JPH06148954A

JPH06148954A - 電子写真方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH06148954A
Application number: JP30201792A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumon; 明九門; Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Hajime Yamamoto; 肇山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体上のトナー像を受像紙に効率よく転写
すること。構成上、複雑な構成をとらず、低オゾン発生
であること。【構成】感光体に導電性弾性転写ローラを所定の圧力
で接触させる。感光体と転写ローラの接触幅（ニップ）
以上の幅を有する磁石を感光体の基材背面より作用させ
て、ニップ部に磁場を形成する。感光体上のトナー像を
受像紙に転写する場合は、転写ローラに交流電圧と直流
電圧を重畳して印可する。交流電圧によってトナーが振
動し、また、直流電圧によって、感光体内部の磁力に対
抗してトナーが感光体から受像紙へ転移する。これには
トナーが感光体表面よりも受像紙表面に付着しやすい性
質を利用している。この方法によって、トナー飛び散
り、中抜け、地カブリのない良好な画像が得られる。印
家可電圧も低くできオゾン発生もほとんどない。また、
交流による振動と磁力によって転写ローラ表面のトナー
も感光体に転移してクリーニングされ、装置構成も簡素
化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
プリンターに係り、特に電子写真方式とそれの画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置はオフィスユースの
目的からパーソナルユースへと移行しつつあり小型化、
メンテフリー等を実現する技術が求められている。パー
ソナルユースを目的とする小型のプリンターは、配置さ
れる場所が机上の隅であったり、一般の家庭で使用され
る場合が想定され、メンテンンス性やオゾン排気が少な
い等の条件が満たされることが普及のポイントとなる。

【０００３】電子写真方式の複写機、プリンターの印字
プロセスを説明する。先ず、画像形成のために感光体を
帯電する。帯電方法としては、従来から多く用いられて
いるコロナ放電器を使用するもの、また、近年では発生
オゾンの低減を狙って導電性ローラを感光体に直接押圧
した接触型の帯電方法等によって感光体表面を均一に帯
電する。感光体を帯電後、複写機であれば、複写原稿に
光を照射し反射光をレンズ系を通して感光体に照射す
る。或いは、プリンターであれば露光光源としての発光
ダイオードやレーザーダイオードに画像信号を送り光の
ＯＮ−ＯＦＦによって感光体に潜像を形成する。感光体
に潜像（表面電位の高低）が形成されると感光体は予め
帯電された着色粉体であるトナー（直径が５μｍ〜１５
μｍ位）によって顕像化される。トナーは感光体の表面
電位の高低に従って感光体表面に付着し複写用紙に電気
的に転写される。即ち、トナーは予め正または負に帯電
しており複写用紙の背面からトナー極性と反対の極性の
電荷を付与して電気的に吸引する。これまで、この電荷
付与方法としては帯電方法と同じくコロナ放電器が広く
用いられてきたが、オゾン発生の低減のため近年では導
電性ローラを用いた転写装置が実用化されている。

【０００４】図４は特開昭４８−６９５２４号公報、Ｕ
ＳＰ２，８０７，２３３号公報、特開平３−１５５５８
４号公報などに開示されたトナー像転写装置の構成を示
す概略図である。図４において、２０は発泡性または個
体状態のゴムなどからなり、１０⁷Ω位の中抵抗に調整
された転写ローラ、２１は転写ローラに電圧印加のため
の電源、２２は感光体、２３は受像紙（複写用紙）、２
４はトナーである。以上のように構成された転写装置の
動作を説明する。

