JP3867674B2

JP3867674B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3867674B2
Application number: JP2003034986A
Authority: JP
Inventors: 信男百武; 啓司山本; 悟鳥丸; 聡松坂; 陽子宮本; 清俊金山; 隆川端; 尚稔石川; 智章吉岡; 政明高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004246022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機などの画像形成装置に係り、より詳しくは、記録材にトナー像を転写する転写部を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、カラー画像を高速且つ高画質に形成することを目的として、所謂フルカラーのタンデム機が提案されている。このタンデム機の代表的なものとしては、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニットを互いに並列的に配置し、これらの各画像形成ユニットにて順次形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー像を、中間転写体である中間転写ベルト上に一旦、多重に転写(一次転写)した後、この中間転写ベルトから記録材(用紙)上に一括して転写(二次転写)し、この記録材上に形成されたトナー像を定着することによって、フルカラーや白黒(モノクロ)の画像を形成するものが挙げられる。
【０００３】
また、タンデム機ではないが、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー像を現像する現像器を回転可能なロータリに搭載し、感光体ドラムを４回転させてトナー像を重畳させ、感光体ドラムに対して所定の押圧力にて記録材を挟んで当接する転写ベルトによって、搬送される記録材に対してトナー像を転写する従来技術が存在する(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
また、出願人は、中間転写ベルトからの記録材の剥離性を良好に保ち、また定着装置に至る記録材の搬送性を安定させるために、タンデム機における二次転写部にて、記録材を搬送させる転写ベルトを中間転写ベルトに圧接配置させ、また、この二次転写部における転写ロールとして、転写ベルトを張架するロールを用いて中間転写ベルトに転写ベルトを圧接配置させる技術を提案している(特許文献２参照。)。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−７５６８５号公報(第３−４頁、図１)
【特許文献２】
特開平１０−３１９７４１号公報(第４−６頁、図２)
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述した特許文献１や特許文献２の技術では、駆動ロール(ドライブロール)と従動ロール(アイドルロール)とによって転写ベルトを張架している。このとき、例えば転写の効率を上げるために、特にカラー画像の転写に際して担持体と転写ベルトとの間における圧力を高くすることが望まれる。かかる場合に、転写ベルトに弾性体を用いると、ベルトの伸張によって画像の伸びが生じることから、特許文献２などの従来技術では、転写ベルトに、伸びの少ない、樹脂のフィルムが用いられている。一方で、この樹脂のフィルムからなるベルトを用いると、ベルトに対して施すテンションの制御が必要となり、装置のコストアップに繋がることから、特許文献１のように、敢えて弾性ベルトを用いる場合もあり、ある程度の画像伸張はやむをえないものとして、画質のスペックを下げることが余儀なくされていた。しかしながら、例えば、出版業界などにオフセット印刷に代わるものとして電子写真方式を採用したフルカラー画像形成装置を展開しようとする場合など、更なる高画質化が要求される場合には、上述したような画質スペックの低下は大きな問題となる。
【０００７】
また、例えば特許文献１では、弾性体の転写ベルトを張架する従動ロールを転写ロールとして感光体ドラムに対峙させており、この従動ロール側が上下方向に揺動可能に構成されている。しかしながら、かかる構成では、この転写ベルトを駆動するときに、トナー像を転写する転写部と駆動ロールとの間で、更に大きな転写ベルトの伸び縮みが生じ、画像乱れや画像変形を起こし易い。特に、経時的劣化などによってベルトのテンションが低下すると、ベルトのたわみ量が更に増加し、画像の倍率や平行度が変化するなど、画像欠陥を起こし易かった。
【０００８】
更に、この転写ベルトは、トナー像を直接転写させるものではないものの、残留トナーの飛散等によってトナー汚れが生じ易い。この汚れが転写ベルト上に生じると、搬送される用紙の裏面(トナー像が転写されない面)を汚すこととなって好ましくないことから、転写ベルトにおける転写部の上流側近傍に、ゴム製の板などからなるクリーニングブレードなどのクリーナを配置させる場合がある。しかしながら、このクリーナなどの負荷が弾性体からなる転写ベルトに加わると、クリーナと駆動ロールとの間で転写ベルトのたわみ量が増加し、転写ロール(従動ロール)がスリップしてしまう。このスリップが生じると、担持体と転写ベルトとの間のトルク関係が設計値と異なってしまい、転写不良や画像の伸び等の画質欠陥を起こす可能性が高くなる。
