JP2005250329A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写工程で発生していた「飛び散り」を回避することができるとともに、転写性の低下に起因する画像品質の劣化を招くことなく、常に安定した高画質の実現が可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】第１の像担持体上のトナー像を第２の像担持体に転写する工程を有し、転写工程を行う転写部材は第２の像担持体に当接し、所定のバイアスが印加される導電性弾性ローラを有する画像形成装置において、該導電性弾性ローラの長手方向に延在し、且つ、並接する状態で、導電性弾性ローラを中心に像担持体に対峙する位置に補助部材を配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真方式を用いた画像形成装置には、感光ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を、バイアスが印加されたローラ状の転写部材により静電的に第２の像担持体へと転写する装置を施したものがある。ローラ状の転写部材は、円形の金属棒の周囲を弾性体により構成されている。

以下、図６により従来の画像形成装置について説明する。

第１の像担持体１を含んだ感光体ユニットは、第１の像担持体としてのドラム上感光体１の周縁に、帯電部材２、清掃部材９が一体となったユニットである。露光装置３は、帯電部材２により所定電位に帯電処理された感光体１を、画像データに基づいた静電潜像を感光体１表面に形成する装置である。

現像装置４０は、感光体１表面に形成された静電潜像を現像剤（トナー）で現像する装置である。多色画像を形成するために、現像装置４０としては、４色（イエロー４Ｙ、マゼンタ４Ｍ、シアン４Ｃ、ブラック４Ｋ）から構成されている。

第２の像担持体を含んだ中間転写ユニットは、第２の像担持体としてのベルトの内周に、第１の転写部材５４（ローラ）、ベルト５を張架する複数のローラ５１，５２，５３から構成され、感光体１上に形成されたトナー像をベルト５上に順次転写し、最終画像の基となる多色画像を担持する。

第２の像担持体としてのベルト５は、４色のトナー像をベルト５上に形成し、転写材に一括転写することで多色画像を形成する中間転写ベルトである。この中間転写ベルト５は、感光体１からの転写性、転写材への転写性をそれぞれ満足させるため、更には、長期間の使用に耐え得る耐久性の観点から、エンジニアリングプラスティック、スーパーエンジニアリングプラスティックから成る樹脂ベルト（ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン等）が用いられている。

ローラ状の転写部材５４としては、均一な接触幅（ニップ幅）を確保し、高い転写性を維持するという観点から、弾性ローラが用いられている。

転写装置６は、バイアスを印加する電源（不図示）と弾性ローラ６１から成る装置であり、中間転写ベルト５上のトナー像を、所定のタイミングにて給紙ユニットから給送された転写材Ｐ上に転写する装置である。転写装置６に関しても転写部材５４と同様の理由により、弾性ローラが好適である。

定着装置８は、熱源８１，８２を内包した加圧部材８３，８４から成り、転写材Ｐ上のトナー像を加熱及び加圧することにより転写材Ｐに定着させて多色画像とする装置である。

感光ドラム１上のトナー像の中間転写ベルト５上への転写工程終了後に、感光ドラム１上に残留したトナーは、清掃部材９で回収し、次の画像形成に備える。

特開平１０−２０６２５号公報（第６頁、図１）

しかし、 従来の多色画像形成装置の場合、
トナー像が転写部において忠実に転写されず、トナー像が乱れてしまう、「 飛び散り」
と言われる不良画像を形成するという欠点があった。

本現象は、第１の像担持体上から第２の像担持体へ、或は第２の像担持体から転写材へ、それぞれトナー像が転写されるときに発生する現象である。

転写部材の小型化により第１の像担持体上のトナー像Ｔに静電気力の影響が及ばなくすることも可能である。しかしながら、ローラ状の転写部材を小型化、即ち、ローラの外径を小さくした場合には、転写部材両端部に加えられた付勢力により、転写部材の撓みが発生してしまう。撓みの発生した転写部材は、その長手全域に亘って均一の当接幅、当接圧にて第２の像担持体に当接することができなくなってしまう。その結果、トナー像の転写性に影響を及ぼされ、画像品質の劣化を招いてしまう。特に、転写部材の長手中央部はその撓みによる転写不良が著しくなってしまう。

ローラ状の転写部材を剛体にすることでローラの撓みを軽減することが可能である。しかしながら、剛体を第２の像担持体に押し当てると、第２の像担持体への損傷を誘発し、更には第１の像担持体へも影響を及ぼしてしまうため、使用するには適していない。

