JP5548630B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に係り、特に中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。

電子写真法による複写機やプリンタ等のフルカラー式の画像形成装置においては、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（ＢＫ）の各色にそれぞれ対応した複数のドラム状の感光体が用意されている。そして、各感光体の周面には、レーザスキャニングユニットを用いて電気的潜像が形成されると共に、各感光体の周面には、供給された各色のトナーによって各色のトナー像がそれぞれ生成されるように構成されている。各感光体の周面に生成された各色のトナー像は、回転駆動する無端ベルトからなる中間転写ベルトに順次重畳転写され、これにより、中間転写ベルト上にはカラー画像が合成される。次いで、この中間転写ベルト上に合成されたカラー画像は、用紙等の記録媒体に転写された後、定着装置で加圧・加熱されて定着処理されるように構成されている。また、中間転写ベルト上に残留したトナーは、感光体ドラム上に残留したトナーと同様にクリーニングブレードにより除去されるように構成されている。

上記中間転写ベルトは、駆動ローラとテンションローラとの間に張設されるが、駆動ローラ及び中間転写ベルト間でスリップが生じると各色の位置がずれて印刷に色ずれが生ずるので、駆動ローラ及び中間転写ベルト間に静電吸着力を付与して駆動ローラ及び中間転写ベルト間の摩擦力を高めることが提案されている（特許文献１，２参照）。

特開２００６−２５９６３８号公報 特開平８−１４６７８３号公報

しかしながら、従来の中間転写ベルトを備えた画像形成装置において、駆動ローラ及び中間転写ベルト間に静電吸着力を付与して色ずれを防止する場合は、駆動ローラが帯電するためその周面に飛散したトナー等の異物が付着しやすく、駆動ローラ周面の平滑性が損なわれるおそれがあった。しかも、この駆動ローラが中間転写ベルトを中間に挟んで２次転写ローラと対向しているときは、駆動ローラの周面が上述のように汚染していると印刷画像に影響して印刷品質が低下するおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、駆動ローラ及び中間転写ベルト間に静電吸着力を付与する画像形成装置において、駆動ローラ周面の平滑性を実現できるようにすることを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を駆動ローラとテンションローラとの間に張架された中間転写ベルトに１次転写し、その１次転写されたトナー像をその駆動ローラに対向して設けられている２次転写ローラの位置で転写材に２次転写する画像形成装置であって、上記駆動ローラが、周面がアルマイト処理されたものであり、上記２次転写ローラへのバイアス電圧の印加を停止して手段駆動ローラと手段中間転写ベルトとをスリップさせる制御手段を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記駆動ローラと上記中間転写ベルトとをスリップさせるときの上記駆動ローラの線速度をＶａとし、上記像担持体の線速度をＶｂとしたとき、Ｖａ＞Ｖｂであるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または２の発明において、上記駆動ローラの周面の十点平均粗さＲｚは、０．０３＜Ｒｚ＜０．１μｍであるという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜３のいずれかの発明において、手段駆動ローラと手段中間転写ベルトとをスリップさせるとき、手段像担持体に上記中間転写ベルトを介して対向配置される１次転写ローラにバイアス電圧を印加して手段像担持体と手段中間転写ベルトとを静電吸着させるという構成を採用する。

本発明によれば、２次転写及び上記１次転写を行わないタイミングで駆動ローラをスリップさせるため、駆動ローラ周面の平滑性を容易に実現することができる。

本発明の一実施形態における画像形成装置を適用した複写機の概略構成図である。 本発明の一実施形態における画像形成装置を適用した複写機の２次転写部の詳細図である。 本発明の一実施形態における画像形成装置を適用した複写機の制御部の概略構成図である。 制御動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、初期の駆動ローラ周面の拡大写真、（ｂ）は、使用後の駆動ローラ周面の拡大写真である。 （ａ）は、初期の駆動ローラ周面の顕微鏡写真、（ｂ）は、使用後の駆動ローラ周面の顕微鏡写真である。 （ａ）は、アルミニウムローラの周面の粗さ等の測定値を示し、（ｂ）は、周面がウレタンコートされたローラの周面の粗さ等の測定値を示し、（ｃ）は、周面がウレタンコートされたローラの周面を研磨処理したローラの粗さ等の測定値を示し、（ｄ）はアルミニウムローラの周面をアルマイト処理したローラの粗さ等の測定値を示している。

以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、本発明の画像形成装置の一例として、電子写真法によるフルカラー式の複写機Ｐを挙げて説明する。

