JP2017173657A - 転写装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、用紙先端の転写領域への突入時の衝撃の緩和とその衝撃に起因する振動の速やかな収束との両立が図られた転写装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】バイアス電圧が印加され、搬送されてきた用紙をトナー像を保持する感光体ドラム１０との間に挟んで感光体ドラム１０上のトナー像を用紙上に転写する転写ロール２１と、その転写ロール２１を感光体ドラム１０に向けて押し当てる、互いに直列に接続された第１のゴムダンパ２１３およびバネ部材２１４からなる押当部材を備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、転写装置および画像形成装置に関する。

トナー像を保持する像保持体にバネ部材を介して転写部材を押し当てることで像保持体と転写部材が接触した転写領域を形成し、用紙をその転写領域に挟んでトナー像を用紙上に転写する転写装置、および、その転写装置を備えるとともに、さらにその転写の後に、互いが接触した定着領域を形成する一対の定着部材を有する定着装置を備え用紙をその定着領域に挟んでトナー像を用紙上に定着することにより、用紙上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１）。

ここで、像保持体への転写部材の接触圧が高いと、走行してきた用紙の先端が転写領域に突入する際に、特にその用紙が厚紙の場合に衝撃が生じ、転写ずれといった画像品質の低下を招くおそれがある。また、接触圧が高いと、像保持体の摩耗が促進され像保持体の短命化を招くおそれがある。このため、これらを考慮すると、像保持体への転写部材の接触圧は弱く設定されていることが望ましい。

一方、像保持体への転写部材の接触圧を弱めると、その接触圧を弱めたことによって用紙先端が転写領域に突入した際の衝撃をある程度低く抑えることができる。ただし、衝撃をある程度低く抑えることはができても、衝撃は残り、その衝撃に起因する振動の収束が遅くて振動が続き、その振動に起因する転写不良が生じ、画像品質の低下を招くおそれがある。したがって、突入時の衝撃を弱めつつ、かつ、その衝撃に起因する振動を素早く収束させることが求められる。

また、用紙の先端が定着領域に突入するタイミングにおいて、その用紙の一部が未だ転写領域にあってその用紙上へのトナー像の転写が終了していない程度に、走行方向の寸法が長い用紙上に画像を形成することを考える。その場合、像保持体への転写部材の接触圧が低いと、用紙先端が定着領域に突入した際の衝撃が転写中の部分にまで伝わり、転写不良が生じてトナー像が正しく転写されず、画像品質の低下を招くおそれがある。このため、そのような長尺の用紙上に画像を形成する場合には、定着領域への用紙先端の突入時の衝撃を吸収する工夫も必要となる。

ここで、特許文献２には、弾性部材を介して、電界または磁界の印加の程度により粘性係数が変化する流体を満たしたピストンシリンダを２次転写ローラに押し当てることで、その２次転写ローラによる加圧力を制御することが提案されている。

特開２００７−２８６３８２号公報 特開２００７−３１６４２７号公報

上掲の特許文献２に開示された、特殊な流体を満たしたピストンリングを採用して、きめ細かな制御を行えば、上記の、転写領域への突入時の衝撃の緩和と振動の速やかな収束との両立を図ることができる可能性がある。

しかしながら、その特許文献２に開示されている技術を採用すると極めてコスト高となるおそれがあり、コストの低減が要請されている中、この技術を採用することは困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、低コストで、用紙先端の転写領域への突入時の衝撃の緩和とその衝撃に起因する振動の速やかな収束との両立が図られた転写装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、
バイアス電圧が印加され、搬送されてきた用紙をトナー像を保持する像保持体との間に挟んで該像保持体上のトナー像を該用紙上に転写する転写部材と、
前記転写部材を前記像保持体に向けて押し当てる、互いに直列に接続されたバネ部材および第１のゴムダンパを備えた押当部材とを有することを特徴とする転写装置である。

