JP2010266550A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、一次転写、二次転写又は中間転写ベルトクリーニング等の工程に起因する、中間転写ベルトの移動に対する負荷変動があっても、中間転写ベルトの走行性を安定させ、画像の位置ズレや転写不良のない画像形成装置を提供する。
【解決手段】駆動ローラ１２とテンションローラ１４の間に張設されて回動し、像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト９を有する画像形成装置において、駆動ローラ１２が、一次転写部材であり、且つ、中間転写ベルト９を介して二次転写部材１１と対向する位置に配置された二次転写対向部材である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するもので、特に、中間転写体として中間転写ベルトを用いた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式のフルカラー画像形成装置が種々提案されている。中でも、現像剤像（トナー像）を担持している像担持体である感光体から、一次転写部において、一旦中間転写体に転写を行い、中間転写体に重畳したトナー像を二次転写部で一括して紙等の転写材に転写する画像形成装置は、数多く実用化されている。この一例が、特許文献１、２に開示されている。

特許文献１に開示されている画像形成装置を、本願添付の図９を用いて説明する。

本例にて、画像形成装置は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１を備えており、感光体ドラム１は、矢印Ｒ１方向に回転自在に担持されている。感光体ドラム１の周りには、回転方向に沿って順に、帯電器２、レーザ光を感光体ドラム１に照射する露光装置３、４個の現像器５、６、７、８を回転可能な現像器支持体４Ａに装着した現像装置４が配置されている。更に、感光体ドラム１の周りには、中間転写体としての中間転写ベルト９を備えた中間転写ベルトユニット９Ａ、及び、感光体ドラムクリーナ１６が配置されている。

特許文献１の画像形成装置の構成において、停止時において中間転写ベルト９は、張力Ｔ（Ｎ）のテンションで張架されている。

一方、画像形成時においては、中間転写ベルト９は、感光体ドラム１から負荷Ｆ（Ｎ）を受ける。この負荷Ｆ（Ｎ）が発生する理由としては、次のことが挙げられる。

即ち、中間転写ベルト９と感光体ドラム１表面間の機械的な摩擦力、及び、中間転写ベルト９と感光体ドラム１との間にトナー粒子が介在することによる摩擦力の変動である。更に、一次転写バイアスを印加することによる中間転写ベルト９と感光体ドラム１との静電的な吸着力である。

また、この負荷Ｆ（Ｎ）は、装置の使用環境、耐久状況、画像パターンにより、画像形成中であっても変動する。

画像形成時におけるベルトテンションは、静止時のベルトテンションＴ（Ｎ）と、前述した負荷Ｆ（Ｎ）との総和に近いものになると考えられる。

特許文献１の画像形成装置の構成においては、画像形成時、負荷Ｆ（Ｎ）が変動した場合、１次転写部（Ｔ１）前後のベルトテンション部（ベルト裏にバックアップ部材が無い部分）のテンションが変動したり、中間転写ベルト９がばたついてしまう構成となっている。このため、１次転写部（Ｔ１）の中間転写ベルト９の表面速度が変動することによる色ずれや全体倍率ずれ、又は、テンションローラ１４の位置が変わり１次転写部（Ｔ１）から２次転写部（Ｔ２）のベルト長が変わることによる画像の位置ズレが発生してしまう。また、ベルトがばたつくと、一次転写部前後での中間転写ベルト９の張架角度が変わり、転写性が変動する。更に、負荷変動が大きい場合においては、中間転写ベルト９が弛み、他の装置内の部材と中間転写ベルト９が干渉することによる、中間転写ベルト９の破れが発生する場合もある。

次に、特許文献２に開示される従来技術を用いた画像形成装置の構成を、本願添付の図１０に示す。

特許文献２に示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナー像を形成する４つの画像形成ユニットＳ（Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｋ）を備え、中間転写ベルト９上に並べられた構成となっている点で図９に示す画像形成装置と異なっている。ただ、各画像形成ユニットＳにおける画像形成手段の各部材は同じ構成及び機能を有している。従って、図１０の画像形成装置にて、図９に示す画像形成装置と同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色を示す添え字を追記している。

