JP2007264256A - 転写ベルトユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写ベルトを適正な条件で設置することにより、カール癖、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができる転写ベルトユニット、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 中間転写ベルト１５が、ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下の条件を満たし、二次転写バイアスローラ２５の硬度がアスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下、中間転写ベルト１５の複数の張架ローラの外径を６［ｍｍ］以上に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、転写ベルトを有する転写ベルトユニット、並びにこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真法を用いた画像形成装置としては、像担持体である感光体上に形成されたトナー像を、無端ベルト状の転写ベルトに一次転写し、転写されたトナー像を転写ベルトの無端移動により搬送し、記録体に二次転写する画像形成装置がある。
この種の画像形成装置では、転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録体に精度よく二次転写するために、転写ベルトに張力を印加して張った状態で無端移動させる必要がある。しかし、転写ベルトに常に張力を印加していると、装置停止時に小さな曲率となった部分では、カール癖と呼ばれる定着ベルトの変形が生じることがあった。

特許文献１には、装置駆動時には転写ベルトに適切な張力を印加し、装置停止時には転写ベルトに印加する張力を緩める機構を備えた装置が記載されている。このように、装置停止時に張力を緩めることで、装置停止時に小さな曲率となった部分で生じるカール癖の発生を防止することができる。

特開昭６１−１３０９７２号公報

しかしながら、装置駆動時には適切な張力を印加し、装置停止時には張力を緩めるようにするには自動的に張力を調節する機構が必要となり、装置の複雑化に繋がるとともに、コストアップを招く要因となる。
上記カール癖は転写ベルトの材料の引張弾性応力が高いほど発生しやすく、引張弾性応力が従来よりも低い材料を用いることにより、張力を調節する機構を設けることなく、カール癖の発生を抑制することができることが本発明者らの鋭意研究により明らかになった。
しかしながら、転写ベルトとして従来よりも引張弾性応力が低い材料を用いると、その設定によっては、ベルトの端部割れが生じたり、ベルトの波打ちが生じたりする問題が生じた。なお、ベルトの端部割れとは複数の張架ローラの少なくとも一つがその軸方向端部に備えるベルトの軸方向の移動を規制する規制部材に、転写ベルトの幅方向の端部が接触することで、転写ベルトの端部が割れることをいう。また、ベルトの波打ちとは、規制部材にベルトの端部が接触し、変形することにより、接触した箇所に対して転写ベルトの無端移動方向下流側が波打った状態となることをいう。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転写ベルトを適正な条件で設置することにより、カール癖、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができる転写ベルトユニット、及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体からトナー像を転写され、該トナー像を転写材に転写する無端状の転写ベルトと、該転写ベルト上の該トナー像を該転写材に転写する二次転写部で該転写ベルトと対向しニップを形成する二次転写ローラと、該転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、該複数の張架ローラの少なくとも一つに回転駆動を伝達する駆動手段とを有し、該複数の張架ローラの少なくとも一つの軸方向の端部に、該転写ベルトの該軸方向の移動を規制する規制部材を備える転写ベルトユニットにおいて、該転写ベルトについて、ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下であり、該二次転写ローラの硬度がアスカーＣ硬度アスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下であり、且つ、該複数の張架ローラの外径が６［ｍｍ］以上であることを特徴とするものである。
ただし、ベルト張力は、転写ベルトの無端移動方向にかかる張力［Ｎ］を、無端移動方向に対して直角な方向の転写ベルトの長さであるベルト幅［ｍ］で除した値である。
また、請求項２の発明は、請求項１の転写ベルトユニットにおいて、上記転写ベルトが、サーモプラスチックエラストマーからなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の転写ベルトユニットにおいて、上記複数の張架ローラの少なくとも一つが金属ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の転写ベルトユニットにおいて、上記像担持体と上記転写ベルトを挟んで対抗し一次転写部を形成する一次転写ローラを有し、該１次転写ローラは上記像担持体に対してオフセット配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の転写ベルトユニットにおいて、上記一次転写ローラは金属ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、複数の像担持体と、該像担持体上に画像を書き込む書き込み手段と、該像担持体上の画像をトナー像化する現像手段とをそれぞれ備える画像形成部と、該複数の像担持体のそれぞれと対向する複数の一次転写部でトナー像をその表面に転写され、転写材と対向する二次転写部でその表面のトナー像を該転写材に転写する転写ベルトを備える転写ベルトユニットとを有する画像形成装置において、該転写ベルトユニットとして、請求項１、２、３、４または５に記載の転写ベルトユニットを備えることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、複数の像担持体と、該像担持体上に画像を書き込む書き込み手段と、該像担持体上の画像をトナー像化する現像手段とをそれぞれ備える画像形成部と、該複数の像担持体のそれぞれと対向する複数の一次転写部でトナー像をその表面に転写され、転写材と対向する二次転写部でその表面のトナー像を該転写材に転写する無端状の転写ベルトと、該二次転写部で該転写ベルトと対向しニップを形成する二次転写ローラと、該転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、該複数の張架ローラの少なくとも一つに回転駆動を伝達する駆動手段とを有し、該複数の張架ローラの少なくとも一つの軸方向の端部に、該転写ベルトの該軸方向の移動を規制する規制部材を備える画像形成装置において、該転写ベルトについて、ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下であり、該二次転写ローラの硬度がアスカーＣ硬度アスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下であり、且つ、該複数の張架ローラの外径が６［ｍｍ］以上であることを特徴とするものである。
ただし、ベルト張力は、転写ベルトの無端移動方向にかかる張力［Ｎ］を、無端移動方向に対して直角な方向の転写ベルトの長さであるベルト幅［ｍ］で除した値である。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記転写ベルトが、サーモプラスチックエラストマーからなることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の画像形成装置において、上記複数の張架ローラの少なくとも一つが金属ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７、８又は９の画像形成装置において、上記像担持体と上記転写ベルトを挟んで対抗し一次転写部を形成する一次転写ローラを有し、該１次転写ローラは上記像担持体に対してオフセット配置されていることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記一次転写ローラは金属ローラであることを特徴とするものである。

