(57)【要約】      （修正有）【課題】振動部材が接触する対象物の塑性変形を抑制できる画像形成装置を提供する。【解決手段】電気機械変換素子４１は、対象物に接触して振動する振動部材５０に接触する接触部４３を有し、印加電圧に応じて接触部４３が往復移動することにより振動部材５０を変位させる。電気機械変換素子４１の動作を制御する制御部は、電気機械変換素子４１に印加される電圧を変えることによって、振動部材５０を、振動の中心となる作動位置と、作動位置よりも対象物から離れる退避位置とのいずれか一方に変位させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に接触して振動する振動部材と、
前記振動部材に接触する接触部を有し、印加電圧に応じて前記接触部が往復移動することにより前記振動部材を変位させる電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記電気機械変換素子に印加される電圧を変えることによって、前記振動部材を、振動の中心となる作動位置と、前記作動位置よりも前記対象物から離れる退避位置とのいずれか一方に変位させる、画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記電気機械変換素子にゼロよりも大きい直流電圧を印加することにより前記振動部材を前記作動位置に変位させ、
前記制御部は、前記作動位置に位置する前記振動部材を、前記電気機械変換素子に交流電圧を印加することにより、振動させる、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電気機械変換素子に印加する交流電圧の振幅を変化させることにより、前記振動部材の振動の振幅を変える、請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記作動位置に位置する前記振動部材は、前記対象物に接触した状態で振動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電気機械変換素子は、積層型の圧電アクチュエータである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記振動部材は、前記電気機械変換素子に接触する力点部と、前記対象物に接触する作用点部とを有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラーと、前記像担持体を介在させて前記転写ローラーに対向する対向ローラーとを備え、
前記対象物は、前記像担持体、前記転写ローラー、または前記対向ローラーのいずれかである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置に関し、特開２００７−５７９０１号公報（特許文献１）には、中間転写体ベルト上のトナー画像を転写材に転写する二次転写部において、中間転写体ベルトの裏面側に配置された圧電素子にアームが取り付けられ、アームの先端に打撃子が取り付けられ、打撃子が中間転写体ベルトを打撃することで中間転写体ベルトを移動させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５７９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記文献に記載の構成において、打撃子が中間転写体ベルトに圧接した状態のまま長時間経過すると、中間転写体ベルトがクリープ現象によって塑性変形する可能性がある。中間転写体ベルトの塑性変形が、次回の画像形成時に線状の画像ノイズを発生させる可能性がある。
【０００５】
本開示では、振動する振動部材が接触する対象物の塑性変形を抑制できる画像形成装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、振動部材と、電気機械変換素子と、制御部とを備える、画像形成装置が提供される。振動部材は、対象物に接触して振動する。電気機械変換素子は、振動部材に接触する接触部を有している。電気機械変換素子は、印加電圧に応じて接触部が往復移動することにより、振動部材を変位させる。制御部は、電気機械変換素子の動作を制御する。制御部は、電気機械変換素子に印加される電圧を変えることによって、振動部材を、振動の中心となる作動位置と、作動位置よりも対象物から離れる退避位置とのいずれか一方に変位させる。
【０００７】
上記の画像形成装置において、制御部は、電気機械変換素子にゼロよりも大きい直流電圧を印加することにより振動部材を作動位置に変位させる。制御部は、作動位置に位置する振動部材を、電気機械変換素子に交流電圧を印加することにより、振動させる。
【０００８】
上記の画像形成装置において、制御部は、電気機械変換素子に印加する交流電圧の振幅を変化させることにより、振動部材の振動の振幅を変える。
【０００９】
上記の画像形成装置において、作動位置に位置する振動部材は、対象物に接触した状態で振動する。
【００１０】
上記の画像形成装置において、電気機械変換素子は、積層型の圧電アクチュエータである。
【００１１】
上記の画像形成装置において、振動部材は、電気機械変換素子に接触する力点部と、対象物に接触する作用点部とを有している。
【００１２】
上記の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラーと、像担持体を介在させて転写ローラーに対向する対向ローラーとを備えている。振動部材が接触する対象物は、像担持体、転写ローラー、または対向ローラーのいずれかである。
【発明の効果】
【００１３】
本開示に係る画像形成装置によれば、振動部材が接触する対象物の塑性変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態における画像形成装置の概略図である。
【図２】図１に示す二次転写部の概略図である。
【図３】振動付与手段に係る電気的構成を示すブロック図である。
【図４】電気機械変換素子への印加電圧を模式的に示すグラフである。
【図５】振動部材の変位について示す模式図である。
【図６】退避位置にある振動部材を示す模式図である。
【図７】作動位置にある振動部材を示す模式図である。
【図８】実施の形態２の電気機械変換素子への印加電圧を模式的に示すグラフである。
