JPH0766220B2

JPH0766220B2 - トナー転写装置

Info

Publication number: JPH0766220B2
Application number: JP63260089A
Authority: JP
Inventors: 肇山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1995-07-19
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH02106775A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、複写機あるいはプリンタなどのハードコピー
装置に利用できるトナー像の転写装置に関する。

従来の技術現在、広く複写機やレーザプリンタに用いられている電
子写真装置においては、例えば電子写真感光体のような
静電潜像保持体上に静電潜像を書き込んだ後、帯電した
トナーを静電付着させ現像し、その後トナーの極性とは
逆極性の電圧を印加したコロナ帯電器を用いて普通紙に
コロナ転写し、普通紙上にトナー像を得る方法がよく知
られている。

発明が解決しようとする課題このようなコロナ転写方法では、高湿度環境下において
普通紙が空気中の水分を吸収した時には、トナー像の転
写不良を起こすことが知られている。

この原因を検討すると以下の通りである。すなわち、普
通紙は主としてセルロースでできているために、通常の
環境下では絶縁物であるが、環境湿度が70％以上になる
と吸湿度が12％を越え、その抵抗値が半導体領域である
10¹²cm以下に低下することが判った。このような状態で
紙の背面からコロナ転写しようとすると、第２図に示す
ように、転写器であるコロナ帯電器１より発生して転写
コロナ電荷２が転写紙３を通して感光体４上のトナー５
にまで洩れ、トナーの帯電極性が初期帯電極性から逆転
し、紙に静電的に引っ張られず転写不良が発生すること
が判った。このようなときには、転写コロナに印加する
電圧を、紙を通してコロナ電荷が洩れない程度にまで低
く設定すれば、吸湿紙でも良好に転写できることが判っ
たが、この様なコロナ電圧の低い設定条件では乾燥時に
逆に転写電圧不足による転写不良を起こすことが判っ
た。

本発明はかかる点に鑑み、静電画像保持体上に記録され
たトナー像をコロナ転写する装置において、紙の吸湿の
程度に関わらず、常に安定して良好に転写することので
きるトナー転写装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、トナー像を担持した静電像保持体の対向位置
にコロナ帯電器を設けて、前記トナー像を転写紙にコロ
ナ転写する転写装置であって、前記転写紙が前記対抗位
置に突入する経路にあり、かつ前記転写紙に接触させる
位置に、前記コロナ転写の極性と逆極性の電圧を印加し
た導電性電極を、前記コロナ帯電器より川上側で配置し
たトナー転写装置である。

作用前述のように、高湿度時には普通紙の背面からコロナ転
写しようとすると、紙が空気中の水分を吸収し抵抗が下
がり、紙の中の転写電荷量が適正量より過剰になり、紙
を通して感光体上のトナーにまで洩れトナーの極性が逆
転する。このとき紙の一部に導電性電極を接触させてお
き、この導電性電極にコロナ転写の極性と逆極性の電圧
を印加しておくと、紙自身の抵抗値が環境によって変化
することを逆に利用して、高湿時の転写を良好にでき
る。

すなわち、第３図（ａ）（ｂ）に示すように、紙６の表
面に導電性電極７を接触させておき、転写コロナの極性
と逆極性の電圧を導電性電極７に印加すると、高湿度時
には転写紙６の抵抗が下がるため転写位置において過剰
になった電荷が転写紙６を通して導電性電極７に引き込
まれ、この電荷が紙６を通過して感光体８側に洩れるの
を防ぐことができる。

ところが一方、乾燥時には転写紙６が吸湿していないた
め紙の抵抗が高くなるため、導電性電極７に電圧を印加
しても転写紙６の内部を電荷が流れることはなく、この
導電性電極による電圧印加が転写性能に影響を与えるこ
とはない。すなわち、転写コロナ条件を乾燥時の紙の状
態に合わせて設定しておけば、高湿度時には紙の抵抗が
下がり自動的に導電性電極の効果が現われ転写条件を高
湿時の条件に最適化できる。このため何等特殊な湿度セ
ンサやスイッチを必要とせず、乾燥時と高湿時において
自動的に転写条件が最適化される転写装置が得られる。

さらに、第４図に示すように、この導電性電極９を転写
紙10に誘電体ベルト11を介してコロナ転写する方式に適
用したときには、１）先に述べた高湿時での転写性能が
向上するのみでなく、２）転写紙10が感光体12に接触す
る前に誘電体ベルト11に静電的に吸着され、感光体12に
転写紙10が吸着されることがなく感光体12からの分離性
能が向上する新たな効果が発生する。