上記請求項１乃至６の転写ベルトユニットにおいては、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、転写ベルトの設定が上記請求項１に記載の範囲から外れると、ベルトの端部割れ、またはベルトの波打ちが発生することが分かった。
よって、転写ベルトを設置する条件を上記請求項１に記載の範囲に設定することで、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができる。また、表２を用いて後述する本発明者らの実験の結果、上記請求項１の範囲に設定すると、カール癖の発生も抑制することができることが分かった。
また、上記請求項７乃至１１の画像形成装置においては、表１を用いて後述する本発明者らの実験の結果、転写ベルトの設定が上記請求項７に記載の範囲から外れると、ベルトの端部割れ、またはベルトの波打ちが発生することが分かった。
よって、転写ベルトを設置する条件を上記請求項７に記載の範囲に設定することで、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができる。また、表２を用いて後述する本発明者らの実験の結果、上記請求項７の範囲に設定すると、カール癖の発生も抑制することができることが分かった。

請求項１乃至１１の発明によれば、転写ベルトを適正な条件で設置することにより、カール癖、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができるという優れた効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１００の一例を示す概略構成図である。プリンタ１００は、４つの像担持体としての感光体ドラムを備えた中間転写方式で電子写真方式のタンデム型画像形成装置である。

プリンタ１００は、中間転写ベルト１５の鉛直方向上方に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、現像装置内のトナーが無くなったり、プロセスカートリッジ１０を構成する部品の寿命が到達したりした際に交換される。これらプロセスカートリッジ１０は、感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。ここで、符号の添え字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、黒を示すものである。これらの感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、その回転軸が水平方向であって装置前後方向（図１紙面法線方向）に向くように配置されており、各回転軸が同一水平面上に位置するようにかつ互いに平行となるように配置されている。本実施形態では、各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、φ２４［ｍｍ］の円筒形で図中矢印方向に周速１２０［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動するように設定されている。

