JP2016006491A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録材の厚みが大きくて剛性が高い場合でも、トナー像の転写に伴うトナー像の飛び散りが発生し難い画像形成装置を提供する。【解決手段】中間転写ベルト４０を張架するテンションローラ４１を中間転写ベルト４０に向かって付勢して中間転写ベルト４０に張力を付与する加圧ばね４１ｓと、ニップ部よりも中間転写ベルト４０の回転方向上流側にてニップ部に隣接して配置され中間転写ベルト４０の内側面を弾性的に押圧するバックアップシート５５と、を備え、バックアップシート５５の中間転写ベルト４０に対する押圧力は、加圧ばね４１ｓが中間転写ベルト４０に付与する張力よりも大きい。【選択図】図１

Description

本発明は、中間転写ベルトを有する画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置として、中間転写方式のものが広く普及している。この中間転写方式の画像形成装置では、二次転写内ローラに支持された中間転写ベルトと二次転写ローラのニップ部で記録材を挟持搬送して二次転写ローラに転写電圧を印加することにより中間転写ベルトのトナー像を記録材へ転写する。

中間転写方式の画像形成装置では、二次転写ローラに電圧を印加して中間転写ベルトから記録材へトナー像を転写する場合、ニップ部よりも中間転写ベルト回転方向上流で中間転写ベルトに記録材を重ね合せてニップ部へ搬送することが好ましい。中間転写ベルトと記録材との間の電位差を小さく保って両者間の放電に起因する画像不良を軽減できるからである。

また、例えば、ニップ部よりも中間転写ベルト回転方向上流に、硬質樹脂又は金属の剛性の高い板状部材を配置した中間転写方式の画像形成装置が知られている（特許文献１）。この画像形成装置では、中間転写ベルト回転方向の上流に記録材の搬送方向と平行な中間転写ベルト面を形成して記録材を中間転写ベルトに重ね合せている。

特開２００２−８２５４３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の画像形成装置では、記録材の厚みが大きくて剛性が高い場合、記録材の後端部分でトナー像の転写時に放電が発生し易くなって画像不良を引き起こすことが判明した。特に、板状部材が中間転写ベルトに当接する位置とニップ部との間で記録材が中間転写ベルトに重ね合わせられるように記録材のガイド部材が配置されていると、放電に起因する画像不良が発生し易くなる。

本発明は、記録材の厚みが大きくて剛性が高い場合でも、記録材の後端部分における放電に起因する画像不良を軽減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、中間転写ベルトと、トナー像を形成して前記中間転写ベルトに担持させるトナー像形成部と、前記中間転写ベルトを張架する張架ローラを前記中間転写ベルトに向かって付勢して前記中間転写ベルトに張力を付与する付勢部材と、前記中間転写ベルトの内側面に当接する支持ローラと、前記支持ローラとの間で前記中間転写ベルトを挟持してニップ部を形成する回転体と、前記回転体と前記支持ローラとの間に電圧を印加し、前記ニップ部を搬送される記録材に前記ニップ部でトナー像を転写する電源と、前記ニップ部よりも記録材の搬送方向上流側に設けられ、記録材を前記ニップ部へ案内するガイド部と、前記ニップ部よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側にて前記ニップ部に隣接して配置され前記中間転写ベルトの内側面を弾性的に押圧する押圧部材と、を備え、前記押圧部材の前記中間転写ベルトに対する押圧力は、前記付勢部材が前記中間転写ベルトに付与する張力よりも大きいことを特徴とする。

本発明の画像形成装置では、ガイド部材を抜けた記録材の後端が中間転写ベルトに接触した際の中間転写ベルトの振動振幅と衝撃の両方が、押圧部材によって軽減される。このため、記録材の厚みが大きくて剛性が高い場合でも、記録材の後端部分における放電に起因する画像不良を軽減できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の構成の説明図である。 従来の画像形成装置のガイド部の説明図であり、（ａ）はガイド部により記録材が案内される状態、（ｂ）はガイド部から記録材が抜け出た状態である。 第１の実施形態に係るバックアップシートの配置の説明図である。 第１の実施形態に係るバックアップシートの取り付け状態の斜視図である。 第１の実施形態に係るバックアップシートの厚みごとの変位量と押圧力との関係の説明図である。 第２の実施形態におけるバックアップローラの配置の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の各実施形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト４０の上向き面に沿ってプロセスカートリッジの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成装置１００は、例えば、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫと、中間転写ユニット５０と、二次転写ベルトユニット３６と、定着装置６０と、記録材カセット３１等を備えている。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。

中間転写ベルト４０に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ二次転写される。記録材Ｐは、記録材カセット３１から取り出されて、分離ローラ３２で１枚ずつに分離されて、レジストローラ１３へ送り込まれる。レジストローラ１３は、中間転写ベルト４０のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

二次転写ベルトユニット３６は、二次転写内ローラ４２に内側面を支持された中間転写ベルト４０に当接して二次転写部Ｔ２を形成している。二次転写ローラ１０に電圧が印加されることで、中間転写ベルト４０上のトナー像が二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｐへ二次転写される。