この２番目の効果である感光体からの紙の分離性能をさ
らに向上するには、第５図に示すように誘電体ベルト13
の内側に新たに吸着用コロナ帯電器14を設置し、このコ
ロナ帯電器14に導電性電極15に印加する電圧16と逆極性
の電圧17を印加すると効果的であることが判った。これ
は、互いに逆極性の電圧を印加した導電性電極15とコロ
ナ帯電器14に挟み込まれる形で、転写紙18と誘電体ベル
ト13が接触するために、紙18とベルト13との静電引力が
極めて強くなり、感光体19からの分離性能が向上するた
めである。

さらにこの第５図に示す構成では、転写紙18と転写ベル
ト13との密着性がよくなり、間に不均一な空気層が除去
されるために新たに第３の効果が現われることが判っ
た。この第３の効果とは、感光体上に複数色のトナー像
を重ね合わせてカラー像をつくり紙に一括転写する方式
のカラー電子写真装置において、トナーの転写性が著し
く向上することである。このような装置では、感光体上
に付着したトナーは複数回コロナ帯電を浴び続けるた
め、感光体上のトナーは現像された順番によって異なっ
た電荷量に変化し、それらトナー毎に最適転写条件が異
なった。極端な場合には、最初に現像されたトナーが紙
に転写される条件では最後に現像されたトナーが転写さ
れず、逆に最後に現像されたトナーが転写される条件で
は最初に現像されたトナーが転写されない現像が発生し
た。この様なカラー電子写真装置においても、第５図に
示す、誘電体ベルト13の内側にコロナ帯電器14を設置し
このコロナ帯電器14と導電性電極15とで転写紙18と誘電
体ベルト13とを挟み込んで転写する構成にすると、あら
ゆる環境下で全てのトナーの転写が良好になる。

実施例本発明に用いる静電像保持体としては、静電記録紙や、
アミミニウムなどの導電性材料の上に無定型セレン、酸
化亜鉛、ポリビニルカルバゾール等の光導電性物質を膜
形成した電子写真感光体等がある。

本発明に用いる導電性電極は、静電像保持体に現像され
たトナーを転写紙にコロナ転写する転写位置の川上側あ
るいは川下側のいずれの位置に設けてもよいが、コロナ
転写位置より川下側では、すでに転写紙の上に未定着の
トナー像が転写され存在するために、この位置で導電性
部材でこするとトナー像が乱れる結果となる。従って、
コロナ転写位置の川上側に設けるのが好ましい。

また高湿時の過剰コロナ電荷が感光体側に移るのを防ぎ
転写紙からコロナ電荷を取り除くために、転写紙に接触
した導電性部材にはコロナ転写の極性と逆極性の電圧を
印加する電源に接続することが必要である。このとき正
規現像であれば、例えば、感光体はプラス、トナーはマ
イナスになりコロナ転写電圧はプラスに、導電性電極に
印加する電圧はマイナスになる。反転現像の場合は、例
えば、感光体はプラス、トナーはプラスになりコロナ転
写電圧はマイナス、導電性電極に印加する電圧はプラス
にになる。

紙から均一に電荷を吸収するには、導電性電極は導電性
ブラシにすると特に効果的でる。導電性ブラシの材質と
してはステンレス繊維、カーボンブラックを分散したレ
ーヨン繊維、炭素繊維等が適している。

第６図に示すように導電性電極を導電性ローラ20にして
も効果的である。このときローラ20は回転するため、転
写紙21が誘電体ベルト22とローラ20との間を通過すると
きに抵抗が生ぜず紙搬送性に優れる。ローラ20の材質と
しては、前記導電性ファーブラシをローラ形状にした物
や、導電性ゴムローラなどがある。

導電性電極に印加する電圧の範囲は100〜2kV、好ましく
は200〜1kVの範囲がよい。100V以下の電圧では高湿時に
過剰転写コロナの吸い込みが少なすぎて効果がなく、2k
V以上では、転写コロナを吸い込みすぎて逆に転写不良
になる。

