(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体よりトナー像を転移させて保持する中間転写ドラム（１）と、この中間転写ドラム（１）上のトナー像を一括して記録材（３）に転移させるための転写ロール（２）とからなる画像形成装置において、
前記中間転写ドラム（１）が基体（１ａ）上に少なくとも弾性層（１ｂ）を含む積層にて構成されると共に、転写ロール（２）硬度が少なくとも中間転写ドラム（１）硬度より高く設定されており、
中間転写ドラム（１）に対する転写ロール（２）の押圧方向（ｍ）が中間転写ドラム（１）と転写ロール（２）との中心間線（Ｌ）より記録材（３）の搬送方向下流側に偏位していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体よりトナー像を転移させて保持する中間転写ドラム（１）と、この中間転写ドラム（１）上のトナー像を一括して記録材（３）に転移させるための転写ロール（２）とからなる画像形成装置において、
前記中間転写ドラム（１）が基体（１ａ）上に少なくとも弾性層（１ｂ）を含む積層にて構成されると共に、転写ロール（２）硬度が少なくとも中間転写ドラム（１）硬度より高く設定されており、
転写ロール（２）が中間転写ドラム（１）とは別駆動で、中間転写ドラム（１）の周速よりも速い周速であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像形成装置のうち、転写ロール（２）が中間転写ドラム（１）に対し接離自在であるタイプにおいて、
転写ロール（２）は、中間転写ドラム（１）とは別駆動で、少なくとも中間転写ドラム（１）に接するよりも早いタイミングから駆動していることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザープリンタなどの画像形成装置に係り、詳細には、中間転写ドラムを介して感光体ドラムなどの像担持体上に形成された未定着トナー像を用紙などの記録材に転写する方式の画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機やレーザープリンタなどの多色画像形成装置としては、特に感光体ドラムなどの像担持体に対して複数の色の異なるトナーが収容される現像装置を配置し、像担持体に１色のカラートナー像を形成する都度中間転写ドラムに転写（一次転写）する動作を繰り返して行い、全部の色のカラートナー画像を中間転写ドラムに重ねて転写した後に、用紙に一括転写（二次転写）してカラープリントを作成するようにしたものが知られている。
この種の画像形成装置においては、二次転写部下流側に帯電された用紙を除電するための中間転写ドラムに非接触な除電手段や、シュートなどの用紙剥離補助手段を設けて、用紙を剥離させていた。多くの場合、除電手段としてはコロトロンが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような剥離補助手段を用いずに帯電した用紙（特には薄紙）を剥離させることは非常に困難であった。
しかしながら、上記のような剥離補助手段を用いた場合、特に、高温多湿環境で用紙の抵抗値が低下しているような状況下では、二次転写に必要なバイアス電流が剥離補助手段に流れ込んでしまい、バイアスリークによる画質欠陥が生じるという技術的課題が見られた。また、剥離補助手段にコロトロンを使用している以上、オゾンの発生は免れない。さらには、剥離補助手段を用いることによるコストアップも避けられない。
【０００４】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、コロトロンのような剥離補助手段を用いずに記録材を確実に剥離させ、剥離補助手段を用いたことに付随する画質欠陥等の各種不具合を有効に防止するようにした画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の基本的構成は、図１（ａ）に示すように、像担持体よりトナー像を転移させて保持する中間転写ドラム１と、この中間転写ドラム１上のトナー像を一括して記録材３に転移させるための転写ロール２とからなる画像形成装置において、前記中間転写ドラム１が基体１ａ上に少なくとも弾性層１ｂを含む積層にて構成されていると共に、転写ロール２硬度が少なくとも中間転写ドラム１硬度より高く設定されていることを特徴とするものである。
【０００６】
