JP2007206475A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２次転写部での用紙裏汚れ、用紙エッジ汚れを低減し、ライフにおいても高品質を確保した画像形成装置を提供する。
【解決手段】２次転写ローラ１１０は弾性の発泡体からなり、内部はゴム層Ｇと泡Ｂとで構成されている。泡Ｂには単泡Ｂｓと単泡Ｇｓ同士がくっついて、繋がった連泡Ｂｂとの混合体がある。単泡Ｂｓが８０％以上の場合、トナーが２次転写ローラ１１０表面にほとんど滞留するため、２次転写ローラ１１０の３回転分のクリーニングバイアスを印加してもかなりの量のトナーがローラ表面に残り、用紙を通紙させた場合、裏汚れが確認される。一方、８０％未満の単泡Ｂｓを有する２次転写ローラ１１０の場合、２次転写ローラ１１０の表面に滞留するトナーと発泡体内に浸透するトナーのバランスが良く、滞留している分は中間転写ベルト３０側に戻るが、２次転写ローラ１１０に残った分はローラ内に浸透し、裏汚れが生じない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、２次転写部での用紙裏汚れ、用紙エッジ汚れを低減できる画像形成装置に関する。

特許文献１においては、転写ローラの汚れを低減するためにプラス・マイナスの電界を２次転写ローラに印加し、トナーの汚れを転写ベルト側に返している。また、電界の強度の絶対値をプラス側とマイナス側で切り変えることにより、極性の異なるトナーも効率的に転写ベルトに返すようにしている。

特許文献２においては、転写ローラに独立気泡のみを有するものを用いており、所定のクリーニングバイアスを印加することによって、転写ローラに付着したトナーのクリーニングを行っている。
特開２００４−２７２２０６号公報 特許第２６８７７８６号公報

特許文献１に開示されている技術においては、転写ローラに印加する電界を操作するだけでトナーを対向ベルトに側に返しているが、どのように電界強度を操作しても、トナーを完全にベルト側に返すことは電界操作のみでは不可能である。

特許文献２に開示されている技術においては、転写ローラに独立気泡のみの発泡ローラを用いている。しかし、独立気泡ではトナーは常に転写ローラ表面に滞留するため、クリーニングバイアスを印加しても完全にトナーを対向体に返すことは不可能である。

すなわち、転写ローラに対してはクリーニング性能及び、経時使用時の安定性を確保することが求められているが、電界の向きや、その大小だけでは転写ローラ表面に滞留しているトナーを完全にクリーニングすることは不可能である。

そこで本発明は、２次転写部での用紙裏汚れ、用紙エッジ汚れを低減し、ライフにおいても高品質を確保した画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、複数の像担持体と、少なくとも従動ローラと駆動ローラによって無端状のベルトを回転する転写ベルトユニットを有し、前記各像担持体から前記転写ベルト上にトナー転写を行うことによって、前記転写ベルト上にカラー画像を形成する１次転写部と、前記駆動ローラに対向して配置され、前記転写ベルト上の前記カラー画像を転写材に一括転写するための２次転写部材を有する２次転写部からなり、前記１次転写部における、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための転写手段には金属ローラを設けた画像形成装置において、前記２次転写部材に発泡ローラを用いてなることを特徴とする。

同請求項２に係るものは、請求項１の画像形成装置において、前記発泡ローラの独立気泡の割合を２０％以上８０％以下としてなることを特徴とする。

同請求項３に係るものは、請求項１または２の画像形成装置において、前記独立気泡の直径をトナーの平均粒径より大きくしてなることを特徴とする。

同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかの画像形成装置において、前記発泡ローラの硬度はアスカーＣ硬度において３５°以上５０°以下であることを特徴とする。

同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかの画像形成装置において、前記２次転写部は対向する前記転写ベルトから離間せず、かつ、前記駆動ローラに対して連れ回りするものであることを特徴とする。

同請求項６に係るものは、画像形成装置において、転写ローラの発泡を単・連泡の混合体で構成し、トナーが程よく転写ローラ内に浸透し、残った分のトナーがクリーニングバイアスによって対向ベルトの方へ戻されるようにしてなることを特徴とする。

