(57)【要約】【課題】転写部材の軸芯に絶縁性の材料を用いた場合に、給電電極の汚れによる転写むらの発生を抑制することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１は、表面にトナー像を形成する感光体ドラム１０と、絶縁体の芯軸１４１及び当該芯軸に巻装される発泡ゴム１４２を有し、トナー像を記録媒体上に転写する転写ローラ１４と、転写ローラ１４と当接すると共に、感光体ドラム１０及び転写ローラ１４が挟む記録媒体に転写電荷を供給する給電ローラ１５と、給電ローラ１５への汚れの付着により記録媒体に供給される転写電荷の減少を回避するセル１５４、ブラシ１５６又は凹部１５７とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像を形成する像担持体と、
絶縁体の芯軸及び当該芯軸に巻装される層を有し、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部材と、
前記転写部材と当接すると共に、前記像担持体及び前記転写部材が挟む前記記録媒体に転写電荷を供給する給電電極と、
前記給電電極への汚れの付着により前記記録媒体に供給される転写電荷の減少を回避する回避手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回避手段は、前記給電電極の表面に形成された凹部であ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】
前記汚れは飛散したトナーであり、前記凹部の直径は前記トナーの粒径よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記給電電極の表面は、導電性ゴム及び金属のいずれか一方で形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記回避手段は、前記給電電極の表面に形成された導電性のブラシであ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６】
前記給電電極及び前記回避手段は、１枚の金属板で構成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。
【請求項７】
前記回避手段は、前記給電電極を囲うケースと、当該ケースの入り口と前記給電電極との間を封止する封止材とを備え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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体にしわ等のダメージを与えることなく、記録媒体に均一な密度の電荷を供給し、良好な画像転写を実行する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。この画像形成装置は、絶縁体の芯軸及び当該芯軸に巻装されるイオン導電材を有する転写ローラと、転写ローラと当接すると共に記録媒体を挟むニップ部に転写電流を供給する給電ローラとを備えている。そして、給電ローラ及び転写ローラの一方が、長手軸方向の端部の直径が長手軸方向の中央部の直径よりも大きくなるように形成されており、給電ローラ及び転写ローラの他方が、長手軸方向の中央部の直径が長手軸方向の端部の直径よりも大きくなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２０１３−２０７５６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、転写部材の軸芯に絶縁性の材料を用いた場合に、給電電極の汚れによる転写むらの発生を抑制することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の画像形成装置は、表面にトナー像を形成する像担持体と、絶縁体の芯軸及び当該芯軸に巻装される層を有し、前記トナー像を記録媒体上に転写する転写部材と、前記転写部材と当接すると共に、前記像担持体及び前記転写部材が挟む前記記録媒体に転写電荷を供給する給電電極と、前記給電電極への汚れの付着により前記記録媒体に供給される転写電荷の減少を回避する回避手段とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記回避手段は、前記給電電極の表面に形成された凹部であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の画像形成装置は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記汚れは飛散したトナーであり、前記凹部の直径は前記トナーの粒径よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