JPH10240030A - 中間転写ユニット - Google Patents

中間転写ユニット

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JPH10240030A
JPH10240030A JP9046477A JP4647797A JPH10240030A JP H10240030 A JPH10240030 A JP H10240030A JP 9046477 A JP9046477 A JP 9046477A JP 4647797 A JP4647797 A JP 4647797A JP H10240030 A JPH10240030 A JP H10240030A
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roller
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toner
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俊哉 高畑
Akira Kubota
晃 窪田
Takehiko Okamura
岳彦 岡村
Toshihiko Yamazaki
敏彦 山▲崎▼
Tatsuro Osawa
達朗 大澤
Tahei Ishiwatari
太平 石渡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一次転写、二次転写同時転写時の画質劣化を
防止する。 【解決手段】 感光体110上に形成されたトナー像を
中間転写ベルト表面の一次転写部T1とは異なる位置に
配置されるローラ電極600にバイアスを印加すること
により中間転写ベルト上に一次転写し、このトナー像を
二次転写部材380にバイアスを印加することにより記
録媒体に二次転写する中間転写ユニットであって一次転
写部のバックアップ部材320は弾性体でありローラ電
極の抵抗値が1MΩ以下であるとともにローラ電極60
0にバイアスを印加する高圧電源は電流吸い込み可能な
定電圧制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いて画像を形成するプリンター、ファクシミリ、複写機
等の画像形成装置に用いられる中間転写ユニットに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、電子写真技術を用いた画像形成
装置は、外周面に感光層を有する感光体と、この感光体
の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段
により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して
静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形
成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視
像(トナー像)とする現像手段と、この現像手段により
現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写させる転
写手段とを有している。
【0003】そして、感光体上に現像されたトナー像を
用紙等の転写媒体に転写させる転写手段としては、感光
体上に形成されたカラートナー像を順次転写(一次転
写)し中間転写ベルト上に積み重ね、このトナー像を記
録媒体に一括転写(二次転写)する中間転写方式が知ら
れている。
【0004】また、特願平7−322667号に見られ
るように中間転写ベルトが導電層を有し、一次転写バイ
アス印加電源から導電層までの抵抗RTと一次転写部の
見かけの抵抗R1を、RT<R1とすることにより一次転
写と二次転写が同時に行われるタイミングにおける画像
欠陥を防止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の転写手
段では、一次転写と二次転写が同時に行われるタイミン
グにおける画像欠陥防止が環境や紙種類によっては不充
分な場合があった。具体的には一次転写で流れる電流よ
り二次転写で流れる電流の方が大きい場合にこの現象は
顕著となった。
【0006】本発明は以上のような問題を解決しようと
するもので、その目的は、一次転写、二次転写同時転写
時における画像劣化を抑える中間転写ユニットを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の中間転写ユニットは、感光体上に形成
されたトナー像を中間転写ベルト表面の一次転写部とは
異なる位置に配置される一次転写部材にバイアスを印加
することにより前記中間転写ベルト上に一次転写し、こ
のトナー像を二次転写部材にバイアスを印加することに
より記録媒体に二次転写する中間転写ユニットであって
前記一次転写部のバックアップ部材は弾性体であり前記
一次転写部材の抵抗値が1MΩ以下であるとともに前記
一次転写部材にバイアスを印加する高圧電源は電流吸い
込み可能な定電圧制御することを特徴とする。
【0008】
【作用効果】本発明の作用を図4〜5を用いて説明す
る。
【0009】図4は一次転写時の等価回路図である。V
1は一次転写電源電圧、R1は帯電された感光体、抵抗
層を有する中間転写ベルト等が回転駆動されるときに発
生する見かけ上の抵抗値、RTは一次転写部材や接触抵
抗などの抵抗値、I1は一次転写に寄与する電流(一次
転写に必要な電流)である。
【0010】図5は一次転写、二次転写が同時に行われ
る場合の等価回路図である。V2は二次転写電源電圧、
R2は二次転写部材や記録媒体により発生する見かけ上
の抵抗値、I2は二次転写に寄与する電流(二次転写に
必要な電流)である。ここで、重要な点はA点の電位
で、この電位が大きく変動すると最適な転写電界からは
ずれて一次転写不良を生じる。これを防ぐためにRT<
