疲労で切れてしまうので5mm以下が好ま
しい。

第２図は、本発明の他の実施例を示す図で、ローラ端
部から2mmほど外側まで絶縁性の薄いテープ７をまきつ
けてある。このテープは機械的摩耗や耐環境性に優れ、
表面平滑性の高いほど良い。

また、第４図のような改良前の転写ローラであって
も、その軸方向の幅が感光体部よりも長く、絶対に転写
ローラ端部と感光体とが近接しなければよいのである
が、スペース的な問題や転写ローラの軸方向のガタある
いは端部における大きな変形による近接等の問題を解決
しなければならない。この点本発明により改良された転
写ローラであれば上のようなことはあまり気にせずに使
用することができ、しかも加工も極めて容易である。

第１図に示した転写ローラの製法を簡単に説明する。
φ8mmのSUSシャフトの周囲にゴム硬度20の発泡ウレタン
を注型により、厚さ10mmの弾性層３を形成した。このス
ポンジローラの両端より導電処理をして、発泡ウレタン
の両端約5mmの幅で体積抵抗値10⁴Ω・cmの導電性スポン
ジ層５を形成した。さらにこの上に、導電性カーボンを
ポリエステル樹脂に分散させ、体積抵抗値を10⁴Ω・cm
に調整した導電層２、及び体積抵抗値を10¹⁰Ω・cmに調
整した抵抗性層１を各々0.1mmの厚さに注型形成し、端
面を2mmつき出させて切りそろえた。

つぎに第１図に示した転写ローラを用いたこの発明に
係るトナー転写装置の一実施例の動作を第５図を用いて
説明する。

トナー像担持体９上のトナー像18はトナー像担持体の
回転（矢印方向）に従って、トナー転写部（Ｂ−Ｃ区
間）に移送される。トナー転写部でトナー像18は転写材
である普通紙８に圧接される。この間、トナー像18には
高圧発生回路により供給されるトナー像の電荷（この図
では負極性）と逆極性の高圧の転写電圧約1KV〜3KVが作
用し、トナー像18は静電的に普通紙８に転写され、普通
紙８上に画像19を形成する。トナー転写部（Ｂ−Ｃ区
間）では、転写ローラ６の弾性層３の弾力的な変形によ
り、トナー像担持体９と普通紙は密着し、幅広いニップ
幅を形成する。この領域では、弾性層３の柔軟構造によ
り、転写圧力もほぼ一定に保つことができる。また、抵
抗性層１は体積抵抗値の圧力依存性がほとんどないの
で、ニップ幅の全領域において、均一な転写条件を得る
ことが可能である。

14は転写ローラのクリーナーで、15がクリーニングブ
レード、16はクリーニングブレードを転写ローラに圧接
させるための板バネ、17はかきとったトナーを受ける受
け皿である。転写ローラと感光体とは普通紙が間にない
時には常に接触しているため、転写ローラ上には感光体
９上の残留トナーが付着してしまう。転写ローラ上に付
着したトナー20はそのままにしておくと徐々に厚くつも
り、普通紙の裏汚れの原因となったり、転写ローラと普
通紙との間の抵抗値を変化させ転写条件を変えてしまう
ことがある。クリーナー14はこれを防止するためのもの
である。クリーニングブレード15の材質としては、ポリ
ウレタン、ニトリル、エチレンプロピレン等の各ゴム、
ポリエチレン、ポリカーボネート等のプラスチックが良
く特にポリウレタンゴムが良好である。このクリーニン
グブレードは、ローラ抽方向の端部が転写ローラと接し
ない長さであるこが好ましい。クリーニングブレードの
端部が転写ローラと接すると、第６図に示すように、そ
の接触点で大きな変形が起こり、大きな力でローラ表面
がしごかれ、ついには抵抗層が傷つき破れてしまう。ま
たこのクリーニングブレードの押圧力は、100g〜400g/2
0cmが良く好ましくは150g〜300g/20cmが良い。押圧力が
弱すぎるとクリーニングしきれず、強すぎると転写ロー
ラの回転に支障が出ると同時に転写ローラ表面が傷つ
く。