の画像形成装置は、請求項２又は３に記載の画像形成装置において、前記給電電極の表面は、導電性ゴム及び金属のいずれか一方で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記回避手段は、前記給電電極の表面に形成された導電性のブラシであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記給電電極及び前記回避手段は、１枚の金属板で構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記回避手段は、前記給電電極を囲うケースと、当該ケースの入り口と前記給電電極との間を封止する封止材とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、転写部材の軸芯に絶縁性の材料を用いた場合に、給電電極の汚れによる転写ムラの発生を抑制することができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、転写電荷の供給に寄与しない凹部に汚れを保持できる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、凹部に飛散したトナーを保持できる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、導電性ゴム及び金属のいずれか一方に形成された凹部に汚れを保持できる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、ブラシを構成する繊維間に汚れを保持できる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、金属板と転写部材との間に汚れが付着することを回避できる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、封止材及びケースが、汚れが給電電極に付着することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。
【図２】感光体ドラム、用紙、転写ローラ及び給電ローラの配置関係を示す図である。
【図３】転写ローラ及び感光体ドラムの当接幅と、転写ローラ及び給電ローラの当接幅との関係を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、給電ローラの汚れによる転写ローラ内の転写電荷の影響を示す図である。
【図５】第１実施例に係る給電ローラの表面を示す図である。
【図６】第２実施例に係る給電ローラを示す図である。
【図７】第３実施例に係る給電ローラを示す図である。
【図８】給電ローラの代わりに板状の給電電極を使用する第４実施例を示す図である。
【図９】給電ローラの周りにトナー付着を防止するためのケースを設けた第５実施例を示す図である。
【図１０】第１実施例〜第５実施例及び比較例の画像形成装置を使用した場合の、紙しわの有無と、最初の印刷時の転写むらの有無と、テスト画像をＡ４サイズの用紙３０万枚に印刷した時の転写むらの有無との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。
【００２２】
図１の画像形成装置１は、例えば、プリンタである。画像形成装置１は、像担持体としての感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０上に静電潜像を形成する露光装置１２と、静電潜像に応じたトナー像を形成する現像器１３と、当該トナー像を記録媒体に転写し、当該記録媒体を搬送する転写部材としての転写ローラ１４と、転写ローラ１４に転写電流を供給する給電電極としての給電ローラ１５、転写バイアス電源（即ちＤＣ電源）１６と、記録媒体上のトナー像を当該記録媒体に定着するための加熱ローラ１７及び加圧ローラ１８とを備えている。また、図１の記録媒体は、用紙Ｓである。感光体ドラム１０は矢印Ａ方向に回転駆動され、トナー像が形成された用紙Ｓは矢印Ｂ方向に搬送される。トナー像は、負極性に帯電される。給電ローラ１５はトナー像と逆極性の電圧（即ち正極性の電圧）が印加されている。
【００２３】
図２は、感光体ドラム１０、用紙Ｓ、転写ローラ１４及び給電ローラ１５の配置関係を示す図である。図３は、転写ローラ１４及び感光体ドラム１０の当接幅と、転写ローラ１４及び給電ローラ１５の当接幅との関係を示す図である。
【００２４】
転写ローラ１４及び給電ローラ１５は、不図示の駆動装置によって、感光体ドラム１０側に押し付けられて、感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｓに転写される。
【００２５】
