JP5510219B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

この発明は、周面に凹部が設けられた転写ローラーを用いてベルト状の像担持体上の像を転写材に転写する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

周面に凹部が設けられた転写ローラーを用いて画像を転写材に転写する画像形成装置として、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この装置では、グリッパなどの把持部が転写ローラーの凹部に配設され、転写材の先端部を把持するとともに、その転写材が凹部を除く転写ローラーの周面と中間転写ベルトとで形成される転写ニップ（転写位置）を通過しながら所定方向に移動させられる。そして、転写ローラーが所定角度だけ回転すると、把持部による転写材先端部の把持が解放されて転写材の先端部は転写ローラーの周面から剥離され、定着ユニットに向けて移動させられる。このように転写材を移動させながら転写ニップで転写材に対して中間転写ベルト上の像が転写される。

特開２０１０−１７０００４号公報（例えば、図１）

ところで、特許文献１に記載の装置では、転写ローラーの凹部と中間転写ベルトとが対向する間、転写ローラーと中間転写ベルトとによる転写ニップの形成を解消するとともに転写材の先端を把持部で把持する。そして、転写ローラーの凹部が転写位置を通過した後に、転写ローラーの周面と中間転写ベルトとが相互に当接し始めて転写ニップを形成するが、その転写ニップに作用する転写荷重が適正な値となるには一定の時間経過が必要である。よって、転写荷重が適正化されるまで転写材に画像が転写されないように中間転写ベルト上の画像位置を移動方向の上流側にずらす必要があり、その結果、転写材の先端余白を大きくせざるを得ないという問題があった。

この発明にかかるいくつかの態様は、転写荷重の適正化を早めて転写材の先端余白を抑制する技術を提供することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、周面に凹部を有する転写ローラーと、転写ローラーを回転駆動させる駆動部と、像を担持する像担持体ベルトと、転写ローラーに対して移動可能で、像担持体ベルトを巻き掛けて、像担持体ベルトを介して転写ローラーと当接する張架ローラーと、張架ローラーを転写ローラーへ付勢する付勢部と、凹部が張架ローラーに対向しているときに、転写ローラーの周面を凹部に延長した仮想周面と像担持体ベルトとが交差する位置に張架ローラーを位置させる位置規制部と、を備えることを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、転写ローラーの周面に形成された凹部と像担持体ベルトを巻き掛けた張架ローラーとが対向したときに張架ローラーを付勢して移動させて、転写ローラーの周面を延長した仮想周面と像担持体ベルトとを交差させ、転写ローラーを回転させて転写ローラーと像担持体ベルトとを転写材を介して当接させ、転写ローラーと像担持体ベルトとを当接させた後、転写ローラーの周面と像担持体ベルトとで形成された転写ニップで像担持体に担持された像を転写材に転写させることを特徴としている。

このように構成された発明（画像形成装置および画像形成方法）では、転写ローラーの周面を延長した仮想周面と像担持体ベルトとが交差しているときに転写ローラーと像担持体ベルトとが転写材を介して当接した後で、転写ローラーの周面と像担持体ベルトとで形成された転写ニップで像担持体ベルトに担持された像が転写材に転写される。このように凹部が張架ローラーから離れるのと並行して転写ローラーの周面への像担持体ベルトの当接が開始されて従来技術よりも早期に転写荷重が適正化される。その結果、従来装置より転写材の先端側から画像を転写材に転写することが可能となり、転写材の先端余白を抑制することができる。

ここで、位置規制部材は、転写ローラーの回転軸と同じ回転軸で回転する回転部材と、張架ローラーと同じ回転軸で回転し張架ローラーの径より小さい支持部材とを有し、凹部が張架ローラーに対向しているときに、回転部材と支持部材が当接して転写ローラーと張架ローラーとの間の軸間距離を規制するように構成してもよい。このように構成された位置規制部材を用いることで、凹部が張架ローラーに対向する時および対向しない時のいずれにおいても、張架ローラーの位置変化を確実に行うことができ、転写ローラーに対する像担持体ベルトの位置を安定化させることができる。

また、張架ローラーの位置変化に応じて像担持体ベルトの這い回しが変化するが、像担持体ベルトに当接して該像担持体ベルトの張力を調整するテンションローラーを少なくとも１つ以上設けることで、像担持体ベルトの張力が安定化されて良好な画像を転写材に転写することができる。

また、転写ローラーは、凹部に配設されて転写材を把持する把持部を備えるように構成してもよい。このような構成を採用することで像担持体ベルトに担持される像を転写材に転写した後に当該転写材を像担持体ベルトから確実に剥離することが可能となる。

また、位置規制部は、転写ローラーと像担持体ベルトとが当接するときに、把持部と像担持体ベルトとが接触しない位置に規制するように構成してもよく、これにより把持部と像担持体ベルトとの干渉が防止される。

さらに、張架ローラーの外径は、転写ローラーの外径よりも小さくしてもよい。

本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図。 図１の装置の電気的構成を示すブロック図。 二次転写ローラーの全体構成を示す斜視図。 第１実施形態における度当て部材の作用を説明する図。 凹部と中間転写ベルトとの位置関係を示す図。 第２実施形態における凹部と中間転写ベルトとの位置関係を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第４実施形態を示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第５実施形態を示す図。

