JP2005309181A - 中間転写ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数の層をなす中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、１．中間転写ベルト、又はそれを含むユニット、２．感光体ドラム、又はそれを含むユニット、のどちらか一方が装置内に組み込まれている場合、他方の組み込まれていないユニットを感光体ドラムの長さ方向への組み込み、又は取り出しが困難である点である。
【解決手段】中間転写ベルト、又はそれを含むユニット、感光体ドラム、又はそれを含むユニットの組み込み、取り出しを容易にするため、中間転写ユニットにベルト端部の反りを矯正する部材を追加したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトを用いた中間転写ユニットに関するものである。

一般に、電子写真プロセスを用いて、カラー画像を形成する際に、所謂中間転写ベルトを用いる電子写真画像形成装置（画像形成装置）が知られている。この画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（ＢＫ）の各色毎に、感光体ドラムを備える感光体ユニットを有している。つまり、イエロー用感光体ユニット、マゼンタ用感光体ユニット、シアン用感光体ユニット、及びブラック用感光体ユニットを有している。そして、４つの感光体ドラムに形成された静電潜像をそれぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、及びブラックトナーを用いて現像して各色のトナー像を得る。各色トナー像を中間転写ベルトに順次一次転写した後、中間転写ベルトに転写された転写像を記録媒体（用紙）に二次転写・定着して、カラー画像を得ている。

各感光体ユニットは、感光体ドラムを備えており、感光体ドラムの周囲には、帯電器（メインチャージャー）、露光ユニット、現像器、転写器（一次転写器）、クリーニングユニット、及び除電ユニット（イレーサー）が配置されている。そして、帯電器によって感光体ドラムの表面を一様に帯電させた後、露光ユニットによって感光体ドラム表面に静電潜像を形成する。その後、現像器で静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成して、転写器によって、感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに転写する。そして、感光体ドラム上に残った残トナーはクリーニングユニットで除去される。

上述のようにして、各感光体ユニットで中間転写ベルトにトナー像を一次転写像として転写した後、例えば、二次転写器を用いて記録媒体上に一次転写像を転写して二次転写像を得る。その後、定着ユニットで記録媒体上の二次転写像を記録媒体に定着させてカラー画像を得ている。

ところで、上述の画像形成装置では、一般に、中間転写ベルトとして、所定の方向に回転する無端ベルト状の転写体（以下中間転写ベルトという）を用いており、この中間転写ベルトに沿って前述の各感光体ユニットが配置されている。そして、中間転写ベルトの回転方向下流側に前述の二次転写器が配置されている。

上述の画像形成装置では、各感光体ユニットで形成されたトナー像を順次中間転写ベルトに転写している関係上、各感光体ユニットで形成されたトナー像を転写する際、精度良く重ね合わすことが難しく、画像ずれ（色ずれ）及びジッタ等が発生しやすい。

ところで、上述の画像形成装置においては、一般に、転写器として、導電性弾性ローラが用いられており、感光体ドラムと導電性弾性ローラとで中間転写ベルトを挟持しつつ、導電性弾性ローラに電圧を印加して、トナー像を感光体ドラムから中間転写ベルトに転写している。このように、転写器として導電性弾性ローラを用いた場合、例えば、中間転写ベルトの回転方向（搬送方向）に沿って（平行に）幅１ｍｍ程度の罫線像を、中間転写ベルトに一次転写すると、罫線像の中間部分（中側）が転写されないことがある。つまり、所謂「中抜け」状態が発生することがある。特に、中間転写ベルトと所謂多重転写画像を転写する際において、「中抜け」等の転写不良が発生することが多い。例えば、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、及びブラックトナー像の順にトナー像を中間転写ベルトに一次転写して、イエロートナー像とマゼンタトナー像とによって所謂「レッド（Ｒ）」の形成を転写する際には、中間転写ベルト上で上側に転写されるマゼンタ像に「中抜け」等の画像不良（転写不良）が発生することがある。

この「中抜け」現象は、感光体ドラムのトナーが、中間転写ベルト上に一次転写される際、感光体ドラム上のトナーが中間転写ベルトから受ける圧力によって感光体ドラム上に固着して、静電気力では中間転写ベルト上に転写されない現象である。特に、高温高湿条件では、トナー固着しやすいため、この「中抜け」現象は発生しやすくなる。

この「中抜け」現象を防止するには、１．転写時にトナーに加わる圧力を低減する、２．トナーが感光体ドラムから離形しやすくする、３．トナーが中間転写ベルト上に保持しやすくする、などがある。

