JP2008268810A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛇行補正制御される中間転写ベルト７とステアリングローラ９との間に進入したトナー粒子が中央側へ移動して、画像形成領域ＧＡに凝集固着物を形成することを防止する。ステアリングローラ９に形成された凝集固着物は中間転写ベルト７の表面性を悪化させて転写画像の品質に悪影響を及ぼす。
【解決手段】ステアリングローラ９の軸端領域に蛇行補正制御の蛇行振幅よりも広い溝幅の円周溝９ｍを形成する。円周溝９ｍでは、蛇行補正制御に伴う中間転写ベルト７とステアリングローラ９とがトナー粒子（黒丸）を挟み込まないので、トナー粒子（黒丸）が幅方向に拡散移動しない。溝幅が蛇行振幅よりも広いので、中間転写ベルト７の内側面を連れ回りするトナー粒子（黒丸）も円周溝９ｍを越えて中央側へ上陸することが無い。
【選択図】図３

Description

本発明は、中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトを備えた画像形成装置、詳しくはこれらのベルト部材を支持して回転させる回転体の構造に関する。

トナー像を担持する像担持体に接して中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトを備えた画像形成装置が実用化されている。これらのベルト部材は、複数の回転体によって張力状態で支持されて循環する。

特許文献１には、ベルト部材の内側面にリブを形成し、リブ案内溝を形成した回転体でベルト部材を支持して循環させる画像形成装置が示される。ここでは、リブ案内溝がリブを案内して、ベルト部材が幅方向に位置ずれしたり脱落したりしないようにしている。

特許文献２には、ベルト部材のエッジをセンサで検知して回転体を制御することにより、ベルト部材を幅方向へ往復移動させて、回転体の幅方向の所定範囲に位置決める画像形成装置が示される。

特許文献３には、中間転写ベルトの内側面にゴムブレードを接触させて、下方に配置した回収容器へ内側面に付着したトナーを落下させるクリーニング装置が示される。

特開平１０−１５８２０１号公報 特開平０９−０４８５３３号公報 特開２００２−３５１２２５号公報

特許文献２に示される画像形成装置では、ベルト部材の往復移動を可能にするために、ベルト部材には特許文献１に示されるようなリブが形成されず、従って、回転体にもリブ案内溝は形成されていない。また、特許文献１に示されるリブ案内溝がリブを拘束する構成であれば、特許文献２に示されるように、ベルト部材のエッジをセンサで検知して回転体を制御しなくてもベルト部材は幅方向に位置決めされる。

しかし、特許文献２に示される回転体では、ベルト部材の幅方向の往復移動に伴って、ベルト部材と回転体との間にトナーが進入して、回転体の表面に連れ回りする可能性がある。そして、ベルト部材と回転体との間に進入したトナーは、ベルト部材の往復移動に伴って幅方向に移動して、回転体の表面やベルト部材の内側面に固着する可能性がある。そして、固着したトナーは、時間経過とともに次々に後続のトナー粒子をせき止めて固着させてしまい、ベルト部材の表面に起伏が現れるような大きな塊に成長する可能性がある。そして、ベルト部材の表面に起伏が現れると正常なトナー像の転写が妨げられて画像品質が損なわれるので、画像品質を最初の状態に戻すには、ベルト部材を交換する必要がある。交換に際しては、当然、回転体の外周面を清掃して固着物を除去するか、又は固着物が付着した回転体を新品交換する必要がある。

ここで、特許文献３に示されるように、ベルト部材の内側面にクリーニング装置を付設すれば、ベルト部材の内側面にトナーの塊が形成されることは回避できる。しかし、回転体の表面を連れ回りするトナー粒子を除去することはできない。

また、クリーニングブレード等をベルト部材の幅一杯に摺擦させるとベルト部材の駆動抵抗が大きくなる。ベルト部材の内側にかなりの大きさのクリーニング装置の配置スペースを確保する必要がある。ベルト部材の局所的な張力が大きくなるので、ベルト部材の設計厚さを大きくする必要もある。

本発明は、ベルト部材の内側にクリーニング装置を配置することなく、ベルト部材と回転体との間にトナーが侵入しても画像品質に影響が及びにくい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、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に接して配置された無端状の中間転写体又は記録材搬送体としてのベルト部材と、前記ベルト部材を支持して循環させる複数の回転体と、前記回転体を制御して、循環する前記ベルト部材を前記回転体の軸方向に往復移動させる移動機構と、循環する前記ベルト部材の幅方向の位置を検知する検知手段と、前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構を制御して、前記ベルト部材の前記幅方向の位置を制御する制御手段とを備えたものである。そして、往復移動する前記ベルト部材の幅内に位置して前記像担持体がトナー像を担持する領域よりも外側に位置する前記回転体の部分に溝構造を有する。

本発明の画像形成装置では、回転体とベルト部材との間に進入して回転体に連れ回るトナーの幅方向の移動が溝構造によって制限される。回転体とベルト部材との相対的な往復移動に引き摺られたトナーの拡散移動が溝構造によって妨げられる。溝構造における回転体端部側の縁へ引き摺られて到達したトナーは、溝構造内では引き摺られないので回転体中央側へは移動しない。

従って、溝構造よりも内側に位置する回転体表面へのトナーの付着を防止できる。回転体表面にトナーに起因する凝集固着物が発生しなくなり、凝集固着物に起因してベルト部材の画像形成領域に起伏が形成されることもなくなる。ベルト部材の内側にクリーニング装置を配置することなく、ベルト部材と回転体との間にトナーが侵入しても画像品質に影響が及びにくい画像形成装置を提供できる。