このような技術的手段において、本発明は、中間転写ドラム１及び転写ロール２が具備されたものを対象とするもので、通常カラー画像を形成するものとして使用されるが、勿論単色画像を形成するものとして使用してもよい。
また、カラー画像を形成するタイプにおいて、像担持体から中間転写ドラム１上に各色成分画像を順次転写する態様にあっては、二次転写工程以外の時点で中間転写ドラム１上の画像が二次転写部位を通過することになるため、中間転写ドラム１上の画像が転写ロール２によって破壊されないように設計することが必要である。
例えば中間転写ドラム１に対して転写ロール２を常時圧接配置するが、二次転写工程以外では転写電界をカットするなどして中間転写ドラム１上の画像が転写ロール２側へ転移する事態を回避するようにする等適宜選定して差し支えないが、中間転写ドラム１上の画像の破壊を確実に回避するという観点からすれば、二次転写工程時にのみ中間転写ドラム１に転写ロール２を圧接配置できるように、中間転写ドラム１に対して転写ロール２を接離自在に構成することが好ましい。
これらの点は図１（ｂ）（ｃ）の発明についても同様である。
【０００７】
更に、本発明では、中間転写ドラム１の積層全体の硬度はアスカーＣ硬度で２０度以下であることが好ましい。
ここで、硬度の限界値２０度は、転写ロール２との間の転写ニップ域において最適なニップ形状、ニップ圧力及び二次転写電流を得る上で必要な値を意味する。
また、中間転写ドラム１の積層全体の硬度がアスカーＣ硬度で２０度以下であるということは、弾性層１ｂに着目すれば、弾性層１ｂの硬度がアスカーＣ硬度で１５度以下であることに相当するものである。
【０００８】
そして、本発明は、図１（ｂ）に示すように、像担持体よりトナー像を転移させて保持する中間転写ドラム１と、この中間転写ドラム１上のトナー像を一括して記録材３に転移させるための転写ロール２とからなる画像形成装置において、前記中間転写ドラム１が基体１ａ上に少なくとも弾性層１ｂを含む積層にて構成されると共に、転写ロール２硬度が少なくとも中間転写ドラム１硬度より高く設定されており（本発明の基本的構成に相当）、中間転写ドラム１に対する転写ロール２の押圧方向ｍが中間転写ドラム１と転写ロール２との中心間線Ｌより記録材３の搬送方向下流側に偏位していることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の別の態様は、図１（ｃ）に示すように、像担持体よりトナー像を転移させて保持する中間転写ドラム１と、この中間転写ドラム１上のトナー像を一括して記録材３に転移させるための転写ロール２とからなる画像形成装置において、前記中間転写ドラム１が基体１ａ上に少なくとも弾性層１ｂを含む積層にて構成されると共に、転写ロール２硬度が少なくとも中間転写ドラム１硬度より高く設定されており（本発明の基本的構成に相当）、転写ロール２が中間転写ドラム１とは別駆動で、中間転写ドラム１の周速ｖ1よりも速い周速ｖ2であることを特徴とするものである。尚、図中、符号４は転写ロール２の駆動源を示す。
【００１０】
図１（ｃ）の態様のうち、転写ロール２が中間転写ドラム１に対し接離自在であるタイプにおいては、転写ロール２圧接時の負荷を最小限に抑えるという観点からすれば、転写ロール２が中間転写ドラム１とは別駆動で、少なくとも中間転写ドラム１に接するよりも早いタイミングから駆動していることが好ましい。
【００１１】
次に、上述した技術的手段の作用について説明する。
図１（ａ）に示す発明の基本的構成においては、二次転写ニップ域で転写ロール２が弾性層１ｂを有する中間転写ドラム１に食い込み、その食い込み形状によって記録材３を強制剥離する。
また、図１（ｂ）に示す発明においては、二次転写ニップ域で転写ロール２が弾性層１ｂを有する中間転写ドラム１に食い込み、かつ、転写ロール２の押圧方向を規制することで、転写ロール２の食い込み形状が記録材３の搬送方向下流側に偏位し、その食い込み形状によって記録材３を強制剥離する。
更に、図１（ｃ）に示す発明においては、二次転写ニップ域で転写ロール２が弾性層１ｂを有する中間転写ドラム１に食い込み、かつ、転写ロール２の周速を規制することで、転写ロール２の食い込み形状が記録材３の搬送方向下流側に偏位し、その食い込み形状によって記録材３を強制剥離する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。尚、実施の形態１はこの発明の基本的構成（図１（ａ）参照）に基づく実施の形態を示す。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用されたカラー画像形成装置の全体構成を略示する図面である。
