JP2006235395A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、小型化を図ることができる転写装置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】 像担持体に形成されたトナー画像が転写される無端状の転写ベルト５と、転写ベルト５の裏面の幅方向の縁部に設けられた蛇行防止用のガイド部８と、転写ベルト５を張架駆動するための駆動ローラ、および転写ベルト５に１次転写バイアスを印加する１次転写ローラ６２を含む複数のローラからなるベルト張架手段と、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラとを有する転写装置を備えた画像形成装置において、ガイド部８は、導電性材料で形成し、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面領域Ｇに、トナー画像が転写可能となるように、１次転写ローラ６２、および２次転写ローラに転写バイアスを印加する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電潜像をトナー像に現像し、かかるトナー像を被記録用紙に転写する形式の転写装置を有する複写機、プリンタ、およびファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

例えば、この種の画像形成装置においては、感光体に担持されたトナー像を、被記録用紙に転写するのに、ベルト張架手段に張架される無端状の転写ベルトを用いた転写装置が装着されている。この転写装置を備えた画像形成装置は、像担持体としての感光体に現像したトナー画像を、一旦、転写ベルト上に転写させ、該転写トナー像を転写材である被記録用紙に２次転写して画像を形成している。このため、複数の色情報を順次積層転写するカラー画像を形成する場合に有効であり、色画像の重ね合わせズレの少ない画像を得ることが可能である。

ところが、中間転写体として無端状の転写ベルトを用いた場合、転写ベルトを張架するベルト張架手段の複数のローラの平行を保つことが難しく、転写ベルトが走行中に寄り力が発生し、色重ね時の色ずれが発生する。

従来、この対策として、転写ベルトの裏面の幅方向の縁部にガイド部を形成するとともに、ベルト張架手段の駆動ローラやテンションローラ等のローラ端部に蛇行防止プーリーを設け、この蛇行防止プーリーの溝にガイド部を入れて転写ベルトを走行させ、寄りを規制するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許第３４８９４２３号公報

ところが、上述の特許文献１記載の構成によれば、ガイド部が形成された転写ベルトの表面領域は、非画像領域となり、転写ベルトの幅は、少なくとも「画像形成領域の幅」に「ガイド部の幅」を加えたものとなる。この結果、この種装置を小型化する際、ガイド部の幅が、小型化の障害の一つとなっていた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、小型化を図ることができる転写装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、像担持体に形成されたトナー画像が転写される無端状の転写ベルトと、転写ベルトの裏面の幅方向の縁部に設けられた蛇行防止用のガイド部と、転写ベルトを張架駆動するための駆動ローラ、および転写ベルトに１次転写バイアスを印加する１次転写ローラを含む複数のローラからなるベルト張架手段と、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラとを有する転写装置を備えた画像形成装置において、ガイド部は導電性材料で形成されており、ガイド部が設けられた転写ベルトの表面領域に、トナー画像が転写可能となるように、１次転写ローラ、および２次転写ローラに転写バイアスを印加することを特徴とする。

本発明の構成によれば、転写ベルトの裏面の幅方向の縁部に設けられた蛇行防止用のガイド部は、導電性材料で形成し、ガイド部が設けられた転写ベルトの表面領域においても、トナー画像が転写可能となるように、１次転写ローラ、および２次転写ローラに転写バイアスを印加するように構成している。従って、ガイド部が設けられた転写ベルトの表面部分も、トナー画像が転写可能な領域、即ち、画像形成領域として機能するので、画像形成領域を狭めることなく、転写ベルトの幅を狭めることができる。この結果、この種画像形成装置の小型化を図ることができる。また、その構成は、ガイド部の材質を変更するのみでよく、極めて簡単である。

（実施形態）
以下に、本発明の具体的な実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る転写装置を用いた４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置の概略構成を示す概略構成図である。

図１に示す様に、この画像形成装置は、画像を形成する画像形成手段１と、定着手段２と、被記録用紙Ｐが収納された給紙手段３と、被記録用紙Ｐを画像形成手段１、定着手段２を介して排紙部４１に搬送する用紙供給経路４と、を備えている。

