JP2013156492A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップやサイズアップを招くことなく用紙突入ショックジッターや用紙排出ショックジッターを生じることがない構成を有する転写装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】中間転写体１１３に重畳転写された画像を２次転写工程において一括転写する構成を備えた画像形成装置において、２次転写工程には、中間転写体と対向して転写バイアスを印加される２次転写部材が配置され、２次転写部材は、中間転写体１１３表面に接触して中間転写体１１３に連動可能なエンドレスフィルム１２１と、エンドレスフィルム１２１を中間転写体１１３の表面形態に倣わせるように押圧すると共に転写バイアスを印加可能な弾性体１２０と、エンドレスフィルム１２１の移動方向における中間転写体１１３と対向する側の内側に配置されてエンドレスフィルム１２１の周回移動可能に支持する支持体１２２とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、単葉のシート状の記録媒体へ記録する電子写真方式、静電記録方式、イオノグラフィー、磁気記録方式等の画像形成方式を採用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等またはそれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、転写搬送機構に関する。

周知のように、電子写真方式を用いる画像形成装置においては、感光体などの像担持体に対して光り書き込みにより形成された静電潜像が現像装置から供給されるトナーにより可視像処理されると、可視像処理されたトナー像が単葉の視＾途上記録媒体、例えば記録紙などに転写される。

ところで、画像担持体に担持されているトナー像は、単一色のみでなくフルカラーなどの複数色を対象とする場合がある。
後者の場合には、各色の作像部に設けられている像担持体に対して記録紙を移動させる過程で各色のトナー像を重畳転写したり、あるいはベルトなどの中間転写体に各色のトナー像を１次転写工程として重畳転写した後、重畳画像を記録紙などを対象とする単葉のシート状記録媒体に対して２次転写工程により一括転写する。

２次転写工程を用いる画像形成装置においては、２次転写位置に向けて記録紙などのシート状記録媒体が搬送されるが、記録紙が２次転写位置に突入する際に中間転写体の速度変動が発生し、画像劣化を生じることがある。
つまり、記録紙が２次転写位置において転写ニップ部に突入すると、中間転写体と２次転写ローラとが接触していたときの摩擦条件に対して中間転写体と記録紙とが接触した際の摩擦条件が変化することにより中間転写体の速度が抑えられることとなる。これにより、中間転写体は速度低下を招き担持されている画像が縮む結果となり、後続の記録紙上では画像にスジとなって現れる。

このような現象は、用紙突入ショックジッターと称され、用紙後端が転写ニップ部から外れる際にも同様に用紙排出ショックジッターとして現れる。
このような現象が発生する原因として転写ニップ圧が挙げられる。
転写ニップ圧が高いと接触対象同士間での摩擦条件の変化が顕著となり、上述した現象が起こりやすい。

そこで、低硬度のスポンジローラなどを用いて転写ニップ圧を低下させることも考えられる。
しかし、この場合には、転写ニップ部での中間転写体と記録紙との間の接触が弱くなり記録紙の移動方向に沿ったニップ幅が小さくなることが原因してニップ幅両側で剥離放電が発生し、これが転写チリ、つまりトナー像の周辺部からトナーが散ってしまう現象の発生原因となる。
低硬度のスポンジローラを用いた場合には、ピンホールが多く、その空隙で放電しやすいことから上述した転写チリが多くなる不具合がある。

そこで、従来では、転写ニップ圧を低くしても転写ニップ幅を狭くしないようにする構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、中間転写体の展張面に沿って複数の作像部を配置した場合の１次転写部での転写ニップ圧を低くして転写ニップ幅を低下させないようにすることを目的として、記録紙を挟んで対向する像担持体と中間転写体とを備え、中間転写体側には、片持ち梁状に設けられたシート材を記録紙の裏面側に当接させ、シート材を、所定のニップ圧が得られるように加圧する弾性体を備えた構成が開示されている。

上記構成では、シート材により構成されて転写ニップ幅として、直接記録紙が中間転写体に接触する物理領域の両側に中間転写体が像担持体に直接接触しないで記録紙のみに接触するテンションニップを設け、中間転写体に対する記録紙側での転写ニップ圧を大きくすることなくテンションニップによるシート材の展張により転写ニップ部を確保するようになっている。