つまり、特許文献２に示す画像形成装置は、次の構成以外は、特許文献１に記載する画像形成装置と同じ構成とされる。
（１）イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナー像を形成する４つの画像形成ユニットＳ（Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｋ）が中間転写ベルト９上に並べられた構成となっていること、
（２）２次転写対向ローラ１７と駆動ローラ１２が別のローラであること、
（３）中間転写ベルト９のクリーニングがクリーニング装置１８のゴムブレード１８ａにより行われていること、
である。

特許文献２の画像形成装置にて、２次転写対向ローラ１７は、アルミニウム製の中空パイプにゴムを被覆した構成となっており、中間転写ベルト９に対して従動回転するようになっている。その他の構成に関しては説明を省略する。また、動作に関しても特許文献１の画像とほぼ同じであるため、説明は省略する。

特許文献１の構成においては、上述したように、装置停止時の中間転写ベルトはＴ（Ｎ）のテンションで張架されている。一方、画像形成時において、二次転写部では、中間転写ベルト９は二次転写ローラ１１または転写材Ｐから負荷Ｆ（Ｎ）が変動する。また、二次転写部で負荷変動が発生する理由は、中間転写ベルトと二次転写ローラとの間にトナー粒子や転写材が介在することによる摩擦力の変動、及び、二次転写バイアスを印加することによる中間転写ベルトと二次転写ローラとの静電的な吸着力が挙げられる。

同様に、中間転写クリーナ部においても負荷変動が発生する。負荷変動が発生する理由としては、中間転写ベルト９とブレード１８ａ間の摩擦力の変動、ブレード１８ａに供給されるトナー量変化による摩擦力の変動等が挙げられる。

一方、特許文献２に開示された構成においては、画像形成時に前述した負荷変動が発生すると、一次転写部にこの負荷変動の影響が伝播する。この理由は、二次転写対向ローラ１７が従動ローラであるため、その二次転写対向ローラ１７の接線方向に働く負荷変動が、ベルトテンション部のテンション変動になってしまうからである。

このテンション変動により、１次転写部の中間転写ベルト９の表面速度が変動し、色ずれや全体倍率、または、テンションローラ１４の位置が変わり１次転写部から２次転写部のベルト長が変わることによる画像の位置ズレが発生してしまう。

以上説明したとおり、従来技術においては一次転写、二次転写時及び中間転写クリーニングの負荷変動がベルトテンション部のテンション変動となり、それが原因で色ずれ等の画像不良が発生しやすい構成となっている。

特開２００４−１１７５１０号公報 特開２００６−３０４９０号公報

そこで、本発明の目的は、中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、中間転写ベルトの移動に対する負荷変動があっても、中間転写ベルトの走行性を安定させ、画像の位置ズレや転写不良のない画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によれば、
トナー像が形成される像担持体と、
駆動ローラとテンションローラの間に張設されて回動し、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写部材と、
前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写部材と、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラが、前記一次転写部材であり、且つ、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する位置に配置された二次転写対向部材であることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第二の態様によれば、
トナー像が形成される像担持体と、
駆動ローラとテンションローラの間に張設されて回動し、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写部材と、
前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写部材と、
前記中間転写ベルトを清掃する清掃部材と、
を有する画像形成装置において、
前記駆動ローラが、前記一次転写部材であり、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する位置に配置された二次転写対向部材であり、且つ、前記中間転写ベルトを介して前記清掃部材と対向する位置に配置された清掃手段対向部材であることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、中間転写ベルトを用いた画像形成装置において、一次転写、二次転写又は中間転写ベルトクリーニングの工程に起因する、中間転写ベルトの移動に対する負荷変動があっても、中間転写ベルトの走行性を安定させ、画像の位置ズレや転写不良がない。

本発明に係る画像形成装置の実施例１を示す概略構成図である。 本発明の実施例１における中間転写ベルトユニットの作動態様を説明するための図である。 本発明の実施例１におけるＦ_MAXを説明するための図である。 本発明の実施例１における、Ｆ_MAX、θ、μとの相互関係を説明するための図である。 本発明に係る画像形成装置の実施例２を示す概略構成図である。 本発明の実施例２における中間転写ベルトユニットの作動態様を説明するための図である。 本発明に係る画像形成装置の実施例３を示す概略構成図である。 本発明の実施例３における中間転写ベルトユニットの作動態様を説明するための図である。 従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 従来の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例にて、画像形成装置１００は、中間転写ベルト方式を採用したロータリー方式のフルカラー画像形成装置である。画像形成装置１００の全体構成は、先に図９を参照して説明した従来の画像形成装置と同様とされ、本実施例は、中間転写ベルトユニット９Ａの構成、及び、一次転写、二次転写、中間転写ベルトクリーニングの制御において特徴を有している。

