JP2009015043A - 転写装置及び該転写装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ベルトを用いた転写装置において、転写及び分離性能を確保しつつ転写ベルトの走行安定性を確保できる転写装置を得る。
【解決手段】転写蔵置の転写ベルトを張架する複数のローラのうち、トナー画像を用紙に転写させる転写ニップを形成する転写ローラ及び用紙を前記無端ベルトから分離させる分離ローラとをストレート形状のローラとし、複数のローラのうち転写ローラ及び分離ローラ以外のローラの少なくとも一つがクラウン形状のローラとする。
【選択図】図３

Description

本発明はトナー画像を用紙に転写する、ベルトを用いた転写装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、トナー画像を用紙に転写させる転写装置としては、転写ベルト方式のものが採用されている。転写ベルト方式の転写装置では、用紙を転写ベルトに静電吸着させて状態で搬送させることから、コロナ放電方式あるいは転写ローラ方式の転写装置に比べて転写直後の分離を比較的容易に行うことができる。また感光体と転写ベルトとで形成される転写領域を広くすることができるので転写性が安定するという利点もある。このようなことから構造が複雑であるにもかかわらず好んで用いられている。

しかし転写ベルト方式の転写装置では、その転写ベルトを回転させる際に蛇行等により走行が不安定となる場合があり、走行の不安定性に起因して転写ベルトが当該ベルトを張架させているローラから脱落したり、用紙への画像形成位置が不安定になったりする。このような走行が不安定となる現象を防止する技術として特許文献１及び特許文献２ではベルトを複数のローラに張架させる際に、そのローラをクラウン形状あるいは逆クラウン形状とすることによりベルトを安定して走行させる発明が開示されている。
特開昭６３−２２１３４５号公報 特開平１０−２０７１６号公報

しかし、ベルトを転写ベルトとして用いた場合には、走行の安定性とともにその転写分離機能として転写時の転写性能及び分離時の分離性能を、長手方向つまり用紙全面に渡って均一に確保する必要がある。

公知文献１及び公知文献２では、このような転写時及び分離時の均一性については何ら考慮がなされていない。つまり転写ローラ及び分離ローラとの関係において、ストレート形状のローラ及びクラウン形状若しくは逆クラウン形状のローラを選択するということに関しては何ら考慮がされていない。

特にＰＯＤ市場で用いられる画像形成装置では高速化の要望が強く、そのような高速化を図った画像形成装置においては、転写ベルトからの用紙を分離させる際に、曲率分離だけでは分離性能を確保できないためにコロナ放電極を用いて除電分離させている。このような場合に分離ローラをクラウン形状若しくは逆クラウン形状のローラを用いた場合には、その形状の影響により均一な除電を行うことができず、不均一な除電の影響により十分な分離性能を確保することができなかったり、用紙を転写ベルトから剥離する際に局所的な文字チリが発生したりする。

また同様に転写領域においても、転写ローラがクラウン形状若しくは逆クラウン形状のローラを用いた場合には、当該転写ローラと感光体その他の像担持体との間で形成される転写ニップ（転写領域）が、長手方向で不均一となるために転写性能が不均一となってしまう問題が生じる。

本願発明は上記問題に鑑み、転写ベルトを用いた転写装置において、転写及び分離性能を確保しつつ転写ベルトの走行安定性を確保できる転写装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

（１）トナー画像を用紙に転写させる転写装置であって、
無端ベルトと、
該無端ベルトを張架する複数のローラと、
コロナ除電を行う除電部と、
を有し
前記複数のローラのうち、トナー画像を用紙に転写させる転写ニップを形成する転写ローラ及び用紙を前記無端ベルトから分離させる分離ローラとをストレート形状のローラとし、
前記複数のローラのうちで前記転写ローラ及び分離ローラ以外のローラの少なくとも一つがクラウン形状のローラであることを特徴とする転写装置。

（２）前記除電部は、前記分離ローラに対向する位置に配置されていることを特徴とする（１）に記載の転写装置。

（３）トナー画像を形成する画像形成部と、
前記（１）又は（２）に記載の転写装置と
を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、転写及び分離性能を確保しつつ転写ベルトの走行安定性を確保できる転写装置を得ることができる。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

［画像形成装置］
図１は、画像形成装置本体Ａ、自動原稿送り装置ＤＦを備えた画像形成装置の全体断面図である。図示の画像形成装置本体Ａは、画像読取装置１、操作表示部２、画像形成部４、転写装置５、定着装置６、及び用紙搬送系と、から構成されている。

画像形成部４は、感光体（像担持体）４１、帯電部４２、露光部４３、現像器４４、感光体クリーニング部４６等からなる。

用紙搬送系は、給紙カセット１０、第１給紙手段１１、第２給紙手段１２、排紙手段１４、手差し給紙手段１５と、循環再給紙手段１６、反転排紙手段１７とから構成されている。

