JP2006349773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発泡弾性体を転写部材として使用した場合でも、安定した転写を行え、２次加工などが必要なく低コストな画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の像担持体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上でトナー像を形成し、像担持体と対向配置された中間転写体７Ａの、像担持体と反対側の面７Ｂに発泡弾性体１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを押圧部材４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋにより接触させ、発泡弾性体に電圧を印加することにより中間転写体上にトナー像を転写する画像形成装置であって、像担持体から中間転写体にトナー像を転写する１次転写部５０Ｙ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｋにおける、発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径ＡがＢ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係に設定した。
【選択図】 図５

Description

本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写対象物に対して転写する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して転写材に転写する場合と、像担持体上のトナー像を転写材に直接転写する場合がある。ここでいう中間転写体及び転写材を転写対象物という。
中間転写体は、カラー画像形成する画像形成装置に用いられることが多い。その概略構成を説明すると、カラー画像形成装置では、像担持体としてドラム状の感光体を複数有し、各感光体の表面と対向させて中間転写体としての中間転写ベルトを配置している。そして、感光体と反対側に位置する中間転写ベルトの裏面に転写部材としての中間転写ローラを押圧部材により圧接させ、感光体表面と中間転写体の表面をそれぞれ密着させている。そして、中間転写ローラに転写バイアスを印加することで中間転写ベルトの表面に電位を持たせ、感光体と中間転写ベルトの電位差によって形成される転写電界によって感光体上のトナー像を中間転写ベルトの表面へ転写している。そして、中間転写ベルトに転写されたトナー像を、転写材となる用紙が搬送される搬送路上で中間転写ベルトと対向した２次転写部材としての転写ローラが配置された２次転写部において、転写ローラに２次転写バイアスを印加して一括して用紙に２次転写し、トナー像が転写された用紙を定着装置へ搬送して熱と圧力によってトナー像を用紙に定着させている。

画像形成装置では、中間転写ローラとして発泡弾性体を用いることがあり、このような発泡弾性体を中間転写ベルトに圧接させて転写バイアスを印加すると、発泡弾性体のセル径と中間転写ベルトとの押圧力によっては、発泡弾性体の表面にある空隙部分において中間転写ベルトに接触せず、局部的に中間転写ベルト表面電位に差が生じてムラが出来てしまうことがある。また、転写バイアスが高い場合には、発泡弾性体の空隙内や発泡弾性体と中間転写ベルトの空隙などで放電が起きてしまう。そのため、中間転写ベルトと感光体の電界が局部的に異常になり、感光体上のトナー像を中間転写ベルト上へ転写する際、ポチやムラなどの異常画像となってしまう。

この問題はトナー像が感光体から中間転写ベルトへトナー像を転写する１次転写部だけでの問題ではなく、中間転写ベルトから用紙へトナー像を転写する２次転写部でも、転写ローラが発泡弾性体の場合には同様に発生してしまう。さらに、発泡弾性体の空隙にトナーや繊維材などの付着物が入り込む場合や、発泡弾性体表面に付着物が着いた場合、電気抵抗が局部的に異なってしまう。局部的に抵抗が高いと、転写バイアスがその部分で流れなくなり、逆に抵抗が低くなるとその部分に転写バイアスが多く流れすぎてしまうため異常画像が発生してしまう。

そこで、特許文献１では、発泡弾性体の表面をコートすることで表面を均一にして、や付着物の混入を防止し、特許文献２では発泡弾性体の平均発泡セル径を３００μｍ以下とし、特許文献３では、転写ローラの表面硬度や中間転写体への押圧力を規定して、上記不具合を防止しようとしている。

