JP2004037486A

JP2004037486A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004037486A
Application number: JP2002190159A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ogasawara; 小笠原　正; Yoshiya Mashita; 眞下　佳也
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】転写部において像担持体におけるトナー粒子の付着力を弱め、像担持体から記録媒体、あるいは中間転写体への転写や、中間転写体から記録媒体への転写を高効率に行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体１から記録媒体上にトナー像を転写し、転写され記録媒体上のトナー像を定着させて画像を形成する画像形成装置において、像担持体１表面に重ねられて通過する記録媒体８に接触して転写バイアスを印加する転写部材５を有し、該像担持体１により担持されたトナー像を該記録媒体８に転写する転写部４０と、転写部材５を、像担持体１の幅方向に往復運動させる駆動部３１とを備えた。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機やレーザプリンタには、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。電子写真方式の画像形成装置は、例えば表面に感光体層を有する像担持体表面を均一に帯電する帯電工程、帯電された像担持体表面に像光を照射することにより静電潜像を形成する露光工程、その静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像工程、そのトナー像を記録媒体に転写する転写工程、記録媒体上にトナー像を定着させる定着工程、転写工程で像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング工程等を経ることにより記録媒体上に順次画像を形成している。
【０００３】
転写工程に用いる転写手段としては、転写ロールを用いたバイアスロール転写方式が知られており、バイアスロール転写方式においては転写ロールを像担持体に圧接してニップ部を形成し、そのニップ部に記録媒体を通過させるとともに、記録媒体の裏側からバイアス電圧を印加することによりトナー像を記録媒体上に転写する。
像担持体上のトナー像を構成するトナー粒子は所定の電荷に帯電しているので、バイアス電圧の印加によってその帯電トナー粒子にはクーロン力が作用し記録媒体に転移する。一方、トナー粒子には、クーロン力とは逆向きの、ファンデルワールス力や液架橋力等が作用することにより像担持体にトナーが付着しているので、転写時にはこれらの付着力がトナー粒子の転移を妨げる作用をする。転写バイアス電圧を高くしてクーロン力を強く作用させればトナーの転移は促進されるが、反面、電界強度が高くなり、空隙における放電開始点を超えると放電が発生しトナーの極性反転等を引き起こすので却って転写率が低下したり、白抜け等の画像欠陥を発生させてしまうという問題がある。
【０００４】
この問題を回避しつつ高転写率を得るには、ファンデルワールス力や液架橋力等による付着力を低減する方法が考えられる。
【０００５】
例えば特開平４−２３４０７７号公報では、非接触式のコロナ発生装置を用いた転写部において、ベルト状の電荷保持部材の、トナー像が形成された面の裏側に振動エネルギー発生する共振器などを設けて、電荷保持部材に振動エネルギーを加えることにより、トナー像のシートへの転写を支援する転写支援手段が開示されている。
【０００６】
これは、付着力のうちファンデルワールス力や液架橋力はトナーが像担持体に密着している状態では大きな付着力として作用するが、機械的振動を受けると付着力が急激に弱くなることを利用する技術である。
【０００７】
しかし、この転写支援手段に用いられる振動エネルギー発生装置は非常に複雑な構造で高価であり、装置全体が大型化してしまうと共に、ベルト状の電荷保持部材（感光体ベルト）に対してのみ適応できるものあることから、画像形成装置に一般的に使用するのは困難である。
【０００８】
このような問題を回避するため、特開平９−６２１１５号公報では、加振手段を像担持体ドラムの内部に設けたり、記録媒体側に設ける技術が開示されている。
【０００９】
