(57)【要約】【課題】弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用い，なおかつ，色ズレの抑制，分離性の向上，転写性の向上のいずれをも満たすことのできる画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明のカラープリンタは，弾性層１１ｂを有し，無端ベルト状であるとともにベルトローラ４２に架け渡されて回転移動される中間転写ベルト１１と，ベルトローラ４２に対向して配置され，中間転写ベルト１１に形成されたトナー像を記録部材へ転写する二次転写ローラ４１とを有するものであって，二次転写ローラ４１は，中心に配置されている芯金４１ａと，最外周に配置されている外層４１ｃと，芯金４１ａと外層４１ｃとの間に配置されている内層４１ｂとを有し，各層の硬度の関係が，内層の硬度＞弾性層の硬度＞外層の硬度となっているものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有し，無端ベルト状であるとともに複数のベルトローラに架け渡されて回転移動される中間転写ベルトと，前記中間転写ベルト上にトナー像を形成するトナー像形成部と，前記ベルトローラの１つに対向して配置され，前記トナー像形成部によって前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録部材へ転写する転写ローラとを有する画像形成装置において，
前記転写ローラは，
中心に配置されている芯金と，
最外周に配置されている外層と，
前記芯金と前記外層との間に配置されている内層とを有し，
前記弾性層の硬度と，前記外層の硬度と，前記内層の硬度との関係が，
内層の硬度  ＞  弾性層の硬度  ＞  外層の硬度
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において，
前記外層は，弾性材の発泡材によって形成されており，
前記内層は，弾性材によって形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において，
前記転写ローラと前記中間転写ベルトとの接触箇所に形成されるニップの形状は，
前記中間転写ベルトの移動方向についての中央部においては，前記転写ローラ側が凸の曲面であり，
前記中央部の前後に位置する両端部においては，前記中間転写ベルト側が凸の曲面であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には，弾性層を有する弾性ベルト状の像担持体を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，電子写真方式の画像形成装置では，例えばタンデム型のカラープリンタ等において，中間転写ベルトとして，無端ベルト状の像担持体が用いられることが多い。さらに，中間転写ベルトとして，基材と表層との間に弾性層を有する弾性中間転写ベルトが採用される場合がある。
【０００３】
例えば，特許文献１には，弾性層を有する中間転写ベルトを備えた画像形成装置が開示されている。本文献によれば，中間転写ベルトを駆動する駆動ローラと二次転写ローラとの間に挟まれた中間転写ベルトが，弾性層の弾性変形によって凹むので，転写材が分離されやすくなるとされている。
【０００４】
また，転写効率を高めるために，転写ローラとして弾性体層を有するものを用いることもある（例えば，特許文献２参照。）。この文献では，比較的硬度の高い最外層と弾性体層との間に，中間層を設けた転写ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０１４７０号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，このように弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用いて，分離性と転写効率とをともに高めようとすると，別の問題が発生することが分かった。例えば，中間転写ベルトを挟んで互いに圧接される二次転写ローラとベルトローラとを有する装置では，これらのニップにおける転写材の有無，あるいはその転写材の厚さによって，圧接状態が異なる。さらに，圧接状態によって，これらのローラまたは中間転写ベルトの駆動状態が異なるのである。そのため，転写材の突入・脱出の前後で，各部材の駆動状態が変化するという問題点があった。
【０００７】
