JP4988240B2

JP4988240B2 - 転写装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4988240B2
Application number: JP2006117828A
Authority: JP
Inventors: 隆一民部
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007292844A

Description

本発明は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは中間転写体を介して潜像担持体上に形成されたトナー像を転写シートに２次転写する転写装置に関する。

電子写真式の画像形成装置において、潜像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に１次転写し、この転写画像を記録媒体に２次転写する方式が知られている。この２次転写において転写ローラを用いる方式は低速機等において採用されており、主に柔軟な弾性体ローラ（例えばスポンジローラ）を用いていて転写ローラに対する直接的なクリーニングを行わないものと、主にソリッドローラを用いていてクリーニングブレード等により転写ローラに対する直接的なクリーニングを行うものとに区分される。

上述の直接的なクリーニングを行う転写ローラとしては、芯金上に下部層と最外層とを有する２層構造のものが一般的であり、下部層としてはニップ確保のための弾性機能を有し、最外層としてはトナーのクリーニング性を有している。下部層の主材料としてはゴムが適しており、最外層の主材料としてはクリーニング性を向上させるために低摩擦係数かつトナー離型性が良好であることが求められるためにある程度の硬度を有する樹脂が適している。このような２層構造の転写ローラが、例えば「特許文献１」に開示されている。

特開２００４−１８４８７５号公報

上述の転写ローラでは、中間転写体から紙やＯＨＰシート等の記録媒体への転写効率を高めるために転写ニップを形成する必要があることから、上述したようにゴム等の弾性体を下部層として用い大きな加圧力をかけて下部層を変形させているが、最外層として用いられる樹脂が下部層の変形に追従できず、ひび割れが発生してしまうという問題点がある。このひび割れは経時的に成長し、ひび割れがトナー粒径よりも大きくなるとひび割れの間にトナーが入り込むことでトナーがクリーニングブレードをすり抜け、トナーが記録媒体の裏面に付着して裏汚れが発生してしまうため、転写ローラを短期間で交換する必要が生じてランニングコストが増加してしまう。

上述のひび割れの発生を抑えるため、最外層を柔軟な材料で構成して転写ローラを軟質化することも考えられるが、この場合にはひび割れの発生は防止できるものの、最外層が柔軟になりすぎるとクリーニングブレードとの摩擦抵抗が増加し、クリーニング性の悪化及びクリーニングブレードの巻き込み等の不具合が発生してしまう。

本発明は上述の問題点を解決し、最外層におけるひび割れの発生を防止すると共にクリーニング性に優れた転写ローラを備えた画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の像担持体が中間転写体の移動方向に沿って並設され、前記各像担持体上の静電潜像を現像手段によってそれぞれ現像し、各トナー像を前記中間転写体上に１次転写した後にこの１次転写画像を２次転写ローラによって記録媒体上に２次転写する転写装置において、前記２次転写ローラと前記中間転写体とはそれぞれ別々に回転駆動され、前記２次転写ローラは、その芯部の外側に弾性層を、その外側に中間層を、その外側に最外層を少なくとも有し、前記最外層の硬度が前記中間層のそれよりも高く、前記中間層及び前記最外層が共に樹脂からなると共に前記最外層に摺接してこれをクリーニングするクリーニング手段を有し、前記最外層と前記中間層との硬度差がビッカース硬度Ｈｖで２〜７であると共に前記中間層の硬度がビッカース硬度Ｈｖで２以下であり、前記最外層はその摩擦係数が０．３以下であると共にその層厚が１０μｍ以下であり、前記中間層の層厚は前記最外層のそれよりも大きく、前記弾性層の硬度はＪＩＳＡ硬度で４０〜７０°であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の転写装置を具備する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、弾性層の変形時における中間層の吸収効果により最外層の表面にひび割れが発生することを防止できると共に、最外層の硬度が高く摩擦係数が低いことから最外層と他の部材との滑り性が良好でクリーニング性が向上することにより、良好な画像形成動作を継続して行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態を採用した画像形成装置としての電子写真複写装置を示している。同図において画像形成装置１は、装置本体２、装置本体２が載置される給紙テーブル３、装置本体２の上部に配設されたスキャナ４、スキャナ４上に取り付けられるＡＤＦユニット５等を有している。

装置本体２のほぼ中央には、各支持ローラ６，７，８に掛け渡された中間転写体９が配設されており、中間転写体９は各支持ローラ６，７，８の何れか１つが回転駆動されることにより図において時計回りに回転駆動される。支持ローラ７の左側には、中間転写体９の表面に摺接し画像転写後に中間転写体９上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング手段１０が配設されている。

