JP4586595B2 - 画像形成装置及びこれに用いられる転写装置 - Google Patents
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この種の画像形成装置においては、例えば二次転写装置(一括転写装置)としてベルト転写方式を採用し、転写性能を確保するため、転写ロールに弾性転写ロールを用いたものが知られている(特許文献1参照)。
本態様は、転写、記録材剥離、記録材吸着/搬送の各機能を具備させたので、装置構成の簡易化を図りながら転写動作を安定的に行うことができ、かつ、記録材の搬送状態を均一にすることができる点でロール転写方式(転写ロールのみを用いた方式)に比べて有利である。
特に、小型化された転写装置にあっては、張架ロールの軸間距離の減少や、設計公差によるロールのずれからベルトの蛇行が発生し易く、蛇行防止という要請が強く求められる。
例えば、一つの解決手法としては、転写搬送ベルトとして弾性ベルトを使用し、張架ロールの端部からベルト端部をはみ出させると共に、耳折れ部を形成し、両端の耳折れ部からの反力のつり合いによりベルト蛇行を防止する方式が挙げられる(特許文献2参照)。
しかしながら、この種の態様においては、ベルトの蛇行時に弾性転写ロール端部に対してベルト耳折れ部基端が摺擦する傾向がある。このような状況において、弾性転写ロール端部が摩耗により変形若しくは破損してしまうと、充分なベルト蛇行防止の反力が得られず、画像ずれ等の転写不良を起こしてしまう虞れがある。
この種の方式としては、例えば、ベルトの端部を他の部分よりも高剛性に形成した先行技術(特許文献3参照)や、張架ロール端部の径を他の部位より小径にした先行技術(特許文献4参照)が提案されている。
しかしながら、この種の方式にあっては、特殊なベルトや部材を用いるため装置が複雑化してしまうだけでなく、張架ロールにフランジを設けるにあたって、像担持体との干渉を回避することが必要であることから、張架ロールの軸方向長を大きくせざるを得ず、特に、特許文献4にあっては、小径部の存在分、更に張架ロールの大径化に繋がる。
また、本方式は、フランジがベルト端部を強制的にせき止めるため、ベルト端部が摩耗により変形若しくは破損するという懸念があり、ベルトの蛇行調整制度が損なわれる。
この種の方式としては、例えば、張架ロール(弾性転写ロール)に設けられた傾斜面(溝)などにリブを係合(嵌合あるいは当接)させてベルトの片寄りを規制する先行技術が提案されている(特許文献5参照)。
しかしながら、ベルトに設けられたリブが弾性転写ロール側の係合部(傾斜面)に係合することでベルトの蛇行を抑制可能にするため、前記張架ロールの係合部は常時リブと摺擦しているだけでなく、蛇行による繰り返し応力等が作用することにより、弾性転写ロール端部が摩耗により破損や損傷を起こしてしまう虞れがある。
尚、このような不具合は、中間転写体を用いた態様に限らず、像担持体から直接転写する態様にあっても同様の不具合が生ずる。
また、像担持体1は、画像が形成担持される像形成担持体2(具体的には2a〜2d)と、この像形成担持体2上の画像を記録材5に転写する前に中間的に保持搬送する中間転写体3とを備えたものであることが好ましい。
更に、中間転写方式を採用するのであれば、一つの像形成担持体2を複数回転させる複数サイクル型や、複数の像形成担持体2を並設するタンデム型等適宜選定して差し支えない。
ここで、像形成担持体2は、感光体や誘電体等適宜選定してよく、ベルト状、ドラム状等であってもよい。更にまた、中間転写体3は、弾性又は剛性のいずれでもよく、また、ベルト状、ドラム状など適宜選定して差し支えない。
ここで、張架ロール6は複数あればよく、張架ロール6aとこれに隣接する張架ロール6bとに張架される転写搬送ベルト8は通常記録材5の搬送面を構成する。
更に、張架ロール6a(弾性転写ロール7)は表面部が弾性部材からなるものであればよく、単層、複層を問わない。また、弾性転写ロール7は転写電界形成用として用いられるため、導電性を有するものである。
このように、張架ロール6aに転写部材としての弾性転写ロール7を用いることにより、転写部での安定したニップを確保することができる。
このようなガイド部材10は、弾性転写ロール7から軸方向外側にはみ出した転写搬送ベルト8の端部(突出耳部9)を折曲可能に支持するものであればよい。別の言い方をすれば、突出耳部9を自然傾斜姿勢に抗する方向に持ち上げ規制するものである。
