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JP5556145B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

画像形成装置に関する。
感光体上のトナー画像を中間転写体(中間転写ベルト)に転写し、中間転写ベルトに転写したトナー画像をローラ方式の転写部(2次転写部)により用紙に転写する画像形成装置が従来知られている。
このようなローラ方式の転写部は転写ローラと転写ローラに対向するバックアップローラとを有し、転写ローラとバックアップローラとのニップ部に用紙が食い込む際の衝撃で中間転写ベルトの速度が変動し、プリント画像にムラがでるという問題点があった。
このようなムラを防止するために、感光体上のトナー画像を中間転写ベルトに転写する1次転写部の下流側且つ2次転写部の上流側にテンションローラを設けて中間転写ベルトの速度変動を吸収し、ムラの発生を防止するようにしたものが従来知られている(例えば特許文献1参照)。
また、同様なムラを防止するために2次転写部の転写ローラと対向するバックアップローラの軸上にフライホイールを設け、該フライホイールにより中間転写ベルトの速度変動を吸収し、ムラの発生を防止するようにしたものが従来知られている(例えば特許文献2参照)。
以下に本願の発明の理解を容易にするため従来の2次転写部とその問題点について説明する。
図3は、従来の2次転写部の概念図である。
従来の2次転写部6’はバックアップローラ44’と、バックアップローラ44’に対向し、中間転写ベルト4’と用紙Pとをニップ可能な転写ローラ61’と、転写電源62’と、転写ローラ61’をバックアップローラ44’に向けて付勢するソレノイド63’と、を有している。
そして、バックアップローラ44’と転写ローラ61’とのニップ部n’を用紙Pが通過中は転写電源62’と付勢器63’とがONとなり、中間転写ベルト4’に担持されたトナー画像を用紙Pに転写する。
バックアップローラ44’は支軸441’にソリッドゴム443’が形成され、ソリッドゴム443’の表面にフッ素樹脂444’例えば四フッ化エチレン樹脂(PTFEポリテトラフルオロエチレン)が被覆されている。バックアップローラ44’はソリッドゴム443’(例えばAscarC硬度65°程度)で構成されているため弾性に乏しい構成となっている。
そして、転写において用紙の侵入時にはバックアップローラ44’と転写ローラ61’とを押しのけて用紙の先端Pがニップ部n’に食い込み、用紙の離脱時には押しのけられたバックアップローラ44’と転写ローラ61’とが元に戻る。
このため、特に用紙の厚さが厚く(例えば坪量300gcm程度以上)、バックアップローラ44’の弾性が前述したように乏しい場合は侵入時及び離脱時に衝撃を発生し、中間転写ベルト4’の周回速度に大きな変動を生じさせる。
この衝撃の発生は、自転車で段差を乗り降りする場合に、タイヤの空気圧が高いと衝撃を感じ、空気圧が低いと衝撃を感じないことに似ている。
中間転写ベルト4’の大きな周回速度の変動は上流側例えば1次転写部5’にも波及し、略一定回転をしている感光体1’と中間転写ベルト4’との間に速度ずれが生じ、結果としてプリント画像にムラを発生してしまうという問題点があった。
以下、用紙の侵入時及び離脱時における感光体と中間転写ベルトとの速度ずれに起因するプリント画像のムラをショックジッタと称する。
特開平11−268595号公報 特開2007−264292号公報
しかし、特許文献1に記載された2次転写部は、前述のニップ部に用紙が食い込む際等の衝撃でプリント画像にムラがでる(ショックジッタ)という問題点があり、該ムラの発生防止のため衝撃を吸収するテンションローラを設けなくてはならず、装置の大型化及び複雑化を招き、結果として部品点数の増大による故障頻度の増加、及び製造コストの増大を招いてしまうという問題点があった。