各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周囲には、それぞれ、その表面を一様に帯電するための帯電手段としての帯電器２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。帯電器２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体ドラム表面に連れ回り回転する帯電ローラを接触させて帯電する接触方式の帯電手段であるが、帯電チャージャを用いた非接触式の帯電手段を用いてもよい。本実施形態では、図示しない高圧電源により帯電器２Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＫへＤＣバイアスまたは、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスを印加し、各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面電位が一様に−５００［Ｖ］となるように帯電する。

また、感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向上方には、潜像形成手段としての図示しない露光装置が設けられている。この露光装置は、各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して画像情報に応じた光３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを照射して、各感光体ドラム上にそれぞれの色ごとの静電潜像を形成する。この露光装置としては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナなどを用いることができる。

プロセスカートリッジ１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの鉛直方向下方には、無端状の転写ベルトである中間転写ベルト１５を備えた転写ベルトユニットである転写ユニット３０が配設されている。転写ユニット３０は、中間転写ベルト１５の他に、テンションローラ２０、４つの一次転写ローラとしての一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、二次転写対向ローラ２１、ベルトクリーニング装置３３などを備えている。この転写ユニット３０は、プリンタ１００本体に対して着脱可能に構成されており、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

また、各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周囲には、それぞれ、その表面に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像器４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。各現像器４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像剤担持体としての現像ローラに、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスを印加することにより、その現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーを感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の静電潜像に移動させ、その静電潜像にトナーを付着させる。これにより、感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に静電潜像に対応したトナー像が形成される。現像器には、使用初期時において一成分現像剤が１８０［ｇ］が収容されている。

上記現像器４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによってそれぞれ現像された各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上の各色トナー像は、中間転写体たる中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように一次転写される。中間転写ベルト１５は、二次転写手段を構成する二次転写対向ローラ２１、一次転写手段を構成する一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、テンションローラ２０等の複数の張架ローラに掛け渡されている。本実施形態では、図示しない駆動手段としての駆動源からの回転駆動力が二次転写対向ローラ２１に伝達され、二次転写対向ローラ２１が回転駆動することにより中間転写ベルト１５が図中矢印方向に無端移動する。すなわち、本実施形態では、二次転写対向ローラ２１が中間転写ベルト１５の駆動ローラとなっている。もちろん、他の張架ローラを駆動ローラとしてもよい。また、ベルトクリーニング装置３３と対向するベルトクリーニング対向ローラ１６も備えている。なお、中間転写ベルト１５を張架している各ローラは、図示しない転写ユニット３０の側板によってその軸方向両端を支持されている。
駆動ローラである二次転写対向ローラ２１としては、ポリウレタンゴム（肉厚０．３〜１［ｍｍ］）、薄層コーティングローラ（肉厚０．０３〜０．１［ｍｍ］）等が使用可能である。本実施形態では温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０．０５［ｍｍ］、φ２０［ｍｍ］）を使用した。

図２は、転写ユニット３０のテンションローラ２０近傍の拡大図である。テンションローラ２０はφ２０［ｍｍ］のアルミニウム製のパイプ形状であり、その両端にはφ２４［ｍｍ］のカラー２０ａが圧入されている。カラー２０ａは、テンションローラ２０の軸方向に中間転写ベルト１５が移動し、中間転写ベルト１５の蛇行を防止することを防止する規制部材である。
なお、本実施形態では規制部材をテンションローラ２０にのみ設けているが、二次転写対向ローラ２１や他の張架ローラに設けても良い。

