JP2003302841A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルト状像担持体上画像を転写部材により紙
上に転写する画像形成装置に於て、上記転写工程に伴い
発生する爆発画像及び紙の分離不良を防止する。 【解決手段】 ベルト状像担持体状画像を転写部材によ
り紙上に転写する画像形成装置に於て、紙が転写ニップ
に挿通された時に、紙が接触する前記像担持体の領域内
に、ベルト状像担持体の張架ローラを２本以上備えてい
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この装置は、特に複写機・プ
リンタ・ファックス等の画像形成装置、即ち電子写真一
静電記録等の適宜の画像形成プロセス手段により形成し
たトナー画像を、記録材面に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】図８は、従来の電子写真画像形成装置の
概略断面図である。

【０００３】本構成は像担持体として第１色目：イエロ
ー、第２色目：マゼンタ、第３色目：シアン、第４色
目：ブラックの、それぞれの色トナーに対応した感光ド
ラム１１ａ−１１ｄを有しており、中間転写ベルト１は
上記各感光ドラム１１ａ−１１ｄにそれぞれの１次転写
部で接触している。

【０００４】中間転写ベルト１としては、体積抵抗率で
１ｅ８−１ｅ１２Ω・ｃｍのものが好ましく、ウレタン
系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹
脂のものや、シリコーンゴムやヒドリンゴム等の弾性材
料、またこれらにカーボンや導電粉体を分散させ抵抗調
整を行ったもの等を用いることができる。

【０００５】本例ではポリイミドにカーボンを分散させ
て体積抵抗率を１ｅ９Ω・ｃｍに調整した厚み０．１ｍ
ｍの単層の無端状ベルトを中間転写ベルト１としてい
る。

【０００６】中間転写ベルト１は図８にあるように、中
間転写ベルト１に内包される駆動ローラ１ａ、転写対向
ローラ１ｂ、支持ローラ１ｃのいずれもφ４０の３本の
ローラに懸架されている。

【０００７】中間転写ベルト１の張力としては材質にも
よるが、伸び率が１％以内になるように設定して、中間
転写体の破断や永久歪みが発生しないようにするのが望
ましく、本例では１５０Ｎの荷重がかかるように設定し
てある。

【０００８】各１次転写部には中抵抗（体積抵抗率１ｅ
４−１ｅ７Ω・ｃｍ）の弾性材を芯金に被覆した１次転
写ローラ１５ａ−１５ｄが、中間転写ベルト１を挟んで
感光ドラム１１ａ−１１ｄと対向して配置してある。

【０００９】２次転写ローラ２は中抵抗（体積抵抗率１
ｅ６−１ｅ９Ω・ｃｍ）の抵抗値を有するＥＰＤＭ発泡
層で芯金を被覆したもので、転写対向ローラ１ｂに対向
する位置に中間転写ベルト１及び記録材を挟んで当接・
離間可能な状態で配置してある。

【００１０】以下本装置の画像形成過程とともに動作を
説明する。

【００１１】感光ドラム１１ａは矢印方向に所定のプロ
セススピード（ここでは０．１１７ｍ／ｓ）で回転し、
一次帯電器１２ａにより一様に帯電され、ホストコンピ
ュータより送られた画像情報信号により変調されたスキ
ャナー１３ａからのレーザー光で、静電潜像を作成され
る。

【００１２】レーザ一光の強度及び照射スポット径は画
像形成装置の解像度及び所望の画像濃度によって適正に
設定されており、感光ドラム１１ａ上の静電潜像はレー
ザ一光が照射された部分は明部電位ＶＬ（一１５０Ｖ）
に、レーザ一光が未照射の部分は一次帯電器１２ａで帯
電された暗部電位ＶＤ（一５５０Ｖ）に保持されること
によって形成する。

【００１３】静電潜像は感光ドラム１１ａの回転によ
り、現像器１４ａとの対向部に達し、同一極性（本例で
はマイナス極性）に帯電されたトナーが、不図示の現像
バイアス源による現像電界の作用により、供給されて顕
像化される。

