JP3361507B2

JP3361507B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3361507B2
Application number: JP2000329374A
Authority: JP
Inventors: 信秋久保; 五男池田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JP2001159853A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル複写機、デジ
タルカラー複写機、プリンタ等のように、画像情報をト
ナーによって紙などの記録材に記録するようにした画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の画像形成は電子写真技
術を利用して行われる。即ち、像露光により感光体上に
静電潜像を形成し、これをトナーで現像した後、コロナ
チャージャやバイアスローラ等により静電気力をトナー
に作用させて、紙などの記録材に転写し、定着すること
により得るようにしている。

【０００３】しかし、このような画像形成装置には、転
写像に濃度ムラやトナー飛散が生じ、解像力やドット再
現性が劣化するという問題がある。これは、紙の表面の
凹凸のために紙と感光体とが完全には密着しないため、
不均一なギャップが出現し、電界が乱れたりトナー同士
のクーロン反発力を招くことになり、トナーに対して不
均一な力が作用するためであると考えられる。よって、
特にカラー記録の場合には問題となる。

【０００４】このような観点から、感光体から記録紙へ
直接トナー像の転写を行わず、中間転写体を用いてコロ
ナ方式により重ね転写を実現したものが、特開昭５９−
１７５７２号公報に示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
中間転写体を用いた方式は、２次転写でもコロナ方式を
採用しているため、やはり、トナーの転写ムラやトナー
飛散などを起し、その結果として、画像を構成するドッ
トの形状が崩れ、カラー記録の場合であれば、安定した
色再現ができなくなるという問題がある。

【０００６】しかして、シリコンゴムなどの粘着性及び
弾性を有する中間転写体を具備して、現像されたトナー
像を有する感光体とこの中間転写体とを圧接し、トナー
像を粘着転写又は静電的な電位差によって中間転写体に
１次転写し、さらに、加圧シリンダの圧力及びトナーと
記録材の加熱によって記録材に２次転写を行うことによ
り、転写ムラやトナーの飛び散りのないようにしたもの
が提案されている。

【０００７】しかし、３つのシリンダ状部材を用いるた
め、それらの間の回転精度や位置合わせを高精度に行わ
ないと、潜像形成時に露光ピッチムラを生ずるとか、
１，２次転写時の各シリンダ状部材間の相対的の速度差
によるトナー像のにじみ、特にカラー画像におけるドッ
ト位置ずれを生じ得るもので、さらなる改良が必要とい
える。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、シリンダ回転体に粘着性を有する中間転写シートを
巻付けた中間転写体をシリンダ状のトナー像担持体に密
着させ、前記中間転写体と前記トナー像担持体との間に
電位差を形成することにより前記トナー像担持体上のト
ナー像を前記中間転写体上に転移させ、この中間転写体
上のトナー像と記録材とを加熱した後、又は、加熱しな
がら、加圧シリンダにより前記記録材を前記中間転写体
に圧接させて前記中間転写体上のトナー像を前記記録材
上に転移させるようにした画像形成装置において、前記
トナー像担持体、シリンダ回転体及び加圧シリンダの外
径を等しく形成し、前記中間転写シートに対するクラン
プ部を前記シリンダ回転体の外径位置より内側に退避さ
せて配置させるとともに、前記記録材に対する前記加圧
シリンダのクランプ部をこの加圧シリンダの外径位置よ
り外側に突出させて配置させた。

【０００９】この際、請求項２記載の発明では、中間回
転体の両端部に中間転写シートの肉厚以下のリング状弾
性体を取付け、これらのリング状弾性体間の間隔を中間
転写シート及び記録材のクランプ部の軸方向長さより長
く設定した。

【００１０】また、請求項３記載の発明では、リング状
弾性体の表層を、フッ素系、シリコン系、ポリイミド又
はポリアミドイミドなどの耐熱・低摩擦係数材料により
形成した。

