JP2007010722A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写部を構成する部材の固有振動数を利用して、十分な振動力を与えられるように振動付与、及びその制御を行い、転写効率の向上と維持を達成することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 転写元部材と被転写体との少なくとも一方の部材に振動を付与する振動付与手段と、前記転写元部材から前記被転写体へのトナー転写中に、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写元部材あるいは前記被転写体の固有振動数を含む所定の周波数範囲で振動の周波数を変化させるように、前記振動付与手段により付与される振動を制御する振動制御手段とを有する画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。詳しくは、トナー像を担持する転写元部材と、該転写元部材から転写されるトナー像を受容する被転写体とを有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、感光体上に形成された静電潜像がトナーにより現像され、そのトナー像が記録シートに転写されて、画像が形成される。また、中間転写体を備えている場合は、トナー像が、一旦感光体から中間転写体へ一次転写され、さらに前記中間転写体から記録シートへ二次転写されて、画像が形成される。

このような画像形成装置の転写プロセスでは、一般に静電転写方式が採用されている。例えば、感光体上のトナー像を中間転写体へ一次転写する場合は、中間転写体を挟んで感光体と対向するように配置された転写部材に電圧を印加し、感光体と中間転写体との間に電界を形成して、この電界によりトナー像を中間転写体に静電吸着させている。

このような転写プロセスにおいて、電界に乱れが生じたり、トナーの感光体への付着力が強すぎたりすると、一部のトナーが転写されずに感光体上に残留し、転写効率が低下する。

残留したトナーを除去する技術として、残留するトナーに超音波を照射し、振動させることによって感光体から剥がれ易くして、その後クリーナーブレードで掻き取る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、残留トナーの除去技術が向上するに越したことはないが、それ以上に転写効率が向上することが望ましい。転写効率が向上すると、残留トナーが少なくなるため残留トナーを除去する負担が軽減し、さらに、いわゆる中抜け（線画像中央部に穴のように発生する画像欠落）等による画像の劣化も軽減するからである。

トナー像の転写に対しても、同じく超音波を照射して転写を促進する技術が示されている（例えば、特許文献２参照）。これはトナー像が被転写体と非接触の状態でコロナ帯電により転写されるときに、その接触状態の不安定さから生ずる転写の不良を改善するものである。

一方、転写ローラなどの転写部材を用いて、被転写体を圧接しながら静電的な電界を印加し、転写する、接触転写構造が一般化してきたが、接触部分においてトナーが感光体へ圧接されるため、そのトナーが感光体に貼り付いて残留し易く、転写効率が低くなりがちである。

上記の接触転写構造の画像形成装置に加えて、転写が二度行われるタイプの画像形成装置では、より一層の転写効率の向上が強く求められており、従来の静電転写に加え、新たに転写力を高めるプロセスとして、再度超音波などの機械的振動手段が補助的に用いられたりしている。

例えば転写部材としての転写ローラに直接、被転写体の搬送方向に超音波の振動が付与され、トナー像の被転写体への転写を補助する技術が提案された（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、振動のエネルギーをうまく転写効率の向上に結びつけるには、転写部の力学的不安定性に対して、安定的に振動を制御し、必要十分な振動力を与える必要がある。
特開平５−３１３５３９号公報 特開平４−２３４０７６号公報 特開平１０−１８６８９６号公報

振動のエネルギーをうまく転写効率の向上に結びつけるために、転写部を構成する部材の力学的特性に着目し、その固有振動数に応じた機械的振動を与えることで、効率的に、かつ安定的な振動力を供給し、転写率を向上させることが課題としてあげられる。しかしながらその場合も、振動が固有振動数から僅かに変動しただけでも振幅が大きく低下し、その結果、十分な振動力が得られないという問題が生じる。

実際には、像担持体や中間転写体などの転写部を構成する部材が有する固有振動数自体の変動、各部材の組付け状態、振動子と各部材との接触度合い、各部材の劣化、周辺の温湿度環境などが影響するため、固有振動数で振動を制御していても、そこには避けがたい変動が入り込み、そのため十分な振動力が得られず、転写力を十分高められないことがあった。

本発明の目的は、これらの課題を解決し、転写部を構成する部材の固有振動数を利用して、十分な振動力を与えられるように振動制御を行い、転写効率の向上と維持を達成することのできる画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

（請求項１）
トナー像を担持する転写元部材と、該転写元部材から転写されるトナー像を受容する被転写体とを有する画像形成装置において、前記転写元部材と前記被転写体との少なくとも一方の部材に振動を付与する振動付与手段と、前記転写元部材から前記被転写体へのトナー転写中に、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写元部材あるいは前記被転写体の振動の周波数を変化させるように、前記振動付与手段により付与される振動を制御する振動制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

（請求項２）
前記振動制御手段は、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写元部材あるいは前記被転写体の固有振動数を含むように予め設定された範囲で、前記振動付与手段により前記転写元部材あるいは前記被転写体へ付与される振動の周波数を変化させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

（請求項３）
前記振動制御手段は、前記転写元部材から前記被転写体へ転写されるトナーが、前記転写元部材と前記被転写体が対向して形成する転写ニップ部を通過する間に、前記振動付与手段により付与される振動の周波数を、予め設定された範囲に対して一周期以上変化させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

