JP2003270974A

JP2003270974A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003270974A
Application number: JP2002074665A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nakada; 俊行仲田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】中間転写ベルト体の外周面の線速が寸法精度や
弾性変形によってばらついたり、バックアップローラと
２次転写ローラのニップ面にずれが生じたとしても、良
好に２次転写することができる画像形成装置を提供す
る。【解決手段】中間転写ベルト体３をドライブローラ３
ａ、テンションローラ３ｂ、およびバックアップローラ
３ｃ、３ｄ、３ｅによって張設する。２次転写は、バッ
クアップローラ３ｄおよび２次転写ローラ４によって行
われ、２次転写部に搬送される中間転写ベルト体３は、
バックアップローラ３ｃ、３ｄ、および３ｅによって略
平面状を形成するように保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ＦＡ
Ｘ、あるいは複写機等の電子写真方式の画像形成装置に
関するものであり、特に、感光体上に形成されたトナー
像を複数のローラにより張設された中間転写ベルト体上
に１次転写し、中間転写ベルト体上に形成されたトナー
像を、バックアップローラとバックアップローラに対向
して配設する転写ローラにより、中間転写ベルト体を所
定の圧力で用紙に圧接させて用紙上に２次転写する画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感光体上に形成されたトナー像を
ベルト状で構成される中間転写ベルト体に一次転写して
保持し、後に中間転写ベルト体から用紙上に２次転写す
ることで画像を得る画像形成装置が提供されている。こ
のような中間転写ベルト体を備えた画像形成装置として
は、例えばカラープリンタなどで用いられている。

【０００３】例えば、図１０に示すように、感光体ドラ
ム１１ａ〜１１ｄおよび１次転写ローラ１２ａ〜１２ｄ
により挟持された中間転写ベルト体１３は、シリコンゴ
ムなどの弾性体のシートが用いられ、ドライブローラ１
３ａ、バックアップローラ１３ｃ、およびテンションロ
ーラ１３ｂによって張設され、ベルト状に構成されてい
る。

【０００４】２次転写部は、１対のバックアップローラ
１３ｃおよび２次転写ローラ１４によって構成される。
搬送されてきた用紙Ｐは、中間転写ベルト体１３と２次
転写ローラ１４の間に搬送され、バックアップローラ１
３ｃの圧接圧と２次転写ローラ１４に印加されたバイア
ス電圧により力学的および電気的に転写される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような図１０に示
すような画像形成装置では、図１１に示すように、中間
転写ベルト体１３はバックアップローラ１３ｃに従属し
て円弧状に変形し、この変形により、中間転写ベルト体
１３の外周面における線速度Ｖは、円弧状に変形した部
分の線速度Ｖ_ABと比較して小さくなっている（すなわ
ち、Ｖ_ABの部分が形状により小さくなっていく）。具体
的に、中間転写ベルト体１３の厚さをｔ[mm]、バックア
ップローラ１３ｃの外径をＲ[mm]、中間転写ベルト体１
３のドライブローラ１３ａの回転数をω[rad/s]とする
と、線速度は次式で表わせる。

【０００６】Ｖ＝Ｒω ・・・（１）Ｖ_AB＝（Ｒ＋ｔ）ω ・・・（２）この２式を比較して、中間転写ベルト体１３の厚さｔ[m
m]の影響によって中間転写ベルト体１３の外周面におけ
る線速度Ｖと円弧状に変形した部分の線速度Ｖ _ABとが異
なっていることは明らかである。

【０００７】ここで、中間転写ベルト体１３の厚さｔ[m
m]は寸法精度として、例えば６±０．０５[mm]の精度と
なる。この場合、最大でｔは０．１[mm]のばらつきが生
じることとなる。このばらつきによって式（２）中のｔ
の値が変化するため、線速度Ｖ_ABもばらつくことにな
る。線速度Ｖ_ABのばらつきは、線速度Ｖ_ABが中間転写ベ
ルト体１３の外周面に保持されたトナー像を用紙Ｐに転
写する転写速度であるので、この転写速度がばらつくこ
とによって、画像形成面の転写倍率不良（カラープリン
タにおいては色ずれ、すなわち色再現性不良）が生じる
という重大な問題があった。

