JP5436032B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いる複写機やプリンタなどの画像形成装置は、複数層を有する板状等のシート状転写器を有し、このシート状転写器には高圧電源等の転写バイアス印加手段が設けられている。

シート状転写器は、感光ドラム上に担持されているトナー像に、転写材が担持された転写搬送ベルトや中間転写ベルトのベルト体を介し、転写材を押圧しながら、トナー像の帯電極性とは逆極性の転写電荷を与える。これにより、トナー像は転写材もしくは中間転写ベルト表面に静電的に転写される。

シート状転写器は、ベルト体と摺動する層、転写電荷を付与する電極層、当接圧を生み出す弾性層等の複数の層からなっている。そして、へたり、クリープ、硬化などを防止し、当接圧を安定的に維持しつつ、飛散トナーや紙粉などの汚物の堆積による転写ムラを防止している（特許文献１参照）。

また、シート状転写器では、可撓性を有するシート状電極が曲面状に変形され、転写材の移動方向で転写搬送ベルトへの押圧力が漸次変化するように、その支持手段の弾性力を変化させている。これにより、シート状転写器と転写搬送ベルトの摩擦抵抗を減らす工夫を行なっている（特許文献２参照）。

特開平06−202496号公報 特登録03388535

従来のシート状転写器では、板状部材を多層で構成し、その１層である弾性部材の撓み力によって押圧力を得ている。例えば、電極層、導電層、当接層、押圧部材の４層を有し、これらが接着され、お互いを支持しあっている。

このような物性が異なる層を積層してなる板状の部材は環境温度の変化によって各層の熱膨脹率が異なり、板状部材が反りやすい。板状部材に反りが発生すると、シート状転写器とベルト体との当接が不安定になり、この状態ではトナー像を転写できず、画像不良となる場合がある。

反りを防止するために各層の厚みを厚くして変形を防止することが考えられるが、転写材のベルト体への当接圧が高くなりすぎて、ベルト体への摩擦抵抗が増大し駆動トルクが上昇してしまう。

また、シート状転写器では、シート状電極の波打ちが新品の状態では問題が無くても、繰り返し使用によって波打ちが悪化するとともに、シート状電極がベルト体と摺擦して摩擦熱が発生する。

初めは画像不良とならない微小な波打ちであっても、ベルト体との当接力にムラが生じ摩擦熱の温度差が生じる。この温度差が部分的な熱膨脹による形状ムラを助長し、装置の繰り返し使用によって波打ちを大きくしていき、画像不良を生じる。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シート状転写器の波打ちを防止して良好な転写性を維持することができる画像形成装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の代表的な構成は、現像剤像を担持する像担持体と、回動自在である中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体と転写ニップ部を形成し、前記像担持体上の現像剤像を前記中間転写体の表面に転写する転写器と、を有する画像形成装置において、前記転写器は、回転する前記中間転写体と摺擦するシート部材と、前記転写ニップ部の位置で前記シート部材を前記中間転写体に向って押圧する押圧部材と、を備え、前記シート部材は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域に補強部を備え、前記補強部の線膨張係数は前記シート部材の線膨張係数よりも低いことを特徴とする。

前記目的を達成するため、本発明の他の代表的な構成は、現像剤像を担持する像担持体と、回動自在であり、転写材を担持する転写材担持体と、前記転写材担持体を介して前記像担持体と転写ニップ部を形成し、前記像担持体上の現像剤像を前記転写材担持体が担持する転写材に転写する転写器と、を有する画像形成装置において、前記転写器は、回転する前記転写材担持体と摺擦するシート部材と、前記転写ニップ部の位置で前記シート部材を前記転写材担持体に向って押圧する押圧部材と、を備え、前記シート部材は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域に補強部を備え、前記補強部の線膨張係数は前記シート部材の線膨張係数よりも低いことを特徴とする。

本発明によれば、シート状転写器を製造したときの環境温度より上昇したときに生じるシート部材の波打ちに起因して発生するスジ状の画像不良を防止することができる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置を説明する模式図である。 図１に示すシート状転写器を説明する模式図である。 図２のシート状転写器を説明する模式図である。 図１のシート状転写器の特性を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、比較例１のシート状転写器を説明する図である。 比較例１のシート状転写器の特性を説明する図である。 実施形態１と比較例１の評価結果を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るシート状転写器を説明する模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例２、３のシート状転写器を説明する模式図である。 本発明の実施形態３に係るシート状転写器を説明する模式図である。 本発明の実施形態４に係る画像形成装置を説明する模式図である。

［実施形態１］
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、画像形成装置の全体構成を示す模式図である。

図１に示す画像形成装置において、回動自在の中間転写ベルト13の回動方向上流側から第１の画像形成ステーションの形成色をイエロー(Ｙ)、第２の画像形成ステーションをマゼンタ(Ｍ)、第３の画像形成ステーションをシアン(Ｃ)、第４の画像形成ステーションをブラック(Ｋ)としている。ここで、中間転写ベルト１３が中間転写体である。