R1とすることによりI2は一次転写電源側に流れるよう
にした。具体的には一次転写部材の抵抗値を1MΩ以下
とした。ITは一次転写電源電流であるがこの条件下で
は IT=I1−I2で表わせる。したがってI1<I2とな
る条件下では一次転写電源電流ITは、正電圧を出力し
ながら負電流を出力する機能(電流吸い込み機能)が必
要となるのである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0012】図1は本発明に係る中間転写ユニットの一
実施の形態を用いた画像形成装置の一例を示す模式図で
ある。
【0013】先ず、この画像形成装置の概要について説
明し、次いで、主として中間転写ユニットについて詳し
く説明する。
【0014】この画像形成装置は、イエロー、シアン、
マゼンタ、ブラックの4色のトナーによる現像器を用い
てフルカラー画像を形成することのできる装置である。
【0015】図1において、50は装置本体のケースで
あり、このケース50内に、露光ユニット60、給紙装
置70、感光体ユニット100、現像ユニット200、
中間転写ユニット300、定着ユニット400、および
この装置全体の制御を行なう制御ユニット80、等が設
けられている。
【0016】感光体ユニット100は、感光体110
と、この感光体110の外周面に当接して外周面を一様
に帯電させる帯電手段としての帯電ローラ120と、ク
リーニング手段130とを有している。
【0017】現像ユニット200は、現像手段として、
イエロー用の現像器210Y、シアン用の現像器210
C、マゼンタ用の現像器210M、ブラック用の現像器
210Kを備えている。これら各現像器210Y,21
0C,210M,210Kは、それぞれ内部にイエロ
ー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナーを内蔵してい
る。また、それぞれ現像ローラ211Y,211C,2
11M,211Kを備えており、いずれか1つの現像器
の現像ローラのみが感光体110に当接し得るようにな
っている。
【0018】中間転写ユニット300は、駆動ローラ3
10と、一次転写ローラ(一次転写バックアップロー
ラ)320と、皺取りローラ330と、テンションロー
ラ340と、バックアップローラ350と、これら各ロ
ーラの回りに張られた無端状の中間転写ベルト360
と、この中間転写ベルト360に対して接離可能なクリ
ーニング手段370とを有している。
【0019】バックアップローラ350には、二次転写
ローラ380が対向配置されている。この二次転写ロー
ラ380は、支軸381で揺動可能に支持されたアーム
382に回転可能に支持されており、アーム382が、
カム383の作動で揺動することによって、中間転写ベ
ルト360に対して接離するようになっている。
【0020】駆動ローラ310は、その端部に歯車31
1(図3参照)が固定されており、この歯車311が、
感光体ユニット100の歯車144(図3参照)と噛み
合っていることによって、感光体110と略同一の周速
で回転駆動され、したがって中間転写ベルト360が感
光体110と略同一の周速で循環駆動されるようになっ
ている。
【0021】中間転写ベルト360が循環駆動される過
程で、一次転写ローラ(一次転写バックアップローラ)
320と感光体110との間において、感光体110上
のトナー像が中間転写ベルト360上に転写され、中間
転写ベルト360上に転写されたトナー像は、二次転写
ローラ380との間に供給される用紙等の記録媒体Sに
転写される。記録媒体Sは、給紙装置70から供給され
る。
【0022】給紙装置70は、複数枚の記録媒体Sが積
層状態で載置されるトレイ71と、ピックアップローラ
72と、トレイ71上に載置された記録媒体Sをピック
アップローラ72に向けて付勢するホッパ73と、ピッ
クアップローラ72により給送される用紙を確実に1枚
ずつに分離する分離ローラ対74とを有している。
【0023】給紙装置70により給送された記録媒体S
は、第1搬送ローラ対91、第1用紙センサ91S、第
2搬送ローラ対92、第2用紙センサ92S、ゲートロ
ーラ対93を経て前記第2転写部すなわち中間転写ベル
ト360と二次転写ローラ380との間に供給され、そ
の後、定着ユニット400、第1排紙ローラ対94、第
2排紙ローラ対95を経てケース50上に排出される。
【0024】定着ユニット400は、熱源を有する定着
ローラ410と、これに圧接されている加圧ローラ42
0とを有している。
【0025】以上のような画像形成装置全体の作動は次
の通りである。
【0026】(i)図示しないホストコンピュータ(パ
ーソナルコンピュータ等)からの印字指令信号(画像形
成信号)が制御ユニット80に入力されると、感光体1
10、現像ユニット200の現像ローラ等、および中間
転写ベルト360が回転駆動される。
【0027】(ii)感光体110の外周面が帯電ロー
ラ120によって一様に帯電される。
【0028】(iii)一様に帯電した感光体110の
外周面に、露光ユニット60によって第1色目(例えば
イエロー)の画像情報に応じた選択的な露光Lがなさ
れ、イエロー用の静電潜像が形成される。
【0029】(iv)感光体110には、第1色目(例
えばイエロー)用の現像器210Yの現像ローラ211
Yのみが接触し、これによって上記静電潜像が現像さ
れ、第1色目(例えばイエロー)のトナー像が感光体1
10上に形成される。
【0030】(v)感光体110上に形成されたトナー
像が、一次転写部すなわち、感光体110と一次転写ロ
ーラ(一次転写バックアップローラ)320との間にお
いて一次転写部材の一例であるローラ電極(不図示)に
バイアスを印加することにより中間転写ベルト360上
に転写される。このとき、クリーニング手段370およ
び二次転写ローラ380は、中間転写ベルト360から
離間している。
【0031】(vi)感光体110上に残留しているト