しかしながら、像担持体ドラム内部に加振手段を設けると、像担持体ドラム全体が振動し、例えば像光が乱れて正しい露光ができないという不都合がある。また、記録媒体側に加振手段を設けると、機械的振動が転写部前後に伝わり、転写トナー像が乱れてしまうという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、転写部において像担持体におけるトナー粒子の付着力を弱め、像担持体から記録媒体、あるいは中間転写体への転写や、中間転写体から記録媒体への転写を高効率に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する第１の発明の画像形成装置は、トナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体から記録媒体上にトナー像を転写し、転写された記録媒体上のトナー像を定着させることにより画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体表面に重ねられて通過する記録媒体に接触して転写バイアスを印加する転写部材を有し、該像担持体により担持されたトナー像を該記録媒体に転写する転写部と、上記転写部材を、上記像担持体の幅方向に往復運動させる駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
このように、像担持体表面に重ねられて通過する記録媒体に転写バイアスを印加する転写部材を、駆動部により像担持体の幅方向に往復運動させるので、トナー像を像担持体に付着させ非静電的な付着力が急激に弱まる一方、転写部材から記録媒体に印加される電圧によりトナー像に作用するクーロン力が支配的になるので、トナー像を記録媒体に容易に転写することができる。
【００１３】
上記の目的を達成する第２の発明の画像形成装置は、所定の移動方向に移動する像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像をベルト上に、または該ベルトが担持する記録媒体上に転写し、最終的に記録媒体上にトナー像を転写および定着させることにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体との間に上記ベルトを挟んでニップ部を形成するとともに該ニップ部を通過する該ベルトに、または該ベルトが担持する記録媒体に転写バイアスを印加する転写部材を有し、該像担持体上に形成されたトナー像を、該ベルトに直接、又は該ベルトが担持する記録媒体に転写する転写部と、
上記転写部材を上記像担持体の幅方向に往復運動させる駆動部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このように、ニップ部を通過するベルトに、またはベルトが担持する記録媒体に転写バイアスを印加する転写部材を、駆動部により像担持体の幅方向に往復運動させるので、トナー像を像担持体に付着させる非静電的な付着力が急激に弱まる一方、転写部材からベルトに、またはベルトが担持する記録媒体に印加される転写バイアスによりトナー像に作用するクーロン力が支配的になるので、トナー像をベルトに、またはベルトが担持する記録媒体に容易に転写することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
先ず、例えば記録媒体に像担持体上のトナー像を転写する転写部と、像担持体とによって形成されるニップ部においてトナー像に作用する力について説明する。
【００１６】
図１は、像担持体と転写部の転写ロールとの間に形成されるニップ部を示す図である。
【００１７】
図１において、像担持体１は所定方向に回転し、トナー像が形成される。転写ロール５は、回転軸５ａを中心に像担持体１と同方向に回転しながら像担持体１とニップ部１１を形成し、図示しない駆動部により振動エネルギーを与えられて回転軸５ａと平行な矢印Ａ方向に振動する。
【００１８】
図２は、ニップ部においてトナー粒子に作用する力を模式的に示す図である。
【００１９】
図２に示すように、像担持体１にトナー粒子１３を付着させる力としては、静電気的な付着力２４ａと非静電気的な付着力２４ｂとがある。静電気的な付着力２４ａは、鏡像力であり、非静電気的な付着力２４ｂは、ファンデルワールス力や液架橋力などである。一方、記録媒体８側にトナー粒子１３を吸引する力としては、転写ロールに印加されたバイアス電圧によるクーロン力２３がある。そして、静電気的な付着力２４ａと非静電気的な付着力２４ｂとの合力２４よりもクーロン力２３が大きい場合にはトナー粒子１３が記録媒体８に転写され、クーロン力２３が合力２４よりも小さい場合にはトナー粒子１３は記録媒体８に転写されない。
【００２０】
いま、転写ロール５に矢印Ａ方向の振動が加わると、記録媒体８を介してトナー粒子１３にその振動が伝達され、ニップ部１１のトナー粒子１３にも矢印Ａ方向の力が作用する。この矢印Ａ方向に作用する力によりトナー粒子１３が像担持体１表面からわずかでも離れトナー粒子１３と像担持体１表面との間の密着性が弱まると非静電的な付着力２４ｂが急激に弱まるので、クーロン力２３が支配的に作用するようになり、トナー粒子１３は記録媒体８に容易に転写される。
【００２１】
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００２２】
図３は、第１の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２３】
