JP2006072247A - 中間転写ベルト、画像形成装置、中間転写ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりする問題のない画像形成装置の提供。
【解決手段】感光体ドラムと中間転写ベルトとを備える画像形成装置において、長手方向に沿って伸縮可能であり、感光体ドラムに形成されたトナー画像が表面側に転写される中間転写ベルトであって、弾性材からなるベルト基材と、前記ベルト基材の表面側および裏面側を被覆する被覆層とを有してなり、前記被覆層は、前記ベルト基材よりも電気抵抗が高く、裏面側の被覆層が表面側の被覆層よりも電気抵抗が高い中間転写ベルト。
【選択図】 図３

Description

本発明は、中間転写ベルト、画像形成装置、および中間転写ユニットに関し、特に、１次バイアスによる感光体ドラムの逆帯電による影響が少ない中間転写ベルト、および前記中間転写ベルトを備える画像形成装置と中間転写ユニットに関する。

感光体ドラムの表面側に形成されたトナー画像を、中間転写ベルトを介して記録媒体に転写するフルカラーの画像形成装置において、中間転写ベルトを感光体ドラムに巻き掛けて従動させることにより、バンディングや色重ねズレを抑制することが提案された（特許文献１）。
特開２００３−８４５８１号公報

しかしながら、前記画像形成装置において１次転写領域を広く取ると、１次転写バイアスによる感光体ドラムの逆帯電が顕著になるので、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりするなどの可能性がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、前記画像形成装置において１次転写領域を広く取った場合においても、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりするなどの問題のない画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、感光体ドラムと中間転写ベルトとを備える画像形成装置において、感光体ドラムに形成されたトナー画像が表面側に転写され、長手方向に沿って伸縮可能な中間転写ベルトであって、弾性材からなるベルト基材と、前記ベルト基材の表面側および裏面側を被覆する被覆層とを有してなり、前記被覆層は、前記ベルト基材よりも電気抵抗が高く、裏面側の被覆層が表面側の被覆層よりも電気抵抗が高いことを特徴とする中間転写ベルトに関する。

前記中間転写ベルトは、前述のように表面側だけでなく裏面側にも被覆層が設けられ、前記被覆層はベルト基材よりも電気抵抗が大きいだけでなく、１次転写ローラなどによって１次転写バイアスが印加される裏面側の被覆層の方が表面側の被覆層よりも電気抵抗が大きい。

したがって、１次転写ローラによって１次転写バイアスが印加されたときに中間転写ベルトの裏面側に与えられる電荷量を一定に絞ることができるから、裏面側から表面側に電荷が抜けるのを抑制できる。

したがって、前記１次転写バイアスによって感光体ドラムの感光特性が大きく影響されることがないから、１次転写領域を広く取った場合においても、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりするなどの問題のない。

前記ベルト基材を構成できる弾性材としては、各種ジエンゴムやエラストマを加硫した加硫ゴムや、熱可塑性エラストマなどのゴム弾性を示す材料が挙げられる。これらの加硫ゴムや熱可塑性エラストマには、必要に応じてカーボンブラックのような導電性充填剤を配合して所望の導電性を付与することができる。

また、被覆層にも前記加硫ゴムや熱可塑性エラストマなどを使用できるが、１次転写ローラや感光体ドラムとの摩擦を提言するためにポリ四弗化エチレン樹脂などの弗素系樹脂や超高分子量ポリエチレンのような潤滑性樹脂を配合することが好ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の中間転写ベルトにおいて、前記中間転写ベルトの単位厚さ当りの電気抵抗である体積抵抗が１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍの範囲である中間転写ベルトに関する。

前記中間転写ベルトを使用すれば、感光体ドラム上のトナー画像が、細部がぼやけた状態で中間転写ベルトに転写されたり、中間転写ベルトの表面側に帯電電荷が残存して残像が発生したりすることがないから好ましい。

