JP5074858B2 - 中間転写装置、及びその中間転写装置を備える画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、他の中間転写体を備えた画像形成装置には、像担持体と、その像担持体に接触状態に配置されて周回移動する無端状の中間転写ベルトを備えている。そして、その中間転写ベルトに転写されたトナー像をトナーの溶融温度以上にトナー像側から加熱溶融する加熱ローラを備えている。そして、その加熱ローラの下流側で中間転写ベルトを支持する支持ローラと中間転写ベルトを介して圧接する加圧ローラとを備えている。そして、その加圧ローラと中間転写ベルトとの間に送り込まれた記録材に中間転写ベルト上のトナー像を転写と同時に定着するようにした画像形成装置も知られている(特許文献1を参照)。
更に、他の中間転写体を備えた画像形成装置には、像担持体上のトナー画像をベルト状の中間転写体上に転写する。そして、その中間転写体上のトナー画像を、加熱ローラと加圧ローラとが中間転写体を介して圧接する定着ニップ部に達する前に中間転写体のベルト内面側に設けた像形成物質一体化手段の面状ヒータにより中間転写体を通して加熱する。加熱して、そのトナー画像を軟化、溶融させることにより結合させて少なくとも一部を結着させて一体化させ、その一体化したトナー画像を定着ニップ部で被記録媒体に転写定着させるようにすることも知られている(特許文献2を参照)。
しかしながら、一般的な画像形成装置では、記録用紙等の被記録媒体上のトナー画像を定着装置で加熱加圧する時、被記録媒体の表面に存在する紙繊維の凹凸に沿ってトナー画像が変形することになる。紙繊維の凹凸の影響でトナー画像への加圧ムラが発生し変形率が異なり、凸部の変形率が大きくなる。特に、表面の粗い被記録媒体の場合、加圧定着後のトナー画像はその被記録媒体表面の凹凸による面積の変形率にバラツキが発生するために粒状性が低下する。
また、被記録媒体の繊維の凹部にあるトナー画像には加圧部材とは非接触又は加圧力が小さいため、変形率が小さくなり、凹凸部でのトナー画像の表面性に差が生じて光沢ムラ等となる。そして、かすれや部分的な定着不良等が発生して形成する画像品質が低下する
然し、中間転写体上のトナー画像をトナー画像側から加熱し加圧することによる課題がある。
加熱ローラの表層、及び中間転写体の表層はともに離型材を使用することになる。これはトナー画像と接触する部材である中間転写体と変形部材、被記録媒体がそれぞれ接触、離反しトナー画像を形成する工程で、より安定させるために使用している。通常は、PFAの四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体、PTFAの四フッ化エチレン共重合体等のフッ素系樹脂材が一般に使用される。
然し、トナー画像を接触加熱する場合、トナー画像の温度は加熱される側から高温となり、溶融しやすくなる。このため高温側である加熱ローラ側のトナー画像が変形しやすく、加熱ローラ側へ密着しやすくなる。その結果、接触加熱後の離反するときに溶融したトナー画像が分離し加熱ローラ側へ付着しオフセットしやすくなり、画像を乱すことがわかった。また、離型材の種類、表面エネルギーの差を変更しても同様に高温側へのオフセットの発生を防止することは困難であった。
粘度を低下させるためには加熱温度を高温にする必要があり、高温に加熱すると上記加熱ローラへのオフセット課題があり、中間転写体の温度も上昇する。そして、その熱が像担持体へ移動し、像担持体の温度が上昇することになる。この温度上昇により像担持体近傍にある部材の温度が上昇しその性能に影響を与えることになる。例えば、現像装置やクリーニング装置内のトナーが加温され凝集や固着する等の不具合が発生する。
また、この課題に対して、特許文献2のように中間転写体上のトナー画像を中間転写体側から加熱する方式が提案されている。
中間転写体上のトナー画像を中間転写体側から加熱するので、トナー画像を転写前に変形させる変形部材より中間転写体の温度が高く加熱されたトナー画像は、中間転写体への付着力が強くなり変形部材へのオフセットを防止することが可能となる。
しかしながら、トナー画像を転写前に変形させる変形部材の温度をより安定して中間転写体の温度より低く維持することが出来なくて、変形部材へのオフセットによる画質低下が発生すると言う不具合が発生していた。
そこで本発明の課題は、このような問題点を解決するものである。即ち、被記録媒体上に転写定着されるトナー画像を変形面積のバラツキが少なく、他装置の性能に悪影響を与えることなく、耐久性にも優れ消費熱量も少なく省資源で低コストである。そして、トナー画像を転写前に変形させる変形部材へのオフセットの発生を防止して高品質のトナー画像を形成する中間転写装置、及びその中間転写装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記トナー画像を転写する2次転写手段を備えることを特徴とする。
請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記過熱移動手段で過熱を移動して温度を低くする前記変形手段で変形する前記トナー画像を被記録媒体に転写する被記録媒体転写手段を備えることを特徴とする。
請求項4に記載の本発明は、請求項1、2又は3に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記変形手段に当接する2次中間転写ベルトを備えることを特徴とする。
請求項6に記載の本発明は、請求項項4又は5に記載の中間転写装置において、前記2次中間転写ローラ又は前記2次中間転写ベルトは、前記加熱手段である自身が発熱する発熱手段を備えることを特徴とする。
請求項7に記載の本発明は、請求項6に記載の中間転写装置において、前記発熱手段は、電磁誘導加熱装置を備えることを特徴とする。
請求項8に記載の本発明は、請求項1乃至7の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、多層構造で少なくとも外側に弾性層を備えることを特徴とする。
請求項10に記載の本発明は、請求項9に記載の中間転写装置において、前記弾性層は、厚さ5μm乃至20μmのフッ素系樹脂材料を備えることを特徴とする。
請求項11に記載の本発明は、請求項8、9又は10に記載の中間転写装置において、前記弾性層は、ユニバーサル硬度の押し込み深さ20μmで、HU1.0N/mm2以下の表面硬度を備えることを特徴とする。
請求項13に記載の本発明は、請求項1乃至12の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記加熱手段は、前記変形手段上のトナー画像変形領域部より上流側の位置から前記中間転写体1上の前記トナー画像を加熱するトナー画像加熱領域部を備えることを特徴とする。
