(57)【要約】【課題】振動伝播のばらつきを無くし、高い転写効率を適切な範囲で安定させることでチリ画像が防止され、更に、転写残トナーの凝集状態をも改善して良質な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、画像形成ユニットで形成されたトナー像が一次転写される無端状ベルトの中間転写ベルトと、中間転写ベルトを張架する張架ローラと、中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を記録媒体へ二次転写するために、張架ローラの一つでもある対向ローラと中間転写ベルトを挟んで対向する二次転写ローラと、を有する画像形成装置において、対向ローラの内部には、ギャップが形成されるように当該対向ローラ内周面とは離間されて振動体が内包されていて、少なくともギャップには、振動体からの振動を伝播するための結合材として、ジェルが充填されていることを特徴とする。【選択図】図２
2010048936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、
前記画像形成ユニットで形成されたトナー像が一次転写される無端状ベルトの中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトを張架する張架ローラと、
前記中間転写ベルトに一次転写された前記トナー像を記録媒体へ二次転写するために、前記張架ローラの一つでもある対向ローラと前記中間転写ベルトを挟んで対向する二次転写ローラと、
を有する画像形成装置において、
前記対向ローラの内部には、ギャップが形成されるように当該対向ローラ内周面とは離間されて振動体が内包されていて、
少なくとも前記ギャップには、前記振動体からの振動を伝播するための結合材として、ジェルが充填されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記振動体は、前記対向ローラの軸方向と平行に配置される複数の振動子と、当該振動子と連結される振動方向変更体とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記粘性流体の振動伝播範囲を制限する制振部材がさらに設けられ、
前記制振部材は、前記対向ローラの回転方向で見て、ギャップの上流側に配置されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機、複写機、ファックス、プリンタ等の記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関し、更に詳しく言えば、このような画像形成装置で用いられる二次転写手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、中間転写手段を用いる画像形成装置では、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によってトナー画像とした後、当該トナー像を像担持体と中間転写手段とで形成される一次転写ニップ近傍で中間転写手段に一次転写する。その後、中間転写手段上のトナー画像を当該中間転写手段及び転写ローラ等を利用して転写紙等の記録媒体に二次転写して、定着装置により加圧及び加熱により記録媒体に定着するようになっている。
【０００３】
このような通常公知の画像形成装置で用いられるトナーに劣化や変性などが起こると、中間転写手段とトナーとの間に非静電付着力が発生し、その結果、二次転写の際に記録媒体への転写作用が損なわれることがある。特に平滑性の悪い表面を有する記録媒体では、記録媒体と中間転写手段との間の密着が薄れることで電界が弱まるため、記録媒体の凹部にトナーが転移しにくくなり、所謂ボソツキ画像や虫喰い画像が発生する恐れがある。
【０００４】
また、記録媒体への画像転写後には中間転写手段上にトナーが残るが、この転写残トナーは、クリーニング部で清掃乃至回収され、中間転写手段は次の画像形成に備えるようになっている。しかしながら、転写残トナーは、記録媒体を介して密着力を受けているためにトナー付着力が強化されやすく、特に転写残トナーが劣化トナーである場合には、トナー回収不良を引き起こすことがある。転写残トナーの回収不良が生じた場合、次の記録媒体へ画像形成を行う際に新たな画像に前画像が映りこむという重大な不具合が発生してしまうことになる。
【０００５】
したがって、上記不具合を防止するための手段乃至技術が従来から種々検討されてきているが、その中でも、超音波などを用いた振動によりトナーを揺さぶり、トナーの付着力を低減する対策を施す技術が知られている。超音波振動を加えて効果的にトナーを記録媒体へ移動させるこの種の技術としては、例えば特許文献１に記載されるものがあり、特許文献１に開示される技術では、中間転写ベルトの内側から超音波振動子の共振ホーンを直接中間転写ベルトに接触させることで、中間転写ベルトを振動させて、トナーが中間転写ベルトから記録媒体へ転写する効率を高めている。
【０００６】
また、例えば、特許文献２に開示される技術では、中間転写ベルトのクリーニング装置において、クリーニングブレードと中間転写ベルトを挟んで対向するローラに超音波発振器を取り付け、当該超音波発振器による振動を対向ローラ全体に与えることで、中間転写ベルト上の転写残トナーなどの異物の密着力を弱めている。