（画像形成装置）
先ず、感光体ドラム１は、その表面が帯電器２によって負極性に帯電される。次に、帯電された感光体ドラム１は、露光装置３の露光Ｌにより表面に静電潜像が形成される。現像器支持体４Ａに搭載された１色目のイエロートナー（Ｙ）が入った現像器５によって、感光体ドラム上の静電潜像部にトナーを付着させ、トナー像を形成する。

中間転写ベルトユニット９Ａについては、後で詳しく説明するが、中間転写ベルト９は、二つの支持軸（駆動ローラ１２、テンションローラ１４）に支持されている。駆動ローラ１２は、図中矢印Ｒ２方向に駆動回転する。そして、感光体ドラム１上のトナー像は、一次転写ニップ部Ｔ１を介して一次転写される。一次転写後の感光体ドラム１は、弾性体ブレード１６ａを有する感光体ドラムクリーナ１６によって表面の一次転写残トナーが除去される。

以上の帯電、露光、現像、一次転写、クリーニングの一連の画像形成プロセスを、他の３個の現像器６、７、８に収納された２色目マゼンタ（Ｍ）、３色目シアン（Ｃ）、４色目ブラックのトナー（Ｋ）についても繰り返し行う。これによって、中間転写ベルト９上に４色のトナー像を重ねる。

中間転写ベルト９上の４色のトナー像は、二次転写部材である二次転写ローラ１１により二次転写バイアスが印加されると、駆動ローラ１２との二次転写ニップ部Ｔ２を介して転写材Ｐ表面に一括して二次転写される。表面に４色の未定着トナー像を担持した転写材Ｐは、定着器２０に搬送され、表面のトナー像が定着されて画像形成が完了する。

一方、上述の二次転写が終了した後、転写材Ｐに転写されずに中間転写ベルト９上に残ってしまう二次転写残トナーがある。この二次転写残トナーは、二次転写残トナー帯電ローラ電源（不図示）より正極性の直流電圧の印加された中間転写ベルト清掃手段である二次転写残トナー帯電ローラ１９により正極性に帯電される。正極性に帯電されたトナーは、一次転写ニップ部Ｔ１にて、感光体ドラム１へ静電的に転写され、中間転写ベルト９上に残った二次転写残トナーは除去される。

（中間転写ベルトユニットの構成）
中間転写ベルトユニット９Ａは、中間転写ベルト９、二次転写対向ローラ（二次転写対向部材）及び一次転写ローラ（一次転写部材）としての役割を合わせ持つ駆動ローラ１２、テンションローラ１４、二次転写残トナー帯電ローラ１９によって構成されている。中間転写ベルト９は、駆動ローラ１２とテンションローラ１４との間に張設され、矢印方向に回動可能とされている。

中間転写体としての中間転写ベルト９は、厚さ１００μｍ、周長４００ｍｍ、幅２４５ｍｍで、導電剤を混合することにより体積抵抗率１０⁸〜１０¹¹Ωｃｍに調整したポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を無端状に形成し、引張弾性率は７００ＭＰａである。中間転写ベルト９は、駆動ローラ１２に対する巻き掛け部にて形成される巻き掛け角θが１９０°になるように配置されている。通常、巻き掛け角θは１８０〜２４０°とされる。

駆動ローラ１２は、外径４０ｍｍの鉄製の中空管１２ａの表層１２ｂに、厚み０．５ｍｍのＥＰＤＭのゴムを被覆したものである。表層１２ｂのゴム部はカーボンブラックにより抵抗調整され抵抗は１０⁵〜１０⁶Ωとなっている。駆動ローラ１２の一方の端部の軸上には、図示してはいないが、駆動ローラ１２を回転駆動させるためのギアがついており、装置本体側に設けられた駆動ギアと噛み合い回転駆動する構成となっている。また、駆動モータ（不図示）は、モータ制御により負荷トルク変動があっても定常回転時には等速回転するようになっており、そのモータの最大トルクは、モータにかかる最大負荷より大きいモータを選定している。