図１は、複写機Ｐの概略構成図であり、この複写機Ｐは、上部から下部にかけて順に、操作表示部ａ、画像読取部ｂ、排出部ｃ、トナーカートリッジ収納部ｄ、画像形成部ｅ、用紙部ｆが設けられていると共に、下部に位置する用紙部ｆから上部に位置する排出部ｄにかけて用紙搬送部ｇが設けられている。なお、この複写機Ｐ内には、図１では省略されているが、後述する図３で示される複写機Ｐ本体を駆動制御する制御部ｈも設けられている。

操作表示部ａは、タッチパネルからなり、ユーザに対する操作案内等の所定の情報を表示することができるように構成されていると共に、印刷枚数等の所定の情報を入力できるように構成されている。

画像読取部ｂは、原稿の画像に光を照射し、その反射光を受光することによって原稿画像を画像データとして読み取れるように構成されていて、原稿に光を照射する光源装置や原稿からの反射光を受光して画像データに変換する受光センサ等を備えて構成されている。

排出部ｃは、所定の内容が印字された本発明の転写材に相当する図示しない用紙が用紙搬送部ｇを介して排出されるように構成されている。この排出部ｃの底面は傾斜が付されていて、排出される用紙が複数枚のときに一端側が揃えて積層できるように工夫されている。

トナーカートリッジ収納部ｄは、ブラック（ＢＫ）トナーのトナーカートリッジｄ１、イエロー（Ｙ）トナーのトナーカートリッジｄ２、シアン（Ｃ）トナーのトナーカートリッジｄ３及びマゼンダ（Ｍ）トナーのトナーカートリッジｄ４を収納できるように構成されている。そして、各カートリッジｄ１〜ｄ４からは、後述する画像形成部ｅの作像ユニットｅ２にトナーをそれぞれ供給できるように構成されている。

画像形成部ｅは、レーザスキャンニングユニットｅ１、作像ユニットｅ２、中間転写ベルトユニットｅ３、クリーニングユニットｅ４、２次転写ユニットｅ５及び定着ユニットｅ６を含んで構成されている。

レーザスキャンニングユニットｅ１は、周知のレーザスキャンニングユニットと同様に、レーザ光を発生する光ビーム発生器と、その光ビーム発生器から照射されてくる光ビームを偏向するポリゴンモータによって回転駆動されるポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーにより偏向された光ビームを作像ユニットｅ２の後述する感光体ドラム上に結像させるｆθレンズ等を含んで構成されている。

作像ユニットｅ２は、中間転写ベルトユニットｅ３の搬送方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられた４個の感光体ドラム１ａ〜１ｄを含んで構成されている。これら感光体ドラム１ａ〜１ｄは、本発明の像担持体に相当していて、各色（ＢＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ）に対応して設けられている。そして、各感光体ドラム１ａ〜１ｄには、周知の感光体ドラムと同様に、帯電器、除電器及びクリーナ等がそれぞれ設けられ、帯電状態のドラム周面にレーザスキャンニングユニットｅ１を用いて静電潜像が生成されると共に、トナーカートリッジ収納部ｄから供給されたトナーによりトナー像が形成されるように構成されている。

中間転写ベルトユニットｅ３は、合成樹脂製のベルト基体に弾性層を積層して形成された積層ベルトからなる無端の中間転写ベルト２を有している。この中間転写ベルト２の一方側（図１において左側）は、複写機Ｐの本体の一端側に縦方向に設けられている搬送部ｇの一部に対向し、その他方側（図１において右側）は、複写機Ｐの本体の他端側に位置するように略水平状に設けられている。すなわち、この中間転写ベルト２は、一方側が図示しない駆動源に連なる駆動ローラ３に張架され、他方側がテンションローラ４に張架されて構成されている。この駆動ローラ３は、本発明の特徴を成す構成要素の一つであり、後に図２を用いて詳述する。

上記中間転写ベルト２の感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置には、中間転写ベルト２を挟んで１次転写ローラ５ａ〜５ｄがそれぞれ設けられている。そして、これら１次転写ローラ５ａ〜５ｄは、中間転写ベルト２の移動に伴って回転できるように構成されていると共に、３色解除又は４色解除に対応できるように構成されている。なお、中間転写ベルト２は、駆動ローラ３及びテンションローラ４以外にもベルトの移動方向を変更する転換ローラで支持されている。図１では、その転換ローラは１個しか示されていないが、後述する図２に示されるように、必要に応じて設けられる。

