JP5511396B2

JP5511396B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5511396B2
Application number: JP2010002103A
Authority: JP
Inventors: 龍臣村山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-01-07
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: JP2011141432A

Description

本発明は、複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真技術を用いて像担持体に形成されたトナー像を記録材に転写する転写技術に関するものである。

感光ドラム等の像担持体に形成されたトナー像を複数のローラ（張架ローラ、第一転写ローラ、駆動ローラ等）によって張架された中間転写ベルトに転写し、その後中間転写ベルトから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が採用されている。記録材上にトナー像を転写する転写部は、中間転写ベルトの内面に接触し、中間転写ベルトを張架する転写内ローラと、中間転写ベルトの外面に接触し、中間転写ベルトを介して第一転写ローラを圧する第二転写ローラとにより形成される。

このような画像形成装置の一例として特許文献１に記載されているような構成がある。この構成では、中間転写ベルトに駆動力を伝達する駆動ローラを中間転写ベルトの移動方向において像担持体よりも下流側であって、転写部よりも上流側に配置する構成が採用されている。像担持体よりも下流側に駆動ローラを配置することで、像担持体と対向するベルト面の張力を高めることができ、像担持体から中間転写ベルトへのトナー像の転写を安定させることができる。一方、転写部を形成するローラを駆動ローラにしないため、駆動ローラから中間転写ベルトへの駆動力の伝達性を高めるために駆動ローラの構成の自由度を高められるメリットがある。

特開２００８−１７６２９８

一方、中間転写ベルトの移動方向において駆動ローラよりも下流側のベルト面はたるみやすい傾向にある。そして、駆動ローラと転写内ローラとの間隔が張架ローラと駆動ローラとの間隔より狭くなる構成を採用すると、駆動ローラと転写内ローラとのベルトのたるみ量が大きくなる。また、中間転写ベルトは転写外ローラと転写内ローラとに挟持搬送される構成であるため、転写部では中央に向かってシワが生じやすくなる。その結果、シワに起因する画像不良が発生する問題が生ずる。

そこで、本発明は、中間転写ベルトの移動方向において、転写部よりも上流側に駆動ローラが設けられ、転写部での中間転写ベルトのたるみ量が大きくても、中央部に中間転写ベルトが寄りやすくなることを低減する構成を提供することを目的とする。

本発明は、像担持体と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持する移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内面に接触し、前記中間転写ベルトの移動方向に直交する幅方向において前記中間転写ベルトより幅が狭い第一転写ローラと、前記中間転写ベルトの外面に接触し、前記中間転写ベルトを介して前記第一転写ローラを圧して前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材に転写する第二転写ローラと、を有する画像形成装置において、前記幅方向において、最大画像形成領域を含む領域を第一の領域、前記第一の領域より外側の両端部の領域を第二の領域とした場合、前記第一転写ローラは、前記第一の領域では中央から端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状であることを特徴とする。
また別の本発明は、像担持体と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持する移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの内面に接触し、前記中間転写ベルトの移動方向に直交する幅方向において前記中間転写ベルトより幅が狭い第一転写ローラと、前記中間転写ベルトの外面に接触し、前記中間転写ベルトを介して前記第一転写ローラを圧して前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材に転写する第二転写ローラと、を有する画像形成装置において、前記幅方向において、最大画像形成領域を含む領域を第一の領域、前記第一の領域より外側の両端部の領域を第二の領域とした場合、前記第一転写ローラは、前記第一の領域では中央の一部がストレート形状で端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状であることを特徴とする。

本発明は、中間転写ベルトの移動方向において、転写部よりも上流側に駆動ローラが設けられ、転写部での中間転写ベルトのたるみ量が大きくても、画像劣化を低減できる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の正面概略図である。本発明の実施の形態に係る２次転写部の正面概略図である。本発明の実施の形態に係る中間転写ベルト上のシワを表した正面概略図である。本発明の実施の形態に係る中間転写ベルト上のシワの段差を測定する測定概略図である。本発明の実施の形態に係る第一転写ローラの形状図である。

（実施例）
＜画像形成装置について＞
本発明に係る画像形成装置について、図１を用いて説明する。

図１に示した画像形成装置は、電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置である。図１に示した画像形成装置は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置の断面図である。