給紙手段３は、被記録用紙Ｐが収容された給紙カセット３１を備えており、給紙手段３に設けられた給紙ローラ３２の回転動作により、給紙カセット３１から被記録用紙Ｐが用紙供給経路４側に送り出されるように構成されている。この構成により、被記録用紙Ｐが１枚ずつ確実に用紙供給経路４に給紙される。なお、これら給紙カセット３１は、画像形成装置本体に対し、着脱自在となるように構成されている。

用紙供給経路４に給紙された被記録用紙Ｐは、この用紙供給経路４を経由して画像形成手段１に向けて搬送される。この画像形成手段１は、電子写真プロセスによって、被記録用紙Ｐに所定のトナー像を形成するものであり、所定の方向（図中の矢印方向）に回転可能に軸支された像担持体である、例えば、ドラム状の感光体１１と、この感光体１１の周囲に沿って、帯電ローラ１２、露光装置１３、現像ロータリー１４、転写装置１５、クリーニング装置１６、および除電装置（不図示）を備えている。

帯電ローラ１２は、図示しない高電圧電源から高電圧が印加されており、この帯電ローラ１２によって感光体１１の表面に所定電位を与えることにより、感光体１１の表面が一様に帯電させられる。

現像ロータリー１４は、夫々シアン、マゼンダ、イエロー、およびブラックのトナーを収納してなる現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋを備え、感光体１１に対して、現像器１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋを選択的に対向位置するように回転可能に保持されている。

転写装置１５は、感光体１１と圧接するように配設され、表面にトナー像を担持する後述する転写ベルト５と、この転写ベルト５を張架駆動するベルト張架手段６と、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ７と、クリーニングブラシローラ１５１と、を備えている。

ベルト張架手段６は、転写ベルト５を張架駆動するための駆動ローラ６１と、従動ローラである転写ベルト５に１次転写バイアスを印加する１次転写ローラ６２、ガイドローラ６３、および転写ベルト５に交差する方向に移動自在にバネ加重により張力が与えられたテンションローラ６４を備えている。

この画像形成装置の基本的な作動状態を、イエローを現像する場合を例に簡単に説明するが、他の色の現像も同様である。画像形成を行う際には、帯電ローラ１２によって、感光体１１の表面を均一に帯電した後、先ず、露光装置１３により、感光体１１を、例えば、画像処理が施された原稿の画像データに基づいて露光する。これにより、感光体１１の表面電位が選択的に減衰されて、この感光体１１の表面にイエローに対応した静電潜像が形成される。

一方、イエローの現像器１４Ｙは、感光体１１に対して、選択的に対向位置するように回転して保持される。そして、イエローの現像器１４Ｙ内のイエローのトナーは、現像器１４Ｙ内において、例えば、攪拌羽根の回転によって供給ローラに送り込まれ、供給ローラと規制ブレードによってイエローのトナー薄層を形成すると同時に、規制ブレードと現像ローラとの摩擦により正極性に帯電される。このように、均一に形成されたイエローのトナー層は、感光体１１と、現像ローラとの対向部へ搬送され、感光体１１の表面に形成された静電潜像に、イエロー成分のトナーが付着（現像）し、感光体１１の表面にイエローに対応した色成分のトナー像が形成される。

感光体１１の表面に形成された正極性のイエローに対応した色成分のトナー像は、感光体１１と、転写ベルト５が当接する１次転写ニップ部において、１次転写ローラ６２に印加された負極性の転写バイアスにより、転写ベルト５に引き付けられる。これにより、イエローの現像器１４Ｙにより顕像化されたトナー像は、転写ベルト５の表面に転写される（１次転写）。そして、転写後、イエローの現像器１４Ｙに印加されていた現像バイアスは、印加を停止され、次に作像するマゼンタの現像器１４Ｍに現像バイアスが印加される。

感光体１１の表面に残留しているトナーは、クリーニング装置１６により除去され、感光体１１の表面の残留電荷は、除電装置により除去される。そして、感光体１１は、帯電ローラ１２によって再び帯電される。