２の具体的な方法としては、感光体の表面粗さを小さくすればよいが、実際は感光体ドラムと中間転写ベルトは、速度差をもって転写されるので、あまりに小さな表面粗さであると、トナーに転写電界が発生する前の転写ニップ突入部で感光体ドラム上のトナー像が速度差によって乱れる可能性があるので現実的ではない。また、３の具体的な方法としては、中間転写ベルトのタック性を上げればよいが、二次転写後に中間転写ベルト上に残ったトナーをクリーニングしにくくなる。また、タック性を上げることによって、クリーニング部材との摩擦によって熱が発生しやすくなり、それによりトナーが中間転写ベルト上に融着するフィルミングが発生しやすくなる。

最後に、１の具体的な方法としては、１-１．一次転写ローラの硬度を低下させる １−２．中間転写ベルトの硬度を低下させる 等がある。１-１のように、一次転写ローラの硬度を低下させる方法は長期に使用した場合、同じ個所が幾度と転写に使用されるにつれて、一次転写ローラがクリープして直径が小さくなり、中間転写ベルトが感光体ドラムに接触しなくなり転写不良が発生する。また、一次転写ローラを小さくしても、中間転写ベルトが厚く硬ければ、一次転写ローラの硬度低下による圧力の低減効果は小さくなる。よって、１-２のように、中間転写ベルトの表面の硬度を低下させる方法が望ましい。一般的に、中間転写ベルトは、一次転写ローラより大きいため、長期に使用した場合でも、同じ個所で常に転写が行われる可能性が低いためクリープしにくい。また、トナーと直接接触する面の硬度を低下させることによって、トナーに加わる圧力を低減させる効果は、一次転写ローラの硬度低下させるときよりも大きくなる。また、中間転写ベルトの硬度を低下させることによって、トナーと中間転写ベルト、および感光体に発生する隙間を小さくすることができ、一次転写時の電界によって小空隙で発生する放電現象が低減することによって、空気中に発生するイオンを低減できる。このトナーへのイオン照射による、トナーの電荷の減少、又は電荷の反転が起こりにくくなり、一次転写における「中抜け」だけでなく転写効率も改善される。

これは同様に2次転写部にも適用できる。中間転写ベルトの硬度を低下させることによって、トナーと中間転写ベルト、および記録紙に発生する隙間を小さくすることができ、一次転写時の電界によって空隙で発生する放電現象が低減することによって、空気中に発生するイオンを低減でき、同様に、トナーの電荷の減少、又は電荷の反転が起こりにくくなり、２次転写における転写効率が改善される。特に、空気中で放電しやすい低温低湿環境での転写効率や表面粗さの大きい記録紙（ラフ紙）への転写効率が大きく改善される。

ところで、中間転写ベルトの表面硬度を低下させる方法としては、中間転写ベルトの材料として弾性をもつゴム材が上げられ、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどある。しかしながら、ゴムを単体として使用すると、各感光体ドラムで形成されたトナー像を順次中間転写ベルトに転写する際、印字時の中間転写ベルトに発生するテンションの変動によって、ゴムが伸縮し、精度良く各色を重ね合わすことが難しく、画像ずれ（色ずれ）及びジッタ等が発生しやすい
上記により、前記中間転写ベルトは、一次転写ローラやテンションローラと接する層（最内層）は、ゴムより弾性係数の大きい樹脂層、または高硬度のエラストマーであることが望ましい。この樹脂層の材料としてはポリイミド（ＰＩ）、ポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネイト（ＰＣ）などが上げられる。

さらに、ゴム層と樹脂層の２層構造の中間転写ベルトにおいては、ゴム層表面にトナー層を形成するが、ゴム層は、トナーとの離形性が悪いために、二次転写後に残存したトナーのクリーニングが困難になる。よって、トナー層を接する最外層を、樹脂膜（例えば、フッ素樹脂膜やシリコーン樹脂膜）がコーティングされた中間転写ベルトとするとトナーの離形性がよくなるため、クリーニングが容易になる。しかしながら、このコーティング層を厚くすると、一般的に樹脂層はゴム層より弾性係数が大きいため、前述のトナーへの圧力低減の効果や空隙を低減させる効果が小さくなる。よって、コーティング層の厚さは５〜５０μｍ程度が望ましい。よって、最外層を樹脂膜のコーティング、中間層をゴム層、最内層を樹脂層とする少なくとも３層以上の層で形成し、全体の中間転写ベルトの厚みを３００μｍ以下が望ましい。これは、中間転写ベルトの厚みが大きいと厚みのばらつき量が大きくなり、それにより色ずれが発生するためである。