図１は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置１は、互いに異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能となっている。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリーなどを有するコントローラー１０に与えられると、このコントローラー１０が装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート状の転写材Ｓに画像形成指令に対応する画像を形成する。

各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される、感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１は、その回転軸が主走査方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に平行もしくは略平行となるように配置されており、図１中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。

各感光体ドラム２１の周囲には、感光体ドラム２１表面を所定の電位に帯電させるコロナ帯電器である帯電器２２と、感光体ドラム２１表面を画像信号に応じて露光することで静電潜像を形成する露光ユニット２３と、該静電潜像をトナー像として顕像化する現像ユニット２４と、第１スクイーズ部２５と、第２スクイーズ部２６と、該トナー像を中間転写ベルト３１に一次転写する一次転写ユニットと、転写後の感光体ドラム２１の表面をクリーニングするクリーニングブレードとが、それぞれこれらの順に感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21（図１では、時計回り）に沿って配設されている。

帯電器２２は感光体ドラム２１の表面に接触しないものであり、この帯電器２２には、従来周知慣用のコロナ帯電器を用いることができる。コロナ帯電器にスコロトロン帯電器を用いた場合には、スコロトロン帯電器のチャージワイヤにはワイヤ電流が流されるとともに、グリッドには直流（ＤＣ）のグリッド帯電バイアスが印加される。帯電器２２によるコロナ放電で感光体ドラム２１が帯電されることで、感光体ドラム２１の表面の電位が略均一の電位に設定される。

露光ユニット２３は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームにより感光体ドラム２１表面を露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。この露光ユニット２３としては、半導体レーザからの光ビームをポリゴンミラーにより走査させるもの、あるいは発光素子を主走査方向に配列したラインヘッド等により構成することができる。

こうして形成された静電潜像に対して現像ユニット２４に設けられた現像ローラー２４１からトナーが付与されて、静電潜像がトナーにより現像される。なお、この画像形成装置１の現像ユニット２４では、キャリア液内にトナーを概略重量比２０％程度に分散させた液体現像剤を用いてトナー現像が行われる。この実施形態で用いられる液体現像剤は、従来一般的に使用されている、Isopar（商標：エクソン）をキャリア液とした低濃度（１〜２ｗｔ％）かつ低粘度の常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。すなわち、本実施形態における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料などの着色剤を分散させた平均粒径１μｍの固形粒子を、有機溶媒、シリコーンオイル、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２０%とした高粘度（ＨＡＡＫＥ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ６００を用いて２５℃の時のせん断速度１０００（１／Ｓ）のときの粘弾性が３０〜３００ｍＰａ・ｓ程度）の液体現像剤である。

感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21において現像位置の下流側に、第１スクイーズ部２５が配置されるとともに、さらに第１スクイーズ部２５の下流側に第２スクイーズ部２６が配置されている。これらのスクイーズ部２５、２６にはスクイーズローラーがそれぞれ設けられている。そして、各スクイーズローラーが感光体ドラム２１の表面と当接してトナー像の余剰キャリア液やカブリトナーを除去する。なお、本実施形態では２つのスクイーズ部２５、２６により余剰キャリア液やカブリトナーを除去しているが、スクイーズ部の個数や配置などはこれに限定されるものではなく、例えば１個のスクイーズ部を配置してもよい。

スクイーズ部２５、２６を通過してきたトナー像は一次転写ユニットにより中間転写ベルト３１に一次転写される。中間転写ベルト３１は、その表面、より詳しくはその外周面にトナー像を一時的に担持可能な像担持体としての無端状ベルトであり、複数のローラー３２、３３および３４に掛け渡されている。これらのうちローラー３２はベルト駆動モーターＭ３に機械的に接続されて、中間転写ベルト３１を図１の矢印方向Ｄ31に周回駆動するベルト駆動ローラーとして機能している。図２に示すように、この画像形成装置ではベルト駆動モーターＭ３を駆動させるためにドライバー１１が設けられており、ドライバー１１は、コントローラー１０から与えられる指令パルスに応じた駆動信号をベルト駆動モーターＭ３に出力する。これにより、ベルト駆動ローラー３２は指令パルスに対応する周速度で回転し、中間転写ベルト３１の表面は一定の速度で方向Ｄ31に周回移動する。

中間転写ベルト３１を掛け渡されたローラー３２ないし３４のうち、モーターにより駆動されるのは上記したベルト駆動ローラー３２のみであり、他のローラー３３、３４は駆動源を有しない従動ローラーである。また、ベルト駆動ローラー３２は、ベルト移動方向Ｄ31において一次転写位置ＴＲ1の下流側、かつ後述する二次転写位置ＴＲ2の上流側で中間転写ベルト３１を巻き掛けている。

