JP2008268452A

JP2008268452A - 画像形成装置

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Publication number: JP2008268452A
Application number: JP2007109846A
Authority: JP
Inventors: Akio Taguchi; 明生田口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】中間転写ベルト５１と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの離間距離が小さくても、中間転写ベルト５１の平均的な張力状態を大きく高めることなく、中間転写ベルト５１の振幅を抑制できる画像形成装置１００を提供する。
【解決手段】カム６５を回転させてフレーム６６を回動させることにより、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１が離間する。カム９０を回転させて張架ローラ５５を外側へ押し出すことにより、中間転写ベルト５１の張力を高める。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃを中間転写ベルト５１から離間させて実行されるブラック単色モードでは、フルカラーモードよりも中間転写ベルト５１の張力を高く設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、中間転写体又は記録材搬送体として無端状のベルト部材を搭載した画像形成装置、詳しくはベルト部材に対して一部の像担持体が離間可能な画像形成装置におけるベルト部材の張力制御に関する。

中間転写体又は記録材搬送体として無端状のベルト部材を搭載し、ベルト部材に沿って複数の像担持体を当接配置したタンデム方式のフルカラー画像形成装置が実用化されている。このような画像形成装置の一部の機種では、モノクロ画像を形成するブラック単色モードが設定されると、イエロー、マゼンタ、シアンの各トナー像を形成する像担持体をベルト部材から離間させる。離間させる理由は、画像形成に関与しない像担持体の不必要な接触磨耗と電力消費とを回避するためである。

特許文献１には、駆動ローラとテンションローラとに懸架された中間転写ベルトのテンションローラ側を回動させて、中間転写ベルトをイエロー、マゼンタ、シアンの感光ドラムから離間させる画像形成装置が示される。ここでは、感光ドラムから中間転写ベルトを離間させる動作に機構的に連動させてテンションローラを外側へ移動させることにより、中間転写ベルトの必要な張力を維持してたるみを防止している。

特開２００１−２４２６８０号公報

ベルト部材に複数の像担持体が当接しているとき、ベルト部材は、像担持体によって像担持体側への振動を規制されている。従って、複数の像担持体からベルト部材を離間させると、複数の像担持体による像担持体側への規制が解放されて、ベルト部材が像担持体側へ振動し易くなる。特に、ベルト部材から離間した複数の像担持体の間隔で、ベルト部材が複数の像担持体の反対側から支持されていない場合、ベルト部材は、表裏両面で振幅規制を受けることなく、大きな振幅で両持ち振動する可能性がある。そして、離間した像担持体の表面に間欠的に衝突して、像担持体の表面に損傷を与えたり、騒音を発生したりする可能性がある。

そこで、ベルト部材の予想される最大振幅でも像担持体への衝突が起きないように、ベルト部材と像担持体との離間距離を大きくすることが検討された。しかし、ベルト部材と像担持体との離間距離を大きくすると、離間のために移動する機構全体の逃げ空間や離間機構自体が大型化する。また、離間／当接の応答速度が低下して、速やかなモード切り替えができなくなる。

一方、離間させたベルト部材の振幅を抑制するために、ベルト部材の張力設定を常時高めることも検討された。しかし、ベルト部材の張力設定を高めると、ベルト部材を支持する回転体の軸や軸受けの負担が大きくなり機構寿命が短くなる。常時大きな張力をかけておくと樹脂材料のベルト部材は伸びてしまうため、材料上や寸法上の制約が増えてしまう。

特許文献１の画像形成装置は、テンションローラを外側へ移動させて中間転写ベルトの張力状態を当接時と同程度に確保するので、少なくとも中間転写ベルトのたるみは防止される。しかし、中間転写ベルトの張力が当接時を越えることはないため、離間によって像担持体による支持を喪失することによる中間転写ベルトの振幅増大は防止されない。

本発明は、ベルト部材と像担持体との離間距離が小さくても、ベルト部材の平均的な張力状態を大きく高めることなく、ベルト部材の振幅を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、それぞれトナー像を担持する第１及び第２の像担持体と、複数の回転体に支持されて張力を付与され、中間転写体又は記録材搬送体として循環する無端状のベルト部材と、前記ベルト部材と前記第２の像担持体とを離間させる離間手段とを備えるものである。また、制御的には、前記第１及び第２の像担持体を前記ベルト部材に当接させた状態で、前記第１及び第２の像担持体からトナー像を前記ベルト部材側へ転写させる第１モードと、前記離間手段によって前記第２の像担持体を離間させた状態で、前記第１の像担持体からトナー像を前記ベルト部材側へ転写させる第２モードとを有する。そして、前記ベルト部材の張力を設定する張力設定手段を有し、前記第２モードでは、前記張力設定手段によって、前記ベルト部材の張力が前記第１モードより高く設定される。

