JP5966941B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写ベルトに発生する凹状筋の原因となる縦皺の固定化を防止する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化して、そのトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。

転写材に間接に転写する方式では、先ず、感光体ドラム周面上のトナー画像は転写ベルトに一次転写され、次に、その転写ベルトから用紙に二次転写される。転写ベルトに対する一次転写方式には直圧式とシフト式がある。

直圧式は、転写ベルトと感光体ドラムとの接触部の真下から一次転写ローラが転写ベルトに圧接する方式であり、転写ベルトに対する感光体ドラムと一次転写ローラとによるニップ幅が狭い。したがって、比較的大きな転写電圧を必要とする。

いずれの方式にしても、ベルトに用いられる部材は、材質的には一般に厚さ１５０μｍ程度の樹脂フィルムが用いられ、この薄い樹脂フィルムを駆動ローラと従動ローラに掛け渡して張設し、ベルトとして走行させるので、縦皺（波打ち）が発生しやすい。

ベルト部材の波打ちによる転写不良を抑制することについては、転写ベルトの波打ちが出来やすいモノクロモード実行時に用いるブラック（Ｋ）トナーの感光体を最上流の転写部に配置して張架ローラからの距離を短くすることで、ベルトの波打ちを防止する構成が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）

上記の特許文献１では、フルカラーの画像形成時には、カラー用の一次転写ローラがブラック（Ｋ）の他に、更に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３個の一次転写ローラが加わってベルトを張架するので、ベルトの弾性による波打ちが抑制されると述べている。

特開２００７−２３３１００号公報

しかしながら、たとえ４個の一次転写ローラで転写ベルトを張架しても、必ずしもベルトの波打ちが抑制されるとは限らない。実際には、カラー印字モード時に４個の一次転写ローラで転写ベルトを張架した場合でも、ベルトには波打ち（以下、縦皺という）が発生する。

図６は、４色の感光体の配置順は特許文献１とは異なるが、特許文献１と同じくカラー印字モード時に４個の一次転写ローラで転写ベルトを感光体に対しシフト張架した場合に転写ベルトに発生する縦皺の状態を模式的に示す図である。

なお、図６に示す、転写ベルト１４、駆動ローラ１５、従動ローラ１６、一次転写ローラ１８、及び二次転写ローラ２６の構成は、いずれも従来構成を示すものではあるが、分かり易いように、これらの部材に付与した番号は後述する実施例の画像形成装置の同様の機能を有する部材と同一の番号を付与して示している。

図６に示すように、転写ベルト１４は、駆動ローラ１５と従動ローラ１６に掛け渡されている。カラー印字実行時には、転写ベルト１４は、従動ローラ１６側で、二次転写ローラ２６により圧接され、図に見える上部走行面で、裏面から圧接する４個の一次転写ローラ１８により張設される。

４個の一次転写ローラ１８は転写ベルト１４に対して位置固定されて配置されている。これら４個の一次転写ローラ１８によって転写ベルト１４が張設されると、テンションの微妙な差によって各一次転写ローラ１８間、又は一次転写ローラ１８と駆動ローラ１５間に縦皺１０が発生する。

この状態で、転写ベルト１４による矢印ａ方向への周回走行が繰り返されると、縦皺１０は常に同じ位置に連続して発生する傾向があるため、縦皺１０が経時的に、テンションラインと呼ばれる永久的な凹みのある線状の筋となって固定化される。

図７(a)は、転写ベルト１４にテンションライン２０が発生した状態を模式的に示す図であり、図７(b)は、テンションライン２０のＡ−Ａ´矢視断面拡大図である。

図７(a)に示すテンションライン（以下、凹状筋という）２０は、図７(b)に示す谷折れ状の凹部が連続する線状の筋となって転写ベルト１４上に固定化されたものである。この場合に発生する不具合は既述の通りであるが、この不具合は特許文献１の技術では解消できない。

本発明は、転写ベルトに発生する凹状筋の原因となる縦皺の固定化を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、周表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー像の転写を一次転写部で受け、該トナー像を二次転写部に搬送する転写ベルトと、支持軸の周囲に固定して被着されているとともに、少なくとも前記転写ベルトの走行駆動時において前記像担持体に向けて前記転写ベルトを押し上げることによって前記一次転写部を形成するためのローラ部と、前記支持軸を介して前記ローラ部を軸方向に所定の範囲で往復移動させる往復移動駆動機構と、を備え、前記往復移動駆動機構は、前記支持軸を該支持軸の一方の端部側から他方の端部側に向けて押圧する付勢部材と前記支持軸を他方の端部側から前記の一方の端部側に向けて押圧する偏心カムとにより前記支持軸を介して前記ローラ部を往復移動させることを特徴とする。

