JP2007086244A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部材の像担持体への食い込み量を、従来より長期にわたり安定化させることができ、それにより転写部材の像担持体への食い込み量の変化に起因する画像品質の低下をそれだけ長期にわたり抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転する像担持体１上に形成されるトナー像を、像担持体１に圧接されて回転する転写部材５と像担持体１との間のニップ部に被転写体Ｓを通すことで該被転写体Ｓに転写することができ、少なくとも一部が像担持体１と転写部材５との間に配置されることで、像担持体１に対する転写部材５の位置を決める位置決め部材（例えば位置決めローラ５３）が設けられている画像形成装置であり、像担持体１と転写部材５との間の位置決め部材厚さ（ローラ５３の半径）を制御する厚さ制御手段（例えば研磨部材５５を含む研磨手段、潤滑材を付与する潤滑性付与手段）を備えている画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式の、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式のモノカラー画像形成装置では、例えば、感光体のような像担持体の表面を所定電位に帯電させ、その帯電域に原稿画像に応じて画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して可視トナー像とし、該トナー像を転写手段を用いて記録紙等の記録媒体に転写し、加熱加圧して定着させる。

カラー画像形成装置では、例えば、感光体のような像担持体上に形成される各色のトナー像を１次転写手段を用いて中間転写ベルト等の中間転写体に順次重ねて１次転写し、該中間転写体上の多重トナー像を、２次転写手段を用いて、記録紙等の記録媒体に２次転写し、加熱加圧して定着させる。

モノカラー画像形成装置であれ、カラー画像形成装置であれ、トナー像を被転写体（モノカラー画像形成装置では、通常、前記記録媒体、カラー画像形成装置では、前記中間転写体或いは記録媒体）に転写する転写手段は、転写チャージャによるコロナ放電方式と、トナー像が形成された感光体のような像担持体或いはトナー像が１次転写された中間転写体（像担持体の１種）に接触して回転し、転写電圧が印加される転写ベルト或いは転写ローラのような回転転写部材を用いる方式とに大別される。

回転転写部材方式のうち転写ベルト方式は、近年広く普及してきたカラー画像形成装置において複数色のトナー画像を高精度に位置決めし重ねてカラー画像を得るために多用されている。また、転写ローラ方式についても、転写ローラに印加する電圧がコロナ放電方式よりも小さくできるというメリットがあることに加え、被転写体（特に記録媒体の場合）に搬送力を与える搬送手段を兼ねることができ、画像形成装置の小型化等が実現できるため広く用いられている。

これら転写ベルト方式、転写ローラ方式のごとき回転転写部材方式において、回転転写部材に求められる機能を達成するための重要な因子の一つとして転写部材の像担持体への食込み量（像担持体との接触により転写部材が凹む量）を挙げることができる。転写部材の像担持体への食込み量は、小さすぎると転写部材と像担持体間で発生する摩擦力が小さくなるために被転写体の搬送力（特に記録媒体の場合の搬送力）が小さくなり、それにより転写された画像の縮みが発生しやすくなる。

逆に転写部材の像担持体への食込み量が大きすぎると、像担持体（例えば感光体）にキズが発生しやすくなり、このキズに起因して、形成される画像上にスジ状のノイズが発生してしまったり、また、キズにトナーの外添材が埋没することもあり、その場合には、画像上に斑点状ノイズが発生してしまう、といった画像品質問題が発生する。

そこで回転転写部材の像担持体に対する位置を適切に設定することで、回転転写部材の像担持体への食込み量を、被転写体の搬送、高画像品質の確保のための適切な値に設定するために、回転転写部材と像担持体の間に所定の厚みを有する転写部材位置決め部材を設けるとともに、転写部材に像担持体方向への付勢力を付与することで、転写部材の像担持体への食込み量を適切な量に設定することが行われている。

その例を図３から図５を参照して説明する。
図３は画像形成装置の１例を示している。この画像形成装置は、回転駆動されるドラム型の感光体１を有しており、その周囲に帯電器２、画像露光装置３、現像装置４、回転転写部材の１例である転写ローラ５、分離爪６、クリーナ７及びイレーサ８がこの順序で配置されている。