転写ローラ１４は、絶縁体の芯軸１４１と、半導電性の発泡ゴム１４２とで構成されている。絶縁体の芯軸１４１は、例えば樹脂等で構成されており、芯軸１４１の体積固有抵抗値は１×１０１０Ω・ｃｍ以上である。好ましくは、電流がほぼ流れないようにするために、芯軸１４１の体積固有抵抗値は２×１０１２Ω・ｃｍ以上である。半導電性の発泡ゴム１４２は、具体的には、イオン導電材として４級アンモニウム塩を用いた７．２ＬｏｇΩのイオン導電性の発砲ウレタンである。半導電性の発泡ゴム１４２が絶縁体の芯軸１４１の周りに被覆されている。尚、半導電性の発泡ゴム１４２は、導電材料を含有する発泡ゴムであればよく、イオン導電材が使用される材料に限定されるものではない。
【００２６】
転写ローラ１４は用紙Ｓを搬送する機能と感光体ドラム１０上のトナー像を用紙Ｓに転写する機能を持つ。記録媒体が用紙Ｓである場合には、用紙Ｓにしわ等のダメージを与えないことが重要である。このため、転写ローラ１４が記録媒体（用紙Ｓ）を介して感光体ドラム１０に当接する場合に、転写ローラ１４の長手軸方向の端部の当接幅が転写ローラ１４の長手軸方向の中央部の当接幅より大きくする必要がある。一例として、図２に示すように、転写ローラ１４は、長手軸方向の端部の直径が長手軸方向の中央部の直径よりも大きいフレア形状に形成されている。これにより、用紙Ｓには用紙Ｓを両外側に引っ張る力Ｆ１が作用し、紙しわの発生が抑制される。
【００２７】
一方、良好にトナー像の転写を行うためには、用紙Ｓには均一密度な電荷を供給することが重要である。用紙Ｓには均一密度な電荷が供給されない場合には、転写むらが発生するためである。
【００２８】
ところで、転写ローラ１４の芯軸１４１が金属等の導電性の芯軸である場合、給電ローラ１５から転写電流が印加されると、芯軸１４１は等電位になる。給電ローラ１５と芯軸１４１との間の抵抗が均一でも不均一でも、芯軸１４１は等電位になる。等電位である芯軸１４１からの転写に使用される電荷密度は、転写ローラ１４と感光体ドラム１０の当接幅の関係に依存し、転写ローラ１４の長手軸方向の端部の電荷密度が転写ローラ１４の長手軸方向の中央部の電荷密度よりも大きくなり、転写ローラ１４の長手軸方向の電荷密度は不均一となる。
【００２９】
従って、本実施の形態では、転写ローラ１４の芯軸１４１を絶縁体で構成する。これにより、給電ローラ１５から転写ローラ１４及び感光体ドラム１０の当接部までの抵抗を最適化することが可能となる。つまり、給電ローラ１５及び転写ローラ１４の当接部における電荷密度が転写ローラ１４及び感光体ドラム１０の当接部（すなわち、転写ローラ１４及び感光体ドラム１０が記録媒体を挟む挟持部）に直接反映されることになる。
【００３０】
図２の転写ローラ１４が使用される場合、図３に示すように、転写ローラ１４の長手軸方向の端部の当接幅が転写ローラ１４の長手軸方向の中央部の当接幅より大きくなる。このため、転写ローラ１４の長手軸方向の端部の電荷密度が転写ローラ１４の長手軸方向の中央部の電荷密度よりも大きくなる。
【００３１】
用紙Ｓに均一密度な電荷を供給するために、一例として、図２に示すように、給電ローラ１５は、長手軸方向の中央部の直径が長手軸方向の端部の直径よりも大きいクラウン形状に形成されている。これにより、給電ローラ１５が転写ローラ１４に当接する場合に、図３に示すように、給電ローラ１５又は転写ローラ１４の長手軸方向の中央部の当接幅が給電ローラ１５又は転写ローラ１４の長手軸方向の端部の当接幅より大きくなる。従って、転写ローラ１４及び感光体ドラム１０の当接幅と、給電ローラ１５及び転写ローラ１４の当接幅とは補完関係になる。
【００３２】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、給電ローラ１５の汚れによる転写ローラ１４内の転写電荷の影響を示す図である。図４（Ａ），（Ｂ）では、転写ローラ１４の芯軸として、金属などの導電性の芯軸１４１Ａが使用されている。図４（Ａ）〜（Ｃ）の半導電性の発泡ゴム１４２内の矢印は、転写電荷を概略的に示している。
【００３３】
図４（Ａ）では、芯軸１４１Ａに転写電圧が印加され、転写電荷が用紙Ｓに供給される。この場合、給電電極となる芯軸１４１Ａは、半導電性の発泡ゴム１４２で被覆されているので、汚れは付着することはない。ここで、汚れは、主として画像形成装置１の筐体内を飛散したトナーである。トナーは不図示のクリーニングブレード等で感光体ドラム１０から剥がされ現像器１３へ戻されるが、一部のトナーは画像形成装置１の筐体内を飛散する。この飛散したトナーが給電ローラ１５に付着し、上記の汚れとなる。
【００３４】