中間転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させた樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることができる。本実施形態では、ベルト引張弾性率１０００〜２０００［ＭＰａ］（引張弾性率：ＩＳＯ Ｒ１１８４−１９７０に準拠して測定。試験片：幅１５［ｍｍ］、長さ１５０［ｍｍ］、引張速度：１［ｍｍ／ｍｉｎ］、つかみ具間距離：１００［ｍｍ］）のＴＰＥにカーボンブラックを添加した単層構造の構成で厚さ１００〜２００［μｍ］、ベルト幅２３０［ｍｍ］のベルトを用いた。
また、中間転写ベルト１５の抵抗として、２３［℃］５０［％ＲＨ］の環境にて体積抵抗率１０^８〜１０^１１［Ω・ｃｍ］、表面抵抗率１０^８〜１０^１１［Ω／□］（共に三菱化学社製ＨｉｒｅｓｔａＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０にて測定、印加電圧５００［Ｖ］、印加時間１０［秒］）の範囲であることが望ましい。中間転写ベルト１５の体積抵抗率及び表面抵抗率がこれらの範囲を上回ると、転写バイアスを高くする必要が生じるため、電源コストの増大を招く。また、中間転写ベルト１５が帯電するため、作像順の下流側へ行くほど、設定電圧値を高くするなどの処置が必要となるため、一次転写部材に電圧を印加する供給電源として、単独の供給電源を使用することが困難となる。これらは、転写バイアスを受けることにより中間転写ベルト１５の帯電電位が高くなり、かつ、自己放電が困難になるためであり、対策には中間転写ベルト１５を除電するための除電機構が必要となり、コスト増大につながる。一方、体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を下回ると、中間転写ベルト１５の帯電電位の減衰が速くなるため、自己放電による除電には有利となるが、転写時に流れる転写電流が面方向に流れやすくなるのでトナーの飛び散りが発生してしまう。したがって、中間転写ベルト１５の体積抵抗率及び表面抵抗率は上述した範囲内であるのが好ましい。
中間転写ベルト１５の材料としてＴＰＥを用いることにより、上記のベルト引張弾性率の範囲を満たしつつ、電気抵抗について表面抵抗率と体積抵抗率とのバランスを調節しやすいという利点がある。表面的効率と体積低効率とを所望のバランスに調節できることにより、良好な転写を行うことができ、この調節が比較的容易であることにより、低コスト化を図ることができる。

感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと中間転写ベルト１５を挟んで対抗する一次転写部材としては、導電ブレードや導電スポンジローラ、金属ローラ等が使用可能である。本実施形態ではφ８［ｍｍ］の金属ローラからなる一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを用いた。また、一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト１５の移動方向に８［ｍｍ］、垂直上方向に１［ｍｍ］、オフセット配置させた。一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに図示しない一次転写電源により所定の一次転写バイアス＋５００〜＋１０００［Ｖ］を共通に印加させることで中間転写ベルト１５と感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間で転写電界を形成し、感光体上のトナー画像を中間転写ベルト１５に静電的に転移させる。

また、各感光体ドラム１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの周囲には、それぞれ、一次転写後の感光体ドラム上に残留した転写残トナーを除去するための像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが設けられている。感光体クリーニング装置８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、除去部材たるクリーニングブレード６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと感光体廃トナー回収部７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。クリーニングブレード６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、感光体表面に当接し、感光体ドラム表面上の転写残トナーを掻き取って除去する。クリーニングブレード６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋによって除去された転写残トナーは、感光体廃トナー回収部７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに回収される。

上記中間転写ベルト１５上に転写されたトナー像は、二次転写対向ローラ２１に巻き付いたベルト部分と二次転写ローラである二次転写バイアスローラ２５との間の二次転写領域で、この領域に搬送されてくる記録体である転写紙２２上に二次転写される。二次転写バイアスローラ２５に図示しない高圧電源により所定の二次転写バイアスを印加させることで中間転写ベルト１５上のトナー画像を記録材上に静電的に転移させる。
二次転写バイアスローラ２５は、ＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０⁶〜１０^１０［Ω］の抵抗値となるように調製されたウレタン等の弾性層を被覆することで構成されている。その材料としては、イオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いることができる。本実施形態ではφ２０［ｍｍ］、アスカーＣ硬度３５〜５０［°］の発泡ローラとしてのウレタンローラを用いた。

