JP2017120316A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】転写性能及び転写ベルトの走行安定性を向上できる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像を用紙Pに転写する転写装置30を備える画像形成装置1である。転写装置30は、感光体ドラム40からトナー像が一次転写される転写ベルト31と、転写ベルト31を懸架して中心軸線A周りに回転可能な懸架ローラ37と、転写ベルト31を挟んで懸架ローラ37と平行に配置され、懸架ローラ37を押圧して転写ベルト31との間に転写ニップ領域R2を形成する二次転写ローラ33と、を備える。懸架ローラ37の両端側に位置する端部領域37bの硬度は、懸架ローラ37の中央側に位置する中央領域37aの硬度よりも高い。【選択図】図2
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
従来から、転写ベルトを用いた転写装置を備える画像形成装置が知られている。この転写装置は、像担持体から転写ベルトに一次転写されたトナー像を、転写ベルトと転写ローラとの間の転写ニップ領域に導入された用紙に二次転写する。転写ニップ領域は、転写ローラと転写ベルトを支持する駆動ローラとが、転写ベルトを挟んで押圧されることにより形成される。そして、用紙への転写性能の確保や異常放電の抑制のためには、広い転写ニップ領域を確保することが重要になる。
そこで、従来は、駆動ローラを逆クラウン形状にすることで、広い転写ニップ領域を確保することが考えられている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されたように駆動ローラを逆クラウン形状に管理することは、難しい。
この点、転写ローラの径を大きくするとともに、転写ローラの硬度を小さくすることで、広い転写ニップ領域を確保することが可能である。しかしながら、このような場合、転写ベルトが蛇行しやすいため、転写ベルトの走行安定性が低下しやすくなる。
また、シボ加工等が施された厚紙特殊紙にトナー像を転写する場合、薄い転写ベルト又は弾性を有する転写ベルトを用いると、用紙への密着性が高まることで転写性能が向上する。しかしながら、このような転写ベルトは、蛇行、シワ発生等の問題があるため、転写ベルトの走行安定性が低下しやすい。
そこで、本発明は、転写性能及び転写ベルトの走行安定性を向上できる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、トナー像を用紙に転写する転写装置を備える画像形成装置であって、転写装置は、像担持体からトナー像が一次転写される転写ベルトと、転写ベルトを懸架して中心軸線周りに回転可能な懸架ローラと、転写ベルトを挟んで懸架ローラと平行に配置され、懸架ローラを押圧して転写ベルトとの間に転写ニップ領域を形成する転写ローラと、を備え、懸架ローラの両端側に位置する端部領域の硬度は、懸架ローラの中央側に位置する中央領域の硬度よりも高い。
本発明に係る画像形成装置では、懸架ローラの端部領域の硬度が懸架ローラの中央領域の硬度よりも高いため、懸架ローラは、転写ローラに押圧されることにより、端部領域に対して中央領域が窪んだ逆クラウン形状になる。これにより、広い転写ニップ領域を確保することができるため、転写性能が向上する。しかも、懸架ローラの端部領域の硬度が、懸架ローラの中央領域の硬度よりも高いため、転写ベルトの端部領域と中央領域とで周速度差が発生する。これにより、転写ベルトには、中心軸線方向外側に向かう張り方向の力が働くため、薄い転写ベルト又は弾性を有する転写ベルトを用いても、転写ベルトの蛇行が抑制されるとともに、転写ベルトの皺の発生が抑制される。これにより、転写ベルトの走行安定性が向上する。
この場合、転写ベルトの幅は、懸架ローラの幅よりも狭く、中央領域の幅は、転写ニップ領域を通過させる用紙の幅よりも広くてもよい。この画像形成装置では、転写ベルトの幅が懸架ローラの幅よりも狭いため、転写ベルトの幅方向両端に蛇行を抑制するリブ等を形成した場合にも、懸架ローラにより転写ベルトを適切に懸架することができる。また、中央領域の幅が用紙の幅よりも広いため、広い転写ニップ部を形成することができる。
また、懸架ローラは、軸支される金属管と、金属管の外周面に取り付けられる弾性層と、を有してもよい。この画像形成装置では、懸架ローラが金属管を有することで、弾性層の素材の如何に拘らず懸架ローラにトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、中央領域の弾性層は、導電性ウレタンであってもよい。この画像形成装置では、中央領域の弾性層を導電性ウレタンとすることで、中央領域の弾性層にトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、懸架ローラは、外周面の全域を被覆する導電膜を更に有してもよい。この画像形成装置では、弾性層の全域に導電膜が被覆されているため、容易に懸架ローラにトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、懸架ローラの中央領域の硬度は、転写ローラの硬度以下であり、懸架ローラの端部領域の硬度は、転写ローラの硬度よりも高くてもよい。この画像形成装置では、懸架ローラの中央領域の硬度が転写ローラの硬度以下、懸架ローラの端部領域の硬度が転写ローラの硬度よりも高いため、懸架ローラが転写ローラに押圧された際に、懸架ローラを逆クラウン形状にしやすくなる。