自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは給紙手段により搬送され、画像読取装置１の光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読みとられ、イメージセンサＣＣＤにより読み込まれる。イメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部（不図示）において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光部４３に画像信号を送る。

画像形成手段においては、感光体４１に対し、帯電部４２により電荷（本実施の形態では負帯電）が付加され、露光部４３からのレーザ光照射により静電潜像が形成され、現像器４４により静電潜像が顕像化されてトナー像（本実施の形態では負電荷）となる。次いで、給紙カセット１０に収容された記録媒体（以下、用紙と称す）Ｐが第１給紙手段１１から搬送される。用紙Ｐは、レジストローラからなる第２給紙手段１２でトナー像との同期がとられて搬送され、用紙Ｐの先端は図示しない検知センサで走行位置が検出され、制御手段１００にその情報が伝達され、転写装置５と感光体４１との間に形成される転写ニップ部Ｎ１への進入タイミングが算出される。その後、用紙Ｐは、転写装置５の転写ベルト５１と感光体１とで形成される転写ニップ部Ｎ１でトナー像が転写されてから転写ベルト５１に静電吸着して搬送される。転写ベルト５１上に搬送された用紙Ｐは、分離除電極５００からのコロナ放電（コロナ除電ともいう）により除電されるとともに分離ローラ５２で曲率分離されて、定着装置６に搬送される。定着装置６の定着ローラ６１と加圧ローラ６２とで形成される定着ニップ部Ｎ２で定着される。定着後の用紙Ｐは、排紙手段１４により装置外に排出される。なお、本願発明に係わる転写装置５に関する詳細については後述する。

一方、感光体４１上の転写残のトナー及び転写ベルト５１上の未転写トナーは感光体クリーニング部４６及びベルトクリーニング部５０６により除去される。なお、両面コピーの場合は、第１面に画像形成された用紙Ｐは、循環再給紙手段１６に送り込まれてスイッチバックして反転され、再び画像形成部４において第２面に画像形成後、排紙手段１４により装置外に排出される。反転排紙の場合は、通常の排紙通路から分岐した用紙Ｐは、反転排紙手段１７においてスイッチバックして表裏反転された後、排紙手段１４により装置外に排出される。

［転写装置］
図２は、転写装置５周辺の断面図である。転写装置５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の分離ローラ５２、アルミニウム合金製の従動ローラ５３、発泡ウレタン製の転写ローラ５４、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の転写バイアスローラ５５等のローラに転写ベルト５１が張架されている。分離ローラ５２は駆動ローラの機能を担うものであり、不図示の連結ギアを介して駆動モータと連結されることにより駆動モータの駆動を転写ベルトに伝達する。転写ベルトは、例えば２００〜５００ｍｍ／ｓｅｃの搬送速度で駆動（走行）させている。また分離ローラ５２の表面には摩擦係数を増加させるために表層にゴムコーティングがされている。

なお本実施形態において、「転写ローラ」とは、いわゆるバックアップローラとも称されるものであり、転写ベルトを張架するローラで、かつ、感光体その他の像担持体との間で転写ニップを形成するローラのことである。「分離ローラ」とは、転写ベルトを張架するローラで、かつ、転写ベルトに吸着した用紙を曲率分離その他の分離を行う分離位置周辺のローラのことである。

転写ベルトは、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料や、ポリウレタンゴム等のゴム材料に、抵抗調整のために、カーボン等の導電性フィラーが分散されてなるもの、あるいはイオン性の導電材料が含有されてなるものを用いることができる。

バイアスローラ５５には、トナーと逆極性の転写電界を形成するための転写電圧が印加されている。バックアップローラ５４は、発泡ウレタンゴムにより形成されている。なおバイアスローラ５５はストレート形状のローラを用いている。またバイアスローラ５５の代わりに、導電ブラシを用いて転写電圧を印加するようにしてもよい。

分離除電極５０１はコロナ除電を行う除電極であり、分離ローラ５２に対向した位置に配置されている。分離除電極５０１は、針状電極（鋸歯電極ともいう）であり、例えば０．１ｍｍ厚のＳＵＳ板をエッチング処理することにより、尖頭部である頂点を一定ピッチで用紙の通紙幅方向全域に渡って１〜５ｍｍ程度の間隔で配置している。針状電極にバイアスローラと逆極性の直流電圧あるいは同直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加している。なお、針状電極の代わりにタングステン等の放電ワイヤーを用いた分離除電極であってもよい。

図３は、転写装置のローラの形状を説明する図である。図３（ａ）は転写ローラ５４及び分離ローラ５２の正面図である。図３（ｂ）は従動ローラ５３（転写ローラ及び分離ローラ以外のローラ）の正面図である。