ナーがクリーニング手段130によって除去された後、
除電手段からの除電光L’によって感光体110が除電
される。
【0032】(vii)上記(ii)〜(vi)の動作
が必要に応じて繰り返される。すなわち、上記印字指令
信号の内容に応じて、第2色目、第3色目、第4色目、
と繰り返され、上記印字指令信号の内容に応じたトナー
像が中間転写ベルト360上において重ね合わされて中
間転写ベルト360上に形成される。
【0033】(viii)所定のタイミングで給紙装置
70から記録媒体Sが供給され、記録媒体Sの先端が第
2転写部に達する直前にあるいは達した後に(要するに
記録媒体S上の所望の位置に、中間転写ベルト360上
のトナー像が転写されるタイミングで)二次転写ローラ
380が中間転写ベルト360に押圧され、中間転写ベ
ルト360上のトナー像(基本的にはフルカラー画像)
が記録媒体S上に転写される。また、クリーニング手段
370が中間転写ベルト360に当接し、二次転写後に
中間転写ベルト360上に残留したトナーが除去され
る。
【0034】(ix)記録媒体Sが定着ユニット400
を通過することによって記録媒体S上にトナー像が定着
し、その後排紙ローラ対94,95を経て記録媒体Sが
ケース50上に排出される。
【0035】以上、画像形成装置の概要について説明し
たが、次に主として中間転写ユニット300の詳細につ
いて説明する。
【0036】図2は主として中間転写ユニット300を
示す一部省略側面図である。
【0037】前述したように中間転写ユニット300
は、駆動ローラ310と、一次転写ローラ(一次転写バ
ックアップローラ)320と、皺取りローラ330と、
テンションローラ340と、バックアップローラ350
と、これら各ローラの回りに張られた無端状の中間転写
ベルト360と、一次転写部材の一例たるローラ電極6
00と、この中間転写ベルト360に対して接離可能な
クリーニング手段370とを備えており、これら各部材
等は、図2に示すように、フレーム301に取り付けら
れている。
【0038】ローラ電極600は径10mm、幅5mm
程度の導電性弾性部材で中間転写ベルト端部に位置して
ベルトと軽接触している。このローラ電極600に不図
示の一次転写用高圧電源から電圧が供給される。
【0039】フレーム301は、一対の側板(図2では
手前側の側板を省略してある)からなっており、その側
板間に上記各部材等が取り付けられている。逆にいえ
ば、一対の側板が上記各部材の軸によって連結されてい
る構造となっている。なお、図2においては、以下で説
明される一対の部材については、その手前側のものが全
て省略されている。
【0040】駆動ローラ310は、軸312によってフ
レーム301に回転可能に支持されており、その一端に
前述した歯車311(図3参照)が固定されており、こ
の歯車311が、感光体ユニット100の歯車144と
噛み合っていることによって、感光体100と略同一の
周速で回転駆動されるようになっている。なお図3にお
いて、500は駆動モータであり、その出力軸501に
固定されたピニオン510が減速歯車520を介して感
光体110端部に設けられた歯車144と噛み合ってい
ることによって、感光体110が回転駆動されるように
なっている。また、歯車311は、中間歯車520およ
び減速歯車521を介して、感光体ユニット100(図
1参照)のトナー搬送スクリュー133の駆動歯車13
3bと噛み合っており、これによってトナー搬送スクリ
ュー133が回転駆動されるようになっている。
【0041】図2に示すように、一次転写ローラ(一次
転写バックアップローラ)320は、その軸321が、
一対の軸受部材322を介してフレーム301に回転可
能に支持されている。また、軸受部材322は、フレー
ム301に設けられた凹所303にスライド可能(図2
で上下動可能)に支持されているとともに、この軸受部
材322とフレーム301との間には付勢手段としての
圧縮コイルバネ324が設けられている。
【0042】したがって、一次転写ローラ(一次転写バ
ックアップローラ)320は、その軸321の両端が一
対の圧縮コイルバネ324によって付勢されることによ
って、中間転写ベルト360を介して感光体110に圧
接される。
【0043】皺取りローラ330は、その軸331によ
ってフレーム301に回転可能に支持されている。
【0044】テンションローラ340は、その軸341
が、フレーム301に設けられた長穴304に対して回
転可能かつスライド可能に支持されている。軸341に
は、その両端部分において一対のアーム342の一端3
42aが当接している。アーム342は、軸343でフ
レーム301に対して揺動可能に支持されており、その
他端342bと、フレーム301との間に引っ張りバネ
344が設けられている。
【0045】したがって、テンションローラ340は、
この引っ張りバネ344により、アーム342を介して
常時中間転写ベルト360を張る方向に付勢されてい
る。
【0046】バックアップローラ350は、その軸35
1によってフレーム301に回転可能に支持されてい
る。
【0047】中間転写ベルト360は、上記各ローラ3
10,320,330,340,350の回りに張られ
ており、駆動ローラ310によって図2において矢印方
向(時計方向)に循環駆動される。
【0048】クリーニング手段370は、中間転写ベル
ト360の外周面に残留し付着しているトナーを払い落
とすファーブラシ371と、さらに中間転写ベルト36
0の外周面に残留し付着しているトナーを掻き落とすク
リーナブレード372と、これらファーブラシ371あ
るいはクリーナブレード372によって払い落とされあ
るいは掻き落とされたトナーを搬送する搬送手段として
のトナー搬送スクリュー373とを備えており、これら
各部材は、ケース374に組み込まれている。
【0049】ケース374の下部には、トナー回収室3
75が形成されており、このトナー回収室375内に、
前記ファーブラシ371、クリーナブレード372、お
