JP5101330B2 - Transfer apparatus and electrostatic recording apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機等の静電記録装置に係り、特に表面を帯電した転写ローラなどからなる転写部材を記録媒体に当接することでトナー像担持体からトナー像を記録媒体へ転写させる転写装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic recording apparatus such as an electrophotographic printer or copying machine, and in particular, records a toner image from a toner image carrier by bringing a transfer member composed of a transfer roller having a charged surface into contact with a recording medium. The present invention relates to a transfer device for transferring to a medium.
電子写真方式を用いた連続紙プリンタは、記録媒体のジャムなどの障害が少なく高速に印刷を行えることから、ダイレクトメール、請求書、マニュアル、書物等の多用途の印刷に使用されている。その用途の拡大に伴い、粗面紙など表面凹凸の大きい記録媒体が用いられる機会が増加しているが、このような記録媒体を用いた場合、感光体や中間転写媒体などのトナー像担持体から記録媒体へトナー像を転写する際、密着性が悪いため画像欠陥が生じやすいという問題がある。 A continuous paper printer using an electrophotographic system is used for multi-purpose printing such as direct mail, invoices, manuals, books, etc. because it can perform printing at high speed with little trouble such as jam of a recording medium. With the expansion of its use, there are increasing opportunities to use recording media with large surface irregularities such as rough paper, but when such recording media are used, toner image carriers such as photoreceptors and intermediate transfer media. When transferring a toner image from a recording medium to a recording medium, there is a problem that image defects are likely to occur due to poor adhesion.
また、連続紙プリンタで両面印刷を行う場合、2台のプリンタを並べ1台目のプリンタで印刷を行った後の記録媒体を反転させて2台目のプリンタで裏面を印刷するタンデム方式が一般に用いられているが、この場合、表面凹凸の少ない記録媒体においても、1台目の定着で記録媒体が収縮して凹凸が生じるため、2台目の転写の際に画像欠陥が生じやすい。 In addition, when duplex printing is performed by a continuous paper printer, a tandem method in which two printers are arranged side by side and a recording medium after printing by the first printer is reversed and the back side is printed by the second printer is generally used. However, in this case, even on a recording medium with few surface irregularities, the recording medium shrinks by the first fixing, resulting in irregularities, and thus image defects are likely to occur during the second transfer.
記録媒体と感光体などのトナー像担持体との密着性を確保できる転写方式としては、ローラやベルトなどの転写部材で記録媒体をトナー像担持体に押圧しながら静電気力でトナー像を記録媒体へ転写するローラ転写、ベルト転写方式が一般的に知られている。静電気力を生じさせる手段としては、転写部材に電圧あるいは電流を直接印加する方式(芯金印加方式)と、転写部材表面の誘電体層を帯電させる方式(外部帯電方式)が知られている(特公昭57−10427号公報、特公昭62−3423号公報、特開昭51−151544号公報、特開昭49−18335号公報など参照)。 As a transfer method capable of ensuring the adhesion between the recording medium and a toner image carrier such as a photosensitive member, the toner image is recorded by electrostatic force while pressing the recording medium against the toner image carrier with a transfer member such as a roller or a belt. A roller transfer method and a belt transfer method are generally known. As means for generating an electrostatic force, a method in which voltage or current is directly applied to a transfer member (core metal application method) and a method in which a dielectric layer on the surface of the transfer member is charged (external charging method) are known ( (See Japanese Patent Publication Nos. 57-10427, 62-3423, 51-151544, 49-18335, etc.).
芯金印加方式は、印刷速度が中・低速のカット紙プリンタで一般的に用いられている方式である。弾性ローラやベルトなどの転写部材を介して記録媒体の裏面に必要な電圧を印加したり、電流の供給を行う必要があるから、弾性ローラやベルトの抵抗値範囲が限定され、周囲の環境や経時に伴う抵抗値の変化で転写効率や画質欠陥などの性能変動が大きく、かつ、その範囲が比較的低抵抗になるため、記録媒体の有無によって転写部材トナーを流れる電流値が大きく変化し、記録媒体の幅によって転写部材に印加する電圧あるいは電流値を調整する必要がある。また、転写部材の抵抗範囲が限定されるため用いる材料にも制限があり、長期にわたり性能を維持することが難しい。 The core metal application method is a method generally used in a cut paper printer with a medium / low printing speed. Since it is necessary to apply the necessary voltage to the back side of the recording medium via a transfer member such as an elastic roller or belt, or to supply current, the resistance value range of the elastic roller or belt is limited, and the surrounding environment or As the resistance value changes with time, performance fluctuations such as transfer efficiency and image quality defects are large, and the range becomes relatively low resistance, so the current value flowing through the transfer member toner greatly changes depending on the presence or absence of the recording medium, It is necessary to adjust the voltage or current value applied to the transfer member according to the width of the recording medium. In addition, since the resistance range of the transfer member is limited, the material used is also limited, and it is difficult to maintain performance over a long period of time.