まずは、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについて説明する。本実施例では、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンダ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｋの４つの画像形成部を備えている。次にそれぞれの画像形成部について説明する。

２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ矢印Ｂ方向へ回転可能である像担持体としての感光ドラムである。３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれの感光ドラムを帯電するための帯電装置である。７は、入力された画像情報に基づいてそれぞれの感光ドラムを像露光する露光装置である。４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれの感光ドラム上にトナー像を形成するための現像装置である。６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、転写工程後に感光ドラムに残留したトナーを除去するためのクリーニング装置である。

中間転写ベルト８は、張架ローラ１１と、駆動ローラ５９と、第一転写ローラ１０によって張架され、矢印Ａ方向へ回動するようになっている。張架ローラ１１は、中間転写ベルトの張力を一定となるように中間転写ベルトにテンションを与えるローラである。駆動ローラ５９は、中間転写ベルトに駆動力を伝達するローラである。第一転写ローラ１０は、二次転写部３４を形成するローラである。

この中間転写ベルト８の内部には、それぞれの感光ドラムに形成されたトナー像を中間転写ベルト８に転写するための一次転写部（３２ａ〜３２ｄ）を形成する一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを備えている。この構成により、中間転写ベルト上に４色のトナー像が重畳して転写され、二次転写部３４に搬送される。

給紙カセット１７から搬送される記録材Ｐは、レジストローラ１９によって二次転写部３４へ搬送される。二次転写部３４は、中間転写ベルト８の内面に設けられた第一転写ローラ１０と、中間転写ベルト８の外面に接触し、中間転写ベルト８を介して第一転写ローラ１０を圧する第二転写ローラ１２とから形成される。また、第二転写ローラ１２に、電源からトナーの正規の帯電極性と逆極性の電圧が印加されることで、トナーが記録材に転写される。

中間転写ベルト８上に形成されたトナー像は、予め設定されたタイミングでレジストローラ１９から二次転写部３４に送られ、二次転写部３４に搬送されてきた記録材Ｐ上に２次転写される。その後、記録材Ｐは定着装置１６へと搬送される。定着装置１６は、定着ローラ１６ａと、加圧ローラ１６ｂを備え、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂによって所定の加圧力と熱量を与えて、記録材Ｐ上にトナー像を溶融固着させる。そして、排紙ローラ２１によって画像形成装置外へ排出される。

二次転写部３４で記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト８上に残留したトナーは中間転写ベルトクリーニング装置１３によりクリーニングされる。

＜中間転写ベルトを張架する各ローラについて＞
中間転写ベルト８について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
先ず、中間転写ベルト８を張架する各ローラの形状について説明する。
第一転写ローラ１０の形状は、軸方向に傾斜部２０２を設けた形状である。（詳細については、「第一転写ローラについて」にて説明する。）第二転写ローラ１２の形状は、軸方向においてストレート形状である。張架ローラ１１の形状、駆動ローラ５９の形状は、軸方向においてストレート形状である。なお、本実施例では、一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの形状は、軸方向においてストレートな形状である。

次に、中間転写ベルト８を張架する各ローラの配置について説明する。
中間転写ベルト８を張架する各ローラの配置は、張架ローラ１１よりも水平面に対し斜め下方向に駆動ローラ５９を配置し、駆動ローラ５９から画像形成装置底面に対して略垂直方向上方に第一転写ローラ１０を配置する。ここで、本実施例では、画像形成装置の底面は水平面と平行となっている。また、略垂直とは、本実施例では、駆動ローラ５９の回転中心と第一転写ローラ１０の回転中心とを結んだ直線と鉛直線（画像形成装置の底面に対して垂直方向の線）との成す角度は、０°〜１５°の範囲である。
つまり、第一転写ローラは、中間転写ベルト８の移動方向において、駆動ローラの下流側で張架ローラよりも上流側に配置される。

又、張架ローラ１１と駆動ローラ５９の間隔よりも駆動ローラ５９から第一転写ローラ１０の間隔のほうが狭くなるように配置する。このように各ローラを配置する理由を説明する。