この画像形成装置によると、感光体１の表面が帯電器２により一様に所定電位に帯電され、その帯電域に画像露光装置３らか原稿画像に応じた画像露光が施され、感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４の、現像バイアスを印加された現像ローラ４１で現像されて可視トナー像とされる。

一方、記録紙等の記録媒体Ｓを収容したカセット１０から給紙ローラ１０１にて記録媒体が１枚ずつ引き出され、タイミングローラ対１１へ供給される。タイミングローラ対１１は感光体１上のトナー像と同期をとって記録媒体Ｓを感光体１とこれに圧接され、転写電圧が印加された転写ローラ５との間に送り込む。かくして、感光体１と転写ローラ５との相互ニップ部に記録媒体Ｓが通されることで、該記録媒体にトナー像が転写され、引き続き定着装置９で加熱加圧下に記録媒体Ｓ上に定着される。

転写後感光体１上に残留する転写残トナー等は、クリーナ７により除去清掃され、残留電化はイレーサ８により消去され、次の画像形成に備えられる。

転写ローラ５は、図５に示すように、回転軸（芯金）５１の周面上に押圧力により弾性変形可能の弾性材料からなる表層部５２を形成したローラであり、図４、図５等に示すように、その回転軸５１の両端部がバネ５４で感光体１の方へ押圧されることで、弾力的に変形可能な表層部５２が感光体１に圧接され、それによる食い込み量（換言すれば、感光体１による凹み量）を示す。 このとき、その食い込み量が適切なものとなるように、図示例では、転写ローラ軸５１の各端部に設けられた位置決めローラ５３の周面が感光体１表面に当接する。位置決めローラ５３は回転軸５１を中心に回転可能であり、該回転軸５１と感光体１との間に位置する部分が、転写ローラ５の食い込み量を規制する。位置決めローラ５３は、この例では、感光体１との接触に際しての耐摩耗性が転写ローラ５の表層部５２より十分高い。

かかる回転転写部材の像担持体への食い込み量や像担持体に対する位置の設定手法は、例えば、特開２００２−２５１０７７号公報にも開示されている。
特開２００２−２５１０７７号公報

かかる構成において、転写ローラ５等が使用初期にあるときは、図５に示すごとく、転写ローラ食い込み量はΔＵｂを、転写ローラ位置決め部材厚さはＲｂを、転写ローラ半径はＴｂを、転写ローラ軸（芯金）半径はＣｂを示す。これらの関係式を示せば、ΔＵｂ＝Ｔｂ−Ｒｂ−Ｃｂとなる。

しかしながら、転写ローラ５と感光体１とは、耐摩耗性が異なるため、画像形成が繰り返されるうちに、転写ローラ５の外径が大きく変動する。図６は、転写ローラ５等の外径が変動した例を示している。すなわち、図６の例では、転写ローラ５の耐摩耗性が感光体１より低く、転写ローラ５の半径が初期のＴｂに対してＴｅと大きく減少する一方（Ｔｅ＜Ｔｂ）、転写ローラ５に比べると耐摩耗性に富む位置決めローラ５３や転写ローラ回転軸５１の半径は初期の半径Ｒｂ、Ｃｂに対して余り変化せず半径Ｒｅ≒Ｒｂ、Ｃｅ≒Ｃｂとなっている。その結果、転写ローラ５の感光体１への食い込み量が初期のΔＵｂからΔＵｅ（＝Ｔｅ−Ｒｅ−Ｃｅ）へと大きく減少している。

図７は、転写ローラ５の１例における初期の該ローラの外径（Ｔｂ×２）及び画像形成を繰り返したあとでの該ローラの外径（Ｔｅ×２）の例を転写ローラ５の回転軸線方向の各位置で測定した値を示している。図７のとおり、転写ローラ５の外径が初期に対して使用後にはローラ各部で低下している。