また、転写ローラの硬度は、転写ローラの全域で略同じであってもよい。この画像形成装置では、転写ローラの硬度が全域で略同じであるため、懸架ローラの形状を容易に管理することができる。
この場合、前記転写ローラのアスカーC硬度の公差は、前記転写ローラの全域で±5以下であってもよい。この画像形成装置では、アスカーC硬度の公差を±5以下とすることで、転写ローラの製造容易性を確保しつつ、懸架ローラの形状を容易に管理することができる。
また、前記転写ローラの両端側に位置する端部領域の硬度は、前記転写ローラの中央側に位置する中央領域の硬度よりも低くてもよい。この画像形成装置では、転写ローラの端部領域の硬度が中央領域の硬度よりも低いため、懸架ローラをより大きな逆クラウン形状にすることができる。
本発明によれば、転写性能及び転写ベルトの走行安定性を向上することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
まず、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する。図1に示すように、画像形成装置1は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成装置1は、用紙Pを搬送する搬送装置10と、静電潜像を現像する現像装置20と、トナー像を用紙Pに二次転写する転写装置30と、周面に画像が形成される静電潜像担持体(像担持体)である感光体ドラム40と、トナー像を用紙Pに定着させる定着装置50と、用紙Pを排出する排出装置60と、を備える。
搬送装置10は、画像が形成される記録媒体としての用紙Pを搬送経路R1上で搬送する。用紙Pは、カセットKに積層されて収容され、給紙ローラ11によりピックアップされて搬送される。搬送装置10は、用紙Pに転写されるトナー像が転写ニップ領域R2に到達するタイミングで、搬送経路R1を介して転写ニップ領域R2に用紙Pを到達させる。
現像装置20は、色ごとに4個設けられている。各現像装置20は、トナーを感光体ドラム40に担持させる現像ローラ21を備えている。現像装置20では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ21に担持させる。そして、現像ローラ21の回転により現像剤が感光体ドラム40と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ21に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム40の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
転写装置30は、現像装置20で形成されたトナー像を用紙Pに二次転写する転写ニップ領域R2に搬送する。転写装置30は、感光体ドラム40からトナー像が一次転写される転写ベルト31と、転写ベルト31を懸架する懸架ローラ34,35,36、37と、感光体ドラム40と共に転写ベルト31を挟持する一次転写ローラ32と、懸架ローラ37と共に転写ベルト31を挟持する二次転写ローラ33と、を備えている。
転写ベルト31は、懸架ローラ34,35,36、37により循環移動する無端状のベルトである。懸架ローラ34,35,36、37は、それぞれの中心軸線周りに回転可能なローラである。懸架ローラ37は、中心軸線周りに回転駆動する駆動ローラであり、懸架ローラ34,35,36は、懸架ローラ37の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ32は、転写ベルト31の内周側から感光体ドラム40を押圧するように設けられる。二次転写ローラ33は、転写ベルト31を挟んで懸架ローラ37と平行に配置されて、転写ベルト31の外周側から懸架ローラ37を押圧するように設けられる。これにより、二次転写ローラ33は、転写ベルト31との間に転写ニップ領域R2を形成する。
感光体ドラム40は、色ごとに4個設けられている。各感光体ドラム40は、転写ベルト31の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム40の周上には、現像装置20と、帯電ローラ41と、露光ユニット42と、クリーニングユニット43と、が設けられている。
帯電ローラ41は、感光体ドラム40の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ41は、感光体ドラム40の回転に追従して動く。露光ユニット42は、帯電ローラ41によって帯電した感光体ドラム40の表面を、用紙Pに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム40の表面のうち露光ユニット42により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。4個の現像装置20は、それぞれの現像装置20に対向して設けられたトナータンクNから供給されたトナーによって感光体ドラム40に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクN内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット43は、感光体ドラム40上に形成されたトナー像が転写ベルト31に一次転写された後に感光体ドラム40上に残存するトナーを回収する。