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。本発明の画像形成装置は、循環するベルト部材を幅方向に往復移動させて回転体の所定範囲に位置決める限りにおいて、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。

従って、中間転写ベルトを用いた画像形成装置のみならず、記録材搬送ベルトを用いた画像形成装置でも実施できる。ベルト部材に接して配置される像担持体は、１つのみならず、２以上としても実施できる。

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乃至３に示される画像形成装置の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は中間転写ベルトを往復移動させる移動機構の平面図である。第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト７の直線区間に感光ドラム１を配置した高速モノクロ複写機である。そして、中間転写ベルト７を支持するステアリングローラ９の軸端領域にトナー粒子の進入を防止するための円周溝（９ｍ：図３）を形成してある。

図１に示すように、感光ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ５、および感光体クリーニング装置６が配置されている。感光ドラム１は、帯電極性がプラスのアモルファスシリコンドラムであって、不図示の電動モーターにより矢印Ｒ１方向に回転させられる。

帯電装置２は、コロナ放電を用いた非接触式のもので、不図示の電源によってバイアス電圧が印加されることにより、回転する感光ドラム１の表面を一様な正極性の電位に帯電させる。

露光装置３は、感光ドラム１の回転方向における帯電装置２の下流側に配設され、帯電した感光ドラム１の表面を露光して、形成すべき画像の静電像を書き込む。露光装置３は、画像データを走査線に展開した走査線信号に基づいてパルス幅変調されたレーザー光を多面体ミラーで走査して、回転する感光ドラム１の表面を露光させる。

現像装置４は、一成分現像剤（ブラック）を収容する容器４ａを備えて露光装置３の下流側（一次転写ローラ５の上流側）に配設される。現像剤容器４ａの感光ドラム１に面した開口部に現像スリーブ４ｂが回転自在に設置され、現像スリーブ４ｂの内側には、現像スリーブ４ｂ上に現像剤を担持させるためのマグネットローラ４ｃが非回転に固定配置される。負極性に帯電した現像剤は、マグネットローラ４ｃの現像主極の磁気力に応答してブラシ状に穂立ちし、穂立ちの先端で感光ドラム１の表面を摺擦する。このとき、不図示の電源によって現像スリーブ４ｂに正極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。現像スリーブ４ｂに担持された負極性に帯電した現像剤は、相対的に正極性となる感光ドラム１の未露光部分（暗部）に移動して付着し、静電像をトナー像ｔに現像する。

感光ドラム１の下方には、駆動ローラ８、ステアリングローラ９、およびバックアップローラ１０に懸架して、無端状の中間転写ベルト７が張設されている。中間転写ベルト７の大きさは、幅方向に３５０ｍｍで周長が４００ｍｍ、厚みは０．１ｍｍ程度である。駆動ローラ８は、φ３０ｍｍで幅方向の長さが３７５ｍｍである。バックアップローラ１０は、φ２０ｍｍで幅方向の長さが３４０ｍｍ、ステアリングローラ９は、φ２０ｍｍで幅方向の長さが３７０ｍｍである。

中間転写ベルト７は、これらの複数の回転体によって支持されて感光ドラム１の表面と同等速度で循環する。ステアリングローラ９は、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接する一次転写部Ｔ１の下流側に配設されて、中間転写ベルト７の幅方向の寄りを制御する。

中間転写ベルト７は、例えばポリイミド、ポリカーボネート等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有された材料を用いて、体積抵抗率が１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍに調整されている。中間転写ベルト７の走行経路上には、感光ドラム１から中間転写ベルト７へトナー像ｔを転写する一次転写部Ｔ１と、中間転写ベルト７から記録材Ｐへトナー像ｔを転写する二次転写部Ｔ２とが設定されている。

一次転写部Ｔ１は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に一次転写ローラ５を圧接して構成される。一次転写ローラ５は、両端部に配設した不図示のスプリングによって、感光ドラム１の表面に向かって付勢され、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。

電源Ｄ１は、一次転写ローラ５に正極性の転写電圧を印加して、接地電位に接続された感光ドラム１の基材との間（一次転写部Ｔ１）に転写電界を形成する。転写電界に応答して、感光ドラム１側の負極性に帯電したトナー像ｔが、一次転写ローラ５によって正極性に帯電した中間転写ベルト７へ移動する。このとき、一次転写ローラ５の表面電位によって決定される転写電流によってトナー像の転写電荷が充電される。

感光体クリーニング装置６は、一次転写部Ｔ１を通過して感光ドラム１の表面に残留した転写残トナー等の付着物を回収する。感光体クリーニング装置６のクリーニングブレード６ａは、感光ドラム１の表面に対して所定の角度及び圧力で当接して、転写残トナー等の付着物を摺擦除去する。

二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト７を介してバックアップローラ１０に二次転写ローラ１１を圧接して構成される。二次転写ローラ１１は、両端部に配設した不図示のスプリングによってバックアップローラ１０に向かって付勢されており、中間転写ベルト７の循環速度と同等の表面速度で回転する。

電源Ｄ２は、二次転写ローラ１１に正極性の転写電圧を印加して、接地電位に接続されたバックアップローラ１０との間（二次転写部Ｔ２）に転写電界を形成する。転写電界に応答して、中間転写ベルト７側の負極性に帯電したトナー像ｔが、二次転写ローラ１１によって正極性に帯電した記録材へ移動する。このとき、二次転写ローラ１１の表面電位によって決定される転写電流によってトナー像の転写電荷が充電される。

ベルトクリーニング装置１２は、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト７の表面に残留した転写残トナー等の付着物を回収する。ベルトクリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａは、駆動ローラ８によって内側から支持された中間転写ベルト７の表面に対して所定の角度及び圧力で当接して、転写残トナー等の付着物を摺擦除去する。