【０００９】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、転写ベルトに弾性ベルトを用いた場合であっても、画像の伸びや縮みなどの発生を抑制することにある。
また他の目的は、二次転写部における用紙搬送性、転写性を向上させた画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明は、二次転写部に弾性ベルトである二次転写搬送ベルト（二次転写ベルト）を配置し、二次転写部を構成するバックアップロールに対向する転写ロールとして、この二次転写搬送ベルトを駆動する駆動ロールを配置している。即ち、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される像担持体と、この像担持体に担持されたトナー像が中間的に転写担持される中間転写ベルトと、中間転写ベルトに二次転写位置にて当接しながら回動し、搬送される記録材に対して中間転写ベルトに担持されたトナー像を転写せしめる、ゴム製の弾性体の環状ベルトからなる二次転写ベルトと、この二次転写ベルトを駆動すると共に、二次転写位置にてこの二次転写ベルトを中間転写ベルトに押し当てる駆動ロールと、この二次転写ベルトを駆動ロールと共に張架するアイドルロールとを備える。また、二次転写位置に対して二次転写ベルトの回動方向における上流側近傍に設けられ二次転写ベルトに当接して二次転写ベルト上のトナーを掻き取るクリーナと、駆動ロールを駆動するモータと、このモータと駆動ロールとの間に設けられ駆動ロールに生じる負荷によって滑るトルクリミッタとを含む。
【００１１】
ここで、この二次転写位置は、中間転写ベルトの裏面側に配置されるバックアップロールと駆動ロールとによって中間転写ベルトと二次転写ベルトとがニップされる位置である。また、ゴムロールで形成される駆動ロールは、ゴム硬度(アスカーＣ)が７０度以上であればベルトのうねりを軽減でき、８０度以下であれば転写の均一性を保つことができる点から好ましい。また、二次転写ベルトは、摩擦係数が０.１以上０.５以下であることを特徴とすれば、二次転写ベルトのクリーニング性能と、クリーニングベルトの搬送性能とを良好にすることができる。
【００１２】
他の観点から把えると、本発明が適用される画像形成装置は、像担持体によりトナー像が担持され、この像担持体に担持されたトナー像が中間転写ベルトに転写担持され、中間転写ベルトに当接しながら回動する環状ベルトからなる二次転写ベルトによって、搬送される記録材に対して中間転写ベルトに担持されたトナー像が転写せしめられる画像形成装置にあって、駆動ロールによって二次転写ベルトが駆動され、アイドルロールによって駆動ロールと共に二次転写ベルトが張架され、この駆動ロールのロール径Ｒｄとアイドルロールのロール径Ｒｉとの比Ｒｄ/Ｒｉが１.１〜２の範囲、より好ましくは、１.３〜２の範囲にある。ここで、このアイドルロールは、ロール径Ｒｉが２０ｍｍ以下であることを特徴とすることができる。更に、駆動ロールは、アイドルロールを中心として回動し、中間転写ベルトに対して二次転写ベルトを当接/離間させることを特徴とすることができる。また、この駆動ロールは、トルクリミッタを介して駆動源から駆動され、中間転写ベルトの内側に設けられたバックアップロールに対向して設けられることを特徴とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。図１に示す画像形成装置は、所謂タンデム型を採用した中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式にて各色成分の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)、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)して保持させる担持体である中間転写ベルト１５、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材(転写材)である用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写部２０、用紙Ｐ上に二次転写された画像を定着させる定着部６０を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部４０を有している。
【００１４】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電するための帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書き込むためのレーザ露光器１３(図中露光ビームを符号Ｂｍで示す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像装置１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー(Ｙ色)、マゼンタ(Ｍ色)、シアン(Ｃ色)、黒(Ｋ色)の順に、略直線状に配置されている。