画像形成部を配置している張架ローラ１１と駆動ローラ５９間で張架される中間転写ベルト８は、駆動ローラ５９が張架ローラ１１に対して水平面に対して斜め下に位置するように傾斜配置する。更に、二次転写面８ｃが極力短くなるように、駆動ローラ５９と第一転写ローラ１０を配置する。これによって、図示画像形成装置の高さ方向、及び、幅方向への小型化が可能となる。さらに、本実施例では、張架ローラ１１と駆動ローラ５９間の中間転写ベルト８を傾けることで、更なる小型化を図っている。

次に、二次転写面８ｃを形成する駆動ローラ５９と第一転写ローラ１０について説明する。駆動ローラ５９は、第一転写ローラ１０に対して画像形成装置底面に対する略垂直方向下方に配置する。これによって、レジストローラ１９から二次転写面８ｃまでの記録材搬送路を、ほぼ直線的に形成できる。また、二次転写部３４から定着装置１６に記録材Ｐを搬送する際、静電的に記録材Ｐが第一転写ローラ１０に向かって中間転写ベルト８に張り付くことを防止するために、駆動ローラ５９の最大の直径よりも第一転写ローラ１０の最大直径が小さくなるようにしている。なお、第一転写ローラ１０の最大の直径は、後述する傾斜部を形成する直径が第一転写ローラ１０の最大の直径となる。これによって、二次転写部３４からの記録材の分離性が向上する。具体的には、第一転写ローラ１０の曲率が大きいほど、記録材Ｐの分離性が高くなる。更に、駆動ローラ５９の直径を第一転写ローラ１０よりも大きくすることで、中間転写ベルト８と駆動ローラ５９の接触面積が大きくなり、中間転写ベルト８への駆動伝達を良好に保つことが可能となる。

＜二次転写面に発生するシワの問題＞
しかしながら、第一転写ローラ１０の軸方向において、第一転写ローラ１０がストレート形状であった場合、二次転写面８ｃ上に軸方向に渡って凹凸のシワが発生する問題が生じる。この中間転写ベルト８上に発生するシワについて、図３、図４を用いて説明する。

第一転写ローラ１０の上流に駆動ローラ５９を設ける構成においては、図３に示すように、二次転写部３４上流で中間転写ベルト８上にシワが発生する。図３では、シワは点線で示される部分である。シワの段差は中間転写ベルト８の厚みと、中間転写ベルト８のテンション圧により決まる。中間転写ベルト８へのテンション圧は、中間転写ベルト８の強度、中間転写ベルト８の搬送安定性で決定される。本実施例で使用した中間転写ベルト８は、中間転写ベルト８の移動速度を安定的に搬送可能な構成としてテンション圧を１．２ｋｇｆとし、中間転写ベルト８の厚みだけを変えて評価を行った。表１に中間転写ベルト８の厚みとシワの段差の関係を示す。測定は図４に示すように、中間転写ベルト８を張架し、中間転写ベルト８の張架状態が安定するように一定時間駆動回転を行った後に駆動を停止し、駆動ローラ５９と第一転写ローラ１０の間の中心位置で、中間転写ベルト８の周方向における所定のポイントで測定する。測定方法は、レーザー変位計１０１を第一転写ローラ１０の軸方向に走査し、測定値の（最大値−最小値）Ｘをシワの段差の指標とし、レーザー変位計（キーエンス社製ＣＣＤレーザー変位センサＬＫ０１０）を用いて測定した。二次転写部３４上流でシワが発生した場合、記録材Ｐが二次転写部３４に搬送された時、中間転写ベルト８と記録材Ｐの接触部と非接触部が出来、非接触部で放電が発生するために転写性が異なってしまう問題が懸念される。つまり、放電する領域が軸方向に渡って異なり、濃度ムラが発生する可能性がある。このとき、画像の濃度ムラが顕著になるのは、ライン画像や、ドットにより形成されたハーフトーン画像である。これは、二次転写部３４上流の放電が生ずると、周囲にトナーが載っていない領域にトナーが転写されることにより、濃度が大きく変化してしまうためである。表１にシワの段差と今回出力したＢｋハーフトーン画像のシワ状に出来た濃度ムラの濃度差の関係を示す。シワの画像評価は、記録材として、上質紙（坪量８５ｇ／ｍ２）を用い、Ｂｋのハーフトーン画像を出力した。評価の対象として、上述のベルト厚みと段差の関係で説明した、厚みの異なる中間転写ベルト８を用いた。濃度測定は、Ｘｒｉｔｅ社製、５０４光学濃度計を用いて測定を行った。

