JPH05273872A

JPH05273872A - 抵抗性中間転写部材

Info

Publication number: JPH05273872A
Application number: JP4336210A
Authority: JP
Inventors: Gerald M Fletcher; ジェラルド・エム・フレッチャー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1993-10-22
Also published as: DE69213903D1; EP0549195A1; DE69213903T2; EP0549195B1; CA2077873A1; US5428429A; CA2077873C

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】静電写真印刷装置における荷電トナー粒子の転
写システムに関するものであり、とりわけ、横方向に導
電性で抵抗性のバッキング基板を備えた中間転写部材を
可能にする装置に関するものである。【構成】印刷装置には、前転写接地装置及び転写充電装
置が設けられた、側方に導電性で、抵抗性の基板からな
る中間転写ベルト２８を備えたトナー転写システムが含
まれている。転写ニップ領域に入る前に、中間転写ベル
ト２８に大地電位のバイアス６８を印加することによっ
て、低転写電界が発生する。引き続き、中間表面の側方
に導電性で、抵抗性の層にバイアス電圧６７が印加さ
れ、転写ニップに高転写電界が発生する。代替実施例の
場合、後転写バイアスが、中間転写ベルト２８に印加さ
れ、引き続き、転写ニップにおける転写電界が高められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、一般に、静電写真印刷装置にお
ける荷電トナー粒子の転写システムに関するものであ
り、とりわけ、横方向に導電性で抵抗性のバッキング基
板を備えた中間転写部材を可能にする装置に関するもの
である。

【０００２】図１は、前転写バイアス装置及び転写ニッ
プ・バイアス装置を示す、本発明の転写アセンブリの望
ましい実施例に関する拡大概略図である。図２は、図１
の転写アセンブリを示す透視概略図である。図３は、前
転写バイアス装置、転写ニップ・バイアス装置、及び、
後転写バイアス装置を示す、本発明の代替実施例を表し
た拡大略側面図である。図４は、本発明の中間転写ベル
ト・システムによって発生する、転写領域に沿って測定
される典型的な電圧降下を示すグラフで表した図であ
る。

【０００３】ここで特に図１を参照し、本発明の転写機
構及びその特定の構造について、詳細に説明することに
する。図１には、光伝導性ドラム１０の移動方向に沿っ
て、中間転写ベルト２８に垂直に延びる断面に関して、
転写機構Ｄの拡大詳細図が示されている。従来の転写ニ
ップは、ゼログラフィ・ドラム１０の光伝導層１２の光
伝導性結像表面と中間転写ベルト２８との接点に形成さ
れている。中間転写ベルトは、ニップを通って移動し、
トナー粉末による画像が中間転写ベルト２８に転写され
ることになる、ドラム１０の結像表面に係合したり、該
表面から離れたりする。中間転写ベルト２８に対するド
ラム１０の結像表面の曲率によって、転写ニップ、並び
に、それぞれ、その上流側及び下流側に沿って、転写ニ
ップに隣接して配置された前転写ニップ・エア・ギャッ
プ及び後転写ニップ・エア・ギャップを含む転写ゾーン
が形成される。

【０００４】中間転写ベルト２８は、側方に導電性で、
抵抗性のバッキング基板６０に支持された転写画像の保
持層６２から構成される。転写画像の保持層６２は、光
伝導性材料または抵抗率が５×１０¹⁰オーム・ｃｍを超
える絶縁基板から構成することができる。側方に導電性
で、抵抗性のバッキング基板６０は、転写ニップのドウ
ェル時間におけるかなりの充電緩和を可能にし、同時
に、中間ベルト２８の長さに沿って異なる電位を印加で
きるようにするのに十分な側方抵抗を備えた選択性材料
から構成される。一般的なシステム・パラメータに、約
１０インチ／秒（２５．４ｃｍ／秒）のプロセス速度、
及び、約１ｍＡの最大電流限界が含まれる望ましい実施
例の場合、１０⁷〜１０¹¹オーム／平方ｃｍの広い抵抗
率範囲と、約１０¹⁰オーム・ｃｍ未満の体積抵抗率によ
って、十分な抵抗率が得られる。炭素を添加したポリカ
ーボネート材料を生産することによって、本発明にとっ
て所望の結果が得られるということが明らかになった。
ただし、各種材料及び添加物によって、適合する抵抗率
を得ることができるのも明らかである。例えば、臭化テ
トラヘプチルアンモニウム (tetrahepthlammonium brom
ide ：ＴＨＡＢ))のイオン添加物は、ある固有抵抗率を
備えたバイアス転写ロールの製造において、ウレタン・
ベースの材料に対する添加物として首尾よく利用され
た。バイアス転写ロールに用いられる材料に関する進行
中の研究において、同様に、本発明における利用に適し
た数多くの材料が明らかになった。さらに留意すべき
は、本発明の中間転写ベルト２８は、適合する抵抗率が
得られる限り、単一層構造として製造することができる
ということである。