上記問題は、図６で例示した中間転写ベルトを有する多色画像形成装置に限るものではない。像担持体上のトナー像を静電気力で転写する方式を採用する画像形成装置全般において発生する問題である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、転写工程で発生していた「飛び散り」を回避することができるとともに、転写性の低下に起因する画像品質の劣化を招くことなく、常に安定した高画質の実現が可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、第１の像担持体上のトナー像を第２の像担持体に転写する工程を有し、転写工程を行う転写部材は第２の像担持体に当接し、所定のバイアスが印加される導電性弾性ローラを有する画像形成装置において、該導電性弾性ローラの長手方向に延在し、且つ、並接する状態で、導電性弾性ローラを中心に像担持体に対峙する位置に補助部材が配設されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
補助部材は金属軸の周縁に弾性体を被覆して構成されるローラ状の部材であり、導電性弾性ローラよりも曲げ剛性が高いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、導電性弾性ローラの外径は、第２の像担持体に当接していない第１の像担持体上のトナー像が、導電性弾性ローラに印加された転写バイアスによる電界が作用しない領域以下であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、導電性弾性ローラの像担持体への押圧は、導電性弾性ローラによりなされることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、導電性弾性ローラの像担持体への押圧は、補助部材を介してなされることを特徴とする。

本発明によれば、第１の像担持体と第２の像担持体の接触幅よりも小さい小径のローラ状転写部材を使用することにより、転写工程で発生していた「飛び散り」を回避することが可能となった。それと同時に、小径のローラ状転写部材が撓むことなく像担持体当接可能となるように転写補助部材を配設することにより、転写部材が撓むことにより発生する転写不良を回避することが可能となったため、転写性の低下に起因する画像品質の劣化を招くことなく、常に安定した高画質の実現が可能となった。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１〜図３は本実施例を説明する多色画像形成装置の概略断面図及び説明図である。その特徴とするところは、
小径の転写ローラを採用し、その小径転写ローラの加圧による撓みを補助ローラにより補正していることである。

基本構成と動作に関しては図６と同様であり、機能として共通の部材に関しては同じ符号を付してある。

以下に各部材の詳細について説明する。

感光ドラム１は、外径４５（ｍｍ）の有機感光体ドラムであり、通常の画像形成時には感光体表面を帯電部材２により−６００（Ｖ）に帯電処理される。

中間転写ベルト５は、周長４４０（ｍｍ）、厚さ１００（μｍ）であり、体積抵抗値が１０¹⁰（Ω／ｃｍ）に調整されたポリイミド樹脂から成る。

転写装置６としての転写ローラ６は、外径１８（ｍｍ）の発泡性弾性ローラであり、体積抵抗率１０⁷（Ω／ｃｍ）に調整されている。中間転写ベルト５上に形成されたトナー像を確実に転写材へと転写するため及び転写材を安定して搬送することを目的として、その両端には各々２ｋｇｆの加圧が加えられている。転写ローラ６は、様々な種類の転写材に対する転写性を実現するため、感光ドラム１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５に転写する転写ローラ５４の場合と比較して、より大きな加圧力が必要とされる。

第１の転写部材としての転写ローラ５４は、本発明において特徴をなす小径ローラである。本発明における小径ローラとは、以下を満足するものである。

転写ローラ５４と第１の像担持体としての感光ドラム１の軸を結んだ線が感光ドラム１と第２の像担持体である中間転写ベルト５の接点上にある場合、転写ローラ５４の半径が、中間転写ベルト５に当接する直前の感光ドラム１上に担持されたトナー像が、転写ローラ５４に印加された転写バイアスによる電界の作用を受けない領域内に収まることである。これらは、第１の像担持体の外径（曲率）、
第２の像担持体の電気抵抗値、転写ローラ５４の外径（曲率）、電気抵抗値に依存するものである。

従って、図１で示す画像形成装置における転写ローラ５４は以下の構成のものを採用している。

外径４（ｍｍ）の発泡性弾性ローラ（芯金径φ２（ｍｍ））であり、 体積抵抗率１０⁸（Ω／ｃｍ）に調整されている。転写ローラの両端部には、ローラホルダ５６を介して付勢手段Ｓ１（図３）により各々５００ｇｆの加圧をし、中間転写ベルト５へのニップ幅を確保している。

転写補助ローラ５５は、外径１４（ｍｍ）（芯金径６（ｍｍ））の弾性ローラである。転写補助ローラ５５の軸中心は、転写ローラ５４の感光ドラム１への付勢方向の線上に位置するように配置してある。又、その軸両端はローラホルダ５６（図３）を介して画像形成装置本体に対して固定し、
転写補助ローラ５５自身は回転可能の状態に保たれ、転写ローラ５４の回転動作に影響を及ぼさないようにしている。弾性層としては、転写ローラ５４の弾性層よりも高硬度の弾性部材を使用している。材質としては特に限定するものではないが、
発泡性或はソリッドのゴム或はエラストマー何れでも良い。転写補助ローラ５５の硬度を転写ローラ５４より大きくすることにより、転写ローラ５４の補助効果をより一層高める働きを示す。