二次転写バイアスローラ２５の抵抗値が上記範囲を上回ると、転写電流が流れにくくなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、このような高電圧を印加する必要が生じる結果、二次転写ニップ前後の空隙にて放電が生じ、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。これは低温低湿環境（例えば１０［℃］、１５％ＲＨ）で顕著である。
一方、二次転写バイアスローラ２５の抵抗値が上記範囲を下回ると、同一画像上に存在する複数色のトナー像が重なった画像部分と単色の画像部分との間で良好な転写性を両立できなくなる。これは、二次転写バイアスローラ２５の抵抗値が低いため、二次転写バイアスを単色の画像部分について最適な転写電流が得られる比較的低い電圧に設定すると、複数色の画像部分については十分な転写電流が得られず、逆に、二次転写バイアスを複数色の画像部分について最適な転写電流が得られる比較的高い電圧に設定すると、単色の画像部分については過剰な転写電流が流れて転写効率の低減を招くからである。
なお、二次転写バイアスローラ２５の抵抗値は、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ２５を設置し、芯金両端部に片側４．９［Ｎ］（両側で合計９．８［Ｎ］）の荷重を掛けた状態にて、芯金と金属製板との間に１０００［Ｖ］の電圧を印加した時に流れる電流値から算出したものである。

転写紙２２は給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４によって、中間転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の二次転写バイアスを印加することで中間転写ベルト１５上のトナー画像が転写紙２２に転移する。転写紙２２は二次転写対向ローラ２１の曲率によって中間転写ベルト１５から分離され、転写紙２２に転写されたトナー画像は定着手段である定着装置２６によって定着されたあと排紙される。

また、中間転写ベルト１５を挟んでベルトクリーニング対向ローラ１６と対向する位置には、二次転写後の中間転写ベルト１５上に残留した転写残トナーを除去するための中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置３３が設けられている。ベルトクリーニング装置３３は、除去部材としてのクリーニングブレード３１と転写ベルト廃トナー回収部３２とを備えている。クリーニングブレード３１は、中間転写ベルト１５の表面に当接し、中間転写ベルト１５表面上の転写残トナーを掻き取って除去する。クリーニングブレード３１によって除去された転写残トナーは、転写ベルト廃トナー回収部３２に回収され、図示しないトナー搬送路を通って廃トナー収容部３４に搬送され、収容される。

また、本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、前述のような４色重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードが操作部にて指定可能である。

さらに、本実施形態で転写紙２２の種類によって定着時のプロセス速度を変更するようにした。具体的には坪量１００［ｇ／ｍ^２］紙以上の転写紙２２を用いる場合にはプロセス速度を半速となるようにしている。これにより、定着装置２６の定着ローラ対５８によって構成される定着ニップを転写紙２２が通常プロセス速度の２倍の時間を掛けて通過することで、トナー画像の定着性を確保できるようにした。

また、本実施形態の転写ユニット３０は、中間転写ベルト１５、テンションローラ２０、一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、二次転写対向ローラ２１、ベルトクリーニング装置３３などを一体的に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱可能な構成であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。転写ユニット３０としては、二次転写バイアスローラ２５も一体的に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱可能な構成であってもよい。

〔実験〕
実験として、上述したような転写ベルトユニットおよびこれを備えた画像形成装置にて、ベルト厚さ、ベルト張力、ベルト引張弾性率、一次転写ローラ径、クリーニング対向ローラ径、二次転写バイアスローラ硬度を変更し、下記の評価を行った。

＜駆動試験＞
まず、駆動試験として、転写ベルトユニットを１２０［ｍｍ／ｓ］のプロセススピードにて連続駆動させ、ベルトの端部割れ、ベルトの波打ちの発生の有無を評価した。
ベルトの端部割れの不良は目視にて確認されるベルト端部における１［ｍｍ］以上の亀裂、波打ちは目視にて確認されるベルト端部から３０［ｍｍ］付近の位置における１［ｍｍ］以上のベルト表面凹凸と定義する。なお一次転写ローラ、ベルトクリーニング対向ローラは図１のごとく巻き付け角が浅く、ローラ外径が駆動試験結果に大きく影響しないことは自明であることから、共にφ８［ｍｍ］の金属ローラを使用した。
駆動試験の結果を表１に示す。

