JP2009103869A - 転写ベルトユニットおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれの発生を最小限にすることが可能な、転写ベルトユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを回転駆動する第１ローラと、前記転写ベルトが巻架された状態で、前記転写ベルトの回転に伴って従動回転する１または複数の第２ローラと、前記第１ローラの回転駆動を制御するローラ制御部とを備えており、前記第２ローラは、前記転写ベルトの巻き付き角度が所定値よりも低い低巻付きローラを含み、前記第１ローラの回転数をＲａとし、前記低巻付きローラの回転数をＲｂとすると、以下の式（１）を満たすように、前記第１ローラの直径を基準として前記低巻付きローラの直径を設定している。
Ｒｂ＝Ｎ＊Ｒａ ・・・（１）
但し、Ｎ＝ｎまたは１／ｎ（ｎ：２以上の整数）、記号＊は乗算を示し、記号／は除算を示す。
【選択図】図２

Description

本発明は、カラートナー像が転写される転写ベルトを有する転写ベルトユニット、およびそれを備えた画像形成装置に関する。

近年、カラー印刷機能を備えたプリンタや複写機等の画像形成装置が普及している。画像形成装置は、例えばＹＭＣＫの複数の色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するが、各色のトナー像を重ね合わせる際に色ずれが発生し易い。色ずれの原因の１つとして、各色のトナー像が転写される転写ベルト（いわゆる一次転写）を駆動する駆動ローラや転写ベルトを支持するローラの回転ムラ、振れが挙げられる。高画質なカラー画像を提供するためには、色ずれの発生を最小限に抑える必要がある。

色ずれの発生を最小限に抑える方法として、例えば特許文献１および２に記載されているように、転写ベルトに張力を与えるテンションローラの変動による影響を低減するためのバックアップローラの直径を、駆動ローラの直径と同一もしくは駆動ローラの直径の整数倍に設定することにより、または転写ベルトを保持する従動ローラおよび転写ベルトに張力を与えるテンションローラの各直径を、駆動ローラの直径と同一もしくは駆動ローラの直径の整数倍に設定することにより、ローラの回転数を同一または整数倍の関係に設定して、ローラの回転ムラや振れによる影響を打ち消し、色ずれの発生を最小限にすることが知られている。
特開２００５−６２６４２号公報 特開２００７−５２３９１号公報

特許文献１および２のように、直径が互いに同一または整数倍のローラを用いれば、色ずれの発生を最小限に抑えることが可能であると考えられていた。しかしながら、本発明者の鋭意研究により次のことが見出された。すなわち、直径が互いに同一または整数倍のローラを用いていても、転写ベルトのローラに対する巻き付き角度が、所定値よりも低い低巻付きローラが存在すると、そのローラの回転数と他のローラの回転数とが同一または整数倍の関係とならないため、色ずれの発生を最小限にすることが困難であることが見出された。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、転写ベルトのローラに対する巻き付き角度が、所定値よりも低い低巻付きローラが存在する場合において、色ずれの発生を最小限にすることが可能な転写ベルトユニット、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る転写ベルトユニットは、複数の感光体のそれぞれに形成されたカラートナー像が転写される転写ベルトと、前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを回転駆動する第１ローラと、前記転写ベルトが巻架された状態で、前記転写ベルトの回転に伴って従動回転する１または複数の第２ローラと、前記第１ローラの回転駆動を制御するローラ制御部とを備えており、前記第２ローラが、前記転写ベルトの巻き付き角度が所定値よりも低い低巻付きローラを含む場合において、前記第１ローラの回転数をＲａとし、前記第２ローラの回転数をＲｂとすると、以下の式（１）を満たすように、前記第１ローラの直径を基準として前記低巻付きローラの直径を設定している。
Ｒａ＝Ｎ＊Ｒｂ ・・・（１）
但し、Ｎ＝ｎまたは１／ｎ（ｎ：２以上の整数）、記号＊は乗算を示し、記号／は除算を示す。

