JP2010210721A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラにより像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるにあたり、転写ローラに温度むらが生じるのを抑制して、濃度むら等のない良好な画像が安定して得られるようにする。
【解決手段】 トナー画像を保持した像担持体２と転写ローラ２０との間に記録媒体Ｓを導き、転写ローラにより像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる画像形成装置において、上記の転写ローラとして、回転軸２１の外周に複数の層２２〜２４が積層され、最表面層に熱伝導率が他の層よりも高い熱伝導層２４が形成されたものを用いた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置、またこのような画像形成装置において像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる転写ローラに係り、特に、像担持体に保持されたトナー画像と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラにより像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる際に、転写ローラ全体の温度を均一化させて、像担持体に保持されたトナー画像が記録媒体に適切に転写されるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置として、感光体等の像担持体に保持されたトナー画像と転写ローラとの間に記録媒体を導き、像担持体に保持されたトナー画像を転写ローラにより記録媒体に転写させ、このように転写されたトナー画像を加熱定着装置により記録媒体に定着させるようにしたものが多く用いられている。

また、上記のように像担持体に保持されたトナー画像を転写ローラにより記録媒体に転写させるにあたっては、一般に、転写ローラに転写バイアス電圧を印加させ、像担持体からトナーをこの転写ローラに電気的に吸引させて、像担持体に保持されたトナー画像を転写ローラとの間に導かれた記録媒体に転写させるようにしている。

そして、このように転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるにあたり、特許文献１においては、湿度の変化によって転写ローラの抵抗が変動するのを抑制するため、回転軸の外周に設ける弾性層として、導電層と湿度遮断層を順次積層させた転写ローラを用いることが提案されている。

また、特許文献２においては、転写時に転写ローラがトナーで汚染されるのを防止して、かつ用紙剥離性がよく、抵抗の変化が少ない転写ローラとして、回転軸の外周に、導電性発泡層からなる下地層と、その外側を厚みが０．１〜１．０ｍｍの弾性層で被覆したものが提案されている。

さらに、特許文献３においては、トナーや紙粉のクリーニング性と耐久性を高めた転写ローラとして、回転軸の外周に弾性層と、弾性層の上に微粒子を含有した表面層とを積層させ、弾性層が所定の硬度を有すると共に、表面層が所定の動摩擦係数を有するようにしたものが提案されている。

しかし、上記の特許文献１〜３に示される転写ローラを用いて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるようにした場合においても、例えば、上記のように加熱定着装置により記録媒体に転写されたトナー画像を定着させた後、この記録媒体を再度、像担持体に保持されたトナー画像と転写ローラとの間に導いて、トナー画像が定着された記録媒体の面と反対側の面にトナー画像を転写させるようにした場合、トナー画像が定着された記録媒体からの熱によって、この転写ローラに温度のむらが生じ、これにより転写ローラの電気抵抗にもむらが生じた。

このため、このような転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させた場合、記録媒体へのトナー画像の転写にむらが生じ、形成される画像に濃度むら等のノイズが発生するという問題があった。

特開２０００−１７２０９６号公報 特開２０００−１８１２５１号公報 特開２００１−１００５４９号公報

本発明は、像担持体に保持されたトナー画像と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラにより像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、上記の画像形成装置において、トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラにより像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるにあたり、上記の転写ローラに温度むらが生じるのを抑制して、転写ローラ全体の温度を均一化させ、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる際に、転写むらが発生するのを防止して、濃度むら等のない良好な画像が安定して得られるようにすることを課題とするものである。

本発明においては、上記のような課題を解決するため、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる転写ローラにおいて、回転軸の外周に複数の層を積層させるにあたり、最表面層に熱伝導率が他の層よりも高い熱伝導層を形成した。

また、この転写ローラにおいては、記録媒体を像担持体に適切に接触させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に適切に転写させるため、上記の熱伝導層の下に少なくとも弾性層を設けることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置においては、トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるあたり、上記の転写ローラを用いるようにした。

そして、この画像形成装置に上記の転写ローラを用いるにあたっては、特に、加熱定着装置によりトナー画像が定着された記録媒体の表裏を反転させて、この記録媒体を、トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に導き、トナー画像が定着された記録媒体の面と反対側の面にトナー画像を転写させる両面画像形成機構を備えた画像形成装置に用いることが有効である。