ところで、ローラ転写では転写圧力が大きすぎると、
トナー像の中央部のトナーが転写機に転写されない現像
を生ずる。例えば文字記録では、白ヌキ文字、すなわ
ち、文字形のワクのみが記録される。第７図に第５図の
トナー転写装置を用いた時の転写圧力と中抜けの生ずる
割合との関係を示す。中抜けの現われる割合は正方形の
孤立したトナー像を転写し、得られた転写像中の白地部
分の全体像に示める割合で示した。中抜けの出現割合が
10％以下であれば、実用上、問題のない転写像が得られ
る。しかし、転写圧力が低すぎると、ニップ幅が狭くな
り、転写濃度が低下する。この発明になるトナー転写装
置では20〜300g/cm²の範囲の転写圧力が適しており、好
ましくは、20〜200g/cm²の転写圧力が用いられる。転写
ローラの弾性層のゴム硬度が30以下の場合は、第７図に
示したような関係が保たれるが、ゴム硬度が30以上にな
ると、弾力的に変形する機能が低下するため、転写圧力
は小さくしなければならない。例えば、ゴム硬度約45の
場合には、転写圧力は20〜50g/cm²の範囲しか用いるこ
とができない。

このようなクリーニング圧力及び転写圧力範囲では、
転写ローラ表面上の凹部の深さが150μｍ以上である
と、その凹部の影響をカバーしきれなくなる。すなわち
転写時にはその凹部においてニップ幅が細くなるため転
写が悪くなり、クリーニングにおいては、トナーがふき
とりきれずに記録紙の裏汚れが発生してしまう。従っ
て、転写ローラ表面の凹部の深さは150μｍ以下、好ま
しくは120μｍ以下が望ましい。

第８図に環境湿度をパラメータに、転写ローラの抵抗
性層の体積抵抗値とトナーの転写効率の関係を示す。ト
ナーの転写効率は、転写材に転写されたトナー量（転写
トナー量と称す）の転写トナー量とトナー像担持体に残
ったトナー量の和に対する割合を百分率で表わしたもの
である。抵抗性層を形成する抵抗性樹脂シートは電気的
特性のみを重視して設計できる。抵抗性層の体積抵抗値
が低すぎると、転写電圧印加時に、トナー像担持体との
間に放電を生じたり、電荷注入による逆極性トナーが発
生し、転写効率は著るしく低下する。また、体積抵抗値
が高すぎると、トナー層に分配される転写電圧が低くな
り、転写効率は低下する。第８図に示されるようにこの
発明になるトナー転写装置の転写ローラの抵抗性層の体
積抵抗としては10⁸〜10¹⁵Ω・cmの範囲で良く、特に10⁹
〜10¹²Ω・cmの範囲を好適に使用することができる。

なお、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変更
して実施できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、転写ローラの導電層と感光体との
間に電気的接触や放電が発生しないため、転写電圧の変
動がなく転写ムラのない良好な画質の記録ができ、かつ
感光体が破壊されることがない。さらに、転写ローラに
クリーニングブレードをとりつけてクリーニングするた
め、記録紙の裏に転写ローラ表面に付着したトナーが付
着するいわる裏汚れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明になる電極構成体の一実施例である
転写ローラの断面模式図、第２図はこの発明になる電極
構成体の他の実施例である転写ローラの断面模式図、第
３図はこの発明になる電極構成体の効果を説明するため
の図、第４図は改良前の転写ローラの断面模式図、第５
図はこの発明になるトナー転写装置の一実施例の概略説
明図、第６図はクリーニングブレードの端部と転写ロー
ラ表面とが接した所で発生する傷について説明するため
の図、第７図はこの発明になる電極構成体を用いたトナ
ー転写装置における転写圧力と転写特性の関係を説明す
るための図、第８図は転写ローラの抵抗性層の体積抵抗
率と転写特性を説明するための図である。１……抵抗性層、２……導電層３……弾性的に変形可能な弾性層５……導電性弾性層、６……転写ローラ７……絶縁性テープ、９……トナー像担持体８……転写材、15……クリーニングブレード 17……汚染物受け

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−179959（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−186282（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−65940（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−219072（ＪＰ，Ａ) 特開平１−210973（ＪＰ，Ａ) 実開昭53−129338（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−120151（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材をはさんで、トナー像担持体に圧接
するよう設けられ、転写材に対向する側より、抵抗性層
と導電層と弾力的に変形可能な弾性層とを積層した電極
構成体に給電し、トナー像担持体より転写材にトナーを
静電的に転写するトナー転写装置において、前記電極構
成体は、前記導電層よりも転写材側に前記抵抗層もしく
は、前記抵抗層以上の抵抗値を有する高抵抗層を、該導
電層の端部より所定長さだけ外側につき出して形成した
ことを特徴とするトナー転写装置。
【請求項２】前記電極構成体の表面に圧接して設けられ
たクリーニングブレードと、該クリーニングブレードに
より除去された電極構成体表面に付着していた汚染物を
受ける部材とを有することを特徴とする請求項１記載の
トナー転写装置。