JP5511631B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やレーザプリンタ等の電子写真の技術を用いて像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写する画像形成装置に関する。詳しくは、記録材の転写、搬送を行う転写ベルトを有する画像形成装置に関する。

複数のローラにより張架した転写ベルトにより記録材を担持搬送する電子写真装置では、転写ベルト上の記録材は、転写ニップ部を通過すると転写ベルトに静電的に吸着される。

しかし記録材の剛度が弱いと、転写ベルトを張架する分離ローラの曲率と記録材の剛度を利用するだけでは、記録材を転写ベルトから分離することができない。すなわち、記録材が分離ローラの位置で転写ベルトに張り付いたままとなり、分離不良が生ずる。そこで、分離位置において転写ベルトにうねりをつける構成としては、転写ベルトを張架する分離ローラ外周面上に突出を形成して記録材を分離させる方法がある（特許文献１）。このような構成を用いることによって、分離位置において転写ベルトにうねりを形成することができる。

特開２００７−１５５８１０

しかし分離ローラ外周面上の突出は転写ベルトを摩耗する。突出が転写ベルトに接触する位置が常に同じであると、転写ベルトに長手方向における抵抗ムラが生じるおそれがある。そこで長手方向における抵抗ムラを抑制するためには突出をらせん状に配置するのが望ましい。しかし分離ローラが回転すると突出が長手方向に移動する。その結果転写ベルトが全体的に浮き上がり、転写ベルトに安定してうねりがつきにくくなるおそれがある。突出が長手方向に移動しても転写ベルトが浮き上がるのを抑制するためには、突出と突出の間隔を広くとり、転写ベルトの分離ローラへの接触を安定させるのが望ましい。

上記課題を解決するために本願発明は、トナー像を担持する像担持体と、記録材を担持して搬送するベルト部材と、前記像担持体からトナー像を前記ベルト部材に担持された記録材に転写部で転写する転写手段と、底面部と前記底面部より突出する突出部を周面上に備えて、前記転写部より下流側で前記ベルト部材を張架して記録材を前記ベルト部材から分離する分離ローラと、を有する画像形成装置において、前記突出部が前記分離ローラの周面上をらせん状に沿うように配置されて、前記ベルト部材が前記底面部に接触する長手方向の幅は、前記ベルト部材が前記突出部に接触する長手方向の幅より大きいことを特徴とする。

本願発明により、記録材の分離性を高めるために分離ローラ周面上に突出を設けた構成において、突出による局所的な摩擦に起因して転写ベルトに長手方向の抵抗ムラが生じるのを抑制しつつ、転写ベルトが浮き上がるのを抑制することができる。

画像形成装置の基本構成を説明する図である。 分離ローラによる転写ベルトの変形を説明する図である。 第１の実施形態の分離ローラを示す図である。 第２の実施形態の分離ローラを示す図である。

＜第１の実施形態＞
（画像形成装置）
図１を用いて本実施形態の画像形成装置の構成及び動作について説明する。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋは、像担持体としての感光ドラムであり、矢線Ａ方向へ回転駆動する。その表面は帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ｋにより所定の電圧に一様に帯電される。帯電された感光ドラム表面は、レーザービームスキャナーからなる露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３ｋによって露光されて、静電潜像が形成される。レーザービームスキャナーの出力が画像情報に基づいてオンオフされることによって、画像に対応した静電潜像が各感光ドラム上に形成される。現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ｋはそれぞれ有彩色トナーのイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）とブラック（ｋ）トナーを内包する。現像装置には所定の電圧が印加されており、前述の静電潜像はそれら現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ｋを通過すると現像されて、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋ面上にトナー像が形成される。本実施形態では、静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋ上に形成されたトナー像は、各々が対応する１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ｋで中間転写ベルト６上に一次転写される。こうして、中間転写ベルト６上に４色のトナー像が重畳に転写される。一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとして、金属の軸に１０^{６ 〜１１}Ω・ｃｍのウレタンゴムを周合させた外径がφ１６ｍｍのものを用いる。