この結果から、中間転写ベルト８の厚みが薄くなればなるほど、シワの段差は大きくなり、そのとき出力したハーフトーン画像の濃度差は、中間転写ベルト８の厚みが６０μｍ以下では徐々に大きくなる傾向にある。

本実施例の評価にて、中間転写ベルトの厚み８０μｍ以上では、濃度差が０．０４以下となっており、シワ状の濃度ムラと認識できるレベルではなかった。中間転写ベルトの厚みが６０μｍの時、軽微な濃度ムラが認識できるようになり、それ以下の厚みとなった時、顕著に悪化していく。

＜第一転写ローラの形状＞
このシワをなくす方法として、第一転写ローラ１０の形状を第一転写ローラ１０の軸方向において、中央部（第一の領域）２００から直径が一番大きい端部（第二の領域）２０１に渡って、左右対称に徐々に径を大きくしていく傾斜部２０２を設けることで、このシワが改善される。

第一転写ローラ１０の形状について、図５を用いて説明する。
第一転写ローラ１０の形状を第一転写ローラ１０の軸方向において、端部２０１に向かって径を大きくしていく傾斜部２０２（図５の斜線部）を備えたローラとして、図５に第一転写ローラ１０の形状例一覧を記載する。これら形状であれば、傾斜部２０２によって端部２０１に向かう力が中間転写ベルトに作用し、シワの発生を軽減することが可能となる。又、軸方向における中間転写ベルト８の幅は、軸方向における第一転写ローラ１０の幅よりも大きく、中間転写ベルトの両端部は第一転写ローラ１０の両端部よりも軸方向においてそれぞれ外側に位置する。各ローラ形状の構成を説明する。

図５の（ａ）に記載されているローラ形状は、中央部（第一の領域）２００から端部（第二の領域）２０１にかけて徐々に大きくなる傾斜部２０２を設けた逆クラウン形状と、端部２０１がストレートになっている形状から成っている。すなわちローラ形状は第一の領域では中央から端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状である。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、この端部（第二の領域）２０１のストレート形状によって、中間転写ベルトを端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。なお、最大画像形成可能領域幅は、中央部（第一の領域）２００の領域内にある。また、中間転写ベルト８の幅は、中央部（第一の領域）２００＋端部（第二の領域）２０１×２の長さよりも長く設定されている。

図５の（ｂ）に記載されているローラ形状は、ローラ全域に渡って、中央部２００から端部２０１にかけて徐々に大きくなる傾斜部２０２を設けた逆クラウン形状とする。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。

図５の（ｃ）に記載されているローラ形状は、中央部２００から端部２０１にかけて一定の傾きで大きくなる傾斜部２０２を設けたＶ字形状とする。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。

図５の（ｄ）に記載されているローラ形状は、中央部２００から端部２０１にかけて徐々に大きくなる傾斜部２０２を設けた逆クラウン形状と、端部２０１から軸に向かって徐々に小さくなる形状から成っている。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、端部２０１から軸にむかって徐々に小さくなる形状によって、中間転写ベルト８を端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。

図５の（ｅ）に記載されているローラ形状は、中央部（第一の領域）２００がストレートになっている形状と、中央部（第一の領域）２００から端部２０１にかけて一定の傾きで大きくなる傾斜部２０２を設けた形状と、端部（第二の領域）２０１がストレートになっている形状から成っている。すなわちローラ形状は、第一の領域では中央の一部がストレート形状で端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状である。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、中央部（第一の領域）２００と端部（第二の領域）２０１のストレート形状によって、中間転写ベルト８を端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。

図５の（ｆ）に記載されているローラ形状は、中央部２００がストレートになっている形状と、端部２０１から軸にかけて一定の傾きで大きくなる傾斜部２０２を設けた形状から成っている。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、中央部２００のストレート形状によって、中間転写ベルト８を端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。

