JP2005316502A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 しわの少ない高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 感光体４と、該感光体４に対向して配置され矢印Ａ方向に循環移動する無端ベルト状の中間転写体１と、該中間転写体１上の像を記録媒体Ｐに転写する転写装置５０とを有する画像形成装置において、上記中間転写体１は、該中間転写体１の内側に配置された複数のロール５＿１，５＿２，５＿５および該中間転写体１の外側に配置された少なくとも１本の張力付与ロール５＿３により張設されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。

従来、感光体上に静電潜像を形成し、それを乾式トナーで現像した後、そのトナー像を記録媒体に静電的に転写し定着する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いて、記録媒体である紙の表面の凹凸のために、紙と感光体が完全に密着せず紙と感光体との間に不均一なギャップが生じ、転写電界が乱れたりトナー同士のクーロン反発力を招いたりするために画像が乱れるなどの問題がある。

この問題に対して、無端ベルト状の中間転写体に複数色のトナー像を静電的に重ね転写して多色の多重トナー像を形成し、この多重トナー像を中間転写体上で溶融した後、溶融した多重トナー像を記録媒体に転写すると同時に定着してカラーコピーを得る画像形成装置や、無端ベルト状の感光体上に形成した多色の多重トナー像を溶融した後、溶融した多重トナー像を記録媒体に転写すると同時に定着してカラーコピーを得る画像形成装置が提案されている。これらの、いわゆる転写定着同時方式のカラー画像形成装置では、記録媒体へのトナー像の転写は非静電的に行われるので、前述のような静電転写による画質劣化が生じにくいという利点がある。

この画像形成装置を改良したものとして、例えば、無端ベルト状の中間転写体あるいは感光体の表面に形成したトナー像の記録媒体への転写性をさらに良好なものとするため、トナー像を担持した中間転写体あるいは感光体と紙とを密着させた状態で加熱および加圧した後、中間転写体あるいは感光体と記録媒体とを重ね合わせたままでトナー像を冷却固化し、その後トナー像が転写定着された記録媒体を中間転写体あるいは感光体から剥離する方式の画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この方式の画像形成装置では、トナー間の凝集力がトナーと媒体との接着力より大きくなった後にトナー像を中間転写体あるいは感光体から剥離するので、トナー像の一部が中間転写体あるいは感光体上に残るいわゆるオフセットの発生を防止することができる。従って、画像形成装置をオイルレス化することが可能となり、また、トナーの転写効率が向上するので画像の色バランスが良好となる。さらに、表面が平滑な中間転写体あるいは感光体を用いてトナー像をこれら平滑な表面を介して固化させることにより高光沢でかつトナーの透明性に優れた高級感のある高画質画像を得ることができる。
特開平５−１９６４２号公報（第２−４頁、図４）

しかし、画像形成装置では、記録媒体上に記録媒体搬送方向に平行な多数のしわが発生し、中間転写体あるいは感光体からトナー像が部分的に剥離してしまう現象が生じることがある。このような現象が起こると記録媒体にしわがよるだけではなく画質が著しく悪化する。

本発明は、上記の事情に鑑み、画像形成装置において、しわの少ない高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、
感光体と、該感光体に対向して配置され、所定の移動方向に循環移動する無端ベルト状の像担持体と、該像担持体上の像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
上記像担持体は、該像担持体の内側に配置された複数のロールおよび該像担持体の外側に配置された少なくとも１本のロールにより張設されていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、上記のように、像担持体が、像担持体の内側に配置された複数のロールおよび像担持体の外側に配置された少なくとも１本のロールにより張設されるようにしたことにより、転写部における用紙剥離性が向上する。

ここで、上記像担持体の外側に配置されたロールは、上記像担持体から上記記録媒体に像が転写される位置よりも該像担持体の移動方向下流側に配置されていることが好ましく、また、上記像担持体の外側に配置されたロールは、上記像担持体に外側から張力を付与する張力付与ロールであることが好ましい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、転写部における用紙剥離性を一層向上させることができる。

