JP2737313B2 - 静電吸着搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写装置等において使用される原稿搬送装
置などの自動用紙搬送装置に関し、特に、用紙を静電吸
着力により吸着して搬送する静電吸着搬送装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、自動用紙搬送装置を備えた複写装置において
は、プラテン部に用紙を搬送する手段として、一般に無
端状ベルトが用いられており、そして、搬送を確実にす
るため、静電気による吸着作用を利用して用紙を無端状
ベルトに吸着させて搬送するものが用いられている。

例えば、複数の無端状ベルト上に電極を形成し、この
電極に通電して、隣り合う無端状ベルトの電極間に電位
差を持たせ、静電吸着力により用紙を無端状ベルトに吸
着させた状態で搬送するようになっているものが知られ
ている。

第５図（ａ）及び（ｂ）は、その静電吸着搬送装置の
概略断面図及び平面図であり、複数の無端状ベルト６
が、複数の絶縁性ローラ１よりなる第１ローラ列２と複
数の給電ローラ４よりなる第２ローラ列３との間に、そ
れぞれ張架されている。各無端状ベルトは、半導電性材
料からなる基材ベルトの内側に電極が形成されている。
また、ローラ列３の各給電ローラ４には、第４図に示す
電圧印加回路によって、例えば、奇数番目がアース９に
接続され、偶数番目には電源５からスイッチ10を介して
プラスの電圧を印加し、各無端状ベルト間で電位差をも
たせるようになっている。

上記の静電吸着搬送装置において使用する従来公知の
無端状ベルトは、第11図（ａ）及び（ｂ）に示すように
半導電性材料より構成される基材ベルト20aの内面に、
全周にわたってＶ字状の電極20bが形成されており、各
電極20bは互いに独立している。

ところが、上記無端状ベルト20は、帯状の基材ベルト
20a上に電極20bを形成した後、基材ベルト20aの両端を
溶着或いは接着することによって作製しているが、基材
ベルト20a上の電極20bには、継目部分で電気的に不連続
な部分が生じ、そのため、継目部分で電極20bの一部に
通電されなくなるという不都合が生じる。

この不都合を解決するために、継ぎ目部分において、
対応する電極が電気的に接続されるように導電性ペース
トを塗布するなどの補修作業を行う必要がある。しかし
ながら、この補修作業は手間がかかるものであり、その
ため無端状ベルトの製造コストが高くなるという欠点が
あった。

また、各電極20bは独立しており、給電ローラとはベ
ルト材料を介しているので、用紙の排出時に用紙等から
の電荷の放電が遅く、無端状ベルト20からの用紙の剥離
がスムーズに行われないという欠点があった。

本発明者等は、上記従来の技術の欠点に鑑み、無端状
ベルトの長さ方向全域に給電することにより、継目部分
における電極の補修を不要にすると共に、電荷の放電を
早める静電吸着搬送装置を提案した。すなわち、本発明
者等が提案した静電吸着搬送装置においては、第２図及
び第３図に示すように、半導電性材料からなる基材ベル
ト6aの内面の搬送方向に連続した電極6bを形成した無端
状ベルトを使用する。これにより、上記従来の技術にお
ける欠点が改善される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の静電搬送装置を使用する場合、第５
図（ａ）に示すように用紙ａが無端状ベルトに吸着され
搬送されるとき、電気回路は、第６図（ａ）に示される
ように、用紙を介して形成される。すなわち、電源５、
電極6b、基材ベルト6a及び用紙ａの間に、矢印で示され
るように電流経路が形成される。

ところが、この静電搬送装置を使用する際に、用紙の
抵抗が大きい場合（例えば、低温低湿条件下での操作の
場合、或いは高抵抗特種紙を使用する場合）、吸着力の
発生に関して大きな時定数を持ってしまい、高速での使
用に当たっては吸着搬送不良を起こすという欠点がある
ことが判明した。

また、静電吸着力は、その実質的な有効範囲が垂直方
向0.1〜0.2mm程度であるため、無端状ベルトに平行に進
入する用紙に対しては、良好な吸着性能を示すが、カー
ルした紙（第８図参照、図中ａは用紙）や、用紙の入射
方向が曲がっていたりして、無端状ベルトに平行でない
場合には、部分的に吸着不良を起こしたり、用紙全体が
吸着されず、背面搬送の場合には落下してしまうという
欠点があることを見出した。