中間転写ベルト６は感光体ドラム１の表面に当接されるよう配設されており、複数の張架部材としての張架ローラ２０、２１、２２に張架されて矢印Ｇの方向へ２５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施の形態では、張架ローラ２０は中間転写ベルト６の張力を一定に制御するようにしたテンションローラである。張架ローラ２２は中間転写ベルト６の駆動ローラである。中間転写体６は中空のポリイミド樹脂体からなり、カーボン等の抵抗調整剤を内部に分散させることにより、体積抵抗率を１０^{５ 〜１１}Ω・ｃｍに調整されている。また、周長はＡ３サイズの縦方向より若干長い４５０ｍｍ、幅は３１０ｍｍに設定されている。

記録材を担持搬送する転写ベルト２４は、複数の張架部材として、張架ローラ２５、２６に張架されて矢印Ｂの方向へ２００〜３００ｍｍ／ｓｅｃで移動可能なベルト部材である。張架ローラ２５は転写ベルト２４を駆動する駆動ローラとして機能する。駆動力を安定して伝えるために張架ローラ２５の表面は平らに構成される。２６は記録材を分離する分離ローラとして機能する。転写ベルト２４の基層は厚さ０．５ｍｍ、体積抵抗率１０^６ 〜１０^１１Ω・ｃｍ、アスカーＣ硬度２０°〜４０°に設定されたウレタンゴムにより構成される。基層の上に厚さ２０μｍ、体積抵抗率１０^１３Ω・ｃｍのＦＬＣコート層が形成される。

転写ベルト２４のアスカー硬度が２０°以上に設定されることにより、転写ベルト２４が回転駆動する際にベルトの形状は十分に保たれる。また転写ベルト２４のアスカー硬度が４０°以下に設定されることにより、転写ベルトの弾性変形が十分に可能になる。その結果後述する分離ローラ２６によって記録材Ｐに効果的にうねり発生させて、より効果的な転写ベルト２４からの記録材Ｐの分離を達成することができる。

記録材は不図示のカセットに収納されている。記録材Ｐは、供給開始信号が出力されると、供給開始信号に基づいてカセットから不図示のローラによって搬送されてレジストローラ８へ導かれる。レジストローラ８は、記録材Ｐを一旦停止させて、中間転写ベルト６上のトナー像が搬送されてくるのと同期して転写ベルト２４に記録材Ｐを供給する。

記録材搬送方向（矢印Ｂの向き）においてレジストローラ８よりも下流側には、中間転写ベルト張架ローラ２１と対向して、トナー像を転写ベルト２４に担持された記録材に転写する転写ニップＮを形成する転写部材として２次転写ローラ９が配置されている。記録材が転写ニップＮに搬送されると、２次転写ローラ９にトナーと逆極性の２次転写電圧が印加されることによって、中間転写ベルト６上のトナー像が記録材Ｐ上へ一括して静電的に転写される。転写後中間転写ベルト６に残留するトナーはクリーニングブレード１２によりクリーニングされる。２次転写電圧は定電圧制御される。定電圧の電圧値は、転写に必要となる電流に応じて決める。転写に必要となる電流は、記録材の乾燥状態、環境、転写するトナーの量等の要因によって３０〜６０Ａ程度の範囲で変化する。２次転写ローラ９は外径φ１０ｍｍの芯金と芯金上の体積抵抗率１０^{６ 〜１１}Ω・ｃｍのウレタンゴム層とからなる。二次転転写ローラ９の外径はφ２０ｍｍになる。２次転写ローラ９には、供給バイアスが可変となっている２次転写高圧電源１３が取り付けられている。

転写後に転写ベルト２４から分離した記録材Ｐが記録材ガイド２９の案内面を経て定着装置６０に搬送されると、加熱加圧工程によってトナー像が記録材に定着される。トナー像が定着された後に、記録材Ｐは機械の外に排出される。