第１の実施形態の画像形成装置は、第１の発明の画像形成装置の実施形態に相当する。
【００２４】
図３に示す画像形成装置は、表面に感光体層を有する、矢印Ｂ方向に回転するドラム状の像担持体１と、この像担持体１を一様に帯電させる帯電器２と、一様に帯電された像担持体１に像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装置３と、像担持体１に近接する位置で矢印Ｃ方向に回転する現像ロール４ａから像担持体１上に形成された静電潜像にトナーを転移させて現像し、トナー像を形成する現像装置４と、用紙トレイ１２から用紙ガイド９に沿って搬送ロール１０により搬送される記録用紙上へ像担持体１上に形成されたトナー像を転写する転写部４０と、転写後に像担持体１に残留したトナーを除去するクリーナ６と、記録用紙上のトナー像を定着する定着装置７とを備えている。
【００２５】
この画像形成装置を用いて画像を形成するときは、ドラム状の像担持体１を矢印Ｂ方向に回転駆動し、帯電器２により像担持体１を、例えば−４５０Ｖに一様に帯電させる。次に、像書き込み装置３から、画像を担持する像光を照射して、電位の差による潜像を形成する。現像装置の現像ロール４ａには、例えば−３００Ｖの直流成分に、１．０ｋＶ（Ｐ−Ｐ）、周波数４．０ＫＨｚ、デューティ比０．６の交流成分が重畳された現像バイアス電圧が印加されているので、像担持体１上の潜像が現像装置４との対向位置に移動したときに、現像ロール４ａから像担持体１にトナーが転移してトナー像が形成される。このようにして形成されたトナー像は、バイアス電圧が印加されている転写部４０の転写ロールによって用紙トレイ１２から搬送された記録用紙上に転写され、さらに定着装置７によって定着されて記録用紙８上画像が形成される。
【００２６】
一方、転写後、感光体ドラム１に残留したトナーは、クリーナ６によって除去される。
【００２７】
以下に、本実施形態の画像形成装置の各構成要素の具体例について説明する。
【００２８】
ここで説明する具体例は、一例であって必ずしもこれに限定されない。
【００２９】
像担持体１は、アルミニウム等の金属製支持体（ドラム）に、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層した機能分離型感光体で、感光体が積層されたドラムの外径はφ３０ｍｍである。
【００３０】
また、帯電器２は、金属製の芯金にカーボンを含有するＳＢＲからなる弾性層を形成し、弾性層の上に抵抗層としてイオン導電材を含有するＥＣＯを成膜し、さらにその上にカーボンとＳｎＯ_２（導電性フィラー）を含有するＰＡからなる表面層を成膜したものである。弾性層の厚みは２．８ｍｍ、抵抗層の厚みは１５０μｍ、表面層の厚みは１０μｍで、表面層を含む層全体の抵抗値は１０^７〜１０^８Ωに調製してある。芯金にはＤＣ電圧を印加し、像担持体１の表面を一様に帯電する。
【００３１】
像書き込み装置３は、画像信号に基づいて発光素子（ＬＤ）のレーザ光をＯＮ／ＯＦＦするとともに、そのレーザ光を回転駆動される像担持体の回転方向と交わる幅方向に繰り返し走査することによって像担持体１を像露光する。
【００３２】
現像装置４は、トナーとキャリヤからなる２成分現像剤を攪拌し、像担持体１上に形成された静電潜像に、回転する現像ロール４ａでその静電潜像に近接位置に運んだトナーを転移させてトナー像を形成する。
【００３３】
転写部４０は、外径１８．５ｍｍで、軸を兼ねる給電部材に２層構成の導電性部材が被覆された転写ロールを有し、導電性部材は、高抵抗で薄い表面層と、その表面層の内側に積層された、表面層より低抵抗で弾性を有する弾性層とを有している。表面層は、体積抵抗率が１０^８〜１０^１３Ωｃｍであり、弾性層の抵抗はそれよりも低抵抗にすることにより転写ロール全体の抵抗値が１０^７〜１０^９Ωになるように調整する。
【００３４】
転写ロールの抵抗値は、転写ロールをアースに接続した金属板に乗せ、転写ロールの給電部材を兼ねる軸の両端に５００ｇずつ計１ｋｇの荷重をかけるとともに、転写ロールと金属板の間に１ｋＶの直流電圧を印加し、測定される電流値から換算して求めることができる。
【００３５】
ここで、転写ロールの抵抗値を１０^７〜１０^９Ωの範囲内に調整するのは、転写ロール５の抵抗値が１０^７Ωより低いと、記録媒体がニップされていない領域で転写に寄与しない電流が流れてしまい、本来転写に必要な電流が得られず転写不良を起こすためであり、１０^９Ωより高いと、必要とする転写電流を得るためには高電圧電源が必要となり、画像形成装置の小型化、低コスト化の支障となるためである。
【００３６】
クリーナ６は、クリーニング部材として板状のブレードやブラシロールなどを用いることができ、本実施形態においては板厚２ｍｍのウレタンゴムが使用される。
【００３７】
定着装置７は、記録用紙８上に転写されたトナー像を一対のロールでニップし、加熱および加圧することにより記録用紙８上に定着する。
【００３８】