芯金（中空管）１２ａの端部にはバイアス印加するための接点が設けられており、本体装置内にある高圧電源ユニット（不図示）から高圧が印加できる構成になっている。

ＪＩＳ−Ｋ７１２５に準拠した試験方法による、駆動ローラ１２の表面と、駆動ローラ１２に接触する中間転写ベルト９の裏面との静摩擦係数μは０．６である。

テンションローラ１４は、アルミニウム製で外径２５ｍｍの中空管であり、端部には軸受けが設けられ中間転写ベルト９により従動回転するようになっている。テンションローラ１４には中間転写ベルト９に、静止時に張力Ｔ＝３０（Ｎ）のテンションが架かるように、両端にテンションバネ（不図示）が設けられている。

また、本実施例において、二次転写部材としての二次転写ローラ１１と、中間転写ベルト９の清掃手段を構成する清掃部材である二次転写残トナー帯電ローラ１９は、中間転写ベルト９の駆動ローラ１２への巻き掛け部に当接するように配置されている。

（転写制御）
本実施例の転写制御は、特開平１１−１６１０４３号公報等に開示されている転写ドラム方式の転写制御と基本的に同じであるため、簡単にその制御について述べる。

一次転写に関しては、一次転写部材としての役割を併せ持つ駆動ローラ１２にバイアス電源（不図示）から＋１００Ｖの電圧を印加することで行なわれる。また、感光体ドラム１の一次転写残トナーは、ウレタン製のクリーニングブレード１６ａを有するクリーニングユニット１６によって掻き取られる。

なお、本実施例のプリンタでは中間転写ベルト９の二次転写残トナーを二次転写残トナー帯電ローラ１９で再帯電して感光体ドラム１に回収するプロセスを採用している。そのため、感光体ドラム１に回収された二次転写残トナーも同様にクリーニングユニット１６によって掻き取られる。

二次転写に関しては、中間転写ベルト９が４回転してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれのトナーを重ねて一次転写した後、離接可能な二次転写ローラ１１が中間転写ベルト９に当接した後に行われる。二次転写バイアスは、高圧電源（不図示）により＋２０μＡの定電流制御が行なわれており、中間転写ベルト９から転写材Ｐに電荷が供給されてトナー像は転写材Ｐに移動する。

中間転写ベルト９の清掃部材である二次転写残トナー帯電ローラ１９は、適宜手段によって駆動ローラ１２と接離可能となっている。中間転写ベルト９の清掃（クリーニング）を行う場合には、本体のカム（不図示）によって当接し、高圧電源（不図示）からバイアスが印加される。本実施例にて、駆動ローラ１２は、二次転写残トナー帯電ローラ１９とは、中間転写ベルト９を介して対向配置されており、清掃手段対向部材としての機能を有している。

バイアスは、ＤＣ成分にＡＣ成分を重畳したものを用いる。これはＡＣ電界によって転写残トナーを二次転写残トナー帯電ローラ１９との間で往復運動させて撹乱するためである。転写残トナーが少ない場合にはＤＣ成分だけで転写残トナー全てを帯電させることも可能であるが、多層に及ぶ転写残トナーを上層から下層まで帯電するためにはなんらかの撹乱手段が必要である。本実施例ではＡＣ成分として２ｋＨｚ、３ｋＶｐｐの矩形波を用いた。

本発明の目的は、一次転写、二次転写、中間転写クリーニング等の工程において中間転写ベルトの回動に対する負荷変動が発生した場合においても、中間転写ベルト９のテンション変動が十分小さく、色ずれ等がない画像形成装置を提供することである。以下に、その作用がどのように得られるかについて述べる。

図２に示すように、一次転写、二次転写、中間転写クリーニング等の各工程において、画像形成中に駆動ローラ１２の接線方向に負荷が発生する（図２中の、Ｆ_T1、Ｆ_T2、Ｆ_CLを参照）。これらの各々の負荷は、環境、耐久、パターンにより画像形成中においても、変動している。

本実施例の構成では、この負荷変動が発生しても、以下の二つの理由から画像の位置ズレや色ずれや転写不良への影響は十分に小さい。

一つ目の理由は、一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２が中間転写ベルト９の駆動ローラ１２に対する巻き掛け部（巻き掛け角θの領域）に配置されているため、一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２における中間転写ベルト９のバタツキが抑えられるためである。