図３（ａ）に示すように転写ローラ５４及び分離ローラ５２は軸方向に渡って直径が同一のストレート形状としている。

このようなストレート形状のローラとすることで、転写ローラ５４と感光体４１とで形成される転写ニップＮ１の幅を軸方向に渡って均一とすることができるので、軸方向の転写性を均一化することができる。また分離除電極５０１による分離ローラ５２及び搬送している用紙Ｐに対する除電性能を軸方向に渡って均一とすることができるので、除電の過不足による問題を防止することができる。ここで、除電過不足による問題とは（１）部分的な過剰除電によってトナー逆帯電が生じるために、一旦転写材に転写されたトナーが潜像担持体表面に再付着してしまう現象が発生したり、（２）部分的な除電不足が生じることによる分離不良あるいは用紙Ｐが転写ベルトから剥がれるときに発生する剥離放電によるトナー散りに起因する画像欠陥が発生したりすることである。

図３（ｂ）に示すように従動ローラ５３は端部に比べて中央部の直径が大きいクラウン形状としている。クラウン量としては端部の半径に比べて中央部の直径は１００μｍ〜２０００μｍ大きくしている。なお従動ローラ５３の軸方向の長さは約３１０ｍｍ〜３７０ｍｍ程度である。

このようにクラウン形状のローラとすることで転写ベルト５１を搬送する際に生じる、蛇行を防止することができる。なお、実施形態の説明において転写ローラ及び分離ローラ以外のローラにクラウン形状のローラを用いる例について説明したが、クラウン形状とともに、逆クラウン形状のローラを合わせて用いてもよい。

［他の実施形態］
図４は、他の実施形態に係る画像形成装置の全体断面図である。図１と共通する機能を有する部材に関しては同符号を付すことにより説明に代える。同図に示す画像形成装置は、フルカラー方式の画像形成装置であり各色の現像器（４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ、４４Ｋ）にはそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の各色の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。各色のトナーは感光体４１（Ｍ、Ｃ、Ｋについては参照符号を省略）に現像した後に中間転写装置４５に一次転写する。

中間転写装置４５の中間転写ベルト４５１上に一次転写して各色トナーを重ね合わせた画像は、転写装置（二次転写装置）５ｂにおいて用紙Ｐに二次転写される。画像を転写された用紙Ｐは、定着装置６に搬送され定着される。定着後の用紙Ｐは、排紙手段１４により装置外に排出される。

図５は、転写装置５ｂ周辺の断面図である。転写装置５ｂは、ストレート形状の転写ローラ５４ｂ及び分離ローラ５２ｂと、クラウン形状のローラである駆動ローラ５３ｂと、これらのローラに張架された転写ベルト５１ｂ、及び分離除電極５０１ｂからなる。同図に示す転写装置においては転写ローラ５４に、トナーと逆極性の転写電界を形成するための転写電圧を印加している。クラウン量、各部材の材質等は、図２、図３に示した転写装置５と同等としている。

このようにすることで二次転写装置においても転写ローラ及び分離ローラにストレート形状のローラを用い、それ以外のローラである駆動ローラにクラウン形状のローラを用いることにより、転写ベルトを用いた転写装置において、転写及び分離性能を確保しつつ転写ベルトの走行安定性を確保できる転写装置を得ることが可能となる。

画像形成装置本体Ａ、自動原稿送り装置ＤＦを備えた画像形成装置の全体断面図である。 転写装置５周辺の断面図である。 転写装置のローラの形状を説明する図である。図３（ａ）は転写ローラ５４及び分離ローラ５２の正面図である。図３（ｂ）は従動ローラ５３（転写ローラ及び分離ローラ以外のローラ）の正面図である。 他の実施形態に係る画像形成装置の全体断面図である。 転写装置５ｂ周辺の断面図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
１ 画像読取装置
４ 画像形成部
４１ 感光体
４２ 帯電部
４３ 露光部
４４ 現像装置
４５ 中間転写装置
４６ 感光体クリーニング部
５、５ｂ 転写装置
５０１、５０１ｂ 分離除電極
５１、５１ｂ 転写ベルト
５２、５２ｂ 分離ローラ
５３ 従動ローラ
５３ｂ 駆動ローラ
５４、５４ｂ 転写ローラ（バックアップローラ）
５５ 転写バイアスローラ
５０６ 転写クリーニング部
６ 定着装置

Claims (3)

1. トナー画像を用紙に転写させる転写装置であって、
   無端ベルトと、
   該無端ベルトを張架する複数のローラと、
   コロナ除電を行う除電部と、
   を有し
   前記複数のローラのうち、トナー画像を用紙に転写させる転写ニップを形成する転写ローラ及び用紙を前記無端ベルトから分離させる分離ローラとをストレート形状のローラとし、
   前記複数のローラのうちで前記転写ローラ及び分離ローラ以外のローラの少なくとも一つがクラウン形状のローラであることを特徴とする転写装置。
2. 前記除電部は、前記分離ローラに対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の転写装置。
3. トナー画像を形成する画像形成部と、
   前記請求項１又は２に記載の転写装置と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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