二次転写部Ｔ２を通過してトナー像ｔが二次転写された記録材Ｐは、定着装置１３へ受け渡される。定着装置１３は、トナー像が二次転写された記録材Ｐを加熱加圧して、記録材Ｐの表面にトナー像を定着させる。

＜中間転写ベルト蛇行補正制御＞
図２に示すように、制御部１５は、ステアリングローラ９を制御して中間転写ベルト７を幅方向に位置決める中間転写ベルト蛇行補正制御を実行する。中間転写ベルト蛇行補正制御では、ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂの出力に基づいてステアリングローラ９の角度が調整される。

ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂは、中間転写ベルト７の正常な蛇行制御範囲の限界位置に配置され、限界位置に接近する中間転写ベルト７の縁に接触して、中間転写ベルト７の幅方向の位置に応じた複数段階の出力を発生する。

制御部１５は、ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂの出力を検知して、中間転写ベルト７の幅方向の位置と移動方向とを識別して、ステアリングローラ９の角度を変化させる。ステアリングローラ９は、幅方向の正常な往復移動範囲（蛇行制御範囲）から逸脱しかかった中間転写ベルト７の移動方向を反転させて、幅方向の中心側へ向かって誘導する。

例えば、ベルト端部検知センサ１４ａが中間転写ベルト７を検知すると、制御部１５は、揺動モータ１６を作動させてステアリングローラ９の一端をＡ方向に動かす。すると、中間転写ベルト７がＢ方向に移動してベルト端部検知センサ１４ａが中間転写ベルト７を検知しなくなる。その後、ベルト端部検知センサ１４ｂが中間転写ベルト７を検知すると、制御部１５は、揺動モータ１６を作動させてステアリングローラ９の一端をＡ方向の逆方向へ動かす。すると、中間転写ベルト７がＢ方向の逆方向へ移動してベルト端部検知センサ１４ｂが中間転写ベルト７を検知しなくなる。

制御部１５は、このような中間転写ベルト蛇行補正制御を繰り返すことで、ステアリングローラ９の軸方向へ移動自在な中間転写ベルト７を、正常な蛇行補正制御範囲で位置決めし、安定して循環させる。

なお、図２では、ステアリングローラ９の傾斜量、中間転写ベルト７の幅方向の移動余地を誇張して記載している。実際の中間転写ベルト蛇行補正制御における蛇行補正制御範囲は、基準位置に対して±１ｍｍ程度の範囲であって、揺動モータ１６によるステアリングローラ９の傾斜調整量は、±０．５ｍｍ程度に過ぎない。また、ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂの出力に基づいて中間転写ベルト７の幅方向の移動の反転が識別されると、制御部１５は、ステアリングローラ９の傾斜量を減らして反転後の幅方向の移動速度の上昇を抑制する。このため、実際の中間転写ベルト７は、２秒〜３０秒の周期で２ｍｍの振幅をゆっくりと幅方向に往復しており、１０枚程度の画像形成期間中であれば幅方向のほぼ一定位置に停止しているとみなせる。

＜ステアリングローラの円周溝＞
図３は第１実施形態のステアリングローラの軸端領域の構成の説明図、図４は比較例のステアリングローラの軸端領域の構成の説明図である。

図３に示すように、ステアリングローラ９の両方の軸端領域に円周溝９ｍが形成されている。円周溝９ｍは、中間転写ベルト７の幅方向の往復移動に伴って、中間転写ベルト７とステアリングローラ９との間に進入したトナー粒子（黒丸で図示）が内側の画像形成領域ＧＡへ移動することを阻止する。

第１実施形態では、中間転写ベルト７を支持する複数の回転体のうちでステアリングローラ９だけに円周溝９ｍを形成してある。ステアリングローラ９は、感光ドラム１の下流側に位置してトナーの飛散を受け易く、また、中間転写ベルト７の両端に露出してトナーが付着するローラ長さ（面積）も最大だからである。

また、円周溝９ｍは、画像形成領域（最大画像幅）ＧＡよりも軸端側に配置されている。画像形成領域ＧＡへのトナーの移動、画像形成領域ＧＡにおけるトナー等の固着を防止するためである。

また、円周溝９ｍは、中間転写ベルト７の正常な往復移動範囲の内側（常時中間転写ベルト７で覆われた範囲）に形成してある。円周溝９ｍの縁に中間転写ベルト７の縁が突き当たると、正常な往復移動が妨げられるからである。

画像形成装置（１００：図１）は、最大画像幅が３２０ｍｍである。また、上述したように、中間転写ベルト７の幅は３５０ｍｍ、ステアリングローラ９の長さは３７０ｍｍ、中間転写ベルト７が往復移動する振幅は基準位置に対して±１ｍｍ程度である。

従って、円周溝９ｍの配置領域は、軸端から（３７０−（３５０＋２））／２＝９ｍｍよりも中央側であって、（３７０−（３２０＋２））／２＝２４ｍｍよりも軸端側である。そこで、第１実施形態では、ステアリングローラ９の両方の軸端からそれぞれの円周溝９ｍまでの距離Ｌ１を１３ｍｍとした。蛇行補正制御を通じた中間転写ベルト７の移動範囲は、ステアリングローラ９の軸端から９ｍｍ〜１１ｍｍの範囲に収まるため、軸端から１３ｍｍの円周溝９ｍが中間転写ベルト７の縁に干渉することは無い。