【００１４】本件に於ける現像バイアスは、直流成分：
−４００Ｖ、交流成分：１．５ｋＶｐｐ、３ｋＨｚ、矩
形波、からなる、直流電圧に交流電圧を重畳したバイア
スである。

【００１５】フルカラー画像形成においては各色に対応
した感光ドラム１１ａ〜１１ｄについて同様にトナー像
が形成され、各１次転写ニップにおいて中間転写体であ
る中間転写ベルト１上に順次１次転写され、多色画像を
形成する。

【００１６】中間転写ベルト１は、矢印方向に不図示の
駆動装置により、各感光ドラム１１ａ−１１ｄと所定の
プロセススピード（ここでは０．１１７ｍ／ｓ）で同期
回転している。

【００１７】中間転写ベルト１と感光ドラム１１ａ〜１
１ｄの形成する各１次転写ニップでは、中間転写ベルト
１の背面に接している１次転写ローラ１５ａ〜１５ｄに
印加されるトナーと逆極性のバイアス（ここでは＋５０
０Ｖ）によって、１次転写ニップ域に形成された電界に
よりトナー像は１次転写される。

【００１８】中間転写ベルト１が感光ドラム１１ｄとの
１次転写ニップを通過した段階でフルカラー画像が中間
転写ベルト１上に担持され、１次転写工程は完了する。

【００１９】一方トナー像の１次転写を終えた感光ドラ
ム１１ａ〜１１ｄの表面は、ドラムクリーニング装置１
６ａ〜１６ｄにより１次転写残トナーなどを除去される
ことで清浄化され、次の画像形成工程に備える。

【００２０】ドラムクリーニング装置１６ａ−１６ｄに
より除去された廃トナーは、各々のドラムクリーニング
装置に近接した廃トナーボックス１７ａ−１７ｄに回収
される。

【００２１】次に不図示の給紙手段より記録材Ｐが１枚
取り出され、２次転写ニップ域に挿通される。この時、
２次転写ローラ２にはトナーと逆極性のバイアス（ここ
では＋２ｋＶ）が印加され、トナー像は中間転写ベルト
１から記録材Ｐに転写される。

【００２２】２次転写ニップ域を出た未定着カラー像を
載せた記録材Ｐは、定着装置１８に到達し、加熱・加圧
されて永久定着像が得られる。

【００２３】トナー像を記録材Ｐに転写し終えた中間転
写ベルト１の表面は、ウレタンゴムからなる中間転写体
クリーニングブレード１９によって２次転写後の残トナ
ーがクリーニングされる。クリーニングされたトナー
は、中間転写体廃トナーボックス２０に回収される。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述した中間転写ベル
トを用いた画像形成装置では、２次転写行程において以
下のような問題が発生することが知られている。 １）転写材上に転写されたトナーが、トナー同士の反発
カにより転写材上で飛び散ることにより、画像不良（以
下「爆発画像」と呼ぶ）が発生する。図２（ａ）に「爆
発画像」の発生の様子を図２（ｂ）に「爆発画像」の模
式図を挙げる。転写材Ｐ上のトナーＴがトナー同士の静
電的な反発カにより、本来トナーがいないはずの転写材
Ｐ上の領域にトナーＴが移動してしまい、本来の画像
（図２（ｂ）では正方形）の周りにトナーが飛び散った
ような画像不良が発生してしまう。

【００２５】２）２次転写転写ニップでの転写材への付
与電荷に起因する、転写材が中間転写ベルトヘ静電吸着
する事で、転写材が定着器に搬送されなくなってしまう
ことの発生（以下、中間転写ベルトからの転写材の「分
離不良」と呼ぶ）。