図５の（ｇ）に記載されているローラ形状は、中央部２００がストレートになっている形状と、中央部２００から端部２０１にかけて徐々に大きくなる傾斜部２０２を設けた逆クラウン形状から成っている。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、中央部２００のストレート形状によって、中間転写ベルト８を端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。

図５の（ｈ）に記載されているローラ形状は、中央部２００から端部２０１にかけて一定の傾きで大きくなる傾斜部２０２を設けた逆クラウン形状と、端部２０１から軸に向かって徐々に小さくなる形状から成っている。この傾斜部２０２によって、第一転写ローラ１０と第二転写ローラ１２によって挟持された中間転写ベルト８が端部側に引っ張られ、シワの発生を軽減することが可能となる。更に、端部２０１から軸にむかって徐々に小さくなる形状によって、中間転写ベルト８を端部側への引っ張る力を軽減させ、中間転写ベルト８の破損を防ぐことが可能となる。

次に、第一転写ローラ１０の中央部２００と端部２０１の直径差（傾斜部の最大直径差）について、実験結果に基づいて説明する。

中間転写ベルト８の厚みが４０μｍである場合、第一転写ローラ１０の中央部２００と端部２０１の直径差が２．５μｍ以上であれば、シワによる画像不良が改善される。

中間転写ベルト８の厚みが５０μｍである場合、第一転写ローラ１０の中央部２００と端部２０１の直径差が５．０μｍ以上であれば、シワによる画像不良が改善される。

中間転写ベルト８の厚みが６０μｍである場合、第一転写ローラ１０の中央部２００と端部２０１の直径差が７．５μｍ以上であれば、シワによる画像不良が改善される。

これら結果から、中間転写ベルト８の厚みが変わると、シワを改善する直径差が変化していることが分かる。これは、異なる厚みの中間転写ベルト８に対し、同じ直径差を有する第一転写ローラ１０を用いても、シワを解消することができないことがいえる。よって、この結果から、中間転写ベルト８に発生するシワを解消する為に、中間転写ベルト８の厚みに対する第一転写ローラ１０の直径差が７％以上であれば、シワによる画像不良が改善されることが伺える。

以上説明してきたように、本発明は、中間転写ベルトの移動方向において、転写部よりも上流側に駆動ローラが設けられ、転写部での中間転写ベルトのたるみ量が大きくても、中央部に中間転写ベルトが寄りやすくなることを低減することが可能となる。

２ａ〜２ｄ感光ドラム
８中間転写ベルト
１０第一転写ローラ
１１張架ローラ
１２第二転写ローラ
５９駆動ローラ
２００中央部
２０１端部
２０２傾斜部
２０３軸
Ｐ記録材

Claims

像担持体と、
前記像担持体から転写されたトナー像を担持する移動可能な中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの内面に接触し、前記中間転写ベルトの移動方向に直交する幅方向において前記中間転写ベルトより幅が狭い第一転写ローラと、
前記中間転写ベルトの外面に接触し、前記中間転写ベルトを介して前記第一転写ローラを圧して前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材に転写する第二転写ローラと、を有する画像形成装置において、
前記幅方向において、最大画像形成領域を含む領域を第一の領域、前記第一の領域より外側の両端部の領域を第二の領域とした場合、前記第一転写ローラは、前記第一の領域では中央から端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状であることを特徴とする画像形成装置。
像担持体と、
前記像担持体から転写されたトナー像を担持する移動可能な中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの内面に接触し、前記中間転写ベルトの移動方向に直交する幅方向において前記中間転写ベルトより幅が狭い第一転写ローラと、
前記中間転写ベルトの外面に接触し、前記中間転写ベルトを介して前記第一転写ローラを圧して前記中間転写ベルトに形成されたトナー像を記録材に転写する第二転写ローラと、を有する画像形成装置において、
前記幅方向において、最大画像形成領域を含む領域を第一の領域、前記第一の領域より外側の両端部の領域を第二の領域とした場合、前記第一転写ローラは、前記第一の領域では中央の一部がストレート形状で端部に向かって直径が大きくなる形状であり、前記第二の領域ではストレート形状であることを特徴とする画像形成装置。
前記幅方向において、前記第二転写ローラの形状はストレート形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。