JP5036345B2

JP5036345B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5036345B2
Application number: JP2007045362A
Authority: JP
Inventors: 晃又吉; 光弘橋本
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-02-26
Also published as: JP2008209602A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関するものである。

従来の中間転写ベルトを備えた画像形成装置としては、例えば静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写部材と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を記録媒体に一括して転写させる二次転写部材とを備えたものが知られている。上記中間転写ベルトでは、中間転写ベルトが張架支持されたローラ表面に微小な凹凸がある場合や、中間転写ベルト裏面に金属粉やトナー凝集体等の異物が付着した場合、繰り返し転写すると中間転写ベルト裏面の円周方向にキズができ、ベルト表面がそのキズに対応した凹凸になることが分かっている。このベルトの表面凹凸は転写時密着不良となる為、画像上縦白スジとなって顕在化することが問題となっている。

そこでこのような問題の発生を防止しようということで、特許文献１では、中間転写ベルトを張架支持する従動ローラの表面摩擦係数を中間転写ベルト裏面の摩擦係数よりも小さくなるように規定している。従動ローラの表面摩擦係数を小さくすることで、中間転写ベルト裏面に付いた異物が従動ローラ表面に移動することが少なくなり、たとえ従動ローラ表面に付着したとしても従動ローラの表面摩擦係数が充分に小さければ、従動ローラが回転するにつれセルフクリーニングにより取れてしまい、そのことによって中間転写ベルト裏面に付着した異物の従動ローラ表面への固着を抑えて、中間転写ベルト裏面のキズの生成を抑制している。
特開２００４−１１７４６２号公報（段落［０００６］、［０００７］、［００１４］、図４）

しかしながら、上述した従来技術では、従動ローラの表面摩擦係数が中間転写ベルト裏面の摩擦係数よりも小さくなるように規定されているので、転写開始時に中間転写ベルトが起動すると、停止していた従動ローラ表面と中間転写ベルト裏面との間で微小なスリップが発生して、この起動動作を各色毎の一次転写と二次転写において繰り返すと中間転写ベルト裏面に周方向の傷が生じる。また、転写終了時に中間転写ベルトが停止すると、従動ローラ表面と中間転写ベルト裏面との間で微小なスリップが発生して、同様に中間転写ベルト裏面に周方向の傷が生じる。この中間転写ベルトの起動と停止を繰り返すと、中間転写ベルト裏面のキズに対応するその表面部分が凹み、中間転写ベルト裏面の異物付着に対応するその表面部分が盛り上がり、中間転写ベルト表面のその凹凸により、転写不良の原因となる画像の縦スジを形成するという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、中間転写ベルト裏面のキズの発生を抑制して、転写時の密着不良を防いで良好な画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、画像データに対応して形成された静電潜像にトナーが付着してトナー像が形成される像担持体と、複数の回転自在なローラに張架支持されるベルト部材からなり、前記像担持体に対向配置される中間転写ベルトと、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに順次転写する一次転写部材と、前記中間転写ベルト上に保持されたトナー像を記録媒体に一括転写する二次転写部材と、前記ローラの表面に接触するローラ清掃部材とを備える画像形成装置において、前記ローラ清掃部材は、前記トナーの極性を基準にして前記ローラ表面より下位の摩擦帯電列に位置することを特徴としている。

この構成によると、転写時にローラ表面とローラ清掃部材が擦りあわされて、ローラ表面とローラ清掃部材とが帯電するが、ローラ清掃部材がトナーの極性の逆極性に帯電するために、ローラ表面に付着していたトナー等の異物がローラ清掃部材に移動する。

また、本発明は、前記ローラ清掃部材は、１０⁵Ωｃｍ以上の体積抵抗率を有することを特徴としている。この構成によると、転写時にローラ表面とローラ清掃部材が擦りあわされて、ローラ表面とローラ清掃部材とが強く帯電する。

また、本発明は、前記ローラ清掃部材はブラシ形状であることを特徴としている。この構成によると、ローラ清掃部材が転写時に回転するローラ表面に軽く接触してローラ表面の異物を取り除く。