図８は、かかる転写ローラ５の外径の変動による転写ローラ食い込み量の変動と、該食い込み量変動に起因する記録媒体Ｓの搬送性の変動に基づく画像収縮率の変動との関係の１例を示している。
図８に示すとおり、初期の転写ローラでは、転写ローラ食い込み量は好ましい範囲にあり、画像収縮は実質上無いと言えるが、使用後には、転写ローラ食い込み量が初期の好ましい範囲から大きく低下し、そにれに伴って画像収縮率が増大していることが分かる。

そこで本発明は、回転する像担持体上に形成されるトナー像を、該像担持体に圧接されて回転する転写部材と該像担持体との間のニップ部に被転写体を通すことで該被転写体に転写することができ、少なくとも一部が該像担持体と該転写部材との間に配置されることで、該像担持体に対する該転写部材の位置を決める位置決め部材が設けられているタイプの画像形成装置であって、該転写部材の像担持体への食い込み量を、従来の同タイプの画像形成装置と比べると長期にわたり安定化させることができ、それにより転写部材の像担持体への食い込み量の変化に起因する画像品質の低下をそれだけ長期にわたり抑制することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため、
回転する像担持体上に形成されるトナー像を、該像担持体に圧接されて回転する転写部材と該像担持体との間のニップ部に被転写体を通すことで該被転写体に転写することができ、少なくとも一部が該像担持体と該転写部材との間に配置されることで、該像担持体に対する該転写部材の位置を決める位置決め部材が設けられている画像形成装置であって、該像担持体と該転写部材との間の該位置決め部材厚さを制御する厚さ制御手段を備えている画像形成装置を提供する。

前記課題の説明及びここで言う「像担持体」とは、例えばモノクロ画像形成装置における感光体等の像担持体、カラー画像形成装置にける感光体等の像担持体及び（又は）感光体等からトナー像を１次転写される中間転写体（像担持体の一種）などである。
また、「転写部材」とは、例えば、かかるモノクロ画像形成装置における感光体等の像担持体から記録媒体へトナー像を転写する転写部材、カラー画像形成装置にける感光体等の像担持体から中間転写体へトナー像を転写する１次転写部材及び（又は）中間転写体（像担持体の一種）から記録媒体へトナー像を転写する２次転写部材などである。
「被転写体」とは、例えばモノクロ画像形成装置において使用される記録媒体、カラー画像形成装置において使用される中間転写体及び（又は）記録媒体などである。

本発明に係る画像形成装置によると、像担持体とそれに圧接される転写部材との間の位置決め部材厚さを制御できる厚さ制御手段が設けられており、該厚さ制御手段にて、像担持体と転写部材との間の位置決め部材厚さを、該転写部材の摩耗に応じて、像担持体と転写部材との相互ニップ部による記録媒体等の被転写体の良好な搬送性及び像担持体から被転写体へのトナー像の良好な転写を達成できる転写部材の像担持体への食い込み量が得られるように長期にわたり安定化させることができ、ひいては、転写部材の像担持体への食い込み量の変化に起因する画像品質の低下をそれだけ長期にわたり抑制することができる。

前記位置決め部材としては、代表例として、前記転写部材の回転軸に、該軸を中心に回転可能に設けられ、周面が前記像担持体に接触するローラ部材を挙げることができるが、ローラ形態のものである必要はなく、像担持体と転写部材との間に配置できるパッド状部材等であってもよい。

いずれにしても、前記厚さ制御手段として、前記位置決め部材を研磨することで前記位置決め部材厚さを制御する研磨手段や、前記像担持体及び前記転写部材のうち少なくとも一方との接触による前記位置決め部材の摩耗を抑制するように該位置決め部材に潤滑性を付与する潤滑性付与手段を例示できる。

像担持体との接触に際しての耐摩耗性が転写部材より位置決め部材の方が高い場合（位置決め部材より転写部材の方が低い場合）には、例えば研磨手段を採用すればよく、該耐摩耗性が転写部材より位置決め部材の方が低い場合（位置決め部材より転写部材の方が高い場合）には、例えば潤滑性付与手段を採用して、位置決め部材厚さを安定化させることで転写部材の像担持体への食い込み量を安定化させることができる。

