(57)【要約】【課題】転写消費電力を低減し、転写効率の良い２次転写の構造を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像形成装置において、中間転写体上のトナー画像を転写材に転写する２次転写部において、トナー存在領域にのみ超音波振動を付与することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間転写体上のトナー画像を転写材に転写する２次転写部において、トナー存在領域にのみ超音波振動を付与することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体を中間転写ベルトとし、２次転写部の前記中間転写ベルトの内側に超音波振動を発生する超音波ヘッドを配置す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】
前記中間転写ベルトの２次転写部の対向する位置に２次転写ローラを配置し、２次転写ローラの両側部に中間転写ベルトが当接する突起を設け、中間転写ベルトのトナー画像と転写材との間に所定の間隙を設ける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】
前記超音波ヘッドは、基体に一対のアームを取り付け、アームの先端に打撃子を配置し、前記基体とアームとの間に圧電素子を配置し、前記基体にガイドを取り付ける構成とすることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記アームにくびれ部を設けることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記打撃子の配置を千鳥状とすることを特徴とする請求項４または５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、電子写真、静電複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、中間転写体を用いる２次転写部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１６４８０６号公報には、転写材上にトナー画像を転写する時に超音波振動を使用し、該トナー画像を形成するトナー粒子を、融点が４０〜７５℃の離型剤を含有し、円形度の平均値が０．９７５〜１．０００、個別平均粒径が、３．０〜５．０μｍとする画像形成方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１６４８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術は、転写材全体にわたって超音波振動を付与するため、トナー不在の領域まで超音波振動が伝達し、無駄が多く消費電力も多いという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決する、転写消費電力を低減し、転写効率の良い２次転写の構造を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本第１発明は、前記課題を解決するため、画像形成装置において、中間転写体上のトナー画像を転写材に転写する２次転写部において、トナー存在領域にのみ超音波振動を付与することを特徴とする。
【０００６】
本第２発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記中間転写体を中間転写ベルトとし、２次転写部の前記中間転写ベルトの内側に超音波振動を発生する超音波ヘッドを配置することを特徴とする。
【０００７】
本第３発明は、本第２発明の画像形成装置において、前記中間転写ベルトの２次転写部の対向する位置に２次転写ローラを配置し、２次転写ローラの両側部に中間転写ベルトが当接する突起を設け、中間転写ベルトのトナー画像と転写材との間に所定の間隙を設けることを特徴とする。
【０００８】
本第４発明は、本第２または第３発明の画像形成装置において、前記超音波ヘッドは、基体に一対のアームを取り付け、アームの先端に打撃子を配置し、前記基体とアームとの間に圧電素子を配置し、前記基体にガイドを取り付ける構成とすることを特徴とする。
【０００９】
本第５発明は、本第３または４発明の画像形成装置において、前記アームにくびれ部を設けることを特徴とする。
【００１０】
本第６発明は、本第４または第５発明の画像形成装置において、前記打撃子の配置を千鳥状とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の画像形成装置において、中間転写体上のトナー画像を転写材に転写する２次転写部において、トナー存在領域にのみ超音波振動を付与する構成により、印字デューティの少ない画像を転写する時は消費電力の削減が可能になり、転写消費電力を低減できる。
中間転写体を中間転写ベルトとし、２次転写部の前記中間転写ベルトの内側に超音波振動を発生する超音波ヘッドを配置する構成により、中間転写ベルトが弾性であるため、中間転写ベルトが超音波振動により変形し、トナーの飛翔性を向上できる。
中間転写ベルトの２次転写部の対向する位置に２次転写ローラを配置し、前記２次転写ローラの両側部に中間転写ベルトが当接する突起を設け、中間転写ベルトのトナー画像と転写材との間に所定の間隙を設ける構成により、打撃子の振動エネルギが作用反作用の法則で打ち消されるのを防止できる。
超音波ヘッドは、基体に一対のアームを取り付け、アームの先端に打撃子を配置し、前記基体とアームとの間に圧電素子を配置し、前記基体にガイドを取り付ける構成とすることにより、アームが圧電素子の変位を増幅し、ガイドが中間転写ベルトを超音波ヘッドに沿わせ、打撃子が中間転写ベルトを直接叩き、トナーを転写材に効率良く転写できる。