クリーニングユニットｅ４は、テンションローラ４側に設けられ、中間転写ベルト２上に残存したトナーをブレードを用いて除去し、その除去されたトナーを図示しない廃トナーボトルへ排出できるように構成されている。

２次転写ユニットｅ５は、図２に示されるように、上述した駆動ローラ３、その駆動ローラ３に対向し中間転写ベルト２を挟んで配置される２次転写ローラ６及び転換ローラ７によって構成されている。

駆動ローラ３は、アルミニウム合金からなる金属製ローラで、そのローラ周面は陽極酸化処理、すなわちアルマイト処理されている。アルマイト処理によって得られるアルマイト層の膜厚は、１.０μｍ以上であればバイアス電圧印加時に中間転写ベルト２に対する静電吸着力を得られることが実験的に分かっているが、その層厚が大きくなっても静電吸着力が格段に大きくならないことも分かっている。しかもその層厚が大きくなるほど製造コストが嵩むので、１.０〜１０.０μｍが好ましい層厚といえる。この駆動ローラ３は、金属製ローラであるから耐久性に優れ、また、アルミニウム合金からなるので低コストに製造することができ、しかも、ローラ周面はアルマイト処理されて電気抵抗性の高い層で形成されているので、静電吸着力に優れたものとすることができる。

２次転写ローラ６には、バイアス電圧を印加させることのできるバイアス電圧印加部（後述する「ｅ７」参照）が接続されていて、中間転写ベルト２及び駆動ローラ３間に静電吸着力を付与できるように構成されている。

２次転写ローラ６は、上述したように、駆動ローラ３に対向し中間転写ベルト２を中間に挟んで配置されている。しかも、この２次転写ローラ６は、常時、駆動ローラ３を押圧するように設けられている。したがって、この２次転写ローラ６は、中間転写ベルト２が駆動ローラ３により移動（回転）されるとその移動に伴って回転することができる。また、搬送部ｇを介して用紙が搬送されてきたときは、その用紙を中間転写ベルト２との間に介在させた状態で２次転写ローラ６を回転することができると共に、用紙を定着ユニットｅ６側に搬送させることができる。

定着ユニットｅ６は、２次転写ユニットｅ５の設けられているよりも下流側の搬送部ｇの一部に設けられていて、その搬送部ｇを搬送する用紙を挟持できるように配置された一対のローラで構成されている。そして、その一対のローラによって加圧・加熱して２次転写ユニットｅ５で転写された用紙上のトナー像を用紙に定着できるように構成されている。

用紙部ｆは、装置本体に対して開閉自在に設けられている給紙トレイｆ１と、装置本体に対して引き出し自在に設けられている用紙カセットｆ２とで構成されている。そして、給紙トレイｆ１からピックアップローラを介して用紙搬送部ｇに１枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。また、用紙カセットｆ２からもピックアップローラを介して用紙搬送部ｇに１枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。

用紙搬送部ｇは、下部に位置する用紙部ｆから上部に位置する排出部ｄにかけて設けられていて、複数の搬送ローラ及びガイド板によって構成されている。そして、この用紙搬送部ｇは、用紙部ｆから供給された用紙を１枚ずつ排出部ｃに向けて搬送できるように構成されている。

制御部ｈは、図１では省略されているが複写機Ｐ内に設けられている。この制御部ｈは、図３に示されるように、ＲＯＭ１００に格納されているシステムプログラムとＲＡＭ１０１に格納されているワーキングデータとを用いて複写機Ｐ本体を統括的に駆動制御するＣＰＵ１０２を有している。そして、このＣＰＵ１０２には、バスラインを介して上述した画像読取部ｂ、その画像読取部ｂで読み取られたデータを記憶する画像データ記憶部ｂ１、その画像データ記憶部ｂ１に記憶されているデータを現像用データに生成処理する画像データ処理部ｂ２、２次転写ユニットｅ５のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部ｅ７を備えた画像形成部ｅ、用紙搬送部ｇ及び操作表示部ａが接続されている。また、ＣＰＵ１０２には、複写機ＰがＦＡＸ機能を有している場合や外部の情報機器に接続可能な場合、これら機器と通信を行うための通信制御部も設けられる。

上記バイアス電圧印加部ｅ７は、上述したように、２次転写ローラ６にバイアス電圧を印加して帯電させ、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間に静電吸着力を付与するために用いられる。印加されるバイアス電圧値は、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間にスリップが生じないように決められる。カラー印刷の場合、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間にスリップが生じると印刷に色ずれが発生して印刷品質の低下を来たすからである。