上記のように、少なくとも２層以上を形成する中間転写ベルトとしては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなるプラスチック製基体にシリコーンゴム等の表層が積層されたもの（特許文献１）、プラスチック製基体の表面にフッ素樹脂等がコーティングされたもの（特許文献２）などが挙げられる。

しかしながら、少なくとも２層以上を形成する中間転写ベルトにおいては、最内層、例えばポリイミドの上に、例えばシリコーンゴムを接着する場合、通常、熱可塑性の接着剤を用いて接着される。この接着層は、乾燥工程、または自然乾燥を経て中間層と接着される。しかしながら、（１）ベルト端部は、厚み部分が空気と接しているため冷却速度が早く、ベルト中心部より収縮するのが早い （２）通常、最内層の樹脂層よりゴム層の方が熱膨張係数が大きいため、冷却によるゴム層の収縮が大きく、最外層の端部が外側へ反りやすい。最外層が樹脂コーティング、中間層がゴム、最内層が樹脂構成の３層ベルトであっても、中間層のゴム層は、最外層のコーティング層より厚く、かつ熱膨張係数が大きいため、同様にベルトは収縮により、端部が外側へ反りやすい。

このために、（１）装置本体に感光体ユニットが装着された状態で、中間転写ベルト、又はそれを含む中間転写ユニットを、装置本体へ、感光体ドラムの長さ方向から組込む場合、ベルトの反りによってベルト端部が感光体ドラム、又はそれを含む感光体ユニットに接触して、装置本体へ組み込む、又は取り出すのが困難である、（２）装置本体に中間転写ベルトが付いた状態で、感光体ドラム、又は感光体ドラムを含む感光体ドラムユニットを、装置本体へ、感光体ドラムの長さ方向から組込む場合、ベルトの反りによってベルト端部が感光体ドラム、又は感光体ドラムを含む感光体ドラムユニットに接触して、装置本体へ組み込む、又は取り出すが困難である、という問題があった。
特公平１−３４３７５号公報 特開平５−２０４２５５号公報

解決しようとする問題点は、複数の層をなす中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、１．中間転写ベルト、又はそれを含むユニット、２．感光体ドラム、又はそれを含むユニット、のどちらか一方が装置内に組み込まれている場合、他方の組み込まれていないユニットを感光体ドラムの長さ方向への組み込み、又は取り出しが困難である点である。

本発明は、中間転写ベルト、又はそれを含むユニット、感光体ドラム、又はそれを含むユニットの組み込み、取り出しを容易にするため、中間転写ユニットにベルト端部の反りを矯正する部材を追加したことを最も主要な特徴とする。
より具体的に説明すると、以下の通りである。
すなわち、本発明は、色毎に対応して設けた像担持体上に形成したトナー像を、電圧を印加した導電性ローラで、一旦、中間転写ベルト上に一次転写した後、前記一次転写像を記録媒体に転写する画像形成装置に用いる中間転写ベルトユニットであって、前記中間転写ベルトは、少なくとも２層以上の熱膨張係数の異なる材料を積層し、前記導電性ローラを前記中間転写ベルトに対して離間可能な構成とし、前記中間転写ベルトの端部側を前記像担持体から離れる方向に押えこむ押さえ部材を前記導電性ローラと連動するように設けた、
ことを特徴とする。

本発明の中間転写ユニットは、中間転写ベルトの端部の反りを押えるために、中間転写ベルトが感光体ドラム、又はそれを含むユニットに接触しなくなるため、中間転写ユニットや感光体ドラム、又はそれを含むユニットの組み込み、取り出しが容易になり、生産性やメンテンナンス性が向上するという利点がある。

中間転写ユニットや感光体ドラム、又はそれを含むユニットの組み込み、取り出しを容易するという目的を、最小の部品点数で実現した。

図１は、本実施形態における中間転写ユニット１００を示している。図２は、一次転写部の部分的に拡大した斜視図で中間転写ベルトは部分断面している。図３は、本構成の断面図であり、感光体ユニット２００、中間転写ユニット１００の組み込み、又は、取り出しをする方向をＸとする。転写時に一次転写ローラが動く方向をＹとする。ベルト押え部４１１があることによって、中間転写ベルト端部の反りの部分が感光体ドラムの側面に接触しないため、装置内への中間転写ユニットの組み込みが容易になる。同様に、ベルト押え部４１１があることによって、中間転写ベルト端部の反りの部分が感光体ドラムの側面に接触しないため、装置内への中間転写ユニットの組み込みが容易になる。