二つ目の理由は、画像形成時に中間転転写ベルト９は、等速で回転駆動されている駆動ローラ１２の表面との摩擦力Ｆμにより搬送されているため、中間転写ベルト９の表面はほぼ等速で回転している。よって、画像形成中に駆動ローラ１２の接線方向に負荷（Ｆ_T1、Ｆ_T2、Ｆ_CL）が発生しても、その負荷の総和、即ち、負荷変動総和Ｆ_TOTALが、摩擦力Ｆμを上回らなければ、中間転写ベルト９のテンション変動や表面速度変動には至らない。また、画像形成中の駆動ローラ１２の接線方向に負荷変動総和Ｆ_TOTALが、摩擦力Ｆμを上回ったとしても、中間転写ベルト９のテンション変動や表面速度変動に寄与する力はＦ_TOTAL−Ｆμとなる。

つまり、本実施例の構成では、この負荷変動が発生しても、以下の２つの理由から、従来技術と比較して中間転写ベルト９のテンション変動やバタツキに対して有利な構成となっている。よって、本発明の効果である中間転写ベルトの走行性を安定させ、レジずれや画像不良のない画像形成装置を提供することが可能となる。

更に好適には、負荷変動があった場合においても駆動ローラ１２の表面と中間転写ベルト９の裏面との間でのスリップを起こさないことが望ましい。ローラ上に巻きかけられたベルトが、ベルトとローラとの界面でスリップする条件は、オイラーのベルト理論で説明が可能である。これは、ベルトとローラ界面のスリップ臨界条件がローラの外径によらず、テンション、静摩擦係数μ及び巻き掛け角θで表せられるというものである。

図２に、本発明における駆動ローラ１２の周りの配置を示した。一次転写時には一次転写部材としての役割をもつ駆動ローラ１２の接線方向にＦ_T1の力が、二次転写時には二次転写対向部材としての役割をもつ駆動ローラの接線方向にＦ_T2の力がかかる。また、中間転写ベルト清掃部材１９による中間転写クリーニング時には、転写クリーニング対向部材としての役割をもつ駆動ローラ１２の接線方向にＦ_CLの力がかかる。よって、画像形成中においては、下記式（１）に示すように、ほぼＦ_TOTALの負荷が、駆動ローラ１２の接線上に生じることとなる。

上記した負荷が発生しても中間転写ベルト９と駆動ローラ１２の間にスリップが発生しない条件は、オイラーのベルト理論から下記式（２）で与えられる。式（２）中の、Ｆ_MAXは装置において、Ｆ_TOTALが最大になる値を意味している。

上記式（２）を解くことにより、駆動ローラ表面の静摩擦係数の条件が下記式（３）に表される。

本実施例におけるＦ_MAXに関して、下記に述べる。

上記式にあるＦ_MAXは、駆動ローラ上のトルク変動として、容易に測定が可能である。本実施例においては、駆動ローラ軸上にトルクゲージを取り付け、画像形成中のトルク変動（Ｎ・ｍ）を測定し、その値を駆動ローラ軸径と駆動ローラ径の比から駆動ローラ表面の負荷（Ｎ）に換算することにより求めた。

本実施例において負荷Ｆ_TOTALが最大となるのは、低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）で厚紙をフルカラー印字した場合である。

図３に、本条件における負荷Ｆ_TOTALの時間推移を、グラフを用いて説明する。図からも判るように各工程のバイアス印加のタイミング、画像のタイミングにほぼ同期して、負荷が変動しているのが分かる。これは、バイアス印加のタイミングによる静電的付着力の変動、画像のタイミングによりトナーが各部材との間に介在することによる摩擦力の変動が主たる原因である。

図３の結果から、Ｆ_MAX、つまり、負荷（Ｎ）が最大となるのは、中間転写ベルトクリーニング時であり中間転写ベルト接線方向に３６（Ｎ）の力がかかる。よって、上記式（３）に下記の値を代入することにより、スリップが発生する臨界条件の静摩擦係数μが求められる。

上記の値を、上記式（３）に代入すると、０．２３７３＜μとなり、μが０．２４より大きければ、本発明の効果を最大限に発揮することが可能となる。

本発明の構成においては、駆動ローラ表面の摩擦係数は、ＪＩＳ−Ｋ７１２５に準拠した試験方法に於いての静摩擦係数μが０．６であり、本発明の効果は得られる。

図４に、Ｆ_MAXが、１６Ｎ、３６Ｎ、５６Ｎと変わった場合における、駆動ローラ１２への巻き掛け角θと、駆動ローラ１２と中間転写ベルト９とがスリップを起こさない最低の静摩擦係数μを表す。

