JP4590233B2

JP4590233B2 - 画像形成装置の転写装置

Info

Publication number: JP4590233B2
Application number: JP2004252865A
Authority: JP
Inventors: 彰洋正木; 千里畠山; 信司山根; 剛史渡邉
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: JP2005134881A

Description

本発明は、画像形成装置の転写装置、特に、各色の画像形成部で形成された各トナー画像を転写材に転写する画像形成装置の転写装置に関する。

カラー複写機やカラープリンタ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、転写材搬送方向に、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タンデムに配置され、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、各色の画像形成部には、搬送転写ベルトを挟んで転写部が対向して配置されており、搬送転写ベルトによって搬送されてきた転写材に、各色のカラートナー画像が転写されるようになっている。

このような画像形成装置では、各転写部で色を正しく転写しないと、正しい色の画像を再現することができない。転写部では、転写ローラ又は転写ブラシが搬送転写ベルトを介して転写電流を転写材に印加するが、このとき、転写ローラが十分に搬送転写ベルトに圧接し、かつ搬送転写ベルトが十分に転写材を感光体ドラムに圧接していないと、トナー画像が正しく転写できず、色ムラを発生させてしまう。搬送転写ベルトは転写ローラの位置では支持されてはいるものの、転写ローラの間では支持されておらず、弛みを発生しがちである。また、搬送転写ベルトは感光体ドラム等の画像形成ユニットに組み付けられて装置本体側に装着されるため、微妙な位置ズレを生じやすい。この位置ズレは、実際には数百ミクロン以内であるが、たとえ数百ミクロンであっても位置ズレによる隙間が発生すれば、転写ムラなどの転写不良が発生する。特に、搬送転写ベルトが掛け渡された駆動ローラ及び従動ローラは、モノクロモードの時にブラック以外の転写部において像担持体である感光体ドラムと転写ベルトを離間させるためにそれぞれ転写ローラより下方に配置される場合が多く、このような場合には、駆動ローラと転写ローラとの間、及び従動ローラと転写ローラとの間において、搬送転写ベルトが傾斜することとなり、搬送不良が発生しやすい。

また、転写材搬送方向最上流側の転写部では、感光体ドラムと転写ロ−ラで形成された転写ニップへの搬送転写ベルトの侵入角度が、他の転写ニップでは感光体ドラムと転写ロ−ラの中心を結ぶ線に対して垂直であるのに対し、垂直から角度を有するため、転写材搬送方向最上流側の転写部と他の転写部で転写性能が異なってしまい、所望する色調の画像が得られないことがある。

ここで、転写ローラの転写材搬送方向手前側にバックアップローラを設けて搬送転写ベルトを支持することが行われている（例えば、特許文献１参照）。このようなバックアップローラに求められる性能は、搬送転写ベルト及び転写材を、感光体ドラムに対して均一に当接させ、良好な転写性能を得ることであるから、金属軸に樹脂やゴムを巻いて構成することが一般的である。また、転写ローラとバックアップローラとの間の電流リークを避けるために、バックアップローラを高抵抗の材料で形成する必要もある。

また、搬送方向最上流側には、転写材を搬送転写ベルトに吸着させる吸着部が設けられている。この吸着部は、転写材にバイアス電圧を印加するための吸着ローラと搬送転写ベルトを挟んで吸着ローラに対向する位置に設けられかつ接地されている吸着対向ローラとを備えている。ここで、転写材と搬送転写ベルトとの吸着力をさらに高めるため、吸着ローラから転写材を介して電流経路を形成するようにレジストローラを接地させる構成も考案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２４００２６号公報特開２０００−２１９３５４号公報

特開平１０−２４００２６号公報に記載の従来の金属軸に樹脂やゴムを巻いたバックアップローラは、製造コストが高価であり、しかも高精度に製造することが困難である。また、全体を硬度の高い樹脂で形成した場合は、製造コストが高価になるばかりでなく、軸方向に長い樹脂成形品は製造時にひけ等が生じ、やはり精度が劣る。
特開２０００−２１９３５４号公報に記載の発明では、転写材の抵抗が高い場合、特に両面出力の第２面目の場合は、転写材の搬送方向にはほとんど電流が流れないため、転写材に電荷を付与することができず、転写材と搬送転写ベルトとの吸着不良が生じ、ジャムが発生するなどの問題が発生する。

本発明の課題は、画像形成装置の転写装置に用いられるバックアップローラを安価にかつ高精度に製造できるようにすることにある。また、バックアップローラを接地させることで、転写材と転写ベルトとの吸着不良を抑えることができるようにする。