【００１１】さらに、請求項４記載の発明では、トナー
像担持体に対向させて湿式現像方式の現像手段とクリー
ニング装置とを設け、前記トナー像担持体の全周を
Ｌ_p、最大画像長をＬ_i、現像電極長をＬ_d、表面電位を
Ｖ_p、現像バイアスをＶ_d、クリーニングバイアスをＶ_c
としたとき、Ｌ_p−Ｌ_i＞Ｌ_dなる関係に設定し、長さ
（Ｌ_p−Ｌ_i）の非画像部が現像電極に対向して通過する
時にこの現像電極にＶ_c＞Ｖ_p＞Ｖ_dなる関係を満たすバ
イアス電圧を印加して現像電極に付着したトナーを一旦
トナー像担持体に付着させた後、前記非画像部のみクリ
ーニング装置を作用させるようにした。

【００１２】また、請求項５記載の発明では、トナー像
担持体とシリンダ回転体上の中間転写シートとの接する
位置を前記トナー像担持体の軸を通る鉛直線に対してず
らした状態でトナー像担持体とシリンダ回転体と加圧シ
リンダとをほぼ鉛直方向に配設するとともに、中間転写
体に対してもクリーニング装置を設け、現像電極に付着
したトナーを一旦トナー像担持体に付着させた後、さら
に、前記中間転写シートの粘着力によりこの中間転写シ
ート上に再度付着させ、クリーニング装置を作用させる
ようにした。

【００１３】

【作用】請求項１，２記載の発明によれば、トナー像担
持体と中間転写体と加圧シリンダとの３つのシリンダ状
部材が全て等径化されており、クランプ部が存在しても
これを逃げるために外周カムに乗上げるといった対策に
よる場合のような負荷変動成分がなく、高精度な駆動が
可能となる。特に、請求項３記載の発明のように、リン
グ状弾性体の表層を耐熱・低摩擦係数材料により形成し
たので、位相合わせを低負荷のスリップを利用して行う
ことができる。

【００１４】さらに、請求項４記載の発明によれば、湿
式現像方式の現像手段における現像電極のクリーニング
をメカ的な手段によることなく容易に行えるものとな
る。

【００１５】また、請求項５記載の発明によれば、クリ
ーニング装置の配置の自由度が増し、信頼性が向上する
ものとなる。特に、現像手段における液ダレ防止用の液
受けをトナー像担持体の軸の鉛直線を越える位置までオ
ーバラップさせて配置できるものとなる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、図２に示すように、装置本体１内の上部には
シリンダ状に形成されたトナー像担持体としての感光体
２が設けられている。この感光体２はその軸３が面板４
により回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動され
るもので、その周囲には帯電チャージャ５、光書込み部
６、湿式現像方式による現像装置（現像手段）７、中間
転写体８及びクリーナ（クリーニング装置）９が順に配
設されている。ここに、前記光書込み部６は画像信号に
応じて変調されたレーザビームをポリゴンミラー１０に
よる回転偏向により結像レンズ１１、反射ミラー１２を
通して前記感光体２上に結像させることにより主走査を
行わせるものである。

【００１７】また、現像装置７は詳細は後述するが、概
略的には、現像液タンク１３内の現像液１４をポンプ１
５により汲上げて、感光体２に対向配置させた現像電極
１６上に供給して現像に供し、余った現像液１４はリバ
ースローラ１７を利用して前記現像液タンク１３内に回
収するように構成されている。

【００１８】ついで、中間転写体８は通常の電子写真プ
ロセスにおける転写チャージャ等に代えて設けられたシ
リンダ状のもので、図２に示すように、前記感光体２の
軸３の鉛直下ではなく、この感光体２の回転方向のやや
下流側にずらして配置されている。この中間転写体８は
図３に示すように、アルミニウム素管によるシリンダ回
転体１８とこのシリンダ回転体１８周囲に巻回されてク
ランプ部１９により支持された中間転写シート２０とに
より形成されている。この中間転写シート２０はシリコ
ンゴムなどの粘着性及び弾性を有する材料により形成さ
れている。ここに、前記シリンダ回転体１８においてク
ランプ部１９はシリンダ回転体１８の一部を断面略Ｄ形
となるように切欠くことにより、その先端が中間転写シ
ート２０を巻回保持した状態でその最外周面よりも突出
しない高さに設定されている。また、このような中間転
写体８の軸２１は軸２２を中心に揺動自在な揺動レバー
２３により支持され、この揺動レバー２３の一部に係止
させた加圧ばね２４の付勢力により、前記感光体２に適
正な圧接力で圧接するように構成されている。この圧接
力を調整するため、加圧ばね２４の他端は加圧調整用偏
心カム２５に係止されているとともに、加圧を解除する
ための偏心カム２６が揺動レバー２３に干渉し得る位置
に設けられている。