四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、搬送ベルト６１に搬送されて定着装置６０へ送り込まれ、定着装置６０で加熱加圧を受けて表面に画像を定着される。定着装置６０は、ヒータ６０ｃを設けた定着ローラ６０ａと加圧ローラ６０ｂが形成するニップで所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｐにトナー像を溶融固着させる。

（画像形成部）
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋで用い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、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに関する重複した説明を省略する。

画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙを囲んで、帯電装置３Ｙ、露光装置４Ｙ、現像装置５Ｙ、一次転写ローラ６Ｙ、ドラムクリーニング装置７Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、所定のプロセススピードで矢印Ａ方向に回転する。

帯電装置３Ｙは、感光ドラム１Ｙを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置４Ｙは、画像データを走査線に展開した画像信号に基づいて発生させたレーザービームを回転ミラーで走査して感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電潜像を書き込む。

現像装置５Ｙは、マイナスに帯電させたトナーを感光ドラム１Ｙの静電潜像に移転させて、静電潜像をトナー像に現像する。第１の実施形態では、記録材Ｐに転写された各色トナー像は、それぞれ最大反射濃度が１．５〜１．７程度である。最大反射濃度におけるトナー像のトナー載り量は、０．４〜０．６ｍｇ／ｃｍ^２程度である。現像剤補給部５１Ｙは、画像形成に伴って現像装置５Ｙから取り出されただけのトナーを現像装置５Ｙに補給する。

一次転写ローラ６Ｙは、中間転写ベルト４０を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト４０の間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ６Ｙに正極性の直流電圧を印加することで、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト４０へ転写される。

ドラムクリーニング装置７Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを回収する。

（中間転写ユニット）
中間転写ユニット５０は、中間転写ベルト４０と、ガイド部１６と、バックアップシート５５等を備えている。

（中間転写ベルト）
中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４３、テンションローラ４１、および二次転写内ローラ４２に張架され、駆動ローラ４３に駆動されて矢印Ｇ方向へ２５０〜３００［ｍｍ／ｓｅｃ］の回転速度で回転する。

中間転写ベルト４０は、厚さ７０μｍのポリイミド、ポリカーボネート等の樹脂材料の基層の上に厚さ１２０〜１８０μｍのゴム材料の弾性層を配置し、弾性層の上に厚さ５〜１０μｍの表層を配置して、厚みが２００〜２５０μｍである。ゴム材料は、ウレタンゴム、クロロプレンゴム等である。表層は、中間転写ベルト４０の表面へのトナーの付着力を小さくして、二次転写部Ｔ２でトナーを記録材Ｐへ転写し易くする。中間転写ベルト４０は、各層において帯電防止剤のカーボンブラックを適当量含有させて体積抵抗率を１×１０^９〜１×１０^１４［Ω・ｃｍ］に調整してある。

表層は、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の１種類の樹脂材料で形成してもよい。弾性材ゴム、エラストマー、ブチルゴム等の弾性材料を２種類以上混合し、表面エネルギーを小さくして潤滑性を高めるフッ素樹脂等の粉体粒子を１種類あるいは２種類以上、または粒径を異ならした紛体粒子を分散させて使用してもよい。

テンションローラ４１は、回転軸の両端に配置した加圧ばね４１ｓによって中間転写ベルト４０に向かって突き出すように付勢されて、中間転写ベルト４０に搬送方向で２０〜５０Ｎ（約２〜５ｋｇｆ）程度のほぼ一定の張力を付与する。ベルトクリーニング装置４４は、中間転写ベルト４０にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト４０の表面の転写残トナーを回収する。

（ガイド部）
ガイド部１６は、第１のガイド部材の一例である下ガイド１５と、第２のガイド部材の一例である上ガイド１４とを備えている。上ガイド１４及び下ガイド１５は、記録材Ｐがレジストローラ１３から二次転写部Ｔ２へ搬送されるまでの記録材Ｐの搬送パスを形成する。下ガイド１５は、中間転写ベルト４０の外周側に配置され、記録材Ｐが中間転写ベルト４０の表面から離れていく挙動を規制する。上ガイド１４は、中間転写ベルト４０及び下ガイド１５の間に配置され、記録材Ｐが中間転写ベルト４０の表面へ近付いてくる挙動を規制する。

上ガイド１４及び下ガイド１５は、二次転写部Ｔ２よりも記録材Ｐの搬送方向上流側に設けられ、記録材Ｐを二次転写部Ｔ２に案内して中間転写ベルト４０の表面の所定位置に重ね合わせる。

以上説明したように、トナー像形成部の一例である画像形成部ＰＹは、トナー像を形成して中間転写ベルト４０に担持させる。

付勢部材の一例である加圧ばね４１ｓは、張力付与部及び張架ローラの一例であるテンションローラ４１の両端を中間転写ベルト４０に向かって付勢して中間転写ベルト４０に張力を付与する。

支持ローラの一例である二次転写内ローラ４２は、中間転写ベルト４０の内側面に当接して中間転写ベルト４０の湾曲面を形成する。

回転体の一例である二次転写ベルト１２は、二次転写内ローラ４２との間に中間転写ベルト４０を挟持してニップ部の一例である二次転写部Ｔ２を形成する。

電源の一例である二次転写電源１１は、二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｐにトナー像を転写するために二次転写ベルト１２と二次転写内ローラ４２との間に電圧を印加する。