本発明の転写ベルトユニットによれば、転写ベルトに対する巻き付き角度が所定値よりも低い低巻付きローラが存在する場合において、前記式（１）を満たすように、つまり前記低巻付きローラの回転数Ｒｂを前記第１ローラの回転数Ｒａの整数倍となるように、前記低巻付きローラの直径を前記第１ローラの直径を基準として設定することにより、色ずれの発生を最小限にすることができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記第２ローラは、前記転写ベルトを保持する従動ローラおよび前記転写ベルトを前記感光体に対して所定の位置に保持するバックアップローラである。この構成によれば、前記従動ローラおよび前記バックアップローラが、巻き付き角度が所定値よりも低い低巻付きローラであっても、前記式（１）を満たすことにより、色ずれの発生を最小限にすることができる。

本発明の他の好ましい実施形態によれば、画像形成装置は前記転写ベルトユニットを備えている。この画像形成装置は、前記転写ベルトユニットによって色ずれの発生を最小限にすることが可能なので、高画質なカラー画像を生成できる。

本発明の転写ベルトユニットによれば、転写ベルトのローラに対する巻き付き角度が、所定値よりも低い低巻付きローラが存在しても、色ずれの発生を最小限にすることが可能である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る転写ベルトユニット１を備えた画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応する画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋが並設された画像形成ユニット２、各画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋで形成されたカラートナー像が転写される転写ベルトユニット１と、転写ベルトユニット１に転写されたカラートナー画像が転写される用紙を給紙する給紙部１６と、用紙に転写されたカラートナー像を定着させる定着部１７とを含む。

画像形成ユニット２の各画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋは、感光体ドラム３、露光部５および現像部６を含む。感光体ドラム３は、例えばアモルファスシリコンからなり、同図に示す矢印方向に回転可能とされている。露光部５は、図示しない画像データ記憶部から送信されてきた画像データに基づき生成されたレーザービーム（ＬＥＤ光）を感光体ドラム３の表面に照射して、感光体ドラム３の表面に静電潜像を形成する。現像部６は、図示しないトナー供給部から供給されるトナーを前記静電潜像に付着させて、該静電潜像をトナー像として顕在化させる。

画像形成ユニット２の上方には、転写ベルトユニット１が設けられている。転写ベルトユニット１は、各感光体ドラム３の表面のトナー像が転写される、いわゆる一次転写を行うための無端の転写ベルト９と、転写ベルト９の内周面に圧接された状態で転写ベルト９が巻架されるローラ群とを含む。ローラ群は、例えば一次転写ローラ８、駆動ローラ１０、従動ローラ１１、テンションローラ１２、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４を含む。また、転写ベルトユニット１は、駆動ローラ１０を制御するローラ制御部４を含む。

一次転写ローラ８は、各感光体ドラム３と対向配置されて、転写ベルト９を感光体ドラム３に対して押圧するローラである。駆動ローラ１０は、図示しない駆動モータ等によって回転駆動し、転写ベルト９を無端回転させるための駆動力を与えるローラ（第１ローラ）である。従動ローラ１１は、回転自在に設けられ、駆動ローラ１０による転写ベルト９の無端回転に伴って従動回転すると共に、転写ベルト９を支持するローラ（第２ローラ）である。テンションローラ１２は、従動ローラ１１と同様、回転自在に設けられ、駆動ローラ１０による転写ベルト９の無端回転に伴って従動回転すると共に、転写ベルト９を保持し、かつ転写ベルト９が弛まないように転写ベルト９に対してテンション（張力）を与えるローラである。テンションローラ１２は、例えば、ばね体（スプリング）１５によって付勢されることで、転写ベルト９に対してその内周面（裏面）から外周面（表面）に向けて押圧力を加えるものである。第１および第２バックアップローラ１３，１４は、回転自在に設けられ、駆動ローラ１０による転写ベルト９の無端回転に伴って従動回転すると共に、転写ベルト９を感光体ドラム３に対して適度に押圧した状態に保持するローラ（第２ローラ）である。

