JP5239763B2 - 転写装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を被転写体に転写する転写装置と、その転写装置を備えたプリンタ，ファクシミリ装置（ＦＡＸ），複写機，複合機を含む画像形成装置に関する。

複数の感光体ドラム等の像担持体上に順次形成されるイエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｂ）の各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次１次転写し、重ね合わせてフルカラーのトナー像を形成し、その中間転写ベルト上のフルカラーのトナー像を、搬送されてきた記録媒体上へ２次転写ローラによって２次転写してカラー印刷するプリンタ，ＦＡＸ，複写機，複合機を含む画像形成装置が広く用いられている。

このような画像形成装置における転写装置として、従来、例えば特許文献１に見られるように、２次転写ローラにトナー像と逆の極性の転写電流を流し、２次転写ローラの対向ローラにトナー像と同極性の電流を流すことによってトナー像が記録媒体側に引き付けられるような方向の転写電界を形成し、その転写電界により、トナー像を中間転写ベルト上から記録媒体上に２次転写することが行われていた。

また、上述の２次転写ローラに電流を流す手段として、例えば特許文献２に見られるように、２次転写ローラの導電軸を支持する導電性軸受部と電源からの接続端子との間を板バネ状の導電部材を介して接触させることにより、導電性軸受部と接続端子との間の電気的接続を確保し、その電気的接続を確保するために部品の寸法公差や組み付け公差、あるいは熱膨張による形状変化などの寸法変化分を板バネの弾性力で吸収するようにした転写装置があった。
特開２００７−３２８３１７号公報 特開２００７−３０７７１０号公報

しかしながら、この特許文献２に記載されている転写装置のように、２次転写ローラと電源からの接続端子との間の電気的接続を確保するために板バネ状の部材を用いた場合、板バネ状の部材に塑性変形を起こすような応力がかかると、その部材の弾性力が低下して導通状態がとり難くなるという問題があった。
また、板バネ状の部材は、導電性軸受部とは面接触ではなく点接触や線接触状態になるので、導電性軸受部と接続端子との間隔がある程度大きい場合、板バネ形状では２次転写ローラを記録媒体が通過する際の衝撃などによって、板バネ状の部材と導電性軸受部との電気的な接触が強弱を繰り返すことにより導通不良などが発生して、転写電流が不安定になることがあった。

この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、転写ローラのような回転するローラにその軸端部から給電して電流を流す際に、その電気的接続部を構成する部材に寸法公差や寸法変化があったり、動作時に衝撃が加わったりしても、常に安定した給電状態を保てるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、像担持体上のトナー像を被転写体に転写するために用いられるローラと、該ローラの軸端部を回転可能に支持する軸受と、該軸受を保持する端部保持部材とを備え、該端部保持部材に、電源から前記ローラに給電するためのリード端子を設けた転写装置において、
上記端部保持部材に上記リード端子と接続した導電部材を設け、その導電部材と上記軸受の端面との間に導電性密着部材を介在させ、その導電性密着部材が上記ローラの軸線方向に弾性力を有し、上記導電部材と軸受の端面とにそれぞれ密着することを特徴とする。

上記導電性密着部材が導電性スポンジであるとよい。
上記軸受が、上記端部保持部材に固着される外輪と上記ローラの軸端部を嵌入させて固着する内輪と、その外輪と内輪との間に介在するボール又はローラとからなるころがり軸受であり、上記導電部材と上記ころがり軸受における外輪の端面との間にのみ上記導電性密着部材を介在させるようにするとよい。

上記端部保持部材に、上記リード端子と導電部材と軸受と導電性密着部材とを一体的に設けて端部保持部材ユニットを構成することができる。
上記像担持体が中間転写ベルトであり、上記ローラが前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体（被転写体）に転写するための２次転写ローラ又は２次転写対向ローラであってもよい。
この発明による画像形成装置は上記いずれかの転写装置を備えている。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、この発明による転写装置を備えた画像形成装置の一実施形態について説明する。
図２はその画像形成装置の主要部の概略構成図である。この画像形成装置は、プリンタ，ファクシミリ装置（ＦＡＸ），複写機，複合機等のいずれでもよい。

この図２に示す画像形成装置は、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｂ）の４つの画像形成手段７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｂを水平方向に並べて配置したタンデム型中間転写方式の画像形成部（以下「タンデム画像形成部」と略称する）を備えている。
このタンデム画像形成部において、個々のトナー像形成手段である画像形成手段７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｂは、ドラム状の像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂの周囲に、帯電装置２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂ、現像ユニット４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂ、感光体クリーニング装置６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｂ、除電装置（公知なので図示を省略する）を備えている。
但し、これら４つのカラー順は一例であり、これに限定されるものではない。

