JP2737036B2 - 記録材分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電気力を利用した複写
機，プリンタ等の画像形成装置の転写部に採用される記
録材分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体表面に形成した可転写トナー像
を、紙などシート状の記録材としての転写材に静電的に
転写する工程を包含する周知の画像形成装置において
は、転写時に転写材に付与する電荷のために、転写後、
これが像担持体に静電的に吸着傾向となるので、適宜の
分離手段によって、転写材を像担持体から積極的に分離
させる必要がある。

【０００３】このための転写材分離手段として、従来か
ら、転写直後の所定位置に配設した分離帯電器によっ
て、転写材に転写時とは反対極性の電荷を付与し、転写
時の電荷を中和除電して、像担持体への吸着作用を減殺
するように構成した静電分離手段が提案実施され、一定
の効果をあげていることはよく知られているとおりであ
る。

【０００４】この種の分離帯電器では、いっぱんに、交
流に直流を重畳した交流コロナ放電によって除電を行う
もので、静電分離方式と言われている。

【０００５】上記静電分離方式を模式的に示したのが図
６である。即ち、像担持体としての感光ドラム１へ現像
されたトナー画像Ｔ（負帯電）が、転写材Ｐと接触した
あたりで、転写帯電器２によって、該トナー画像Ｔと逆
極性（正）の電位（転写電位）を転写材Ｐの裏面側から
受け、トナー画像Ｔは転写材Ｐへ転写される。続いて、
トナー画像Ｔを載せた転写材Ｐを感光ドラム１から剥離
するための転写電位を付与する分離帯電器３によってＡ
Ｃ除電を行うようにしている。

【０００６】さて、図７は転写帯電器２と分離帯電器３
から感光ドラム１が受ける放電電流を測定したグラフで
ある。トナーと逆極性（正）の転写放電電流を受けた
後、除電用のＡＣ放電電流を受けている。図７による
と、転写材Ｐが感光ドラム１から分離しているＡ点は、
分離帯電器３の放電電極３１と感光ドラム１の最近接点
であり、最も分離帯電器３からの放電電流を強く受ける
ところでもある。この位置で分離するのが最も安定であ
り、Ａ点を過ぎてからでは、受ける放電電流が少なくな
って分離しにくくなってしまう。

【０００７】したがって、Ａ点までに転写材Ｐを感光ド
ラム１から分離することが最も好ましい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
従来の静電分離方式で、転写材搬送速度ｖp を大きく
し、複写スピードを上げた場合、転写電位の除電を十分
に行うことができず、分離不良が発生し易くなる。そこ
でよく用いられる手法として、分離帯電器へ入力する交
流高圧のＶp-p を大きくすることがある。

【０００９】しかし、近年複写スピードの増加は著し
く、Ｖp-p を大きくすることだけによって転写・分離性
能を維持することが難しくなってきている。即ち、過度
にＶp-p を大きくしてしまうと、分離時にトナー画像Ｔ
が感光ドラム１に再付着してしまい、転写できない状
態、いわゆる再転写が発生してしまうことになる。

【００１０】特にこうした問題は、転写材搬送速度が約
３００mm／ｓ以上の高速複写機で顕著に発生している。
この現象は中低速機ではあまり見られないものの、再転
写防止のため例えば転写前帯電器，転写前露光，分離部
エアー吸引，分離爪，分離ベルト，スコロトロン分離帯
電器，等の防止補助装置を配設している。これらの共通
した欠点はいずれも高価なもので、耐久性に欠けること
である。

【００１１】以上のことを図８を用いてより詳細に説明
する。図８中(1) は転写材上にある点（Ｑ）が移動し分
離目標位置Ａ点までに、分離帯電器から受けるＡＣ除電
電流Ｉp を該Ｑ点の移動距離χについて表したものであ
る。(2) は(1) に対して、転写紙搬送速度ｖp が２倍に
なった場合であり、Ｉp の周期が２倍になりＩp のピー
クが１／２になっている。したがってＱ点がＡ点に到達
するまでに受ける総除電電流量（｜Ｉp+｜＋｜Ｉp-｜）
が１／２になりＡ点までに分離できない恐れがある。そ
こで(3) では、分離高圧のＶppを上げ、(1) と除電電流
（｜Ｉp+｜＋｜Ｉp-｜）を同じに調整した場合である。
これによって、分離性能は、(1) と同等とすることがで
きる。