上記目的を達成するため、本発明は、駆動ローラ及び従動ローラと、前記両ローラの間に掛け渡されて循環する搬送転写ベルトとを有し、前記搬送転写ベルト上に転写材を保持して搬送する転写材搬送機構と、
前記搬送転写ベルトを挟んで各色の画像形成部に対向して配置され、前記画像形成部のトナー画像を前記搬送転写ベルト上の転写材に転写するための複数の転写部と、
を備えた画像形成装置の転写装置において、
前記搬送転写ベルトを支持する金属製のバックアップローラを転写材搬送方向の最上流側に配置された転写部のさらに上流側に配置し、金属よりも高抵抗値を有する半絶縁性軸受部によって前記バックアップローラを回転自在に支持するとともに、前記バックアップローラを前記半絶縁性軸受部を介して接地し、
転写材を前記搬送転写ベルトに吸着させるために転写材にバイアス電圧を印加するための吸着ローラを前記搬送転写ベルトを挟んで前記従動ローラに対向する位置に設けるとともに、前記従動ローラを接地し、前記吸着ローラの下流側に前記バックアップローラを設けたことを特徴とする。

この装置では、搬送転写ベルトが駆動ローラと従動ローラとの間に掛け渡されて循環している。そして、転写材はこの搬送転写ベルト上に保持されて各色の画像形成部及びそれに対応する転写部の間に搬送される。この搬送の間に、各色の画像形成部から転写材上に各色の画像が順次転写されていく。ここで、搬送転写ベルトは、転写部のみではなく、バックアップローラによっても支持されるので、ベルトの弛み等による転写不良を抑えることができる。また、バックアップローラは金属製であるが、軸受部が高抵抗値を有し、バックアップローラはこの軸受部を介して接地されているので、転写部からバックアップローラを介して転写電流がリークするのを抑えることができる。さらに、バックアップローラを金属製とすることによって、安価にかつ高精度に製造することができる。

以上のような本発明では、画像形成装置に転写装置に用いられるバックアップローラを金属製にするとともに、このバックアップローラを支持する軸受部を高抵抗として、バックアップローラを軸受部を介して接地するようにしたので、搬送不良及びそれに起因する転写不良を抑えつつ、バックアップローラを安価にかつ高精度に製造できる。
また、バックアップローラは接地されているため、転写材に電荷を付与する時間を長くさせ、転写材と搬送転写ベルトとの吸着性を高めることができる。

図１は本発明の一実施形態によるタンデム型カラープリンタの概略断面を示している。このカラープリンタ１は、カラー画像形成のための各色の画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂと、各色のトナー容器３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３Ｂと、転写材を搬送する搬送転写ベルト４と、搬送される転写材に各色のトナー画像を転写するための第１〜第４転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ，５Ｂと、画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂに転写材を給紙する給紙機構６と、転写材上に転写されたトナー画像を定着するための定着部７と、排出部８とを有している。また、第１転写ローラ５Ｍの転写材搬送方向上流側には、搬送転写ベルト４を下方から支持するバックアップローラ９が配置されている。

転写材の搬送方向上流側から順に配置された画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー画像を形成するものであり、搬送転写ベルト４に沿って横方向に並べて配置されている。これらの画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂのそれぞれは、像担持体としてのアモルファスシリコン等からなる感光層を有する感光体ドラム１０を有し、各感光体ドラム１０の周囲には帯電器１１、露光器１２、現像装置１３及びクリーニング機構１４が順に配置されている。

搬送転写ベルト４は、駆動ローラ２０と従動ローラ２１との間に掛け渡されて循環駆動されており、給紙機構６から給紙搬送路２２を介して搬送されてきた転写材を吸着してほぼ水平方向に搬送するものである。駆動ローラ２０は、図示しないモータ及び減速機等を含む搬送駆動機構に連結されている。そして、第１〜第４転写ローラ５Ｍ〜５Ｂは、搬送転写ベルト４を介して各画像形成部の感光体ドラム１０に対向するように配置されており、第１〜第３転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃは図示しない昇降機構によって、上方の転写位置と下方の解除位置との間で移動可能となっている。すなわち、転写位置では、各転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃは上方に移動させられ、搬送転写ベルト４上の転写材を感光体ドラム１０に接触させる。一方、解除位置では、各転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃは下方に移動させられ、この場合は搬送転写ベルト４上の転写材と感光体ドラム１０とは離れた状態となる。