上記タンデム画像形成部の上には露光装置３が設けられている。この露光装置３は、４つのレーザ光源からの光ビームをポリゴンミラー等の光偏向器でそれぞれ偏光走査し、４系統の走査結像用光学系を介して各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂにそれぞれレーザ光Ｌｙ，Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｂを照射して露光し、その各表面に静電潜像を書き込む光走査式の露光装置である。しかし、これに代えて、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像素子アレイ（いずれも公知なので図示を省略する）を主走査方向に配置して、ＬＥＤアレイからの光で各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂを露光して静電潜像を書き込むライン状の露光装置等を設けてもよい。

一方、タンデム画像形成部の下側には転写装置１０が配設されており、この転写装置１０には、複数のローラに張架された無端ベルト状の中間転写ベルト１１を設けている。
この中間転写ベルト１１は、被転写体であって像担持体でもある中間転写体であり、複数のローラ１４、１５，１６に掛け回され、その複数のローラのうち駆動ローラ１４の回転軸には駆動源としての駆動モータ（公知なので図示を省略する）が連結されている。
その駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１１が矢示ａで示すように図２における時計回りに回動するとともに、支持ローラ１５や２次転写対向ローラ１６が従動回転する。

中間転写ベルト１１は、ポリイミド（ＰＩ），ポリカーボネート（ＰＣ），フッ素系樹脂，シリコン系樹脂等を含む樹脂材に、カーボン，金属錯体等を含む導電粒子を分散させた半導電性材料からなり、これらのうちの１種類の材料による単層のベルト、あるいは、異なる材料からなる複数の層を積層させた多層構造のベルトである。
また、中間転写ベルト１１の内側（裏面側）には、感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂとそれぞれ対向して、各感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１１上に１次転写するための１次転写装置（１次転写ローラを主体とする）５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂを設けている。

その１次転写装置５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂより中間転写ベルト１１の回動方向（矢示ａ方向）の下流側の所定位置における中間転写ベルト１１内側（裏面側）には、２次転写対向ローラ（「斥力ローラ」ともいう）１６が設けられている。
この２次転写対向ローラ１６と中間転写ベルト１１を挟んで対向する位置には、２次転写ローラ２２が設けられており、２次転写対向ローラ１６とともに中間転写ベルト１１を挟持して２次転写ニップを形成しており、これらによって２次転写部１２を構成している。

２次転写対向ローラ１６には、トナー像と同極性の一定の電流を与える定電流電源が後述する所定の部材を介して電気的に接続されており、２次転写ローラ２２は接地されている。
なお、２次転写ローラ２２を引力ローラとして使用してもよい。すなわち、２次転写ローラ２２にトナーと逆極性のバイアスを付与して、中間転写ベルト上のトナー像を被転写体である記録媒体に転写するように構成してもよい。

２次転写対向ローラ１６は、ステンレスやアルミニウムを含む材料の芯金１６ｂに抵抗層１６ａを被覆したものである。
抵抗層１６ａは、ポリカーボネート，フッ素系ゴム，シリコン系ゴム等を含む弾性部材に、カーボンや金属錯体等を含む導電粒子を分散させたもの、あるいはＮＢＲやＥＰＤＭ等のゴム、ＮＢＲ／ＥＣＯ共重合のゴム、ポリウレタンの半導電性ゴム等からなる。

また、硬度は比較的柔らかい発泡タイプもしくはゴムタイプのものであり、中間転写ベルト１１を介して２次転写ローラ２２と接触するので、小さな接触圧力でも非接触部分が生じないようにスポンジ状の構造になっている。
それは、中間転写ベルト１１と２次転写対向ローラ１６の接触圧力が大きいほど、文字や細線の中抜けが生じ易いので、これを防止するためである。

次に、この発明に係る部分である図２に示した転写装置１０の２次転写部１２について詳しく説明する。図１はその２次転写部１２の構成例を示す断面図である。
この図１に示す２次転写部１２の２次転写対向ローラ１６は、前述したように中間転写ベルト１１を挟んで２次転写ローラ２２と対向している。そして、その２次転写対向ローラ１６の軸線方向の両端部が、樹脂により成形された独立の部材である一対の端部保持部材３２，３５にそれぞれ嵌入して、回転可能に保持されている。