請求項14に記載の本発明は、請求項1乃至13の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記加熱手段は、前記変形手段上の前記トナー画像変形領域部よりも広い前記トナー画像加熱領域部を備えることを特徴とする。
請求項15に記載の本発明は、請求項1乃至14の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、回転可能に保持される変形ローラを備えることを特徴とする。
請求項17に記載の本発明は、請求項1乃至16の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、前記中間転写体上の前記トナー画像の表面側から加圧して変形することを特徴とする。
請求項18に記載の本発明は、請求項1乃至17の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、金属製の芯金を備えることを特徴とする。
請求項19に記載の本発明は、請求項1乃至18の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、フッ素樹脂材料の表層を備えることを特徴とする。
請求項21に記載の本発明は、請求項1乃至19の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段に接触して備えることを特徴とする。
請求項22に記載の本発明は、請求項1乃至21の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記トナー画像を転写する被記録媒体を兼用して備えることを特徴とする。
請求項23に記載の本発明は、請求項1乃至22の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記装置構成部材は、被記録媒体を搬送方向に案内する被記録媒体案内部材を備えることを特徴とする。
請求項24に記載の本発明は、請求項3に記載の中間転写装置において、前記被記録媒体転写手段は、前記中間転写体上の前記トナー画像を挟持して搬送する一対の被記録媒体転写加圧ローラ対を備えることを特徴とする。
請求項26に記載の本発明は、請求項25に記載の中間転写装置において、前記保護部材は、熱伝導率向上剤を含むフエルト形状部材を備えることを特徴とする。
請求項27に記載の本発明は、請求項1乃至26の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記装置構成部材は、前記変形手段のクリーニング部材を備えることを特徴とする。
請求項28に記載の本発明は、請求項1乃至27の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、回転可能に保持される回転体を備えることを特徴とする。
請求項29に記載の本発明は、請求項28に記載の中間転写装置において、前記回転体は、弾性部材の表層を備えることを特徴とする。
請求項31に記載の本発明は、請求項28乃至30の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体は、被記録媒体搬送ローラに対向する位置に接触加圧する被記録媒体搬送ローラを備えることを特徴とする。
請求項32に記載の本発明は、請求項28乃至31の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体の表層は、前記変形手段よりも小さい表層硬度を備えることを特徴とする。
請求項33に記載の本発明は、請求項28乃至32の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体は、前記変形手段よりも大きい直径を備えることを特徴とする。
請求項34に記載の本発明は、請求項1乃至33の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段よりも大きい熱伝導率を備えることを特徴とする。
請求項36に記載の本発明は、請求項1乃至35の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記トナー画像は、粒径が2μm乃至10μmのトナーを備えることを特徴とする。
請求項37に記載の本発明は、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットの形成する前記トナー画像を移動可能な中間転写体上に転写後に変形してから被記録媒体に転写する請求項1乃至36の何れか一項に記載の前記中間転写装置を備えることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態例にかかる中間転写装置10の基本構成図である。
図1において、トナー画像を移動可能な中間転写体上に転写後に変形してから被記録媒体に転写する中間転写装置10は、移動可能に保持されてトナー画像(T)が転写される中間転写体1を備えている。そして、中間転写体1の2次中間転写ベルト11上に保持するトナー画像(T)を加熱する加熱手段2と、加熱手段2の加熱ローラ20で加熱するトナー画像(T)を加圧して変形する回動可能に保持される変形手段3を備えている。更に、変形手段3の回転可能に保持される変形ローラ30の過熱を移動して過熱温度を低くする過熱移動手段4を備えている。
画像形成ユニット101における1次転写装置104の駆動ローラ141と対向して、2次中間転写となる中間転写装置10の2次転写手段5の2次転写ローラ50を設けてある。そして、1次転写ベルト140及び中間転写体1の2次中間転写ベルト11を介して2次転写部(T2)を形成している。
また、2次転写ローラ50と駆動ローラ141の間には、トナー画像(T)のトナー(t)を転写させるために、2次転写ローラ50に電圧を印加して電界を発生させるようになっている。
中間転写体1の2次中間転写ベルト11は、2次転写ローラ50と加熱手段2の加熱ローラ20と被記録媒体転写手段6における被記録媒体転写加圧ローラ対60の中間転写体側転写加圧ローラ61を内包して張架されている。そして、中間転写体1の2次中間転写ベルト11は、変形手段3の変形ローラ30に当接して図示の矢印(A)方向に移動可能に保持されている。
中間転写体側転写加圧ローラ61は、中間転写体1の2次中間転写ベルト11を介して対向する位置に被記録媒体側転写加圧ローラ62を配置している。そして、図示しない加圧手段により被記録媒体側転写加圧ローラ62を中間転写体側転写加圧ローラ61へ加圧して、被記録媒体(P)へトナー画像(T)を転写する3次転写部(T3)を形成している。