各支持ローラ６，７間に張り渡された中間転写体９の上方には、中間転写体９の回転搬送方向に沿ってブラック、イエロ、マゼンタ、シアンの４色の画像を形成する４個の画像形成手段１１が並設されており、これらの画像形成手段１１（画像形成装置像形成ユニット）によってタンデム画像形成手段１２が構成されている。タンデム画像形成手段１２の上方には、各画像形成手段１１に露光を行う露光装置１３が配設されている。

中間転写体９を介してタンデム画像形成手段１２と対向する側には２次転写ローラ１４が配設されている。図示しない駆動手段によって中間転写体９と同じ線速度で回転駆動される２次転写ローラ１４は、中間転写体９を介して支持ローラ８に圧接配置されており、中間転写体９上の画像を記録媒体に転写する。２次転写ローラ１４の構造については後述する。２次転写ローラ１４の近傍には、その周面に摺接して２次転写ローラをクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１５が配設されている。

２次転写ローラ１４の左方にはシート搬送ベルト１６が配設されており、その左方には記録媒体上に転写画像を定着させる定着装置１７が配設されている。定着装置１７は定着ベルト１８とこれに圧接する加圧ローラ１９とを有しており、シート搬送ベルト１６によって搬送された記録媒体は加圧ローラにより押圧されることで転写画像を定着される。定着装置１７の下方には、タンデム画像形成手段１２と平行して記録媒体の両面に画像を記録させるべく記録媒体を反転させるためのシート反転装置２０が配設されている。

上述した画像形成装置１の画像形成動作について説明する。複写を行う場合には、ＡＤＦユニット５の原稿台２１に原稿をセットするか、若しくはＡＤＦユニット５を開いてスキャナ４のコンタクトガラス２２上に原稿をセットしてＡＤＦユニット５を閉じる。原稿がセットされた後に図示しないスタートキーが押下されると、ＡＤＦユニット５に原稿をセットした場合には原稿がコンタクトガラス２２上へと搬送された後にスキャナ４が駆動し、スキャナ４内に設けられた第１走行体２３及び第２走行体２４が走行を開始する。コンタクトガラス２２上に原稿をセットした場合には直ちにスキャナ４が駆動し、第１走行体２３及び第２走行体２４が走行する。走行時、第１走行体２３は光源から光を照射すると共に原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体２４に向ける。この反射光は第２走行体２４のミラーで反射され、結像レンズ２５を介して読み取りセンサ２６に入射される。この一連の動作により原稿画像が読み取られる。

図示しないスタートキーが押下されると、図示しない駆動手段の作動により各支持ローラ６，７，８の何れか１つが回転駆動されると共に他の２つの支持ローラが従動回転し、中間転写体９が回転搬送される。また、これと同時に各画像形成手段１１内において像担持体である各感光体２７が回転し、各感光体２７の周面近傍に配置された現像手段である各現像装置４４の作動によって各感光体２７Ｙ，２７Ｃ，２７Ｍ，２７Ｂｋ上にそれぞれイエロ（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の単色画像が形成される。そして中間転写体９の回転搬送に伴い、中間転写体９を介して各感光体２７Ｙ，２７Ｃ，２７Ｍ，２７Ｂｋと対向配置された１次転写ローラ２８が作動することにより各単色画像が中間転写体９上に順次１次転写され、中間転写体９上に合成フルカラー画像が形成される。

上述した動作と並行して、給紙テーブル３内に設けられた給紙ローラ２９の１つが回転駆動され、ペーパーバンク３０内に多段配置された給紙カセット３１の１つから記録媒体である転写シートが給送される。給送された転写シートは分離ローラ３２で１枚ずつに分離された後に給紙路３３に導入され、給紙路３３内に複数配置された搬送ローラ対３４で上方へと搬送されて装置本体２内の給紙路３５内に搬送された後、レジストローラ対３６のニップ部においてその先端を突き当てられて停留される。装置本体２の右側に配置された手差しトレイ３７を用いる場合には、給紙ローラ３８が回転して手差しトレイ３７上の転写シートが給送される。給送された転写シートは分離ローラ３９で１枚ずつに分離された後に給紙路４０に導入され、レジストローラ対３６のニップ部においてその先端を突き当てられて停留される。