定着装置50は、加熱及び加圧する定着ニップ部に用紙を通過させることで、転写ベルト31から用紙Pに二次転写されたトナー像を用紙Pに付着させ、定着させる。定着装置50は、用紙Pを加熱する加熱ローラ52(加熱回転体)と、加熱ローラ52を押圧して回転駆動する加圧ローラ54(加圧回転体)と、を備えている。加熱ローラ52及び加圧ローラ54は円筒状に形成されており、加熱ローラ52は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ52と加圧ローラ54との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Pを通過させることにより、トナー像を用紙Pに溶融定着させる。
排出装置60は、定着装置50によりトナー像が定着された用紙Pを装置外部へ排出するための排出ローラ62,64を備えている。
続いて、画像形成装置1による印刷工程について説明する。画像形成装置1に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置1の制御部は、給紙ローラ11を回転させて、カセットKに積層された用紙Pをピックアップして搬送する。そして、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ41により感光体ドラム40の表面を所定の電位に均一に帯電させる(帯電工程)。その後、露光ユニット42により感光体ドラム40の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する(露光工程)。
現像装置20では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される(現像工程)。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム40と転写ベルト31とが対向する領域において、感光体ドラム40から転写ベルト31へ一次転写される(転写工程)。転写ベルト31には、4個の感光体ドラム40上に形成されたトナー像が順次積層されて、1つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ37と二次転写ローラ33とが対向する転写ニップ領域R2において、搬送装置10から搬送された用紙Pに二次転写される。
積層トナー像が二次転写された用紙Pは、定着装置50へ搬送される。そして、定着装置50は、用紙Pが定着ニップ部を通過する際に、用紙Pを加熱ローラ52と加圧ローラ54との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を用紙Pへ溶融定着させる(定着工程)。その後、用紙Pは、排出ローラ62及び64によって画像形成装置1の外部へ排出される。
続いて、本実施形態における転写装置30の特徴について説明する。
図2及び図3に示すように、懸架ローラ37の中央側に位置する中央領域37aの硬度は、懸架ローラ37の両端側に位置する端部領域37bの硬度よりも低い。中央領域37aは、懸架ローラ37の中心軸線A方向において、中央側に位置するとともに所定の長さを有する領域である。端部領域37bは、懸架ローラ37の中心軸線A方向において、両端側に位置するとともに所定の長さを有する領域である。懸架ローラ37の硬度とは、転写ベルト31と接触する懸架ローラ37の表面におけるアスカーC硬度をいう。中央領域37aの硬度としては、例えば、アスカーC硬度で、35以上45以下であり、一例として、40である。端部領域37bの硬度としては、例えば、アスカーC硬度で、75以上85以下であり、一例として、80である。
具体的に説明すると、懸架ローラ37は、回転軸101に軸支される金属管である三ツ矢管102と、三ツ矢管102の外周面に取り付けられて懸架ローラ37の表層を構成する弾性層103と、を備える。そして、弾性層103の中央側に位置する中央領域103aの硬度が、弾性層103の両端側に位置する端部領域103bの硬度よりも低くなっている。中央領域103aは、懸架ローラ37の中央領域37aの弾性層103である。端部領域103bは、懸架ローラ37の端部領域37bの弾性層103である。
弾性層103の中央領域103aと端部領域103bとに硬度差を設ける手段としては、特に限定されるものではないが、例えば、中央領域103aと端部領域103bとで素材を変える手法、中央領域103aと端部領域103bとで層厚を変える手法等がある。図4に示す懸架ローラ37の弾性層103では、中央領域103aは、導電性ウレタンで構成されており、端部領域103bは、導電性ウレタンよりも硬度の高いゴムで構成されている。このように、弾性層103の素材を変えることにより、中央領域103aと端部領域103bとで容易に硬度差を設けることができる。