図２に示される画像形成装置１１はカラープリンタとして構成されており、トナー画像を作成する感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を順次転写（一次転写）し、複数色のカラートナー画像を重ねて担持する中間転写ドラム１３と、この中間転写ドラム１３上のトナー像を用紙１０に一括転写する転写ロール１４と、用紙１０を搬送する用紙搬送系１５とを適宜組み合わせたものである。
【００１３】
本実施の形態において、前記画像形成装置１１は、感光体ドラム１２の周囲に、レーザー光による静電潜像を書き込む書き込み装置１７と、感光体ドラム１２を帯電する帯電器１８と、感光体ドラム１２上の静電潜像を所定の色トナーにて現像する現像装置１９と、感光体ドラム１２上の残留トナーを除去するクリーニング装置２０とを配置したものである。
そして、感光体ドラム１２に対して帯電器１８の放電により一様な帯電を行わせた後で、書き込み装置１７から出力されるレーザー光をミラー２１を介して書き込んで静電潜像を形成し、前記静電潜像に対して現像装置１９からトナーを供給してトナー画像として可視像化し、前記トナー画像を中間転写ドラム１３に対して転写するようにしている。
前記感光体ドラム１２に対して配置する現像装置１９は、４色の現像器Ｋ（黒）、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）を回転自在に設けたものであり、書き込み装置１７に入力する画像の色の情報に対応させていずれかの現像器を感光体ドラム１２に対向させて配置し、選択された現像器から一色のトナーを供給することにより、特定の色成分に対応するカラートナー画像を形成するようにしたものである。
【００１４】
感光体ドラム１２上のトナー画像を中間転写ドラム１３へ転写させる第一の転写は中間転写ドラム１３の基体３１（図３参照）にトナーとは逆極性のバイアスを印加することによって行われる。
この作業を複数回繰り返して中間転写ドラム１３上に複数色のトナー画像が形成される。中間転写ドラム１３上に重ねられたトナー像を用紙１０上に転写する第二の転写は転写ロール１４にトナーとは逆極性のバイアスを印加することにより行われる。
本実施の形態において、前記転写ロール１４は中間転写ドラム１３に対して図示外の接離機構により接離自在に支持されており、用紙１０に対して中間転写ドラム１３上のトナー画像を転写させる場合にのみ、中間転写ドラム１３に向けて押圧配置され、転写バイアスを印加することでトナー画像が用紙１０に転写せしめられる作用を発揮するようになっている。
【００１５】
前記中間転写ドラム１３に対しては、転写ロール１４の下流側かつ一次転写部位の上流側に、クリーニング装置２２が配置されており、用紙１０に対してトナー画像を転写した後で、中間転写ドラム１３の表面を清掃するようになっている。従って、前記クリーニング装置２２は、常時中間転写ドラム１３に押圧されるものではなく、用紙１０にトナー画像を転写する動作にタイミングを合わせて清掃が行われるように、中間転写ドラム１３に対して図示外のリトラクト機構を介して支持される。尚、前記クリーニング装置２２は、中間転写ドラム１３から用紙１０に対してトナー画像を転写させるための転写ロール１４と同期させる状態で、中間転写ドラム１３に対して接することが出来るように構成するなどの制御手段を用いると、各機構の制御を簡素化させることが出来る。
【００１６】
更に、本実施の形態において、用紙搬送系１５は、装置本体の下部に給紙トレイ２５を配置し、前記給紙トレイ２５に対して配置する給紙ローラ２６を用いて、用紙１０を用紙搬送路２４に向けて送り出す手段を構成している。また、前記給紙トレイ２５からの給紙部（給紙ローラ２６）と画像転写部との間に、用紙整合装置（図示せず）を配置して、用紙１０を整合させる状態で画像転写部に向けて送り出し、画像の転写動作の間は中間転写ドラム１３の速度に同期させて用紙１０を搬送する構成になっている。そして、用紙搬送路２４に沿って用紙１０を搬送する途中で中間転写ドラム１３からトナー画像を転写し、定着装置２７を通して定着したカラープリントを、排出トレイ（図示せず）に向けて排出させるようにしている。
【００１７】
次に、本実施の形態で用いられる中間転写ドラム１３及び転写ロール１４について詳細に説明する。