本発明においては、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる転写ローラに、回転軸の外周に複数の層が積層されて最表面層に熱伝導率が他の層よりも高い熱伝導層が形成されたものを用いたため、この転写ローラの表面における熱が上記の熱伝導層を通して転写ローラの表面全体に広がり、転写ローラ全体の温度が均一化されるようになる。

そして、本発明の画像形成装置においては、上記の転写ローラを用いるようにしたため、この転写ローラとトナー画像が保持された像担持体との間に記録媒体を導き、この転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させるにあたり、この転写ローラの表面の各部における加熱条件が異なったとしても、上記のように熱が熱伝導層を通して転写ローラの表面全体に広がり、転写ローラ全体の温度が均一化され、転写ローラの電気抵抗にむらが生じるのが防止されるようになる。

この結果、上記のように転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる際に、転写むらが発生するのが防止され、濃度むら等のない良好な画像が安定して得られるようになる。

特に、加熱定着装置によりトナー画像が定着された記録媒体の表裏を反転させて、この記録媒体を、トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に導いて、トナー画像が定着された記録媒体の面と反対側の面にトナー画像を転写させる両面画像形成機構を備えた画像形成装置においては、トナー画像が加熱定着された部分と白紙部分との温度差や、トナー画像が定着された記録媒体の通紙方向や大きさが異なる等により、転写ローラの表面の各部における加熱条件が異なったとしても、上記のように熱が熱伝導層を通して転写ローラの表面全体に広がって、転写ローラ全体の温度が均一化されるようになり、上記のように転写むらが発生するのが防止され、濃度むら等のない良好な両面の画像形成が安定して行えるようになる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、画像形成を行う状態を示した概略説明図である。 上記の実施形態に係る画像形成装置において、中間転写ベルトに形成されたトナー画像を転写ローラにより記録媒体に転写させる状態を示した部分説明図である。 上記の実施形態に係る画像形成装置において使用した転写ローラの概略説明図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置において、感光体に形成されたトナー像を転写ローラにより記録媒体に転写させる状態を示した部分説明図である。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置及び転写ローラを添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び転写ローラは、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の画像形成装置においては、図１に示すように、その装置本体１内に、４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄを装着させるようにしている。

ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいては、回転するドラム状の感光体１１と、この感光体１１の表面を帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、上記の感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置１４と、上記の感光体１１の表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２に転写させた後における感光体１１の表面に残留するトナー等の残留物を除去する第１クリーニング装置１５を設けている。

そして、この実施形態に係る画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各現像装置１４に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の異なった色彩のトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおいて、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成するようにしている。

次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー画像を、回転ローラ２ａに架け渡されて回転移動される中間転写ベルト２の表面に、各感光体１１と対向するようにしてこの中間転写ベルト２の背面側に設けられた各一次転写ローラ２ｂにより順々に転写させて、この中間転写ベルト２の表面にフルカラーのトナー画像を形成するようにしている。

そして、このように中間転写ベルト２の表面に形成されたフルカラーのトナー画像を、上記の回転ローラ２ａにより転写ローラ２０と対向する転写部に導くと共に、記録媒体Ｓを給紙ローラ３により給紙し、この記録媒体Ｓをタイミングローラ４によって適当なタイミングで上記の中間転写ベルト２と転写ローラ２０とが対向する転写部に導き、図１及び図２に示すように、上記の転写ローラ２０に転写バイアス電源３０から転写バイアス電圧を印加させて、中間転写ベルト２に形成されたフルカラーのトナー画像を転写ローラ２０により記録媒体Ｓに転写させるようにしている。

次いで、このようにフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体Ｓを一対の定着ローラ５ａを用いた加熱定着装置５に導き、この一対の定着ローラ５ａ間において、上記のフルカラーのトナー画像を記録媒体Ｓに加熱定着させて、記録媒体Ｓの片面にフルカラーのトナー画像を形成した後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ６により排紙させるようにしている。

一方、上記のようにフルカラーのトナー画像を記録媒体Ｓに転写させた後の中間転写ベルト２の表面に残ったトナー等の残留物を第２クリーニング装置７によって中間転写ベルト２１から除去するようにしている。