この制御部ｈは、本発明の制御手段を構成するものであり、２次転写及び１次転写を行う際に２次転写ローラ６にバイアス電圧を印加して駆動ローラ３を帯電させると共に、２次転写及び１次転写を行わないタイミングで２次転写ローラ６へのバイアス電圧の印加を停止して駆動ローラ３と中間転写ベルト２とをスリップさせる。
また、制御部ｈは、駆動ローラ３と中間転写ベルト２とをスリップさせるときの駆動ローラ３の線速度をＶａとし、感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速度をＶｂとしたとき、Ｖａ＞Ｖｂとなるように制御を行う。
さらに、駆動ローラ３と中間転写ベルト２とをスリップさせるとき、１次転写ローラ５ａ〜５ｄにバイアス電圧を印加して感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト２とを静電吸着させる。

以下、図４のフローチャートを用いて制御動作を説明する。なお、以下の動作は、特に断りが無い限り、制御部ｈが主体となって行われる。
今、複写機Ｐの図示しない電源スイッチがＯＮされたとする（ステップ１００肯定（以下、ステップを「Ｓ」、肯定を「Ｙ」、否定を「Ｎ」とする。））。そして、操作表示部ａを介して印刷がカラーかモノクロかの種別が選択されると共に、印刷枚数等の所定の情報が入力される。

操作表示部ａのスタート釦が押下されると（Ｓ１０２Ｙ）、図４のフローチャートでは省略されているが、画像読取部ｂにセットされた原稿の画像が読み取られ、その読み取られたデータは画像データ記憶部ｂ１に記憶され、次いでその記憶された画像データは画像データ処理部ｂ２でレーザスキャンニングユニットｅ１用に処理される。

原稿の読み取りが終了すると、駆動ローラ３の駆動が開始されて中間転写ベルト２の回動が開始されると共に、２次転写ローラ６に所定のバイアス電圧が印加されると共に、印刷処理が開始される（Ｓ１０４）。したがって、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間の静電吸着力が高められ、駆動ローラ３の駆動開始時からスリップを抑制して中間転写ベルト２を回動させることができる。したがって、印刷の色ずれを効果的に防止することができる。

上述の印刷処理においては、駆動ローラ３の駆動が開始されて中間転写ベルト２の回動が開始されると、カラー印刷の場合は、レーザスキャンニングユニットｅ１から各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像データに対応したレーザ光が照射されて電気的潜像が形成され、供給されたトナーによって各色のトナー像が形成される。そして、それら各色のトナー像は、中間転写ベルト２に順次重畳転写されてカラー画像が合成される。次いで、この中間転写ベルト２上に合成されたカラー画像は２次転写ユニットｅ５で用紙に転写された後、定着ユニットｅ６で加圧・加熱されて定着処理され、カラー画像の印刷された用紙が排出部ｃに排出される。また、モノクロ印刷の場合は、感光体ドラム１ａの１次転写ローラ５ａのみがバイアス電圧印加され、他の１次転写ローラ５ｂ〜５ｄは解除され、つまり３色解除されて印刷が行われる。

印刷が終了すると（Ｓ１０６Ｙ）、２次転写ローラ６のバイアス電圧印加は停止されると共に、１次転写ローラ５ａ〜５ｄへバイアス電圧が印加され、この状態が所定時間ｔ継続される。その所定時間ｔ経過後、駆動ローラ３の回転駆動が停止されると共に、１次転写ローラ５ａ〜５ｄへのバイアス電圧印加も停止される（Ｓ１１２）。このような制御動作は、複写機Ｐの電源スイッチがＯＦＦされるまで継続される（Ｓ１１４Ｙ）。

上述の２次転写ローラ６のバイアス電圧印加が停止され、かつ、１次転写ローラ５ａ〜５ｄへバイアス電圧が印加される制御動作（Ｓ１０８参照）においては、駆動ローラ３の中間転写ベルト２に対する静電吸着力が解消する一方、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの中間転写ベルト２に対する吸着力が高められるので、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間にスリップが発生し、駆動ローラ３の周面に付着していた異物による凹凸が平滑化される。

すなわち、駆動ローラ３の中間転写ベルト２に対する静電吸着力が解消し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの中間転写ベルト２に対する吸着力が高められると、駆動ローラ３及び中間転写ベルト２間にスリップが発生し、駆動ローラ３の周面に付着していた異物による凹凸が平滑化される。
さらに、駆動ローラ３の線速度をＶａとし、感光体ドラム１ａ〜１ｄの線速度をＶｂとしたとき、Ｖａ＞Ｖｂとするように制御を行うことで、中間転写ベルト２の回転が感光体ドラム１ａ〜１ｄによって抑えられ、これによってスリップをより確実に発生させることができる。