上ガイド１４は、二次転写部Ｔ２よりも中間転写ベルト４０の回転方向上流で中間転写ベルト４０に記録材Ｐを重ね合わせるように二次転写部Ｔ２へ給送される記録材Ｐを案内する。上ガイド１４は、バックアップシート５５の中間転写ベルト４０に対する当接位置よりも二次転写部Ｔ２に近い中間転写ベルト４０から離間した位置で記録材Ｐの後端の拘束を解放するように配置されている。

（二次転写ベルトユニット）
図１に示すように、二次転写ベルトユニット３６は、二次転写ベルト１２に記録材Ｐを担持させて二次転写部Ｔ２を通過させる。二次転写ベルト１２を用いることで、二次転写部Ｔ２におけるトナー像の転写後、中間転写ベルト４０からの記録材Ｐの分離が容易になり、記録材Ｐを安定して定着装置６０へ搬送することができる。

二次転写ベルトユニット３６は、二次転写ローラ１０、搬送面形成ローラ２１、テンションローラ２２、及び駆動ローラ２３に二次転写ベルト１２を掛け回して構成される。二次転写ベルト１２は、駆動ローラ２３に駆動されて矢印Ｂ方向に回転する。

二次転写ベルト１２は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させて体積抵抗率を１×１０^９〜１×１０^１４［Ω・ｃｍ］に調整した樹脂材料で形成されている。二次転写ベルト１２は、単層構造で厚みは０．０７〜０．１ｍｍである。二次転写ベルト１２は、引っ張り試験法（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）で測定したヤング率の値が１００ＭＰａ以上１０ＧＰａ未満である。

二次転写ローラ１０は、ステンレス丸棒の芯金１０ａの外周にイオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層１０ｂを配置して外径２４ｍｍに形成されている。二次転写ローラ１０は、弾性層１０ｂの表面粗さＲｚ＝６．０〜１２．０［μｍ］である。常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２３℃、５０％ＲＨ）にて２ｋＶを印加して測定した抵抗値が１×１０^５〜１×１０^７［Ω］である。弾性層１０ｂのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は３０〜４０程度である。

二次転写内ローラ４２は、二次転写部Ｔ２を通過する中間転写ベルト４０の内側面を支持する。二次転写ローラ１０は、二次転写ベルト１２を押圧して、二次転写内ローラ４２に支持された中間転写ベルト４０と二次転写ベルト１２との間にトナー像の二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１０には、出力電流が可変の二次転写電源１１が接続される。二次転写電源１１は、一例として＋４０〜６０μＡの転写電流が流れるように出力電圧を自動調整する。二次転写電源１１は、二次転写ローラ１０に転写電圧を印加して、中間転写ベルト４０に担持されたトナー像を二次転写ベルト１２上の記録材Ｐへ二次転写させる。トナー像の二次転写に伴って二次転写電源１１から供給された静電気力によって、記録材Ｐは、二次転写ベルト１２へ吸着される。

二次転写ローラ１０の下流に配置された搬送面形成ローラ２１は分離ローラを兼ねている。二次転写ベルト１２上の記録材Ｐは、搬送面形成ローラ２１に到達した後、搬送面形成ローラ２１の周面に沿った二次転写ベルト１２の湾曲面で、二次転写ベルト１２から曲率分離する。二次転写ベルト１２から曲率分離した記録材Ｐは、搬送ベルト６１に搬送されて定着装置６０に送り込まれる。分離爪３３は、二次転写ベルト１２から分離した記録材Ｐが二次転写ベルト１２に再び静電的に巻きつくのを防ぐ。

搬送面形成ローラ２１の下流に配置されたテンションローラ２２は、両端を加圧ばねで二次転写ベルト１２に向かって突き出す方向に付勢されて、二次転写ベルト１２に所定の張力を付与している。

以上説明したように、転写ベルトの一例である二次転写ベルト１２は、記録材Ｐを担持して搬送する。転写ローラの一例である二次転写ローラ１０は、二次転写内ローラ４２との間に中間転写ベルト４０と二次転写ベルト１２とを挟持する。転写ベルト張架ローラの一例である搬送面形成ローラ２１は、二次転写ローラ１０よりも二次転写ベルト１２の回転方向下流で二次転写ベルト１２を張架する。

（強抜け現象）
図２はガイド部１６による記録材Ｐのガイド状態の説明図である。図１に示すように、二次転写部Ｔ２の電界が強すぎると、放電によりトナーには逆極性の電荷が飛び込んで電荷量が０近傍になる。電荷量が０近傍になったトナーは、記録材Ｐ上へ転写されず、放電位置で画像が白く抜けてしまう。これを白抜け現象と呼ぶ。白抜け現象は、二次転写部Ｔ２にかけられる電界が強ければ強いほど起こりやすいため、強抜け現象と呼ばれる。