【図９】実施の形態３の振動付与手段に係る電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態３の電気機械変換素子への印加電圧を模式的に示すグラフである。
【図１１】実施の形態４の振動付与手段の概略図である。
【図１２】実施の形態５の振動付与手段の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１６】
［実施の形態１］
＜画像形成装置＞
図１は、実施の形態における画像形成装置の概略図である。まず、この図１を参照して、実施の形態における画像形成装置１について説明する。なお、本実施の形態における画像形成装置１は、いわゆるデジタル複合機である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部２と、画像処理部３と、画像形成部４と、用紙搬送部５と、定着装置６とを備えている。
【００１８】
画像読取部２は、自動原稿給紙装置２ａと、原稿画像走査装置２ｂ（スキャナー）とを有している。このうち、原稿画像走査装置２ｂには、コンタクトガラスと、各種のレンズ系と、ＣＣＤセンサ７とが設けられている。ＣＣＤセンサ７は、画像処理部３に接続されている。画像処理部３は、入力された画像に所定の画像処理を行なう。
【００１９】
画像形成部４は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナーによる画像を形成する画像形成ユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）を有している。これらについては、収容されるトナー以外はいずれも同じ構成を有するので、以後、色を表す記号を省略する。画像形成部４は、さらに、中間転写ユニット２０および二次転写ユニット３０を有している。
【００２０】
画像形成ユニット１０は、露光装置１１と、現像装置１２と、感光体ドラム１３と、帯電装置１４と、ドラムクリーニング装置１５とを有している。感光体ドラム１３の表面は、光導電性を有しており、たとえば負帯電型の有機感光体である。感光体ドラム１３は、トナー像を担持する像担持体である。
【００２１】
帯電装置１４は、たとえばコロナ帯電器であるが、帯電ローラーや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム１３に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置１１は、たとえば半導体レーザーで構成される。
【００２２】
現像装置１２は、たとえば二成分現像方式の現像装置であるが、キャリアを含まない一成分現像方式の現像装置であってもよい。
【００２３】
中間転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を感光体ドラム１３に圧接させる一次転写ローラー２２と、対向ローラー２４を含む複数の支持ローラー２３と、ベルトクリーニング装置２５とを有している。中間転写ベルト２１は、無端状の転写ベルトである。ここで、主として一次転写ローラー２２により、感光体ドラム１３に担持されたトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写する一次転写部が構成されることになる。
【００２４】
中間転写ベルト２１は、複数の支持ローラー２３によりループ状に張架され、移動可能となっている。複数の支持ローラー２３のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。
【００２５】
中間転写ベルト２１は、基層と基層を覆う弾性層とを含む多層構造であってもよい。基層は、中間転写ベルト２１の機械的強度を向上させるための層であり、たとえばポリイミド樹脂などの有機高分子化合物から構成される。弾性層は、中間転写ベルト２１に弾性を付与するための層であり、たとえばニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などの粘弾性を有する有機化合物から構成される。
【００２６】
二次転写ユニット３０は、無端状の二次転写ベルト３１と、二次転写ローラー３３を含む複数の支持ローラー３２とを有している。二次転写ベルト３１は、二次転写ローラー３３および支持ローラー３２によってループ状に張架される。複数の支持ローラー３２のうちの少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、二次転写ベルト３１は矢印Ｂ方向に走行する。ここで、主として二次転写ローラー３３と対向ローラー２４とにより、中間転写ベルト２１に転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写部が構成されることになる。
【００２７】
定着装置６は、記録媒体としての用紙に転写されたトナー像を用紙上に定着させるためのものであり、用紙上のトナーを加熱および融解する定着ローラー６ａと、用紙を定着ローラー６ａに向けて押圧する加圧ローラー６ｂとを有している。
【００２８】
用紙搬送部５は、給紙部５ａと、排紙部５ｂと、搬送経路部５ｃとを有している。給紙部５ａを構成する給紙トレイユニット５ａ１〜５ａ３には、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５ｃは、レジストローラー対５ｃ１などの複数の搬送ローラー対を有している。排紙部５ｂは、排紙ローラー５ｂ１によって構成されている。
【００２９】
次に、画像形成装置１による画像形成の処理について説明する。原稿画像走査装置２ｂは、コンタクトガラス上の原稿を光学的に走査して読み取る。原稿からの反射光は、ＣＣＤセンサ７により読み取られ、入力画像データとなる。入力画像データは、画像処理部３において所定の画像処理が施され、露光装置１１に送られる。なお、入力画像データは、外部パソコンやモバイル機器などから画像形成装置１に送付されたものであってもよい。
【００３０】
感光体ドラム１３は、一定の周速度で回転する。帯電装置１４は、感光体ドラム１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置１１は、各色成分の入力画像データに対応するレーザー光を感光体ドラム１３に照射し、感光体ドラム１３の表面に静電潜像を形成する。現像装置１２は、感光体ドラム１３の表面にトナーを付着させ、感光体ドラム１３上の静電潜像を可視化させる。こうして感光体ドラム１３の表面に、静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００３１】