【００１２】ところで、図８のＩp を受けた転写材Ｐの
電位の変化は対応して示すと図９のようになる。即ち、
｜Ｉp ｜の積分量に関係するので、ｖp ×２に対するＶ
pp×２の(3) では、(1) のピーク電位の２倍のピーク電
位にも達することになる。この結果、(3) のようなＶpp
ｕｐの場合再転写が発生しやすくなるのである。分離交
流高圧の周波数ｆに対して、転写材の搬送速度ｖp があ
まりに速い場合、ｖp／ｆのピッチで再転写が、縞状に
起きることもある。こうした場合には、分離状態も不安
定になってしまうという問題が生じる。

【００１３】従来技術にあっては、さらに以下に指摘す
るような問題も有している。すなわち、一般に、分離放
電電流の、正成分の絶対値と負成分の絶対値の差たる差
電流Ｉｓを調整して所望の分離機能を得るようにしてい
る。

【００１４】また、前記差電流Ｉs が、転写バイアスと
同極性側に強いと転写材の除電不足による分離不良が発
生し、異極性側に強いと除電過剰による再転写を発生す
るおそれがある。

【００１５】図１０はこのような関係を略示するグラフ
である。

【００１６】同図では、差電流の変化と分離後の転写材
の背面電位の関係を示し、図示符号ａで示すように両者
の関係が変化する場合、適正な差電流の範囲は、Ｉ1 〜
Ｉ0であり、この間の値になるように分離バイアスを設
定すればよいことになる。

【００１７】ところが、この適正範囲は、環境やコピー
モードなどによって変動縮小することがあるから、常時
安定した分離を行なうには、あらかじめこの範囲を可及
的に大きくとることが望ましい。

【００１８】換言すると、符号ａ′で示すように、電位
０v 近傍における曲線の傾斜を小さくすることが好適
で、これによって適正差電流範囲を、Ｉ2〜Ｉ3 のよう
に拡大することが可能となる。

【００１９】このため、たとえば、特開昭６２−９３７
５号公報などにみるように、分離帯電器の開口部にイン
ピーダンス素子Ｚに接続されたグリッドを配設すること
によって、上述のような効果を期待するものが提案され
ているが（図１１参照）、長期の使用によってグリッド
が浮遊トナー、紙粉などによって汚染されて所期の機能
を奏し得なくなり（２０〜３０万枚通紙で）、またグリ
ッドにも寿命がある（５０万枚通紙程度で切断しやす
い）などの欠点により高耐久向きでない、という問題を
有している。

【００２０】以上説明したように従来の技術にあって
は、転写材の搬送速度ｖp を上げたときには分離不能ま
たは再転写の問題が生じること、また、分離装置として
の帯電器の開口部に配されるグリッドに高耐久性がない
という、２つの大きな問題を有していた。

【００２１】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、転
写材の搬送速度を上げても分離不良や再転写の問題が生
ずることがなく、さらに開口部に配設されるグリッドの
耐久性をも高めた転写材分離装置を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、記録材に像が形成された後、記録
材に接触する接触部材から記録材を分離するコロナ放電
器を有する記録材分離装置において、記録材の搬送速度
をｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記コロナ放電器に印加され
る周期的変化する電圧の周波数をｆ（Ｈｚ）としたと
き、ｖｐ／ｆ≦０．５を満たし、かつ、前記コロナ放電
器のシールド電極は、前記コロナ放電器のワイヤ電極と
前記接触部材との間の位置において前記接触部材に向か
って幅が減少する減少部を備えることを特徴とする。

【００２３】また、前記接触部材は像担持体であり、前
記像担持体から記録材に像が転写されることも好まし
い。 さらにまた、前記接触部材は記録材担持体であり、
像担持体から記録材担持体に担持された記録材に像が転
写されることも好ましい。 但し、搬送速度ｖｐが３００
以上であることも好適である。

【００２４】

【作用】而してコロナ放電器のシールド電極は、コロナ
放電器のワイヤ電極と接触部材との間の位置において接
触部材に向かって幅が減少する減少部を備えているの
で、適正差電流範囲レベルが広がり、転写材を高速度で
搬送しても、転写部で分離不良や再転写を起こすことが
ない。

【００２５】しかも、長期の使用にも耐え得る。

【００２６】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の第１実施例に係る記録材分離装置を公知
の画像形成装置の転写部に適用した例を図１に示してい
る。