次に、現像装置４に用いるトナーとキャリヤからなる現像剤の具体例について説明する。
【００３９】
トナーは乳化重合法により製造されたもので、平均粒径は６．５μｍ、形状係数は１３２±２のポテト形状である。
【００４０】
トナーの粒径は画質に大きな影響を与え、粒径が大きくなるほど画像が粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナーでも実用上問題はないが、細線の解像力を高くするためには、平均粒径が１０μｍ以下のトナーを用いるのが望ましい。しかし、トナー径が小さくなるとトナーとキャリアとの間に作用する物理的付着力が支配的になり現像性が低下する上、トナーの凝集が起こりやすい。したがって、平均粒径が５μｍ以上かつ１０μｍ以下のものがより望ましい。
【００４１】
形状係数は、光学顕微鏡のトナー拡大像を、例えばイメージアナライザＬｕｚｅｘＩＩＩ（ニレコ製）で画像解析し、次式により求めることができる。
（トナー径の絶対最大径）^２／（トナーの投影面積）×π／４×１００
トナーには、さらに帯電制御剤や転写助剤として、平均粒径１０〜１５０ｎｍ程度のシリカ及びチタニア等の微粒子を適当量外添する。
【００４２】
キャリアは、フェライトの芯材表面に、カーボンブラック等の導電材料が分散された樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアで、平均粒径は４５μｍである。
【００４３】
トナーとキャリアとを混合した現像剤は、例えば、トナー濃度（以下、ＴＣと略称する。）を８質量％、現像剤中のトナーの電荷量を２０〜３０μＣ／ｇとしたものを用いることができる。
【００４４】
ここで、ＴＣ（質量％）は次式で求められる。
｛現像剤に含まれるトナーの質量（ｇ）／現像剤の総質量（ｇ）｝×１００
また、トナーとキャリアを混合して現像剤としたときのトナーの電荷量は、高すぎると、トナーがキャリアに付着する付着力が高くなりすぎて、トナーが像担持体に転移しないといった現象が発生する。一方、電荷量が低すぎると、トナーがキャリアに付着する付着力が弱くなり、遊離トナーによるトナークラウドが発生するため、プリントに、いわゆるトナーカブリが発生する。したがって、現像剤中のトナーの電荷量は、絶対値で５〜５０μＣ／ｇとすることが好ましく、１０〜４０μＣ／ｇとすることがより好ましい。
【００４５】
次に、本実施形態の転写部および駆動部の構成および動作条件について詳細に説明する。
【００４６】
図４は、第１の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【００４７】
図４において、転写部４０は、トナー像を担持する像担持体に接触してニップ部１１を形成するとともに、回転する像担持体１と同方向に回転し、そのニップ部１１を通過する記録媒体８に電圧を印加することにより像担持体１が担持するトナー像をその記録媒体８に転写する転写ロール５を有する。
【００４８】
転写部４０の転写ロール５は、給電部材を兼ねる回転軸５ａが、軸受け３２に回転自在に、両側で支持され、その回転軸５ａの両端部には、例えばφ２ｍｍのＳＵＳ球３０が埋め込まれている。そして、軸受け３２には、転写ロール５を像担持体１に押圧してニップ部１１を形成する、上下方向に伸縮するばね３３が取り付けてある。また、転写ロール５の両側には、転写部４０のフレーム３６があり、その一方の、図の右側のフレーム３６には、ばね３５を介して矢印Ａ方向に移動自在なフランジ３４が固着され、図の左側のフレーム３６には、回転軸５ａ方向に往復運動する駆動部３１を介して矢印Ａ方向に移動自在なフランジ３４が固着されている。それぞれのフランジ３４の転写ロール５側を向いた面は平滑面となっており、転写ロール５は、回転軸５ａの両端部に埋め込まれたＳＵＳ球３０を介してそれぞれのフランジ３４の平滑面に摺動自在に当接している。
【００４９】
駆動部３１は、圧電アクチュエータで構成され、交流電圧が印加されると伸縮し転写ロール５を、回転軸５ａと平行な矢印Ａ方向に往復運動させる。駆動部３１が伸縮すると、転写ロール５の軸受け５ａを両側で支持するばね３３が横方向に振動することにより転写ロール５に所定のニップ圧を加えたまま転写ロール５が回転軸５ａと平行な矢印Ａ方向に移動するのを可能とする。また、フランジ３４の一方に固着されたばね３５とＳＵＳ球３０とにより、回転軸５ａはフランジ３４に回転自在に固定されたまま転写ロール５が矢印Ａ方向に移動するのを容認する。
【００５０】
ここで、本実施形態においては、ＳＵＳ球３０はφ２ｍｍのものを用い、駆動部３１を構成する圧電アクチュエータには、サイズ５×５×９ｍｍのピエゾアクチュエータ（ピエゾメカニック社製）を用いているが、これに限定されない。
【００５１】
このような構成のピエゾアクチュエータに−３０〜１５０Ｖの範囲で正弦波の電圧を印加するとピエゾが伸縮し、転写ロール５は回転軸と平行な矢印Ａ方向に往復運動する。
【００５２】
