JP2010078777A - 帯状部材保持駆動装置、画像転写装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部ロールが保持ロールに押し付けられた状態か否かにかかわらず、保持ロールの長手方向一端側と他端側との外径差に起因する片寄り力が、過大になることを抑制できる帯状部材保持駆動装置、画像転写装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、中間転写ベルト２０と、これを内側から駆動する駆動ロール２１と、中間転写ベルト２０を保持するバックアップロール２３と、中間転写ベルト２０の外周面側からバックアップロール２３に接離自在とされた二次転写ロール３１とを備え、中間転写ベルト２０の張力をＦ、バックアップロール２３への巻き掛け角度をθ、二次転写ロール３１のバックアップロール２３に対する押し付け力をＮ、中間転写ベルト２０とバックアップロール２３間の摩擦係数をμとしたとき、μ＜１／(２×cos((π−θ)／２))かつμ<Ｆ／Ｎとなるよう設定した。
【選択図】図１

Description

本発明は帯状部材保持駆動装置、画像転写装置および画像形成装置に関する。

無端ベルト状の中間転写体外周面にトナー画像を形成し、非転写材の表面に転写する画像形成装置において、中間転写体側に蛇行防止ガイドを設けた構成が存在する（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００４−０５３６２９号公報 特開２００６−１４６１３２号公報

本発明は、外部ロールが保持ロールに押し付けられた状態か否かにかかわらず、保持ロールの長手方向一端側と他端側との外径差に起因する片寄り力が、過大になることを抑制できる帯状部材保持駆動装置、画像転写装置および画像形成装置を提供する。

請求項１に記載の帯状部材保持駆動装置は、無端ベルト状の帯状部材と、前記帯状部材を駆動する駆動ロールと、前記帯状部材を前記駆動ロールとともに巻き掛けて保持する保持ロールと、前記保持ロールに対し、前記保持ロールに巻き掛けられた前記帯状部材を前記保持ロールと前記帯状部材が接触する範囲の回転方向上流側で挟んで押し付ける第１の位置と、前記保持ロールから離れた第２の位置との間を移動する外部ロールと、前記駆動ロールに対して前記帯状部材の回転方向下流側かつ前記保持ロールに対して前期帯状部材の回転方向上流側に前記帯状部材に張力を付与する張力付与部材を有し、前記帯状部材の張力をＦ、前記保持ロールに対する前記帯状部材の巻き掛け角度をθ、前記外部ロールの前記保持ロールに対する押し付け力をＮとしたとき、前記帯状部材と前記保持ロールとの間の摩擦係数μをμ＜１／(２×cos((π−θ)／２)) かつμ<Ｆ／Ｎとなるよう設定したことを特徴とする。

請求項２に記載の帯状部材保持駆動装置は、請求項１に記載の構成において、前記帯状部材は、該帯状部材の回転方向と直角かつ外周面と垂直な方向への移動を規制する移動規制部を有する事を特徴とする。

請求項３に記載の画像転写装置は、無端ベルト状の帯状部材と、前記帯状部材の外周面にトナー画像を形成する複数の画像形成部と、前記帯状部材を駆動する駆動ロールと、前記帯状部材を前記駆動ロールとともに巻き掛けて保持する保持ロールと、前記保持ロールに対し、前記保持ロールに巻き掛けられた前記帯状部材を記録材とともに前記保持ロールと前記帯状部材が接触する範囲の回転方向上流側で挟んで押し付け前記記録材に前記帯状部材上に形成されたトナー画像を転写する第１の位置と、前記保持ロールから離れた第２の位置との間を移動する転写ロールと、前記駆動ロールに対して前記帯状部材の回転方向下流側かつ前記保持ロールに対して前期帯状部材の回転方向上流側に前記帯状部材に張力を付与する張力付与部材を有し、前記帯状部材の張力をＦ、前記保持ロールに対する前記帯状部材の巻き掛け角度をθ、前記外部ロールの前記保持ロールに対する押し付け力をＮとしたとき、前記帯状部材と前記保持ロールとの間の摩擦係数μをμ＜１／(２×cos((π−θ)／２)) かつμ<Ｆ／Ｎとなるよう設定したことを特徴とする。

請求項４に記載の画像転写装置は、請求項３に記載の構成において、前記駆動ロールは、長手方向両端に設けられ、前記帯状部材の幅方向位置を規制する規制部材を備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の画像形成装置は、構成において、前記駆動ロールは、長手方向両端に設けられ、前記帯状部材の幅方向位置を規制する規制部材を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の帯状部材保持駆動装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、外部ロールが保持ロールに押し付けられた状態か否かにかかわらず、保持ロールの長手方向一端側と他端側との外径差に起因する片寄り力が過大になることを抑制できる。

請求項２に記載の帯状部材保持駆動装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、移動規制部の破損を抑制することができる。