【００１９】このような中間転写体８は時計方向に回転
駆動されるもので、その鉛直方向の真下には加圧シリン
ダ２７が圧接状態で設けられているとともに、回転方向
上流側に位置させて（感光体２よりは下流側）、クリー
ナ（クリーニング装置）２８とヒータ２９とが設けられ
ている。また、中間転写体８と加圧シリンダ２７との間
に水平方向の搬送路が設定され、転写紙（記録材）３０
を前記加圧シリンダ２７に対して給紙させる給紙部３１
と、記録後の転写紙３０の排紙を受ける排紙部３２とが
設けられている。

【００２０】前記加圧シリンダ２７は給紙部３１より給
紙された転写紙３０を巻回保持するもので、外周の一部
にはこの転写紙３０の先端を保持するためのクランプ部
３３が設けられている。より詳細には、加圧シリンダ２
７もシリンダ回転体１８と同様にアルミニウム素管によ
るもので、クランプ爪構成のクランプ部３３は転写紙３
０のクランプを容易にするため最外径よりも外方に突出
する状態で設けられている。

【００２１】このような加圧シリンダ２７は軸３４を中
心に反時計方向に回転されるもので、この軸３４の両端
には前記揺動レバー２３の一部に鉛直方向に形成された
長穴３５にガイドされるスライド軸受３６が設けられ、
前記中間転写体８に対して軸方向に接離自在に保持され
ている。また、前記揺動レバー２３の一部に立設した軸
３７により回動自在に支持されて前記スライド軸受３６
の下端に接する加圧部３８ａを有する略く字状の加圧レ
バー３８が設けられている。この加圧レバー３８の他端
と前記揺動レバー２３の一部との間には加圧ばね３９が
係止され、加圧レバー３８により加圧シリンダ２７が中
間転写体８に加圧接触するように構成されている。ここ
に、加圧ばね３９の一端は加圧調整偏心カム４０に係止
されており、加圧力の調整が可能とされている。

【００２２】また、加圧レバー３８の外周に対してもヒ
ータ４１が配設されている。これらのヒータ２９，４１
は例えば赤外線ランプによるもので、中間転写体８、加
圧シリンダ２７のニップ部から見れば、ほぼ対称的な位
置に配置されている。

【００２３】このような基本的な構成において、その動
作を説明する。まず、画像信号に対応して変調されたレ
ーザビームを光書込み部６により感光体２上に照射結像
させると、帯電チャージャ５により一様帯電済みの感光
体２上には静電潜像が形成される。この静電潜像は現像
装置７により湿式現像方式で現像されてトナー像とな
る。このトナー像は反時計方向に回転しながら中間転写
体８の中間転写シート２０に圧接すると、その粘着力や
静電力によって中間転写シート２０上に１次転写され
る。

【００２４】一方、転写紙３０は所定タイミングで給紙
部３１より加圧シリンダ２７に対して給紙され、先端が
クランプ部３３にクランプされながら加圧シリンダ２７
外周面に巻回され、さらには、ヒータ４１による加熱を
受けて中間転写シート２０とのニップ部に向かう。この
時、トナー像が１次転写された中間転写シート２０もヒ
ータ２９による加熱を受けて、トナーが半溶融状態とな
って、加圧シリンダ２７上の転写紙３０とのニップ部に
向かう。これにより、このニップ部では半溶融状態とな
っているトナーは転写紙３０上を流動し、その紙の繊維
中に浸透する。この時、中間転写シート２０との間では
離型性が働くので、一旦転写紙３０中に浸透したトナー
が中間転写シート２０にオフセットすることなく、トナ
ー像の転写紙３０への２次転写が行われる。