ここで、転写ロール５が往復運動することによる効果を有効に発揮させるためには、トナー粒子がニップ部１１を通過する間に、転写ロール５が往復運動する加速度が最大となるポイントを最低１回は通過する必要があり、画像形成装置のプロセス速度をＶ（ｍｍ／ｓ）、転写部４０のニップ幅をｄ（ｍｍ）としたときに、往復運動周波数Ｎ（Ｈｚ）がＶ／２ｄ以上であることが好ましい。
【００５３】
また、往復運動の振幅は、トナー像の画質が劣化しない範囲とする必要があり、トナー粒径をＬとしたときに、１０Ｌ以下かつＬ／１０以上の範囲内で設定することが好ましい。
【００５４】
本実施形態では駆動部３１に圧電アクチュエータを使用しているが、モーター等を利用したバイブレータ方式で往復運動を発生させるもの、歯車形状のものを回転させて往復運動を与えたい部位に打ち付けることにより往復運動を発生させるもの、その他機械的、電気的、磁気的方法を利用することができる。
【００５５】
次に、本実施形態の画像形成装置に備える転写部の転写効率を確認する試験結果について説明する。
【００５６】
本試験は、常温・常湿（２２℃、５５％ＲＨ）下で、比較的転写しにくいラフ紙（米国ゼロックス社製４０２４ＤＰ）を記録用紙として使用し、転写ロールを５０Ｖ、１００Ｈｚの交流電圧が印加されたピエゾアクチュエータで転写ロールを往復運動させて転写を行った。
【００５７】
図５は、ベタ画像（カバレッジ１００％）を転写するときの転写バイアス電圧と転写効率との関係を示す図である。
【００５８】
図５において、縦軸は、像担持体上のトナーのうち記録用紙に転移したトナーの割合をあらわす転写効率（％）、横軸は転写ロールに印加されるバイアス電圧をあらわす。図中の実線は、ピエゾアクチュエータで転写ロールを往復運動させた場合の転写効率の実測値、点線は転写ロールを往復運動させない場合の転写効率の実測値をそれぞれプロットした傾向曲線をあらわす。
【００５９】
図中の傾向曲線から明らかなように、転写ロールに機械的往復運動を加えることにより、広範な転写バイアス電圧において転写効率が向上するが、特に転写バイアスが低い場合に、機械的往復運動による効果が顕著にあらわれることが確認できた。
【００６０】
図６は、画像カバレッジが２０〜１００％まで変化させたときの転写残トナー量の推移を示す図である。
図６において、縦軸は、像担持体上のトナーのうち記録用紙に転移せずに像担持体上残った１平方メートル当たりのトナー量（ｇ）を、横軸は、画像カバレッジ割合（％）をあらわす。図中の実線は、ピエゾアクチュエータで転写ロールを往復運動させた場合、点線は転写ロールを往復運動させない場合における像担持体上残った１平方メートル当たりのトナー量（ｇ）の実測値をそれぞれプロットした傾向曲線をあらわす。なお何れの場合も、転写バイアス電圧は、１．０ｋＶに設定した。
【００６１】
図から明らかなように、機械的往復運動を加えた方が転写残トナー量が少なくなり、画像カバレッジが高いときほどその効果がより大きいことがわかった。これによっても、機械的往復運動が転写効率に大きく寄与することが確認された。
【００６２】
次に第２の実施形態について説明する。
【００６３】
第２の実施形態の画像形成装置は、第２の発明の画像形成装置の実施形態に相当する。
【００６４】
図７は、第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００６５】
第２の実施形態の画像形成装置は、第１の実施形態の画像形成装置に較べて、用紙搬送ベルトを備える点が相違するがそれ以外は共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付し、相違点について説明する。
【００６６】
図７に示す本実施形態の画像形成装置は、像担持体１から記録媒体にトナー像を転写するニップ部に、用紙を搬送する用紙搬送ベルト２９を備えている。用紙搬送ベルト２９は、用紙搬送ベルト２９を駆動する駆動ロール２６と、用紙搬送ベルト２９に所定の張力を加えるテンションロール２７と、アースに接続された金属ロール２８とにより張架されて循環移動する。用紙搬送ベルト２９を挟んで像担持体１に対向する位置には、転写部４１の転写ロールが配置されている。
【００６７】
用紙ガイド９に沿って搬送ロール１０により用紙トレイ８から運ばれた用紙は、用紙搬送ベルト２９に搬送されてニップ部に運ばれ、ニップ部を通過するときに転写部４１からバイアス電圧が印加されて像担持体１上のトナー像が用紙上に転写される。
【００６８】
以下に、本実施形態の画像形成装置の第１の実施形態で説明した構成要素と異なる構成要素の具体例について説明する。
【００６９】
ここで説明する具体例は、一例であって必ずしもこれに限定されない。
【００７０】
転写部４１の転写ロールは、金属製の芯金にウレタンゴム層が被覆され、外径は１８．５ｍｍ、転写ロールの抵抗値は１０^５Ωに調整されている。また、用紙搬送ベルト２９は、クロロプレンゴムにＥＰＤＭをブレンドしてカーボンブラックを分散させ、厚さ４５０μｍの無端ベルト状に形成され、体積抵抗率は１０^９Ωｃｍ、表面抵抗率は１０^１２Ωに調整されている。