特開閉０８−３３９１１９号公報 特開平１０−１３３４９６号公報 特開２００３−１４９９６０号公報

特許文献１では、発泡弾性体の表面をコートすることで表面を均一にして、付着物の混入を防止しているが、この場合、ローラを構成する発泡弾性体に２次加工が必要となり、部品コストが上がってしまう。
特許文献２では、平均発泡セル径を３００μｍ以下としているが、押圧力との関係を明示していないため、セル径が３００μｍで押圧力が弱い場合、発泡弾性体の表面にある空隙部分で中間転写ベルトに接触せず、局部的に中間転写体表面電位に差が生じてムラが出来てしまう。
特許文献３では、転写ローラの表面硬度や中間転写体への押圧力を規定しているが、発泡弾性体のセル径との関係が明示されていないので、特許文献２戸とようの不具合がある。
本発明は、発泡弾性体を転写部材として使用した場合でも、安定した転写を行え、２次加工などが必要なく低コストな画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、像担持体上でトナー像を形成し、像担持体と対向配置された中間転写体の、像担持体と反対側の面に発泡弾性体を押圧部材により接触させ、発泡弾性体に電圧を印加することにより中間転写体上にトナー像を転写す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１次転写部における、発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径ＡがＢ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係に設定されていることを特徴としている。
本発明では、像担持体上でトナー像を形成し、像担持体と対向して転写材に発泡弾性体を押圧部材で接触させ、発泡弾性体に電圧を印加することにより転写材に像担持体のトナー像を直接転写する画像形成装置において、押圧部材の押圧力Bと前記発泡弾性体の表面セル径Aが、Ｂ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係に設定されていることを特徴としている。
本発明に係る画像形成装置では、発泡弾性体の表面セル径Ａを２００μｍ以下としたことを特徴としている。

本発明によれば、１次転写部における発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径Ａとの関係をＢ＞＝０．０１５Ａ−２．５とすることで、発泡弾性体の表面を適切な圧力で潰すことにより中間転写体との接触を均一にすることができるので、中間転写体への電界注入が均一になり転写部においてポチやムラのない転写が可能になる。

本発明によれば、１次転写部における発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径Ａとの関係を設定し、かつ、発泡弾性体の表面セル径Ａを２００μｍ以下とすることで、発泡弾性体のセル径が小さいことにより、トナーや繊維物などの付着物が混入し難くなり、中間転写体へ安定した転写バイアスを供給することができる。また、中間転写体との接触を均一にするための圧力を低くして中間転写体への負荷を小さくすることもできるので、１次転写においてポチやムラのない転写が可能であり、かつ中間転写体を駆動する負荷を低減できる。

本発明によれば、発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径Ａとの関係をＢ＞＝０．０１５Ａ−２．５とすることで、発泡弾性体の表面を適切な圧力で潰すことにより転写材との接触を均一にすることが出来るので転写材への電界注入が均一になり２次転写においてポチやムラのない転写が可能になる。

本発明によれば、発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと発泡弾性体の表面セル径Ａとの関係を設定し、かつ、発泡弾性体の表面セル径Ａを２００μｍ以下とすることで、発泡弾性体のセル径が小さいことにより、トナーや繊維物などの付着物が混入し難くなり、転写材へ安定した転写バイアスを供給することができる。また、転写材との接触を均一にするための圧力を低くして転写材への負荷を小さくすることもできるので、転写時においてポチやムラのない転写が可能であり、かつ転写材が転写部へ突入する時の負荷を低減できる。

本発明の実施形態について図面を用いて説明する。本形態において、画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能なカラープリンタ（以下「プリンタ」と記す）である。画像形成装置としては、図１に示すプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、これらの複合機などでもよい。

図１を用いてプリンタとしての基本構成とその動作について説明し、この後に本形態特有の構成と作用について説明する。このプリンタは、画像形成装置本体１の下部に転写材としての用紙１１が収納される複数の給紙トレイ１２Ａ，１２Ｂを備えた給紙部２が配設され、その上方に画像形成部３を配置した構成となっている。画像形成部３には、像担持体として複数の感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋを有する複数の作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋと、複数のローラ４，５，６に巻きかけられた可撓性を有する中間転写体としての中間転写ベルト７Ａを有する中間転写ユニット７と、各感光体ドラムに光書込みを行う書き込みユニット１５と、用紙１１に未定着トナー画像Ｔを定着させる定着装置３０とが配設されている。給紙部２から定着装置３０までの間には、用紙１１を搬送する搬送ローラを備えた搬送経１６が形成されている。

作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋは、感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと、その周りに周知の帯電装置、現像装置、クリーニング装置がそれぞれ配置されていて、画像形成装置本体１に対して着脱可能とされている。作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋが有する現像装置には、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーが収納されている。各現像装置には、トナーが減ると、図示しないトナーボトルから補給用のトナーがそれぞれ供給されるように構成されている。

