JP5482005B2 - 転写装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、表面を帯電した転写ローラ等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好ましく適用される技術に関するものである。

電子写真方式を用いたプリンタの転写方式としては、ローラやベルト等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、図１０に示すような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。例えば、特許文献１（特開２００９−１５０６５号公報）、特許文献２（特開２００８−２５７２２５号公報）、特許文献３（特公昭５７−１０４２７号公報）、特許文献４（特公昭６２−３４２３号公報）、特許文献５（特開昭５１−１５１５４４号公報）、特許文献６（特開昭４９−１８３３５号公報）等が挙げられる。

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等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、電流の供給を行ったりする必要があることから、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等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。このため、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。

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等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ない。このため、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）といった耐久性に優れた材料を用いることが可能であり、耐久性の面からも有利であり、短時間に大量の印刷を行う高速プリンタに用いても転写ローラの交換頻度を少なくすることができる。

外部帯電方式は、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、転写ローラ表面に予め電荷を与えているため、印刷速度が高速になっても電荷移動の遅れが少なく、十分な転写電界を形成できるというメリットがある。一方で、この外部帯電方式は、予めローラ表面に電荷を与えているため、転写ニップ入口部での電界が強くなり、記録媒体と転写ローラ間、記録媒体とトナー像担持体間での放電が、芯金印加方式と比べて発生しやすく、放電による印刷画像の白抜けやトナー散りが発生しやすいという問題がある。

そこで、本発明は、上述したような事情に鑑みて、転写ニップ入口での放電に伴う白抜けやトナー散りが発生せず、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画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての転写装置は、トナー像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置であって、最表面に誘電体層が設けられ回転する転写部材と、転写部材が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転写部材と対向するように配置した帯電手段と、を有し、帯電手段は、誘電体層に電荷を付与するとともに、誘電体層への電荷と同極性の電荷を記録媒体のトナー像転写面の裏面に付与し、帯電手段は、印加される電圧に応じて放電する放電手段と、放電手段による放電領域を転写部材と記録媒体とに限定する領域限定手段と、を有し、領域限定手段は、記録媒体に近い面とそれ以外の領域とを絶縁し、記録媒体に近い面は放電手段に印加される電圧と同極性の電圧を印加し、それ以外の領域には電圧を印加しないことを特徴とする。

また、上記の転写装置において、帯電手段は、誘電体層に付与する電荷と記録媒体に付与する電荷の割合を調整する電荷調整手段を有することを特徴とする。

また、上記の転写装置において、帯電手段はコロトロン帯電器であることを特徴とする。

本発明の一側面としての画像形成装置は、上記の転写装置を搭載したものである。

本発明によれば、転写ニップ入口での放電に伴う白抜けやトナー散りが発生せず、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画像形成装置が実現できる。

本発明の実施形態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。 本発明の実施形態に係る転写装置に用いられる転写ローラの拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る転写装置の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る転写装置の動作を説明するための概略構成図である。 転写ローラ帯電電位と記録媒体への供給電荷量の関係を示す特性図である。 本発明の実施形態に係る転写装置の拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る連続紙プリンタの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る連続紙カラープリンタの概略構成図である。 本発明の実施形態に係るタンデム型連続紙プリンタの概略構成図である。 プリンタの転写方式（外部帯電方式）を説明するための図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る転写装置を用いた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。本実施形態では、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、清掃装置５、転写装置６が図に示すように配置されている。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。

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。

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転写ローラ帯電器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、転写ローラ電位検出手段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等を備えている。なお、転写ローラ帯電器１０にはコロトロン帯電器を使用している。

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。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、その上に形成された導電性の弾性層９ｂ、その上に形成された誘電体層９ａを有している。

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、クロロプレンゴム等の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等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。

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）等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）等のフッ素系樹脂フィルムに代表される高抵抗誘電体フィルムを用いることができる。体積抵抗率は１０¹¹Ω・ｃｍ以上が好ましい。特に、耐オゾン性に優れ離型性も良い、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）や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。

図３は、転写ローラ帯電器の構成を説明するための図である。転写ローラ９に対向して転写ローラ帯電器１０が配置されている。転写ローラ帯電器１０は、コロトロン帯電器であり、放電ワイヤ５０と該放電ワイヤ５０を囲む形状の接地されたシールド板５１とで構成される。また、転写ローラ帯電器１０は、転写ローラ９のほかに、記録媒体１６のトナー像を転写する面とは反対側の面にもワイヤ５０からの放電電荷の一部が供給されるように、シールド板５１の形状、転写ローラ帯電器１０の位置が設定されている。