（請求項４）
トナー像を担持する転写元部材と、該転写元部材から転写されるトナー像を受容する被転写体と、前記転写の際に前記転写元部材と前記被転写体との少なくとも一方の部材に当接する転写部材とを有する画像形成装置において、前記転写部材に振動を付与する振動付与手段と、前記転写元部材から前記被転写体へのトナー転写中に、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写部材の振動の周波数を変化させるように、前記振動付与手段により付与される振動を制御する振動制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

（請求項５）
前記振動制御手段は、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写部材の固有振動数を含むように予め設定された範囲で、前記振動付与手段により前記転写部材へ付与される振動の周波数を変化させることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

（請求項６）
前記振動制御手段は、前記転写元部材から前記被転写体へ転写されるトナーが、前記転写元部材と前記被転写体が対向して形成する転写ニップ部を通過する間に、前記振動付与手段により付与される振動の周波数を、予め設定された範囲に対して一周期以上変化させることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。

本発明によれば、固有振動数が何らかの原因で変動したとしても、転写元部材及び被転写体の少なくとも一方の振動の周波数が変化するので、固有振動数の変動の影響を弱めることができる。典型的にはトナーが転写ニップ部を通過中に固有振動数を含むように振動制御することが可能になる。従って、常に安定して、固有振動数での振動を確保することができ、安定した転写補助による転写効率の向上と維持を達成することができる。

また、部材の固有振動数のロットばらつきや変化にも対応できるので、製造時の調整や出荷後の再調整も不要になり、コストダウンにも寄与できる。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

（画像形成装置の全体構成）
本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成について、その一例を図１に示す。図１は、単独の感光体に対して４サイクルのカラー現像を行い、順次中間転写ベルトに重ね合わせて転写した後、中間転写ベルトから記録媒体に転写する方式の画像形成装置を例にして、その全体構成を示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、作像部１０、中間転写部２０、給紙部３０、および定着部４０を備える。

本実施形態における振動付与手段としての振動装置は、後述の一次転写部の詳細を表す図２、あるいは二次転写部の詳細を表す図６に示す。また振動付与手段の動作と作用についても、後述の図２を用いて説明し、図１を用いた全体構成の説明では省略する。

図１において、作像部１０は、感光体の一例としての感光体ドラム１１、帯電器１２、露光器１３、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋからなる現像装置１４、クリーナ１６および、一次転写ローラ１５を備える。

感光体ドラム１１は、表面に感光体層（不図示）が形成された円筒形状であって、図１における時計回りに回転駆動する。感光体ドラム１１の外周には、帯電器１２、露光器１３、現像装置１４、および一次転写ローラ１５が、前記感光体ドラム１１の回転方向に沿って順次配置されている。

帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を所定電位に帯電させる。

露光器１３は、感光体ドラム１１の表面に光を照射し照射領域内の帯電レベルを低下させて静電潜像を形成する。

現像装置１４は、現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋを順次感光体ドラム１１に対向させるように回転し、感光体ドラム１１上の各色用に形成された潜像をそれぞれ現像する。すなわち、各色毎に感光体ドラム１１の現像領域へトナーを搬送し、そのトナーを感光体ドラム１１の表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する。

一次転写ローラ１５は、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１１と対向するように配置されており、前記中間転写ベルト２１を介して前記感光体ドラム１１と接触回転する。これら一次転写ローラ１５と感光体ドラム１１とのニップ部で、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２１への一次転写が行われる。

一次転写ローラ１５と感光体ドラム１１とは、ニップ幅の全領域に亘って中間転写ベルト２１を介して接触している。

一次転写プロセスにおいては、一次転写ローラ１５に、電源（不図示）からトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、一次転写位置における前記一次転写ローラ１５と感光体ドラム１１との間に電界が形成され、感光体ドラム１１上の各色トナー像が、順次中間転写ベルト２１に静電吸着され、前記中間転写ベルト２１上に転写される。

各色毎にトナー像が中間転写ベルト２１に転写されると、クリーナ１６が感光体１１上の残存トナーを除去し、次の色の画像形成が行われる。

上記プロセスを各色毎に繰り返し、その都度現像装置１４が回転し、順次現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋにより現像された各色のトナー像が、中間転写ベルト２１上に位置を合わせて一次転写され、４色重ね合わされたトナー像が形成された後、次の二次転写が行われる。

中間転写部２０は、中間転写体としての中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、転写部材としての二次転写ローラ２３、および、同じく転写部材としてのバックアップローラ２４を備える。

中間転写ベルト２１は、駆動ローラ２２とバックアップローラ２４との間に張架された無端ベルトであって、前記駆動ローラ２２を回転駆動させることにより図１における反時計回りに周回する。

二次転写ローラ２３とバックアップローラ２４とは、中間転写ベルト２１を挟んで対向するように配置されており、前記中間転写ベルト２１を介して接触回転する。これら二次転写ローラ２３とバックアップローラ２４とのニップ部で、中間転写ベルト２１から記録媒体６０への二次転写が行われる。