表１において、駆動５０［時間］以内における不良を「××」、５０〜１５０［時間］における不良を「×」、１５０〜３００［時間］における不良を「△」、３００［時間］にて不良なき場合を「○」、駆動評価中断による未評価を「−」とした。

表１の実施例１、実施例２、実施例３、比較例１及び比較例２より、ベルト厚さが厚いほど波打ちが生じやすく、逆にベルト厚さが薄いほど端部割れが生じ易いことが分かる。これは、同じ張力が印加されている状態であれば、ベルト厚さが厚いほど、ベルトの単位体積当りに働く張力は小さくなり、薄いほどベルトの単位体積当りに働く張力は大きくなる。ベルト厚さが厚く、単位体積当りに働く張力が小さい状態であると、ベルトは比較的緩んだ状態で変形し易くなっており、規制部材と接触したときに変形し浪打ちを発生させ易くすると考えられる。一方、ベルト厚さが薄く、単位体積当りに働く張力が大きい場合は、ベルトは比較的張り詰めた状態で変形しにくくなっており、力が加わると弾性変形しにくく脆い状態となっているので、規制部材と接触したときに端部割れを発生させ易くすると考えられる。

表１の実施例１、実施例４、実施例５、比較例３、及び比較例４より、ベルト張力が小さいほど波打ちが生じやすく、逆にベルト張力が小さいほど端部割れが生じ易いことが分かる。これは、ベルト張力が小さいと、ベルトは比較的緩んだ状態で変形し易くなっており、規制部材と接触したときに変形し浪打ちを発生させ易くすると考えられる。一方、ベルト張力が大きいと、ベルトは比較的張り詰めた状態で変形しにくくなっており、力が加わると弾性変形しにくく脆い状態となっているので、規制部材と接触したときに端部割れを発生させ易くすると考えられる。

表１の実施例１、実施例６、実施例７、比較例５、及び比較例６より、ベルト引張弾性率が小さいほど波打ちが生じやすく、逆にベルト引張弾性率が大きいほど端部割れが生じやすい事がわかる。これは、ベルト引張弾性率が小さいと変形し易いため、規制部材と接触したときに変形し浪打ちを発生させ易くすると考えられる。一方、ベルト引張弾性率が大きいと弾性変形しにくく、脆い状態であるので、規制部材と接触したときに端部割れを発生させ易くすると考えられる。

＜保管試験＞
次に保管試験として、画像形成装置を４５［℃］９０［％ＲＨ］の環境下に二週間放置した後、２３［℃］５０［％ＲＨ］で６００［ｄｐｉ］にて単色ハーフトーン画像を印字出力し、カール癖（横スジ）について評価をおこなった。なお、保管試験では実験簡略化のため、転写ベルトとして上記駆動試験で、「割れ」、「波打ち」ともに良好な実験結果を得た、ベルト厚さ１５０［μｍ］、ベルト引張弾性率１５００［ＭＰａ］のものを用いた。
保管試験の結果を表２に示す。

表２において、目視にて、画像でスジが確認されるものを「×」、転写ベルト上でカール癖が目視確認されるが画像上スジなきものを「△」、画像上も転写ベルト上もスジが確認されないものを「○」とした。

表２の実施例１、実施例４、実施例５及び比較例７より、張力が大きいほど、カール癖が生じ易いことが確認できる。
また、表２の実施例１、及び実施例８より、ローラ径が小さいほど、カール癖が生じ易いことが確認できる。
表２の実施例９、実施例１０、比較例８及び比較例９より、二次転写バイアスローラの硬度が高すぎても、低すぎても画像上に横スジが生じることが確認できる。二次転写バイアスローラが高硬度であるとローラとベルトとの接触性が低下し、二次転写ニップ形成が不安定となり画像が乱れる。さらに、比較例９では転写ベルトのカール癖を敏感に拾ってしまい、転写ベルトのカール癖に起因する横スジ画像となる。また、二次転写バイアスローラが低硬度であると二次転写バイアスローラ自体が放置により変形してしまい、二次転写バイアスローラの変形に起因する横スジ画像となる。