特許文献１では、１次転写位置を対象とした構成であり、２次転写位置での構成として中間転写体に接触する２次転写ローラを用いるという従来の構成と同様な構成が開示されているに過ぎず、転写ニップに関する構成が開示されていない。
一方、２次転写位置では、中間転写体上に担持される画像が１次転写位置で重畳転写された画像であることから、トナー像の層厚が単一色に比べて厚くなっている。このため、転写圧を低くした場合には、２次転写位置で各色が重畳されたトナー像を転写する際にトナー像の一部が転写されない中抜け現象を起こしやすくなる。

そこで、２次転写部の構成として、中間転写体に当接して連動可能な加圧ベルトと、当接位置を挟んで加圧ベルトの移動方向上流側に位置する絶縁材料及び下流側に位置する導電性材料からなる部材を配置し、両部材により中間転写体と加圧ベルトとの当接領域に相当するニップ幅を中抜け防止が可能な幅に設定する構成が提案されている（例えば、特許文献２）。

２次転写位置での構成として、中間転写体として用いられるベルトの裏当て部をなすローラの周面に対向する２次転写部材を設ける構成が上記特許文献などから明らかにされている。
しかし、２次転写位置において、特許文献１に開示されている構成を適用するには構成の複雑化によるコストアップの問題があり、また、特許文献２に開示されている構成を適用した場合には、ニップ幅を拡張することがあるために中間転写体としてのベルトが掛け回されるローラのサイズが大きくなることもありサイズアップによる装置の大型化を招くという問題がある。

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置における問題、特に転写搬送機構における問題に鑑み、コストアップやサイズアップを招くことなく用紙突入ショックジッターや用紙排出ショックジッターを生じることがない構成を有する転写装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するための、少なくとも駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されたベルトからなる中間転写体の展張面に沿って異なる色の画像を形成可能な作像部が配置され、各作像部で形成された画像を前記中間転写体に重畳転写する１次転写工程と、該１次転写工程において前記中間転写体に重畳転写された画像を単葉のシート状記録媒体に一括転写する２次転写工程とを実行可能な画像形成装置において、
前記２次転写工程には、前記中間転写体と対向して転写バイアスを印加される２次転写部材が用いられ、
前記２次転写部材は、前記中間転写体表面に接触して該中間転写体に連動可能なエンドレスフィルムと、自らが弾性変形して該エンドレスフィルムを前記中間転写体の表面形態に倣わせるように押圧すると共に転写バイアスを印加可能な弾性体と、前記エンドレスフィルムの移動方向における前記中間転写体と対向する側の内側に配置されて該エンドレスフィルムを周回移動可能に支持する支持体とを備えていることを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、中間転写体と連動可能なエンドレスフィルムと、これを中間転写体の表面形態に倣わせるように自らが弾性変形して押圧すると共に転写バイアスを印加可能な弾性体を設けたことにより、エンドレスフィルムを中間転写体の表面に密着させることができるので、転写に必要なニップ幅を簡単な構成により得ることができる。

本発明に係る実施形態の一つである画像形成装置の構成を説明するための模式図である。 図２に示した画像形成装置に用いられる中間転写体を対象とした単葉のシート状記録媒体の突入ショックジッターの発生原理を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置に用いられる２次転写部の構成を説明するための図である。 図３に示した２次転写部の構成と比較例との対比結果を説明するための表図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成を示す図である。
同図において画像形成装置１００は、後述する中間転写体として用いられる中間転写ベルト１１３の展張面に沿って複数の作像部が配置されている。
各色の作像部には、詳細を図示しないが潜像担持体としての感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ（以下、便宜上、符号１０１のみで表示することもある）が設けられている。

感光体ドラム１０１に対しては、周知の電子写真工程により静電潜像が形成され、現像装置から供給されるトナーにより静電潜像が可視像処理されてトナー像が転写ベルト１１３に順次転写されるようになっている。
中間転写ベルト１１３を挟んで感光体ドラム１０１と対向する位置に１次転写工程を実施するための転写バイアス印加が可能な１次転写ローラ１０２ａ〜１０２ｄが配置されている。