給紙搬送路２２は、搬送のガイドとなるガイド部材と、複数のローラ対とから構成されており、この給紙搬送路２２の最も下流側には、トナー画像の形成と転写材の搬送とを同期させるためのレジストローラ対２５が設けられている。そして、このレジストローラ対２５と第１転写ローラ５Ｍとの間には、転写材を搬送転写ベルト４に吸着させるために、転写材の先端部あるいは全面に吸着用のバイアス電圧を印加するための吸着ローラ２６が設けられている。この例では、吸着ローラ２６は、搬送転写ベルト４が掛けられかつ接地された従動ローラ２１の上方に、この従動ローラ２１と対向して配置されており、この従動ローラ２１が、搬送転写ベルト４を挟んで吸着ローラ２６に対向する位置に接地された吸着対向ローラとしての役割を果たしている。

バックアップローラ９は、鉄系の材料を切削加工し、さらにその表面に無電解ニッケルメッキを施して形成された金属製のローラである。そして、このバックアップローラ９は、図２に拡大して示すように、第１転写ローラ５Ｍと従動ローラ２１との間に、第１転写ローラ５Ｍに近接して設けられている。また、バックアップローラ９は、その直径は第１転写ローラ５Ｍの直径よりは小さく形成されており、中心は第１転写ローラ５Ｍの中心より上方に配置されている。ここで、従動ローラ２１は、モノクロモードの時にブラック以外の転写部において像担持体である感光体ドラム１０と搬送転写ベルト４を離間させるために、各転写ローラ５Ｍ〜５Ｂに比較して下方に配置され、このため従動ローラ２１から第１転写ローラ５Ｍに至る搬送路は傾斜している。しかし、第１転写ローラ５Ｍと従動ローラ２１との間にバックアップローラ９が配置され、しかもバックアップローラ９を小径にして第１転写ローラ５Ｍにより近接させ、しかも上方に配置しているので、第１転写ローラ５Ｍの転写ニップ上流側近傍における搬送路がほぼ水平になる。すなわち、搬送転写ベルト４は、バックアップローラ９によって支持された部分から第４転写ローラ５Ｂに至るまでの経路において、ほぼ水平状態に維持される。このため、搬送不良及びそれに起因する転写不良を抑えることができる。

またバックアップローラ９は、図３に示すように、ローラ本体９ａと、ローラ本体９ａの両端に突出して形成された被支持部９ｂとを有している。そして、被支持部９ｂが、軸受３０を介してフレーム３１に回転自在に支持されている。この軸受３０は、半絶縁性の樹脂で形成されており、抵抗値は１×１０^３以上１×１０^７ Ω以下の範囲で設定される。このような構成では、バックアップローラ９は高抵抗値の軸受３０を介してフレーム３１に接地されていることになる。

定着部７は、内部にヒータを有する加熱ローラ及び加熱ローラに押圧される加圧ローラを有している。そして、この定着部７と排出部８との間には排紙搬送路２７が設けられている。排紙搬送路２７は、給紙搬送路２２と同様に、ガイド部材と、複数のローラ対とから構成されている。なお、排出部８は装置の上面に形成されており、定着部７を通過した転写材は排紙搬送路２７を介して上方に搬送され、装置の上面に排出される。

次に画像形成動作について説明する。
まず、カラー画像を転写材上に形成するカラーモードについて説明する。コンピュ−タから印刷デ−タがカラ−プリンタ１に送られてくると、カラ−プリンタ１の制御部でこの印刷デ−タが各色毎の画像デ−タに振り分けられて適宜処理された後、露光器１２に送られる。感光体ドラム１０は帯電器１１によって表面が帯電されており、この感光体ドラム１０に対する露光器１２からの画像デ−タに応じた露光によって、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像が現像装置１３によって現像され、各色のトナ−画像が形成される。

一方、給紙機構６からは転写材が給紙されるが、この転写材はレジストローラ対２５によって一時的に停止させられている。そして、前記のトナ−画像の形成にタイミングを合わせてレジストローラ対２５が駆動され、さらに、吸着ローラ２６によって転写材の先端部に吸着バイアスが印加される。
この転写材は、各色に対応した感光体ドラム１０と第１〜第４転写ロ−ラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ，５Ｂとの間を搬送転写ベルト４に吸着されて順次通過し、各色に対応したトナ−画像が転写材上に重ね合わされて転写され、カラ−トナ−画像が転写材上に形成される。そして、転写材が定着部７を通過する際に熱と圧力の作用で転写材上のカラートナ−画像が定着され、その後、排紙搬送路２７を経由して排紙部８に排出される。

