JP2006308758A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置において、色ズレのない高画質で、高速印刷ができる小型の画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】複数の像担持体上（２０１、２０２、２０３、２０４）に形成した各トナー像を、１次転写部（２０５、２０６、２０７、２１２）で中間転写ベルト２００上に、順次１次転写し、前記中間転写ベルト上に重畳転写されたトナー像を２次転写部２１０にて転写材２１４に一括して２次転写する画像形成装置において、前記中間転写ベルト２００は、複数のローラによって張架されて駆動され、前記複数のローラのうち、前記像担持体に対して前記中間転写ベルト２００がトナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラ（２１１、２１２）の少なくとも１つのローラが１次転写バイアス印加部材２１２を兼ねることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、複写機及びＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、中間転写ベルトを備えるタンデム型カラー画像形成装置に関する。

複数の感光体を使用したタンデム型カラー画像形成装置は、単位時間当たりの出力枚数が多く、生産効率が高いという利点はあるが、各色毎の書き込み位置の位置合わせが難しい。タンデム型カラー画像形成装置には、最終転写部材に直接転写する形式と、中間転写体を介して最終転写部材に転写する形式がある。
直接転写方式は、像担持体（感光体ドラム）より直接最終転写部材に転写する方式である。中間転写方式は転写部材が最終転写部材でなく、中間転写部材に転写後、最終転写部材に転写する方式である。この中間転写体を介した方式（中間転写方式）は画像形成ユニットから転写する際、転写部材の材質が一定であるため、各色の位置合わせが直接転写方式に比較してよく、色ずれの少ない高品質なカラー画像が得られるという特徴を有する。
ところが、タンデム型カラー画像形成装置は、感光体を複数必要とするため、直接転写方式では転写材搬送ベルトが、また中間転写方式では中間転写ベルトが長くなり、これらのベルトを張架するためのローラが複数必要となり、構造が複雑化するという問題があった。

そこで、例えば、特許文献１では、感光ドラムと、駆動ローラと従動ローラによって駆動されて転写材を搬送する転写材搬送ベルトと、該転写材搬送ベルトの移動方向下流側に配置された定着装置とを有する直接転写方式の画像形成装置において、前記従動ローラと駆動ローラを転写帯電ローラとして兼用することで、部品点数を減らし、転写材搬送ベルトの長さを短くする技術が開示されている。
しかしながら、上記技術は、直接転写方式が、直接最終転写部材に転写するため画像品質が中間転写方式に比べて劣るにもかかわらず、その解決策は何ら明示されていない。
また、特許文献２では、黒、イエロ、マゼンタ、シアンの各色用の４組のほぼ扇型をした像形成ユニットが像形成ユニット群を構成し、円環状に配置され、単一の１次転写部で中間転写ベルトにトナー像を転写する画像形成装置において、従動ローラを転写帯電ローラとして兼用することで、部品点数を減らし、転写材搬送ベルトの長さを短くする技術が開示されている。
しかしながら、上記技術は、１次転写部が１つのため、コストが安く、且つ装置を小型化できるが、カラー画像の単位時間当たりの出力枚数が少ないという問題点がある。

特開平８−３０５１８４号公報 特開平７−４３９７６号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置において、色ズレのない高画質で、高速印刷ができる小型の画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下を特徴とする。
１．本発明の画像形成装置は、複数の像担持体上に形成した各トナー像を、前記複数の像担持体と各１次転写部にて当接する移動自在な中間転写ベルト上に、前記各１次転写部の１次転写バイアス印加部材にバイアスを印加して順次１次転写し、前記中間転写ベルト上に重畳転写されたトナー像を２次転写部にて転写材に一括して２次転写する画像形成装置において、前記中間転写ベルトは、複数のローラによって張架されて駆動され、前記複数のローラのうち、前記像担持体に対して前記中間転写ベルトがトナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが１次転写バイアス印加部材を兼ねることを特徴とする。
２．前記複数のローラのうち、前記像担持体に対して前記中間転写ベルトが、トナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが２次転写バイアス印加部材の対向電極を兼ねることを特徴とする。
３．前記像担持体に対して前記中間転写ベルトがトナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが１次転写バイアス印加部材を兼ね、且つ前記中間転写ベルトの駆動手段であることを特徴とする。

