JP2006201470A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、トナーへの応力集中を抑え、転写抜けを抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 中間転写ベルト２４の構成として、樹脂層２４１の上に弾性層２４２を設けている。また、二次転写ローラ３１を構成する材料の硬度は６５°であって、駆動ローラ２５ａを構成する材料の硬度６０°より高いものを採用している。したがって、二次転写ローラ３１が転写材及び中間転写ベルト２４を介して駆動ローラ２５ａを圧接する際、中間転写ベルト２４上に設けられている弾性層２４２に弾性変形が発生し、圧接位置におけるトナーへの応力集中を低減することができ、圧接位置におけるトナーへの応力集中が原因で発生する転写抜けを抑制することができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置、特に像担持体上に形成された潜像を現像装置によりトナー画像に現像した後、中間転写ベルトを用いて転写材に転写する画像形成装置に関する。

画像形成装置、特にカラー複写機やカラープリンター等のカラー画像形成装置においては、単一ドラム型に比較して高速処理が可能な多段ドラム型（タンデム型）のものが主流になりつつある。このタンデム型のカラー画像形成装置は、用紙搬送方向に、例えばマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの色別に画像形成部が並べて配置されており、これら各色の画像形成部により順次カラーのトナー画像が形成される。

そして、各色の画像形成部は像担持体である中間転写ベルトに対向して配置されており、各色の画像形成部で順次形成されたトナー画像が中間転写ベルトに転写される。中間転写ベルトは複数の支持ローラ上にエンドレスに巻き付けられており、転写ローラなどの転写手段により中間転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される。一方、転写材は給紙部からレジストローラ対を経由して転写位置に搬送される。

このような画像形成装置の転写過程で、中間転写ベルトを介して転写ローラが支持ローラを圧接し、中間転写ベルト上に形成されたトナー画像が転写材に転写する。その際、転写ローラが支持ローラを圧接することにより、中間転写ベルト上のトナーへの応力が集中し、画像変形、転写抜けなどが発生する場合がある。

画像の歪み、転写抜けがない高画質の画像を得るためには、中間転写ベルト上のトナーへの応力を緩和させる必要がある。そこで、中間転写ベルトの使用耐久性を向上させるため、転写ローラに対向する支持ローラを転写ローラの硬度より高い材料で形成することが提案されている。また、転写材を適正な搬送方向に搬送するため、転写ローラに対向する支持ローラを転写ローラの硬度より低い材料で形成することが提案されている。
特開２００３−１５４４２号公報 特開２００３−１７４９６６号公報 特開２００３−１７３０９２号公報

しかし、特開２００３−１５４４２号公報に記載の転写ローラに対向する支持ローラを転写ローラの硬度より高い材料で形成する方法は、中間転写ベルトの使用耐久性を向上させる効果はあるが、転写部から排出される転写材が未定着トナー像側に倒れ、その未定着トナー像と周辺部材とが接触して画像が乱れるという問題が発生する。また、特開２００３−１７４９６６号公報、及び特開２００３−１７３０９２号公報に記載の方法では、転写部から排出される転写材が未定着トナー像側に倒れないので、その未定着トナー像と周辺部材とが接触して画像が乱れる問題は解決できるが、トナーへの応力集中問題を解決していない。

そこで、本発明の目的は、トナーへの応力集中を抑え、転写抜けを抑制できる画像形成装置を提供することにある。

請求項１に係る画像形成装置は、少なくとも１つの画像形成部と、中間転写ベルトと、転写ローラとを備えている。ここで、画像形成部は像担持体上に形成された潜像を現像するためのものである。中間転写ベルトは、複数の支持ローラ間に掛け渡され、現像装置により形成されたトナー画像を転写するためのものである。転写ローラは、中間転写ベルトを介して複数の支持ローラのうちのいずれか１つに圧接し、転写ベルト上に形成されたトナー画像を転写材に転写するためのものである。また、中間転写ベルトは、少なくとも伸び防止用の樹脂層と弾性層とを有する構成となっている。また、転写ローラを構成する材料の硬度は少なくとも支持ローラを構成する材料の硬度以上である。

この装置では、複数の画像形成部は像担持体である中間転写ベルトに対向して配置されており、各画像形成部で順次形成されたトナー画像が中間転写ベルトに転写される。中間転写ベルトは複数の支持ローラ上にエンドレスに巻き付けられており、中間転写ベルトと転写ローラとのニップ部に転写材が搬送される。転写部においては、転写ローラによりこの転写ローラと対向する位置に配置されている支持ローラを圧接する際、まず転写ローラが転写材を圧接し、転写材が中間転写ベルト上のトナー画像と接触することにより、中間転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される。ここで、転写ローラが転写材及び中間転写ベルトを介して支持ローラに圧接する際、中間転写ベルト上に設けられている弾性層が弾性変形し、圧接位置におけるトナーへの応力集中を低減することができる。したがって、圧接位置におけるトナーへの応力集中が原因で発生する転写抜けを抑制することができる。