このローラ群において、駆動ローラ１０が符号Ａで示す矢印方向に駆動回転すると、これに伴い、転写ベルト９が符号Ｂで示す矢印方向に無端回転し、この転写ベルト９の無端回転に伴って、テンションローラ１２、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４がそれぞれ符号Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇで示す矢印方向に従動回転する。

各感光体ドラム３上に形成されたトナー像は、駆動ローラ１０によって無端回転する転写ベルト９上にそれぞれタイミングを合わせて、すなわち各トナー像の位置（例えばトナー像の一端部）を合わせて、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の順に重ね合わされて転写される（いわゆる一次転写）。これにより、転写ベルト９上にＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの４色のトナー像からなるカラートナー画像が形成される。なお、画像形成部２Ｍ、２Ｃ、２Ｙ、２Ｋの配置順は、図１に示す配置順に限定されない。

給紙部１６は、各サイズの用紙を収納する給紙カセット２０と、用紙が搬送される経路である搬送路２１と、搬送路中の用紙の搬送を行う搬送ローラ２２とを含む。また、搬送路２１には、二次転写ローラ２３が転写ベルト９を介して駆動ローラ１０と対向するように配置されている。転写ベルト９上に形成されたカラートナー画像は、転写ベルト９の無端回転により駆動ローラ１０の位置まで移動された後、給紙部１６の給紙カセットから搬送路２１を通って転写ベルト９と二次転写ローラ２３とのニップ部へ搬送される用紙に転写される（いわゆる二次転写）。

給紙部１６の搬送路２１における二次転写ローラ２３より下流側には、定着部１７が設けられている。定着部１７は、用紙に二次転写されたカラートナー像を定着させるものであり、ヒートローラ２４および圧ローラ２５を含む。用紙上のトナーは、ヒートローラ２４の熱によって溶かされたあと、圧ローラ２５による圧力により用紙上に定着する。このように定着処理された用紙は、例えば画像形成装置１００上部に設けられた用紙排出トレイ１８に排出される。

ところで、背景技術で説明したように、上述の構成の画像形成装置１００では、色ずれの発生を最小限にすることが高画質なカラー画像を形成するのに重要である。以下、本発明に係る転写ベルトユニット１により色ずれの発生を最小限にする方法について、転写ベルトユニット１の構成を模式的に示す図２を参照しながら説明するが、まず、本発明と従来技術との差異を明確にするために、従来技術について説明する。

通常、転写ベルト９が各ローラ１０，１１，１２、１３，１４に巻架された状態における転写ベルト９のベルト線速は、ベルトの厚さ方向における中間点を基準として計測される、つまりベルト厚Ｔの１／２である厚さの部分ｔを基準として計測される。駆動ローラ１０における転写ベルト９のベルト線速Ｖ１、従動ローラ１１における転写ベルト９のベルト線速Ｖ２、第１バックアップローラ１３における転写ベルト９のベルト線速Ｖ３および第２バックアップローラ１４における転写ベルト９のベルト線速Ｖ４は、駆動ローラ１０、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数をＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とし、駆動ローラ１０、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径を、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とすると、
ベルト線速Ｖ１＝Ｒ１（Ｄ１＋２ｔ）π、
ベルト線速Ｖ２＝Ｒ２（Ｄ２＋２ｔ）π、
ベルト線速Ｖ３＝Ｒ３（Ｄ３＋２ｔ）π、
ベルト線速Ｖ４＝Ｒ４（Ｄ４＋２ｔ）π、
で表される。

従来では、転写ベルト９を駆動する駆動ローラ１０の直径Ｄ１と、転写ローラを支持する従動ローラ１１、転写ベルト９を支持する、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とが、以下の式（２）に示すように互いに整数倍または（１／整数）倍の関係となるように設定して、従動ローラ１１の回転数Ｒ２、第１バックアップローラ１３の回転数Ｒ３および第２バックアップローラ１４の回転数Ｒ４を、互いに同一の回転数に設定する共に、駆動ローラ１０の回転数Ｒ１の整数倍に設定することにより、色ずれの発生を最小限にしていた。
Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４＝Ｍ＊Ｄ１ ・・・（２）
但し、Ｍ＝ｍまたは１／ｍ（ｍ：正の整数）、記号＊は乗算を示し、記号／は除算を示す。