中間転写ベルト１１３は、駆動ローラ１１１およびテンション機能を有する従動ローラ１１２に掛け回されて図示矢印方向に移動することができる。
上記各ローラのうちで、駆動ローラ１１１は、中間転写ベルト１１３上に担持された重畳画像を一括転写する２次転写部での２次転写対向ローラを兼ねている。

２次転写位置には、図３において詳細を説明するが、上述した２次転写対向ローラをなす駆動ローラ１１１と対向する位置に設けられたエンドレスフィルム１２１が備えられている。

エンドレスフィルム１２１には中間転写ベルト１１３上の重畳画像を単葉のシート状記録媒体として用いられる記録紙Ｓに対して一括転写するための転写バイアスを印加されるようになっている。

２次転写位置に対する中間転写ベルト１１３の移動方向下流側には、２次転写後にベルト上に残留するトナーを掻き取って除去するクリーニングブレード１１４が配置されており、クリーニングブレード１１４に対向する位置には、クリーニングブレード対向ローラ１１７が配置されている。

上述した構成の画像形成装置１００では、各作像部の感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１１３に対して順次転写される。
中間転写ベルト１１３に担持された重畳画像は、２次転写位置において給紙部から給送される記録紙Ｓに対してエンドレスフィルム１２１に印加された転写バイアスを介して一括転写される。重畳画像を一括転写されて記録紙Ｓは、定着装置１１８に搬送されてトナー像が定着された後、図示しない排紙部に排出される。

中間転写ベルト１１３は、用いられる材料として、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）等の高分子材料が選択される。

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。

ここで、２次転写部において従来の転写ローラを用いた場合における用紙突入ショックジッターおよび用紙排出ショックジッターの発生理由について説明する。なお、図２において太線で示すのは中間転写ベルト１１３に転写される画像部である。

図２（Ａ）は、用紙突入ショックジッターを説明するための図であり、同図においてｎ枚目の画像を転写するために記録紙Ｓが２次転写部に突入すると、中間転写ベルト１１３に速度変化が生じることで、ｎ＋１枚目の画像が１次転写されている過程では、その画像が中間転写ベルト１１３の移動方向において縮む。
このため、ｎ＋１枚目の画像には前述したように、スジが現出する異常画像が得られてしまう結果となる。

一方、図２（Ｂ）は、用紙排出ショックジッターを説明するための図であり、同図において、ｎ枚目の画像が手２次転写された記録紙Ｓが２次転写部を通過する際には、記録紙Ｓの後端が２次転写部での転写ニップ部を外れると、それまでの中間転写ベルト１１３の速度が変化し、この速度変化が１次転写工程にある画像を縮めてしまい、結果として画像部にスジが現出する。なお、図２中、黒塗りの星状形状部はショックが発生する状態を示している。

以上の構成を備えた画像形成装置における特徴を図３により説明する。
図３は、本実施形態の特徴部を説明するための図であり、同図には、図１に示した２次転写部が示されている。

図３において２次転写部は、２次転写に必要な転写バイアスを印加可能な構成の２次転写部材が用いられている。
２次転写部材としては、中間転写ベルト１１３に連動可能なエンドレスフィルム１２１と、エンドレスフィルム１２１を中間転写ベルト１１３の表面形態に倣わせるように押圧すると共に転写バイアスを印加可能な弾性体１２０と、エンドレスフィルム１２１の移動方向における中間転写ベルト１１３と対向する側の内側に配置されてエンドレスフィルム１２１の周回移動を可能にする支持体１２２とで構成されている。

エンドレスフィルム１２１は、用いられる材料として、硬度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）が３０〜６０Ｈｓ，体積抵抗が６．０〜８．０（ｌｏｇΩ）に設定されたＮＢＲヒドラリンが用いられ、熱可塑性エラストマーからなる基層と摩擦係数の低い表面層からなり、該表面層の摩擦係数Ａが、０．２≦Ａ≦０．５に設定されている。これにより、弾性体１２０による押圧時に、この弾性体２０が自ら弾性変形することにより中間転写ベルト１１３の表面形態、つまり、駆動ローラ１１１の曲率に倣って中間転写ベルト１１３の周回部に沿って中間転写ベルト１１３の表面に密着できるようになっている。
なお、上述した材料としては、ウレタン、ＥＰＤＭヒドリンなどを選択することも可能である。