【００２５】ここに、後述するようにカラー記録の場合
であれば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シア
ン）、Ｂｋ（ブラック）に色分解された色別画像信号に
よる書込みを光書込み部６で繰返し、これに対応して上
述した現像・転写等の工程を同一の転写紙３０に繰返す
ことにより、カラー画像が得られる。

【００２６】しかして、本実施例では前記中間転写体８
においてシリンダ回転体１８の外周面の両端にはリング
状弾性体４２が嵌合されている。このリング状弾性体４
２はその表層がフッ素系、シリコン系、ポリイミド又は
ポリアミドイミドなどの耐熱・低摩擦係数材料により形
成されたもので、その厚みは前記中間転写シート２０の
肉厚と同等ではあるが、中間転写シート２０の肉厚より
も厚くなることはないように、同等以下とされている。

【００２７】また、図３、図４に示すように、リング状
弾性体４２間の間隔をＬ₁、加圧シリンダ２７における
クランプ部３３の軸方向の長さをＬ₂とした時（クラン
プ部１９の軸方向の長さも同じ）、Ｌ₁＞Ｌ₂と設定さ
れ、リング状弾性体４２は転写紙３０やクランプ部３３
に接することなく、加圧シリンダ２７自身に接し得るよ
うに設定されている。

【００２８】実際に、３つのシリンダ状部材２，８，２
７を組込む場合、中間転写体８における凹部（クランパ
部１９）と加圧シリンダ２７におけるクランプ部３３と
が常に噛合う位置関係となるようにして行われる。

【００２９】このような条件下に、本実施例では、感光
体２と中間転写体８（中間転写シート２０が巻回された
状態）と加圧シリンダ２７とは全て同一外径に形成され
て等径化されている（画像域に関して）。即ち、クラン
プ部３３等の突出した部分があるが、中間転写体８にお
いてはリング状弾性部材４２が嵌合されているので、ク
ランプ部３３と中間転写体８との接触干渉がないため、
クランプ部３３を逃げるためのカム状の突起などを設け
る必要がないものとなる。よって、負荷変動が低減し、
滑らかで高精度な駆動が可能となる。また、カラー記録
の場合の色重ねにおける位相合わせに関しても、画像域
外、即ち、図５(ａ)に示すように、トナー像が中間転写
シート２０に接しない位置で感光体２と中間転写シート
２０との位相合わせを行って１次転写を行い、転写紙３
０に対する２次転写にあっても図５(ｂ)に示すように中
間転写シート２０が転写紙３０と接しない位置で位相合
わせを行って２次転写を行う。この動作において、リン
グ状弾性体４２の表層は低摩擦係数の材料により形成さ
れているので、たとえ位相がずれていても小さなトルク
でスリップが可能となる。

【００３０】ついで、本実施例における感光体２等の駆
動系について図１を参照して説明する。本実施例では、
感光体２と中間転写体８と加圧シリンダ２７とを個別に
駆動するため３個のＤＣサーボモータ（駆動源）４３，
４４，４５が設けられ、ダイレクト駆動する方式とされ
ている。ここに、ＤＣサーボモータ４３は感光体２の軸
３にカップリング４６を介して連結されているが、中間
転写体８と加圧シリンダ２７とは位置変位するため、各
々の軸２１，３４に対してユニバーサルジョイント４
７，４８を介してＤＣサーボモータ４４，４５に連結さ
れている。また、これらの軸３，２１，３４上にはロー
タリエンコーダ（回転位置検出器）４９，５０，５１が
直結されている。これらのロータリエンコーダ４９，５
０，５１はブラケット５２，５３，５４により保持され
ており、各々の軸３，２１，３４の回転に対応して所定
のパルスとホームポジションパルスとを出力する。これ
らのロータリエンコーダ４９，５０，５１の検出出力は
シリンダ制御手段を構成する位相制御回路５５及びモー
タドライバ５６を介して各ＤＣサーボモータ４３，４
４，４５にフィードバックされている。前記位相制御回
路５５は、各シリンダ状部材の外径が等しいことから、
ロータリエンコーダ４９，５０，５１中の１個のエンコ
ーダパルス出力を基準として、感光体２、中間転写体８
及び加圧シリンダ２７相互間の位置合わせ及び位相制御
をＰＬＬ方式により行うものである。