一方、転写部材の弾性層上に誘電体層を設け、この誘電体層表面にコロナ帯電器あるいはローラ帯電器などを用いて電荷を供給して所定の帯電を行う外部帯電方式では、感光体幅が500mmを超え、使用する記録媒体によっては記録媒体外の領域が非常に広くなる連続紙プリンタにおいても、芯金印加方式のように記録媒体外の領域で大量の電流が流れて、記録媒体に必要な電界が形成できなくなるという問題が無く、表面の誘電体層にテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)など耐久性に優れた材料を用いることが可能なため、耐久性の面からも有利である。 On the other hand, in the external charging method in which a dielectric layer is provided on the elastic layer of the transfer member and a predetermined charging is performed by supplying a charge to the surface of the dielectric layer using a corona charger or a roller charger, the width of the photoconductor Even in a continuous paper printer in which the area outside the recording medium is very large depending on the recording medium used, a large amount of current flows in the area outside the recording medium as in the core metal application method, There is no problem that the required electric field cannot be formed, and a material having excellent durability such as tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) can be used for the dielectric layer on the surface, so that the durability is high. This is also advantageous from the aspect.
しかし、外部帯電方式では帯電器により転写部材表面の誘電体層を帯電し、誘電体層に蓄積した電荷を転写部材の回転によって記録媒体との接触部(転写ニップ部)に搬送し、転写ニップ部で記録媒体に供給することで転写を行う方式であり、帯電器から転写部材に供給された電荷全てが転写ニップ部で記録媒体に移動するとは限らず、用いる転写部材ならびに記録媒体の電気特性で変わる。 However, in the external charging method, the dielectric layer on the surface of the transfer member is charged by a charger, and the charge accumulated in the dielectric layer is conveyed to the contact portion (transfer nip portion) with the recording medium by the rotation of the transfer member. In this method, transfer is performed by supplying the recording medium to the recording medium, and not all of the electric charge supplied from the charger to the transfer member moves to the recording medium at the transfer nip. Will change.
芯金印加方式の場合、芯金に接続された電源の電流値が転写ニップ部で記録媒体に流れる電流値に等しいため、電源の電圧あるいは電流値を適切な範囲に調整することが容易である。 In the case of the cored bar application method, since the current value of the power source connected to the cored bar is equal to the current value flowing through the recording medium at the transfer nip portion, it is easy to adjust the voltage or current value of the power source to an appropriate range. .
しかし、外部帯電方式の場合、前述のように帯電器に接続された電源の消費電流が全て記録媒体に流れるわけではないので、転写効率や画質欠陥などの発生しない適切な電荷量を転写ニップ部で記録媒体に供給するには、帯電器に印加する電圧あるいは電流値と、実際に転写部材に供給された電荷量と、転写ニップ部で記録媒体に供給された電荷量の関係を把握した上で、帯電器に印加する電圧あるいは電流値を調整する必要がある。そのため、記録媒体の厚みや環境の変化などに応じて、転写ニップ部で記録媒体に供給する電荷量を適切に調整することが困難である。
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、高画質の転写が可能な信頼性の高い転写装置及びこれを用いた静電記録装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a highly reliable transfer device capable of eliminating such drawbacks of the prior art and capable of high-quality transfer, and an electrostatic recording device using the transfer device.
前記の目的を達成するため本発明の第1の手段は、例えば感光体などのトナー像担持体に担持されているトナー像を搬送されてきた記録媒体に転写する転写装置において、
誘電体層を有して回転する転写部材と、
その転写部材が前記記録媒体と接触する転写ニップ部の転写部材回転方向上流側に前記転写部材と対向するように配置されて、前記誘電体層を転写部材の外部から帯電する転写部材帯電手段と、
前記転写ニップ部の転写部材回転方向下流側に前記転写部材と対向するように配置されて、前記転写部材の表面電位を検出する表面電位検出手段と、
前記転写部材が記録媒体を介して前記トナー像担持体と当接し回転している際に、前記記録媒体の特定領域に当接する転写部材の表面電位を前記表面電位検出手段で検出し、前記転写部材帯電手段の電圧あるいは電流設定値と転写部材の転写ニップ部通過前の表面電位との関係から予め求めた転写ニップ部通過前の転写部材表面電位(V0)と、前記表面電位検出手段で検出した転写ニップ部通過後の転写部材表面電位(V1)との差(V0−V1)が一定値になるように、前記転写部材帯電手段に印加する電圧値あるいは電流値を調整する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first means of the present invention is a transfer apparatus for transferring a toner image carried on a toner image carrier such as a photoreceptor to a recording medium that has been conveyed,
A transfer member rotating with a dielectric layer;
A transfer member charging means arranged to face the transfer member upstream of the transfer member rotation direction of the transfer nip where the transfer member contacts the recording medium, and charges the dielectric layer from the outside of the transfer member; ,
A surface potential detecting means disposed on the downstream side of the transfer nip portion in the rotation direction of the transfer member so as to face the transfer member, and detects a surface potential of the transfer member;
When the transfer member is in contact with the toner image carrier via the recording medium and rotating, the surface potential of the transfer member in contact with the specific area of the recording medium is detected by the surface potential detecting means, and the transfer The transfer member surface potential (V 0 ) before passing through the transfer nip portion obtained in advance from the relationship between the voltage or current setting value of the member charging means and the surface potential of the transfer member before passing through the transfer nip portion, and the surface potential detecting means The voltage value or current value applied to the transfer member charging unit is adjusted so that the difference (V 0 -V 1 ) from the detected transfer member surface potential (V 1 ) after passing through the transfer nip portion becomes a constant value. And a control means.