４．前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラは、導電性ローラであって、且つアスカー硬度３０〜５０°の弾性層を有することを特徴とする。
５．前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラと前記中間転写ベルトとの接触ニップの中心点は、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの接触ニップの中心点に対して所定の距離をオフセットさせていることを特徴とする。
６．前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラは、導電性ローラであって、且つアスカーＣ硬度５０°以上の弾性層を有することを特徴とする。
７．前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラを含む１次転写バイアス印加部材のうち少なくとも１つ以上に同一電圧が印加されることを特徴とする。
８．前記中間転写ベルトの走行方向に対して、最上流側の前記張架兼１次転写バイアス印加ローラは像担持体の上流側にオフセットされ、最下流側の前記張架兼１次転写バイアス印加ローラは像担持体に対向または下流側にオフセットされていることを特徴とする。

本発明により、中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置において、色ズレのない高画質で、高速印刷ができる小型の画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施例をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、従来の画像形成装置の例を示す図である。１０１〜１０４の４つの感光体を有する作像ユニットが配設され、ベルト駆動ローラ１１１及び張架ローラ１１２、２次転写対向ローラ１０９により中間転写ベルトを張架している。中間転写ベルト１００の走行方向上流側から１次転写ローラ１０８〜１０５に所定の電圧を印加することにより、中間転写ベルト１００上に各色を重ねてカラー画像を形成する。中間転写ベルト１００上に形成されたカラー画像は、２次転写ローラ１１０に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙１１４に転写され、定着（図示なし）され出力される。２次転写ローラ１１０で転写できず中間転写ベルト上に残留したトナーはクリーナブレードユニット１１３に回収される。

以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに具体的に説明する。
（実施例１）
図２は、本発明の実施例１を示す図である。感光体２０１〜２０４の４つの感光体を有する作像ユニットが配設されている。ベルト駆動ローラ２１１及び張架ローラ２１２、２次転写対向ローラ２０９により中間転写ベルトを張架している。中間転写ベルト２００の走行方向上流側から１次転写ローラ２０７、２０６、２０５に所定の電圧を印加することにより、まず、中間転写ベルト２００上に３各色を重ねる。次に、中間転写ベルト２００の走行方向最下流の１次転写ローラには、張架ローラ２１２を兼用し、所定の電圧を印加することにより最終色を重ねカラー画像を形成する。形成されたカラー画像は、従来例と同様に２次転写ローラ２１０に所定の電圧を印加することにより転写材である用紙２１４に転写され、定着（図示なし）され出力される。２次転写ローラ２１０で転写できず中間転写ベルト上に残留したトナーはクリーナブレードユニット２１３に回収される。
中間転写ベルト２００の収縮による中間転写ベルト２００の周長変化に対しては、駆動ローラ２１１をその駆動ギア中心に可動させる方法や、張架兼1次転写ローラ２１２を感光体中心に可動させる方法により対応できる。
本実施例により、少なくとも１つの１次転写ローラ（従来例１０５）は、ベルトを張架するローラが兼ねるため、１次転写ローラが少なくとも１本削減でき、コストダウンが可能になる。同時に、中間転写ベルト周長も短くなりコストダウンと画像形成装置の小型化が可能になる。

（実施例２）
図３は、本発明の実施例２を示す図である。図２に示す実施例から張架ローラを削減した実施例を示す図である。張架ローラとして、駆動ローラ３１１を２次転写ローラ３１０の対向ローラとして使用し、張架ローラ３１２との構成で張架ローラを２本で構成した実施例である。
中間転写ベルト３００の収縮による中間転写ベルト３００の周長変化に対しては、図２の実施例と同様に張架兼１次転写ローラ３１２を感光体中心に可動させる方法により対応できる。
本実施例により、図２の実施例に加え、１次転写面を形成する張架ローラが２次転写対向ローラを兼ねるため、架張ローラを２本で構成することが可能になる。従って、張架ローラを１本削減できるため、さらにコストダウンが可能になる。同時に、さらに中間転写ベルト周長も短くなりコストダウンと画像形成装置の小型化が可能になる。