【００２６】そこで、本発明は、「爆発画像」と「分離
不良」の抑制を達成し、さらに不安定な転写材搬送に起
因する画像不良の発生の防止を達成する、画像形成装置
を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は上記問題
に鑑み、複数の張架ローラにより張架されたベルト状の
像担持体上の画像を、転写材上に転写する画像形成装置
において、「爆発画像」と「分離不良」を抑制し、さら
に不安定な転写材搬送に起因する画像不良の発生防止を
達成することである。

【００２８】上記目的を達成するために、本発明に於い
ては以下の構成を採る。

【００２９】１）前記像担持体を挟んで前記張架ローラ
と当接離間可能に設置された転写部材と、前記像担持体
を挟んで前記張架ローラと前記転写部材が当接すること
により形成される転写ニップに前記転写材が挿通され
て、前記像担持体上から前記転写材上への画像の転写が
行われ、前記転写材が前記転写ニップに挿通された時に
前記転写材が接触する前記像担持体の領域内に、前記張
架ローラを２本以上備えていることを特徴とする。これ
により、「爆発画像」の発生が抑制される。

【００３０】２）転写材が前記転写ニップに挿通された
時に前記転写材が接触する前記像担持体の領域に、備わ
っている２本以上の前記張架ローラのうち、前記転写ニ
ップの下流端部に於ける前記像担持体表面の接線と、前
記像担持体の移動方向に沿って最下流に位置する張架ロ
ーラと前記最下流に位置する張架ローラの上流側に隣接
する張架ローラ間に張架される前記像担持体の張架部の
為す角度θが、 ０°≦θ≦２５°、 であることを特徴とする、これにより、「爆発画像」の
発生が抑制され、さらに不安定な転写材搬送に起因する
画像不良の発生防止が達成される。

【００３１】３）転写材が前記転写ニップに挿通された
時に前記転写材が接触する前記像担持体の領域に、備わ
っている２本以上の前記張架ローラのうち、前記像担持
体の移動方向に沿って最下流に位置する張架ローラの外
径Ｄが、 ７ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍ、 であることを特徴とする。

【００３２】これにより、「爆発画像」の発生と「分離
不良」の発生が共に抑制される。

【００３３】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）図１は本発明の
特徴を示すフルカラーの電子写真画像形成装置の概略断
面図である。

【００３４】図１に於いて、上記従来例で説明した部分
については、その説明を省略する。

【００３５】ここで、本実施例に於ける中間転写べルト
の張架ローラ構成について述べる。

【００３６】図３に中間転写ベルトと転写ローラ付近の
構成図を挙げる。本実施例においては、転写対向部は、
２本の転写対向ローラにより構成されている。上流側転
写対向ローラ１ｂ１（φ４０）と下流側転写対向ローラ
１ｂ２（φ４０）である。転写ローラは、上流側転写対
向ローラ１ｂ１に中間転写べルトを挟んで当接してい
る。

【００３７】以下に、本実施例の張架ローラ構成の効果
について説明する。

【００３８】本発明者は、図８の従来例に挙げた装置
（転写対向ローラ１ｂが１本の構成）を用いて、「爆発
画像」を防止するための検討を行った。

【００３９】本発明者は、従来例に挙げた装置（転写対
向ローラ１ｂが１本の構成）を用いて、２次転写ニップ
を抜けた転写材を、転写後規制部材２１１により中間転
写べルトに長く沿うように規制して、２次転写ニップの
下流に於ける転写材の中間転写べルトヘの巻き付き量Ｌ
１を増やすことで「爆発画像」が良化する事を確認し
た。

【００４０】図４に転写材の上記巻き付き量Ｌ１を説明
する図をあげる。

【００４１】上記巻き付き量Ｌ１は転写後規制部材と２
次転写ローラの相対位置で変わる。図４（ａ）にあるよ
うに転写後規制部材であるコロの高さが低いと上記巻き
付き量は少なく、図４（ｂ）にあるようにコロの高さを
上げると上記巻き付き量は大きくなる。