一次転写ユニットは一次転写バックアップローラー２７１を有しており、一次転写バックアップローラー２７１は中間転写ベルト３１を挟んで感光体ドラム２１と対向して配設されている。感光体ドラム２１と中間転写ベルト３１とが当接する一次転写位置ＴＲ1では、これらの当接によって一次転写ニップが形成されており、該一次転写ニップで感光体ドラム２１上のトナー像が中間転写ベルト３１の外周面（一次転写位置ＴＲ1において下面）に転写される。各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋでトナー像の転写が実行されることで、各色のトナー像が中間転写ベルト３１上に順次重ね合わされ、フルカラーのトナー像が形成される。一方、モノクロトナー像が形成される際には、ブラック色に対応した画像形成ステーション２Ｋのみにおいて、中間転写ベルト３１へのトナー像転写が行われる。

こうして中間転写ベルト３１に転写されたトナー像は、ベルト駆動ローラー３２への巻き掛け位置を経由して二次転写位置ＴＲ2に搬送される。この二次転写位置ＴＲ2では、中間転写ベルト３１を巻き掛けられたローラー３３に対して二次転写ローラー４が中間転写ベルト３１を挟んで対向して固定的に配置されており、中間転写ベルト３１表面と転写ローラー４の周面（ただし、凹部４１を除く）とが互いに当接して転写ニップＮＰを形成している。すなわち、ローラー３３は二次転写バックアップローラーとして機能しており、バックアップローラー３３の回転軸３３ａは、例えばバネのような弾性部材である付勢部３３１によって弾性的に、かつ中間転写ベルト３１に対して近接・離間移動自在に支持されている。

この二次転写位置ＴＲ2では、中間転写ベルト３１上に形成された単色、あるいは複数色のトナー像がゲートローラー５１（一対のローラー５１ａ，５１ｂ）から搬送経路ＰＴに沿って搬送される転写材Ｓに二次転写される。また、ゲートローラー５１と二次転写位置ＴＲ2との間には、転写材Ｓを二次転写ローラー４や中間転写ベルト３１に接触させることなく二次転写位置ＴＲ2に送り込むための転写材ガイド５２が配設されている。なお、この実施形態では、液体現像剤を用いてトナー像を形成する湿式現像方式でトナー像を形成しているので、良好な転写特性を得るために、二次転写ニップＮＰにおいては中間転写ベルト３１に対し転写材Ｓが高い押圧力で押圧されることが望まれる。また、液体現像剤を介在させるため、転写材Ｓが中間転写ベルト３１に貼り付きジャムとなる可能性が高い。そこで、この画像形成装置１では、後で詳述するように周面の一部に凹部を設け、この凹部に把持部を配設した二次転写ローラー４が用いられている。

トナー像が二次転写された転写材Ｓは、二次転写ローラー４から搬送経路ＰＴ上に設けられた定着ユニット７へ送出される。定着ユニット７では、転写材Ｓに転写されたトナー像に熱や圧力などが加えられて転写材Ｓへのトナー像の定着が行われる。

図３は二次転写ローラーの全体構成を示す斜視図である。図１および図３に示すように、二次転写ローラー４は、円筒の外周面の一部を切り欠いてなる凹部４１が設けられたローラー基材４２を有している。このローラー基材４２では、回転軸４２１１中心に方向Ｄ4に回転自在の回転シャフト４２１が二次転写バックアップローラー３３の回転軸３３ａと平行または略平行に配置されている。そして、後述するようにモーターからの回転駆動力を受けて定位置で回転軸４２１１中心に方向Ｄ4に回転する。

また、当該回転シャフト４２１の両端部に側板４２２、４２２がそれぞれ取り付けられている。より詳しくは、これらの側板４２２、４２２はいずれも円盤形状の金属プレートに対して切欠部４２２ａを設けた形状を有している。そして、図３に示すように切欠部４２２ａ、４２２ａが互いに対向しながら中間転写ベルト３１の幅よりも少し長い距離だけ離間して回転シャフト４２１に取り付けられている。こうして、全体的にはドラム形状を有するものの、その外周面の一部に回転シャフト４２１と平行または略平行に延びる凹部４１を有する、ローラー基材４２が形成されている。

また、ローラー基材４２の外周面、つまり金属プレート表面のうち凹部４１の内部に相当する領域を除く表面領域にゴムや樹脂などの弾性層４３が形成されている。この弾性層４３はバックアップローラー３３に巻き掛けられた中間転写ベルト３１と対向して二次転写ニップＮＰを形成する。二次転写ニップＮＰでは、バックアップローラー３３が付勢部３３１により二次転写ローラー４側に付勢されて、二次転写ローラー４とバックアップローラー３３に巻き掛けられた中間転写ベルト３１との間に所定の荷重が付加されている。