請求項２は、前記バネ部材が、予め定められた振動減衰性能を満たすバネ定数に満たないバネ定数を有するバネ部材であることを特徴とする請求項１に記載の転写装置である。

請求項３は、前記バネ部材が、バネ定数７Ｎ／ｍｍ以上８Ｎ／ｍｍ以下のバネ部材であり、前記第１のゴムダンパが、アスカ硬度６０°以上７０°以下、かつ、内部減衰関数Ｔａｎδが、０．６０以上０．７５以下のゴムダンパであることを特徴とする請求項２に記載の転写装置である。

請求項４は、前記押当部材が、前記第１のゴムダンパとの間に前記バネ部材を挟んだ位置に、該第１のゴムダンパおよび該バネ部材と直列に配置された第２のゴムダンパと、該第１のゴムダンパ、該バネ部材、および該第２のゴムダンパからなる直列体を前記像保持体に向かって押圧力可変に押圧する押圧力制御部材とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の転写装置である。

請求項５は、
トナー像の形成を受けて該トナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体上のトナー像を用紙上に転写する転写装置と、
用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に定着する定着装置と、
前記転写装置が用紙上にトナー像を転写する転写位置および前記定着装置が用紙上のトナー像を該用紙上に定着する定着位置を経由する搬送経路を辿るように搬送する用紙搬送手段とを備え、
前記転写装置が、
バイアス電圧が印加され、搬送されてきた用紙をトナー像を保持する像保持体との間に挟んで該像保持体上のトナー像を該用紙上に転写する転写部材と、
前記転写部材を前記像保持体に向けて押し当てる、互いに直列に接続されたバネ部材と第１のゴムダンパとを備えた押当部材とを有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１の転写装置および請求項５の画像形成装置によれば、上掲の特許文献２に開示された技術と比べ、簡易な構造かつ低コストで、用紙先端の転写領域への突入時の衝撃の緩和と振動の速やかな収束との両立が図られる。

請求項２の転写装置によれば、予め定められた振動減衰性能を、それのみでは満たすことのできない程度に低いバネ定数のバネ部材を採用することで用紙先端突入時の衝撃を低減させた上で、予め定められた振動減衰性能を満たすことができる。

請求項３の転写装置によれば、通常使用される範囲内の薄紙から厚紙までのいずれの用紙を使用した場合であっても、予め定められた振動減衰性能を満たすことができる。

請求項４の転写装置によれば、第２のゴムダンパを備えていない場合と比べ、走行方向の寸法が長い用紙の先端が定着領域に突入する際の衝撃に起因する振動も抑えることができる。

本発明の第１実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。 図１に示す第１実施形態における、転写ロール周辺の拡大模式図である。 ゴムダンパを配置せずにバネ部材のみを配置したときの、バネ定数（横軸）と振動減衰性能（縦軸）との関係を示した図である。 ゴムダンパとバネ部材を併用したときの、ゴムダンパのアスカＣ硬度（横軸）と振動減衰性能（縦軸）との関係を示した図である。 本発明の第２実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。 図５に示す第２実施形態における、転写ロール周辺の拡大模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。この図１に示す画像形成装置には、本発明の第１実施形態としての転写装置が備えられている。

この画像形成装置１は、感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、ドラム支持フレーム１０Ａに回転自在に支持されていて、矢印Ａの向きに回転する。この感光体ドラム１０の周りには、帯電器１１、露光器１２、および現像器１３が備えられている。そして、帯電、露光、および現像のプロセスを経て感光体ドラム１０の表面にトナー像が形成され、そのトナー像が感光体ドラム１０上に一時的に保持される。

一方、不図示の用紙トレイ上に積み重ねられている用紙Ｐのうちの１枚が矢印Ｘの向きに搬送され、感光体ドラム１０と後述する転写装置２０とに挟まれた転写領域Ｔを通過する。そして、この転写領域Ｔを通過する間に感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。トナー像の転写を受けた用紙Ｐはさらに矢印Ｙの向きに搬送され、定着装置３０に送り込まれる。この定着装置３０は、矢印Ｄの向きに回転する加熱ロール３１と、矢印Ｅの向きに回転する加圧ロール３２とを備えている。それらの加熱ロール３１と加圧ロール３２は、互いに接触して定着領域Ｓを形成している。矢印Ｙ方向に走行してきた用紙Ｐはその定着領域Ｓに突入し、その定着領域Ｓを通過する間に加熱および加圧を受けて用紙Ｐ上のトナー像がその用紙Ｐ上に定着される。

