(57)【要約】【課題】  中間転写ベルトを用いたローラ転写方式による静電転写においては、第２転写における転写を容易にすること、及び転写効率を向上させる。【解決手段】  本発明は、トナーを中間転写体上に一旦転写した後、一括して用紙上に静電的に転写する方式において、中間転写ベルト、トナー、用紙の誘電率をそれぞれε１、ε２、ε３とすると、ε１＞ε２＞ε３の条件を満たすことを特徴とするトナー転写装置およびこれを用いた電子写真装置を特徴とする。【選択図】図３
2006201580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを中間転写体上に一旦転写した後、一括して用紙上に静電的に転写する方式において、中間転写ベルト、トナー、用紙の誘電率をそれぞれε１、ε２、ε３とすると、ε１＞ε２＞ε３の条件を満たすことを特徴とするトナー転写装置。
【請求項２】
請求項１に記載のトナー転写装置を用いた電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナー等の着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式の記録装置に係り、特にトナーを中間転写体上に一旦転写した後、一括して用紙上に静電的に転写する方式ならびにこれを用いた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の印写プロセスについて説明する。電子写真方式を用いた記録装置は、感光体上に帯電、露光により静電潜像を形成し、着色粒子を現像して画像として顕像化させた後、記録体表面に着色粒子を転写し、定着させる工程からなる。着色粒子には電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。
【０００３】
感光体はその表面の全面が一旦帯電され、続いて光を照射することにより部分的な電荷放電が行われる。感光体表面には帯電領域と露光領域による電位コントラストが形成され、これを静電潜像と呼ぶ。
【０００４】
現像工程では、まず、現像剤を用いて着色粒子であるトナー粒子を帯電させる。現像剤にはトナーと磁性粒子であるキャリアビーズの混合粉体からなる二成分系の場合とトナーのみから成る一成分系の場合とがある。現像剤は現像装置の中に封じ込められそこで攪拌される。その際、二成分現像剤の場合、トナーはキャリアビーズとの摩擦により帯電する。一成分現像剤の場合、部材などとの摩擦によりトナーの帯電が行なわれる。
【０００５】
先ず、二成分現像剤の場合について説明する。
【０００６】
トナーは平均粒径が６−１０μｍ程度の微粒子で成分の９０％以上が樹脂であり、その他に色剤（カーボンブラックや顔料）、帯電制御剤、外添剤、ワックスなどを内包している。トナーは粒径３０−１００μｍ程度のキャリアビーズとの混合撹拌によりキャリアビーズと接触する際に摩擦帯電し、何回かの接触を繰り返した後、最終的にはどれかのキャリアビーズ表面に静電的に付着する。トナーはキャリアビーズとの接触によってのみ帯電するので、トナー表面は完全に均一に帯電しているわけではなく、局所的な帯電領域が点在している。
【０００７】
樹脂は一般には摩擦により負帯電し易いので、トナーを正帯電させるには正に帯電する帯電制御剤がその役割を担う。帯電制御剤は金属錯体などの導電性の高い物質で、帯電しやすい性質を持ち、正帯電、負帯電のための様々な物質が使われている。
【０００８】
すなわち、トナー表面の存在している帯電制御剤とキャリアビーズが接触して帯電し、トナー表面には帯電制御剤の部分に局在電荷が存在する。負帯電させる場合も樹脂よりもより負帯電しやすい性質を持つ帯電制御剤を用いて、トナー帯電量をコントロールしている。
【０００９】
破砕トナーの場合、帯電制御剤はあらかじめ樹脂と混練されて凝固してから破砕によってトナーが作製されるのでトナー表面にほぼ均等に存在することになる。重合トナーの場合は製造方法が種々あるが、トナー表面に存在する帯電制御剤は上述したようにトナーの帯電を担う材料であるのでほぼ均等に分布していると考えられる。
