JP3890849B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体が複数配列され、それらの像担持体に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに多重転写し、最終的に用紙などの記録媒体に転写し、定着する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる、感光体が複数配列されたいわゆるタンデム式の画像形成装置には、複数の感光体に形成されたトナー像を、半導電性のベルトに載せて搬送される用紙などの記録媒体に直接多重転写し、定着する直接転写方式と、半導電性のいわゆる中間転写ベルトに一旦多重転写し、最終的に用紙などの記録媒体に転写し、定着する間接転写方式とがある。これらの方式においては、トナー像を順次重ね合わせるため、文字画像や線画像の一部が転写されない、いわゆる中抜け現象が問題となる場合がある。この中抜け現象は、文字画像や線画像はベタ状（面状）の画像と比べてトナーの増積高さが高くなるように形成されるので、それらの文字画像や線画像は感光体から用紙などの記録媒体または中間転写ベルトへトナー像を転写する際に機械的圧力を集中的に受け、トナーが正常に転写されないために発生すると考えられている。
【０００３】
この解決策として、直接転写方式においては、特開平８−３０５１８３号公報に開示されているように、ベルトに接触して配置されバイアス電圧が印加される転写手段を採用し、ベルトの進行方向下流に行くにしたがって、その転写手段とベルトとの接触位置を感光体から引き離すことにより、転写手段からベルトに加わる押圧力をベルトの進行方向下流側ほど下げるという方法や、ベルトの進行方向下流に行くにしたがって、転写手段からベルトに加わる押圧力を低い押圧力とする方法などが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、間接転写方式では、感光体上に形成され、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を、その中間転写ベルトから用紙上に転写する必要がある。したがって、中間転写ベルト上のトナー像を転写ムラなく用紙上に転写するために、用紙の表面エネルギーと比べ充分に小さな表面エネルギーを持つ中間転写ベルトを採用する必要がある。このため、中間転写ベルトの表面粗さは、例えばＲｚ＝３．０程度と、用紙に比較して極めて小さな値に設定され、これによりその中間転写ベルトの表面エネルギーが小さな値に調整されている。ところが、中間転写ベルトは感光体との関係では、感光体上に形成されたトナー像を用紙上に直接転写する直接転写方式に比べ、相対的には感光体側のトナーの吸着力が高く、感光体上のトナー像が中間転写ベルトに転写されにくいため、転写ムラが生じやすいことになる。このような条件下において、直接転写方式における感光体からベルトに担持された用紙上への転写性能の向上を目的とした前述の特開平８−３０５１８３号公報に開示された方法、すなわち、ベルト進行方向下流側ほど転写手段のベルトへの接触位置を感光体から離すという方法を、中間転写ベルトを採用した間接転写方式に採用するとトナーの飛び散りなど、転写性能にかかわる新たな問題を誘発してしまうという不具合がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、像担持体が複数配列されたいわゆるタンデム式の画像形成装置のうち、感光体に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルトに多重転写し、最終的に用紙などの記録媒体に転写し、定着する画像形成装置において、像担持体から中間転写ベルトへの転写過程で文字画像や線画像の一部が転写されない、いわゆる中抜け現象の改善が図られた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、順次並列に配置された、それぞれの表面に各トナー像が形成される３つ以上の像担持体と、これら３つ以上の像担持体に接触して循環移動しながら像担持体それぞれに形成された各トナー像の転写を受ける無端状の中間転写ベルトとを備え、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着することにより、記録媒体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において、上記像担持体それぞれに対応して、中間転写ベルトの、像担持体に接する表面に対する裏面側に配備されて、中間転写ベルトを裏面側から押圧する、対応する像