図４（Ｂ）では、転写ローラ１４の表面に給電ローラ１５を当接させ、当接させた給電ローラ１５より転写電圧が印加され、転写電荷が供給される。尚、図４（Ｂ）では、給電ローラ１５の一部を示している。給電ローラ１５はトナー１５１が部分的に付着し、給電ローラ１５に付着したトナー１５１による給電ローラ１５の抵抗の上昇が起こる。しかし、転写ローラ１４の芯軸１４１Ａが導電性であるため、芯軸１４１Ａが等電位になる。このため、給電ローラ１５に付着したトナー１５１による用紙Ｓへの転写電荷量は減少しない。図４（Ｂ）では、トナー１５１に対向する転写ローラ１４の領域からは転写電荷が生じていないが、トナー１５１に対向する芯軸１４１Ａの位置から転写電荷が生じている。
【００３５】
図４（Ｃ）では、芯軸１４１は上述したように絶縁体である。この場合、芯軸で等電位となる作用が働かないため、例えば、給電ローラ１５の軸方向の端部にトナー１５１が付着すると、転写電荷のむらが発生し（転写ローラ１４の端部で転写電荷量が小さくなる）、用紙Ｓに転写される画像に転写むらが生じる。このように、絶縁体の芯軸を有する転写ローラ１４の表面に給電ローラ１５を当接させた場合には、給電ローラ１５に付着したトナー１５１によって給電ローラ１５の抵抗変化が生じる。 
【００３６】
以下、本実施の形態で使用される給電ローラ１５の構成について説明する。
【００３７】
図５は、第１実施例に係る給電ローラ１５の表面を示す図である。トナー１５１は５〜１０μｍの粒径を有する樹脂であり、高抵抗である。また、トナー１５１は、画像形成装置１の構造上、給電ローラ１５の軸方向の端部に多い傾向がある。トナー１５１が付着した給電ローラ１５の部分では抵抗が高く、電荷の供給量が少なくなる。
【００３８】
給電ローラ１５は、図２に示すように、導電性を有するカーボンブラック及び発泡剤を用いて作成されたエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）１５２と、ＥＰＤＭ１５２で被覆されるステンレスシャフト１５３とで構成されている。ＥＰＤＭ１５２の表面は、直径１５０〜２００μｍの多数のセル（凹部）１５４を有する。図５では、セル１５４にトナー１５１が付着した部分と付着していない部分を拡大して示している。このように、トナー１５１はＥＰＤＭ１５２の表面に形成されたセル１５４内に入る。従って、もともと給電ローラ１５の抵抗に寄与しない高抵抗なセル１５４にトナー１５１が入ることで給電ローラ１５の抵抗変化は起こらないこととなる。つまり、セル１５４は、最初から転写ローラ１４に当接しないので、転写電荷の供給に寄与しておらず、セル１５４にトナー１５１が入っても、転写電荷の供給量は変動しない。よって、給電ローラ１５の汚れによる転写むらの発生が抑制される。
【００３９】
尚、図５では、複数のセル１５４がランダムに配置されているが、所定のパターンに従って配置されていてもよい。例えば、給電ローラ１５の回転方向及び／又は長手軸方向に所定の間隔毎にセル１５４が形成されていてもよい。
【００４０】
図６は、第２実施例に係る給電ローラ１５を示す図である。図６では、転写ローラ１４に当接する給電ローラ１５は導電性のブラシローラである。給電ローラ１５の表面（即ちＥＰＤＭ１５２）には、ブラシ１５６が植え付けられている。ブラシ１５６を構成する材料は、例えば、導電性カーボンを練り込んだアクリル、又は導電性カーボンを練り込んだナイロンなどである。この場合、ブラシ１５６を構成する繊維が転写電荷の供給に寄与し、繊維と繊維との間の給電ローラ１５の部分は転写電荷の供給に寄与しない。
【００４１】
図６に示すように、トナー１５１は、ブラシ１５６を構成する繊維と繊維との間に挟まるため、給電ローラ１５の抵抗変化は起こらず、転写電荷の供給量は変動しない。よって、給電ローラ１５の汚れによる転写むらの発生が抑制される。
【００４２】
図７は、第３実施例に係る給電ローラ１５を示す図である。
【００４３】
図７では、給電ローラ１５はステンレスローラであり、ブラスト処理（即ち物体の表面に凹凸を形成する処理）を給電ローラ１５の表面に施すことで凹部１５７が形成されている。つまり、第３実施例に係る給電ローラ１５は、図２のＥＰＤＭ１５２に対応する部分がステンレスで構成されている。この場合、図５のセル１５４と同様に、凹部１５７にトナー１５１が入る。凹部１５７の口径は、トナー１５１の粒径以上である。もともと給電ローラ１５の抵抗に寄与しない凹部１５７にトナー１５１が入ることで給電ローラ１５の抵抗変化は起こらないこととなる。つまり、凹部１５７は、最初から転写ローラ１４に当接しないので、転写電荷の供給に寄与しておらず、凹部１５７にトナー１５１が入っても、転写電荷の供給量は変動しない。よって、給電ローラ１５の汚れによる転写むらの発生が抑制される。
【００４４】
図８は、給電ローラ１５の代わりに板状の給電電極を使用する第４実施例を示す図である。
【００４５】
図８では、給電電極として厚さ１００μｍのステンレス板２０を使用している。このステンレス板２０は、凹凸のない板状体であり、不図示の取付部に固定されている。転写ローラ１４は、ステンレス板２０と当接し、ステンレス板２０上を摺擦する。給電ローラ１５が使用される場合に比べて、転写ローラ１４の回転負荷は大きくなるが、転写ローラ１４とステンレス板２０との間にトナー１５１が入り込むことがないので、転写電荷の供給量は変動しない。よって、給電ローラ１５の汚れによる転写むらの発生が抑制される。
