JP2020184003A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性層を有する転写ローラの外周面に当接された導電ローラを用いて転写部に電流を供給する画像形成装置において、導電ローラの転写ローラに対する押圧力を抑制しながら、導電ローラの回転を安定可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】給電ローラ１９０は二次転写外ローラ１０５に接触している。給電ローラ１９０は二次転写外ローラ１０５に対して、１つの二次転写外軸受１９８によって所定の距離に保たれ、回転可能に保持される。また、給電ローラ１９０は駆動源１９５からギアを介して回転する。【選択図】図４

Description

本発明は、複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、転写ローラに転写バイアスを印可することで像担持体に形成されたトナー像を記録材に転写している。

転写ローラとしては、イオン導電剤などを分散して導電性を付与した弾性層を備えた弾性ローラがある。このような弾性ローラを転写ローラとして用いた場合、通電耐久によって抵抗上昇が生じる。そこで抵抗上昇に伴って印加電圧を上げる必要があり、高圧基板の容量から決まる転写ローラの寿命問題があった。

そこで、上記課題を解決する構成として、給電ローラを用いて転写ローラに電流を給電する給電方式を採用しているものがある。（特許文献１）これは転写ローラ表面に接触回転する給電ローラを設け、給電ローラを介して転写ローラに転写バイアスを印加する方式である。

特開２００５−３１５９８７号公報

しかしながら、従来の給電ローラを用いた画像形成装置では、給電ローラは転写ローラに接触従動回転するために所定の接触圧で押圧されており、転写ローラの回転に対してブレーキの役割を果たしてしまっていた。

一般的に、転写ローラに対して給電ローラは接触し、かつ安定して回転する必要がある。電気的に導通を確保する必要性、及び、安定して回転しないと転写ローラと給電ローラの挟持部に堆積したトナーが挟持部を一度にすり抜けて用紙への顕著な裏汚れとなるからである。また、給電ローラの回転が不安定だと、転写ローラの回転も不安定となり、二次転写ニップでの用紙搬送が不安定となり画像不良を起こすこともある。

そこで、給電ローラの安定した回転を得るために、転写ローラに対する給電ローラの押圧力を大きくすることが考えられる。しかしながら、給電ローラの押圧力を大きくしてしまうと、転写ローラの回転負荷が高まる。その結果、転写ローラの速度が低下してしまい、用紙にブレーキをかける恐れがある。つまり、ベルト上に描かれた画像に対して用紙の搬送が遅れて、用紙上に転写された画像が縮むという問題があった。

そこで、本発明は、転写ローラに当接する導電ローラを用いて転写部に電流を供給する画像形成装置において、導電ローラと転写ローラの押圧力を低減可能としながらも、導電ローラの回転が不安定になることを抑制可能な画像形成装置の提供を目的とする。

トナー像が担持される像担持体と、回転可能に設けられ、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、回転可能に設けられた金属からなる軸と、前記軸の周りに形成された弾性層と、を備えた転写ローラであって、前記中間転写ベルトに当接し、前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材へ転写するための転写部を形成する転写ローラと、回転可能に設けられ、前記転写ローラに当接する導電ローラと、前記導電ローラから前記転写ローラとの間に形成される電流経路を通して前記転写部に電流を供給可能な電源と、前記導電ローラを駆動する駆動源と、を有することを特徴とする

本発明によれば、転写ローラに当接する導電ローラを用いて転写部に電流を供給する画像形成装置において、導電ローラと転写ローラの押圧力を低減可能としながらも、導電部材の回転が不安定になることを抑制可能な画像形成装置を提供できる。

画像形成装置の説明図 本実施例に係る二次転写部の説明図 ローラ駆動のブロック図 実施形１における給電ローラ駆動の説明図 実施形２における給電ローラ駆動の説明図 実施形１における他の給電構成の形態説明図

以下、本実施例に係る画像形成装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施例における画像形成装置１００を表している。