強抜け現象は、トナーの負荷を受けた状態によってレベル差がある。トナーに混合されている外添剤は、トナーと他の物体の付着力を下げる役割も持っている。このため、現像剤の攪拌に伴ってトナーの受ける負荷が累積して外添剤が剥がれ落ちたトナーは、中間転写ベルト４０との付着力が上がり、強抜け現象がより顕在化する。そこで、記録材Ｐへ画像を形成しない非画像形成時に現像装置５Ｙ内の現像剤を感光ドラム１Ｙへ排出して、トナーの負荷累積を避ける制御が提案された。現像装置５Ｙ内の攪拌が進んだトナーを排出して、新しいトナーを補給することで、トナーの状態を良好に保って強抜け現象の発生を抑制する。しかし、現像装置５Ｙ内のトナーを排出することは、不必要なトナー消費量の増加につながるため、画像形成装置１００のランニングコストが増大する。

また、強抜け現象は、二次転写部Ｔ２の電界が強い時に発生する。そこで、トナー像を記録材Ｐへ転写する際に二次転写ローラ１０に印加する転写電圧の絶対値を小さくすることが提案された。しかし、転写電圧の絶対値を小さくすると、転写電流が不足して高濃度の画像領域を十分に二次転写できなくなり、記録材Ｐ上に形成される高濃度画像の画質が損なわれる可能性が高まる。

ところで、二次転写部Ｔ２近傍の中間転写ベルト４０の振動は、出力画像の品質に大きく影響している。図２（ｂ）に示すように、強抜け現象の原因となる放電は、中間転写ベルト４０のトナー像担持面と記録材Ｐの表面との間に空隙Ｓがあると発生し易い。二次転写部Ｔ２の近傍で中間転写ベルト４０が振動していると、中間転写ベルト４０のトナー像担持面と記録材Ｐの表面との間に微小な空隙Ｓが発生し易くなって、強抜け現象が顕著になる。このため、テンションローラ４１の両端に配置された加圧ばね４１ｓのばね係数を高くして中間転写ベルト４０の張力を高めると、中間転写ベルト４０の振動が抑制されて強抜け現象が発生しにくくなる。

そして、特許文献１に示されるように、二次転写部Ｔ２の近傍の中間転写ベルト４０の裏面にベルト案内部材を当接させると、二次転写部Ｔ２の近傍における中間転写ベルト４０の振動が抑制される。二次転写部Ｔ２近傍にベルト案内部材を設けて中間転写ベルト４０の回転方向を変更することで、二次転写部Ｔ２の近傍における中間転写ベルト４０の振動が軽減される。その結果、二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材Ｐのトナー像に強抜け現象が発生しにくくなり、出力画像に観察される放電の痕跡が減って、出力画像の品質が高められる。

しかし、ベルト案内部材の剛性が高すぎると、厚みの大きな記録材Ｐや剛性の高い記録材Ｐで画像形成を行った際に、二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材Ｐのトナー像に飛び散りが発生し易くなることが判明した。

図２（ａ）に示すように、記録材Ｐが上ガイド１４でガイドされている間は、ベルト案内部材の剛性が高くても、中間転写ベルト４０にショックは発生しない。しかし、ベルト案内部材の剛性が高すぎると、図２（ｂ）に示すように、記録材Ｐの後端が上ガイド１４を抜けて中間転写ベルト４０に接触したタイミングでショックが発生して、中間転写ベルト４０に担持されたトナー像に飛び散りが発生することがある。

そこで、第１の実施形態では、中間転写ベルト４０の内側面を支持するバックアップシート５５に弾性、即ちばね力を持たせて、記録材Ｐの後端が上ガイド１４を抜けて中間転写ベルト４０に接触した際のショックを緩和している。

（バックアップシート）
図３はバックアップシートの配置の説明図である。図４はバックアップシート５５の取り付け状態の斜視図である。図５はバックアップシート５５の厚みと変位量（たわみ量）と押圧力との関係の説明図である。

図３に示すように、第１の実施形態では、二次転写内ローラ４２の上流側に、中間転写ベルト４０の振動を防止する押圧部材としてのバックアップシート５５を設けている。二次転写部Ｔ２の上流側の中間転写ベルト４０の裏面に、弾性的に湾曲して先端側の片面を中間転写ベルト４０に当接させたバックアップシート５５が配置されている。

ここで、図４に示すように、画像形成装置１００の中間転写ユニット５０は、一対のフレーム部材の一例である側板５７と、片持ち支持部材の一例である支持部材５６と、調整機構７０と、を備えている。側板５７は、中間転写ベルト４０の回転方向に直角な幅方向に中間転写ベルト４０を挟んで配置され、テンションローラ４１と二次転写内ローラ４２とを支持する。支持部材５６は、中間転写ベルト４０に対するバックアップシート５５の当接位置よりも中間転写ベルト４０の回転方向上流側に二次転写内ローラ４２と平行に配置され、側板５７に支持されてバックアップシート５５を片持ち支持する。バックアップシート５５は、両面テープによる貼り付けで支持部材５６に取り付けられる。

調整機構７０は、支持部材５６の側板５７に対する支持位置を調整及び固定可能になっており、支持位置を調整することにより、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０の内側面を弾性的に押圧する押圧力を調整可能である。調整機構７０は、側板５７に対して昇降可能な昇降ブロック５８と、調整ナット５９とを備えている。そして、支持部材５６の両端は、非回転の昇降ブロック５８に固定されて、側板５７に対して高さ位置を調整可能に固定されている。上下の調整ナット５９を緩めて昇降ブロック５８を移動させて再度締め付けることで、側板５７に支持部材５６が固定される。