【００７１】
ただし、転写ロールおよび用紙搬送ベルト２９は、この構成に限定されるものではない。
【００７２】
このように、用紙搬送ベルト２９を用い、用紙搬送ベルト２９を挟んで像担持体１と転写ロールとの間でニップ部を形成することにより、ニップ幅を広くすることができるため、画像形成を高速度に行うことができる上、転写ロールから金属ロール２８までの間に転写バイアス電圧による電位勾配を形成することができるため、プレニップ部で発生しやすいブラーや白抜け等の画像欠陥を防止することができる。
【００７３】
本実施形態は、用紙搬送ベルトを用いる画像形成装置に基いて説明したが、中間転写体を用いる画像形成装置において、像担持体から中間転写体にトナー像を転写する転写部にも適用される。また、タンデム構成の画像形成装置にも適用される。
【００７４】
図８は、第２の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【００７５】
本実施形態の転写部４１および駆動部３１は、図４を用いて説明した第１の実施形態の転写部４０および駆動部３１と較べて、転写部４１が用紙搬送ベルトを挟んでニップ部１１を形成している点が相違するが、それ以外は共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付し、相違点について説明する。
【００７６】
図８において、転写部４１は、トナー像を担持する像担持体１に用紙搬送ベルト２９を挟んで対向しニップ部１１を形成するとともに、回転する像担持体１と同方向に回転し、そのニップ部１１を用紙搬送ベルト２９に搬送されて通過する記録媒体に電圧を印加することにより像担持体１が担持するトナー像をその記録媒体に転写する転写ロール２５を有する。そして、その転写ロール２５を往復運動させる駆動部３１により、回転軸２５ａに平行な矢印Ａ方向に転写ロール２５は往復運動する。
【００７７】
本実施形態の画像記録装置を用いて、図５及び図６を用いて説明したのと同様の確認試験を実施したところ、転写効率が最大になる条件下において、転写ロールに往復運動を加えない場合には転写効率が９５％であったのに対し、転写ロールに駆動部から往復運動を加えた場合には転写効率が９９％に向上し、ニップ部で用紙搬送ベルトを挟んだ構成の場合にも転写ロールに機械的往復運動を加えることによる効果が確認された。
【００７８】
次に、第３の実施形態について説明する。
【００７９】
第３の実施形態の画像形成装置は、第１の発明の画像形成装置の第２の実施形態に相当する。
【００８０】
図９は、第３の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００８１】
第３の実施形態の画像形成装置は、第１及び第２実施形態の画像形成装置が白黒画像を形成するものであるのに対し、カラー画像を形成するものであり、第１及び第２実施形態の画像形成装置に比べて、中間転写体が使用される点や、現像装置が４色の現像剤を有する点が相違するが、それ以外は共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省略する。
【００８２】
図９に示す画像形成装置は、表面に感光体層を有するドラム状の像担持体１と、この像担持体１を一様に帯電する帯電器２と、一様に帯電された像担持体１に各色に分解された画像信号に基づく像光を照射して静電潜像を形成する像書き込み装置３と、ブラック（Ｋ）１４Ｋ、イエロー（Ｙ）１４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）１４Ｍ、シアン（Ｃ）１４Ｃの４色の現像剤を収容したロータリ式の現像装置１４と、像担持体１に接触し、矢印Ｄ方向に循環移動する無端ベルト状の中間転写体１６と、中間転写体１６を挟んで像担持体１と対向し、像担持体１上に形成されたトナー像を中間転写体１６へ転写する１次転写ロール１５と、中間転写体１６へ転写した後に像担持体１に残留するトナーを除去するクリーナ６とを備えている。また、無端ベルト状の中間転写体１６は、回転駆動させる駆動ロール１７、張力を調整するテンションロール１８、１９、および中間転写体１６を挟んで２次転写ロール２１に対向するバックアップロール２０により張架されている。さらに、用紙トレイ８から用紙ガイド９に沿って搬送ロール１０により搬送される記録用紙上に中間転写体１６上のトナー像を再転写する２次転写部４２と、記録用紙８上に転写されたトナー像を定着する定着装置７とを備えている。
【００８３】
現像装置１４は、現像装置１４を回転駆動する基部１４ａに支持されており、像担持体上に各色に分解された画像信号に基づく像光が照射されて形成された各色毎の潜像に整合させて回転し、像担持体に４色それぞれの現像剤を有する現像器１４Ｋ，１４Ｙ、１４Ｍ，１４Ｃがそれぞれ近接・対向するようになっており、各色毎の潜像に各色トナーを転移させて各色トナー像を形成する。
【００８４】