また、特許文献2に記載された2次転写部は、前述のニップ部に用紙が食い込む際等の衝撃でプリント画像にムラがでる(ショックジッタ)という問題点があり、該ムラの発生防止のため衝撃を吸収するフライホイールを設けなくてはならず、装置の大型化及び複雑化を招き、結果として部品点数の増大による故障頻度の増加、及び製造コストの増大を招いてしまうという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑み、小型で故障が少なく、製造コストの安い、高画質のプリント画像を出力可能な、画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的は、下記の構成によって達成される。
1.中間転写ベルトに担持されたトナー画像を用紙に転写する、ローラ転写方式の2次転写部を有する画像形成装置において、
転写ローラと、前記中間転写ベルトを懸架し中間転写ベルトを介して前記転写ローラに対向するバックアップローラと、を有し、
前記バックアップローラの表面の硬度はAskerC硬度で10°以上、45°未満であり、
前記バックアップローラは、スポンジゴムと、当該スポンジゴムの外周面に形成されたソリッドゴムと、により構成されており、
前記中間転写ベルトを駆動する駆動ローラが、トナー画像を中間転写ベルトに転写する1次転写部の下流側、且つ前記2次転写部の上流側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2.前記ソリッドゴムの外周面にフッ素樹脂が被膜されていることを特徴とする前記1に記載の画像形成装置。
3.前記ソリッドゴムの厚さは1〜2mmであることを特徴とする前記1又は2に記載の画像形成装置。
上記発明により小型で故障が少なく、製造コストの安い、高画質のプリント画像を出力可能な、画像形成装置が提供できる。
画像形成装置を側方から見た断面図である。 2次転写部の概念図である。 従来の2次転写部の概念図である。
以下、本発明を説明するが、本発明は下記実施の形態に限られない。
図1は、画像形成装置を側方から見た断面図である。
具体的な説明に入る前に文言の説明をする。用紙の流れに係る上流とは用紙が流れてくる方向を指し、下流とは用紙が流れていく方向を指す。また、中間転写ベルトに係る上流とは周回する中間転写ベルトの一点が移動してくる方向を指し、下流とは中間転写ベルトの一点が移動していく方向を指す。なお、周回とはローラに懸架された中間転写ベルトが回転することを指す。
画像形成装置Aはタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成装置Aの上部に原稿の画像情報を読み込む原稿画像読取装置Bが設置されている。
原稿画像読取装置Bは、原稿画像走査部の光学系により原稿画像を走査し、原稿画像に応じた画像情報を画像形成装置Aに出力する。
画像形成装置Aは、前記画像情報に基づいて感光体1(1Y、1M、1C、1K)に潜像を形成する露光部2(2Y、2M、2C、2K)と、感光体1に形成された潜像を顕像化する現像部3(3Y、3M、3C、3K)と、感光体ドラムの周囲に配置された帯電部及びクリーニング部(図番無し)と、感光体1(1Y、1M、1C、1K)に担持されたトナー画像を中間転写ベルト4に転写する1次転写部5(5Y、5M、5C、5K)と、中間転写ベルト4に担持されたトナー画像を用紙Pに転写する2次転写部6と、用紙Pに転写されたトナー画像を定着する定着部7と、複数の用紙カセット81を有し用紙カセットから用紙を供給する給紙部8と、を有している。
なお、各部番に付されたY、M、C、Kは色を示し、例えば1Y、1M、1C、1Kはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)色用の各感光体を指す。以下特に特定の色に係るものでない場合は、例えば感光体(1Y、1M、1C、1K)を単に感光体1と記す。
以下、各構成について説明する。
原稿画像読取装置Bにより読み込まれた画像情報(アナログ信号)は、不図示の画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、デジタル画像情報信号として露光部2に入力される。
露光部2はデジタル画像情報信号に基づいてレーザー光を変調・走査して感光体1表面に潜像を形成する。