第１〜第４の画像形成ステーションには、プロセスカートリッジ９ａ〜９ｄが着脱自在に個別に設けられている。このプロセスカートリッジ９ａ〜９ｄは、像担持体としてのＯＰＣ感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電手段としての帯電ローラ２ａ〜２ｄ、感光ドラム１ａ〜１ｄ上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニット３ａ〜３ｄ及び現像手段としての現像ユニット８ａ〜８ｄを有している。なお、現像ユニット８ａ〜８ｄは、現像スリーブ４ａ〜４ｄ、非磁性一成分現像剤５ａ〜５ｄ及び現像剤塗布ブレード７ａ〜７ｄを有する。

11ａ〜11ｄは露光手段であり、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットまたはＬＥＤアレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム12ａ〜12ｄを感光ドラム１ａ〜１ｄ上に照射する。

かかる構成の画像形成装置において、画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト13等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａ〜１ｄは、電圧供給手段である帯電バイアス電源20ａ〜20ｄに接続された帯電ローラ２ａ〜２ｄによって一様に負極性に帯電される。そして、感光ドラム１ａ〜１ｄには、露光手段11ａ〜11ｄからの走査ビーム12ａ〜12ｄによって画像情報に従った静電潜像が形成される。

現像ユニット８ａ〜８ｄ内のトナー５ａ〜５ｄは、現像剤塗布ブレード７ａ〜７ｄによって負極性に帯電されて、現像スリーブ４ａ〜４ｄに塗布される。

そして、現像スリーブ４ａ〜４ｄには、電圧供給手段である現像バイアス電源21ａ〜21ｄよりバイアスが供給され、感光ドラム１ａ〜１ｄが回転して感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された静電潜像が現像スリーブ４ａ〜４ｄに到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１ａ〜１ｄ上には、第１色目のイエロー(Ｙ)に続いて、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)のトナー像（現像剤像）が順次形成される。

トナー像担持体である中間転写ベルト13は、４つの感光ドラム１ａ〜１ｄの全てに対し当接するように配置されている。中間転写ベルト13は、その張架部材として２次転写対向ローラ24、駆動ローラ14、テンションローラ15の３本のローラにより支持され、適当なテンションが維持されながら矢印方向に回転する。即ち、中間転写ベルト13は、駆動ローラ14を駆動させることにより感光ドラム１ａ〜１ｄに対して順方向に略同速度で移動するようになっている。

10ａ〜10ｄは、トナー像の１次転写を行うためのシート状転写器（転写器）であり、このシート状転写器10ａ〜10ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄとで中間転写ベルト13を挟むように個別に配置されている。また、シート状転写器10ａ〜10ｄには、電圧供給手段である１次転写電源22ａ〜22ｄが接続され、２次転写ローラ25には、２次転写電源26が接続されている。

各色の１次転写位置間の距離に応じて、各色毎、一定のタイミングで不図示のコントローラからの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成し、それぞれのシート状転写器10ａ〜10ｄに１次転写電源22ａ〜22ｄよりトナー像と逆極性の電圧を印加する。これにより、中間転写ベルト13にトナー像を転写していき、中間転写ベルト13上に多重画像が形成される。

その後、露光による静電潜像の作像に合わせて、転写材カセット16に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ17によりピックアップされ、不図示の搬送ローラによりレジストローラ18にまで搬送され、転写材Ｐは中間転写ベルト13上のトナー像に同期してレジストローラ18によって、中間転写ベルト13と２次転写ローラ25とで形成される当接部へ搬送される。

そして、２次転写ローラ25に２次転写電源26によりトナーと逆極性の電圧印加が行われる。こうして、転写材Ｐ上に中間転写ベルト13上に担持された４色の多重トナー像が一括して２次転写される。

なお、本実施形態では、２次転写ローラ25はφ８のニッケルメッキ鋼棒に抵抗値を10^８Ω、厚み５mmに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径φ18のものを用いた。また、２次転写ローラ25は、中間転写ベルト13に対して、５〜15ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、且つ中間転写ベルト13の移動方向に対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。

一方、２次転写を終えた後、中間転写ベルト13上に残留した転写残トナーと、転写材Ｐから中間転写ベルト13上に転移した紙粉は、中間転写ベルト13に当接配置されたベルトクリーニング手段27により、その表面から除去及び回収される。また、ベルトクリーニング手段27としてウレタンゴム等で形成された弾性を有するクリーニングブレードを用いた。

２次転写終了後の転写材Ｐは定着手段19へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として画像形成装置外へと排出される。なお、中間転写ベルト13の構成としては、厚さ100μm、体積抵抗率 10^１0ΩｃｍのＰＶＤＦを用いている。

張架部材としての駆動ローラ14は、Ａｌ芯金にカーボンを導電剤として分散した抵抗10^４Ω、肉厚1.0mmのＥＰＤＭゴムを被覆したΦ25のものを用いている。

張架部材としてのテンションローラ15は、Φ25のＡｌの金属棒を用いており、不図示のバネによって中間転写ベルト13に張力が作用するよう両端で押圧されている。押圧力は片側19.6Ｎ、両方で総圧39.2Ｎとしている。

張架部材としての２次転写対向ローラ24は、Ａｌ芯金にカーボンを導電剤として分散した抵抗10^４Ω、肉厚1.5mmのＥＰＤＭゴムを被覆したΦ25のものを用いている。

次に、シート状転写器10ａ〜10ｄについて説明する。なお、シート状転写器10ｂ〜10ｄはシート状転写器10ａと同様の構成なので、シート状転写器10ａについて説明し、他のシート状転写器10ｂ〜10ｄの説明を割愛する。