請求項３に記載の画像転写装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、帯状部材の片寄りによる画像アライメントの変動を抑制できる。

請求項４に記載の画像転写装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、帯状部材の片寄りによる移動規制部の破損を抑制できる。

請求項５に記載の画像形成装置の構成によると、本構成を有していない場合と比較して、帯状部材の片寄りを抑制できる画像形成装置とすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

＜画像形成装置＞
図１には、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成が示されている。

図１に示す画像形成装置１は所謂タンデム型、中間転写型の画像形成装置である。本実施の形態に係る画像形成装置１は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数の画像形成ユニット１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）と、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）して表面に保持させる中間転写ベルト２０とを備える。さらに中間転写ベルト２０上に転写された画像を記録材としての用紙Ｐ上に二次転写（一括転写）させる二次転写装置３０と、二次転写装置３０に供給される用紙Ｐを収容する図示しない用紙トレイと、二次転写装置３０により用紙Ｐ上に転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０とを備えている。

各画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１を帯電する帯電器と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込む露光器１２とを備える。また、各画像形成ユニット１０は、各色成分トナーが収容され感光体ドラム１１ 上の静電潜像をトナー像として可視像化（トナー現像）する現像器１４と、感光体ドラム１１上の各色成分トナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール１５とを備える。

更に各画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するクリーナとしてのドラムクリーナ１６と、残留トナーが除去された感光体ドラム１１の表面を除電する除電器とを備える。各画像形成ユニット１０は、帯電器、露光器１２、現像器１４、一次転写ロール１５、ドラムクリーナ１６、及び除電器といった電子写真用デバイスが、像保持体としての感光体ドラム１１の周囲に順次配設されている。

感光体ドラム１１は、金属製の薄肉の円筒形ドラム表面に有機感光層を形成したものからなる。帯電器は、感光体ドラム１１に対して放電を行うことで、感光体ドラム１１の表面を帯電させる。露光器１２は、画像信号に応じて露光ビームを射出し、感光体ドラム１１の表面に露光を行い、帯電器によって帯電された感光体ドラム１１の表面電位を落とすことで、画像情報に応じた静電潜像を形成する。現像器１４は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーと、例えば磁性体を半導電性の物質でコートしてなるキャリアとを含む二成分現像剤を内蔵する。現像器１４は、これらキャリアおよびトナーを攪拌し互いに摩擦させることでトナーを負極性に帯電させる。帯電されたトナーは、その後、現像スリーブ上を搬送され、現像スリーブに印加される現像バイアスにより感光体ドラム１１表面に形成された静電潜像を反転現像する。

中間転写ベルト２０は、複数の支持ロールに掛け渡され、矢線Ｂ方向に循環するようになっている。複数の支持ロールの例としては、例えば中間転写ベルト２０の駆動ロール２１、中間転写ベルト２０の張力を調整するテンションロール２２、二次転写装置３０のバックアップロール（ＢＵＲ）２３である。

中間転写ベルト２０は、例えばポリイミドあるいはポリアミド等からなる無端形状のベルトである。一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加され、感光体ドラム１１上のトナー像は中間転写ベルト２０に静電吸引される。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいて各々形成され、中間転写ベルト２０に夫々順次静電吸引された各トナー像は、中間転写ベルト２０上において重ねられ、フルカラートナー像を形成する。

画像形成を行わない非転写時には、中間転写ベルト２０は図示しない接離機構によって図１に破線で示すように感光体ドラム１１と接触しない搬送面を通過する。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー担持面側（外周面）に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２３とを備える。

二次転写ロール３１は、図示しない接離機構によって中間転写ベルト２０と接触する転写位置と、接触しない待機位置との何れかの位置に保持される。転写位置では二次転写ロール３１は中間転写ベルト２０を挟んでバックアップロール２３を所定の圧力で押圧する。待機位置では、二次転写ロール３１は図１に破線で示すように中間転写ベルト２０と接触しない位置に引き込まれる。

二次転写装置３０の、中間転写ベルト２０の移動方向下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするベルトクリーナ３４が設けられている。ベルトクリーナ３４は、中間転写ベルト２０の循環方向（Ｂ方向）に対向する方向（ドクター方向）に突出して配置されるベルトクリーニングブレード３５を有している。

用紙トレイ４０に収容された用紙Ｐは給紙ロール４１にて所定のタイミングで繰り出され、搬送ロール４２及び二次転写装置用搬送シュート４３を介して二次転写装置３０へと搬送される。二次転写後の用紙Ｐは定着装置用搬送シュート４４を介して定着装置５０へと搬送される。

＜画像形成プロセス＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の画像形成プロセスについて説明する。