例えば，二次転写ローラとベルトローラとが，バネ等の弾性力によって圧接されているものでは，転写材の突入・脱出時に両ローラの軸間距離が変化する。あるいは，ローラの軸間距離が固定されているものでは，弾性層の圧縮によって回転トルクが変化する。これらの場合では，転写材の突入・脱出の前後で，中間転写ベルトの駆動速度が異なる。あるいは，その瞬間に中間転写ベルトの駆動速度が変化する。そのため，そのときにいずれかの色の一次転写が行われている途中であると，色ズレの原因となるおそれがあった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用い，なおかつ，色ズレの抑制，分離性の向上，転写性の向上のいずれをも満たすことの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】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，弾性層を有し，無端ベルト状であるとともに複数のベルトローラに架け渡されて回転移動される中間転写ベルトと，中間転写ベルト上にトナー像を形成するトナー像形成部と，ベルトローラの１つに対向して配置され，トナー像形成部によって中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録部材へ転写する転写ローラとを有する画像形成装置であって，転写ローラは，中心に配置されている芯金と，最外周に配置されている外層と，芯金と外層との間に配置されている内層とを有し，弾性層の硬度と，外層の硬度と，内層の硬度との関係が，内層の硬度  ＞  弾性層の硬度  ＞  外層の硬度であるものである。
【００１０】
本発明の画像形成装置によれば，弾性層を有する中間転写ベルトと，芯金＋内層＋外層の層構造を有する転写ローラとを有するものであって，その各層の硬度の序列が
内層の硬度  ＞  弾性層の硬度  ＞  外層の硬度
となっている。すなわち，転写ローラの外層は，最も軟らかい弾性材で形成されている。一方，転写ローラの内層は，これら３層のうちでは最も硬い。このように３層の硬度がそれぞれ異なるとともに，この順となっていることにより，これらの間のニップでは，転写材の突入・脱出時の圧接状態の変化が段階的に受け止められる。従って，弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用い，なおかつ，色ズレの抑制，分離性の向上，転写性の向上のいずれをも満たすことができる。
【００１１】
さらに本発明では，外層は，弾性材の発泡材によって形成されており，内層は，弾性材によって形成されていることが望ましい。
このようなものであれば，上記のような関係の硬度を有する転写ローラを形成することは容易である。
【００１２】
さらに本発明では，転写ローラと中間転写ベルトとの接触箇所に形成されるニップの形状は，中間転写ベルトの移動方向についての中央部においては，転写ローラ側が凸の曲面であり，中央部の前後に位置する両端部においては，中間転写ベルト側が凸の曲面であることが望ましい。
このようなものであれば，そのニップ中の箇所によってそれぞれ，転写性及び分離性をともに確保することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像形成装置によれば，弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用い，なおかつ，色ズレの抑制，分離性の向上，転写性の向上のいずれをも満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】中間転写ベルトを示す断面図である。
【図３】二次転写ローラを示す断面図である。
【図４】ニップの形状を示す説明図である。
【図５】比較例のニップの形状を示す説明図である。
【図６】比較例のニップの形状を示す説明図である。
【図７】比較例のニップの形状を示す説明図である。
【図８】比較例のニップの形状を示す説明図である。
【図９】比較例のニップの形状を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム型の電子写真方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。
【００１６】
本形態のカラープリンタ１は，その概略構成を図１に示すように，カラー画像の形成が可能ないわゆるタンデム方式の画像形成装置である。図中で中段には，４色の画像形成部が，図中左から右へ，イエロー１０Ｙ，マゼンタ１０Ｍ，シアン１０Ｃ，ブラック１０Ｋの順に中間転写ベルト１１に沿って配置されている。また，カラープリンタ１の図中左下部には，着脱可能な給紙カセット１３が，図中右下部には，手差しユニット１４がそれぞれ装着されている。