転写装置が誘電体ベルトと感光体との間に転写紙を挟
み、誘電体ベルトの背面からコロナ転写する装置のとき
には、高湿度時に転写紙のみでなく誘電体ベルトの抵抗
値も影響を受け、転写効率がさらに低下するので、この
ようなときに本発明は特に効果的になる。このとき転写
に用いるもちいる誘電体ベルトには、例えば、弗化エチ
レン樹脂、ポリエステル樹脂、またはガラス繊維などか
らなる絶縁性のベルトが用いられる。さらに、カーボン
ブラック等が分散され導電性にしたゴムの表面に、例え
ばポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンテレフタ
レート等の高抵抗材料層が塗布された構成のベルトが用
いられる。このベルトの導電層は、完全な導電性にする
と転写電界を遮蔽し転写できないので、その抵抗値の範
囲は10⁴〜10¹⁰Ωcmの範囲にすること望ましい。また転
写ベルトの厚みは200μｍ〜2mmの範囲が望ましい。

導電性電極の誘電体ベルトを介したベルト内部の対向位
置に、導電性電極に印加する電圧と逆極性の電圧を印加
したコロナ帯電器を設けると、転写紙から導電性電極へ
の電荷の吸収がより積極的に行なえるだけでなく、転写
紙と誘電体ベルトの間に大きな電界がかかるため転写紙
と誘電体ベルトとの密着度が上がり、転写時に感光体と
転写紙が接触して転写紙が感光体に静電吸着されること
がなくなり、感光体との転写紙との分離性が良くなると
いう効果が現われる。

さらに、例えば特願昭60−212927号に示される、画像記
録方法が複数色のトナーを用いて帯電・露光・現像工程
を繰り返し、感光体上にカラー像を形成した後、カラー
像を紙に転写する画像記録方法では、感光体上にトナー
が現像されたのち更にそのトナーの上からコロナ帯電が
繰り返されるために、様々な電荷量を持ったトナーが感
光体上に混在する状態となる。このようなカラー像を従
来のコロナ転写方法で同一条件で均一に転写することは
困難であるが、本発明の電圧を印加した導電性電極と誘
電体ベルトの構成の転写装置を用いれば極めて容易にな
る。

なを、ここでは転写するトナーは乾式のトナーについて
説明しているが、湿式のトナーを用いても同様の効果が
得られる。

以下、本発明の具体的実施例について更に詳細に説明す
る。

実施例１第１図に示す装置を用いてカラー画像を形成した。

転写ベルト23の構成は、カーボンブラックを分散した導
電性ゴムベルトの表面をテフロンコートしたものであ
り、その抵抗値は10⁸Ωcm、その厚みは1mmである。現像
器24、25、26は直流電界でトナーを飛しょうさせる非接
触型の非磁性１成分現像器で、現像ローラと接触した導
電性のファーブラシ27、28、29でトナーを摩擦帯電し、
アルミニウム製の現像ローラ30、31、32上に、ブレード
33、34、35によりトナーの薄層を形成する構成になって
いる。現像器24にはイエロ（Ｙ）、現像器25にはマゼン
タ（Ｍ）、現像器26にはシアン（Ｃ）の絶縁性トナーが
入っている。黒現像器36は、電子写真装置に広く用いら
れている絶縁性トナーと磁性キャリアよりなる２成分現
像剤の入った接触型現像器である。そして現像ローラ3
0、31、32、37と感光体38との間隙（現像ギャップ）を
一定にして、各現像器を感光体38の周辺に対向設置し
た。各現像器は現像時には感光体38に近接し、非現像時
には離間する離接機構が取り付けられている。

黒現像器36の仕様および現像条件並びにトナーの物性を
以下に示す。

現像器の仕様および現像条件現像ローラ37の直径:22mm 現像ローラ37の周速:320mm/s 現像ローラ37の上の現像剤層厚:400μｍ現像ローラ37の回転方向：感光体38と逆方向（同進行方
向）現像ギャップ（現像ローラ表面と、感光体表面間のギャ
ップ）：現像時300μ、非現像時2mm 現像剤物性現像剤の種類：トナーとキャリアの２成分現像剤キャリアの平均粒径：約50μｍキャリアの種類：テフロンコートフェライトトナー電荷量 :15μC/g トナー平均粒径:12μｍトナー比誘電率：約２イエロ・マゼンタ・シアンの現像器の仕様および現像条
件並びにトナーの物性を以下に示す。