端部保持部材３２，３５における２次転写対向ローラ１６の両端部をそれぞれ嵌入させる円筒部３２ａ，３５ａの内周面には、それぞれ導電性リング状の軸受３４、３７が圧入固定されており、その各軸受３４、３７に２次転写対向ローラ１６の軸端部（図２に示した芯金１６ｂの両端部）１６ｃ，１６ｄがそれぞれ回転可能に嵌入している。この例の軸受３４、３７は、高硬度の合金鋼などからなる滑り軸受である。

また、一方の端部保持部材３２の基部３２ｂには、銅板等の金属板からなる略円板状の導電部材３１が円筒部３２ａの内端面を形成するように埋設され、外部に延設する導電性のリード端子３０を一体に又は接続して設けている。その導電部材３１の面３１ａと軸受３４の対向する端面３４ａとの間には０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度の隙間があり、その隙間を埋めるように、導電部材３１の面３１ａと軸受３４の端面３４ａとの間に、弾性力を有する導電性密着部材であるリング状の導電性スポンジ３３を介在させている。導電性スポンジ３３による弾性力を得るためには０．３ｍｍ以上の隙間が必要であり、その隙間の上限は特にないが、１ｍｍ程度までで充分である。

この導電性スポンジ３３は導電部材３１と軸受３４を介して２次転写対向ローラ１６とを電気的に接続する。そして、画像形成装置の図示していない電源部から後述するコネクタおよび図１におけるリード端子３０を介して、導電部材３１、導電性スポンジ３３、軸受３４、２次転写対向ローラ１６という給電経路で２次転写対向ローラ１６にバイアス電圧を印加して、２次転写電流を流す。

また、この導電性スポンジ３３は、導電部材３１の面３１ａと軸受３４の端面３４ａとの間の上述した空隙を埋め、その弾性復元力を蓄勢するように若干圧縮されており、２次転写対向ローラ１６の軸線方向に弾性力を有する。なお、軸受３４は回転しないので、導電性スポンジ３３と軸受３４との間に相対回転による摩擦は起こらない。また、２次転写対向ローラ１６の軸端部１６ｃの端面１６ｅと導電部材３１の面３１ａとの間にも同じ空隙が存在するので、その間に摩擦が生じることもない。

このように、導電部材３１と軸受３４との間に、弾性力を有する導電性密着部材であるリング状の導電性スポンジ３３を介在させたことによって、部品の寸法公差や組付け交差を吸収でき、衝撃などによる導通不良を生じることもなくなり、常に導電部材３１と軸受３４との安定した導通状態を維持して２次転写対向ローラ１６に安定した給電をすることができる。
この導電性スポンジ３３に代えて、導電性のゴムや樹脂などの弾性力を有する導電性の密着部材として使用してもよい。

さらに、この２次転写部１２では、図１において２次転写対向ローラ１６の右端部を保持する端部保持部材３５には、２次転写対向ローラ１６の右側の軸端部１６ｄを嵌入させる軸受３７を固設している。なお２次転写対向ローラ１６の右側の軸端部１６ｄにおける端面１６ｆと端部保持部材３５の基部３５ｂにおける面３５ｄとの間にも、小さな間隙を設けて、両者間に回転摩擦が発生しないようにしている。

なお、軸受３７として、後述する実施例のように、リング状の外輪と内輪とが多数のボール又はローラを介して相対回転自在に組み合わされたころがり軸受を使用する場合には、端部保持部材３５の基部３５ｂにおける面３５ｄがその内輪と接触しないように、その間にも小さな間隙を設ける。
この２次転写対向ローラ１６の給電に関与しない方の端部を保持する端部保持部材３５と軸受３７との間には、導電性スポンジ３３のような弾性力を有する密着部材を設けなくてよい。

次に、この発明による転写装置の他の例を図３によって説明する。図３はその転写装置１０の２次転写部の要部構成を示す断面図である。この図３において図１と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
この２次転写部が図１に示した２次転写部と相違する点は、図１における軸受３４に代えて軸受４０としてころがり軸受を設けたことである。

軸受４０は、それぞれ合金鋼からなるリング状の外輪４１と内輪４２とが、その間に多数のボール又はローラ４３を介して相対回転自在に組み合わされたころがり軸受である。そして、その軸受４０の外輪４１が端部保持部材３２の２次転写対向ローラ１６の端部を嵌入させる円筒部３２ａの内周面に圧入固定され、内輪４２に２次転写対向ローラ１６の軸端部１６ｃが圧入固定される。
したがって、この軸受４０の外輪４１は端部保持部材３２に固定され、内輪４２は２次転写対向ローラ１６と共に回転する。