【００１５】
中間転写体(トナー像の担持体)である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁴Ω・ｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト１５を循環駆動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。
【００１６】
各感光体ドラム１１に対向し、略直線状に延びる中間転写ベルト１５の内側に設けられる各一次転写ロール１６には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
【００１７】
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写搬送ベルト(二次転写ベルト)２１と、バックアップロール２５等とによって構成される。バックアップロール２５は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が７〜１０logΩ／□でロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０度(アスカーＣ)に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写搬送ベルト２１の対向電極をなし、二次転写バイアスを安定的に印加させるための金属製の給電ロール２６が当接配置されている。
【００１８】
一方、二次転写搬送ベルト(二次転写ベルト)２１は、駆動ロール２２とアイドルロール２３とによって張架された、例えば体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁰Ωｃｍの半導電性の無端環状ベルトであり、１００％伸張モジューラスが３.８ＭＰａの材料が使用されている。この二次転写搬送ベルト２１は、例えばゴムロールからなる駆動ロール２２によって所定の速度で搬送され、例えばＳＵＳからなるアイドルロール２３によって所定のテンションが与えられている。駆動ロール２２は、二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、二次転写搬送ベルト２１上に搬送される用紙Ｐに対して二次転写を施すための二次転写ロールとして機能している。また、バックアップロール２５と駆動ロール２２との圧力状態を変えることで二次転写部材の当接状態を変えることができ、画像平行度の微調整を行うことができる。更に、二次転写搬送ベルト２１には、中間転写ベルト１５と当接する二次転写部の上流側近傍に、二次転写搬送ベルト２１にあるトナーを掻き取るゴムの板状部材からなるクリーナ２７が当接している。
【００１９】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングするベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１０Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)４２が配置され、また、黒の画像形成ユニット１０Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は画像形成を開始できるように構成されている。
【００２０】
更に、本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送する給紙ロール５１、給紙ロール５１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写搬送ベルト２１によって二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着部６０へと搬送する搬送ベルト５５を備えている。
【００２１】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示す画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ)にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。画像処理装置(ＩＰＳ)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等、所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００２２】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３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にて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。
【００２３】