現像部3は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径トナーとキャリアからなる2成分現像剤により潜像を顕像化し感光体1の表面にトナー画像を形成する。
1次転写部5は感光体1の表面に形成されたトナー画像を1次転写ローラ51により中間転写ベルト4に順次転写(1次転写)し、中間転写ベルト4の表面にカラー画像を合成させる。
中間転写ベルト4は、半導電性でエンドレスベルト状をなし、駆動ローラ41と、従動ローラ42、43と、2次転写部6の一部を構成するバックアップローラ44と、に懸架されており、駆動ローラ41により矢印方向に駆動されている。
なお駆動ローラ41は1次転写部5の下流側且つ2次転写部6(バックアップローラ44)の上流側に配設されている。
2次転写部6はバックアップローラ44と、バックアップローラ44に対向して位置し、中間転写ベルト4と用紙Pとをニップ可能な転写ローラ61と、転写電源62と、転写ローラ61をバックアップローラ44に向けて付勢する付勢器(例えばソレノイド)63と、を有しており、バックアップローラ44と転写ローラ61とのニップ部nを用紙Pが通過時に転写電源62と付勢器63とがONとなり、中間転写ベルト4に担持されたトナー画像を用紙Pに転写する。
給紙部8の用紙カセット81内に収納され給紙器82によりピックアップされた用紙Pは、用紙を搬送する搬送ローラ83、84、85、86、及びレジストローラ87によりニップ部nに搬送される。そして、ニップ部nで中間転写ベルト4に担持されたトナー画像が用紙Pに転写される。
トナー画像が転写された用紙Pは、定着部7において加熱源であるヒータランプ71を内装した加熱ローラ72と加圧ローラ73とによって加熱及び加圧され、用紙P上のトナー像が定着されて用紙P上に固定される。
そして、定着された用紙Pは排紙ローラ88に挟持されて昇降排紙台89に排出される。なお、昇降排紙台89は、昇降排紙台89を昇降させる不図示の昇降手段により、排出中の用紙が積載された用紙の最上面に引っ掛からないように昇降される。
中間転写ベルト4はトナー画像を用紙Pに転写した後、用紙Pを曲率分離し、クリーニング部45により中間転写ベルト4上に残留したトナーが除去される。
なお、クリーニング部45は1次転写部5の上流側(2次転写部6の下流側)に位置している。これは、クリーニング部45を1次転写部5の上流側に配置することでクリーニング部45〔例えばクリーニングブレード(不図示)〕の負荷変動を1次転写部5に及ぼし難くするためである。
図2は、本発明の2次転写部の概念図である。
ローラ転写方式の2次転写部6はバックアップローラ44と、バックアップローラ44に対向し、中間転写ベルト4と用紙Pとをニップ可能な転写ローラ61と、転写電源62と、転写ローラ61をバックアップローラ44に向けて付勢する付勢器63(例えばソレノイド63)と、を有している。
そして、バックアップローラ44と転写ローラ61とのニップ部nを用紙Pが通過中は転写電源62と付勢器63とがONとなっており、中間転写ベルト4に担持されたトナー画像を用紙Pに転写する。
中間転写ベルト4は、中間転写ベルト4を駆動する駆動ローラ41と、バックアップローラ44と従動ローラ41等とに懸架され、駆動ローラ41に接続された駆動ローラを回転駆動するモータ46により矢印a方向に駆動される。
バックアップローラ44は支軸441にスポンジゴム442とソリッドゴム443とがその順に形成され、ソリッドゴム443の外周面にフッ素樹脂444例えば四フッ化エチレン樹脂(PTFEポリテトラフルオロエチレン)が被覆されている。そしてスポンジゴム442の弾性によりバックアップローラ44は弾性を有している。
バックアップローラ44は駆動部を持たず中間転写ベルト4の周回により従動し、ソリッドゴム443は1〜2mmの厚さを有し外力による破損からスポンジゴム442を保護している。
金属よりなる転写ローラ61は転写電源62に電気的に接続され、転写ローラ61をバックアップローラ44に対して離接可能に付勢(矢印b)する付勢器(例えばソレノイド)63に機械的に接続されている(以下付勢器63をソレノイド63と称す)。