【０００８】また、中間転写ベルト体１３は、図１２に
示すように、ドライブローラ１３ａ、バックアップロー
ラ１３ｃ、およびテンションローラ１３ｂによって張設
されるため、力のつりあいからベクトル１３ａ’、１３
ｂ’、および１３ｃ’のような力が作用すると考えられ
る。かかる力は、弾性体である中間転写ベルト体１３
を、図１３に示すように弾性変形させる。図１３に示す
矢印の領域Ａにおいて、中間転写ベルト体１３の弾性変
形が生じていると仮定すると、領域Ａでの中間転写ベル
ト体１３の厚みｔを、バックアップローラ１３ｃの回転
角度方向成分θでの厚みｔをｔ（θ）として表現する
と、この領域Ａでの中間転写ベルト体１３の外周面の線
速度Ｖ_Aは、あるバックアップローラの回転角度θにお
いて次式のように表される。

【０００９】Ｖ_A＝｛Ｒ＋ｔ（θ）｝ω ・・・（３）この式（３）により、領域Ａにおける線速度は一定では
ないことが明らかである。ここで、図１４に示すよう
に、２次転写ローラ１４が組立て精度の関係で、バック
アップローラ１３ｃに対してある角度で傾きが生じた場
合を仮定する。図１４において、１４ｂが傾きが生じて
いない状態であり、１４aが端部Ｂ部分で傾きが生じて
いる状態を示す図である。

【００１０】２次転写ローラ１４が図１４の１４ｂのよ
うに傾いている場合において、２次転写ローラ端部Ａと
端部Ｂにおけるバックアップローラ１３ｃとの位置関係
は、図１５に示すようなずれが生じることになる。図１
５において、端部Ａは実線、端部Ｂは点線で表されてい
る。

【００１１】このずれの影響により、２次転写ローラ１
４とバックアップローラ１３ｃとのニップ面は、図１６
に示すように、端部Ａのニップ面はＡＢ間であり、端部
Ｂのニップ面はＣＤ間であるとすると、端部Ａと端部Ｂ
において差異が生じている。この状態において、中間転
写ベルト体１３の厚みｔもA点での厚みをｔ_A、D点での
厚みをｔ_Dとし、両者を比較しても判るように端部Ａと
端部Ｂにおいて差異が生じる。この時、中間転写ベルト
体１３の線速度は式（２）で示したように厚みｔの項が
あることから、端部ＡとＢにおいて線速度の差異も生じ
ていることになり、上述の理由から転写倍率不良が生じ
るというカラー再現性を阻害する致命的な問題があっ
た。

【００１２】また、図１０に示す画像形成装置では、１
対のバックアップローラ１３ｃおよび２次転写ローラ１
４によって構成される２次転写部において、中間転写ベ
ルト体１３に保持されたトナー像を用紙Ｐに転写する際
の転写効率は２次転写部の一対のローラに完全に依存し
ており約８０％程度とも言われており、転写されなかっ
たトナーは廃棄トナーとして廃棄されるが、転写効率が
悪化するということは元のトナー像を転写できていない
ことであるために、さらに転写効率を向上させる必要が
あるという問題があった。

【００１３】また、図１０に示すような画像形成装置の
ような２次転写部（バックアップローラ１３ｃと２次転
写ローラとのニップ部）への搬送方法と搬送路では、搬
送された用紙Pはある角度をもった状態で運動する中間
転写ベルト体１３に入射するため、用紙Pの反り等によ
る変形などによって２次転写部前において搬送不良を引
き起こすという問題があった。

【００１４】図１７に示すように、中間転写ベルト体１
３のトナー像が保持された外周面は、外周線速Ｖ_2aにて
図の矢印方向に運動している。用紙Ｐは搬送路1６を通
過してバックアップローラ１３ｃにより圧接された中間
転写ベルト体１３と２次転写ローラ１４の間を用紙Ｐが
搬送される。この時、用紙Ｐはある速度Ｖ_2dで中間転写
ベルト体１３に対してある角度θで入射する。