［搬送プロセス］
図１のシート材Ｓ１は、シート積載部である給紙収納庫１０１が有するリフトアップの上に積載される形で収納されている。ピックアップ手段である給紙機構により送り出されたシート材Ｓ１は、レジユニット１０２において斜行補正が行われる。シート材Ｓ１は、斜行補正が行われた後、搬送ユニットを通過し、二次転写部１０３へと送られる。二次転写部１０３とは、二次転写内ローラ１０４および二次転写外ローラ１０５により形成される転写ニップ部である。二次転写部において、所定の加圧力と静電的付加バイアスが付与されることでシート材表面に未定着画像が転写される。なお、シート材Ｓ１を搬送する搬送パスは、シート材Ｓ１を保持しながら受け渡すために適切な間隔で配置されたシート搬送手段１０６（例えば、ローラ対や吸着ベルト等）を有する。更に搬送パスは、シート材Ｓ１の挙動を抑えながら案内するシートガイド１０７を有する。

以上説明した二次転写部１０３までのシート材Ｓ１の搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部１０３まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。

［画像形成プロセス］
本実施例における画像形成装置１００が備える画像形成部１２０は、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。そのため、本実施例では、各色の画像形成部１２０のうち、イエローの画像形成部１２０Ｙであること示す添え字を付して代表して説明を行い、他の画像形成部の説明を省略する。また、各色の画像形成部の全般的なことに関して説明する場合は、特に添え字を付けずに説明する場合がある。画像形成部１２０Ｙは、主に感光体（以下、感光ドラムとも呼ぶ場合もある）１２１Ｙ、露光機構１２２Ｙ、現像器（不図示）、一次転写機構１２３Ｙ、および感光体クリーナ１２４Ｙから構成される。

感光体１２１Ｙは、予め帯電手段により表面を一様に帯電されて図中矢印Ａの方向に回転する。露光機構１２２は、画像情報の信号に基づいて発光し、回折手段等（不図示）を適宜経由して感光体１２１に潜像を形成する。

このようにして感光体１２１Ｙ上に形成された静電潜像に対して、現像機構によるトナー現像が行われ、感光体上１２１Ｙにトナー像が形成される。その後、一次転写機構１２３Ｙにより一次転写部に所定の加圧力および静電的付加バイアスが与えられる。一次転写機構１２３Ｙは、一次転写部において、感光体１２１Ｙに形成されたトナー像を中間転写ベルト上に転写する。その後、感光体１２１Ｙ上に僅かに残った転写残トナーは感光体クリーナ１２４Ｙにより回収され、再び次の画像形成に備える。本実施例では、イエロー（Ｙ）の他に、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。もちろん、４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、像担持体としての中間転写ベルト１３０について説明する。中間転写ベルト１３０はテンションローラ１３１および二次転写内ローラ１０４等のローラ類によって張架されている。中間転写ベルト１３０は、回転可能に設けられている。そして、中間転写ベルト１３０は、対向ローラとしての二次転写内ローラ１０４に駆動入力することで図中矢印Ｂの方向へと搬送駆動される。イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｂｋ）の各画像形成部１２０に形成されるトナー像は、中間転写ベルト１３０上に重ね合うように一次転写される。中間転写ベルト１３０上に一次転写されたトナー像は、二次転写部１０３へと搬送され、フルカラー画像として記録材に転写される。

以上、それぞれ説明したシート材Ｓ１の搬送プロセスと画像形成プロセスを以って、二次転写部１０３においてシート材上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、シート材Ｓ１は定着手段１５０へと搬送され、加圧・加熱等の手段によりトナー像を溶解固着させる。このようにして得られた定着画像を有するシート材Ｓ１は、分枝搬送機構１５１によりそのまま排紙トレイ上１６０，１６１から排出される。両面画像形成を要する場合には反転搬送機構１６２から両面搬送機構１６３へと搬送される。