二次転写プロセスにおいては、二次転写ローラ２３に、電源（不図示）からトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、二次転写ローラ２３とバックアップローラ２４との間に電界が形成され、前記二次転写ローラ２３と中間転写ベルト２１との間を通過させた記録媒体６０上へ前記中間転写ベルト２１上のトナー像が静電吸着され、前記記録媒体６０上に転写される。

給紙部３０は、記録媒体６０を収容するための給紙カセット３１と、前記給紙カセット３１内から前記記録媒体６０を繰り出すためのピックアップローラ３２と、繰り出した記録媒体６０を二次転写位置に送り出す一対のレジストローラ３３とを備えている。記録媒体６０は、二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ搬送される。

定着部４０は、対向配置され接触回転する一対の定着ローラ４１、４２を備える。定着ローラ４１、４２には、それぞれ内部ヒータが設けられており、前記定着ローラ４０間を記録媒体６０が通過すると、その記録媒体６０が高温下で加圧される。これにより、記録媒体６０上でトナー像を形成するトナーが前記記録媒体６０に融着し定着する。定着後の記録媒体６０は、排紙ローラ５０によって排紙トレイ２上に排出される。

（画像形成装置の一次転写部構成例）
本実施の形態に係る画像形成装置の一次転写部に振動を付与する場合の構成について、その一例を図２に示す。図２では、図１の配置とは上下が逆に図示されているが、図１と等価なものである。図２を用いて、像担持体である感光体ドラム１１から中間転写体である中間転写ベルト２１にトナー像が転写される一次転写の詳細を説明する。この一次転写の例では、像担持体が転写元部材であり、中間転写体が被転写体となる。

図２に示すように、感光体ドラム１１の外周には、帯電器１２、露光器１３、現像装置１４、および転写部材である一次転写ローラ１５が、前記感光体ドラム１１の回転方向に沿って順次配置されている。

現像装置は、簡略的に図示しているが、実際は図１に示したように４色の現像器を備え、順次現像するようになっている。本例では複数色の現像器を備えたものとしているが、一台の現像器のみを備えたものであってもよい。また図２に示した作像部分全体が４色分備えられる、所謂タンデム方式であってもよい。一次転写の部分の構成と動作に関しては、以下の説明は共通に適用できる。

図２において、１７は中間転写ベルト２１に振動を付与する振動子であり、１７ａはその振動子を駆動する駆動部である。振動子１７と駆動部１７ａとで、振動付与手段としての振動装置が構成される。１９はＣＰＵからなる振動制御部であり、１９ａはＲＡＭなどのメモリである。振動制御部１９とメモリ１９ａとが協同して、振動制御手段として機能する。その他の符号については図１と共通である。

振動付与手段の配置について説明する。振動子１７は、中間転写ベルト２１のトナーの転写されない側の面に、直接、接触するように配置されている。中間転写ベルト２１のたわみの余裕を考慮して、振動子１７は振動を伝えるに適切な圧力でもって中間転写ベルト２１に圧接されているものとする。

もちろん振動子１７は、感光体ドラム１１に圧接してもよいし、転写部材である一次転写ローラ１５に圧接して配置してもよいが、中間転写ベルト２１に圧接することで、より転写効率に寄与する転写ニップ下流側に直接振動を付与することができる。

振動子１７を圧接している位置は、中間転写ベルト２１の転写ニップ位置ではなく、中間転写ベルト２１の周回方向で転写ニップ位置の下流側に位置させている。これは、本例では転写ニップ位置に一次転写ローラ１５を配置していることと、上流側より下流側の方が転写率向上に寄与する効果が大きいからである。

振動子１７は、超音波領域の周波数（２０〜４０ｋＨｚ）で振動可能な、例えばピエゾ圧電素子などによる超音波振動子であり、駆動部１７ａから出力される駆動電圧と周波数に従って振動する。駆動部１７ａは振動子１７に対して駆動電圧を出力する電源であり、振動制御部１９により制御され、その指示に従い周波数を変化させ、指示された駆動電圧を出力する。

例えば、駆動部１７ａから振幅Ｖ０、振動周波数ｆでのｓｉｎ波出力電圧Ｖ（ｔ）＝Ｖ０ｓｉｎ（２πｆｔ）が出力されると、振動子１７には、それに応じてＸ（ｔ）＝Ｘ０ｓｉｎ（２πｆｔ）で表される時間的な変位変化、すなわちｓｉｎ波振動が生ずる。この振動が中間転写ベルト２１を介して転写ニップ部に伝わり、転写ニップ部に微少な振動が生ずる。

振動制御部１９は、振動付与手段の付与する振動を制御するものであり、画像形成のタイミングにより適切な時期に振動開始を指示する。また、その画像形成のシーケンスに合わせて、駆動電圧の振動周波数と出力の大きさを設定し、駆動部１７ａに指示するものである。

また、振動制御部１９は、駆動部１７ａに対して設定すべき駆動電圧の振動周波数と出力の大きさなど、適時必要な情報を必要な時期にメモリ１９ａから読み出すものとする。

これらの振動付与の制御動作を説明するにあたり、まず従来の転写メカニズムについて述べ、その改善としての振動付与動作を説明する。

（機械的振動付与による転写性向上）
感光体ドラム１１上のトナー像が、中間転写ベルト２１に転写されるプロセスは、通常以下のようになる。感光体ドラム１１に、中間転写ベルト２１を介して一次転写ローラ１５が対向し、転写ニップ部を形成しており、一次転写ローラ１５にバイアス電圧が印加されることにより、転写ニップ部に転写電界が働く。この電界により、感光体ドラム１１上の帯電されたトナーが静電力を受け、中間転写ベルト２１に静電吸着する。