本発明の画像形成装置では、第２モードでベルト部材の張力を高めるので、離間によって第２の像担持体による支持が失われることによる振幅の増大を防止できる。そして、第１モードでベルト部材の張力を低くするので、振幅の抑制効果が大きいにもかかわらず、第１モードと第２モードとを通じたベルト部材の平均的な張力状態を大きく高めないで済む。振幅が抑制されるので、ベルト部材と第２の像担持体との離間距離が小さくても、衝突が減って磨耗や騒音が発生しにくい。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、ベルト部材と像担持体とを相対的に離間させるモードにおいて当接させるモードよりもベルト部材の張力を高く設定する。その限りにおいて、本発明は、以下の各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。

像担持体は、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像を担持するのみならず、淡色トナー、白色トナー、透明トナー等で現像されたトナー像を担持してもよい。ベルト部材にトナー像を転写する像担持体の数は４のみならず、当接するものを含めて２以上であればよい。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１に示される画像形成装置の構成や制御に関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成および動作の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１の直線区間にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを配列したタンデム型フルカラー複写機である。画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、それぞれ感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを中間転写ベルト５１に当接して、それぞれ形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト５１に重ねて一次転写する。

中間転写ベルト５１は、不図示の駆動モータに接続された駆動ローラ５２に駆動されて、矢印Ｒ２方向に循環する。中間転写ベルト５１は、一次転写されたトナー像を二次転写部Ｔ２へ搬送し、二次転写部Ｔ２では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が中間転写ベルト５１から記録材Ｐへ一括二次転写される。

記録材Ｐは、カセット８０からピックアップローラ８２によって取り出され、分離ローラ８１で１枚ずつに分離され、レジローラ８３によって中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送される。トナー像を二次転写されて二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは、定着器７へ受け渡されて加熱加圧を受け、表面にトナー像を定着されて画像形成装置１００の本体外部に排出される。

画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで使用するトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同様に構成される。従って、以下では、画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの区別を表す符号末尾のａ、ｂ、ｃ、ｄを除いて図示した図２を参照して詳細に説明する。

図２に示すように、感光ドラム１ａを中心にして、回転方向Ｒ１に沿って、帯電ローラ２、露光装置３、現像器４、一次転写ローラ５３、およびクリーニング装置６が配置される。第１実施形態では、負極性に帯電した感光ドラム１の表面電位を露光によって低下させ、負極性に帯電したトナーを露光部分に付着させる反転現像方式でトナー像を形成する。

感光ドラム１は、中心の支軸１３で回転自在に支持された円筒状の電子写真感光体であって、アルミニウム等の導電性基体１１の外周に光導電層１２を配置し、導電性基体１１が接地電位に接続されている。

帯電ローラ２は、中心の導電性の芯金２１で回転自在に支持されたスポンジ材料のゴムローラ部材であって、低抵抗導電層２２と中抵抗導電層２３とを形成してある。帯電ローラ２は、不図示の付勢手段によって感光ドラム１に向かって付勢され、感光ドラム１の表面に圧接して従動回転する。帯電ローラ２には、電源Ｄ４から負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を印加されて、感光ドラム１の表面を接触帯電させる。

露光装置３は、走査線の画像信号で変調したレーザービームを、多面体ミラーで走査して、回転する感光ドラム１の表面を走査露光して、帯電した感光ドラム１の表面に画像データに対応する静電像を形成する。

現像装置４は、感光ドラム１の表面と反対方向に回転する現像スリーブ４２に現像剤を担持させ、電源Ｄ３から負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を印加して感光ドラム１の静電像を現像する。現像剤は、補給室４７から補充されるトナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤であって、現像容器４１に配置された現像スクリュー４５および撹拌スクリュー４６で攪拌されて帯電する。帯電した現像剤は、固定配置されたマグネットローラ４３の磁界に応答して現像スリーブ４２の表面に穂立ちして規制ブレード４４によって層厚を調整される。

一次転写ローラ５３は、中間転写ベルト５１を介して感光ドラム１に圧接して、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間に転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ５３に電源Ｄ１から正極性の直流電圧を印加して転写部Ｔ１に転写電界が形成されると、転写電界に応答して、感光ドラム１の負極性のトナー像が中間転写ベルト５１に移動する。

クリーニング装置６は、クリーニングブレード６１を感光ドラム１に摺擦させて、転写部Ｔ１を通過して感光ドラム１に残留した転写残トナーを除去する。ドラムクリーナハウジング６３に回収された転写残トナーは、搬送スクリュー６２によって軸方向の一端に配置された不図示の廃トナー容器へ集められる。

図１に示すように、中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２、張架ローラ５５、二次転写内ローラ５６、上流側規制ローラ５８に掛け渡して支持される。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの反対側で、中間転写ベルト５１の内側面は、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、中間規制ローラ６７によっても支持される。中間転写ベルト５１、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、二次転写内ローラ５６、二次転写外ローラ５７、中間転写ベルトクリーナ５９等は、中間転写ユニット５として一体に着脱可能である。

中間転写ベルト５１は、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のような誘電体樹脂にカーボン粒子やイオン剤を分散させた材料を用いて無端状に形成される。