【００２７】図１(a) において、１は画像形成装置のド
ラム型感光体であり矢印方向に所定の周速度（＝ｖp ）
で回転駆動される。その他潜像形成装置，現像装置，給
紙装置，感光体表面クリーニング装置等の所要のプロセ
ス実行機器が配設されて、画像形成装置としての全体機
構が構成されるが公知のものであるので同図には省略し
転写部を拡大して示している。

【００２８】同図において２は公知の転写用の帯電器で
あり、３が本発明に係る記録材分離装置に設けられたコ
ロナ放電器としての分離帯電器である。この分離帯電器
３は感光体１に対向して配設されるものであるが、その
開口部は接触部材を構成する像担持体としての感光体１
に近づくに従って小さくなるよう絞った形状にされてい
る。

【００２９】分離帯電器３の形状は、開口部３２Ａがシ
ールド底部３２Ｂよりも小さく形成され、ワイヤにより
構成される放電電極３１と感光体１との間の位置におい
て前記感光体１に向かって幅が減少する減少部となって
いる。この分離帯電器３は、図１（ａ）のような形状の
他にたとえば図１（ｂ），（ｃ）に示すような形状とし
てもよい。もっとも、同図（ｂ）に示す形状とすると、
シールド３２の先端エッジ３２Ｃへリーク電流が流れや
すく、エッジ３２Ｃへトナーや紙粉が付着しやすくなる
ので、シールドエッジ３２Ｃがワイヤにより構成される
放電電極３１から徐々に離れるような同図（ａ）および
同図（ｃ）に示す形状が好ましい。

【００３０】また、本実施例の分離帯電器３は分離交流
高圧の周波数ｆを高めることにより転写が確実に行なえ
るようにしている。この点について以下で詳述する。

【００３１】分離帯電器３から記録材としての転写材Ｐ
へ流れている総除電電流（｜Ｉｐ＋｜＋｜Ｉｐ−｜）を
調べた。即ち、図１中分離帯電器３の放電電極３１へ入
力されるトランス出力総電流（｜ＩＴ＋｜＋｜ＩＴ−
｜）から、シールド３２へ流れるシールド総電流（｜Ｉ
ｓ＋｜＋｜Ｉｓ−｜）を差し引いて求めたものである。
そして、各転写材搬送速度ｖｐに対して、良好な転写材
Ｐの感光体ドラム１からの分離性を示すときの総除電電
流（｜Ｉｐ＋｜＋｜Ｉｐ−｜）を求めたのが、図２であ
る。次に表１は、各ｖｐに対して、その分離性が良好と
なる総除電電流を使用したときの分離不良もなく再転写
もない前述の適正差電流範囲（例えば前述図１０中
（ａ）Ｉ１〜Ｉ０）を求めそれが実用可能なレベルかど
うかを示したものである。

【００３２】この表のように、転写材搬送速度ｖp ＞３
００mm／ｓでは、適正差電流範囲が激減してしまう。こ
のため、従来はｖp ＞３００mm／ｓのドラム型感光体を
有する電子写真装置には、ほとんどの場合前述の補助装
置（転写前帯電器等）を搭載させざるを得なかった。

【００３３】ここで分離交流高圧の周波数を５００Ｈｚ
から８００Ｈｚへ上げると、表１のように性能が向上す
ることが判明した。また図１のように分離帯電器の開口
部を絞って放電電極と感光体との間の位置において感光
体に向かって幅が減少する減少部を備える構成に改良す
ることによっても、表１のように性能の向上がみられ
た。

【００３４】

【表１】 さらに、分離高圧の周波数を１０００Ｈｚまで上げる
と、一層性能が向上することが見い出された。即ち、帯
電器改良によって性能を安定させ、周波数ｕｐによっ
て、性能を限りなく向上させることが可能となった。

【００３５】そこで、図１のように分離帯電器の開口部
の構成を改良し、かつ、分離交流高圧の周波数を増加さ
せた場合の各ｖｐにおける適正差電流範囲レベルを調べ
た結果を表２に示す。