図３を用いて転写時にトナーに働く力を説明する。図３は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２１とのニップ部でのトナーの位置とそれらに働く力を模式的に示す。図示したトナーは代表例であって、実際は多数のトナー粒子が層をなしているのが通常である。

Ｔ１、Ｔ２はそれぞれ転写されるトナーを示す。Ｆ１１、Ｆ２１はそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２に働く中間転写ベルト２１への転写力である。Ｆ１２、Ｆ２２はそれぞれ、Ｔ１、Ｔ２に働く感光体ドラム１１への付着力である。

転写力（Ｆ＝ｑＥ：ｑはトナーの電荷量、Ｅはトナーに働く電界）は空間電荷による電界強度差のため、感光体ドラム１１に近いほど小さく、中間転写ベルト２１に近いほど大きくなる（すなわち、Ｆ１１＞Ｆ２１）。逆に付着力は、感光体ドラム１１との距離に依存し、感光体ドラム１１に近いほど大きく、中間転写ベルト２１に近いほど小さくなる（すなわち、Ｆ１２＜Ｆ２２）。

従って、トナーＴ１の方が、トナーＴ２よりも転写しやすい。すなわち中間転写ベルト１２に近いトナーほど転写しやすいということになる。

トナーの転写効率は、１００％が望ましく、転写バイアスのかけ方や、転写ローラ材料などの転写条件を工夫したり、トナー性能の改良を行うなどして効率を上げる努力がなされているが、現実には感光体ドラム１１上には数％から十数％程度のトナーが残存する。従って、実機にはクリーナ１６なども必要になってくるのである。

ここで、トナーが転写されるかどうかを決定するのが、上記転写力と付着力の大小関係であることを考えれば、転写力を上げるか、付着力を下げるという対策が考えられる。転写力を上げるために電界を強くすると、放電の危険性がある。付着力を下げるためにトナーの帯電量を下げると転写力も下げることになってしまう。

本発明に係る実施形態では、付着力を下げる手段として、機械的振動力を利用している。感光体ドラム１１もしくは中間転写ベルト２１に機械的な振動を付与することにより、その振動エネルギーが転写ニップ部のトナーにも振動力を与え、すなわちトナーの感光体ドラムとの付着距離に摂動を与え、付着力の弱まる一瞬を形成するものである。

図４を用いて、固有振動数を用いた振動エネルギーの与え方と転写に対する効果について説明する。図４は、振動を付与される転写元部材もしくは被転写体に対して、付与した振動の振動周波数と、実際の振動の振幅との関係を図示したものである。

この例では、中間転写体である中間転写ベルト２１を取り上げており、測定に取り上げた中間転写ベルトに対して、特定の振動周波数（３４．３ｋＨｚ）を与えたときに振動の振幅がピーク値を持っている（曲線Ｃ１がその関係を示す）。この振幅が最大となる振動周波数が固有振動数である。転写率向上に対する効果は、振幅が大きいほど大きくなる。従って固有振動数になるような振動を付与することが効果的である。

しかしながら、図４からも分かるように固有振動数から僅かに離れただけでも、振幅は急激に低下する。従って厳しい振動周波数の制御が要求される。また、いくら振動周波数を制御しても、材料変動や、部材の配置、組み付け、接触状態、耐久劣化や環境の影響など固有振動数自体が変動することもあり、振動の最大振幅を確保することは困難である。

図４には本来の固有振動数が３４．３ｋＨｚであったとして、それが３４．５ｋＨｚに変動した場合の特性も示した（曲線Ｃ２がその関係を示す）。僅かな振動数のずれで、振幅は大幅に低下している。

図５には、同じロットの中間転写ベルトにおける固有振動数を実際に測定してばらつきを調べた結果をヒストグラムで示している。測定は、レーザー変位計などの非接触変位検出器を中間転写ベルトに対向して、接触しないように配置し、実際に前述の振動付与手段で中間転写ベルトを振動させて、変位計で測定した出力振幅がピーク値を持つ振動周波数を求めたものである。

図５において、サンプル数は７個で、最大振幅を得られた振動周波数、すなわち固有振動数が３４．０〜３４．３ｋＨｚの範囲Ｈ１のデータが１個、３４．３〜３４．６ｋＨｚの範囲Ｈ２のデータが４個、３４．６〜３４．９ｋＨｚの範囲Ｈ３のデータが２個であった。

このヒストグラムから分かるように中間転写ベルトにおける固有振動数のロットばらつきはかなり大きく、場合によっては個別に振動条件の調整が必要になるであろう。

本実施形態では、後で具体的に説明するように、こういった問題に対して、固有振動数が変動しても、トナーが転写ニップ部を通過中に、常に固有振動数を含むように振動制御を行うような構成を取っている。