駆動ローラ３の周面に付着していた異物による凹凸を平滑化するためには、中間転写ベルト２に対して駆動ローラ３を少なくとも１回転以上させる必要がある。したがって、上述の所定時間ｔは、駆動ローラ３の径をＲｋ、その線速度をＶｋとすると、ｔ＝Ｒｋ×π／Ｖｋで示すことができる。

駆動ローラ３の周面の平滑性が良好に保持されているときは、高品質の印刷物が得られることが経験的に分かっている。この高品質の印刷物を得るための駆動ローラ３の十点平均粗さＲｚは、０．１≦Ｒｚ≦４．０μｍにあることが実験により判明している。なお、駆動ローラ３の周面の平滑性の十点平均粗さＲｚは０．１μｍ未満にすることもできるが、平滑性を高めるためにスリップ時間を必要以上長くすると駆動ローラ３又は中間転写ベルト２に対する負荷が大きくなるので得策ではない。

上述の例では、スリップ運転による駆動ローラ３の周面の平滑性は、印刷処理終了時に行われているが（Ｓ１０６Ｙ、Ｓ１０８参照）、これを印刷処理の行われていない所定の時期に行うようにしてもよい。例えば、電源投入時からスタート釦押下までの時間中に行うようにしてもよい。

図５（ａ）は平滑化されている初期の駆動ローラ周面の拡大写真及び図６（ａ）はその顕微鏡写真であり、このときの駆動ローラ３の十点平均粗さＲｚは０．１≦Ｒｚ≦４．０μｍの範囲である。また、図５（ｂ）は平滑化される前の駆動ローラ周面の拡大写真及び図６（ｂ）はその顕微鏡写真である。

図７（ａ）は、アルミニウムローラの周面の粗さ等の測定値を示し、同図（ｂ）は、周面がウレタンコートされたローラの周面の粗さ等の測定値を示し、同図（ｃ）は、周面がウレタンコートされたローラの周面を研磨処理したローラの粗さ等の測定値を示していて、本発明の比較例に相当している。同図（ｄ）は、本発明に係るアルミニウムローラの周面をアルマイト処理したローラの粗さ等の測定値を示している。これらは使用前の値であるが、同図（ｄ）のアルマイト処理したローラのＲｚは２．３９μｍで、上述の範囲内であることが分かる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、上述の例では、２次転写ローラ６にバイアス電圧を印加して静電吸着状態を実現したが、この駆動ローラ３にバイアス電圧を印加して静電吸着状態を実現することもできる。
さらに、上述の例では、画像形成装置を複写機としたが、プリンタ、ファクシミリ装置又はこれらの機能を備えた複合機とすることもできる。

Ｐ……複写機（画像形成装置）、ｅ……画像形成部、ｅ１……レーザスキャンニングユニット、ｅ２……現像ユニット、ｅ３……中間転写ベルトユニット、ｅ４……クリーニングユニット、ｅ５……２次転写ユニット、ｅ６……定着ユニット、ｅ７……バイアス電圧印加部、ｈ……制御部（制御手段）、１ａ〜１ｄ……感光体ドラム（像担持体）、２……中間転写ベルト、３……駆動ローラ、５ａ〜５ｄ……１次転写ローラ、６……２次転写ローラ

Claims (2)

1. 像担持体上に形成されたトナー像を駆動ローラとテンションローラとの間に張架された中間転写ベルトに１次転写し、その１次転写されたトナー像をその駆動ローラに対向して設けられている２次転写ローラの位置で転写材に２次転写する画像形成装置であって、
   前記駆動ローラは、周面がアルマイト処理されたものであり、
   前記２次転写ローラへのバイアス電圧の印加を停止して前記駆動ローラと前記中間転写ベルトとをスリップさせる制御手段を備え、
   前記駆動ローラと前記中間転写ベルトとをスリップさせるときの前記駆動ローラの線速度をＶａとし、前記像担持体の線速度をＶｂとしたとき、Ｖａ＞Ｖｂであり、
   前記駆動ローラと前記中間転写ベルトとをスリップさせるとき、前記像担持体に前記中間転写ベルトを介して対向配置される１次転写ローラにバイアス電圧を印加して前記像担持体と前記中間転写ベルトとを静電吸着させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動ローラの周面の十点平均粗さＲｚは、０．１≦Ｒｚ≦４．０μｍであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。