アームにくびれ部を設ける構成により、くびれ部が支点となり、圧電素子とアームの接触面が力点となり、圧電素子の変位量が増幅され、増幅された変位量で打撃子が変位できる。
打撃子の配置を千鳥状とする構成により、中間転写ベルトの画像領域の全てを打撃できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の定着装置を搭載した画像形成装置の概略図である。画像形成ユニット３０と、中間転写体ユニット３１とが配備されている。画像形成ユニット３０には、感光体ドラム１１（矢印Ａ方向に回転）の周囲に、感光体ドラム１１をほぼ一様に帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１にレーザービームを照射して静電潜像を書き込むレーザービーム走査部１３と、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナーを収容する現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋとが備えられている。
【００１３】
中間転写体ユニット３１には、駆動ロール１７、アイドラーロール１８，２０、１次転写ロール４２及び超音波ヘッド１９によって張架された中間転写体ベルト１６が備えられており、中間転写体ベルト１６は駆動ロール１７によって駆動され、矢印Ｂ方向に回転するようになっている。
【００１４】
画像形成装置本体１の下部には、転写材である用紙２３を収容する給紙カセット２１と
、この用紙カセット２１から用紙２３を一枚ずつ取り出して搬送する給送ロール２２と、
用紙２３を中間転写体ベルト１６との対向位置にタイミングを合わせて搬送するレジスト
ロール２８が配置される。
【００１５】
そして、中間転写体ベルト１６と転写材２３とが対向する転写位置に、中間転写体ベルト１６の裏面側に超音波ヘッド１９が配置されている。
【００１６】
さらに、用紙上に転写されたトナー像を定着する定着器２６と、定着後の用紙が搬出さ
れるトレイ２７とが配置されている。
【００１７】
コンピュータから送られたＲＧＢの画像信号は画像信号処理され、ここでＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像信号に変換されると共に、必要に応じて画像信号処理部１０の内部に設けられたメモリに一時記憶される。
【００１８】
感光体ドラム１１は、帯電器１２によって所定の負電位に一様に帯電された後、レーザ
ービーム走査部１３によって静電潜像の形成が行われる。レーザービーム走査部１３は、
画像信号処理部１０から順次出力されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）
、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像データに応じたレーザービームを像担持体ドラム１１上
に走査することにより、画像露光を行い、これにより像担持体ドラム１１上に静電潜像が
形成される。
【００１９】
感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋで現像され、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像が形成される。各色のトナーは負に帯電しており、像担持体ドラム１１上のレーザービームが照射された領域に付着する。なお、像担持体ドラム１１が１回転する毎に１色分のトナー像が形成され、４回転で４色分のトナー像が形成される。
【００２０】
感光体ドラム１１が１回転する毎に形成された１色分のトナー像は、その都度、中間転
写体ベルト１６上に転写され、これを４回繰り返すことにより中間転写体ベルト１６上に
４色分のトナー画像が重ね合わされる。
【００２１】
次に、転写材２３が用紙カセット２１より搬送され、２次転写部において超音波ヘッド１９により、中間転写体ベルト１６上フルカラートナー画像が転写材２３に転写される。最後に高温の定着装置２６を通過し、最終画像を得る。
【００２２】
図２は、本発明の２次転写部の拡大図である。超音波ヘッド１９は、基体１００に１対のアーム１１０が取り付けられ、アーム１１０の先端に打撃子１３０が取り付けられ、基体１００とアーム１１０との間に圧電素子１２０が取り付けられる。また、基体１００には、ガイド１４０が取り付けられる。其体１００は、荷重ＦＨで対向部材２４に押圧される。
【００２３】
図３は、２次転写端部の拡大概略図である。２次転写ローラ２４には、高さＰＴの突起が設けてある。転写材２３の最大厚さＰＤ、トナー層の最大厚さをＴＭとすると、
ＰＴ＞ＰＤ＋ＴＭ
とし、トナー層表面と転写材２３の間に必ず隙間ＰＧを設けなければ成らない。なぜなら、密着していると、打撃子１３０の振動エネルギーが作用反作用の法則で打ち消されてしまい、トナー１５０の転写効率が著しく悪くなるからである。
【００２４】
超音波ヘッド１９の各部の役割につて説明する。アーム１１０は、圧電素子１２０の変位を増幅する役目をする。ガイド１４０は、中間転写体ベルト１６を超音波ヘッド１９に沿わせる役目をする。また、ニップ部分に隙間（矢印ＮＡ）が存在し、打撃子１３０が直接、中間転写体ベルト１６を叩けるようにする。打撃子１３０が中間転写体ベルト１６をたたいて、トナー１５０が転写材２３に転写される。
【００２５】
図４は、本発明の圧電素子周辺の拡大概略図である。アーム１１０はくびれており、ここが支点となる（点ＰＳ）。圧電素子１２０とアーム１１０の接触面が力点となる（点ＰＲ）。圧電素子１２０が矢印ＶＢ方向に膨張変位すると、その変位量は、Ｌ２／Ｌ１倍に増幅され、打撃子１３０が変位する。