また、この実施形態の画像形成装置においては、上記のように記録媒体Ｓの片面にフルカラーのトナー画像を加熱定着させてフルカラーのトナー画像を形成した後、この記録媒体Ｓの反対側の面にもフルカラーのトナー画像を形成して、記録媒体Ｓの両面にフルカラーのトナー画像を形成させるため、両面画像形成機構として、上記のように片面にフルカラーのトナー画像が加熱定着された記録媒体Ｓの表裏を反転させて、この記録媒体Ｓを上記の中間転写ベルト２と転写ローラ２０とが対向する転写部に導く複数対の戻しローラ３１ａ〜３１ｃを設けている。

そして、上記の各戻しローラ３１ａ〜３１ｃにより、片面にフルカラーのトナー画像が加熱定着された記録媒体Ｓの表裏を反転させて、この記録媒体Ｓを上記の中間転写ベルト２と転写ローラ２０とが対向する転写部に導き、上記の場合と同様に、転写ローラ２０に転写バイアス電源３０から転写バイアス電圧を印加させて、中間転写ベルト２に形成されたフルカラーのトナー画像を、すでにフルカラーのトナー画像が形成された記録媒体Ｓの面と反対側の面に転写させるようにしている。

また、このように記録媒体Ｓの反対側の面にフルカラーのトナー画像を転写させた後は、上記の場合と同様に、加熱定着装置５により、記録媒体Ｓの反対側の面に転写されたフルカラーのトナー画像を定着させて、記録媒体Ｓの両面にフルカラーのトナー画像を形成するようにしている。

ここで、この実施形態においては、上記の転写ローラ２０として、図２及び図３に示すように、回転軸２１の外周に、発泡層２２と弾性層２３と熱伝導率が発泡層２２及び弾性層２３よりも高い熱伝導層２４とを順番に積層させたものを用いるようにしている。

そして、このように最表面層に熱伝導率の高い熱伝導層２４が設けられた転写ローラ２０を用いると、上記のように片面にフルカラーのトナー画像が加熱定着された記録媒体Ｓの表裏を反転させて、この記録媒体Ｓを中間転写ベルト２と転写ローラ２０とが対向する転写部に導いて転写を行う場合に、トナー画像が加熱定着された部分と白紙部分との温度差や、トナー画像が定着された記録媒体Ｓの通紙方向や大きさが異なる等により、転写ローラ２０の表面の各部における加熱条件が異なったとしても、最表面層における熱伝導率の高い熱伝導層２４により熱が転写ローラ２０の表面全体に広がり、転写ローラ２０全体の温度が均一化される。

このため、この転写ローラ２０に各部において電気抵抗のむらが生じるのが防止され、上記のように転写ローラ２０に転写バイアス電源３０から転写バイアス電圧を印加させて、中間転写ベルト２に形成されたフルカラーのトナー画像を記録媒体Ｓに転写させる際に、転写むらが発生するのが防止され、濃度むら等のない良好な画像が得られるようになる。

ここで、上記の転写ローラ２０に設ける上記の発泡層２２の材料としては、例えば、ウレタン系ゴム、ＮＢＲ、シリコン系ゴム、フッ素ゴム等の各種のゴム系材料に発泡剤を配合させて発泡させたものを用いることができ、またその体積抵抗率が１０^４〜１０^７Ωｃｍ程度のものを用いることができる。

また、上記の転写ローラ２０に設ける上記の弾性層２３の材料としては、例えば、ウレタン系ゴム、ＮＢＲ、シリコン系ゴム、フッ素ゴム等の各種のゴム系材料を用いることができ、またその体積抵抗率が、上記の発泡層２２の場合と同程度の１０^４〜１０^７Ωｃｍ程度のものを用いることができる。

また、上記の転写ローラ２０に設ける上記の熱伝導率の高い熱伝導層２４の材料としては、例えば、有機金属化合物や有機化合物や無機化合物等の熱伝導率の高い材料を用いることができ、好ましくは、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上のものを用いるようにする。