感光体ドラム１３の表面のトナー像は、中間転写ユニット２０によって中間転写ベルト２１に転写される。転写後に感光体ドラム１３の表面に残存する転写残トナーは、感光体ドラム１３の表面に摺接するドラムクリーニングブレードを有するドラムクリーニング装置１５によって除去される。一次転写ローラー２２によって中間転写ベルト２１が感光体ドラム１３に圧接されることにより、中間転写ベルト２１に各色のトナー像が順次重なって転写される。
【００３２】
二次転写ローラー３３は、中間転写ベルト２１および二次転写ベルト３１を介して、対向ローラー２４に圧接される。これにより、転写ニップが形成される。用紙は、用紙搬送部５によって転写ニップへ搬送され、この転写ニップを通過する。用紙の傾きの補正および搬送のタイミングの調整は、レジストローラー対５ｃ１が配設されたレジストローラー部により行なわれる。
【００３３】
転写ニップに用紙が搬送されると、二次転写ローラー３３へ所定の電圧が印加される。この電圧の印加によって、中間転写ベルト２１に担持されているトナー像は用紙に転写される。中間転写ベルト２１の表面に残存する転写残トナーは、中間転写ベルト２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレードを有するベルトクリーニング装置２５によって除去される。ベルトクリーニング装置２５については、中間転写ベルト２１上の残留トナーを清掃するものであれば、ブラシによるクリーニング方式を採用したものであってもよい。また、転写率の高いトナーを使用する場合には、クリーニング装置を使用しない態様もありえる。トナー像が転写された用紙は、二次転写ベルト３１によって定着装置６に向けて搬送される。
【００３４】
なお、二次転写ベルトを用いずに、二次転写ローラーが直接用紙と接する構成としてもよい。この場合、トナー像が転写された用紙は、二次転写ベルト３１の回転によって定着装置６に向けて送出される。
【００３５】
定着装置６は、トナー像が転写されて搬送されてきた用紙をニップ部で加熱および加圧する。こうしてトナー像は用紙に定着する。トナー像が定着された用紙は、排紙ローラー５ｂ１を備えた排紙部５ｂにより機外に排紙される。
【００３６】
ここで、トナーは、バインダー樹脂中に着色剤や、必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものであり、一般に使用されている公知のトナーを使用することができる。トナーの体積平均粒径は、好ましくは２［μｍ］以上１２［μｍ］以下の範囲の粒子であり、画質の点でより好ましくは、３［μｍ］以上９［μｍ］以下の範囲の粒子がよい。
【００３７】
トナーの外添剤は、シリカやチタニアといった金属酸化物の微粒子が使用され、大きさは３０［ｎｍ］といった小粒径のものから、１００［ｎｍ］といった比較的大きな粒径のものが使用される。粉体流動性や帯電制御等の目的で、平均１次粒径が４０［ｎｍ］以下の無機微粒子を用いてもよい。さらに、必要に応じて付着力低減のため、それより大径の無機あるいは有機微粒子を併用してもよい。無機微粒子としては、シリカやチタニアのほかに、アルミナ、メタチタン酸、酸化亜鉛、ジルコニア、マグネシア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。また、分散性や粉体流動性をあげるため、無機微粒子の表面を別途処理してもよい。
【００３８】
キャリアは、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５［μｍ］以上１００［μｍ］以下が好ましい。
【００３９】
＜二次転写部の構成＞
図２は、図１に示す二次転写部の概略図である。次に、この図２を参照して、二次転写部の詳細な構成について説明する。なお、当該図２においては、二次転写ベルト３１の図示は省略している。
【００４０】
図２に示すように、中間転写ベルト２１は、画像形成装置１の二次転写部を通過するように配置される。中間転写ベルト２１は、一対の露出主面である第１主面２１ｓ１と第２主面２１ｓ２とを有している。
【００４１】
二次転写部は、二次転写ローラー３３および対向ローラー２４を含んでいる。二次転写ローラー３３と対向ローラー２４とは、平行に配置されている。二次転写ローラー３３と対向ローラー２４との間には、ニップ部Ｎが形成されている。中間転写ベルト２１は、このニップ部Ｎを挿通するように配置されており、用紙等の記録媒体１０００も同じくこのニップ部Ｎを通過するように供給される。二次転写ローラー３３と対向ローラー２４とは、中間転写ベルト２１と記録媒体１０００とを介在させて、互いに対向している。
【００４２】
二次転写ローラー３３は、導電性の材料からなり、当該二次転写ローラー３３には、二次転写電源３３ｃが接続されている。対向ローラー２４は、導電性の材料からなる芯金２４ａと、当該芯金２４ａの周面を覆う導電性の弾性部２４ｂとを含んでおり、このうちの芯金２４ａは、接地されている。これにより、ニップ部Ｎには、二次転写ローラー３３、対向ローラー２４および二次転写電源３３ｃによって所定の電界が形成されることになる。
【００４３】
中間転写ベルト２１は、記録媒体１０００よりも対向ローラー２４側を通過するように配置されており、記録媒体１０００は、中間転写ベルト２１よりも二次転写ローラー３３側を通過するように供給される。
【００４４】
二次転写ローラー３３は、図中に示す矢印ＡＲ１方向に回転駆動され、対向ローラー２４は、図中に示す矢印ＡＲ２方向に回転駆動される。また、二次転写ローラー３３は、トナー像の転写に際して図中に示す矢印ＡＲ３方向に向けて図示しない押圧機構によって押圧され、これにより二次転写ローラー３３と対向ローラー２４とは、二次転写ベルト３１（図１参照）、中間転写ベルト２１および記録媒体１０００を介して圧接することになる。
【００４５】
