JP2011221230A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写電流印加中の転写ベルトに発生する波打ちに起因する画像不良やベルト破損の恐れのない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】転写ベルトの裏面から像担持体に転写ベルトを圧接するとともに、転写電流を印加される転写ローラと、転写ベルトを張架支持する複数の支持ローラとを有する画像形成装置において、支持ローラのうちの少なくとも１本のローラを、中央部が端部より小径の逆クラウン形状とし、トナー像の転写の前および、または後に転写電流を印加することなく前記転写ベルトを所定時間の間回転駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特にトナー像を用紙に転写する際に転写ベルトを用いるベルト転写方式の画像形成装置に係わる。

電子写真方式の画像形成装置においては、形成したトナー像を転写手段を用いて用紙に転写している。この転写手段は、チャージャ方式、ローラ転写方式、ベルト転写方式などいくつかの種類があるが、ベルト転写方式は分離性能などの面から近年カラー画像形成装置への採用が多く提案されている。

例えば、特許文献１は、二次転写ベルトを支持するローラの一部を導電性ローラとして白抜けなどの転写不良を解消する提案をしている。

また、特許文献２は、転写部入り口でのプレ転写による弊害を解決するため、転写部入り口で二次転写ベルトを中間転写ベルトに押し付けるか、中間転写ベルトを二次転写ベルトに巻き付けるようにする提案をしている。

さらに、特許文献３は、転写ムラを防止するため二次転写ベルトの内側から除電を行う提案をしている。

特開平１０−２６８６５５号公報 特開２００２−１５６８０８号公報 特開２００９−１５６９８０号公報

本発明者らは、ベルト転写方式を採用したカラータンデム画像形成装置を用いて長期耐久試験を行っていたところ、画像不良などが発生し、著しい場合は二次転写ベルトが破損する事態に至ることを見出した。これらを解決するため、上記特許文献に記載の提案などを採用しても画像不良などの弊害は解消できなかった。

そのため、本発明者は鋭意研究の結果、二次転写ベルトの波打ちが原因であることを突き止めた。この波打ち現象は、ベルト進行方向上流から下流に向けてベルトの中央に集まるような波打ちが発生しており、転写電流を印加しているときに発生することがわかった。転写電流をオフしているときは、このような波打ちは発生しないか、あるいは発生しても軽微であった。

このような波打ちが累積すると二次転写ベルトの表面状態がゆがんで画像不良を起こし、著しくはクリープ（永久変形）となって破損につながる恐れがある。

それゆえ、本発明は、転写ベルトの転写電流印可中の波打ち現象に起因する弊害を解決し、もって画像不良やベルト破損の発生する恐れのない画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的は、転写ベルトを支持するローラのうち少なくとも１本のローラを逆クラウン形状にするとともに、転写電流を印加せずに転写ベルトを回転駆動する期間を設けることにより達成される。

転写ベルトは、転写ベルト裏面に誘起される電荷と転写ローラ上の電荷との吸引により転写ローラ側に引き付けられるが、転写ベルトも像担持体も幅方向に有限の大きさを持つため、幅方向の中央付近と端部付近とでは、静電吸着力が異なってくる。このため、転写ベルトの中央付近が転写ローラ側により強く引き付けられ、一方転写ベルトの端部はあまり強く引き付けられない。よって、転写ベルト端部に比べ転写ベルト中央付近では、転写ベルトの転写ローラへの巻き付きが増加し、転写ベルトのテンションも両端に比べ中央付近が大きくなる。その結果、転写ベルトのテンションはベルト幅方向で不均一になり、転写ベルトのテンションが小さい両端部からテンションが大きい中央付近に向かう波打ちが発生することが分かった。なお、上記の長期耐久試験を行った装置の転写ローラおよび転写ベルトを支持するローラは、端部と中央部の径が同じ円筒形状のローラであった。

