JPH02291578A - ローラ転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、電子写真などの静電記録装置におけるロー
ラ転写装置に関する。

（従来の技術） 従来、トナー担持体よりトナーを静電的に転写紙に転写
する装置にコロナチャージャーを用いる方式と、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方
式とが存在している。

コロナチャージャーを用いる方式の転写装置は装置の構
成が簡単であるため、一般のモノクロ用複写機に広く採
用されているが、この方式の装置は、転写紙の背面から
コロナチャージャーで電荷を発生させて転写紙に付着し
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
持体より転写紙に転写するものであるため、コロナチャ
ージャーによる電荷の発生量が同じであっても転写紙の
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。そして、一般には転写紙として使用される普通紙
では環境湿度によりその電気抵抗値が大きく変化するた
め、カラー記録のような色トナーを重ね合わせて色表現
するを行なう場合、色バランスがくずれ、安定したカラ
ー記録ができない問題点があった。また、モノクロ記録
においても、環境湿度により画像間濃度が変化すること
がしばしば起こる問題点があった。さらに、転写紙がト
ナー像担持体と接触する時と離脱する時に転写紙の帯電
電荷による気体放電が生じ、転写紙に転写されたトナー
が飛散し、画像が乱れる問題点もあった。

これらはモノクロ記録の場合にも問題となる点があるが
、特にカラー記録では転写紙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、各色のトナー画像を乱さずに精度良く重ね合わせる
ことが強く求められる故に、その解決が待望されていた
。

そこで、これらの問題点を解決するために従来から種々
の提案がなされている。その一つとして、例えば特開昭
５６−１６４３７０号公報に開示されているように中空
ドラムに貼り付けた絶縁性メッシュの背面、つまり転写
紙と接触しているメッシュの反対側よりコロナ放電を行
なって転写紙に帯電させ、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て
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
方式がある。

しかしながら、このような方式であっても、環境湿度に
より変化する転写紙の電気抵抗により転写効率が変化し
てしまうという問題点は解決されない。

これに対して、特開昭５０−２２６４０号公報に開示さ
れているようにソフトな導電性ゴムローラを転写ローラ
として用いる方式も提案されている。第５図はこのよう
な転写ローラを用いる静電記録装置の構成を示している
。この第５図の静電記録装置では、トナー担持体として
の有機感光体１０１にチャージャー１０２を用いて負電
荷１０３を与え、この負電荷１０３を有する有機感光体
１０１上にレーザ光などによる光信号１０４を照射し、
反転した静電潜像を形成させる。そして、この静電潜像
を有機感光体１０１上の表面電位と同程度の６００Ｖの
負電圧でバイアス１０５させた負極性のトナーを有する
現像器１０６で現像し、可視像１０７を有機感光体１０
１上に形成する。

一方、転写ローラ１０８には８００Ｖ前後の正電圧１１
０を印加しておき、転写紙１０９を有機感光体１０１と
転写ローラ１０８との間に搬送し、両者の圧接している
間を通る際に有機感光体１０１上に形成されている可視
像１０７のトナーを有機感光体１０１の表面から転写ロ
ーラ１０８側に移動させるようにして転写紙１０９上に
トナー画像１１１を形成する。

そして、有機感光体１０１上に残留したトナー１１２は
クリーナ装置１１３により清掃し、かつ有機感光体１０
１上の静電荷は消去ランブ１１４により消去し、有機感
光体１０１を次の転写に備えさせる。

なお、この静電転写装置にあっては転写紙１０９の紙幅
よりも大きい有機感光体１０１上の不要な画像部のトナ
ーは転写ローラ１０８上に直接転写され、転写ローラ１
０８に汚れが生じる。また転写紙１０９の搬送ミスが生
じた場合にも、有機感光体１０１の上のトナー画像すべ
てが転写ローラ１０８上に付着する。さらには装置が正
常運転している場合でも、浮遊トナーの付着により転写
ローラ１０８が汚れることもある。

そこで、この転写ローラ１０８上のトナー汚れを転写ロ
ーラ１０８の周辺に設けられたクリーニングブレード１
１５により拭き取り、トナー受け１１６中に廃トナー１
１７として集めるようにしている。