また、円周溝９ｍの溝幅Ｌ２に関しては、中間転写ベルト７の振幅である２ｍｍ以上が好ましい。円周溝９ｍの軸端側の縁でトナーが中間転写ベルト７に付着して連れ回っても、中間転写ベルト７の往復移動に伴って円周溝９ｍの溝幅を越えて中央側に拾い上げられる心配が無いからである。円周溝９ｍの溝幅が５ｍｍあれば十分に異物の回り込みを防ぎ得ることは実験的にも確認されている。

しかし、溝幅Ｌ２が大きければ、その分、円周溝９ｍの溝内および溝幅に位置する中間転写ベルト７の部分に許容できる異物量も多くなるので有利である。そこで、第１実施形態では、ステアリングローラ９の両軸端の円周溝９ｍの溝幅Ｌ２をそれぞれ１０ｍｍとした。

また、円周溝９ｍの深さＤ１に関しては、３ｍｍ程度あれば、十分に中心側への異物の回り込みを阻止でき、深さＤ１が大きければ、その分、円周溝９ｍに許容できる異物量も多くなる。

しかし、円周溝９ｍの深さＤ１を深くし過ぎると、円周溝９ｍの部分が細くなり過ぎてステアリングローラ９の強度が損なわれ、疲労破損や変形の可能性が生じる。

そこで、第１実施形態では、円周溝９ｍの深さＤ１が６ｍｍでも耐久試験において破損が生じないことを確認した上で、深さＤ１を５ｍｍとした。

第１実施形態では、以上の予備実験結果を踏まえて、深さＤ１が５ｍｍで溝幅Ｌ２が１０ｍｍの円周溝９ｍを、ステアリングローラ９の両端にそれぞれ軸端からの距離Ｌ１を１３ｍｍとして形成した。

図４に示すように、比較例のステアリングローラ９Ｊは、図３のステアリングローラ９から円周溝９ｍを除いたもの、すなわち、画像形成装置１００で使用されていた従来のステアリングローラである。円周溝９ｍの無いステアリングローラ９Ｊの場合、中間転写ベルト７とステアリングローラ９Ｊとの間に進入したトナー粒子（黒丸で図示）が、中間転写ベルト７の往復移動に伴って軸方向へ自由に移動する。トナー粒子が中間転写ベルト７とステアリングローラ９Ｊとの間を移動しつつ中間転写ベルト７の幅方向に移動して、内側の画像形成領域ＧＡへ移動し易くなる。

＜実験結果＞
図４に示すように、ステアリングローラ９Ｊを搭載した画像形成装置（１００：図１）を用いて、２３度Ｃ絶対湿度５０％の環境下でＡ４サイズのベタ黒画像を連続出力する耐久試験を行った。ベタ黒画像の連続出力は、加速試験の一種であって、トナーが激しく消費されて、ステアリングローラ９Ｊの軸端部を含む画像形成装置１００内構造へのトナーの飛散量も著しくなる。

このような条件下では、２００００枚を連続出力した時点で、早々に中間転写ベルト７の表面の起伏に起因すると考えられる濃淡の画像ムラが発生した。濃淡のムラは、薄いハーフトーン画像の場合において特に顕著に発生した。

試験を中断して中間転写ベルト７を観察したところ、中間転写ベルト７の表面に画像ムラに対応する凹凸の起伏が発生しており、画像ムラが中間転写ベルト７の表面の起伏に起因していることが確認された。

また、中間転写ベルト７およびステアリングローラ９Ｊを取り外して詳細に観察したところ、中間転写ベルト７の内側面で多くの傷（凹凸）が発見された。そして、中間転写ベルト７に重なる範囲のステアリングローラ９Ｊの表面には、軸方向の中央領域に至るまで、トナー粒子を含む黒色の凝集固着物が無数に形成されていた。また、ステアリングローラ９Ｊにおける凝集固着物の分布は、軸方向の中央領域から両方の軸端部に近づくほど著しくなっていた。

この観察結果によれば、比較例のステアリングローラ９Ｊの場合、ステアリングローラ９Ｊと中間転写ベルト７との間へ進入したトナー粒子等が中間転写ベルト７に起伏を発生させることは明らかである。軸端部から進入したトナー粒子等がステアリングローラ９Ｊと中間転写ベルト７との相対移動に駆動されて中央側へ拡散していることが明らかである。中央側へ拡散するトナー粒子等がステアリングローラ９Ｊの各所にせき止められて凝集固着物を成長させ、中間転写ベルト７に損傷や起伏を発生させていることが明らかである。この現象は以下のように説明される。

（１）画像形成装置（１００：図１）では、中間転写ベルト７の蛇行補正制御を前提として、ステアリングローラ９Ｊは、その長さが中間転写ベルト７の幅よりも大きく、ステアリングローラ９Ｊの両端部はむき出しの状態である。
（２）感光ドラム（１：図１）周りで発生する飛散トナー等の異物は、むき出しになったステアリングローラ９Ｊの表面に付着し、中間転写ベルト７の往復移動の過程で中間転写ベルト７の内側面へ進入する。
（３）進入した異物は、繰り返し行われる中間転写ベルト蛇行補正制御によって、画像形成領域ＧＡにまで拡散移動する。
（４）拡散移動の過程で、異物等の一部がステアリングローラ９Ｊの画像形成領域ＧＡの表面で固着して凝集固着物の核を形成する。
（５）凝集固着物の核が中間転写ベルト７の内側面をつれ回る異物やステアリングローラ９Ｊの表面を移動する後続の異物をせき止めて凝集固着物を成長させる。
（６）成長した凝集固着物が、ついには薄い中間転写ベルト７を押し出して変形させ、画像形成領域ＧＡの表面性に影響を及ぼして転写不良や画像ムラを発生させる。