しかしながら、本発明者の鋭意研究により、前記式（２）を満たしていても、つまり、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を同一に設定していても、回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が同一とならず、その結果、色ずれの発生を最小限に抑えることが難しい場合のあることが判明した。これは、転写ベルトユニット１のローラ群の配置構成によっては、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４に対する転写ベルト９の各巻き付き角度α、β、γが所定値よりも低くなる場合があることに起因する。この場合、前記ベルト線速Ｖ１〜Ｖ４の各式は成立せず、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は高くなると共に、それらのローラ１１，１３，１４間で回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にばらつきが生じる。その結果、色ずれの発生を最小限にすることは困難となる。

本発明では、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各巻き付き角度α、β、γが所定値より低い場合であっても、色ずれの発生を最小限にすることが可能である。すなわち、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、駆動ローラ１０の回転数Ｒ１の整数倍となると共に互いに同一の回転数となるように、つまり、以下の式（１．１）を満たすように、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を、駆動ローラ１０の直径Ｄ１を基準として設定することにより、色ずれの発生を最小限にすることができる。
Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｎ＊Ｒ１ ・・・（１．１）
但し、Ｎ＝ｎまたは１／ｎ（ｎ：２以上の整数）、記号＊は乗算を示し、記号／は除算を示す。

本明細書における、巻き付き角度の「所定値」とは、転写ベルト９の各ローラ１１，１３，１４に対する巻き付き範囲が小さいため、つまり転写ベルト９の各ローラ１１，１３，１４との接触範囲が小さいため、直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が同一であっても回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にばらつきが生じ始める程度の角度のことをいう。具体的には、前記巻き付き角度の所定値は、概ね６０°以下程度である。

以下に、本発明の実施例１を従来例と比較しながら説明する。実施例１および従来例では共に、長さＬが１２３１ｍｍ、厚さＴが１．２ｍｍである転写ベルト９を用いた。転写ベルト９の厚さＴの中間点であるＴ／２＝０．６ｍｍの部分を基準とする転写ベルト９のベルト線速は、２００ｍｍ／秒に設定した。

従来例を以下の表１に示している。駆動ローラ１０、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４は、各直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４が４２．３６ｍｍ、２０．０３ｍｍ、２０．００ｍｍ、２０．０２ｍｍであるものを用いた。これらの直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の数値は、前記式（２）を満たすように設定されたものである。すなわち、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、互いにほぼ同一に設定され、かつ駆動ローラ１０の直径Ｄ１のほぼ１／２倍に設定されたものである。そして、上記の直径を有する駆動ローラ１０、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４に巻架された転写ベルト９を駆動して、各ローラの１秒当たりの回転数を計測した。表１に示すように、駆動ローラ１０、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、１．４６、３．００、３．１７および３．１４であった。

表１に示す結果から明らかなように、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４をほぼ同一に設定しても、回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にばらつきがあることが判明した。これは、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各巻き付き角度α、β、γが所定値よりも低いことに起因しており、このときの各巻き付き角度α、β、γは、所定値よりも低い、１３７．２°、１０．７°、２６．４°であった。表１に示す従来例では、色ずれの発生を抑えることはできなかった。

以下に示す表２は、表１の結果に基づき、前記式（１．１）を満たすように、つまり、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、駆動ローラ１０の回転数Ｒ１の整数倍（実施例１では、ほぼ２倍）となるように、かつ互いに同一の回転数となるように、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を、駆動ローラ１０の直径Ｄ１を基準として変更（設定）した結果を示している。すなわち、実施例１では、駆動ローラ１０の１秒当たりの回転数１．４６を基準として、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各回転数Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、２．９３、２．９４、２．９４となるように、表１に示す、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を、駆動ローラ１０の直径（Ｄ１＝４２．３６ｍｍ）を基準として、２０．０３ｍｍ、２０．００ｍｍ、２０．０２ｍｍから２０．５６ｍｍ、２１．６３ｍｍ、２１．４７ｍｍに変更（設定）した。従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の変更後の各直径は、表１に示す従来例と異なり同一ではない。