【０００５】従来のシステムにおいて、ゼログラフィ・
ドラム１０から中間転写ベルト２８への静電画像の転写
は、光導電性表面１２と中間転写ベルト２８の間におけ
る接点に配置された転写ニップに、転写電界を誘導する
ことによって行われるのが普通である。転写電界は、当
該技術において周知の、従来のコロナ発生装置またはバ
イアス転写ロールによって発生するのが普通である。本
発明の望ましい実施例の場合、中間転写ベルト２８に対
する静電画像の転写は、バイアス源６７に結合されるバ
イアスのかけられたブレード・ブラシ６６を介して行わ
れる。バイアスのかけられたブレード・ブラシ６６が、
転写ニップに向かい合った側方に導電性で、抵抗性の基
板６０に接触することによって、中間ベルト２８と光導
電性ドラム１０との間に印加される電位差が生じる。転
写ニップにおけるバイアスのかけられたブレード６６の
印加電圧電位は、中間転写ベルト２８に対して、トナー
を転写させるのに適した極性の十分に高い電界が生じる
ように選択される。一般に、２０ボルト／ミクロンを超
える転写ニップの電界が、必要になり、転写すべきトナ
ー接着剤、トナー電荷、トナー質量等のような要素によ
っては、約４０ボルト／ミクロン以上の電界が、しばし
ば、必要になる。

【０００６】注目されるのは、ドラム１０の導電性基板
にバイアス電位が加えられると、ドラム１０の導電性基
板と中間転写ベルト２８の間には、補助印加電位差が生
じ、適応するように、転写電界の発生を促進することが
可能になるということである。本書で後述するように、
中間ベルト２８に作用するバイアスのかかったブレード
部材は、ドラム１０の導電性基板における電位を基準に
するものと仮定され、さらに、ドラム１０の導電性基板
の基準電位は、厳密には、後続の説明に対する便宜上、
ゼロになるものと仮定される。当該技術の熟練者には明
らかなように、本解説では、「光伝導性ドラム」をトナ
ー・画像保持部材と呼んでいるが、光伝導性ベルトも、
本発明において画像保持部材の働きをすることができ
る。さらに、望ましい実施例のブレード・ブラシに対す
る代替案として、十分な導電性のシム・ブレード、ブラ
シ・ローラ、スポンジ・ローラ等を用いることができる
ことも、明らかである。

【０００７】転写ニップのブレード・ブラシ６６とドラ
ム１０の導電性基板の間における印加電位差は、転写電
界の発生に影響するが、光伝導体１２の表面及び中間転
写ベルト２８の表面に生じる拘束表面電荷も、転写ゾー
ン及びそのまわりに生じる電界に影響を及ぼす。印加電
圧項と表面電荷に関連した項の転写電界に対する相対的
影響は、下記の式によって容易に明らかにすることがで
きるが、Ｖ_E＝Ｖ_B＋Ｖ₂−Ｖ₃ これは、単なる印加電位に対して、システムの「有効印
加電位」（Ｖ_E）を表したものである。従って、本書に
記載の中間転写システムの転写システムに近い任意の位
置における相当印加電位Ｖ_Eが、関係する任意の位置に
おける中間ベルト２８の側方に導電性で、抵抗性の基板
６０に沿った電位Ｖ_Bと、表面電荷の存在に起因する中
間転写ベルト２８の上塗り層６２における電位Ｖ₂と非
接触静電式電圧計が転写ゾーンの直前のドラム１０表面
上方において測定する電位Ｖ₃との差を合計することに
よって得られる。