二次転写ローラー３３の回転と対向ローラー２４の回転とに基づき、中間転写ベルト２１および記録媒体１０００は、それぞれ図中に示す矢印ＡＲ４方向および矢印ＡＲ５方向に搬送される。その際、ニップ部Ｎを通過するに当たり、中間転写ベルト２１および記録媒体１０００が二次転写ローラー３３と対向ローラー２４とによって加圧された状態で挟み込まれて密着することになる。また、その際、密着した部分の中間転写ベルト２１および記録媒体１０００には、上述した所定の電界が作用することになる。これにより、中間転写ベルト２１の第１主面２１ｓ１に付着していたトナーが記録媒体１０００の記録面１００１に付着することになり、トナー像の転写が行なわれる。
【００４６】
ここで、二次転写ローラー３３の表面の硬度は、対向ローラー２４の表面の硬度よりも高いため、これら二次転写ローラー３３および対向ローラー２４によって挟み込まれた部分の中間転写ベルト２１および記録媒体１０００は、二次転写ローラー３３の表面に沿うように湾曲することになる。そのため、中間転写ベルト２１の第１主面２１ｓ１には、二次転写ローラー３３の軸方向に沿って延在する凹条形状の湾曲面が形成されることになり、この部分においてトナー像の転写が行なわれることになる。
【００４７】
＜振動付与手段＞
実施の形態における画像形成装置１は、中間転写ベルト２１に接触する振動付与手段４０をさらに備えている。振動付与手段４０は、中間転写ベルト２１のトナー像担持面である第１主面２１ｓ１と裏面である第２主面２１ｓ２とのうち、第２主面２１ｓ２に接触可能に構成されている。振動付与手段４０は、ループ状の中間転写ベルト２１の内側に配置されている。振動付与手段４０は、ニップ部Ｎの外部において、中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に接触可能である。図２に示す振動付与手段４０は、ニップ部Ｎの上流側に配置されている。
【００４８】
振動付与手段４０は、電気機械変換素子４１と、基体４４と、振動部材５０とを有している。
【００４９】
電気機械変換素子４１は、たとえば、積層型の圧電アクチュエータである。圧電アクチュエータはたとえば、交流電圧を印加することで自ら発振する圧電セラミックスで形成されている。圧電アクチュエータの形成材料としては、チタン酸ジルコン酸亜鉛、チタン酸鉛、チタン酸バリウム、メタニオブ酸鉛、チタン酸ビスマスなどの、一般的な圧電性を示す材料が挙げられる。圧電アクチュエータは、水晶振動子、ポリフッ化ビニリデンなどの圧電高分子膜、または酸化亜鉛などの圧電薄膜で作成されてもよい。
【００５０】
電気機械変換素子４１は、柱状の形状を有している。電気機械変換素子４１の形状は、角柱形でも円柱形でもよい。電気機械変換素子４１は、印加電圧に応じて、柱の軸方向に伸縮する。電気機械変換素子４１は、柱の一端を構成する固定端４２と、柱の他端を構成する可動端４３とを有している。固定端４２は、基体４４に固定されている。可動端４３は、振動部材５０に接触している。可動端４３は、固定されておらず、動くことができる。
【００５１】
基体４４は、画像形成装置１の内壁面などに固定されている。基体４４は、電気機械変換素子４１を保持する素子保持部４５と、振動部材５０を保持する振動部材保持部４６とを有している。電気機械変換素子４１の固定端４２は、素子保持部４５に固定されている。振動部材保持部４６は、電気機械変換素子４１と同じく素子保持部４５に対して突出しており、電気機械変換素子４１と平行に延在している。素子保持部４５と振動部材保持部４６とは、一体の構造物を形成している。
【００５２】
電気機械変換素子４１が印加電圧に応じて伸縮するとき、基体４４および固定端４２は固定されており動かないので、柱状の電気機械変換素子４１の軸方向に可動端４３が往復移動する。
【００５３】
振動部材５０は、振動部材保持部４６の、素子保持部４５から突出する先端部分に固定されている。振動部材５０は、振動部材保持部４６に固定された基端部５１と、先端部５３とを有している。振動部材５０は、基端部５１と先端部５３との間に、電気機械変換素子４１の可動端４３に接触する被押圧部５２を有している。電気機械変換素子４１の可動端４３は、振動部材５０の被押圧部５２に取り付けられている。電気機械変換素子４１は、基体４４と振動部材５０との間に取り付けられている。電気機械変換素子４１の可動端４３は、振動部材５０に接触する接触部を構成している。
【００５４】
電気機械変換素子４１の可動端４３と振動部材５０の被押圧部５２とは、一体として移動可能に構成されている。電気機械変換素子４１が印加電圧に応じて伸縮することにより、可動端４３が、柱状の電気機械変換素子４１の軸方向に往復移動する。このとき被押圧部５２は、可動端４３に押されて変位する。電気機械変換素子４１の可動端４３は、振動部材５０の被押圧部５２に、振動を付与する。
【００５５】
振動部材５０の先端部５３は、固定されておらず、動くことができる。先端部５３は、中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２の、ニップ部Ｎの近傍に接触可能に構成されている。
【００５６】
＜振動付与手段４０の電気的構成＞
図３は、振動付与手段４０に係る電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置１は、制御部６０と、電源６１とを備えている。制御部６０は、電気機械変換素子４１の動作を制御する。制御部６０は、電源６１に対し、電源６１の動作を変更する指令信号を出力する。制御部６０から指令信号の入力を受けた電源６１は、電気機械変換素子４１に印加する電圧を変更する。電気機械変換素子４１は、上述した通り、印加電圧に応じて伸縮する。この伸縮によって電気機械変換素子４１の可動端４３が往復移動し、振動部材５０が可動端４３と一体に振動する。
【００５７】
＜印加電圧＞
図４は、振動付与手段４０を使用中の電気機械変換素子４１への印加電圧を模式的に示すグラフである。図４に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
【００５８】
図４に示すように、振動付与手段４０を使用しない間（時刻０〜時刻Ｔ１）は、電源６１はオフに設定されており、電気機械変換素子４１に印加される電圧の値はゼロである。このとき、振動部材５０の先端部５３は、中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２から十分離れた所定位置にある。本明細書では、この位置を退避位置と称する。
【００５９】
