JPH07225523A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー像担持体１と加圧転写ローラ２との間
に、転写材１６を挿通させて該担持体上のトナー像を転
写材に圧力転写若しくは圧力転写定着する画像形成装置
において、転写材が不均一含水状態にある普通紙であっ
ても、紙しわが発生することがなく、しかも、誘電体ド
ラムと加圧転写ローラとを過度に交差させることなく転
写材全面に均一な圧力をかけることができるようにす
る。 【構成】 上記加圧転写ローラ２を逆クラウン形状に形
成し、且つ、その加圧転写ローラのトナー像担持体１と
は反対側に対して該ローラよりも長さが短い加圧用バッ
クアップローラ３を荷重をかけつつ圧接配置した。ま
た、上記バックアップローラに代えて、その加圧転写ロ
ーラと同じ長さの加圧用バックアップローラを、荷重を
かけつつ且つ加圧転写ローラに対して所定の角度で交差
させて圧接配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリンタ、複写機、ファ
クシミリ等に組み込まれる画像形成装置に係り、特に、
トナー像担持ドラム等の表面に担持されたトナー像を加
圧転写ローラにて転写材に圧力転写又は圧力転写定着す
る画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像形成装置としては、例
えば、特表昭６０−５００８３１号等に記載のものが知
られている。これは、中空の誘電体ドラムに中空の加圧
転写ローラを圧接配置し、誘電体ドラム及び加圧転写ロ
ーラの両端部から荷重をかけて誘電体ドラムと加圧転写
ローラ間に挿通させる記録紙に所定の圧力を作用させる
ことにより、その記録紙上に誘電体ドラムに形成された
トナー像を圧力転写定着させるようにしたものである。
そして、このときに記録紙に作用させる圧力は、トナー
を潰して記録紙に結着させる必要があるため、一般に数
百ｋｇ／ｃｍ²という大きなものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
圧力転写定着による画像形成装置においては、記録紙と
して普通紙を使用した場合、その普通紙が不均一に水分
を吸収していると、誘電体ドラムと転写定着ローラ間を
挿通した際に紙しわが発生するという問題がある。な
お、この紙の不均一含水は、高湿下に多数枚の紙を束ね
て放置したとき、上部の一部の紙を除いて起こり得るも
のとされている。

【０００４】かかる問題点を解消するため、この種の画
像形成装置としてではないが、一般の定着装置として、
一対の定着用ローラのうちの一方をローラ径が端部側か
ら中央部にかけて次第に小さくなる逆クラウン形状に形
成するという技術的手段が知られている（特開昭５４−
１６３０４０号公報）。しかしながら、この手段を画像
形成装置における加圧転写ローラに適用する場合、上述
したような大きな圧力をかける必要があるため、逆クラ
ウン形状に形成した加圧転写ローラではその中央部に圧
力がかからず、結果として転写不良や定着不良を招くお
それがある。また、このようなローラ中央部における圧
力低下を防止するため、上記逆クラウン形状の加圧転写
ローラを誘電体ドラムに対してそれら各軸線が交差する
ように圧接せしめることも考えられるが、その場合は、
誘電体ドラムと加圧転写ローラとの交差角度をより大き
くとることによりローラ中央部の圧力低下を確実に解消
できる反面、紙しわが発生し易くなったり、或いは転写
画像が歪んでしまうという別の問題が生じる。

【０００５】従って、本発明の目的は、転写材が不均一
含水状態にある普通紙であっても、紙しわが発生するこ
とがなく、しかも、誘電体ドラムと加圧転写ローラとを
過度に交差させることなく転写材全面に均一な圧力をか
けることができ、もって転写材上にトナー像を良好に転
写及び転写定着せしめることができる画像形成装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、トナー像が担持されるトナー像担持体と該担持体に
対して圧接配置される加圧転写ローラとを備え、その両
者間に転写材を挿通させてトナー像担持体上のトナー像
を転写材に圧力転写若しくは圧力転写定着する画像形成
装置を前提とし、上記加圧転写ローラをそのローラ径が
端部側から中央部にかけて一定の割合で小さくなる逆ク
ラウン形状となるように形成し、且つ、その加圧転写ロ
ーラのトナー像担持体とは反対側に対して該ローラより
も長さが短い加圧用バックアップローラを荷重をかけつ
つ圧接配置することを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の画像形成装置は、上記の前
提とした画像形成装置において、加圧転写ローラをその
ローラ径が端部側から中央部にかけて一定の割合で小さ
くなる逆クラウン形状となるように形成し、且つ、その
加圧転写ローラのトナー像担持体とは反対側に対して該
ローラと同じ長さの加圧用バックアップローラを、荷重
をかけつつ且つ加圧転写ローラに対して所定の角度で交
差させて圧接配置することを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、上記トナ
ー像担持体としては、イオンビームによる潜像書き込み
が可能な誘電体ドラムや、レーザー、ＬＥＤ等の光ビー
ムによる潜像書き込み可能な感光体ドラム等が使用され
る。例えば、誘電体ドラムとしては、アルミニウム基板
の表面を陽極酸化処理したものを用いることができる
が、導電体基体の表面に誘電体層が形成されたもので且
つその表面が圧力転写定着に必要な圧力に十分耐え得る
強度を持っているものであれば如何なるものであっても
よい。その例としては、アルミニウム基板の表面に窒化
珪素や炭化珪素のような無機質膜をプラズマＣＶＤなど
の方法により着膜したものが挙げられる。また、感光体
ドラムとしては、アルミニウム基板の表面にアモルファ
スシリコンからなる感光体層を形成したものが挙げられ
る。