［転写プロセス］
次に、本実施形態の転写プロセスについて説明する。中間転写ベルト１３０を用いた中間転写方式は、感光体としての感光ドラム１２１に形成されたトナー像を一旦、中間転写体としての周回転可能なベルト体である中間転写ベルト１３０に転写する。複数の感光ドラム１２１に形成された各色のトナー像は、転写装置１２３Ｙによって中間転写ベルト１３０に重ねて転写される。そして、中間転写ベルト１３０に転写されたトナー像は、二次転写装置１０３によって二次転写部において、シート材に転写される。中間転写方式では、感光ドラム１２１にシート材を直接接触させないことから、厚紙などの多様な記録材に対して画像を形成することが容易であるという特徴がある。中間転写ベルト１３０は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂若しくはそのアロイ、または各種ゴム等にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられる。中間転写ベルト１３０の表面抵抗率は１Ｅ＋９〜５Ｅ＋１３Ω／□となるように形成されており、その厚みは例えば０．０４〜０．５ｍｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。

二次転写部は、二次転写外ローラ１０５と、中間転写ベルト１３０を介して二次転写外ローラ１０５に当接する二次転写内ローラ１０４によって構成される。二次転写外ローラ１０５は、中間転写ベルトの外周面に当接される。二次転写内ローラ１０４はＥＰＤＭゴムからなり、ローラ径が１６ｍｍ、ゴム厚０．５ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。一方、二次転写外ローラ１０５は、回転可能に設けられた金属からなる軸（芯金）と、軸の周りに形成された弾性層としてのスポンジ層を有している。弾性層には、イオン導電剤が分散され、導電性が付与されている。二次転写外ローラ１０５は、ローラ径が２０ｍｍ、スポンジ層の厚みが６ｍｍになるように形成されている。

［二次転写部］
図２は本実施例における二次転写部の説明図である。本実施例では二次転写高圧電源３２０により二次転写部に転写電圧が印可可能に構成されている。本実施例では、二次転写高圧電源３２０は定電圧源を使用している。二次転写外ローラ１０５は、電気的にアースされている。また、二次転写外ローラ１０５の外周には給電部材（導電部材）である直径１０ｍｍの給電ローラ（導電ローラ）１９０が当接されている。また給電ローラ１９０には二次転写工程で生じた二次転写外ローラ１０５の導電剤の分極を緩和する方向に定電流源の外部高圧電源４２０を印加している。つまり、給電ローラ１９０には二次転写外ローラ１０５の半径方向において外側にプラスの導電剤が偏り、内側（芯金側）にマイナスの導電剤が偏った状態をキャンセルする方向に電流が供給されている。原理的には定電圧源と定電流源の組合せは任意であるが、本件においては二次転写性と高圧電源コストを鑑みてこの組合せを採用した例を示す。

［中間転写ベルトの駆動機構］
中間転写ベルト１３０の駆動制御について説明する。中間転写ベルトモータは、二次転写内ローラ１０４を回転させることで、中間転写ベルト１３０を駆動する。本実施例における二次転写内ローラは、中間転写ベルト１３０の内面に接触して二次転写部を形成するとともに、中間転写ベルト１３０に駆動を付与する駆動ローラとして機能している。

ＣＰＵ内の回転数決定部は、印刷設定に対応した回転数を決定する。記録媒体の種類に対応してプロセススピードが変化するため、印刷設定に含まれている記録媒体の種類に対応した回転数をテーブル等から決定する。中間転写ベルトモータは決定した回転数で二次転写内ローラ１０４を回転させ、中間転写ベルト１３０を回転制御する。二次転写外ローラ１０５は所定の押圧力で二次転写内ローラ１０４に押圧され、従動回転させている。これにより二次転写外ローラ１０５が中間転写ベルト１３０に従動し、二次転写外ローラ１０５と中間転写ベルト１３０の間に周速差が生じにくくなっている。二次転写外ローラ１０５の回転トルクが重いと中間転写ベルト１３０との周速差が大きくなってしまう。そうすると、シート材が二次転写部に突入した際、シート材の速度が落ちてしまう。中間転写ベルト１３０とシート材の速度差が大きくなり画像の伸縮問題になる。すなわち、従動回転する二次転写外ローラ１０５の回転トルクは小さい方がよい。