現像器の仕様および現像条件現像ローラの直径:20mm 現像ローラの周速:160mm/s 現像ローラの回転方向：感光体38と逆方向（同進行方
向）現像ローラの上のトナー層厚:30μｍ現像ギャップ（現像ローラ表面と、感光体表面間のギャ
ップ）：現像時150μｍ、非現像時2mm トナーの物性トナー電荷量：＋３μC/g 平均粒径 :12μｍ比誘電率：約２感光体として赤外領域に長波長増感した直径152.8mmの
無定型Se−Te感光体ドラム38（感光層の厚み63μｍ、比
誘電率約７、赤外域に長波長増感した機能分離型セレン
感光体、波長790nmにおける半減露光量0.6μJ/cm²）を
用い、周速160mm/sで回転させた。この感光体38を帯電
器39（スコロトン帯電器、コロナ電圧：＋7kV、グリッ
ド電圧:1kV）により帯電電位＋900Vに帯電させた。次
に、波長790nmの半導体レーザ40を発光させ露光した。
このとき、感光体面上での光強度は、1.5mWにした。こ
の半導体レーザ40を用いて、感光体38上にネガの黒信号
を露光し、静電潜像を形成した。前記潜像を現像ローラ
37に＋600Vを印加した現像状態の黒の現像器36で反転現
像し黒のトナー像を形成した後、一度感光体38を交流コ
ロナ帯電器41（印加交流電圧:4.5kVr ms、直流バイアス
成分；＋200V）で除電した。感光体38上に現像された黒
のトナー層厚は１層から２層であり、トナー層の厚み
は、10〜20μｍであった。

次に、再びコロナ帯電器39（スコロトロン帯電器、コロ
ナ電圧：＋7kV、グリッド電圧：＋600V）で感光体38を
＋600Vに帯電した。このとき、黒トナーの付着した感光
体38の帯電電位は＋600Vになった。そののち、感光体38
に半導体レーザ40によりイエロに対応する信号光を露光
したイエロの静電潜像を形成した。ここでは、半導体レ
ーザの露光量を感光体面上で1.5mVにした。次に、この
感光体を現像ローラ30に＋600Vを印加した現像状態のイ
エロの現像器24および非現像状態のマゼンタ現像器25、
シアン現像器26および黒現像器36に通過させてイエロの
トナー像を形成した。次に、この感光体38を交流コロナ
帯電器41（印加交流電圧;4.5kVr ms、直流バイアス成
分；＋200V）で除電し、再びコロナ帯電器39（スコロト
ロン帯電器、コロナ電圧：＋7kV、グリッド電圧：＋940
V）によって感光体38を＋810Vに帯電した。このとき、
黒およびイエロトナーが付着した感光体38の帯電電位は
＋840Vになった。その後、半導体レーザ40によりマゼン
タに対応する信号光を露光しマゼンタの静電潜像を形成
した。次に、感光体38を非現像状態のイエロ現像器24、
現像ローラ31に＋800Vを印加した現像状態のマゼンタ現
像器25に通過させてマゼンタのトナー像を形成した。こ
のとき感光体38上のイエロとマゼンタの重なった部分の
トナー層は、２層から４層であり、その厚みは20〜40μ
ｍであった。その後、感光体38を非現像状態のシアン現
像器26および黒現像器36に通過させた。

次に、感光体38を交流コロナ帯電器41（印加交流電圧;
4.5kVr ms、直流バイアス成分；＋200V）で除電し、再
びコロナ帯電器39によって感光体38を＋850Vに帯電し
た。このとき、黒、イエロ、およびマゼンタトナーのみ
が付着した感光体38の帯電電位は＋870Vになった。また
イエロとマゼンタのトナーが重なった部分の感光体38の
帯電電位は＋780Vになった。その後、半導体レーザ40に
よりシアンに対応する信号光を露光しシアンの静電潜像
を形成した。次に、感光体38を非現像状態のイエロ現像
器24およびマゼンタの現像器25、現像ローラ32に＋830V
を印加した現像状態のシアン現像器36に通過させてシア
ンのトナー像を形成し感光体38上にカラー画像を完成し
た。

普通紙42を、＋1kVの電圧を印加したステンレス製のフ
ァーブラシ43に接触させながら誘電体ベルト23上を搬送
し、紙吸着帯電器44（印加電圧；−6kV）との間を通過
させ、誘電体ベルト23に密着させた。この紙42に、感光
体38上に得られたカラートナー像を転写帯電器45（印加
電圧；−6kV）によって転写した後、紙分離帯電器46
（印加電圧；−6kV）により紙を帯電した後、紙を誘電
ベルト23から分離し、プラス帯電器47（印加電圧；＋6k
V）とマイナス帯電器48（印加電圧；−6kV）よりなる帯
電器対の間を通過させ帯電し、さらに定着機49により熱
定着した。