【０００７】
しかしながら、このような振動を中間転写手段に与えるとボソツキ画像等の対策には効果的であるが、その反面、例えば振動が過剰に与えられた場合には、今度は転写されるべきトナー像のトナーが本来の画像の地肌部に散ってしまう所謂チリ画像が発生してしまう。したがって、中間転写手段に適正な振動付与範囲で振動を与える必要があり、そのため振動条件を慎重に且つ正確に設定する必要があるが、上記した技術では現実的な実機レベルにおいて振動条件を細かく緻密に設定したとしても、中間転写手段の張力の安定性や、振動を媒介する物体の物性、密着状態のばらつき等が変化すると、それに伴い条件も変わり、その結果、適正な振動付与範囲で振動を付与することができない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５０２１号公報
【特許文献２】特開２００７−４７５８７号公報
【特許文献２】特開平１１−３３３９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に照らし、二次転写手段に振動を加える画像形成装置において、振動伝播範囲のばらつきを無くし、高い転写効率を適切な範囲で安定させることでチリ画像が防止され、更に、転写残トナーの凝集状態をも改善して良質な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、本発明にしたがって、像担持体上にトナー像を形成する画像形成ユニットと、前記画像形成ユニットで形成されたトナー像が一次転写される無端状ベルトの中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する張架ローラと、前記中間転写ベルトに一次転写された前記トナー像を記録媒体へ二次転写するために、前記張架ローラの一つでもある対向ローラと前記中間転写ベルトを挟んで対向する二次転写ローラと、を有する画像形成装置において、前記対向ローラの内部には、ギャップが形成されるように当該対向ローラ内周面とは離間されて振動体が内包されていて、少なくとも前記ギャップには、前記振動体からの振動を伝播するための結合材として、ジェルが充填されていることを特徴とする画像形成装置で解決される。
【００１１】
また、本発明では、前記振動体は、前記対向ローラの軸方向と平行に配置される複数の振動子と、当該振動子と連結される振動方向変更体とで構成されることを提案する。
【００１２】
さらに、本発明では、前記粘性流体の振動伝播範囲を制限する制振部材がさらに設けられ、前記制振部材は、前記対向ローラの回転方向で見て、ギャップの上流側に配置されていることを提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、二次転写ローラと中間転写手段を挟んで対向する対向ローラ内部に小型の振動体を設けて、さらに、当該振動体と転写ローラ内周面との間に形成されるギャップに振動伝播用の結合材としての粘性流体であるジェルを設けることで、高く安定した伝播効率を有するジェルが対向ローラの内周面の一定範囲に確実に当接していることにより、振動伝播範囲を中間転写手段と記録媒体との間の所望の押圧密着領域の範囲だけに限定することができるので、その結果、ボソツキ画像や虫喰い画像を防止しながらも、効果的にチリ画像を防止することができるようになる。更に、中間転写手段上のトナークリーニングをも確実に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１はカラープリンタとして構成された画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、ここに示した画像形成装置では、その本体筐体内に配置された複数の作像ユニット１０Ｙ（イエロー）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｍ（マゼンタ）、１０Ｋ（ブラック）が画像形成装置本体から着脱自在に設けられている。また、本画像形成装置は、作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの他にレーザー光を照射する露光手段としての光学ユニット２０、中間転写ユニット３０、記録媒体収容ユニット４０及び定着ユニット５０等で構成されている。
【００１６】
各作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの構造は基本的に同一であり、形成される各トナー像の色が異なるだけであるため、色を示す符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂを省略して以下に作像ユニットの構成を説明する。作像ユニット１０には、それぞれ像担持体としての感光体１２、さらには、この感光体１２に作用するプロセス手段として、感光体１２を帯電する帯電装置１３、感光体１２に残留した現像剤等を除去するクリーニング装置１４、及び、感光体１２に形成された潜像を現像する現像装置１５が連結している。
【００１７】