さらに、この装置では、中間転写ベルトと転写ローラとのニップ部に転写材が搬送され、転写ローラによりこの転写ローラと対向する位置に配置されている支持ローラを圧接して、転写材が中間転写ベルト上のトナー画像と接触することにより、中間転写ベルト上のトナー画像が転写材へ転写される。ここで、転写ローラを構成する材料の硬度は少なくとも支持ローラを構成する材料の硬度以上であり、かつ中間転写ベルト上に弾性層が設けられているため、転写ローラが支持ローラを圧接する際に、支持ローラ側が凹むこととなる。したがって、転写ローラと中間転写ベルトとの間に挟まれている転写材は転写ローラ側に倒れ、トナー画像が転写された転写材が中間転写ベルトから分離されやすくなる。

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の装置において、転写ローラと対向して配置されている支持ローラは、中間転写ベルトの駆動ローラであり、駆動ローラの厚み変化による中間転写ベルトの周速変動が０．１％以下になるように設定されている。

この装置では、駆動ローラである支持ローラの硬度が転写ローラの硬度より同等または低い構成となっているため、駆動ローラが転写ローラに圧接される際に、駆動ローラに変形が生じ、駆動ローラの直径方向の厚みに変化が生じ、中間転写ベルトの周速に変動が生じる可能性がある。ここでは、駆動ローラの厚み変化による中間転写ベルトの周速変動が０．１％以下になるように設定することで、駆動ローラの外径変化のより生じる中間転写ベルトの周速変化を許容範囲内に抑えることができ、複数の画像形成部から転写されたトナー像を重ね合わせる精度を高めることができる。

本発明では、中間転写ベルトを、伸び防止用の樹脂層の上に弾性層が設けられた少なくとも二層以上の構成にすることで、転写抜けを抑制することができる。

図１は、本発明の１つ実施形態が採用されたタンデム型カラープリンター１の本体の主要部の構成を示す図である。このカラープリンター１は、カラー画像形成のための画像形成部２と、画像形成部２で形成されたトナー画像を転写材に転写する転写部３と、転写材を供給する給紙部４と、転写材の搬送と画像形成を同期させるためのレジストローラ部５と、レジストローラ部５に到達した転写材を転写位置にガイドする転写材搬送ガイド機構６と、転写材に転写されたトナー画像を定着させる定着部７と、転写材を排出する排紙部８とを有している。

画像形成部２は、カラープリンターのほぼ中央に位置しており、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの４色に対応して、それぞれ表面に静電潜像が形成される感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとが設けられている４つの画像形成ユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに対向して配置され感光体ドラムの表面に形成されたトナー画像を転写する１つ次転写ローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄと、中間転写ベルト２４とを含んでいる。

ここで、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダの４色に対応する４つの画像形成ユニットの内部構成は同様であるため、ブラック画像形成ユニット２１ａを例としてその構成を説明する。図２に示すように、ブラック画像形成ユニット２１ａの感光体ドラム２２ａの周囲には、帯電装置１０１ａ、露光装置１０２ａ、現像装置１０３ａ、クリーニング装置１０４ａ、除電装置１０５ａが配置されている。

転写部３において、二次転写ローラ３１は中間転写ベルト２４に当接し、二次転写ローラ３１に印加された二次転写バイアスにより、中間転写ベルト２４上に形成されたフルカラーのトナー像が転写材に転写される。ここで、二次転写ローラ３１は、直径が２０ｍｍの中実状のローラであって、ＪＩＳＡ硬度が６５°、体積抵抗が１×１０^７Ω・ｃｍのＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴム）材料を採用している。

給紙部４は、画像形成部２の下方に設けられており、転写材を収納するカセット４１と、収納されている用紙を取り出すためのピックアップローラ４２，４３と、用紙を１枚ずつ搬送路に送り出すための給紙ローラ対４４，４５とが設けられている。給紙部４から搬送された転写材は縦搬送路４６を通して転写位置に搬送される。この縦搬送路４６の搬送方向下流側にはレジストローラ対５ａ，５ｂが設けられており、レジストローラ対５ａ，５ｂは、給紙部４から搬送されてきた転写材を待機させ、中間転写ベルト２４における画像形成との同期を図って転写位置Ａに送り出す。

定着装置７は、転写部３の上方に設けられ、転写材上に転写されたトナーを溶融定着するためのものである。定着装置７は、ヒータを内蔵する加熱ローラ７ａと加熱ローラ７ａに圧接する加圧ローラ７ｂとを有しており、両ローラ間に転写材を挟持して搬送するとともに、転写材表面に転写されたトナー画像を加熱定着させる。定着装置７の上方には、排出ローラ８１ａ，８１ｂが設けられており、トナー画像が形成された転写材は排出ローラ８１ａ，８１ｂを介してカラープリンターの最上部に設けられている排紙部８に排出される。

