JP2010066695A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトと駆動ローラとの間の滑りをより確実に抑制し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】無端帯状の中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を無端回走させると共に、導電性を有する駆動ローラ２２と、バイアスが印加されると共に、中間転写ベルト２１を挟んで駆動ローラ２２と対向配置される二次転写ローラ４１とを備えるプリンタであって、駆動ローラ２２の周面に誘電体層２２ａが形成されているという構成を採用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。

画像形成装置の画像形成方式として、例えば、無端帯状の中間転写ベルトに、各色に対応して設けられる感光体から各色のトナー像をそれぞれ転写して重ね合わせ、そのトナー像を用紙に一括的に転写する所謂タンデム方式と称される画像形成方式がある。この方式では、中間転写ベルトとそれを回走させる駆動ローラとの間に滑り（スリップ）が生じると、重ね合わされるトナー像にズレが生じて画像形成不良を引き起こす懸念があるため、従来から種々の対策が採られている。

例えば、駆動ローラの周面に摩擦係数を上げるコーティングを施すことや、中間転写ベルトが許容できる値までベルトテンションを上げるといった対策が採られている。
あるいは、特許文献１には、駆動ローラの材質を金属ローラとし、２次転写ローラと対向させ、２次転写部にバイアスを印加することで、金属の駆動ローラと中間転写ベルトとを静電気的に吸着させて、スリップを抑制する対策が開示されている。
特開２００６−２５９６３８号公報

しかしながら、摩擦係数を上げるため駆動ローラの周面にコーティング、例えばゴム等を使用した場合、温度変化に伴ってローラ径変化を助長する虞があり、その結果、ベルトの回走速度が変化し、画像の色ズレや全長倍率等に影響を与えてしまう。また、該コーティングが駆動ローラの周面から剥離等した場合、その剥離物が駆動ローラとベルトとの間に咬み込まれてベルトの裏に傷を与える懸念がある。また、ベルトテンションの上昇は、ベルトの素材により上限値が決められてしまうという問題がある。

一方、静電気を利用する方法では、上記問題を解消できるものの、特許文献１によれば駆動ローラが導電性の金属ローラから形成されているため、静電気的な吸着力が弱く、ベルトと駆動ローラとの間のスリップを十分に抑制することができない虞があるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ベルトと駆動ローラとの間の滑りをより確実に抑制し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、無端帯状のベルトと、上記ベルトを無端回走させると共に、導電性を有する駆動ローラと、バイアスが印加されると共に、上記ベルトを挟んで上記駆動ローラと対向配置される対向ローラとを備える画像形成装置であって、上記駆動ローラの周面に誘電体層が形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、駆動ローラの周面に誘電体層を設けることで、駆動ローラの電気抵抗値を高めると共に電荷を蓄えることができるため、バイアスが印加されたときに発生する静電気的な吸着力をより向上させることが可能となる。

また、本発明においては、上記駆動ローラは、金属ローラであり、上記誘電体層は、上記金属ローラの周面を酸化することにより形成されるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、金属ローラを酸化処理することで誘電体層が形成されるため、駆動ローラの周面に別部材の誘電体層を設けるという手間を排することが可能となる。また、コスト安に寄与することができる。

また、本発明においては、上記誘電体層は、アルマイト層であるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、駆動ローラの周面に誘電体層としてアルマイト層が設けられる。

また、本発明においては、上記対向ローラに印加するバイアスの大きさを調節するバイアス調節装置を有するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、バイアスの大きさを調節することで、ベルトと駆動ローラとの間の静電気的な吸着力を調整することが可能となる。

本発明によれば、無端帯状のベルトと、上記ベルトを無端回走させると共に、導電性を有する駆動ローラと、バイアスが印加されると共に、上記ベルトを挟んで上記駆動ローラと対向配置される対向ローラとを備える画像形成装置であって、上記駆動ローラの周面に誘電体層が形成されているという構成を採用することによって、駆動ローラの周面に誘電体層を設けて、駆動ローラの電気抵抗値を高めると共に、電荷を蓄えることができるため、バイアスが印加されたときに発生する静電気的な吸着力をより向上させることが可能となる。
したがって、本発明では、ベルトと駆動ローラとの間の滑りをより確実に抑制し、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明をプリンタ（画像形成装置）に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

先ず、図１を参照して、本実施形態におけるプリンタＰの構成について説明する。
図１は、本発明の実施形態におけるプリンタＰの構成を示す概略図である。
プリンタＰは、図１に示すように、用紙に画像を形成する画像形成部２と、用紙を収容する給紙カセット３と、画像形成部２にて形成された画像を用紙に転写する二次転写部４と、転写された画像を用紙上に定着させる定着部５と、定着が完了し排出された用紙を受ける排紙トレイ６と、給紙カセット３から排紙トレイ６まで用紙を搬送する搬送路７とを有する。

画像形成部２は、無端回走する中間転写ベルト（ベルト）２１と、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色にそれぞれ対応したトナー像を形成すると共に、形成したトナー像を中間転写ベルト２１に転写する画像形成ユニットＦ（ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＫ）と、中間転写ベルト２１を清掃するクリーニング部３０とを有する。