（画像形成装置の二次転写部構成例）
本実施の形態に係る画像形成装置の二次転写部に振動を付与する場合の構成について、その一例を図６に示す。図６を用いて、中間転写体である中間転写ベルト２１から記録媒体６０にトナー像が転写される二次転写の詳細を説明する。この二次転写の例では、中間転写体が転写元部材であり、記録媒体が被転写体となる。

図６に示すように、中間転写ベルト２１と記録媒体６０とは互いに接するような形で、互いに対向する転写部材である二次転写ローラ２３とバックアップローラ２４に狭持され、二次転写の転写ニップ部を形成している。

図６において、図２に示した一次転写の場合と同様に、１７は中間転写ベルト２１に振動を付与する振動子であり、１７ａはその振動子を駆動する駆動部である。振動子１７と駆動部１７ａとで、振動付与手段としての振動装置が構成される。１９はＣＰＵからなる振動制御部であり、１９ａはＲＡＭなどのメモリである。振動制御部１９とメモリ１９ａとが協同して、振動制御手段として機能する。その他の符号については図１と共通である。

振動付与手段の配置について説明する。振動子１７は、中間転写ベルト２１のトナー像の形成されない側の面に、直接、接触するように配置されている。中間転写ベルト２１のたわみの余裕を考慮して、振動子１７は振動を伝えるに適切な圧力でもって中間転写ベルト２１に圧接されているものとする。

もちろん振動子１７は、記録媒体６０に圧接してもよいし、転写部材である二次転写ローラ２３に圧接して配置されてもよい。

振動子１７を圧接している位置は、中間転写ベルト２１の転写ニップ位置ではなく、中間転写ベルト２１の周回方向で転写ニップ位置の下流側に位置させている。これは、上流側より下流側の方が転写率向上に寄与する効果が大きいからである。

振動子１７、駆動部１７ａ、振動制御部１９、そしてメモリ１９ａについては、上述のように一次転写部の振動付与の場合と配置構成が異なり、また振動させる対象となる部材に合った振動周波数範囲に設定されているが、それらの機能動作については一次転写の構成で既に説明したのと同様である。

中間転写ベルト２１上のトナー像が、記録媒体６０に転写されるプロセスは、通常以下のようになる。中間転写ベルト２１に、記録媒体６０を介して二次転写ローラ２３が対向し、転写ニップ部を形成しており、二次転写ローラ２３にバイアス電圧が印加されることにより、転写ニップ部に転写電界が働く。この電界により、中間転写ベルト２１上の帯電されたトナーが静電力を受け、記録媒体６０に静電吸着する。

上記転写のプロセスは、一次転写の場合と同様である。また中間転写ベルト２１と記録媒体６０とのニップ部でのトナーの位置とそれらに働く力についても、一次転写の場合に図３を用いて行った説明を、図３の感光体ドラム１１を中間転写ベルト２１に、そして中間転写ベルト２１を記録媒体６０に読み替えることで、そのまま当てはめることができる。

また、付着力を下げて、転写率を向上するために、振幅の大きい機械的振動を利用すること、そのために固有振動数で振動を制御するが、固有振動数は変動が避けがたいこと、そしてこれに対して、固有振動数が変動しても、トナーが転写ニップ部を通過中に、常に固有振動数を含むように振動制御を行うような構成を取っていること、についても同様である。

（振動付与の制御動作）
上記図２の構成による、感光体ドラム１１から中間転写ベルト２１への一次転写部における振動付与についても、上記図６の構成による、中間転写ベルト２１から記録媒体６０への二次転写部における振動付与についても、その振動付与の制御動作は同様である。

従って、以下に説明する処理例１及び処理例２の振動制御動作は、一次転写部における振動付与についても、二次転写部における振動付与についても、何れの制御動作についても共通に適用できる。また転写元部材が感光体であり、被転写体が記録媒体であるような場合にも、適切な振動子配置により同じ制御動作を適用することができる。

（処理例１）
図７を用いて、一次転写部での、あるいは二次転写部での振動付与の動作制御について説明する。図７は、振動付与処理の動作の流れを示すフローチャートである。図７のフローに従って説明し、適時、図２を参照する。

図７において、ステップＳ１０で画像形成の処理が開始されると、ステップＳ１１で振動制御部１９がメモリ１９ａに予め記憶されている振動条件の読み込みを行う。振動条件とは、振動子１７を振動させるために駆動部１７ａに指示する条件であり、振動の大きさとしての駆動電圧Ｖと後述する振動周波数ｆの変化条件である。

次いで、ステップＳ１２で転写が開始されると、振動付与の動作が開始される。振動制御部１９は、メモリ１９ａから読み込んだ振動条件に従って、振動周波数ｆと駆動電圧Ｖの初期値を駆動部１７ａに指示し、駆動部１７ａはその指示に従い振動子１７を振動させる。

次いで、転写中にステップＳ１３からステップＳ１５の繰り返しが行われ、転写が終了するまで、条件に従って振動周波数を変化させながら振動を付与する振動制御動作が行われる。

ステップＳ１３では、付与する振動周波数ｆの設定が行われる。振動周波数ｆは固有振動数の変動を見込んで予め周波数ｆを変化させる範囲と変化方法がメモリ１９ａに記憶されている。振動制御部１９は読み出した振動条件に従い、順次振動周波数ｆを設定していく。またこの時点では、振動周波数ｆに対応する駆動電圧Ｖｓｉｎ（２πｆ）の出力Ｖも適切な一定値が予め定められ、メモリ１９ａから読み出されているものとする。