二次転写外ローラ５７は、中間転写ベルト５１を挟んで二次転写内ローラ５６に圧接して、二次転写外ローラ５７と中間転写ベルト５１との間に二次転写部Ｔ２を形成している。

二次転写内ローラ５６は、中間転写ベルト５１の内側面に圧接して従動回転し、二次転写外ローラ５７は、トルクリミッタを介して中間転写ベルト５１の表面と同一方向に回転駆動されている。二次転写内ローラ５６は接地電位に接続され、二次転写外ローラ５７は電源Ｄ２から正極性の転写電圧を印加されている。二次転写外ローラ５７は、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐをトナー像と逆極性に帯電させて、記録材Ｐを中間転写ベルト５１のトナー像に密着させる。中間転写ベルト５１と二次転写外ローラ５７とに挟持搬送される記録材Ｐは、二次転写部Ｔ２を通過する過程で中間転写ベルト５１からトナー像を二次転写され、二次転写内ローラ５６の下流側で中間転写ベルト５１から曲率分離する。

定着装置７は、回転自在に支持された定着ローラ７１に対して、不図示の付勢機構によって加圧ローラ７２を圧接させて定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間に定着部Ｔ３を形成する。定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプヒータ７３が配置され、不図示の電源からハロゲンランプヒータ７３へ供給する電圧を制御することにより、定着ローラ７１の表面温度が所定範囲に調節されている。

定着部Ｔ３に記録材Ｐが進入すると、一定速度で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２とによって挟持搬送されて、記録材Ｐは表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧加熱される。これにより、記録材Ｐの表面の未定着トナー像は、溶融して記録材Ｐの表面にフルカラー画像として定着される。

ベルトクリーニング装置５９は、クリーニングブレード５９ａを中間転写ベルト５１に摺擦して、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト５１に残留した転写残トナーを除去する。

＜離間機構および張力設定機構＞
図３はブラック単色モードにて図示した離間機構の動作の説明図、図４は離間機構を兼ねた張力設定機構の動作の説明図、図５はブラック単色モードの張力制御のフローチャートである。

第１実施形態の画像形成装置１００は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを用いて画像形成するフルカラーモードと、感光ドラム１ｄのみを用いて画像形成するブラック単色モードとを実行する。

図３に示すように、ブラック単色モードでは、ベルトユニット５の張架ローラ５５側部分を下方へ回動して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１を離間させる。これは、トナー像を担持しない感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃと中間転写ベルト５１とが接触し続けると、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの寿命が低下するからである。また、中間転写ベルト５１の摩擦負荷を軽減して走行安定性を高め、フルカラーモードよりも高速化を可能とし、駆動系の消費電力を節約する意味もある。

そして、図３に示すブラック単色モードでは、図１に示すフルカラーモードの場合よりも張架ローラ５５を外側へ付勢する力を高めて、中間転写ベルト５１の張力を高めている。これは、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃによる振幅規制が失われるブラック単色モードにおいて、中間転写ベルト５１のばたつきを軽減し、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの磨耗（衝突）や騒音を防止するためである。言い換えれば、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃが振幅規制するフルカラーモードや待機中（機械停止時を含む）には、中間転写ベルト５１の張力を低下させて、高張力による中間転写ベルト５１の伸びを回復させて寿命を延ばすためである。

図３に示すように、上流側規制ローラ５８、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、および中間規制ローラ６７は、フレーム６６に対して回転自在に支持されている。フレーム６６は、中間規制ローラ６７と一次転写ローラ５３ｃとの間に設けた回動軸６４を中心にして回動可能に軸止され、カム６５の回転に駆動されて上流側規制ローラ５８側を昇降させる。カム６５がフレーム６６を上昇させると、上流側規制ローラ５８が中間転写ベルト５１を持ち上げて、図１に示すように、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに当接させる。カム６５がフレーム６６を下降させると、上流側規制ローラ５８が中間転写ベルト５１を引き下げて、図３に示すように、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから離間させる。

中間転写ベルト５１に張力を付与する張架ローラ５５は、図中左右方向へ移動可能に配置され、加圧バネ９１によって外側へ向かって付勢されている。加圧バネ９１の基端は、カム９０の回転に応じて図中左右方向へ移動して、中間転写ベルト５１の張力を変化させる。

図４の（ａ）に示すように、フルカラーモードでは、制御部１１０が離間機構（張力設定機構）６０を制御して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに中間転写ベルト５１を当接させ、中間転写ベルト５１の張力を低下させる。制御部１１０は、モータ９２を作動させてギア列を介してカム６５を回転させ、上流側規制ローラ５８を上昇させる。これにより、図１に示すように、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに対して中間転写ベルト５１が当接し、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃが圧接する。このとき、モータ９２は、ギア列を介して同時にカム９０を回転させるので、加圧バネ９１の基端が内側へ移動して、加圧バネ９１を通じた張架ローラ５５の外側へ向かう付勢力が低下する。

図４の（ｂ）に示すように、ブラック単色モードでは、制御部１１０が離間機構（張力設定機構）６０を制御して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１を離間させ、中間転写ベルト５１の張力を高める。制御部１１０は、モータ９２を作動させてギア列を介してカム６５を回転させ、上流側規制ローラ５８を下降させる。これにより、図３に示すように、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１が離間して、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃの圧接が解放される。このとき、モータ９２は、ギア列を介して同時にカム９０を回転させるので、加圧バネ９１の基端が外側へ移動して、加圧バネ９１を通じた張架ローラ５５の外側へ向かう付勢力が高められる。