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記記録媒体の特定領域が非印刷領域であることを特徴とするものである。 According to a second means of the present invention, in the first means, the specific area of the recording medium is a non-printing area.
本発明の第3の手段は前記第1の手段において、前記表面電位検出手段の電位検出領域が、使用される全ての記録媒体で、記録媒体が転写ニップ部を通過する位置であって、かつ、全ての記録媒体において非印字部となる領域であることを特徴とするものである。 According to a third means of the present invention, in the first means, the potential detection area of the surface potential detection means is a position where the recording medium passes through the transfer nip portion in all the recording media used, and This is a region that is a non-printing portion in all recording media.
本発明の第4の手段は前記第1ないし第3の手段において、前記転写部材の誘電体層がポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー、ポリビニリデンフルオライドなどのフッ素系樹脂で構成されていることを特徴とするものである。 According to a fourth means of the present invention, in the first to third means, the dielectric layer of the transfer member is polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether. It is composed of a fluorine resin such as a copolymer, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride, and the like.
本発明の第5の手段は、感光体と、その感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、帯電した感光体の表面に対して光を照射して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置と、記録媒体を搬送する記録媒体搬送装置と、前記感光体上のトナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、転写された記録媒体上のトナー像を固着する定着装置を備えた静電記録装置において、前記転写装置が前記第1ないし第4のいずれかの手段の転写装置であることを特徴とするものである。 The fifth means of the present invention is a photoconductor, a charging device for uniformly charging the surface of the photoconductor, and exposure for forming an electrostatic latent image by irradiating light to the surface of the charged photoconductor. A developing device for forming a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image, a recording medium conveying device for conveying a recording medium, and a transfer device for transferring the toner image on the photosensitive member onto the recording medium And a fixing device for fixing the toner image on the transferred recording medium, wherein the transfer device is a transfer device of any one of the first to fourth means. Is.
本発明の第6の手段は前記第5の手段において、前記記録媒体が長尺状の連続紙であることを特徴とするものである。 According to a sixth means of the present invention, in the fifth means, the recording medium is an elongated continuous paper.
本発明の第7の手段は前記第5の手段において、その静電記録装置が少なくとも2台接続されており、前記記録媒体が長尺状の連続紙であることを特徴とするものである。 A seventh means of the present invention is characterized in that, in the fifth means, at least two electrostatic recording devices are connected, and the recording medium is a continuous continuous paper.
本発明は前述のような構成になっており、高画質の転写が可能な信頼性の高い転写装置及びこれを用いた静電記録装置が提供できる。 The present invention is configured as described above, and can provide a reliable transfer apparatus capable of high-quality transfer and an electrostatic recording apparatus using the transfer apparatus.
次に本発明の各実施例について図とともに説明する。図1は、本発明の実施例に係る静電記録装置の印字プロセスを説明するための概略構成図である。 Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a printing process of an electrostatic recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
本実施例では負帯電のOPC(有機感光体)を感光体1に用い、その外周に帯電装置2、露光装置3、現像装置4及び転写装置6などが図に示すように配置されている。
In this embodiment, a negatively charged OPC (organic photosensitive member) is used for the
帯電装置2としてスコロトロン帯電器を用いて感光体1の表面を負極性に一様に帯電した後、露光装置3としてレーザ走査光学系を用いて印刷情報に応じて感光体1の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成し、現像装置4により静電潜像にトナーを付着させトナー画像を形成する。
After the surface of the
長尺状の記録媒体16はトラクタ17a,17bにより搬送され、転写装置6により感光体1から記録媒体16上にトナー像が転写される。記録媒体16上のトナー像は、図示しない定着装置により記録媒体16に溶融固着される。感光体1上に残留したトナーは清掃装置5によって感光体1から除去されて、次の画像記録に備えられる。
The
次に転写装置6の構成について説明する。