中間転写ベルト２４は、図１に示すように、各感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの上方に配置されていて、図示しないモーターなどの駆動手段により回転駆動される駆動ローラ２５ａと、駆動ローラ２５ａから離間して配置される従動ローラ２８との間に張設され循環駆動されている。また、駆動ローラ２５ａと従動ローラ２８との間にはテンションローラ２５ｂが設けられている。テンションローラ２５ｂは、図示しないテンション調整機構により、中間転写ベルト２４のテンションを維持している。１次転写ローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、中間転写ベルト２４を介してそれぞれ感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに圧接するように付勢されており、このことにより中間転写ベルト２４は感光体ドラム２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄに圧接されている。また、従動ローラ２８と対向する位置には中間転写ベルト２４に付着したトナーなどをクリーニングするための中間転写クリーニング装置２６が設けられている。

ここで、駆動ローラ２５ａの形状は、直径が３０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍの弾性材を中空上の芯金上に設けたローラであって、ＪＩＳＡ硬度が６０°、体積抵抗が３×１０^５Ω・ｃｍのＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン）を弾性材として採用している。すなわち、中間転写ローラである二次転写ローラ３１を構成するに材料のＪＩＳ−Ａ硬度が駆動ローラ２５ａを構成する材料のＪＩＳ−Ａ硬度より大きいものを採用している。

また、中間転写ベルト２４は、図３に示すように三層構造となっている。ここで、二次転写ローラ３１と接触する面２４１は、フッ素添加ウレタンエマルジョン（ＰＴＦＥ）素材であって、厚さは５μｍ、弾性層である中間層２４２は、ＮＢＲ（エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン）５０°ＪＩＳ−Ａであって、厚さは５００μｍ、二次転写ローラ３１と接触する面２４３は、伸縮性の少ないＰＩ（ポリイミド）であって、厚さは１００μｍのものを採用している。

次に画像形成動作について説明する。まず、カラープリンターに電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定を実行する。図示しない画像データ入力部によりネットワークなどによって接触されたパーソナルコンピュータなどから画像データが受け取られる。ここで受け取られた画像データは、画像形成部２に送られる。

画像形成部２の各画像形成ユニット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおいては受け取った画像データに基づいてトナー画像が形成されるが、ここではブラック画像形成ユニット２１ａを例として画像形成動作を説明する。まず、帯電装置１０１ａにより感光体ドラム２２ａが帯電され、露光装置１０２ａによりブラックの画像データに対応した露光が行われ、ブラックの画像データに対応した静電潜像が感光体ドラム２２ａの表面に形成される。この静電潜像は、ブラック現像装置１０３ａでトナー画像化され、１次転写ローラ２３ａに印加された転写バイアスによって中間転写ベルト２４上に転写される。なお、感光体ドラム２２ａに残留した残留現像剤は、クリーニング装置１０４ａによりクリーニングされて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。さらに、除電装置１０５ａにより感光体ドラム２２ａの除電が行われる。このような動作が他の色、マゼンタ画像形成ユニット２１ｂ、シアン画像形成ユニット２１ｃ、イエロー画像形成ユニット２１ｄに関しても行われて、中間転写ベルト２４上にフルカラーのトナー像が形成される。

同時に、給紙部４において、給紙カセット４１から転写材がピックアップローラ４２，４３により取り出され、給紙ローラ対４４，４５を介して縦搬送路４６に送り出される。その後、レジストローラ対５ａ，５ｂから中間転写ベルト２４上の画像形成にタイミングを合わせて搬送された転写材は、転写材搬送ガイド機構６により転写部３に案内される。転写部３において、二次転写ローラ３１は中間転写ベルト２４に当接し、二次転写ローラ３１に印加された二次転写バイアスにより、中間転写ベルト２４上に形成されたフルカラーのトナー像が転写材に転写される。さらに転写材に転写されたフルカラーのトナー像は定着手段７による加熱・加圧によって転写材に定着され、フルカラーのトナー像が形成された転写材は排紙部８に排出される。また、中間転写ベルト２４に残留したトナーは、中間転写クリーニング装置２６によってクリーニングされ、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