時刻Ｔ１で、制御部６０は、電源６１に対してオフからオンに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けた電源６１がオフからオンに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に電圧が印加される。本実施の形態では、図４に示すように、直流電圧と交流電圧とが混ざった電圧が印加される。電気機械変換素子４１に印加される電圧には、直流成分と交流成分とが混在している。
【００６０】
電気機械変換素子４１にゼロよりも大きい直流電圧Ｖｄｃが印加されると、電気機械変換素子４１が伸長する。電気機械変換素子４１の可動端４３が基体４４の素子保持部４５から離れる方向へ移動し、振動部材５０の被押圧部５２を押圧することによって、振動部材５０の先端部５３を中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に向かって変位させる。本明細書では、この変位したときの振動部材５０の位置を作動位置と称する。電気機械変換素子４１に交流電圧を印加し、印加される交流電圧の大きさを振幅Ｖｐｐで変動させることによって、作動位置にある振動部材５０が作動位置を中心にして振動する。
【００６１】
時刻Ｔ２で、制御部６０は、電源６１に対してオンからオフに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けた電源６１がオンからオフに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に印加される電圧の値がゼロに戻る。電気機械変換素子４１は収縮して、可動端４３は基体４４の素子保持部４５に近づく方向へ移動する。振動部材５０の被押圧部５２を押圧する力が解除されるので、振動部材５０の先端部は、退避位置に変位する。
【００６２】
＜振動部材５０の変位＞
図５は、振動部材５０の変位について示す模式図である。図５および後続の図中では、退避位置にある振動部材５０を振動部材５０Ａと示し、作動位置にある振動部材５０を振動部材５０Ｂと示している。退避位置にある振動部材５０Ａは、被押圧部５２Ａと、先端部５３Ａとを有している。作動位置にある振動部材５０Ｂは、被押圧部５２Ｂと、先端部５３Ｂとを有している。
【００６３】
電気機械変換素子４１が伸縮するとき、振動部材５０のうち、基体４４に固定された基端部５１が支点、基端部５１と反対側の先端部５３が作用点、電気機械変換素子４１と接触する被押圧部５２が力点となって、梃子の原理より、先端部５３の変位が増幅される。
【００６４】
図５に示すように、振動部材５０が退避位置から作動位置へ移動するときの、電気機械変換素子４１と接触する被押圧部５２での変位量を、δｐとする。振動部材５０が退避位置から作動位置へ移動するときの、中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に接触する先端部５３での変位量を、ｄとする。振動部材５０の長さ、すなわち支点となる基端部５１と作用点となる先端部５３との間の距離を、Ｌａとする。支点となる基端部５１と力点となる被押圧部５２との間の距離を、Ｌｂとする。このとき、ｄ＝（Ｌａ／Ｌｂ）・δｐの関係式が成立する。
【００６５】
図６は、退避位置にある振動部材５０を示す模式図である。上述した通り、電気機械変換素子４１への印加電圧がオフにされている間の、退避位置にある振動部材５０Ａの先端部５３Ａは、対象物である中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２から十分に離れている。図６に示すように、退避位置にある振動部材５０の先端部５３Ａと中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２との間隔をｇとする。間隔ｇは、対象物および振動付与手段４０の形状および取付位置のばらつき、画像形成装置１全体に作用する振動などの影響を考慮しても、振動部材５０Ａの先端部５３Ａが中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に当接しない間隔として、定められている。
【００６６】
図７は、作動位置にある振動部材５０を示す模式図である。電気機械変換素子４１に直流電圧Ｖｄｃを印加することによって、振動部材５０の先端部５３を、対象物である中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に向けて変位量ｄだけ変位させて、作動位置に変位させる。先端部５３の変位量ｄが、退避位置の先端部５３Ａと第２主面２１ｓ２との間隔ｇと同等、または間隔ｇよりも大きくなるように、直流電圧Ｖｄｃを設定する。作動位置に変位した先端部５３は、対象物である中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に近接または接触する。
【００６７】
本実施の形態では、変位量ｄが間隔ｇよりも大きくなるように、直流電圧Ｖｄｃが十分大きく設定されている。これにより、先端部５３Ｂと中間転写ベルト２１との接触状態が維持される。この状態で振幅Ｖｐｐの交流電圧を与えることにより、振動部材５０Ｂの先端部５３Ｂが、作動位置を中心として振幅ａで振動する。先端部５３Ｂが中間転写ベルト２１に接触しているため、先端部５３Ｂの振動が、中間転写ベルト２１に伝達される。
【００６８】
電気機械変換素子４１への電圧の印加を停止すると、振動部材５０の先端部５３は、中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２から離れる方向へ変位量ｄだけ変位する。先端部５３は、中間転写ベルト２１から離隔して、退避位置に変位する。
【００６９】
このように、電気機械変換素子４１への電圧の印加によって、印加電圧に応じて電気機械変換素子４１が伸縮する。電気機械変換素子４１の伸縮に伴って、可動端４３が往復移動する。この往復移動により振動部材５０の被押圧部５２が変位し、これによって、振動部材５０の先端部５３が変位する。このようにして、振動部材５０の先端部５３を、対象物である中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２に接触させ、第２主面２１ｓ２に接触した状態で先端部５３を振動させる。
【００７０】