請求項３に記載の発明は、感光体ドラムと、請求項１または２に記載の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの裏面側に当接してバイアス電圧を印加し、前記感光体ドラム表面側に形成されたトナー画像を前記中間転写ベルトの表面側に転写させる１次転写ローラとを備えてなることを特徴とする画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、請求項１のところで説明したのと同様の理由により、１次転写領域を広く取った場合においても、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりするなどの問題のない。したがって、中間転写ベルトを感光体ドラムに巻き掛けて従動させる形態の画像形成装置として好適である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において前記１次転写ローラが金属ローラである画像形成装置に関する。

前記画像形成装置において１次転写ローラとして使用される金属ローラは、導電性発泡ゴムの表面を有する導電性ローラに比較して安価な上、抵抗値が安定し、経時安定性も高い．
請求項５に記載の発明は、感光体ドラムの表面側に形成されたトナー画像を中間転写ベルトを介して記録媒体に転写する画像形成装置に装着される中間転写ユニットであって、請求項１または２に記載の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの裏面側に当接してバイアス電圧を印加し、前記感光体ドラム表面側に形成されたトナー画像を前記中間転写ベルトの表面側に転写させる１次転写ローラとを備えてなることを特徴とする中間転写ユニットに関する。

前記中間転写ユニットを画像形成装置本体に装着することにより、請求項３に記載の画像形成装置を構成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の中間転写ユニットにおいて、前記１次転写ローラが金属ローラである中間転写ユニットに関する。

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置において１次転写領域を広く取った場合においても、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラムの感光特性が大きく損なわれたりするなどの問題のない画像形成装置が提供される。

１．実施形態１
以下、本発明の画像形成装置の一例について図面を用いて説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２と、画像形成装置本体１２の上部に回動支点１４を中心に回動自在の開閉カバー１６とを有し、画像形成装置本体１２の下部には１段の給紙ユニット１８が配置されている。

給紙ユニット１８は用紙が収納される給紙カセット２２を有する。給紙カセット２２の奥端近傍上部には、給紙カセット２２から用紙を供給するフィードローラ２４、および供給される用紙を１枚ずつ捌くリタードローラ２６が配置されている。

搬送路２８は、フィードローラ２４から排出口３０までの用紙通路であり、画像形成装置本体１２の裏側（図１の右側）近傍にあって、給紙ユニット１８から後述する定着装置９０まで略垂直に形成されている。搬送路２８は、本発明における記録媒体の進入経路に相当する。

搬送路２８における定着装置９０の上流側に二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２とが配置され、二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２の上流側にレジストローラ３２が配置されている。また、搬送路２８の排出口３０の近傍には排出ローラ３４が配置されている。なお、二次転写ローラ８０および二次転写バックアップローラ７２は、夫々本発明における二次転写部材およびバックアップ部材に相当する。二次転写ローラ８０は、後述する中間転写ベルト６４に当接しつつ従動する従動ローラであってもよく、また、中間転写ベルト６４の回転速度と同一の周速で回転駆動される回転駆動ローラであってもよい。ただし、二次転写ローラ８０として回転駆動ローラを用いるときは、回転駆動現との間にトルクリミッタを介装し、中間転写ベルト６４と二次転写ローラ８０との間に過大なトルクが生じないようにすることが好ましい。

画像形成装置本体１２の略中央部にはロータリ現像装置３８が配置され、ロータリ現像装置３８の右隣に隣接して感光ドラム５０が配設されている。感光ドラム５０は回転軸４９で支承されている。

ロータリ現像装置３８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の４色のトナー像を形成する現像器４２ａ〜４２ｄが内部に設けられた現像器本体４０を有する。現像器本体４０は、回転軸４４を中心として左回り（図１において反時計回り）に回転する。

現像器４２ａ〜４２ｄは、回転軸４４を中心として９０°の間隔で現像器本体４０の外周に配置されている。現像器４２ａ〜４２ｄは、夫々現像ローラ４６ａ〜４６ｄを有するとともに、コイルスプリングなどの弾性体４８ａ〜４８ｄにより、現像器本体４０の法線方向に押圧されている。