【０００５】感光体２２の表面には上述したトナーによ
る像が形成されている。今、感光体２２の極性を負、ト
ナー２４の極性が正の正規現像を想定する。転写ローラ
２０は感光体２２に所定の押圧力で接している。受像紙
２３は感光体２２と転写ローラ２０の接触点に供給さ
れ、転写ローラ２０によって感光体２２に押し当てられ
トナー２４と接触する。転写ローラ２０にはトナー２４
の極性と反対の負電圧が電源装置２１から印加されてい
るのでトナー２１は受像紙２３転写される。転写ローラ
２０が受像紙２３に接触しているので電源２１から印加
する電圧は数百〜３０００Ｖ程度と低くすむ。受像紙２
３は感光体２０と転写ローラ２２の接触点を過ぎ定着部
（図示せず）に搬送される。受像紙２３と転写ローラ２
０の幅が異なるとき、特に、複写幅（画像幅）の方が受
像紙２３よりも大きい時は転写ローラ２０がトナー２４
によって汚れる。この直後に、転写ローラ２０と受像紙
２３の幅がほぼ等しい複写をすると、受像紙２３の背面
は転写ローラ２０上に付着したトナー２４によって汚れ
てしまう。これを防止する目的で複写に関与しない時点
で、トナー２４の極性と同極性（この場合、正）の電圧
を転写ローラ２０に印加して転写ローラ２０表面に付着
したトナー２４を感光体２２に戻す方法がとられる（特
開昭５１−９８４０号公報等）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した転写方法は以
下に示す課題が生じる。１．転写によるカブリの発生上述したように転写ローラには、トナー極性と反対の極
性を印加する。複写機では原稿の白地部分が白くなる現
像方法（正規現像法；感光体の表面電荷にトナーが付着
する）であり、感光体の帯電極性と同極性を転写ローラ
に印加する。一方、プリンターなど光源に発光ダイード
やレーザーダイオードを使用する場合は、露光部分が文
字となる現像方法（反転現像法；感光体の表面電荷のな
いところにトナーが付着する）を用いるため、感光体の
帯電極性とトナー極性が同一で、転写ローラにはトナー
と反対の電圧が印加される。このため、受像紙のない部
分では転写ローラと感光体が直接接触するので、通常、
感光体を帯電する極性とは反対の極性に感光体が帯電さ
れてしまう。これが転写メモリとして画像上に現れる
（帯電不足となり地カブリとなる）。特に、近年は装置
の小型化のため感光体の直径を小さくするので、一枚の
画像を得るのに感光体は数回転する必要があり、この影
響が生じ易い。２．受像紙（複写用紙）の裏汚れ受像紙の裏汚れは、（１）複写中に受像紙が機内に詰まった場合。（２）複写幅（画像幅）と受像紙幅が異なる複写（特
に、複写幅＞受像紙幅）を行った後、複写幅≦受像紙幅
の複写を実施した場合。（３）通常、余り発生しないが、不定型用紙を複写した
場合。等に生じる。（１）、（２）に関しては、事後にトナー
極性と同極性の電圧を転写ローラに印加して、転写ロー
ラに付着したトナーを感光体に戻す方法が取られるが、
（２）ないし（３）で連続的に受像紙幅の異なる複写を
された場合は対処できない。特に、装置が小型化され不
慣れなユーザーが使用する場合、これらのトラブルが想
定される。受像紙の裏汚れは、転写行程に引き続き行わ
れるトナーの定着行程での受像紙詰まりの原因ともな
り、装置全体の信頼性を損なうばかりでなく、転写ロー
ラを清掃するための電源を要し、さらに、高圧電源の切
り替えが必要となり装置の複雑化は免れない。３．文字、ラインの中抜け感光体上のトナーを転写ローラを用いて受像紙に転写す
る場合、転写ローラは感光体に所定の圧力で接してい
る。このため、文字やライン等、トナーが集中している
ところは、トナーの無い部分に比べ圧力が高まり、トナ
ー同士の凝集を起こし、受像紙に転写されない、いわゆ
る”中抜け”を起こす。特に、厚い受像紙の場合に起こ
し易い。４．文字周辺へのトナーの飛び散り感光体上のトナーの受像紙への転写はトナーの帯電電荷
と外部から加えられたトナーの帯電電荷と反対の電荷と
の引き合いによって行われる。ところが、トナーの絶縁
性が高いために受像紙上のトナーの存在しないところに
電荷が集中しやすい。この結果、トナーはトナーの存在
しない文字周辺部に飛び散り易い。