一次転写ローラ５３ｃ、５３ｄ間に位置する中間規制ローラ６７は、図１に示すように、上流側規制ローラ５８の上昇時（フルカラーモード）には下降して、中間転写ベルト５１から離間している。しかし、上流側規制ローラ５８の下降時（ブラック単色モード）には上昇して、中間転写ベルト５１を下から支持して、駆動ローラ５２との間に中間転写ベルト５１の直線区間を形成する。これにより、中間規制ローラ６７の上流側で中間転写ベルト５１が下方へ傾いても、感光ドラム１ｄと一次転写ローラ５３ｄとの転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト５１は傾かない。

なお、図１では、中間転写ベルト５１に対する上流側規制ローラ５８の離間状態を誇張して図示しているが、実際には、図３に示す回動軸６４と中間規制ローラ６７との距離に回動角度を乗じたわずかな離間量に過ぎない。そして、フルカラーモードで離間させる理由は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１に転写されたトナー像に対して中間規制ローラ６７が電気的な影響を及ぼす可能性があるからである。

図１、図３を参照して図５に示すように、制御部１１０は、フルカラーモードの画像形成が開始されると（Ｓ１１のＹＥＳ）、フルカラーモードの画像形成を実行する（Ｓ１７）。すなわち、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにそれぞれトナー像を形成して中間転写ベルト５１へ一次転写し、記録材Ｐへ一括二次転写する。

しかし、ブラック単色モードの画像形成が開始されると（Ｓ１２のＹＥＳ）、上述したように、中間転写ベルト５１を感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから離間させ、ベルト張力を高める（Ｓ１３）。ブラック単色モードの画像形成の開始とは、画像形成装置１００がモノクロ画像のジョブを受信した場合や、不図示の操作パネルを通じてモノクロ印刷モードが設定された後にスタート信号が入力された場合である。

そして、感光ドラム１ｄに形成したブラックトナー像のみを中間転写ベルト５１に一次転写し、記録材Ｐに二次転写する（Ｓ１４）。

そして、ブラック単色モードの適用される画像形成が終了すると（Ｓ１５のＹＥＳ）、制御部１１０は、画像形成装置１００を、直ちに図１に示すフルカラーモードの状態に復帰させて（Ｓ１６）待機する。

＜実験結果＞
図２に示すように、第１実施形態では、厚み１００μｍ、周長８００ｍｍ、幅３５０ｍｍの中間転写ベルト５１を用いた。感光ドラム１及び中間転写ベルト５１の表面移動速度に相当するプロセス速度は、１００ｍｍ／ｓｅｃである。中間転写ベルト５１の材料は、ＰＩ（ポリイミド）樹脂とし、表面抵抗率を１０^１２Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３度Ｃ／５０％ＲＨ）に調整した。

一次転写ローラ５３は、回転自在に支持された外径８ｍｍの芯金５３１の外側に、厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層の抵抗層５３２を配置している。一次転写ローラ５３の電気抵抗値は、約１０^５Ω（２３度Ｃ／５０％ＲＨ）である。電気抵抗値は、接地された金属ローラに５Ｎ（５００ｇｆ）の荷重で一次転写ローラ５３を当接させて５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金５３１に１００Ｖの電圧を印加して電流値を測定して求めた。

図１に示すように、二次転写内ローラ５６は、回転自在に支持された外径１８ｍｍの芯金５６１の外側に、厚さ２ｍｍの導電性でソリッドのシリコーンゴム層５６２を配置している。二次転写外ローラ５７は、回転自在に支持された外径２０ｍｍの芯金５７１の外側に、厚さ４ｍｍの導電性のＥＰＤＭゴムのスポンジ層５７２を配置している。一次転写ローラ５３に適用した上述の測定方法で印加電圧を２０００Ｖとして測定した結果、二次転写内ローラ５６の電気抵抗値は約１０^４Ω、二次転写外ローラ５７の電気抵抗値は約１０^８Ωであった。

図１、図３では、中間転写ベルト５１を当接・離間させるための上流側規制ローラ５８の昇降量を誇張して記載しているが、実際の上流側規制ローラ５８の昇降量は２ｍｍである。そのように、カム（６５：図３）を設計した。

図３に示すブラック単色モードの状態で中間転写ベルト５１の張力を複数段階に調整してブラック単色モードの画像形成を実験した。ベルト張力の調整は、図４の（ａ）に示す加圧バネ９１を交換して張架ローラ５５に付与される張架力を表１に示すように４段階に変化させた。

表１に示すように、フルカラーモード時と同じ張架力３６Ｎ（３．６ｋｇｆ）を設定した。この場合、ブラック単色モードの画像形成中、循環している中間転写ベルト５１が中間規制ローラ６７と張架ローラ５５との間の２００ｍｍの区間で上下に振動して騒音が発生した。