図２に第１の画像形成ステーションのシート状転写器10ａの模式図を示す。回転可能な感光ドラム１ａに中間転写ベルト13が当接しており、中間転写ベルト13は矢印Ｒ方向に移動する。シート部材は一端が押さえ部材34と台座33に挟まれて台座33に固定されている。

シート部材は、中間転写ベルト１３に接触する第１の接触部と、後述する緩衝部材に接触する第２の接触部を有する。本実施例では、シート部材は、第１の接触部である転写シート31と第２の接触部である補強シート３２を有する。転写シート３１は自在に撓める可撓性があり、比較的弱い力で撓むことができ、部材である。転写シート31の他端には同様に可撓性がある補強シート32が貼り付けられており、補強シート32に圧縮変形が可能な緩衝部材30が当接している。

台座33には緩衝部材30（弾性部材）が固定され、一体となって図中の上下方向に移動可能となっている。装置本体に固定された転写フレーム35と台座33との間にはバネ36が介装され、感光ドラム１ａへの押圧力を生成している。

押圧力を受けた状態では緩衝部材30は自身が変形して補強シート32への押圧力を当接面内で均すと同時に、転写シート31及び中間転写体13が感光ドラム１ａの形状にならうことによって、転写シート31と中間転写ベルト13の当接領域を広げ、中間転写ベルト13と感光ドラム１ａの転写ニップ領域（転写ニップ部）、すなわちトナー像に対して圧力と電界の両方が作用する領域を広げる。

補強シート32は緩衝部材30との当接部を包含するように、緩衝部材30の上面より広い領域に設けられている。台座33には１次転写電源22ａが接続されており、転写電圧が供給されている。なお、転写シート31は線膨張係数が18×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）で、カーボンを含有する酢酸ビニルシート(ＥＶＡ)を使用した。

電気抵抗としては転写シート31の表裏面間に１平方ｃｍの電極をそれぞれつけて、電極間に50Ｖ印加したときの抵抗値で１×10^１３Ω以下であり、１×10¹Ω〜１×10⁸Ωであればより好ましい。本実施形態では１×10²Ωのものを使用した。電気抵抗が前記範囲を越えて高すぎると中間転写ベルト13に充分な電圧がかからず、中間転写ベルト13へのトナー像の転写量が低下するため好ましくない。

転写シート31に用いるシート材料には前記電気抵抗になるようにカーボンなどの導電材が含有されていれば、そのベース樹脂はポリカーボネイト(ＰＣ)、Ｐｖｄｆ、ＰＥＴ、ポリイミド(ＰＩ)、ポリアミド(ＰＡ)などシートにしたときに可撓性を有する材料を好適に用いることができる。

転写シート31は中間転写ベルト13と摺動するために、その摩擦係数が中間転写ベルト13の駆動トルクに大きく影響する。駆動トルクを下げるために摩擦係数が小さく、耐磨耗性に優れる材料がより好ましく、高分子ポリエチレン(ＰＥ)およびＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂であればより好適に用いることができる。

また、金属を薄くすれば可撓性を示すようになるが、通常ベルト部材は高分子の樹脂であり、転写シート31に金属を使用した場合はベルトの削れや磨耗が発生し、画像形成装置の長期使用によりベルトの削れ粉が転写シート31と中間転写ベルト13の当接部に詰まりスジ状の画像不良が発生しやすいため、転写シート31は樹脂シートであることが好ましい。

転写シート31の大きさは幅20mm、長さ230mm、厚みは100μmのものを使用した。転写シート31の厚みは10μm〜500μmが適当であり、緩衝部材30による押圧力で中間転写ベルト13にある程度ならうために剛性が中間転写ベルト13と近いものが好ましく中間転写ベルト13より剛性が低いものであればより好ましい。

ただし、中間転写ベルト13の移動に伴い摩擦力を受け止めて下流側に引っ張られる力を継続的に受けるため剛性が低すぎて前記引張り力によって塑性変形するものは波うちの要因となりニップ領域が変動するため好ましくない。ゴム弾性を有するものも伸びによって同様の不具合が生じニップ領域が変動するため好ましくない。

補強シート32は転写シート31の転写ニップ部での波うちを抑制するために設けられている。補強シート32に用いるシート材料はポリカーボネイト(ＰＣ)、ＰＥＴ、ポリイミド(ＰＩ)、ポリアミド(ＰＡ)、金属などシートにしたときに可撓性を有する材料かつ転写シート31と線膨張係数が異なる材料を好適に用いることができる。

電気導電性については絶縁、導電のいずれでも構わない。本実施形態では幅７mm、長さ230mm厚み40μmの絶縁ＰＥＴシートの片面に粘着材が塗布されたＰＥＴテープを使用し、粘着材面が転写シート31側になるよう貼り付けた。

使用したＰＥＴシートの線膨張係数は6.5×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）であった。ＰＥＴシートおよび粘着材が転写シートからはみ出ないよう、先にＰＥＴシートを転写シートの先端から１mmの余白をあけて貼り付けてから、両端部を切断して長さ230mmとした。

補強シート32を設けることによって温度が変化した際の転写シート31の波打ちを小さくするとともに波打ちの長手方向の周期を長くし、かつ全体的により均一に変形を分散させることにより緩衝部材30で波うちを押さえ込みやすくするものである。