ユーザにより図示しないスタートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。例えば画像形成装置１がデジタルカラー複写機として構成されている場合には、まず図示しない原稿台にセットされた原稿から図示しないカラー画像読み取り装置により、カラー画像が信号として読み取られる。次に読み取られた信号は、画像信号処理によって色毎の画像データに変換され、該当する画像形成ユニットの露光器１２に出力される。

露光器１２では、入力された画像データに応じて、例えば半導体レーザ素子から出射される露光ビームを変調し、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射する。画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各感光体ドラム１１は、帯電器によって表面が帯電された後、露光器１２によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。画像形成装置１をカラープリンタとして構成する場合には、読み取られた信号に代えて、外部から入力される画像信号に基づいて各色のトナー像作成を行わせる。

各感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に転写される。すなわち一次転写位置において、一次転写ロール１５より印加される一次転写バイアスにより、トナー像が感光体ドラム１１の表面から中間転写ベルト２０の表面へと転写される。中間転写ベルト２０の表面に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、中間転写ベルト２０の循環に伴って二次転写位置へと搬送される。一次転写後の感光体ドラム１１の表面は、ドラムクリーナ１６によって残留トナーが除去された後、除電器によって除電される。

用紙Ｐは所定のタイミングで二次転写装置３０へと搬送され、中間転写ベルト２０（バックアップロール２３）に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐを押圧・付勢する。二次転写ロール３１とバックアップロール２３との間に形成される二次転写電界により中間転写ベルト２０の表面に担持された重ねトナー像は用紙Ｐに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置５０へと搬送され、用紙Ｐ表面でトナー像の定着が行われる。二次転写後の中間転写ベルト２０の表面に残留する残留トナーは、ベルトクリーナ３４によって除去される。

＜ＢＵＲのμと張力＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の、バックアップロールの摩擦係数とベルト張力との関係について説明する。

図３（Ａ）（Ｂ）に示すようにテンションロール２２からバックアップロール２３を介して駆動ロール２１にて駆動される中間転写ベルト２０において、図４（Ａ）（Ｂ）に示すようにバックアップロール２３の外径左右差等（２００μｍ程度）で蛇行発生の際に、駆動ロール２１の手前で弛みを生じ、正常なタイミングで中間転写ベルト２０が搬送されない等の不具合が発生する虞がある。これはバックアップロール２３の外径左右差が大きい、転写加重が大きい、中間転写ベルト２０とバックアップロール２３との摩擦係数μが大きい、等の原因で相対的に中間転写ベルト２０の張力が不足することに起因する。

図２（Ａ）に示すように、転写時（コンタクト時）においては柔軟性のある二次転写ロール３１は、より硬質な素材で形成されたバックアップロール２３に対して荷重Ｎ１を印加することで中間転写ベルト２０から用紙Ｐへの転写荷重としている。このとき、上記の不具合を防止するためには中間転写ベルト２０にかかる張力をＦｔ、中間転写ベルト２０とバックアップロール２３との摩擦係数をμとすると、
Ｆｔ＞μ×Ｎ１
となるようにバックアップロール２３の表面μを一定以下の値に抑える必要がある。転写加重Ｎ１は転写不良の発生を防ぐ最低値が予め決定されているため、上記の式を満足するためにはμを十分に小さくする必要がある。例えばＦｔを４．３ｋｇ、Ｎ１を７ｋｇとするとμ＜０．６１程度となる。

これに対して図２（Ｂ）に示すように、非転写時（リトラクト時）においては、バックアップロール２３にかかる力は、中間転写ベルト２０からバックアップロール２３にかかる力をＮ２、中間転写ベルト２０にかかる張力をＦｔ、中間転写ベルト２０とバックアップロール２３との摩擦係数をμ、中間転写ベルト２０の、バックアップロール２３へのラップアングル（角度）をθとすると、Ｎ２＝Ｆｔ×ＣＯＳ（（π−θ）／２）であり、
Ｆｔ＞μ×Ｎ２
となるようにバックアップロール２３の表面μを一定以下の値に抑える必要がある。上記の式を満足するためには、例えばＦｔを４．３ｋｇ、θ＝１０８°、Ｎ２を６．７８ｋｇとするとμ＜０．６３程度となる。

図５には、本実施形態に係るバックアップロールの外径左右差とμの組み合わせにおいて、中間転写ベルトの蛇行発生の有無が示されている。

図５に示すように、バックアップロール２３の左右外径差（寸法誤差）が大きいほど、同じμでも蛇行は発生しやすくなり、μを０．５以下に抑えた場合（網掛け部分）では中間転写ベルト２０に蛇行は発生していない。

なお、ここでいう蛇行の発生とは、中間転写ベルト２０の搬送において目視上問題のないこと、あるいはロールの幅方向端部にフランジが設けられている場合はフランジに乗り上げないことを蛇行の発生がないものと規定する。