また、同区間の最大振幅位置に対応して、離間した感光ドラム１ｂに中間転写ベルト５１の擦れ跡が観察された。そして、張架ローラ５５に付与される張架力が弱いほど、中間転写ベルト５１の振幅が大きくなり易く、張架力が４０Ｎ（４ｋｇｆ）以下では、中間転写ベルト５１の振幅が許容できないレベルであった。また、１７Ｎ（１．７ｋｇｆ）では、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃのすべてが中間転写ベルト５１に擦れて、両方の寿命が極端に短くなることが確認された。

また、張架力を４０Ｎ（４ｋｇｆ）以上にすれば、中間転写ベルト５１の最大振幅を１．５ｍｍ以下に抑えることができ、中間転写ベルト５１と感光ドラム１ｂとの擦れを低減できることが確認された。最大振幅は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃにも、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃにも接触しない張架ローラ５５と中間規制ローラ６７との中間位置に発生する。

このような実験結果に基いて、第１実施形態では、図１に示すフルカラーモードでの張架力は３６Ｎとする一方、図３に示すブラック単色モードでは、張架力が７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）になるようにカム９０を設計した。ここで、張架ローラ５５に付与される張架力のほぼ１／２が中間転写ベルト５１の張力なので、離間時のベルト張力は３６Ｎ、当接時のベルト張力は１８Ｎとなる。第１実施形態における張架力を離間時に強める構成は、ブラック単色モード時に振幅が問題とならない張架力条件を満たしており、振動、騒音、寿命低下の抑制に対して極めて有効であることが確認された。

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態では、第１の像担持体の一例である感光ドラム１ｄは、トナー像の一例であるブラックトナー像を担持する。第２の像担持体の一例である感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれトナー像の一例であるイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像を担持する。

ベルト部材の一例であって、中間転写体の一例でもある中間転写ベルト５１は、無端状に形成される。そして、複数の回転体の一例である駆動ローラ５２、張架ローラ５５、および二次転写内ローラ５６に支持されて張力を付与されて循環する。

離間手段の一例である離間機構６０は、中間転写ベルト５１と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとを離間させる。

第１モードの一例であるフルカラーモードでは、第１及び第２の像担持体の一例である感光ドラム１ｄ及び感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃを中間転写ベルト５１に当接させる。この当接した状態で、ブラックトナー像及びイエロー、マゼンタ、シアンの各トナー像を、ベルト部材側の一例である中間転写ベルト５１上へ転写させる。

第２モードの一例であるブラック単色モードでは、離間機構６０によって感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃを離間させた状態で、ブラックトナー像をベルト部材側の一例である中間転写ベルト５１上へ転写させる。

張力設定手段の一例である張力設定機構は、中間転写ベルト５１の張力を設定するが、第１実施形態では離間機構６０に含まれている。

第２モードの一例であるブラック単色モードでは、離間機構６０によって、中間転写ベルト５１の張力が第１モードの一例であるフルカラーモードよりも高く設定される。

フルカラーモードにおける中間転写ベルト５１の直線区間に、感光ドラム１ｄと複数の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとが配列される。

少なくとも複数の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの間隔では、複数の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの反対側から中間転写ベルト５１が支持されていない。

支持回転体の一例である中間規制ローラ６７は、感光ドラム１ｄに最も近い感光ドラム１ｃと感光ドラム１ｄとの間で、複数の感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃの反対側から中間転写ベルト５１を支持する。

ブラック単色モードでは、中間転写ベルト５１が中間規制ローラ６７で折り曲げられて感光ドラム１ｄへ接触する。

制御手段の一例である制御部１１０は、離間機構６０を制御して、ブラック単色モードによる画像形成の開始直前に中間転写ベルト５１の張力を高め、前記画像形成の終了後直ちに中間転写ベルト５１の張力を低下させる。

従って、第１実施形態では、ブラック単色モードで中間転写ベルト５１の張力を高めて振幅を抑制するので、騒音や擦過傷の発生が少ない。中間転写ベルト５１の張力を高める期間は、ブラック単色モードの画像形成を行うわずかな時間に限定されるので高い張力に起因する機構の疲労、寿命低下、中間転写ベルト５１の伸びには至らない。

中間転写ベルトの離間と張力調整を１個のモータ、１個の離間機構６０で実行するので小型軽量に信頼性高く構成でき、部品コストも小さくて済む。

なお、中間転写ベルト５１の張力と上流側規制ローラ５８の上昇とを同一の立ち上がり、立ち下りで実行する必要はない。カム９０のカム曲線の立ち上がり位相位置をカム６５の立ち上がり位相位置よりもフルカラーモード側から見た浅い回転角度に設定することが好ましい。これにより、後述する第２実施形態と同様に、中間転写ベルト５１の張力を高めた後に感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１を離間させてブラック単色モードを実行できる。そして、中間転写ベルト５１を当接位置へ復帰させた後に中間転写ベルト５１の張力を低下してフルカラーモードを実行できる。