バックアップシート５５は、弾性板部材であって、固定端部５５ａと、自由端部５５ｂと、を有して、固定端部５５ａが支持部材５６によって支持されることで片持ち支持される。固定端部５５ａは、中間転写ベルト４０の回転方向上流側に設けられている。自由端部５５ｂは、中間転写ベルト４０の回転方向下流側に設けられ、中間転写ベルト４０の内側面に当接して弾性的に押圧する。

バックアップシート５５は、厚み０．４〜０．６ｍｍ程度のポリエステル等の樹脂材料から成る弾性板部材である。バックアップシート５５の二次転写内ローラ４２に沿った長さは３３０〜３８０ｍｍである。バックアップシート５５は、片持ち支持された弾性板がたわむ力によって中間転写ベルト４０に押し付けられているので、押圧力が大きいほど中間転写ベルト４０の振動を防止して強抜け現象を抑制する効果が大きくなる。

バックアップシート５５は、たわんだ状態でも自由端部５５ｂの先端が二次転写内ローラ４２に接触しないように配置されている。バックアップシート５５の先端は、二次転写内ローラ４２と中間転写ベルト４０が接触する位置から回転方向の上流側へ３〜１５ｍｍ離した位置で中間転写ベルト４０の裏面（内周面）に接触している。具体的には、バックアップシート５５の自由端部５５ｂの先端は、二次転写内ローラ４２と中間転写ベルト４０が接触する位置から回転方向の上流側へ７〜８ｍｍ（振れは公差分）離した位置で中間転写ベルト４０の裏面に接触している。

図３に示すように、中間転写ベルト４０の張り面にバックアップシート５５の自由端部５５ｂの先端を接触させている。バックアップシート５５の片持ち長さ及び昇降ブロック５８の高さを調整して、バックアップシート５５が無い時に対して張り面が距離Ｄだけ外側へ突き出すようにしている。尚、この時、バックアップシート５５の自由端部５５ｂの先端は、中間転写ベルト４０に接していない無負荷の状態に比べて、たわみによって距離Ｚだけ変位している。

バックアップシート５５は、二次転写部Ｔ２の上流側における中間転写ベルト４０の張り面を下方へ押し下げるように、自由端部５５ｂの先端側を中間転写ベルト４０に押し付けている。これにより、中間転写ベルト４０の振動を防止する効果が大きくなる。しかし、中間転写ベルト４０は、張力を持って張られている。中間転写ベルト４０の張力は、テンションローラ４１の両端に加圧ばね４１ｓが印加している総圧力を、中間転写ベルト４０の貼り方向に分配して計算された張力であって、上述したように、２０〜５０Ｎ（約２〜５ｋｇｆ）である。このため、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０を押す力を十分に大きくしないと、中間転写ベルト４０の張り面を下方へ十分に変化させることができず、中間転写ベルト４０の振動防止効果が不十分な結果となる。

ここで、中間転写ベルト４０の張力に対するバックアップシート５５の押圧力の相対関係を各種変化させた場合に、各場合において形成された画像の品質と中間転写ベルト４０の回転状態とについて検証した。また、各結果を表１に示す。

（実施例１）
中間転写ベルト４０の張力を３０Ｎ、バックアップシート５５の押圧力を３０Ｎとした。その結果、画像不良は無く、中間転写ベルト４０は回転可能であった。

（実施例２）
中間転写ベルト４０の張力を３０Ｎ、バックアップシート５５の押圧力を４０Ｎとした。その結果、画像不良は無く、中間転写ベルト４０は回転可能であった。

（比較例１）
中間転写ベルト４０の張力を３０Ｎ、バックアップシート５５の押圧力を２０Ｎとした。その結果、画像不良が有り、中間転写ベルト４０は回転可能であった。

（比較例２）
中間転写ベルト４０の張力を３０Ｎ、バックアップシート５５の押圧力を２５Ｎとした。その結果、画像不良が有り、中間転写ベルト４０は回転可能であった。

（比較例３）
中間転写ベルト４０の張力を３０Ｎ、バックアップシート５５の押圧力を５０Ｎとした。その結果、画像不良は無く、中間転写ベルト４０は回転不能であった。

表１に示すように、第１の実施形態では、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０を押す力を中間転写ベルト４０にかけられている張力以上の力とする（実施例１及び実施例２参照）。これにより、二次転写部Ｔ２の近傍で中間転写ベルト４０が振動することを抑制している。具体的には、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０の裏面を押す力は、テンションローラ４１が中間転写ベルト４０に付与している張力以上である。このため、バックアップシート５５は、中間転写ベルト４０の張力に打ち勝って、二次転写部Ｔ２の上流で中間転写ベルト４０の張り面を十分に変化させて、中間転写ベルト４０の振動を抑制することができる。

バックアップシート５５が中間転写ベルト４０の振動を抑制することで、二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト４０と記録材Ｐとの間に放電ギャップが発生しにくくなり、放電に起因するトナー像の強抜け現象の発生が抑えられる。二次転写部Ｔ２の上流側での放電に起因する画像不良の発生が軽減される。