【０００７】本発明は上記課題に鑑み、オゾン発生の少
ない、保守の容易な転写方法及び画像形成装置を提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は下記の構成を特徴とする電子写真方法及び
画像形成装置ある。

【０００９】本発明は、固定磁石を内包し移動する静電
潜像保持体と、現像剤溜めと、磁性現像剤と、前記磁性
現像剤を現像する現像装置と、前記固定磁石と対向した
位置に設置された電極ローラ、とを有する電子写真装置
に用いる電子写真方法であって、前記静電潜像保持体上
の現像剤像を受像紙に転写する力が、前記固定磁石より
発する磁力と、前記静電潜像保持体と前記電極ローラと
の間を結ぶ静電力との合力である電子写真方法である。

【００１０】また、本発明は、静電力が、前記電極ロー
ラに脈流電圧を印加して発生する静電力であることを特
徴とする電子写真方法である。

【００１１】また、本発明は、１．固定磁石を内包し移
動する静電潜像保持体と、２．前記静電潜像保持体の表
面に磁性現像剤を現像する現像手段と、３．少なくとも
前記固定磁石の一部に対向した位置に設置され、受像紙
を前記静電潜像保持体との間で挟持し、かつ前記静電潜
像保持体上の磁性現像剤像を転写するための導電性電極
と、４．前記導電性電極に脈流電圧を印加して前記磁性
現像剤像を前記受像紙に転写する脈流電圧発生手段と
を、有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１２】さらに、本発明は、導電性電極がローラ形
状である画像形成装置である。さらに、本発明は、ロー
ラ形状の導電性電極が静電潜像保持体に接触する構成で
ある画像形成装置である。

【００１３】さらに、本発明は、脈流電圧発生手段が交
流電圧に直流電圧を重畳した電圧を発生する電圧発生手
段である画像形成装置である。

【００１４】

【作用】感光体上のトナーの受像紙への転写はトナーの
帯電電荷と外部から加えられたトナーの帯電電荷と反対
の電荷との引き合いによって行われる。

【００１５】ところが、トナーの絶縁性が高いために受
像紙上のトナーの存在しないところに電荷が集中しやす
い。発明者らは、トナーとして磁性現像剤を用い、円筒
形感光体に磁性発生手段を内包させ、磁場によってトナ
ーを保持しながら静電力にて受像紙にトナーを転写する
ことによって、前述したトナーの有無による電荷の不均
一を受けても文字周辺にトナーが飛び散ることを防止で
きることを見いだした。

【００１６】また、感光体表面の電荷（潜像）に従って
付着したトナーに働く力は、感光体の電荷とトナー電荷
が引き合う静電力と感光体表面とトナー表面に働く機械
力とに大別できる。両者の大きさは、やや静電力が大き
いが拮抗しているといわれている。発明者らは、感光体
表面の磁性体を含むトナーを受像紙に移す場合の実験か
ら、（１）感光体表面とトナー間に働く機械力は僅かな
振動によって弱めることができる（２）トナーは感光体
表面よりも受像紙表面へ付着しやすいという現象を応用
して転写することを考案し、上述してきた転写ローラに
０Ｖを中心とした正弦波形の交流電圧を印加したとこ
ろ、振幅（電圧最大値と最小値差）が５００Ｖ、周波数
５０Ｈｚと僅かな振動でトナーが受像紙に転移すること
を見いだした。