また、凹部４１の内部には、転写材Ｓを把持するための把持部４４が配設されている。この把持部４４は、凹部４１の内底部からローラー基材４２の外周面に立設されたグリッパ支持部材４４１と、グリッパ支持部材４４１の先端部に対して接離自在に支持されたグリッパ部材４４２と、転写材剥離部材４４９とを有している。また、グリッパ部材４４２はグリッパ駆動部（図示省略）と接続されている。そして、コントローラー１０からのアングリップ指令を受けてグリッパ駆動部が作動することでグリッパ部材４４２の先端部がグリッパ支持部材４４１の先端部から離間して転写材Ｓの把持準備や把持解放を行う。一方、コントローラー１０からのグリップ指令を受けてグリッパ駆動部が作動することでグリッパ部材４４２の先端部がグリッパ支持部材４４１の先端部に移動して転写材Ｓを把持する。このように把持部４４を設けたことにより転写材Ｓを確実に保持することができ、また中間転写ベルト３１に担持されるトナー像を転写材Ｓに転写した後に当該転写材Ｓを中間転写ベルト３１から剥離することが可能となる。

また、転写材剥離部材４４９は、グリッパ部材４４２とグリッパ支持部材４４１とからなるペアの間に、二次転写ローラー４の軸方向にわたって適宜配されている。そして、転写材剥離部材４４９は、二次転写ローラー４の径方向外側に向かって突出移動することで、グリッパ部材４４２とグリッパ支持部材４４１とで把持していた転写材Ｓを二次転写ローラー４から離れる方向に押し出すように作用する。したがって、グリッパ部材４４２の先端部をグリッパ支持部材４４１の先端部から離間させて転写材Ｓの把持解放を行った上で、さらに転写材剥離部材４４９を作用させることで転写材Ｓを二次転写ローラー４から確実に剥離させることができる。なお、把持部４４の構成については、本実施形態に限定されるものではなく、従来より公知の他の把持機構を採用してもよい。

二次転写ローラー４の両端部では、各側板４２２の外側面に支持部材４６が取り付けられており、ローラー基材４２と一体的に回転可能となっている。また、支持部材４６には凹部４１に対応して平面領域４６１が形成されている。そして、平面領域４６１に転写ローラー側度当て部材（転写ベアラ）４７がそれぞれ取り付けられている。したがって、二次転写ローラー４と一緒に回転軸４２１１を回転中心として度当て部材４７は回転する。この度当て部材４７では、基台部位４７１が支持部材４６に取り付けられるとともに、基台部位４７１から度当て部位４７２が平面領域４６１の法線方向に延設されており、度当て部位４７２の先端部は凹部４１の開口側端部の近傍まで延びている。つまり、回転シャフト４２１の端部からローラー基材４２を見ると、度当て部材４７が凹部４１を塞ぐように配置されている。したがって、二次転写ローラー４の回転によって凹部４１が中間転写ベルト３１と対向する位置に到達した場合には、度当て部材４７が二次転写バックアップローラー３３の回転軸３３ａに取り付けられたベアリング３３２の周面に当接して転写ニップＮＰを消失させる。また、度当て部位４７２の先端周面は所定の曲率を有しており、凹部４１と二次転写バックアップローラー３３とが対向する間、二次転写ローラー４の回転軸４２２１に対する二次転写バックアップローラー３３の回転軸３３ａの離間距離、つまり二次転写ローラー４と二次転写バックアップローラー３３の軸間距離が調整される。このように、本実施形態では、ベアリング３３２および転写ローラー側度当て部材４７がそれぞれ本発明の「支持部材」および「回転部材」に相当し、これらによって本発明の「位置規制部」が構成されている。この点については、後で図４および図５を参照しつつ詳述する。

二次転写ローラー４の回転シャフト４２１に対して、転写ローラー駆動モーターＭ４が機械的に接続されている。また、本実施形態では、転写ローラー駆動モーターＭ４を駆動させるためにドライバー１２が設けられている。ドライバー１２は、コントローラー１０から与えられる指令に応じてモーターＭ４を駆動して二次転写ローラー４を図１紙面において時計回りの方向Ｄ4、つまりベルト移動方向Ｄ31に対しウィズ方向に回転駆動する。一方、二次転写バックアップローラー３３は、それ自身は駆動源を有しない従動ローラーである。このようにモーター駆動される二次転写ローラー４に対向する二次転写バックアップローラー３３を従動ローラーとすることで、転写ニップＮＰにおける二次転写ローラー４と中間転写ベルト３１との間、あるいは中間転写ベルト３１と二次転写バックアップローラー３３との間での滑りを防止することができる。

なお、本実施形態では、特にモーターＭ４としてＡＣサーボモーターを用いるとともに、当該ＡＣサーボモーターをドライバー１２により位置制御したり、トルク制御することができるように構成されている。すなわち、ドライバー１２は位置制御回路およびトルク制御回路を有しており、位置制御およびトルク制御を選択的に実行可能となっている。このドライバー１２に対し、コントローラー１０は位置情報に関連する指令パルスおよび制御切替信号を入力可能となっている。

また、この装置１は、装置各部に供給するバイアス電圧を発生する電圧発生部や、上記した二次転写ローラー４およびベルト駆動ローラー３２以外に、図２に示すように、ゲートローラー５１を回転させるためのモーターＭ５、該モーターＭ５を駆動するドライバー１３、その他の装置各部を駆動するための各種の駆動機構などを備えており、これらの動作はいずれもコントローラー１０により制御される。