緩衝部材30は、ウレタンの発泡スポンジ状の弾性体を肉厚５mm、幅５mm、長さ225mmの略直方体形状にしたものを用いている。硬度はアスカーＣ硬度計で500ｇｆの荷重をかけた時に30°、電気的特性としてはほぼ絶縁である。

緩衝部材30は自身が圧縮によって弾性変形すればエピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭなどのソリッドゴム材料を用いても良い。ソリッド材料は圧力を受けたときには圧力が掛かっていない部分に材料が逃げるように変形し、材料の体積は大きくは変わらないため押圧力が変化した時にはニップ領域が変化してしまう。

これに対しスポンジ状のフォームや発泡体、不織布等、内部に空隙があり、圧縮力を受けると見かけ体積が小さくなる材料であれば、各部品の製造バラツキで押圧力が変化しても補強シート32と緩衝部材30の接触面積があまり変わらず、転写ニップ領域の面積が安定し、ひいては転写性能が安定するためより好ましい。

スポンジは金型に材料を注入して形成することが好ましい。金型面とスポンジ材料が接する面は空孔が少ないスキン層が形成される。緩衝部材30の転写シート31と接する面がスキン層となるよう切り出したスポンジ材料を配置することが好ましい。内部のスポンジ層より材料密度が高くスポンジ部より応力に対して変形しにくいスキン層を押圧面とすることで緩衝性能を損なうことなく繰り返し圧縮の際の転写ニップ面積の変動をより抑えることができる。

台座33はバネ36による局所的な押圧力を均等に緩衝部材30に伝えるために緩衝部材30と比較して充分高い剛性を持つ材料が好ましく、0.3mm以上の厚みを有する金属、モールド樹脂等を好適に用いることができる。また、台座33は転写電圧を供給するために導電性を有することが必要であり、鉄でできた厚み１mmの板金をコ字状に曲げたものを使用した。なお、台座33に絶縁材料を使用し、転写シート31に直接給電しても良い。

バネ36のバネ力は0.061Ｎ（0.6kgf）とし、ユニットの自重があるため、緩衝部材30から転写シート31へは0.041Ｎ（0.4kgf）の力がかかっている。バネ力は低すぎると緩衝部材30が転写シート31を押さえる際に長手の圧ムラの中で圧が低いところで転写性を損ない、画像濃度が下がる不具合が発生するため好ましくない。

また、バネ力が強すぎると中間転写ベルト13を駆動するトルクが上昇して好ましくない。緩衝部材30と転写シート31の当接力としてはＡ４サイズのシート状転写器で0.005Ｎから0.5Ｎ程度であることが好ましい。単位長さあたりの当接力としては２×10^−４Ｎ/ｃｍから0.023Ｎ/ｃｍ程度であることが好ましい。

押さえ部材34は転写シート31に大きな摩擦力が掛かっても転写シート31が脱落しないように台座33と挟み込んで強固に固定するために設けている。このため、押さえ部材34は転写シート31とほぼ長手全域に接して台座33に挟んで押さえるために剛性が高い材料であることが好ましく、ＰＣ（ポリカーボネート）を使用した。

押さえ部材34は不図示のビスによって転写シート31を介して台座33に締結されている。押さえ部材34は、高分子ＰＥ（ポリエチレン）、フッ素樹脂等からなる接着が難しい転写シート31を安定して固定することができるが、シート部材31が、例えば熱溶着等で台座33に強固に固定できれば無くても構わない。

画像形成動作中は、台座33に500Ｖの転写電圧が印加されている。この転写電圧は台座33を介して転写シート31に伝わり、中間転写ベルト13との当接ニップ部と対向する感光ドラム１ａ上のトナー像に中間転写ベルト13に転写するための転写電界を形成する。

さらに、シート状転写器10ａを図３により説明する。図３において、中間転写ベルト13に対して転写シート31の当接面は接離自在に設けられている。これは中間転写ベルト13が移動し、シート部材は移動しないために必要な構成である。補強シート32は転写シート31から脱落しないように転写シート31と一体に形成されてもよい。本実施例は、脱落しないように転写シート３１に補強シート３２を接着してシート部材を形成している。転写シート31は台座33及び押さえ部材34とで挟まれた部分を固定端として自身の可撓性によって補強シート32が設けられた自由端側が上下方向に撓めるようになっている。

緩衝部材30は圧力がかからない状態では直方体状であり、台座33に固定されている。シート部材とは一体化、または接着されていない緩衝部材30と中間転写ベルト13とでシート部材を挟むことにより、シート部材の先端の歪みを上下方向に押し潰すことができる。

また、シート部材と緩衝部材30とが接離自在であるために、シート部材の面内方向にシート部材が移動しても、緩衝部材30の位置ずれに与える影響を小さくすることができる。このため、シート部材が変位しても転写ニップ位置、すなわち圧力と電界の両方がトナー像に作用する位置の変位を抑えることができる。

また、感光ドラム１ａが装置本体から着脱自在に設けられるプロセスカートリッジの形態にすれば、消耗品の交換が簡易化し、ユーザビリティが向上する。ところで、プロセスカートリッジの着脱動作によって押圧手段の対向部材が無くなるため、一時的にシート部材への押圧力が減少する。再度新品のプロセスカートリッジを装着した際に、シート部材の位置が多少ずれることがある。しかしながら、本実施形態であれば、このような押圧状態の変化があっても転写ニップ位置が緩衝部材30によって決まり安定する。