【００１７】しかしながら、トナーの持つ電荷によって
振動が大きく成りすぎると転写した画像周辺にトナーが
飛び散り画像品質を著しく損なった。発明者らは感光体
と転写ローラの接触部（ニップ部）に到達する寸前、ま
たは直後に存在する僅かな空隙に交流電圧がかかること
によってトナー像が乱されるものと考え（図５、図５
中、２６は脈流発生電源）、感光体内部（円筒状感光体
の内部）に固定の磁石を配置し、感光体内部からトナー
を保持して上述のニップ部へトナーを導いた結果（図
６、図６中、２５は感光体の導電性基材背面に配置され
た磁石）、飛び散りもなく良好な画像が得られた。さら
に、感光体内部に設けた磁気力を打ち消すため交流電圧
に僅かな直流電圧を重畳することにより直流印加の転写
時と同等の転写性能が得られた。転写ローラに上述した
脈流電圧を印可することにより、転写時の印加電圧を低
く抑えることができ、感光体に転写ローラが直接接触し
ても感光体を転写ローラによって帯電することなく（主
帯電の不良を招き、カブリの原因となる）、オゾンの発
生も少ない。この脈流印加によって、トナーは僅かであ
るが振動するので転写ローラによって加えられる圧力に
寄り生じるトナー同士の凝集も少なく、文字やラインの
中抜けを防止できる。また、感光体内部の磁力は転写
時、非転写時を問わず作用しているので、転写ローラ上
に付着している不要なトナーにも振動を与え（転写ロー
ラ表面とトナー表面の機械力を切る）、トナーを感光体
に引きつけ転写ローラをクリーニングする。これによ
り、クリーニング用の電源が不要となり、さらに、転写
・クリーニング電源の切り替えを行う必要がなくなる。

【００１８】

【実施例】第１図は本発明に従う一実施例の画像形成装
置（電子写真装置）の概略構成図である。

【００１９】（実施例１）１は静電潜像保持体としての
感光体で、導電性の基材上に電荷発生層としてフタロシ
アニン系の顔料を樹脂に分散したものを用い、電荷発生
層上に電荷輸送層としてヒドラゾンを樹脂に混合して感
光層の膜厚を２０μｍとした有機感光体を用いた。

【００２０】２は感光体１を帯電するコロナ放電装置、
３は感光体に像露光に行うための露光装置、４は露光後
の潜像を顕像化するための現像装置で、感光体１に磁性
の現像剤であるトナーを付着させるために感光体１に内
包した固定の磁場発生用磁石４ａと電圧を印加して画像
部以外の余分なトナーを回収するための導電性部材から
なる回収ローラ４ｂからなる。５は感光体１に接触する
ように設定された転写ローラである。転写ローラ５は導
電性の磁性金属からなる軸の周囲に導電性ゴムを設けた
弾性のローラである。感光体１への押圧力は転写ローラ
５一本当たり（約２１６ｍｍ）０〜２０００ｇ、望まし
くは５００〜１０００ｇである。これは転写ローラ５を
感光体１に圧接するためのバネのバネ係数と縮み量の積
から測定した。感光体との接触幅は約０．５ｍｍ〜５ｍ
ｍである。転写ローラ５のゴム硬度はアスカーＣの測定
方法（ローラ形状ではなく、ブロック片を用いた測定）
で８０度以下で、望ましくは３０〜４０度である。６は
感光体１の導電性基材内部に配置された磁石で表面磁束
密度は約１０００Ｇｓ（×１０^-4Ｗｂ／ｍ²）である。
磁石６の幅は感光体１と転写ローラ５の接触幅（ニッ
プ）以上であることが望ましい。

【００２１】７は受像紙を転写ローラ５に導入する導電
性部材からなる突入ガイド、８は導電性部材の表面を絶
縁被覆した搬送ガイドである。突入ガイド７と搬送ガイ
ド８は直接あるいは抵抗を介して接地している。９は受
像紙、１０は感光体１表面に転写後残留するトナーをク
リーニングするためのクリーニング装置、１１はトナー
である。１２は転写ローラ５に電圧印加するための電圧
発生電源である。

【００２２】具体的には、感光体１の外径は３０ｍｍ、
導電性の基材は１ｍｍ厚の負帯電有機感光体を用いた。
転写ローラ５は直径６ｍｍのシャフトの周囲に発砲性の
導電性ウレタンエラストマーを抵抗値１０⁷Ω（軸と表
面に電極を設け、両者に５００Ｖ印加する）にしたもの
を用いた。転写ローラ５全体の外径は１６．４ｍｍで、
硬度はアスカーＣで４０度であった。転写ローラ５を感
光体１に転写ローラ５の軸を金属バネで押圧することで
接触させた。押圧力は約１０００ｇであった。感光体１
の導電性基材内部に配置する磁石６は、感光体１の基材
と接触しないように感光体１の軸上に磁石表面が感光体
１の基材に沿うように固定され、磁石幅約１０ｍｍで、
感光体１の表面で約２００Ｇｓ（×１０^-4Ｗｂ／ｍ²）
の磁束密度で、磁極はＮであった。磁性現像剤としての
トナー１１は平均粒径が約１２μｍで、負電荷を帯びて
いる。