また、以下のようにして二次転写ローラー４の回転位相を検出可能となっている。すなわち、図１に示すように、二次転写ローラー４の回転シャフト４２１には被検出部９１が配設されている。被検出部９１は、周面の一部にスリット状の切り欠き部９１１を有する円盤状に形成され、二次転写ローラー４の回転とともに回転する。一方、装置筐体側には例えばフォトインタラプターなどのフォトセンサーからなる検出部９２が設けられている。二次転写ローラー４の回転に伴って被検出部９１の切り欠き部９１１が検出部９２による検出位置を通過する度に、検出部９２は、二次転写ローラー４の回転に同期した同期信号Ｖsync信号を出力する。これにより二次転写ローラー４の回転位相が検出され、コントローラー１０は、この同期信号Ｖsyncに基づいて装置各部の動作タイミングを制御し、二次転写位置ＴＲ2に送り込まれた転写材Ｓの先端部を二次転写ローラー４の把持部４４で把持して転写材Ｓを所定の移動方向Ｄ4に移動し、転写材Ｓにトナー像（画像）を転写する。なお、この実施形態では、転写ローラー側度当て部材４７の位置規制作用により、把持部４４による転写材Ｓの把持は凹部４１が二次転写バックアップローラー３３と対向する間に行われた後、凹部４１が二次転写位置ＴＲ2から離れる前に中間転写ベルト３１が二次転写ローラー４の周面（弾性層４３）に押圧されて二次転写が開始される。これについて、図４および図５を参照しつつ詳述する。

図４はこの実施形態における度当て部材（回転部材）の作用を説明する図である。また、図５は凹部と中間転写ベルトとの位置関係を示す図である。これらの図面のうち図４（ａ）は凹部４１と二次転写バックアップローラー３３と対向するときの両ローラー４、３３を軸方向から見た図であり、同図（ｂ）は凹部４１を除く二次転写ローラー４の周面が二次転写バックアップローラー３３と対向するときの両ローラー４、３３を軸方向から見た図であり、同図（ｃ）は同図（ａ）の部分拡大図であり、同図（ｄ）は同図（ｂ）の部分拡大図であり、同図（ｅ）は同図（ａ）、（ｃ）での各点の位置関係を示す模式図である。また、図５中の模式図は各タイミングＴ1〜Ｔ3での図４（ａ）の破線部の拡大図であるが、二次転写バックアップローラー３３に巻き掛けられた中間転写ベルト３１（以下、当該ベルト部分を「対向部３１ａ」と称する）と、凹部４１との位置関係を明確にするため、転写材剥離部材４４９、度当て部材４７およびベアリング３３２の図示を省略する一方、二次転写ローラー４の周面を凹部４１に延長した仮想周面ＶＳを１点鎖線で追加図示している。

また、中間転写ベルト３１と二次転写ローラー４との位置関係を明確にするため、図４に示すように、各点ＯＰ、ＡＰ、ＢＰを以下のように定義した、
点ＯＰ：二次転写ローラー４の回転軸４２１１と二次転写バックアップローラー３３の回転軸３３ａとを結ぶ軸ＡＸと、二次転写ローラー４の外周面または仮想外周面ＶＳとが交差する点、
点ＡＰ：中間転写ベルト３１の外周面と上記軸ＡＸとが交差する点、
点ＢＰ：二次転写ローラー４の外周と上記軸ＡＸとが交差する点
これらの点のうち点ＢＰは、軸ＡＸ上に凹部４１が位置するとき図４（ｃ）に示すように凹部４１の内底面であるのに対し、軸ＡＸ上に弾性層４３が位置するとき図４（ｅ）に示すように点ＯＰと一致する。

また、図５に示すように、中間転写ベルト３１と二次転写ローラー４との位置関係の変化が上記のように定義した点ＡＰ、ＢＰの位置変化量で示されている。なお、図５では、基準点ＯＰから二次転写ローラー４の回転軸４２１１に対して近づく方向をマイナス側とし、遠ざかる方向をプラス側と定義する。また、図４および図５中の符号ΔＥＤは、中間転写ベルト３１が二次転写ローラー４の弾性層４３に当接した際に弾性層４３が弾性変形し、その弾性変形量に相当する。したがって、二次転写ローラー４に弾性層４３が設けられていることで、転写ニップＮＰの形成時での点ＡＰは基準点ＯＰから当該弾性変形量だけ二次転写ローラー４の回転軸４２１１に対して近づいている。なお、二次転写ローラー４に弾性層４３が設けられておらず、二次転写ローラー４の周面が剛体である場合、点ＡＰは基準点ＯＰと一致する。

図４に示すように、度当て部材４７の外周面の形状は、二次転写ローラー４の凹部４１に臨む領域において二次転写ローラー４の回転軸４２１１を中心とする略円弧形状となっている。一方、二次転写バックアップローラー３３の端部には、該二次転写バックアップローラー３３の直径よりも小さな外径を有し、二次転写バックアップローラー３３と同軸でかつこれとは独立して回転自在のベアリング３３２が設けられている。