また、中間転写ベルト５１の張力を離間時に強める手段は、張架ローラ５５によって付与される張架力を可変にする機構には限定されない。

また、中間転写ベルト５１の張力を離間時に強める機構は、カム構造には限定されない。

＜第２実施形態＞
図６は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図７はブラック単色モードにて図示した離間機構の動作の説明図である。

第２実施形態の画像形成装置２００は、電動シリンダ９３によって張架ローラ９４を昇降させて中間転写ベルト５１の張力が設定されることと、モード切り替えの駆動機構が異なること以外は、第１実施形態と同様に構成される。従って、図６、図７中、第１実施形態の画像形成装置１００と共通する構成には、図１〜図４と共通の符号を付して、重複する説明を省略する。

画像形成装置２００は、フルカラーモードでは、図６に示すように、上流側規制ローラ５８と駆動ローラ５２との間に、中間転写ベルト５１が直線区間を形成する。一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、中間転写ベルト５１の直線区間で感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに圧接してそれぞれ転写部Ｔ１を形成する。

画像形成装置２００は、ブラック単色モードでは、図７に示すように、中間規制ローラ６７で中間転写ベルト５１を曲げて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１を離間させる。張架ローラ５５は、基端が固定された不図示の加圧バネによって支持され、中間転写ベルト５１の張力に応じた位置で、中間転写ベルト５１の張力変動を吸収する。

電動シリンダ６８は、制御部１１０に制御されて、フレーム６６をフルカラーモードの当接位置とブラック単色モードの離間位置との間で昇降させる。

電動シリンダ９３は、制御部１１０に制御されて張架ローラ９４を昇降させて、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対する中間転写ベルト５１の当接・離間とは無関係に中間転写ベルト５１の張力を切り替える。電動シリンダ９３は、図６に示す離間状態で張架力が３６Ｎ（３．６ｋｇｆ）以下の中間転写ベルト５１を、図７に示すように張架ローラ９４で押し下げて、張架力を７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）まで高める。そのように、電動シリンダ９３のストロークを設定してある。

第２実施形態では、中間転写ベルト５１を感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに当接・離間させる離間機構と、中間転写ベルト５１の張力を切り替える張力設定機構とを別々のタイミングで作動させて、フルカラーモードとブラック単色モードとを切り替える。

すなわち、フルカラーモードからブラック単色モードに切り替わる際には、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから中間転写ベルト５１を離間させる前に、張架ローラ９４を下降させて張架力を高める。その後、張架力を高めた状態で中間転写ベルト５１を感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃから離間させるので、離間した直後の中間転写ベルト５１の一時的な振幅増加が小さくて済む。

同様にして、ブラック単色モードからフルカラーモードに切り替わる際には、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃに中間転写ベルト５１を当接させた後に、張架ローラ９４を上昇させて張架力を低下させる。これにより、当接するまでの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの距離が小さくなる過程を通じて中間転写ベルト５１の振動が抑制され、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃへの衝突騒音を防止できる。

＜第２実施形態の効果＞
第２実施形態では、制御手段の一例である制御部１１０は、離間手段の一例である電動シリンダ６８によって中間転写ベルト５１と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの離間を開始させる前に、張力設定手段の一例である電動シリンダ９３によって中間転写ベルト５１の張力を高め終えさせる。

また、離間手段の一例である電動シリンダ６８によって中間転写ベルト５１と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの当接を完了した後に、張力設定手段の一例である電動シリンダ９３によって中間転写ベルト５１の張力を低下させる。

第２実施形態の画像形成装置２００では、ブラック単色モードの画像形成時、中間転写ベルト５１に付与される張架力が４０Ｎ（４ｋｇｆ）よりも高い７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）である。従って、中間転写ベルト５１の振幅が許容範囲に収まり、騒音発生や寿命低下を回避できる。

張架ローラ９４の昇降とフレーム６６の昇降との時期をずらせて、当接−離間および離間−当接の期間を通じて中間転写ベルト５１に７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）の張架力を確保した。これにより、フレーム６６の昇降過程で中間転写ベルト５１と感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとの距離が小さい期間についても両者の衝突に伴う騒音や擦過傷の発生を防止できる。

また、フルカラーモードの当接状態へ復帰させた後は、直ちに中間転写ベルト５１に付与されている張架力を弱める。このため、中間転写ベルト５１に７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）の張架力が印加される期間はブラック単色モードの画像形成に伴う短時間に限られ、停止時、待機時を含めて時間的に均した平均的な張架力は４０Ｎ（４ｋｇｆ）以下である。従って、７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）の張架力を印加し続けた場合のように、中間転写ベルト５１の破断や伸びなどの課題が発生しない。

＜第３実施形態＞
図８は第３実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図９は離間機構および張力設定機構の動作の説明図である。

第３実施形態の画像形成装置３００は、ピニオン歯車９６とラック９７とで懸架ローラ５５Ａを移動させて中間転写ベルト５１の張力が設定される以外は、第１実施形態と同様に構成される。従って、図８、図９中、第１実施形態の画像形成装置１００と共通する構成には、図１〜図４と共通の符号を付して、重複する説明を省略する。