レジストローラ対３６において停留された転写シートは、中間転写体９上に形成された合成カラー画像に合致したタイミングでレジストローラ対３６が回転駆動することにより中間転写体９と２次転写ローラ１４との間に給送され、２次転写ローラ１４によってその上面にカラー画像を転写される。画像が転写された転写シートはシート搬送ベルト１６によって定着装置１７へと搬送され、定着装置１７において過熱及び加圧処理がなされて転写画像が定着された後、定着装置１７の左方に配置された切替爪４１に案内されて排出ローラ対４２に送られ、装置本体２の左側方に配設された排紙トレイ４３上に排出される。転写シートの両面に画像を形成する場合には、片面に画像が転写された転写シートは切替爪４１によってシート反転装置２０へと案内され、再度転写位置および定着位置を経由して裏面に画像を形成された後、排出ローラ対４２によって排紙トレイ４３上に排出される。上述の構成中、中間転写体９、１次転写ローラ２８、２次転写ローラ１４等によって転写装置４５が構成される。

画像形成動作完了後、中間転写体クリーニング手段１０により中間転写体９上に残存した残留トナーが除去され、次の画像形成動作に備える。また２次転写ローラ１４は中間転写体９に常時接触しており、転写シート等の記録媒体が搬送されない部分及び記録媒体間において中間転写体９上に付着した地肌汚れのトナーあるいはプロセスパターンが転写されてその周面が汚れるため、クリーニングブレード１５によってその周面上のトナーを常時除去することにより、記録媒体の裏面が汚れてしまう不具合の発生を防止している。

図２は、本実施形態で用いられる２次転写ローラ１４を示している。同図において２次転写ローラ１４は、円柱状の芯部１４ａと、芯部１４ａの外側に形成された弾性層１４ｂと、弾性層１４ｂの外側に形成された中間層１４ｃと、中間層１４ｃの外側に形成された最外層１４ｄとを有する層状に構成されている。

芯部１４ａとしては金属等の機械的強度の高いものが用いられ、例えばステンレスやアルミニウム等が用いられる。弾性層１４ｂとしては一般的にゴム材料が用いられ、このゴム材料としては２次転写ローラ１４のニップ確保のために弾性機能が要求されることから、ＪＩＳＡ７０°以下の硬度のものが望ましい。しかし、弾性層１４ｂの硬度が低すぎると２次転写ローラ１４に摺接するクリーニングブレード１５の当接状態が不安定となり、適正なクリーニング角度が得られずクリーニング性能が低下することから、ＪＩＳＡ４０°以上の硬度のものが望ましい。さらに、２次転写ローラ１４が絶縁体であると１次転写画像を転写シートに転写できないため、導電性能を有するゴム材料であることが必要である。これらのことから、本実施形態では硬度ＪＩＳＡ５０°のエピクロルヒドリンゴムによって弾性層１４ｂを構成している。導電性能を有するゴム材料としては、この他にカーボンが分散されたＥＰＤＭやＳｉゴム、イオン導電性能を有するＮＢＲ、ウレタンゴム等を用いてもよい。

クリーニングブレード１５が常時接触している最外層１４ｄとしては、ゴム材料の多くがトナーに対して化学的親和性が高いことと摩擦係数が大きいことから低摩擦係数であること及びトナー離型性が良好であることが要求される。このため、本実施形態では最外層１４ｄとしてフッ素系樹脂に抵抗制御剤を加えて抵抗調整したものを用いている。また、低摩擦係数を実現するためにはある程度の硬度が必要であるが、高硬度のものを用いると転写ニップ圧等による弾性層１４ｂの変形に追従できずに最外層１４ｄにひび割れが生じるため、最外層１４ｄの内側にビッカース硬度Ｈｖ２以下である低硬度の樹脂からなる中間層１４ｃを配し、弾性層１４ｂの変形に対して吸収効果を持たせた構成を採用している。中間層１４ｃとしてビッカース硬度Ｈｖ２以上の樹脂を使用した場合には弾性層１４ｂの変形に対して吸収効果を得ることができず、中間層１４ｃ自体にひび割れが発生してしまう。中間層１４ｃとしては、弾性層１４ｂ及び最外層１４ｄとの密着性が高い材料が望ましく、本実施形態では最外層１４ｄとの密着性を考慮し、架橋剤種類等を変更して低硬度化させた最外層１４ｄと同材質のフッ素系樹脂を用いている。中間層１４ｃとしては、この他にウレタン樹脂あるいはアクリル樹脂等を用いてもよい。