凹部４１が転写ニップＮＰの位置（二次転写位置ＴＲ2）に移動してくると、二次転写ローラー４の度当て部材４７が二次転写バックアップローラー３３側を向き、度当て部材４７の外周面とベアリング３３２の外周面とが互いに当接する（図４（ａ））。これにより、転写ニップＮＰが解消されるとともに、二次転写ローラー４と二次転写バックアップローラー３３の軸間距離が調整され、付勢部３３１の付勢力に抗して二次転写ローラー４の回転軸４２１１と中間転写ベルト３１表面との間隔が規定される。

より具体的に説明すると、図４に示すように、二次転写ローラー４は定位置に配置されており、凹部４１が二次転写位置ＴＲ2に位置して度当て部材４７がベアリング３３２と当接するときの軸間距離は距離Ｈだけ短くなるように、度当て部材４７が構成されている。このため、二次転写ローラー４の回転軸４２１１から中間転写ベルト３１の対向部３１ａまでの距離は、弾性層４３が形成された二次転写ローラー４の半径よりも距離Ｈだけ小さく、図４（ａ）および図５のタイミングＴ1に示すように、対向部３１ａは仮想周面ＶＳよりも回転軸４２１１側に位置しており、凹部４１内に入り込んでいる。ただし、対向部３１ａが凹部４１内に深く入り込むと、把持部４４と干渉するため、本実施形態では対向部３１ａが仮想周面ＶＳと把持部４４との間に位置するように度当て部材４７が設計されている。

そして、二次転写ローラー４が移動方向Ｄ4に回転して凹部４１の上流端が二次転写位置ＴＲ2に近づくにしたがって中間転写ベルト３１の対向部３１ａは回転軸４２１１側から仮想周面ＶＳに向かって移動し、凹部４１が二次転写位置ＴＲ2から離れた時点（タイミングＴ2）で対向部３１ａが凹部４１の上流側開口側面に位置する弾性層４３と当接し始め、転写ニップＮＰの形成が開始される。さらに、二次転写ローラー４が回転して中間転写ベルト３１の対向部３１ａが凹部４１を除く二次転写ローラー４の周面と当接した時点（タイミングＴ3）で転写ニップＮＰの形成が完了し、付勢部３３１により適正な荷重で転写材Ｓを挟んで中間転写ベルト３１が転写ローラー４の周面（弾性層４３）に押し付けられる。

以上のように、本実施形態によれば、二次転写ローラー４の周面を延長した仮想周面ＶＳと中間転写ベルト３１とが交差しているときに二次転写ローラー４と中間転写ベルト３１とが転写材Ｓを介して当接した後で、二次転写ローラー４の周面と中間転写ベルト３１とで形成された転写ニップＮＰで中間転写ベルト３１に担持された像が転写材Ｓに転写される。このように凹部４１がバックアップローラー３３から離れるのと並行して二次転写ローラー４の周面への中間転写ベルト３１の当接が開始される。このため、凹部４１が二次転写位置ＴＲ2を離れた直後より適正な荷重を二次転写位置ＴＲ2に付与することができ、凹部４１に近い周面で良好な転写ニップＮＰを形成することができる。よって、転写材Ｓの先端側から画像を転写材Ｓに転写することが可能となり、転写材Ｓの先端余白を抑制することができる。

また、度当て部材４７が二次転写ローラー４と一体的に回転軸４２１１を中心として回転し、凹部４１と二次転写バックアップローラー３３とが対向するときにベアリング３３２を介して度当て部材４７はバックアップローラー３３と当接する一方、凹部４１を除く二次転写ローラー４の周面とバックアップローラー３３とが対向するときにはベアリング３３２から離間する。このようにベアリング３３２を介したバックアップローラー３３への度当て部材４７の離当接によって凹部４１がバックアップローラー３３に対向する時および対向しない時のいずれにおいても、バックアップローラー３３の位置変化を確実に行うことができ、二次転写ローラー４に対する中間転写ベルト３１の対向部３１ａの位置を安定化させることができる。なお、この実施形態では度当て部材４７がベアリング３３２を介してバックアップローラー３３に間接的に当接するように構成しているが、直接当接するように構成してもよい。

また、二次転写バックアップローラー３３は二次転写ローラー４よりも小さなローラー径を有しており、図４（ａ）に示すように凹部４１がバックアップローラー３３と対向する時に、バックアップローラー３３により中間転写ベルト３１を仮想周面ＶＳよりも二次転写ローラー４の回転軸４２１１側に位置させるのに好適となっている。

上記のように、この実施形態では、二次転写ローラー４が本発明の「転写ローラー」に相当し、モーターＭ４が本発明の「駆動部」に相当し、中間転写ベルト３１が本発明の「像担持体ベルト」に相当し、バックアップローラー３３が本発明の「張架ローラー」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば上記実施形態では、図５に示すように凹部４１が二次転写バックアップローラー３３と対向する間、中間転写ベルト３１の対向部３１ａは常に仮想周面ＶＳよりも回転軸４２１１側に位置させられて凹部４１内に入り込んでいるが、例えば図６に示すように対向部３１ａを変位させるように構成してもよい。

