JP2005234229A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像剤による画像の転写を良好に行える転写装置及び画像形成装置の提供。
【解決手段】 各色相に対応した感光体ドラム２１ａ〜２１ｄを転写ベルト３１の外周面に沿って配置し、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄに転写電界を与える中間転写ローラ３５ａ〜３５ｄを、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄから下流側へオフセットした状態で配置する。このとき、それぞれのニップ幅Ｗａ〜Ｗｄが下流側に向かうに従って広くなり、ニップ圧力Ｐａ〜Ｐｄが下流側に向かうに従って小さくなるように、各中間転写ローラ３５ａ〜３５ｄを位置決めして配置する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、電子写真方式により生成された現像剤による画像を転写ベルトを介して用紙上に転写する転写装置及び画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式の画像形成装置に対して、モノクロ画像形成だけでなくフルカラー画像形成の要請が高まっており、電子写真方式のフルカラー画像形成装置の開発が進められている。通常、フルカラー画像形成装置は、カラー画像を色分解した複数の色相の画像データ毎に、対応する色相のトナーを用いて画像形成を行う。例えば、加法混色の３原色の各色相（赤、緑、青）のフィルタを介して同一のカラー画像を読み取り、読み取ったデータから少なくとも減法混色の３原色の各色相（シアン、マゼンタ、イエロ）の画像データを作成し、各色相の画像データに基づいて対応する色相のトナーを用いて可視化像を作成し、各色相の可視化像を重ね合せることによってフルカラー画像を形成する。

このようなフルカラー画像形成装置では、色相毎に露光工程、現像工程及び転写工程が必要であるとともに、各色相の可視化像の位置合わせが問題となり、フルカラー画像の画像形成速度はモノクロ画像の画像形成速度に較べて遅いとの印象が強い。このため、従来より、半導電性の無端ベルトを回転自在に設け、それぞれが互いに異なる色相の可視化像を個別に形成する複数の画像形成部を無端ベルトの外周面の移動方向に沿って一列に配置し、無端ベルトが少なくとも１回転する間に１枚のフルカラー画像を形成するタンデム方式のフルカラー画像形成装置が提案されている。

タンデム方式のフルカラー画像形成装置では、各画像形成部で形成された各色相の可視化像を無端ベルトの外周面において重ね合わせた後に用紙上に転写する中間転写方式、又は、無端ベルトの外周面に吸着して搬送される転写材の表面に各画像形成部で形成された各色相の可視化像を順次転写する転写搬送方式が用いられ、フルカラー画像形成の高速化が図られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。

図８は、中間転写方式を採用した従来のフルカラー画像形成装置の要部構成を説明する模式図である。図８に示したフルカラー画像形成装置は電子写真方式の画像形成部２００を備えており、各色のトナー像を転写ベルト２０１上に重ね合わせて転写する一次転写工程と、一次転写工程によって転写ベルト２０１上に生成された多色トナー像を用紙上に転写する二次転写工程とにより、フルカラーの画像を用紙上に形成する。転写ベルト２０１は、転写ベルト駆動ローラ２０２及び転写ベルト従動ローラ２０３によって図中の白抜矢符の方向へ移動するように構成されており、各色（例えば、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄと、各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄの対向位置に設けられた中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄとが転写ベルト２０１の移動経路に沿って配設されている。

外部から入力された画像データに基づいて印刷を行う場合、まず、帯電させた各色毎のトナー像を各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄの表面に生成し、中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄに対して高電圧の転写バイアスを印加して感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄ上のトナー像を順次的に転写ベルト２０１に転写する。このとき、各色のトナー像の転写タイミングを制御し、各色のトナー像を重ね合わせた一の多色トナー像を転写ベルト２０１上に生成する。次いで、一次転写工程の後段に設けた転写ローラ２０６に対してトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を印加することにより、給紙部２１０から供給される用紙上に多色トナー像を転写する。そして、多色トナー像が転写された用紙を図に示していない定着ユニットへ搬送し、多色トナー像を用紙上に定着させることにより、フルカラーの画像を形成した印刷物として完成させる。
特開平１０−０３９６５１号公報 特開平１０−２９３４３７号公報 特許第２５７４８０４号公報