上述の実験より、転写ベルト厚さが１００〜２００［μｍ］、ベルト張力が８０〜１８０［Ｎ／ｍ］、ベルト引張弾性率が線〜２０００［ＭＰａ］とし、かつベルトに接触する全てのローラのベルト接触部における外径を６［ｍｍ］以上とし、二次転写バイアスローラ２５の硬度をアスカーＣ硬度で３５〜５０［°］とすることで、ベルトのカール癖、ベルトの端部割れ、ベルトの波打ちの全てを防止することができることが分かった。
よって、中間転写ベルト１５と二次転写バイアスローラ２５とを上記範囲に設定することにより信頼性の高い画像形成装置としてのプリンタ１００を提供することができる。
また、転写ユニット３０が二次転写バイアスローラ２５も一体的に支持する構成では、中間転写ベルト１５と二次転写バイアスローラ２５とを上記範囲に設定することにより信頼性の高い転写ベルトユニットとしての転写ユニット３０を提供することができる。

以上、本実施形態によれば、中間転写ベルト１５について、ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下の条件を満たし、二次転写バイアスローラ２５の硬度がアスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下、中間転写ベルト１５の複数の張架ローラの外径を６［ｍｍ］以上に設定することにより、カール癖、ベルトの端部割れ、及びベルトの波打ちの発生を抑制することができる。これにより、信頼性の高い画像形成装置としてのプリンタ１００を実現することができる。
また、転写ユニット３０が二次転写バイアスローラ２５も一体的に支持する構成では、信頼性の高い転写ベルトユニットとしての転写ユニット３０を実現することができる。
また、中間転写ベルト１５の材料として、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマー）を用いることにより、上述のベルト引張弾性率を満たす、中間転写ベルト１５を安価に実現することができる。
また、複数の張架ローラのうちの一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとして、金属ローラを用いることにより、樹脂層を備えたローラを用いるものに比べて低コスト化を図ることができる。
また、二次転写ローラである二次転写バイアスローラ２５として、硬度アスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下の発泡ローラであるウレタンローラを用いることにより、画像形成に適した二次転写ニップを形成することができ、良好な画像を形成することができる。
また、一次転写バイアスローラ５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは感光体ドラム１に対してオフセット配置されていることにより、一次転写ニップを安定形成することができ、良好な一次転写を行うことができるため、良好な画質を得ることができる。
また、画像形成装置であるプリンタ１００の転写ベルトユニットとして、二次転写バイアスローラ２５を備えた転写ユニット３０を用いることにより、信頼性が高い画像形成装置を実現することができる。

実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。 転写ユニットのテンションローラ近傍の概略拡大図。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体ドラム
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 帯電器
４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 現像器
５Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 一次転写バイアスローラ
６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ クリーニングブレード
７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体廃トナー回収部
８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ 感光体クリーニング装置
１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ プロセスカートリッジ
１５ 中間転写ベルト
１６ ベルトクリーニング対向ローラ
２０ テンションローラ
２０ａ カラー
２１ 二次転写対向ローラ
２２ 転写紙
２３ 給紙搬送ローラ
２４ レジストローラ対
２５ 二次転写バイアスローラ
２６ 定着装置
３０ 転写ユニット
３１ クリーニングブレード
３２ 転写ベルト廃トナー回収部
３３ ベルトクリーニング装置
３４ 廃トナー収容部
１００ プリンタ

Claims (11)