ここで、自然傾斜姿勢とは、図2(c)に示すように、弾性転写ロール7より軸方向外側にはみ出した転写搬送ベルト8の突出耳部9が弾性転写ロール7から受けていた張力による圧力から解放され、弾性の収縮力により弾性転写ロール7の軸心方向に対して自然傾斜することによって耳折れ部9aを形成している姿勢のことである。このような態様において、耳折れ部9aは弾性転写ロール7の端部との接触部(基端折曲部C)を支点にして形成されている。尚、図中、基端折曲部Cにおけるベルト基部の鉛直方向に対する傾斜角を基端折曲角φとする。
ところが、本発明においては、弾性転写ロール7の端部近傍にガイド部材10を配設し、突出耳部9の途中を持ち上げ規制することによって、基端折曲角φが増加し、突出耳部9の基端寄りに持ち上げ規制部9bが形成される。これにより、転写搬送ベルト8が弾性転写ロール7端部に摺擦してしまう事態を回避することができる。
また、ガイド部材10の配設場所は、転写搬送ベルト8の突出耳部9が弾性転写ロール7端部に自重で摺擦してしまう箇所に対応していればよい。
ただし、この場合、ガイド部材10は基端折曲角φを90°以下に設定するものである。これは、仮に基端折曲角φを90°より大きく設定したとすると、図2(d)に示すように、ガイド部材10が転写搬送ベルト8を持ち上げてしまうことになり、ガイド部材10と転写搬送ベルト8との接触部Dにおいてベルトが摺擦し、摩耗してしまうからである。
今、転写搬送ベルト8は、図3(a)に示すような平衡状態にあるとする。このとき、弾性転写ロール7の外側にはみ出している突出耳部9は、例えば両端に配設されるガイド部材10に途中で持ち上げ規制され、持ち上げ規制部9bと、弾性の収縮力により弾性転写ロール7の軸心方向に傾斜した耳折れ部9aとに形状変化する。この耳折れ部9aにより、順次搬送される転写搬送ベルト8は弾性転写ロール7の軸方向の中央に向かって巻き込む方向に走行するものであり、平衡状態においては、左右の耳折れ部9aのベルト搬送面に及ぼす力がつり合っており、ベルトは片寄りなく安定して走行している。
このとき、この片寄り力Fが作用すると、ベルトが片寄る側の突出耳部9はより長くなると同時に、ガイド部材10によって耳折れ部9aが確実に形成され、耳折れ角がθからθ’に増加する(図3(b)参照)。
すなわち、耳折れ部9aの長さ及び耳折れ角θの増加に応じて、抑制力F’が作用することになる。
一方、他端においては、耳折れ部は短くなると共に、耳折れ角も減少する。すなわち、他端が及ぼす弾性転写ロール7の軸方向中央に向かう力は低減し、ベルトの蛇行を抑制させることができる。
このような円板状のガイド部材10にあっては、図1(b)に示すように、ガイド部材10の外径をDg、弾性転写ロール7に対する像担持体1のくい込み量をtr、弾性転写ロール7外径をDrとすると、Dr−2・tr≧Dgの関係式を満たすようにすれば、転写搬送ベルト8の基端折曲角を90°以下に保つことができる。この関係式は、弾性変形した際の弾性転写ロール7の半径がガイド部材10の半径よりも大きいことを意味する。
このようなガイド部材10によれば、突出耳部9に耳折れ部9aを確実に形成することができる。
また、仮に、装置の振動や弾性転写ロール7のねじれ等によりガイド部材10が像担持体1に対向したとしても、前記式を満たすものである以上、ガイド部材10が像担持体1に干渉してしまう事態を回避し、これに伴う画像ずれを有効に防止できる。
尚、本発明では、ガイド部材10の形状は円板状であるが、円板状に限らず、転写搬送ベルト8の基端折曲角φが90°以下に保たれる範囲内で自然傾斜姿勢に抗する方向に転写搬送ベルト8を持ち上げ規制可能なものであれば適宜選定して差し支えない。
また、転写搬送ベルト8の幅方向寸法は少なくとも蛇行範囲内でガイド部材10の外側にはみ出すように設定されていることが好ましい。これは、仮に転写搬送ベルト8の幅方向寸法の短いものを用いたとすると、転写搬送ベルト8に片寄りが生じた場合、一方のベルト端部がガイド部材10の内側に入ってしまうと、元の状態に戻すのが困難になる虞れがあるためである。
この補強部材11は、転写搬送ベルト8端部の内側または外側のどちらに配設しても差し支えない。このように補強部材11を設けた場合、張架ロール6によって一定の張力を与えて転写搬送ベルト8を張った場合、張架ロール6の間隔に応じて転写搬送ベルト8も伸長する一方、補強部材11を備えたベルト端部は内側に折れ曲がり易くなり、張架ロール6の外側に転写搬送ベルト8の耳折れ部9aがより確実に形成される。