図４を見ると判るように、Ｆ_MAXが大きくなるにつれて、スリップ防止にはより高い摩擦係数μが必要となる。また、巻き掛け角θが小さくなると、スリップ防止にはより高い摩擦係数μが必要となるという関係になる。

以上説明した通り、中間転写ベルト方式を採用する画像形成装置において、駆動ローラ１２が一次転写部材と、二次転写対向部材と、中間転写ベルトクリーニングローラ対向部材とを兼ねていること。且つ、駆動ローラ接線方向の負荷総和の最大値Ｆ_MAX、静止時のテンションＴ、駆動ローラ１２への中間転写ベルト９の巻き掛け角θ、駆動ローラ１２と中間転写ベルト９の静摩擦係数μが下記式を満足する場合において、

駆動ローラ１２と中間転写ベルト９間のスリップは無く、負荷変動に対して安定した中間転写ベルト９の走行性が得られる。

また、本発明は、駆動ローラ１２、中間転写ベルト９、感光体ドラム１、二次転写ローラ１１等の材料、形状に左右されるものではなく、現在開示されている全ての材料、形状において、上記式を満たすことにより本発明の効果を得ることが可能となる。

これにより、装置の画像形成時の負荷変動が発生した場合においても、中間転写ベルトのテンション変動は極力小さく抑えられる。また、ベルトが緩み他の部材と干渉するなどの不具合もなく、且つ、環境、耐久を通して色ずれや全体倍率変動が安定して小さくすることが可能となる。

実施例２
図５に、本発明に係る画像形成装置の第二の実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、中間転写ベルト方式を採用したインライン式のフルカラー画像形成装置である。

本実施例の画像形成装置１００は、基本的な構成及び動作に関しては、図１０を参照して説明した従来の画像形成装置とほぼ同じであるため、画像形成装置の全体構成の説明は、前の説明を援用し、以下には、本実施例の特徴である転写ユニット９Ａに関しての説明のみ行う。

本実施例の中間転写ユニット９Ａは、中間転写ベルト９と、中間転写ベルト９の張架ローラである駆動ローラ１２と、可動式のテンションローラ１４、及び、二次転写残トナー帯電ローラ１９から構成されている。駆動ローラ１２は、一次転写部材、二次転写対向部材及び中間転写ベルト清掃手段対向部材の役割を併せ持っている。

中間転写ベルト９に関しては、実施例１に使用したものと同じものであり、中間厚さ１００μｍ、周長４００ｍｍ、長さ２４５ｍｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の無端状のベルトである。

中間転写ベルト９は中間転写ベルト駆動ローラ１２に対する巻き掛け角θは２２０°になるように配置されている。駆動ローラ１２は、外径１２０ｍｍの鉄製の中空管１２ａに表層１２ｂに厚み１ｍｍのＥＰＤＭのゴムを被覆したものである。表層１２ｂのゴム部はカーボンブラックにより抵抗調整され抵抗は１０⁵〜１０⁶Ωとなっている。

ＪＩＳ−Ｋ７１２５に準拠した試験方法による駆動ローラ１２表面と中間転写ベルト９裏面の静摩擦係数μは０．４である。

テンションローラ１４は、アルミニウム製で外径１５ｍｍの中空管であり、中間転写ベルト９により従動回転するようになっている。テンションローラには中間転写ベルト９に、張力Ｔ＝３０（Ｎ）のテンションが架かるように、両端にテンションバネが設けられている。

上記したように、本実施例においても、ベルトテンションに対して負荷変動となる、一次転写、二次転写、中間転写クリーニングの全てを駆動ローラ１２の巻き掛け部に配置した構成となっている。

また、本実施例においても、駆動ローラ１２の巻き掛け部は、摩擦力の大きい中間転写ベルト９と駆動ローラ１２との巻き掛け部となっている。このため、実施例１で前述した通り、負荷変動に関わらず安定した中間転写ベルトの走行性が得られる。

以上説明した通り、装置の画像形成時の負荷変動が発生した場合においても、負荷変動は、中間転写ベルト９のテンション変動やバタツキに至らず、ベルトが緩み他の部材と干渉するなどの不具合もない。且つ、環境、耐久を通して色ずれや全体倍率変動が安定して小さくすることが可能となる。