画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム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１５とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１６にて中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧が付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト１５の回転に伴って二次転写部２０に搬送される。
【００２４】
一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせて給紙ロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。給紙ロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００２５】
二次転写部２０では、用紙Ｐへの二次転写のタイミングに合わせ、半導電性の二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５が間に挟まれた状態にて駆動ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写搬送ベルト２１との間に挟み込まれる。かかる際に、給電ロール２６にトナーの帯電極性と同極性の電圧(正規の転写バイアス)が印加されると、二次転写搬送ベルト２１に対向電極として転写電界が形成され、駆動ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像が用紙Ｐに静電転写される。
【００２６】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写搬送ベルト２１によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写搬送ベルト２１の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５まで搬送される。搬送ベルト５５では、定着部６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着部６０まで搬送する。用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着部６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着され、定着画像が形成された用紙Ｐは、排出ロール(図示せず)によって装置の外部に排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４およびベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００２７】
次に、本実施の形態における二次転写部２０の機構について、図２乃至図４を用いて説明する。
図２は、二次転写部２０の機構を示した説明図であり、図３は、二次転写部２０の機構を更に理解し易くするために、装置のＯＵＴ側(手前側、フロント側)から二次転写部２０を眺めた図である。また図４は、図２および図３に示した転写ベルトユニット８０の機構を説明するための平面図である。図２に示すように、二次転写部２０は、図１に示したバックアップロール２５に対する駆動ロール２２の押圧力を変えて平行度の調整を行う機構を備えたバックアップロールユニット７０、二次転写搬送ベルト２１を中間転写ベルト１５から離間、当接させるための転写ベルトユニット８０を備えている。
【００２８】
バックアップロールユニット７０は、転写ベルトユニットにある駆動ロール２２を、ＩＮ(奥側、リア側)/ＯＵＴ(手前側、フロント側)の両端で異なった量だけ上下動させることによって、駆動ロール２２とバックアップロール２５との押圧力を調整し、二次転写部２０におけるこれらの食い込み量を調整可能としている。この食い込み量をＩＮ/ＯＵＴにて調整することで、画像平行度の調整を可能としている。かかる機能を実現させるために、バックアップロールユニット７０は、図２に示すように、装置のＩＮ/ＯＵＴの両端で異なった位相によって上下動するフレーム７１、ＩＮ/ＯＵＴの各々のフレーム７１に設けられバックアップロール２５と駆動ロール２２との食い込み量をＩＮ/ＯＵＴで調整する位置決めピン７２、ＩＮ/ＯＵＴの各々に設けられＩＮ/ＯＵＴのフレーム７１を上下動させてＩＮ/ＯＵＴでニップ幅(食い込み量、圧接量)を調整するための偏芯カム７３、偏芯カム７３を回動させる回転シャフト７４、駆動源であるモータ７５、モータ７５の駆動ギアと噛み合って回転シャフト７４に駆動力を伝達するギア７６、その両端にて、偏芯カム７３に対してフレーム７１を付勢するコイルスプリング７７、偏芯カム７３の基準位置および回転量を検知するエンコーダ７８を備えている。
【００２９】