よびトナー搬送スクリュー373が配置されている。
【0050】ファーブラシ371は、ケース374の側
板を貫通する軸371aに固定され、この軸371aが
図示しない駆動手段によって駆動されることによって、
図2矢印方向に回転駆動される。
【0051】クリーナブレード372は、取付板372
aによってケース374に取り付けられており、その先
端(下端)が中間転写ベルト360外周面に当接してト
ナーを掻き落とすようになっている。
【0052】トナー搬送スクリュー373は、ケース3
74の側板を貫通する軸373aが図示しない駆動手段
によって駆動されることによって、図2矢印方向に回転
駆動され、トナー回収室375内に回収されたトナーを
廃トナーとして、図示しない廃トナーボックスに搬送す
る。
【0053】ケース374は、その両側面に設けられた
円筒部374aが、軸受部材376を介してフレーム3
01に回動可能に支持されている。
【0054】ケース374の下端両側には、フック37
7が取り付けられており、このフック377とフレーム
301との間に引っ張りバネ378が設けられている。
【0055】したがって、この引っ張りバネ378によ
って、ケース374は、ファーブラシ371およびクリ
ーナブレード372が中間転写ベルト360に対して圧
接される方向(時計方向)に常時付勢されているが、中
間転写ユニット300には、カム55が設けられており
(図1参照)、このカム55がケース374の下端と当
接していることによって、ケース374の回動が規制さ
れるようになっている。
【0056】カム55は、図示しない駆動手段によって
駆動され、図2に示す位置にあるとき、ケース374を
仮想線で示すように反時計方向に回動させ、ファーブラ
シ371およびクリーナブレード372を中間転写ベル
ト360から離間させるようになっている。
【0057】図2において、56は、駆動ローラ310
に対向する位置となるように画像形成装置本体に設けら
れた位置検出センサであり(図1参照)、中間転写ベル
ト360の位置を検出するためのものである。
【0058】以上のような中間転写ユニット300は、
画像形成装置本体に対して着脱可能となっている。
【0059】さらに、この実施の形態では、種々の工夫
がなされ、あるいはなすことが可能であるので、以下そ
れについて説明する。
【0060】<駆動ローラ310に関し> (1)駆動ローラ310の外径は、感光体110の周速
に対して中間転写ベルト360の周速が僅かに(公差の
範囲内で)速くなるように構成してある。
【0061】感光体110の周速と、感光体110から
トナー像が転写される中間転写ベルト360の周速と
は、完全に一致していることが望ましい。
【0062】しかしながら、感光体110の外径および
駆動ローラ310の外径には公差があるため、前記周速
同士を完全に一致させることは不可能である。このよう
な状況において、駆動ローラ310への巻掛け部分にお
ける中間転写ベルト360の周速が感光体110の周速
よりも僅かに遅くなったとすると、感光体110と一次
転写ローラ(一次転写バックアップローラ)320との
圧接位置(一次転写位置T1)と、駆動ローラ310と
の間において、中間転写ベルト360に対しこれを弛ま
せようとする力が極僅かとはいえ作用することとなり、
一次転写位置T1における中間転写ベルト360の状態
が不安定となってしまう。
【0063】そこで、この実施の形態では、駆動ローラ
310の外径を、感光体110の周速に対して中間転写
ベルト360の周速が僅かに(公差の範囲内で)速くな
るように構成した。
【0064】このように構成すると、感光体110と一
次転写ローラ(一次転写バックアップローラ)320と
の圧接位置(一次転写位置T1)と、駆動ローラ310
との間において、中間転写ベルト360が、僅かではあ
るが常に張り状態となるため、一次転写位置T1におけ
る中間転写ベルト360の状態が安定することとなる。
【0065】なお、駆動ローラ310の外周面の振れ量
は、±0.05mm以下とした。
【0066】(2)中間転写ベルト360の周期が駆動
ローラ310の周期の整数倍となるように構成した。
【0067】このように構成すると、駆動ローラ310
の軸あるいは外周面の振れによって生じる、中間転写ベ
ルト360上で重ね合わされる各色のトナー像の間にお
けるズレの量を低減することができる。
【0068】なお、具体的には、上記比率は5:1とし
た。
【0069】(3)中間転写ベルト360の周期が感光
体110の周期の整数倍となるように構成した。
【0070】このように構成すると、感光体110の軸
あるいは外周面の振れによって生じる、中間転写ベルト
360上で重ね合わされる各色のトナー像の間における
ズレの量を低減することができる。
【0071】なお、具体的には、上記比率は2:1とし
た。
【0072】(4)駆動ローラ310に対する中間転写
ベルト360の巻掛け角は、90゜以上とし、かつ、他
のローラに対する巻掛け角より大きくした。
【0073】このように構成すると、駆動ローラ310
と中間転写ベルト360との摩擦係数が小さくても、あ
るいは長期使用によって小さくなっても、安定して中間
転写ベルト360を駆動することができる。
【0074】なお、具体的には、上記巻掛け角は、15
1゜程度とした。
【0075】また、駆動ローラ310の外周面には、摩
擦係数を上げるために、ウレタンコートを施した。
【0076】<バックアップローラ350に関し>バッ
クアップローラ350と二次転写ローラ380との圧接
部、すなわち二次転写部T2(図2参照)における、中
間転写ベルト360と記録媒体Sとの分離方式は、曲率
分離方式とし、バックアップローラ350の直径をφ3
5mm以下、バックアップローラ350に対する中間転
写ベルト360の巻掛け角度を90゜以上とした。
【0077】このように構成することによって、記録媒
体Sが中間転写ベルト360から確実に分離されるよう
になる。