図３において、感光体ドラム５は、板金にかしめられた軸５１によって保持されている。さらに、板金に保持された軸５１は、感光体カバー５２によって固定されている。中間転写ベルト１は、一次転写ロール４の往復運動によって感光体ドラム５に押圧され、一次転写ロール４に印加された電圧によって電界が形成され、感光体ドラム５上のトナー像３を転写する。中間転写ベルト１は、最外層を四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）にグラファイトとマイカを分散したコーティング材料１１、中間層をシリコーンゴム１２、最内層をポリイミド１３とした。一次転写ロール４は、ステンレスの丸棒の周囲に発砲ウレタンを形成したものである。一次転写ローラ４の両端には軸受け４１が付いており、この軸受け往復運動によって一次転写ローラ４が上下し、中間転写ベルト１が感光体ドラム２と離接を行っている。軸受け４１は、往復運動するリンク４２と連動して往復運動をしている。

一次転写ローラ４の軸受け４１は、ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）から成っており、軸受け部４１０とベルト押え部４１１によって構成される。軸受け部４１０は、一次転写ローラのステンレス軸部とすべり摩擦によって摺動している。さらに、ベルト押え部４１１はＬ字形状で、そのＬ部分で中間転写ベルト１の端部を感光体ドラム５から離れる方向に押さえている。よって、ベルト押え部４１１は、一次転写ローラ４と同期して往復運動を行うことができる。例えば、ベルト押え部４１１が、中間転写ユニットの本体に取り付けられ、一次転写ローラ４１０と同期して往復運動を行わない場合を考えると、転写時に、一次転写ローラ４１０が上がって、感光体ドラム５に中間転写ベルト１が押圧したとき、ベルト押え部４１１が動かないため、中間転写ベルト１の端部が下方向（転写押圧と逆方向）に引っ張られる。そのため、感光体ドラム５の両端部での中間転写ベルト１の押圧が不十分となり、転写不良が起こる。

図４は、図３の正面図である。Ａが感光体ドラムの回転方向、Ｂが中間転写ベルトの移動方向である。感光体ドラム５の中心と一次転写ローラ４の中心は、距離Ｃだけ離れ一次転写ローラ４は、感光体ドラム５の下流側に位置している。これは、距離Ｃだけ離れているため、一次転写ローラ４が上がったとき、中間転写ベルト１が感光体ドラム２に十分巻きついた状態で、トナーに電界が加わるためで、放電によるトナーの散りが減少し画質が向上する。

さらに、軸受け４１のベルト押え部４１１は、一次転写ローラ４の中心線より下流側に位置している。これは、感光体ドラム、又はそれを含むユニットを抜き差し時にベルト押え部４１１ができるだけ接触しないようにするためである。中間転写ユニットを抜き差しする場合も同様である。

このベルト押え部は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（ＢＫ）の各色の感光体ドラムの中間ベルトの両側にそれぞれ付けられている。

図５は、本実施形態における中間転写ユニットの部分正面図である。実施例１と異なる点は、ベルト押え部４１１が、下流側だけでなく、上流側にも付いた点である。この方式は、ベルトの反りが大きい場合に、実施例１より反りを抑えることができるの中間転写ユニットや感光体ユニットの組み込みが実施例１の場合より容易となる。

図６は、本実施形態における中間転写ユニットの部分正面図である。実施例１、２と異なる点は、軸受け４１のベルト押え部４１１が軸受け部４１０と別部材になったことである。ベルト押え部４１１は、一次転写ローラの往復運動に連動するようになっている。一次転写ローラは、軸受け４１を通じてリンクによって往復運動をするようになっている。さらに、このリンクは、ベルト押え部４１１とも連動して往復運動をすることができる。

このような構成をとることによって、一次転写ローラの移動量とベルト押え部４１１の移動量を異なるようにできる。これにより、一次転写ローラが上がった場合のベルト押え量と一次転写ローラが下がった場合のベルト押え量と変えることができる。一次転写ローラが上がった場合のベルト押えをなくすこともできるため、端部のベルト押えによる端部の転写不良が全く解消できる。さらに、一次転写ローラが下がった場合のベルト押え量を大きくすることで、中間転写ユニットや感光体ユニットの組み込みが実施例１、２の場合より容易となる。