ところで、前述したような中間転写方式を採用したフルカラー画像形成装置のトナー像の転写効率は、トナー転写時の転写電界、及びトナーと転写ベルト２０１との間の付着力により定まる。トナー転写時の転写電界については、転写電流、転写電圧、及び転写ニップを調整することによって制御可能であり、それらのパラメータを最適化して転写効率を高め、画質の向上を図ることができる。一方、トナーと転写ベルト２０１との間の付着力は、両者の間の分子間力（ファンデルワールス力）であり、用いる転写ベルト２０１の材料及びトナーの形状に依存すると共に、トナーと転写ベルト２０１との接触面積に応じて変化する。

図９は転写ベルト２０１上に付着させたトナーの様子を示す模式図である。感光体ドラム２０４ａと転写ベルト２０１との間の接触圧力が小さい場合、図９（ａ）に示した如く、一次転写工程において転写されるトナーと転写ベルト２０１との間の接触面積が小さくなり、両者の間に働く分子間力、及びトナー同士の凝集力は何れも小さくなる。その結果、二次転写工程における静電転写が容易となり、用紙上へのトナー像の転写が良好に行えるようになる。一方、感光体ドラム２０４ａと転写ベルト２０１との間の接触圧力が大きい場合、図９（ｂ）に示した如く、トナーと転写ベルト２０１との間の接触面積が大きくなるため、両者の間に働く分子間力、トナー同士の凝集力は何れも大きくなり、二次転写工程においてトナー像の静電転写が困難となる。特に、前述したようなタンデム方式のフルカラー画像形成装置では、各色相に対応したトナー像が順次的に転写ベルト２０１に積層されることとなるため、転写工程が進むにつれてトナー同士の凝集が進み、転写ベルト２０１上のトナー像を用紙上へ転写するときの転写効率を低下させる一因となっている。このようなトナーと転写ベルト２０１との間の分子間力に起因する転写効率の低下は、静電気的に制御して改善することが困難であるため、各感光体ドラム２０４ａ〜２０４ｄと転写ベルト２０１との間の接触圧力を適切に調整し、転写効率及び画質の向上を図ることが必要となる。

また、各色相のトナー像を転写ベルト２０１へ順次的に転写する場合、転写ベルト２０１に付着するトナーの帯電電位が少しずつ大きくなるため、中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄへの印加電圧を順次的に上昇させる必要がある。しかしながら、各中間転写ローラ２０５ａ〜２０５ｄへの印加電圧を異ならせるためには高圧トランス等が必要となり、装置が大型化するとともに、製造コストを押し上げることになるという問題点を有している。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段と転写された画像を担持する像担持体との間の接触圧力が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接した構成とすることにより、像担持体上のでの現像剤の凝集を防止することができ、転写材への転写を良好に行える転写装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段と転写された画像を担持する像担持体との間の接触幅が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接した構成とすることにより、一次転写手段による各転写工程において印加電圧を変化させることなく転写することができ、装置全体の小型化、低コスト化を図ることが可能な転写装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明に係る転写装置は、現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段を像担持体に圧接してあり、該像担持体を所定の方向へ移動させながら、各画像生成手段が生成した画像を一次転写手段により順次的に前記像担持体へ転写して各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成し、生成した画像を二次転写手段により転写材へ転写する転写装置において、前記像担持体と各画像生成手段との間の接触圧力が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体と各画像生成手段との間の接触圧力を夫々異ならせているため、両者の接触圧力を適切に調整することが可能となり、像担持体上での現像剤の凝集、像担持体と現像剤との接触面積の拡大が防止される。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体へ画像を転写する画像生成手段の順序に従って前記接触圧力が低くなるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする。

本発明にあっては、画像を転写する順序に従って接触圧力が低くなるように各画像生成手段を像担持体に圧接しているため、像担持体上での現像剤の凝集、像担持体と現像剤との接触面積の拡大が防止される。

本発明に係る転写装置は、前記接触圧力は、１ｇ／ｍｍ² 以上、５ｇ／ｍｍ² 以下であることを特徴とする。

本発明にあっては、各画像生成手段と像担持体との間の接触圧力を１ｇ／ｍｍ² 以上、５ｇ／ｍｍ² 以下にしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、像担持体の駆動性能が十分に確保される共に、現像剤の凝集、及び像担持体と現像剤との間の接触面積の拡大が防止される。

本発明に係る転写装置は、現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段を像担持体に圧接してあり、該像担持体を所定の方向へ移動させながら、各画像生成手段が生成した画像を一次転写手段により順次的に前記像担持体へ転写して各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成し、生成した画像を二次転写手段により転写材へ転写する転写装置において、前記像担持体と各画像生成手段との間の前記方向の接触幅が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体と各画像生成手段との間の前記方向の接触幅を夫々異ならせているため、両者の接触幅を適切に調整することが可能であり、一次転写工程において必要な転写電界の確保が可能となる。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体へ画像を転写する画像生成手段の順序に従って前記接触幅が広くなるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする。