このような補強部材11を内側に配設した場合は補強部材11がガイド部材10に当接することによりベルトの寄り止めの効果が増し、また、外側に配設した場合はガイド部材10と補強部材11との接触を回避でき、補強部材11の維持性を高めることができるという利点がある。
更にまた、補強部材11を備える利点として、転写搬送ベルト8に片寄りが生じた場合でも、ベルト端部がガイド部材10の内側に入ってしまうという事態を確実に防止することができる。
したがって、転写搬送ベルト8の両端に補強部材11を配設することが有効である。
このような補強部材11を用いることによって、張架ロール6の外側にはみ出した転写搬送ベルト8の端部は、より張架ロール6の軸心方向に折れ曲がりやすくなる。このため、より確実に耳折れ角θを促進させることができ、巻き込み力(抑制力F’)を安定的に作用させることができる。
更に、補強部材11は弾性材料のゴム材料のほか、ポリイミドなどの樹脂材料等適宜選定して差し支えない。
また、本発明は、ガイド部材10を設けているため、補強部材11が弾性転写ロール7に直接接触することがなく、弾性転写ロール7にダメージを与えてしまうことがない。したがって、補強部材11に耐久性の高い材料を用いることができる。
本発明は、上述した画像形成装置に限られるものではなく、この画像形成装置に用いられる転写装置4をも対象とする。
特に、本発明では、前記ガイド部材は弾性転写ロールと同軸上に設けられた円板状であり、ガイド部材の外径をDg、弾性転写ロールに対する像担持体のくい込み量をtr、弾性転写ロール外径をDrとすると、Dr−2・tr≧Dgを満たすようにしたので、転写搬送ベルトの基端折曲角を90°以下に保つことができ、転写搬送ベルトの突出耳部に耳折れ部を確実に形成することができる。
また、仮に、装置の振動や弾性転写ロールのねじれ等によりガイド部材が像担持体に対向したとしても、前記式を満たすものである以上、ガイド部材が像担持体に干渉してしまう事態を回避し、これに伴う画像ずれを有効に防止できる。
また、このような画像形成装置に用いられる転写装置によれば、ベルトの蛇行を有効に抑制し、かつ、良好な転写性能を有した小型の転写装置を簡単に構築することができる。
◎実施の形態1
図4は、本発明を適用したカラー画像形成装置(例えばカラー複写装置)の全体構成図である。
尚、本発明は、このような画像形成装置に限定されるものではなく、単色の画像形成装置などにも適用可能であることは勿論である。
図4において、画像形成装置は、プラテン17上の原稿18を読取る原稿読取り装置12と、例えば電子写真方式にて四つの各色成分(本実施の形態ではブラック、イエロ、マゼンタ、シアン)画像(トナー画像)を形成する画像形成ユニット20(20a〜20d)と、各画像形成ユニット20にて形成された各色成分画像を順次転写(一次転写)保持する中間転写ベルト30と、中間転写ベルト30上に転写された重ね画像を用紙(記録材)100に一括転写(二次転写)する一括転写装置50と、一括転写された画像を用紙100上に定着させる定着装置70と、一括転写部位に用紙100を供給する用紙搬送系80とを備えたものである。
そしてまた、支持ロール31に対向した中間転写ベルト30表面側には、二次転写後の中間転写ベルト30上の残留トナーを除去するためのベルトクリーナ35がリトラクト自在に設けられている。
そして、本実施の形態では、バックアップロール34には導電性の給電ロール54を介して所定の転写バイアス55が印加される一方、弾性転写ロール51は接地されており、バックアップロール34と弾性転写ロール51との間に所定の転写電界が形成されるようになっている。
更に、本実施の形態においては、図6(a)に示すように、弾性部材から成る弾性転写ロール51の両端には弾性転写ロール51と同軸上に前記円板状のガイドコロ60を備えている。
ここで、図5(b)に示すように、ガイドコロ60の外径をDg、バックアップロール34が中間転写ベルト30及び転写搬送ベルト53を介して弾性転写ロール51を干渉するくい込み量をtr、弾性転写ロール51の外径をDrとした場合、Dr−2・tr≧Dgの関係式を満たすようになっている。
このような関係式を満たすことにより、弾性変形した際の弾性転写ロール51の半径がガイドコロ60の半径よりも大きいことを意味し、仮に、装置の振動や弾性転写ロール51のねじれ等によりガイドコロ60がバックアップロール34に対向したとしても、ガイドコロ60がバックアップロール34を干渉してしまう事態を回避できる。
このように、ガイドコロ60は、持ち上げ規制部61bを水平姿勢に近くなるように突出耳部61の基部の鉛直方向に対する傾斜角(基端折曲角φ)を増加させることができると共に、耳折れ部61aの水平方向に対する傾斜角(耳折れ角θ)を増加させることができる(図6(b)参照)。