【０００９】上記の加圧転写ローラとしては、少なくと
も、そのローラ径が端部側から中央部にかけて一定の割
合で小さくなる逆クラウン形状に形成したものであれば
よい。ここで、逆クラウン形状はローラ周面の軸方向に
対して所定のテーパーを付すことで形成されるものであ
り、そのテーパー量Δｔは加圧転写ローラの半径をＲと
した場合Δｔ＝ｋ×Ｒなる式にて表される。なお、式中
のｋは比例定数であり、この定数ｋはローラの材質や総
荷重等に基づいて定められるものである。本発明では０
＜ｋ≦０．１であることが望ましい。

【００１０】上記の式は、加圧転写ローラの径に比例し
てテーパーを付せばよいことを表しており、このように
テーパーを付すことにより、そのローラ両端部と中央部
の間において周速差が生じて転写材をローラの両端部方
向に引っ張る作用が発生するため、紙しわ発生を回避す
ることができる。また、上記の式からすると、加圧転写
ローラの径が小さいほどテーパー量も小さくて済むこと
がわかるが、例えば、テーパー量を小さくして加圧転写
ローラの径を出来る限り小さくした場合には、ニップ部
での圧力均一性が確保できると共に、装置の軽量化が図
れるという利点がある。

【００１１】このようなテーパーを付した逆クラウン形
状からなる加圧転写ローラの形成は、例えば、フラット
の円柱形状ローラ本体の表面にテーパーを付した弾性層
等を設けることにより行うことができるが、必ずしもこ
の方法に限定されない。

【００１２】この加圧転写ローラは、通常、トナー像担
持体ドラム上のトナー像を転写材に転写と同時に定着す
るものであるが、これ以外にも、トナー像担持体ドラム
上のトナー像を転写材に転写するのみで、その転写後に
後処理としてフューザーローラ等の定着手段を別個に併
設するものであってもよい。

【００１３】上記の加圧用バックアップローラについて
は、加圧転写ローラよりも短いローラである場合、その
ローラの長さは具体的には加圧転写ローラの長さの１／
５〜４／５程度であればよい。そして、このタイプのバ
ックアップローラは、加圧転写ローラに対して平行に
（軸線を交差させずに）且つそのローラ中央部を中心に
圧接するように設置される。

【００１４】なお、一般の定着装置として、圧接する一
対の円筒状定着用ローラの押圧力が回転軸のたわみによ
り中央ほど小さくなり不均一になるという不具合を解消
するため、その一方の定着用ローラの背後側に定着用ロ
ーラよりも長さが充分に短い加圧ローラを回転自在に圧
着するという技術的手段が提案されている（特開昭６１
−１４９９８０号公報）。しかし、これは、あくまで通
常の定着用ローラ間の押圧力を均一にするための手段で
あって、前記した不均一含水の普通紙により発生する紙
しわを防止し得るものではない。

【００１５】一方、バックアップローラが加圧転写ロー
ラと同じ長さのローラである場合、そのローラは加圧転
写ローラに対して軸線が所定の角度で交差するように設
置される。その交差角度はニップ部における圧力分布の
均一性等を配慮しながら適宜設定されるが、好ましくは
０．５〜５°である。この交差角度が０．５°より小さ
くなると圧力の均一化が難しく、また、この場合にはバ
ックアップローラの剛性を上げることにより角度を減ら
すことが可能であるものの、剛性アップによる重量増加
を招くため好ましくない。反対に、交差角度が５°より
大きいとローラ間の圧接部に発生するすべり現象により
ローラ表面が磨耗し易くなるという問題がある。