また、この画像形成装置が、複数の感光体を有し、該複数の感光体で作成された像を上記像担持体に順次転写して重ね合わせるものであることも好ましい態様である。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、カラー画像形成に適した画像形成装置を形成することができる。

また、像転写後の記録媒体は、上記像担持体の外側に配置されたロールと、該ロールの像担持体の移動方向下流側に配置されたロールとの間の像担持体と略平行に移送されるようにすることも好ましい態様の一つである。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、転写部における用紙剥離性をさらに向上させることができる。

さらに、この画像形成装置は記録媒体を積載載置した記録媒体載置手段と、記録媒体を搬送する搬送手段とを有するものであり、該搬送手段が、記録媒体を反転させた後に上記像担持体に接触させるように配置してなるものであることも好ましい態様の一つである。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、記録用紙の両面に画像形成可能な両面画像形成装置を形成することができる。

以上説明したように本発明によれば、しわの少ない高画質の画像を安定して形成することのできる画像形成装置を実現することができる。

以下図面を参照して本発明の画像形成装置の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１に示すように、この画像形成装置には、画像情報を読み取る画像読取装置３０と、読み取った画像情報を処理する画像処理装置４０と、矢印Ａ方向に循環移動する無端ベルト状の像担持体である中間転写体１と、黒、イエロー、マゼンタ、シアン色にそれぞれ対応する感光体ドラム４＿１，４＿２，４＿３，４＿４、これらの各感光体ドラム上に画像情報に基づくトナー像を形成する光ビーム走査装置２０、帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４、および黒、イエロー、マゼンタ、シアン色のトナーが収納された現像器１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４からなるトナー像形成装置と、感光体ドラム４＿１，４＿２，４＿３，４＿４上に形成されたトナー像を中間転写体１上に転写する転写器１５＿１，１５＿２，１５＿３，１５＿４と、中間転写体１上に形成されたトナー像を加熱する加熱板８と、トレイ６から供給された記録媒体Ｐと中間転写体１上のトナー像とを重ね合わせて加熱しながら加圧することにより中間転写体１上のトナー像を記録媒体Ｐに転写するとともに定着する転写装置５０と、トナー像を冷却固化する冷却装置７と、中間転写体１の外側に配置された、中間転写体１に所定の張力を付与する張力付与ロール５＿３と、記録媒体Ｐを中間転写体１から剥離する剥離ロール５＿４と、中間転写体１の内側に配置された、中間転写体１を支持するロール５＿１，５＿２，５＿５とが備えられている。

転写装置５０は、加熱ロール５１および加圧ロール５３を有しており、これら２本のロールが互いに加圧し合うニップ領域において中間転写体１とトナー像と記録媒体Ｐを加熱するとともに加圧する。加熱ロール５１と加圧ロール５３とを互いに位置を入れ替えて配置してもよい。また、加圧ロール５３の内部に熱源を配備して加熱加圧ロールとして構成してもよい。加熱板８は、熱源を内蔵した板状部材で構成される。

なお、本実施形態における感光体ドラム４＿１，４＿２，４＿３，４＿４は、本発明にいう感光体に相当するものであり、また、本実施形態における中間転写体１は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、また、本実施形態における張力付与ロール５＿３は、本発明にいう外側ロールに相当するものであり、また、本実施形態における転写装置５０は、本発明にいう転写手段に相当するものである。

なお、本実施形態における加熱ロール５１および加圧ロール５３としては、金属ロール、または、金属ロール上にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を形成したものを用いることができる。加熱ロール５１の内部には熱源が配置されており、その加熱温度は、ニップ領域Ｎでのトナー温度がトナー溶融温度（Ｔｍ）以上となるように制御される。

図１に示すように、この画像形成装置の加熱ロール５１および加圧ロール５３には、押圧装置５２，５４がそれぞれ備えられている。

図２は、本実施形態における押圧装置を示す概要図である。

図２に示すように、一対の加圧部材である加熱ロール５１および加圧ロール５３の、一方の加圧部材の中間転写体１移動方向Ａに交わる方向の中央部を、他方の加圧部材に接触する側とは反対側から他方の加圧部材に向けて押圧する押圧装置５２，５４が備えられている。押圧装置５２，５４は、バックアップロール５５，５６およびバックアップロール５５，５６を加熱ロール５１および加圧ロール５３に押圧する押圧ユニット５７，５８からなる。