このＩＮ/ＯＵＴに設けられた各々の偏芯カム７３は、周方向に、その角度によって位相がずれるように回転シャフト７４に固定されており、回転シャフト７４の回転角度によって、ＩＮ/ＯＵＴのフレーム７１の押し出し量が異なるように構成されている。即ち、本実施の形態が適用される画像形成装置では、図１に示した制御部４０の指示に基づき、回転シャフト７４の回転角度を制御することによって、ＩＮ/ＯＵＴで、転写ベルトユニット８０にある駆動ロール２２の押し出し量を調整している。その結果、中間転写ベルト１５と二次転写搬送ベルト２１とを間に介して駆動ロール２２とバックアップロール２５との食い込み量を調整することができる。本実施の形態では、二次転写部２０におけるＩＮ/ＯＵＴの食い込み調整範囲として、±０.６ｍｍの調整を可能としている。尚、調整方法としては、連続的にその値を変えて調整する方法の他、予め数段階を用意して段階的に値を変えるように調整することもできる。
【００３０】
このような転写ニップにおけるＩＮ/ＯＵＴの食い込み調整は、二次転写部２０のユニット交換時や各ベルトユニット交換時に行われることが有効である。制御部４０は、例えばこれらのユニットの交換時に、二次転写の食い込み量について、ＩＮ/ＯＵＴ差が例えば−Ａ、０、＋Ａ(ｍｍ)の範囲で条件を変えたサンプルを自動的にプリントアウトし、このサンプルを例えばスキャナ等で読み取って、画像平行度を測定する。その後、制御部４０は、この測定結果に基づいてモータ７５を回動させて、最も好ましい値となるようにＩＮ/ＯＵＴの食い込み量を調整すれば良い。この画像の平行度は、プリントされた用紙に形成される画像のＩＮ/ＯＵＴで同一長さの画像を形成した場合に、用紙ＰにおけるＩＮ側の長さＬ１(ｍｍ)と、ＯＵＴ側の長さＬ２(ｍｍ)との差、ΔＬ(ｍｍ)で表される。
【００３１】
一方、転写ベルトユニット８０は、図１に示した搬送シュート５３の下方に設けられ、アイドルロール２３を中心として駆動ロール２２の軸が上下動することで、中間転写ベルト１５からの二次転写搬送ベルト２１の接離を実現可能としている。そのために、転写ベルトユニット８０は、図２に示すように、ＩＮ/ＯＵＴの両端に設けられ支点８１を中心として回動すると共に、先端部８２ａと異なる他の先端部８２ｂ(図４参照)が駆動ロール２２の軸(シャフト)と連結される揺動アーム８２、ＩＮ/ＯＵＴに設けられた各揺動アーム８２の先端部８２ａに当接して、揺動アーム８２を揺動させる偏芯カム８３、ＩＮ/ＯＵＴの両端の偏芯カム８３を同時に回転させる回転シャフト８４、回転シャフト８４を回転駆動させるために、図示しないモータからの駆動力を受けて回動する駆動ギア８５、偏芯カム８３の基準位置および回転量を検知するためのエンコーダ８６、揺動アーム８２を偏芯カム８３に当接させるコイルスプリング８７を備えている。また、ＩＮ/ＯＵＴの両端に設けられ、位置決めピン７２と係合して駆動ロール２２の押圧力を決定する凹部ブラケット８８を有している。ＩＮ/ＯＵＴの各々の偏芯カム８３は、角度によってその半径がＩＮ/ＯＵＴで変わらないように回転シャフト８４に固定されている。例えば、中間転写ベルト１５に対して二次転写搬送ベルト２１を当接(コンタクト)している状態から、偏芯カム８３を例えば１８０度回転させ、揺動アーム８２の先端部８２ａが偏芯カム８３によって上方に持ち上げられると、先端部８２ａと異なる他の先端部８２ｂが支点８１を介して下方に回動する。これによって、中間転写ベルト１５から二次転写搬送ベルト２１を離間(リトラクト)させることができる。また、さらに所定角度(例えば１８０度)回動することで、中間転写ベルト１５に対して二次転写搬送ベルト２１を当接(コンタクト)させることができる。
【００３２】
この動作を更に説明すると、図３に示すように、二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を挟んで、バックアップロールユニット７０および転写ベルトユニット８０が配設されている。転写ベルトユニット８０は、アイドルロール２３の軸を中心として、例えば二次転写時のみに二次転写搬送ベルト２１を挟んで駆動ロール２２を中間転写ベルト１５に圧接配置され、それ以外の時点では中間転写ベルト１５から離間配置するように機能している。
【００３３】
図４に示すように、支点８１を中心として回動する揺動アーム８２は、先端部８２ａが偏芯カム８３に当接し、他の先端部８２ｂが駆動ロール２２のシャフトに連結されている。その結果、偏芯カム８３に当接する先端部８２ａが支点８１を中心として上下方向に回動することで、駆動ロール２２の軸に連結された他の先端部８２ｂが上下方向に動き、二次転写搬送ベルト２１のリトラクト動作を実現可能としている。また、図４に示すように、駆動ロール２２は、複数のギアからなるギア部９２を介してモータ９１から駆動力を受ける。これらの機構によって、二次転写搬送ベルト２１に駆動力を与える駆動ロール２２を、中間転写ベルト１５に対して圧接、離間させている。
【００３４】