【００１７】
イエローの画像形成部１０Ｙは，図１に示すように，感光体２１を中心に，帯電部２２，現像部２４，一次転写部２５，クリーナ２６を有している。図では，イエローの画像形成部１０Ｙのみに符号を付して説明したが，他の色についてもほぼ同様の構成となっている。また，露光部２３は，各色の画像形成部の下部に設けられ，各色で共通のものとなっている。さらに，中間転写ベルト１１の図中で上方には，各色のトナーを貯留するホッパ２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋが備えられている。ブラックの画像形成部やホッパは，他色のものよりやや大きい。
【００１８】
さらに，図１中で右側には，用紙搬送経路３１，３２が設けられている。図中で下から上向きに用紙を搬送する用紙搬送経路３１と，図中で上から下向きに用紙を搬送する用紙搬送経路３２とが，並べて設けられている。用紙搬送経路３２は，両面印刷を行う場合に使用されるものである。用紙搬送経路３１，３２には，それぞれ複数の搬送ローラ３３が設けられている。本形態のカラープリンタ１は，これらの搬送ローラ３３を制御することにより，各搬送路３１，３２に沿って用紙の搬送または停止等を必要に応じて行うことができるようになっている。
【００１９】
用紙搬送経路３１上には，図１に示すように，二次転写部３５と定着部３６とが配置されている。定着部３６は，互いに対向する２つのローラ（加熱ローラ３７と加圧ローラ３８）によるローラ対を有している。二次転写部３５は，二次転写ローラ４１を有している。なお，中間転写ベルト１１は，複数のベルトローラ４２，４３等に巻き掛けられており，二次転写ローラ４１は，中間転写ベルト１１を間に挟んで，そのうちの１つのベルトローラ４２に対してバネを用いて圧接されている。機内にはさらに，各部の制御を行う制御部４０も設けられている。
【００２０】
本形態の中間転写ベルト１１は，図２に示すように，弾性材層を含む層構造のものである。図２中で下側に示しているのが最内層（図１において内周側に配置される層）であり，内側から外側へ順に，基材層１１ａ，弾性層１１ｂ，表面層１１ｃを有している。なお，これら以外にもさらに別の層を有していてもよい。
【００２１】
基材層１１ａは，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等により形成された厚み５０〜２００μｍ程度の層である。弾性層１１ｂは，ＮＢＲ（ニトリルゴム），ＣＲ（クロロプレン）ゴム，ウレタンゴム等の弾性材により，１００〜５００μｍ程度の厚さに形成された弾性体による層である。また，表面層１１ｃは，アクリル，ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）等の樹脂材や，これにフッ素樹脂コートや酸化処理等を施してさらに離型性を高めたものによる層であり，０．１〜５μｍ程度の厚さに形成されている。
【００２２】
また，本形態の二次転写ローラ４１は，図３に示すように，芯金４１ａ，内層４１ｂ，外層４１ｃを有している。芯金４１ａは，回転駆動力を受けて二次転写ローラ４１を回転させるものである。内層４１ｂは，弾性材で形成されている層である。また，外層４１ｃは，弾性材を発泡させた発泡材で形成されている層である。内層４１ｂや外層４１ｃの素材の弾性材の種類としては，例えば，ＮＢＲ，ＣＲゴム，ウレタンゴム等を用いることができる。内層４１ｂと外層４１ｃとの素材の種類は，同じものでもよいし，異なるものでもよい。
【００２３】
ここで，本形態では，中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂの硬度Ｅ１１ｂと，二次転写ローラ４１の内層４１ｂの硬度Ｅ４１ｂおよび外層４１ｃの硬度Ｅ４１ｃが，以下のような関係となるように，その材質を選択している。
Ｅ４１ｂ  ＞  Ｅ１１ｂ  ＞  Ｅ４１ｃ
すなわち，二次転写ローラ４１の内層４１ｂが最も硬く，二次転写ローラ４１の外層４１ｃが最も軟らかい。中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂは，それらの中間の硬度のものである。
【００２４】
３層の硬度がこの関係となっているので，中間転写ベルト１１と二次転写ローラ４１との圧接箇所におけるニップＮの形状は，図４に示すように，波状の曲面となる。ニップＮでは，３層のうち最も軟らかい外層４１ｃが最も大きく圧縮される。ただし，ニップＮの中央部付近では，外層４１ｃが大きく圧縮されることにより，外層４１ｃはその裏側にある最も硬い内層４１ｂによる反発力を受ける。そのため，外層４１ｃの圧縮量がある程度以上であると内層４１ｂよりは軟らかい弾性層１１ｂも圧縮される。