中間転写ベルト７Ａは、各感光体ドラムと対向して配置されていて、図示しない駆動モータによって複数のローラの何れかが駆動されることで、図１において半時計回りに回転移動するように構成されている。各感光体ドラムと対向する転写ベルト７Ａの内側には、一次転写手段としての中間転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋが、配置されていて、一次転写用の転写バイアスが印可されるように構成されている。中間転写ローラ１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋは、図２に示すように、押圧部材としての一次転写加圧スプリング４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋによって感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋと反対側の面となる中間転写ベルト７Ａの裏面７Ｂの部位にそれぞれ圧接されている。ローラ４と対向する部位には、ベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置１７が配設されている。これら中間転写ベルト７Ａ、それを巻きかけた複数のローラ４〜６、各中間転写ローラ及びベルトクリーニング装置１７は一体のユニットとして構成されていて、画像形成装置本体１に対して着脱可能とされている。

中間転写ベルト７Ａの表面には、二次転写バイアスが印可される二次転写手段としての転写ローラ２０が、ローラ６と対向する部位で２次転写加圧スプリング４１によって当接されている。転写ローラ２０と転写ベル７Ａの一部は、用紙１１が搬送される搬送路１６に臨むように配設されている。

書き込みユニット１５は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラムの表面に照射して、感光体表面に色毎の潜像を形成するものである。本形態において、書き込みユニット１５は作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋの下方に配置されていて、装置下方から装置上方に向かってレーザ照射が行われるように構成されている。

このような構成において、画像形成動作が開始されると、各作像ユニットの感光体ドラム１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋが図示しない駆動手段によって時計方向に回転駆動され、各感光体ドラムの表面が各帯電装置によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラムの表面には、書き込みユニット１５からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラムに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラムと現像装置との間を通るときに、各現像装置のトナーによってトナー像として可視像化される。

中間転写ベルト７Ａが、図示していない駆動手段によって反時計周り方向に移動すると、ベルト移動方向の最上流側に位置するイエローのトナーを有する現像装置を具備する作像ユニット８Ｙで形成されたイエロートナー画像が中間転写ローラ１４Ｙによって転写される。その転写されたイエロートナー画像には、作像ユニット８Ｃ，８Ｍ及び８Ｋで形成されたシアントナー画像、さらにマゼンタトナー画像及びブラックトナー画像が中間転写ローラ１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋによって順次重ね転写され、かくして中問転写ベルト７Ａは、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

トナー画像が転写された後の各感光体ドラム表面に付着する残留トナーは、各クリーニング装置によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部２からは給紙ローラ１８Ａまたは給紙ローラ１８Ｂが回転駆動されることで用紙１１が給紙されて搬送路１６に送り込まれる。送り込まれた用紙１１は、２次転写ローラ２０よりも給紙側の搬送路１６上に配設されたレジストローラ対１９によって給紙タイミングを計られて、ローラ６と転写ローラ２０とで構成される２次転写部４３に給送される。そして、このとき転写ローラ２０には、中間転写ベルト表面のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト７Ａの表面のトナー画像が２次転写部４３において用紙１１上に一括して転写される。

トナー画像を転写された用紙１１は、定着装置３０へと搬送され、定着手段３０を通過する際に熱と圧が加えられてトナー画像が熔融されて用紙１１上に定着される。トナー画像が定着された用紙１１Ａは、搬送路１６の終端に位置する排出部２１に向かって搬送され、この排出部２１から画像形成装置本体１の上部に設けられた排紙部としての排紙トレイ２２へと排出される。トナー画像を用紙１１に転写した後の中間転写ベルト７Ａは、このベルトに残留したトナーがクリーニング装置１７より除去される。

次に本発明の特徴的な構成について説明する。
中間転写ローラ１４Ｙ〜１４Ｋは、それぞれ発泡弾性体で構成されている。中間転写ローラ１４Ｙ〜１４Ｋは、金属の芯金ローラ表面に発泡弾性体としてＮＢＲ導電ゴムを覆られたゴムローラとして構成されている。また、本形態において、転写ローラ２０も中間転写ローラと同一構成としている。発泡弾性体の平均セル径をＡとし、１次転写加圧スプリング４２Ｙ〜４２Ｋの押圧力をＢとするとき、本形態では、Ｂ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係式が成立するように設定している。

本形態において、中間転写ローラ１４Ｙ〜１４Ｋには平均セル径Ａが１００〜２００μｍの発泡弾性体を用い、１次転写加圧スプリング４２Ｙ〜４２Ｋの押圧力Ｂは０．５Ｎとした。平均セル径Ａが３００μｍを使用する場合には押圧力Ｂは少なくとも２Ｎ以上必要となる。