（実施例３）
図４は、本発明の実施例３を示す図である。図２の実施例から張架ローラ２０９を削減した実施例３とは異なる実施例を示している。張架ローラ４１２を２次転写ローラ４１０の対向ローラとして使用し、駆動ローラ４１１を１次転写ローラと兼用して使用し、張架ローラを２本で構成した実施例である。
中間転写ベルト４００の収縮による中間転写ベルト４００の周長変化に対しては、図２の実施例と同様に駆動兼１次転写ローラ４１２を感光体中心に可動させる方法により対応できる。
本実施例により、図２の実施例に加え、１次転写面を形成する張架ローラ４１２が２次転写対向ローラを兼ね、駆動ローラ４１１が１次転写ローラを兼ねるため架張ローラが２本で構成することが可能であり、張架ローラが１本削減できるためさらにコストダウンが可能となる。同時に、さらに中間転写ベルト周長も短くなり、コストダウンと画像形成装置の小型化が可能になる。

（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。図３に示す実施例において、張架ローラ３１２に硬度が高い、例えば金属ローラ等を用いると、張架ローラ３１２は１次転写ローラを兼ねているため、張架ローラ３１２の軸方向での接触安定性が得られず転写不良を引き起こす。従って、張架ローラ３１２には適度な弾性層が必要である。また、その弾性層の硬度が低すぎると、中間転写ベルト３００の走行安定性が得られず色ずれを引き起こすため、適度な硬度領域に設定する必要がある。
本実施例では、感光体３０１〜３０４にはφ２４を使用し、感光体間ピッチを５３．４ｍｍ、駆動ローラ３１１と張架兼１次転写ローラ３１２はφ１７で構成した。駆動ローラ３１１と張架兼１次転写ローラ３１２は軸芯金径φ１６でゴム層を厚み０．５ｍｍで設定し、外径をφ１７とした。その時のゴム硬度を振ったときの転写不良と色ずれの実験結果を表１に示す。表１に示されるようにアスカーＣ硬度が５０°を超えると転写不良を発生し、３０°を下回ると色ずれを発生する結果が得られた。色ずれは平均値＋３σ（σは標準偏差を示す。以下同じ。）が２００μｍを基準とした。
本実施例により、図３に示す構成において、張架兼１次転写ローラのアスカーＣ硬度を３０〜５０°に設定することにより、低コストで、画像形成装置の小型化が可能になると同時に、良好な転写性を確保できる。ゴム層としてはＥＰＤＭやＮＢＲ等で設定できる。
図４に示す実施例３においても同様の効果が得られる。

（実施例５）
図５は、本発明の実施例５を示す図である。図３及び図４に示す実施例において、張架兼１次転写ローラのアスカーＣ硬度を３０°以上に設定することにより、色ずれは実用上問題のない範囲となるが、さらなる高画質を得ることができない。図５の実施例では、張架兼１次転写ローラ５１１を中間転写ベルト５００の走行方向に対して感光体５０１の下流側に７ｍｍずらして配置し（オフセットし）、且つ張架ローラ５１１と５１２で形成される１次転写面に対して感光体５０１を０．５ｍｍ食込ませるように配設した。オフセットさせ、食込ませることことにより、且つ張架ローラ５１１が中間転写ベルト５００を介して直接感光体５０１に負荷を与えることはなく、中間転写ベルト５００が感光体５０１に転写ニップ（ＮＩＰ）を形成できるために、張架兼１次転写ローラ５１１の硬度は転写不良に関与せずに構成できる。
オフセット量と食込み量は、感光体と１次転写ローラの間隙が中間転写ベルトの厚みより大きくなるように任意に設定することができる。