ステップＳ１４では、振動の付与が行われる。振動制御部１９は、ステップＳ１３で設定した振動周波数ｆ及び電圧Ｖの振動付与を駆動部１７ａに指示する。駆動部１７ａは、振動制御部１９により指示された振動周波数ｆ及び電圧Ｖに従い、振動子１７を振動させる。

ステップＳ１５では、転写の動作が終了したかどうか、すなわち振動付与の状態を継続すべきかどうかを、振動制御部１９にて判定する。

転写の動作が終了している場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）は、振動制御部１９は駆動部１７ａに振動付与を終了させ、ステップＳ１６を実行する。まだ転写中である場合（ステップＳ１５：ＮＯ）は、振動付与の状態を継続させたままステップＳ１３に戻り、振動条件に従って振動周波数ｆを変化させるべく、ステップＳ１３で新たな振動周波数ｆを設定し、転写の動作が終わるまでステップＳ１３からステップＳ１５に至る処理を繰り返す。

ステップＳ１６では、すべての画像形成動作が終了したかどうかを判定する。画像形成動作が終了している場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）は、振動制御の処理も終了である。まだ画像形成動作が残っている場合（ステップＳ１６：ＮＯ）は、ステップＳ１２に戻り、すべての画像形成動作が終わるまでステップＳ１２からステップＳ１６に至る処理を繰り返す。

処理例１の動作は、上述したように、画像形成動作開始時の振動条件設定と画像形成時の振動付与との２段階からなる。画像形成動作開始時の振動条件設定は、転写中に振動周波数ｆを変化させるための条件設定であり、画像形成時の振動付与は、設定された変化条件で振動周波数を実際に変化させながら振動を付与させるように振動制御している。

図８を用いて、これらの処理段階を説明する。図８は、その動作のシーケンスを時間軸に沿って図示したものである。図８では、１回の転写動作、すなわち転写されるトナーが転写ニップ部に入ってから、転写され、出て行くまでの振動状態の変化を示す。

画像形成処理の開始によりメインモータが駆動開始し、時刻ｔ０で振動の付与が開始されたものとする。

時刻ｔ１で、転写元部材Ｂ上に担持されたトナーＴ１は、転写元部材Ｂ上のＬ１位置に到達する。転写元部材Ｂ上でＬ１位置からＬ４位置が転写ニップ部であり、時刻ｔ１でトナーＴ１は転写ニップ部に突入したことになる。この間に付与された振動の周波数は曲線１０１のように変化している。これは、振動条件に従い、振動制御部１９から駆動部１７ａへの振動周波数ｆの指示がこのように変化しているということである。

時刻ｔ１から、ｔ２、ｔ３を経て、時刻ｔ４へ至る間に、トナーＴ１は転写元部材Ｂ上のＬ１位置からＬ４位置まで移動する。その間、振動付与は継続しており、周波数変化曲線１０１に示すように、サインカーブに沿って振動周波数を変化させている。

振動周波数の変化に従い、振動の振幅も振幅変化曲線１０２のように変化する。但し、振幅変化曲線１０２の形状は周波数変化曲線１０１の形状とは異なっている。これは振幅が固有振動数での振動時にピークを持つという性質によるものである。振幅変化曲線１０２が最大値（ピーク）を持つ時間ｔ軸上の位置Ｐ１乃至Ｐ５は、周波数変化曲線１０１の値が３４．５ｋＨｚとなる時間ｔ軸上の位置とほぼ一致する。すなわち、固有振動数が３４．５ｋＨｚであるということである。

時刻ｔ４では、トナーＴ１は転写元部材Ｂ上のＬ４位置に到達し、転写ニップ部から離脱しようとしているところである。その後トナーＴ１が転写ニップ部から離脱しても、まだ転写中のトナーは残っており、転写されるべきトナーがすべて転写ニップ部から離脱してから、すなわち転写が終了してから、時刻ｔ５で振動の付与は終了されることになる。

従って、時刻ｔ０からｔ５まで振動の付与は継続することになる。しかしながら、例えばトナーＴ１にとっては、転写されるのは転写ニップ部通過中であり、転写を促すための振動付与が意味を持つのも、転写ニップ部通過に対応する時刻ｔ１からｔ４の間である。時刻ｔ１からｔ４の間の周波数変化曲線１０１を見ると、周波数の変化がほぼ一周期半に渡っている。その間に振動周波数が固有振動数３４．５ｋＨｚに一致するのは３回あり、振幅変化曲線１０２のピーク位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と一致する。すなわちトナーＴ１は、転写中に３回、最大振幅の振動を受けることになる。

転写ニップ通過中に１パルスだけでも最大振幅が得られれば、トナーはその振幅で得られる振動力に応じた転写力の向上を得られる。後述するように、同じ振幅の得られる振動周波数を転写ニップ部通過中、ずっと維持した場合と比較しても劣らない効果が得られる。

従ってこの場合、固有振動数が３４．５ｋＨｚから多少変動しても、振幅変化曲線１０２のピーク位置Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が多少ずれるだけで、転写中にほぼ３回の最大振幅の振動を受けることができる、すなわちその振動力を受けて転写力を向上させることができる。