次に、図３に示すように、第１実施形態のステアリングローラ９を搭載した画像形成装置（１００：図１）を用いて、同様に、２３度Ｃ絶対湿度５０％の環境下でＡ４サイズのベタ黒画像を連続出力する耐久試験を行った。

今回は、このような条件下で３００００枚を連続出力した後でも、円周溝９ｍの内側領域に位置する中間転写ベルト７の画像形成領域ＧＡを含む表面には、凹凸の起伏が観察されなかった。当然、中間転写ベルト７の表面の起伏による画像ムラも発生しなかった。

また、中間転写ベルト７を取り外して内側面を観察したところ、目立った凝集固着物は観察されなかった。

一方、ステアリングローラ９の外周面に関しては、円周溝９ｍよりも外側の領域にこそ相当量の凝集固着物が観察されたが、円周溝９ｍよりも内側の領域には、凝集固着物は観察されなかった。

この観察結果によれば、第１実施形態のステアリングローラ９を搭載した画像形成装置（１００：図１）では、円周溝９ｍによってトナー粒子等の異物の移動が阻止されて画像形成領域ＧＡへ到達しないことが明らかである。この現象は以下のように説明される。

（１）画像形成装置（１００：図１）では、中間転写ベルト７の蛇行補正制御を前提として、ステアリングローラ９は、その長さが中間転写ベルト７の幅よりも大きく、ステアリングローラ９の両端部はむき出しの状態である。
（２）感光ドラム（１：図１）周りで発生する飛散トナー等の異物は、むき出しになったステアリングローラ９の表面に付着し、中間転写ベルト７の往復移動の過程で中間転写ベルト７の内側面へ進入する。
（３）進入した異物は、繰り返し行われる中間転写ベルト蛇行補正制御によって、円周溝９ｍの縁までは拡散移動するが、円周溝９ｍを越えて画像形成領域ＧＡに達することは無い。
（４）画像形成領域ＧＡを拡散移動するトナー粒子等の異物がほとんど無いため、ステアリングローラ９の画像形成領域ＧＡの表面に凝集固着物の核が形成されにくい。
（５）画像形成領域ＧＡを拡散移動するトナー粒子等の異物がほとんど無いため、画像形成領域ＧＡの凝集固着物が成長しない。
（６）凝集固着物が成長しないので、薄い中間転写ベルト７の画像形成領域ＧＡの表面性は良好な状態に維持されて、転写不良や画像ムラが発生しない。

＜第１実施形態の効果＞
第１実施形態の画像形成装置１００では、像担持体の一例である感光ドラム１は、トナー像を担持する。ベルト部材の一例である中間転写ベルト７は、像担持体に接して配置された無端状の中間転写体、又は記録材搬送体である。複数の回転体の一例である駆動ローラ８、ステアリングローラ９、バックアップローラ１０は、ベルト部材を張力状態で支持して循環させる。移動機構の一例である揺動モータ１６は、回転体の一例であるステアリングローラ９を制御して、循環するベルト部材を回転体の軸方向に往復移動させる。

検知手段の一例であるベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂは、循環するベルト部材の幅方向の位置を検知する。制御手段の一例である制御部１５は、検知手段の出力に基づいて移動機構を制御して、ベルト部材の幅方向の位置を制御し、ベルト部材の往復移動の振幅を一定範囲内に位置決める。

溝構造の一例である円周溝９ｍは、往復移動するベルト部材の幅内における像担持体がトナー像を担持する領域よりも外側に位置する回転体の部分に配置される。

溝構造の一例である円周溝９ｍは、前記往復移動の振幅よりも大きい溝幅を有する。

溝構造の一例である円周溝９ｍは、回転体の一例であるステアリングローラ９の両端に配置される。

このような構成によって、トナー粒子等の異物がステアリングローラ９の軸方向に移動しても、円周溝９ｍの溝幅Ｌ２で滞留して、それ以上は中央側へ進めず、画像形成領域ＧＡへの侵入が阻止される。

また、中間転写ベルト７の蛇行補正制御範囲よりも余裕を持たせた中央側に円周溝９ｍを設けたので、中間転写ベルト７の縁が円周溝９ｍに落ち込んだり、引っ掛かったりしない。このため、耐久試験を通じて、中間転写ベルト７の走行に悪影響を及ぼす弊害はなかった。

また、円周溝９ｍを画像形成領域ＧＡの外側に設けたので、円周溝９ｍによる静電的な影響で画像ムラ、転写ムラが発生しないで済む。画像形成領域ＧＡに円周溝９ｍを設けてしまうと、ステアリングローラ９に接しない中間転写ベルト７の裏面には、不必要に電荷が蓄積されて、不良画像の発生を招いてしまうからである。

つまり、一般的に、ベルト部材を架け回す回転体の多くは、ベルト部材の裏面に蓄積された電荷を逃がすために接地電位に接続されている。例えば、図１に示すバックアップローラ１０は、二次転写ローラ１１との間に転写電界を形成するために接地電位に接続されている。従って、接地電位に接続されているべき回転体に円周溝を形成して、ベルト部材が部分的に接地電位に接続されなくなると、円周溝を通過する部分としない部分とで、ベルト部材の裏面に蓄積された電荷量がばらついてしまう。このため、円周溝を通過した画像形成領域では、異常放電系の不良画像が発生し易くなる。