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに転写させる転写ロールと、上記３つ以上の像担持体全体を間に置いた両側それぞれの、中間転写ベルトの裏面側に配備され、中間転写ベルトを張架して中間転写ベルトを像担持体に押接する張架ロールとを備え、上記転写ロールを、中間転写ベルトの像担持体に沿う移動方向最上流に位置する第１の転写ロールと、移動方向最下流に位置する第２の転写ロールと、これら第１および第２の転写ロールを除く他の転写ロールとに分けたときに、上記第１の転写ロールは、上記他の転写ロールと比べ、上記中間転写ベルトを、上記他の転写ロールの押圧力以下の押圧力で押圧するとともに上記第２の転写ロールは、上記他の転写ロールと比べ、中間転写ベルトを、上記他の転写ロールの押圧力に満たない押圧力で押圧するものであることを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記第１の転写ロールは、中間転写ベルトを、上記第２の転写ロールの押圧力よりも強い押圧力で押圧するものであることが好ましい。
【０００８】
また、前記第１の転写ロールおよび前記第２の転写ロールは、前記他の転写ロールが前期中間転写ベルトを押圧する押圧力と比較し、前記第１および第２の転写ロールによる押圧力および前記他の転写ロールによる押圧力を取り除いたときの前記中間転写ベルトから前記第１および第２の転写ロールに対応する各像担持体へ加わる圧力と、前記他の転写ロールに対応する各像担持体に加わる圧力との差分の圧力以上低い押圧力で前記中間転写ベルトを押圧するものであることも好ましい態様である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の画像形成装置の第１の実施形態の全体概略構成図である。
【００１１】
図１に示す画像形成装置には、像担持体１が並列に４つ備えられており、各像担持体１には、露光装置２から露光光２の照射を受けて静電潜像が形成され、各像担持体１の外周には、静電潜像を可視化してトナー像を形成するための手段である現像装置３と、残留トナーを除去するためのクリーナ６とが配置されている。それぞれの像担持体１の上部には各像担持体と表面で接しながら矢印Ａ方向に循環移動する無端状の中間転写ベルト４が設けられ、中間転写ベルト４の裏面側の各像担持体１に対応する位置には、トナー像を中間転写ベルト４に転写する手段である、矢印Ａ方向最上流の転写ロール７と、最下流の転写ロール８と、他の転写ロール９が設けられ、転写ロール７と転写ロール８の両外側には中間転写ベルト４を張架して像担持体１に押接する張架ロール５がそれぞれ設けられている。用紙１１を保管する用紙ケース２３から用紙１１を搬送する搬送ロール１０により用紙１１が運ばれ、この用紙１１とトナー像が形成されている中間転写ベルト４を挟んで中間転写ベルト４上のトナー像を最終的に用紙１１に転写するために、転写ロール８の矢印Ａ方向下流に二次転写ロール１２が設けられ、二次転写ロール１２の上部には用紙１１に転写されたトナー像を定着するための定着装置１３が設けられている。このようにして二次転写の終了した中間転写ベルト４は矢印Ａ方向に循環移動し、転写ロール７の上流に設けられたクリーナ２７により、中間転写ベルト上の残留トナーが除去される。また、中間転写ベルト４の上部には、現像装置３に図示しない経路でトナーを供給するためにトナーを保管するトナーボックス２４が設けられている。上記各装置は筐体２６で覆われ、筐体２６の上部には、最終的にトナー像が転写、定着された用紙１１が積み重ねられるように、曲線部分２５が設けられている。
【００１２】
図２は、第１の実施形態における、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図である。
【００１３】
図２に示すように、像担持体１が並列に４つ備えられており、それぞれの像担持体１の上部には各像担持体１と表面で接しながら矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト４が設けられ、中間転写ベルト４の裏面側で各像担持体１に対応する位置には、矢印Ｂ方向最上流の転写ロール７と、最下流の転写ロール８と、他の転写ロール９が設けられ、転写ロール７と転写ロール８の両外側には中間転写ベルト４を張架する張架ロール５がそれぞれ設けられている。中間転写ベルト４は、２つの張架ロール５によって像担持体１側にわずかに食い込んでおり、各像担持体１はかかる中間転写ベルト４によって矢印Ｃ方向の圧力を受けている。また、中間転写ベルト４は、転写ロール７，８，９に設けられた加圧手段により矢印Ｄ方向の押圧力を受けている。したがって、中間転写ベルト４が転写位置において受ける押圧力は中間転写ベルト４自体による矢印Ｃ方向の圧力と、転写ロール７，８，９による矢印Ｄ方向の押圧力との和である。なお、転写ロール７，８，９は、転写時のトナーの飛び散りを防止する観点から、それぞれの像担持体１が中間転写ベルト４に接する位置から矢印Ｂ方向に一様に若干ずらした位置に配置されている。