転写装置6は、記録媒体16の搬送をガイドする上部ガイド8aと下部ガイド8bを開口部付近に設けた転写器ハウジング7、その内部に転写部材として配置した転写ローラ9、その転写ローラ9の表面に外部から電荷を供給する転写ローラ帯電手段としてコロトロン帯電器10、転写ローラ9が記録媒体16を介して感光体1と当接する転写ニップ部の転写ローラ回転方向下流側に配置された転写ローラ電位検出手段11、その電位検出手段11よりも転写ローラ回転方向下流側に配置されたコロトロン除電器12、転写ローラ9の表面を清掃する清掃部材13などを備えている。
Next, the configuration of the
The
転写ローラ9は感光体1に対して、適正な押圧力でニップ部幅を形成可能なように、図示しないスプリングで押圧される。また転写ローラ9を含む転写装置6はカム機構によって、感光体1に対して接離動作が行える構成になっている。
The
図2は、転写ローラ9の拡大断面図である。同図に示すように、転写ローラ9は、接地される転写ローラシャフト9cと、その上に形成された導電性の弾性層9bと、その上に形成された誘電体層9aを有している。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the
弾性層9bの材料としては、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴムなど一般的な弾性材料に、誘電体層9aの接地電極として作用させるために例えばカーボンブラックや金属微粉末などの導電材粉末を混合して、体積抵抗率を108Ω・cm以下、好ましくは106Ω・cm以下としたものが用いられる。
Examples of the material of the
誘電体層9aとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル系樹脂フィルム、あるいはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン・テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)などのフッ素系樹脂フィルムに代表される誘電体フィルムを用いることができる。その中でも耐オゾン性に優れ離型性も良い、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルムで、厚みが30〜100μmのものが好適である。
As the
図3は、転写ローラ9の駆動系統ならびに転写ローラ電位検出手段11と記録媒体16の幅方向の位置関係を示す概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the drive roller drive system and the positional relationship between the transfer roller potential detecting means 11 and the
転写ローラ9の両端部は軸受け18を介して支持アーム19の先端部に連結され、支持アーム19の基端部は軸受け20を介して支持シャフト21に連結されている。従って転写ローラ9は支持シャフト21を中心にして支持アーム19で揺動し、その揺動動作で転写ローラ9は感光体1に対して接離する。
Both end portions of the
支持アーム19の一方の端部に第1プーリ22が、支持シャフト21の途中に第2プーリ23がそれぞれ連結され、第1プーリ22と第2プーリ23の間に第1タイミングベルト24が架設されている。支持シャフト21の一方の端部に、第3プーリ25が連結されている。
A
一方、トラクタ7aのトラクタシャフト26の一方の端部に第4プーリ27と第5プーリ28が連結され、前記第3プーリ25と第4プーリ27の間に第2タイミングベルト29が架設されている。記録媒体搬送モータ30の出力軸31に連結された第6プーリ32と前記第5プーリ28の間に、第3タイミングベルト33が架設されている。
On the other hand, a
なお、前記支持シャフト21ならびにトラクタ7aのトラクタシャフト26の両端部は、両側に設置された側板34にそれぞれ回転自在に支持されている。
Both ends of the
従って記録媒体搬送モータ30の回転駆動力は、出力軸31、第6プーリ32、第3タイミングベルト33、第5プーリ28、トラクタシャフト26を介してトラクタ7aに伝達される。さらにトラクタシャフト26に伝達された回転駆動力は、第4プーリ27、第2タイミングベルト29、第3プーリ25、支持シャフト21、第2プーリ23、第1タイミングベルト24、第1プーリ22を介して転写ローラ9に伝達される。このような駆動系統を備えることにより、転写ローラ9の回転と記録媒体16の搬送を同期して行うことができる。
Accordingly, the rotational driving force of the recording
本実施例では前記記録媒体搬送モータ30の回転駆動力を転写ローラ9にも伝達して、記録媒体16の搬送と連動させた構成としているが、個別の駆動源を設けたり、記録媒体16の搬送に従動して回転する構成としてもよい。
In this embodiment, the rotational driving force of the recording
図1に示すように、転写装置6の記録媒体搬送方向上流側と下流側にトラクタ17a,17bが配置され、記録媒体16の両側端部に形成されている送り穴16a(図3参照)にトラクタピンが嵌合して記録媒体1を搬送する。
As shown in FIG. 1,
図3において右側のトラクタ17a−1が基準位置に配置され、幅の異なる記録媒体16を用いる場合は図の左側のトラクタ17a−2の位置を幅方向にスライドさせて配置する構成となっている。図3は、最大印刷幅の記録媒体16を用いた場合を示している。
In FIG. 3, the
従って、記録媒体16のサイズが変わった際にも記録媒体右側の位置は同じである。同図に示しているように転写ローラ電位検出手段11は、記録媒体16の右側端部より内側で、かつ、印字幅の右端部より外側の領域(一点鎖線で示されている領域)で、転写ローラ9に対向配置されている。
Accordingly, the position on the right side of the recording medium is the same when the size of the
転写ローラ電位検出手段11をこの位置に配置することで、使用する全ての記録媒体16で、印刷動作中に白紙印刷部が転写ニップ部を通過する際の転写後の転写ローラ電位を常に検出することが可能となる。
By arranging the transfer roller
本実施例は記録媒体16の搬送が片側基準であることを利用して、前述の領域内に1つの転写ローラ電位検出手段11を配置することで、使用する全てのサイズの記録媒体16に対応したが、別の実施例として、使用する全てのサイズの記録媒体16に対応して各非印字部となる領域の転写ローラ9付近に複数の転写ローラ電位検出手段11を配置することもできる。
In this embodiment, by utilizing the fact that the conveyance of the
前記電位検出手段11の検出結果に基づいて、後述する転写ローラ表面電位差(V0−V1)が一定になるように印刷中にコロトロン転写器10の印加電圧値あるいは電流値を調整することで、連続紙を用いて長時間連続印刷を行うことが多い連続紙プリンタの印刷中の転写画質変動を抑制し、長期にわたり画質劣化のない安定した画質を得ることが可能となる。
Based on the detection result of the potential detection means 11, the applied voltage value or current value of the
図4は転写装置6の動作を説明するための図で、同図(a)は印刷待機時、同図(b)は印刷時の状態を示す図である。
4A and 4B are diagrams for explaining the operation of the