本発明は、この転写電流印加中の波打ちを打ち消す別の波打ちを発生させることにより上記弊害を解決するものである。すなわち、転写ベルトを支持するローラのうち少なくとも１本のローラを逆クラウン形状にして、転写ベルトを回転させると、転写ベルトの幅方向における端部の張力は中央部より大きくなり、転写ベルトを端部側に引っ張ることになる。このため、転写ベルト上に進行方向上流から下流に向けて広がる波打ちが発生し、この波打ちが転写電流印加中に発生した波打ちを打ち消すのである。この逆方向の波打ちは転写電流印加中も発生しているものと推察されるが、打消しをより確実に行うため転写電流を印加しない状態でも駆動を行う。

より具体的には、上記目的は以下の構成により達成される。
１．トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に用紙を介して圧接し用紙にトナー像を転写する転写ベルトと、
該転写ベルトを張架支持する複数の支持ローラと、
前記転写ベルトの裏面から前記像担持体に前記転写ベルトを圧接するとともに、転写電流を印加される転写ローラと、
を有する画像形成装置であって、
前記支持ローラのうちの少なくとも１本のローラを、中央部が端部より小径の逆クラウン形状とし、
トナー像の転写の前と後の両方またはどちらか一方に転写電流を印加することなく前記転写ベルトを所定時間の間回転駆動することを特徴とする画像形成装置。
２．前記支持ローラのうち逆クラウン形状とされるローラが、前記転写ベルトを回転駆動する駆動ローラであることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．前記転写ベルトの弾性率が、０．０１ＧＰａ〜３ＧＰａであることを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置。
４．前記転写ローラの下流で前記転写ベルト内面に当接するバックアップローラを有することを特徴とする前記１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
５．前記転写ローラの下流で前記転写ベルト内面に当接するバックアップ板状部材を有することを特徴とする前記１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
６．前記像担持体が、複数色の各色トナー像が重畳されたカラートナー像を担持する中間転写体であることを特徴とする前記１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

本発明は、転写電流印加中に発生する波打ちと逆方向の波打ちを発生させて転写電流印加中の波打ちを打ち消すようにしたので、画像不良や転写ベルト破損などの恐れのない画像形成装置を提供できるという効果を奏する。

本発明を適用する画像形成装置の概略断面図。 本発明の画像形成装置の転写部を拡大した要部断面図。 本発明に関わる波打ち現象を説明する概要図。

以下、図を用いて本発明を説明する。図１は、本発明を適用する画像形成装置の概略断面図であり、この画像形成装置は、タンデム方式のカラー機である。なお、本発明は、他の方式のカラー機やモノクロ機などにも適用できることは勿論である。

画像形成装置は、その中央に縦長に巻回された中間転写ベルト１を有し、この中間転写ベルト１の右側にイエロー作像ユニット２Ｙ、マゼンタ作像ユニット２Ｍ、シアン作像ユニット２Ｃ、ブラック作像ユニット２Ｋが上から順に配置されている。

各作像ユニットの構成は同一であるので、イエロー作像ユニット２Ｙを代表として説明するに、ユニットの左端に感光体ドラム３Ｙが中間転写ベルト１に接するよう配置されており、この感光体ドラム３Ｙの廻りに反時計方向に、帯電装置４Ｙ、レーザー書込み装置５Ｙ、現像装置６Ｙ、一次転写ローラ７Ｙ（中間転写ベルト１の裏側）、およびクリーニング装置８Ｙが順次配置されている。なお、以降の説明で、各装置のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを取った部品番号で行う説明は各色共通の説明である。

感光体ドラム３は、帯電装置４で一様帯電された後、図示しない画像読取装置からの画像データ、あるいはパソコンなどから送信された画像データに基づきレーザー書込み装置５で画像を書き込まれ、感光体ドラム３上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置６でトナー像とされ、一次転写ローラ７によって中間転写ベルト１に転写される。

各色のトナー像が中間転写ベルト１上で重ね合わされると、このトナー像は、二次転写を行う転写ユニット９により図示しない給紙装置から給紙された用紙Ｐに転写される。用紙に転写されたトナー像は、定着装置１０により定着された後、機外に排出される。また、転写後の中間転写ベルト１はベルトクリーニング装置１１により清掃される。

図２は、上記画像形成装置の転写部を拡大した要部断面図である。図２において、中間転写ベルト１は、複数の支持ローラに張架されるが、図２では２本の支持ローラ１２、１３を図示している。そのうち、支持ローラ１２に支持される中間転写ベルト１に対して転写ユニット９が当接している。