用紙Pがニップ部nに到達する所定時間前から用紙Pがニップ部nを通過し終わるまで転写ローラ61はソレノイド63によりバックアップローラ44に向けて付勢され、用紙Pがニップ部nを通過中は転写電源62により中間転写ベルト4に担持されたトナー画像が用紙Pに転写される。
ここで、用紙Pの先端Pがニップ部nに食い込む時に、バックアップローラ44はスポンジゴム442の弾性により容易にへこみ大きな衝撃を発生せず、中間転写ベルト4の速度に大きな変動を生じさせない。
また、用紙Pの後端Pがニップ部nから離脱する時に、バックアップローラ44は元の形状に戻るが、この時もスポンジゴム442の弾性により大きな衝撃を発生せず、中間転写ベルト4の速度に大きな変動を生じさせない。
このように、中間転写ベルト4の速度変動が小さくなるため、2次転写部6の上流側に位置する1次転写部5に及ぼす影響も少なく、結果としてショックジッタの発生が抑制される。
特に厚さの厚い用紙(例えば坪量300gcm以上)の場合であってもスポンジゴム442の弾性により大きな衝撃を発生せず、中間転写ベルト4の速度に大きな変動を生じず、2次転写部6の上流側の1次転写部5に及ぼす影響も少なく、結果としてショックジッタの発生が抑制される。
弾性を有するバックアップローラ44の表面の硬度は後述の実施例で説明するようにAscarC硬度で45°未満で、ローラの製造上の観点から10°以上とする(柔らかすぎるとローラとしての形状を維持できず、或いはローラとして直径が不均一なものしか製造できない。)。なお、40°未満、10°以上とすることが好ましい。
スポンジゴム442とソリッドゴム443とは、バックアップローラ44の表面の硬度がAscarC硬度で45°未満、10°以上となるような硬度のものを選択する。
以上説明したように、バックアップローラ44に所定の硬度即ち弾性を持たせることにより、ニップ部nへの用紙Pの食込み時、及び離脱時における中間転写ベルト4の衝撃的な速度変動を抑制し、結果としてショックジッタの発生がない高品質な画像が提供可能となる。そして、バックアップローラ44に所定の硬度即ち弾性を持たせることにより中間転写ベルト4の衝撃的な速度変動を抑制するための複雑な機構を不要とした簡素な構造の(故障が少なく、製造コストが安い)画像形成装置の提供が可能となる。
また、バックアップローラ44にスポンジゴム442とソリッドゴム443とを形成し弾性を持たせた場合は、製造上バックアップローラ44外周は真円となり難く、このためバックアップローラ44を剛体(真円)とした場合に比べて用紙Pがニップ部nに食い込む時、或いは離れる時以外であってもニップ部nにおける中間転写ベルト4に僅かな速度変動が生じやすい。
そして、中間転写ベルト4にこのような速度変動が生じた場合は、中間転写ベルト4に接して回転する感光体1に速度変動を発生させ、感光体1の回転と、露光部2による露光と、の同期ずれによる潜像のムラ(カラーレジスト)を発生させる場合がある。
以上説明したようなショックジッタとカラーレジストとの要因となる1次転写部5における中間転写ベルト4の速度変動を抑制するために、2次転写部6(バックアップローラ44)の上流側且つ1次転写部5の下流側に駆動ローラ41を設け、バックアップローラ44と駆動ローラ41との間の中間転写ベルト4の緊張をゆるめて2次転写部6による中間転写ベルト4の速度変動を吸収可能とし、駆動ローラ41と1次転写部5との間の中間転写ベルト4を緊張させて1次転写部5における中間転写ベルト4の速度変動を防止する。
以上説明したように、バックアップローラ44に弾性を持たせ、中間転写ベルト4の駆動を2次転写部6(バックアップローラ44)の上流側且つ1次転写部5の下流側で行うことにより、中間転写ベルト4の速度変動を吸収可能とし、1次転写部5における中間転写ベルト4の速度変動を防止させることによりショックジッタやカラーレジストの発生がない高品質な画像を提供可能となる。
以下に、図3に示した2次転写部6を有する画像形成装置に、硬度の異なるバックアップローラ44を逐次組み込み、坪量300gcmの用紙にテストチャートをプリントさせ、各バックアップローラ取り付け時におけるプリント画像のショックジッタに関する評価を行ったので表1を参照して結果を説明する。