転写領域Ｔにおいてトナー像が転写された後の残りの、感光体ドラム１０上の残存トナーは、クリーナ１４により、感光体ドラム１０上から除去される。

転写装置２０は、転写ロール２１と、圧接ロール２２と、剥離ロール２３と、それらのロールに架け回された無端状の転写ベルト２４を備えている。転写ロール２１、圧接ロール２２、および剥離ロール２３は、転写器支持フレーム２０Ａに回転自在に支持されている。

転写ロール２１は、そのロール表面が弾性的に変形する弾性ロールからなり、矢印Ｂの向きに回転して転写ベルト２４を駆動する。転写ベルト２４は、この駆動力を受けて、矢印Ｃの向きに循環移動する。転写ロール２１は、感光体ドラム１０の回転中心軸よりも用紙走行方向上流側に位置していて、転写ベルト２４の内側から転写ベルト２４を感光体ドラム１０に押し当てている。そして、この転写ロール２１により、感光体ドラム１０と転写ベルト２４とが互いに接触した転写領域Ｔの上流側の縁が定められている。

また、圧接ロール２２は、感光体ドラム１０の回転中心軸よりも用紙走行方向下流側に位置していて、転写ベルト２４の内側から転写ベルト２４を感光体ドラム１０側に押し上げている。そして、この圧接ロール２２により、転写領域Ｔの下流側の縁が定められている。

また、剥離ロール２３は、転写ロール２１と比べ径の小さなロールであり、この剥離ロール２３で転写ベルト２４の走行方向を急激に曲げることで、その転写ベルト２４の上に載った状態にある用紙Ｐの先端を転写ベルト２４から剥離させる。転写ベルト２４から剥離した用紙Ｐは、ガイド部材４１に案内されて矢印Ｙ方向に進み、上述の通り、定着装置３０の定着領域Ｓを通過して、その通過の間にトナー像が用紙Ｐ上に定着され、その用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、不図示の排紙トレイ上に送り出される。

また、この転写装置２０はクリーナ２５を備えている。転写ベルト２４に付着したトナーやその他の汚れは、このクリーナ２５により、転写ベルト２４上から除去される。

転写ロール２１は、不図示の電源に接続されていて、その電源から転写バイアスが印加され、その転写バイアスの作用により、用紙Ｐが転写領域Ｔを通過する間に、感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

図２は、図１に示す第１実施形態における、転写ロール周辺の拡大模式図である。この図２では、転写ベルト等の一部の構成要素については図示を省略している。

転写ロール２１は、回転軸２１１を有し、その回転軸２１１は軸支持フレーム２１２に回転自在に支持されている。この軸支持フレーム２１２は、転写装置２０の全体を支持する転写器支持フレーム２０Ａ（図１参照）に、上下動自在に支持されている。

また、ここには、互いに直列に配列されたゴムダンパ２１３とバネ部材２１４が備えられている。バネ部材２１４は、その下端が転写器支持フレーム２０Ａに固定されていて圧縮バネとして作用し、ゴムダンパ２１３および軸支持フレーム２１２を介して転写ロール２１を感光体ドラム１０に押し当てている。ただし、本実施形態の場合、転写ロール２１は、感光体ドラム１０に直接には押し当てられておらず、それらの間には転写ベルト２４が介在している。

ここで、このゴムダンパ２１３は、本発明にいう第１のゴムダンパの一例に相当する。これらゴムダンパ２１３およびバネ部材２１４は、転写ロール２１の軸方向両端部に備えられていて、これらゴムダンパ２１３およびバネ部材２１４の作用は、転写ロール２１の全長にわたって及ぶ構造となっている。