【００１６】バックアップローラは、通常、加圧転写ロ
ーラの表面を磨耗させない等の観点からローラ本体の表
面に合成樹脂等からなる被覆層を設けた構造にすること
が好ましい。この場合における被覆層の硬度は、加圧転
写ローラの表面の硬度以下であることが望ましい。ま
た、このバックアップローラへ荷重をかける荷重手段と
しては、所定の荷重を均一に且つ的確にかけることがで
きるものであれば、如何なる荷重手段であってもよい。

【００１７】

【作用】上述したような本発明の画像形成装置によれ
ば、加圧転写ローラの逆クラウン形状によりトナー像担
持体とのニップ部において転写材をローラの両端側に引
っ張る作用が得られ、これと同時に、加圧用バックアッ
プローラによりトナー像担持体と加圧転写ローラとのニ
ップ部の中央部における圧力不足が解消される作用が得
られ、しかも、トナー像担持体と加圧転写ローラとを過
度に交差させる必要がなく僅かに交差させる程度で済
む。この結果、紙しわが発生せず、転写材の全面にわた
って均一な圧力がかけられる。これは、不均一に水分を
吸収した転写紙を使用した場合であっても同様の結果が
得られる。

【００１８】なお、加圧用バックアップローラを加圧転
写ローラと交差せて配設した場合であっても、転写定着
が行われるのはトナー像担持体と加圧転写ローラとの間
であるため、バックアップローラと加圧転写ローラの交
差設置が画像ひずみや紙しわ発生の要因になることはな
い。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００２０】実施例１ 図１及び図２は、本発明の一実施例に係る画像形成装置
を示すもので、図１はその全体の構成概念図、図２はそ
の要部断面図である。この実施例による画像形成装置
は、円筒状の導電体基体の表面に誘電体層が形成された
誘電体ドラム１の周囲に、画像形成プロセス順に、静電
潜像書き込みヘッド１１、現像器１２、加圧定着ローラ
２、クリーナ１３および除電器１４が配設されており、
また、上記加圧転写ローラ２の下部には加圧用バックア
ップローラ３が配設されている。

【００２１】静電潜像書き込みヘッド１１は、誘電体ド
ラム１との間に一定の空隙を保って配設されており、そ
のドラム１の軸方向に添って配列された各画素毎にイオ
ンの照射出力を独立して制御するように構成されたもの
である。また、現像器１２の現像ローラ４１には、圧力
定着用カプセルトナーが薄層に形成されている。更に、
加圧転写ローラ２は、その背後側から加圧用バックアッ
プローラ３により押圧されて誘電体ドラム１に加圧接触
されている。更にまた、クリーナ１３は誘電体ドラム１
に一定の傾斜角度で斜めに接触する金属製ブレード４２
を備えており、除電器１４は通常のコロナ放電器等にて
構成されている。

【００２２】この実施例装置による画像形成は、以下の
ようにして行われる。まず、静電潜像書き込みヘッド１
１により画像情報に応じた電荷が誘電体ドラム１に付与
されて静電潜像が形成された後、その静電潜像が現像器
１２により圧力定着用カプセルトナーで現像されて可視
像化される。これにより、誘電体ドラム１の上にトナー
像１５ａが形成される。次いで、このトナー像１５ａが
誘電体ドラム１と加圧定着ローラ２の間に供給される記
録体１６上に圧力により転写されると同時に定着され、
もって記録体１６上に定着像１５ｂが形成される。な
お、この転写定着後、誘電体ドラム１に残留したトナー
１５ｃは金属製ブレード４２により機械的にかき落とさ
れる。そして、最後に除電器１４により表面の電位が均
一化され、これにより１つの画像形成サイクルが終了す
る。

【００２３】次に、この実施例で用いられている誘電体
ドラム１、転写定着ローラ２及び加圧用バックアップロ
ーラローラ３について説明する。

【００２４】誘電体ドラム１は、図２に示すように、ア
ルミニウムの円筒形状のドラム本体１０１の表面を陽極
酸化処理して不図示の誘電体層を形成してなるもので、
さらに、そのドラム本体１０１の両端開口をそれぞれ閉
塞するキャップ部材１０２に突設されたシャフト部材１
０３をそれぞれベアリング１０４にて回転支承したもの
である。本実施例の誘電体ドラム１は、その軸方向の全
長が２３０ｍｍ、外径が１００ｍｍ、ドラム本体の肉厚
が１７ｍｍである。