【００２３】上述した装置を用いて動作を説明する。感
光体１はコロナ放電装置２を用いて表面を負帯電する。
帯電後、露光装置３で感光体１表面電荷による潜像を現
像装置４によって顕像化する。顕像化は、感光体１の基
材内部に内包した磁石４ａによって感光体１表面に磁性
現像剤としてのトナーを付着させる。感光体１の表面電
位と近似の現像バイアスを回収ローラ４ｂに印加する反
転現像法を用いると、露光装置３によって露光された部
分の感光体表面電位は低くなり、この部分に負極性に帯
電したトナーが付着し、感光体表面電位の高い非画像部
のトナーは回収ローラ４ｂに回収される。感光体１が転
写ローラ５接触位置に到達すると同時に、受像紙９が感
光体１と転写ローラ５の接触部に供給される。転写ロー
ラ５には約＋２０００Ｖの直流電圧が印加されており、
磁石６の磁力に打ち勝って受像紙９に転写される。転写
時は磁石６の磁力によってトナーが拘束されながら、静
電力で受像紙９にトナーが転移するのでトナー飛散が無
く良好な画像が得られる。転写像は搬送ガイド８を経
て、定着装置（図示せず）を通り、トナー１１は受像紙
９上に固着される。画像は文字周辺へのトナー１１の飛
散の他、地カブリ、文字の中抜けがなく、最大画像濃度
も十分で良好なものが得られた。

【００２４】（実施例２）図２に、転写時に脈流を用い
て転写する場合の概略図を示す。用いた感光体、コロナ
放電装置、露光装置、現像装置、転写ローラ等は図１と
同様の部材を用い感光体に内包する磁石などの設定条件
も同様である。図２で１３は脈流発生電源装置である。
脈流電圧は、電圧波形が正弦波、矩形波等で、周波数は
３０〜５００Ｈｚ、振幅はピーク間で約２００〜１００
０Ｖで、直流電圧を重畳してもよい。図３に本実施例で
用いた電圧波形を示す。周波数５０Ｈｚの正弦波で振幅
はピーク間電圧で５００Ｖの交流電圧に＋５００の直流
電圧を重畳して用いた。

【００２５】次に動作を説明する。感光体上にトナーに
よる像が形成されるまでは実施例１と同様である。感光
体１が転写ローラ５接触位置に到達すると同時に、転写
材９が感光体１と転写ローラ５の接触部に供給される。
転写ローラ５には上述した脈流電圧が印加されており、
転写ニップ部（感光体１、転写材９の接触部）ではトナ
ー１１が脈流による振動を受ける。トナー１１は感光体
１表面よりも紙の転写材９に付着しやすく、振動により
感光体１表面から自由となったトナー１１は、脈流の中
の直流電圧成分によって（トナー１１の極性は負、直流
電圧成分は正）感光体１内部に配置された磁石６の力に
打ち勝って転写材９に転写される。転写像は感想ガイド
８を経て、定着装置（図示せず）を通り、トナー１１は
転写材９上に固着される。画像は文字周辺へのトナー１
１の飛散、地カブリ、文字の中抜けがなく、最大画像濃
度も十分で良好なものが得られた。