したがって、本発明の目的は、上記従来の技術におけ
る問題点を解決すると共に、用紙の抵抗が高い場合、或
いは用紙の進入姿勢が変動した場合においても、吸着不
良が生じない良好な搬送性能を維持することができる静
電搬送装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の静電吸着搬送装置は、内面の搬送方向全周に
わたって電極を有し、体積抵抗率10⁸〜10¹²Ωcmの半導
電性材料からなる複数の無端ベルトと、該複数の無端状
ベルトの各々を並列して張架し搬送するための複数のロ
ーラよりなる一対のローラ列と、前記複数の無端状ベル
トの隣り合う無端状ベルトに互いに異なった電圧を印加
する電圧印加手段と、前記複数の無端状ベルトの外周面
と接触するように該無端状ベルトの搬送方向と直交する
方向に配置された導電性ロールとからなり、前記導電性
ロールと前記複数の無端状ベルトの対面領域を搬送用紙
の入口部としたことを特徴とする。

本発明において静電吸着搬送装置における前記導電性
ロールは、10⁶Ωcm以下の体積抵抗率、及びJIS A50度以
下のゴム硬度を有するゴムロールであるのが好ましい。

（作用） 本発明の静電吸着搬送装置においては、無端状ベルト
には、その搬送方向全周にわたって連続した電極が形成
されているので、電極が不連続になっているベルトの継
目部分が給電ローラの位置にきても、電極のどこかが必
ず給電ローラと接触し、無端状ベルト全領域が給電領域
になる。

また、本発明においては、導電性ロールが、前記複数
の無端状ベルトの外周面に接触するように無端状ベルト
の搬送方向と直交する方向に配置されているので、用紙
ａが無端状ベルトに吸着され搬送されるとき、第６図
（ｂ）に示されるように、電源５からの電流は、電極6
b、基材ベルト6a及び用紙ａを経由して、主として導電
性ロール７を流れる（実線矢印）。第７図はその際の抵
抗モデルを示す。図中、５は電源、Rbは無端状ベルトの
抵抗、Rpvは用紙の厚さ方向の抵抗、R_PHは用紙の長さ方
向の抵抗、R_ROLLは導電性ロール７のロール抵抗であ
る。この場合、ロール抵抗R_ROLLがバイパス回路を形成
し、用紙厚み分の時定数で回路が形成されるため、導電
性ロールの接触位置において急激に電流が流れ、用紙と
無端状ベルトの間の吸着が急速に進むようになる。例え
ば、導電性ロールの体積抵抗率が10⁶Ω・cm、用紙の抵
抗率が10¹²Ω・cmの場合で、R_ROLL＝10⁴Ω、R_PH（用
紙）＝10⁶Ωとなれば、時定数が２桁の減少になり、吸
着力の立ち上がりが速められる。

（実施例） 以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明のの静電吸着搬送
装置の一例の概略断面図及び平面図である。内側面の搬
送方向全周にわたって電極6bを形成した体積抵抗率10⁸
〜10¹²Ω・cmの半導電性材料よりなる無端状半導電性ベ
ルト６の複数本が、複数の絶縁性ローラ１よりなる第１
ローラ列２と複数の給電ローラ４よるなる第２ローラ列
３との間に、それぞれ張架され、並列に配置されてい
る。第１ローラ列の絶縁性ローラは、EPDM等のゴムより
なり、駆動ロールになっている。また、第２ローラ列の
給電ロールは、無端状ベルトにテンションを付与すると
共に、無端状ベルト上の電極に給電する為の給電機構を
備えた導電性の金属ロールである。そして、これ等各給
電ロールは、それぞれ隣り合う無端状ベルトとは異なる
電圧が印加されるように、電源５に、導電性支持枠やス
プリングを介して接続されている。

上記複数の無端状ベルトの外周面には、無端状ベルト
の搬送方向と直交する方向に導電性ロール７が配置され
ており、導電性ロール７は、スプリング等の押し付け部
材８によって無端状ベルトに押し付けられている。そし
て、導電性ロールと前記複数の無端状ベルトの対面領域
が搬送用紙ａの入口部になっている。

上記導電性ロールは、10⁶Ωcm以下の体積抵抗率を有
するものであり、ベルト−ベルト間の用紙抵抗より抵抗
値で10²Ω以上低いことが望ましい。また、硬さは、JIS
A50度以下のゴム硬度を有するものであって、材質とし
ては、例えば、高導電性EPDM、シリコーン等が使用され
る。また、無端状ベルトと用紙の密着性を良くすると共
に、用紙と導電性ロールの接触面積をある程度の大きさ
以上に保つようにする為に、ニップ幅を2mm以上にする
のが好ましい。