各感光体１２上には互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図１に示した例では、これらの感光体１２上に、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。なお、図１に示した各感光体１２はドラム状に形成されているが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の感光体を用いることもできる。
【００１８】
中間転写ユニット３０は、中間転写手段としての、無端状ベルトである中間転写ベルト３１、当該中間転写ベルト３１を回動可能に支持する４つの張架ローラ３２、３３、３４−１、３４−２、各感光体ドラム１２に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１に転写するための一次転写ローラ３５、及び、中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像をさらに記録媒体Ｐに転写するために設けられる二次転写ローラ３６で構成されており、各感光体１２は、中間転写ベルト３１の表面に当接している。また、二次転写ローラ３６は、張架ローラの一つでもある対向ローラ３２と中間転写ベルト３１を挟んで対向する。
【００１９】
ここで、中間転写ベルト３１についてさらに詳細に説明すると、中間転写ベルト３１は、基層、弾性層及び表層の３層から成り、これら３層が順に積層された無端ベルト状に作られている。基層の厚さは例えば４０〜１２０μｍであり、弾性層の厚さは例えば１２０〜２２０μｍであり、表層の厚さは例えば０．１〜３μｍである。
【００２０】
基層に使用される材料としては、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、４フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリスルホン樹脂（ＰＳＵ）など種々様々な材質のものを使用することができる。本実施例では、中間転写ベルト３１が張架ローラ３２、３３、３４−１、３４−２に張架される際に、周長が変形するのをできる限り防止するために、機械的な弾性率の高いポリイミド樹脂を用いている。
【００２１】
ポリイミドを得るためには、ポリアミド酸を２００℃以上で加熱するか、又は、触媒を用いて脱水・環化（イミド化）反応を進めることで得ることができる。触媒を用いる場合は、アミン系化合物が多く用いられ、イミド化によって発生した水を速やかに除去するための脱水剤としてカルボン酸無水物を併用する場合もある。工業的に用いられている構造のポリイミドの多くは、ポリアミド酸構造の時には有機溶媒に溶解し、ポリイミドになると溶解しなくなるため、したがって、成形やコーティングに用いる場合には、ポリアミド酸の溶液で利用し、その溶液を乾燥させることで所望のフィルムや成型品、あるいはコーティング膜が得られた後にイミド化してポリイミドを得ることになる。フィルムとして用いられる場合の多くは、電子回路材料の絶縁基材として用いられる場合であり、ポリアミド酸の溶液を金属のベルト上又はドラム上に押出して乾燥し、最終的に３００〜５００℃以上の温度でイミド化して製造される。イミド化は、上記の通り、熱的に行う場合と、イミド化剤を用いる場合があるが、イミド化剤を用いて低温でイミド化を完了させたとしても、フィルム等の物性を向上させるために、最終的に３００〜５００℃以上の高温で熱処理を行う場合がある。
【００２２】
次に弾性層であるが、弾性層に使用される材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル等のビニル重合体、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等の縮合重合体、さらに天然系の高分子（ゴム）などがある。本実施例では、クロロプレンゴム又はウレタンゴムを用いている。弾性層は、有機高分子体若しくは有機高分子多孔質体として形成され、種々の高分子原料と多孔化技術の組み合わせにより製造されるため、孔径、気孔率、強度、表面性質及び形状等により特徴的な機能を発現させることが可能である。製法としては、相分離法、抽出法、化学処理法、延伸法、照射エッチング法、融着法、発泡法、表面処理・複合法などが知られている。特に発泡法では、機械的発泡法、物理的発泡法、化学的発泡法、加熱発泡法がある。
【００２３】
次に表層であるが、表層に使用される材料としては、シリコン系、フッ素系、ウレタン系、ＰＭＭＡ系など様々なものを用いることができる。なお、表層の材質については、本発明では弾性層の動きに伴い表層にも変形が生じる必要があることから、厚く硬い材料は使用できないため、５μｍ以下の、好ましくは１．５μｍ以下の厚みとすることが好ましい。また、弾性層を多孔質体とした場合には、別に多孔質体表面をグラフト処理やプラズマ処理などによりさらに処理し、その後に表層をつける処理をしてもよい。また、本発明では、表層硬度がマイクロ硬度計で６０度以下になるように成型されているのが好ましい。
【００２４】
中間転写ベルト３１は、このように場合によっては多孔質である弾性層の空洞に固形材である表層を含むことから、機械的ひずみ、剛性の特性が変わる。一方、多孔性は、カサ密度、細孔容積等にも影響する。このため、押圧下の剛性や、粘弾性的な挙動を見るクリープ試験や応力緩和試験などを行って、製造時の設計指標乃至開発指標とし、実際の中間転写ベルトとして適用する場合には、シュミレーションや実験を繰返すことで、適宜な材料、材質あるいは厚み等の特性値を決定することになる。