このような転写ローラを用いた静電転写装置の場合には
、発泡性の導電性ゴムローラを用いて転写紙とトナー像
担持体の間に電界をかけるので転写紙が帯電せず、従っ
て環境湿度に対して安定した転写効率を得ることができ
る。また、導電性ローラが圧縮されるに従いその電気抵
抗が連続的に低下するので、導電性ローラとトナー像担
持体との接触点、つまりトナー転写点で導電性ローラの
電気抵抗が最も低くなって転写電界が十分強くなり、両
者の接触前と離脱時には電気抵抗が高くなるために電界
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、転写画像の乱れを少なくできる利点が
ある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような発泡性導電ゴムローラを転写
ローラとして用いるローラ転写装置にあっても、次のよ
うな問題点があった。その一つは、発泡性導電ゴムロー
ラの形状を精度良く制作することができない問題点であ
る。また、発泡性ゴムローラに導電性を与えるためには
一般に導電性カーボンブラック等の導電性粒子をゴム素
材に混入するが、その混入率によってローラの弾力性も
変化するために所望の弾力性が得ることが技術的に難し
い問題点もあった。さらに、発泡性導電ゴムローラの内
部の気泡内で放電が生じ、発泡性導電ゴムローラの寿命
を短くしたり、この放電によりが質が劣化するなどの問
題点もあった。

またさらに、転写ローラとトナー担持体との接触圧力が
大きい場合には、トナー像の中央部でトナーが転写紙に
転写されない“中抜け”現象が生じ、画質を劣化させる
問題点もあった。さらに加えて、トナー像担持体と転写
ローラとの接触幅が機械振動などにより変化すると画像
濃度が変動し、画質が劣化する問題点もあった。そして
、この最後の問題点は、湿度の高い雰囲気において特に
顕著に発生する現象である。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、環境湿度の影響が少なく、所望の弾力性と抵抗性
とを独立に得ることができる構造の転写ローラを用いる
ことにより、周囲環境条件に左右されず、中抜け現象の
発生もなく、転写時に画像濃度の変動が少ないローラ転
写装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明のローラ転写装置は、可撓性抵抗層と可撓性導
電層との積層体により発泡性弾性支持柱体を被覆し、こ
の支持柱体の中央にシャフトを貫通させて転写ローラを
構成し、この転写ローラの両端部外周に当該転写ローラ
の半径よりも若干小さい半径を有する剛性ガイドリング
を取り付け、トナー像担持体に前記転写ローラをその両
端の剛性ガイドリングと共に密着させて回転させ、トナ
ー像担持体と転写ローラと密着部分に転写紙を通してト
ナー像を転写紙上に転写するようにしたものである。

（作用） この発明のローラ転写装置では、可撓性のある抵抗層と
導電層との積層体を発泡性弾性支持柱体に被覆して転写
ローラを構成することにより、転写紙とトナー像担持体
とをソフトに接触させることができ、しかもトナー像担
持体と転写ローラとを接触させるときには転写ローラの
半径によりも若干小さい半径の剛性ガイドリングがトナ
ー像担持体と接触することによりガイドリングの半径．
以上に大きく転写ローラが変形することがなく、中抜け
現象を生じさせないで安定した接触圧で転写が行なえる
。

また、発泡性弾性支持柱体に対してその外周に抵抗層と
導電層とを被覆することにより、環境湿度の影響を受け
に＜＜シ、画像濃度変動の少ないトナー転写ができる。

さらに、正電圧を印加する部分が発泡性弾性支持柱体で
はなくてその外周に被覆した導電層と抵抗層であるため
に、気泡中での放電が生じることを防止でき、寿命の長
期化が図れる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示しており、１は抵抗層
、２は導電層、３は弾カ的に変形可能な発泡性弾性支持
柱体、４は金属シャフトである。

抵抗層１はポリエステル、ポリエチレン、塩化ビニール
などの合成樹脂、あるいはゴムに導電性カーボン、銅、
ニッケルなどの微細金属粒子などの導電性微粒子を分散
させたもの、あるいは導電性高分子樹脂などの可撓性に
優れた抵抗性シートを用いることができる。