なお、体積抵抗率は、JIS K6911に準じて下記の条件
で測定した値である。

（１）試験片:100mm×100mm各３枚とる。

（２）厚さ:5点の平均をとる。

（３）電極（シート状）：（第９図参照） 上面：中央50mmφの円、外部700mmφ〜80mmφのリン
グを導電性銀ペーストで形成する。

下面:80mmφの円を導電性銀ペーストで形成する。

（４）測定電極： 上面：椎と電極と同形のものを黄銅で作製し、第10図
のように配置する。

下面：黄銅板を第10図のように配置し、接続する。

（５）操作：第10図に示す回路にて、温度22±２℃、湿
度55±10％の大気中で100〜3000Vを印加し、１分後の電
流で測定する。

印加電圧をＶ、電流をｉ、シート厚みをｔとすると、
体積抵抗率ρ_Ｖは次式で求められる。

上記の無端状ベルトは、第２図に示されるように、外
側の半導電性材料からなる基材ベルト6aと、内側の導電
性材料からなる電極6bの２層構造になっている。基材ベ
ルト6aは、体積抵抗率が10⁶〜10¹²Ω・cmの半導電性材
料、例えば、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、NBR
（ニトリルブタジエンゴム）、クロロプレン、ニトリル
ゴム、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリエス
テル、ポリオレフィン等をベースにして、カーボン等の
導電性粉末或いはイオン系導電性付与材を溶かし込んだ
プラスチックもしくはゴムで形成されている。また、電
極6bは、体積抵抗率10³Ω・cm以下の銀、銅、ニッケ
ル、カーボン等の導電性ペーストや、導電性ポリマー、
金属箔等で形成される。

この電極6bは、無端状ベルト６の裏面に搬送方向の全
周にわたって連続的に形成されている。例えば、第３図
（ａ）に示すように無端状ベルト６の全面に形成されて
いてもよく、また、同図（ｂ）に示すように無端状ベル
ト６の両側端を除いた部分に形成されていてもよい。さ
らに同図（ｃ）に示すように、無端状ベルト６の長さ方
向に、縞状に導電性材料を塗布し、列状に形成しいても
よい。

第３図（ａ）及び（ｂ）の場合は、導電性材料を貼り
合わせることにより電極6bを形成することができる。ま
た、導電性インキによるスクリーン印刷を使用すれば、
第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの場合でも電極
6bを形成することができる。

いずれの構造にしても、電極6bは無端状ベルト６の内
周を一周するように継目部分を除いて連続的に形成され
る。したがって、この無端ベルト６の電極6bが上記給電
ローラ４に接触することにより、無端状ベルト６の全周
にかけて給電領域が形成される。

次に、無端状ベルトの製造法の一例を説明すると、ま
ず、ポリエステルをベースにカーボンを溶かし込んだ体
積抵抗率10⁸Ω・cmで、厚さ0.25mmの面状の半導電性材
料を短冊状に切断して、基材ベルト6a部分を切り出し、
次に電極6bを、例えば、銀ペーストのスクリーン印刷に
より形成し、最後に基材ベルト6aの両端を融着する。形
成された無端状ベルトには、継目部分で電極6bが不連続
になっている。しかしながら、本発明の場合、電極6bを
無端状ベルトの搬送方向に連続して形成され、そして、
無端状ベルト６は常に給電ローラ４の半周に接触してい
るので、無端状ベルト８の継目部分が給電ローラ４の部
分を通過する際に、電極6bのどこかに必ず接触すること
になる。したがって、継目の位置に係わりなく無端状ベ
ルト６の全周にかけて給電領域が形成される。

次に、前記給電ローラ４に電圧を印加するための電圧
印加回路について第４図を参照して説明する。

各給電ローラ４は、各無端状ベルト６に対応して設け
られており、例えば、奇数番目がアース９に接続され、
偶数番目には電源５からスイッチ10を介してプラスの電
圧が印加されている。なお、給電ローラ４を接地する代
わりに、第１図（ｂ）に示すようにマイナス電位を印加
するようにしてもよい。

そして、スイッチ10をオンにすることにより、電源５
からは給電ローラ４を介して、１本おきに無端状ベルト
６に電圧が印加される。これにより、無端状ベルト６と
用紙ａとの間に静電吸着力が生じ、用紙ａが無端状ベル
ト６に吸着される。この状態で無端状ベルト６が回転す
ると、用紙ａは無端状ベルト６に吸着された状態のまま
搬送される。

なお、上記第１図に記載の場合は、用紙を無端ベルト
の下面で搬送する背面搬送の例であるが、本発明の静電
吸着搬送装置は、用紙を垂直搬送或いは上面搬送するも
のについても適用することができる。

次に、本発明の静電吸着搬送装置を用いた場合の評価
結果を述べる。

ローラ軸間隔400mmの一対のローラ列に、内面の円周
方向全周にわたって電極を有し、体積抵抗率10¹¹Ωcmで
幅36mmのウレタンゴムよりなる無端状ベルト10本を、8m
m間隔で平行に配置した。これに、体積抵抗率10⁶Ωcmで
JIS A50±５度のゴム硬度を有するシリコーンゴムロー
ルをロールニップ圧力200gで押し付けた。この静電吸着
搬送装置を搬送スピード1200mm/秒で作動させ、10℃、3
0％RHの環境下で、体積抵抗率10¹²Ωcmで坪量128gの普
通紙を搬送した。なお、この普通紙は、通常の用紙に比
べて厚みがあり、搬送し難いものとされている。種々の
印加電圧の下で50枚を背面搬送した結果を評価した。そ
れらの結果を第１表に示す。