現像ローラ４６ａ〜４６ｄは、感光ドラム５０に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体４０の外周から半径方向に、例えば２ｍｍ突出している。また、現像ローラ４６ａ〜４６ｄそれぞれの両端には、現像ローラ４６ａ〜４６ｄの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングローラ（図示せず）が現像ローラ４６ａ〜４６ｄと同軸で回転するように設けられている。現像ローラ４６ａ〜４６ｄのトラッキングローラが感光ドラム５０の両端に設けられたフランジ（図示せず）に当接し、現像ローラ４６ａ〜４６ｄと感光ドラム５０との間に所定の隙間を形成しつつ、感光ドラム５０上の潜像をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーで現像する。

感光ドラム５０の下方には、感光ドラム５０に当接して帯電させる帯電ローラ５２と、像担持体クリーナ５４が設けられている。帯電ローラ５２は、感光ドラム５０の回転方向ｂに沿って像担持体クリーナ５４の下流側に設けられている。

像担持体クリーナ５４は、一次転写後に感光ドラム５０に残留する廃トナーを掻き取るクリーニングブレード５６と、クリーニングブレード５６が掻き取った廃トナーを回収するトナー回収ボトル５８とから構成される。トナー回収ボトル５８の背面側（図１において右側）は、例えばリブなどが形成され、用紙が滑らかに搬送されるように曲面にされて搬送路２８の一部を形成している。

ロータリ現像装置３８の右下方には、帯電ローラ５２により帯電された感光ドラム５０に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置６０が配設されている。また、ロータリ現像装置３８の上方には中間転写ユニット６２が設けられている。

図１および図２に示すように、中間転写ユニット６２は、中間転写ベルト６４、一次転写ローラ６６、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、ブラシバックアップローラ７６、および感光ドラム５０から構成される。

中間転写ベルト６４は、ロータリ現像装置３８の上方に、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、二次転写バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、およびブラシバックアップローラ７６の５つのローラにより、横長の長方形状に張架されている。そして、下側の長辺においてラップインローラ６８とラップアウトローラ７０との間で感光ドラム５０に巻き掛けられて一次転写部６３を形成する。なお、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、二次転写バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、およびブラシバックアップローラ７６は、中間転写ベルト６４の回転方向ａに沿ってこの順に配列されている。

図１および図２に示すように、ラップインローラ６８およびラップアウトローラ７０は、感光ドラム５０における帯電ローラ５２が当接する側とは反対側に、中間転写ベルト６４を介して当接している。

感光ドラム５０は、図１において矢印ｂで示すように時計回り方向に回転し、中間転写ベルト６４は、前記一次転写部６３で感光ドラム５０の回転に従動するから、矢印ａに示すように反時計回り方向に回転する。そして、一次転写ローラ６６によって感光ドラム５０上のトナー像が転写される。１次転写ローラは、標準厚さ当りの抵抗値である体積抵抗が１０⁰〜１０⁶Ω・ｃｍの範囲であれば、ステンレス鋼製の芯金の回りに発泡性導電ゴム層を設けた導電性発泡ゴムローラであっても、金属ローラであってもよい。中でも、一次転写ローラ６６として金属ローラを用いた場合には、金属ローラは、導電性発泡ゴムローラに比較して安価な上、抵抗値が安定し、経時安定性も高いから好ましい。

さらに、中間転写ベルト６４の裏側（図１の右側面）には、ラップアウトローラ７０および二次転写バックアップローラ７２により平面部（短辺）が形成されており、この平面部により、搬送部２８に臨むように二次転写部６５が形成される。

中間転写ベルト６４の反像担持体側端には、中間転写体クリーナ８２が設けられている。中間転写体クリーナ８２は、中間転写体クリーナ８２の筐体を構成するトナー回収容器８８と、トナー回収容器８８の内側に軸支されたブラシロール８６とを備える。トナー回収容器８８は、ピボット８９を中心として中間転写ユニット６２に近接する方向、または離間する方向に回動する。