以下に、本実施形態の画像形成装置の、第１及び第２の実施形態で説明した構成要素と異なる構成要素の具体例について説明する。
【００８５】
ここで説明する具体例は、一例であって必ずしもこれに限定されない。
【００８６】
中間転写体１６は、ポリイミド樹脂中にカーボンブラックを分散させ、厚さ８０μｍの無端ベルト状に形成したものであり、体積抵抗率は１０^９Ωｃｍ、表面抵抗率は１０^１２Ωに調整されている。
【００８７】
また、１次転写ロール１５は、金属製の芯金にウレタン発泡体の層を被覆したもので、転写ロール１５の抵抗値は１０^８Ωに調整され、１次転写ロール１５の外径はφ１８．５ｍｍに設定されている。
【００８８】
さらに、２次転写部４２に用いる２次転写ロールは、第１の実施形態の画像形成装置で用いる転写ロール５と同様の材料・構成で、外径はφ２８ｍｍに設定されている。
【００８９】
また、現像装置１４で用いるトナーは、第１及び第２実施形態で用いたトナーと同様に、乳化重合法により製造されたもので、平均粒径は６．５μｍ、形状係数は１３２±２のポテト形状で、ブラックの他にイエロー、マゼンタ、シアンも同様に製造したものを用いる。また、各色のトナー電荷量は３０μＣ／ｇに調整されている。
【００９０】
ただし、中間転写体１６、１次転写ロール１５、２次転写ロール２１、及びトナーは上述した構成に限定されない。
【００９１】
次に、本実施形態の画像形成装置を用いてカラー画像を形成する作用について説明する。
【００９２】
ドラム状の像担持体１を矢印Ｂ方向に回転駆動し、帯電器２により、像担持体１を例えば−４５０Ｖに一様に帯電させる。
【００９３】
次に、像書き込み装置３から各色毎に分解された画像信号に基づく像光が像担持体１に照射されると、像担持体１の感光体層の電荷量はその照射された像光の光量に応じて低減され、静電電位の差による静電潜像が形成される。
【００９４】
この静電潜像が現像装置１４に対向する位置に移動すると、現像装置の各現像器１４Ｋ，１４Ｙ、１４Ｍ，１４Ｃ毎に具備する現像ロールには、例えば−３００Ｖの直流成分に、１．０ｋＶ（Ｐ−Ｐ）、４．０ｋＨｚ、デュ−ティ比０．６の交流成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されているので、各色トナーの現像ロールから静電潜像に各色トナーが転移して、像担持体１上には、各色トナー像が形成される。
【００９５】
このようにして形成された各色トナー像は、バイアス電圧が印加されている転写ロール１５によって中間転写体１６上に１次転写される。
１次転写後、感光体ドラム１に残留したトナーは、クリーナ６によって除去される。
【００９６】
像担持体１には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン各色のトナー像が順次形成され、その都度１次転写ロール１５によって中間転写体１６上に転写される工程が繰り返されると、中間転写体１６上に４色のトナー像が重ね合わされた多重色トナー像が形成される。
【００９７】
この多重色トナー像は、２次転写部４２により一括して記録用紙上に転写される。
【００９８】
そして記録用紙上に転写された多重色トナー像は、定着装置７によって定着されてカラー画像が形成される。
【００９９】
図１０は、第３の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【０１００】
本実施形態の転写部４２および駆動部３１は、図４を用いて説明した第１の実施形態の転写部４０および駆動部３１と較べて、転写部４２の２次転写ロール２１が対向ロール２０との間に中間転写体１６を挟んでニップ部１１を形成している点が相違するが、それ以外は共通するので、同一の構成要素には同一の符号を付し、相違点について説明する。
【０１０１】
図１０において、転写部４２は、トナー像を担持する中間転写体１６を挟んで対向ロール２０に対向してニップ部１１を形成するとともに、中間転写体１６上のトナー像に重ね合わされた記録媒体がそのニップ部１１を通過する際に記録媒体に電圧を印加することにより中間転写体１６が担持するトナー像をその記録媒体に転写する２次転写ロール２１を有する。そして、その２次転写ロールを往復運動させる駆動部３１により、回転軸２１ａに平行な矢印Ａ方向に２次転写ロール２１は往復運動する。
【０１０２】
本実施形態の画像記録装置を用いて、図５及び図６を用いて説明したのと同様の確認試験を実施したところ、転写効率が最大になる条件下において、２次転写ロール２１に往復運動を加えない場合には転写効率が９７％であったのに対し、２次転写ロール２１に駆動部３１から往復運動を加えた場合には転写効率が９９％に向上し、中間転写体１６から記録媒体に２次転写を行うニップ部においても２次転写ロール２１に機械的往復運動を加えることによる効果が確認された。
【０１０３】