ところで、上述した特許文献３に示される内側面クリーニング装置は、フェルト、ゴムブレードといった清掃部材を用いて中間転写ベルトの内側面をつれ回る異物を除去している。しかし、中間転写ベルトを懸架する回転体に付着して連れ回っている異物に対しては、中間転写ベルトの内側面クリーニング装置は無力である。内側面クリーニング装置では清掃しきれなかった異物が少しずつ回転体の表面に固着して成長する可能性があるからである。また、回転体に固着した異物は簡単に剥離してベルト部材の内側面に移転することがないため、回転体から付着した異物を除去することは難しい。このようにして回転体に固着した異物によって、ベルト部材の内側面には回復不能な凹凸の起伏が形成されてしまう。そして、起伏がベルト部材の表面性に影響を及ぼす結果、転写不良、クリーニング不良、画像ムラ等を生じる可能性がある。

また、内側面クリーニング装置は、中間転写ベルトの幅全体を摺擦するため、当接圧力を増してクリーニング効果を上げようとすると、中間転写ベルト７に大きな摩擦負荷がかかってしまう。このため、中間転写ベルト７を循環させるための消費電力が大きくなり、中間転写ベルト７を懸架する回転体の疲労負荷が高まり、中間転写ベルト７も伸び易くなる。異物の付着具合によって、清掃部材とベルト部材との摩擦抵抗の変動幅が大きくなると、駆動トルクが不安定になって安定したベルト駆動を行うことができなくなる可能性もある。

また、特許文献２に示されるように、回転体のつばやベルト部材のリブに頼らずに自律的にベルト部材の幅方向の位置決めを行っている場合、ベルト部材の蛇行に伴ってベルト部材の幅方向の往復移動が生じる。また、ベルト部材の蛇行余地を確保するために回転体の軸端領域はむき出し状態である。このため、回転体にトナー粒子等の異物が付着し易い上に回転体の軸方向に異物が拡散移動し易くなる。このため、回転体に溝を形成する効果は、自律的にベルト部材の幅方向の位置決めを行う画像形成装置においてとりわけ顕著である。

これに対して、第１実施形態では、ステアリングローラ９に円周溝９ｍを設けたので、ステアリングローラ９の軸端領域に付着したトナー粒子等が画像形成領域ＧＡへ移動しにくくなっている。これにより、長期間に渡る多枚数の画像形成を通じて、ステアリングローラ９の凝集固着物が中間転写ベルト７の表面性を損なわせることが減り、表面性に起因する転写不良や画像ムラが阻止される。中間転写ベルト７を支持するステアリングローラ９の中間転写ベルト７が走行する範囲内で且つ、画像形成領域ＧＡ外の領域に円周溝９ｍを設けることで、中間転写ベルト７の内側面への異物の侵入を防ぎ、中間転写ベルト７の表面性の劣化を抑制できる。

なお、第１実施形態ではステアリングローラ９の両端にだけ円周溝９ｍを配置したが、駆動ローラ８、バックアップローラ１０にも同様な溝構造を配置してもよい。

また、第１実施形態ではステアリングローラ９の片方の軸端領域に円周溝９ｍを１つ配置したが、平行な複数条の円周溝を配置してもよい。

また、円周溝９ｍが中間転写ベルト７を不必要に拘束しないために、ステアリングローラ９の表面と円周溝９ｍの縁とが交差する角部は、アール仕上げしてもよい。

また、円周溝９ｍから落下して中間転写ベルト７の内周面を連れ回る異物を減らすために、円周溝の縁の起立面や円周溝９ｍの底面に粘着テープ等の異物回収手段を配置してもよい。

＜第１実施形態の変形例＞
図５は変形例の画像形成装置の構成の説明図、図６は揺動補正制御におけるステアリングローラの動作の説明図である。変形例の画像形成装置１００Ｈでは、第１実施形態の画像形成装置１００におけるステアリングローラ９を制御して中間転写ベルト７を蛇行補正制御する機構がカム２０を用いている。これ以外は第１実施形態と同様であるため、図５、図６中、第１実施形態と共通する構成には図１乃至図４と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示すように、ステアリングローラ９は、軸方向の一端（正面側）が、回動軸９ｃに軸支された回動アーム９ｂに支持されて昇降可能に組み立てられている。回動アーム９ｂは、制御部１５が揺動モータ１６を制御してカム２０を回転させることにより、図６に示すように、ステアリングローラ９の軸方向の一端（正面側）を昇降させる。この昇降に伴ってステアリングローラ９に対する中間転写ベルト７の巻き付き角度が変化して、中間転写ベルト７が幅方向に移動する。

＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図８はステアリングローラの軸方向における受容器の配置の説明図である。第２実施形態の画像形成装置２００は、図１に示す画像形成装置１００のステアリングローラ９の直下に従動ローラ１８を設けて確保した空間に受容器１７ａ、１７ｂを配置している。これ以外は、第１実施形態と同様に構成されるので、図７中、図１〜図４と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図７に示すように、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８、ステアリングローラ９、従動ローラ１８、バックアップローラ１０に支持されて循環する。ステアリングローラ９の直下に従動ローラ１８を配置して、ステアリングローラ９の下方に受容器１７ａ、１７ｂの配置空間を確保している。

図８に示すように、第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、ステアリングローラ９両軸端の円周溝９ｍの溝幅（Ｌ２：図３）をそれぞれ１０ｍｍとした。

受容器１７ａ、１７ｂは、溝幅（Ｌ２：図３）よりも広い１５ｍｍの幅を持たせて形成され、対応する円周溝９ｍの直下に配置されている。特許文献３に示されるベルト部材の内側面クリーニング装置がベルト部材の全幅に渡って配置されるのに対し、受容器１７ａ、１７ｂは、ステアリングローラ９の軸端部のごく限られた空間を占めて配置される。受容器１７ａ、１７ｂの幅は、円周溝９ｍの溝幅よりも大きいので、円周溝９ｍから落下する異物を確実に受け止める。