転写ユニット９は、転写ベルト２１と、この転写ベルトを支持張架する転写ローラ２２、駆動ローラ２３、支持ローラ２４と、転写領域の下流で転写ベルト２１の内面に当接するバックアップユニット２５と、転写ベルトをクリーニングするクリーニングユニット２６とからなる。この転写ユニット９と中間転写ベルト１とで形成する転写領域の上流には、用紙を導く２枚の用紙ガイド２７が位置している。また、中間転写ベルト１の支持ローラ１２には転写電流印加用の電源Ｅが接続され、転写ローラ２２は接地されている。また、駆動ローラ２３には転写ベルト２１を回転駆動する駆動源Ｍが接続されている。

バックアップユニット２５は、２本の小径のバックアップローラ２５ａ、２５ｂをガイド板上に保持し、ガイド板ごと所定の喰い込み量で転写ベルト２１の内側から付勢するものである。なお、このバックアップユニット２５は、板状の部材（バックアップ板状部材）を転写ベルト２１の内面に押し付ける形態でもよい。このバックアップユニット２５は、転写ベルト２１を転写ローラ２２から分離する機能と波打ち現象を軽減する機能を果たす。バックアップユニット２５としてローラを用いる場合、転写ローラ２２に比べて充分小径のローラであることが望ましく、小径であるほど転写ローラ２２から転写ベルト２１が分離する位置に近く配設できる。

また、クリーニングユニット２６は、薄いＰＰＳ（ポリフェニレンサファイド）樹脂などのスクレーパ２６ａと弾性ブレード２６ｂの２段のクリーニング部材で転写ベルト２１上のトナーを掻きとって下部のスクリューローラ２６ｃから廃棄ボトル（図示せず）に移送している。

転写ベルト２１は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂の単層からなる半導電性ベルトを用いている。実施の形態の転写ベルト２１の弾性率は、１．２ＧＰａであるが、弾性率０．０１ＧＰａ〜３ＧＰａのものが使用可能である。一方、中間転写ベルト１は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂の単層ベルトである。

さて、本発明は、転写ベルト２１上に発生する波打ちの問題を解決するものであるが、図３は、この波打ち現象を説明する概念図である。すなわち、図３（ａ）は、転写ベルト２１に転写電流が印加されているときの状態を示す斜視図であり、矢印で示すように、ベルト進行方向上流から下流に向けて中央に集まる方向に波打ちＷ１が発生している。

この波打ちＷ１が発生する原因を図３（ｂ）の断面図で説明するに、転写ベルト２１は、転写ベルト２１の裏面に誘起される電荷と転写ローラ２２上の電荷との吸引により転写ローラ２２側に引き付けられるが、転写ベルト２１も像担持体も幅方向に有限の大きさを持つため、幅方向の中央付近と端部付近とでは、静電吸着力が異なってくる。このため、転写ベルト２１の中央付近２１ｃが転写ローラ２２側により強く引き付けられ、一方転写ベルト２１の端部２１ｅはあまり強く引き付けられない。よって、転写ベルト端部２１ｅに比べ転写ベルト中央付近２１ｃでは、転写ベルト２１の転写ローラ２２への巻き付きが増加し、転写ベルト２１のテンションも両端に比べ中央付近が大きくなる。その結果、転写ベルト２１のテンションはベルト幅方向で不均一になり、転写ベルト２１のテンションが小さい両端部２１ｅからテンションが大きい中央付近２１ｃに向かう波打ちが発生するのである。

一方、本発明では、駆動ローラ２３として、図３（ｃ）に示す中央部が端部より小径の逆クラウン形状のローラを用いる。そして、転写電流を印加せずに転写ベルト２１を回転駆動すると、図３（ｄ）に示すように、ベルト進行方向上流から下流に向け外側に広がる方向に波打ちＷ２が発生する。この波打ちＷ２を一定時間形成するように転写の前と後の両方またはどちらか一方に転写電流を印加せず駆動する期間を設けて、波打ちＷ２で波打ちＷ１を打ち消すのである。