エンドレスフィルム１２１は、上述したような表面における摩擦係数の関係を設定されることにより、転写ニップ内を通過する記録紙Ｓに対して摩擦抵抗を与えることなく転写シートの摺動性を高めることにより、摩擦条件の変化による画像の縮みを抑えることができる。
しかも、中間転写ベルト１１３の周回部に対して中間転写ベルト１１３の移動方向に沿って均等に中間転写ベルト１１３と当接する関係となるので、片持ち梁状にシート部材を支持した場合のように、中間転写ベルト１１３の振動が生じた場合に先端が振動して転写ニップ幅が不安定となるようなことがない。

本実施形態では、エンドレスフィルム１２１を用いた場合のニップ幅Ｂが、１．５ｍｍ≦Ｂに設定されている。これにより、上述した密着性と相俟って、転写に必要なバイアス領域を確保できることで放電を生じない電流値により、具体的には、ニップ幅が小さい場合に転写効率を得る場合のような高い電流値を設定する必要がない。これにより、放電時での転写チリや中抜け現象を抑制することができる。

一方、図３においてエンドレスフィルム１２１には、転写後、残留するトナーを回収する機構が設けられている。
図３において、エンドレスフィルム１２１の移動方向においてエンドレスフィルム１２１を挟んで支持体１２２と対向する位置には、エンドレスフィルム１２１に先端を接触させたクリーニング部材１２３と、クリーニング部材１２３の下方に配置された廃トナー回収部材１２４とが設けられている。

回収機構では、転写後、エンドレスフィルム１２１の表面に残留するトナーをクリーニング部材１２３により掻き取ることで回収し、回収されたトナーを廃トナー回収部材１２４内に取り込むようになっている。
この構成においては、エンドレスフィルム１２１の表面が常に清浄化されるので、表面での摩擦条件を変化させることがなく、これにより、記録紙Ｓの挟持搬送時での搬送抵抗を防止できる。この結果、記録紙Ｓとエンドレスフィルム１２１との間の摩擦条件が変化する影響が中間転写ベルト１１３に及ぶのを防止して中間転写ベルト１１３の搬送速度が変化するのを防ぐことができる。

以上のような構成の実施形態において、２次転写位置での中間転写ベルト１１３の速度変化による影響をエンドレスフィルム１２１に対する特性を変化させて比較実験したところ、図４に示す結果を得た。
図４に示す結果は、カラープリンタ（株式会社リコー製：ＩＰＳＩＯ ＳＰ Ｃ３１０）を対象として、従来用いられていたスポンジローラによる２次転写ローラに代えて本実施形態でのエンドレスフィルムを用い、ニップ圧（２次転写押圧力）、表面での摩擦係数、ニップ幅を変更することにより、記録紙（図４では用紙と表示）の画像にスジが生じるジッターの有無、副走査方向倍率誤差の発生状態、ベタボソツキの発生状態を観察したものである。

図４に示す結果において、ＨＴ（ハーフトーン）画像の出力を行い、ショックジッターに関しては、画像上にスジが現出した場合を「×」、発生していない場合を「○」で示している。
また、副走査誤差倍率に関しては、画像長が画像データに比べて±０．５％以上変化した場合を「×」、誤差が上述した限界値未満である場合、つまり発生していないと見なせる場合を「○」で示した。
さらに、ベタボソツキに関しては、ベタ画像の出力を行い、濃度ムラが生じている場合を「×」、濃度ムラが見受けられない場合を「○」で示した。
図４における総合評価は、上述した各現象に関して全て「○」という結果が得られた場合のみ「○」で示し、いずれか一つでも「×」がある場合には「×」で示した。