【００２５】
さらに、中間転写ベルト３１は、電子写真装置に用いるため、その抵抗も重要であり、体積抵抗率ρｖは、１０７〜１０１１Ω・ｃｍ、好ましくは１０８〜１０１０Ω・ｃｍとなるようにイオン導電材又は導電粒子を上記３層に、特に弾性層と基層とに含ませた状態で形成されている。
【００２６】
次いで、上記した感光体１２に例えばブラック色のトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３１上に転写する構成と作用とを説明する。
【００２７】
感光体１２は図１において時計方向に回転駆動され、このとき感光体１２表面に図示していない除電装置からの光が照射され、当該感光体１２の表面電位が初期化される。初期化された感光体１２表面は帯電装置１３によって所定の極性に一様に帯電される。この帯電面に、光学ユニット２０から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、感光体１２の表面に書き込み情報に対応した静電潜像が形成される。図１に示した画像形成装置においてはレーザビームを出射するレーザ書き込み装置より成る光学ユニット２０が用いられているが、ＬＥＤアレイと結像手段を有する露光装置などを用いることもできる。
【００２８】
感光体１２に形成された静電潜像は、これが現像装置１５を通るときにトナー像として可視像化される。一方、中間転写ベルト３１の内側には、そのベルトを挟んで感光体１２に対向する一次転写ローラ３５が配置されている。この一次転写ローラ３５が中間転写ベルト３１の裏面に当接し、感光体１２と中間転写ベルト３１との適正な一次転写ニップが確保されている。
【００２９】
上記した一次転写ローラ３５には、感光体１２上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。これにより、感光体１２と中間転写ベルト３１との間に転写電界が形成され、感光体１２上のトナー像が、その感光体１２と同期して回転駆動される中間転写ベルト３１上に静電的に転写される。トナー像を中間転写ベルト３１に転写したあとの感光体１２表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置１４によって除去され、当該感光体１２の表面は、清掃されて次の画像形成に備える。なお、クリーニング装置１４によって回収された転写残トナーは、各作像ユニット１０の取り出し方向（感光体１２の回転軸方向）に設置された不図示の廃トナー回収ボトルに貯蔵されるようになっている。廃トナー回収ボトルは、画像形成装置において着脱自在に配置されており、当該ボトルが満杯になったときには交換できるようになっている。
【００３０】
全く同様にして、各感光体１２には、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成され、その各色のトナー像は、ブラックトナー像の転写された中間転写ベルト３１上で順次適正な位置に重ねられて静電転写される。
【００３１】
一方、図１に示すように、装置本体内の下部には記録媒体収容ユニット４０が配置されている、記録媒体収容ユニット４０は、記録媒体収容カセット４１及び場合によっては手差しトレイ（図示せず）を備えて成り、さらに、これら記録媒体収容部から記録媒体を二次転写領域に搬送する搬送ローラ４３及びレジストローラ４４等を備えて成る。記録媒体収容ユニット４０では、搬送ローラ４３の回転により、例えば転写紙である記録媒体Ｐがレジストローラ４４に向かって送り出される。送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ４４によって一旦は止められ、所定のタイミングで中間転写ベルト３１と、これに対置された中間転写ユニットの一部である二次転写ローラ３６との間の二次転写領域乃至二次転写ニップに給送される。このとき、転写ローラ３６には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３１上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。
【００３２】
合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐは、さらに上方に搬送されて定着ユニット５０を通り、このとき記録媒体Ｐ上のトナー像が定着ローラ５１及び加圧ローラ５２の作用を受けて熱と圧力とにより定着される。定着ユニット５０を通過した記録媒体Ｐは、排紙ローラ５５を介して画像形成装置外の排出トレイ５６に排出される。
【００３３】
なお、トナー像二次転写後の中間転写ベルト３１上に付着する転写残トナーはベルトクリーニング装置６０によって除去される。本実施例におけるベルトクリーニング装置６０では、ウレタン等で構成されたブレード形状のクリーニングブレード６１を用いており、当該クリーニングブレード６１を中間転写ベルト３１の回転方向に対してカウンタ方向に当接させている。
【００３４】