Figure 0005556145
ショックジッタの評価は、用紙の搬送方向(副走査方向)の直角方向(主走査方向)に向けて太さ42μmの細線(例えばブラック)をピッチ169μmで用紙の略全面にプリントし、プリントされた細線のピッチをルーペで測定し、ピッチ変動値Δp%を算出し、ピッチ変動値Δp%の大小によりショックジッタの大小を判定した。
例えば用紙の侵入時及び離脱時に発生する中間転写ベルト4の速度変動に起因するショックジッタが発生した部位又はショックジッタが発生する可能性がある部位の、細線の測定ピッチをp2(μm)とし、それ以外の通常部位のピッチをp1(μm)とすると、ピッチ変動値Δp%は下式で示される。
Δp={|p1−p2|/p1}×100 (%)
そして、ピッチ変動値が2.5%以上の場合はプリント画像でムラが認識されるので×とし、2.5%未満、2.0%以上の場合はムラは認識されても実用上問題がないため△とし、2.0%未満の場合はムラと認識され難いので○とした。
なお、バックアップローラの硬度はSRISO101(日本ゴム協会標準規格)に規定されたデュロメータ(スプリング式硬度計)で軸方向3点、周方向4点の合計12点に対してローラの直径方向のAskerC硬度を測定しその平均値を求め、平均値をそのローラの硬度とした。
表1において左欄はバックアップローラ44の硬度(AskerC硬度)を示し、右欄は当該バックアップローラにおけるショックジッタに関する評価結果を示す。
表1においてバックアップローラ44の硬度が45°以上50°の場合は実用上問題となるピッチムラ(ジッタ)が発生するが、40°以上45°未満では実用上問題となるレベル以下に収まり、40°未満10°以上ではムラと認識され難いことが確認できた。
以上により、バックアップローラ44の硬度はAskerC硬度で45°未満、10°以上、好ましくは40°未満、10°以上とする。
カラーレジストについては転写ローラのバックアップローラとして硬度の高いローラの方がプリント画像に問題がないことが従来から把握されており、前述した硬度の低いローラを用いても問題がないかの確認を行った。
以下に、図1に示した画像形成装置においてバックアップローラの硬度と、中間転写ベルト4を駆動する位置と、を変化させ、坪量300gcmの用紙にテストチャートをプリントしてプリント画像のカラーレジストに関する評価を行ったので表2を参照して結果を説明する。
具体的には、図1に示したように1次転写部5の下流側且つ2次転写部6の上流側に駆動ローラ41を配置して駆動ローラ41により中間転写ベルト4を駆動した場合と、1次転写部5の上流側且つ2次転写部6の下流側(例えば従動ローラ43の配置位置)に駆動ローラ41’(不図示)を配設して駆動ローラ41’により中間転写ベルト4を駆動した場合と、に対して、それぞれ図3に示すAskerC硬度40°のバックアップローラ(スポンジゴム主体)と、図2に示すAskerC硬度65°のバックアップローラ(ソリッドゴム主体)と、を組み合わせ、評価を行った。
なお、1次転写部5の上流側且つ2次転写部6の下流側に駆動ローラ41’を配置した場合は、図1に示した駆動ローラ41の配置位置には単なる従動ローラを設け、従動ローラ43の配置位置には駆動ローラ41’を設けた。
カラーレジストの評価は、副操作方向の同一位置データに基づいてプリントするブラック細線画像、イエロー細線画像、マゼンタ細線画像、及びシアン細線画像を1ユニットとし、他の異なる副操作方向の同一位置データに基づいて該1ユニットを1枚の用紙に略全面に多数プリントした。
そして、プリントされた多数のユニットのブラック細線画像に対してイエロー細線画像、マゼンタ細線画像、及びシアン細線画像の副操作方向位置ズレ量をルーペで測定し、各色の細線のブラック細線に対するカラーレジスト値ΔKY’、ΔKM’、ΔKC’を算出し、カラーレジスト値の大小を判定した。