抵抗層１の抵抗値は、単位面積当りの断面方向抵抗が５
Ｘ１０’〜１０９Ω・ｃｄの単位が望ましく、特に１×
１０８〜３Ｘ１０’Ω／Ｃ一の範囲が好適であり、また
樹脂抵抗層１が適当な柔軟性を保つために、その厚さは
０．０２〜２　ｍｍの範囲にあることが望ましい。この
結果、抵抗層１の体積抵抗としては、２．５Ｘ１０８〜
５Ｘ１０”Ω・国の範囲で、望ましくは５Ｘ１０８〜Ｉ
ＸＩＯ’°Ω・備の範囲がよい。そしてこのような抵抗
層１の体積抵抗値の制御は、樹脂あるいはゴムへの導電
性微粒子の混入率を変えるか、またはフッ素系樹脂のよ
うな高分子樹脂中に混入させるイオン供与体量を変える
ことにより行なうことができる。

また、抵抗層１の体積抵抗値は外部からの圧力および温
度・湿度などの環境条件の変化に対して変わらないかそ
の変化が小さいことが望まれるが、樹脂シート構造は内
部に空気室を持たないので、発泡構造と比較して湿度に
対して抵抗値が安定している。

このような特性を持つことにより、紙、封書、葉書など
の厚みの異なる転写紙が圧接状態にあるトナー担持体と
転写ローラとの間に入ってきても、あるいは温湿度にか
かわらず電気的トナー転写条件を同じに維持することが
できる。

また、抵抗層１の表面は、平滑であるほうが望ましく、
不要なトナーが抵抗層１の表面に累積すると転写紙の背
面を汚すことになるが、表面を平滑に保つならばこのト
ナー除去がしやすくなる。

導電層２はポリエステルなどに導電性カーボンなどの導
電性微粒子を分散させた導電性樹脂、金属の薄いシート
、あるいは導電性接着剤などを用いることができる。そ
して、導電層２の体積抵抗値は、抵抗層１のそれよりも
低くなければならず、１×１０６Ω・（１）以下である
ことが望ましい。また、導電層２と抵抗層１とは電気的
な接続が確保されなければならない。さらに導電層２の
厚みも弾性支持柱体３の柔軟性を損なわないためにでき
る限り薄いほうが好ましく、そのために抵抗層１と導電
層２との厚みの和を弾性支持柱体３の厚みの１０分の１
以下にすることにより弾性支持柱体３の機能を維持する
ことができる。

弾力的に変形可能な発泡性弾性支持柱体３としては発泡
ゴムスポンジ、発泡ポリエチレン、発泡ウレタンなど、
圧縮変形可能な弾性材を利用することができる。そして
、転写ローラ５がトナー像担持体に繰り返し一部を圧接
して用いられるので、弾性支持柱体３は圧接時に柔軟に
変形し、しかも圧接解放時には速やか原形に復元するこ
とが必要であり、かつこの繰り返しに対して安定に動作
することが必要であり、そのためには耐クリープ、耐塑
性変形に優れた材料が望ましい。

また発泡性弾性支持柱体３の発泡構造としては、連続発
泡構造、独立発泡構造のいずれであっても構わないが、
連続発泡構造とすると周囲温度にかかわらず形状が安定
しているので、好適に使用することができる。さらに弾
性支持柱体３の柔軟性は構成材料、発泡構造、発泡の程
度などを変えることにより任意のものを得ることが可能
であり、独立気泡構造のスポンジゴム硬度３０と同等以
下の硬度が好適に用いられる。

加えて、弾性支持柱体３の厚みは、それが薄すぎると柔
軟構造が機能しないので、２ＩＩＩＩ１以上は必要であ
る。

さらにまた、第１図に示すように弾性支持柱体３の端部
より導電処理を施すことにより一部を導電性弾性部６と
することができ、このような構造にするならば導電性弾
性部６に導電層２とシャフト４とを電気的に接続するこ
とができるようになり、シャフト４に給電することによ
り抵抗層１に電圧を印加することが可能となる。なお、
この抵抗層１に電圧を印加するための構造としては、導
電層２の一部を露出させ、そこから給電するようにする
こともできる。