図３で例示するように、転写ローラ５４と転写補助ローラ５５の軸間距離は、転写補助ローラ５５が転写ローラ５４に対して侵入することのないようにホルダ５６により固定され、（転写ローラ５４外径＋転写補助ローラ５５外径）／２の関係を保っている。この位置関係を維持することにより、転写ローラ５４の永久変形等を回避することが可能である。更に、転写補助ローラ５５の弾性層の長手幅は、少なくとも転写ローラ５４の弾性層の長手幅を有している。

画像形成時は、画像形成装置内の電源（不図示）により、およそ＋１ｋＶ前後の直流電圧が転写ローラ５４の芯金部に印加される。又、転写補助ローラを電気的にフロートとしている。

気体の絶縁破壊電圧は＋５００Ｖ前後であるため、 従来の外径を持った転写ローラを採用した多色画像形成装置の場合にはプレ転写による転写散りが発生してしまっていた。しかし、本実施の形態のように、外径４ｍｍの小径転写ローラ５４を採用した場合、プレ転写が発生する領域は、感光ドラム１と中間転写ベルト５が接触している領域内（ニップ領域内）であるため、トナーが中間転写ベルト５に対して飛翔して転写散りが発生してしまう、という現象は発生しなかった。

又、本実施の形態では外径４（ｍｍ）の転写ローラを使用したが、転写補助ローラの補助により、転写ローラの撓みが発生せず、転写性が安定して維持された。上記の効果について表１を用いて説明する。

表１は長さ２５０（ｍｍ）の丸棒の鋼材（縦弾性係数２．１×１０⁴ｋｇｆ／ｍｍ²、基準強さ応力７０．０ｋｇｆ／ｍｍ²）から成る芯金について、図２に示すように、その両端を点支持し、芯金の長手中央部に１ｋｇｆの荷重を加えた場合の芯金の撓み量δを芯金の外径（ｍｍ）についてまとめたものである。

表１の撓み量δ（ｍｍ）は転写ローラ５４の撓み量を直接表現する数値ではないが、代用特性として使用している。本実施の形態で示した芯金径２（ｍｍ）の転写ローラの場合、芯金は１９．７（ｍｍ）の撓み量δを示している。転写補助ローラが無い場合には転写ローラの撓みにより中央部のニップ形成が不完全となり、良好な画像が得られない。

しかしながら、 転写補助ローラが転写ローラの撓みを抑制しているために小径転写ローラが使用可能となった。具体的には、
本実施の形態では芯金６ｍｍの補助ローラを用いているため、 撓み量は０．２５ｍｍとなり、大幅に撓み量を軽減できた。

又、転写補助ローラ５５の電気抵抗を、例えば体積抵抗値１０⁵（Ω／ｃｍ）以下の導電性弾性ローラとした場合、転写ローラ５４に印加する転写バイアスを、転写補助ローラ５５を介して印加した方が効果的な場合がある。例えば、以下のような場合である。

芯金径２（ｍｍ）の転写ローラ５４に転写バイアスを印加する場合は芯金端部に転写バイアス接点を接触させることになる。しかし、小径であるので、画像形成動作中の振動等により、接点が安定しない場合が考えられる。それに対して、転写補助ローラの芯金径は十分大きいため、前記したような接点不良を起こすこともなく、安定した転写バイアスの印加を行うことができる。

以上説明したように、転写ローラの小径化により、転写ローラと中間転写ベルト間のプレ転写の発生を抑制し、プレ転写によって引き起こされていた転写散りの発生を抑制することが可能となった。更に、転写ローラの小径化に伴う転写ローラの撓みを転写補助ローラにより抑制し、転写ローラ長手全域に亘って転写ニップを形成することが可能となったので、転写ローラが撓むことにより発生する転写不良や画像品質劣化が解消され、高品質な画像の再現が可能となる。

＜実施の形態２＞
図４は本実施の形態を説明する多色画像形成装置の概略断面図である。本実施の形態の特徴とするところは、
転写補助ローラの付勢により転写ローラの加圧工程を行っていることである。

第１の転写部材としての転写ローラ５４は外径４（ｍｍ）の発泡性弾性ローラ（芯金径φ２（ｍｍ））であり、
体積抵抗率１０⁸（Ω／ｃｍ）に調整されている。転写補助ローラ５５は、外径１４（ｍｍ）の弾性ローラである。

転写ローラ５４の端部は、ホルダ５７によって保持保され、転写補助ローラ５５による付勢方向に移動可能な構成となっている。転写補助ローラ５５の端部はホルダ５７により固定されている。