（分離ローラ２６）
本実施形態では、２６が記録材を転写ベルト２４から分離するための分離ローラとして機能する。分離ローラには図３（ａ）に示されるように突出３０が表面に形成される。その結果図２に示されるように、分離ローラ２６によって転写ベルト２４が変形して、薄い記録材等の剛度の弱い記録材にうねりがつく。２次転写ローラ９により、トナーと逆極性の電荷が転写ベルト２４の内面に付与されるので、転写ニップＮ以降で記録材は転写ベルト２４に吸着している状態にある。また、薄い紙等の剛度の弱い記録材は変形しやすい。そのため、分離ローラ２６によって転写ベルト２４に生じる長手方向に局所的な変形に沿って、記録材にもうねりが生じる。その結果、記録材の断面二次モーメント、すなわち記録材のこしの強さ、が大きくなる。これによって、薄紙等の剛度の弱い記録材を分離するために有効な分離効果を得ることができる。

図３（ａ）に示されるように、本実施形態では分離ローラ２６上の突出３０がらせん状に配置されている。分離ローラ２６が回転すると分離ローラ上の突出部は長手方向においてＤ向きに動く。この理由について説明する。分離ローラ外周面上の突出は転写ベルトを摩耗する。突出が転写ベルトに接触する位置が常に同じであると、転写ベルトに長手方向における抵抗ムラが生じるおそれがある。そこで本実施形態では分離ローラ外周面上の突出をらせん状に配置している。その結果、分離ローラが回転すると突出は長手方向に移動する。記録材の分離性を高めるために分離ローラ周面上に突出を設けた構成において、突出による局所的な摩擦に起因して転写ベルトに長手方向の抵抗ムラが生じるのを抑制することができる。

次に分離ローラ２６上の突出の長手方向の間隔について図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）は、分離ローラ２６の回転中心線を含む平面で切った断面図を示す。突出３０が長手方向に動く構成では、突出と突出の間で転写ベルトが分離ローラに接触する長さが狭いと、転写ベルトが浮き上がるおそれがある。その結果転写ベルトにうねりがつきにくくなるおそれがある。転写ベルトがうきあがるのを抑制するためには、突出と突出の間隔を広くとり、突出と突出の間で転写ベルトが分離ローラ表面に接触する領域を広くとることが必要になる。

そこで本実施形態では図３（ａ）に示されるように、分離ローラ２６の表面には、隣り合う突出３０同士の対向する端面内に、分離ローラ２６の回転軸を通る断面における形状が長手方向において平らになる底面部４０が形成されている。図３（ｂ）においてＷｋは突出部３０の長手方向の幅を示しており、Ｌ１は隣り合った突出部３０の間の底面部４０の長手方向の幅を示し、Ｌ２は転写ベルト２４が底面部４０に接触する領域の長手方向の幅を示している。本実施形態では、幅方向において突出部３０が転写ベルト２４に接触する長さよりも、幅方向において底面部４０が転写ベルト２４に接触している長さの方が長くなる。その結果、転写ベルト２４は底面部４０に接触する状態が安定して、全体的に持ち上がろうとするよりベルト長手方向に局所的に突出して転写ベルト２４に凹凸をつけやすくなる。

本実施形態では、突出部の長手方向の幅Ｗｋは７ｍｍ、隣り合った突出部同士の対向する端面内の底面部の長手方向の長さＬ１は３０ｍｍである。分離ローラ２６の回転中心線に垂直な平面と突出部がなす角度θは１５°程度になる。もちろん突出部の長手方向の幅Ｗｋや底面部の長手方向の長さＬ１や突出部がなす角度θはこれらの数値に限定する意図ではない。また本実施形態では底面部を基準とした突出部の高さＨは５ｍｍである。突出部の高さはこの数値に限定する意図でない。突出部の高さＨは、転写ベルト２４にうねりがつける程度に適宜設定すればよく、４ｍｍ程度以上にすればよい。