周波数変化曲線１０１で表される振動周波数の変化は、振動周波数を固有振動数の近辺で変動させることに意味があるのであり、その変化のさせ方は様々な変形が考えられる。単純に直線的に変化させた例を、次の処理例２に示す。

（処理例２）
一次転写部での振動付与の動作制御についての別の例を説明する。但し、振動条件が異なるのみで、振動付与処理の動作制御の流れについては、処理例１で示した図７のフローチャートが共通に適用できる。振動付与処理の動作制御のフローについては説明を省略する。

処理例１と同様に、画像形成動作開始時の振動条件設定は、転写中に振動周波数ｆを変化させるための条件設定であり、画像形成時の振動付与は、設定された変化条件で振動周波数を実際に変化させながら振動を付与させるように振動制御している。この変化条件のみが処理例１と異なる。

図９を用いて、これらの処理段階を説明する。図９は、その動作のシーケンスを時間軸に沿って図示したものである。図９では、図８と同様に、１回の転写動作、すなわち転写されるトナーが転写ニップ部に入ってから、転写され、出て行くまでの振動状態の変化を示す。但し、図８と同じ時刻、同じ位置については同じ符号を付した。

画像形成処理の開始によりメインモータが駆動開始し、時刻ｔ０で振動の付与が開始されたものとする。

時刻ｔ１で、転写元部材Ｂ上に担持されたトナーＴ１は、転写元部材Ｂ上のＬ１位置に到達し、転写ニップ部に突入する。時刻ｔ１から、ｔ２、ｔ３を経て、時刻ｔ４へ至る間に、トナーＴ１は転写元部材Ｂ上のＬ１位置からＬ４位置まで移動する。時刻ｔ４では、トナーＴ１は転写元部材Ｂ上のＬ４位置に到達し、転写ニップ部から離脱しようとしているところである。

その後トナーＴ１が転写ニップ部から離脱しても、まだ転写中のトナーは残っており、転写されるべきトナーがすべて転写ニップ部から離脱してから、すなわち転写が終了してから、時刻ｔ５で振動の付与は終了されることになる。以上の経緯は処理例１の場合と同様である。

この間に付与された振動の周波数は、図９に示すような不連続な（あるいはジグザグの）直線２０１に従って変化する。これは、振動条件に従い、振動制御部１９から駆動部１７ａへの振動周波数ｆの指示がこのように変化しているということである。処理例１とは異なり、周波数変化曲線２０１は、最小の周波数から最大の周波数へと直線的に変化している。

振動周波数の変化に従い、振動の振幅も振幅変化曲線２０２のように変化する。やはり振幅が固有振動数での振動時にピークを持つという性質により、振幅変化曲線２０２の形状は周波数変化曲線２０１の形状とは異なっている。振幅変化曲線２０２が最大値（ピーク）を持つ時間ｔ軸上の位置Ｑ１乃至Ｑ３は、周波数変化曲線２０１の値が３４．５ｋＨｚ、すなわち固有振動数となる時間ｔ軸上の位置と一致するのも処理例１の場合と同様である。

トナーＴ１の転写ニップ部通過に対応する、時刻ｔ１からｔ４の間の周波数変化曲線２０１を見ると、処理例１と同様に周波数変化はほぼ一周期半に渡っている。その間に振動周波数が固有振動数３４．５ｋＨｚに一致するのは、今回の場合は１回だけであり、振幅変化曲線２０２のピーク位置Ｑ２と一致する。トナーＴ１は、転写中に１回、すなわち振幅変化曲線２０２のピーク位置Ｑ２で最大振幅の振動を受けることになる。

転写ニップ通過中に１パルスだけでも最大振幅が得られれば、トナーはその振幅で得られる振動力に応じた転写力の向上を得られる。従って、処理例２でも処理例１の場合と同様の効果が得られる。

この場合、固有振動数が３４．５ｋＨｚから多少変動しても、振幅変化曲線２０２のピーク位置Ｑ２が多少ずれるだけであり、転写中に１回以上の最大振幅の振動を受けることができる、すなわちその振動力を受けて転写力を向上させることができる。

上記の実施形態に基づき本発明を実施した例を以下に示す。

使用した画像形成装置は、図１に示したような４サイクルカラープリンタであり、図６に示したように二次転写部の中間転写ベルトに振動子で振動を付与する配置構成とした。振動子の配置は、中間転写ベルトの周回方向に沿い、転写ニップ部の下流側約１ｃｍの位置に、先端を転写ニップ部に向けるようにして圧接し、配置した。

振動子先端にはＳＵＳの先端治具を取り付けた。チタン、アルミといった金属でもよい。先端治具表面は中間転写ベルトと接触し、擦ることになるため、摩耗防止のため１０μｍ以下のゲル層を設け、面同士の動摩擦係数を０．６以下に抑えた。

中間転写ベルトについては、高分子材料にカーボンブラックなどを加え、厚み方向の抵抗を１０⁶〜１０¹⁵Ω程度に調整したものを用いた。厚みは１５０μｍ程度である。記録媒体としては、一般のＰＰＣ用紙を用いた。搬送速度は３００ｍｍ／ｓとした。