【００４６】
図９は、給電ローラ１５の周りにトナー付着を防止するためのケースを設けた第５実施例を示す図である。
【００４７】
図９では、給電ローラ１５はステンレスローラである。このステンレスローラの表面は、凹凸のない曲面でもよいが、第３実施例に係る給電ローラ１５のように、凹部１５７が形成されていてもよい。
【００４８】
ステンレスローラを飛散しているトナーから守るため、ステンレスローラを囲うケース２２が設けられている。ケース２２の入り口は開放されている。また、ケース２２の入り口にはシール材として発泡ウレタン２１が設けられている。発泡ウレタン２１は柔らかいため、給電ローラ１５の偏芯による動きにも追従する。この発泡ウレタン２１及びケース２２が、飛散しているトナーが給電ローラ１５に付着することを防止している。
【００４９】
図１０は、第１実施例〜第５実施例及び比較例の画像形成装置を使用した場合の、紙しわの有無と、最初の印刷時の転写むらの有無と、テスト画像をＡ４サイズの用紙３０万枚に印刷した時の転写むらの有無との関係を示す図である。
【００５０】
尚、第１〜第３実施例の画像形成装置では、図５〜図７に示す給電ローラ１５がそれぞれ給電電極として使用された。第４実施例の画像形成装置では、図８に示すステンレス板２０が給電電極として使用された。第５実施例の画像形成装置では、図９に示す発泡ウレタン２１及びケース２２が給電ローラ１５の周囲に配置された。給電ローラ１５、発泡ウレタン２１及びケース２２以外の構成は、図１の画像形成装置１と同様の構成が使用された。比較例では、給電ローラ１５としてステンレスローラが使用され、給電ローラ１５以外の構成は、図１の画像形成装置１と同様の構成が使用された。
【００５１】
図１０に示すように、第１実施例〜第５実施例及び比較例の画像形成装置では、紙しわは発生しなかった。また、第１実施例〜第５実施例及び比較例の画像形成装置では、最初の印刷時に、つまりテスト画像を１枚のＡ４サイズの用紙に印刷した場合に、転写むらは発生しなかった。第１実施例〜第５実施例の画像形成装置では、テスト画像をＡ４サイズの用紙３０万枚に印刷した場合に、転写むらは発生しなかった。しかし、比較例の画像形成装置では、テスト画像をＡ４サイズの用紙３０万枚に印刷した場合に、転写むらが発生した。この実験結果から、第１実施例〜第５実施例の画像形成装置では、給電電極の汚れによる転写ムラの発生が抑制されることが確認できた。
【００５２】
以上説明したように、第１実施例では、給電ローラ１５への汚れ（トナー）の付着により用紙Ｓに供給される転写電荷の減少を回避する回避手段として、給電ローラ１５の表面にセル（凹部）１５４が形成されている。第２実施例では、当該回避手段として、給電ローラ１５の表面にブラシ１５６が形成されている。第３実施例では、当該回避手段として、給電ローラ１５の表面に凹部１５７が形成されている。第４実施例では、当該回避手段及び給電電極が１枚のステンレス板２０で形成されている。第５実施例では、当該回避手段として、発泡ウレタン２１及びケース２２が給電ローラ１５の周囲に設けられている。
【００５３】
従って、第１〜第３実施例では、汚れが、当初から転写電荷の供給に寄与しない凹部又はブラシを構成する繊維間に保持されるので、給電電極の汚れによる転写ムラの発生を抑制することができる。第４実施例は、汚れが給電電極と転写ローラとの間に付着しにくい構成なので、給電電極の汚れによる転写ムラの発生を抑制することができる。さらに、第５実施例は、汚れが給電電極に付着しにくい構成なので、給電電極の汚れによる転写ムラの発生を抑制することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１  画像形成装置
１０  感光体ドラム
１１  帯電ローラ
１２  露光装置
１３  現像器
１４  転写ローラ
１５  給電ローラ
２０  ステンレス板
２１  発泡ウレタン
２２  ケース
１５４  セル（凹部）
１５６  ブラシ
１５７  凹部
【図１】
2015106046.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015106046.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015106046.tif 000008
【図７】
2015106046.tif 000009
【図８】
2015106046.tif 000010
【図９】
2015106046.tif 000011
【図１０】
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