本発明にあっては、画像を転写する順序に従って接触幅が広くなるように各画像生成手段を像担持体に圧接しているため、転写時の印加電圧を画像生成手段毎にを変化させることなく、必要な転写電界の確保が可能となる。

本発明に係る転写装置は、前記接触幅は、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明にあっては、各画像生成手段と像担持体との間の接触幅を３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写時に必要となる転写電界の確保が可能となると共に、画像生成手段への像担持体の巻き付きが防止される。

本発明に係る転写装置は、前記一次転写手段は、前記像担持体と各画像生成手段との接触領域から離間させて前記像担持体に圧接してある複数の導電性ローラと、各導電性ローラに対して電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、像担持体と各画像生成手段との接触領域から離間させて複数の導電性ローラを像担持体に圧接しているため、導電性ローラと画像生成手段との間には像担持体のみが介在することとなり、像担持体と画像生成手段との間の接触圧が低減される。

本発明に係る転写装置は、前記一次転写手段は、各導電性ローラに対して同じ大きさの電圧を印加すべくなしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、各導電性ローラに対して同じ大きさの電圧を印加するようにしているため、一次転写において必要となる転写電界を得るための高圧トランス等が不要となり、装置の小型化を図ることができると共に、製造コストが低く抑えられる。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体への画像の転写強度が略同一となるように、前記導電性ローラの配置を定めていることを特徴とする。

本発明にあっては、各画像生成手段が生成した画像の転写強度が同一であるため、現像剤の凝集、接触面積の拡大が防止され、解像度の低下、及び画質の劣化が防止される。

本発明に係る転写装置は、前記像担持体の抵抗値は１×１０⁸ Ω以上、１×１０¹⁴Ω以下であるこをと特徴とする。

本発明にあっては、像担持体の抵抗値を適切に設定しているため、一次転写時及び二次転写時の転写不良が防止され、転写電位の残留が防止される。

本発明に係る転写装置は、前記現像剤は、粉砕トナーであることを特徴とする。

本発明にあっては、画像生成手段と像担持体との接触圧力を低く設定することが可能であるため、安価な粉砕トナーを用いた場合であっても良好にトナー像の転写が行える。また、粉砕トナーはクリーニング性能に優れているため、安価な構成で画像生成手段及び像担持体上の未転写トナーの回収が可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、前述した発明の何れかに記載した転写装置と、外部から画像データを受付ける手段とを備え、該手段により受付けた画像データに基づく画像を、前記転写装置を用いて転写材上に形成すべくなしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、良好に転写された画像を用紙等の転写材へ転写して画像形成を行うことが可能であるため、画質の向上が図れる。

本発明による場合は、像担持体と各画像生成手段との間の接触圧力を夫々異ならせているため、両者の接触圧力を適切に調整することが可能となり、像担持体上での現像剤の凝集、像担持体と現像剤との接触面積の拡大を防止することができる。その結果、二次転写時の静電転写を良好に行うことができ、解像度の低下の防止、及び画質の向上を図ることができる。

本発明による場合は、画像を転写する順序に従って接触圧力が低くなるように各画像生成手段を像担持体に圧接しているため、像担持体上での現像剤の凝集、像担持体と現像剤との接触面積の拡大を防止することができる。

本発明による場合は、各画像生成手段と像担持体との間の接触圧力を１ｇ／ｍｍ² 以上、５ｇ／ｍｍ² 以下にしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、像担持体の駆動性能を十分に確保することができる共に、現像剤の凝集、及び像担持体と現像剤との間の接触面積の拡大を防止することができる。

本発明による場合は、像担持体と各画像生成手段との間の前記方向の接触幅を夫々異ならせているため、両者の接触幅を適切に調整することが可能であり、一次転写工程において必要な転写電界の確保が可能となる。そのため、一次転写時の転写不良を防止することが可能となる。

本発明による場合は、画像を転写する順序に従って接触幅が広くなるように各画像生成手段を像担持体に圧接しているため、転写時の印加電圧を画像生成手段毎にを変化させることなく、必要な転写電界を確保することができる。

本発明による場合は、各画像生成手段と像担持体との間の接触幅を３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にしているため、電子写真方式を採用した画像形成装置の標準的な転写ユニットにおいて、転写時に必要となる転写電界の確保が可能となると共に、画像生成手段への像担持体の巻き付きを防止することができ、装置の長寿命化を図ることができる。