このカラーモードにおいて、色ムラなく正しい色の画像を再現するためには、搬送転写ベルト４上で転写材を弛みなく搬送し、かつ各色の画像形成部２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂにおいて、各転写ローラ５Ｍ〜５Ｂを対応する感光体ドラム１０に対して均一に当接させる必要がある。このような要求に対して、本実施形態では、最も搬送不良の発生しやすい従動ローラ２１と第１転写ローラ５Ｍとの間にバックアップローラ９を設け、搬送転写ベルト４を支持し、第１転写ローラ５Ｍの上流側の搬送面をほぼ水平状態にしているので、転写材は安定した姿勢で転写ニップに送られ、搬送不良及び転写不良を抑えることができる。

また、バックアップローラ９を第１転写ローラ５Ｍより小径にして第１転写ローラ５Ｍに近接して配置し、しかも高剛性の金属で形成しているので、第１転写ローラ５Ｍと搬送転写ベルト４とを十分に圧接することができるとともに、搬送転写ベルト４上の転写材を十分に感光体ドラム１０に圧接することができる。このため、良好な転写を行うことができる。なお、第２転写ローラ５Ｙ以降の部分では、ほぼ同じ高さ位置に配置された複数の転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｂによって、搬送転写ベルト４はほぼ水平状態で循環されるので、搬送不良、転写不良は起こりにくい。

また、吸着ローラ２６にバイアス電圧が印加される際、吸着ローラ２６に対向して設けられている従動ローラ２１及びバックアップローラ９は接地されているため、吸着ローラ２６にバイアス電圧が印加されると、バイアス電流はその大部分が従動ローラ２１に流れることとなるが、一部が転写材を介してバックアップローラ９に流れることとなる。したがって、転写材に電荷を印加する時間が長くなり、転写材に印加する電荷の量が多くなるため、転写材と搬送転写ベルト４との吸着性を高めることができる。

また、バックアップローラ９を金属製にしているので、転写電流がこのバックアップローラ９からフレーム３１を介してアースされる（リークする）おそれがある。しかし、この実施形態では、バックアップローラ９をフレーム３１に支持している軸受３０を半絶縁性（抵抗値＝１×１０^３以上１×１０^７ Ω以下）にしているので、転写電流のリークを抑えることができる。なお、軸受３０を、前記抵抗値を超えるような絶縁材料で形成すると、バックアップローラ９に電荷が溜まり、ついには放電して転写不良が生じるおそれがある。さらには放電によって生じる電波によって装置の制御に異常が生じ、装置がロック状態（動作不能状態）になる場合がある。この場合には一度装置の電源を切った後、再度電源を入れてから再度画像形成を行う必要がある。したがって、抵抗値は１×１０^７ Ω以下に設定するのが好ましい。

一方、モノクロ画像を形成するモノクロモードでは、給紙機構６から給紙搬送路２２を介して搬送されてきた転写材は、吸着ローラ２６において全面に吸着バイアスが印加される。また、このモノクロモードでは、図示しない昇降機構によってブラック以外の第１〜第３転写ローラ５Ｍ，５Ｙ，５Ｃが下降させられて解除位置に位置している。したがって、搬送転写ベルト４によって搬送される転写材は、ブラック以外の感光体ドラム１０には接触せず、ブラックの感光体ドラム１０のみからブラックのトナー画像が転写される。すなわち、ブラック転写部５Ｂと吸着ローラ２６との間で搬送転写ベルト４は支持されておらず、搬送転写ベルト４が傾斜することとなり、吸着搬送不良が発生しやすい。ここでは、モノクロ画像形成モード時において、接地されているバックアップローラ９は搬送転写ベルト４に接触するように配置しているため、バックアップローラ９により転写ベルト４を支持することとなり、転写材の搬送性を高めることができる。また、吸着ローラ２６に対向して設けられている従動ローラ２１及びバックアップローラ９は接地されているため、吸着ローラ２６にバイアス電圧が印加されると、バイアス電流はその大部分が従動ローラ２１に流れることとなるが、一部が転写材を介してバックアップローラ９に流れることとなる。したがって、転写材に電荷を印加する時間が長くなり、転写材に印加する電荷の量が多くなるため、転写材と搬送転写ベルト４との吸着性を高めることができる。