【０００８】図１に示すように、本発明には、バイアス
源（図１の場合、大地電位）と、転写ニップに隣接した
前転写ニップ領域においてそれと接触することになる抵
抗性基板６０との間に結合される、前ニップ・ブレード
・ブラシ６８も含まれている。バイアスのかかったブレ
ード・ブラシ６６及び６８は、転写ニップ、及び、前転
写領域に適合する電位を印加して、高転写電界が、転写
ニップ及びそれを越えて誘導され、同時に、転写電界
が、前転写領域において低下し、あるいは、除去される
ようにすることが可能である。図１に示す、前転写ニッ
プにおける大地電位は、基準として部材６８に示される
だけである。一般に、部材６８には、前述の有効印加電
位Ｖ_Eが、広い前ニップ・エア・ギャップ（一般に５０
ミクロンを超える）において、該エア・ギャップにおけ
るトナー転写を回避するのに十分な低さになるように、
バイアスをかけ、転写ニップに対して機械的に配置する
のが望ましい。従って、中間転写ベルト２８に対する静
電画像の転写は、前転写ニップ領域における前転写電界
を有効に除去し、同時に、転写ニップに比較的高い転写
転写電界を発生することによって行われる。側方に導電
性で、抵抗性の基板６０を含む本発明の創意に富んだ中
間転写ベルト構造が、前ニップ・バイアス・ブレード・
ブラシ６８及びバイアスのかかった転写ニップ充電ブラ
シ６６と組み合わせられて、転写ニップにおける転写電
界を極めて高くし、同時に、前ニップ領域における転写
電界を最低限に抑え、あるいは、除去するという目的が
達成される。

【０００９】明らかに、中間転写ベルト２８に転写すべ
きトナーの電荷に等しい転写ニップ電荷極性が、必要に
なる。例えば、システムにおいて正電荷のトナーが用い
られている場合、正電荷のトナーと向かい合った転写ニ
ップ領域に負の電荷を加えることによって、転写電界
が、転写ニップに発生し、画像保持表面１２から中間ベ
ルト２８へのトナーの転写が誘発される。また、システ
ム・パラメータに対して、バイアス源６７からの電圧出
力を変動させることによって、適合する結果を得ること
ができるのは明らかである。さらに、トナーの電荷極
性、及び、図示され、暗示された極性は、例示だけを目
的として解説されたものであり、本解説が、異なる極性
案を利用したシステムにも等しく当てはまるのは、明ら
かである。

【００１０】図３には、後転写ゾーンに向かい合ったベ
ルト２８と接触する追加バイアス・ブレード・ブラシ７
１が設けられた、本発明の代替実施例が示されている。
バイアス・ブレード・ブラシ７１は、バイアス源７３に
結合され、後転写ゾーンにおいて中間転写ベルト２８と
光伝導性ドラム１０の間に印加電位差が生じるようにな
っている。この印加電位差は、転写ニップ電界を高め、
転写ニップにおけるトナー転写を最適化するように選択
することができる。転写ニップ電界を高めるため、バイ
アス源７３から印加される電位の極性は、転写ニップの
バイアス・ブレード・ブラシ６６に印加される極性と同
様である。バイアス源７３は、後転写ゾーンにおいてド
ラム表面１２から中間表面６２を分離する際、転写電界
を最適化するために用いられる。バイアス源７３によっ
て加えられる電位及びバイアスのかかるブレード・ブラ
シ７１の位置は、広いエア・ギャップ（一般には、５０
ミクロンを超えるエア・ギャップ）において許容可能な
後ニップのエア絶縁破壊を最小限にとどめ、同時に、表
面６２を表面１２から最初に分離する際、狭いエア・ギ
ャップの電界を十分に高く維持するように選択される。
狭いエア・ギャップ分離点における高電界（５０ミクロ
ン未満のエア・ギャップにおいて１０ボルト／ミクロン
を超える）によって、分離時におけるトナーの損失が回
避される。ほとんどのシステムは、後ニップのエア絶縁
破壊がかなりの量であっても抵抗力があるが、例えば、
過酷な後ニップのエア絶縁破壊による画像の劣化を回避
するには、いくつかの条件において、とりわけ、広いエ
ア・ギャップにおける大量の後ニップのエア絶縁破壊を
阻止することが望ましい場合があり得る。後ニップ・バ
イアス源７３を利用して、分離時に、システムにおける
トナーの転写特性に応じて、電界を最適化することが可
能である。