本発明によると、像担持体のトナー像が複数の回転自在なローラに張架支持された中間転写ベルトに一次転写され、中間転写ベルト上に保持されたトナー像を記録媒体に一括して二次転写される。中間転写ベルトを張架したローラの表面に接触するローラ清掃部材が１０⁵Ωｃｍ以上の体積抵抗率を有し、トナーの極性を基準にしてローラ表面より下位の摩擦帯電列に位置しているので、ローラ表面に付着していたトナー等の異物がトナーの逆極性に帯電したローラ清掃部材に移動するために、繰り返し転写してもローラ表面の固着物による中間転写ベルト裏面のキズの発生を抑制して、転写時の密着不良を防いで良好な画像を形成することができる。

また、本発明によると、ローラ清掃部材が１０⁵Ωｃｍ以上の体積抵抗率を有するので、転写時にローラ表面とローラ清掃部材が擦りあわされて、ローラ表面とローラ清掃部材とが強く帯電するために、ローラ表面に付着していたトナー等の異物がトナーの逆極性に帯電したローラ清掃部材に移動するために、繰り返し転写してもローラ表面の固着物による中間転写ベルト裏面のキズの発生を一層抑制して、転写時の密着不良を防いで良好な画像を形成することができる。

また、本発明によると、ローラ清掃部材がブラシ形状であるので、ローラ清掃部材が回転するローラ表面に軽く接触するだけでローラ表面の異物を取り除くために、清掃部材の耐久性が向上し、またローラの回転トルクを小さくすることができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。本発明の実施形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の画像形成装置１の全体構成を示す概略図である。回転自在である感光体ドラム（像担持体）１６ａ〜１６ｄは、感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や有機感光体（ＯＰＣ感光体）が用いられ、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色に対応し、各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄの周囲に、現像器１１ａ〜１１ｄ、光学露光器１２ａ〜１２ｄ、帯電器１３ａ〜１３ｄ及び除電器１４ａ〜１４ｄが配置される。現像器１１ａ〜１１ｄは現像ローラと各色のトナーの収容容器とを有する。露光ユニット１２は、パーソナルコンピュータ等から画像入力部（図示せず）に入力された原稿画像データに基づいて、光学露光器１２ａ〜１２ｄから感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ上にレーザビームを照射する。

中間転写ベルト１７は、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトであり、テンションローラ６、従動ローラ７及び駆動ローラ９に張架されている。また、中間転写ベルト１７は、基材である弾性ベルトと、その表面に設けられたフッ素樹脂層と、弾性ベルトを挟んでフッ素樹脂層と反対側に設けられた補強用樹脂層とを有し、この補強用樹脂層により弾性ベルトの伸縮による転写ずれを有効に防止できる。これに限らず中間転写ベルト１７は、樹脂フィルム単層構造であってもよい。

中間転写ベルト１７に接触するように各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄが中間転写ベルト１７の搬送方向（図１中矢印方向）に沿って上流側から隣り合うように対向して配列されている。各１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは、中間転写ベルト１７を挟んで各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄと対向して中間転写ベルト１７に接触するように配置されている。また、２次転写ローラ５は、中間転写ベルト１７を挟んで駆動ローラ９と対向して中間転写ベルト１７に接触するように配置されている。また、クリーニングローラ８は、中間転写ベルト１７を挟んで従動ローラ７と対向して中間転写ベルト１７に接触するように配置されている。１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄおよび２次転写ローラ５は発泡ＥＰＤＭ等の導電性ゴムから形成されている。また、クリーニングローラ８は代わりにクリーニングブレードやクリーニングブラシ等を使用してもよい。

画像形成開始操作がされると、各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄは図１中反時計周りに回転し、各帯電器１３ａ〜１３ｄが各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面を一様に帯電し、次いで各光学露光器１２ａ〜１２ｄが画像データに基づき各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面に光を照射し、各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面に静電潜像が形成される。次いで各現像器１１ａ〜１１ｄが有する現像ローラに印加された現像バイアス電位により、各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面に形成された静電潜像に各色トナーが付着し、トナー像が形成される。

各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面に形成された各色のトナー像は、１次転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）を印加された１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄにより、図１中矢印方向に搬送されている中間転写ベルト１７に順次１次転写されて色重ねされ、中間転写ベルト１７上にフルカラーのトナー像が形成される。

用紙搬送部４は、給紙カセット３に積載された用紙Ｐを１枚ずつ繰り出し、搬送ローラ４ａ、４ｂ、レジストローラ４ｃ、４ｄが用紙Ｐを中間転写ベルト１７と２次転写ローラ５の間に搬送する。そして、２次転写バイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）が印加された２次転写ローラ５により、中間転写ベルト１７上に形成されたフルカラーのトナー像が用紙Ｐに２次転写される。

フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１８に搬送され、定着ローラにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、フルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、その後排出ローラ１９ａ、１９ｂによって装置本体外に排出される。

各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄから中間転写ベルト１７に１次転写されずに残ったトナーがクリーニング装置によって除去されると共に、除電器１４ａ〜１４ｄが感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ表面に残った電荷を除電する。また、中間転写ベルト１７から用紙Ｐに２次転写されずに残ったトナーは、クリーニングバイアス電位（トナーの帯電極性と逆極性）が印加されたクリーニングローラ８により除去され、次の画像形成に備えられる。

図２は、上述の画像形成装置１に用いられる本発明の実施形態であるローラにローラ表面を清掃する清掃部材を設けた構成を示す説明図である。

テンションローラ６、従動ローラ７及び駆動ローラ９が中間転写ベルト１７を張架して、不図示のモータなどの駆動源により駆動される駆動ローラ９が回転して、中間転写ベルト１７が循環駆動され、転写ベルト１７の循環駆動に従い、テンションローラ６及び従動ローラ７が回転する。

ローラ清掃部材であるブラシ２１は、一次転写ローラ１０ｄの上流側における直前の従動ローラ７に配設され、従動ローラ７の張架した中間転写体１７の反対側の表面で接触するように固設されている。また、ブラシ２１は、基台に植毛したポリエステルで形成され、体積抵抗率が１０⁵Ωｃｍ以上、毛長さが４．５ｍｍ、繊度が６デニール、ブラシ密度が１２０ＫＦ／ｉｎｃｈ²及び外径が１６ｍｍであり、接触する従動ローラ７表面と１ｍｍのニップを形成している。

従動ローラ７はバフ研磨された表面に無電解ニッケルメッキを形成している。トナーは正極性で帯電量が３０μＣ／ｇである。ブラシ２１を形成するポリエステルの摩擦帯電列はトナーの正極性を基準にして従動ローラ７表面を形成するニッケルの下位に位置する。

次に、上記構成により、中間転写ベルト１７裏面に付着した異物の従動ローラ７表面への固着が抑制される機構について説明する。繰り返し転写すると、摺動による削りカスや現像器や転写ベルト表面に付着した飛散トナー等の異物が従動ローラ７表面に付着するとともに、中間転写ベルト１７裏面にもトナー等の異物が付着して、従動ローラ７では、その回転につれて中間転写ベルト１７裏面の異物が従動ローラ７表面に移る。しかし転写時に従動ローラ７表面とブラシ２１が常に擦りあわされて、従動ローラ７表面とブラシ２１とが帯電して、ブラシ２１の摩擦帯電列の位置関係がトナーの正極性を基準にして従動ローラ７表面より下位に位置しているので、ブラシ２１が負極に帯電するために、従動ローラ７表面に付着したトナー等の異物がブラシ２１に移動して、中間転写ベルト１７及び従動ローラ７のトナー等の異物を清掃することができる。

尚、上記実施形態において、ブラシ２１を従動ローラ７表面に接触させて従動ローラ７表面を清掃しているが、これに替えてニッケルメッキを形成した駆動ローラ９またはテンションローラ６の各表面にブラシ２１を接触させて、駆動ローラ９またはテンションローラ６を清掃しても良い。また、ローラ表面のニッケルメッキに替えて、銅、亜鉛等の摩擦帯電列がブラシ２１のポリエステルより上位に位置する材料をローラ表面に形成しても良い。

また、上記実施形態において、負極性のトナーを用いる場合には、例えばブラシ２１をナイロンで形成し、ローラ表面をニッケルメッキで形成して、トナーの負極性を基準にして、ブラシ２１の摩擦帯電列をローラ表面より下位に位置させて、ブラシ２１を正極性に帯電させれば良い。

また、上記実施形態において、ブラシ２１に替えて、ブレードをローラ表面に接触させても良い。

上記実施形態によれば、感光体ドラム１６ａ〜１６ｄのトナー像が複数の回転自在なローラ６、７、９に張架支持された中間転写ベルト１７に一次転写され、中間転写ベルト１７上に保持されたトナー像を用紙Ｐに一括して二次転写する。中間転写ベルト１７を張架する従動ローラ７の表面に接触するブラシ２１がトナーの極性を基準にして従動ローラ７表面より下位の摩擦帯電列に位置しているので、従動ローラ７との擦り合わせにより、従動ローラ７表面に付着していたトナー等の異物がトナーの逆極性に帯電したブラシ２１に移動するために、繰り返し転写しても従動ローラ７表面の固着物による中間転写ベルト１７裏面のキズの発生を抑制して、転写時の密着不良を防いで良好な画像を形成することができる。