同図(a)に示すように印刷待機時は、感光体1に対して記録媒体16と転写ローラ9は非接触の状態にある。印刷開始時には、トラクタ17により記録媒体16の搬送が開始され、転写器ハウジング7と転写ローラ9は記録媒体16の搬送動作開始から、若干、遅れて接離動作を開始し、記録媒体16の頁先頭位置が転写点に到達する時点で、転写ローラ9の押圧で感光体1に記録媒体16が接触して、適正なニップ部幅が形成され、図示しないスプリングの荷重により、転写ローラ9は適正な押圧荷重を感光体1に与える[同図(b)参照]。このように、転写ローラ9の接離動作は、頁間の非印刷領域内で行う。
As shown in FIG. 5A, during printing standby, the
転写ローラ9は、感光体1上のトナー画像部が転写ニップ部に到達した際に、表面が所定の電位に帯電された状態で転写ニップ部に到達している必要があり、前記離間時に回転が始まりその状態でコロトロン帯電器9での帯電が開始され、規定電位に帯電した表面が転写ニップ部で記録媒体16に当接し転写動作を開始する。
When the toner image portion on the
印刷停止時は起動時動作の逆の手順で行われ、つまり転写ローラ9と記録媒体16が感光体1から離れて、しばらく回転を続けてその間にコロトロン除電器12で転写ローラ9の除電が行われ、その後転写ローラ9の回転が停止して、次の印刷動作に備える。
When printing is stopped, the procedure is the reverse of the start-up operation. That is, the
このように外部帯電方式のローラ転写では、ローラ表面の誘電体層9aに外部から電荷を供給し、電荷を蓄積した誘電体層9aの表面が、転写ニップ部で記録媒体16の裏面に接触することで、記録媒体16に電荷を供給して転写を行う方式である。この方式では、誘電体層9aに蓄積された電荷が全て記録媒体16に供給されることは無く、記録媒体16の種類や厚みあるいは環境などによって記録媒体16に供給される電荷量が変化するため、転写ニップ部を通過した後に誘電体層9aに残留する電荷量も異なってくる。
In this way, in the external charging type roller transfer, charges are supplied from the outside to the
図5は、誘電体層に30μmの厚さを有するPFAを用いた外部帯電方式の転写ローラを使用して、55kg紙で片面印刷を行った場合(シンプレックス)と、一度印刷を行った55kg紙の裏面に印刷を行う場合(デュプレックス)の、転写ニップ部進入前の転写ローラ帯電電位(横軸)と、転写ニップ部通過前後の転写ローラの電位差から求めた記録媒体への供給電荷量(縦軸)の関係を示す特性図である。 FIG. 5 shows a case where one-side printing is performed with 55 kg paper (simplex) using an external charging type transfer roller using PFA having a thickness of 30 μm for the dielectric layer, and 55 kg paper which has been printed once. The amount of charge supplied to the recording medium (vertical) calculated from the difference in charging potential between the transfer roller before entering the transfer nip (horizontal axis) and the potential of the transfer roller before and after passing through the transfer nip when printing on the back surface of the recording medium (duplex) It is a characteristic view showing a relationship of (axis).
一度定着装置を通した記録媒体では、記録媒体の含水率が低下して電気抵抗が増加するが、この記録媒体に転写を行った場合、転写ローラの帯電電位をシンプレックス印刷時と同じ電位に帯電した場合、記録媒体に供給される電荷量が少なくなるため、転写効率が低下してしまう。 Once the recording medium has passed through the fixing device, the moisture content of the recording medium decreases and the electrical resistance increases, but when transferring to this recording medium, the charging potential of the transfer roller is charged to the same potential as during simplex printing. In this case, since the amount of charge supplied to the recording medium is reduced, the transfer efficiency is lowered.
芯金印加方式では、芯金に接続された電源を流れる電流が転写ニップ部に単位時間に供給される電荷量であるため、供給電荷を容易に検出、制御することが可能である。しかし、外部帯電方式の場合、転写ローラ9に供給される電荷量は、転写ローラ帯電手段としてコロトロン帯電器10を用いた場合には放電電流値から、ローラ帯電器など接触式の帯電器を用いた場合には電源電流値から求めることは可能であるが、前述したように転写ニップ部で記録媒体に供給される電荷量を、これら転写ローラ帯電手段に接続された電源の電流値から直接求めることはできないため、各種の記録媒体に対して適切な電荷供給を行うことが難しい。
In the core metal application method, since the current flowing through the power source connected to the metal core is the amount of charge supplied to the transfer nip portion per unit time, the supplied charge can be easily detected and controlled. However, in the case of the external charging method, the amount of charge supplied to the
しかし、転写ニップ部通過前の転写ローラ表面電位をV0、転写ニップ部通過後の転写ローラ表面電位をV1、誘電体層厚みをt(m)、誘電体層の比誘電率をε、真空の誘電率をε0=8.85×10−12(F/m)とした時、転写ニップ部で記録媒体の単位面積に供給される電荷量σは、(1)式によって求められる。 However, the transfer roller surface potential before passing through the transfer nip portion is V 0 , the transfer roller surface potential after passing through the transfer nip portion is V 1 , the dielectric layer thickness is t (m), and the relative dielectric constant of the dielectric layer is ε, When the dielectric constant of vacuum is ε 0 = 8.85 × 10 −12 (F / m), the amount of charge σ supplied to the unit area of the recording medium at the transfer nip portion can be obtained by the equation (1).