ハロゲンヒータ23を内包している加熱手段2の加熱ローラ20は、中間転写体1の2次中間転写ベルト11を介して対向する位置に変形手段3の変形ローラ30を配置している。そして、変形手段3の変形ローラ30上のトナー画像変形領域部(B)より上流側の位置から中間転写体1の2次中間転写ベルト11上のトナー画像(T)を加熱するトナー画像加熱領域部(C)を備えている。
2次中間転写ベルト11と加熱ローラ20の接触開始位置のトナー画像加熱領域部(C)と2次中間転写ベルト11を変形ローラ30で加熱ローラ20に加圧するトナー画像変形領域部(B)で変形部(D)を形成している。
被記録媒体(P)へトナー画像(T)を転写する3次転写部(T3)では、圧力を1Kgf/cm2乃至5kgf/cm2にしている。変形部(D)のトナー画像変形領域部(B)では、圧力を0.5Kgf/cm2乃至3Kgf/cm2にしている。
1次転写ベルト140上に重ね合わせ状態に一次転写された未定着のトナー画像(T)は、駆動ローラ141と2次転写ローラ50で形成する2次転写部(T2)に印加される電圧により2次中間転写ベルト11へ転写される。
2次転写部(T2)から3次転写部(T3)の間の加熱制御された加熱手段2の加熱ローラ20の熱により加熱された2次中間転写ベルト11の熱によりトナー画像(T)は、2次中間転写ベルト11側から加熱される。その後、トナー画像(T)は、変形部(D)の変形手段3の変形ローラ30により加圧されて延転変形して面積率を拡大する。
その後、変形されたトナー画像(T)の3次転写部(T3)へ突入するタイミングにあわせて、被記録媒体(P)を供給する。そして、被記録媒体(P)と加熱変形され加熱軟化状態のトナー画像(T)を侠圧することで被記録媒体(P)へ転写される。そして、トナー画像(T)を転写された被記録媒体(P)は、画像形成装置100の定着装置105の定着ローラ150と加圧ローラ151のニップ部(N)へ搬送され、被記録媒体(P)にトナー画像(T)が定着される。
中間転写体1の2次中間転写ベルト11は、内側から加熱するので加熱効率を考慮すると薄いほど効果的である。然し、回動して移動する寿命を考慮して選択する必要がある。
また、弾性層13は、被記録媒体(P)の表面に追従させる目的があり3次転写部(T3)の転写性確保にも有効である。
例えば、粗い被記録媒体(P)の表面粗さは、Rzで50μmのものも存在する。中間転写装置10で変形して薄層となるトナー画像(T)を、その被記録媒体(P)の表面に転写するには、3次転写部(T3)の加圧力を大きくする。又は、トナー画像(T)をより軟化するために、2次中間転写ベルト11をより加熱することになる。
然し、このような問題の発生を防止するため、中間転写装置10において、中間転写体1の2次中間転写ベルト11及び図8に図示する2次中間転写ローラ12は、被記録媒体(P)の表面凹凸に追従する部材が使用されている。
そこで、被記録媒体(P)と接触する中間転写体1の2次中間転写ベルト11及び図8に図示する2次中間転写ローラ12の弾性層13の表面硬度として、押し込み深さ20μmで、HU1.0N/mm2以下を用いる。
又は、中間転写装置10では、トナー画像(T)の安定した離型性と劣化防止のため、さらに表層として弾性層13を厚さ5μm乃至20μmのフッ素系樹脂系材料であるPFAの四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂やPTFEの四フッ化エチレン共重合体樹脂でチューブ形状に形成しても有効である。
変形部(D)における変形手段3の変形ローラ30は、金属製の芯金31とフッ素系樹脂材料であるPFAの四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂やPTFEの四フッ化エチレン共重合体樹脂をコートした表層32を形成している。
加熱手段2の加熱ローラ20は、変形手段3の変形ローラ30上のトナー画像変形領域部(B)よりも広いトナー画像加熱領域部(C)を備えている。そして、このトナー画像加熱領域部(C)は、中間転写体1の2次中間転写ベルト11の内周面から外周面への熱伝達の遅れに対応した時間以上の広い領域にする。
従って、トナー画像(T)の加熱温度を十分変形させるために必要な軟化温度にすることができ、より効率的に変形させることが出来る。
また、対向する変形手段3の変形ローラ30と加熱手段2の加熱ローラ20で加圧しているので安定して中間転写体1の2次中間転写ベルト11上のトナー画像(T)を加圧することが出来る。
従って、トナー画像(T)を安定して変形して、トナー画像(T)の変形にバラツキのない高品質なトナー画像(T)を形成することが出来る。
このとき、トナー画像(T)の温度は、中間転写体1の2次中間転写ベルト11との接触面側が変形手段3の変形ローラ30との接触面より高温になっている。
このため、変形部(D)におけるトナー画像変形領域部(B)で加圧されるトナー画像(T)は変形し温度の高い中間転写体1の2次中間転写ベルト11側のトナー画像(T)がより変形する。このため、中間転写体1の2次中間転写ベルト11とトナー画像(T)の密着性が高くなることで、トナー画像(T)との付着力が変形手段3の変形ローラ30とトナー画像(T)の付着力より大きい状態となる。
従って、変形部(D)におけるトナー画像変形領域部(B)で変形されるトナー画像(T)は、変形手段3の変形ローラ30へトナー画像(T)の付着を防止する効果が得られ、異常画像の発生を防止することが出来る。
よりこの効果を得るには、変形部(D)におけるトナー画像変形領域部(B)から3次転写部(T3)までに移動する時間と距離を短くする。そして、トナー画像(T)からの放熱を少なくして、トナー画像(T)の温度を維持するので、より付着しやすい効果が得られる。
加熱移動手段4の、例えば、ヒートパイプは、変形手段3の変形ローラ30と非接触で接近、又は、接触して配置されている。この非接触で接近、又は、接触により変形手段3の変形ローラ30の過熱が加熱移動手段4のヒートパイプへ移動して放熱される。
尚、加熱移動手段4は、変形手段3の変形ローラ30と非接触で接近するように配置することにより、変形手段3の変形ローラ30や加熱移動手段4に摺擦傷等の発生を防止して、高品質のトナー画像(T)を形成することが出来る。
又は、加熱移動手段4は、変形手段3の変形ローラ30と接触して配置することにより、変形手段3の変形ローラ30の過熱が、更に、効率良く移動して放熱される。
従って、変形手段3の変形ローラ30へのトナー(t)のオフセットを確実に防止することが出来る。