なお、図２では、転写ロール２１が感光体ドラム１０に食い込んでいるいるように示されているが、これは、転写ロール２１の、変形を無視して外力が加えられていない状態の形状を示しているためである。この転写ロール２１は、弾性ロールであり、実際は、感光体ドラム１０の表面に沿う形状に変形する。

ここで、バネ部材２１４のバネ定数とゴムダンパ２１３の硬度について検討する。

図３は、ゴムダンパを配置せずにバネ部材のみを配置したときの、バネ定数（横軸）と振動減衰性能（縦軸）との関係を示した図である。縦軸の振動減衰性能は、上方ほど振動減衰の能力が高く、振動が速やかに収束することを意味している。そして、閾値Ｔｈは、予め定められた目標の振動減衰能力を表わしている。

ここで、本実施形態の画像形成装置１における用紙送り速度は、４００ｍｍ／ｓｅｃ．〜６００ｍｍ／ｓｅｃ．、使用可能な用紙の最大厚みは、０．４ｍｍである。この図３のグラフは、この条件を前提とし、最大厚みである０．４ｍｍ厚の用紙を用いたときのグラフである。後述する図４についても同様である。

この図３から、ゴムダンパ２１３を備えずにバネ部材２１４のみで目標の振動減衰性能を得ようとすると、約８．７Ｎ／ｍｍ以上のバネ定数を持ったバネ部材２１４を使用する必要がある。この場合、振動減衰性能自体は満足するものの、感光体ドラム１０への接触圧が大きいことから、感光体ドラム１０の摩耗が大きく感光体ドラム１０の寿命が短命化するおそれがある。また、接触圧が大きいことから、用紙先端が転写領域Ｔの入口に突き当たって用紙が一時停止することによる転写ずれが生じるおそれがある。

図４は、ゴムダンパとバネ部材を併用したときの、ゴムダンパのアスカＣ硬度（横軸）と振動減衰性能（縦軸）との関係を示した図である。

ここでは、バネ定数７Ｎ／ｍｍのバネ部材２１４を使用している。このバネ定数７Ｎ／ｍｍは、図３から分かるように、予め定められた振動減衰性能を満足するバネ定数８．７Ｎ／ｍｍに満たないバネ定数である。図４は、このバネ定数７Ｎ／ｍｍのバネ部材２１４を使用しても、ゴムダンパ２１３として、アスカＣ硬度６０°以上７０°以下、かつ、内部減衰係数Ｔａｎδが、０．６０以上０．７５以下のゴムダンパを使用することによって、閾値Ｔｈを上回る振動減衰性能が得られることを示している。この場合、バネ部材２１４のバネ定数を７Ｎ／ｍｍに下げたバネ部材２１４を使用することにより感光体ドラム１０への接触圧が抑えられ、用紙先端が転写領域Ｔに突入する際の衝撃が弱められて転写ずれが防止され、また、感光体ドラム１０の摩耗が抑えられる。このように、ゴムダンパ２１３を併用することにより、転写ずれや摩耗の問題の発生を抑えた上で、目標の振動減衰性能を達成するすることができる。ちなみに、図４に示すように、内部減衰係数Ｔａｎδが０．５０のゴムダンパを使用したときは、アスカＣ硬度の如何によらず、目標とする振動減衰性能を満足しないという結果を得ている。

なお、ここでは、バネ定数７Ｎ／ｍｍのバネ部材２１４を採用した場合について例示したが、バネ定数８Ｎ／ｍｍのバネ部材２１４を採用した場合も、そのバネ部材２１４自体では目標とする振動減衰性能を満足しないが、上記のゴムダンパ２１３を併用することにより、目標とする振動減衰性能を満足しつつ、高い接触圧による弊害を抑えることができる。

なお、ここでは、転写ロール２１側にゴムダンパ２１３を配置し、転写器支持フレーム２０Ａへの固定側にバネ部材２１４を配置した例について説明したが、これとは逆に、転写ロール２１側にバネ部材２１４を配置し、転写器支持フレーム２０Ａへの固定側にゴムダンパ２１３を配置してもよい。