ここで、23℃の環境温度で台座33に転写シート31を貼り、台座33を水平面に平行になるように固定し、転写シート31の中間転写ベルト13と接する面に対して鉛直上方から非接触の距離計で長手方向かつ水平面内方向にスキャンして、転写シート31の波打ち形状を測定した。

図４に転写シート31の波打ち形状の測定結果を示す。図４において、縦軸は相対的な転写シート31の変位量を示し、横軸は転写シート31の長手位置を示す。環境温度が23℃のときの転写シート31の波打ち形状と環境温度を30℃に上げた場合の転写シート31の波打ち形状を示す。

23℃のとき、80mm付近の位置で長さ50mmに渡って深さ100μm程度の凹み、すなわちごく軽微な波打ちがある。環境温度が30℃に上昇した場合、転写シート31の熱膨脹によって反りが発生し、中央と端部で0.9mm程度高さが異なる。ただし、波打ちはほとんど発生していない。

補強シート32がない場合、転写シート31の自由端側は温度変化によって波打ちが発生する場合がある。先端の波打ちが大きくなると当接圧に分布が生じ、当接圧が低いもしくは無い部分で転写不良が発生し、画像濃度が著しく低いスジ状の画像不良が生じてしまう。バネ36のバネ力を上げれば改善するものの、短周期の波打ちを完全に解消することは困難である。

転写シート31と線膨張係数が異なる補強シート32を裏打ちすることで温度変化した際の波打ちを小さくすることができ、温度変化による変形の形態を波打ちでは無く、全体的な反りに変えることができる。

転写シート31の線膨張係数に対して補強シート32の線膨張係数は異なっていれば高くても低くとも波打ちを防止して変形を反りに変換する効果はあるものの、補強シート32のクリープを防止して長期に渡って波打ち防止効果を発揮するためには補強シート32の線膨張係数は小さい方が好ましい。

短周期である波打ちは緩衝部材30によって挟み込むことで抑えることは困難であるが、30℃の状態で示すような長周期の反りであれば、この反りを緩衝部材30で抑え、転写シート31を中間転写ベルト13に均すことが可能である。これにより、温度変化及び長期使用によるスジ状の画像不良を防止することができる。本実施形態の効果は次に述べる比較例との対比でより明らかになる。

［比較例１］
図５(ａ)は比較例１のシート状転写器の構成を説明する模式図である。38はシート部材であり、カーボンを分散させた導電性を有する厚み100μmの酢酸ビニルシートを用いた。シート部材38は装置本体に装着されると可撓性を利用して撓ませて使用している。即ち、シート部材３８は、補強シートを有していない。

台座39は１mm厚の鉄製板金をコの字状に曲げて形成した。接合部44においてシート部材38と台座39が両面テープで接着されている。転写電圧は台座39を介してシート部材38に供給され、シート部材38の先端と中間転写ベルト13が接する部分で転写電界が感光ドラム１ａとの間で形成され、感光ドラム１ａ上のトナー像が中間転写ベルト13上に転写される。

図５(ｂ)はシート部材38が装置本体に装着される前の形状を説明する模式図である。シート部材38は曲げられていない状態では長方形状を呈し、領域40で台座39と接着され固定されている。

41及び43はシート部材38上の仮想的な点であり、シート部材38の底辺と垂直方向の直線42上にいずれも乗っている。シート部材38を台座39に常温（例えば23℃）で接着し、台座39とシート部材38を例えば30℃（シート部材38を台座39に接着した時の温度より高い温度）の雰囲気温度に長期間放置した場合、シート部材38は熱膨脹により変形する。

具体的には、領域40、42の方向等に伸びようとする。温度上昇による変形を説明する模式図が図５(ｃ)である。領域44は接着されて大きくは変形できないため、点43の位置は23℃に状態と大きくは変わらない。

熱膨脹による変形がシート部材38の面内方向のみであると仮定した場合、両端部に行くほど変形量が大きくなり、点41は扇状の外側に移動しようとする。すると、中央より端部の内部応力が高まってしまうため、内部応力をなるべく緩和しようとする方向にシート部材38が変形し、領域45のシート厚み方向にも変位する。その結果、先端の波打ちになる。図５(ｄ)はシート状転写器の波打ちを説明する斜視図である。接合部44と反対側の自由端に波打ちが生じる。

図６にシート部材38の波打ち形状の測定結果を示す。測定方法はシート部材31の場合と同様であり、23℃の環境温度で台座39にシート部材38を貼り、台座39が水平面に平行になるよう固定し、シート部材38の中間転写ベルト13と接する面に対して鉛直上方から非接触の距離計で長手方向かつ水平面内方向にスキャンして、シート部材38の形状測定を行なった。環境温度が上昇すると、シート部材38の先端が熱膨脹し、山と谷の間で約0.4mm程度の波打ちを発生した。

（実施形態１の評価）
次に、画像形成装置にシート状転写器10ａ〜10ｄを装着して画像評価を行なった。画像形成装置はプロセススピード100mm/ｓｅｃで動作させ、設置した場所の環境温度は試験を通じて23℃であった。