一方、転写後、感光体38の表面を、交流コロナ帯電器41
（印加交流電圧;4.5kVr ms、直流バイアス成分；＋800
V）でコロナ曝露し感光体を除電した。その後、−350V
の電圧を印加した導電性ファーブラシクリーナ50（レー
ヨン繊維にカーボンブラックを分散した比抵抗10⁵Ωcm
のファーをステンレスの棒に巻き付けたもの）を感光体
38に圧接しクリーニングした。

その結果、35℃相対湿度85％の環境下の吸湿紙（吸湿度
14％）を用いても黒・イエロ・マゼンタ・シアンの全て
のトナーが完全に紙に転写し、鮮明な画像が得られた。
また10℃相対湿度15％の乾燥状態でも転写不良になるこ
とはなかった。さらに高湿環境下で10000枚の紙搬送試
験を行なったが紙が感光体に巻き付く分離不良は１回も
発生しなかった。

実施例２第７図に示す電子写真装置を用いて実験した。感光体51
にアゾ顔料をポリエステル樹脂に分散した有機感光体を
用い、矢印の方向に100mm/sの速度で回転し、コロナ帯
電器52で−800Vに帯電した。次に露光位置において原稿
の反射光を露光し、さらに＋10μC/gに帯電したトナー
を含む２成分磁気ブラシ現像器53によって現像した。

次に、転写紙54を＋500Vの電圧を印加した導電性ファー
ブラシ55に接触させながら感光体ドラム51の下方位置の
転写位置まで搬送し、この転写位置に設けられたマイナ
ス電圧を印加した転写コロナ56によって、感光体51に現
像したトナー像を転写紙54に転写した。

その結果、35℃相対湿度85％の環境下の吸湿紙（吸湿度
14％）を用いてもトナーは完全に紙に転写され鮮明な画
像が得られた。また、10℃相対湿度10％の乾燥時におい
てもなんら転写不良は発生しなかった。

実施例３次に、第８図に示す装置を用いて実験した。

感光体57に無定型セレン感光体を用い、矢印の方向に15
0mm/sの速度で回転し、帯電器58で＋800Vに帯電した。
次に露光位置において原稿の反射光を露光し、さらに−
10μC/gに帯電したトナーを含む２成分磁気ブラシ現像
器59によって現像した。

第８図に示される装置においては転写部は、感光体ドラ
ム57に接触するようにして、ポリエステル樹脂からなる
絶縁性のベルト60が配置されている。転写紙61はこのベ
ルト60によって感光体ドラム57の転写位置まで搬送され
る。転写紙61を−700Vの電圧を印加した導電性ファーブ
ラシ62に接触させることにより転写ベルト60上に吸着さ
せ、感光体ドラム57の下方位置に設けられたプラス電圧
を印加した転写コロナ63によって、感光体57上に現像し
たトナー像を転写紙61に転写した。

発明の効果本発明によれば、静電画像保持体上に記録されたトナー
像をコロナ転写する装置において、紙の吸湿の程度に関
わらず、常に安定して良好に転写することのできるトナ
ー転写装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のトナー転写装置を用いたカ
ラー電子写真装置の側面図、第２図は従来例の転写装置
の問題点を説明する要部構成図、第３図は前記転写装置
作用説明図、第４図，第５図および第６図は本発明の異
なる実施例のトナー転写装置の構成図、第７図および第
８図は本発明の実施例のトナー転写装置を用いた他の実
施例を電子写真装置の側面図である。 23…誘電体ベルト、24…イエロ現像器、25…マゼンタ現
像器、26…シアン現像器、36…黒現像器、38…感光体、
39…コロナ帯電器、40…半導体レーザ、43…導電性ファ
ーブラシ、44…吸着コロナ帯電器、45…転写帯電器、52
…熱定着器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数色のトナーを用いて、帯電・露光・反
転現像工程を繰り返し、感光体上にカラートナー像を形
成したのち紙に一括してコロナ転写するカラー電子写真
装置に用いるトナー転写装置であって、前記紙を表面に担持搬送し前記感光体と前記コロナ転写
器との間で前記紙を感光体に接触させトナー像を転写す
る構成の誘電体ベルトと、誘電体ベルト上で、前記感光体接触位置より進行方向上
流側の位置で、かつ前記感光体接触位置から前記紙の長
さより短い距離離れた位置で前記紙に接触し、前記コロ
ナ転写器の極性と逆極性の電圧を印加した導電性電極
と、を有するトナー転写装置。