本発明によれば、転写ベルトに発生する凹状筋の原因となる縦皺の固定化を防止する画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例１又は２に係る一次転写ローラを備えたフルカラーの画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。 (a),(b)は実施例１又は２に係る一次転写ローラのシフト式にける転写ベルトと感光体ドラムとの構成関係を模式化して簡略に示す図である。 実施例１に係る一次転写ローラの全体構成を示す斜視図である。 実施例２に係る一次転写ローラの全体構成を示す斜視図である。 実施例１又は２に係る一次転写ローラを用いた場合に転写ベルトの縦皺の固定化が防止される理由を説明する図である。 従来のカラー印字モード時に４個の一次転写ローラで転写ベルトを張架した場合に転写ベルトに発生する縦皺の状態を模式的に示す図である。 (a)は転写ベルトにテンションライン（凹状筋）が発生した状態を模式的に示す図、(b)はテンションラインのＡ−Ａ´矢視断面拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、印字と印刷を同義に用いている。

図１は、実施例１又は２に係る一次転写ローラを備えたフルカラーの画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。

図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。

上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｙ、６Ｃ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。

上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。

画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面に接して又は周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。

現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。

また、現像器１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部には、特には図示していないが、トナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。

中間転写ベルトユニット３は、装置本体のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環走行させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。

上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。

この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。

ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。

そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８とは個別に回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。

すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。

上記の中間転写ベルトユニット３の下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。

給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。

待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。

この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式熱定着ユニット２７が配置されて、ベルト式熱定着ユニット２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式熱定着ユニット２７から搬出し、更に装置上面に形成されている排紙トレー２８に排紙する排紙ローラ対２９が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット５は、外面（図の右方外側面）がプリンタ１の内部を側面から外部に開放又は遮蔽する右側面カバーとしての開閉部材を兼ねている。

そして、この両面印刷用搬送ユニット５は、上記ベルト式熱定着ユニット２７と排紙ローラ対２９との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した返送開始路３２ａ、それから下方に曲がる返送中間路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる返送終端路３２ｃを備えている。

上記返送終端路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーニング部３３が配置されている。

クリーニング部３３は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。

図２(a),(b)は、上記画像形成装置１の構成におけるシフト式の一次転写ローラ１８と転写ベルト１４と感光体ドラム７との構成関係を簡略に模式化して示す図である。図２(a),(b)において、転写ベルト１４は矢印ｂ方向に循環走行している。そして、一次転写ローラ１８は感光体ドラム７に対して循環走行の下流側にシフトしている。

ここで、図２(a)は一次転写ローラ１８が非転写位置（待機位置）に在る場合を示し、図２(b)は、一次転写ローラ１８が非転写位置から上に移動して転写位置に在る場合を示している。この非転写位置と転写位置間の移動には周知の移動機構が用いられる。

図２(a),(b)に示す一次転写ローラ１８は、その両端部に、一次転写ローラ１８の転写位置を決める位置決め環状体３４を備えている。一次転写の実行時には、位置決め環状体３４は、図２(b)に示すように、感光体ドラム７の画像形成に寄与しない両端部に当接して、一次転写ローラ１８を転写位置に位置決めする。

図３は、実施例１に係る一次転写ローラの全体構成を示す斜視図である。本例において一次転写手段としての一次転写ローラ１８−１は、支持軸３５と、この支持軸３５の周囲に被着された弾性体のローラ表面部３６とを備えている。ローラ表面部３６は、両方向矢印ｃで示すように、支持軸３５の軸方向に任意自在に往復移動が可能なように構成されている。

更に、一次転写ローラ１８−１は、支持軸３５を、支持軸３５の両端３５ａ及び３５ｂでそれぞれ支持する軸受３７を備えている。また、軸受３７とローラ表面部３６との間には位置決め用の環状体３４が軸受３７に外嵌している。

軸受３７はプリンタ１本体の不図示のフレームに対し移動可能に構成されている。これにより、一次転写ローラ１８−１は、図２(a),(b)に示したように、非転写位置（待機位置）と転写位置とに移動可能となっている。

転写ベルト１４の走行駆動時において、軸受３７が待機位置から転写位置に移動することにより、一次転写ローラ１８−１は、図２(b)に示すように、転写ベルト１４に内側から接触し、転写ベルト１４を像担持体としての感光体ドラム７に向けて巻き付けるように押し上げる。