【００２５】
その結果，中間転写ベルト１１と二次転写ローラ４１とニップＮは，図４に示すように，両端部Ｎｅと中央部Ｎｆとで異なる向きにふくらんだ形状となっている。ニップＮから内層４１ｂまでの距離が大きい両端部Ｎｅでは，圧縮されているのはほとんど外層４１ｃのみである。そのため，両端部Ｎｅでは，中間転写ベルト１１側が凸となる。一方，ニップＮから内層４１ｂまでの距離が小さい中央部Ｎｆでは，内層４１ｂの反発力により，中間転写ベルト１１も圧縮される。そして，中央部Ｎｆでは，二次転写ローラ４１側が凸となる。
【００２６】
従って，全体としてはニップＮは比較的平らであり，ニップＮを通ることで，用紙にクセが付くようなことはない。さらに，ニップＮの出口Ｐでは，図４に示すように，二次転写ローラ４１の外周面が大きくカーブしているので，用紙の両面における曲率分離が可能となっている。なお，この図では，中間転写ベルト１１と二次転写ローラ４１との間に僅かに隙間を設けて示しているが，これは両方の部材がいずれもこの形状になっていることを明示するためである。ニップＮに用紙等が挟まっているときを除いて，これらの間に隙間は生じない。
【００２７】
本形態では，このようなニップＮの形状になることから，転写性が高いものとなっている。ニップＮのうち，二次転写ローラ４１側が凸となる範囲が限定されているので，圧力分布がシャープなものとなる。従って，その範囲の中央で加えられる圧力は大きい。また，ニップＮの中央部で中間転写ベルト１１が凹となるので，用紙に多少凹んだ部分があっても，弾性層１１ｂが用紙の形状によく追随することができる。特に，凹凸用紙（例えば，グリーティングカード等に用いられる厚手で表面に風合いを付けた用紙）の凹部にも適切に転写できる。
【００２８】
さらに，本形態では，用紙分離性にも優れている。ニップＮの形状は，どちらがわにも比較的曲率の大きい部分を持つ。従って，用紙の両面側ともに，ニップＮの出口付近で曲率分離をすることになる。特に，ニップＮの出口Ｐ付近では中間転写ベルト１１側が凸となる形状となっているとともに，比較的急なカーブをなしているので，用紙自身の弾力で剥がれ，用紙分離性もまた良好である。
【００２９】
さらに本形態によれば，色ズレも抑制されている。用紙突入・脱出時における用紙の厚さ分の圧縮量は，各層で分配される。多くの部分は，最も軟らかい層である二次転写ローラ４１の外層４１ｃの変形によってなされる。この変形によって用紙突入・脱出のショックが主に吸収される。さらに，二番目に軟らかい中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂによって，両面側において段階的にショックが吸収される。従って，ベルトローラ４２や二次転写ローラ４１の回転駆動状態が変化するほどの影響はない。これにより，色ズレは効果的に抑制されている。
【００３０】
次に，このカラープリンタ１によってカラー画像が形成される際の，各部の動作を説明する。各色の感光体２１にはそれぞれ，タイミングを合わせてトナー像が形成される。すなわち，帯電部２２によって一様に帯電され，続いて露光部２３によって露光される。これにより，各色の感光体２１の表面には，各色の画像データに基づいた静電潜像が形成される。次に，現像部２４によって，その静電潜像にトナーが供給され，感光体２１上にトナー像が形成される。
【００３１】
各色の感光体２１上にそれぞれ形成されたトナー像は，それぞれの一次転写部２５によって中間転写ベルト１１上に転写され，互いに重ね合わせられる。これによって，中間転写ベルト１１にカラーのトナー像が形成される。なお，一次転写領域を通過した後も感光体２１に残留しているトナーは，クリーナ２６によって掻き取られる。
【００３２】
一方，画像形成されるための記録部材である用紙は，図１中の下方に矢印ｈで示すように，給紙カセット１３または手差しユニット１４から１枚ずつ用紙搬送経路３１へと引き出される。そして，用紙搬送経路３１を二次転写部３５へ向かって搬送される。中間転写ベルト１１上に重ね合わせられたトナー像は，二次転写部３５において，搬送されてきた用紙に転写される。
【００３３】
トナー像が転写された用紙は，さらに上方へ搬送されて定着部３６に至り，加熱されるとともに加圧される。これにより，トナーが用紙に定着される。そして，画像形成された用紙は，機外に排出される。また，中間転写ベルト１１の二次転写後の箇所は，さらに図中の矢印ｇ方向に回転され，ベルトクリーナ５１に至る。ベルトクリーナ５１によってその表面の付着物を除去された中間転写ベルト１１は，さらに移動して次回の画像形成に供される。
【００３４】