本発明による場合は、像担持体と各画像生成手段との接触領域から離間させて複数の導電性ローラを像担持体に圧接しているため、導電性ローラと画像生成手段との間には像担持体のみが介在することとなり、像担持体と画像生成手段との間の接触圧を低減することができる。したがって、現像剤の凝集を防止することができ、また、現像剤と像担持体との接触面積の拡大を防止することが可能となるため、二次転写工程での画像の転写を良好に行うことができる。

本発明による場合は、各導電性ローラに対して同じ大きさの電圧を印加するようにしているため、一次転写において必要となる転写電界を得るための高圧トランス等が不要となり、装置の小型化を図ることができると共に、製造コストを低く抑えることができる。

本発明による場合は、各画像生成手段が生成した画像の転写強度が同一であるため、現像剤の凝集、接触面積の拡大を防止することができ、解像度の低下、及び画質の劣化を防止することができる。

本発明による場合は、像担持体の抵抗値を適切に設定しているため、一次転写時及び二次転写時の転写不良を防止することができ、転写電位の残留を防止することができる。

本発明による場合は、画像生成手段と像担持体との接触圧力を低く設定することが可能であるため、安価な粉砕トナーを用いた場合であっても良好にトナー像の転写が行える。また、粉砕トナーはクリーニング性能に優れているため、安価な構成で画像生成手段及び像担持体上の未転写トナーの回収が可能となる。

本発明による場合は、良好に転写された画像を用紙等の転写材へ転写して画像形成を行うことが可能であるため、画質の向上を図ることができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。図中１は、本実施の形態に係る画像形成装置であり、具体的にはデジタルカラープリンタである。画像形成装置１は、大略的に画像形成部１０８と給紙部１０９とにより構成されており、外部に接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置（不図示）からの印刷ジョブに基づいて多色画像又は単色画像を用紙上に形成する。

本実施の形態の画像形成装置１は電子写真方式の画像形成部１０８を備えている。画像形成部１０８は、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色を用いて多色画像を形成するために、各色毎の感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、帯電器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、現像器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、クリーナユニット２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ、及び印刷用の画像データに基づいてレーザ光を発して感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ上に静電潜像を生成させる露光ユニット１０等により構成されている。
なお、各符号に付したａ、ｂ、ｃ、ｄの記号は、それぞれイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応するように記載しているが、以下では、特定の色に対応する部材を指定して説明する場合を除いて、各色に対して設けられている部材をまとめて、感光体ドラム２１、帯電器２２、現像器２３、クリーナユニット２４と記載することとする。

露光ユニット１０は、レーザ照射部１１を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ ）により構成されており、レーザ照射部１１から発せられたレーザ光が感光体ドラム２１上に照射されるようにポリゴンミラー１２及び反射ミラー１３ａ〜１３ｄ，１４ａ〜１４ｃが設けられている。なお、レーザ照射部１１の代わりにＥＬ（Electro Luminescence）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込ヘッドを用いる構成であっても良い。帯電器２２には、感光体ドラム２１に接触するように構成されたローラ型帯電器が用いられており、感光体ドラム２１の表面を所定の電位に均一的に帯電させる。なお、ローラ型帯電器の代わりに、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器を用いる構成であっても良い。現像器２３ａ〜２３ｄのそれぞれは、イエロ、マゼンタ、シアン、及びブラックの各色のトナーを収納しており、感光体ドラム２１ａ〜２１ｄの表面に形成された静電潜像に各色のトナーを供給して顕像化する。クリーナユニット２４は、画像を転写した後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを回収及び除去する。

また、本実施の形態の画像形成装置１は、感光体ドラム２１上のトナー像を中間転写方式によって給紙部１０９から供給される用紙上に転写するようにしており、感光体ドラム２１の上側には本発明に係る転写装置である転写ベルトユニット３０が設置されている。転写ベルトユニット３０は、転写ベルト３１、転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、転写ベルトテンション機構３４、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを備えている。なお、以下では、中間転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをまとめて中間転写ローラ３５と記載することとする。