次に本発明の二次転写領域の構成を、まず図２を用いて以下に説明する。図２に示される二次転写ローラ３６は、中抵抗材質で被覆した回動ローラとして構成されており、この実施形態では中間転写ベルト３１の回動により連れ回る。ここで、中抵抗材質とは、ローラを片側１ｋｇで平面金属板に押圧してバイアス電圧１ｋＶを軸心と平面金属板との間に与えた場合に、測定される抵抗が１０６〜１０９Ωである場合を示す。軸の材質は、一般的なローラと同様であり、被覆部については、ウレタンやエチレンプロピレンジエンメチレン（ＥＰＤＭ）などにイオン系導電剤（リチウムイオンやナトリウムイオン）やカーボンブラックなどを配合して抵抗を調整することができる。また、表面の硬度はアスカーＣ(ASKER C)で１５〜７０度に調整される。表層には、さらに別の樹脂剤、例えばテフロン（登録商標）などを被覆し、長期のトナーフィルミングなどの影響を除くこともできる。
【００３５】
バイアス電源８１は、転写ローラにマイナスの斥力バイアスを与えるもので、負荷数１０μＡ・数ｋＶに調整される。また、除電電極は除電バイアス電源８２により、記録媒体裏面の余剰電化を中和する役目を担う。
【００３６】
さらに、図２に示されているように、二次転写ローラ３６と対向して構成される、中間転写ベルト３１の張架ローラの一つでもある対向ローラ３２には、対向ローラ３２の内周面との間にギャップ（gap）が形成されるように、当該対向ローラ内周面とは離間されて振動体２００が内包されている。
【００３７】
振動体２００は、図３及び５に示されるように、対向ローラ３２内に内包できるほど小型なランジュバン型振動子２０１と振動方向変換体２０２とを不図示のボルトにより接続することにより構成される。図２の断面図に見られる振動体２００では、振動方向変更体２０２の断面が示されていて、上記したギャップは、実際には振動方向変更体２０２と対向ローラ３２の内周面との間に形成される。
【００３８】
ランジュバン型振動子２０１は、同じ厚みを有する２枚のピエゾ円盤体を振動方向が互いに逆向きになるように貼り合わせ、さらにその両端を半波長分の金属円筒で囲い、周波数選択性と構造状の頑丈性とを両立できるように構成される振動子である。この振動子に関しては、工業的に汎用な部品であり、例えば洗浄機や溶着機で使用されている。本実施例では、振幅数２０〜２００ｋＨｚ程度、振動幅２〜１０μｍで動作させていて、空気中で使用可能なものである。この種の小型のランジュバン振動子は、市販品を適用することが可能であり、日本国内で入手可能なものとしては、本多電子株式会社製の超音波加工機用ボルト締めランジュバン型振動子（型式：HEC-1560P4B 60kHz 15×39mm 5V 40mS 2300pF max50V ネジM5P0.5）や、新科産業有限会社製の超音波振動子（型式：CCH-2019D-78Z 78kHz φ20×30mm 25-45Ω 2000pF max10W ネジM6＊0.75）などが挙げられる。
【００３９】
振動方向変換体２０２は、特許文献３にＲ−Ｌ型変換体として取り上げられているように、超音波技術の分野では既に公知の技術であり、日本音響学界の一般向け勉強会のテーマになるほどに当業者には知られている技術である。したがって、本明細書では詳細に説明しないが、この振動方向変更体２０２を用いることで、振動子２０１の対向ローラ軸方向の振動を当該軸と直交する方向に変換することができる。当該振動方向変換体２０２は、音響的に正しくはアルミで作られることが好ましい。なお、その全体の形状は、波長などを考慮しても比較的自由であり、図面２〜４に示されるような多種の形状が可能である。コスト的な要因や製造のしやすさなどの要因から選択する場合は、図２に見られるような断面八角柱形状であっても良いし、図３に見られるような断面円筒形状（乃至円柱状形状）であっても良い。また、本発明の目的のように、超音波振動を用いてボソツキ画像や虫喰い画像を効果的に防止しながらも、振動伝播の範囲を所望の範囲に狭めることでチリ画像をも効果的に防止するためには、図４のａに示されるような断面三角形状であっても良いし、図４ａに示されるような断面三角形状の振動方向変換体を図４ａで見て下方に向かう２辺を内側に湾曲させた、図４のｂに示されるような略斧型形状であっても良い。なお、図４ａ及び図４ｂに示される断面三角形状と斧型形状との違いは、振動体２００における対向ローラ３２の軸方向に対して垂直な方向の長さであり、長いものでは異常振動モードを減らすためにスリットを設けることもできる（図４ｂ参照）。なお、図４に示すように、振動子２０１と振動方向変換体２０２との間に、超音波の振幅を増幅するための、及び／又は、高効率伝播を行うためのホーンを入れてもよい。この場合のホーンの形状は、従来から多数の実例が挙げられているため、当業者には明らかであろう。図４に示す形状は、断面積変化率のイクスポネンシャル型を採用している。
【００４０】
図２に戻って、上述したギャップには、振動伝播用の粘性流体であるジェル２１０が設けられている。ジェル２１０は、一般に超音波のカップラメント乃至結合材と称されており、振動の伝播効率を上げることができるものである。なお、本発明で使用されるジェルの粘性度は、５００〜３０００ｃＰｓであり、好ましくは、７００〜１０００ｃＰｓとなるように調整される。
【００４１】