表１に本発明を実施した例、及び比較のため振動周波数を固定した例、振動なしの例における転写後の画像を評価した結果を示す。

実施例１、２と実施例３、４は中間転写ベルトを異なったロットのものに換えた。固有振動数が異なる状態をもたらすためである。しかしながら、振動周波数を変化させる範囲は同一とした。振動周波数を変化させる範囲は、図５のヒストグラムでのばらつき状態を考慮して定めた。

実施例１、３と実施例２、４は、振動周波数の変化のさせ方が異なる（処理例１または処理例２）。また、比較例１は付与する振動周波数を一定、比較例２は振動付与なしとした。

上記振動制御に関する条件以外の転写条件はすべて共通とした。転写ニップ幅は、約６ｍｍである。

画像評価は、用紙上に転写後、定着され、排紙された状態を目視し、次の表２に示す評価基準で評価した。

表１の評価結果より、本発明の実施例においては、処理例１または２といった、振動周波数の変化のさせ方には関わらず、転写されるトナーが転写ニップ部を通過する間に、少なくとも１回以上の最大振幅をもたらす周波数パルスを得ることで、良好な転写画像が得られることがわかる。

比較例１では、固定周波数で振動付与を行っているものの、処理例１または２といった振動周波数の変化を行っていないため、０．２ｋＨｚの周波数のずれで効果が小さくなっている。比較例２では、振動付与すら行っておらず、最も不満足な結果になった。

振動周波数の変化範囲は、この実施例では３３．８〜３５．０ｋＨｚとしたが、実際の部材を組み付けたときの固有振動数の変動に応じて、適時変更すればよい。振動子の性能と周波数ばらつき範囲とのかねあいで設定すべきである。

このように本発明を実施することにより、固有振動数で振動を制御していても、様々な要因で避けがたい変動が入り込み、そのため十分な振動力が得られず、転写力を十分高められない、といった課題を解決し、十分な振動力を与えられるように振動制御を行い、転写効率の向上と維持を達成することのできる画像形成装置を提供することができた。

なお本発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に則る限り、様々な変更された形態もその範囲に許容されるものである。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成について、その一例を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の一次転写部に振動を付与する場合の構成について、その一例を示す図である。 転写時にトナーに働く力を説明するための図である。 転写元部材もしくは被転写体に対して付与した振動の振動周波数と、実際の振動の振幅との関係の例を示す図である。 部材ロットによる転写部の固有振動数のばらつきをヒストグラムで示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の二次転写部に振動を付与する場合の構成について、その一例を示す図である。 転写部への振動付与の動作制御例を示すフローチャートである。 振動制御動作のシーケンスの例を時間軸に沿って示した図である。 振動制御動作のシーケンスの別の例を時間軸に沿って示した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 排紙トレイ
１０ 作像部
１１ 感光体ドラム
１５ 一次転写ローラ
１７ 振動子
１７ａ 駆動部
１９ 振動制御部
１９ａ メモリ
２０ 中間転写部
２１ 中間転写ベルト
２３ 二次転写ローラ
３０ 給紙部
３１ 給紙トレイ
４０ 定着部
５０ 排紙ローラ
６０ 記録媒体

Claims (6)

1. トナー像を担持する転写元部材と、該転写元部材から転写されるトナー像を受容する被転写体とを有する画像形成装置において、
   前記転写元部材と前記被転写体との少なくとも一方の部材に振動を付与する振動付与手段と、
   前記転写元部材から前記被転写体へのトナー転写中に、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写元部材あるいは前記被転写体の振動の周波数を変化させるように、前記振動付与手段により付与される振動を制御する振動制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記振動制御手段は、
   前記振動付与手段により振動を付与される前記転写元部材あるいは前記被転写体の固有振動数を含むように予め設定された範囲で、前記振動付与手段により前記転写元部材あるいは前記被転写体へ付与される振動の周波数を変化させること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記振動制御手段は、
   前記転写元部材から前記被転写体へ転写されるトナーが、前記転写元部材と前記被転写体が対向して形成する転写ニップ部を通過する間に、前記振動付与手段により付与される振動の周波数を、予め設定された範囲に対して一周期以上変化させること
   を特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. トナー像を担持する転写元部材と、該転写元部材から転写されるトナー像を受容する被転写体と、
   前記転写の際に前記転写元部材と前記被転写体との少なくとも一方の部材に当接する転写部材とを有する画像形成装置において、
   前記転写部材に振動を付与する振動付与手段と、
   前記転写元部材から前記被転写体へのトナー転写中に、前記振動付与手段により振動を付与される前記転写部材の振動の周波数を変化させるように、前記振動付与手段により付与される振動を制御する振動制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記振動制御手段は、
   前記振動付与手段により振動を付与される前記転写部材の固有振動数を含むように予め設定された範囲で、前記振動付与手段により前記転写部材へ付与される振動の周波数を変化させること
   を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記振動制御手段は、
   前記転写元部材から前記被転写体へ転写されるトナーが、前記転写元部材と前記被転写体が対向して形成する転写ニップ部を通過する間に、前記振動付与手段により付与される振動の周波数を、予め設定された範囲に対して一周期以上変化させること
   を特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。

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