転写ベルト駆動ローラ３２、転写ベルト従動ローラ３３、転写ベルトテンション機構３４、中間転写ローラ３５等は、転写ベルト３１を張架し、転写ベルト駆動ローラ３２の駆動力により転写ベルト３１を図中の白抜矢符の方向（副走査方向）へ回転させるように構成されている。転写ベルト３１は、厚さ７５μｍ〜１２０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、その表面に感光体ドラム２１を接触させている。感光体ドラム２１に形成された各色のトナー像を転写ベルト３１に順次的に重ねて転写することにより、転写ベルト３１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する。感光体ドラム２１から転写ベルト３１へのトナー像の転写は、転写ベルト３１の裏側に接触している中間転写ローラ３５によって行われる。中間転写ローラ３５には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加される。中間転写ローラ３５は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えば、ステンレス）軸をベースとし、その表面はＥＰＤＭ、発砲ウレタン等の導電性の弾性材により覆われているローラである。この導電性を有する弾性材により転写ベルト３１に対して均一的に高電圧を印加する。

前述のように感光体ドラム２１上で各色に応じて顕像化された静電像は転写ベルト３１上で積層され、印刷用の画像が多色トナー像により転写ベルト３１上で再現される。このように転写ベルト３１上に転写された多色トナー像は、転写ベルト３１の回転によって、用紙と転写ベルト３１との接触位置に配置される転写ローラ３６によって用紙上に転写される。このとき、転写ベルト３１及び転写ローラ３６は所定のニップで圧接されると共に、転写ローラ３６には多色トナー像を用紙上に転写させるための電圧、すなわち、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧が印加される。ここで、転写ベルト３１と転写ローラ３６との間のニップを定常的に得るために、転写ベルト駆動ローラ３２又は転写ローラ３６の何れか一方を金属等の硬質材料により構成し、他方を弾性ゴム、発泡性樹脂等の軟質材料により構成している。

また、前述のようにして感光体ドラム２１との接触により転写ベルト３１に付着したトナー、又は転写ローラ３６によって用紙上に転写が行われずに転写ベルト３１上に残留したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるため、転写ベルト従動ローラ３３の近傍に設けられた転写ベルトクリーニングユニット３７によって除去および回収される。転写ベルトクリーニングユニット３７は転写ベルト３１に当接するように配置したクリーニングブレード（不図示）を備えている。

給紙部１０９は、画像形成に使用する用紙を収容するための手差トレイ４１及び給紙カセット４２を備えている。手差トレイ４１は、画像形成装置１の筐体に対して外付けされており、利用者が所望する種類の用紙を少数枚だけ載置して画像形成装置１の内部に取込むものである。一方、給紙カセット４２は、画像形成部１０８及び露光ユニット１０の下側に設けられており、装置により規定されたサイズ、又は利用者が予め定めたサイズの用紙を大量に収容しておくものである。手差トレイ４１に載置された用紙は、図に示していない操作パネルを通じて指示されるタイミングにてピックアップローラ４１ａにより装置内部に取り込まれ、用紙搬送路Ｓ１に沿って設けられている搬送ローラ４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにより画像形成部１０８へ搬送される。また、給紙カセット４２に収容された用紙は、ピックアップローラ４２ａにより１枚ずつ分離給送され、用紙搬送路Ｓ２に沿って設けられた搬送ローラ４２ｂを通じて画像形成部１０８へ搬送される。

前述した転写ローラ３６及び転写ベルト駆動ローラ３２の下側にはレジストローラ２６が設けられており、レジストローラ２６が、給紙部１０９から搬送されてきた用紙の先端と転写ベルト３１上のトナー像の先端とを整合するタイミングで用紙を転写ローラ３６へ搬送することにより転写ベルト３１上のトナー像を前記用紙上に転写する。

トナー像が転写された用紙は略垂直に搬送され、転写ローラ３６の上側に設けられた定着ユニット２７に到達する。定着ユニット２７は、加熱ローラ２７ａ及び加圧ローラ２７ｂを備えており、図に示していない温度検出器の検出値に基づいてヒータランプ等の加熱手段を制御することにより加熱ローラ２７ａを所定の定着温度に保つと共に、トナー像が転写された用紙を加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとに挟んで回転させ、加熱ローラ２７ａの熱により用紙上にトナー像を熱定着させる。熱定着した用紙は、定着ユニット２７の出口近傍に設けられた搬送ローラ２７ｃにより排出される。

定着ユニット２７を通過した用紙は、片面印刷要求の場合、排紙ローラ２８を通じて排紙トレイ４３上にフェイスダウンで排出され、両面印刷要求の場合、排紙ローラ２８により用紙をチャックした後、排紙ローラ２８を逆回転させて両面原稿搬送路Ｓ３へと導かれ、搬送ローラ２９ａ，２９ｂにより再度レジストローラ２６へ搬送される。そして、用紙の裏面側にトナー像を転写及び熱定着させた後、排紙ローラ２８により排紙トレイ４３上に排出される。