また、低摩擦係数を確保するために最外層１４ｄの硬度を高くしすぎると、最外層１４ｄの内側にいくら弾性変形の吸収効果を有する中間層１４ｃを設けたとしても最外層１４ｄ自体が変形しないため、最外層１４ｄにひび割れや層はがれといった不具合が生じてしまう。さらに最外層１４ｄの硬度が高くなると２次転写ローラ１４自体の硬度が高くなることから転写ニップにおけるニップ圧及びニップ幅等が不均一となり、これ等を均一化するためにはより高い転写圧力が必要となり最外層１４ｄに作用するストレスが増加することから、最外層１４ｄの硬度を高くしすぎることは好ましくない。さらに、最外層１４ｄの硬度が高くなると２次転写ローラ１４に常時接触している中間転写体９に傷を付けてしまう虞もあることから、最外層１４ｄの硬度としては中間層１４ｃの硬度よりもビッカース硬度Ｈｖで２〜７高い硬度であるビッカース硬度Ｈｖ４〜９とすることにより、これ等の不具合の発生を防止して低摩擦係数かつ高耐久の２次転写ローラ１４を得ることができる。

さらに、２次転写ローラ１４は中間転写体９と常時接触しつつ回転していることから、中間転写体９と２次転写ローラ１４との間に少しでも線速差が生じると中間転写体９の回転搬送に影響を与えてしまう。このため、中間転写体９との滑り性を良好とすることが最外層１４ｄには要求され、本発明では最外層１４ｄの摩擦係数を０．３以下となるように設定している。中間転写体９は各色の画像をその表面にずれることなく重ねて転写する機能が必要とされることから一定の線速度で回転搬送を行う精密駆動が求められるため、最外層１４ｄの摩擦係数は重要である。

上述した中間層１４ｃによる吸収効果を得るためには、中間層１４ｃ及び最外層１４ｄの硬度以外にも各層１４ｃ，１４ｄの層厚が大きく影響する。これは、中間層の層厚が薄い場合には弾性層１４ｂの変形を吸収しきれずに最外層１４ｄに影響を及ぼし、ひび割れ等の不具合が発生し易くなる。この現象は最外層１４ｄの層厚が厚すぎる場合も同様である。各層１４ｃ，１４ｄの層厚の関係を調べるため、各層の層厚が異なる複数の２次転写ローラ１４を作成し、これ等を画像形成装置１に取り付けて画像形成枚数１０万枚の耐久試験を行った。実験の結果を図３に示す。

図３に示すように、中間層１４ｃの層厚を最外層１４ｄの層厚以上とし、最外層１４ｄの層厚を１０μｍ以下とすることにより、最外層１４ｄへのひび割れの発生を防止して良好な画像形成を継続して行うことができることが判明した。

上述の実施形態では、画像形成装置１として電子写真複写装置を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置はこれに限られず、例えばファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機等の、２次転写ローラを有する転写装置を備えた画像形成装置であれば、どのようなものに適用してもよい。

本発明の一実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。本発明の一実施形態に用いられる２次転写ローラを示す概略図である。本発明の一実施形態に用いられる２次転写ローラの中間層及び最外層の最適な層厚の関係を調査した実験結果を示す表である。

符号の説明

１画像形成装置
９中間転写体
１４２次転写ローラ
１４ａ芯部
１４ｂ弾性層
１４ｃ中間層
１４ｄ最外層
１５クリーニング手段（クリーニングブレード）
２７像担持体（感光体）
４４現像手段（現像装置）
４５転写装置

Claims

複数の像担持体が中間転写体の移動方向に沿って並設され、前記各像担持体上の静電潜像を現像手段によってそれぞれ現像し、各トナー像を前記中間転写体上に１次転写した後にこの１次転写画像を２次転写ローラによって記録媒体上に２次転写する転写装置において、
前記２次転写ローラと前記中間転写体とはそれぞれ別々に回転駆動され、前記２次転写ローラは、その芯部の外側に弾性層を、その外側に中間層を、その外側に最外層を少なくとも有し、前記最外層の硬度が前記中間層のそれよりも高く、前記中間層及び前記最外層が共に樹脂からなると共に前記最外層に摺接してこれをクリーニングするクリーニング手段を有し、前記最外層と前記中間層との硬度差がビッカース硬度Ｈｖで２〜７であると共に前記中間層の硬度がビッカース硬度Ｈｖで２以下であり、前記最外層はその摩擦係数が０．３以下であると共にその層厚が１０μｍ以下であり、前記中間層の層厚は前記最外層のそれよりも大きく、前記弾性層の硬度はＪＩＳＡ硬度で４０〜７０°であることを特徴とする転写装置。
請求項１記載の転写装置を具備することを特徴とする画像形成装置。