【００１４】
図３は、転写ロールおよび転写ロールに設けられた加圧手段の一例を示す図である。
【００１５】
図３（ａ）は、転写ロールおよび加圧手段の側面を示す概略図であり、図３（ｂ）は、それらの正面を示す概略図である。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、転写ロール１６はロールの軸１７の周囲が弾性部材１８で被覆され、ロールの軸１７は軸受け部材の移動可能導電性部分２１によって回転可能に支持されている。また、軸受け部材の移動可能導電性部分２１は転写ロール１６とともにスプリング１９による加圧力を得て、軸受け部材の外枠２０内を矢印Ｅ方向に移動することができる。なお、スプリング１９は電源（図示せず）に接続されており、軸受け部材の移動可能導電性部分２１を経由して転写ロール１６に電圧が印加される。
【００１７】
転写ロール１６の加圧力は、スプリング１９の強度などを変化させることにより調整することができる。また、軸心１７の周囲を被覆する弾性部材１８としては、例えばウレタン発泡樹脂などを用いるのが好ましい。
【００１８】
図４は、図２に示す中間転写ベルト４の矢印Ｂ方向最下流に位置する転写ロール８の押圧力を変化させ、それ以外の転写ロール７、９の押圧力は一定にした場合における、文字の中抜けの発生状況を示す実測結果のグラフである。
【００１９】
図４における、縦軸は中抜けのグレードをあらわし、横軸は転写ロールの押圧力をあらわす。なお、転写ロールの押圧力は、像担持体軸方向に並べられたロードセルを、像担持体と同位置に設置することによって測定したものである。
【００２０】
ここで、中抜けグレードとは、Ａ３版全面に明朝８ポイントの漢字「子」を転写したうち、所定の１８箇所の官能検査結果をあらわす尺度であり、値が大きいほど中抜けの程度は悪い。一般に、評価値が２．０以下であることが好ましいとされる。グラフにおいて、実線は中抜けグレードの最良値を示し、一点鎖線は中抜けグレードの最悪値を示し、点線は中抜けグレードの平均値を示す。
【００２１】
なお、本実測結果の測定条件は、以下の通りである。
温度；摂氏２２度／湿度；５５％／像担持体；直径３０ｍｍ／転写ロール；ウレタン発泡樹脂、直径１８．７ｍｍ、体積抵抗７．０ｌｏｇΩ、硬度（アスカC）３５度／中間転写ベルト；ポリイミド、厚さ１００μｍ、表面抵抗率 １１ｌｏｇΩ、体積抵抗率１０ｌｏｇΩ・ｃｍ／転写部；全幅３１０ｍｍ程度に対して、圧力３．４３から４．４１Ｎ（機械的な公差を含む）、電流値１０μＡ(定電流制御)、転写ロール位置は下流に４ｍｍずらす。
【００２２】
図４から明らかなように、転写ロールの押圧力を上げると中抜けが悪化し、下げると中抜けが減少する傾向にあることがわかる。
【００２３】
一方、転写時において転写ムラを生じさせない最適な押圧力は、従来、転写に必要なトナーの電荷量とトナーの移動量とから計算される電流量を転写ロールに流したときに、被転写体に転写ムラが生じない範囲に設定されており、８から１２μＡ程度の電流を流した像担持体の軸方向長さ３１０ｍｍ程度の転写ロールに対して、３．４３Ｎから４．４１Ｎの範囲で設定された画像形成装置の例がある。
【００２４】
したがって、転写ロールの押圧力を転写ムラを生じさせない範囲内で下げることによって中抜けを減少させることが可能である。
【００２５】
本実施形態においては、図２に示すように、中間転写ベルト４は中間転写ベルト４自体によって矢印Ｃ方向の圧力を受け、中間転写ベルトの像担持体に沿う移動方向最下流にある像担持体および最上流にある像担持体とそれぞれ接する位置においてその他の像担持体と接する位置よりも張架ロールが像担持体側に食い込んでいる分だけ中間転写ベルトは強い圧力を受けている。このため、少なくとも、これらの像担持体に接する位置に対応する転写ロール７と転写ロール８は他の転写ロール９よりもその分押圧力を下げることができることから、それによって中抜けを減少させることができる。
【００２６】
なお、転写ロール７は転写ロール９の押圧力以下の押圧力で押圧するので、転写ロール９と同一の押圧力であってもよいが、転写ロール８は転写ロール９の押圧力に満たない押圧力で押圧するので、転写ロール９よりも低い押圧力で押圧しなければならない。
【００２７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２８】