前記位置決め部材として、前記転写部材の回転軸に、該軸を中心に回転可能に設けられ、周面が前記像担持体に接触するローラ部材を採用する場合、前記厚さ制御手段として、該ローラ部材の周面を研磨することで前記位置決め部材厚さを制御する研磨手段や、該ローラ部材の周面の前記像担持体との接触による摩耗を抑制するように該ローラ部材の周面に潤滑性を付与する潤滑性付与手段を例示できる。

研磨手段としては、研磨材を保持した研磨部材と、該研磨部材を支持して位置決め部材の研磨すべき部位に当接させることができる支持部とを含むものを例示できる。
研磨手段を採用する場合、該研磨手段による前記位置決め部材の研磨くずを受け入れるための容器を該研磨手段の前記位置決め部材への接触位置（例えば前記研磨部材が位置決め部材に接触する部位）の下方に設けてもよい。その場合、該容器は、落下してくる研磨くずを受け入れるように上方へ向け開口した容器としてもよい。

本発明に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらの２以上を組み合わせた複合機等のいずれであってもよく、モノカラー画像形成装置でも、カラー画像形成装置でもよい。

以上説明したように本発明によると、回転する像担持体上に形成されるトナー像を、該像担持体に圧接されて回転する転写部材と該像担持体との間のニップ部に被転写体を通すことで該被転写体に転写することができ、少なくとも一部が該像担持体と該転写部材との間に配置されることで、該像担持体に対する該転写部材の位置を決める位置決め部材が設けられているタイプの画像形成装置であって、該転写部材の像担持体への食い込み量を、従来の同タイプの画像形成装置と比べると長期にわたり安定化させることができ、それにより転写部材の像担持体への食い込み量の変化に起因する画像品質の低下をそれだけ長期にわたり抑制することができる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係る画像形成装置の１例の基本的な構造、作用は、前記図３の画像形成装置と同じであるから、該基本的構造及び作用についての説明は省略する。

本発明に係る画像形成装置の１例は、図３に示す画像形成装置と次の点で異なっている。
本発明に係る画像形成装置の１例においても、図１、図２（Ａ）に示すように、感光体１上に形成されるトナー像を記録媒体Ｓへ転写するための転写ローラ５が設けられており、該ローラは、その回転軸（芯金）５１がバネ５４で押圧されることで弾性材料からなる表層部５２が感光体１に圧接されている。また、該回転軸５１を中心に回転可能の位置決めローラ５３が感光体１の表面に接触していることで、転写ローラ５の感光体１に対する位置、さらに言えば、転写ローラ５の表層部５２の感光体１への食い込み量が規制されている。

転写ローラ５が初期の状態では、図５に示すと同様に、転写ローラ食い込み量はΔＵｂを、転写ローラ位置決め部材厚さはＲｂを、転写ローラ半径はＴｂを、転写ローラ軸（芯金）半径はＣｂを示す。ΔＵｂ＝Ｔｂ−Ｒｂ−Ｃｂの関係にある。

しかし、本発明に係る画像形成装置の１例においては、該位置決めローラ５３の周面を研磨することで、該ローラ５３の半径、さらに言えば、該ローラ５３の転写ローラ回転軸５１から感光体１までの厚さを制御できるようになっている。

すなわち、図１及び図２（Ａ）に示すように、研磨材を保持した研磨部材５５が支持部５５０に支持されて位置決めローラ５３の周面に接触せしめられている。
従って、画像形成が繰り返され、感光体１及び転写ローラ５が回転を繰り返すことで転写ローラ５の表層部５２が摩耗していくにつれ、位置決めローラ５３の周面も研磨部材５５により研磨されて、該ローラ５３の半径は次第に減少していく。

その結果、画像形成が繰り返されたときの（使用後の）感光体１への転写ローラ５の半径がＴｅｉに減少するとともに、位置決めローラ５３の半径（すなわち転写ローラ回転軸（芯金）５１と感光体１との間の位置決め部材厚さ）Ｒｅｉも減少していく。転写ローラ回転軸（芯金）５１の半径についてはＣｅｉとなるが、それは略当初の半径Ｃｂと同じである。感光体１への転写ローラ５の食い込み量ΔＵｅｉは（Ｔｅｉ−Ｒｅｉ−Ｃｅｉ）となる。