更に好適には、オイラーのベルト理論に基づき、駆動ローラ１２と中間転写ベルト９のスリップしない条件で使用することが望ましい。

図６に、本実施例における駆動ローラ１２周りの配置を示した。一次転写時には一次転写部材としての役割をもつ駆動ローラ１２の接線方向にＦ_T1Y、Ｆ_T1M、Ｆ_T1C、Ｆ_T1Kの力がかかる。二次転写時には二次転写対向部材としての役割をもつ駆動ローラ１２の接線方向にＦ_T2の力がかかる。また、中間転写クリーニング時には、転写クリーニング対向としての役割をもつ駆動ローラ１２の接線方向にＦ_CLの力がかかる。

よって、画像形成中においては、下記式（４）に示すように、Ｆ_TOTALの負荷が、駆動ローラの接線上に生じることとなる。

上記した負荷変動が発生しても中間転写ベルト９と駆動ローラ１２との間のスリップが発生しない条件は、オイラーのベルト理論から下記式（５）で与えられる。式（５）中の、Ｆ_MAXは装置において、Ｆ_TOTALが最大になる値を意味している。

上記式（５）を解くことにより、駆動ローラ表面の静摩擦係数の条件が下記式（６）にて表される。

本実施例における負荷の最大値Ｆ_MAXは、低温低湿環境（１５℃／１０％ＲＨ）でＯＨＴをフルカラー印字した場合であり、最大４０（Ｎ）の負荷であった。その他の、既知の値を式（６）に代入することにより、本構成での必要な静摩擦係数μが求まる。本構成でのテンションＴは３０（Ｎ）、巻き掛け角θは２２０°である。

既知の値を上記式（６）に代入すると、０．２２＜μであり、μが０．２２より大きければ、本発明の効果を最大限に発揮することが可能となる。本実施例の構成においては、駆動ローラ表面の静摩擦係数はＪＩＳ−Ｋ７１２５に準拠した試験方法による静摩擦係数は０．４であり本発明の効果は得られる。

以上説明した通り、装置の画像形成時の負荷変動が発生した場合においても、中間転写ベルトのテンション変動に至らず、ベルトが緩み他の部材と干渉するなどの不具合もなく、且つ、環境、耐久を通して色ずれや全体倍率変動が安定して小さくすることが可能となる。

実施例３
図７に、本発明に係る画像形成装置の第三の実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、中間転写ベルト方式を採用したロータリー方式のフルカラー画像形成装置である。転写材Ｐが給紙されてから転写、定着後排紙されるまでの工程は、図９を参照して説明した従来の画像形成装置と同様なので省略し、本実施例の特徴である中間転写ベルトユニット９Ａの構成について説明する。

本実施例の中間転写ベルトユニット９Ａは、中間転写ベルト９と、中間転写ベルト９の張架ローラである駆動ローラ１２と、可動式のテンションローラ１４、及び、中間転写ベルトクリーニング装置１８から構成されている。

駆動ローラ１２は、一次転写部材及び二次転写対向部材としての役割を併せ持っている。一方、中間転写ベルト清掃部材であるゴムブレード１８ａを備えた中間転写ベルトクリーニング装置１８は、テンションローラ１４を対向部材としている。

中間転写ベルト９、駆動ローラ１２、テンションローラ１４に関しては、図９を用いて説明した従来例と同じであるため、説明を省略する。

テンションローラには中間転写ベルト９に、張力３０Ｎのテンションがかかるように、両端にテンションバネが設けられている。中間転写ベルト９は、駆動ローラ１２に対する巻き掛け角θは１９０°であり、駆動ローラ１２表面と中間転写ベルト９裏面の静摩擦係数（ＪＩＳ−Ｋ７１２５規定）μは、０．５とした。

本実施例においては、ベルトテンションに対して負荷変動となる中間転写ベルトクリーニング装置１８による中間転写ベルトクリーニングは、テンションローラ１４を対向部材として行っている。

図８に示したように、中間転写ベルトクリーニング装置１８による中間転写クリーニングにより、テンションローラ１４の接線方向の負荷変動Ｆ_CL（Ｎ）を受ける。テンションローラ１４は、端部にある軸受け部の摺動トルクを極力小さくし、中間転写ベルト９により従動回転する構成となっている。このため、テンションローラ１４上に接線方向の負荷Ｆ_CL（Ｎ）が発生すると、テンションローラ１４の上流及び下流のベルトテンション部のベルトテンションは変動する。このため、テンションローラ１４の上流及び下流では、中間転写ベルト９の表面速度が変動する可能性がある。