この実施形態では、感光体ドラム１０としてアモルファスシリコン感光体を感光層として有するものを用い、搬送転写ベルト４として材質が導電化処理したポリフッ化ビニリデン（体積抵抗率：１０^１１Ω・ｃｍ）である搬送転写ベルト４を、転写ロ−ラ５Ｍとして、材質が導電化処理したエピクロルヒドリンゴム（直径１５ｍｍ、体積抵抗率１０^６．６ Ω・ｃｍ）である転写ロ−ラを、バックアップロ−ラ９として、ＳＵＳ３０４製で直径１０ｍｍのバックアップロ−ラを用い、転写ロ−ラ５Ｍとバックアップロ−ラ９の中心間距離を４５ｍｍ、転写ロ−ラ５Ｍに印加する転写バイアスを定電流制御（１５μＡ、電圧値では１．０〜１．５ｋＶ）し、導電性樹脂製（ベアリング内蔵）のバックアップロ−ラ９の軸受９ｂの抵抗値を１０^３〜１０^７ Ωとしたところ良好な結果が得られた（表１参照）。バックアップロ−ラ９の軸受９ｂの抵抗値が８×１０^１ Ωであると、転写電流がバックアップロ−ラ９経由で流れ出す影響を受けるため、特にマゼンタトナ−の転写不良が生じ色調が所望するものと異なる画像が得られた。またバックアップロ−ラ９の軸受９ｂの抵抗値が２×１０^９ Ωであると、特に連続して通紙した場合に、バックアップロ−ラ９に電荷がたまってしまうことにより、バックアップロ−ラ９と搬送転写ベルト４等との間で放電が生じたり装置のロック（機能停止）という現象が発生した。バックアップロ−ラ９の軸受９ｂの抵抗値を１０^３〜１０^７ Ωはアモルファスシリコン感光体を感光層として有する感光体ドラム１０に適応した体積抵抗値が１０^１０〜１０^１５Ω・ｃｍの転写搬送ベルト４を用いる場合に特に有効である。

「本実施形態の効果」
このような実施形態では、バックアップローラ９を金属製とすることによって、搬送不良及び転写不良を抑えることができるとともに、従来の金属＋樹脂で形成する場合に比較して製造コストを抑えることができる。また、バックアップローラ９を金属製とすることによる転写電流のリークを、軸受部を半絶縁性とすることによって抑えることができる。また、バックアップローラ９を転写ローラよりも小径にして転写ローラ、すなわち転写ニップ位置に近接して配置しているので、より転写不良を抑えることができる。

また、バックアップローラ９は接地されているため、転写材に電荷を付与する時間を長くさせ、転写材と搬送転写ベルト４との吸着性を高めることができる。
［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、バックアップローラを第１転写ローラ５Ｍの上流側にのみ配置したが、各転写ローラの従流側に同様のバックアップローラを配置しても良い。この場合は、転写不良をより抑えることができる。

（ｂ）前記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタを例にとったが、カラー複写機等の他の画像形成装置にも適用することができるのは当然である。

本実施形態が採用されたカラープリンタの概略断面構成図。前記カラープリンタの一部拡大断面図。前記カラープリンタのバックアップローラの軸受部を示す図。

符号の説明

１カラープリンタ
２Ｍ，２Ｙ，２Ｃ，２Ｂ画像形成部
４搬送転写ベルト
５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ，５Ｂ転写ローラ
９バックアップローラ
１０感光体ドラム
２０駆動ローラ
２１従動ローラ
２６吸着ローラ
３０軸受部

Claims

駆動ローラ及び従動ローラと、前記両ローラの間に掛け渡されて循環する搬送転写ベルトとを有し、前記搬送転写ベルト上に転写材を保持して搬送する転写材搬送機構と、
前記搬送転写ベルトを挟んで各色の画像形成部に対向して配置され、前記画像形成部のトナー画像を前記搬送転写ベルト上の転写材に転写するための複数の転写部と、
を備えた画像形成装置の転写装置において、
前記搬送転写ベルトを支持する金属製のバックアップローラを転写材搬送方向の最上流側に配置された転写部のさらに上流側に配置し、金属よりも高抵抗値を有する半絶縁性軸受部によって前記バックアップローラを回転自在に支持するとともに、前記バックアップローラを前記半絶縁性軸受部を介して接地し、
転写材を前記搬送転写ベルトに吸着させるために転写材にバイアス電圧を印加するための吸着ローラを前記搬送転写ベルトを挟んで前記従動ローラに対向する位置に設けるとともに、前記従動ローラを接地し、前記吸着ローラの下流側に前記バックアップローラを設けたことを特徴とする画像形成装置の転写装置。