転写ローラ５４と転写補助ローラ５５は、ホルダ５７により軸心方向が固定されているため、付勢手段Ｓ２による付勢方向はその軸心方向と同軸上にしてある。ホルダ５７に対して付勢手段Ｓ２による各々５００ｇｆの加圧をすることにより、転写補助ローラ５５により転写ローラ５４を中間転写ベルト５に対して所定のニップ幅を確保しながら当接させている。

又、転写ローラ５４を移動可能としているため、転写ローラ５４より大径である転写補助ローラ５５による押圧が転写ローラ５４の第２の像担持体５への当接を安定したものとしている。

転写補助ローラ５５により所定の圧で転写ローラ５４を加圧することで、小径の転写ローラ５４を使用しながらも、転写ローラ５４に撓みを生じさせることがなくなる。その結果、プレ転写の発生を抑制し、狭域転写の実現が可能となる。更に、転写ローラの撓みがないため、転写ローラ５４を中間転写ベルト５に対して均一に当接させることが可能となり、転写性の低下に伴う画像劣化を引き起こすことのない多色画像形成装置を提供することが可能となる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図５に基づいて説明する。尚、図５は本実施の形態を説明する画像形成装置の概略断面図である。

転写装置としての転写ローラ６及びその転写補助ローラを中心に、その周辺の構成部材及びその機能について説明する。

中間転写ベルト５は実施の形態１と同様である。

中間転写ベルト５のテンションローラ５３は、転写ローラ６の対向ローラであり、最外層に厚さ１（ｍｍ）のゴム層（導電性ＥＰＤＭ）を有する外径３０（ｍｍ）の弾性ローラである。弾性層を有することにより、中間転写ベルト５の搬送性が高まること、転写ローラ６１の加圧による中間転写ベルト５と転写材との密着性が高まることによる転写性の向上等の効果をもたらす。

転写ローラ６１は、体積抵抗率が１０⁷（Ω／ｃｍ）に調整され、最外層に１（ｍｍ）の弾性層を有する外径４（ｍｍ）の弾性ローラである。このローラは、両端を軸受けにより固定された状態で支持されている。画像形成時においては、転写ローラ６１の芯金部に給電される。

転写補助ローラ６２は外径２０（ｍｍ）の弾性ローラである。ローラの両端は、片側２ｋｇｆの荷重が加えられ、転写ローラ６１を介して転写材に所望の圧が加えられるよう案構成となっている。

表２は実施の形態１中の表１と同様の撓み量を示したものである。表２においては、図２で例示した芯金の長手中央部に４ｋｇｆの荷重を加えた場合の芯金の撓み量δである。

以上説明したように、本実施の形態のように、転写材に対する転写に関しても、（小径ローラ＋転写補助ローラ）の構成により転写を行うことにより、転写部のプレ転写によって発生する転写散りを抑制することが可能となる。更に、補助ローラによる小径転写ローラの撓みを防止するため、均一な転写ニップが得られ、満足できる転写性をも維持することが可能となる。

本実施の形態では中間転写ベルトを用いた構成の説明であるが、転写材に対する良好な転写性の維持という観点では、本実施の形態の効果は多色画像形成装置に限定されるものではなく、単色の画像形成装置においても同様の効果が得られることを示している。

本発明は、電子写真方式を採用する複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置に対して有用である。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を説明する図である。 本発明に係る転写部材の撓み量の測定法について説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る付勢手段を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る付勢手段を説明する図である。 本発明の実施の形態３に係る画像形成装置を説明する図である。 従来例を説明する図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電部材
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 中間転写ベルト
８ 定着装置
５４ 転写ローラ
５５ 転写補助ローラ
６１ 転写ローラ
６２ 転写補助ローラ

Claims (5)

1. 第１の像担持体上のトナー像を第２の像担持体に転写する工程を有し、転写工程を行う転写部材は第２の像担持体に当接し、所定のバイアスが印加される導電性弾性ローラを有する画像形成装置において、
   該導電性弾性ローラの長手方向に延在し、且つ、並接する状態で、導電性弾性ローラを中心に像担持体に対峙する位置に補助部材が配設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 補助部材は金属軸の周縁に弾性体を被覆して構成されるローラ状の部材であり、導電性弾性ローラよりも曲げ剛性が高いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 導電性弾性ローラの外径は、第２の像担持体に当接していない第１の像担持体上のトナー像が、導電性弾性ローラに印加された転写バイアスによる電界が作用しない領域以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 導電性弾性ローラの像担持体への押圧は、導電性弾性ローラによりなされることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 導電性弾性ローラの像担持体への押圧は、補助部材を介してなされることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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