図３は、１次転写加圧スプリング４２Ｙ〜４２Ｋの押圧力Bを変更した際の中間転写ローラ１４Ｙ〜１４Ｋと中間転写ベルト７Ａの接触状態を示すものである。各１次転写加圧スプリングによるか押圧力Ｂは同一とされているので、図３においては、１次転写加圧スプリング４２Ｙと中間転写ローラ１４Ｙのみを示している。図３（ａ）は押圧力Ｂ１、図３（ｂ）は押圧力Ｂ２、図３（ｃ）は押圧力Ｂ３の時の状態をそれぞれ示す。押圧力Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の大小関係は、弱＞中＞強となっている。

図４は、１次転写加圧スプリング４２Ｙ〜４２Ｋの押圧力Ｂの大小関係を図３と同様にして、各中間転写ローラを構成する発泡弾性体の平均セル径を図３のものよりも小径とした場合の中間転写ローラ１４Ｙ〜１４Ｋと中間転写ベルト７Ａの接触状態を示すものである。

セル径が大きい発泡弾性体を用い中間転写ローラの場合は、図３に示すようにには押圧力Ｂ１およびＢ２では中間転写ベルト７Ａに対して空隙が出来てしまい、均一に電荷を与えることができず、画像不良（ポチ）が発生してしまうが、押圧力をＢ３まで高めると中間転写ローラ１４Ｙ内の空隙が潰れることにより中間転写ベルト７Ａに対して均一に接触することが可能となり画像不良（ポチ）も発生しない。また、セル径が小さい発泡弾性体を用い中間転写ローラの場合、図４に示すように押圧力Ｂ１でも中間転写ベルト７Ａに均一に接触することができているので、画像不良(ポチ)が発生しない。さらに押圧力Ｂ２、Ｂ３の強い状態でも均一接触が保たれているので画像不良（ポチ）が発生しない。

図５は実際にセル径と押圧力の関係を座標としてとり、画像不良(ポチ)の発生／未発生領域を確認した結果を示す図であり、この結果から、発泡弾性体の平均セル径Ａと、１次転写加圧スプリングの押圧力Ｂの関係は、Ｂ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係式が導き出されている。

本形態では、Ｂ＞＝０．０１５Ａ−２．５との関係を、各１次転写部を構成する各転写ローラの発泡弾性体のセル径Ａと、各１次転写加圧スプリングの押圧力Ｂの関係に適用したが、図1における中間転写ベルト７Ａから用紙１１へトナー像を転写する２次転写部４３を構成する転写ローラ２０と２次転写加圧スプリング４３との関係に適用してもよい。この場合、本形態とは逆に転写バイアスを転写ローラ２０へ印加して、ローラ６をアースする場合においても適用することができる。

本発明の―実施の形態を示すが画像形成装置の概略構成図である。 本発明の主要構成部を備えた中間転写ユニットの構成を示す拡大図である。 発泡弾性体への押圧力と発泡弾性体の表面セル径との関係を示す図である。 表面セル径が図３より小さい発泡弾性体とこの発泡弾性体への押圧力との関係を示す図である。 発泡弾性体への押圧力と発泡弾性体の表面セル径との関係を示す図である。

符号の説明

７Ａ 中間転写体
７Ｂ 像担持体と反対側の面
１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ 像担持体
１１ 転写材
１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋ，２０ 発泡弾性体
４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ，４１ 押圧部材
Ａ 前記発泡弾性体の表面セル径
Ｂ 押圧部材の押圧力

Claims (4)

1. 像担持体上でトナー像を形成し、前記像担持体と対向配置された中間転写体の、像担持体と反対側の面に発泡弾性体を押圧部材により接触させ、前記発泡弾性体に電圧を印加することにより前記中間転写体上にトナー像を転写する画像形成装置において、
   前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する１次転写部における、前記発泡弾性体の押圧部材の押圧力Ｂと前記発泡弾性体の表面セル径ＡがＢ＞＝０．０１５Ａ−２．５の関係に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記発泡弾性体の表面セル径Ａが２００μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
3. 像担持体上でトナー像を形成し、前記像担持体と対向して転写材に発泡弾性体を押圧部材で接触させ、前記発泡弾性体に電圧を印加することにより前記転写材に前記像担持体のトナー像を直接転写する画像形成装置において、
   前記押圧部材の押圧力Ｂと前記発泡弾性体の表面セル径Ａが、
   Ｂ＞=０．０１５Ａ−２．５の関係に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３記載の画像形成装置において、
   前記発泡弾性体の表面セル径Ａが２００μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。

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