以下では、感光体ドラム２１近傍の要部構成について説明する。図２は感光体ドラム２１近傍の拡大模式図である。感光体ドラム２１は、転写ベルト３１の外周面に沿って配設されており、転写ベルト３１を下方側から上方へ向けて圧接した状態で回転自在に軸支されている。また、中間転写ローラ３５は、転写ベルト３１の内周面に沿って配設されており、転写ベルト３１を上方側から下方へ向けて圧接した状態で回転自在に軸支されている。感光体ドラム２１及び中間転写ローラ３５の回転方向は何れも転写ベルト３１の移動方向に対して順方向であり、両回転軸は互いに平行となるように構成されているが、本発明に係る画像形成装置１では、中間転写ローラ３５の回転軸が感光体ドラム２１の回転軸に対して転写ベルト３１の移動方向へオフセットした状態で配置されていることを特徴としており、感光体ドラム２１及び中間転写ローラ３５の双方は転写ベルト３１に対して共通の接触領域を持たず、両者の間には転写ベルト３１のみが介在した領域が存在する。そのため、本画像形成装置１の一次転写工程においては、感光体ドラム２１と転写ベルト３１との間の接触圧力を低く制御した状態で転写が行えるため、転写ベルト３１上のトナーの凝集が防止され、二次転写工程での画像形成において良好な結果が得られる。

一次転写工程における転写ニップは、感光体ドラム２１と転写ベルト３１とが物理的に接触している領域であり、この転写ニップを特徴付けるパラメータとして、以下では、ニップ幅Ｗ及びニップ圧力Ｐを導入する。ニップ幅Ｗは、感光体ドラム２１と転写ベルト３１とが物理的に接触している領域における転写ベルト３１の移動方向の幅として定義し、ニップ圧力Ｐは、感光体ドラム２１が転写ベルト３１から受ける圧力として定義する。ニップ幅Ｗ及びニップ圧力Ｐは、転写ベルト３１の材質、転写ベルト３１に対する感光体ドラム２１及び中間転写ローラ３５の配置等により変化する。

本実施の形態では、感光体ドラム２１に対する中間転写ローラ３５の配置を変更することによりニップ幅Ｗ及びニップ圧力Ｐの大きさを変更し、用紙上に形成される画質の最適化、及び転写ベルト３１の耐久性の向上を図るように構成されている。図３は中間転写ローラ３５の位置調整機構を示す模式図であり、図４は中間転写ローラ３５の配置を変更したときのニップ幅Ｗの変化について説明する説明図である。中間転写ローラ３５は、自身の回転軸３５０ａと平行に張架された回転軸３５２を中心に回転可能なプレート３５１に支持されている。このプレート３５１を図中のＲ−Ｒ’の方向に回転させることにより、中間転写ローラ３５の高さ位置を変更できるようにしている。また、プレート３５１には、転写ベルト３１に沿う方向に長穴３５１ａが設けられている。中間転写ローラ３５の回転軸３５０ａはこの長穴３５１ａに挿通させてあり、プレート３５１の外側にて調整つまみ３５０ｂにより固定されている。調整つまみ３５０ｂを図中のＸ−Ｘ’の方向に摺動させることにより、中間転写ローラ３５の水平位置を長穴３５１ａの範囲内で変更できるようにしている。

中間転写ローラ３５の高さ位置を変えることにより、主として、ニップ幅Ｗの大きさを変更することができ、中間転写ローラ３５の水平位置を変えることにより、主として、ニップ圧力Ｐの大きさを変更することができる。例えば、図４（ａ）に示したように、中間転写ローラ３５が高位置に配置されており、水平方向において感光体ドラム２１に近接している場合には、ニップ幅Ｗ１は比較的小さくなり、ニップ圧力Ｐ１は比較的高くなる。また、図４（ｂ）に示したように、中間転写ローラ３５が低位置に配置されており、水平方向において感光体ドラム２１から離隔している場合には、ニップ幅Ｗ２は比較的大きくなり、ニップ圧力Ｐ２は比較的低くなる。