図６は第２実施形態における凹部と中間転写ベルトとの位置関係を示す図である。この第２実施形態では、凹部４１が二次転写バックアップローラー３３と対向している期間のうち前半部分において度当て部材４７がベアリング３３２に当接して付勢部３３１の付勢力に逆らいながらバックアップローラー３３を反回転軸４２１１側（例えば図４中の下側）に移動させて凹部４１から離間させる。一方、後半部分では中間転写ベルト３１の対向部３１ａが仮想周面ＶＳまで戻された後、上記第１実施形態と同様に、一度、仮想周面ＶＳよりも回転軸４２１１側に位置させられて凹部４１内に入り込まされた（タイミングＴ1）後、仮想周面ＶＳまで戻される（タイミングＴ3）。このとき、上記実施形態と同様に、二次転写ローラー４が移動方向Ｄ4に回転して凹部４１が二次転写位置ＴＲ2から離れた時点（タイミングＴ2）で対向部３１ａが凹部４１の上流側開口側面に位置する弾性層４３と当接し始め、転写ニップＮＰの形成が開始される。さらに、二次転写ローラー４が回転して中間転写ベルト３１の対向部３１ａが凹部４１を除く二次転写ローラー４の周面と当接した時点（タイミングＴ3）で転写ニップＮＰの形成が完了し、付勢部３３１により適正な荷重で転写材Ｓを挟んで中間転写ベルト３１が転写ローラー４の周面（弾性層４３）に押し付けられる。

このように第２実施形態においても、仮想周面ＶＳと中間転写ベルト３１とが交差している状態で二次転写ローラー４と中間転写ベルト３１とが転写材Ｓを介して当接し始め、その後で二次転写ローラー４の周面と中間転写ベルト３１とで形成された転写ニップＮＰで中間転写ベルト３１に担持された像が転写材Ｓに転写される。したがって、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、図７は本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態を示す図である。この第３実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、２つのテンションローラー３５、３６と、ローラー３５，３６にそれぞれ付勢力を与える付勢部３５１、３６１とが追加されている点であり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同一である。したがって、以下においては相違点を中心に説明する。

この第３実施形態では、中間転写ベルト３１はローラー３２、３３、３４、３５および３６に掛け渡されている。これらのうちローラー３２〜３４は第１実施形態と同一機能を担っている。一方、ローラー３５および３６はテンションローラーである。すなわち、ローラー３５は、ベルト駆動ローラー３２と二次転写バックアップローラー３３との間、つまりベルト移動方向Ｄ31においてベルト駆動ローラー３２の巻き掛け位置よりも下流側で、かつ二次転写バックアップローラー３３の巻き掛け位置よりも上流側に設けられた従動ローラーであり、その回転軸がバネなどの付勢部３５１によって弾性的に支持されて中間転写ベルト３１の張力を調整する。より詳しくは、テンションローラー３５の回転軸は、駆動ローラー３２の外周面と二次転写バックアップローラー３３の外周面との双方に接する仮想的な平面に略直交する方向に伸縮自在の付勢部３５１によって弾性的に支持されており、これにより、テンションローラー３５は、中間転写ベルト３１を巻き掛けられた状態で同方向に所定量移動自在となっている。そして、定常状態では、ベルト駆動ローラー３２と二次転写バックアップローラー３３との間に張架された中間転写ベルト３１を外側に向けて押し広げるように、テンションローラー３５は付勢部３５１によって付勢されている。

また、もう一方のローラー３６は二次転写バックアップローラー３３と従動ローラー３４との間、つまりベルト移動方向Ｄ31において二次転写バックアップローラー３３の巻き掛け位置よりも下流側で、かつ従動ローラー３４の巻き掛け位置よりも上流側に設けられた従動ローラーであり、その回転軸がバネなどの付勢部３６１によって弾性的に支持されて中間転写ベルト３１の張力を調整する。なお、その基本的な構成はテンションローラー３５と同一であるため、その説明は省略する。

このように第３実施形態では、ベルト移動方向Ｄ31において二次転写バックアップローラー３３の上流側および下流側にテンションローラー３５、３６が配設されているため、次の作用効果が得られる。すなわち、本発明では、二次転写ローラー４は所定位置で回転軸４２１１を中心に回転するとともに、凹部４１が二次転写バックアップローラー３３と対向するときに二次転写ローラー４の回転軸４２１１側に二次転写バックアップローラー３３が変位する、つまり回転軸４２１１とバックアップローラー３３の回転軸との軸間距離が縮まり、バックアップローラー３３に巻き掛けられた中間転写ベルト３１、つまり対向部３１ａが距離Ｈだけ仮想周面ＶＳから凹部４１内に入り込む。一方、凹部４１が二次転写位置ＴＲ2から離れて転写ニップＮＰが形成されるときにはバックアップローラー３３は戻される。このようにバックアップローラー３３の変位に応じて中間転写ベルト３１の這い回しが変化する。また、第２実施形態のようにバックアップローラー３３が仮想周面ＶＳより外側位置と内側位置との間で変位させる場合には、バックアップローラー３３の変位量も増大し、中間転写ベルト３１の這い回しも大きく変化する。その結果、これらに起因して中間転写ベルト３１の速度変動や振動が生じ、ベルト３１の張力が一時的に変化する可能性を完全に否定することはできない。そして、ベルト３１の張力変化によって発生する一次転写位置ＴＲ1における中間転写ベルト３１の速度変動や振動は、画像形成ステーションから転写されるトナー像を乱し画像品質を低下させてしまう。例えば、各色のトナー像が互いにずれた位置で重ね合わされてしまうと色ずれの原因となる。