このような構成とすることで、転写ニップ部に到達する以前に記録媒体１６のトナー像を転写する面の裏面にトナーと逆極性の電荷が供給され、次いで転写ニップ部で表面に電荷を付与された転写ローラ９に押圧されることで記録媒体への転写が行われる。また、転写ニップ部への進入以前に記録媒体１６裏面に付与された電荷と転写ローラ９に付与された電荷の積算で、転写ニップ部での記録媒体１６と感光体１間の電界が決まることになる。そして、転写ニップ部への進入前に記録媒体１６に電荷を与えず、すべて転写ローラ９表面に同等の電荷を与える場合に比較して、ガイド８ｂから転写ニップ部に到達するまでの記録媒体１６の表面、裏面の電界変化が緩やかになる。このため、転写ニップ部入口での空隙放電が抑制され、放電による白抜けやトナー散り等の不具合が発生することなく、十分な転写効率を得ることが可能になる。

図４は転写装置６の動作を説明するための図で、図４（ａ）は印刷待機時、図４（ｂ）は印刷時の状態を示す図である。図４（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。そして、図４（ｂ）に示すように、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。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。

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、前述の離間時に回転が始まり、その状態で転写ローラ帯電器１０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。

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。

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（デュープレックス）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。

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う場合、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するため、記録媒体に供給される電荷量が少なくなり、転写効率が低下してしまう。したがって、記録媒体１６の厚み、種類や環境等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、転写ローラ帯電器１０の放電条件を調整する必要がある。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係る転写装置の構成を示した図である。本実施形態の転写装置は、コロトロン帯電器である転写ローラ帯電器１０のシールド板を、記録媒体１６に近い面とそれ以外の面とを絶縁し、記録媒体１６に近い面には放電ワイヤ５０と同極性の電圧を印加し、それ以外の面のシールド板は接地する構成としている。このような構成とすることで、記録媒体１６の厚さや、環境が変化した際に、記録媒体に近い面に印加する電圧を調整し、転写ローラ９に供給する電荷量と記録媒体１６の裏面に供給する電荷量の比率を調整することが可能となる。また、記録媒体厚みや環境の変化に対し、より最適な条件設定が可能となり、転写ニップ入口放電に対する尤度を増すことが可能となる。

［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態に係る連続紙プリンタの概略構成図である。本実施形態の連続紙プリンタは、第１実施形態あるいは第２実施形態の転写装置を搭載する。図７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、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及びトラクタ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。

［第４実施形態］
図８は、本発明の第４実施形態に係る連続紙カラープリンタの概略構成図である。本実施形態の連続紙カラープリンタは、第１実施形態あるいは第２実施形態の転写装置を２次転写装置として用いたものである。図８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が色数分それぞれ所定位置に配置され、１次転写ローラ６０によって各色のトナー像が中間転写体６１上に転写される。

記録媒体１６は、記録媒体搬送装置３６、３７及びトラクタ１７ａ、１７ｂにより２次転写ニップ部に搬送され、２次転写装置６により記録媒体１６上にトナー像が転写される。本実施形態の転写装置を２次転写に用いたことで、色重ねによって中間転写体上でのトナー付着量が増大するカラー機でも、十分な転写効率が２次転写ニップ入口での放電による白抜け等の不具合が発生することなく得られる。

［第５実施形態］
図９は、本発明の第５実施形態に係るタンデム型連続紙プリンタの概略構成図である。本実施形態のタンデム型連続紙プリンタは、連続紙プリンタが２台接続されたものである。感光体１ａや現像装置４ａ等を備えた第１の連続紙プリンタＰ１と感光体１ｂや現像装置４ｂ等を備えた第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。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。

本実施形態のタンデム型連続紙プリンタでは、上述した第１実施形態あるいは第２実施形態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。

なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

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 上部ガイド
８ｂ 下部ガイド
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
１７ トラクタ
５０ 放電ワイヤ
５１ シールド板

特開２００９−１５０６５号公報 特開２００８−２５７２２５号公報 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

Claims (4)

1. トナー像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置であって、
   最表面に誘電体層が設けられ回転する転写部材と、
   前記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した帯電手段と、
   を有し、
   前記帯電手段は、前記誘電体層に電荷を付与するとともに、前記誘電体層への電荷と同極性の電荷を前記記録媒体のトナー像転写面の裏面に付与し、
   前記帯電手段は、印加される電圧に応じて放電する放電手段と、前記放電手段による放電領域を前記転写部材と前記記録媒体とに限定する領域限定手段と、を有し、
   前記領域限定手段は、前記記録媒体に近い面とそれ以外の領域とを絶縁し、前記記録媒体に近い面は前記放電手段に印加される電圧と同極性の電圧を印加し、それ以外の領域には電圧を印加しないことを特徴とする転写装置。
2. 前記帯電手段は、前記誘電体層に付与する電荷と前記記録媒体に付与する電荷の割合を調整する電荷調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記帯電手段はコロトロン帯電器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の転写装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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