トナー画像(T)を作成する場合、その目標とするトナー(t)の量は、画像濃度が一つの目標となる。画像濃度は、一般的反射濃度を意味する。その画像濃度を満足するトナー(t)の量は、被記録媒体(P)の種類により適正値が異なる。
それは、被記録媒体(P)の表面性に寄与するところが大きく、表面粗さが粗いものほど目標の画像濃度を得るにはトナー(t)の量を多く必要とする。被記録媒体(P)へトナー画像(T)を転写すると被記録媒体(P)の表面粗さの凹凸が影響し、凹部へトナー(t)が入り込むため100%のベタ画像ではそのトナー面積率が低くなるためである。
例えば、トナー(t)の粒径6μmを用いてトナー量0.4mg/cm2で100%ベタ画像を作成する場合、トナー画像(T)を転写後は転写平滑性の高い(Rz2μm)被記録媒体(P)では、トナー面積率は90%である。これに対して、平滑性の悪い(Rz50μm)被記録媒体(P)では80%となる。定着部で変形後の面積は高平滑97%で低平滑は82%と変形率は小さくなる。そこで、目標とする画像濃度を得るには、0.5mg/cm2のトナー(t)量が必要であった。
中間転写装置10では、トナー画像の変形部(D)では、トナー画像変形領域部(B)までにトナー画像(T)のトナー(t)を加熱し軟化した状態で、更にトナー画像変形領域部(B)で平滑な部材上で加圧変形している。従って、トナー画像(T)のトナー(t)への加圧にバラツキが小さくなり、トナー画像(T)の変形は大きく安定したものとなる。このため、トナー面積率を満足するために必要であったトナー(t)の量を低減することが出来る。また、被記録媒体(P)によらず、同じトナー(t)の量でトナー画像(T)を作成できる効果がある。
中間転写装置10は、トナー画像(T)を変形してトナー面積率を向上するために、加熱及び加圧してトナー画像(T)を変形している。そして、トナー(t)の粒径を小さくすることで、2次転写部(T2)での転写後のトナー面積率は高くなるのでトナー画像(T)を変形させるための加熱と加圧を少なくすることが出来る。加熱を少なくすることで、熱エネルギーを低減できて省資源となる。そして、2次転写部(T2)を介した画像形成ユニット101への熱の移動を低減することも出来る。
また、加圧を小さくすることで、部材の寿命を向上させて耐久性にも優れ、トナー(t)の粒径も小さくすることが出来る。また、変形率を維持することで、使用するトナー(t)の量を低減することも出来る。
然し、トナー(t)の粒径が小さい場合に、変形後のトナー(t)の層は、より薄層となるため表層が粗い被記録媒体(P)の場合、トナー(t)との接触面積が小さくなるため転写性が低下することになる。このため、トナー画像(T)のトナー(t)の粒径は2μm乃至10μmを使用する。
図2において、中間転写装置10において、過熱移動手段4は、トナー画像(T)を転写する被記録媒体(P)を兼用して備えている。
変形されたトナー画像(T)の3次転写部(T3)へ突入するタイミングにあわせて、被記録媒体(P)を画像形成装置100のカセット130から被記録媒体案内部材42、43を通過し3次転写部(T3)へ供給する。そして、被記録媒体(P)と加熱変形され加熱軟化状態のトナー画像(T)を侠圧することで被記録媒体(P)へ転写される。転写後に、トナー画像(T)を転写された被記録媒体(P)は、画像形成装置100の定着装置105の定着ローラ150と加圧ローラ151のニップ部(N)へ搬送され、被記録媒体(P)にトナー画像(T)が定着される。
加熱移動手段4である装置構成部材40の被記録媒体案内部材42、43は、被記録媒体(P)の最大サイズに対応した長さで金属製の板材で形成されている。そして、装置構成部材40の被記録媒体案内部材42、43は、装置本体に固定され、加熱移動手段4となる被記録媒体(P)を3次転写部(T3)へ搬送する加熱移動手段4となる被記録媒体搬送経路41を形成している。
このとき、加熱移動手段4となる被記録媒体(P)は、変形手段3の変形ローラ30と非接触で接近、又は、接触しながら搬送される。この非接触で接近、又は、接触により変形手段3の変形ローラ30の過熱が被記録媒体(P)又は被記録媒体搬送経路41へ移動し被記録媒体(P)と被記録媒体搬送経路41が加熱されて放熱される。
従って、変形手段3の変形ローラ30へのトナー(t)のオフセットを部材の兼用により低コストで確実に防止することが出来る。更に、予め被記録媒体(P)が加熱されているので3次転写部(T3)で加熱変形されたトナー画像(T)と接触する際にトナー画像(T)と被記録媒体(P)の温度差が低減するためトナー画像(T)の温度が急激に低下しない。そして、トナー画像(T)は軟らかい状態で被記録媒体(P)と接触するので被記録媒体(P)との密着性が向上し、被記録媒体(P)への転写性が向上して高品質のトナー画像(T)を形成する中間転写装置10を提供することが出来る。
図3において、過熱移動手段4が変形手段3に安定して非接触で接近、又は、接触して配置することが出来る兼用する装置構成部材40は、被記録媒体(P)を搬送方向に案内する被記録媒体案内部材42、43を備えている。そして、被記録媒体案内部材42は、変形手段3の変形ローラ30と少なくとも当接する箇所に摺擦面を保護する熱伝導率向上剤を含むフエルト形状部材からなる保護部材44を備えている。
3次転写部(T3)へ被記録媒体(P)を搬送案内する被記録媒体案内部材42と被記録媒体案内部材43は、少なくとも最大画像サイズの長さで金属性の板材で形成されて、所定の間隔で対向配置されている。そして、搬送される被記録媒体(P)が中間転写体1の中間転写ベルト11へ接触することなく被記録媒体側転写加圧ローラ62に被記録媒体(P)の先端が接触し、突入するように案内する被記録媒体搬送経路41を形成している。また、上方に位置する被記録媒体案内部材42は、変形手段3の変形ローラ30と非接触で接近、又は、接触するように配置している。
搬送される被記録媒体(P)は、被記録媒体案内部材42と被記録媒体案内部材43の間を通り、3次転写部(T3)で加熱変形されたトナー画像(T)を被記録媒体(P)へ転写する。
このように変形手段3の変形ローラ30に被記録媒体案内部材42を非接触で接近、又は、接触して配置する。そして、変形手段3の変形ローラ30の過熱を、部品を追加することなく、兼用する被記録媒体案内部材42に低コストで移動することが出来る。
そして、上述した変形手段3の変形ローラ30と被記録媒体(P)との非接触で接近、又は、接触する配置方式では、その被記録媒体(P)のサイズにより軸方向にばらつきが生じるが、これを防止することが出来る。