中間転写ベルト２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３に張架されて、図１において時計回りに無端回走する構成となっている。
駆動ローラ２２は、モータ等の駆動源を有する駆動部に接続され、中間転写ベルト２１に対しグリップ力を付与しつつ回走させるものである。従動ローラ２３は、駆動ローラ２２の回転駆動に従動して回転駆動するものである。
クリーニング部３０は、クリーニングローラやクリーニングブレード等を備え中間転写ベルト２１の転走面に残留したトナー等を除去する構成となっている。

画像形成ユニットＦは、感光体１０と、帯電器１１と、露光装置１２と、現像装置１３と、一次転写ローラ１４とを有し、さらに不図示のクリーニング装置及び除電装置等とを概略備える。
感光体１０は、円柱に形状設定され、その周面に静電潜像及び当該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。帯電器１１は、感光体１０に対して対向配置され、感光体１０の周面を帯電状態とするものである。露光装置１２は、印刷形式の画像データに基づいて射出されるレーザ光を帯電状態の感光体１０の周面において走査するものである。現像装置１３は、感光体１０の周面に対してトナーを供給することによって感光体１０の周面上に静電潜像に基づくトナー像を現像するものである。一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト２１を挟んで感光体１０と対向配置され、感光体１０に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１に一次転写するものである。

給紙カセット３は、装置本体に対して引き出し自在であり、用紙を収容するものである。
二次転写部４は、中間転写ベルト２１上に形成された画像を用紙に二次転写するものであって、中間転写ベルト２１を駆動させる駆動ローラ２２と、中間転写ベルト２１を挟んで該駆動ローラ２２と対向配置される二次転写ローラ（対向ローラ）４１とを備える。
定着部５は、用紙上に二次転写された画像を定着させるものであり、加圧・加熱することによりトナーを定着させる加熱ローラ５１を備える。
搬送路７は、給紙カセット３から用紙を搬出するピックアップローラ７１、用紙を搬送する給紙ローラ７２、排紙トレイ６に用紙を排紙する排紙ローラ７３等を備える。

続いて、図２及び図３を参照して、二次転写部４及び駆動ローラ２２の構成について詳しく説明する。
図２は、本発明の実施形態における二次転写部４を示す拡大図である。
図３は、本発明の実施形態における駆動ローラ２２を示す斜視図である。

図２に示すように、二次転写ローラ４１は、直流のバイアスを印加するバイアス印加装置（バイアス調節装置）４２と電気的に接続されている。バイアス印加装置４２は、二次転写ローラ４１に印加するバイアスの大きさを調節する機能を有しており、所定のバイアスを二次転写ローラ４１に印加することによって、トナー像の帯電極性と逆極性の電荷を中間転写ベルト２１に与えて、該トナー像を用紙に転写させる構成となっている。

一方、中間転写ベルト２１を挟んで二次転写ローラ４１と対向配置される駆動ローラ２２は、導電性を備えると共に、電気的に接地される構成となっている。この駆動ローラ２２の周面には、誘電体層２２ａが形成されている。この誘電体層２２ａは、電気抵抗値を高めて、駆動ローラ２２と中間転写ベルト２１との静電気的な吸着力を高めるために設けられる。
より具体的には、図３に示すように、駆動ローラ２２は、アルミ素菅を備える金属ローラであり、該アルミ素菅の表面にアルマイト処理を施すことにより酸化アルミニウムの酸化皮膜を形成してなるアルマイト層（誘電体層２２ａ）を備える。

続いて、上記構成の作用について説明する。
先ず、図２に示すように、上記構成の二次転写部４においては、バイアス印加装置４２が、二次転写のため二次転写ローラ４１にバイアスを印加する。ここで、バイアスが印加された二次転写ローラ４１と駆動ローラ２２とは対向配置されているため、仮想的なコンデンサを形成することとなる。そして、二次転写ローラ４１と駆動ローラ２２との間に電界が生じて、それらの間を回走する中間転写ベルト２１に静電気力が作用し、中間転写ベルト２１と駆動ローラ２２とが電気的に吸着することとなる。ここで、駆動ローラ２２の周面に誘電体層２２ａが形成されているため、電気抵抗値を高めると共に電荷を蓄えることができ、バイアスが印加されたときに発生する静電気的な吸着力をより向上させることができる。すなわち、中間転写ベルト２１と駆動ローラ２２との間の摩擦力を高めてスリップを抑制することができ、結果、画像形成不良を抑制することが可能となる。

続いて、上記構成の駆動ローラ２２の静電気的な吸着力を向上させる効果について図４を参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態におけるバイアスと動摩擦力との対応関係を示した実験結果である。
なお、図４は、縦軸が駆動ローラ２２の動摩擦力（Ｋｇ＊Ｆ＊ｃｍ）、横軸がバイアスの２次転写電流値（μＡ）で示されるグラフにて表される。
また、図４においては、本実施形態に係る駆動ローラ２２との比較として、従来構成の駆動ローラ（金属ローラの構成）についての実験結果を合わせて示している。この従来構成の駆動ローラは、周面に導電性ウレタンコーティングを施したサンプルローラＡと、サンプルローラＡの周面にさらに摩擦係数向上の研磨処理を施したサンプルローラＢとである。