1. 像担持体からトナー像を転写され、該トナー像を転写材に転写する無端状の転写ベルトと、
   該転写ベルト上の該トナー像を該転写材に転写する二次転写部で該転写ベルトと対向しニップを形成する二次転写ローラと、
   該転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、
   該複数の張架ローラの少なくとも一つに回転駆動を伝達する駆動手段とを有し、
   該複数の張架ローラの少なくとも一つの軸方向の端部に、該転写ベルトの該軸方向の移動を規制する規制部材を備える転写ベルトユニットにおいて、
   該転写ベルトについて、
   ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、
   ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、
   ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下であり、
   該二次転写ローラの硬度がアスカーＣ硬度アスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下であり、
   且つ、該複数の張架ローラの外径が６［ｍｍ］以上であることを特徴とする転写ベルトユニット。
   ただし、ベルト張力は、転写ベルトの無端移動方向にかかる張力［Ｎ］を、無端移動方向に対して直角な方向の転写ベルトの長さであるベルト幅［ｍ］で除した値である。
2. 請求項１の転写ベルトユニットにおいて、
   上記転写ベルトが、サーモプラスチックエラストマーからなることを特徴とする転写ベルトユニット。
3. 請求項１または２の転写ベルトユニットにおいて、
   上記複数の張架ローラの少なくとも一つが金属ローラであることを特徴とする転写ベルトユニット。
4. 請求項１、２又は３の転写ベルトユニットにおいて、
   上記像担持体と上記転写ベルトを挟んで対抗し一次転写部を形成する一次転写ローラを有し、
   該１次転写ローラは上記像担持体に対してオフセット配置されていることを特徴とする転写ベルトユニット。
5. 請求項４の転写ベルトユニットにおいて、
   上記一次転写ローラは金属ローラであることを特徴とする転写ベルトユニット。
6. 複数の像担持体と、該像担持体上に画像を書き込む書き込み手段と、該像担持体上の画像をトナー像化する現像手段とをそれぞれ備える画像形成部と、
   該複数の像担持体のそれぞれと対向する複数の一次転写部でトナー像をその表面に転写され、転写材と対向する二次転写部でその表面のトナー像を該転写材に転写する転写ベルトを備える転写ベルトユニットとを有する画像形成装置において、
   該転写ベルトユニットとして、請求項１、２、３、４または５に記載の転写ベルトユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 複数の像担持体と、該像担持体上に画像を書き込む書き込み手段と、該像担持体上の画像をトナー像化する現像手段とをそれぞれ備える画像形成部と、
   該複数の像担持体のそれぞれと対向する複数の一次転写部でトナー像をその表面に転写され、転写材と対向する二次転写部でその表面のトナー像を該転写材に転写する無端状の転写ベルトと、
   該二次転写部で該転写ベルトと対向しニップを形成する二次転写ローラと、
   該転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、
   該複数の張架ローラの少なくとも一つに回転駆動を伝達する駆動手段とを有し、
   該複数の張架ローラの少なくとも一つの軸方向の端部に、該転写ベルトの該軸方向の移動を規制する規制部材を備える画像形成装置において、
   該転写ベルトについて、
   ベルト厚さが１００［μｍ］以上、２００［μｍ］以下、
   ベルト張力が８０［Ｎ／ｍ］以上、１８０［Ｎ／ｍ］以下、
   ベルト引張弾性率が１０００［ＭＰａ］以上、２０００［ＭＰａ］以下であり、
   該二次転写ローラの硬度がアスカーＣ硬度アスカーＣ硬度で３５［°］以上、５０［°］以下であり、
   且つ、該複数の張架ローラの外径が６［ｍｍ］以上であることを特徴とする画像形成装置。
   ただし、ベルト張力は、転写ベルトの無端移動方向にかかる張力［Ｎ］を、無端移動方向に対して直角な方向の転写ベルトの長さであるベルト幅［ｍ］で除した値である。
8. 請求項７の画像形成装置において、
   上記転写ベルトが、サーモプラスチックエラストマーからなることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７または８の画像形成装置において、
   上記複数の張架ローラの少なくとも一つが金属ローラであることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項７、８又は９の画像形成装置において、
    上記像担持体と上記転写ベルトを挟んで対抗し一次転写部を形成する一次転写ローラを有し、
    該１次転写ローラは上記像担持体に対してオフセット配置されていることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    上記一次転写ローラは金属ローラであることを特徴とする画像形成装置。

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