【００３１】よって、相互の正確な位置合わせ等の制御
が可能となる。即ち、３つのシリンダ状部材を組込む際
に、ホームポジションパルスを所定の位置に合わせて相
互の位置合わせを行えばよい。特に、各シリンダ状部材
の共通な全周の長さをＬ_p、最大画像長さをＬ_iとした
時、Ｌ_p＞Ｌ_iなる関係を有し、各ロータリエンコーダ４
９，５０，５１によるエンコーダパルスの位相比較のた
めの検出タイミング（領域）を画像域外に設定し、瞬時
に位相ずれ補正を行うようにＤＣサーボモータ４３，４
４，４５を制御すれば、書込みと転写タイミングとのず
れによる異常画像の発生を防止できる。

【００３２】ところで、カラー記録を行うための現像装
置７の構成を図５に示す。図示のようにＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
ｋの各現像液を収納した現像液タンク１３_Y，１３_M，１
３_C，１３_Bkが設けられ、各々個別のポンプ１５_Y，１５
_M，１５_C，１５_Bk により選択的に汲上げて現像電極１
６上に供給し得るように構成されている。リバースロー
ラ１７下部には液受け部５５が設けられている。また、
前記現像電極１６にはバイアス電源５６が接続され、現
像バイアスＶ_dが印加されている。

【００３３】ここで、前述したように感光体２の周長を
Ｌ_p、最大画像長をＬ_iとし、現像電極１６の長さを
Ｌ_d、感光体２の表面電位をＶ_p、クリーニングバイアス
をＶ_cとした時、Ｌ_p−Ｌ_i＞Ｌ_dなる関係に設定されて非
画像部が確保され、Ｌ_p−Ｌ_iなる非画像部が現像電極１
６に対向して通過する時に、この現像電極１６にＶ_c＞
Ｖ_p＞Ｖ_dなるバイアスを印加して、現像電極１６に付着
したトナーを一旦感光体２ヘ付着させた後、非画像部の
みにクリーナ９を作用させてクリーニングする。これに
より、現像電極１６自体をメカ的なクリーニング手段を
用いることなく容易にクリーニング可能となる。ちなみ
に、従来であれば、特にイメージ露光方式・ネガ／ポジ
現像方式の場合、感光体２の地肌部の表面電位が高いた
め、トナーとのクーロン反発力によって現像電極１６側
にトナーが付着し易くなるため、メカ的なクリーニング
手段によってクリーニングする必要があり、機構的に複
雑となっている。

【００３４】なお、非画像部への帯電をシーケンスでオ
フさせたり、或いは、非画像部でも書込み光源を点灯さ
せて表面電位を落しながら、上記のように動作させても
よい。

【００３５】また、本実施例は中間転写体８を用いる方
式であるので、感光体２上のトナー像を一旦中間転写シ
ート２０上に転写させた後で、クリーナ２８を作用させ
ることによりクリーニングするようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、上述したように構成したの
で、請求項１，２記載の発明によれば、トナー像担持体
と中間転写体と加圧シリンダとの３つのシリンダ状部材
が全て等径化されているので、クランプ部が存在しても
これを逃げるために外周カムに乗上げるといった対策に
よる場合のような負荷変動成分がなく、より高精度な駆
動が可能となり、特に、請求項３記載の発明によれば、
リング状弾性体の表層を耐熱・低摩擦係数材料により形
成したので、位相合わせを低負荷のスリップを利用して
行うことができる。