先端部５３が振動すると、その振動が中間転写ベルト２１に伝達され、中間転写ベルト２１に振動が付与される。中間転写ベルト２１のトナー像担持面である第１主面２１ｓ１が振動することによって、中間転写ベルト２１へのトナーの付着力が低下し、転写性が向上する。
【００７１】
＜作用および効果＞
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施の形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。
【００７２】
本実施の形態の画像形成装置１は、図４〜７に示すように、電気機械変換素子４１に印加される電圧を変えることによって、振動部材５０を、振動の中心となる作動位置と、作動位置よりも対象物である中間転写ベルト２１から離れる退避位置との、いずれか一方に変位させる。
【００７３】
振動部材５０の使用時（画像形成中）には振動部材５０を作動位置に位置させて対象物に振動を付与し、振動部材５０の不使用時には振動部材５０を退避位置に位置させて対象物から確実に離隔させることができる。このようにすれば、振動部材５０の不使用中に対象物が塑性変形を起こすことを抑制できるので、対象物の塑性変形が次回の画像形成時に線状の画像ノイズとして現れることを抑制することができる。
【００７４】
また図４〜７に示すように、電気機械変換素子４１にゼロよりも大きい直流電圧を印加することにより振動部材５０を作動位置に変位させ、作動位置に位置する振動部材５０を、電気機械変換素子４１に振幅Ｖｐｐの交流電圧を印加することにより、振動させている。このように、電気機械変換素子４１への直流電圧および交流電圧の印加によって、振動部材５０の作動位置と退避位置との間の変位と、振動部材５０の振動とを、確実に実現することができる。
【００７５】
また図７に示すように、作動位置に位置する振動部材５０は、対象物である中間転写ベルト２１に接触した状態で振動する。振動部材５０の振動に伴って振動部材５０と対象物との接触と離隔とが繰り返されるのではなく、対象物との接触状態を維持しつつ振動部材５０から対象物への振動付与が行なわれる構成とすることにより、対象物への機械的な負荷を低減できる。したがって、対象物の耐久性を向上することができる。かつ、振動部材５０が対象物から離れた瞬間に振動部材５０と対象物との間に入り込んだ空気が次回の接触時に押し出されることによる騒音の発生を、抑制することができる。
【００７６】
また図２に示すように、電気機械変換素子４１を積層型の圧電アクチュエータで構成することにより、電気機械変換素子４１の応答性を向上することができる。振動部材５０から対象物に伝達される振動の作用力は周波数の二乗に比例して増加するので、電気機械変換素子４１を高周波数で振動することを可能にする構成とすれば、対象物である中間転写ベルト２１からのトナーの分離を促進でき、転写性をより確実に向上することができる。
【００７７】
また図５に示すように、振動部材５０は、電気機械変換素子４１に接触する被押圧部５２を力点部とし、対象物に接触する先端部５３を作用点部とする、梃子を構成している。このようにすれば、電気機械変換素子４１の可動端４３の振動、すなわち被押圧部５２の振動を、先端部５３において増幅することができるので、対象物を効率的に振動させることができる。
【００７８】
［実施の形態２］
図８は、実施の形態２の電気機械変換素子４１への印加電圧を模式的に示すグラフである。図４と同様に、図８に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図４に示す実施の形態１と比較して、実施の形態２では、交流電圧の振幅Ｖｐｐが異なっている。より具体的には、直流電圧Ｖｄｃの値は実施の形態１と実施の形態２とで同じであるが、実施の形態２において印加される交流電圧の振幅Ｖｐｐは、実施の形態１よりも大きくなっている。
【００７９】
このように、電気機械変換素子４１に印加する交流電圧の振幅Ｖｐｐを変化させることにより、電気機械変換素子４１の可動端４３の振動の振幅を変化させることができ、したがって振動部材５０の先端部５３の振動の振幅を変えることができる。画像形成される記録媒体の種類、または画像形成が行なわれる環境に対応して、振動部材５０から対象物へ付与される振動の振幅を変更することができる。たとえば記録媒体が表面に凹凸を有するエンボス紙である場合には、先端部５３の振動の振幅を大きくすることで、エンボス紙への転写性を向上することができる。またたとえば、温度が低く中間転写ベルト２１へのトナーの付着力が大きい場合には、先端部５３の振動の振幅を大きくすることで、中間転写ベルト２１からのトナーの離脱を促進させて、記録媒体へのトナーの転写性を向上することができる。
【００８０】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態３の振動付与手段４０に係る電気的構成を示すブロック図である。図３に示す実施の形態１の振動付与手段４０の電気的構成と比較して、実施の形態３の振動付与手段４０では、ＤＣ（直流）電源６２とＡＣ（交流）電源６３とによって電源６１が構成されている。ＤＣ電源６２は、電気機械変換素子４１に印加する直流電圧を変更する。ＡＣ電源６３は、電気機械変換素子４１に印加する交流電圧を変更する。
【００８１】
図１０は、実施の形態３の電気機械変換素子４１への印加電圧を模式的に示すグラフである。図４と同様に、図１０に示すグラフの横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図１０に示すように、時刻Ｔ０で、制御部６０は、ＤＣ電源６２に対してオフからオンに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けたＤＣ電源６２がオフからオンに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に直流電圧が印加される。この直流電圧の印加によって、振動部材５０は、退避位置から作動位置に変位する。
【００８２】
時刻Ｔ１で、制御部６０は、ＡＣ電源６３に対してオフからオンに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けたＡＣ電源６３がオフからオンに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に交流電圧が印加される。この交流電圧の印加によって、振動部材５０の先端部５３が作動位置を中心にして振動する。