（実施例６）
次に、本発明の実施例６について説明する。例えば図５に示す実施例において、高画質の目標である色ずれ基準値を平均値＋３σ＝１２０μｍとし、表１と同様の実験を行った結果、表２に示すように転写性に硬度影響は無く、硬度を５０°以上に設定することにより高画質を達成できる。
本実施例では、感光体５０１〜５０４にはφ２４を使用し、感光体間ピッチを５３．４ｍｍ、駆動ローラ５１１と張架兼１次転写ローラ５１２はφ１７で構成した。駆動ローラ５１１と張架兼１次転写ローラ５１２は軸芯金径φ１６でゴム層を厚み０．５ｍｍで設定し、外径をφ１７とした。
従って、図５の構成において、張架兼１次転写ローラのアスカーＣ硬度を５０°以上に設定することにより、低コストで、小型化が図れると同時に、高画質を達成できる。ゴム層としてはＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）やＮＢＲ（Ｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ）等で設定できる。
さらに、張架兼１次転写ローラに金属ローラを用いた場合も色ずれの少ない高画質が得られた。

（実施例７）
図６は、本発明の実施例７を示す図である。図５の実施例において、張架兼１次転写ローラ５１１を感光体５０１に対してオフセットさせ、且つ感光体５０１を１次転写面に対して食込ませて配設したのと略同一のオフセットと食込み量を感光体５０２〜５０３と１次転写ローラ５０５〜５０７に適用し、１次転写ローラ５０５〜５０７と張架兼１次転写ローラ５１１に電源６０１により同一電圧を印加した。
全ての１次転写に略同一の略同一のオフセットと食込み量を設定することにより、中間転写ベルト５００での電圧降下分も同じとなり、同一転写電界を形成できると同時に、転写ＮＩＰもほぼ同じに設定できるため、十分な転写性を確保できる。
このように構成することにより、１次転写ローラの削減や張架ローラの削減、中間転写ベルトの周長削減で低コスト化が可能になると同時に、印加電源のトランスが１つに集約できるためさらなる低コスト化が可能になる。
前述では、略同一のオフセットと食込み量としたが、転写影響で帯電量が変わりやすいトナーを使用する際は、オフセット量を各色で任意に設定し電圧降下を制御し最適転写電界を設定することも可能であり、転写ＮＩＰに関しても食込み量で任意に設定し、十分な転写性を確保することもできる。

（実施例８）
図７は、本発明の実施例８を示す図である。図５の実施例と同様に、張架兼１次転写ローラ７１２を中間転写ベルト７００の走行方向に対して感光体７０１の下流側に７ｍｍオフセットさせ、且つ張架ローラ７１１と７１２で形成される１次転写面に対して感光体７０１を０．５ｍｍ食込ませるように配設させ、且つ張架兼１次転写ローラ７１１を中間転写ベルト７００の走行方向に対して感光体７０４の上流側に７ｍｍオフセットさせ、且つ前述の１次転写面に対して感光体７０４を０．５ｍｍ食込ませるように配設した。クリーニング手段としてブラシクリーニング７１３を張架兼１次転写ローラに対向させた。
このように構成することにより２本の張架ローラが１次転写ローラを兼ねるため、転写構成は２本の張架ローラと２本の１次転写ローラの４本で構成できる。従来例で示す構成では８本使用しており、大幅なコストダウンと画像形成装置の小型化が可能になる。
また、印加電圧も、感光体７０２、７０３と１次転写ローラをオフセットさせることにより、１次転写電圧の値を同じにでき、その電圧を基準に、ブラシクリーニング電圧、２次転写電圧を設定することにより電源のコストも低減できる。
また、張架兼１次転写ローラ７１２を感光体７０１に対向する位置に配置しても良い。この場合は、中間転写ベルトの長さをオフセットした場合に比べ短くできる。

従来の画像形成装置の例を示す図である。 本発明の実施例１を示す図である。 本発明の実施例２を示す図である。 本発明の実施例３を示す図である。 本発明の実施例５を示す図である。 本発明の実施例７を示す図である。 本発明の実施例８を示す図である。