そして、端部保持部材３２に埋設された導電部材３１の面３１ａと軸受４０の外輪４１の端面との間にのみその隙間を埋めるように、弾性力を有する導電性密着部材であるリング状の導電性スポンジ３３を若干圧縮させて介在させている。
したがって、導電性スポンジ３３は軸受４０の外輪４１の端面に密着しているが、２次転写対向ローラ１６と共に回転する内輪４２には接触していない。そのため、軸受４０と導電性スポンジ３３との間では回転による摩擦は起こらない。

導電性スポンジに代えて、導電性ゴムや導電性合成ゴムなどを弾性を有する導電性密着部材として介在させるようにしてもよい。すなわち、この導電性密着部材は、導電性を有し、導電部材３１と軸受４０の外輪４１との間で２次転写対向ローラ１６の軸方向に弾性力を有し、導電部材３１と軸受４０の外輪４１の端面とに密着できる材質であればよい。これにより安定した接触状態を維持することができ、転写電流が不安定になることがなくなる。

なお、２次転写ローラ２２を引力ローラとして使用する場合には、前述の２次転写対向ローラ１６と同様にそのリード端子を有する端部保持部材内の給電用の導電部材と軸受との間に、弾性を有する導電性密着部材を介在させるとよい。すなわち、この発明は２次転写ローラ２２にも同様に適用できる。

ここで図２に戻って、用紙等の記録媒体Ｓの搬送方向（図中矢示ｂ方向）の２次転写位置よりも上流側には、記録媒体Ｓが積載された給紙カセット１８と、その給紙カセット１８から記録媒体Ｓを１枚ずつ給紙するための給紙ローラ１９及び分離ローラ２０が設けられている。
そして、給紙カセット１８から給紙された記録媒体Ｓは、画像形成及び１次転写動作により中間転写ベルト１１に転写されたトナー像が２次転写部１２に来るタイミングに合わせて、レジストローラ２１により２次転写ニップに搬送され、２次転写ニップにおいて中間転写ベルト１１上のトナー像が被転写体である記録媒体Ｓに２次転写される。

２次転写ローラ２２によりトナー像を転写された記録媒体Ｓの搬送方向に関して、２次転写ローラ２２の下流部には、トナー像を転写された記録媒体Ｓを除電して中間転写ベルト１１から分離する除電分離手段の除電部材である分離除電針２３と、中間転写ベルト１１から分離した記録媒体Ｓを搬送案内するガイド部材２４、２５とが設けられている。

さらに、分離された記録媒体Ｓの搬送方向下流側には、記録媒体Ｓ上の未定着トナー像を定着するための定着ローラ２８ａと加圧ローラ２８ｂとを有する定着装置２８と、定着後の記録媒体Ｓを図示しない排紙トレイあるいは後処理装置等に排紙する排紙ローラ２９が設けられている。
この発明による転写装置では、中間転写ベルト１１の背面に設けた２次転写対向ローラ１６にトナー像と同じ極性の電圧を印加し、中間転写ベルト１１から記録媒体Ｓに向かう転写電界を形成することによって、中間転写ベルト１１上のトナー像を記録媒体Ｓ上に転写する。

このような転写装置の２次転写対向ローラ１６の両端部を支える端部保持部材３２、３５の一方である端部保持部材３２に設けたリード端子３０を一体とする導電部材３１から２次転写対向ローラ１６に給電する構成において、導電部材３１と軸受３４（又は４０）の間に、弾性を有する導電性密着部材である導電性スポンジ３３を介在させて軸受３４（又は４０）と導電部材３１とを電気的に確実に接続させ、導電性スポンジ３３の弾性力で安定した接触状態を維持し、２次転写電流を安定して供給することができる。

このようにすれば、２次転写対向ローラ１６から中間転写ベルト１１を伝って漏れる電流がなくなり、２次転写対向ローラ１６に印加した電圧がそのまま中間転写ベルト１１から記録媒体Ｓへ向かう転写電流となるので転写率が安定する。
また、漏れ電流が減少するため電源から印加する転写電圧を下げることができ、電源出力を抑えることができる。

図４はその給電側の端部保持部材３２をユニット化した例を示す。この端部保持部材ユニット５０は、前述した導電部材３１と軸受３４（又は４０）と導電性スポンジ３３を備えた端部保持部材３２と、先端にコネクタ４５を設けたリード端子３０とを一体に構成している。導電部材３１との間にリング状の導電性スポンジ３３を挟んで、端部保持部材３２の円筒部３２ａ内に軸受３４（又は４０）を圧入するだけで、ネジ止めやカシメあるいは接着等の工具類を必要とする作業を行わずに、端部保持部材ユニット５０を容易に組み立てることができる。