【００２５】また、加圧定着ローラ２は、図２に示され
るように、鉄製の円柱形状のローラ本体２０１と、この
ローラ本体２０１の表面に断面形状が円弧状のテーパー
が形成されたポリアセタール樹脂からなる弾性層２０２
とからなり、ローラ本体２０１の両端に突出形成された
シャフト部材２０３をそれぞれベアリング２０４にて回
転支承したものである。

【００２６】本実施例の加圧定着ローラ２は、そのロー
ラ本体の外径が例えば４０ｍｍ、弾性層２０２の平均厚
さが５ｍｍである。また、テーパー量Δｔは前記したテ
ーパー量を表す式（Δｔ＝ｋ×Ｒ）における比例定数ｋ
が本実施例の上記構成（外径については４０ｍｍとした
場合）からｋ＝０．００４であることから、８０μｍ程
度になるように形成されており、これにより加圧定着ロ
ーラ２全体を逆クラウン形状に形成している。なお、加
圧定着ローラ２は、その転写能率を維持するため誘電体
ドラム１に対して軸線どうしが０．４°の角度で交差す
るように配置されており、これにより誘電体ドラム１と
記録紙１６の間に微小なすべりを生じさせている。

【００２７】更に、加圧用バックアップローラ３は、加
圧定着ローラ２よりも長さが短い鉄製の円柱形状のロー
ラ本体３０１と、このローラ本体３０１の表面に被覆し
たポリアセタール樹脂からなる被覆層３０２とからな
り、ローラ本体３０１の両端に突出形成されたシャフト
部材３０３をそれぞれベアリング３０４にて回転支承し
たもので、しかも、不図示の加圧手段により所定の荷重
Ｆがかけられているものである。

【００２８】これら誘電体ドラム１、転写定着ローラ２
及び加圧用バックアップローラ３の支持状態や荷重付与
関係については、本実施例ではドラム１が固定支持、ロ
ーラ２がフリー支持、バックアップローラ３が荷重付与
としているが、この例に限定されるものではなく、その
他にも例えばドラム１が荷重付与、ローラ２がフリー支
持、バックアップローラ３が固定支持としてもよい。

【００２９】本実施例のバックアップローラ３は、その
ローラ本体３０１の外径が３０ｍｍ、被覆層３０２の厚
さが５ｍｍである。なお、このバックアップローラ３
は、加圧定着ローラ２に対して７００ｋｇｆの荷重で、
しかも軸線が平行になるように圧接されている。また、
被覆層３０２の硬度は、加圧定着ローラ２の弾性層２０
２の硬度と同一となるように設定されている。

【００３０】このような構成からなる本実施例装置の誘
電体ドラム１と加圧定着ローラ２との圧接部（ニップ
部）における圧力分布の様子を図３に示す。すなわち、
この圧力分布は、加圧定着ローラ２の半径Ｒ、加圧用バ
ックアップローラ３の長さｌ及びテーパー量Δｔについ
て図３中の表に示すようにそれぞれ設定した場合のロー
ラ軸方向における圧力の分布状態を示している。

【００３１】図３のグラフで示す結果からわかるよう
に、この実施例装置によれば、ローラ中央部付近におけ
る圧力不足はなく、ローラの軸方向全域にわたって非常
に均一な圧力分布を得ることができる。なお参考まで
に、図４に、加圧定着ローラ２の外径ＲがＲ＝１６ｍｍ
のときに加圧用バックアップローラ３の長さｌやテーパ
ー量Δｔの条件設定を上記実施例における最適な設定内
容と異ならしめた場合における圧力分布の様子を示す。
この図４の結果から明らかなように、バックアップロー
ラ３の長さｌやテーパー量Δｔの設定を適切な値に設定
しない場合には、均一な圧力分布が得られないのであ
る。

【００３２】また、この実施例装置により画像形成を行
ったところ、転写不良と定着不良のいずれもない良好な
画像が得られた。さらに、高湿下の環境において不均一
に水分を吸収した紙を用いて同じ画像形成を行ったとこ
ろ、転写不良及び定着不良がないのはもとより、紙しわ
もない良好な画像が得られた。

【００３３】実施例２ この実施例に係る画像形成装置は、図５〜図７に示すよ
うなものである。すなわち、この実施例装置は、加圧用
バックアップローラ３０として、加圧転写ローラ２と同
じ長さであり且つ該ローラに対して軸線が交差するよう
に配置させるものを使用した以外は実施例１と同様の構
成からなるものである。