前記感光体ドラム１２に対応させて配置する中間転写ドラム１３は、特に図３のように、基体３１上に、カーボンやイオンを分散させて１０５〜１０１２Ω、好ましくは１０５〜１０１０Ω程度に抵抗調整された弾性層３２を設け、その上層にカーボンを分散させて１０５〜１０１２Ω、好ましくは１０５〜１０１０Ω程度に抵抗調整されたベルト層３３を設け、さらにベルト層３３に対して必要ならフッ素などのコート層３４を設ける構成になっている。
【００１８】
本実施の形態では、例えば弾性層３２として発泡ウレタン層、ベルト層３３としてウレタンゴム、コート層３４としてフッ素コートが用いられている。
ここで、前記積層の全体の抵抗値としては、１０５〜１０１２Ω、好ましくは１０５〜１０１０Ω程度である。また、前記積層全体での硬度がアスカーＣ硬度で２０度以下であり、好ましくは１０〜１５度になるように構成される。尚、本実施の形態において、積層全体での硬度がアスカーＣ硬度で２０度以下であるためには、弾性層３２自体の硬度がアスカーＣ硬度で１５度以下であることが確認されている。
【００１９】
そして、積層全体での硬度がアスカーＣ硬度で２０度以下であるという要件は以下の実験にて確認されたものである。
すなわち、図５（ａ）に示すように、例えば中間転写ドラム１３に対して転写ロール１４を一定の押圧力（例えば片側荷重１．５ｋｇ）で押圧させ、中間転写ドラム１３の硬度を変化させながら剥離する最大電流値を測定したところ、最適な電流値は５〜１０μＡということが実験的に分かっており、しかも、剥離は電流値をアップさせればさせるほど悪化していくことを考慮し、余裕を見て１５〜２０μＡまで電流値をかけても剥離する硬度が２０度以下であることが確認された。
【００２０】
また、前記中間転写ドラム１３に対して接離可能な転写ロール１４は、少なくとも中間転写ドラム１３より硬いもので、押圧した時の歪みが少ないものが好ましい。本実施の形態ではＳＵＳの金属ロールを用いている。押圧力は、片側で１．５ｋｇ以上、好ましくは２．０ｋｇ以上がよい。駆動は押圧したときに中間転写ドラム１３に従動するようにしてある。
【００２１】
ここで、転写ロール１４の押圧力が片側で１．５ｋｇ以上、好ましくは２．０ｋｇ以上がよいという要件は以下の実験にて確認されたものである。
すなわち、図５（ｂ）に示すように、例えば硬度が一定（アスカーＣ硬度１５度）の中間転写ドラム１３に対して本実施の形態に係る転写ロール１４の押圧力を変化させながら剥離する最大電流値を測定したところ、余裕を見て１５〜２０μＡまで電流値をかけても剥離する転写ロール１４の押圧力が片側で１．５ｋｇ以上であることが確認された。
【００２２】
従って、本実施の形態の第二転写部では、図４に示すように、柔らかい中間転写ドラム１３側に転写ロール１４が食い込むような形となり、この転写ニップ形状は用紙が中間転写ドラム１３から離れていくような形状になっているため、このような転写ニップ域に用紙（図示せず）が突入すると、薄紙等の用紙１０であっても図中矢印方向に向かって安定的に強制剥離される。
それゆえ、本実施の形態によれば、中間転写ドラム１３の積層のアスカーＣ硬度を２０度以下にし、中間転写ドラム１３よりも転写ロール１４の硬度を硬く（高く）することで、薄紙も無理なく剥離できることが確認された。
【００２３】
◎実施の形態２
図６（ａ）は実施の形態２に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
同図において、画像形成装置の基本的構成は実施の形態１と略同様であるが、中間転写ドラム１３に対する転写ロール１４の押圧方向が実施の形態１と異なるものになっている。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、実施の形態１では、図６（ｂ）に示すように、中間転写ドラム１３に対する転写ロール１４の押圧方向（移動方向）ｍは、中間転写ドラム１３の中心Ｏに向かうような構成になっている。
これに対して、本実施の形態では、特に図７に示すように、中間転写ドラム１３に対する転写ロール１４の押圧方向（移動方向）ｍは、中間転写ドラム１３と離間時の転写ロール１４との中心間線Ｌ１より用紙の搬送方向下流側に移動するように規定されており、転写ロール１４圧接時の転写ロール１４の中心を通る前記Ｌ１と平行な線Ｌ２は、Ｌ１に対してギャップδだけ偏位するようになっている。尚、前記押圧方向ｍが中間転写ドラム１３と圧接時の転写ロール１４との中心間線より用紙の搬送方向下流側に移動するように規定されており、中間転写ドラムの中心Ｏには向かわないように設定されている。
【００２４】