本発明の画像形成装置の第２の実施形態の全体概略図は、図１に示す第１の実施形態の全体概略図と同じである。また、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力は図２に示すものと同じである。
【００２９】
図５は、第２の実施形態における、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図（ａ）および一部拡大図（ｂ）である。
【００３０】
図５（ｂ）は、図５（ａ）における一点鎖線で囲った範囲を拡大して示した拡大図であり、図５（ｂ）に示すように、中間転写ベルトは、第１の転写ロールが接する位置よりも第２の転写ロールが接する位置において像担持体１に巻き付いている分だけ圧力を余分に受けている。
【００３１】
したがって、第２の転写ロール８の押圧力は、少なくとも第１の転写ロール７にくらべて中間転写ベルトから余分に受けている圧力分だけ低い圧力で押圧することができるので、第１の転写ロール７は、第２の転写ロール８の押圧力よりも強い押圧力で押圧し、それによって中抜けを減少させることができる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００３３】
本発明の画像形成装置の第３の実施形態の全体概略図は、図１に示す第１の実施形態の全体概略図と同じである。また、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力は図２に示すものと同じである。
【００３４】
図６は、第３の実施形態における、転写ロールによる押圧力を取り除いたときの張架ロールおよび中間転写ベルトにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図である。
【００３５】
図６に示すように、像担持体が並列に４つ備えられており、各像担持体１ａ、１ｂの上部には各像担持体１ａ、１ｂと表面で接しながら矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト４が設けられ、中間転写ベルト４の裏面側で各像担持体１ａ、１ｂの外側に中間転写ベルト４を張架する張架ロール５が２つ設けられている。矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト４は、張架ロール５によってわずかに食い込んでおり、中間転写ベルト４は像担持体１ａ，１ｂと接する位置において矢印Ｃ方向の圧力を受けている。
【００３６】
図７は、転写ロールによる押圧力を取り除いたときの各像担持体と接する位置における中間転写ベルト自体に矢印Ｃ方向に加わる圧力の実測例を示すグラフである。
【００３７】
図７の縦軸は中間転写ベルトに加わる圧力を示し、横軸は図６に示す矢印Ｂ方向に見た中間転写ベルトと接する各像担持体の位置（配列順番）をあらわす。なお、圧力は、像担持体の軸方向にならべたロードセルを像担持体と同位置に設置することによって測定した値である。なお、その他の測定条件は図４に示す条件と同じである。
【００３８】
図７に示す実測例においては、第１番目の像担持体と第４番目の像担持体に接する位置だけが約０．４９Ｎの圧力を受け、第２番目と第３番目の像担持体に接する位置は圧力を受けていない。しかし、矢印Ｃ方向の圧力を像担持体１ｂが接する位置で受けている場合であっても、像担持体１ａの接する位置で受ける圧力は像担持体１ｂの接する位置で受ける圧力よりも強いことは図６からも明らかである。したがって、中間転写ベルトの矢印Ｂ方向最下流に位置する転写ロール（図示せず）および最上流に位置する転写ロール（図示せず）は、他の転写ロール（図示せず）と比べて中間転写ベルト４自体からそれぞれが対応する像担持体１ａと接する位置において矢印Ｃ方向に加わる圧力と、その他の転写ロールが対応する像担担持体１ｂと接する位置において矢印Ｃ方向に加わる圧力との差分の圧力以上低い押圧力まで押圧力を下げることができるので、それによって中抜けを減少させることができる。
【００３９】
なお、像担持体の外径、転写ロールの外径や硬度、中間転写ベルトの材質など、画像形成装置の構成部材や設定条件によっては、圧力を０．９８Ｎ程度下げることも可能であるが、転写時の転写ムラなどを考慮すると、中間転写ベルトの像担持体に沿う移動方向最下流に位置する転写ロールおよび最上流に位置する転写ロールは、対応する各像担持体に接する位置で中間転写ベルトに加わる圧力程度まで押圧力を低下させることが好ましい。また、その他の転写ロールについて押圧力を低下させる場合も、中抜けが許容できる程度までとし、可能な限り高めの押圧力としておくことが好ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コストをかけることなく効果的に、文字画像や線画像の一部が転写されない、いわゆる中抜け現象の改善が図られた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す全体概略構成図である。