以上説明した実施形態は、いずれもカールソンプロセスに基づく電子写真記録方式に基いて説明したが、チャージレス方式、背面露光方式等、記録媒体にトナー像を転写する間接記録方式であれば適用可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、転写部において機械的往復運動を利用して像担持体に付着するトナー粒子の付着力を弱めながら転写電界によるクーロン力により像担持体から記録媒体あるいは中間転写体へのトナー像の転写や、中間転写体から記録媒体へのトナー像の転写を行うので、比較的低い電圧の印加で効率よく転写を行うことができるとともに、画像欠陥の発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】像担持体と転写部の転写ロールとの間に形成されるニップ部を示す図である。
【図２】ニップ部におけるトナー粒子に作用する働く力を模式的に示す図である。
【図３】第１の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図４】第１の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【図５】ベタ画像（カバレッジ１００％）を転写するときの転写バイアス電圧と転写効率との関係を示す図である。
【図６】画像カバレッジが２０〜１００％まで変化させたときの転写残トナー量の推移を示す図である。
【図７】第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図８】第２の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【図９】第３の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１０】第３の実施形態の転写部および駆動部を示す構成図である。
【符号の説明】
１　　像担持体
２　　帯電器
３　　像書き込み装置
４　　現像装置
５，２５　転写ロール
５ａ、２１ａ，２５ａ　回転軸
６　　クリーナ
７　　定着装置
８　　記録媒体
９　　用紙ガイド
１０　搬送ロール
１１　ニップ部
１２　用紙トレイ
１３　トナー粒子
１４　ロータリ現像装置
１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ　現像器
１５　１次転写ロール
１６　中間転写体
１７，２６　駆動ロール
１８，１９，２７　テンションロール
２０　対向ロール
２１　２次転写ロール
２３　クーロン力
２４　合力
２４ａ　静電気的な力
２４ｂ　非静電気的な力
２８　金属ロール
２９　用紙搬送ベルト
３１　駆動部
３２　軸受け
３３，３５　ばね
３４　フランジ
３６　フレーム
４０，４１，４２　転写部

Claims

トナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体から記録媒体上にトナー像を転写し、転写された記録媒体上のトナー像を定着させることにより画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体表面に重ねられて通過する記録媒体に接触して転写バイアスを印加する転写部材を有し、該像担持体により担持されたトナー像を該記録媒体に転写する転写部と、前記転写部材を、前記像担持体の幅方向に往復運動させる駆動部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
所定の移動方向に移動する像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像をベルト上に、または該ベルトが担持する記録媒体上に転写し、最終的に記録媒体上にトナー像を転写および定着させることにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体との間に前記ベルトを挟んでニップ部を形成するとともに該ニップ部を通過する該ベルトに、または該ベルトが担持する記録媒体に転写バイアスを印加する転写部材を有し、該像担持体上に形成されたトナー像を、該ベルトに直接、又は該ベルトが担持する記録媒体に転写する転写部と、
前記転写部材を、前記像担持体の幅方向に往復運動させる駆動部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
この画像形成装置のプロセス速度をＶ（ｍｍ／ｓ）、前記ニップ部のニップ幅をｄ（ｍｍ）としたときに、前記駆動部は、Ｖ／２ｄ（Ｈｚ）以上の周波数で前記転写部材を往復運動させるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記転写部材は、電圧を印加される給電部材と該給電部材に被覆された導電性部材とを有する転写ロールであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記駆動部は、圧電アクチュエータを有するものであって、該圧電アクチュエータにより前記転写部材を振動させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。