また、本実施の形態では、モータ９１の回動軸と同軸に、即ち、モータ９１と駆動ロール２２との間に、トルクリミッタ９３が設けられている。転写ベルトユニット８０は、二次転写を行わないときには、転写ロールである駆動ロール２２をリトラクトさせて、二次転写搬送ベルト２１を中間転写ベルト１５から離間させている。このとき、二次転写搬送ベルト２１は、モータ９１によって、中間転写ベルト１５の速度よりも５％〜８％程度、速い速度で回転している。その後、二次転写搬送ベルト２１が中間転写ベルト１５にコンタクトすると、中間転写ベルト１５の速度が遅いことから、中間転写ベルト１５と同じ速度で二次転写搬送ベルト２１が回動しようとすると、駆動ロール２２の駆動軸に対して所定の負荷が生じる。このとき、トルクリミッタ９３が設けられていることで、このトルクリミッタ９３で滑り、中間転写ベルト１５の速度で二次転写搬送ベルト２１が回動する。このトルクリミッタ９３にかかるトルクが、二次転写部２０における負荷を決定している。
【００３５】
このトルクリミッタ９３を強くし過ぎると、中間転写ベルト１５に二次転写搬送ベルト２１が当接した際に、トルクリミッタ９３による滑りが充分に生じずに、二次転写搬送ベルト２１は中間転写ベルト１５よりも速い速度で回動してしまう。一方、トルクリミッタ９３を弱くし過ぎると、中間転写ベルト１５と二次転写搬送ベルト２１との間で負荷変動があったとき(例えば、大きな負荷が加わったとき)、トルクリミッタ９３が滑り過ぎて、二次転写搬送ベルト２１が停止してしまう。そのために、このトルクリミッタ９３は、二次転写部２０における二次転写位置の負荷、負荷変動を考慮して設計値が決定されている。
【００３６】
また、本実施の形態では、中間転写ベルト１５側のバックアップロール２５に、中間転写ベルト１５および二次転写搬送ベルト２１を挟んで当接状態にあるロール(転写ロール)を、従動ではなく、二次転写搬送ベルト２１を回動させる駆動ロール２２としている点に特徴がある。また、この駆動ロール２２を回動させる駆動軸にトルクリミッタ９３を配置している。これによって、二次転写搬送ベルト２１のベルトテンションが永久変形などによって低下しても、安定した状態にて二次転写を行うことが可能となる。
【００３７】
ここで、この転写ベルトユニット８０の動作について説明する。用紙Ｐに未定着トナー像を転写する二次転写に際して、図１に示した制御部４０は、二次転写のタイミングに合わせて離間/当接用モータ(図示せず)を駆動させ、図２乃至図４に示す回転シャフト８４を所定量だけ回転させる。この回転シャフト８４の回転によって偏芯カム８３が回転する。このとき、コイルスプリング８７に付勢される揺動アーム８２が、支点８１を中心として、図３に示す反時計周り方向(左周り)に回動できるように制御される。これによって、用紙Ｐに未定着トナー像を転写する二次転写のタイミングでは、二次転写搬送ベルト２１の駆動ロール２２を中間転写ベルト１５に対して圧接配置させることが可能となる。
【００３８】
一方、二次転写が終了した際には、図１に示した制御部４０は、二次転写の終了タイミングに合わせて図示しないモータを駆動させ、図３に示す時計周り方向(右回り)に揺動アーム８２が回動できるように偏芯カム８３(回転シャフト８４)を回転させる。この揺動アーム８２の揺動によって、二次転写搬送ベルト２１の駆動ロール２２を中間転写ベルト１５から離間させることができる。このように、二次転写を行っていないタイミングでは、二次転写搬送ベルト２１を中間転写ベルト１５からリトラクトさせることにより、中間転写ベルト１５の駆動負荷を必要最小限に抑えると共に、中間転写ベルト１５の磨耗等による寿命減少を抑制することができる。また、本実施の形態では、以上のような構成/作用によって、二次転写搬送ベルト２１を駆動する駆動ロール２２を、中間転写ベルト１５に対してリトラクト/コンタクトさせている。
【００３９】
次に、本実施の形態における転写ロールである駆動ロール２２について説明する。駆動ロール２２は、バックアップロール２５に対向して設けられて二次転写に直接関与することから、その硬度等が転写の特性に大きな影響を与える。また、所定の荷重で二次転写搬送ベルト２１を中間転写ベルト１５(バックアップロール２５)に押圧させることから、その硬度等が二次転写搬送ベルト２１のうねり等に大きな影響を与える。
【００４０】
図５(ａ),(ｂ)は、転写ロール(駆動ロール２２)の硬度と、ベルトうねり量、転写均一性との関係を示した図であり、図５(ａ)は硬度とベルトうねり量との関係を示し、図５(ｂ)は硬度と転写均一性との関係を示した図である。図５(ａ)は、横軸に転写ロール(駆動ロール２２)のゴム硬度(単位はアスカーＣ(ASKER C)：日本ゴム協会標準規格(SRIS)によるアスカーＣ硬度計で測定した値)をとり、縦軸に二次転写搬送ベルト２１上に生じるしわの凹凸高さ(単位はｍｍ)をとっている。二次転写搬送ベルト２１は、クロロプレンゴムであり、厚さ４５０μｍのものを使用している。また、転写ロール(駆動ロール２２)としては、Φ２０のものを用いた。図５(ａ)から明らかなように、転写ロール硬度が３０度(アスカーＣ)のときには、しわの凹凸高さが０.５ｍｍ程度、存在していたのに対し、転写ロールのゴム硬度が増すにつれてしわの凹凸高さ(ベルトのうねり量)が減少し、７０度(アスカーＣ)では、しわの凹凸高さ(ベルトのうねり量)が非常に少なくなる結果が得られた。
【００４１】