【００１０】
二成分現像剤の場合は感光体表面の静電潜像を「磁気ブラシ」で擦ることによりトナーの現像を行う。磁気ブラシとは磁性体粒子であるキャリアビーズが磁石の力で穂立ちしてブラシ状に形成されたもので、個々のキャリアビーズには前述の帯電トナーが付着している。磁気ブラシは静電潜像に対向する現像位置まで現像ロールと呼ばれる磁石を用いた回転ロールにより搬送される。このような現像方法を磁気ブラシ現像と呼ぶ。
【００１１】
また、静電潜像の顕像化の促進手段として、バイアス現像と呼ばれる方法がよく用いられる。バイアス現像では、現像ロールにバイアス電圧を印加し、感光体表面に形成された潜像電位と現像ロールとの間に発生する電界の作用により帯電されたトナー粒子を現像ロール上のキャリアビーズから分離して感光体表面に移動させることにより現像が行われる。潜像電位（すなわち感光体の像形成部分の電位）として、前述の帯電電位を用いてもよいし、露光電位を用いてもよい。一般に、潜像電位として帯電電位を用いる方法を正規現像法、露光電位を用いる方法を反転現像法と呼ぶ。帯電電位と露光電位のうち潜像電位として用いられない側の電位を背景電位と呼ぶ。現像ロールのバイアス電圧は帯電電位と露光電位の中間に設定され、潜像電位との差を現像電位差と呼ぶ。同様に、背景電位との差を背景電位差と呼ぶ。通常、背景電位差より現像性能そのものを左右する現像電位差の方を大きく設定する。現像電位差が大きければ形成される電界（現像電界と呼ぶ）が強くなるので現像性能（トナー現像量）が多くなることは言うまでもなく、バイアス電圧によってトナー現像量が変わる。現像ロールと感光体との現像ロールの回転速度を上げる方法、距離を狭くする方法、現像剤の電気抵抗を低下させる方法によってもこれと同様に現像電界を強める効果があり、トナー現像量を多くすることができる。
【００１２】
次に、転写工程について説明する。
【００１３】
感光体上に現像されたトナーは２−３層に積み重ねられている。トナーは感光体と静電付着しており、トナー同士も同様の静電力で凝集しているので、現像工程の後、現像バイアス電圧が取り除かれても感光体上に層状に凝集している。
【００１４】
このトナー画像を用紙などの記録媒体に転写する方法としては、用紙を感光体に近づけてトナー層を感光体との間で挟み込み、用紙の裏面からトナーに用紙側への静電引力が加わるような転写電界を与えて用紙上に転写する静電転写方式が一般的である。具体的な方法としては、コロナ帯電器により用紙裏面にトナーと逆極性の電荷を与える方法（コロナ転写）や用紙裏面からローラで押付けてローラにはトナーと逆極性の電圧を印加する方法（ローラ転写）などがある。
【００１５】
タンデムフルカラープリンタでは３色を中間転写ベルト上に順次静電転写した後、一括して用紙上に転写する方式が多く用いられている。転写方式はローラ転写が多い。１色ずつ中間転写ベルトに転写する工程を第１転写、３色重ねた後に用紙上への一括転写を第２転写と呼ぶことにする。第２転写では３色重ねのトナー層が厚いため転写が容易でなく、転写ローラには高電圧印加が必要となるが、それでも転写効率を上げるのが難しい。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−４０８２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上述べたように、中間転写ベルトを用いたローラ転写方式による静電転写においては、第２転写における転写を容易にすること、及び転写効率向上が課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、トナーを中間転写体上に一旦転写した後、一括して用紙上に静電的に転写する方式において、中間転写ベルト、トナー、用紙の誘電率をそれぞれε１、ε２、ε３とすると、ε１＞ε２＞ε３の条件を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、中間転写ベルトを用いたローラ転写方式による静電転写において容易に転写を行うことができ、転写効率向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明を実施例により説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明は第２転写における用紙上への３色トナーの一括転写を容易にするために、中間転写ベルト、トナー、用紙の誘電率を最適に設定するものである。本発明を図１、図２、図３を用いて説明する。