＜他の実施形態＞
次に、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

図６（Ａ）に示すように、本発明の第２実施形態として中間転写ベルト２０に代えて、駆動ロール２１に対して長手方向位置を規制するリブ２０Ｆが幅方向端部に設けられた中間転写ベルト２０Ａを用いてもよい。リブ２０Ｆは駆動ロール２１の端部に対して、中間転写ベルト２０Ａの幅方向位置を規制することで蛇行を防止する。

あるいは図６（Ｂ）に示すように、本発明の第３実施形態として、長手方向端部にフランジ２１Ｆが設けられた駆動ロール２１Ａを用いてもよい。フランジ２１Ｆは中間転写ベルト２０の幅方向位置を規制することで蛇行を防止する。

＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

例えば上記実施形態ではトナー画像を転写する電子写真システムの中間転写ベルトを例に挙げたが、これに限定せず複数のローラで無端ベルトを駆動する構成であれば、本発明を適用することも可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略を示す側面図である。 本発明の第１実施形態に係るバックアップロールに印加される力を示す模式図である。 本発明に係るバックアップロール、テンションロール、駆動ロール及び中間転写ベルトの関係を示す模式図である。 従来のバックアップロール、テンションロール、駆動ロール及び中間転写ベルトの関係を示す模式図である。 本発明に係るバックアップロールの外径左右差と表面μ、および蛇行発生の関係を示す図である。 本発明の第２実施形態および第３実施形態に係る中間転写ベルトと駆動ロールの構造を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 画像形成ユニット（画像形成部）
１１ 感光体ドラム
１２ 露光器
１４ 現像器
１５ 一次転写ロール
１６ ドラムクリーナ
２０ 中間転写ベルト（帯状部材）
２１ 駆動ロール
２２ テンションロール（張力付与部材）
２３ バックアップロール（保持ロール）
３０ 二次転写装置
３１ 二次転写ロール（外部ロール）
４０ 用紙トレイ
５０ 定着装置
Ｐ 用紙（被転写材）

Claims (5)

1. 無端ベルト状の帯状部材と、
   前記帯状部材を駆動する駆動ロールと、
   前記帯状部材を前記駆動ロールとともに巻き掛けて保持する保持ロールと、
   前記保持ロールに対し、前記保持ロールに巻き掛けられた前記帯状部材を前記保持ロールと前記帯状部材が接触する範囲の搬送方向上流側で挟んで押し付ける第１の位置と、前記保持ロールから離れた第２の位置との間を移動する外部ロールと、
   前記駆動ロールに対して前記帯状部材の搬送方向下流側かつ前記保持ロールに対して前期帯状部材の搬送方向上流側に前記帯状部材に張力を付与する張力付与部材を有し、
   前記帯状部材の張力をＦ、前記保持ロールに対する前記帯状部材の巻き掛け角度をθ、前記外部ロールの前記保持ロールに対する押し付け力をＮとしたとき、
   前記帯状部材と前記保持ロールとの間の摩擦係数μを
   μ＜１／(２×cos((π−θ)／２)) かつ
   μ<Ｆ／Ｎ
   となるよう設定した、帯状部材保持駆動装置。
2. 前記帯状部材は、前記帯状部材の搬送幅方向への移動を規制する移動規制部を有する、請求項１に記載の帯状部材保持駆動装置。
3. 無端ベルト状の帯状部材と、
   前記帯状部材の外周面にトナー画像を形成する複数の画像形成部と、
   前記帯状部材を駆動する駆動ロールと、
   前記帯状部材を前記駆動ロールとともに巻き掛けて保持する保持ロールと、
   前記保持ロールに対し、前記保持ロールに巻き掛けられた前記帯状部材を記録材とともに前記保持ロールと前記帯状部材が接触する範囲の回転方向上流側で挟んで押し付け、前記帯状部材上に形成されたトナー画像を前記記録材に転写する第１の位置と、前記保持ロールから離れた第２の位置との間を移動する転写ロールと、
   前記駆動ロールに対して前記帯状部材の回転方向下流側かつ前記保持ロールに対して前期帯状部材の回転方向上流側に前記帯状部材に張力を付与する張力付与部材を有し、
   前記帯状部材の張力をＦ、前記保持ロールに対する前記帯状部材の巻き掛け角度をθ、前記外部ロールの前記保持ロールに対する押し付け力をＮとしたとき、
   前記帯状部材と前記保持ロールとの間の摩擦係数μを
   μ＜１／(２×cos((π−θ)／２)) かつ
   μ<Ｆ／Ｎ
   となるよう設定した画像転写装置。
4. 前記帯状部材は、前記帯状部材の搬送幅方向への移動を規制する移動規制部を有する、請求項３に記載の画像転写装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の画像転写装置を備えた画像形成装置。

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