【００２６】
図５は超音波ヘッド１９の下面図である。打撃子１３０が画像領域の全てを打撃できるように千鳥配置になっている。
【００２７】
図に基づいてトナー飛翔原理を説明する。図６は、打撃子１３０が中間転写体ベルト１６を叩いたところである。中間転写体ベルト１６とその上のトナー１５０は最大速度ＶＭで動き始める。
【００２８】
図７は中間転写体ベルト１６が最大変形をしたところである。このとき、中間転写体ベルト１６は停止し、矢印ＶＳＡ方向に戻り始めるところである。しかし、トナー１５０は慣性の法則により速度ＶＭで移動し続けようとする。
【００２９】
図８は、中間転写体ベルト１６が復元したところである。中間転写体ベルト１６は矢印ＶＭＡで示す方向に最大速度で移動する。トナー１５０の大部分は中間転写体ベルト１６から離れ、矢印ＶＭ方向に飛翔する。なお、付着力の強いトナーは、一部中間転写体ベルト１６上に残る。
【００３０】
図９は、中間転写体ベルト１６が反対側に最大変形をしたところである。このとき、中間転写体ベルト１６は停止し、矢印ＶＳ方向に戻り始めるところである。
【００３１】
図１０は、打撃子１３０が中間転写体ベルト１６を、再度、叩いたところである。中間転写体ベルト１６とその上の若干のトナー１５０は最大速度ＶＭで動き始める。
【００３２】
図１１は、中間転写体ベルト１６が、再度、最大変形をしたところである。このとき、中間転写体ベルト１６は停止し、矢印ＶＳＡ方向に戻り始めるところである。しかし、若干のトナー１５０は、慣性の法則により速度ＶＭで移動し続けようとする。
【００３３】
図１２は、中間転写体ベルト１６が、再度、復元したところである。中間転写体ベルト１６は、矢印ＶＭＡで示す方向に最大速度で移動する。トナー１５０は、中間転写体ベルト１６から離れ、矢印ＶＭ方向に飛翔する。以上を繰り返すことにより転写が行われる。
【００３４】
図２、図３の隙間ＰＧであるが、打撃子１３０の振動振幅の１０倍を超えると著しく転写効率が落ちる。空気抵抗によりそこまでしかトナーが飛翔しないと推定される。
【００３５】
図１３は、中間転写体ベルト１６上に形成されたトナー画像の一部である。トナー画像を分割し、トナー１５０のある個所だけ打撃子１３０で叩く。ＧＯは中間転写体ベルト１６進行方向である。トナーで描いた画像が１５１、トナー不在の場所が１５２である。進行方向に時間分割、幅方向に打撃子対応分割をする。打撃子番号は図５の打撃子番号に対応している。
【００３６】
図１４は、圧電素子１２０にパルス印加して各打撃子１３０を振動させるタイミングチャートである。点線がパルス印加する期間、実線は印加しない期間である。例えば、番号４の打撃子は分割時間５（分割時間６）のときに、図1３、打撃子番号４のところのトナー画像が存在する場所、時間分割番号５（時間分割番号６）が図２のニップＮＡに来るので、このタイミングでパルス印加して打撃子を振動させ、転写を行う。
【００３７】
以上、説明したようにトナー画像のある場所だけ転写を行うので、印字デューティの少ない画像を転写する時は消費電力の削減が可能になる。
【００３８】
圧電素子１２０は、ＮＥＣトーキン製、樹脂外装型アクチュエータ、ＡＥ０２０３Ｄ４４Ｈ４０。
アーム１１０のＬ２／Ｌ１＝３０ｍｍ／３ｍｍで，圧電素子１２０変位量２８ｕｍを２８０ｕｍに増幅。
印加パルス周波数  ３４ｋＨｚ
打撃子１３０は，図５のように千鳥配置で３００ｍｍ幅に１５１個並べた。
【００３９】
図１５に超音波ヘッド１９の制御回路を示す。コンピュータからの画像信号を図1３で示したような、打撃子番号と時間分割番号で分割処理をする。それを制御回路と各圧電素子に接続された高周波電源群を通じ、図１４に示したように個々の打撃子に所定タイミングで高周波パルス印加を行う。比較例の条件は、特開２００５−１６４８０６号公報と同じホーン型超音波発生装置を用いた。実施例は高周波電源群に電力を供給するＡＣ１００Ｖ電源に電力計を接続して、比較例はホーン型超音波発生装置の電源に電力計を接続して各々の転写消費電力を測定した。図１に示した画像形成装置を用い、５％印字デューティの文字画像と全面写真画像の２種類で転写消費電力を測定した。
画像サイズはＡ４、通紙速度はＡ４横４０ｐｐｍである。表１に結果を示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１より、本発明により印字デューティの少ない画像を転写する時は消費電力の削減ができた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：画像形成装置、１１：感光体ドラム、１２：帯電器、１３：レーザービーム操作部、１４Ｙ：イエロー現像器、１４Ｍ：マゼンタ現像器、１４Ｃ：シアン現像器、１４Ｋ：ブラック現像器、１６：中間転写ベルト、１７：駆動ロール、１８：アイドラーロール、１９：超音波ヘッド、２０：アイドラーロール、２１：用紙カセット、２２：給送ロール、２３：用紙、２４：２次転写ローラ、２６：定着器、２７：トレイ、３０：画像形成ユニット、３１：中間転写ユニット、４２：１次転写ロール、１００：基体、１１０：アーム、１２０：圧電素子、１３０：打撃子、１４０：ガイド、１５０：トナー
【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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【図１３】
2007057901.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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