次に、第１図に示す転写ローラ５の製造方法を説明する
。８關φのＳＯＳシャフト４の周囲にゴム硬度２０の発
泡ウレタンを注型により厚さ１０關形成し、発泡性弾性
支持柱体３とする。そして、この弾性支持柱体３の両端
に導電処理を施して、弾性支持柱体３の両端部に幅約５
＋ＩＩＩ１の体積抵抗値Ｉ　Ｘ　１　０’Ω・印の導電
性スポンジ層７を形成する。

さらに弾性支持柱体３の外周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１×１０４Ω・ω
に調整した導電層２を形成し、さらに外周にフッ素系樹
脂中にイオン供与体を混入し、体積抵抗値を２．５Ｘ１
０”Ω・■に調整した抵抗層１を各々０．１順の厚さに
注入形成する。

そして、最後に転写ローラ５の両端に転写ローラ５の半
径より約３００μｍ小さい半径のデルリンなどの非圧縮
性絶縁体から成るガイドリング７を嵌め込む。

このようにして得られる転写ローラ５を用いたローラ転
写装置の要部が第２図に示されている。

この第２図のローラ転写装置では、トナー担持体８上の
トナー像９はトナー像担持体８の矢印方向の回転にした
がって区間Ｂ−Ｃのトナー転写部に移送される。そして
、トナー転写部ではトナー像９は転写紙である普通紙１
０に圧接される。

この間、トナー像９には高圧発生電源１１により供給さ
れるトナー像の静電荷（ここでは負極性）と逆極性の高
圧の転写電圧が作用し、トナー像９が静電的に普通紙１
０に転写され、普通紙１０上に画像１２を形成する。

この時の高圧転写電圧は、トナー像担持体８上の静電荷
と逆極性のトナーがトナー像担持体８上の静電荷の上に
形成される正規現像の場合には約２ＫＶ近辺の電圧を必
要とし、逆にトナー像担持体８上の静電荷と同極性のト
ナーがトナー像担持体８上の静電荷の消去された部分に
形成される反転現像の場合には約ＩＫＶ近辺の転写電圧
が必要である。

区間Ｂ−Ｃのトナー転写部では、転写ローラ５の弾性支
持柱体３の弾力的な変形と転写ローラ５の半径よりも若
干小さい半径のガイドリング７によりトナー像担持体８
と普通紙１０とが一定のニップ幅で密着する。この区間
では、弾性支持柱体３の柔軟な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、抵抗層１は体積抵抗
値の圧力異存性がないので、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。

一般にローラ転写では、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紙に転写されない中抜け現象
を生じ、例えば文字記録では白抜き文字、すなわち文字
形の枠のみが記録されることが起こる。第３図は、第２
図に示すローラ転写装置を用いた時の転写圧力と中抜け
の生じる割合との関係を示しているが、ここでは中抜け
の現れる割合として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占める割合で
示している。

この第３図において、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たことになるが
、反面、転写圧力が低すぎるとニップ幅が狭くなり、転
写濃度が低下してしまう。

この発明の実施例の転写装置では、約３００ｇｌＣ一以
下の範囲の転写圧力が適しており、好ましくは約２００
ｇ／ｃ一以下の転写圧力が適当である。

そのため、転写ローラ５の弾性層１のゴム硬度は３０度
以下が適当である。そして、この時の転写ローラの変形
量は半径方向に３００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ
以下で、ニツブ幅は３ＩＩＩ１以下、好ましくは２醋以
下が適当である。なお、このニップ幅出来丸転写時間は
変動の範囲では、転写画像に濃度変化は生じない。

さらに第４図は、この時の環境湿度をパラメータにした
転写ローラの半径方向の変形量に対する転写効率９０％
以上を与える最適転写ローラ抵抗値の範囲を斜線部で示
したものであり、転写ローラの半径方向の変形量は転写
ローラの半径と転写紙の厚さとの和からガイドリングの
半径を差し引いた値であり、転写ローラ抵抗値は抵抗層
１０単位面積当りの抵抗値である。

ここで、トナーの転写効率は転写紙に転写されたトナー
量（転写トナー量と称する）とトナー像担持体に残った
トナー量との和に対する転写トナー量の割合を百分率で
表したものである。