制御部１５は、ステアリングローラ９の軸方向の一端を昇降させることにより、中間転写ベルト７を幅方向に往復移動させる（図５参照）

第２実施形態の画像形成装置２００では、溝構造の一例である円周溝９ｍは、回転体の両端に配置され、ステアリングローラ９の下側に、ステアリングローラ９の円周溝９ｍで回収された異物を収容するために受容器１７ａ，１７ｂが配設されている。

すなわち、支持回転体の一例である従動ローラ１８は、ベルト部材の一例である中間転写ベルト７を支持して溝構造を有する回転体の直下に空間を確保させる。

そして、回収容器の一例である受容器１７ａ、１７ｂは、回転体の一例であるステアリングローラ９の直下の空間における両端に一対配置されて、溝構造がベルト部材から分離したトナーを回収する。

その結果、ステアリングローラ９の円周溝９ｍで回収された異物が、ボタ落ちした場合でも、中間転写ベルト７の内側面への落下、連れ回りが防止され、ステアリングローラ９を始めとする回転体の表面への再付着を回避できる。

＜第３実施形態＞
図９は第３実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。第３実施形態の画像形成装置３００は、画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄで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記録材搬送ベルト７Ａに担持した記録材に順次重ねて転写するタンデム型フルカラー画像形成装置である。

そして、制御部１５は、第１実施形態と同様に、ステアリングローラ９Ａを制御して記録材搬送ベルト７Ａの蛇行補正制御を行う。ステアリングローラ９Ａには、図３を参照して後述するように、第１実施形態と同様に、円周溝９ｍが形成されている。

図９に示すように、記録材搬送ベルト７Ａは、駆動ローラ８Ａと、ステアリングローラ９Ａとに掛け渡され、駆動ローラ８Ａに駆動されて矢印Ｒ４方向に循環する。駆動ローラ８Ａとステアリングローラ９Ａとの間の直線区間に、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２１から分離ローラ２２によって１枚ずつに分離して取り出され、レジローラ２３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７Ａへ受け渡される。記録材Ｐは、吸着ローラ２４に帯電されて記録材搬送ベルト７Ａ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、記録材Ｐ上の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７Ａ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２５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７Ａから曲率分離して定着器１３へ受け渡される。定着器１３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３００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で使用され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、専ら画像形成部Ｓａについて説明し、画像形成部Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄについては、構成部材に付した符号末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて理解されるものとする。

感光ドラム１ａを中心にして、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像器４ａ、転写ローラ５ａ、およびクリーニング装置６ａが配置される。画像形成部Ｓａでは、負極性に帯電した感光ドラム１ａ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を採用している。

感光ドラム１ａは、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、接地電位に接続された導電性基体の外周に光導電層を配置している。感光ドラム１ａは、直径φ７０ｍｍで矢印方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光ドラム１ａとしては、アルミニウム等の剛体円筒基体上に感光層としてＯＰＣ（有機光導電体）を形成して構成されている。感光層は、ＯＰＣの他にアモルファスシリコン、ＣｄＳ、酸化亜鉛、セレン等を使用できる。又、感光ドラム１ａは、例えば周長が記録材の搬送方向長さ以上の感光体ベルトに置き換えてもよい。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する抵抗性のゴムローラ部材であって、不図示の電源によって、周波数７０Ｈｚのサイン波交流に−６２０Ｖの直流電圧を重畳した帯電電圧を印加されて、感光ドラム１ａを−６００Ｖに接触帯電させる。

露光装置３ａ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の表面を走査露光することにより、帯電した感光ドラム１ａの表面に静電像を形成する。感光ドラム１ａの非露光部である画像部は−６００Ｖを維持し、露光部である非画像部は−５０Ｖまで電位が低減される。

現像装置４ａは、感光ドラム１ａの表面と反対方向に回転する現像スリーブに現像剤を担持させ、露光部電位と非露光部電位との中間に定めた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１ａの静電像を現像する。現像剤は、トナーに磁性キャリアを混合した二成分現像剤である。

転写ローラ５ａは、鉄製の直径φ８ｍｍの芯金に、ＥＰＤＭ材の発泡されたゴムの厚み４ｍｍの弾性層を被せており、記録材搬送ベルト７Ａを介して感光ドラム１ａに圧接して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト７Ａとの間に転写部を形成する。不図示の電源から転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加することにより、転写部に転写電界が形成され、転写電界に応答して、感光ドラム１ａの負極性のトナー像が記録材搬送ベルト７Ａに移動する。

クリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦させて、転写部を通過して感光ドラム１ａに残留した転写残トナーを除去する。

ベルトクリーニング装置１２は、クリーニングブレードを記録材搬送ベルト７Ａに摺擦して、記録材搬送ベルト７Ａの表面に付着したトナー粒子等の異物を除去する。

記録材搬送ベルト７Ａは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂に、カーボン等の導電剤を添加して体積抵抗率を１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍに調整しており、厚みは５０〜２００μｍである。ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の汎用樹脂やそれらの複合材等を採用してもよい。

ステアリングローラ９Ａの長さが３７０ｍｍあるのに対して、記録材搬送ベルト７Ａの幅は３５０ｍｍなので、ステアリングローラ９Ａの端部１０ｍｍづつが、記録材搬送ベルト７Ａから露出してむき出しの状態になっている。