【００４２】そして、図５に、上記巻き付き量Ｌ１と、
「爆発画像」レベルの相関を確認した実験結果をあげ
る。上記巻き付き量は、転写後規制部材２１１であるコ
ロの高さを変えることで制御した。本実験は、低温低湿
環境（以下ＬＬ環境、１５℃、１０％Ｒ．Ｈ．）におい
て行い、ＬＬ環境に３日間放置することで乾燥させた普
通紙を転写材に用いた。画像パターンとしては、単色及
び２色重ねの２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形の画像を用い
た。これは、このような周りが非画像部に囲まれている
画像で、顕著に「爆発画像」が発生するからであり、し
かも２色重ね画像のように単位面積当たりのトナー乗り
量が大きい画像で、顕著に「爆発画像」が発生するから
である。このとき、紙上に於いて、トナートリボがおよ
そ−２０ｕＣ／ｇ、トナー乗り量が単色：０．６ｍｇ／
ｃｍ^２、２次色：１．２ｍｇ／ｃｍ ^２であった。

【００４３】本実験結果から、上記巻き付き量Ｌ１を
７．０ｍｍ以上確保すれば、「爆発画像」を十分抑制で
きることがわかる。

【００４４】以上の実験から、本実施例に於ける張架ロ
ーラ構成は、上流側転写対向ローラ１ｂ１と下流側転写
対向ローラ１ｂ２を備え、上記２本のローラ間に於ける
中間転写ベルトの張架部を、転写ニップ下流側に於ける
中間転写べルトヘ転写材を巻き付ける領域に使うこと
で、必要な上記巻き付け量（本発明に於ける実験では、
７．０ｍｍ以上）が容易に確保でき、「爆発画像」の防
止を達成している。

【００４５】本実施例の構成が「爆発画像」を抑制する
メカニズムを、本発明者は以下のように考えている。２
本の転写対向ローラ間の中間転写べルト張架部に転写材
を巻き付けることにより、転写ニップ下流側に於いて、
転写材と中間転写べルト間の放電を抑制して転写材と転
写ローラ間の放電を活発にすることで、転写材により多
くの転写するための電荷（トナートリボとは逆極性の電
荷であり、本実施例に於いてはプラス電荷）を付与し、
転写材上のトナーをより強く保持するようになること
で、「爆発画像」の発生を抑制していると考えている。

【００４６】また図３（ａ）にみられるように、転写ニ
ップの下流端部に於ける中間転写べルト表面の接線と、
上流側転写対向ローラ１ｂ１と下流側転写対向ローラ１
ｂ２間の中間転写べルト張架部の為す角度θを小さく設
定できることで、転写材後端に於ける転写材の搬送が不
安定になることで発生する「爆発画像」を防止できる。

【００４７】これは、図３（ｂ）にあるように、上記角
度θが大きいと、転写材後端が転写ニップを抜けたとき
に、転写材の弾性カで転写材後端が下に跳ねて、転写材
後端が上流側転写対向ローラ１ｂ１と下流側転写対向ロ
ーラ１ｂ２間の中間転写べルト張架部から離れること
で、転写材後端に於いて転写残搬送を安定化すること
で、「爆発画像」が発生してしまうことを防止するため
である。

【００４８】本発明者らの実験によると、上記角度θ
は、２５°以下であれば転写材後端が転写ニップを抜け
るときに転写材後端がはねることによる画像こすれなど
の画像不良が発生しないことを確認した。

【００４９】また、上記角度θが０°未満では、図３
（ｃ）にあるように、転写ローラが２本の転写対向ロー
ラ間の中間転写ベルト張架部に侵入する構成になり、転
写ローラの当接・離間時に中間転写べルト張架部に掛か
るカが変動するため、中間転写べルト搬送速度が変化し
てしまうことで、転写材の搬送速度と速度差が生じ、画
像ぶれが発生してしまうことが確認された。

【００５０】よって、上記角度θは、 ０°≦θ≦２５°、 でなければいけないことが確認された。

【００５１】本実施例に於いては、図１の挙げた画像形
成装置を用いて、上記角度θ＝５°に設定することで、
不安定な転写材搬送に起因する画像不良の発生を防止す
ることを達成した。