以後、同様に、順次、各色において帯電、露光、現像、転写の工程により各色のトナー像が、転写ベルト５の表面に重ね合わされ、転写ベルト５上にカラーのトナー像が形成された後、２次転写ローラ７が転写ベルト５に圧接される。これらの動作と同期して、給紙カセット３１に備えられた被記録用紙Ｐは、給紙ローラ３２により用紙供給経路４に搬送される。用紙供給経路４に搬送された被記録用紙Ｐは、一対のレジストローラ４２により、転写ベルト５上に形成されたカラーのトナー像と同期を取りながら転写ベルト５と、２次転写ローラ７とのニップ部に送りこまれる。２次転写ローラ７には、トナー極性とは逆の負極性の転写バイアスが印加されている。これにより、転写ベルト５の表面に積層状態で形成されているカラーのトナー画像が、２次転写ローラ７により被記録用紙Ｐに転写される。

カラーのトナー画像が転写された被記録用紙Ｐは、画像形成手段１から定着手段２に向けて搬送される。この定着手段２は、画像形成手段１の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成手段１においてカラーのトナー像が転写された被記録用紙Ｐは、定着手段２に設けられた加熱ローラ２１、および当該加熱ローラ２１に押し付けられる加圧ローラ２２によって挟まれるとともに加熱され、被記録用紙Ｐ上にカラーのトナー像が定着される。次いで、画像形成手段１から定着手段２において画像形成がなされた被記録用紙Ｐは、排紙部４１上に排出される。以下、同様にして画像形成が行われることになる。

次に、本発明の特徴部分にかかる転写装置の具体的構成について、図２乃至図６に基づいて説明する。図２は、転写装置の１次転写部分の長手方向の概略構成を示す構成図、図３は、転写装置のテンションローラ部分の長手方向の概略構成を示す構成図、図４は、転写装置の２次転写部分の長手方向の概略構成を示す構成図、図５は、転写装置のガイドローラ部分の長手方向の概略構成を示す構成図である。図６は、転写装置の１次転写部分の概略断面図である。

図２に示すように、１次転写部において、転写ベルト５は、表面が感光体１１に対向し、裏面が１次転写ローラ６２に当接するように配設している。この転写ベルト５は、周長約３７７ｍｍ、厚み１００μｍのポリイミドの等の樹脂に、カーボン等の導電性材料を用いて、導電性が付与されており、表面抵抗（ρＳｂ）は、１Ｅ＋１０（Ω/□）、体積抵抗（ρＶｂ）は、１Ｅ＋８（Ω・ｃｍ）の範囲に調整されている。表面抵抗、および体積抵抗の測定には、ダイヤインスツルメンツ社製の「ハイレスタ」、および「ＨＲＳプローブ」を用いた。また、転写ベルト５の幅Ｈは、感光体１１の幅ｈ０（幅方向の画像形成領域）と略同一に形成されている。

転写ベルト５は、上述の通り導電制御された単層構成のベルト、または積層構成のベルトいずれも使用することができる。この転写ベルト５の材質としては、例えば、ポリイミド(ＰＩ)、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリアミドイミド(ＰＡＩ)、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリフェニレンスルファイド(ＰＰＳ)、熱可塑ポリイミド(ＴＰＩ)等を用いることができる。このうち、特に、耐熱性や機械強度等の要求からポリイミドを用いるのが好ましい。これ以外のものとしては、フッ素系ベルトであるフッ素樹脂（ＥＴＥＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の単層構成のベルト、または積層構成のベルト、更には、各種エラストマーを用いた単層構成のベルト、または積層構成のベルトを使用することができる。

転写ベルト５の表面（トナー担持面）とは、反対側の面（裏面）の幅方向の縁部には、転写ベルト５が蛇行するのを防止するために、導電性材料で形成した蛇行防止用のガイド部８が、例えば、導電性の接着剤により貼り付けられている。ガイド部８は、例えば、厚さが０．５ｍｍ、幅４ｍｍの低硬度の導電性ウレタン等で構成されている。このガイド部８は、ウレタン等の樹脂に、カーボン等の導電性材料を混入し、導電性を付与することができ、導電性材料の混入量を適宜調整により、上述の転写ベルト５と同様の、表面抵抗（ρＳｇ）、および体積抵抗（ρＶｇ）に調整するのが好ましい。