本発明は、２次転写部材を単・連泡の混合体で構成し、２次転写部材の表面に付着したトナーが表面に滞留し、クリーニングバイアスを印加することによりベルトに戻る分と、転写ローラ内に浸透していくトナーが効率よく分配され、トナーで汚れた転写ローラ表面に用紙の裏や、エッジを汚すトナーがとどまることがなくなり、このような転写ローラを用いることにより用紙の裏汚れを低減でき、用紙エッジを汚すことはなくなるため、高品位かつ画質信頼性の高い画像形成装置を提供できる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１は本発明の実施対象となるフルカラー画像形成装置の全体構成を概略的に示す縦断正面図である。本例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用したタンデム型（並置型）のフルカラー画像形成装置であり、装置本体の中央には画像形成手段となる画像形成部（プリンタエンジン）３００が配設され、その直下には給紙装置となる給紙部２００が配設されている。給紙部２００には例えば各々用紙収納部となる４段の給紙カセット２１ａ〜２１ｄが設けられている。これらの給紙カセット２１ａ〜２１ｄは画像形成装置１００の装置本体に対して前後方向（図面上、紙面表裏方向）に引出、収納自在に設けられている。また、プリンタエンジン３００の上方には、原稿画像を読み取る読取り部（スキャナ）４００が配設されている。さらに、プリンタエンジン３００の用紙搬送方向下流側（図面上、左側）には画像形成済みの用紙が排紙される排紙トレイ８が設けられている。なお、プリンタエンジン３００の用紙搬送方向上流側（図面上、右側）には用紙を手差し給紙させるための用紙収納部である手差しトレイ６が設けられている。

プリンタエンジン３００では、紙転写ユニット５を構成する無端状のベルトからなる中間転写ベルト３０の上方に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）用の４つの作像ユニットが並置されている。各々の作像ユニットでは、各色毎に設けられたドラム状の感光体１Ｙ〜１Ｋの外周に沿って、帯電ユニット、光書込みユニット、現像ユニット、クリーニングユニットなどの電子写真プロセス部材ないしはユニットが配置されている。

詳細な図示は省略するが、帯電ユニットは、感光体１Ｙ〜１Ｋの表面に帯電処理を行い、画像情報を感光体表面に光書込みユニットからのレーザ光で照射させる。現像ユニットにより、感光体の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー顕像化し、クリーニングユニットで転写後に感光体１Ｙ〜１Ｋの表面に残留したトナーなどを除去回収する。そして中間転写ベルト３０上に順次各色画像が作像され、中間転写ベルト３０上に４色像が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、Ｙ作像ユニットで、Ｙトナーを現像し、中間転写ベルト３０に転写する。次に、Ｃ作像ユニットで、Ｃトナーを現像し、中間転写ベルト３０に転写し、次に、Ｍトナーを、最後に、Ｋトナーを現像、転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト３０上に転写された４色トナー像は、給紙部２００から給紙されてきた転写紙に紙転写ユニット５で転写され、定着ユニット７によって定着された後、排紙ローラによって排紙トレイ８に排出される。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト３０の表面に残留したトナーなどはベルトクリーニングユニットによって除去回収される。

給紙部２００は、ユーザーがセットした転写紙を積層保持する既述の４段の給紙カセット２１ａ〜２１ｄで構成され、各々給紙カセット２１ａ〜２１ｄにセットする紙サイズおよび紙種はユーザー自身で設定することができる。また、各給紙カセット２１ａ〜２１ｄ内の転写紙を揃えるサイドフェンス位置や積載した紙の抵抗測定装置から自動で紙サイズや紙種もしくは紙厚を判断して各給紙カセット２１ａ〜２１ｄの条件に自動で設定する手段も持つこともできる。各給紙カセット２１ａ〜２１ｄ、手差しトレイ６とレジストローラ１１との間は、搬送路１２により連結されており、任意の給紙場所から給紙された転写紙は搬送路１２を介してレジストローラ１１まで搬送される。レジストローラ１１で転写紙の搬送を一旦停止させ、中間転写ベルト３０上のトナー像と転写紙の先端との位置関係が所定の位置関係になるようタイミングをとって転写紙を紙転写部に送り出す。レジストローラ１１は手差しトレイ６から搬送されてくる転紙に対しても同様に機能する。