Ｔｅｉ、Ｒｅｉ、Ｃｅｉを初期状態との関係で示せば、Ｔｂ＞Ｔｅｉ、Ｒｂ＞Ｒｅｉ、Ｃｅｉ≒Ｃｂとなる。そして、ここでは、研磨部材５５による位置決めローラ５３の研磨能を、（Ｒｂ−Ｒｅｉ）≒（Ｔｂ−Ｔｅｉ）となるように調整してある。ゆえにΔＵｅｉ≒ΔＵｂとなり、転写ローラ５の食い込み量をそれだけ長期にわたり安定化させることができ、それにより転写ローラ５の感光体１への食い込み量の変化に起因する画像品質の低下をそれだけ長期にわたり抑制することができる。

ここで、感光体１、転写ローラ５、位置決めローラ５３及び研磨部材５５の組み合わせを例示しておく。
感光体１：表面材質 ポリカーボネート
初期外径 ３０．００ｍｍ
周速度 １６０ｍｍ／ｓｅｃ
転写ローラ５：転写ローラ５の初期外径 １６．００ｍｍ
周速度 １６０ｍｍ／ｓｅｃ
回転軸（芯金）５１の材質 ＳＵＭ２２
外径 ８．００ｍｍ
表層部５２の材質 発泡ウレタン
硬度 アスカーＣ硬度４１°
位置決めローラ５３：材質 ポリアセタール（ＰＯＭ）
感光体と転写ローラ軸間の厚さ ３．８５ｍｍ
周速 １６０ｍｍ／ｓｅｃ
研磨部材５５：アルミナ、シリコンカーバイド、アランタム砥石等の砥粒から選 ばれた少なくとも一種の砥粒を保持した研磨部材
砥粒の粒度は♯３０〜２０００、より好ましくは
♯５００〜２０００
研磨部材５５のローラ５３周面への圧接力：０＜圧接力＜３０Ｎ／ｍ
より好ましくは０．１〜２Ｎ／ｍ

図２（Ａ）に示す例では、研磨部材５５が位置決めローラ５３に接触する部位の下方に上方へ向け開口した、研磨くず５５ａの受入れ容器５６を設置してある。かかる容器５６に研磨くず（研磨粉）５５ａを回収することで、画像形成装置内が研磨くず５５ａで汚染されることや、研磨くず５５ａにより生じることがあり得る何らかの副作用を防止することができる。なお、研磨部材の配置位置については、転写ローラ５の回転軸５１と位置決めローラ５３の軸通し孔との間に、例えば回転軸５１に保持させて配置すること等も可能である。

ここまで、転写ローラ５の耐摩耗性＜位置決めローラ５３の耐摩耗性である場合について説明してきたが、次に、転写ローラの耐摩耗性＞位置決めローラ５３の耐摩耗性である場合について説明する。

転写ローラ５の耐摩耗性＞位置決めローラ５３の耐摩耗性である場合、従来の画像形成装置では、Ｒｂ＞Ｒｅ、Ｔｂ≒Ｔｅとなるために、ΔＵｅ＞ΔＵｂとなる。
そこで、この場合の対策として、位置決めローラ５３の外径の縮小を抑制して、Ｒｅ≒Ｒｂとすることで、ΔＵｅｉ≒ΔＵｂとすることを挙げることができる。

その手段を次に説明する。すなわち、例えば図２（Ｂ）に示すように、位置決めローラ５３の転写ローラ回転軸５１から感光体１までの部分の厚さ（ローラ５３の半径）の制御手段として、感光体１との接触による位置決めローラ５３の摩耗を抑制するようにローラ５３の周面に潤滑性を付与するのである。
かかる潤滑性付与は、潤滑材として広く用いられている固体潤滑材、潤滑油といったものを位置決めローラ５３の周面に塗布する潤滑性付与手段の採用により可能である。
図２（Ｂ）に示す例では、棒状の固体潤滑材５７をバネ５８で押圧して位置決めローラ５３の周面に接触させている。この他、例えば、潤滑油を含浸させたスポンジをローラ５３の周面に接触させる等してもよい。