このガイド部８は、図３に示すように、テンションローラ６４の端部に装着された蛇行防止プーリー６４１の溝に入るように構成されている。テンションローラ６４の軸受け部には、片端２ｋｇｆの荷重がバネ（不図示）により付加され、転写ベルト５を張架するためのテンションを形成している。

そして、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面領域Ｇにおいても、トナー画像が転写可能となるように、１次転写ローラ６２、および２次転写ローラ７は、夫々転写バイアスが印加できるように構成されている。

図２に示すように、１次転写バイアスが印加される１次転写ローラ６２は、例えば、外径φ１２ｍｍの転写ベルト５の裏面に当接する中央部分６２１と、外径φ１１ｍｍのガイド部８と当接する端部６２２とで構成されている。そして、１次転写ローラ６２の幅ｈ１（中央部分６２１の幅＋端部６２２の幅）は、転写ベルト５の幅Ｈと略同一に形成されており、１次転写ローラ６２は、その幅ｈ１方向の全域に亘って転写バイアス印加領域となる。この１次転写ローラ６２は、例えば、ステンレスやアルミニューム等の導電性の金属ローラで形成されている。そして、図６に示すように、１次転写ローラ６２は、感光体１１に対し約０．３ｍｍのギャップを形成するよう配置させているため、感光体１１と転写ベルト５のニップ位置Ａと、１次転写ローラ６２と転写ベルト５のニップ位置Ｂとの距離ＡＢは、３ｍｍの距離をもって離れている。

この構成により、１次転写ローラ６２の芯金６２３の端部に、図示しない電源から１次転写バイアスを印加すると、端部６２２を含めた１次転写ローラ６２の幅ｈ１方向全域に亘って転写バイアスが印加される。この結果、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面領域Ｇにおいても、１次転写バイアスが印加され、感光体１１に担持されたトナー像は、転写ベルト５の幅Ｈ方向全域に亘って、転写ベルト５側に転写可能となる。

また、図４に示すように、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ７は、外径φ１６ｍｍで、総抵抗１Ｅ＋９（Ω）の導電性ウレタン発泡材を、金属の芯金に導電性の接着剤により接着して導電性のスポンジ層が構成されている。そして、２次転写ローラ７の幅ｈ２は、転写ベルト５の幅Ｈと略同一に形成されており、２次転写ローラ７は、その幅ｈ２方向の全域に亘って転写バイアス印加領域となる。この２次転写ローラ７の保持部には、片端１ｋｇｆの荷重で駆動ローラ６１に押圧される様に、バネ部材（不図示）が備えられ、このバネ部材の押圧力により、導電性のスポンジ層を備えた２次転写ローラ７の中央部が、約０．２ｍｍ食込んでニップを形成する。

また、２次転写対向ローラを兼ねた駆動ローラ６１は、転写ベルト５の中央部分に対向する中央部分６１１が、外径φ２０ｍｍで、ベース層は、金属製の芯金６１３に組みつけられた、φ１８ｍｍのアルミニューム等の導電性の金属ローラである。この金属ローラに、表層として、体積抵抗１Ｅ＋６（Ω・ｃｍ）のエチレンプロピレンジエンの３元共重合体（ＥＰＤＭ）等のソリッドゴム材が、１ｍｍ厚で巻きつけられている。端部６１２は、同じソリッドゴム材が、０．５ｍｍ厚で巻きつけられている。駆動ローラ６１の端部６１２は、駆動ローラ６１の芯金６１３に対し自由に回転可能に構成され、ガイド部８に対し従動であるため、駆動ローラ６１の中央部分６１１と、端部６１２とで、転写ベルト５の搬送性に差は生じない構成となっている。芯金６１３は、図示しないが、アースに接続される。

２次転写ローラ７は、図示しない離接機構により、転写ベルト５に対して離接可能に構成されており、転写ベルト５上に多色トナー像が形成される際には、転写ベルトから離間される。また、転写ベルト５上に積層状態でカラートナー画像が形成された後には、当接されるように制御されている。