図5に示すように、懸架ローラ37の幅L1は、転写ベルト31の幅L2よりも狭いことが好ましい。懸架ローラ37の幅L1及び転写ベルト31の幅L2は、中心軸線A方向における懸架ローラ37の寸法である。懸架ローラ37の幅L1は、転写ベルト31に当接される表面部分、つまり、弾性層103における幅である。また、中央領域37aの幅L3は、転写ニップ領域R2を通過させる用紙Pの幅L4よりも広いことが好ましい。中央領域37aの幅L3及び用紙Pの幅L4は、中心軸線A方向における中央領域37aの寸法である。中央領域37aの幅L3は、用紙Pに当接される表面部分、つまり、弾性層103における中央領域103aの幅である。用紙Pの幅L4は、転写ニップ領域R2を通過させる用紙Pの最大幅である。
懸架ローラ37は、トナー像と同極性の電圧が印可されることで、転写ベルト31に一次転写されたトナー像を用紙Pに二次転写する。このため、図6に示すように、懸架ローラ37は、弾性層103の外周面の全域を被覆する導電膜104を備えることが好ましい。導電膜104の素材としては、例えば、導電性シリコンゴム等を用いることができる。導電膜104の膜厚は、例えば、0.5mm以上1.0mm以下とすることができる。導電膜104の膜厚を1.0mm以下とすることで、導電膜104自体の硬度が中心軸線A方向全域において同じであっても、弾性層103の特性により、中央領域37aと端部領域37bとで硬度を変えることができる。一方、導電膜104の膜厚を0.5mm以上とすることで、トナー像を二次転写するために必要な電圧を懸架ローラ37に容易に印可することができる。
図7に示すように、懸架ローラ37は、転写ベルト31を挟んで二次転写ローラ33に押圧されることにより、懸架ローラ37の形状が変形するとともに、転写ニップ領域R2が形成される。このため、懸架ローラ37の形状及び転写ニップ領域R2の形状を管理するために、二次転写ローラ33の硬度を適切に設定することが好ましい。
例えば、懸架ローラ37の中央領域37aの硬度を、二次転写ローラ33の硬度以下とし、懸架ローラ37の端部領域37bの硬度を、二次転写ローラ33の硬度よりも高くすることが好ましい。二次転写ローラ33の硬度とは、転写ベルト31又は用紙Pと接触する二次転写ローラ33の表面における二次転写ローラ33硬度をいう。二次転写ローラ33のアスカーC硬度が40以上45以下である場合、懸架ローラ37の中央領域37aのアスカーC硬度を35以上40以下とし、懸架ローラ37の端部領域37bのアスカーC硬度を75以上80以下とすることができる。一例としては、二次転写ローラ33のアスカーC硬度を40とし、懸架ローラ37の中央領域37aのアスカーC硬度を35とし、懸架ローラ37の端部領域37bのアスカーC硬度を75とする。
具体的に説明すると、二次転写ローラ33は、回転軸111に軸支される金属管である三ツ矢管112と、三ツ矢管112の外周面に取り付けられて二次転写ローラ33の表層を構成する弾性層113と、を備える。なお、二次転写ローラ33の中心軸線Bは、懸架ローラ37の中心軸線Aと平行である。そして、懸架ローラ37における弾性層103の中央領域103aの硬度を、二次転写ローラ33における弾性層113の硬度以下とし、懸架ローラ37における弾性層103の端部領域103bの硬度を、二次転写ローラ33における弾性層113の硬度よりも高くする。
また、懸架ローラ37の形状を容易に管理する観点からは、二次転写ローラ33(弾性層113)の硬度を、二次転写ローラ33の中心軸線A方向全域で略同じにすることが好ましい。ここで、略同じであるとは、製造上の誤差を許容する意味であり、例えば、二次転写ローラ33のアスカーC硬度の公差が、二次転写ローラ33の中心軸線A方向全域で±5以下である場合をいう。
また、懸架ローラ37をより大きい逆クラウン形状にする観点からは、二次転写ローラ33(弾性層113)の硬度を、中心軸線A方向において、二次転写ローラ33(弾性層103)の中央領域33a(中央領域103a)よりも端部領域33b(端部領域103b)の方を低くすることが好ましい。二次転写ローラ33の中央領域33aは、懸架ローラ37の中央領域37aに押圧される部分であり、二次転写ローラ33の端部領域33bは、懸架ローラ37の端部領域37bに押圧される部分である。
以上説明したように、本実施形態では、懸架ローラ37の端部領域37bの硬度が懸架ローラ37の中央領域37aの硬度よりも高いため、懸架ローラ37は、二次転写ローラ33に押圧されることにより、端部領域37bに対して中央領域37aが窪んだ逆クラウン形状になる。これにより、広い転写ニップ領域R2を確保することができるため、転写性能が向上する。しかも、懸架ローラ37の端部領域37bの硬度が、懸架ローラ37の中央領域37aの硬度よりも高いため、転写ベルト31の端部領域37bと中央領域37aとで周速度差が発生する。これにより、転写ベルト31には、中心軸線方向外側に向かう張り方向の力が働くため、薄い転写ベルト31又は弾性を有する転写ベルト31を用いても、転写ベルト31の蛇行が抑制されるとともに、転写ベルト31の皺の発生が抑制される。これにより、転写ベルト31の走行安定性が向上する。