【００１１】後転写バイアス・ブラシ・ブレード７１を
備えた、図３に示す代替実施例の場合、バイアス・ブレ
ード・ブラシ６６、６８、７１を安定した動的電流構成
をなすように接続し、各バイアス・ブレード・ブラシに
印加される電圧にバッファリングを施すのが望ましい。
こうした安定した動的電流構成は、定電流源７６にも結
合されている共通ノードに、各バイアス源６７、７３、
７５を接続することによって（この実施例の場合、前ニ
ップ・バイアス・ブレード・ブラシ６８は、図示のよう
に、バイアス源７５に結合されるが、バイアス源は、図
１の先行実施例に示すように、大地電位とすることも可
能である）、形成される。定電流源７６は、さらに、転
写ニップ・バイアス源６７に戻るように結合される。こ
の安定した動的電流構成は、側方導電率のため、中間転
写ベルト２８を通過する電流の効果を除去することによ
って、光伝導性表面の電位を補償するバイアス・ブレー
ド・ブラシ６６に対するフィードバック・ループを形成
するので望ましい。

【００１２】図３に示す代替実施例の安定した動的電流
構成には、それぞれ、前転写ゾーン及び後転写ゾーンの
周囲に沿って、中間転写ベルト２８の側方に導電性で、
抵抗性の層６０に接触する１対の導電性部材７８、７９
を含むことも可能である。これらの導電性部材は、導電
性シュー（図示）、または、ローラ、導電性ブッシュ、
ブレード等を含む、当該技術の熟練者にとって既知の各
種導電性部材の形をとることが可能である。導電性部材
は、さらに、定電流源７６に結合される。導電性部材７
８及び７９によって形成される追加導電性経路は、側方
導電性の結果として、中間転写ベルト２８を通過する電
流が定電流源７５に戻れるようにする。この構成によれ
ば、中間転写ベルト２８に沿った電流が転写ゾーンの周
囲を越えて流れるのを阻止することで、転写ゾーンがシ
ステムの残りの部分から分離される。

【００１３】留意すべきは、中間転写ベルト２８の表面
に沿ってバイアスのかかった各ブラシ・ブレードに隣接
する領域における電位は、印加される電位にほぼ等しく
なるということである。ただし、異なるバイアスのかか
ったブレード間におけるベルト２８に沿った電圧は、転
写システムの側方の抵抗率、位置、及び、プロセス速度
に従って、２つの異なる印加バイアス電圧値間で分割さ
れる。例えば、前述の式に関して、Ｖ₂の正の値は、電
界に、ブラシ・ブレードにおける正の印加電位とほぼ同
様の影響を及ぼし、負の極性は、印加電位に代数的に加
えられる、相当する負の電位と同様の作用を及ぼす。同
様に、電圧Ｖ₃は、電圧Ｖ_B及びＶ₂の極性の向きとは
逆になるように、ドラム１０と中間転写ベルト２８の間
の転写電界に影響を及ぼす。例えば、Ｖ₃の正の値は、
Ｖ_BまたはＶ₂の相当する負の値として作用する。一般
に、相当する印加電位は、光伝導層に捕獲される表面ま
たは体積電荷による電位と、ドラム１０における任意の
印加電圧との組み合わせから生じさせることができる。
従って、上述の式によって定義される、本書で称すると
ころの相当する印加電位Ｖ_Eは、印加電圧の項と表面電
荷の項の両方によって構成されることになる。

【００１４】図２には、転写ゾーンを通過する中間転写
ベルト２８の透視図が示されている。この図から分かる
ように、各バイアス・ブレード・ブラシ６６、６８は、
中間転写ベルト２８にほぼ垂直に配置され、その幅に沿
った接触表面を形成する。ドラム１０との接触によるベ
ルトの変形を転写領域に制限するため、絶縁支持部材７
０及び７２を設けることも可能である。