従って、変形手段3の変形ローラ30の温度を中間転写体1の中間転写ベルト11の温度より低く維持することが出来る。更に、過熱移動手段4は、被記録媒体搬送経路41の部品である被記録媒体案内部材42、43を兼用している。従って、被記録媒体(P)の被記録媒体案内部材42、43と接触、及び搬送により被記録媒体(P)へ被記録媒体案内部材42、43から熱が効率よく移動する。更に、被記録媒体(P)の搬送移動による被記録媒体搬送経路41の内外への空気の流れが発生することによる過熱の放熱作用があり被記録媒体案内部材42、43の冷却効果は大きい。
即ち、変形手段3の変形ローラ30へのトナーのオフセットを防止し、異常画像のない安定した画質のトナー画像(T)を得ることが出来る。被記録媒体(P)への過熱の移動により、上述したトナー画像(T)のトナー(t)の被記録媒体(P)への転写性の向上となる。
被記録媒体案内部材42の変形手段3の変形ローラ30と少なくとも接触して当接する個所には、変形手段3の変形ローラ30との摺擦面による傷等の発生を防止して保護する保護部材44を備えることが望ましい。そして、保護部材44には、カーボン等を含有したフエルト形状部材を用いて熱伝導率を大きくすることで、上記効果を更に確実に維持することが出来る。
図4において、中間転写装置10は、過熱移動手段4が兼用する装置構成部材40は、被記録媒体搬送経路41を構成する被記録媒体案内部材42、43に限定するものでない。変形手段3の変形ローラ30の表面をクリーニングするクリーニング部材45を備えて、変形手段3の変形ローラ30の過熱をクリーニング部材45に移動することが出来る。
従って、変形手段3の変形ローラ30の温度を中間転写体1の中間転写ベルト11の温度より低く維持することが出来る。更に、過熱移動手段4は、クリーニング部材45を兼用して低コストで変形手段3の変形ローラ30へのトナーのオフセットを防止し、異常画像のない安定した高品質のトナー画像(T)を得ることが出来る。
図5において、中間転写装置10の過熱移動手段4は、回転可能に保持される回転体46を備えている。そして、過熱移動手段4の回転体46は、変形手段3の変形ローラ30と非接触で接近、又は、接触するように当接して配置している。
過熱移動手段4の回転体46の下方には、所定の間隔で被記録媒体案内部材42、43を配置し、被記録媒体搬送経路41を構成している。回転体46は、変形手段3の変形ローラ30の回転方向に従動回転するようになっている。
従って、変形手段3の変形ローラ30は、過熱移動手段4の回転体である回転体46と非接触で接近、又は、接触するように当接して配置しているので、回転体46の表面積全体で変形ローラ30と接近、又は、当接する。そして、回転体46の表面積全体で変形ローラ30と接近、又は、当接するので接近面積、又は、接触面積が多くなり、変形ローラ30の過熱の移動量を多くすることが出来る。
更に、過熱移動手段4の回転ローラ46の回転方向は、被記録媒体(P)の図示の矢印(E)方向の移動方向と同じ、図示の矢印(F)方向の3次転写部(T3)方向へ回転する。そして、被記録媒体案内部材43を回転ローラ46と当接する構成とし、被記録媒体(P)と確実に接触させる構成とすることで、回転体46の過熱を被記録媒体(P)へ安定して移動することが出来る。よって、変形ローラ46の温度を低温に維持すると、共に3次転写部(T3)でのトナー画像(T)の転写性を向上させることが出来る。
更に、過熱移動手段4の回転体46は、シリコンゴム等を用いる弾性部材の表層47を備えている。過熱移動手段4の回転体46が弾性部材の表層47を用いて、変形手段3の変形ローラ30よりも小さい表層硬度を備えている。そして、変形手段3の変形ローラ30と接触して当接することにより接触幅が大きくなるために、より変形ローラ30から回転体46への過熱の移動が多くすることが出来る。そして、変形手段3の変形ローラ30の温度を低温に維持することが出来る。
図6において、中間転写装置10の過熱移動手段4の回転体46は、被記録媒体(P)を図示の矢印(E)方向の搬送方向に搬送する被記録媒体搬送ローラ48を備えている。そして、被記録媒体搬送ローラ48に対向する位置に接触加圧する被記録媒体搬送ローラ49を配置して、その接触部に被記録媒体(P)を3次転写部(T3)へ搬送する被記録媒体搬送経路41を形成している。
過熱移動手段4の回転体46は、被記録媒体(P)を3次転写部(T3)へ搬送する被記録媒体搬送ローラ48、49を兼用している。
過熱移動手段4の回転体46が被記録媒体搬送ローラ48、49を兼用することで、被記録媒体(P)と安定して接触するので回転体46の熱を被記録媒体(P)へ安定して移動することが出来る。よって、変形手段3の変形ローラ30の温度を低温に維持すると、共に3次転写部(T3)でのトナー画像(T)の転写性を向上させることが出来る。
上述した中間転写装置10では、過熱移動手段4である被記録媒体(P)、装置構成部材40等又は回転体46の部材は、変形手段3の変形ローラ30に非接触で接近、又は、接触する。そして、変形手段3の変形ローラ30は、過熱を非接触で接近、又は、接触する部材へ移動することで、中間転写体1の2次中間転写ベルト11より温度を低温に維持する。これにより、変形手段3の変形ローラ30へのトナー(t)のオフセットを防止し、不良のトナー画像(T)の発生を防止している。
更に、変形手段3の変形ローラ30の表層部材よりも、非接触で接近、又は、接触させて配置している過熱移動手段4の部材の材質特性として熱伝導率を大きくする。そして、過熱移動手段4の熱伝導率が大きいので、変形手段3の変形ローラ30は、過熱移動手段4の部材への過熱を確実に早く移動することが出来て、中間転写体1の2次中間転写ベルト11より温度を低温に維持することが出来る。
過熱移動手段4である被記録媒体(P)、装置構成部材40の被記録媒体案内部材42等又は回転体46の部材は、変形手段3の変形ローラ30よりも熱容量を大きくする。そして、過熱移動手段4の熱容量が大きいので、変形手段3の変形ローラ30は、過熱移動手段4の部材への過熱の移動を安定に維持できるので、中間転写体1の2次中間転写ベルト11の温度より低温に確実に維持することが出来る。
更に、過熱移動手段4である回転体46の被記録媒体搬送ローラ48は、変形手段3の変形ローラ30よりも小さい表層硬度を備えている。
過熱移動手段4である回転体46の被記録媒体搬送ローラ48は、変形手段3の変形ローラ30よりも表層硬度を小さくすることで、変形ローラ30との接触面積が大きくなるので過熱の移動が多くなる。よって、変形手段3の変形ローラ30の過熱を確実に早く移動でき、中間転写体1の2次中間転写ベルト11の温度より低温に維持できる。また、被記録媒体搬送ローラ48の場合は、被記録媒体(P)との接触でも低硬度による接触面積が拡大して、被記録媒体(P)への過熱の移動が多くなり、放熱及び3次転写部(T3)の転写性を向上することが出来る。