その結果、画像形成装置３００内の飛散トナー、紙粉等の異物がむき出しになったステアリングローラ９Ａ表面に付着し、記録材搬送ベルト７Ａの後述する蛇行補正制御に伴って記録材搬送ベルト７Ａの裏面へ巻き込まれてしまう。そして、第１実施形態で説明したように、異物が画像形成領域にまで拡散して凝集固着物を形成すると、記録材搬送ベルト７Ａの表面性を損なわせて画像品質に影響を及ぼす可能性がある。

＜記録材搬送ベルト蛇行補正制御＞
画像形成装置３００では、制御部１５は、ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂの出力に基づいてステアリングローラ９Ａを制御して記録材搬送ベルト７Ａを幅方向に位置決める。ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂは、記録材搬送ベルト７Ａの縁に接触して、記録材搬送ベルト７Ａの幅方向の位置に応じた出力を発生する。

制御部１１０は、ベルト端部検知センサ１４ａ、１４ｂの出力を検知して、記録材搬送ベルト７Ａの幅方向の位置と移動方向とに応じて揺動モータ１６を作動させることにより、ステアリングローラ９Ａの角度を変化させる。ステアリングローラ９Ａは、幅方向の正常な往復移動範囲（蛇行制御範囲）から逸脱しかかった記録材搬送ベルト７Ａの移動方向を反転させて、幅方向の中心側へ向かって誘導する。

＜ステアリングローラの円周溝＞
ステアリングローラ９Ａの軸端部には、図３に示す第１実施形態のステアリングローラ９と同様な円周溝９ｍが形成されている。ここでは、図３を参照して、図３中のステアリングローラ９をステアリングローラ９Ａ、中間転写ベルト７を記録材搬送ベルト７Ａと読み替えて説明する。

図３に示すように、ステアリングローラ９Ａの両方の軸端領域に円周溝９ｍが形成されている。円周溝９ｍは、記録材搬送ベルト７Ａの幅方向の往復移動に伴って、記録材搬送ベルト７Ａとステアリングローラ９Ａとの間に進入したトナー粒子（黒丸で図示）が内側の画像形成領域ＧＡへ移動することを阻止する。

円周溝９ｍは、画像形成領域（最大画像幅）ＧＡよりも軸端側に配置されている。画像形成領域ＧＡへのトナーの移動、画像形成領域ＧＡにおけるトナー等の固着を防止するためである。

円周溝９ｍは、記録材搬送ベルト７Ａの正常な往復移動範囲の内側（常時中間転写ベルト７で覆われた範囲）に形成してある。円周溝９ｍの縁に記録材搬送ベルト７Ａの縁が突き当たると、正常な往復移動が妨げられるからである。

第３実施形態では、最大画像幅（ＧＡ）が３２０mm、記録材搬送ベルト７Ａの幅が３５０mmであり、記録材搬送ベルト７Ａの幅方向の振幅は、基準位置に対して±１mm程度である。このため、最大１３ｍｍの溝幅で円周溝９ｍを設けることが可能である。

しかし、円周溝９ｍの溝幅は、５ｍｍ程度でも十分に異物の回り込みを防ぐことができることが実験的に確認されているので、溝幅を１０mmとして、ローラ端部より１３mmの位置に円周溝９ｍを設けた。また、溝の深さは、３mm程度あれば、十分に異物の回り込みを防ぎ得ることが実験的に確認されており、あまり深くしすぎると、ローラ強度が弱くなってしまうため、３ｍｍ〜６ｍｍが望ましく、結局、５ｍｍとした。

このようなステアリングローラ９を搭載して画像形成装置３００の耐久試験を行ったところ、３００００枚程度出力しても、円周溝９ｍの内側に位置する記録材搬送ベルト７Ａの画像形成領域ＧＡに凹凸の発生が観察されず、不良画像も発生しなかった。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトの駆動機構の平面図である。 ステアリングローラの軸端領域の構成の説明図である。 比較例のステアリングローラの軸端領域の構成の説明図である。 変形例の画像形成装置の構成の説明図である。 揺動補正制御におけるステアリングローラの動作の説明図である。 第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 ステアリングローラの軸方向における受容器の配置の説明図である。 第３実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

符号の説明

１ 像担持体（感光ドラム）
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 一次転写ローラ
７ ベルト部材（中間転写ベルト）
８ 回転体（駆動ローラ）
９ 回転体（ステアリングローラ）
９ｍ 溝構造（円周溝）
１０ 回転体（バックアップローラ）
１１ 二次転写ローラ
１２ ベルトクリーニング装置
１３ 定着装置
１４ａ、１４ｂ 検知手段（ベルト端部検知センサ）
１５ 制御手段（制御部）
１６ 移動機構（揺動モータ）
１８ 支持回転体（従動ローラ）
１７ａ，１７ｂ 回収容器（受容器）
２０ 移動機構（カム）

Claims (3)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に接して配置された無端状の中間転写体又は記録材搬送体としてのベルト部材と、
   前記ベルト部材を支持して循環させる複数の回転体と、
   前記回転体を制御して、循環する前記ベルト部材を前記回転体の軸方向に往復移動させる移動機構と、
   循環する前記ベルト部材の幅方向の位置を検知する検知手段と、
   前記検知手段の出力に基づいて前記移動機構を制御して、前記ベルト部材の前記幅方向の位置を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   往復移動する前記ベルト部材の幅内に位置して前記像担持体がトナー像を担持する領域よりも外側に位置する前記回転体の部分に溝構造を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記溝構造は、前記往復移動の振幅よりも大きい溝幅を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記溝構造は、前記回転体の両端に配置され、
   前記ベルト部材を支持して前記溝構造を有する回転体の直下に空間を確保させる支持回転体と、
   前記空間における前記両端に一対配置されて、前記溝構造が前記ベルト部材から分離したトナーを回収する回収容器と、を有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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