なお、加圧ロール５３は、加圧ユニット５９により加熱ロール５１に向かって所定のロール加重が付与されており、このロール加重により加熱ロール５１と加圧ロール５３との間にニップ領域Ｎが形成される。

次に、この画像形成装置による画像形成動作について、図１を参照しながら工程順に説明する。

第１の工程としてトナー像形成が行われる。このトナー像形成工程では、感光体ドラム４＿１，４＿２，４＿３，４＿４が、帯電器１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４により一様に帯電された後、画像読取装置３０からの画像情報に基づき画像信号処理装置４０から出力された濃度信号に応じ光ビームパルス幅変調装置によってオンオフされる光ビーム走査装置２０により露光され、各感光体ドラム上に黒、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応する静電潜像が形成される。各感光体ドラム上の静電潜像は、現像器１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４に収納された上記の各色のトナーによりそれぞれ現像され、面積変調により濃度を表す、いわゆるディジタル画像の各色トナー像が各感光体ドラム上に形成される。これらの各色トナー像は、転写器１５＿１，１５＿２，１５＿３，１５＿４により、矢印Ａで示す移動方向に循環移動する無端ベルト状の中間転写体１上に順次転写され、中間転写体１上に複数色のトナー像が重ね合わされた多色トナー像が形成される。

次に、第２の工程として転写定着が行われる。この転写定着工程では、中間転写体１上に形成された多色トナー像は、加熱板８と接触して加熱され溶融する。多色トナー像が転写装置５０に搬送されるタイミングに合わせてトレイ６から記録媒体Ｐが転写装置５０に送紙される。加圧ロール５３は、多色トナー像および記録媒体Ｐが転写装置５０に到達するタイミングに先立ち、加熱ロール５１と離間していたスタンバイ位置から加圧位置に移動し、一対の加圧部材を構成する加熱ロール５１および加圧ロール５３が互いに加圧し合うニップ領域Ｎが形成される。多色トナー像を担持した中間転写体１と記録媒体Ｐが重ね合わされた状態でニップ領域Ｎに供給されると、中間転写体１上の多色トナー像は溶融温度以上に加熱されて軟化溶融し、記録媒体Ｐに浸透し次いで冷却固化することにより転写定着が行われる。

記録媒体Ｐに転写定着された多色トナー像は冷却装置７により凝集固化し、記録媒体Ｐとの間に強い接着力が生じる。冷却装置７により冷却された中間転写体１および記録媒体Ｐは曲率半径の小さな剥離ロール５＿４に搬送され、記録媒体Ｐ自体の腰の強さにより記録媒体Ｐは中間転写体１からトナーとともに剥離されてカラー画像が完成する。記録媒体Ｐに転写定着されたトナー像の表面は中間転写体１の表面にならい平滑化され高光沢となる。

なお、感光体ドラム４＿１，４＿２，４＿３，４＿４としては、各種の無機感光体（Ｓｅ、ａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ＣｄＳなど）の他に、各種の有機感光体を用いることができる。

トナーはイエロー、マゼンタ、シアンなどの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料を用いることができる。本実施形態では、重量平均分子量（Ｍｗ）５４０００、溶融温度（Ｔｍ）１２０℃、溶融温度での粘度（η）４０００Ｐａｓのトナーを用いている。なお、これらのトナーの平均粒径は７μｍである。また、記録媒体上の各色のトナー量は、その色素の含有量によりおおよそ０．４ｍｇ／ｃｍ² 〜０．７ｍｇ／ｃｍ² になるように露光条件および現像条件が設定される。本実施形態では、各色とも０．６５ｍｇ／ｃｍ² に設定してある。

中間転写体１は、ベース層と表面層よりなる２層構造のものを用いている。

ベース層には、カーボンブラックを添加した厚さ７０μｍのポリイミドフィルムを用いている。本実施形態では、トナー像を感光体ドラムから中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、ベース層の体積抵抗率はカーボンブラックの添加量を変化させることにより１０¹⁰Ω・ｃｍに調整してある。なお、ベース層として、ポリイミドフィルムのほかに、厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高いシート、例えばポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミドアミド、ポリアミドなどのポリマーシートなどを用いることも可能である。