なお、中間転写ベルト４０の張り面が変化するかどうかという観点から言えば、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０を押す力は中間転写ベルト４０の張力以下でも中間転写ベルト４０の張り面は変化する（比較例１及び比較例２参照）。ただし、ここで問題にしている強抜け現象を十分に防止するためには、より強い力で中間転写ベルト４０を押した方が望ましく、実験を重ねて検討を行った結果、中間転写ベルト４０の張力以上であれば十分に強抜け現象を防止できるという結論を得たものである。

ただし、押圧力が大きすぎると、二次転写部Ｔ２の上流側で中間転写ベルト４０上のトナー像と記録材Ｐとが強く摩擦してトナー像が力学的に乱れてしまう画像不良、いわゆる「がさつき」が発生し易くなる。あるいは、バックアップシート５５の張り面が下がり過ぎて図１に示す上ガイド１４に接触して中間転写ベルト４０を回転することができなくなる（比較例３参照）。なお、「がさつき」の画像不良は、図２に示す二次転写部Ｔ２の上流側における中間転写ベルト４０に対する記録材Ｐの突入角度等によっても変わってくるため、バックアップシート５５の押圧力だけで規定することはできない。

バックアップシート５５は、固定端部５５ａが支持部材５６から片持ち支持されて自由端部５５ｂの先端側が自由にたわむことができる。バックアップシート５５は、中間転写ベルト４０の張り面を押し下げている。ここで、バックアップシート５５の二次転写内ローラ４２に沿った長手方向（軸方向）の長さをｂとする。バックアップシート５５の梁部分の長さを自由長Ｌとし、厚みを厚みｈとし、ヤング率をＥとする。バックアップシート５５の自由端部５５ｂの先端部が中間転写ベルト４０を押圧する際に自由端部５５ｂの先端部が無負荷時に対して変位する長さを変位量（バックアップシート５５のたわみ量）Ｚとする。尚、バックアップシート５５の変位量Ｚと、中間転写ベルト４０の突き出し量Ｄとは、異なった部分の長さであり、必ずしも長さが一致するとは限らない。このため、バックアップシート５５の厚みｈや自由長Ｌが異なれば、中間転写ベルト４０の突き出し量Ｄが一定になるようにしても、バックアップシート５５の変位量Ｚは異なる可能性がある。

このとき、バックアップシート５５がたわむことで生じる押圧力Ｆは、片持ち梁のたわみ式から次式のように求められる。
Ｆ＝３×Ｚ×Ｅ×Ｉ／Ｌ^３ ・・・式（１）

Ｉは、長手方向で厚みが均一なシート状のバックアップシート５５が持つ断面二次モーメントである。
Ｉ＝ｂ×ｈ^３／１２

したがって、式（１）は次式の形式で表わすことが可能である。
Ｆ＝Ｚ×Ｅ×ｂ×ｈ^３／（４×Ｌ^３） ・・・式（２）

上述した式（２）により得られるバックアップシート５５の厚みｈと変位量Ｚとの関係を、図５に示す。そして、表１に示すように、代表的な条件において厚紙の記録材Ｐによる画像形成を行い、強抜け現象による画像不良の有無を確認した。バックアップシート５５の厚みｈを０．４ｍｍと０．５ｍｍとに振って、強抜け現象による画像不良の有無を確認した。その結果、上記の式（２）から求められる押圧力Ｆが中間転写ベルト４０の張力である３０Ｎ（約３ｋｇｆ）よりも大きいと、中間転写ベルト４０の振動を十分に抑えて強抜け現象を十分に防止できることが確認された（実施例１及び実施例２）。

尚、式（２）の計算において、各パラメータは以下のように設定した。バックアップシート５５として用いているポリエチレンフィルムは、ヤング率Ｅが４０００ＭＰａである。バックアップシート５５の長さｂは３７０ｍｍ、自由長Ｌは１３．５ｍｍである。二次転写部Ｔ２とバックアップシート５５先端との距離は７〜８ｍｍ、バックアップシート５５の先端と中間転写ベルト４０との回転方向の接触長さは１〜２ｍｍである。

変位量Ｚは、中間転写ベルト４０を中間転写ユニット５０から外す前と外した後とのバックアップシート５５の自由端部５５ｂの先端位置の変化量として、側面から写真撮影して求めた。

中間転写ベルト４０の張力は、テンションローラ４１の両端の加圧ばね４１ｓによってかけられているため、加圧ばね４１ｓの付勢力とテンションローラ４１に巻き付けられている中間転写ベルト４０の角度から計算可能である。ここでは、中間転写ベルト４０の張力は、３０Ｎ（約３ｋｇｆ）である。

押圧力Ｆが中間転写ベルト４０の張力である３０Ｎ（約３ｋｇｆ）以上のときに強抜け現象が十分に抑制されて出力画像に強抜け現象による画像不良を目視できなくなった。

尚、図５に示すように、バックアップシート５５の厚みｈが０．５ｍｍの場合、押圧力Ｆが３０Ｎ（約３ｋｇｆ）以上となるために必要な変位量Ｚは式（２）より１．５ｍｍである。しかし、バックアップシート５５の厚みｈが０．４ｍｍの場合、式（２）で変位量Ｚに対する力は０．５ｍｍの時に対して半分程度になるため、必要な変位量Ｚが３ｍｍとなった。