そして、この端部保持部材ユニット５０の円筒部３２ａ内に、２次転写対向ローラ１６の一方の端部を嵌入させ、その軸端部１６ｃを軸受３４（又は４０）に挿入（軸受３４の場合は緩嵌、軸受４０の場合は内輪４２に圧入）すれば、２次転写対向ローラ１６を給電可能に保持できる。

このようにすれば、２次転写部に記録媒体Ｓが通過する際のショックにより転写電流が印加されている２次転写対向ローラ１６が振動しても、導電部材３１と２次転写対向ローラ１６との機械的および電気的な接続状態が保持され、安定して回転して記録媒体を送る２次転写対向ローラ１６に２次転写電流を供給することができる。

このように、２次転写対向ローラ１６の両端部を保持すると共に給電する部材をユニット化することにより、部品コストや組立コストを低く抑えることができる。また、故障時等の交換作業を容易に行うことができる。さらに、給電機構の小型化が可能になり、スペースを効率的に使用することができる。

以上、２次転写ローラ２２と２次転写対向ローラ１６を設けた２次転写部にこの発明を適用した実施形態について説明したが、感光体上のトナー像を用紙に転写するために用いられる転写ローラを設けた転写部や、感光体上のトナー像を中間転写ベルトに転写するために用いられる所謂１次転写ローラを設けた１次転写部などにも、この発明を適用することが可能である。

この発明は、プリンタ，ファクシミリ装置，複写機，複合機等の各種画像形成装置、特にその転写装置に利用できる。

図２に示す転写装置の２次転写部の概略構成を示す断面図である。 この発明による転写装置を備えた画像形成装置の一実施形態の主要部の概略構成図である。 この発明による転写装置の２次転写部の他の例の概略構成を示す断面図である。 ２次転写対向ローラの一端部を保持する端部保持部材ユニットの例を示す斜視図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ：感光体ドラム（像担持体）
２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂ：帯電装置 ３：露光装置
４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂ：現像ユニット
５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂ：１次転写装置
６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｂ：感光体クリーニング装置
７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｂ：画像形成手段 １０：転写装置
１１：中間転写ベルト（被転写体であって像担持体でもある中間転写体）
１２：２次転写部 １４：駆動ローラ １５：支持ローラ
１６：２次転写対向ローラ １６ａ：抵抗層 １６ｂ：芯金
１６ｃ，１６ｄ：軸端部 １６ｅ：端面
１７：中間転写体クリーニング装置 １８：給紙カセット
１９：給紙ローラ ２０：分離ローラ ２１：レジストローラ
２３：分離除電針（分離除電部材） ２４，２５：ガイド部材
２８：定着装置 ２９：排紙ローラ Ｓ：記録媒体（被転写体）
３０：リード端子 ３１：導電部材
３２，３５：端部保持部材 ３３：導電性スポンジ（導電性密着部材）
３４，４０：軸受 ４１：外輪 ４２：内輪 ４３：ボール又はローラ
４５：コネクタ ５０：端部保持部材ユニット

Claims (6)

1. 像担持体上のトナー像を被転写体に転写するために用いられるローラと、該ローラの軸端部を回転可能に支持する軸受と、該軸受を保持する端部保持部材とを備え、該端部保持部材に、電源から前記ローラに給電するためのリード端子を設けた転写装置において、
   前記端部保持部材に前記リード端子と接続した導電部材を設け、該導電部材と前記軸受の端面との間に導電性密着部材を介在させ、該導電性密着部材が前記ローラの軸線方向に弾性力を有し、前記導電部材と前記軸受の端面とにそれぞれ密着することを特徴とする転写装置。
2. 前記導電性密着部材が導電性スポンジであることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. 前記軸受が、前記端部保持部材に固着される外輪と前記ローラの軸端部を嵌入させて固着する内輪と、前記外輪と前記内輪との間に介在するボール又はローラとからなるころがり軸受であり、前記導電部材と前記ころがり軸受における前記外輪の端面との間にのみ前記導電性密着部材を介在させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の転写装置。
4. 前記端部保持部材に、前記リード端子と前記導電部材と前記軸受と前記導電性密着部材とが一体的に設けられて端部保持部材ユニットを構成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の転写装置。
5. 前記像担持体が中間転写ベルトであり、前記ローラが前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体に転写するための２次転写ローラ又は２次転写対向ローラであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の転写装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の転写装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   
   

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