そして、位置決め環状体３４により位置決めされて、ここに一次転写部を形成する。上記のローラ表面部３６は、支持軸３５の軸方向に往復移動が可能であるだけでなく、図３の矢印ｄで示すように、支持軸３５の軸周りに回転可能である。

一次転写ローラ１８−１が転写位置に在るとき、ローラ表面部３６は、転写ベルト１４の走行に従動して回転すると共に、転写ベルト１４の微妙な張力差により支持軸３５の軸方向に、両方向矢印ｃで示すように、任意に往復移動する。

図４は、実施例２に係る一次転写ローラの全体構成を示す斜視図である。本例において、一次転写手段としての一次転写ローラ１８−２は、支持軸３５と、この支持軸３５の周囲に固定して被着された弾性体のローラ表面部３６とを備えている。

上記の支持軸３５には、支持軸３５を回転可能に支持する軸受３７が設けられている。軸受３７は、支持軸３５を回転可能に支持するだけでなく、支持軸３５がローラ表面部３６と共に軸方向に所定の範囲で往復移動（両方向矢印ｅ参照）が可能な遊びを形成して支持軸３５を保持している。

この場合も、軸受３７はプリンタ１本体の不図示のフレームに対し移動可能に構成されている。これにより、一次転写ローラ１８−２は、図２(a),(b)に示したように、非転写位置（待機位置）と転写位置とに移動可能となっている。

転写ベルト１４の走行駆動時において、軸受３７が待機位置から転写位置に移動することにより、一次転写ローラ１８−２は、図２(b)に示すように、転写ベルト１４に内側から接触し、転写ベルト１４を像担持体としての感光体ドラム７に向けて巻き付けるように押し上げる。

そして、位置決め環状体３４により位置決めされて、ここに一次転写部を形成する。一次転写ローラ１８−２が転写位置に在るとき、ローラ表面部３６は、転写ベルト１４の走行に従動して、支持軸３５と共に矢印ｆで示すように回転する。

一次転写ローラ１８−２の、軸受３７よりも外側に延び出す支持軸３５の両端部には、位置決め用の環状体３４ａ、３４ｂがそれぞれ固設されている。一方の環状体３４ａの外端面には偏心カム３８がその周面を当接させて係合している。

また、他方の環状体３４ｂの外端面には、押し付勢力を有するバネ３９の一端が係止している。バネ３９の他端は、プリンタ１の装置本体フレーム４１に係止している。偏心カム３８が回転軸４２により、矢印ｇで示す時計回り方向（反時計回り方向でもよい）に回転することにより、支持軸３５はローラ表面部３６と共に周期的に、矢印ｅで示すように往復移動する。

すなわち、一次転写ローラ１８−２は、転写ベルト１４（図２(b)参照）に圧接して図４の矢印ｆで示すように従動回転すると共に、両方向矢印ｅで示すように、軸方向に周期的に往復移動する。

図５は、上記の実施例１に係る一次転写ローラ１８−１又は実施例２に係る一次転写ローラ１８−２を用いた場合に転写ベルト１４の縦皺１０の固定化が防止される理由を説明する図である。

図５には、図１に示すＫ、Ｙ、Ｃ、Ｍの４色のトナー像を担持する４個の感光体ドラム７に対応して転写ベルト１４の内側裏面に圧接する４個の一次転写ローラ１８（１８ｋ、１８ｙ、１８ｃ、１８ｍ）を示している。

これら４個の一次転写ローラ１８は、転写ベルト１４の矢印ｂで示す走行方向に直交する形状で、それぞれ平行に配置されている。しかし、この転写ベルト１４の走行方向に直交する方向（以下、横方向という）における４個の一次転写ローラ１８の位置は、図５に示すように一定しておらず、ばらばらである。

この横方向のばらばらの位置は、図３又は図４で説明したように、４個の一次転写ローラ１８の各個ごとに絶えず横方向に変化するので、各一次転写ローラ１８間又は下流の一次転写ローラ１８と駆動ローラ１５との間に発生する縦皺１０の発生位置も、両方向矢印ｈで示す範囲で、一定せずにばらばらの位置に発生する。

このように、縦皺１０の発生位置が一定せずにばらばらであるため、転写ベルト１４による矢印ｂ方向への周回走行が繰り返されても、縦皺１０は常に一定しない異なる位置に発生する。したがって、図６及び図７のように縦皺１０が経時的に固定化されて凹状筋（テンションライン）を形成することがない。

なお、上記実施の形態では、転写ベルトにおける凹状筋の要因となる縦皺の発生防止方法について説明したが、ベルトに発生する縦皺は転写ベルトに限るものではない。例えば、直接転写方式の用紙搬送ベルトにも縦皺の発生する可能性が高い。