中間転写ベルト１７を張架する従動ローラ７の表面に接触するブラシ２１が１０⁵Ωｃｍ以上の体積抵抗率を有しているので、従動ローラ７との擦り合わせによりブラシ２１が強く帯電して、従動ローラ７表面に付着していたトナー等の異物がトナーの逆極性に帯電したブラシ２１に移動するために、繰り返し転写しても従動ローラ７表面の固着物による中間転写ベルト１７裏面のキズの発生を一層抑制して、転写時の密着不良を防いで良好な画像を形成することができる。

また上記実施形態によれば、ローラ清掃部材がブラシ２１であるので、回転するローラ表面にブラシ２１が軽く接触するだけでローラ表面の異物を取り除くために、清掃部材の耐久性が向上し、またローラの回転トルクを小さくすることができ、特に中間転写ベルト１７を駆動させる駆動ローラ９表面を清掃するときは、駆動ローラ９の駆動源への負荷を小さくにすることができる。

以下、本発明の実施形態の実施例１〜２と比較例１〜４を表１に示す。

表１における試験方法については、トナーの帯電量が＋３０μＣ／ｇであり、従動ローラ７の表面にニッケルメッキを形成し、ブラシ２１は、密度が１２０ＫＦ／ｉｎｃｈ²、毛長さが４．５ｍｍ、繊度が６デニール、及び従動ローラ７表面と１ｍｍのニップを形成して、ブラシ２１の原糸抵抗と材質を変えた各実施例及び比較例において、ハーフトーン（グレー）原稿を３０万回印刷した。３０万回の繰り返し試験後に、異物による画像上の白抜けの有無を調べ、白抜けがなければ○（画像キズ無し）とし、白抜けがあれば×（画像キズ有り）として評価した。この試験結果から、ブラシ２１の体積低効率が１０⁵Ωｃｍ以上であり、材質がポリエステルである実施例１及び２では、画像キズが発生しなかった。比較例１及び２では、ブラシ２１の体積抵抗率が１０⁵Ωｃｍ未満であり、ブラシ２１の十分な帯電が得られないために、異物が従動ローラ７に残存して繰り返し転写すると固着して、画像キズを発生させた。また比較例３及び４では、ブラシ２１がナイロンで形成され、トナーの正極性を基準としてブラシ２１の摩擦帯電列が従動ローラ７表面より上位に位置するために、異物が従動ローラ７に残存して、画像キズを発生させた。

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられる転写装置に利用することができる。

は、本発明の実施形態である画像形成装置の全体構成を示す概略図である。は、本発明の実施形態であるローラにローラ表面を清掃する清掃部材を設けた構成を示す説明図である。

符号の説明

１画像形成装置
３給紙カセット
４用紙搬送部
５２次転写ローラ
６テンションローラ
７従動ローラ
８クリーニングローラ
９駆動ローラ
１０ａ〜１０ｄ１次転写ローラ
１１ａ〜１１ｄ現像器
１２ａ〜１２ｄ光学露光器
１３ａ〜１３ｄ帯電器
１４ａ〜１４ｄ除電器
１６ａ〜１６ｄ感光体ドラム（像担持体）
１７中間転写ベルト
１８定着器
１９ａ、１９ｂ排出ローラ
２１ブラシ（ローラ清掃部材）
Ｐ用紙

Claims

画像データに対応して形成された静電潜像にトナーが付着してトナー像が形成される像担持体と、複数の回転自在なローラに張架支持されるベルト部材からなり、前記像担持体に対向配置される中間転写ベルトと、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに順次転写する一次転写部材と、前記中間転写ベルト上に保持されたトナー像を記録媒体に一括転写する二次転写部材と、前記ローラの表面に接触するローラ清掃部材とを備える画像形成装置において、
前記ローラは、該表面にニッケルメッキを形成されてなり、
前記ローラ清掃部材は、前記トナーの極性を基準にして前記ローラ表面より下位の摩擦帯電列に位置し、１０ ⁵ Ωｃｍ以上の体積抵抗率を有するポリエステルからなることを特徴とする画像形成装置。
前記ローラ清掃部材は、ブラシ形状であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。