【００１５】ここで、用紙Ｐが２次転写部に搬送給紙さ
れる直前の様子について図１８の拡大図で示すように、
搬送される用紙Ｐに反り等の変形がなければＰ’の点線
で示すような入射によって用紙Ｐが２次転写部に搬送さ
れる。しかし、用紙Ｐに反り等変形が生じた場合、例え
ば、Ｐ’’の実線のような入射がなされると、用紙Ｐは
中間転写ドラム体１３が線速度Ｖで運動しているために
接触摩擦によって線速度Ｖの方向とは反対方向に用紙が
折れ曲がり、そのまま２次転写部に搬送されて搬送不良
が生じたり、直角に近い角度で中間転写ベルト体１３に
接触することによる座屈で用紙Ｐが変形してしまうとい
う問題があった。これらは、紙詰まりを起こすことで画
像形成プロセスが停止してしまったり、排紙できたとし
ても耳おれなどが用紙Ｐに形成されるなどの問題があっ
た。なお、用紙Ｐの反り等は、中間転写ベルト体１３が
２次転写部とのなす角φがあることからさらに反りの影
響を誇張することになっている。

【００１６】また、図１９に示すような搬送経路を設定
したとしても、今度は２次転写ローラ１４に対する角度
が問題となり、かつ画像形成装置の各ユニットの配置の
問題なども生じてしまう。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題に鑑み
てなされたものであり、感光体上に形成されたトナー像
を複数のローラにより張設された中間転写ベルト体上に
１次転写し、該中間転写ベルト体上に形成されたトナー
像を、前記ローラの１つであるバックアップローラと該
バックアップローラに対向して配設する転写ローラによ
り、中間転写ベルト体を所定の圧力で用紙に圧接させて
用紙上に２次転写する画像形成装置において、前記バッ
クアップローラを略直線状に複数個配列させて中間転写
ベルト体が略平面状を形成し、該略平面状に前記転写ロ
ーラを圧接する画像形成装置としたものである。

【００１８】さらに、前記転写ローラを複数個配列し、
前記転写ローラごとに印加するバイアス電圧を設定可能
としたり、前記略平面状に用紙を搬送する搬送路を、前
記略平面状と略平行となるように形成する画像形成装置
とすることがより好ましいものとなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である図面
を用いて説明する。図１は、本発明の画像形成装置を示
す図であり、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シ
アン）、Ｋ（ブラック）毎にトナー像を形成する感光体
ドラム１ａ〜１ｄ、および中間転写ベルト体３への１次
転写を行う１次転写ローラ２ａ〜２ｄを形成し、各色毎
に中間転写ベルト体３に１次転写を行う。中間転写ベル
ト体３はドライブローラ３ａ、テンションローラ３ｂ、
および本発明の特徴とする３つのバックアップローラ３
ｃ、３ｄ、３ｅによって張設される。２次転写は、バッ
クアップローラ３ｄおよび２次転写ローラ４によって行
われる。２次転写部に搬送される中間転写ベルト体３
は、バックアップローラ３ｃ、３ｄ、および３ｅによっ
て略平面状を形成するように保持される。５ａ，５ｂ
は、レジストローラ対である。

【００２０】図２は、この２次転写部を拡大した図であ
り、中間転写ベルト体３は略直線状の面に保持されるた
めに、例え寸法精度のばらつきで中間転写ベルト体３の
厚みｔに変化があったとしても、線速は略平面状におい
て、Ｖ＝Ｒω で表されるので、線速の変化がない。また、２次転写部
における中間転写ベルト体３の弾性変形は図３に示すよ
うに、中間転写ベルト体３に作用する力ベクトルは２次
転写部に直接影響を及ぼさない領域と方向に生じるため
に、従来技術における弾性変形は生じることはなく、線
速は２次転写部において変化が少なくなる。そして、例
え上述したような組立て不良によるニップ面のずれが生
じたとしても、その線速の差は少なくなる。すなわち、
バックアップローラを複数個配列することにより、２次
転写部における線速を一定に保つことが可能となり、従
来技術における転写倍率不良は発生せず、良好な印字を
行えるようになる。ここで、複数個配列せずに板状を形
成するローラで対応しようとした場合は、転写部に対し
て直線保持することを考えるとソリが発生するために、
本発明のように複数の円柱形ローラを配列する必要があ
る。