１日連続3000枚の通紙を行い５日間に渡り15000枚の通紙を行なった。3000枚を通紙するのに必要な画像形成装置の稼動時間は約３時間であり、通紙終了後、画像形成装置の動作を休止してスタンバイ状態で約21時間の自然冷却をした。

印字品質を確認するために毎日最初の10枚、200枚目からの10枚、3000枚の最後の10枚についてシアントナーのベタ画像（シアンの最大濃度が出る画像）を印字し、スジ状の転写不良（画像濃度が低い部分）の発生有無を確認した。印刷シートにはＸｅｒｏｘ社製4024、坪量75ｇ/ｍ^２を使用した。

（評価結果）
図７に評価結果を示す。図中の○印はスジ画像の発生がないことを示す。図中の×印はスジ画像が発生したことを示す。実施形態１のシート状転写器10ａ〜10ｄを装着した画像形成装置は15000枚までスジ画像の発生がなかった。

一方、比較例１のシート状転写器を装着した画像形成装置はスジ画像が発生した。１日目の最初はシート部材38の温度が常温であり、波打ちを発生していなかったが、200枚の画像印字動作によってシート部材38の温度が30℃程度まで上昇して波打ちを発生し、スジ状の画像不良となった。さらに、3000枚の印字ではシート部材38の温度は40℃まで上昇して飽和し、スジ状画像の発生が悪化した。

スジ状画像が発生した状態で稼動を継続すると、波打ちの頂点部で当接圧が高い部分が部分的に昇温することによって不均一変形がより拡大する。４日目の初期は常温でもスジ状の画像不良が発生した。

これは、不均一な温度分布によってシート部材38を長時間稼動させたことにより不可逆な波打ち状の歪みがシート部材38に生じ、自然冷却によって常温に戻っても変形が緩和されないことに起因する。

実施形態１であれば、温度変化による変形の形態が波打ち状から反りに変換されているため、局所的に温度的または機械的な負荷がかかることが防止でき、長期に渡って画像形成装置を稼動しても安定した転写性能を維持することができる。

［実施形態２］
図８は実施形態２のシート状転写器を説明する模式図である。実施形態１と同一構成部分には同一符号を付して説明する。本実施例では、シート部材は中間転写ベルト１３に接触する第１の接触部と緩衝手段に接触する第２の接触部が一体形成されている。具体的には、第１の接触部である転写シート31とは反対側の面に第２の接触部である補強シート37が転写シート31と一体に設けられている。これら転写シート31と補強シート37は接着、熱溶着または一体成型等の手法により一体形成されている。

転写シート31と補強シート37の一体シートは、バネ36による押圧力が解除された場合には中間転写ベルト13及び緩衝部材30と接離自在に設けられている。押さえ部材34は台座33に不図示のビスによってシート部材31と補強シート37の一体シートを挟んで締結され、一体シートは台座33に固定されている。

本実施形態では、シート部材31に補強シート37を貼る必要が無いため、シート状転写器の製造が簡便になる。また、補強シート37が固定されているため、補強シート37に波打ちの発生が考えられるが、補強シート37と転写シート31とは波打ちの周期が異なり、それぞれの波打ちが相殺されることで、結果的に反りとなる。この反りは緩衝部材30で抑えられ、転写シート31が中間転写ベルト13に均され、スジ状の画像不良が防止される。

転写シート31はカーボンを含有する超高分子ポリエチレンからなり、線膨張係数は17×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）、電気抵抗は実施形態１と同様の計測方法で１×10^３Ωであり、大きさは幅20mm、長さ230mm、厚みは100μmのものを使用した。補強シート37は幅20mm、長さ230mm厚み40μmのＰＥＴシートの片面に粘着材が塗布されたＰＥＴテープを使用し、粘着材面が転写シート31側になるよう貼り付けた。使用したＰＥＴシートの線膨張係数は6.5×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）であった。

緩衝部材30は、シリコーンの発泡スポンジ（イノアック社製ＴＬ4400）で厚みが５mmのシートから幅５mm、長さ225mmの略直方体形状を切り出したものを用いた。電気的特性としてはほぼ絶縁である。緩衝部材30のシート部材と接する面がスキン層となるよう切り出したスポンジ材料を配置した。

実施形態１または２のシート状転写器を23℃の周辺環境で組み立て、45℃の周辺環境に放置し、変形状態を観察した後に45℃環境で画像形成装置に組み込み、スジ状の画像不良の発生を確認した。

実施形態１では環境温度が大きく上昇した場合に補強シート32を貼った部位から固定部までの間、すなわち転写ニップ外の画像に影響しにくい部分で軽微な波打ちが発生していることが目視で判別できた。

実施形態２ではその部分にも補強シート37が設けられているために波打ちの発生は目視で確認することができなかった。実施形態１、２のいずれのシート部材にも上方に張り出す反りが発生していることが確認された。そして、ベタ画像の印字を行い、スジ状の画像不良の発生有無を確認したところ、実施形態１、２ともにスジ状画像不良の発生は無かった。

［比較例２］
図９(ａ)は比較例２に係るシート状転写器の構成を示す模式図である。シート部材53が支持部材52と一体になり、転写器支持部54にＬの長さで接着固定されている。シート部材53の先端は弾性変形して中間転写ベルト13に当接している。