具体的には、太さ42μmのブラック細線と、ブラック細線の主走査方向の横位置にそれぞれずらしてプリントした、ブラック細線の副操作方向データと同一データによる太さ42μmのイエロー細線、マゼンタ細線、及びシアン細線と、を1ユニットとし、該ユニットを用紙の副操作方向にピッチ5mm程度(例えばA4サイズで54ユニット)、且つ用紙の主走査方向に例えば左端部近傍、中央、右端部近傍の3箇所にそれぞれプリントした(例えばA4サイズで合計162ユニット)テストチャートを画像形成する。
そして、各ユニット内におけるブラック細線に対するイエロー細線、マゼンタ細線、及びシアン細線の副操作方向位置ズレをそれぞれ測定し、測定した各色の測定値の平均を各色のカラーレジスト値とする。
例えば、任意のユニットのブラック細線に対するイエロー細線、マゼンタ細線、及びシアン細線の副操作方向位置ズレをそれぞれΔKY(i)μm、ΔKM(i)μm、ΔKC(i)μm、とすると各色のカラーレジスト値ΔKY’、ΔKM’、ΔKC’は下式で示される。
なお、nはサンプリング個数で、A4サイズの場合上記162である。
Figure 0005556145
で示される。
そして、カラーレジスト値が70μm以上の場合はプリント画像でムラが認識されるので×とし、70μm未満の場合はムラと認識されないので○とした。
Figure 0005556145
表2において、AskerC硬度65°のバックアップローラ(ソリッドゴム主体)は1次転写部5の下流側且つ2次転写部6の上流側に駆動ローラ41を配置して駆動ローラ41により中間転写ベルト4を駆動した場合と、1次転写部5の上流側且つ2次転写部6の下流側に駆動ローラ41’(不図示)を配置して駆動ローラ41’により中間転写ベルト4を駆動した場合との両者とも○レベルでカラーレジストの発生がないことが分かった。
また、AskerC硬度40°のバックアップローラ(スポンジゴム主体)は1次転写部5の下流側且つ2次転写部6の上流側に駆動ローラ41を配置して駆動ローラ41により中間転写ベルト4を駆動した場合は○レベルでカラーレジストの発生がないことが分かった。しかし、1次転写部5の上流側且つ2次転写部6の下流側に駆動ローラ41’(不図示)を配置して駆動ローラ41’により中間転写ベルト4を駆動した場合は実用上問題はないが(△)カラーレジストの発生があった。
以上により、硬度の低い例えばAskerC硬度40°のバックアップローラ(スポンジゴム主体)を用い、1次転写部5の下流側且つ2次転写部6の上流側に駆動ローラ41を配置して駆動ローラ41により中間転写ベルト4を駆動する本実施例では、ショックジッタ及びカラーレジストの双方を防止できることが確認できた。
1 感光体
4 中間転写ベルト
5 1次転写部
6 2次転写部
41 駆動ローラ
42、43 従動ローラ
44 バックアップローラ
51 1次転写ローラ
61 転写ローラ
62 転写電源
63 付勢器
A 画像形成装置
n ニップ部
P 用紙

Claims (3)

  1. 中間転写ベルトに担持されたトナー画像を用紙に転写する、ローラ転写方式の2次転写部を有する画像形成装置において、
    転写ローラと、前記中間転写ベルトを懸架し中間転写ベルトを介して前記転写ローラに対向するバックアップローラと、を有し、
    前記バックアップローラの表面の硬度はAskerC硬度で10°以上、45°未満であり、
    前記バックアップローラは、スポンジゴムと、当該スポンジゴムの外周面に形成されたソリッドゴムと、により構成されており、
    前記中間転写ベルトを駆動する駆動ローラが、トナー画像を中間転写ベルトに転写する1次転写部の下流側、且つ前記2次転写部の上流側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記ソリッドゴムの外周面にフッ素樹脂が被膜されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記ソリッドゴムの厚さは1〜2mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
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