【0078】なお、より望ましくは、バックアップロー
ラ350の直径をφ30mm以下、バックアップローラ
350に対する中間転写ベルト360の巻掛け角度を1
05゜以上とする。具体的には、直径をφ30mm、巻
掛け角度を109゜とした。
【0079】また、中間転写ベルト360の表面抵抗
は、1012Ω以下とすることが望ましい。
【0080】<クリーニング手段370に関し> (1)テンションローラ340を、バックアップローラ
350に比べて、水平方向においてクリーニング手段3
70側に偏位させ(近づけ)、ファーブラシ371と中
間転写ベルト360との当接部の下方にトナー回収室3
75の一部が開口する構成とした。
【0081】このように構成すると、ファーブラシ37
1によって払い落とされたトナーが、トナー回収室37
5に回収され易くなる。
【0082】より望ましくは、テンションローラ340
とバックアップローラ350との間における中間転写ベ
ルト360と鉛直線Vとのなす角度θ(すなわちテンシ
ョンローラ340とバックアップローラ350の共通接
線と鉛直線Vとのなす角度θ)を10゜以上、さらに望
ましくは15゜以上とする。
【0083】このように構成すると、ファーブラシ37
1によって払い落とされたトナーが、トナー回収室37
5により確実に回収され易くなるとともに、クリーニン
グ手段370が中間転写ベルト360から離間する際に
落下するトナーもトナー回収室375内に回収され易く
なる。
【0084】(2)クリーニング手段370の中間転写
ベルト360に対する付勢力を受ける手段をテンション
ローラ340で兼用した。
【0085】このように構成することによって製造コス
トを削減することができる。また、これとは別にテンシ
ョンローラを設ける必要がなくなり、ローラの本数を少
なくすることができるので、各ローラが大きな巻掛け角
をとれるようになる。
【0086】<皺取りローラ330に関し>皺取りロー
ラ330を、一次転写位置T1に対し、中間転写ベルト
360の循環方向上流側において近接させて配置し、皺
取りローラ330に対する中間転写ベルト360の巻掛
け角度を10゜以上とした。
【0087】このように構成することによって、テンシ
ョンローラ340と皺取りローラ330との間で中間転
写ベルト360に生じる皺(皺取りローラ330からテ
ンションローラ340方向を見たときの波打ち状態)を
皺取りローラ330で除去し、一次転写位置T1におけ
る中間転写ベルト360の状態を平滑なものとすること
ができる。
【0088】なお、より望ましくは、皺取りローラ33
0に対する中間転写ベルト360の巻掛け角度を15゜
以上とする。具体的には17.6゜とした。
【0089】また、皺取りローラ330に代えて、中間
転写ベルト360の進行方向を10゜以上変更させる手
段(例えばガイド板等)を設けても良い。
【0090】<一次転写位置T1に関し> (1)一次転写位置T1において、中間転写ベルト36
0が感光体110に対して接線方向に直線的に張られる
ように、駆動ローラ310,一次転写ローラ(一次転写
バックアップローラ)320,および皺取りローラ33
0を配置した。
【0091】このような構成とすることによって、ベル
トテンションによらず転写ニップを安定させることがで
きる。仮に、一次転写ローラ(一次転写バックアップロ
ーラ)320に対して中間転写ベルト360を巻掛け、
その巻掛け部分において一次転写位置T1を形成したと
すると、中間転写ベルト360の張力の変動が一次転写
位置T1に与える影響が大きくなるが、中間転写ベルト
360を一次転写ローラ(一次転写バックアップロー
ラ)320に巻掛けずに感光体110に対して接線方向
に張る構成とすることによって、上記影響を低減するこ
とができる。
【0092】(2)一次転写位置T1を駆動ローラ31
0に対して近接させて配置した。
【0093】一次転写位置T1と駆動ローラ310との
間の距離が大きくなると、この間における中間転写ベル
ト360の伸縮量がおおきくなって、一次転写位置T1
における中間転写ベルト360の走行速度が不安定にな
る。
【0094】そこで、この実施の形態では、一次転写位
置T1を駆動ローラ310に対して近接させて配置する
ことによって、一次転写位置T1における中間転写ベル
ト360の走行速度の安定化を図っている。
【0095】一次転写位置T1と駆動ローラ310との
間の距離L1(図2参照)は、望ましくは40mm以
下、より望ましくは、35mm以下とする。具体的に
は、30.5mm程度とした。
【0096】(3)皺取りローラ330から駆動ローラ
310までの中間転写ベルト360の直線部の長さを、
アスペクト比で0.25以下、より望ましくは0.15
以下とする。
【0097】上記皺の影響をより効果的に抑制するため
である。
【0098】なお、具体的には、上記直線部の長さを5
5.5mm程度とした。
【0099】<位置検出に関し>前述したように、位置
検出センサ56を、駆動ローラ310に対向する位置に
配置し、駆動ローラ310上で中間転写ベルト360の
位置を検出するようにした。
【0100】これによって、中間転写ベルト360の走
行周期を正確に検出することができる。
【0101】位置検出センサ56は、反射型の光センサ
とし、中間転写ベルト360上には、この位置検出セン
サ56によって検出されるべきマークを印刷によって設
けた。
【0102】位置検出センサを透過型の光センサとし、
これによって検出されるべき穴を中間転写ベルト360
に開けた場合には、穴に応力が集中してその形状が変形
するため、正確な検出を行なうことができなくなるおそ
れがあるが、この実施の形態では、位置検出センサ56
を反射型の光センサとし、これによって検出されるべき
マークを中間転写ベルト360上に印刷によって設けた
ので、中間転写ベルト360の走行周期を正確に検出す
ることができる。
【0103】<中間転写ベルト360の張架構成等につ
いて>中間転写ベルト360の張架構成は、一次転写位