以下では、発明者らによる画質評価および転写ベルト３１の耐久性評価の検討結果について説明する。図５は転写ニップ幅を変更したときの画質評価、及び転写ベルト３１の耐久性評価についてまとめた図表である。なお、これらの評価結果は、感光体ドラム２１の直径が３０φｍｍ、中間転写ローラ３５の直径が９φｍｍ、感光体ドラム２１の回転中心と中間転写ローラ３５の回転中心との間の水平距離が９．０ｍｍ、鉛直方向の距離が２３．０ｍｍ、隣り合う２つの中間転写ローラ３５，３５の間の水平距離が９４．２ｍｍである場合の各種測定結果に基づくものである。画質の評価は、一次転写工程における転写効率、及び用紙上の印字濃度を計測することによって行った。転写効率は、一次転写の際に感光体ドラム２１表面から転写ベルト３１に転写されるトナー量の割合であり、転写前の感光体ドラム２１に存在するトナー量を１００％として算出した。また、印字濃度は、用紙上に転写したブラックのトナーを定着ユニット２７により定着させた後、用紙上の黒濃度をマクベス濃度計により計測することで評価を行った。一般的に、黒濃度として認められる濃度は、ＩＤ＝１．４０以上であるとされている。また、転写ベルト３１の耐久性については、転写ベルト３１の蛇行状態の観測に基づく駆動性能の評価と、転写ベルト３１上のしわ及び亀裂の観測とにより相対的に評価を行った。
以上の検討結果から、ニップ幅が３．０ｍｍ以上、５．５ｍｍ以下の場合、画質及び転写ベルト３１の耐久性が共に概ね良好となり、ニップ幅が４．５ｍｍの場合に最適となることが分かった。

以上の検討結果により、各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄを個別にみた場合、ニップ幅を前述の範囲に設定することで良好な画質が得られ、転写ベルト３１の耐久性を低下させずに済むことが分かった。しかしながら、本画像形成装置１では各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄをタンデムに配置しており、一次転写工程において各色相のトナーが順次的に積層されるため、一次転写工程が進むにつれて転写ベルト３１上のトナー層厚が増してゆき、各中間転写ローラ３５ａ〜３５ｄに同一の印加電圧を加えたとしても必要十分な転写電界が得られない場合が生じる。したがって、一次転写工程の下流側においても必要十分な転写電界を確保するためにニップ幅を適切に設定する必要がある。以下では、転写電界の確保という観点から要求されるニップ幅の大きさについて検討する。

図６は転写ニップ時間と転写電界との関係を示すグラフである。横軸は転写ニップ時間Ｔを表し、縦軸は転写電界Ｅを表している。転写電界Ｅと転写ニップ時間Ｔとの関係は、所定の勾配を持つ直線により表すことができる。グラフから示されるように、１色目（本実施の形態ではイエロ）のトナーを転写するために必要な転写電界Ｅｔは転写ニップ時間をＴ１に設定することで得られる。また、２色目（本実施の形態ではマゼンタ）のトナーを転写する場合、各中間転写ローラ３５ａ〜３５ｄに印加する電圧の大きさが同じであり、１色目と比較して転写ベルト３１上のトナー層厚が増しているため、トナー層内にかかる電界が小さくなり、グラフ上では直線の勾配が小さくなる。そのため、２色目に関しては、転写電界Ｅｔを得るための転写ニップ時間を１色目と同じ転写ニップ時間Ｔ１に設定した場合には十分と言えず、Ｔ１よりも長い転写ニップ時間Ｔ２に設定する必要がある。３色目（シアン）、及び４色目（ブラック）に関しても同様であり、最低限必要な転写電界Ｅｔを得るために、それぞれの転写工程において転写ニップ時間をＴ３，Ｔ４（Ｔ４＞Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ１）に設定する必要がある。

このように、必要最小限の転写電界Ｅｔを得るためには、下流側に向かうに従って転写ニップ時間Ｔを長くする必要があるが、転写ニップ時間Ｔはニップ幅Ｗに比例した量であるため、ニップ幅Ｗを順次的に大きくすることで対処することが可能である。