【００１５】図４は、図１に示す構成をとるドラム１０
において測定された電圧をグラフで表すものであり、転
写ニップのバイアスのかかったブレード・ブラシ６６か
ら大地電位のブレード・ブラシ６８への電圧降下を示し
ている。本書に記載の典型的なシステム・パラメータを
備え、図示のように、２５０〜１０００ボルトの範囲の
異なる電圧（Ｖ_A）が印加されたシステムにおいて、本
発明の転写システムは、転写ニップからの距離に関連し
て、前ニップ領域の電圧を低下させるものと予測するこ
とができる。このグラフ表現から明らかなように、転写
電界の強さは、バイアス・ブレード・ブラシ６６によっ
て生じる電位差の結果として転写ニップ領域においてよ
り強くなり、前ニップ領域における電界は、それに印加
される大地電位によって大幅に弱められる。従って、本
発明では、側方に導電性で、抵抗性の、裏当てされた中
間転写ベルトを利用することによって、前転写ニップに
望ましくない電界が生じないようにして、転写ニップに
所望の高転写電界を発生する。転写ニップ・ブレード・
ブラシと大地電位ブレード・ブラシの間の距離を選択的
に決定して、所望の結果が得られるようにすることがで
きる。

【００１６】ドラム１０の導電性基板は、側方に導電性
で、抵抗性の材料に置き換えることが可能であり、この
場合、本発明の導電性ブレード・ブラシ電極と同様の固
定導電性バイアス電極をドラム１０の内側に配置し、本
発明によって得られる高転写ニップ電圧／低前ニップ電
圧の結果が生じるようにすることが可能である。ただ
し、留意すべきは、こうした側方に導電性で、抵抗性の
ドラム構成における抵抗率の範囲は、ドラムに関する厚
さ要件がベルトの厚さをかなり超えるという事実によっ
て、一般に、本発明の側方に導電性で、抵抗性のベルト
に比べて大きくなるという点である。一般に、ベルト
は、厚さが約０．００５インチ（０．１３ｍｍ）であ
り、ドラムは、厚さが約０．０５インチ（１．３ｍｍ）
である。

【００１７】もう１つの代替実施例として、異なるステ
ーション（すなわち、現像、充電等）において適合する
電圧が得られるように、側方に導電性で、抵抗性のドラ
ムに沿って、選択位置に電極を設けることができる。

【００１８】総括すると、本発明の電子写真式印刷装置
には、側方に導電性で、抵抗性の基板材料を含む中間転
写ベルトを備えたトナー転写システムが含まれている。
中間転写ベルト・システムには、転写ニップ領域に電荷
を印加して、高転写反転電界を発生するための電圧バイ
アス手段と、さらに、前転写領域に配置され、中間転写
ベルトに大地電位を印加して、前転写領域に転写電界の
大幅な低下を生じさせる大地電位バイアス手段が含まれ
ている。

【図面の簡単な説明】

【図１】前転写バイアス装置及び転写ニップ・バイア
ス装置を示す、本発明の転写アセンブリの望ましい実施
例に関する拡大概略図である。

【図２】図１の転写アセンブリを示す透視概略図であ
る。

【図３】前転写バイアス装置、転写ニップ・バイアス
装置、及び、後転写バイアス装置を示す、本発明の代替
実施例を表した拡大略側面図である。

【図４】本発明の中間転写ベルト・システムによって
発生する、転写領域に沿って測定される典型的な電圧降
下を示すグラフで表した図である。

【符号の説明】

１０光伝導性ドラム、１２光伝導層、２８中間転
写ベルト、６０バッキング基板、６２転写画像保持
層、６６バイアス・ブレード・ブラシ、６７バイアス
源、６８バイアス・ブレード・ブラシ、７０，７２
絶縁支持部材、７１バイアス・ブレード・ブラシ、７
３，７５バイアス源、７６定電流源、７８，７９
導電性部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともその一部が、転写ゾーンにお
ける画像保持表面に隣接するように配置されて、転写ニ
ップ、前転写ゾーン、及び、後転写ゾーンを形成する中
間転写部材と、前記前転写ゾーンに隣接して配置されて、前記前転写ゾ
ーンにおける前記中間転写部材に第１のバイアス電圧電
位を印加し、転写電界を最低限にとどめて、画像保持表
面から前記前転写ゾーンの前記中間転写部材にトナー粒
子が転写されないようにするための手段と、転写ニップに隣接して配置されて、前記転写ニップにお
ける前記中間転写部材に第２のバイアス電圧電位を印加
し、画像保持表面から前記転送ニップにおける前記中間
転写部材にトナー粒子を吸引するための高転写電界を発
生するための手段から構成される、画像保持表面から基板に荷電トナー粒子を転写するため
の装置。