図８に示すように、第３実施形態の画像形成装置３００では、中間転写ベルト５１が、張架ローラ５２Ａ、懸架ローラ５５Ａ、および駆動ローラを兼ねた二次転写内ローラ５６Ａに架け渡して支持される。二次転写内ローラ５６Ａは、不図示の駆動機構を通じて回転駆動されて、中間転写ベルト５１を循環させる。張架ローラ５２Ａは、基端が固定された加圧バネ９１によって支持され、中間転写ベルト５１の張力に応じた位置で、中間転写ベルト５１の張力変動を吸収する。

図９の（ａ）に示すように、懸架ローラ５５Ａは、図中左右方向へ移動可能に支持されており、ピニオン歯車９６の回転角度に応じたラック９７の突き出し位置で中間転写ベルト５１を支持する。ピニオン歯車９６は、上流側規制ローラ５８を昇降させて図８に示す感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対して中間転写ベルト５１を当接・離間させるモータ９２（図４の（ａ）参照）に所定のギア列を通じて連絡する。

図９の（ｂ）に示すように、制御部１１０は、モータ９２を作動させて上流側規制ローラ５８を下降させると同時に、ピニオン歯車９６を回転させてラック９７を矢印方向へ移動させる。これにより、懸架ローラ５５Ａが矢印方向に中間転写ベルト５１を押し出して、張架ローラ５２Ａを支持する加圧バネ９１が押し縮められる。これにより、押し縮められた加圧バネ９１の付勢力に相当する張架力が中間転写ベルト５１に作用して張力が高められる。

第３実施形態では、第１実施形態と同様に、フルカラーモード時の張架力が３６Ｎ（３．６ｋｇｆ）、ブラック単色モード時の張架力が７２Ｎ（７．２ｋｇｆ）に調整される。そのように、ピニオン歯車９６、ラック９７、加圧バネ９１を設計した。

なお、第３実施形態では、上流側規制ローラ５８とピニオン歯車９６とを共通のモータ９２で駆動するため、中間転写ベルト５１の当接・離間と張力の増減とは同時並行して実行される。

しかし、第２実施形態のように、上流側規制ローラ５８の昇降とピニオン歯車９６の回転とを別々のモータで駆動してもよい。第２実施形態のように、離間の開始直前に張架力を高め、当接の終了後に張架力を低下させることは、中間転写ベルト５１が循環している状態で当接・離間を実行する場合には好ましい。上述したように、当接・離間の過程における騒音や擦過を防止できるからである。

＜第４実施形態＞
図１０は第４実施形態の画像形成装置におけるフルカラーモードの説明図、図１１は第４実施形態の画像形成装置におけるブラック単色モードの説明図である。

第４実施形態の画像形成装置４００は、中間転写ベルト５１を記録材搬送ベルト５１Ａに置き換えるために必要な変更を加えた以外は第１実施形態の画像形成装置１００と同様に構成される。従って、図１０、図１１中、第１実施形態と共通する構成には図１〜図４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図１０に示すように、記録材搬送ベルト５１Ａは、駆動ローラ５２と張架ローラ５５とに掛け渡して支持され、駆動ローラ５２に駆動されて矢印Ｒ４方向に循環する。駆動ローラ５２と張架ローラ５５との間に形成される記録材搬送ベルト５１Ａの直線区間に上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが配列している。

記録材Ｐは、カセット８０から１枚ずつに分離して取り出され、レジローラ８３によって感光ドラム１ａのトナー像にタイミングを合わせて記録材搬送ベルト５１Ａへ受け渡される。記録材Ｐは、吸着ローラ８４に帯電されて記録材搬送ベルト５１Ａに吸着して、感光ドラム１ａの転写部を通過してイエロートナー像を転写される。感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄには、イエロートナー像と重なり合うタイミングでマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成され、記録材搬送ベルト５１Ａに担持された記録材Ｐへ順次重ねて転写される。４色のトナー像を重ねて転写された記録材Ｐは、分離帯電器８５を通過して帯電を解除されることにより、記録材搬送ベルト５１Ａから曲率分離して定着器７へ受け渡される。定着器７で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された記録材Ｐは画像形成装置４００の本体外部に排出される。

フレーム６６の基端は回動軸６４によって軸止され、フレーム６６の回動端には張力設定機構６０Ａが水平に姿勢を保って軸支されている。張力設定機構６０Ａは、張架ローラ５５を水平方向へ移動可能に支持し、基端をカム９０で移動可能に支持した加圧バネ９１によって、張架ローラ５５を外側へ向かって付勢している。張力設定機構６０Ａは、第１実施形態と同様に、カム９０を回転させて、加圧バネ９１の変形量を変化させて張架ローラ５５による記録材搬送ベルト５１Ａの張架力を切り替える。

フルカラーモードでは、ねじ昇降器９２Ａによって、フレーム６６とともに、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ及び張架ローラ５５を上昇させる。これにより、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが記録材搬送ベルト５１Ａを介して感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに圧接して、それぞれの転写部を形成する。そして、圧接の完了後、張力設定機構６０Ａがカム９０を回転させて、記録材搬送ベルト５１Ａの張架力を低下させる。当接と張力低下とのタイミングをずらせる理由は第２実施形態で説明したとおりである。