σ=(V0−V1)×ε0×ε/t ………(1)
従って、転写ローラ9の誘電体層9aに用いる材料と厚みが決まれば、転写ニップ部で記録媒体16に供給される電荷量σは、転写ニップ部前後の転写ローラ9の表面電位から求められる。よって、転写ニップ部前後の転写ローラ9の表面電位を表面電位計で検出し、供給される電荷量が適切な値になるようにコロトロン帯電器10に印加する電圧値あるいは電流値を調整することが可能になる.
しかし、外部帯電方式の場合、転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位が図5に示すように1kVを超える値となるため、検出に用いる表面電位計として、検出範囲が1kV程度の安価なものを使用することができず、転写装置のコストが高くなるという問題がある.
ところで外部帯電方式は転写部材の表面層に誘電体を用いる方式であり、この表面層として前述の材料を用いることで環境の変化などによる表面電位の変化を小さく抑えることができる。特にPFA、PTFE、FEP、ETFE、PVDFなどのフッ素系樹脂は吸水率が小さいため、環境変化での帯電電位の変化を小さくすることができる.前記材料の24時間経過後の吸水率(試験法ASTM D570)を示せば下記の通りである。
σ = (V 0 −V 1 ) × ε 0 × ε / t (1)
Accordingly, if the material and thickness used for the
However, in the case of the external charging method, since the surface potential of the
By the way, the external charging method is a method in which a dielectric is used for the surface layer of the transfer member. By using the above-mentioned material as the surface layer, changes in the surface potential due to environmental changes can be suppressed to a small level. In particular, fluororesins such as PFA, PTFE, FEP, ETFE, and PVDF have a low water absorption rate, so that the change in charging potential due to environmental changes can be reduced. The water absorption rate (test method ASTM D570) after 24 hours of the material is as follows.
PFA<0.03%
PTFE<0.03%
FEP<0.03%
ETFE≒0.03%
PVDF=0.04〜0.6%
このことから、紙厚等の差により転写ニップ部通過後の転写ローラ9の表面電位が異なる際も、転写ニップ部通過後に、転写ローラ9の表面電位が一定になるように除電をした後に、再度帯電を行う構成とすることで、環境などの変化によらず帯電器10に供給する電流と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係を一定にすることが可能になる。
PFA <0.03%
PTFE <0.03%
FEP <0.03%
ETFE ≒ 0.03%
PVDF = 0.04-0.6%
For this reason, even when the surface potential of the
図6は、誘電体層を厚み50μmのPFAで構成し転写ローラ9をコロトロン帯電器10で帯電し、転写ニップ部通過後にACコロナ除電器12を設けて転写ローラ6を除電する構成(図1参照)を用いて、プロセス速度1700mm/sで印刷を行った際のコロトロン帯電器10の放電電流(放電によって放電ワイヤに流れた電流 横軸)と転写ローラ9の表面電位(縦軸)の関係を示した特性図である。
FIG. 6 shows a configuration in which the dielectric layer is composed of PFA having a thickness of 50 μm, the
図中の丸印は16℃で湿度20%RH、三角印は22℃で湿度40%RH、四角印は28℃で湿度80%RHの条件で試験を行って得た特性曲線である。この図から明らかなように、誘電体層に給水率の小さいPFAを用いることにより、環境の変化によらず帯電器10に供給する電流と転写ローラ9の表面電位との関係がほぼ一定にできることが分かる。この傾向はPTFE、FEP、ETFE、PVDFなど他のフッ素系樹脂で誘電体層を構成した場合も同様であることが、他の実験で確認されている。
The circles in the figure are characteristic curves obtained by testing at 16 ° C. and
芯金印加方式では、記録媒体の幅寸法が変化するとそれに伴い記録媒体外を流れる電流量が変化し、記録媒体に一定の電荷量を供給するには、転写ローラに供給する電流量を紙幅に応じて調整する必要がある。これに対して外部帯電方式の場合には、転写ニップ部で記録媒体に供給する単位面積当たりの電荷量を一定にすれば紙幅によらず同様の転写性能が得られるため、前記のようにコロトロン帯電器10に印加する電圧値あるいは電流値と転写ローラ6の電位の関係、および転写ニップ部通過後の転写ローラ6の表面電位が分かれば、前記式(1)の関係によって、コロトロン帯電器10に印加する電圧あるいは電流を適切な値に調整することが可能になる。
In the core metal application method, when the width dimension of the recording medium changes, the amount of current flowing outside the recording medium changes accordingly.To supply a constant amount of charge to the recording medium, the amount of current supplied to the transfer roller is set to the paper width. It is necessary to adjust accordingly. On the other hand, in the case of the external charging method, if the charge amount per unit area supplied to the recording medium at the transfer nip is constant, the same transfer performance can be obtained regardless of the paper width. If the relationship between the voltage value or current value to be applied to the
図7は、コロトロン帯電器10の放電電流あるいは放電電圧と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係を予め求めるための構成を示す図である。この例では直径が40mmの転写ローラ9を使用して、760mm/sの速度で回転し、転写ローラ9の表面とコロトロン帯電器10の放電ワイヤの間隔は9mmとした。転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位を測定するため、表面電位計35を設置した。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration for obtaining in advance the relationship between the discharge current or discharge voltage of the