用紙搬送ベルトに縦皺に起因する凹状筋が発生すると、用紙搬送ベルトを介して用紙に印加される転写電圧が凹状筋の部分だけ低下する。転写電圧が凹状筋の部分だけ低下すると用紙に転写されるトナー量も凹状筋の部分だけ低減する。

凹状筋の部分だけトナー量が低減すると、トナー量が低減した部分が、用紙に形成される画像の副走査方向に階調の薄い筋となって発現するという不具合が起きる。したがって上述した縦皺の防止方法は直接転写方式の用紙搬送ベルトに適用しても有効である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記１]

周表面にトナー像が形成される像担持体と、
一次転写部において前記像担持体上に形成されたトナー像の転写を受け、該トナー像を二次転写部に搬送する転写ベルトと、
前記一次転写部において前記像担持体上の前記トナー像を前記転写ベルトに転写する一次転写手段と、
を有する画像形成装置において、
前記一次転写手段は、前記転写ベルトの走行駆動時において、前記転写ベルトに内側から接触し該転写ベルトを前記像担持体に向けて押し上げて前記一次転写部を形成すると共に前記転写ベルトの走行に従動して回転しながら支持軸方向に移動する、
ことを特徴とする画像形成装置。
[付記２]

前記一次転写手段は、
支持軸と、
該支持軸を、その両端で支持すると共に画像記録装置本体フレームに対し移動可能な軸受けと、
前記支持軸の軸方向に任意自在に往復移動することが可能なように該支持軸の周囲に被着されたローラ部と、
を有することを特徴とする付記１記載の画像形成装置。
[付記３]

前記一次転写手段は、
支持軸と、
該支持軸を回転可能に且つ軸方向に所定の範囲で往復移動可能に保持すると共に画像記録装置本体フレームに対し移動可能な軸受けと、
前記支持軸の周囲に固定して被着されたローラ部と、
偏心カムと付勢部材を備え前記支持軸を往復移動させる往復移動駆動機構と、
を有することを特徴とする付記１記載の画像形成装置。

本発明は、中間転写ベルトに発生する凹状筋の原因となる縦皺とその縦皺の固定化を防止する画像記録装置に利用することができる。

１ プリンタ
２ 画像形成部
３ 中間転写ベルトユニット
４ 給紙部
５ 両面印刷用搬送ユニット（開閉部材）
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ） 画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ） 感光体ドラム
７−１ 感光体ドラムの回転中心
８ クリーナ
９ 帯電ローラ
１０ 縦皺
１１ 光書込ヘッド
１２ 現像器
１３ 現像ローラ
１４ 転写ベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ ベルト位置制御機構
１８（１８−１、１８−２、１８ｋ、１８ｙ、１８ｃ、１８ｍ） 一次転写ローラ
１９ 廃トナー回収容器
２０ テンションライン（凹状筋）
２１ 給紙カセット
２２ 用紙取出ローラ
２３ 給送ローラ
２４ 捌きローラ
２５ 待機搬送ローラ対
２６ 二次転写ローラ
２７ ベルト式熱定着装置（定着装置）
２８ 排紙トレー
２９ 排紙ローラ対
３２ａ 返送開始路
３２ｂ 返送中間路
３２ｃ 返送終端路
３３ ベルトクリーニング部
３４（３４ａ、３４ｂ） 環状体
３５ 支持軸
３６ ローラ表面部
３７ 軸受
３８ 偏心カム
３９ バネ
４１ 装置本体フレーム
４２ 回転軸

Claims (3)

1. 周表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像の転写を一次転写部で受け、該トナー像を二次転写部に搬送する転写ベルトと、
   支持軸の周囲に固定して被着されているとともに、少なくとも前記転写ベルトの走行駆動時において前記像担持体に向けて前記転写ベルトを押し上げることによって前記一次転写部を形成するためのローラ部と、
   前記支持軸を介して前記ローラ部を軸方向に所定の範囲で往復移動させる往復移動駆動機構と、
   を備え、
   前記往復移動駆動機構は、前記支持軸を該支持軸の一方の端部側から他方の端部側に向けて押圧する付勢部材と前記支持軸を他方の端部側から前記の一方の端部側に向けて押圧する偏心カムとにより前記支持軸を介して前記ローラ部を往復移動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記偏心カムは、当該偏心カムの回転軸方向が前記支持軸の軸方向と直交するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記転写ベルトの走行に従動して前記ローラ部が回転可能なように、且つ、前記往復移動駆動機構による前記支持軸を介した前記ローラ部の前記軸方向への往復移動が可能なように、前記支持軸を保持する軸受けを備えてい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。