すなわち、転写電流印可中は、転写ベルト裏面に誘起される電荷と転写ローラ上の電荷との吸着により転写ベルト２１は転写ローラ２２側に引き付けられ、中央部と端部とで静電吸着力の相違により、波打ちＷ１が発生しようとしているが、同時に、逆クラウン形状の駆動ローラ２３による転写ベルト２１の回転駆動により波打ちＷ２も発生しており、これにより、波打ちＷ１はある程度相殺される。しかし逆クラウン形状にする程度は、ベルト駆動の観点からそれほど大きくすることはできず、そのため、転写の終了（通紙の終了）後も転写電流を印加しないままベルト駆動を継続し、波打ちＷ１を波打ちＷ２で完全に打ち消すようにしている。

本実施の形態において、逆クラウン形状の程度は、駆動ローラ２３の端部径１６ｍｍ、中央部径１５．９ｍｍのクラウン量０．１ｍｍとした。この駆動ローラ２３で実験したが、１００万枚耐刷実験でも本発明を実施しない場合に発生した画像不良や破損などは生じなかった。また、その他の逆クラウン形状のローラを用いた実験においても、転写ベルト幅３００ｍｍを駆動する駆動ローラの場合、端部径より中央が９７％〜９９．５％程度小径にしたローラが良好な結果を示した。

逆クラウン形状にするローラは、実施の形態では上述の駆動ローラ２３以外に、支持ローラ２４でもよい。また、他の形態の転写ユニットの場合、適宜好適なローラを選択して逆クラウン形状にすればよい。

また、転写電流を印加せずに駆動する時間は、さほど長い時間は必要なく、例えば、２、３秒程度でよい。また、複数頁を連続してプリントするジョブの場合、転写電流は印加したまま１つのジョブを実行することが多いが、この場合はジョブ完了後に少し長めの転写電流オフでの回転駆動期間を設けても良い。さらに、この場合、１つのジョブ実行中の所定間隔で紙間が転写領域を通過する間転写電流をオフすることも可能である。さらにまた、画像形成装置の電源が入れられて装置を初期化する際の転写ベルト回転駆動中に転写電流を印加せず回転駆動する時間を設けて行うこともできる。

以上のとおり本発明を説明したが、本発明は、上述のタンデムカラー画像形成装置以外にモノクロ画像形成装置にも適用可能である。この場合、中間転写ベルトは用いないので、本発明の転写ユニットが一次転写ユニットとなる。また、像担持体は、カラートナー像を担持する中間転写ベルトを示したが、中間転写ベルトはドラム形態でもよく、またモノクロ画像形成装置の場合は、感光体ドラム、あるいは感光体ベルトとなる。

１ 中間転写ベルト
９ 転写ユニット
２１ 転写ベルト（二次転写ベルト）
２２ 転写ローラ
２３ 駆動ローラ
２４ 支持ローラ
２５ バックアップユニット
２６ クリーニングユニット
２７ 用紙ガイド
Ｅ 電源
Ｍ 駆動源
Ｗ１、Ｗ２ 波打ち

Claims (6)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   該像担持体に用紙を介して圧接し用紙にトナー像を転写する転写ベルトと、
   該転写ベルトを張架支持する複数の支持ローラと、
   前記転写ベルトの裏面から前記像担持体に前記転写ベルトを圧接するとともに、転写電流を印加される転写ローラと、
   を有する画像形成装置であって、
   前記支持ローラのうちの少なくとも１本のローラを、中央部が端部より小径の逆クラウン形状とし、
   トナー像の転写の前と後の両方またはどちらか一方に転写電流を印加することなく前記転写ベルトを所定時間の間回転駆動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支持ローラのうち逆クラウン形状とされるローラが、前記転写ベルトを回転駆動する駆動ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写ベルトの弾性率が、０．０１ＧＰａ〜３ＧＰａ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. 前記転写ローラの下流で前記転写ベルト内面に当接するバックアップローラを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記転写ローラの下流で前記転写ベルト内面に当接するバックアップ板状部材を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体が、複数色の各色トナー像が重畳されたカラートナー像を担持する中間転写体であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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