【図２】第１の実施形態における、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図である。
【図３】転写ロールおよび転写ロールに設けられた加圧手段の一例を示す図である。
【図４】中間転写ベルトの移動方向最下流に位置する転写ロールの押圧力を変化させ、それ以外の転写ロールの押圧力は一定にした場合における、文字の中抜けの発生状況を示す実測結果のグラフである。
【図５】第２の実施形態における、張架ロール、中間転写ベルトおよび転写ロールにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図（ａ）および一部拡大図（ｂ）である。
【図６】第３の実施形態における、転写ロールによる押圧力を取り除いたときの張架ロールおよび中間転写ベルトにより中間転写ベルトに作用する力を示す模式図である。
【図７】転写ロールによる押し圧力を取り除いたときの中間転写ベルトから各像担持体に矢印Ｃ方向に加わる圧力の実測例を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 像担持体
２ 露光光
３ 現像装置
４ 中間転写ベルト
５ 張架ロール
７ 第１の転写ロール
８ 第２の転写ロール
９ 他の転写ロール
１０ 搬送ロール
１１ 用紙
１２ 二次転写ロール
１３ 定着装置
１６ 転写ロール
１７ 軸心
１８ 弾性部材
１９ スプリング
２０ 軸受け部材の外枠
２１ 軸受け部材の移動可能部分
２２ 露光装置
２３ 用紙トレイ
２４ トナーボックス
２５ 曲線部分
２６ 筐体
６、２７ クリーナ

Claims (3)

1. 順次並列に配置された、それぞれの表面に各トナー像が形成される３つ以上の像担持体と、これら３つ以上の像担持体に接触して循環移動しながら前記像担持体それぞれに形成された各トナー像の転写を受ける無端状の中間転写ベルトとを備え、該中間転写ベルト上に転写されたトナー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着することにより、該記録媒体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において、
   前記像担持体それぞれに対応して、前記中間転写ベルトの、該像担持体に接する表面に対する裏面側に配備されて、該中間転写ベルトを裏面側から押圧する、対応する像担持体上に形成されたトナー像を該中間転写ベルトに転写させる転写ロールと、
   前記３つ以上の像担持体全体を間に置いた両側それぞれの、前記中間転写ベルトの裏面側に配備され、前記中間転写ベルトを張架して該中間転写ベルトを該像担持体に押接する張架ロールとを備え、
   前記転写ロールを、前記中間転写ベルトの前記像担持体に沿う移動方向最上流に位置する第１の転写ロールと、該移動方向最下流に位置する第２の転写ロールと、これら第１および第２の転写ロールを除く他の転写ロールとに分けたときに、前記第１の転写ロールは、前記他の転写ロールと比べ、前記中間転写ベルトを、該他の転写ロールの押圧力以下の押圧力で押圧するとともに、前記第２の転写ロールは、前記他の転写ロールと比べ、前記中間転写ベルトを、該他の転写ロールの押圧力に満たない押圧力で押圧するものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の転写ロールは、前記中間転写ベルトを、前記第２の転写ロールの押圧力よりも強い押圧力で押圧するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１の転写ロールおよび前記第２の転写ロールは、前記他の転写ロールが前記中間転写ベルトを押圧する押圧力と比較し、前記第１および第２の転写ロールによる押圧力および前記他の転写ロールによる押圧力を取り除いたときの、前記中間転写ベルトから前記第１および第２の転写ロールそれぞれに対応する各像担持体へ加わる圧力と、前記中間転写ベルトから前記他の転写ロールに対応する各像担持体に加わる圧力との差分の圧力以上低い押圧力で、前記中間転写ベルトを押圧するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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