ここで、上記の熱伝導層２４に用いる無機化合物としては、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（３.３.３−トリフルオロプロピル）トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス（ジメチルアミノ）ジメチルシラン、ビス（ジメチルアミノ）メチルビニルシラン、ビス（エチルアミノ）ジメチルシラン、Ｎ.Ｏ−ビス（トリメチルシリル）アセトアミド、ビス（トリメチルシリル）カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメテルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス（ジメチルアミノ）シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス（トリメチルシリル）アセチレン、１．４−ビストリメチルシリル−１．３−ブタジイン、ジ−t一ブチルシラン、１．３−ジシラブタン、ビス（トリメチルシリル）メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フエニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、１−（トリメチルシリル）−１−プロピン、トリス（トリメチルシリル）メタン、トリス（トリメチルシリル）シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメテルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Ｍシリケート５１などのケイ素化合物が挙げられるが、特にこれらに限定されない。また、これらの原料は、単独で用いても良いが、２種以上の成分を混合して使用するようにしても良い。

また、上記のような材料を用いて熱伝導層２４を形成するにあたっては、各種のＣＶＤ法などを用いることができる。

また、上記の転写ローラ２０において、回転軸２１の外周に設ける発泡層２２と弾性層２３と熱伝導率の高い熱伝導層２４との厚みについては、記録媒体Ｓを中間転写ベルト２に適切に接触させて、中間転写ベルト２に形成されたトナー画像を記録媒体Ｓに適切に転写させるようにすると共に、上記の熱伝導層２４に割れが生じるのを防止するため、熱伝導層２４の厚みを、発泡層２２や弾性層２３の厚みよりも薄くし、好ましくは、層の厚みが、発泡層２２、弾性層２３、熱伝導層２４の順に薄くなるようにする。

なお、この実施形態の画像形成装置においては、中間転写ベルト２に形成されたトナー画像を記録媒体Ｓに転写させるのに、上記のような転写ローラ２０を用いるようにしたが、このような転写ローラ２０を用いる画像形成装置はこのようなものに限定されない。

例えば、図３に示すように、感光体１１に形成されたトナー像を記録媒体Ｓに直接転写させるようにした画像形成装置においても、上記の転写ローラ２０に転写バイアス電源３０から転写バイアス電圧を印加させて、感光体１１に形成されたトナー像を記録媒体Ｓに転写させるようにすることも可能である。

そして、このような画像形成装置の場合においても、上記のように記録媒体Ｓの両面にトナー画像を形成する際に、転写ローラ２０の表面の各部における加熱条件が異なったとしても、最表面層における熱伝導率の高い熱伝導層２４により熱が転写ローラ２０の表面全体に広がり、転写ローラ２０に電気抵抗のむらが生じるのが防止され、濃度むら等のない良好な画像が得られるようになる。

１ 装置本体
２ 中間転写ベルト（像担持体）
２ａ 回転ローラ
２ｂ 一次転写ローラ
３ 給紙ローラ
４ タイミングローラ
５ 定着ローラ
６ 排紙ローラ
７ 第２クリーニング装置
１０Ａ〜１０Ｄ イメージングカートリッジ
１１ 感光体（像担持体）
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ 現像装置
１５ 第１クリーニング装置
２０ 転写ローラ
２１ 回転軸
２２ 発泡層
２３ 弾性層
２４ 熱伝導層
３０ 転写バイアス電源
３１ａ〜３１ｃ 戻しローラ（両面画像形成機構）
Ｓ 記録媒体

Claims (5)

1. 像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる転写ローラにおいて、回転軸の外周に複数の層が積層されてなり、最表面層として熱伝導率が他の層よりも高い熱伝導層が形成されてなることを特徴とする転写ローラ。
2. 請求項１に記載の転写ローラにおいて、上記の熱伝導層の下に少なくとも弾性層が設けられていることを特徴とする転写ローラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の転写ローラにおいて、上記の熱伝導層における熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする転写ローラ。
4. トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に記録媒体を導き、転写ローラに転写バイアス電圧を印加させて、像担持体に保持されたトナー画像を記録媒体に転写させる画像形成装置において、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載した転写ローラを用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、加熱定着装置によりトナー画像が定着された記録媒体の表裏を反転させて、この記録媒体を、トナー画像を保持した像担持体と転写ローラとの間に導き、トナー画像が定着された記録媒体の面と反対側の面にトナー画像を転写させる両面画像形成機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

Images