これも詳細な図示は省略するが、スキャナ４００では、コンタクトガラス４０１上に載置される原稿の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した複数の走行体が往復移動する。この走行体により走査された画像情報は、レンズによって後方に設置されているＣＣＤの結像面に集光され、ＣＣＤによって画像信号として読込まれる。この読込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、光書込みユニット内のレーザダイオードＬＤの発光により感光体の表面に光書込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、ポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。また、スキャナの上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置が搭載されている。

図２は、図１に示した画像形成装置のプリンタエンジン３００の紙転写ユニット５部分の基本的な構成を示す図である。基本構成を示すための図であるので、図１とは若干構成が異なるかのように描いてあるが、基本的には同一である。

図中１０１ａ〜１０１ｄがそれぞれ像担持体として感光体１Ｙ〜１Ｋを有する作像ユニットであり、これらが無端ベルトである中間転写ベルト３０に対して配設され、駆動ローラ１１１、テンションローラ１１２、２次転写ローラ１１０、クリーニングブレード１１４を備え、２次転写対向ローラの機能を合わせて持たせた駆動ローラ１１１とテンションローラ１１２により（図１の例ではさらにテンションローラ等を備える）、中間転写ベルト３０を張架し、中間転写ベルト３０の走行方向上流側から１次転写ローラ１０２ａから１０２ｄに所定の電圧を印加することにより、中間転写ベルト３０上に各色を重ねることによりカラー画像を形成する。

中間転写ベルト３０は図中の矢印方向に回転し、形成されたカラー画像は、２次転写ローラ１１０に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙１１４に転写され、定着装置（図２では図示せず）で画像を定着され、出力される。

２次転写ローラ１１０で転写できず中間転写ベルト３０上に残留したトナーは、クリーニングブレード１１４にてクリーナーユニット（図示せず）内に回収される。中間転写ベルト３０の材料としては、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマーアロイ）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＡ（ポリアミドアロイ）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の高分子材料が上げられる。２次転写ローラ１１０の材質としては、弾性を有するローラが適しており、その材料はイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤ）等が有力である。

また本実施例では、中間転写ユニットの構成は２軸張架で、２次転写対向ローラに多種の機能を持たせているが、図１でも示したように、本構成に限らず、２次転写を有する転写システムであれば、以下に説明する本特許の特徴を有することができる。

２次転写ローラ１１０の汚れを削減するためには、通常２次転写ローラ１１０にプラス・マイナスの電界を印加し、トナーを中間転写ベルト３０に返す。それ以外としては、２次転写ローラ１１０にクリーニングブラシやブレードを付けて物理的に掻き取っている。ところが、単にプラスやマイナスの電界を印加するだけでは完全に転写ローラに付着したトナーは取れず、クリーニングブラシやブレードを設ければコストアップし、設置容積も大型化する。

そこで本発明では、転写ローラの材料そのもののトナー遊離性を向上させることでトナーのクリーニング性能をさらに向上させることとした。

図３に２次転写ローラ１１０の断面を示す。２次転写ローラ１１０は芯金１１０ａと、弾性の発泡体からなり、その内部はゴム層Ｇと泡Ｂとで構成されている。泡Ｂは表面にも露出しており、形状は単泡Ｂｓと単泡Ｇｓ同士がくっついて、繋がった連泡Ｂｂとの混合体で構成されている。単泡Ｂｓと連泡Ｂｂとの割合がトナーの遊離性に影響がある。単泡Ｂｓが８０％以上の場合、トナーが２次転写ローラ１１０表面にほとんど滞留するため、２次転写ローラ１１０の３回転分のクリーニングバイアスを印加しても、かなりの量のトナーがローラ表面に残り、用紙を通紙させた場合、裏汚れが確認される。一方、８０％未満の単泡Ｂｓを有する２次転写ローラ１１０の場合、２次転写ローラ１１０の表面に滞留するトナーと発泡体内に浸透するトナーのバランスが良く、滞留している分は中間転写ベルト３０側に戻るが、２次転写ローラ１１０に残った分はローラ内に浸透し、裏汚れが生じないことが確認できた。