この構成により、２次転写ローラ７の芯金７１の端部に、図示しない電源から２次転写バイアスを印加すると、２次転写ローラ７の導電性スポンジ層を通じて、２次転写ローラ７の幅ｈ２方向全域に亘って転写バイアスが印加される。この結果、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面領域Ｇを含む転写ベルト５上の幅Ｈ方向全域に亘って担持したトナー像は、転写材である被記録用紙Ｐ側に転写される。

以上の構成による本実施形態によれば、ガイド部８は、導電性材料で形成し、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面領域においても、トナー画像が転写可能となるように、１次転写ローラ６２、および２次転写ローラ７に転写バイアスを印加するように構成している。従って、ガイド部８が設けられた転写ベルト５の表面部分も、トナー画像が転写可能な領域、即ち、画像形成領域として機能するので、画像形成領域を狭めることなく、転写ベルト５の幅を狭めることができる。この結果、この種画像形成装置の小型化を図ることができる。また、その構成は、ガイド部８の材質を変更するのみでよく、極めて簡単である。

本発明者等の実験結果によると、転写ベルト５の表面抵抗（ρＳｂ）は、上述した値が望ましいが、１Ｅ＋７〜１３（Ω／□）であれば汎用の高圧回路で使用される電圧領域で転写可能である。また、体積抵抗（ρＶｂ）は、部材の厚みで変わるので、ρＶｂと、厚みｔｂ（ｃｍ）の積（ρＶｂ×ｔｂ）で表すと、１Ｅ＋４〜１１（Ω・ｃｍ）であれば汎用の高圧回路で使用される電圧領域で転写可能である。

なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施可能である。
例えば、上述した実施形態では、複写機を例に挙げて説明したが、本発明は、例えばファクシミリ装置や、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能、およびファクシミリ機能等の各種機能を兼ね備えた複合機等に対しても適用可能である。

また、上述した実施形態においては、ドラム状の感光体１１を使用しているが、感光体１１の形状には限定はなく、上述したドラム状以外の公知の形状を用いることができる。例えば、シート状、ベルト状、ウェブ状等の形状が挙げられる。

また、上述した実施形態においては、４サイクル方式のカラー画像形成装置に適用した場合について詳述したが、例えば、タンデム方式等の転写ベルトの裏面にガイド部を設けるようにした画像形成装置にも適用可能である。

また、上述した実施形態においては、蛇行防止用のガイド部８は、転写ベルト５の裏面の両側に設けたが、転写ベルト５の裏面の何れか一方としても良いのは、勿論である。

本発明の活用例としては、感光体に担持されたトナー像を、被記録用紙に転写するのに、ベルト張架手段に張架される無端状の転写ベルトを用いた転写装置を備えた画像形成装置が挙げられる。

本発明の実施形態に係る転写装置を用いた４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置の概略構成を示す概略構成図である。 図１に示す転写装置の１次転写部分の長手方向の概略構成を示す構成図である。 図１に示す転写装置のテンションローラ部分の長手方向の概略構成を示す構成図である。 図１に示す転写装置の２次転写部分の長手方向の概略構成を示す構成図である。 図１に示す転写装置のガイドローラ部分の長手方向の概略構成を示す構成図である。 図１に示す転写装置の１次転写部分の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

５…転写ベルト、６…ベルト張架手段、７…２次転写ローラ、８…ガイド部、１５…転写装置、６１…駆動ローラ、６２…１次転写ローラ、６１２，６２２…端部、Ｇ…表面領域

Claims (1)

1. 像担持体に形成されたトナー画像が転写される無端状の転写ベルトと、前記転写ベルトの裏面の幅方向の縁部に設けられた蛇行防止用のガイド部と、前記転写ベルトを張架駆動するための駆動ローラ、および前記転写ベルトに１次転写バイアスを印加する１次転写ローラを含む複数のローラからなるベルト張架手段と、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラとを有する転写装置を備えた画像形成装置において、
   前記ガイド部は導電性材料で形成されており、前記ガイド部が設けられた転写ベルトの表面領域に、前記トナー画像が転写可能となるように、前記１次転写ローラ、および前記２次転写ローラに転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。

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