以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図５は、本発明の第２実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。この図５に示す画像形成装置には、本発明の第２実施形態としての転写装置が備えられている。

また、図６は、図５に示す第２実施形態における、転写ロール周辺の拡大模式図である。この図６では、前述の図２と同様、転写ベルト等の一部の構成要素については図示を省略している。

ここで、図５，図６は、上述の第１実施形態における、それぞれ図１，図２に対応する図であり、ここでは、上述の第１実施形態を構成する各要素に対応する要素には、図１，図２に付した符号と同一の符号を付して示し、上述の第１実施形態との相違点について説明する。

この第２実施形態の場合、上述の第１実施形態にも備えられているゴムダンパ２１３とバネ部材２１４とに加え、さらに、ゴムダンパ２１３との間にバネ部材２１４を挟んだ位置に、もう１つのゴムダンパ２１５が備えられている。この、もう１つのゴムダンパ２１５は、本発明にいう第２のゴムダンパの一例に相当する。

さらに、この第２実施形態の場合、カム部材２１６が備えられている。このカム部材２１６は、本発明にいう押圧力制御部材の一例に相当する。このカム部材２１６は、ゴムダンパ２１３、バネ部材２１４、および、もう１つのゴムダンパ２１５からなる直列体を感光体ドラム１０に向けて押圧力可変に押圧する。

このカム部材２１６は、モータ２１７からの回転駆動力を受けて、回転軸２１６ａの回りに、矢印ｕ−ｖ方向（図６参照）に、半回転ずつ往復回転する。モータ２１７は、制御部２９（図５参照）からの指示に応じて、回転および停止する。このカム部材２１６の回転軸２１６ａは、転写器支持フレーム２０Ａに回転自在に支持されている。カム部材２１６が矢印ｕの向きに回転すると、転写ロール２１を感光体ドラム１０に押し当てる向きにバネ部材２１４が強く圧縮される。図６には、転写ロール２１を最も強く押している状態が示されている。

ここで、この第２実施形態においても、前述の第１実施形態と同様、ゴムダンパ２１３、バネ部材２１４、および、もう１つのゴムダンパ２１５からなる直列体、さらには、カム部材２１６は、転写ロール２１の軸方向両端部に備えられていて、それらの作用は転写ロール２１の全長にわたって及ぶ構造となっている。

ここで、カム部材２１６は、制御部２９に指示を受けたモータ２１７の回転駆動力を受けて、以下のように回転する。

用紙Ｐが、図１に示す転写領域Ｔに差し掛かるよりも前に、カム部材２１６を矢印ｖの向きに回転させ、転写ロール２１の感光体ドラム１０への押圧力を下げた状態にしておく。この状態では、転写ロール２１は、転写ベルト２４を介して感光体ドラム１０に弱めに接している。したがって、用紙Ｐの先端が転写領域Ｔに突入したときの衝撃による画像品質の低下が抑えられる。そして、用紙Ｐが転写領域Ｔに入り込むと、今度は、カム部材２１６が矢印ｕの向きに回転し、圧縮ばね２１５を介して転写ロール２１を感光体ドラム１０に向かって強く押し当てる。