以上の検討結果から分かるように、一次転写工程での各ニップ幅Ｗには、転写ベルト３１の駆動性能から定まる下限値、及び転写ベルト３１の寿命から定まる上限値が存在するとともに、必要十分な転写電界を得るために一次転写を実行する順にニップ幅Ｗを広げてゆく必要がある。図７の模式図に転写ベルトユニット３０の設置状態についてまとめる。各感光体ドラム２１ａ〜２１ｄと転写ベルト３１とのニップ圧力Ｐについても同様であり、転写ベルト３１の駆動性能から定まる下限値と、二次転写時の画質の評価から定まる上限値とが存在する。すなわち、接触圧力が低すぎる場合には、安定した駆動性能が得られないこととなり、接触圧力が高すぎる場合には、トナーの凝集、及び接触面積の拡大が起こるため、二次転写時の静電転写が困難となり、画質の低下が発生する。発明者らの検討結果では、ニップ圧力の下限値が１ｇ／ｍｍ² であり、上限値が５ｇ／ｍｍ² 以下であることが分かった。なお、ニップ圧力は、中間転写ローラ３５と感光体ドラム２１とが最も接近する位置において、転写ベルト３１と感光体ドラム２１との間にシート状のニップ圧センサを挟むことにより測定した。また、一次転写工程ではトナーを順次的に重ね合わせて転写するため、転写工程が進むにつれてトナー同士の凝集が増すことになるが、本実施の形態では、ニップ圧力を順次低くすることによってトナー同士の凝集を防止するように構成されている。

なお、本実施の形態においては、感光体ドラム２１に対する中間転写ローラ３５の配置を変更することにより、各転写ニップにおけるニップ幅及びニップ圧力を調整する構成としたが、中間転写ローラ３５に対する感光体ドラム２１の配置を変更することによって、ニップ幅及びニップ圧力を調整する構成であっても良いことは勿論のことである。

また、本実施の形態では、中間転写ローラ３５を感光体ドラム２１の下流側に配設する構成としたが、感光体ドラム２１の上流側に配設する構成であっても良いことは勿論のことである。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す模式的断面図である。 感光体ドラム近傍の拡大模式図である。 中間転写ローラの位置調整機構を示す模式図である。 中間転写ローラの配置を変更したときのニップ幅の変化について説明する説明図である。 転写ニップ幅を変更したときの画質評価、及び転写ベルトの耐久性評価についてまとめた図表である。 転写ニップ時間と転写電界との関係を示すグラフである。 転写ベルトユニットの設置状態についてまとめた模式図である。 中間転写方式を採用した従来のフルカラー画像形成装置の要部構成を説明する模式図である。 転写ベルト上に付着させたトナーの様子を示す模式図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
３１ 転写ベルト
３５ 中間転写ローラ

Claims (12)

1. 現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段を像担持体に圧接してあり、該像担持体を所定の方向へ移動させながら、各画像生成手段が生成した画像を一次転写手段により順次的に前記像担持体へ転写して各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成し、生成した画像を二次転写手段により転写材へ転写する転写装置において、
   前記像担持体と各画像生成手段との間の接触圧力が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする転写装置。
2. 前記像担持体へ画像を転写する画像生成手段の順序に従って前記接触圧力が低くなるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記接触圧力は、１ｇ／ｍｍ² 以上、５ｇ／ｍｍ² 以下であることを特徴とする請求項２に記載の転写装置。
4. 現像剤による画像を生成する複数の画像生成手段を像担持体に圧接してあり、該像担持体を所定の方向へ移動させながら、各画像生成手段が生成した画像を一次転写手段により順次的に前記像担持体へ転写して各画像を重ね合わせた一の画像を前記像担持体上に生成し、生成した画像を二次転写手段により転写材へ転写する転写装置において、
   前記像担持体と各画像生成手段との間の前記方向の接触幅が夫々異なるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする転写装置。
5. 前記像担持体へ画像を転写する画像生成手段の順序に従って前記接触幅が広くなるように各画像生成手段を前記像担持体に圧接してあることを特徴とする請求項４に記載の転写装置。
6. 前記接触幅は、３ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の転写装置。
7. 前記一次転写手段は、前記像担持体と各画像生成手段との接触領域から離間させて前記像担持体に圧接してある複数の導電性ローラと、各導電性ローラに対して電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の転写装置。
8. 前記一次転写手段は、各導電性ローラに対して同じ大きさの電圧を印加すべくなしてあることを特徴とする請求項７に記載の転写装置。
9. 前記像担持体への画像の転写強度が略同一となるように、前記導電性ローラの配置を定めていることを特徴とする請求項７に記載の転写装置。
10. 前記像担持体の抵抗値は１×１０⁸ Ω以上、１×１０¹⁴Ω以下であるこをと特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１つに記載の転写装置。
11. 前記現像剤は、粉砕トナーであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の転写装置。
12. 請求項１乃至請求項１１に記載の転写装置と、外部から画像データを受付ける手段とを備え、該手段により受付けた画像データに基づく画像を、前記転写装置を用いて転写材上に形成すべくなしてあることを特徴とする画像形成装置。

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