置T1から二次転写位置T2までの間の中間転写ベルト
360上の長さを、A4サイズの用紙の横方向長さ以上
とし、二次転写位置T2から一次転写位置T1までの間
の中間転写ベルト360上の長さについても、A4サイ
ズの用紙の横方向長さ以上とした。すなわち、このよう
な長さとなるように、中間転写ベルト360を張架し
た。
【0104】このような構成とすると、A4サイズの用
紙に連続して印字する場合において、二次転写ローラ3
80を中間転写ベルト360に当接させるタイミングを
用紙間に設定する、すなわち、一次転写中には二次転写
ローラ380を当接させないようにすることができる。
【0105】一次転写中に二次転写ローラ380を中間
転写ベルト360に当接させると、そのショックで一次
転写による画像に乱れが生じるおそれがあるが、上記の
構成とすることによって、このような事態を防止するこ
とができる。
【0106】<クリーニング手段370に関し> (1)クリーナブレード372は、ウレタンゴム製と
し、その自由長を8mm程度、厚みを3mm程度、ヤン
グ率を7〜9MPa程度、ホルダー角(無荷重状態での
ブレードと、その当接位置におけるローラの接線とのな
す角度)を20゜程度、中間転写ベルト360への当接
圧を45gf/cm程度とした。
【0107】このように構成すると、トナーのすり抜け
や、ブレードの振動、めくり上がりによるクリーニング
不良が生じないようにできる。
【0108】(2)ケース374とは別に廃トナーボッ
クスを設けた。
【0109】このように構成すると、ケース374内に
多量の廃トナーが溜まるということがなくなるので、ケ
ース374を揺動させる際の負荷、および揺動させた後
にケース374に作用する力の変動を低減させることが
でき、結果としてクリーナブレード372の中間転写ベ
ルト360に対する当接圧を安定化させることができ
る。
【0110】(3)トナー搬送スクリュー373の軸3
73a(図2参照)を、ケースの回動中心とした。
【0111】このように構成すると、他の固定部材、例
えばケース374の廃トナー搬出口と、廃トナーボック
スのトナー受け入れ口との相対的位置関係を確保するの
が容易になる。
【0112】(4)カム55は、SINカムとした。
【0113】このように構成することによって、中間転
写ベルト360に対する衝撃を小さくすることができ
る。
【0114】<パッチセンシングに関し>パッチセンシ
ング、すなわち、試し印字時のトナー量検出は、駆動ロ
ーラ310上の中間転写ベルト360で行なうようにし
た。
【0115】このように構成することによって、巻掛け
角が大きく、速度的にも安定した場所で行なうことがで
きる。
【0116】<ビードに関し>ビードは、中間転写ベル
ト360の裏面に循環方向に沿って設けられる突条であ
り、この突条を、ベルトが巻掛けられるローラに形成さ
れた凹溝(規制溝)に係合させることによって、ベルト
の(ローラの軸線方向における)位置を規定するための
ものである。
【0117】このビードは必ずしも設けなくても良いも
のであり、図2に示した実施の形態においても設けられ
てはいないが、設ける場合には、次のような構成とす
る。
【0118】(1)ビードとしてはシリコンゴムを用
い、その厚さ(突出高さ)は1.5mm程度とし、幅は
4mm程度とする。
【0119】(2)ビードの規制溝に対する摩擦係数
は、いずれのローラに対する中間転写ベルト360の基
材の摩擦係数よりも、小さくする。
【0120】このように構成することによって、ビード
と規制溝との摩擦力にるベルト軸方向のテンション勾配
の発生を低減することができる。
【0121】なお、ローラに対する中間転写ベルト36
0の基材の摩擦係数は0.4程度である。
【0122】(3)ビードの弾性強度は、E=2.0〜
8.0MPa程度とする。
【0123】柔らかすぎると規制部でのスラスト方向の
応力が一箇所に集中し、それがビード接着部の狭い範囲
に集中してしまうからである。
【0124】逆に硬すぎると、ベルトの曲がり部分に対
するビードの関与が大きくなってしまうからである。
【0125】なお、より望ましくは、ビードの弾性強度
は、 t1:ベルト膜厚 t2:ビード厚 E1:ベルトヤング率(〜4.0×103[MPa]) としたとき、 1.0〜(t1/t2)2E1[MPa]とする。
【0126】(4)ビード規制溝は、一次転写位置T1
に隣接していないローラに設ける。
【0127】このように構成すると、ビードと規制溝と
の接触によるランダムな中間転写ベルト360の変動に
よって、中間転写ベルト360上において重ね合わせれ
られる各色トナー像間の位置ズレを低減することができ
る。
【0128】例えば、ビード規制溝は、バックアップロ
ーラ350の端部に、段付きのフランジを取り付けるこ
とによって構成する。
【0129】(5)ビード幅に対して、規制溝の幅を多
少大きくし、ビード貼着の真直性に対してマージンを持
たせる。
【0130】例えば、ビード幅が4mm程度であれば、
規制溝の幅は4.2mm程度とする。
【0131】<中間転写ユニット300の交換、取扱い
に関し> (1)中間転写ユニット300を机上等に置いたとき
に、中間転写ベルト360が机上面等と接触しない構造
として、中間転写ベルト360の破損や異物付着を防止
する。
【0132】(2)中間転写ユニット300を机上等に
置いたときに、駆動伝達部(例えば歯車311等)が机
上面等と接触しない構造として、駆動伝達部の変形やの
破損を防止する。
【0133】(3)中間転写ユニット300の電極部を
駆動伝達部の反対側に設けた構造として、電極の汚れ
や、接点不良を防止する。
【0134】(4)中間転写ユニット300を装着しな
いと、感光体ユニット100を装着することができない
構造として、誤った取付を防止する。
【0135】(5)廃トナーボックスの容量を中間転写
ベルト360の寿命に対応させ、中間転写ユニット30
0とともに廃トナーボックスも交換される構造とし、取
扱い性を向上させる。