一方、一次転写（一次転写ニップ部Ｔ１）、二次転写（二次転写ニップ部Ｔ２）は、駆動ローラ１２の巻き掛け部（巻き付け角度θの領域）に配置した構成となっている。

一次転写、二次転写に関しての負荷Ｆ_T1（Ｎ）、Ｆ_T2（Ｎ）は、図８に示した通り、駆動ローラ接線方向の力となる。駆動ローラ１２の巻き掛け部においては、摩擦力の大きい中間転写ベルト９と駆動ローラ１２との巻き掛け部であるために、負荷Ｆ_T1（Ｎ）、Ｆ_T2（Ｎ）および、負荷Ｆ_CL（Ｎ）に起因するテンション変動に関わらず安定した中間転写ベルトの走行性が得られる。

つまり、中間転写クリーニング装置１８の対向部材をテンションローラ１４とすることにより、ベルトテンション部のテンション変動及び表面速度変動は発生する。

しかしながら、画像形成が行われる一次転写部（Ｔ１）、及び二次転写部（Ｔ２）は、中間転写ベルト９の巻き掛け部である。従って、駆動ローラ１２と中間転写ベルト９の裏面との摩擦力Ｆμにより、負荷Ｆ_T1（Ｎ）、Ｆ_T2（Ｎ）、Ｆ_CL（Ｎ）による影響が軽減され、転写部（Ｔ１、Ｔ２）でのベルト走行性は安定する。よって、従来技術と比較して中間転写ベルト９のテンション変動やバタツキに対して有利な構成となっている。これにより、本発明の効果である中間転写ベルトの走行性を安定させ、レジずれや画像不良のない画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の効果を最大化するためには、駆動ローラ１２の表面と中間転写ベルト９の裏面とのスリップが発生しない状態とする必要がある。その条件は、前述した実施例と同じく、オイラーのベルト理論より求めることが可能であるため、本実施例での説明は省略する。

以上説明した通り、装置の画像形成時の負荷変動が発生し、ベルトテンション部のテンション変動が発生した場合においても、画像形成部の中間転写ベルトの表面速度をほぼ一定に出来る。これにより、環境、耐久を通して色ずれや全体倍率変動が安定して小さくすることが可能となる。

１ 感光体ドラム（像担持体）
９ 中間転写ベルト
９Ａ 中間転写ベルトユニット
１１ 二次転写ローラ（二次転写部材）
１２ 駆動ローラ
１４ テンションローラ
１８ 中間転写ベルトクリーニング装置
１８ａ ゴムブレード（中間転写ベルト清掃部材）
１９ 二次転写残トナー帯電ローラ（中間転写ベルト清掃部材）

Claims (5)

1. トナー像が形成される像担持体と、
   駆動ローラとテンションローラの間に張設されて回動し、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写部材と、
   前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写部材と、
   を有する画像形成装置において、
   前記駆動ローラは、前記一次転写部材であり、且つ、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する位置に配置された二次転写対向部材であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記二次転写部材が、前記中間転写ベルトの前記駆動ローラに対する巻き掛け部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナー像が形成される像担持体と、
   駆動ローラとテンションローラの間に張設されて回動し、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一次転写部材と、
   前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を転写材に転写する二次転写部材と、
   前記中間転写ベルトを清掃する清掃部材と、
   を有する画像形成装置において、
   前記駆動ローラは、前記一次転写部材であり、前記中間転写ベルトを介して前記二次転写部材と対向する位置に配置された二次転写対向部材であり、且つ、前記中間転写ベルトを介して前記清掃部材と対向する位置に配置された清掃手段対向部材であることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記二次転写部材と前記清掃部材が、前記中間転写ベルトの前記駆動ローラに対する巻き掛け部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写ベルトと前記駆動ローラとの間のＪＩＳ−Ｋ７１２５に準拠した静摩擦係数をμ、
   前記中間転写ベルトの移動に対する負荷変動総和の最大値をＦ_MAX、
   静止時の前記中間転写ベルトの張力をＴ、
   前記中間転写ベルトの前記駆動ローラに対する巻き掛け角をθとした場合、下記式、
   

   

   を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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