ここで、今回の画像形成に用いた用紙Ｐが長尺の用紙であって、その用紙Ｐの一部が転写領域Ｔに存在する間にその用紙Ｐの先端が定着領域Ｓに突入する長さを有するものとする。この画像形成装置１は、転写領域Ｔと定着領域Ｓとの間の距離がおよそ２３０ｍｍであって、Ａ４以下のサイズの用紙の場合は、その用紙の後端が転写領域から外れた後で、その用紙の先端が定着領域Ｓに突入する。ただし、Ａ３サイズの用紙をその長手方向に走行させたときは、その用紙の先端が定着領域Ｓに突入する時点ではその用紙の後端部は未だ転写領域Ｔ内に存在する。このように、用紙先端が定着領域Ｓに突入するタイミングでトナー像の転写が未だ続いている間に、用紙先端が定着領域Ｓに突入したことによる衝撃が伝わって転写ロール２１が振動すると、転写不良による画像品質の低下が生じるおそれがある。
この第２実施形態では、ゴムダンパ２１５として、用紙先端が定着領域Ｓに突入する際の衝撃による振動の減衰に適合するように調整された材料からなるゴムダンパである。したがって、用紙先端が定着領域Ｓに突入する際の衝撃による振動はこのゴムダンパ２１５で有効に吸収される。すなわち、この第２実施形態によれば、用紙先端が転写領域Ｔに突入する際の衝撃による振動はゴムダンパ２１３で有効に減衰され、かつ、用紙先端が定着領域Ｓに突入する際の衝撃による振動はゴムダンパ２１５で有効に減衰され、それら双方の衝撃それぞれに起因する画像品質の劣化が抑えられる。

なお、ここでは、転写ベルト２４を備えたベルト転写方式の転写装置２０を例に挙げて説明したが、本発明は、転写ベルトを備えずに転写ロールを感光体ドラム１０に直接に接触させる方式の転写装置についても適用することができる。

また、上述の実施形態では、感光体ドラム１０を本発明にいう像保持体とする例について説明したが、本発明は、感光体ドラムからトナー像の一次転写を受けてそのトナー像を用紙上に２次転写する中間転写体を本発明にいう像保持体とする場合にも適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ 感光体ドラム
１０Ａ ドラム支持フレーム
２０ 転写装置
２０Ａ 転写器支持フレーム
２１ 転写ロール
２２ 圧接ロール
２３ 剥離ロール
２４ 転写ベルト
２９ 制御部
２１１ 回転軸
２１２ 軸支持フレーム
２１３ ゴムダンパ
２１４ バネ部材
２１５ ゴムダンパ
２１６ カム部材
２１７ モータ
３０ 定着装置
Ｔ 転写領域
Ｓ 定着領域

Claims (5)

1. バイアス電圧が印加され、搬送されてきた用紙をトナー像を保持する像保持体との間に挟んで該像保持体上のトナー像を該用紙上に転写する転写部材と、
   前記転写部材を前記像保持体に向けて押し当てる、互いに直列に接続されたバネ部材および第１のゴムダンパを備えた押当部材とを有することを特徴とする転写装置。
2. 前記バネ部材が、予め定められた振動減衰性能を満たすバネ定数に満たないバネ定数を有するバネ部材であることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記バネ部材が、バネ定数７Ｎ／ｍｍ以上８Ｎ／ｍｍ以下のバネ部材であり、前記第１のゴムダンパが、アスカ硬度６０°以上７０°以下、かつ、内部減衰関数Ｔａｎδが、０．６０以上０．７５以下のゴムダンパであることを特徴とする請求項２に記載の転写装置。
4. 前記押当部材が、前記第１のゴムダンパとの間に前記バネ部材を挟んだ位置に、該第１のゴムダンパおよび該バネ部材と直列に配置された第２のゴムダンパと、該第１のゴムダンパ、該バネ部材、および該第２のゴムダンパからなる直列体を前記像保持体に向かって押圧力可変に押圧する押圧力制御部材とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の転写装置。
5. トナー像の形成を受けて該トナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体上のトナー像を用紙上に転写する転写装置と、
   用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に定着する定着装置と、
   前記転写装置が用紙上にトナー像を転写する転写位置および前記定着装置が用紙上のトナー像を該用紙上に定着する定着位置を経由する搬送経路を辿るように搬送する用紙搬送手段とを備え、
   前記転写装置が、
   バイアス電圧が印加され、搬送されてきた用紙をトナー像を保持する像保持体との間に挟んで該像保持体上のトナー像を該用紙上に転写する転写部材と、
   前記転写部材を前記像保持体に向けて押し当てる、互いに直列に接続されたバネ部材と第１のゴムダンパとを備えた押当部材とを有することを特徴とする画像形成装置。

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