図8は前述の構成でコロトロン帯電器10の放電電流と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係を求めた特性図、図9は同様にコロトロン帯電器10の放電電圧と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係を求めた特性図である。このようにして予め求められたコロトロン帯電器10の放電電流と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係、あるいはコロトロン帯電器10の放電電圧と転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位との関係は、図示しない記憶手段にテーブル形式で格納される。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the discharge current of the
図10は、コロトロン帯電器10の放電電流を種々変えた際の転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位(図8参照)と、転写ローラ電位検出手段11の検出電位から、(1)式を用いて算出した記録媒体16への供給電荷量(横軸)と、その際の感光体から記録媒体へのトナーの転写効率(縦軸)の関係を示した特性図である。
FIG. 10 shows (1) from the surface potential (see FIG. 8) of the
このように、コロトロン帯電器10から転写ローラ9へ供給する電荷量を、予め求めておいたコロトロン帯電器10の放電電流値と転写ローラ9表面電位との関係から求めた転写ニップ部通過前の転写ローラ9表面電位と、転写ニップ部通過後に設けた電位検出手段11の検出結果に基づいて、記録媒体16への供給電荷量が適切な値になるようにコロトロン帯電器10の放電電流値を調整することが可能になる。
As described above, the amount of charge supplied from the
従って、記録媒体16の厚み、種類や環境などに応じた適切な記録媒体16への供給電荷量を予め求めておき、転写前後の電位差V0−V1が適正値になるように、コロトロン帯電器10の放電条件を調整することで、記録媒体16の種類や環境変化によらず、適正な電荷を供給することが可能になり、劣化の少ない転写を長期にわたり安定して行うことができる。
Accordingly, an appropriate charge amount to the
また、転写ニップ部通過後の転写ローラ表面電位V1は、感光体上の付着トナー量によって変化し、付着トナー量が多いほど転写ローラ表面電位V1は低下する。従って、転写ローラ9の表面電位を電位検出手段11で測定する際には常に同じ印刷パターンが転写ニップ部を通過する際に行うことが好ましく、頁開始信号などから頁間が転写ニップ部に到達するタイミングを算出して頁間の非印刷領域(頁間非印刷領域)で行ったり、印刷データから白紙部が転写ニップ部に到達するタイミングを算出して白紙部で行うことで、安定した電位検出が可能になる。本発明では、前記頁間非印刷領域ならびに白紙部を含めて非印刷領域と定義する。
Further, the transfer roller surface potential V 1 after passing through the transfer nip varies depending on the amount of toner adhered on the photoconductor, and the transfer roller surface potential V 1 decreases as the amount of toner adhered increases. Accordingly, when the surface potential of the
従って、予め使用する各種の記録媒体、紙厚、環境に応じた適切な転写ニップ部で記録媒体の単位面積に供給される電荷量σ0の値と、同様に予め求めておいたコロトロン帯電器10に印加する電圧あるいは電流値と転写ローラ9の転写ニップ部通過前の表面電位の関係を図示しない記憶手段に格納しておく。そして電位検出手段11で検出した転写ニップ部通過後の転写ローラ9の表面電位V1と、記憶手段から読み出した転写ニップ部通過前の転写ローラ9の表面電位V0を用いて、図示しない演算手段によって式(1)から現在の電荷量σを算出し、図示しない比較演算手段によって適切な電荷量σ0を比較する。その比較結果ずれがある場合、適正値になるようコロトロン帯電器10に印加する電圧値あるいは電流値を修正する等、既知の制御手段を用いることで、紙厚や環境の影響を受けずに安定して画質劣化の少ない転写を行なうことができる。
Accordingly, the value of the charge amount σ 0 supplied to the unit area of the recording medium at an appropriate transfer nip portion corresponding to various recording media, paper thickness, and environment used in advance, and the corotron charger previously obtained in the same manner The relationship between the voltage or current value applied to 10 and the surface potential of the
図11は、前記実施例に係る転写装置を用いた連続紙プリンタの概略構成図である。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a continuous paper printer using the transfer device according to the embodiment.
同図に示すように感光体1の周面に沿って帯電装置2、露光装置3、現像装置4及び転写装置6が、それぞれ所定位置に配置されている。記録媒体16は記録媒体搬送装置36、37ならびにトラクタ17a、17bにより転写ニップ部に搬送され、転写装置6により記録媒体16上にトナー像が転写される。記録媒体16上のトナー像はプレヒータ38を通過時にトナー樹脂の転移温度付近まで加熱された後、ヒータを内蔵した加熱ローラ39とバックアップローラ40からなる定着装置41によりトナー像は記録媒体16に溶融固着され、その後機外に排出される。
As shown in the figure, a
図12は、図11に示す連続紙プリンタが2台接続されたタンデム型連続紙プリンタの概略構成図である。感光体1aや現像装置4aなどを備えた第1の連続紙プリンタP1と感光体1bや現像装置4bなどを備えた第2の連続紙プリンタP2が、反転装置Tを介して接続されている。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a tandem type continuous paper printer in which two continuous paper printers shown in FIG. 11 are connected. A first continuous paper printer P1 having a
第1の連続紙プリンタP1で記録媒体16の表面に第1の画像42が形成され、その記録媒体16は反転装置Tで表裏が反転されて、第2の連続紙プリンタP2で記録媒体16の裏面に第2の画像43が形成されることにより、記録媒体16に両面印刷を行うことができる。
A
本発明の転写装置を用いたことで、プロセス速度約1700mm/sの超高速で高画質の印刷を長期にわたり安定して行うことができる。 By using the transfer apparatus of the present invention, high-quality printing can be stably performed over a long period of time at an extremely high process speed of about 1700 mm / s.