【００３６】

【表２】 表２のように分離帯電器の改良と、分離交流高圧の高周
波化の相乗効果によって、著しい性能の向上が見られ
る。

【００３７】このときカッコ内のｖp ／ｆ値は、分離交
流高圧の時間的周期に対応する転写材上で空間的周期を
示している。

【００３８】即ち、この空間的周期で、転写材上の電位
が変動するので、この周期を短くし、変動量も小さくす
ることが性能向上となる。尚、この影響は転写材の表面
抵抗が小さいほど受けやすいので、使用する環境や状況
に応じて考慮する必要がある。したがって、表よりｖｐ
／ｆ≦０．５が望ましいことがわかるが、必要に応じて
ｆを調整してもよい。すなわち、本発明の記録材分離装
置では転写材搬送速度ｖｐを３００ｍｍ／ｓ以上とした
場合、周波数ｆを６００〜１４００まで上げること及び
開口部を絞って放電電極と感光体との間の位置において
感光体に向かって幅が減少する減少部を備えるという特
徴的な構成を有している。

【００３９】以上のような構成を有する本実施例装置に
よれば、現像後のトナー画像Ｔは負電荷を帯び、感光体
１上の画像部の正極帯電の部分に引きつけられている。
トナー像Ｔは転写帯電器２において、正極のコロナ放電
により、転写材Ｐの背面が正極帯電し、これにトナー像
Ｔは引きつけられ転写材Ｐ上に転写される。そして転写
材Ｐがさらに進行し、分離帯電器３に近づくにつれ交流
コロナによって、Ｐ背面の除電が徐々に進み、Ｐ背面電
位が０v 付近になると、転写材Ｐの腰によって力学的に
ドラム１からトナー像Ｔを載せた転写紙Ｐが分離しその
後、定着過程（不図示）等を経て、機外へ排出される。

【００４０】次に、図３及び図４に基づいて本発明の第
２実施例について説明する。基本的な構成は上述の第１
実施例と同様であるので、同様の符号を付して説明す
る。

【００４１】本実施例では図３に示すように分離帯電器
３の放電電極３１を３１ａ，３１ｂの２つにし、分離性
能の安定化を図った構成である。こうすると、トランス
出力総電流は１本に比べ２倍量になり、除電領域も２倍
になり、万一、放電電極３１ａで十分除電できなかった
場合に、次の放電電極３１ｂによって除電は達成され、
感光体ドラム１への転写紙Ｐの巻きつきによる紙づまり
の危険度は、著しく減少する。

【００４２】ところで、トランスの出力総電流が増大
し、分離交流高圧の周波数が高くなると騒音の問題が生
じるおそれがある。

【００４３】そこで、図４は上流の放電電極３１ａの分
離周波数と、下流の放電電極３１ｂの分離周波数とを相
異させた例である。例えば、ｖp ＝４００mm／ｓ程度で
は分離帯電器に使用する交流高圧は１０ＫＶpp以上であ
り、放電電極が２つになるとトランス出力総電流（｜Ｉ
T+｜＋｜ＩT-｜）は１〜２ｍＡにもなる。また、使用す
る周波数は、８００〜１０００Ｈｚ以上が適しているが
コロナハム音として人間の耳に聞こえはじめ、騒音と感
じる場合がある。そこで、下流よりも上流の放電電極３
１ａの方が分離性能や再転写に効果があり、下流の方は
補助的な効果なので上流を高周波に、下流の３１ｂを可
聴域以下の低周波（例えば５００Ｈｚ）にし、可聴域の
音量を低下させることができる。こうすれば、分離放電
電極１本のときと、ほぼ同じ音量に聞こえることにな
る。

【００４４】なお、開口部を絞った構成は、図３のよう
に３１ａ，３１ｂ両方に使用することも可能であり、こ
うすることによって、両帯電器とも汚れを防ぐことがで
きる。しかし、下流側は補助的なものなので、場合によ
っては図４のように上流側だけ、開口部を絞った構成と
してもよい。

【００４５】さらに、図５は本発明の第３実施例に係る
分離装置を採用した画像形成装置の要部の概略側面図で
ある。

【００４６】転写ベルト支持用のローラ４ａ，４ｂ，４
ｃに懸架された転写ベルト５に、図示矢印方向に走行す
る（ｖp ＝３００mm／ｓ）回転円筒状の感光体１が当接
して転写部位Ａを形成し、前記ローラ４は導電性ローラ
でアースしてある。また、前記転写部位Ａにおいて、感
光体１と対向する位置には転写バイアスを印加するため
の転写帯電器２が配設してある。

【００４７】前記転写ベルト５は１０14Ωcm程度の体積
抵抗の誘電体材料で、厚さほぼ５０μｍ（ミクロン）の
シートからなり、感光体１と同期して図示矢印方向に走
行する。