このような補強部材62を用いれば、補強部材62がガイドコロ60に当接することによってベルトの寄り止めを促進させることが可能になるだけでなく、補強部材62が弾性転写ロール51に直接接触することがないため、補強部材62に耐久性の高い材料を用いることができる。
更にまた、補強部材62を備える利点として、転写搬送ベルト53に片寄りが生じた場合でも、ベルト端部がガイドコロ60の内側に入ってしまうという事態を防止可能にするストッパーの機能をも有している。
このため、下部の突出耳部65は弾性転写ロール51の端部に対して比較的緩やかな傾斜角を維持しながら搬送されることになるため、下部の突出耳部65と弾性転写ロール51端部との接触部(下部基端折曲部B)においても、弾性転写ロール51端部の摩耗や損傷を回避することができる。
今、原稿読取り装置12にて読取られた各色成分画像(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)の画像データが各画像形成ユニット20(20a〜20d)の露光装置23に送出されると、各画像形成ユニット20の感光体ドラム21上には各色成分毎の静電潜像が形成されると共に、対応する色トナーが収容された現像装置24にて各色未定着トナー像が形成される。
そして、各色成分の未定着トナー像は、各感光体ドラム21と中間転写ベルト30とが接する一次転写部位において、一次転写装置25にて中間転写ベルト30の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することにより、中間転写ベルト30表面に順次重ね合わせて一次転写される。
このようにして中間転写ベルト30に一次転写された未定着トナー像は、前記中間転写ベルト30の回転に伴って記録材としての用紙100の搬送経路に面した二次転写部位へと搬送される。
ここで、バックアップロール34にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する(弾性転写ロール51にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加しても構わない)と、バックアップロール34と弾性転写ロール51との間に形成される転写電界にて、中間転写ベルト30上に保持された未定着トナー像は二次転写部位において用紙100に静電転写される。
そして、転写された用紙100は、搬送ベルト84により定着装置70に送り込まれて未定着トナー像の定着がなされる。
一方、未定着トナー像の用紙100への転写が終了した中間転写ベルト30については、ベルトクリーナ35によって残留トナーが除去される。
図7は、実施の形態1に用いられる補強部材62の変形形態1を示す。
同図において、補強部材162以外の他の基本的構成は実施の形態1と略同様であるため、ここではその説明を省略する。以下の説明においても同様である。
本変形形態において、転写搬送ベルト53の幅方向両端部の突出耳部61の外表面には、例えばポリイミドからなる補強部材162が帯状に配設されている。この補強部材162間のスパンは弾性転写ロール51の両側のガイドコロ60間のスパンより若干大きく設定されており、複数の張架ロール51,52に対し当該転写搬送ベルト53を張架すると、補強部材162はガイドコロ60の外側近傍に且つ突出耳部61の外側に配設されることになる。
本態様であれば、補強部材162がガイドコロ60と接触することがないため、補強部材162の維持性を良好に保つことができる。
また、このような態様であっても、一定の張力を与えて転写搬送ベルト53を張った場合、補強部材162を備えたことによって、突出耳部61をガイドコロ60との当接位置にて確実に内側に折れ曲げ、耳折れ部61aを形成させることができ、ベルトの蛇行を効果的に抑制することができる。
図8は、実施の形態2で用いられる一括転写装置50の要部を示す。
同図において、一括転写装置50は、実施の形態1と同様に、弾性転写ロール51の端部近傍にガイド部材160を備えているが、このガイド部材160の構成が実施の形態1と異なる。
本実施の形態に係るガイド部材160は、弾性転写ロール51と略同心の略円弧形状としたものである。
本態様において、ガイド部材160は、弾性変形した際の弾性転写ロール51断面の外郭よりも内側に配設されるものである。このように配設することにより、ガイド部材160がバックアップロール(図示外)に干渉してしまうような事態を回避することができる。