このジェル２１０の成分は、使用温度や圧力に応じて、例えば、プロプルグリコール、グリセリン、シリコーンオイル、ウルトラハイムなどの市販品からその成分を適宜選択することができる。ここで、例えば、振動子の余剰エネルギーが内部に残留すると、温度が上昇し、この温度上昇により、振動子２０１の圧電性が変化を受けて、破壊されることも考えられる。また、振動子２０１の駆動回路への悪影響も考えられ、最悪の場合には駆動回路が破壊されてしまうこともある。さらに、空気中と液体中とでは、音響インピーダンスが１〜２桁も異なるため、インピーダンスの不整合があるとエネルギーがそこで反射してしまい、有効な振動伝播を達成することができなくなってしまう。なお、このようなジェルを使用しないで、空気層だけで振動を伝播しようとすることも理論上は可能であるが、この場合、振動は約２％程度しか伝播せず、残りの９８％は元の振動源に反射されて、熱エネルギーとなってしまう。しかしながら、上記したような成分を適切に選択した組成のジェルを使用し、当該ジェル層がカップラメントとして作用する場合には、９０％以上の、しかも安定した振動伝播ができるようになる。
【００４２】
なお、当該ジェルの選定に当たっては、実機でのシュミレーション乃至実験を繰返すことにより最適な組成を選択することで対応が可能であるが、最適なジェルを選択することができた場合は、振動伝播の効率が飛躍的に向上する場合もあり、このような場合、振動子にランジュバンタイプではない、ディスクタイプの低廉な振動子（例えば、１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの美容用の振動子）を使用することも可能であることも解っている。ディスクタイプの振動子が使用できる場合には、コスト的に非常に有利になる。
【００４３】
ここで、図２において記録媒体の転写密着ニップ乃至長さとして示されているＡは、Ａ＝（記録媒体進入時の密着開始位置）−（記録媒体の分離発生位置）として定義される。図２において一点鎖線で示される記録媒体Ｐの進入位置は、記録媒体Ｐ自身が有する剛性や記録媒体の搬送を案内する入口ガイド７０、７１の剛性、さらには記録媒体Ｐに付与される張力の大きさや方向によって大きく変動する。分離位置に関しても、転写電流の大きさや除電の有無により変わってしまう。したがって、実験を行うことで実測する必要がある。なお、一般的な画像形成装置では、適切な二次転写を行うために、Ａの値は１０ｍｍ前後の値が用いられることが多いが、画像形成装置の内部構成要素の配置等によっては１０ｍｍ以下であってもよい。しかしながら、少なくとも５ｍｍ程度は確保することが好ましい。
【００４４】
転写密着ニップＡの実測の仕方としては、例えば、記録媒体を適当な記録紙（例えば、リコー社製記録紙Type62004T）に限定して、作像幅一杯のハーフトーン画像を転写中に画像形成動作を強制的に停止させ、記録媒体が密着した段階のまま故意に転写時とは逆バイアスの電圧を負荷することで、トナーの逆転移を促し、その後記録媒体を取り除いて、中間転写手段上に残るトナー像を測定することで測定することができる。
【００４５】
次に、図２に示されている振動付与長さである実振動ニップＢに関して説明すると、実振動ニップＢは、振動体２００がジェル２１０を介して中間転写ベルト３１に振動を実際に付与する長さであり、Ｂ＝（実振動の印加が開始される位置）−（実振動の印加が終了する位置）で定義される。当該実振動ニップＢも転写密着ニップＡと同様に実測することにより求められる。この測定には、ＮＩＴＴＡ株式会社などが開発した圧力―電気抵抗二次元センサを使用することができる。これは圧力による導電性ゴムの抵抗変化を、予め校正しつつ使用するものである。
【００４６】
本発明において、中間転写ベルト３１に超音波振動による振動を付与する目的の一つは、トナーと中間転写ベルト３１との密着力を弱めてボソツキ画像や虫喰い画像等を防止することにあるので、実振動ニップＢを大きく設定する方がボソツキ画像等の防止には有利である。しかしながら、実振動ニップＢを余りにも大きく設定してしまうと、振動が中間転写ベルトや他の構成部材の余分な範囲にまで伝播してしまうことになり、チリ画像の発生を効果的に防止することができない。したがって、チリ画像を効果的に防止するためには、振動をできる限り限られた範囲内で付与することが望ましく、チリ画像防止の観点からは、当該Ｂは、できる限り小さくすることが望まれる。当該Ｂは、ボソツキ画像や虫喰い画像を防止するためには少なくとも０．１ｍｍ程度の大きさが必要であり、本実施例では、実振動ニップＢ値は少なくとも０．２ｍｍ程度の大きさに調整されている。なお、後述する制振部材を設けることで、実振動ニップＢ値の大きさを調整することも可能である。
【００４７】
さらに、上記したギャップの大きさについて説明すると、振動体２００により発生した超音波振動をギャップに充填されるジェル２１０を介して伝播し、ボソツキ画像や虫喰い画像を防止するために振動を効率よく伝播することだけを考えれば、上記したギャップはできる限り狭く乃至小さく構成することが好適である。しかしながら、振動伝播のために介在させているジェルが粘性流体であるために、ギャップを余りにも小さくしすぎると対向ローラ３２が回転したときに、当該ギャップの手前で粘性の有るジェルが詰るか又は滞ってしまい、当該ギャップにジェルが充填されなくなってしまうことがある。この場合、超音波振動を適切に伝播することができなくなってしまうので、適切なギャップの大きさを決めるためには、使用されるジェルの粘度等の物性を考慮して、実験及びシュミレーションを繰返して決定される。