【００２２】
図１は、トナー転写装置を用いた電子写真装置の断面側面図である。トナーは負帯電として正電圧が転写ローラに印加されている。１は感光ドラム、２は中間転写ベルト、３はトナー、４はドライブローラ、５は用紙、６は第１転写ローラ、７は第２転写ローラである。４つの感光ドラム１上にそれぞれＣＭＹＫ色のトナーが現像され、順次第１転写ローラにより中間転写ベルト２上に重ね合わされた後、第２転写ローラにより一括して用紙上に転写される。なお、感光体上の現像プロセスについては省略する。
【００２３】
図２は、第２転写部の拡大図である。ドライブローラ４は中間転写ベルト２を駆動するためのもので、その表面はアース電位である。第２転写ローラ７はシャフト（芯金）とゴム層の２層構造になっており、シャフトには転写電圧が印加される。トナーは転写ニップにおいて転写電界が加わり、静電気的な力により用紙上へ転写される。
【００２４】
図３は、トナーを層とみなしてモデル化した図である。ｘ軸方向に各層境界の位置をとり、各層の誘電率と電界をε１、Ｅ１（中間転写ベルト層）、ε２、Ｅ２（トナー層）、ε３、Ｅ３（用紙層）、トナー層は一様な電荷密度、境界ｘ＝ａ、ｘ＝ｂでの面電荷密度をσとすると、Ｅ１、Ｅ２は一定であるが、トナー層中の電界は１次変化するため境界ｘ＝ａにおいてはＥ２（ａ）、境界ｘ＝ｂにおいてはＥ２（ｂ）となる。なお、電界や境界面に働く力はすべてｘ軸方向を正にとることにする。
【００２５】
境界ｘ＝ａ、ｘ＝ｂにおいてはガウスの法則により次式が成り立つ。
【００２６】
ε２Ｅ２（ａ）ε１Ｅ１＝σ                    式（１）
ε３Ｅ３ε２Ｅ２（ｂ）＝σ                    式（２）
また、トナー層に加わる静電的応力Ｆは境界ｘ＝ａ、ｘ＝ｂのそれぞれにおけるマクスウエルの応力の合力として次式で与えられる。
【００２７】
Ｆａ＝（ε３Ｅ＾−ε２Ｅ２（ｂ）＾２）／２      式（３）
Ｆｂ＝（ε２（ａ）＾２−ε１Ｅ１＾２）／２      式（４）
Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ                                    式（５）
式（１）（２）を用いて式（５）を変形すると次式が得られる。
【００２８】
Ｆ＝Ｆａ＋Ｆｂ＝［ε１｛（ε１ε２）Ｅ１＾２＋２σＥ１｝＋ε３｛（ε２ε３）
Ｅ３＾２＋２σＥ３｝］／（２ε２）              式（６）
Ｅ１の２乗の係数（ε１−ε２）とＥ３の２乗の係数（ε２−ε３）が大きいほど式（６）の値、すなわちトナー層に加わる静電的応力が大きくなる。このときε１＞ε２＞ε３が成り立つ。その結果、ローラに印加する転写電圧を低下することができ、また、同じ転写電圧でも上記の誘電率の条件を用いれば転写効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のトナー転写装置を用いた電子写真装置の断面図。（実施例１）
【図２】本発明のトナー転写装置の拡大図。（実施例１）
【図３】本発明のトナー転写装置部分の説明図。（実施例１）
【符号の説明】
【００３０】
１…感光ドラム、２…中間転写ベルト、３…トナー、４…ドライブローラ、５…用紙、６…第１転写ローラ、７…第２転写ローラ。
【図１】
2006201580.tif 000003
【図２】
2006201580.tif 000004
【図３】
2006201580.tif 000005