図４に示した結果を得るための実験に用いた諸条件は次の通りである。
（実施形態１（図４では実施例１と表示））
２次転写押圧（ニップ圧）を１０Ｎ、エンドレスフィルム１２１の表面での摩擦係数を０．３とし、ニップ幅を２．５ｍｍとした、この場合に適用する１次転写バイアスは９００Ｖ、２次転写電流は２０μＡである。
（比較例１）
実施形態１に対して、エンドレスフィルム１２１の摩擦係数を０．８に変更した。
（比較例２）
実施形態１に対して、ニップ幅を０．７ｍｍに変更した。
（比較例３）
実施形態１に対して、２次転写位置での押圧（ニップ圧）を２１Ｎに変更した。

以上の実験結果から、本実施形態におけるエンドレスフィルム１２１の特性を設定した場合に、総合評価として「○」が得られた。

以上の構成においては、２次転写位置でのエンドレスフィルム１２１の密着性及び密着した際の摩擦係数の設定により、ニップ幅をニップ圧を高めることなく設定維持することができ、ニップ圧を高めた場合に発生する記録紙Ｓの突入時や排出時での中間転写ベルト１１３での速度変化を抑えることができる。これにより、中間転写ベルト１１３での速度変化が原因する画像の縮みを防止して画像にスジなどを生じるジッターの発生を防止することが可能となる。

しかも、ニップ幅を設定する構成として、エンドレスフィルム１２１の表面での摩擦係数を設定することで弾性体による押圧時での記録紙Ｓに対する搬送抵抗をなくすようにし、かつ、エンドレスフィルム１２１を中間転写ベルト１１３の周回部に倣わせた状態で密着させる構成であるので、特別な加圧機構などを要することなく簡単な構成により異常画像の発生を防止することができる。

１００ 画像形成装置
１０１ａ〜ｄ 感光体ドラム
１１１ 駆動ローラ
１１２ テンション機能を兼ねた従動ローラ
１１３ 中間転写ベルト
１２０ 弾性体
１２１ エンドレスフィルム
１２２ 支持体
１２３ クリーニング部材
１２４ 廃トナー回収部材

特開２００９−２０４８０９号公報 特開２００６−１６２７０４号公報

Claims (6)

1. 少なくとも駆動ローラ及び従動ローラに掛け回されたベルトからなる中間転写体の展張面に沿って異なる色の画像を形成可能な作像部が配置され、各作像部で形成された画像を前記中間転写体に重畳転写する１次転写工程と、該１次転写工程において前記中間転写体に重畳転写された画像を単葉のシート状記録媒体に一括転写する２次転写工程とを実行可能な画像形成装置において、
   前記２次転写工程には、前記中間転写体と対向して転写バイアスを印加される２次転写部材が配置され、
   前記２次転写部材は、前記中間転写体表面に接触して該中間転写体に連動可能なエンドレスフィルムと、自らが弾性変形して該エンドレスフィルムを前記中間転写体の表面形態に倣わせるように押圧すると共に転写バイアスを印加可能な弾性体と、前記エンドレスフィルムの移動方向における前記中間転写体と対向する側の内側に配置されて外苑ドレスフィルムを周回移動可能に支持する支持体とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記エンドレスフィルムは、前記中間転写体が掛け回されているローラの周面に沿って接触させるように前記弾性体により押圧されることで前記中間転写体の表面形態に倣った状態を設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記エンドレスフィルムは、表面静止摩擦係数Ａが、０．２≦Ａ≦０．５に設定されてい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. 前記エンドレスフィルムは、熱可塑性エラストマーからなる基層と摩擦係数の低い表面層からなり、該表面層の摩擦係数Ａが、０．２≦Ａ≦０．５に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像形成装置。
5. 前記エンドレスフィルムを挟んで前記支持体と対向する位置には、該エンドレスフィルム表面に接触可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材により前記エンドレスフィルム表面から除去されたトナーを回収する廃トナー回収部材とが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像形成装置。
6. 前記エンドレスフィルムは、前記中間転写体の移動方向に沿って該中間転写体と接触するニップ幅Ｂ（ｍｍ）が、１．５≦Ｂに設定されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちの一つに記載の画像形成装置。

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