【００３４】本実施例における加圧用バックアップロー
ラ３０は、加圧定着ローラ２と同じ長さからなる鉄製の
円柱形状のローラ本体３１１と、このローラ本体３１１
の表面に被覆したポリアセタール樹脂からなる被覆層３
１２とからなり、ローラ本体３１１の両端に突出形成さ
れたシャフト部材３１３をそれぞれベアリング３１４に
て回転支承したもので、しかも、不図示の加圧手段によ
り所定の荷重がかけられているものである。ここで、ロ
ーラ本体３１１は長さが２３０ｍｍ、その外径が３０ｍ
ｍであり、被覆層３１２はその厚さが５ｍｍである。

【００３５】これと同時に、上記バックアップローラ３
０は、図７に示すように、加圧転写ローラ２に対して両
者の軸線の交差角度θ₂が所定の角度となるように交差
して配置させている。図中、θ₁は誘電体ドラム１と加
圧転写ローラ２との軸線の交差角度を示すもので、この
交差角度θ₁は実施例１と同じく０．４°である。

【００３６】このような構成からなる本実施例装置の誘
電体ドラム１と加圧定着ローラ２とのニップ部における
圧力分布の様子を図８に示す。すなわち、この圧力分布
は、加圧定着ローラ２と加圧用バックアップローラ３０
との軸線の交差角度θ₂を２°、４°にそれぞれ設定し
た場合、その各ローラ軸方向における圧力状態を示して
いる。また、このときの加圧定着ローラ２は、そのロー
ラ本体２０１の外径が４０ｍｍで、テーパー量Δｔが８
０μｍの逆クラウン形状からなるものである。

【００３７】図７のグラフで示す結果からわかるよう
に、この実施例装置によれば、加圧定着ローラ２と加圧
用バックアップローラ３０とを交差角度θ₂＝４°で交
差させた場合には、ローラ中央部付近における圧力不足
はなく、ローラの軸方向全域にわたって非常に均一な圧
力分布を得ることができる。

【００３８】また、交差角度θ₂＝４°とした本実施例
装置により画像形成を行ったところ、転写不良と定着不
良のいずれもない良好な画像が得られた。さらに、高湿
下の環境において不均一に水分を吸収した紙を用いて同
じ画像形成を行ったところ、転写不良及び定着不良がな
いのはもとより、紙しわもない良好な画像が得られた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写材が不均一含水状態にある普通紙であっても、紙し
わが発生することがなく、しかも、誘電体ドラムと加圧
転写ローラとを僅かに交差させる程度で転写材全面に均
一な圧力をかけることができる。これにより、転写又は
定着不良や画像歪みがなく、トナー像を転写材上に良好
に転写及び転写定着せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る画像形成装置を示す
概略構成図である。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図であ
る。

【図３】 実施例１の各条件設定時における圧力分布の
様子を示すグラフ図である。

【図４】 実施例１において条件設定が不適当である場
合における圧力分布の様子を示すグラフ図である。

【図５】 本発明の実施例２に係る画像形成装置を示す
要部断面図である。

【図６】 図５の矢印Ａ方向から見たローラ等の設置状
態を示す説明図である。

【図７】 実施例２の各条件設定時における圧力分布の
様子を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…トナー像担持体（誘電体ドラム）、２…加圧転写ロ
ーラ、３、３０…加圧用バックアップローラ、１５ａ…
トナー像、ｌ…加圧用バックアップローラの長さ、θ₂
…加圧転写ローラと加圧用バックアップローラとの軸線
の交差角度。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像が担持されるトナー像担持体と
   該担持体に対して圧接配置される加圧転写ローラとを備
   え、その両者間に転写材を挿通させてトナー像担持体上
   のトナー像を転写材に圧力転写若しくは圧力転写定着す
   る画像形成装置において、 上記加圧転写ローラをそのローラ径が端部側から中央部
   にかけて一定の割合で小さくなる逆クラウン形状となる
   ように形成し、且つ、その加圧転写ローラのトナー像担
   持体とは反対側に対して該ローラよりも長さが短い加圧
   用バックアップローラを荷重をかけつつ圧接配置するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 トナー像が担持されるトナー像担持体と
   該担持体に対して圧接配置される加圧転写ローラとを備
   え、その両者間に転写材を挿通させてトナー像担持体上
   のトナー像を転写材に圧力転写若しくは圧力転写定着す
   る画像形成装置において、 上記加圧転写ローラをそのローラ径が端部側から中央部
   にかけて一定の割合で小さくなる逆クラウン形状となる
   ように形成し、且つ、その加圧転写ローラのトナー像担
   持体とは反対側に対して該ローラと同じ長さの加圧用バ
   ックアップローラを、荷重をかけつつ且つ加圧転写ロー
   ラに対して所定の角度で交差させて圧接配置することを
   特徴とする画像形成装置。