抵抗層１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。抵抗層１の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が生じた
り、電荷注入による逆極性トナーが発生し、転写効率が
著しく低下する。また、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、転写効率が低下する
。そこで、第４図に示すように、この実施例のローラ転
写装置では、転写ローラの抵抗層１の単位面積当りの断
面方向抵抗値として５Ｘ１０’〜１０９Ω・Ｃ−の範囲
が望ましく、特にＩ　Ｘ　１　０８〜３×１０８Ω・Ｃ
一の範囲が好適に使用できる。

また、ローラ変形量が大きくなりすぎるとトナー像担持
体と転写紙および転写ローラとの間の接触時間、つまり
転写時間を決定する転写ローラのニップ幅が増加する。

この第４図はトナー像担持体が１００＋ｎ／秒の速度で
移動し、転写効率が９０％を与えるのに必要なローラ抵
抗値と許容ローラ変形量とを示したものであるが、転写
ローラの許容変形量は半径方向に３００μｍ以下、好ま
しくは１５０μｍ以下の範囲が好適であることを示して
いる。したがって、ガイドリングとしては、転写ローラ
の半径の３００μｍを超えない範囲で若干小さくするた
め、好ましくは１５０μｍ程度にするのが良い。

一般には、トナー像担持体の速度がより大きくなると同
一ニツブ幅に対応する転写時間が短くなるが、変形量３
００μｍに相当するニツブ幅でも転写画像の濃度変動は
ない。そして、トナー像担持体の速度が遅くなると転写
時間が長くなり、画像濃度の変動が生じるが、変形量１
５０μｍに相当するニツブ幅ではこの影響は小さいもの
である。

したがって、この点からもローラ変形量は前記の範囲が
望ましい値であるといえる。

なお、ガイドリングは硬い絶縁体から構成されるため、
トナー像担持体を破損しないように画像形成領域ではな
いトナー像担持体の周辺部で接するようにすることが望
ましく、またガイドリング上に柔らかなゴムなどを被覆
してトナー像担持体との接触摩擦を大きくすれば、転写
ローラの回転をよりしやすいものとすることができる。

このように、転写ローラとして発泡性弾性支持柱体の外
周に導電層と抵抗層とを被覆し、ガイドリングにより転
写ローラが３００μｍを超えない範囲で、好ましくは１
５０μｍを超えない範囲で変形するように規制すること
にしているため、環境湿度９０％以上であっても９０％
以上のトナー転写効率が得られるのである。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、可撓性抵抗層と可撓性
導電層とを発泡性弾性支持柱体に被覆して転写ローラを
構成しているため、高電圧を印加する導電部に従来のよ
うに気泡室が存在せず、気中放電により劣化することが
なく、長期に渡って安定した転写性能を維持することが
できる。また、剛性ガイドリングにより転写ローラの変
形量を規制するようにしているため、トナー像担持体に
対する転写ローラの接触部分が広くなって中抜け現象が
発生することもなく、良好な転写画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の転写ローラの断而図、第
２図は上記の転写ローラを用いたローラ転写装置のトナ
ー像担持体と転写ローラとの接触転写部分を示す説明図
、第３図は上記の実施例における転写圧力と転写特性と
の関係を示すグラフ、第４図は上記の実施例における転
写ローラの半径方向の変形量に対する最適なローラ抵抗
値の範囲を示すグラフ、第５図は一般的なローラ転写装
置の原理説明図である。 １・・・抵抗層　　　　　　２・・・導電層３・・・発
泡性弾性支持柱体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性抵抗層と可撓性導電層との積層体により発
   泡性弾性支持柱体を被覆し、この支持柱体の中央に、シ
   ャフトを貫通させて転写ローラを構成し、 この転写ローラの両端部外周に当該転写ローラの半径よ
   りも若干小さい半径を有する剛性ガイドリングを取り付
   け、 トナー像担持体に前記転写ローラをその両端のガイドリ
   ングと共に密着させて回転させ、トナー像担持体と転写
   ローラと密着部分に転写紙を通してトナー像を転写紙上
   に転写することを特徴とするローラ転写装置。
2. （２）前記ガイドリングの半径が３００μｍを超えない
   範囲で前記転写ローラの半径よりも小さくし、かつ前記
   転写ローラの表面の前記可撓性抵抗層の単位面積当りの
   断面方向の抵抗値を５×１０＾７〜１０＾９Ω・ｃｍ＾
   ２とすることを特徴とする請求項１のローラ転写装置。