1:感光体、2:帯電装置、3:露光装置、4:現像装置、5:清掃装置、6:転写装置、7:転写器ハウジング、8a、8b:ガイド、9:転写ローラ、9a:誘電体層、9b:弾性層、9c:転写ローラシャフト、10:転写ローラ帯電器、11:転写ローラ電位検出手段、12:コロトロン除電器、13:清掃部材、16:記録媒体、17a、17b:トラクタ、18:軸受け、19:支持アーム、20:軸受け、21:支持シャフト、22:第1プーリ、23:第2プーリ、24:第1タイミングベルト、25:第3プーリ、26:トラクタシャフト、27:第4プーリ、28:第5プーリ、29:第2タイミングベルト、30:記録媒体搬送モータ、31:出力軸、32:第6プーリ、33:第3タイミングベルト、34:側板、35:表面電位計、36:記録媒体搬送装置、37:記録媒体搬送装置、38:プレヒータ、39:加熱ローラ、40:バックアップローラ、41:定着装置、42:第1の画像、43:第2の画像、P1:第1の連続紙プリンタ、P2:第2の連続紙プリンタ、T:反転装置。 1: Photoconductor, 2: Charging device, 3: Exposure device, 4: Development device, 5: Cleaning device, 6: Transfer device, 7: Transfer device housing, 8a, 8b: Guide, 9: Transfer roller, 9a: Dielectric Body layer, 9b: elastic layer, 9c: transfer roller shaft, 10: transfer roller charger, 11: transfer roller potential detecting means, 12: corotron static eliminator, 13: cleaning member, 16: recording medium, 17a, 17b: tractor , 18: bearing, 19: support arm, 20: bearing, 21: support shaft, 22: first pulley, 23: second pulley, 24: first timing belt, 25: third pulley, 26: tractor shaft, 27 : Fourth pulley, 28: fifth pulley, 29: second timing belt, 30: recording medium transport motor, 31: output shaft, 32: sixth pulley, 33: third timing belt, 34: side plate, 5: surface potential meter, 36: recording medium transport device, 37: recording medium transport device, 38: preheater, 39: heating roller, 40: backup roller, 41: fixing device, 42: first image, 43: second P1: first continuous paper printer, P2: second continuous paper printer, T: reversing device.
Claims (7)
誘電体層を有して回転する転写部材と、
その転写部材が前記記録媒体と接触する転写ニップ部の転写部材回転方向上流側に前記転写部材と対向するように配置されて、前記誘電体層を転写部材の外部から帯電する転写部材帯電手段と、
前記転写ニップ部の転写部材回転方向下流側に前記転写部材と対向するように配置されて、前記転写部材の表面電位を検出する表面電位検出手段と、
前記転写部材が記録媒体を介して前記トナー像担持体と当接し回転している際に、前記記録媒体の特定領域に当接する転写部材の表面電位を前記表面電位検出手段で検出し、前記転写部材帯電手段の電圧あるいは電流設定値と転写部材の転写ニップ部通過前の表面電位との関係から予め求めた転写ニップ部通過前の転写部材表面電位(V0)と、前記表面電位検出手段で検出した転写ニップ部通過後の転写部材表面電位(V1)との差(V0−V1)が一定値になるように、前記転写部材帯電手段に印加する電圧値あるいは電流値を調整する制御手段と
を備えたことを特徴とする転写装置。 In a transfer device for transferring a toner image carried on a toner image carrier to a conveyed recording medium,
A transfer member rotating with a dielectric layer;
A transfer member charging means arranged to face the transfer member upstream of the transfer member rotation direction of the transfer nip where the transfer member contacts the recording medium, and charges the dielectric layer from the outside of the transfer member; ,
A surface potential detecting means disposed on the downstream side of the transfer nip portion in the rotation direction of the transfer member so as to face the transfer member, and detects a surface potential of the transfer member;
When the transfer member is in contact with the toner image carrier via the recording medium and rotating, the surface potential of the transfer member in contact with the specific area of the recording medium is detected by the surface potential detecting means, and the transfer The transfer member surface potential (V 0 ) before passing through the transfer nip portion obtained in advance from the relationship between the voltage or current setting value of the member charging means and the surface potential of the transfer member before passing through the transfer nip portion, and the surface potential detecting means The voltage value or current value applied to the transfer member charging unit is adjusted so that the difference (V 0 -V 1 ) from the detected transfer member surface potential (V 1 ) after passing through the transfer nip portion becomes a constant value. And a transfer unit.
前記転写装置が請求項1ないし4のいずれか1項に記載の転写装置であることを特徴とする静電記録装置。 A photosensitive member, a charging device that uniformly charges the surface of the photosensitive member, an exposure device that irradiates light on the surface of the charged photosensitive member to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image A developing device that forms a toner image by attaching toner, a recording medium conveying device that conveys a recording medium, a transfer device that transfers the toner image on the photosensitive member onto the recording medium, and a transferred recording medium In an electrostatic recording apparatus having a fixing device for fixing a toner image,
An electrostatic recording apparatus, wherein the transfer apparatus is the transfer apparatus according to claim 1.
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