図7において、中間転写装置10の過熱移動手段4の回転体46は、変形手段3の変形ローラ30の直径と異なり、変形手段3の変形ローラ30の直径よりも大きい直径を備えている。
過熱移動手段4の回転体46は、変形手段3の変形ローラ30の直径よりも大きく構成し、弾性部材の表層47を備えている。このため、変形手段3の変形ローラ30よりも過熱移動手段4の回転体46の方が、もつ熱容量が大きいので変形手段3の変形ローラ30からの過熱の移動の維持がしやすくなる。
また、過熱移動手段4の回転体46に弾性部材の表層47を用いているので、更に、過熱の移動の効果がある。更に、回転体46が、被記録媒体(P)を搬送する構成としているので、その接触幅が大きくなり、より被記録媒体(P)への過熱を移動できる効果がある。
よって、変形手段3の変形ローラ30の温度を中間転写体1の2次中間転写ベルト11より低温に維持し、被記録媒体(P)の温度を高くすることが可能となる。そして、変形手段3の変形ローラ30へのトナー(t)のオフセットの防止、及び、トナー画像(T)の被記録媒体(P)への転写性を向上することが可能で、異常画像のない高品質なトナー画像(T)を形成することが出来る。
図8において、中間転写体1は、変形手段3の変形ローラ30に当接する2次中間転写ローラ12を備えている。そして、2次中間転写ローラ12は、加熱手段2である自身が発熱する発熱手段21の電磁誘導加熱装置(IHコイル)22を備えている。
中間転写体1は、前述した2次中間転写ベルト11に限定されるものでなく、2次中間転写ローラ12のようにローラ構成としてもその効果は同様である。
また、加熱方式も前述のハロゲンヒータ23に限定するものではなく、中間転写体1側から中間転写体1上のトナー画像(T)を加熱する方式であれば、その効果は同様である。例えば、2次中間転写ローラ12を誘導加熱方式の自身が発熱する発熱手段21の電磁誘導加熱装置(IHコイル)22で加熱すると、2次中間転写ローラ12を構成する加熱層を直接加熱するのでトナー画像(T)側の表面温度を急速に加熱することが可能になる利点がある。
従って、被記録媒体(P)上に転写定着されるトナー画像(T)を変形面積のバラツキが少なく、他装置の性能に悪影響を与えることなく、耐久性にも優れ消費熱量も少なく省資源で低コストである。そして、トナー画像(T)を転写前に変形させる変形部材へのオフセットの発生を防止して高品質のトナー画像(T)を形成する中間転写装置10を提供することが出来る。
図9において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置100は、被記録媒体(P)に記録画像を形成する画像形成ユニット101と、画像形成ユニット101の形成するトナー画像(T)を移動可能な中間転写体1上に転写後に変形してから被記録媒体(P)に転写する請求項1乃至36の何れか一項に記載の中間転写装置10を備えている。
画像形成装置100であるタンデム型カラー複写機は、装置本体中央部に画像形成ユニット101と、中間転写装置10と、その上方に原稿画像読取ユニット102と、その下方に被記録媒体給送ユニット103を設けている。
画像形成ユニット101には、水平方向に延びる転写面を有する1次転写ベルト140を、駆動ローラ141と従動ローラ142の間に張架して図示の矢示(G)方向に回動可能に保持する1次転写装置104を備えている。
1次転写ベルト140の転写面上には、各色のトナー(t)による潜像を表面に形成するドラム状の感光体110が配置されている。感光体110の各イエロー感光体110(Y)、マゼンタ感光体110(M)、シアン感光体110(C)、ブラック感光体110(Bk)を、1次転写ベルト140の図示の矢示(G)方向の移動方向に沿って間隔を置いて並置している。
そして、各現像装置113(Y、M、C、Bk)には、それぞれ現像する色に対応したカラーのトナー(t)が収容されている。従動ローラ142と対向する位置には、1次転写ベルト140の表面をクリーニングする1次転写ベルトクリーニング装置143を設けている。
被記録媒体給送ユニット103のカセット130に載置される被記録媒体(P)は、給送ローラ131、搬送ローラ対132、レジストローラ133を用いて図示の矢印(J)方向の中間転写装置10の3次転写部(T3)に搬送する。そして、3次転写部(T3)を通過後、定着装置105へ搬送する。
定着ローラ150は、金属製の芯金に弾性層を持ち、0.1mm乃至0.5mmのシリコンゴム層を設けている。更に、表面に離型性向上のためにシリコンオイルのような離型剤を塗布したり、フッ素系樹脂の層を施したものが使用される。
ここではフッ素系樹脂層は表層硬度を低硬度にするために10μmのPFAの四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂チューブを使用している。シリコン層のみでも低硬度であるが、その耐久性を考慮すると、薄層のフッ素系樹脂の使用が効果的である。
ここで言う低硬度とは微小硬度であり、例えば、使用温度におけるユニバーサル硬度において、被記録媒体(P)の粗さに対応した押し込み深さ20μmで、HU1.0N/cm2以下が好ましい。薄層となったトナー画像(T)を被記録媒体(P)の凹凸へ追従させる効果がある。
画像形成装置100のタンデム型カラー複写機は、作像動作を開始させると、フルカラーの画像形成時には、イエロー感光体110(Y)の表面がイエロー帯電装置111(Y)により一様に帯電される。
そして、その帯電面にイエロー書き込み装置112(Y)による光書き込みが原稿画像読取ユニット102からの原稿(O)の画像情報に基づいて行われ、そこにイエロー(Y)色に対応した静電潜像が形成される。
その静電潜像は、イエロー(Y)のトナー(t)を収容したイエロー現像装置113(Y)により現像されて可視像のトナー画像(T)となる。そのトナー画像(T)は、所定のバイアスが印加されたイエロー1次転写ローラ114(Y)により、1次転写部(T1)で1次転写ベルト140上に1次転写される。
同様に、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色に対応する各マゼンタ感光体110(M)、シアン感光体110(C)、ブラック感光体110(Bk)上にもそれぞれ対応する色のトナー(t)でトナー画像(T)が形成される。これらの図示及び説明は重複するので省略するが、そのマゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色のトナー(t)でトナー画像(T)が1次転写ベルト140上の1次転写部(T1)で順次重ね合わせ状態に一次転写される。
また、各色のトナー画像(T)の転写後に、各感光体110(Y、M、C、Bk)の電位が図示しない除電ランプにより除電されて初期化され、次の作像工程に備えられようになっている。