従って、本実施の形態にあっては、中間転写ドラム１３と転写ロール１４との間の転写ニップ形状は、図７に示すように、実施の形態１に比べて、転写ニップ域の用紙排出部側の食い込みが大きくなり、その分、転写ニップ域の用紙排出部側からの用紙の排出方向は、中間転写ドラム１３からより離れる方向に設定されることになり、実施の形態１よりも更に用紙の剥離性能が向上する。
【００２５】
◎実施の形態３
図８は実施の形態３に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
同図において、画像形成装置の基本的構成は実施の形態２と略同様であるが、転写ロール１４の駆動方式が実施の形態２と異るものになっている。尚、実施の形態２と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
すなわち、実施の形態２では、転写ロール１４は中間転写ドラム１３に従動する方式であった。
これに対し、本実施の形態では、転写ロール１４は別駆動源４０にて回転駆動せしめられるものであり、この駆動源４０は、少なくとも中間転写ドラム１３に押圧するよりも早いタイミングで転写ロール１４を回転しながら押圧するようになっている。
更に、本実施の形態では、駆動源４０は、転写ロール１４の回転速度を可変設定し得るものであり、例えば中間転写ドラム１３の回転速度ｖ１よりも若干速めの速度ｖ２になるように設定したものである。
【００２６】
このようにすることにより、中間転写ドラム１３と転写ロール１４との間の転写ニップ形状は、図９に示すように、実施の形態２に比べて、転写ニップ域の用紙排出部側の食い込みが更に大きくなり、その分、転写ニップ域の用紙排出部側からの用紙の排出方向は、中間転写ドラム１３からより離れる方向に設定されることになり、実施の形態２よりも更に用紙の剥離性能が向上し、薄紙の剥離も容易になる。
更に、本実施の形態にあっては、転写ロール１４が中間転写ドラム１３に押圧するときの負荷による中間転写ドラム１３の速度変動が少なく、その分、安定した良好な画像が得られる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、中間転写ドラム及び転写ロールの硬度関係や、転写ロールの押圧方向、駆動方式を工夫することで、二次転写部でコロトロンなどの剥離補助手段を不要とする構成にしたため、以下のような従来機器に比べて優れた効果を奏する。
▲１▼  従来のような剥離補助手段が無くても、用紙剥離性の性能が落ちることなく安定した良好な画像が得られる。
▲２▼  従来のようなコロトロン等の剥離補助手段が不必要なので、従来のようなオゾン発生が最小限に抑えられ、しかも、用紙が含水して低抵抗になってもバイアスリークによる画質欠陥のない良好な画像が得られる。
▲３▼  従来のような剥離補助手段が不必要なので、剥離補助手段やそれに伴う付属品などにかかる費用が一切かからず大幅なコストダウンとなる。
▲４▼  中間転写ドラムの硬度を柔らかく設定し、転写ロールの硬度をそれよりも高く設定するようにしたことで、二次転写部でのニップ不良が無く、しかも、転写ニップ域での応力集中による画像の中抜けが起こりにくくなり、その分、安定した良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１の概要を示す説明図である。
【図３】実施の形態１で用いられる中間転写ドラムの詳細を示す説明図である。
【図４】実施の形態１における二次転写域の拡大説明図である。
【図５】（ａ）は中間転写ドラムの硬度と二次転写電流値との関係を示すグラフ図、（ｂ）は転写ロールの押圧力の片側荷重と二次転写電流値との関係を示すグラフ図である。
【図６】（ａ）は実施の形態２に係る画像形成装置の要部を示す説明図、（ｂ）は実施の形態１に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図７】実施の形態２における二次転写域の拡大説明図である。
【図８】実施の形態３に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。
【図９】実施の形態３における二次転写域の拡大説明図である。
【符号の説明】
１…中間転写ドラム，１ａ…基体，１ｂ…弾性層，２…転写ロール，３…記録材，４…駆動源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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