図４に示すように、駆動ローラ２２（アルマイト処理ローラ）は、サンプルローラＡ及びＢよりも高い動摩擦力を有することが観察される。また、駆動ローラ２２は、バイアスの大きさに比例して、動摩擦力が高まることが観察され、対して、サンプルローラＡ及びＢは、バイアスの大きさに比例して動摩擦力が多少は高まるが、駆動ローラ２２のバイアスに応じて動摩擦力が推移する傾き程ではないこと観察される。
したがって、従来の駆動ローラと比較して、本実施形態の駆動ローラ２２は、静電気的な吸着力をより向上させるという顕著な効果を奏することが図４の実験結果から明らかに認められる。

したがって、本実施形態によれば、無端帯状の中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を無端回走させると共に、導電性を有する駆動ローラ２２と、バイアスが印加されると共に、中間転写ベルト２１を挟んで駆動ローラ２２と対向配置される二次転写ローラ４１とを備えるプリンタＰであって、駆動ローラ２２の周面に誘電体層２２ａが形成されているという構成を採用することによって、駆動ローラ２２の周面に誘電体層２２ａを設けて、駆動ローラ２２の電気抵抗値を高めると共に電荷を蓄えることができるため、バイアスが印加されたときに発生する静電気的な吸着力を、従来よりも向上させることが可能となる。
したがって、本実施形態では、中間転写ベルト２１と駆動ローラ２２との間の滑りをより確実に抑制し、安定した画像形成を行うことができるプリンタＰを提供することができる効果がある。

また、本実施形態においては、駆動ローラ２２は、アルミ素菅を有する金属ローラであり、誘電体層２２ａは、上記アルミ素菅の周面を酸化することにより形成されるという構成を採用することによって、駆動ローラ２２の周面に別部材の誘電体層２２ａを設けるという手間を排することが可能となる。また、従来のコーティングを施すことに比べて、コスト安な構成とすることができる。

また、本実施形態においては、誘電体層２２ａは、アルマイト層であるという構成を採用することによって、従来の様に駆動ローラ２２の周面にコーティングを施すことに比べて温度変化に対するローラ径の変化量を抑えることができ、画像の色ズレや全長倍率の変化量を低減させることができる。

また、本実施形態においては、二次転写ローラ４１に印加するバイアスの大きさを調節するバイアス調節装置を有するという構成を採用することによって、図４に示すように、中間転写ベルト２１と駆動ローラ２２との間の静電気的な吸着力を調整することが可能となる。したがって、例えば、本装置の構成に設計変更があった場合であっても、バイアスの大きさに調節することで、物理的な変更を伴うことなく、中間転写ベルト２１と駆動ローラ２２との間に、当該設計変更に応じた所望の静電気的な吸着力を作用させることができる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本実施形態では、駆動ローラは、アルミ素菅を有して、その周面にアルマイト処理を施して、誘電体層を形成したものであると説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではない。例えば、駆動ローラは、鉄から形成されるローラの周面に酸化処理を施して酸化鉄からなる誘電体層を形成し、さらにその誘電体層に樹脂コーティングを施し安定化させたものであってもよい。また、例えば、樹脂ローラに炭素を分散させて導電性を備えさせ、樹脂層による誘電体層を形成したもの等であっても良い。

また、本実施形態では、バイアス印加装置により、バイアスの大きさを調整し、駆動ローラの動摩擦力を所望の大きさに調整すると説明した。ここで、例えば、中間転写ベルトの素材によってはスリップのし易さが異なるため、バイアス印加装置は、中間転写ベルトの素材に応じて、印加するバイアスの大きさを調節するという構成を採用しても良い。
また、中間転写ベルトの回走速度を測定する接触式あるいは非接触式等のセンサを設けて、回走速度が変動した（つまり、スリップが発生した）ことを検出し、その検出結果に応じてバイアスの大きさを調節する構成を採用しても良い。

本発明の実施の形態におけるプリンタの構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態における二次転写部を示す拡大図である。 本発明の実施の形態における駆動ローラを示す斜視図である。 本発明の実施の形態におけるバイアスと動摩擦力との対応関係を示した実験結果である。

符号の説明

Ｐ…プリンタ（画像形成装置）、２１…中間転写ベルト（ベルト）、２２…駆動ローラ、２２ａ…誘電体層、４１…二次転写ローラ（対向ローラ）、４２…バイアス印加装置（バイアス調整装置）

Claims (4)

1. 無端帯状のベルトと、前記ベルトを無端回走させると共に、導電性を有する駆動ローラと、バイアスが印加されると共に、前記ベルトを挟んで前記駆動ローラと対向配置される対向ローラとを備える画像形成装置であって、
   前記駆動ローラの周面に誘電体層が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動ローラは、金属ローラであり、
   前記誘電体層は、前記金属ローラの周面を酸化することにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記誘電体層は、アルマイト層であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記対向ローラに印加するバイアスの大きさを調節するバイアス調節装置を有することを特徴とする請求項１〜３に記載の画像形成装置。

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