体積抵抗率10⁶ΩcmでJIS A70又は30度のゴム硬度を有
するシリコーンゴムロールを用いた以外は、上記と同一
条件で用紙の搬送を行った。それらの結果を第１表に示
す。

また、シリコーンゴムロールを使用しなかった場合に
ついても、上記と同様の条件で評価した。その結果を第
１表に示す。

第１表から、静電吸着力による搬送能力は、印加電圧
の増大と共に増大することが分かるが、本発明における
導電性ロールを配設した静電吸着搬送装置においては、
導電性ロールを配設しない場合に比べてはるかに小さな
電圧の印加により、必要な搬送能力が得られることが分
かる。

また、導電性ロールのゴム硬度が70゜の場合は、搬送
能力がやや劣るが、50゜以下の場合には、優れた結果が
得られることが分かる。この結果から、ある程度の押し
付け幅（ニップ幅）が確保されれば、導電性ロールの押
し付け効果が発揮されるものと考えられる。そのニップ
幅は2mm程度あればよいものと考えられる。

さらに、用紙として坪量128gで、先端部10mmが上方に
10mmカールしたものを使用して、上記と同様に評価を行
った。その結果、導電性ロールを使用しなかった場合に
は、印加電圧3.5KVでも45枚以上の搬送は不可能であっ
た。一方導電性ロールを使用した場合には、印加電圧1.
5KV以上であれば、50枚全部の搬送が可能であった。

（発明の効果） 本発明の静電吸着搬送装置は、無端状ベルトの全周に
わたって列状電極を形成して給電するようにしたので、
継目部分によって電極が不連続になっても、常に全域給
電が確保される。したがって、従来の技術のように、継
目部分における電極の補修作業が不要になり、コストが
低減できる。

また、本発明の静電吸着搬送装置においては、導電性
ロールが、無端状ベルトの外周面に接触するように無端
状ベルトの搬送方向と直交する方向に配置されている。
したがって、導電性ロールを経由してバイパス電気回路
が形成するので、吸着力の立ち上がりが速められ、高い
抵抗を有する用紙を用いた場合、或いは、環境によって
用紙の抵抗が高くなった場合でも、高速での使用にあた
って吸着搬送不良を生じることがなくなり、また、カー
ルした用紙等、用紙の進入姿勢が正常でない場合におい
ても、吸着不良を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の静電吸着搬送装置の
実施例の概略断面図及び平面図、第２図は、本発明に使
用する無端状ベルトの要部断面図、第３図は、電極の各
パターン例を示す背面図、第４図は給電ロールへの電圧
印加状態を示す説明図、第５図（ａ）、（ｂ）は、比較
のための静電吸着搬送装置の概略断面図及び平面図、第
６図（ａ）及び（ｂ）は給電ロールに電圧を印加した場
合の電流経路の説明図、第７図は第６図（ｂ）の場合の
電気回路の抵抗モデル図、第８図は、カールした紙が付
着した状態を説明する説明図、第９図は体積抵抗率を測
定するための電極の説明図、第10図は体積抵抗率測定の
接続状態を説明する説明図、第11図（ａ）、（ｂ）は従
来例のＶ字状電極を使用した無端状ベルトの断面図及び
背面図である。 １……絶縁性ローラ、２……第１ローラ列、３……第２
ローラ列、４……給電ローラ、５……電源、６……無端
状ベルト、6a……基材ベルト、6b……電極、７……導電
性ロール、８……押し付け部材、９……アース、10……
スイッチ、20……無端状ベルト、20a……基材ベルト、2
0b……電極、ａ……用紙。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面の搬送方向全周にわたって電極を有
   し、体積抵抗率10⁸〜10¹²Ωcmの半導電性材料からなる
   複数の無端ベルトと、該複数の無端状ベルトの各々を並
   列して張架し搬送するための複数のローラよりなる一対
   のローラ列と、前記複数の無端状ベルトの隣り合う無端
   状ベルトに互いに異なった電圧を印加する電圧印加手段
   と、前記複数の無端状ベルトの外周面と接触するように
   該無端状ベルトの搬送方向と直交する方向に配置された
   導電性ロールとからなり、前記導電性ロールと前記複数
   の無端状ベルトの対面領域を搬送用紙の入口部としたこ
   とを特徴とする静電吸着搬送装置。
2. 【請求項２】前記導電性ロールが、10⁶Ωcm以下の体積
   抵抗率、及びJIS A50度以下のゴム硬度を有するゴムロ
   ールであることを特徴とする請求項（１）記載の静電吸
   着搬送装置。