シート部材53はカーボンを含有するナイロン系樹脂からなり、線膨張係数は10×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）、電気抵抗は実施形態１と同様の計測方法で１×106 〜９×107Ωのもので、大きさは幅20mm、長さ230mm、厚みは100μmのものを使用した。

支持部材52は幅20mm、長さ230mm厚み40μmのＰＥＴシートの片面に粘着材が塗布されたＰＥＴテープを使用し、シート部材53の裏面に貼り付けた。使用したＰＥＴシートの線膨張係数は6.5×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）であった。

比較例２のシート状転写器を23℃の周辺環境で組み立て、45℃の周辺環境に放置し、変形状態を観察した後に同45℃環境で画像形成装置に組み込みスジ状の画像不良の発生を確認した。波打ちの発生は目視で確認することができなかった。ただし、図９(ｂ)に示すように、シート部材53の下方向に反りが発生していることが確認された。

次に、ベタ画像の印字を行い、スジ状の画像不良の発生有無を確認したところ、シート部材53の中央部の転写性は良好であった。シート部材53の両端部位置には転写不良が発生した。これは、シート部材53の反りによってシート部材53の両端部は中間転写ベルト13と当接しない部分ができ、シート部材53からトナー像に作用させる転写電界が弱まり、トナー像の転写ができなかったことに起因する。

［比較例３］

比較例３のシート状転写器は、図９(ａ)に示すように、シート部材53と支持部材52が一体となり、転写器支持部54にＬの長さで接着固定されている。シート部材53の先端は弾性変形して中間転写ベルト13に当接している。

シート部材53はカーボンを含有するテフロン（登録商標）樹脂(ＰＴＦＥ)からなり、線膨張係数は4.5×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）、電気抵抗は実施形態１と同様の計測方法で１×10^５Ωのもので、大きさは幅20mm、長さ230mm、厚みは100μmのものを使用した。支持部材52は幅20mm、長さ230mm厚み40μmのＰＣ（ポリカーボネート）シートの片面に粘着材が塗布され、シート部材53の裏面に貼り付けた。使用したＰＣシートの線膨張係数は７×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）であった。

比較例３のシート状転写器を23℃の周辺環境で組み立て、45℃の周辺環境に放置し、変形状態を観察した後に同45℃環境で画像形成装置に組み込みスジ状の画像不良の発生を確認した。

波打ちの発生は目視で確認することができなかった。ただし、図９(ｃ)に示すように、シート部材53の上方向に反りが発生していることが確認された。そして、ベタ画像の印字を行い、スジ状の画像不良の発生有無を確認したところ、シート部材53の両端部の転写性は良好であったが、中央部では転写不良が発生した。

これは、シート部材53の反りによって、その両端部は中間転写ベルト13と当接するものの、中央部は当接しない部分ができるため、シート部材53からトナー像に作用させる転写電界が弱まり、トナー像の転写ができなかったことに起因する。

［実施形態３］
図10は実施形態３のシート状転写器を説明する模式図である。実施形態１と同一構成部分には同一符号を付して説明する。シート部材は、転写シート31と転写シート３１の中間転写ベルト13と接する面とは反対側の面に補強シート32を有する。さらに、シート部材は転写シート31と同一厚さで同一材質の反り補正シート29（補正部）が順次一体に設けられている。転写シート31、補強シート32、反り補正シート29は接着、熱溶着、一体成型等により一体形成されている。

転写シート31、補強シート32、反り補正シート29の３枚が一体となったシート部材は、バネ36による押圧力が解除された場合には中間転写ベルト13及び緩衝部材30とは接離自在に設けられている。押さえ部材34は台座33に不図示のビスによってシート部材を介して締結されている。

実施形態３は補強シート32の裏面に転写シート31と同等の線膨張係数の反り補正シート29を貼ることで、転写シート31を反対側に反らせる力を作用させ、転写シート31の反りを矯正することができる。すなわち、反り補正シート29で補強シート32を挟むことで、転写シート31を反らせる力を相殺させて反りの軽減と波打ちの解消を両立するものである。

このように、反り矯正効果を生むためには複数層を設け、下層から上層までの各層の線膨張係数の序列が単調減少もしくは単調増加とならないようにすれば、反りを軽減しかつ波打ちの発生を抑制することができる。

具体的には、転写シート31はカーボンを含有する超高分子ポリエチレンからなり、線膨張係数は17×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）、電気抵抗は実施形態１と同様の計測方法で１×10^３Ωのもので、大きさは幅20mm、長さ230mm、厚みは100μmのものを使用した。

補強シート32は幅７mm、長さ230mm厚み70μmのＰＥＴシートの両面に粘着材が塗布されたＰＥＴテープを使用した。使用したＰＥＴシートの線膨張係数は6.5×10^−５/℃（ＡＳＴＭ試験法Ｄ696）であった。反り補正シート29は、大きさが幅７mm、長さ230mm、厚み100μmのものを使用した。

緩衝部材30は、シリコーンの発泡スポンジ（イノアック社製ＴＬ4400）で、厚みが５mmのシートから幅５mm、長さ225mmの略直方体形状を切り出したものを用いた。電気的特性としてはほぼ絶縁である。

シート状転写器を23℃の周辺環境で組み立て、45℃の周辺環境に放置し、変形状態を観察した後に同45℃環境で画像形成装置に組み込みスジ状の画像不良の発生を確認した。