【００５２】本実施例の効果を以下の実験で確認した。

【００５３】図１に挙げた画像形成装置を用いて、ＬＬ
環境において、ＬＬ環境に３日間放置することで乾燥さ
せた普通紙を転写材に用いて、画像パターンとして、単
色及び２色重ねの２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形の画像を
プリントすることで「爆発画像」レべルと画像擦れの発
生の有無を判定した。

【００５４】本実施例に於ける張架ローラ構成を採るこ
とで、「爆発画像」レべルは２色重ね部の「爆発」発生
はなく良好であることが確認できた。また、不安定な転
写材搬送に起因する画像不良の発生のないことが確認さ
れた。

【００５５】上述したように、本実施例における中間転
写べルトの張架ローラ構成を採ることで、「爆発画像」
の制御と、不安定な転写材搬送に起因する画像不良の発
生のないことを達成することができる。

【００５６】また、転写ローラの対向付近の中間転写べ
ルト搬送を安定化するために、上記上流側転写対向ロー
ラ１ｂ１の上流や下流に、更に転写対向ローラを設ける
ことで、転写対向ローラが３本以上になっても同じよう
に上記作用効果が得られるのは明白である。

【００５７】（第２の実施例）本実施例に於ける中間転
写ベルトの張架ローラ構成について詳述する。

【００５８】以下に、本実施例の張架ローラ構成の効果
について説明する。

【００５９】本発明者らは、上記実施例１に挙げた装置
を用いて、「分離不良」を防止するための検討を行っ
た。

【００６０】２次転写ニップを通過した転写材は、２次
転写行程を通じて付与された電荷により中間転写べルト
に静電吸着する。本発明者は、上記実施例１に挙げた装
置を用いて、この静電吸着力に抗して転写材を中間転写
べルトから分離させるには、最下流側転写対向ローラ１
ｂ２の曲率を大きくすることで、転写材自体の弾性カに
より転写材が分離する事（曲率分離）が有効であること
を、確認できた。

【００６１】図６に転写材の中間転写べルトからの曲率
分離の様子を説明する図をあげる。

【００６２】図６（ａ）にあるように下流側転写対向ロ
ーラ１ｂ２の外径Ｄが大きいと、転写材自体の弾性力が
小さく転写材の吸着カが勝るため、転写材は曲率分離し
ない。一方、図６（ｂ）にあるように下流側転写対向ロ
ーラ１ｂ２の外径が小さいと、転写材自体の弾性カが大
きく転写材の弾性力が勝るため、転写材は曲率分離す
る。

【００６３】そして、図７に「分離不良」発生率の最下
流側転写対向ローラ１ｂ２の外径Ｄ依存性を確認した実
験結果を挙げる。

【００６４】本実験は、上記実施例１に記載の画像形成
装置を用いて、下流側転写対向ローラ１ｂ２の外径を変
えて行った。低温低湿環境（以下ＬＬ環境、１５℃、１
０％Ｒ．Ｈ．）において行い、ＬＬ環境に３日間放置し
て乾燥させた普通紙を転写材に用いて、２０ページ通紙
を行い「分離不良」発生率を確認した。

【００６５】本実験結果から、上記外径Ｄを３０ｍｍ以
下にすれば、「分離不良」を十分抑制できることがわか
る。

【００６６】また、下流側転写対向ローラ外径Ｄを５ｍ
ｍ以下とした場合には、「分離不良」抑制効果はある
が、ローラ部での中間転写べルトの屈曲が大きくなるた
め、べルトにクラックが入り易くなることで、べルト耐
久性が低下する原因となることが確認された。よって、
上記ローラ外径Ｄは、 ７ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍ、 でなければいけないことが確認された。