【００４８】転写材Ｐは、転写ベルトの図示左方から供
給されて前記転写部位に搬送され、この部位で転写部材
６によって転写バイアスが印加され（例えば−３Ｋ
ｖ）、それによって形成される電界の作用で、この時ま
でに感光体１表面に静電的に形成されているトナー像が
転写材Ｐに転写される。

【００４９】転写後、転写部材６の作用で帯電した転写
ベルト５に吸着されながら、転写材Ｐはさらに図示右方
に搬送されて分離部位Ｂに至り、ここで転写ベルト５か
ら分離して不図示の定着部位に搬送されるようになって
いる。

【００５０】そして、このような転写ベルトは、転写材
が転写ベルトから分離する位置に到達するまでに、残留
電荷が消滅するので、特段の除電手段を必要とせず、一
定の効果を期待できる。

【００５１】しかしながら、実際には、電荷が消滅する
までに、高湿環境下でも２〜７秒かかるので、プロセス
スピードの速い装置、スペースを大きく取れない装置な
どでは電荷の消滅不十分で、転写ベルトと転写材を分離
する位置で発生する、剥離放電による画像欠陥を確実に
阻止することが出来ず、また、電荷消滅までの時間が、
転写材の種類、環境、転写電圧などによって異り、安定
した除電機能を期待できなかったのが実態であった。

【００５２】そこで、本実施例では上記分離部位Ｂに、
図示のように、分離部位Ｂへ本発明の高周波交流放電
（８００Ｈｚ）を行う分離帯電器３を配置してある。こ
れにより、ベルト５の転写材Ｐに対する吸着作用は急激
に減少し、転写材は、剥離放電を生ずるようなことな
く、容易に転写ベルトから分離し、トナーの飛び散り、
水玉様の転写抜けなどを発生することもなくなる。

【００５３】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用から成る
もので、転写材の分離交流高圧の周波数を転写材の搬送
速度に応じて大きくすると共に、開口部を絞って放電電
極と感光体との間の位置において感光体に向かって幅が
減少する減少部を備える構成とすることによって、適正
差電流範囲レベルが広がり、分離不良や再転写、さらに
は剥離放電等による画像欠陥の生じない安定で、高耐久
性の記録材分離装置として提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の第１実施例に係る記録材
分離装置の概要を示す図、同図（ｂ），（ｃ）は分離帯
電器の他の形状を示す図である。

【図２】図２は転写材搬送速度と総除電電流との関係を
示す図である。

【図３】図３は本発明の第２実施例に係る記録材分離装
置の概要を示す図である。

【図４】図４は同第２実施例の一部を変更した装置につ
いて示す図である。

【図５】図５は本発明の第３実施例に係る記録材分離装
置の概要を示す図である。

【図６】図６は従来の記録材分離装置について示す概要
図である。

【図７】図７は感光ドラムが受ける放電電流を測定した
図である。

【図８】図８(1) ，(2) ，(3) はそれぞれある点Ｑが分
離点までに受ける除電電流を示す図である。

【図９】図９(1) ，(2) ，(3) はそれぞれ図８の(1) ，
(2) ，(3) に応じて電位の変化を示す図である。

【図１０】図１０は差電流の変化と分離後の転写材の背
面電位との関係を示す図である。

【図１１】図１１は分離帯電器の開口部にグリットを配
設した図である。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 転写用帯電器 ３ 分離帯電器

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録材に像が形成された後、記録材に接
   触する接触部材から記録材を分離するコロナ放電器を有
   する記録材分離装置において、 記録材の搬送速度をｖｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記コロナ
   放電器に印加される周期的に変化する電圧の周波数をｆ
   （Ｈｚ）としたとき、ｖｐ／ｆ≦０．５を満たし、かつ 前記コロナ放電器のシールド電極は、前記コロナ放電器
   のワイヤ電極と前記接触部材との間の位置において前記
   接触部材に向かって幅が減少する減少部を備えることを
   特徴とする記録材分離装置。
2. 【請求項２】 前記接触部材は像担持体であり、前記像
   担持体から記録材に像が転写されることを特徴とする請
   求項１の記録材分離装置。
3. 【請求項３】 前記接触部材は記録材担持体であり、像
   担持体から記録材担持体に担持された記録材に像が転写
   されることを特徴とする請求項１の記録材分離装置。
4. 【請求項４】 ｖｐ≧３００であることを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかの記録材分離装置。