［給電ローラの駆動機構］
給電ローラ１９０は二次転写外ローラ１０５に接触している。給電ローラ１９０の二次転写外ローラ１０５に対する接触位置は、二次転写内ローラ１０４と逆側に配置されている。二次転写外ローラ１０５中心を中心点とし、二次転写外ローラ１０５の中心と二次転写内ローラ１０４の中心とを結んだ線と、二次転写外ローラ１０５の外径との交点を０度とした時に、略１８０度の位置にしている。これは二次転写外ローラ１０５のスポンジを介して給電ローラ１９０から二次転写内ローラ１０４へ直接電流が流れてしまわないためである。

給電ローラ１９０は二次転写外ローラ１０５に対して、１つの二次転写外軸受１９８によって所定の距離に保たれ、回転可能に保持される。また、給電ローラ１９０は駆動源１９５からギアを介して回転する。例えば、給電ローラ１９０を二次転写外ローラ１０５に従動回転させると、給電ローラ１９０を二次転写外ローラ１０５に押圧しなければならなる。この場合、二次転写外ローラ１０５の回転トルクが大きくなってしまう。例えば、給電ローラ１９０と二次転写外ローラ１０５との間の押圧力を弱く設定すると、給電ローラ１９０の回転不良を引き起こしてしまう。回転不良を起こすと、二次転写外ローラ１０５に付着したトナーが給電ローラ１９０とのニップ部で貯まってしまう。貯まったトナーが時よりすり抜けるとシートの非画像面側に付着してしまうシート裏汚れという不具合に繋がる。また、給電ローラ１９０と二次転写外ローラ１０５との間の押圧力を強く設定すると、二次転写外ローラ１０５に常時、押圧力が働いており、二次転写外ローラ１０５を塑性変形させてしまう。二次転写外ローラ１０５が塑性変形してしまうと、画像ムラという不具合に繋がる。そこで本実施例では、給電ローラ１９０を駆動する構成としている。このため、給電ローラ１９０と二次転写外ローラ１０５との間の押圧力を適度な値に設定することが可能となっている。本実施例では、給電ローラ１９０の移動速度は二次転写外ローラ１０５の従動回転の妨げにならないように、中間転写ベルト１３０の移動速度より早く設定している。こうすることで、給電ローラ１９０が二次転写外ローラ１０５に対してブレーキ力が働かないように構成されている。

次に二次転写外ローラ１０５の加圧方法の一例を示す。図４は給電ローラ１９０を駆動するための駆動源を設けた説明図である。二次転写外ローラ１０５と給電ローラ１９０を所定の距離に保つ二次転写外軸受１９８が二次転写ケース１９６に保持される。また、駆動源１９５も二次転写ケース１９６に保持される。二次転写ケース１９６に出力軸である給電ローラ１９０と駆動源１９５を保持することで、駆動ギアの位置保証が可能になる。すなわち、給電ローラ１９０に設けられたギアと、駆動源１９５に設けられた駆動伝達するギアを共通の二次転写ケースに保持することでギア間の位置保障が可能となっている。次に二次転写ケース１９６を二次転写加圧バネ１９７によって、二次転写内ローラ１０４へ加圧する。従って、二次転写ケース１９６を加圧することで、駆動ギアの位置保証と二次転写外ローラ１０５の加圧とを両立させる。

本実施例では、二次転写高圧電源３２０と、給電ローラに給電する外部高圧電源４２０を別々の電源としたがこれに限定されない。例えば、二次転写外ローラ１０５を電気的にフロートとし、給電ローラ（導電ローラ）１９０もしくは二次転写内ローラ１０４の一方を電気的にアースとする。また、給電ローラ（導電ローラ）１９０もしくは二次転写内ローラ１０４の他方に電源を接続して転写部にバイアスを印可する構成であっても良い。言い換えれば、導電ローラ１９０から二次転写外ローラ（転写ローラ）１０５との間に形成される電流経路を通して二次転写部に電流を供給可能な電源を設けても良い。例えば、図６のように二次転写内ローラ１０４に定電圧を供給する二次転写高圧電源３２０を設け、この二次転写高圧電源３２０から供給される電流を二次転写外ローラ１０５の芯金を介して導電部材としての給電ローラ９０に給電する構成であってもよい。すなわち、二次転写高圧電源３２０は、二次転写内ローラ１０４に定電圧を印可することで二次転写部に電流を供給する。そして、二次転写部に供給された電流は、二次転写外ローラ１０５の軸を経由して給電ローラに供給される構成であってもよい。