【００６７】上記実験結果から、本実施例に於ける張架
ローラ構成は、下流側転写対向ローラ１ｂ２外径をφ２
０とすることで、「分離不良」の抑制を達成している。

【００６８】本実施例の効果を以下の実験で確認した。

【００６９】ＬＬ環境において、ＬＬ環境に３日間放置
することで乾燥させた普通紙を転写材に用いて、画像パ
ターンとして、単色及び２色重ねの２０ｍｍ×２０ｍｍ
の正方形の画像をプリントすることで「爆発画像」レべ
ルを判定し、ＬＬ環境に於いて、ＬＬ環境に３日間放置
して乾燥させた普通紙を転写材に用いて、２０ページ通
紙を行い「分離不良」発生率を判定した。

【００７０】本実施例に於ける張架ローラ構成を採るこ
とで、「分離不良」の発生は無く、また上記実施例１と
同様に、「爆発画像」の発生も不安定な転写材搬送に起
因する画像不良の発生もなく、良好であることが確認で
きた。

【００７１】上述したように、本実施例における中間転
写べルトの張架ローラ構成を採ることで、「爆発画像」
と「分離不良」の抑制と、不安定な転写材搬送に起因す
る画像不良の発生の防止を達成することができる。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の張架ローラにより張架されたべルト状の像担持体
上の画像を転写材上に一括して転写する画像形成装置に
おいて、「爆発画像」と「分離不良」の抑制と、不安定
な転写材搬送に起因する画像不良の発生の防止を、達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を説明する、画像形成装置の概略
断面図。

【図２】「爆発画像」の発生の様子を説明する図と「爆
発画像」の模式図。

【図３】実施例１の於ける、転写対向ローラと転写ロー
ラ付近の構成。

【図４】転写材の中間転写ベルトヘの巻き付き量Ｌ１を
説明する図。

【図５】「爆発画像」レペルの転写材巻き付き量依存性
の実験結果。

【図６】転写材の中間転写ペルトからの「曲率分離」を
説明する図。

【図７】「分離不良」発生率の下流転写対向ローラ外径
依存性の実験結果。

【図８】従来例を説明する、画像形成装置の構成概略
図。

【符号の説明】

１ 中間転写べルト １ｂ 転写対向ローラ ２ ２次転写ローラ ２１１ 転写後規制部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H200 FA06 FA17 FA19 GA12 GA14 GA23 GA34 GA47 GA57 GA59 GB12 GB25 GB43 HB12 HB22 HB43 HB45 HB46 HB48 JA02 JA23 JA25 JA26 JA28 JC04 JC07 JC15 JC16 KA21 LA11 LA40 MA04 MA14 MA20 MB04 NA02 NA09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の張架ローラにより張架されたベル
   ト状の像担持体上の画像を、転写材上に転写する画像形
   成装置において、 前記像担持体を挟んで前記張架ローラと転写部材が当接
   することにより形成される転写ニップに、前記転写材が
   挿通されて、前記像担持体上から前記転写材上への画像
   の転写が行われ、 前記転写材が前記転写ニップに挿通された時に前記転写
   材が接触する前記像担持体の領域内に、前記張架ローラ
   を２本以上備えていることを特徴とする、 画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記転写材が前記転写ニップに挿通され
   た時に前記転写材が接触する前記像担持体の領域内に、
   備わっている２本以上の前記張架ローラのうち、 前記転写ニップの下流端部に於ける前記像担持体表面の
   接線と、前記像担持体の移動方向に沿って最下流に位置
   する張架ローラと前記最下流に位置する張架ローラの上
   流側に隣接する張架ローラ間に張架される前記像担持体
   の張架部の為す角度θが、 ０°≦θ≦２５°、 であることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 転写材が前記転写ニップに挿通された時
   に前記転写材が接触する前記像担持体の領域内に、備わ
   っている２本以上の前記張架ローラのうち、 前記像担持体の移動方向に沿って最下流に位置する張架
   ローラの外径Ｄが、 ７ｍｍ≦Ｄ≦３０ｍｍ、 であることを特徴とする前記請求項１または２に記載の
   画像形成装置。