【0136】<シーケンスに関し> (1)露光書き込みタイミングの基準となる中間転写ベ
ルト360の位置検出をを行なう際には、一次転写のバ
イアスを印加する、すなわち、位置検出前に一次転写の
バイアスを印加することとする。
【0137】このようにすると、4色それぞれの、位置
検出から一次転写までの、一次転写位置T1における中
間転写ベルト360への負荷がほぼ等しくなり、中間転
写ベルト360上において重ね合わせれられる各色トナ
ー像間の位置ズレ(このズレをレジストずれという)を
抑制することができる。
【0138】(2)中間転写ベルト360の停止時にお
ける、位置検出用マークの位置が、一次転写位置T1よ
りも上流側にあるようにした。例えば、図2においてM
で示す位置にあるようにした。
【0139】このようにすると、中間転写ベルト360
の回転初期における、バイアス印加による中間転写ベル
ト360の張力が不安定なときに位置検出を行なうこと
ができ、周期ズレによる、レジストずれを回避すること
ができる。
【0140】<中間転写ユニット300のフレーム30
1に関し>フレーム301の側板を絶縁部材で構成する
ことによって、ローラにバイアスを印加するためのロー
ラ軸(および/または軸受部材)に対する絶縁を不要と
する。
【0141】また、絶縁部材としてABS樹脂を用いる
ことによって、フレーム301の熱膨張率を、中間転写
ベルト360のそれとほぼ同じにし、温度変化による相
対位置ずれを防止することができる。
【0142】
【実施例】以下、さらに具体的な実施例について説明す
る。
【0143】以下の説明は、主として転写プロセスにつ
いてのものである。
【0144】(1)中間転写ベルト360は、AL蒸着
したシート状のPET上に、ウレタンをベースとしPE
FT粒子および導電剤としての酸化スズを分散させた塗
料を塗布し、両端を超音波融着で接着して無端状の中間
転写ベルト360を構成する。
【0145】なお、両端接着によって生じる段差は50
μm以下、より望ましくは30μm以下とする。塗料の
ヤング率は、1.5×104kgf/cm2程度とする。
塗料の表面抵抗は、108〜1012Ω/□程度とし、表
面粗さはRmax1μm(よ り好ましくは0.7μ
m)以下とする。電極構成は、端縁部のAL面に導電層
を印刷し、ローラ電極600(1MΩ以下)よりバイア
ス印加する構成とする。一次転写部材は本例のローラ電
極以外にもブラシ、ブレード等でもよく、1MΩ以下の
抵抗である点が重要である。
【0146】上記構成とすると、転写効率およびクリー
ニング性を向上させることができる。
【0147】(2)高圧電源は、一次転写部については
電流吸い込み型の定電圧制御とし、二次転写が終了する
まで一次転写電圧を印加することとする。
【0148】また、一次転写ローラ(一次転写バックア
ップローラ)については、これをバックアップローラと
してのみ機能させる。
【0149】上記の電極構成および電源構成とすること
により、一次転写電流より二次転写電流が大きい時であ
っても同時転写時の干渉による画質劣化を抑えることが
できる。
【0150】表1にその実験結果を示す。
【0151】
【表1】
【0152】比較例と実施例の差は高圧電源のみの差で
ある。
【0153】従来は二次転写電流が一次転写電流より1
0μA以上多い時に著しい画質劣化があったが本発明に
より環境や紙種によらず高品質な画像が得られるように
なった。
【0154】<一次転写効率の安定化を図るために> (1)一次転写高圧電源の設定値は500Vとした。一
次転写中に流れる電流は20〜50μA程度であった。
【0155】また、一次転写ローラ(一次転写バックア
ップローラ)320は、径12mmの軸に外径22m
m、幅358mmのサイズとした。材質はウレタンロー
ラとし、硬度は45± 5゜とし、感光体110に対す
る圧接荷重は1.0〜3.5kg(より好ましくは2.
5kg程度)とした。即ち、28〜98g/cm(より
好ましくは70g/cm程度)とした。
【0156】また、以上のような硬度および荷重の範囲
とすると、いわゆる中抜けを防止することができる。
【0157】(2)使用するトナーの外添剤の量につい
ては、大粒径(一次粒子径40nm)の外添剤の量を
0.5〜4.0wt%(より好ましくは0.7wt%程
度)とし、小粒径(一次粒子径14nm)の外添剤の量
を1.5〜4.0wt%(より好ましくは2.0wt%
程度)とした。
【0158】大粒径の外添剤は、主にトナーの耐久安定
性(濃度安定性)を向上させるために必要であり、この
点からすれば多いほど良いが、4.0wt%を越える
と、トナーの流動性が悪くなり、中抜けその他に影響し
て好ましくないからである。
【0159】また、小粒径の外添剤は、主にラフ紙の転
写性を向上させるために必要であり、この点からすれば
多いほど良いが、4.0wt%を越えると、浮遊シリカ
が引き金となり、感光体110や中間転写ベルト360
がフィルミングし易くなって好ましくないからである。
【0160】<二次転写効率の安定化を図るために> (1)二次転写のインピーダンス(不図示の二次転写用
電源の出力電圧と出力電流の比)が大きいとき(略20
MΩ以上のとき)は定電流に、インピーダンスが小さい
とき(略20MΩ以下のとき)には、定電圧制御となる
高圧電源を用いた。定電流設定値は30μA、定電圧設
定値は600Vとした。
【0161】これによって、紙種、環境、および部材抵
抗にバラツキがあったとしても、良好な転写がなされる
ようにした。
【0162】(2)中間転写ベルト360の表面抵抗を
108〜1012Ω/□、体積抵抗率を108〜1012Ωc
mとした。
【0163】また、二次転写ローラ380は、径15m
mの軸に外径25mm、幅332mmのサイズとした。
材質は過塩素酸リチウム等のイオン導電剤で導電化処理
したローラとし、その抵抗は106〜 108Ωとし、硬
度は60±5゜とし、バックアップローラ350に対す
る圧接荷重は5.0〜9.0kg(より好ましくは7.