このような画像形成過程において、図示しない駆動装置により駆動ローラ２５ａが駆動回転されると、中間転写ベルト２４の走行が開始される。そして、レジストローラ対５ａ，５ｂから中間転写ベルト２４上の画像形成にタイミングを合わせて搬送された転写材は、二次転写ローラ３１と中間転写ベルト２４との間のニップ部において、二次転写ローラ３１は中間転写ベルト２４側に圧接されている。さらに中間転写ベルト２４は駆動ローラ２５ａに巻き掛けられているので二次転写ローラ３１は中間転写ベルト２４を介して駆動ローラ２５ａに圧接していることになる。ここで、転写部３において、転写材が転写ニップ部に到達すると、まず二次転写ローラ３１が転写材を圧接し、転写材が中間転写ベルト２４上のトナー画像と接触することにより、中間転写ベルト２４上のトナー画像が転写材へ転写される。ここで、二次転写ローラ３１が転写材及び中間転写ベルト２４を介して駆動ローラ２５ａを圧接する際、中間転写ベルト２４上に設けられている弾性層２４２が弾性変形し、圧接位置におけるトナーへの応力集中を低減することができる。したがって、圧接位置におけるトナーへの応力集中が原因で発生する転写抜けを抑制することができる。

また、本実施例において、二次転写ローラ３１を構成する材料の硬度は６５°であって、駆動ローラ２５ａを構成する材料の硬度６０°より高い。また、中間転写ベルト２４上に弾性層２４２が設けられているため、二次転写ローラ３１が駆動ローラ２５ａを圧接する際に、図４に示すように駆動ローラ２５ａ側が凹むこととなる。したがって、二次転写ローラ３１と中間転写ベルト２４との間に挟まれている転写材は、図４に示すように、二次転写ローラ３１側に倒れ、トナー画像が転写された転写材が中間転写ベルト２４から分離されやすくなる。

さらに、駆動ローラ２５ａの硬度が二次転写ローラ３１の硬度より低い構成となっているため、駆動ローラ２５ａが二次転写ローラ３１に圧接される際に、駆動ローラ２５ａの直径方向の厚みに変化が生じ、中間転写ベルト２４の周速に変動が生じる可能性がある。ここでは、駆動ローラ２５ａの厚み変化による中間転写ベルト２４の周速変動が０．１％以下になるように設定することで、駆動ローラ２５ａの外径変化のより生じる中間転写ベルト２４の周速変化を許容範囲内に抑えることができ、複数の現像装置により転写された複色の重ね精度を高めることができる。

［本実施例の効果］
本実施形態では、中間転写ベルト２４の構成として、樹脂層２４１の上に弾性層２４２を設けている。また、二次転写ローラ３１を構成する材料の硬度は６５°であって、駆動ローラ２５ａを構成する材料の硬度６０°より高いものを採用している。したがって、二次転写ローラ３１が転写材及び中間転写ベルト２４を介して駆動ローラ２５ａを圧接する際、中間転写ベルト２４上に設けられている弾性層２４２に弾性変形が発生し、圧接位置におけるトナーへの応力集中を低減することができ、圧接位置におけるトナーへの応力集中が原因で発生する転写抜けを抑制することができる。また、二次転写ローラ３１が駆動ローラ２５ａを圧接する際に、駆動ローラ２５ａ側が凹むこととなり、二次転写ローラ３１と中間転写ベルト２４との間に挟まれている転写材は二次転写ローラ３１側に倒れることで、トナー画像が転写された転写材が中間転写ベルト２４から分離されやすくなる。

〔他の実施形態〕
本実施形態では、画像形成装置としてタンデムタイプのカラープリンターを用い、ベルトが中間転写ベルトである場合を例示しているが、画像形成装置としてモノクロのプリンタを用い、ベルトが感光体ベルトなどのものであっても本発明が適用可能であることは言うまでも無い。また、本発明は複写機やプリンタやファクシミリ等の画像形成装置に対しても適用することができる。

カラープリンターの主要部の構成図。 ブラック画像形成ユニットの拡大図。 転写ベルトの断面図。 転写部の拡大図。

符号の説明

２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 画像形成ユニット
２４ 中間転写ベルト
２５ａ 駆動ローラ
３１ 二次転写ローラ
２４１ 樹脂層
２４２ 弾性層

Claims (2)

1. 像担持体上に形成された潜像を現像する少なくとも１つの画像形成部と、
   複数の支持ローラ間に掛け渡され、前記画像形成部により形成されたトナー画像を転写する中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを介して前記複数の支持ローラのうちのいずれか１つに圧接し、前記転写ベルト上に形成されたトナー画像を転写材に転写する転写ローラとを備え、
   前記中間転写ベルトは、少なくとも伸び防止用の樹脂層と弾性層とを有する構成となっており、
   前記転写ローラを構成する材料の硬度は少なくとも前記支持ローラを構成する材料の硬度以上である、
   画像形成装置。
2. 前記転写ローラと対向して配置されている支持ローラは、前記中間転写ベルトの駆動ローラであり、
   前記駆動ローラの厚み変化による前記中間転写ベルトの周速変動が０．１％以下になるように設定されている、
   請求項１に記載の画像形成装置。

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