符号の説明

１０１、１０２、１０３、１０４ 感光体
１０５、１０６、１０７、１０８ １次転写ローラ
１１０ ２次転写ローラ
１１１ ベルト駆動ローラ
１１２ 張架ローラ
１１３ クリーナブレードユニット
１１４ 用紙（転写材）
２００ 中間転写ベルト
２０１、２０２、２０３、２０４ 感光体
２０５、２０６、２０７ １次転写ローラ
２０９ 張架兼２次転写対向ローラ
２１０ ２次転写ローラ
２１１ ベルト駆動ローラ（張架ローラ）
２１２ 張架兼１次転写ローラ
２１３ クリーナブレードユニット
２１４ 用紙（転写材）
３００ 中間転写ベルト
３０１、３０２、３０３、３０４ 感光体
３０５、３０６、３０７ １次転写ローラ
３１０ ２次転写ローラ
３１１ ベルト駆動ローラ
３１２ 張架兼１次転写ローラ
３１３ クリーナブレードユニット
３１４ 用紙（転写材）
４００ 中間転写ベルト
４０１、４０２、４０３、４０４ 感光体
４０５、４０６、４０７ １次転写ローラ
４１０ ２次転写ローラ
４１１ ベルト駆動ローラ（張架兼１次転写ローラ）
４１２ 張架兼２次転写対向ローラ
４１３ クリーナブレードユニット
４１４ 用紙（転写材）
５００ 中間転写ベルト
５０１、５０２、５０３、５０４ 感光体
５０５、５０６、５０７ １次転写ローラ
５０９ 張架ローラ
５１０ ２次転写ローラ
５１１ 張架兼１次転写ローラ（ベルト駆動ローラ）
５１２ 張架兼２次転写対向ローラ
５１３ クリーナブレードユニット
５１４ 用紙（転写材）
６０１ 電源
７００ 中間転写ベルト
７０１、７０２、７０３、７０４ 感光体
７０５、７０６ １次転写ローラ
７１０ ２次転写ローラ
７１１ 張架兼１次転写ローラ（ベルト駆動ローラ）
７１２ 張架兼１次転写ローラ
７１３ ブラシクリーニング
７１４ 用紙（転写材）

Claims (8)

1. 複数の像担持体上に形成した各トナー像を、前記複数の像担持体と各１次転写部にて当接する移動自在な中間転写ベルト上に、前記各１次転写部の１次転写バイアス印加部材にバイアスを印加して順次１次転写し、前記中間転写ベルト上に重畳転写されたトナー像を、２次転写部にて転写材に一括して２次転写する画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトは、複数のローラにより張架されて駆動し、前記複数のローラのうち、前記像担持体に対して前記中間転写ベルトがトナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが１次転写バイアス印加部材を兼ねる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記複数のローラのうち、前記像担持体に対して前記中間転写ベルトが、トナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが２次転写バイアス印加部材の対向電極を兼ねる
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体に対して前記中間転写ベルトがトナー像の１次転写面を形成するように張架配置した２本のローラの少なくとも１つのローラが１次転写バイアス印加部材を兼ね、且つ前記中間転写ベルトの駆動手段である
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置において、
   前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラは、導電性ローラであって、且つアスカー硬度３０〜５０°の弾性層を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置において、
   前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラと前記中間転写ベルトとの接触ニップの中心点は、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの接触ニップの中心点に対して所定の距離をオフセットさせている
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置おいて、
   前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラは、導電性ローラであって、且つアスカーＣ硬度５０°以上の弾性層を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項４又は６に記載の画像形成装置おいて、
   前記１次転写バイアス印加部材を兼ねるローラを含む１次転写バイアス印加部材のうち少なくとも１つ以上に同一電圧が印加される
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５乃至７の何れかに記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトの走行方向に対して、最上流側の前記張架兼１次転写バイアス印加ローラは像担持体の上流側にオフセットされ、最下流側の前記張架兼１次転写バイアス印加ローラは像担持体に対向または下流側にオフセットされている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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