1次転写ベルト140上に重ね合わせ状態に一次転写されたカラーのトナー画像(T)は、駆動ローラ141と2次転写ローラ50との間に印加されるバイアスにより、2次転写部(T2)で中間転写体1側に静電気力で2次転写される。
中間転写体1の2次中間転写ベルト11へ2次転写されるトナー画像(T)は、加熱手段2の加熱ローラ20と変形手段3の変形ローラ30との間の変形部(D)に搬送される。
その後、中間転写体1の2次中間転写ベルト11上のトナー画像(T)は、被記録媒体転写手段6の中間転写体側転写加圧ローラ61と被記録媒体側転写加圧ローラ62との間の3次転写部(T3)に搬送される。
中間転写体1の2次中間転写ベルト11上のトナー画像(T)が3次転写部(T3)のニップ部(N)に突入するタイミングに合わせ、被記録媒体給送ユニット103のカセット130の給送ローラ131が回転を開始する。そして、カセット130内の被記録媒体(P)が、最上位から1枚ずつ分離されて図示の矢印(J)方向に給送される。
その給送される被記録媒体(P)は、搬送ローラ対132により停止状態にあるレジストローラ対133まで搬送されて一旦停止する。そして、そのレジストローラ対133に先端が突き当てられて斜め送りのスキューが修正されて、中間転写体1の2次中間転写ベルト11上のトナー画像(T)の先端と一致するタイミングで3次転写部(T3)に向けて送り出される。
中間転写体1の2次中間転写ベルト11上からトナー画像(T)が転写された後の被記録媒体(P)は定着装置105へ搬送される。その後、排紙トレイ106に排出されて収納される。
従って、被記録媒体(P)上に転写定着されるトナー画像(T)を変形面積のバラツキが少なく、他装置の性能に悪影響を与えることなく、耐久性にも優れ消費熱量も少なく省資源で低コストである。そして、トナー画像(T)を転写前に変形させる変形部材へのトナー(t)のオフセットの発生を防止して高品質のトナー画像(T)を形成する中間転写装置10を備える画像形成装置100を提供することが出来る。
Claims (37)
- トナー画像を移動可能な中間転写体上に転写後に変形してから被記録媒体に転写する中間転写装置において、移動可能に保持されてトナー画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上に保持する前記トナー画像を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱する前記トナー画像を加圧して変形する回動可能に保持される変形手段と、前記変形手段の過熱を移動して過熱温度を低くする過熱移動手段を備え、該過熱移動手段は、前記中間転写装置又は前記中間転写装置を備える画像形成装置を構成する装置構成部材を兼用して備え、該装置構成部材は、被記録媒体を搬送する被記録媒体搬送経路を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記トナー画像を転写する2次転写手段を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1又は2に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記過熱移動手段で過熱を移動して温度を低くする前記変形手段で変形する前記トナー画像を被記録媒体に転写する被記録媒体転写手段を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1、2又は3に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記変形手段に当接する2次中間転写ベルトを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1、2又は3に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、前記変形手段に当接する2次中間転写ローラを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項4又は5に記載の中間転写装置において、前記2次中間転写ローラ又は前記2次中間転写ベルトは、前記加熱手段である自身が発熱する発熱手段を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項6に記載の中間転写装置において、前記発熱手段は、電磁誘導加熱装置を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至7の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記中間転写体は、多層構造で少なくとも外側に弾性層を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項8に記載の中間転写装置において、前記弾性層は、厚さ0.05mm乃至0.5mmのシリコンゴム材を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項9に記載の中間転写装置において、前記弾性層は、厚さ5μm乃至20μmのフッ素系樹脂材料を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項8、9又は10に記載の中間転写装置において、前記弾性層は、ユニバーサル硬度の押し込み深さ20μmで、HU1.0N/mm2以下の表面硬度を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至11の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記加熱手段は、前記中間転写体上の前記トナー画像を前記中間転写体側から加熱することを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至12の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記加熱手段は、前記変形手段上のトナー画像変形領域部より上流側の位置から前記中間転写体1上の前記トナー画像を加熱するトナー画像加熱領域部を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至13の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記加熱手段は、前記変形手段上の前記トナー画像変形領域部よりも広い前記トナー画像加熱領域部を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