0kg程度)とした。即ち150〜270g/cm(よ
り好ましくは210g/cm程度)とした。
【0164】以上のような抵抗値の範囲とすると、40
00V以下、200μA以下で転写が可能となる。
【0165】なお、バックアップローラ350は、接地
し、アースローラとすることにより絶縁部材であるベル
ト裏面(PET面)を除電する効果がある。
【0166】(3)使用するトナーの外添剤の量につい
ては、大粒径の外添剤の量を0.5〜4.0wt%(よ
り好ましくは0.7wt%程度)とし、小粒径の外添剤
の量を1.5〜4.0wt%(より好ましくは2.0w
t%程度)とした。
【0167】その理由は前述した通りである。
【0168】以上の条件により、一次、二次同時転写時
の干渉による画像劣化を防ぐとともに、高圧電源の容量
を必要最小限に抑えることができる。
【0169】<用紙等の記録媒体Sの裏面汚れを防止す
るために>二次転写ローラ380が中間転写ベルト36
0に当接している時で、紙間もしくは色間時に、トナー
を中間転写ベルト360に戻す方向の電圧(0〜−60
0V程度)を印加するようにした。
【0170】このように構成すると、二次転写ローラ3
80に付着するトナーが低減し、記録媒体Sの裏面汚れ
が低減される。
【0171】<ラフ紙(ボンド紙)に対しても良好な転
写がなされるようにするために> (1)二次転写ローラ380は、その硬度を60±5゜
とし、バックアップローラ350に対する圧接荷重は
5.0〜9.0kg(より好ましくは7.0kg程度)
とした。
【0172】(2)使用するトナーの外添剤の量につい
ては、大粒径の外添剤の量を0.5〜4.0wt%(よ
り好ましくは0.7wt%程度)とし、小粒径の外添剤
の量を1.5〜4.0wt%(より好ましくは2.0w
t%程度)とした。
【0173】また、トナーとしては、粒径7μm程度の
高濃度顔料トナーを用いた。
【0174】(3)二次転写前のトナー量、すなわち、
中間転写ベルト360上のトナー量を、1.5mg/c
2以下とした。
【0175】以上(1)〜(3)の構成とすることによ
って、ニーナボンド紙のようなラフ紙に対しても良好な
転写状態を得ることができる。
【0176】すなわち、二次転写ローラ380を上記の
ような高硬度とし、これに与える荷重を高くすることに
よって、用紙表面をトナーに密着させることができ、高
電界を形成しても、放電による転写不良が抑制される。
なお、高荷重によって用紙の搬送状態も安定化する。
【0177】さらに、二次転写前のトナー量を上記のよ
うに少なくすることにより、トナーの転写効率を高める
ことができる。
【0178】<中抜けを防止するために> (1)中間転写ベルト360の材質は、導電剤としてカ
ーボンブラック等を分散させたETFEもしくはフッ素
微粒子含有ウレタン塗料をコートしたアルミ蒸着PET
もしくは導電剤としてカーボンブラック等を分散させた
ポリイミドとした。
【0179】なお、感光体110の材質は、ポリカーボ
ネイトとした。
【0180】(2)一次転写ローラ(一次転写バックア
ップローラ)320は、その硬度を45±5゜とし、感
光体110に対する圧接荷重を1.0〜3.5kgとし
た。
【0181】(3)二次転写ローラ380は、その硬度
を60±5゜とし、バックアップローラ350に対する
圧接荷重は5.0〜9.0kgとした。
【0182】(4)使用するトナーの外添剤の量につい
ては、大粒径の外添剤の量を0.5〜4.0wt%(よ
り好ましくは0.7wt%程度)とし、小粒径の外添剤
の量を1.5〜4.0wt%(より好ましくは2.0w
t%程度)とした。
【0183】また、流動性についてはA.D 0.35
g/cc程度とした。
【0184】以上のような構成とすると次のような作用
効果が得られる。
【0185】すなわち、一次転写部においては、感光体
110から中間転写ベルト360への転写条件が、低硬
度、低荷重、高流動性トナーとなっているので、中抜け
が防止される。
【0186】二次転写部においては、中間転写ベルト3
60からの転写条件が高硬度、高荷重となっているが、
中間転写ベルト360の材質がフッ素系となっており、
高流動性トナーとなっていることによって、中抜けが防
止される。
【0187】<散り(トナーの飛散)を低減するために
> (1)一次転写位置(一次転写部)T1の上流側近くに
皺取りローラ330を設けた。
【0188】(2)使用するトナーの外添剤の量につい
ては、大粒径の外添剤の量を0.5〜4.0wt%(よ
り好ましくは0.7wt%程度)とし、小粒径の外添剤
の量を1.5〜4.0wt%(より好ましくは2.0w
t%程度)とした。
【0189】また、流動性についてはA.D 0.35
g/cc程度とし、帯電量は−10μC/g以上とし
た。
【0190】(3)中間転写ベルト360の表面粗さ
は、Rmax1μm(より好ましくは0.7μm)以下
とした。
【0191】また、中間転写ベルト360の表面抵抗を
108〜1012Ω/□、体積抵抗率を108〜1012Ωc
mとした。
【0192】以上のようなの構成とすると次のような作
用効果が得られる。
【0193】すなわち、一次転写部においては、皺取り
ローラ330によって中間転写ベルト360の皺が低減
し、散りが抑制される。
【0194】二次転写部においては、中間転写ベルト3
60上のトナーが安定して搬送され、散りが抑制され
る。
【0195】以上、本発明の実施の形態および実施例に
ついて説明したが、本発明は上記の実施の形態または実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内
において適宜変形実施可能である。
【0196】
【発明の効果】本発明の中間転写ユニットによれば、高
圧電源の制御を最適化し一次転写部材の抵抗値を最適化
したため環境や紙種によらず一次転写、二次転写同時転
写時の画質劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る中間転写ユニットの一実施の形態
を用いた画像形成装置の一例を示す模式図。
【図2】主として中間転写ユニット300を示す一部省
略側面図。
【図3】歯車列の主要部分を示す図。
【図4】本発明の作用を説明する図。
【図5】本発明の作用を説明する図。
【符号の説明】
110 感光体 T1 一次転写位置 T2 二次転写位置 310 駆動ローラ 360 中間転写ベルト 600 ローラ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 敏彦 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 大澤 達朗 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 石渡 太平 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体上に形成されたトナー像を中間転
    写ベルト表面の一次転写部とは異なる位置に配置される
    一次転写部材にバイアスを印加することにより前記中間
    転写ベルト上に一次転写し、このトナー像を二次転写部
    材にバイアスを印加することにより記録媒体に二次転写
    する中間転写ユニットであって、前記一次転写部のバッ
    クアップ部材は弾性体であり、前記一次転写部材の抵抗
    値が1MΩ以下であるとともに前記一次転写部材にバイ
    アスを印加する高圧電源は、電流吸い込み可能な定電圧
    制御することを特徴とする中間転写ユニット。
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