環境温度が大きく上昇した場合に補強シート32を貼った部位から固定部までの間、すなわち転写ニップ外の画像に影響しにくい部分で軽微な波打ちが発生していることが目視で判別できた。ただし、補強シート32が貼られている部位には波打ち、反りのいずれも観測されなかった。そして、ベタ画像の印字を行い、スジ状の画像不良の発生有無を確認したところ、スジ状画像の発生は無かった。

［実施形態４］
図11は実施形態４に係る画像形成装置の全体構成を示す模式図である。転写材を担持搬送する搬送転写ベルトを有する画像形成装置に、実施形態１〜３のシート状転写器を用いた例を示す。以下、実施形態４について図１と同一構成部分には同一符号を付して、詳細な説明は割愛する。

図11において、110は搬送転写ベルト（転写材担持体）であり、この搬送転写ベルト110は駆動ローラ14、テンションローラ15によって張架され、矢印方向に回転し転写材Ｐの搬送を行う。111ａ〜111ｄは、トナー像を転写材Ｐに転写するためのシート状転写器であり、このシート状転写器111ａ〜111ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄとで搬送転写ベルト110を挟むように個別に配置されている。また、シート状転写器111ａ〜111ｄには電圧供給手段である転写電源22ａ〜22ｄが個別に接続されている。

画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１ａ〜１ｄや搬送転写ベルト110は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａ〜１ｄは帯電ローラ２ａ〜２ｄによって一様に負極性に帯電され、露光手段11ａ〜11ｄからの走査ビーム12ａ〜12ｄによって画像情報に従った静電潜像が形成される。

現像ユニット８ａ〜８ｄ内のトナー５ａ〜５ｄは、現像剤塗布ブレード７ａ〜７ｄによって負極性に帯電されて現像スリーブ４ａ〜４ｄに塗布される。現像スリーブ４ａ〜４ｄには、現像電源21ａ〜21ｄより電圧が供給される。そして、感光ドラム１ａ〜１ｄが回転し感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された静電潜像が現像スリーブ４ａ〜４ｄに到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化され、感光ドラム１ａ〜１ｄ上にはトナー像が形成される。

転写材カセット16に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ17によりピックアップされ、レジストローラ18にまで搬送される。そして、転写材Ｐはレジストローラ18により感光ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像に同期して搬送される。

シート状転写器111ａ〜111ｄによって感光ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像に正極性の電圧がかけられ、転写材Ｐが搬送転写ベルト110によって搬送されていくのに同期して、トナー像の転写材Ｐへの転写が行われる。

１ａ〜１ｄ 感光ドラム
10ａ〜10ｄ、111ａ〜111ｄ シート状転写器
13 中間転写ベルト
22ａ〜22ｄ １次転写電源
30 緩衝部材
31 転写シート
32 補強シート
33 台座
34 押さえ部材
36 バネ
110 搬送転写ベルト

Claims (14)

1. 現像剤像を担持する像担持体と、回動自在である中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体と転写ニップ部を形成し、前記像担持体上の現像剤像を前記中間転写体の表面に転写する転写器と、を有する画像形成装置において、
   前記転写器は、回転する前記中間転写体と摺擦するシート部材と、前記転写ニップ部の位置で前記シート部材を前記中間転写体に向って押圧する押圧部材と、を備え、前記シート部材は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域に補強部を備え、前記補強部の線膨張係数は前記シート部材の線膨張係数よりも低いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シート部材は、導電性を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補強部は、前記シート部材に接着されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記補強部は、前記シート部材と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記押圧部材は、内部に空隙を有するスポンジ状の圧縮変形が可能な弾性部材からなり、前記スポンジの表面は空孔が少ないスキン層が設けられ、前記スキン層は、前記シート部材と当接する面に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記シート部材は、昇温した場合に、前記シート部材と前記補強部の線膨張係数の違いによって反りが発生した状態で、前記押圧部材によって押圧されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記シート部材の一端を支持する支持手段を有し、前記シート部材の他端は自由端となっており、前記補強部は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域のみに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 現像剤像を担持する像担持体と、回動自在であり、転写材を担持する転写材担持体と、前記転写材担持体を介して前記像担持体と転写ニップ部を形成し、前記像担持体上の現像剤像を前記転写材担持体が担持する転写材に転写する転写器と、を有する画像形成装置において、
   前記転写器は、回転する前記転写材担持体と摺擦するシート部材と、前記転写ニップ部の位置で前記シート部材を前記転写材担持体に向って押圧する押圧部材と、を備え、前記シート部材は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域に補強部を備え、前記補強部の線膨張係数は前記シート部材の線膨張係数よりも低いことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記シート部材は、導電性を有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記補強部は、前記シート部材に接着されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記補強部は、前記シート部材と一体的に形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記弾性部材は、内部に空隙を有するスポンジ状の圧縮変形が可能な部材からなり、前記スポンジの表面は空孔が少ないスキン層が設けられ、前記スキン層は、前記シート部材と当接する面に設けられることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記シート部材は、昇温した場合に、前記シート部材と前記補強部の線膨張係数の違いによって反りが発生した状態で、前記押圧部材によって押圧されることを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記シート部材の一端を支持する支持手段を有し、前記シート部材の他端は自由端となっており、前記補強部は、前記押圧部材が前記シート部材を押圧する領域のみに設けられていることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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