本態様においても、ガイド部材160は、転写搬送ベルト(図示外)の端部を自然傾斜姿勢に抗する方向に持ち上げることによって持ち上げ規制部を形成すると同時に、当該持ち上げ規制部の先端を折曲させることによって耳折れ部を形成するものである。
これにより、転写搬送ベルトと弾性転写ロールの端部とにおける摺動部(基端折曲部)を解消すると共に、効果的に蛇行を防止することができる。
図9は本発明を適用した画像形成装置の実施の形態3を示す。
同図において、画像形成装置は、実施の形態1,2と異なり、一つの感光体ドラム101と、これに接触配置される中間転写ベルト110とを有し、前記感光体ドラム101の周囲に、感光体ドラム101を帯電する帯電装置102、各色成分毎の静電潜像を書込む露光装置103、各色成分トナーが収容された複数の現像器が搭載され且つ間欠的に感光体ドラム101に対向配置されて静電潜像を対応するトナーにて可視像化するロータリー型現像装置104、感光体ドラム101上の各色成分トナー像を中間転写ベルト110に転写させる転写ロール等の一次転写装置105、感光体ドラム101上の残留トナーを除去するドラムクリーナ106を夫々配設したものである。
また、中間転写ベルト110は例えば三つのロール111〜113に掛け渡されており、ロール113に対応した箇所に、実施の形態1と略同様な構成の一括転写装置120が配設されている。
尚、符号114は中間転写ベルト110上の残留トナーを除去するベルトクリーナである。
尚、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、弾性転写ロール121の両端には弾性転写ロール121と同軸上に円板状のガイドコロを備えると共に、転写搬送ベルト123が折曲する側に、例えばポリイミドから成る補強部材を設けている。
Claims (9)
- 画像が担持される像担持体と、この像担持体上の画像を記録材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
転写装置は、複数の張架ロール及びこれらの張架ロールに回転可能に張架される転写搬送ベルトを有し、
複数の張架ロールのうち少なくとも像担持体に対向する張架ロールを、表面部が対向する像担持体部分より硬度の低い弾性部材からなる転写電界形成用の弾性転写ロールとして構成する一方、
この弾性転写ロールの端部の外側には、転写搬送ベルトの移動方向と直交する幅方向端部のうち弾性転写ロール端部からはみ出す突出耳部を折曲変形可能に支持されるガイド部材を設け、
前記ガイド部材は弾性転写ロールと同軸上に設けられた円板状であり、ガイド部材の外径をDg、弾性転写ロールに対する像担持体のくい込み量をtr、弾性転写ロール外径をDrとすると、
Dr−2・tr≧Dg
を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
ガイド部材は弾性転写ロールに対向配置される像担持体と非接触となるよう配設されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
ガイド部材は弾性転写ロールの両端に配設されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
転写搬送ベルトの幅方向寸法は少なくとも蛇行範囲内でガイド部材の外側にはみ出すように設定されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
転写搬送ベルトには弾性ベルトを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
転写搬送ベルトの幅方向端部には少なくとも一方に帯状の補強部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6記載の画像形成装置において、
補強部材のヤング率が転写搬送ベルトのヤング率より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
像担持体は、画像が形成担持される像形成担持体と、この像形成担持体上の画像を記録材に転写する前に中間的に保持搬送する中間転写体とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8いずれかに記載の画像形成装置で用いられる転写装置。
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