【００２１】また、他の実施例として、図４に示すよう
に、バックアップローラ３ｆと３ｇまたはそれらの間に
複数のローラを配列し、かつ２次転写ローラ４ａと４ｂ
またはそれらの間に複数のローラを配列してバックアッ
プローラと２次転写ローラとで複数の転写ローラ対を形
成することにより、２次転写を複数回行え、画像形成装
置の機能を喪失することがなく、長寿命運転が可能とな
る。また、複数個の２次転写ローラにおけるバイアス電
圧を各個別に設定することにより、例えば、バイアス電
圧を第１の２次転写ローラ４ａと第２の２次転写ローラ
４ｂとで変化させて転写特性を変化させることも可能と
なる。このように、中間転写ベルト体３は２次転写部に
おいて略平面状に保持されるので、転写域ＡＢ間におい
て、その用紙Ｐへの圧接圧Ｐ_ABをほぼ一定圧に保持する
ことが可能となり、転写域ＡＢ間に２次転写ローラを配
置することで、ほぼ同一圧接圧力による転写が可能とな
り、略平面状を形成することで、一定線速を保つことが
できる。よって、転写域ＡＢ間をはみださない範囲で２
次転写ローラを複数個配置しても、転写の圧接圧や線速
は各転写部によって変化しないほぼ一定条件を満たすこ
とができる。これによって実質的に転写回数を増やすこ
とができるため、従来の一対のローラによる２次転写方
式よりも転写効率を上げることが可能になる。

【００２２】図５は、３個のバックアップローラ３ｃ，
３ｄ，３ｅ、２個の２次転写ローラ４ａ，４ｂを形成し
た画像形成装置を示すが、中間転写ベルト体３に作用す
る力ベクトルはＶ３ａ、Ｖ３ｂ、Ｖ３ｃ、Ｖ３ｅのよう
に力はつりあっている。ここで、転写域ＡＢ間は平面状
になっているため、この領域での用紙への圧接圧がほぼ
一定となる。これは２次転写ローラ４ａ，４ｂが一般に
スポンジ状の弾性体であり、中間転写ベルト体３への作
用力が少ないこと、また両端部バックアップローラ３
ｃ、３ｅ間の補助ローラともいうべきバックアップロー
ラ３ｄによって支点が増えること等による。

【００２３】また、図６に示すように、転写域ＡＢ間で
は、中間転写ベルト体３の外周線速Ｖが一定である。こ
れは、転写域ＡＢ間では中間転写ベルト体３が曲げなど
により変形せず、略平面状に保たれているからである。
これにより、転写域ＡＢ間内に配置された２次転写ロー
ラに関しては、そのニップ部は幾何学的、力学的にほぼ
同一な状態を満足できると考えられる。

【００２４】また、第１の２次転写ローラ４ａと第２の
２次転写ローラ４ｂがあるため、第１の２次転写ローラ
４ａに対してバイアス電圧の印可不良が発生した場合、
第２の２次転写ローラ４ｂによって転写を補うことがで
き、画像形成装置の転写機能の長寿命化が期待できる。
しかも、第１の２次転写ローラ４ａと第２の２次転写ロ
ーラ４ｂに印加されるバイアス電圧を異なるものとする
ことで、転写特性を変化させることも可能であり、用紙
Ｐの変化や環境によって適切な転写特性を選択すること
もできるようになる。

【００２５】さらに、本発明の他の実施例について図７
および図８を用いて説明する。中間転写ベルト体３を張
設する３個のバックアップローラ３ｃ、３ｄ、３ｅを図
に示すように略直線状に配置することで中間転写ベルト
体３を略直線状の面に保持し、２次転写ローラ４をバッ
クアップローラ３ｄに対向する位置に配設し、２次転写
部前に搬送路６を設ける。