トナー回収容器８８内部におけるブラシロール８６の上方には、先端が中間転写ベルト６４に当接するように配設されたスクレーパ８４が形成されている。トナー回収容器８８は、スクレーパ８４によって除去されたトナーが収容される第１回収容器８８Ａと、ブラシロール８６によって除去されたトナーが収容される第2回収容器８８Ｂとに分れている。

中間転写ベルト６４は、図３に示すように、長手方向に伸縮性を有するベルト基材６４Ａと、ベルト基材６４Aの表面側を被覆する表面側被覆層６４Ｂと、ベルト基材６４Ａの裏面側を被覆する裏面側被覆層６４Ｃとを有する。１次転写ローラ６６は、中間転写ベルト６４の裏面側に当接し、感光体ドラム５０に形成されたトナー画像は中間転写ベルト６４の表面側に転写される。

ベルト基材６４Ａは、たとえば５００〜５５０μｍの厚さに形成でき、表面側被覆層６４Ｂは、たとえば厚さ９μｍに、裏面側被覆層６４Ｃは、たとえば厚さ２μｍに形成できる。

ベルト基材６４Ａの体積抵抗はたとえば１０⁸Ω・ｃｍであり、表面側被覆層６４Ｂおよび裏面側被覆層６４Ｃの体積抵抗は、夫々１０⁹〜１０¹¹Ω・ｃｍおよび１０¹¹〜１０¹⁴Ω・ｃｍに設定することができるが、裏面側被覆層６４Ｃの抵抗値を表面側被覆層６４Ｂの抵抗値よりも高く設定でき、しかも中間転写ベルト６４全体の体積抵抗を１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍに設定できるのであれば、ベルト基材６４Ａ、表面側被覆層６４Ｂ、および裏面側被覆層６４Ｃの体積抵抗値は前記範囲には限定されない。

ベルト基材６４Ａには、たとえばクロロプレンゴムやエチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体ゴムにカーボンブラックなどを配合したものが使用でき、表面側被覆層６４Ｂおよび裏面側被覆層６４Ｃには、水性ウレタン樹脂にポリ四弗化エチレン樹脂とカーボンブラックとを配合したものが使用できる。

以下、実施形態１の画像形成装置１０の作用について説明する。

ＣＰＵ（図示せず。）から画像形成信号が入力されると、感光体ドラム５０が帯電ローラ５２により負に帯電され、次いで、露光装置６０において、入力された画像信号に基づいて露光が行なわれて感光体ドラム５０の表面に潜像が形成される。

ロータリ現像装置３８によって感光体ドラム５０の前記潜像にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーが付着されてトナー像が形成される。

トナーが付着した感光体ドラム５０は、矢印ｂの方向に回転し、一次転写部６３において前記トナー像が中間転写ベルト６４に転写される。

一次転写後に感光体ドラム５０に残留する廃トナー、および感光体ドラム５０に吸着された正に帯電したトナーは、像担持体クリーナ５４によって掻き取られ、回収される。

一方、給紙カセット２２に収納された用紙は、フィードローラ２４により送り出され、リタードローラ２６により捌かれて搬送路２８に導かれ、レジストローラ３２により一次停止される。そして、中間転写ベルト６４と同期して二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２との間に導かれる。

用紙が二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２との間に導かれると、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト６４に当接し、前記用紙が中間転写ベルト６４を挟んで二次転写ローラ８０とバックアップローラ７２とでニップされて中間転写ベルト６４上のトナー像が前記用紙に二次転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置９０に導かれ、加熱ローラ９２とによる熱圧力によって、トナー像を定着される。トナー像が定着した用紙は、排出ローラ３４により排出口３０から排出部３６へと排出される。

中間転写ベルト６４から用紙に二次転写された後に中間転写ベルト６４上に残留する廃トナーは、図２に示すように、中間転写ベルト６４によって矢印ａの方向に運ばれ、中間転写体クリーナ８２で除去される。