また、図５(ｂ)は、横軸に転写ロールのゴム硬度(単位はアスカーＣ)をとり、縦軸に転写均一性の指標となる濃度差(単位は光学濃度)をとっている。この転写均一性のデータを得るにあたり、使用したバックアップロール２５の強度は７０度(アスカーＣ)であり、バックアップロール２５の外径交差は０.１ｍｍとしている。図５(ｂ)から明らかなように、転写ロールのゴム硬度が約８０度(アスカーＣ)程度まででは濃度差が非常に低いが、９０度(アスカーＣ)を超えると濃度差が０.０５程度となり、転写均一性が悪化する。更に転写ロールの硬度が増すと、濃度差が０.２程度までと悪化する結果が得られた。
【００４２】
このように、上述したような本実施の形態の構成を採用し、転写ロールである駆動ロール２２が７０度以上、８０度以下(アスカーＣ硬度)であれば、駆動ロール２２とアイドルロール２３との間で二次転写搬送ベルト２１のうねりも抑制でき、更に転写均一性を高めた状態にて走行することができる。その結果、転写ニップの安定性を確保することが可能となる。
【００４３】
次に、二次転写搬送ベルト２１の摩擦係数について説明する。
図６は、二次転写搬送ベルト２１の摩擦係数とベルトクリーニング性能、および摩擦係数と回転力との関係を示した図である。図６の横軸は、摩擦係数μを示しており、二次転写搬送ベルト２１と用紙Ｐとの用紙摩擦係数を示している。ここでは、ＸＥＲＯＸ社(ＸＥＲＯＸは登録商標)のＰ紙を用いて測定している。ベルトクリーニング性能は、縦軸にクリーニング効率(％)をとっている。図６に示されるように、ベルトクリーニング性能としてのクリーニング効率は、摩擦係数μが低い範囲で非常に高く、摩擦係数μが０.５を超えると、許容値である９９.５％を下回ってしまう。従って、二次転写搬送ベルト２１にて、クリーナ２７によるブレードクリーニングを採用した場合には、弾性ベルトである二次転写搬送ベルト２１の摩擦係数μが０.５以下であることが好ましい。
【００４４】
また、摩擦係数と回転力との関係では、図６の縦軸に、二次転写搬送ベルト２１を中間転写ベルト１５へ圧接するときに二次転写搬送ベルト２１が受ける回転力Ｆ_Belt(kgf)をとっている。二次転写搬送ベルト２１を安定して回転させる最小の回転力として、図６に示すＦ_{Belt Min}が示されており、このＦ_{Belt Min}以上の回転力が必要となる。そのためには、図６に示すように、摩擦係数μは０.１以上であることが好ましい。
【００４５】
次に、駆動ロール２２およびアイドルロール２３のロール径について説明する。
図７(ａ)〜(ｃ)は、駆動ロール２２のロール径(直径)Ｒｄおよびアイドルロール２３のロール径(直径)Ｒｉを決定する際になされた考察を説明するための図である。図７(ａ)はアイドルロール２３の径Ｒｉと剥離性との関係を示した図であり、図７(ｂ)は駆動ロール２２の径Ｒｄと転写ニップ形成の安定性との関係を示した図である。また、図７(ｃ)は駆動ロール２２に対する二次転写搬送ベルト２１のテンションについて説明するための図である。
【００４６】
図７(ａ)では、横軸にアイドルロール２３のロール径Ｒｉ(ｍｍ)をとり、縦軸に、二次転写搬送ベルト２１と搬送ベルト５５との間における用紙巻きつきジャム(ＪＡＭ)のジャム率(％)を示している。ここでは、薄紙である４９ｇｓｍ紙を用いた実験結果が示されている。図７(ａ)に示すように、アイドルロール２３のロール径Ｒｉがφ２０を超えて大きくなると、薄紙の剥離性が極端に落ち、用紙巻きつきジャムが多発する。従って、薄紙の剥離性の観点からは、アイドルロール２３のロール径Ｒｉは２０ｍｍ以下であることが好ましい。更に用紙Ｐの搬送性を安定させるためには、ロール径Ｒｉは１５ｍｍ程度が最も優れている。
【００４７】
一方、図７(ｂ)では、横軸に駆動ロール２２のＸ方向のずれΔＸ(ｍｍ)をとり、縦軸に、画像における平行度のＩＮ/ＯＵＴ差(ｍｍ)をとっている。この平行度は、バックアップロール２５と駆動ロール２２とによって形成される転写ニップによって大きく左右される。そのために、転写ニップを安定させることで、画像平行度のＩＮ/ＯＵＴ差を小さくすることが望まれる。図７(ｂ)では、バックアップロール２５の径をφ２８とし、対向する転写ロールである駆動ロール２２は、φ１１、φ１６、φ２８の場合について、Ｘ方向のずれΔＸ(ｍｍ)を変えて平行度のＩＮ/ＯＵＴ差(ｍｍ)を測定した。図７(ｂ)示すように、転写ロールである駆動ロール２２の径が小さくなると、Ｘ方向のずれΔＸによって平行度のＩＮ/ＯＵＴ差が大きくなり、転写ニップが安定して形成されないことが理解できる。Ｘ方向のずれΔＸに対する安定性確保の観点からは、φ１６ｍｍ以上の駆動ロール２２が望ましい。
【００４８】
また、駆動ロール２２としてゴムロールを採用した場合には、図７(ｃ)に示すように、二次転写搬送ベルト２１のテンションＴによる圧力Ｆを低減することが必要である。このベルトのテンションＴによる圧力Ｆを低減するためには、駆動ロール２２を大きくすることが好ましい。
【００４９】
その一方で、図４に示したように、本実施の形態では、トルクリミッタ９３を介して駆動ロール２２を駆動しており、トルクリミッタ９３によって許容できる負荷が決定される。このとき、駆動ロール２２の径を大きくすると、トルクリミッタ９３の値を大きくする必要がある。そのために、駆動ロール２２の径は極端に大きくすることができず、φ３０ｍｍ程度以下が好ましい。
【００５０】