【００２６】（比較例）感光体１内部に磁性発生手段を
内包せずに、また、転写ローラ５に脈流電圧印加の代わ
りに直流電圧を印加した。転写ローラ５の抵抗、感光体
１への押圧力は上記実施例と同様であった。画像上、最
大画像濃度が上記実施例と同等になるように印加する直
流電圧を決定すると、約＋２０００Ｖでった。比較のた
め、転写後の感光体１の表面電位をモニターすると、脈
流印加の場合は約＋１００Ｖ、直流印加の場合は＋５０
０Ｖであり、感光体１上に残留するトナー１１をクリー
ニング装置１０でクリーニングした後、コロナ放電装置
２による帯電後の感光体１の表面電位を比較してみる
と、転写ローラ５へ脈流印加した場合より直流印加をし
た場合は約１００Ｖ低かった。感光体１の帯電電位が低
くなるため、転写ローラ５に直流印加すると地カブリが
増大し、ハーフトーン画像では濃度ムラが目立った。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、固定磁石を内包
し移動する静電潜像保持体と、現像剤溜めと、磁性現像
剤と、前記磁性現像剤を現像する現像装置と、前記固定
磁石と対向した位置に設置された電極ローラ、とを有す
る電子写真装置に用いる電子写真方法であって、前記静
電潜像保持体上の現像剤像を受像紙に転写する力が、前
記固定磁石より発する磁力と、前記静電潜像保持体と前
記電極ローラとの間を結ぶ静電力との合力である電子写
真方法。または、静電力が、前記電極ローラに脈流電圧
を印加して発生する静電力であることを特徴とする電子
写真方法を用いることによって良好な転写画像を得るこ
とができる。

【００２８】前述したように、転写ニップに磁場を作用
させ、転写ローラに脈流電圧を印加することによって、
トナーを振動するので感光体とトナー間に働く機械力を
削減でき、低い電圧条件で転写ができる。転写ニップ周
辺に及ぶ脈流電圧は感光体内部に配置した磁石によって
防止する事ができる。これにより、トナー飛散、地カブ
リ、中抜けのない画像が得られる。また、転写ローラ表
面の付着トナーをクリーニングするための電源は不要と
なり、装置構成を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における画像形成装置の
概略構成図

【図２】本発明の第２の実施例における画像形成装置の
概略構成図

【図３】本発明の実施例における転写ローラに印加する
脈流電圧波形を示す図

【図４】従来の転写装置の動作説明のための概略図

【図５】転写ローラに脈流電圧を印加した際に、感光体
と転写ローラニップ周辺でトナーが脈流電圧の影響で振
動している様子をしめす概略図

【図６】感光体内部に配置した磁石によって、感光体表
面のトナーが保持され、転写ローラに脈流電圧を印加し
ても感光体と転写ローラニップ周辺でトナーが脈流電圧
の影響で振動することがないことを示す概略図

【符号の説明】

１感光体５転写ローラ６磁石１２電圧発生電源１３脈流電圧発生電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定磁石を内包し移動する静電潜像保持体
と、現像剤溜めと、磁性現像剤と、前記磁性現像剤を現
像する現像装置と、前記固定磁石と対向した位置に設置
された電極ローラ、とを有する電子写真装置に用いる電
子写真方法であって、前記静電潜像保持体上の現像剤像
を受像紙に転写する力が、前記固定磁石より発する磁力
と、前記静電潜像保持体と前記電極ローラとの間を結ぶ
静電力との合力である電子写真方法。
【請求項２】静電力が、電極ローラに脈流電圧を印加し
て発生する静電力であることを特徴とする電子写真方
法。
【請求項３】１．固定磁石を内包し移動する静電潜像保
持体と、２．前記静電潜像保持体の表面に磁性現像剤を現像する
現像手段と、３．少なくとも前記固定磁石の一部に対向した位置に設
置され、受像紙を前記静電潜像保持体との間で挟持し、
かつ前記静電潜像保持体上の磁性現像剤像を転写するた
めの導電性電極と、４．前記導電性電極に脈流電圧を印加して前記磁性現像
剤像を前記受像紙に転写する脈流電圧発生手段とを、有することを特徴とする画像形成装置
【請求項４】導電性電極がローラ形状である請求項３記
載の画像形成装置。
【請求項５】ローラ形状の導電性電極が静電潜像保持体
に接触する構成である請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】脈流電圧発生手段が交流電圧に直流電圧を
重畳した電圧を発生する電圧発生手段である請求項３記
載の画像形成装置。