実施形態１に係る画像形成装置１０においては、中間転写ベルト６４は、ベルト基材６４Ａ、表面側被覆層６４Ｂ、および裏面側被覆層６４Ｃの３層構造からなり、しかも裏面側被覆層６４Ｃの抵抗値は表面側被覆層６４Ｂの抵抗値よりも高く設定されている。

したがって、１次転写ローラ５０によって１次転写バイアスが印加されたときに中間転写ベルト６４の裏面側に与えられる電荷量を一定に絞ることができるから、中間転写ベルト６４の裏面側から表面側に電荷が抜けるのを抑制でき、前記１次転写バイアスによって感光体ドラム５０の感光特性が大きく影響されることがない。

故に、１次転写部６３の領域を広く取り、中間転写ベルト６４を感光体ドラム５０に巻き掛けて従動させているにも係らず、前画像の履歴による濃度ムラやゴーストが生じたり、感光体ドラム５０の感光特性が大きく損なわれたりするなどの問題のない。

また、中間転写ベルト６４全体の体積抵抗が１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍの範囲であるから、感光体ドラム５０上のトナー画像が、細部がぼやけた状態で中間転写ベルト６４に転写されたり、中間転写ベルト６４の表面側に帯電電荷が残存して残像が発生したりすることがない
更に、中間転写ベルト６４を回転駆動させるための機構が不要になるから、中間転写ユニット６２の寸法、特に厚み方向に沿った寸法を小さくできる。

本発明は、プリンタや複写機などの電子写真式の画像形成装置に適用でき、特にフルカラーのプリンタや複写機に好適に適用できる。

図１は、実施形態１に係る画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係る画像形成装置における一次転写部およびその近傍の構成を示す拡大図である。 図３は、実施形態１に係る画像形成装置の備える中間転写ベルトの構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体
５０ 感光体ドラム
５２Ａ 導電性発泡ゴム層
５２Ｂ 回転軸
５２ 帯電ローラ
５８ トナー回収ボトル
６０ 露光装置
６２ 中間転写ユニット
６３ 一次転写部
６４ 中間転写ベルト
６４Ａ ベルト基材
６４Ｂ 表面側被覆層
６４Ｃ 裏面側被覆層
６５ 二次転写部
６６ 一次転写ローラ
６６Ａ 導電性発泡ウレタン層
６６Ｂ 回転軸
６８ ラップインローラ
６８Ａ 非導電性ゴム層
６８Ｂ 回転軸
７０ ラップアウトローラ
７０Ａ 非導電性ゴム層
７０Ｂ 回転軸

Claims (6)

1. 感光体ドラムと中間転写ベルトとを備える画像形成装置において、感光体ドラムに形成されたトナー画像が表面側に転写され、長手方向に沿って伸縮可能な中間転写ベルトであって、
   弾性材からなるベルト基材と、前記ベルト基材の表面側および裏面側を被覆する被覆層とを有してなり、
   前記被覆層は、前記ベルト基材よりも電気抵抗が高く、しかも裏面側の被覆層は表面側の被覆層よりも電気抵抗が高いことを特徴とする中間転写ベルト。
2. 前記中間転写ベルトは、単位厚さ当りの電気抵抗である体積抵抗が１０⁶〜１０¹³Ω・ｃｍの範囲である請求項１に記載の中間転写ベルト。
3. 感光体ドラムと、請求項１または２に記載の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの裏面側に当接して前記中間転写ベルトにバイアス電圧を印加し、前記感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を前記中間転写ベルトの表面側に転写させる１次転写ローラとを備えてなることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記１次転写ローラは金属ローラである請求項３に記載の画像形成装置。
5. 感光体ドラムの表面側に形成されたトナー画像を中間転写ベルトを介して記録媒体に転写する画像形成装置に装着される中間転写ユニットであって、
   請求項１または２に記載の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの裏面側に当接してバイアス電圧を印加し、前記感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を前記中間転写ベルトの表面側に転写させる１次転写ローラとを備えてなることを特徴とする中間転写ユニット。
6. 前記１次転写ローラは金属ローラである請求項５に記載の中間転写ユニット。

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