このとき、転写ベルト９のベルト線速は２００ｍｍ／秒であり、転写ベルト９の１秒当たりの回転数Ｒは、２００ｍｍ／秒÷１２３１ｍｍ＝０．１６２回転／秒であるから、駆動ローラ１０の回転数Ｒ１は、転写ベルト９の回転数Ｒのほぼ９倍、従動ローラ１１の回転数Ｒ２は、転写ベルト９の回転数Ｒのほぼ１８倍、第１バックアップローラ１３の回転数Ｒ３は、転写ベルト９の回転数Ｒのほぼ１８倍、第２バックアップローラ１４の回転数Ｒ４は、転写ベルト９の回転数Ｒのほぼ１８倍であった。このように、前記式（１．１）を満たすことにより、転写ベルト９の回転数Ｒと各ローラの回転数Ｒ１〜Ｒ４とは整数倍の関係となる。

以上説明したように、本発明では、前記式（１．１）を満たすように、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各直径Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を、駆動ローラ１０の直径Ｄ１を基準として変更することにより、従動ローラ１１、第１バックアップローラ１３および第２バックアップローラ１４の各巻き付き角度α、β、γが所定値より低くても、転写ベルト９の回転数Ｒを各ローラの回転数Ｒ１〜Ｒ４の整数倍に設定できるので、転写ベルト９の一回転毎の色ずれパターンが略同一となり、その色ずれパターンは、駆動ローラ１０の回転数をローラ制御部４によって制御することで補正することが容易となるので、色ずれの発生を最小限にすることが可能となる。

本発明に係る転写ベルトユニットを備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 転写ベルトユニットの構成を概念的に示す模式図である。

符号の説明

１ 転写ベルトユニット
２ 画像形成ユニット
３ 感光体ドラム
４ ローラ制御部
５ 露光部
６ 現像部
９ 転写ベルト
１０ 駆動ローラ（第１ローラ）
１１ 従動ローラ（第２ローラ）
１２ テンションローラ
１３ 第１バックアップローラ（第２ローラ）
１４ 第２バックアップローラ（第２ローラ）
１００ 画像形成装置
Ｄ１〜Ｄ４ ローラ直径
Ｒ１〜Ｒ４ ローラ回転数
Ｖ１〜Ｖ４ ベルト線速

Claims (3)

1. 複数の感光体のそれぞれに形成されたカラートナー像が転写される転写ベルトを備えた転写ベルトユニットであって、
   前記転写ベルトが巻架された状態で該転写ベルトを回転駆動する第１ローラと、
   前記転写ベルトが巻架された状態で、前記転写ベルトの回転に伴って従動回転する１または複数の第２ローラと、
   前記第１ローラの回転駆動を制御するローラ制御部と、
   を備え、
   前記第２ローラは、前記転写ベルトの巻き付き角度が所定値よりも低い低巻付きローラを含み、前記第１ローラの回転数をＲａとし、前記低巻付きローラの回転数をＲｂとすると、以下の式（１）を満たすように、前記第１ローラの直径を基準として前記低巻付きローラの直径を設定した転写ベルトユニット。
   Ｒｂ＝Ｎ＊Ｒａ ・・・（１）
   但し、Ｎ＝ｎまたは１／ｎ（ｎ：２以上の整数）、記号＊は乗算を示し、記号／は除算を示す。
2. 請求項１において、前記第２ローラは、前記転写ベルトを保持する従動ローラおよび前記転写ベルトを前記感光体に対して所定の位置に保持するバックアップローラである転写ベルトユニット。
3. 請求項１または２に記載の転写ベルトユニットを備えた画像形成装置。
   
   
   

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