また、懸架ローラ37の幅L1を転写ベルト31の幅L2よりも狭くすることで、転写ベルト31の蛇行を抑制することができる。また、中央領域37aの幅L3を用紙Pの幅L4よりも広くすることで、広い転写ニップ部を形成することができる。
また、懸架ローラ37が金属管である三ツ矢管102を有することで、弾性層103の素材の如何に拘らず懸架ローラ37にトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、弾性層103の中央領域37aを導電性ウレタンとすることで、中央領域37aの弾性層103にトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、弾性層103の外周面の全域に導電膜104を被覆することで、容易に懸架ローラ37にトナー像と同極性の電圧を印可することができる。
また、懸架ローラ37の中央領域37aの硬度を二次転写ローラ33の硬度以下とし、懸架ローラ37の端部領域37bの硬度を二次転写ローラ33の硬度よりも高くする場合は、懸架ローラ37を逆クラウン形状にしやすくなる。
また、二次転写ローラ33の硬度が全域で略同じとすることで、懸架ローラ37の形状を容易に管理することができる。この場合、アスカーC硬度の公差を±5以下とすることで、二次転写ローラ33の製造容易性を確保しつつ、懸架ローラ37の形状を容易に管理することができる。
また、二次転写ローラ33の端部領域33bの硬度を中央領域33aの硬度よりも低くすることで、懸架ローラ37をより大きな逆クラウン形状にすることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、懸架ローラ37は回転駆動される駆動ローラであるものとして説明したが、懸架ローラ34,35,36の何れかが回転駆動される駆動ローラであり、懸架ローラ37は、この駆動ローラの回転駆動により従動回転する従動ローラであってもよい。
1…画像形成装置、10…搬送装置、11…給紙ローラ、20…現像装置、21…現像ローラ、30…転写装置、31…転写ベルト、32…一次転写ローラ、33…二次転写ローラ(転写ローラ)、33a…中央領域、33b…端部領域、34,35,36…懸架ローラ、37…懸架ローラ、37a…中央領域、37b…端部領域、40…感光体ドラム、41…帯電ローラ、42…露光ユニット、43…クリーニングユニット、50…定着装置、52…加熱ローラ、54…加圧ローラ、60…排出装置、62,64…排出ローラ、101…回転軸、102…三ツ矢管、103…弾性層、103a…中央領域、103b…端部領域、104…導電膜、111…回転軸、112…三ツ矢管、113…弾性層、A…中心軸線、B…中心軸線、K…カセット、N…トナータンク、P…用紙、R1…搬送経路、R2…転写ニップ領域。
Claims (9)
- トナー像を用紙に転写する転写装置を備える画像形成装置であって、
前記転写装置は、
像担持体から前記トナー像が一次転写される転写ベルトと、
前記転写ベルトを懸架して中心軸線周りに回転可能な懸架ローラと、
前記転写ベルトを挟んで前記懸架ローラと平行に配置され、前記懸架ローラを押圧して前記転写ベルトとの間に転写ニップ領域を形成する転写ローラと、を備え、
前記懸架ローラの両端側に位置する端部領域の硬度は、前記懸架ローラの中央側に位置する中央領域の硬度よりも高い、
画像形成装置。 - 前記転写ベルトの幅は、前記懸架ローラの幅よりも狭く、
前記中央領域の幅は、前記転写ニップ領域を通過させる前記用紙の幅よりも広い、
請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記懸架ローラは、
軸支される金属管と、
前記金属管の外周面に取り付けられる弾性層と、を有する、
請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記中央領域の前記弾性層は、導電性ウレタンである、
請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記懸架ローラは、外周面の全域を被覆する導電膜を更に有する、
請求項1〜4の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記懸架ローラの中央領域の硬度は、前記転写ローラの硬度以下であり、
前記懸架ローラの端部領域の硬度は、前記転写ローラの硬度よりも高い、
請求項1〜5の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記転写ローラの硬度は、前記転写ローラの全域で略同じである、
請求項1〜6の何れか一項に記載の画像形成装置。 - 前記転写ローラのアスカーC硬度の公差は、前記転写ローラの全域で±5以下である、
請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記転写ローラの両端側に位置する端部領域の硬度は、前記転写ローラの中央側に位置する中央領域の硬度よりも低い、
請求項1〜6の何れか一項に記載の画像形成装置。
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