また、表面層としては、トナー像を感光体ドラムから中間転写体に静電的に画像乱れなく転写するために、その体積抵抗率を１０¹⁴Ω・ｃｍに調整している。また、中間転写体から紙への同時転写定着を行うときに、トナー像を挟んだ状態での中間転写体紙との密着度を高めるために、ゴム硬度３０度、厚さ５０μｍのシリコーン共重合体を用いている。シリコーン共重合体は、適度の弾性を有するとともにその表面が常温でトナーに対して粘着性を有しており、さらに、溶融して流動化したトナーを離しやすい特性を有しているため記録媒体へのトナーの転写効率を向上させる効果があり、表面層として最適である。

加熱板８としては、厚さ２ｍｍ、中間転写体１移動方向Ａの長さ２２０ｍｍのアルミニウム板の裏にシリコンラバーヒーターを貼付したものを用いている。加熱温度は、中間転写体１が記録媒体Ｐと接するニップ領域Ｎにおけるトナー温度がトナー溶融温度（Ｔｍ）以上となるように制御される。加熱板８としては、上記材料の外に、セラミックヒーターなどを用いることもできる。

次に、この画像形成装置を用いて行った画像形成テストの結果について説明する。

加熱ロール５１および加圧ロール５３としては外径５０ｍｍの金属ロールの上に、ゴム硬度３０で厚さ２ｍｍの表面層を被覆したものを用いた。

上記のテスト条件下で、普通紙（Ｊ紙）、薄紙（Ｓ紙）、および厚紙（白老）についてそれぞれ１００枚ずつ画像出力し、紙しわと光沢ムラの評価を行った。その結果は、いづれの場合も、紙しわ、光沢むらのない良好な画像が得られた。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態における押圧装置を示す概要図である。

符号の説明

１ 中間転写体
２ 加熱ロール
３ 加圧ロール
３ａ 弾性体層
４ 感光体ベルト
４＿１，４＿２，４＿３，４＿４ 感光体ドラム
５＿１，５＿２，５＿５ ロール
５＿３ 張力付与ロール
５＿４ 剥離ロール
６ トレイ
７ 冷却部
８ 加熱板
９ しわ
１０＿１，１０＿２，１０＿３，１０＿４ 帯電器
１１＿１，１１＿２，１１＿３，１１＿４ 現像器
１５＿１，１５＿２，１５＿３，１５＿４ 転写器
２０ 光ビーム走査装置
３０ 画像読取装置
４０ 画像処理装置
５０ 転写装置
５１ 加熱ロール
５２，５４ 押圧装置
５３ 加圧ロール
５５，５６ バックアップロール
５７，５８ 押圧ユニット
５９ 加圧ユニット

Claims (6)

1. 感光体と、該感光体に対向して配置され、所定の移動方向に循環移動する無端ベルト状の像担持体と、該像担持体上の像を記録媒体に転写する転写手段とを有する画像形成装置において、
   前記像担持体は、該像担持体の内側に配置された複数のロールおよび該像担持体の外側に配置された少なくとも１本のロールにより張設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の外側に配置されたロールは、前記像担持体から前記記録媒体に像が転写される位置よりも該像担持体の移動方向下流側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体の外側に配置されたロールは、前記像担持体に外側から張力を付与する張力付与ロールであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. この画像形成装置が、複数の感光体を有し、該複数の感光体で作成された像を前記像担持体に順次転写して重ね合わせるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 像転写後の記録媒体は、前記像担持体の外側に配置されたロールと、該ロールの像担持体の移動方向下流側に配置されたロールとの間の像担持体と略平行に移送されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. この画像形成装置は、記録媒体を積載載置した記録媒体載置手段と、記録媒体を搬送する搬送手段とを有するものであり、該搬送手段が、記録媒体を反転させた後に前記像担持体に接触させるように配置してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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