一方、転写ローラの性能として、ライフ（寿命）、経時劣化の性能を確認した結果、独立気泡率が２０％未満の場合、トナーが２次転写ローラ１１０内部に浸透し、２次転写ローラ１１０の硬度が高くなり、抵抗も上昇することが確認された。これによって、転写時の電圧が上昇し、放電画像が発生したり、経時時にフィードバック転写制御を行ったりと画質、制御ともに不具合が生じる。独立気泡率が２０％以上の場合、トナーが極端に２次転写ローラ１１０内に浸透することなく、ローラ硬度が変動したり、抵抗値が変動することはなく、良好な転写性が得られた。

以上の結果から、２次転写ローラ１１０内の独立気泡率は２０％以上８０％以下が良いことが確認された。

さらに２次転写ローラ１１０のクリーニング精度を向上させるために、２次転写ローラ１１０の発泡セル径をトナー粒経より大きく設定する。これによって、トナーが２次転写ローラ１１０表面に滞留することなく、連泡Ｂｂ内に浸透していく。

また、ローラ硬度が３５°未満の場合、２次転写部の押し当て圧を上げても安定した圧が得られないため、転写材の搬送性に支障をきたす。一方、ローラ硬度が５０以上の場合、圧接圧が高いため細線文字の中抜けが顕著となるが、またその一方で、低くすれば、安定したニップ幅が得られないため、転写性（効率）が低下する。よって、２次転写ローラ１１０の硬度は３５°以上５０°以下が画質も安定して得られることが確認された。

また、本組成の転写ローラを用いることによって、２次転写ローラ１１０の接離機構を有しなくても、クリーニングバイアスを印加するだけで、安定したローラクリーニング性が得られる。２次転写の接離機構がない場合、その制御シーケンスを組む必要もなく、接離機構を設ける必要もないため、コストダウンが図れる。

すなわち２次転写部における転写部材に発泡性のローラを用いていると、ジャム発生時や転写ベルト上のカブリトナー等が２次転写ローラに付着し、２次転写ローラにトナー汚れが発生することは避けられない。転写ローラに汚れが発生すると、用紙の裏汚れや用紙端部のエッジ汚れの原因となり、画質に大きなダメージを与えることは避けられない。これを防ぐために、一般的には非通紙時に転写ローラに対してクリーニングシーケンスを持ち、転写ローラの汚れを対向のベルトに返すようにしたり、転写ローラ専用のクリーニング部材を設けたりして、転写ローラの汚れを低減している。しかし、単にクリーニングシーケンスを持つだけでは十分に汚れを回避することはできず、また、転写ローラ専用のクリーニング部材を持つ事によりコストもアップし、廃トナーボックスも２次転写ローラ専用のものを設けないといけないため容積も増えマシンも大型化となる。

そこで、本発明においては、２次転写ローラの発泡状態の単泡比率を２０％〜８０％とすることによって、２次転写ローラ表面に付着したトナーが表面に滞留し、クリーニングバイアスを印加することによりベルトに戻る分と、転写ローラ内に浸透していくトナーが効率よく分配され、トナーで汚れた転写ローラ表面に用紙の裏や、エッジを汚すトナーがとどまることはなくなる。このような転写ローラを用いることにより用紙の裏汚れを低減でき、用紙エッジを汚すことはなくなるため、高品位かつ画質信頼性の高い画像形成装置を提供できる。