式（２）の中で規定しているように、バックアップシート５５が中間転写ベルト４０を押す押圧力Ｆはバックアップシート５５の厚みｈの三乗に比例する。このため、同じ突き出し量Ｄだけ中間転写ベルト４０を変位させるためには、バックアップシート５５が１／２の厚みであれば、バックアップシート５５の変位量Ｚを８倍にする必要がある。

（第１の実施形態の効果）
第１の実施形態では、押圧部材の一例であるバックアップシート５５は、二次転写部Ｔ２よりも中間転写ベルト４０の回転方向上流で中間転写ベルト４０の内側面を押圧する。中間転写ベルト４０の内側面に対するバックアップシート５５の押圧力は、加圧ばね４１ｓがテンションローラ４１の隣接位置で中間転写ベルト４０に発生する張力の一例である３０Ｎよりも大きい。このため、二次転写部Ｔ２の上流側における中間転写ベルト４０の振動が規制されて転写不良に起因する画像不良が軽減される。

即ち、第１の実施形態では、ガイド部１６を抜けた記録材Ｐの後端が中間転写ベルト４０に接触した際の中間転写ベルト４０の振動の振幅と衝撃との両方が、バックアップシート５５によって軽減される。このため、記録材Ｐの厚みが大きくて記録材Ｐの剛性が高い場合でも、記録材Ｐの後端部分における放電に起因する画像不良を軽減できる。

第１の実施形態では、バックアップシート５５は、先端側を二次転写部Ｔ２に向けて支持ローラの一例である二次転写内ローラ４２に対して軸方向に沿って配置されている。また、このバックアップシート５５は、中間転写ベルト４０の内側面に片面の先端側を面状に当接させて片持ち梁状にたわませた弾性板部材である。このため、バックアップシート５５の湾曲面でなめらかに中間転写ベルト４０をガイドできる。また、記録材Ｐの後端が中間転写ベルト４０に衝突した際に、バックアップシート５５の弾性力で記録材Ｐの衝突の衝撃を吸収して、衝撃力でトナー像が飛散することを回避できる。

図４に示すように、第１の実施形態では、一対のフレーム部材の一例である側板５７は、中間転写ベルト４０の回転方向に直角な幅方向に中間転写ベルト４０を挟んで配置される。また、側板５７は、テンションローラ（４１：図１）と二次転写内ローラ（４２：図１）の両端を回転自在に支持する。図３に示すように、支持部材５６は、中間転写ベルト４０に対するバックアップシート５５の当接位置よりも中間転写ベルト４０の回転方向上流側に二次転写内ローラ４２と平行に配置される。支持部材５６は、一対の側板５７に両端を支持されてバックアップシート５５を片持ち支持する。このため、中間転写ユニット５０内の限られた空間にコンパクトに配置することができ、部品コストも低い。

第１の実施形態では、押圧部材としてのバックアップシート５５が中間転写ベルト４０の張力に負けず二次転写部Ｔ２の上流で中間転写ベルト４０の張り面を変化させて、中間転写ベルト４０の振動を防止することができる。二次転写部Ｔ２で記録材Ｐとの放電ギャップを発生させる中間転写ベルト４０の振動が抑えられるため、強抜け現象の発生を抑えて、画像不良の発生を抑制できる。

＜第２の実施形態＞
次に、画像形成装置１００の第２の実施形態について説明する。図６は第２の実施形態におけるバックアップローラ８０の配置の説明図である。第１の実施形態では、押圧部材としてシート状のバックアップシート５５を採用していた。これに対して、第２の実施形態では、押圧部材としての押圧ローラの一例であるローラ状のバックアップローラ８０を採用している。尚、その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。

図６に示すように、画像形成装置１００の中間転写ユニット５０は、一対のフレーム部材の一例である側板５７と、アーム部材８１と、ばね部材の一例である捩りコイルばね８２とを備えている。アーム部材８１は、側板５７に回転自在に支持される中心側端部８１ａと、バックアップローラ８０を回転自在に支持する回動側端部８１ｂと、を有している。即ち、中心側端部８１ａは、バックアップローラ８０の回転軸線方向の両端部を側板５７に固定されている。中心側端部８１ａを中心にして回動動作が可能なアーム部材８１の回動側端部８１ｂにバックアップローラ８０が回転自在に取り付けられている。

捩りコイルばね８２は、アーム部材８１に付勢して、バックアップローラ８０を中間転写ベルト４０の内側面に当接させて弾性的に押圧させる。即ち、捩りコイルばね８２は、バックアップローラ８０が中間転写ベルト４０を押しつける方向にアーム部材８１を付勢している。中心側端部８１ａを中心にしてアーム部材８１が回動動作することによって、バックアップローラ８０が中間転写ベルト４０を押圧して張り面を押し下げる。

＜変形例＞
本発明は、第１及び第２の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施できる。第１の実施形態では、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。

第１の実施形態では、バックアップシート５５と支持部材５６とを両面テープで固定した。しかし、支持部材５６にビス穴を空けて、支持部材５６とバックアップシート５５をビスで固定する等の方法を採用してもよい。支持部材５６は、中間転写ユニット５０の側板５７に直接固定してもよい。

第２の実施形態では、アーム部材８１を回動動作させることでバックアップローラ８０が中間転写ベルト４０を押圧した。しかし、アーム部材８１の回動動作は必ずしも必要ではなく、バックアップローラ８０を所定の高さ位置で回転自在に固定して配置してもよい。