【００８３】
時刻Ｔ２で、制御部６０は、ＡＣ電源６３に対してオンからオフに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けたＡＣ電源６３がオンからオフに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に交流電圧が印加されなくなる。振動部材５０は、振動を停止する。
【００８４】
時刻Ｔ３で、制御部６０は、ＤＣ電源６２に対してオンからオフに切り換える指令信号を出力する。指令信号を受けたＤＣ電源がオンからオフに切り換えられることで、電気機械変換素子４１に印加される直流電圧の値がゼロに戻る。振動部材５０は、作動位置から退避位置に変位する。
【００８５】
以上説明した実施の形態３では、ＤＣ電源６２とＡＣ電源６３とが別々に設けられているため、電気機械変換素子４１に直流電圧と交流電圧とを別々に印加することができる。したがって図１０に示すように、電気機械変換素子４１にまず直流電圧を印加することによって振動部材５０の先端部５３を退避位置から作動位置に変位させ、次に交流電圧を印加して振幅Ｖｐｐで変動させることによって振動部材５０の先端部５３を作動位置を中心にして振動させることができる。
【００８６】
振動部材５０の先端部５３の作動位置への変位と振動付与とを同時に行なうと、瞬間的に大きな振動または衝撃を与えてしまい、画像形成を乱したり、対象物を傷つけたりする可能性がある。振動が完全に停止しない状態で、振動部材５０の先端部５３の退避位置への変位を行なうと、同じく、画像形成を乱したり、対象物を傷つけたりする可能性がある。
【００８７】
時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間に十分な時間を設けることで、使用開始の際には、振動部材５０の先端部５３の対象物への接触状態が安定してから振動を開始できる。時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間に十分な時間を設けることで、使用停止の際には、振動部材５０の振動が十分収束してから、振動部材５０の先端部５３を退避位置に向かって移動させることができる。これにより、使用開始および停止の際に大きな振動または衝撃を与えて画像形成を乱したり対象物を傷つけたりする可能性を、低減することができる。
【００８８】
［実施の形態４］
図１１は、実施の形態４の振動付与手段４０の概略図である。図１０を参照して説明した実施の形態３の通り、ＤＣ電源６２とＡＣ電源６３とを別々に設ける構成とすることで、振動部材５０が退避位置から作動位置へ移動するときの振動部材５０の先端部５３の変位量、および先端部５３の振動の振幅を、自在に調整することができる。
【００８９】
中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２の位置は、記録媒体１０００の厚みによって変化する。たとえば記録媒体１０００の厚みが実施の形態１と比較して大きい場合、図１１に示すように、退避位置にある振動部材５０Ａの先端部５３Ａと中間転写ベルト２１の第２主面２１ｓ２との間隔ｇ１が、図６および図７に示す間隔ｇよりも小さくなる（すなわちｇ１＜ｇ）。この場合に、退避位置から作動位置へ変位する振動部材５０の先端部５３の変位量ｄ１を、図７に示す変位量ｄよりも小さくする（すなわちｄ１＜ｄ）ことができる。一方、振動部材５０の先端部５３の振動の振幅ａは、図７に示す振幅と同じにすることができる。
【００９０】
このように、電気機械変換素子４１に印加する直流電圧Ｖｄｃを変化させることにより、退避位置から作動位置に変位する振動部材５０の先端部５３の変位量を変えることができる。画像形成される記録媒体の種類、または画像形成が行なわれる環境に対応して、先端部５３の変位量および先端部５３の振動の振幅を、最適に調整することができる。
【００９１】
［実施の形態５］
図１２は、実施の形態５の振動付与手段４０の概略図である。これまでの実施の形態では、積層型の圧電アクチュエータである電気機械変換素子４１を用いて振動部材５０を振動させる例について説明した。この例に限られず、電磁石７１が電気機械変換素子として用いられてもよい。
【００９２】
図１２に示すように、電磁石７１は、棒状の形状を有している。電磁石７１は、棒の延在方向に全体が往復移動する。電磁石７１は、棒の一端を構成する基端７２と、棒の他端を構成する先端７３とを有している。基端７２は、基体４４の素子保持部４５に向き合っている。先端７３は、振動部材５０に接触している。電磁石７１の先端７３は、振動部材５０に接触する接触部を構成している。電磁石７１は、棒の延在方向への往復移動を導くガイド部７４によって支持されている。
【００９３】
電磁石７１への印加電圧を変化させて磁力の向きおよび／または強さを切り換えることにより、振動部材５０に振動を付与することができる。電磁石７１が印加電圧に応じて基体４４の素子保持部４５から離れる方向に移動することにより、振動部材５０が電磁石７１の先端７３に押されて変位して、退避位置から作動位置へ移動することができる。振動部材５０が作動位置にある状態で電磁石７１を往復移動することにより、振動部材５０を振動させて、その振動を中間転写ベルト２１に伝達して中間転写ベルト２１に振動を付与することができる。
【実施例１】
【００９４】
実施例においては、コニカミノルタ社製の画像形成装置（デジタル印刷機：ｂｉｚｈｕｂ  ＰＲＥＳＳ  Ｃ８０００）を用い、これに必要な改造を施すことによってプロセス条件を変更して、画像形成を実際に行なった。
【００９５】
中間転写ベルトは、抵抗約１×ｅ９Ω・ｃｍ、厚み８０μｍのポリイミドベルトを用いた。二次転写ローラーおよび対向ローラーは、直径２４ｍｍの芯金の周りにゴムからなる弾性層を設けた、直径４０ｍｍのローラーとした。弾性層の材料は、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）を用いた。マイクロゴム硬度計（高分子計器社製ＭＤ−１）で計測した弾性層の硬度は４０度であった。弾性層の抵抗は約１×ｅ８Ω・ｃｍであった。二次転写部におけるピーク圧は２００ｋＰａであった。二次転写部の軸方向長さは３４０ｍｍとした。システム速度（画像形成時の記録媒体の搬送速度）は、４００ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００９６】