なお分離ローラ２６が回転するのに伴って突出部がＤ向きに移動する際に突出部の角が転写ベルトに与える負荷を抑制するために、Ｄ方向において下流側の角の曲率を上流側の角の曲率より小さく設定してもよい。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態と重複する点については説明を省略して、第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。図４に示されるように、第２の実施形態では図４に示されるように分離ローラ上を突出がらせん状に沿う向きが中央で逆向きになっている。左側の領域Ｌｄにおいて分離ローラ２６の回転中心線に対して垂直な平面と突出部がなす角度θｄは長手方向における位置によらず１５°となる。領域Ｌｅにおいて分離ローラ２６の回転中心線に対して垂直な平面と突出部がなす角度θｅは長手方向における位置によらず１５°となる。図示されていないが領域ＬｄのらせんとＬｅらせんは中央部にきてつながる。すなわち分離ローラ２６は、中央部を通り分離ローラの回転軸に垂直な断面Ｃに対して対称な構成となる。

このように本実施形態では、らせんが長手方向において一方の向き（Ｄ向き）に沿う領域Ｌｄ（第１の領域）と、らせんが長手方向において他方の向き（Ｅ向き）に沿う領域Ｌｅ（第２の領域）とが形成される。この理由について説明する。図３（ａ）に示される分離ローラ２６が回転すると、突出部は図３（ａ）上のＤ向きに移動する。突出部がＤ向きに移動すると転写ベルト２４にはＤ向きの力が働く。その結果転写ベルトが長手方向においてＤ向きに寄るおそれがある。そこで本実施形態では図４で示されるように分離ローラ２６にはらせんが移動する向きがＤである領域Ｌｄと、らせんが移動する向きがＤと逆向きのＥである領域Ｌｄとを形成する。そうすると領域Ｌｄでは転写ベルトにＤ向きの力がかかり、領域Ｌｅでは転写ベルトにＥ向きの力がかかる。その結果転写ベルトが長手方向に寄るのが抑制される。なお本実施形態ではＬｄとＬｅが長手方向における長さが同じであるので、Ｄ向きの力はＥ向きの力に相殺される。もちろんこの実施形態に限定する意図ではなく、Ｌｄの長手方向の幅はＬｅの長手方向の幅と異なっていてもよい。

１ 感光ドラム
２ １次帯電器
３ 露光装置
４ 現像器
５ １次転写ローラ
６ 中間転写ベルト
８ レジストローラ
９ ２次転写ローラ
１１ ドラムクリーニング装置
１２ ベルトクリーニング装置
１３ ２次転写高圧電源
２０ 張架ローラ
２１ 張架ローラ
２２ 駆動ローラ
２４ 転写ベルト
２５ 張架ローラ
２６ 分離ローラ
２９ 記録材ガイド
３１ 転写ベルトクリーニング装置
６０ 定着装置
Ｐ 記録材
Ａ 感光ドラムの回転方向
Ｂ 転写ベルトの回転方向
Ｇ 中間転写ベルト回転方向
Ｎ ２次転写部位

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   記録材を担持して搬送するベルト部材と、
   前記像担持体からトナー像を前記ベルト部材に担持された記録材に転写部で転写する転写手段と、
   底面部と前記底面部より突出する突出部を周面上に備えて、前記転写部より下流側で前記ベルト部材を張架して記録材を前記ベルト部材から分離する分離ローラと、を有する画像形成装置において、
   前記突出部が前記分離ローラの周面上をらせん状に沿うように配置されて、前記ベルト部材が前記底面部に接触する長手方向の幅は、前記ベルト部材が前記突出部に接触する長手方向の幅より大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記突出部が前記分離ローラの長手方向におけるいずれか一方の方向に向けてらせん状に沿う第１の領域と、前記突出部が前記分離ローラの長手方向における他方の方向に向けてらせん状に沿う第２の領域とを有することを特徴とする請求項１に記載された画像形成装置。
3. 前記第１の領域の長手方向における幅は前記第２の領域の長手方向における幅と同じであることを特徴とする請求項２に記載された画像形成装置。

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