１０…二次転写ローラ（転写ローラ）、１１…二次転写電源（電源）、１２…二次転写ベルト（回転体、転写ベルト）、１４…上ガイド（第２のガイド部材）、１５…下ガイド（第１のガイド部材）、１６…ガイド部、２１…搬送面形成ローラ（転写ベルト張架ローラ）、４０…中間転写ベルト、４１…テンションローラ（張架ローラ）、４１ｓ…加圧ばね（付勢部材）、４２…二次転写内ローラ（支持ローラ）、５５…バックアップシート（押圧部材、弾性板部材）、５５ａ…固定端部、５５ｂ…自由端部、５６…支持部材（片持ち支持部材）、５７…側板（フレーム部材）、７０…調整機構、８０…バックアップローラ（押圧部材、押圧ローラ）、８１…アーム部材、８１ａ…中心側端部、８１ｂ…回動側端部、８２…捩りコイルばね（ばね部材）、１００…画像形成装置、Ｐ…記録材、ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫ…画像形成部（トナー像形成部）。

Claims (10)

1. 中間転写ベルトと、
   トナー像を形成して前記中間転写ベルトに担持させるトナー像形成部と、
   前記中間転写ベルトを張架する張架ローラを前記中間転写ベルトに向かって付勢して前記中間転写ベルトに張力を付与する付勢部材と、
   前記中間転写ベルトの内側面に当接する支持ローラと、
   前記支持ローラとの間で前記中間転写ベルトを挟持してニップ部を形成する回転体と、
   前記回転体と前記支持ローラとの間に電圧を印加し、前記ニップ部を搬送される記録材に前記ニップ部でトナー像を転写する電源と、
   前記ニップ部よりも記録材の搬送方向上流側に設けられ、記録材を前記ニップ部へ案内するガイド部と、
   前記ニップ部よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側にて前記ニップ部に隣接して配置され前記中間転写ベルトの内側面を弾性的に押圧する押圧部材と、を備え、
   前記押圧部材の前記中間転写ベルトに対する押圧力は、前記付勢部材が前記中間転写ベルトに付与する張力よりも大きい、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記押圧部材は、弾性板部材であって、前記中間転写ベルトの回転方向上流側に設けられた固定端部と、前記中間転写ベルトの回転方向下流側に設けられ、前記中間転写ベルトの内側面に当接して弾性的に押圧する自由端部と、を有して、片持ち支持される、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記押圧部材の前記中間転写ベルトに対する押圧力は、前記弾性板部材の撓み量をＺ、ヤング率をＥ、前記弾性板部材の前記支持ローラの軸方向に沿った長さをｂ、前記弾性板部材の厚みをｈ、前記弾性板部材の片持ち支持される自由長をＬとした場合に、Ｆ＝Ｚ×Ｅ×ｂ×ｈ^３／（４×Ｌ^３）である、
   ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記押圧部材は、弾性板部材であって、先端側を前記ニップ部に向けて、前記支持ローラに対して軸方向に沿って配置され、前記中間転写ベルトの内側面に片面の先端側を面状に当接させて片持ち梁状にたわませる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写ベルトの回転方向に直角な幅方向に前記中間転写ベルトを挟んで配置され、前記張架ローラと前記支持ローラとを支持する一対のフレーム部材と、
   前記中間転写ベルトに対する前記弾性板部材の当接位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側に前記支持ローラと平行に配置され、前記一対のフレーム部材に支持されて前記弾性板部材を片持ち支持する片持ち支持部材と、を備える、
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記片持ち支持部材の前記一対のフレーム部材に対する支持位置を調整及び固定可能な調整機構を備え、
   前記調整機構は、前記支持位置を調整することにより、前記弾性板部材が前記中間転写ベルトの内側面を弾性的に押圧する押圧力を調整可能である、
   ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記押圧部材は、押圧ローラであって、前記支持ローラと平行に回転自在に配置され、前記中間転写ベルトの内側面に当接して弾性的に押圧する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記中間転写ベルトの回転方向に直角な幅方向に前記中間転写ベルトを挟んで配置され、前記張架ローラと前記支持ローラとを支持する一対のフレーム部材と、
   前記一対のフレーム部材に回転自在に支持される中心側端部と、前記押圧ローラを回転自在に支持する回動側端部と、を有するアーム部材と、
   前記アーム部材に付勢して、前記押圧ローラを前記中間転写ベルトの内側面に当接させて弾性的に押圧させるばね部材と、を備える、
   ことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記ガイド部は、前記中間転写ベルトの外周側に配置され、前記ニップ部に搬送される記録材が前記中間転写ベルトから離れる挙動を規制する第１のガイド部材と、前記中間転写ベルト及び前記第１のガイド部材の間に配置され、前記ニップ部に搬送される記録材が前記中間転写ベルトに近付く挙動を規制する第２のガイド部材と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記回転体は記録材を搬送する転写ベルトであって、
    前記支持ローラとの間に、前記中間転写ベルトと前記転写ベルトとを挟持する転写ローラと、
    少なくとも前記転写ローラと共に前記転写ベルトを張架する転写ベルト張架ローラと、を備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    
    

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