図１１に示すように、ブラック単色モードでは、まず、張力設定機構６０Ａがカム９０を回転させて、記録材搬送ベルト５１Ａの張架力を高める。その後、ねじ昇降器９２Ａによって、フレーム６６とともに、一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ及び張架ローラ５５を下降させる。これにより、記録材搬送ベルト５１Ａが感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄから離間する。離間動作の開始に先立たせて張力を高める理由は第２実施形態で説明したとおりである。

第４実施形態では、記録材搬送体の一例である記録材搬送ベルト５１Ａが説明される。

フルカラーモードからブラック単色モードに切り替わる際には、カム構造を用いて張架ローラ５５への張架力を強める手順は、以下のように実行する。まず、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃと記録材搬送ベルト５１Ａとを離間させる前に、カム９０を図４の（ａ）の状態から図４の（ｂ）の状態になるように回転させる。これにより、張架ローラ５５に付与されている張架力を加圧バネ９１を介して強める。その後、記録材搬送ベルト５１Ａと感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃとを離間させることで、離間時の記録材搬送ベルト５１Ａの振動も記録材搬送ベルト５１Ａが強く張られているために小さくなる。

同様にして、ブラック単色モードからフルカラーモードに切り替わる際には以下のようにベルト張力を低下させる。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃと記録材搬送ベルト５１Ａとが当接した後に、図４の（ｂ）の状態から図４の（ａ）の状態になるようにカム９０を回転させて、張架ローラ５５に付与されている張架力を弱める。これにより、当接時の記録材搬送ベルト５１Ａの振動も記録材搬送ベルト５１Ａが強く張られているために小さくなる。フルカラーモードに切り替わる際に、記録材搬送ベルト５１Ａに付与されている張架力を弱める理由は、張架力が常に強く保たれていると、記録材搬送ベルト５１Ａ自体の破断や伸びなどの課題があるためである。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。画像形成部の構成および動作の説明図である。ブラック単色モードにて図示した離間機構の動作の説明図である。離間機構を兼ねた張力設定機構の動作の説明図である。ブラック単色モードの張力制御のフローチャートである。第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。ブラック単色モードにて図示した離間機構の動作の説明図である。第３実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。離間機構および張力設定機構の動作の説明図である。第４実施形態の画像形成装置におけるフルカラーモードの説明図である。第４実施形態の画像形成装置におけるブラック単色モードの説明図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ第２像担持体（感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ）
１ｄ第１像担持体（感光ドラム）
５１ベルト部材、中間転写体（中間転写ベルト）
５１Ａベルト部材、記録材搬送体（記録材搬送ベルト）
５２、５５、５６回転体（駆動ローラ、張架ローラ、二次転写内ローラ）
５８上流側規制ローラ
６０離間手段、張力設定手段（離間機構、張力設定機構）
６４回動軸
６５、９０カム
６６フレーム
６７支持回転体（中間規制ローラ）
９１加圧バネ
９２モータ
１００、２００、３００、４００画像形成装置
１１０制御手段（制御部）

Claims

それぞれトナー像を担持する第１及び第２の像担持体と、
複数の回転体に支持されて張力を付与され、中間転写体又は記録材搬送体として循環する無端状のベルト部材と、
前記ベルト部材と前記第２の像担持体とを離間させる離間手段と、
前記第１及び第２の像担持体を前記ベルト部材に当接させた状態で、
前記第１及び第２の像担持体からトナー像を前記ベルト部材側へ転写させる第１モードと、
前記離間手段によって前記第２の像担持体を離間させた状態で、
前記第１の像担持体からトナー像を前記ベルト部材側へ転写させる第２モードと、を有する画像形成装置において、
前記ベルト部材の張力を設定する張力設定手段を有し、
前記第２モードでは、前記張力設定手段によって、前記ベルト部材の張力が前記第１モードより高く設定されることを特徴とする画像形成装置。
前記第１モードにおける前記ベルト部材の直線区間に、前記第１の像担持体と複数の前記第２の像担持体とが配列され、
少なくとも複数の前記第２の像担持体の間隔では、複数の前記第２の像担持体の反対側から前記ベルト部材が支持されていないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１の像担持体に最も近い前記第２の像担持体と前記第１の像担持体との間で、複数の前記第２の像担持体の反対側から前記ベルト部材を支持する支持回転体を有し、
前記第２モードでは、前記ベルト部材が前記支持回転体で折り曲げられて前記第１の像担持体へ接触することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記張力設定手段を制御して、前記第２モードによる画像形成の開始直前に前記ベルト部材の張力を高め、前記画像形成の終了後直ちに前記ベルト部材の張力を低下させる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記離間手段によって前記ベルト部材と前記第２の像担持体との離間を開始させる前に、前記張力設定手段によって前記ベルト部材の張力を高め終えさせ、前記離間手段によって前記ベルト部材と前記第２の像担持体との当接を完了した後に、前記張力設定手段によって前記ベルト部材の張力を低下させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。