図７は、本実施形態における中間転写ユニットの部分正面図である。実施例１、２、３と異なる点は、軸受け４１のベルト押え部４１１が軸受け部４１０と別部材になり、ベルト押え部４１１が、下流側だけでなく、上流側にも付いた点である。実施例２と同様に、上流側にもベルト押え４１１があるために、ベルトの反りが大きい場合に、実施例１、３より反りを抑えることができる。

また、実施例３と同様に、軸受け４１のベルト押え部４１１が軸受け部４１０と別部材になったことで、一次転写ローラの移動量とベルト押え部４１１の移動量を異なるようにできるため、一次転写ローラが上がった場合のベルト押え量と一次転写ローラが下がった場合のベルト押え量を変えることができる。一次転写ローラが上がった場合のベルト押えをなくすこともできるため、端部のベルト押えによる端部の転写不良が全く解消できる。さらに、一次転写ローラが下がった場合のベルト押え量を大きくすることで、中間転写ユニットや感光体ユニットの組み込みが実施例１、２の場合より容易となる。

以上のように、本発明にかかかる中間転写ベルトを用いた中間転写ユニットは、プリンター、複写機などの電子写真プロセスを用いた画像形成装置に使用できる。また、本構成は、中間転写ユニットのみでなく、用紙搬送ベルトを用いた用紙搬送ユニット、定着ベルトを用いた定着ユニットなどで、積層型のベルトを用いた電子写真プロセスの他の構成要素にも応用できる。

中間転写ユニットの実施例を示した全体の斜視図 中間転写ユニットの実施例１を示した斜視図 中間転写ユニットの実施例１を示した断面図 中間転写ユニットの実施例１を示した正面図 中間転写ユニットの実施例２を示した正面図 中間転写ユニットの実施例３を示した正面図 中間転写ユニットの実施例４を示した正面図

符号の説明

１ 中間転写ベルト
３ トナー像
４ 一次転写ローラ
５ 感光体ドラム
１１ 中間転写ベルトの最外層
１２ 中間転写ベルトの中間層
１３ 中間転写ベルトの最内層
４１ 軸受け
５１ かしめ板金
５２ 感光体ユニット筐体
１００ 中間転写ユニット
２００ 感光体ユニット
４１０ 軸受け部
４１１ ベルト押え

Claims (8)

1. 色毎に対応して設けた像担持体上に形成したトナー像を、電圧を印加した導電性ローラで、一旦、中間転写ベルト上に一次転写した後、前記一次転写像を記録媒体に転写する画像形成装置に用いる中間転写ベルトユニットであって、
   前記中間転写ベルトは、少なくとも２層以上の熱膨張係数の異なる材料を積層し、
   前記導電性ローラを前記中間転写ベルトに対して離間可能な構成とし、
   前記中間転写ベルトの端部側を前記像担持体から離れる方向に押えこむ押さえ部材を前記導電性ローラと連動するように設けた、
   ことを特徴とする中間転写ユニット。
2. 前記中間転写ベルトにおける像担持体側の層は、積層する他の層に較べて熱膨張係数が大きいことを特徴とする請求項１に記載の中間転写ユニット。
3. 前記押さえ部材を、前記中間転写ベルトの回転移動方向に対し、前記像担持体の下流側に設置したことを特徴とする請求項１に記載の中間転写ユニット。
4. 前記押さえ部材を、前記中間転写ベルトの回転移動方向に対し、前記像担持体の上流側と下流側に少なくとも１つ以上設置したことを特徴とする請求項１に記載の中間転写ユニット。
5. 前記離間可能な導電性ローラを支持する軸受けを有し、前記押さえ部材を前記軸受けと一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の中間転写ユニット。
6. 前記軸受けと一体に設けた前記押さえ部材を、前記中間転写ベルトの回転移動方向に対し、該像担持体の下流側に設置したことを特徴とする請求項５に記載の中間転写ユニット。
7. 前記軸受けと一体に設けた前記押さえ部材を、前記中間転写ベルトの回転移動方向に対し、該像担持体の上流側と下流側に少なくとも１つ以上設置したことを特徴とする請求項５に記載の中間転写ユニット。
8. 静電潜像が形成される像担持体と、像担持体にトナー像を形成する像器と、像担持体のトナー像が転写される請求項１〜７のいずれかに記載の中間転写ユニットとを有する画像形成装置。

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