【００４８】
図２では、振動体２００とジェル２１０とで構成されるギャップの回転方向上流側に配置される制振部材２１１がさらに設けられていることを見て取ることができる。制振部材２１１は、振動体２００の振動が不要な部分に伝わらないように対向ローラ３２の内部で振動を抑えるためのものであり、固めのフェルトや多孔質体で作られていて、圧力をかけることで対向ローラ３２内の内周面に当接しながら滑るように構成されている位置固定式のものである。したがって、制振部材２１１を設ける場合には、対向ローラ３２の内周面は、摩擦作用を受けることになるため、研磨などの摩擦力低減対策を施すことが好ましい。このような制振部材２１１を設けると、制振部材２１１が対向ローラ３２の内周面と接触している範囲では、振動を伝播するジェル２１０が対向ローラ３２の内周面とは接触しなくなるため、確実に振動付与の範囲、すなわち上記した実振動ニップＢをコントロールすることができるようになるため好適である。
【００４９】
続いて、対向ローラ３２に内包される振動体２００の振動子２０１へのバイアスの印加方法と各振動体２００の締結方法とを図３〜５を用いて説明する。図３では２個の振動子２０１が配置されている例を概略で示しており、図５では３個の振動子２０１が配置されている例を概略で示している。本発明では、このように複数の振動子２０１を設けて対向ローラ３２を加振させることが可能である。これは、例えばＡ３サイズの記録媒体に画像を形成しようとすると、３００ｍｍ以上の長さの対向ローラに振動体を組み込まなければならず、単独の振動子を用いると十分な振動を加えることができない場合もあり、また、単独の振動子で十分な振動を加えようとすると、とても大きな振動子を使用することになるため現実的ではない。したがって、本発明のように複数の振動子を設けて振動体を構成することにより、加振装置としては小型化を図ることが可能となり好適である。
【００５０】
図３には、振動体２００の軸方向左右端部に仕切り板２０３が設けられているのを見て取ることができる。この仕切り板２０３は、薄い円盤状に形成され、ジェル２１０が対向ローラ３２内で軸方向に流出するのを防いでいる。なお、中央部に孔を設けているのは振動子２０１へのケーブルを接続するためのものであり、ジェル２１０が流出しなければ、その形状や大きさに制限はない。
【００５１】
図３に示されている例では、各構成要素は、主として、不図示の高周波電源と、端子２２１ａ、２２１ｂと、軸２２２ａ、２２２ｂと、両端ブロック２２３とで構成されており、バイアスは軸２２２ａ、２２２ｂ及び内部結線２２４、２２５を介して各振動子２０１に到達する。ここで、両端に配置されている両端ブロック２２３は、絶縁材で製作され、張架ローラ本来の表面と両端の軸２２２ａ、２２２ｂとを絶縁する。このような構成を取ることにより、この張架ローラは斥力転写バイアス方式による、例えば高いマイナス電圧を印加しても、接地部へリークすることがないようにされている。なお、高周波電源は、２０〜２００ｋＨｚの電源であり、容量性の超音波素子を駆動するために、電流が多く取れ、且つ、４象限の電圧―電流特性を有するものが好ましい。本実施形態では、市販されているものを用いており、当該高周波電源は、松定プレシジョン株式会社製ピエゾドライバー（型式；ＨＪＰＺ−０．１Ｐ  ０〜+１００Ｖ３００ｍＡ  ＤＣ〜１００ｋＨｚ）が用いられている。また、端子２２１ａ、２２１ｂは、リン青銅部材で作られたものであり、適当な弱い圧力で軸２２２ａ及び２２２ｂに接触し、高周波電源と内部とを導通させている。
【００５２】
図５に示される実施形態では、両端軸が２重の軸として構成されている例を示す。図５の実施例でも図３に示される実施形態同様にやはり両端に配置される両端ブロック２４０は絶縁性であるが、両端ブロック２４０の外側端部にベアリング２４５が設けられている。ここで、両端ブロック２４０は、開口２４９を介して支持部材２３０の端部２３１が張架ローラ外部で例えば画像形成装置本体に固定される保持部材２５０に固定されるようになっている。したがって、このベアリング２４５を介して、張架ローラは、支持部材２３０を回転させることなく、ひいては振動体２００を回転させることなく精密に回転することができる。この支持部材２３０は、ネジや保持部材２３５などの締結部材を用いて超音波振動子２０１と制振部材２３２とを共に保持している。また、内部結線２２４、２２５も保持される。なお、図３に示される例では、発明の理解を深めるために図示していないが、図３に示される例でも超音波振動子を保持する保持部材が設けられていて、例えば当該保持部材はベアリング等を用いて対向ローラ３２と共回りしない軸２２２ａ、２２２ｂに接続され、対向ローラ３２の回転に伴い振動体２００が回転しないように位置固定式に構成されている。
【００５３】
本願発明にしたがい上述のように構成されることで、対向ローラ３２とは離間されて配置される振動体２００が発する振動を、振動伝播用のジェル２１０を介在させることで所望の振動伝播範囲に高効率に伝播させることができるようになるので、振動を直接中間転写手段やローラに付与する従来の技術と比較して、振動付与範囲の調整がしやすくなり、ボソツキ画像や虫喰い画像をなくすために振動を中間転写手段などに付与することで発生してしまうチリ画像を効果的に防止することができるようになる。また、トナーが中間転写ベルト３１に付着する力が振動を付与することで弱まっているため、中間転写ベルト３１上の転写残トナーの回収も確実に行うことが可能となり、次の画像形成において新たな画像に前画像が映りこむことも効果的に防止することができるようになる。