【００３７】さらに、請求項４記載の発明によれば、湿
式現像方式の現像手段における現像電極のクリーニング
をメカ的な手段によることなく容易に行えるものとな
る。

【００３８】また、請求項５記載の発明によれば、クリ
ーニング装置の配置の自由度が増し、信頼性が向上する
ものとなり、特に、現像手段における液ダレ防止用の液
受けをトナー像担持体の軸の鉛直線を越える位置までオ
ーバラップさせて配置できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す駆動制御系を含む側面
図である。

【図２】概略正面図である。

【図３】中間転写体を示す斜視図である。

【図４】加圧シリンダを示す斜視図である。

【図５】位相合わせ位置を示す正面図である。

【図６】現像部付近を示す正面図である。

【符号の説明】

２トナー像担持体７現像手段８中間転写体９クリーニング装置１６現像電極１８シリンダ回転体１９クランプ部２０中間転写シート２７加圧シリンダ２８クリーニング装置３０記録材３３クランプ部４３〜４５駆動手段４９〜５１回転位置検出器５５シリンダ制御手段

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/16 G03G 15/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダ回転体に粘着性を有する中間転
写シートを巻付けた中間転写体をシリンダ状のトナー像
担持体に密着させ、前記中間転写体と前記トナー像担持
体との間に電位差を形成することにより前記トナー像担
持体上のトナー像を前記中間転写体上に転移させ、この
中間転写体上のトナー像と記録材とを加熱した後、又
は、加熱しながら、加圧シリンダにより前記記録材を前
記中間転写体に圧接させて前記中間転写体上のトナー像
を前記記録材上に転移させるようにした画像形成装置に
おいて、前記トナー像担持体、シリンダ回転体及び加圧
シリンダの外径を等しく形成し、前記中間転写シートに
対するクランプ部を前記シリンダ回転体の外径位置より
内側に退避させて配置させるとともに、前記記録材に対
する前記加圧シリンダのクランプ部をこの加圧シリンダ
の外径位置より外側に突出させて配置させたことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】中間回転体の両端部に中間転写シートの
肉厚以下のリング状弾性体を取付け、これらのリング状
弾性体間の間隔を中間転写シート及び記録材のクランプ
部の軸方向長さより長く設定したことを特徴とする請求
項１記載の画像形成装置。
【請求項３】リング状弾性体の表層を、フッ素系、シ
リコン系、ポリイミド又はポリアミドイミドなどの耐熱
・低摩擦係数材料により形成したことを特徴とする請求
項２記載の画像形成装置。
【請求項４】トナー像担持体に対向させて湿式現像方
式の現像手段とクリーニング装置とを設け、前記トナー
像担持体の全周をＬ_p、最大画像長をＬ_i、現像電極長を
Ｌ_d、表面電位をＶ_p、現像バイアスをＶ_d、クリーニン
グバイアスをＶ_cとしたとき、Ｌ_p−Ｌ_i＞Ｌ_dなる関係に
設定し、長さ（Ｌ_p−Ｌ_i）の非画像部が現像電極に対向
して通過する時にこの現像電極にＶ_c＞Ｖ_p＞Ｖ_dなる関
係を満たすバイアス電圧を印加して現像電極に付着した
トナーを一旦トナー像担持体に付着させた後、前記非画
像部のみクリーニング装置を作用させるようにしたこと
を特徴とする請求項１，２又は３記載の画像形成装置。
【請求項５】トナー像担持体とシリンダ回転体上の中
間転写シートとの接する位置を前記トナー像担持体の軸
を通る鉛直線に対してずらした状態でトナー像担持体と
シリンダ回転体と加圧シリンダとをほぼ鉛直方向に配設
するとともに、中間転写体に対してもクリーニング装置
を設け、現像電極に付着したトナーを一旦トナー像担持
体に付着させた後、さらに、前記中間転写シートの粘着
力によりこの中間転写シート上に再度付着させ、前記ク
リーニング装置を作用させるようにしたことを特徴とす
る請求項４記載の画像形成装置。