これらの結果を踏まえ、二次転写部２０に、中間転写ベルト１５に二次転写搬送ベルト２１を当接させて二次転写を行う方式を採用し、更に、本実施の形態のごとく、中間転写ベルト１５の内側にあるバックアップロール２５に、二次転写搬送ベルト２１を駆動する駆動ロール２２を対向させた場合において、駆動ロール２２のロール径(直径)Ｒｄは、１６ｍｍ以上が好ましく、装置の設計上の観点からは３０ｍｍ以下が望ましい。また、薄紙に対する剥離性の観点から、二次転写搬送ベルト２１を張架するアイドルロール２３のロール径(直径)Ｒｉは、２０ｍｍ以下、特に好ましくは１５ｍｍ程度である。従って、駆動ロール２２とアイドルロール２３との関係は、駆動ロール２２をアイドルロール２３より大きくすることが望ましく、外径の比であるＲｄ/Ｒｉは１.１から２の範囲、特に、１.３から２の範囲とすることが好ましい。
【００５１】
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、中間転写ベルト１５に担持されたトナー象を記録材である用紙Ｐに転写する二次転写部２０に、弾性ベルトである二次転写搬送ベルト(二次転写ベルト)２１を配置し、二次転写部２０を構成するバックアップロール２５に対向する転写ロールとして、この二次転写搬送ベルト２１を駆動する駆動ロール２２を配置している。これによって、用紙Ｐの安定的な搬送と共に、二次転写性能を高く維持することができる。
【００５２】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、転写ベルトに例えば弾性ベルトを用いた場合であっても、画像の伸びや縮みなどの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。
【図２】二次転写部の機構を示した説明図である。
【図３】装置のＯＵＴ側(手前側、フロント側)から二次転写部を眺めた図である。
【図４】転写ベルトユニットの機構を説明するための平面図である。
【図５】 (ａ),(ｂ)は、転写ロール(駆動ロール)の硬度と、ベルトうねり量、転写均一性との関係を示した図である。
【図６】二次転写搬送ベルトの摩擦係数とベルトクリーニング性能、および摩擦係数と回転力との関係を示した図である。
【図７】 (ａ)〜(ｃ)は、駆動ロールのロール径(直径)Ｒｄおよびアイドルロールのロール径(直径)Ｒｉを決定する際になされた考察を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、２０…二次転写部、２１…二次転写搬送ベルト(二次転写ベルト)、２２…駆動ロール(転写ロール)、２３…アイドルロール、２５…バックアップロール、７０…バックアップロールユニット、７１…フレーム、７２…位置決めピン、７３…偏芯カム、７４…回転シャフト、７５…モータ、７７…コイルスプリング、８０…転写ベルトユニット、８１…支点、８２…揺動アーム、８３…偏芯カム、８４…回転シャフト、８７…コイルスプリング、９１…モータ、９３…トルクリミッタ

Claims

トナー像が担持される像担持体と、
前記像担持体に担持されたトナー像が中間的に転写担持される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトに二次転写位置にて当接しながら回動し、搬送される記録材に対して当該中間転写ベルトに担持されたトナー像を転写せしめる、ゴム製の弾性体の環状ベルトからなる二次転写ベルトと、
前記二次転写ベルトを駆動すると共に、前記二次転写位置にて当該二次転写ベルトを前記中間転写ベルトに押し当てる駆動ロールと
を含む画像形成装置。
前記二次転写位置は、前記中間転写ベルトの裏面側に配置されるバックアップロールと前記駆動ロールとによって当該中間転写ベルトと前記二次転写ベルトとがニップされる位置であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記二次転写位置に対して前記二次転写ベルトの回動方向における上流側近傍に設けられ、当該二次転写ベルトに当接して当該二次転写ベルト上のトナーを掻き取るクリーナを更に含む請求項１記載の画像形成装置。
前記駆動ロールを駆動するモータと、
前記モータと前記駆動ロールとの間に設けられ、当該駆動ロールに生じる負荷によって滑るトルクリミッタと
を更に含む請求項１記載の画像形成装置。
前記駆動ロールは、ゴム硬度（アスカーＣ）が７０度以上８０度以下のゴムロールからなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記駆動ロールと共に前記二次転写ベルトを張架するアイドルロールを更に備え、
前記駆動ロールのロール径Ｒｄと前記アイドルロールのロール径Ｒｉとの比Ｒｄ／Ｒｉが１．１〜２の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記アイドルロールは、前記ロール径Ｒｉが２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
前記駆動ロールは、前記アイドルロールを中心として回動し、前記中間転写ベルトに対して前記二次転写ベルトを当接／離間させることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。