【００５４】
次に、振動体２００が対向ローラ３２に内蔵された本発明の画像形成装置と従来の画像形成装置との比較をした評価結果を表１にまとめ以下に示す。ここで、比較対象とした従来型の画像形成装置は、振動体により振動を全く付与しない状態と、これとは別に振動は付与するが二次転写ニップ外で、すなわち上記した転写密着ニップＡとは離れた場所で振動を付与する状態の２つの状態で画像形成装置を稼動させた。更なる比較例として、上記した転写密着ニップＡ全てに振動を付与する場合の評価を行い、本発明の評価としては、本発明の実装機で上記した実振動ニップＢにだけ振動を付与して作り出された画像を比較した。また、本評価にあたっての加振条件を以下に示すと、超音波振動の波形は正弦波であり、周波数は２８〜８０ｋＨｚに設定される。この場合の半波長は、２０ｋＨｚでは８．５ｍｍであり、４０ｋＨｚでは４．３ｍｍであり、６０ｋＨｚでは２．８ｍｍであり、８０ｋＨｚでは２．１ｍｍである。振幅は０．１〜１０ｍ／ｓに設定され、さらにギャップは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に設定した。なお、使用したジェルの粘度は１０００ｃＰｓであり、転写密着ニップＡは５〜１０ｍｍ、実振動ニップＢはおよそ１ｍｍに設定される。このような状態で種々様々な条件を振り分け、複数枚の画像を形成し、作り出された画像の評価を行った。画像の評価にあたってはボソツキ画像、虫喰い画像、及び、チリ画像が存在するか否かを目視で行っている。また、以下に示す表１における×、△、○、◎の判定に関しては、×は、作り出された画像が適切な画像として認識することが困難な場合の判定であり、△は、作り出された画像を認識することはできるが、画質が悪く一般オフィスでは使用が難しいレベルである。一方で、○は、一般のオフィスユーザーには問題無く乃至ストレス無く使用可能なレベルであるが、さらなる高画質を要求するユーザーにとっては不満の残るレベルの場合に判定される。◎は、一般オフィスユーザーはもちろん、それ以上の高画質を要求するユーザーに対しても問題無く使用できるレベルである。
【００５５】
【表１】
2010048936.tif 000003
【００５６】
表１から見て取れるように、振動無しの条件では画像形成時のトナーの性質によるところが大きく、このため、付着しやすい若しくは劣化していないトナーではチリ画像に対しては○の判定であるが、虫喰い画像及びボソツキ画像に対しては×の判定となる場合があることが解った。また、転写密着ニップＡ外で振動を付与する条件では虫喰い画像及びボソツキ画像に関しては○の判定になり改善されるが、チリ画像の判定が×になってしまうことがあることが解った。これは、虫喰い画像及びボソツキ画像を防止するための振動付与と、チリ画像とはトレードオフの関係にあることが理由であると考えられ、ただ単に振動を付与するだけでは画像の改善がなされたとは言い難いことが解った。
【００５７】
そこで、上記した転写密着ニップＡ全体に振動を付与すると、虫喰い画像及びボソツキ画像共に改善され○の判定になることが判明したが、トナーが飛び散ることで発生するチリ画像に対しては△の判定が生じる場合もあることが判明した。すなわち、チリ画像と、虫食い画像及びボソツキ画像とのトレードオフの関係にある画像状態で判定すると、適切な画像の改善が見られるまでには不十分であることが判明した。
【００５８】
続いて、本発明のように、上記した転写密着ニップＡで振動を付与する範囲を更に狭めて上記した実振動ニップＢだけに振動を付与すると、虫喰い画像及びボソツキ画像に加えて、チリ画像に関しても◎の判定となった。したがって、本発明のように、対向ローラ３２とは離間されて配置される振動体２００が発する振動を、振動伝播用のジェル２１０を介在させることで所望の振動伝播範囲に高効率に伝播させることにより、虫喰い画像及びボソツキ画像に加えて、チリ画像に対しても発生させることの無い画像形成装置を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施例として示された画像形成装置の断面図である。
【図２】二次転写領域を概略で示す断面図である。
【図３】振動体の構成を概略で示す斜視図である。
【図４】振動方向変更体の例を示す斜視図であり、ａは断面三角形状の振動方向変更体を示し、ｂは略斧型形状の振動方向変更体を示す。
【図５】振動体の構成を概略で示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
３１    中間転写ベルト
３２    張架ローラ
３６    二次転写ローラ
２００  振動体
２０１  振動子
２０２  振動方向変更体
２１０  ジェル
２１１  制振部材
Ｐ      記録媒体
【図１】
2010048936.tif 000004
【図２】
2010048936.tif 000005
【図３】
2010048936.tif 000006
【図４】
2010048936.tif 000007
【図５】
2010048936.tif 000008