潤滑油としては、一般的に使用されている鉱物油、化学合成油等を利用できる。これらは安価であり、採用し易い。かかる潤滑油は、画像形成装置内において使用すると、位置決めローラ５３等の位置決め部材が駆動される際に画像形成装置内に、飛散し、画像形成装置を汚染する恐れがあるが、その点について支障がない、或いは無視できる場合には使用してもよい。

固体潤滑材としては、一般的に使用されている二硫化タングステン、二硫化モリブデン等を挙げることができる。これらは、画像形成装置内において飛散等しないため、画像形成装置内を汚染する恐れが少ない。さらに、飛散による副作用の恐れも少ない。

以上説明した画像形成装置はモノクロ画像形成装置であったが、本発明はカラー画像形成装置にも適用可能である。

本発明は、像担持体上に形成されるトナー像を被転写体に転写するにあたり用いられる転写部材の像担持体に対する食い込み量を安定化させて、それだけ高品質の画像を形成することに利用できる。

本発明に係る画像形成装置で採用される転写装置例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は図１に示す転写装置の側面図である。図２（Ｂ）は潤滑性付与手段の１例を示す図である。 従来の画像形成装置例の概略構成を示す図である。 図３に示す画像形成装置における従来転写装置の斜視図である。 図４に示す転写装置の転写ローラの初期の感光体への食い込み量等を示す図である。 図４に示す転写装置の転写ローラの使用後の感光体への食い込み量等を示す図である。 転写ローラの初期外径に対する使用後外径の変化例を示す図である。 転写ローラの初期食い込み量及び使用後食い込み量と画像収縮率の関係例を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電器
３ 画像露光装置
４ 現像装置
４１ 現像ローラ
５ 転写ローラ
６ 分離爪
７ クリーナ
８ イレーサ
９ 定着装置
１０ 記録媒体カセット
１０１ 給紙ローラ
１１ タイミングローラ対
Ｓ 記録媒体
５１ 転写ローラ５の回転軸（芯金）
５２ 転写ローラ５の表層部
５４ 押圧用バネ
５５ 研磨部材
５５０ 研磨部材の支持部
５５ａ 研磨くず
５６ 研磨くず受入れ容器
５７ 固体潤滑材
５８ 押圧バネ

Claims (7)

1. 回転する像担持体上に形成されるトナー像を、該像担持体に圧接されて回転する転写部材と該像担持体との間のニップ部に被転写体を通すことで該被転写体に転写することができ、少なくとも一部が該像担持体と該転写部材との間に配置されることで、該像担持体に対する該転写部材の位置を決める位置決め部材が設けられている画像形成装置であり、該像担持体と該転写部材との間の該位置決め部材厚さを制御する厚さ制御手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記厚さ制御手段は、前記位置決め部材を研磨することで前記位置決め部材厚さを制御する研磨手段である請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記位置決め部材は、前記転写部材の回転軸に、該軸を中心に回転可能に設けられ、周面が前記像担持体に接触するローラ部材であり、前記厚さ制御手段は、該ローラ部材の周面を研磨することで前記位置決め部材厚さを制御する研磨手段である請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記研磨手段による前記位置決め部材の研磨くずを受け入れるための容器が該研磨手段の前記位置決め部材への接触位置の下方に設けられている請求項２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記研磨くず受入れ容器は、落下してくる前記研磨くずを受け入れるように上方へ向け開口した容器である請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記厚さ制御手段は、前記像担持体及び前記転写部材のうち少なくとも一方との接触による前記位置決め部材の摩耗を抑制するように該位置決め部材に潤滑性を付与する潤滑性付与手段である請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記位置決め部材は、前記転写部材の回転軸に、該軸を中心に回転可能に設けられ、周面が前記像担持体に接触するローラ部材であり、前記厚さ制御手段は、該ローラ部材の周面の前記像担持体との接触による摩耗を抑制するように該ローラ部材の周面に潤滑性を付与する潤滑性付与手段である請求項１記載の画像形成装置。