また、別の構成として、二次転写高圧電源３２０は、給電ローラに定電圧を印可することで二次転写部に電流を供給する構成であってもよい。この場合、二次転写部に供給される電流は、二次転写外ローラの軸を経由して二次転写部に供給されるように構成されていてもよい。また、二次転写高圧電源３２０は定電流源であっても良い。

（実施例２）
実施例２の説明をする。実施例２と実施例１と異なる点について説明する。実施例２では、給電ローラ１９０を駆動する駆動源が異なっている。図５を用いて二次転写内ローラ１０４駆動から給電ローラ１９０に駆動を繋げる構成を説明する。中間転写ユニットに駆動ユニット１９３が設置されている。駆動ユニット１９３は二次転写内ローラ１０４軸上にギアを配列し、二次転写内ローラ１０４の回転と同期してギアが回転する。給電ローラ１９０は軸上に給電ローラギアを保持し、給電ローラギアの回転により給電ローラ１９０が回転する。駆動ユニット１９３のギアと給電ローラギアは接離自在であり、二次転写外ローラ１０５を保持しているカバー部材の開閉に伴い接離する。二次転写内ローラ１０４の回転に伴い、給電ローラ１９０も回転できる。すなわち、給電ローラ１９０を回転するための駆動源を必要とせず、消費電力を抑えることもできる。

（その他）
本実施例では、複数の感光体を備え、各感光体で形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトを備えた画像形成装置について説明したが、これに限定されない。例えば、単一の感光体に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写する構成であってもよい。また、感光体に形成されたトナー像を直接記録材にトナー像を転写する構成であってもよい。この場合、給電ローラは、感光体に形成されたトナー像を記録材に転写する転写ローラに押圧するように構成される。

Ｓ１ シート材
４０ 制御部
１００ 電子写真方式を採用した画像形成装置
１０１ 給紙機構
１０２ レジストローラ対
１０２ａ ゴムローラ
１０２ｂ 金属ローラ
１０３ 二次転写部
１０４ 二次転写内ローラ
１０５ 二次転写外ローラ
１０６ シート搬送手段
１０７ シートガイド
１２０ 画像形成部
１２１ 感光体
１２２ 露光機構
１２３ 一次転写機構
１２４ 感光体クリーナ
１２５ 一次転写ローラ
１３０ 中間転写ベルト
１３１ テンションローラ
１５０ 定着手段
１５１ 分岐搬送機構
１６０ 第一排紙トレイ
１６１ 第二排紙トレイ
１６２ 反転搬送機構
１６３ 両面搬送機構
１９０ 給電ローラ
１９８ 二次転写外軸受
１９６ 二次転写ケース

Claims (6)

1. トナー像が担持される像担持体と、
   回転可能に設けられ、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   回転可能に設けられた金属からなる軸と、前記軸の周りに形成された弾性層と、を備えた転写ローラであって、前記中間転写ベルトに当接し、前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材へ転写するための転写部を形成する転写ローラと、
   回転可能に設けられ、前記転写ローラに当接する導電ローラと、
   前記導電ローラから前記転写ローラとの間に形成される電流経路を通して前記転写部に電流を供給可能な電源と、
   前記導電ローラを駆動する駆動源と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写ベルトを介して前記転写ローラと対向して設けられ、前記転写ローラとともに前記転写部を形成する対向ローラを備え、前記対向ローラは前記駆動源により駆動されることで前記中間転写ベルトを駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写ローラは、前記中間転写ベルトに従動するように構成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. 前記転写ローラの周速は、前記導電ローラの周速よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記電源は、前記対向ローラに電圧を印可することで前記転写部に電流を供給し、前記転写ローラの前記軸を経由して該電流を前記導電ローラに供給することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記電源は、前記導電ローラに電圧を印可することで前記転写部に電流を供給し、前記転写ローラの前記軸を経由して該電流を前記転写部に供給することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。

Images