【００２６】この搬送路６を拡大した図面が図８であ
り、中間転写ベルト体３は線速度Ｖにて運動しており、
用紙Ｐは２次転写部に用紙を搬送するに最適な角度αを
持つ搬送路６に沿って搬送され、中間転写ベルト体３に
対してほぼ平行を保ったまま２次転写部に搬送されるよ
うにしている。

【００２７】このような構成により、中間転写ベルト体
３に対して用紙Ｐがほぼ平行に搬送されるために、用紙
Ｐに反り等の変形が伴っていたとしても、中間転写ベル
ト体３と搬送される用紙Ｐがなす角度は従来技術で述べ
た機構におけるその角度よりも小さくなるため、用紙Ｐ
の中間転写ベルト体３による変形等が生じる可能性が小
さくなる。

【００２８】また、図９に示すように、２個のバックア
ップローラ３ｈおよび３ｉを略直線状に配列して中間転
写ベルト体３を略平面状に保持し、２次転写ローラ４を
搬送されてくる方向（搬送方向上流側）に近づけること
で搬送路６の壁を中間転写ベルト体３の略直線状部下に
配置することなく設定でき、かつ中間転写ベルト体３と
搬送される用紙Ｐがなす角度を平行に近づけることが可
能となる。

【００２９】このような搬送路により、２次転写部に搬
送される用紙Ｐが２次転写前の中間転写ベルト体３に入
射する際に、略平行に入射するために、中間転写ベルト
体３と用紙Ｐとの入射角度による座屈などの用紙変形は
生じることがなく、搬送不良や印刷物の不良の発生をな
くすことができるようになる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、バックアップローラを略直線状に複数個
配列させて中間転写ベルト体が略直線状となる面を形成
し、略直線状となる面に転写ローラを圧接することによ
り、中間転写ベルト体の外周面の線速が寸法精度や弾性
変形によってばらついたり、バックアップローラと２次
転写ローラのニップ面にずれが生じたとしても、良好に
２次転写することができる画像形成装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置を示す図である。

【図２】図１の２次転写部近傍を示す拡大図である。

【図３】図１の中間転写ベルト体３を示す図である。

【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図５】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図６】図５の２次転写部近傍を示す拡大図である。

【図７】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図８】図７の２次転写部近傍を示す拡大図である。

【図９】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す図で
ある。

【図１０】従来の画像形成装置を示す図である。

【図１１】図１０のバックアップローラ近傍を示す拡大
図である。

【図１２】図１２の中間転写ベルト体を示す図である。

【図１３】図１０のバックアップローラ近傍を示す拡大
図である。

【図１４】図１０の転写ローラを示す図である。

【図１５】図１０の２次転写部近傍を示す拡大図であ
る。

【図１６】図１０の２次転写部近傍を示す拡大図であ
る。

【図１７】従来の画像形成装置を示す図である。

【図１８】図１７の２次転写部近傍を示す拡大図であ
る。

【図１９】従来の画像形成装置の２次転写部近傍を示す
図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ、１１ａ〜１１ｄ：感光体ドラム２ａ〜２ｄ、１２ａ〜１２ｄ：１次転写ローラ３、１３：中間転写ベルト体３ａ、１３ａ：ドライブローラ３ｂ、１３ｂ：テンションローラ３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、１３ｃ：
バックアップローラ４、４ａ、４ｂ、１４、１４ａ、１４ｂ：２次転写ロー
ラ５ａ、５ｂ：レジストローラ６、１６：搬送路Ｐ：用紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成されたトナー像を複数のロ
ーラにより張設された中間転写ベルト体上に１次転写
し、該中間転写ベルト体上に形成されたトナー像を、前
記ローラの１つであるバックアップローラと該バックア
ップローラに対向して配設する転写ローラにより、中間
転写ベルト体を所定の圧力で用紙に圧接させて用紙上に
２次転写する画像形成装置において、前記バックアップローラを略直線状に複数個配列させて
中間転写ベルト体に略平面状を形成し、該略平面状の位
置に前記転写ローラを圧接することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記転写ローラを複数個配列し、前記転写
ローラごとに印加するバイアス電圧を設定可能とするこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記略平面状に用紙を搬送するための搬送
路を、前記略平面状と略平行となるように形成すること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。