振動付与手段４０の条件は以下の通りとした。電気機械変換素子として、トーキン株式会社製の積層圧電アクチュエータＡＥ０５０５Ｄ４４Ｈ４０を用いた。振動部材は、厚みｔ＝０．２ｍｍの材質ＳＵＳの板材とした。振動部材の支点と作用点との間の距離（図５に示す距離Ｌａ）は、５０ｍｍとした。振動部材の支点と力点との間の距離（図５に示す距離Ｌｂ）は、５ｍｍとした。
【００９７】
振動付与手段を二次転写部のニップ部の上流側で、中間転写ベルトの裏面側に設置した。振動付与時には、振動部材の先端部が中間転写ベルトの裏面に接触して、中間転写ベルトに振動を付与できるようにした。
【００９８】
画像形成装置を使用しない間は、電気機械変換素子への印加電圧はオフにされる。このときの振動部材の先端部と対象物（中間転写ベルト）との間隔（図６に示す間隔ｇ）は、０．２ｍｍであった。この状態で、画像形成装置を数日間放置し、次に画像形成を行なっても、放置期間中の振動付与手段の接触によるクリープ現象に起因する中間転写ベルトの塑性変形は発生せず、中間転写ベルトの塑性変形による画像ノイズは発生しなかった。
【００９９】
画像形成中、振動付与手段を使用する際に、電気機械変換素子に１００Ｖの直流電圧Ｖｄｃを印加することにより、振動部材の先端部を中間転写ベルトに向かって変位させた。このときの変位量（図５，７に示す変位量ｄ）は０．２６ｍｍであり、先端部は中間転写ベルトに接触する位置に変位した。
【０１００】
先端部が中間転写ベルトに接触した状態で、電気機械変換素子に振幅Ｖｐｐ＝７５Ｖ、周波数１０ｋＨｚの交流電圧を印加することにより、振動部材の先端部を振動させた。この振動の振幅（図７に示す振幅ａ）は０．２ｍｍであり、振動部材の振動を中間転写ベルトに伝達することにより、中間転写ベルトに振動を付与することができた。この結果、二次転写部において、中間転写ベルトから記録媒体へのトナーの転写性が向上し、エンボス紙のような表面に凹凸を有する記録媒体を用いる場合でも高い転写効率でトナーを転写することが可能となった。
【実施例２】
【０１０１】
実施例２では、実施例１と同じ中間転写ベルトおよび振動付与手段を用い、振動付与手段を中間転写ベルトとの間隔ｇ＝０．２ｍｍとして中間転写ベルトの裏面側に設置した。
【０１０２】
画像形成中、振動付与手段を使用する際に、電気機械変換素子に１２５Ｖの直流電圧Ｖｄｃを印加した。このときの振動部材の先端部の変位量ｄ＝０．３３ｍｍであり、直流電圧を印加しないときの間隔ｇと比較して、振動部材の先端部の振動の中心位置は中間転写ベルトに０．１３ｍｍ食い込んだ位置となった。
【０１０３】
この状態で、電気機械変換素子に振幅Ｖｐｐ＝５０Ｖ、周波数１０ｋＨｚの交流電圧を印加した。振動部材の振動の振幅ａ＝０．１３ｍｍであり、振動の中心位置に対してプラスマイナス０．０６５ｍｍの範囲で振動部材を振動させて、振動付与中に振動部材の先端部が中間転写ベルトに接触した状態を維持して振動するようにした。
【０１０４】
このような条件で実験したところ、振動付与中に振動部材の先端部が中間転写ベルトに対して接触と離隔とを繰り返す実施例１と比較して、騒音が大幅に低減された。さらに、画像形成において振動付与手段を繰り返し使用した場合にも、中間転写ベルトの摩耗によるキズは少なく、耐久性も良好であった。
【０１０５】
以上において説明した実施の形態および実施例においては、振動付与手段を二次転写部に設置し、中間転写ベルトに振動を付与する場合を例示して説明を行なったが、振動付与手段から振動を付与される対象物は、中間転写ベルトに限られず、二次転写ローラーまたは対向ローラーであってもよい。
【０１０６】
振動付与手段を二次転写部に限らず、一次転写部に設置しても構わない。一次転写部においても、像担持体に振動を付与することにより、トナーと像担持体との間の付着力を減少させて、転写性を向上することができる。
【０１０７】
また、振動付与手段をクリーニング部に設置しても構わない。クリーニング部において像担持体に振動付与することにより、トナーと像担持体との間の付着力を減少させて、クリーニング性を向上できる。この際にも、不使用時には振動部材を像担持体から離れる位置に配置することにより、樹脂層およびゴム層がクリープ現象により塑性変形することを防止することができる。クリーニング部としては、感光体のクリーニング部、中間転写ベルトのクリーニング部のいずれにも適用可能である。
【０１０８】
このように、画像形成装置において、いずれのプロセスにおいても振動付与によって所望の効果を得ようとするときに、不使用時に振動部材を対象物から離すことにより、樹脂層およびゴム層が塑性変形して次回の画像形成時に線状の画像ノイズを発生させることを防止することができる。
【０１０９】
以上のように実施の形態および実施例について説明を行なったが、今回開示された実施の形態および実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１０】
１  画像形成装置、４  画像形成部、１０  画像形成ユニット、１３  感光体ドラム、１５  ドラムクリーニング装置、２０  中間転写ユニット、２１  中間転写ベルト、２１ｓ１  第１主面、２１ｓ２  第２主面、２２  一次転写ローラー、２３，３２  支持ローラー、２４  対向ローラー、２４ａ  芯金、２４ｂ  弾性部、２５  ベルトクリーニング装置、３０  二次転写ユニット、３１  二次転写ベルト、３３  二次転写ローラー、３３ｃ  二次転写電源、４０  振動付与手段、４１  電気機械変換素子、４２  固定端、４３  可動端、４４  基体、４５  素子保持部、４６  振動部材保持部、５０，５０Ａ，５０Ｂ  振動部材、５１  基端部、５２，５２Ａ，５２Ｂ  被押圧部、５３，５３Ａ，５３Ｂ  先端部、６０  制御部、６１  電源、６２  ＤＣ電源、６３  ＡＣ電源、７１  電磁石、７２  基端、７３  先端、７４  ガイド部、１０００  記録媒体。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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