また、２次転写ローラの発泡状態の単泡比率を２０％〜８０％にし、かつ、独立気泡の直径をトナーの平均粒径より大きく、発泡ローラの硬度をアスカーＣ硬度において３５°以上５０°以下とすることによって、２次転写ローラ表面に付着したトナーが表面に滞留し、クリーニングバイアスを印加することによりベルトに戻る分と、転写ローラ内に浸透していくトナーが効率よく分配され、トナーで汚れた転写ローラ表面に用紙の裏や、エッジを汚すトナーがとどまることはなくなる。さらに、ローラ硬度を３５°以上５０°以下にすることによって、文字や細線の中抜けを防止することが出来る。このような転写ローラを用いることにより用紙の裏汚れを低減でき、用紙エッジを汚すことはなくなるため、高品位かつ画質信頼性の高い画像形成装置を提供できる。

また、２次転写ローラの発泡状態の単泡比率を２０％〜８０％にし、かつ、独立気泡の直径をトナーの平均粒径より大きく、発泡ローラの硬度をアスカーＣ硬度において３５°以上５０°以下とすることによって、２次転写ローラ表面に付着したトナーが表面に滞留し、クリーニングバイアスを印加することによりベルトに戻る分と、転写ローラ内に浸透していくトナーが効率よく分配され、トナーで汚れた転写ローラ表面に用紙の裏や、エッジを汚すトナーがとどまることはなくなる。さらに、ローラ硬度を３５°以上５０°以下にすることによって、文字や細線の中抜けを防止することが出来る。さらに、２次転写ローラを離間しないことにより、低コスト化が可能となり、また、２次転写ローラは連れ回りとすることによって、用紙と転写ローラ間で速度差が生じないため、裏汚れやエッジ汚れがさらに有利となる。このような２次転写ローラを用いることにより、高品位かつ画質信頼性の高い画像形成装置を提供できる。

本発明の実施対象となるフルカラー画像形成装置の全体構成を概略的に示す縦断正面図 図１に示した画像形成装置のプリンタエンジンの紙転写ユニット部分の基本的な構成を示す図 ２次転写ローラの断面図

符号の説明

１Ｙ〜１Ｋ 感光体
５ 紙転写ユニット
６ 手差しトレイ
７ 定着ユニット
８ 排紙トレイ
１１ レジストローラ
１２ 搬送路
２１ａ〜２１ｄ 給紙カセット
３０ 中間転写ベルト
１００ 画像形成装置
１０１ａ〜１０１ｄ 作像ユニット
１１０ ２次転写ローラ
１１０ａ 芯金
１１１ 駆動ローラ
１１２ テンションローラ
１１４ クリーニングブレード
１０２ａ〜１０２ｄ １次転写ローラ
２００ 給紙部
３００ 画像形成部（プリンタエンジン）
４００ 読取り部（スキャナ）
４０１ コンタクトガラス
Ｇ ２次転写ローラのゴム層
Ｂ 同泡
Ｂｓ 単泡
Ｂｂ 連泡

Claims (6)

1. 複数の像担持体と、少なくとも従動ローラと駆動ローラによって無端状のベルトを回転する転写ベルトユニットを有し、前記各像担持体から前記転写ベルト上にトナー転写を行うことによって、前記転写ベルト上にカラー画像を形成する１次転写部と、前記駆動ローラに対向して配置され、前記転写ベルト上の前記カラー画像を転写材に一括転写するための２次転写部材を有する２次転写部からなり、前記１次転写部における、前記像担持体から前記転写ベルトにトナー転写を行うための転写手段には金属ローラを設けた画像形成装置において、前記２次転写部材に発泡ローラを用いてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、前記発泡ローラの独立気泡の割合を２０％以上８０％以下としてなることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、前記独立気泡の直径をトナーの平均粒径より大きくしてなることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３のいずれかの画像形成装置において、前記発泡ローラの硬度はアスカーＣ硬度において３５°以上５０°以下であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４のいずれかの画像形成装置において、前記２次転写部は対向する前記転写ベルトから離間せず、かつ、前記駆動ローラに対して連れ回りするものであることを特徴とする画像形成装置。
6. 画像形成装置において、転写ローラの発泡を単・連泡の混合体で構成し、トナーが程よく転写ローラ内に浸透し、残った分のトナーがクリーニングバイアスによって対向ベルトの方へ戻されるようにしてなることを特徴とする画像形成装置。