発明者は，本形態の効果を実験で確かめた。そのために，中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂ，二次転写ローラ４１の内層４１ｂおよび外層４１ｃの材質を適切に選択し，それらの硬度の関係が本形態の関係となるようにした実施例を製造した。さらに，これらの硬度の関係が，本形態の序列とは異なる５種類の比較例を用意した。これらの比較例はいずれも，各層の硬度の序列関係以外は，本形態のものと同様の層構成となっているものである。
【００３５】
実施例は，これらの各層を，高分子計器株式会社製のＡＳＫＥＲ  ＭＤ−１  タイプＣによって測定したマイクロゴム硬度で，Ｅ１１ｂ＝４８°，Ｅ４１ｂ＝６０°，Ｅ４１ｃ＝４０°であった。従って，Ｅ４１ｂ＞Ｅ１１ｂ＞Ｅ４１ｃの関係を満たしている。なお，ここでは，中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂはＮＢＲであり，二次転写ローラ４１の内層４１ｂはＮＢＲ，外層４１ｃはＮＢＲを発泡させたものを用いた。
【００３６】
比較例１〜５はいずれも，実施例とは硬度の大小関係が異なるものである。それぞれの硬度の序列は，比較例１がＥ４１ｂ＞Ｅ４１ｃ＞Ｅ１１ｂ，比較例２がＥ１１ｂ＞Ｅ４１ｂ＞Ｅ４１ｃ，比較例３がＥ１１ｂ＞Ｅ４１ｃ＞Ｅ４１ｂ，比較例４がＥ４１ｃ＞Ｅ１１ｂ＞Ｅ４１ｂ，比較例５がＥ４１ｃ＞Ｅ４１ｂ＞Ｅ１１ｂとした。これらの組合せとなるように，中間転写ベルト１１の素材および二次転写ローラ４１の素材をそれぞれ適切に選択した。
【００３７】
この実験では，凹凸用紙の転写性，用紙分離性，色ズレの３点を評価した。凹凸用紙の転写性の評価では，凹凸紙の例として「レザック用紙」と呼ばれる紙（「レザック」は商品名）を用い，用紙の凹部への転写性を評価した。凹部への転写が良好にできたものを○，不良であったものを×とした。また，用紙分離性の評価では，「ＳＴ用紙」と呼ばれる紙を用いて両面印刷を行い，特に分離しにくい２面目の分離性を評価した。分離できたものは○，分離できなかったものは×とした。色ズレの評価では，目視による評価を行った。色ズレの発生がなく良好な画質が得られたものは○，目視にて判断できる程度の色ズレが見られた場合に×とした。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
本実験の結果を表１に示す。また，各例のニップ部の形状を図４〜図９に示した。実施例では，転写性，分離性，色ズレともに良好な結果であった。比較例１では，転写性は良好であるが，分離性，色ズレともに良好ではなかった。比較例２，３では，色ズレはなかったが，転写性，分離性ともに良好ではなかった。比較例４，５では，転写性，分離性ともに良好な結果であったが，色ズレが発生した。従って，この実験によって，本形態の効果が確認できた。
【００４０】
以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置によれば，中間転写ベルト１１の弾性層１１ｂの硬度Ｅ１１ｂと，二次転写ローラ４１の内層４１ｂの硬度Ｅ４１ｂおよび外層４１ｃの硬度Ｅ４１ｃが，Ｅ４１ｂ＞Ｅ１１ｂ＞Ｅ４１ｃの関係となっている。従って，二次転写のニップＮの形状は，凹凸をともに有する曲面となる。すなわち，中間転写ベルト１１が凸となる箇所と，二次転写ローラ４１が凸となる箇所とがある。これにより，それぞれの箇所によって，転写性，分離性をともに良好なものとすることができる。さらに，両側の弾性層によって用紙の突入・脱出時のショックを受けることができるので，色ズレが抑制されている。これにより，弾性層を有する中間転写ベルトと，弾性層を有する二次転写ローラとをともに用い，色ズレの抑制，分離性の向上，転写性の向上のいずれをも満たすものとなっている。
【００４１】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，本形態では，タンデム型のカラープリンタを例示しているが，これに限るものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１  カラープリンタ
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ  画像形成部
１１  中間転写ベルト
１１ｂ  弾性層
４１  二次転写ローラ
４１ａ  芯金
４１ｂ  内層
４１ｃ  外層
４２  ベルトローラ
【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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