至14の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、回転可能に保持される変形ローラを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至15の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、前記加熱手段による前記中間転写体の外周面への加熱温度が最も高温となる箇所に配置する高温配置位置を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至16の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、前記中間転写体上の前記トナー画像の表面側から加圧して変形することを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至17の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、金属製の芯金を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至18の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記変形手段は、フッ素樹脂材料の表層を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至19の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段に非接触で接近して備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至19の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段に接触して備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至21の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記トナー画像を転写する被記録媒体を兼用して備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至22の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記装置構成部材は、被記録媒体を搬送方向に案内する被記録媒体案内部材を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項3に記載の中間転写装置において、前記被記録媒体転写手段は、前記中間転写体上の前記トナー画像を挟持して搬送する一対の被記録媒体転写加圧ローラ対を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項23に記載の中間転写装置において、前記被記録媒体案内部材は、前記変形手段と少なくとも当接する箇所に摺擦面を保護する保護部材を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項25に記載の中間転写装置において、前記保護部材は、熱伝導率向上剤を含むフエルト形状部材を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至26の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記装置構成部材は、前記変形手段のクリーニング部材を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至27の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、回転可能に保持される回転体を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項28に記載の中間転写装置において、前記回転体は、弾性部材の表層を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項28又は29に記載の中間転写装置において、前記回転体は、被記録媒体を搬送方向に搬送する被記録媒体搬送ローラを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項28乃至30の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体は、被記録媒体搬送ローラに対向する位置に接触加圧する被記録媒体搬送ローラを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項28乃至31の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体の表層は、前記変形手段よりも小さい表層硬度を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項28乃至32の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記回転体は、前記変形手段よりも大きい直径を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至33の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段よりも大きい熱伝導率を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至34の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記過熱移動手段は、前記変形手段よりも大きい熱容量を備えることを特徴とする中間転写装置。
- 請求項1乃至35の何れか一項に記載の中間転写装置において、前記トナー画像は、粒径が2μm乃至10μmのトナーを備えることを特徴とする中間転写装置。
- 被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットの形成する前記トナー画像を移動可能な中間転写体上に転写後に変形してから被記録媒体に転写する請求項1乃至36の何れか一項に記載の前記中間転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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