しかしながら、この第３実施形態では、２つのテンションローラー３５、３６が、その回転軸を移動させることによって張力の変動を打ち消すように作用する。このため、二次転写位置ＴＲ2における中間転写ベルト３１の速度変動や振動が各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋに対応する一次転写位置ＴＲ1に及ぶのが防止される。ここで、例えば各色のトナー像が互いにずれた位置で重ね合わされてしまうと色ずれの原因となるが、この第３実施形態ではこのような像形成への影響が確実に防止される。

また、各テンションローラー３５、３６は、中間転写ベルト３１の内側、つまり中間転写ベルト３１の像担持面である表面とは反対側の裏面側から中間転写ベルト３１に当接している。その理由は以下の通りである。まず、像担持面の反対側に当接することにより、テンションローラー３５、３６が中間転写ベルト３１に担持されるトナー像を乱したり、逆に中間転写ベルト３１に残留付着するトナー等によって汚されるのを確実に防止することができる。また、テンションローラーによる張力の調整効果を大きくするためには中間転写ベルト３１の巻き掛け角を大きく取ることが有効であるが、テンションローラーを像担持面に当接させ、しかも巻き掛け角を大きくしようとすると、中間転写ベルト３１の表面に負の大きな曲率を持たせる必要があり、トナー像への影響が懸念され、構造的にも問題がある。これらの理由から、テンションローラー３５、３６は中間転写ベルト３１の裏面に当接するようにしている。なお、第３実施形態では、２つのテンションローラー３５、３６を設けているが、テンションローラーの個数および配設位置はこれに限定されるものではなく、任意である。

また、上記実施形態では、度当て部材４７がベアリング３３２に当接することで、二次転写ローラー４と中間転写ベルト３１とが転写材Ｓを介して当接し始める前に中間転写ベルト３１の対向部３１ａが仮想周面ＶＳから凹部４１内に入り込むように位置させている。つまり、度当て部材４７およびベアリング３３２により本発明の「位置規制部」を構成している。しかしながら、位置規制部はこれに限定されるものではなく、例えば第１実施形態における付勢部３３１の付勢力を調整し、この付勢部３３１を本発明の「位置規制部」として機能させてもよい。より詳しくは、図８に示すように、度当て部材４７およびベアリング３３２を取り除き、凹部４１がバックアップローラー３３と対向する際、中間転写ベルト３１に作用するベルト張力と付勢部３３１の付勢力とが釣り合って中間転写ベルト３１の対向部３１ａが仮想周面ＶＳから凹部４１内に入り込むように構成してもよい。この第４実施形態では、度当て部材４７およびベアリング３３２が不要となり、装置構成が簡素化される。また、第２実施形態においても、第４実施形態と同様に、度当て部材４７およびベアリング３３２を省略する一方、上記釣り合い状態が得られるように付勢部３１１、３５１、３６１の付勢力を調整してもよい。

さらに、本発明については、例えば図９に示すように中間転写ベルト３１をバックアップローラー３３に巻き掛けて転写ニップＮＰを形成する画像形成装置にも適用することができる。なお、この装置における点ＯＰ、ＡＰおよびＢＰの位置関係は同図（ｃ）〜（ｅ）に示す通りである。したがって、上記第１実施形態と同様に、二次転写ローラー４の周面を延長した仮想周面ＶＳと中間転写ベルト３１とが交差しているときに二次転写ローラー４と中間転写ベルト３１とが転写材Ｓを介して当接した後で、二次転写ローラー４の周面と中間転写ベルト３１とで形成された転写ニップＮＰで中間転写ベルト３１に担持された像が転写材Ｓに転写される。その結果、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

１…画像形成装置、 ４…二次転写ローラー、 ３１…中間転写ベルト（像担持体ベルト）、 ３１ａ…（像担持体ベルトの）対向部、 ３３…二次転写バックアップローラー（張架ローラー）、 ３３ａ…（二次転写バックアップローラーの）回転軸、 ３５、３６…テンションローラー、 ４１…（二次転写ローラーの）凹部、 ４４…把持部、 ３３１…付勢部、 ４２１…回転シャフト、 ４２１１…回転軸、 Ｄ31…ベルト移動方向、 Ｍ４…転写ローラー駆動モーター（駆動部）、 ＮＰ…転写ニップ、 Ｓ…転写材、 ＴＲ2…二次転写位置、 ＶＳ…仮想周面

Claims (6)

1. 周面に凹部を有する転写ローラーと、
   前記転写ローラーを回転駆動させる駆動部と、
   像を担持する像担持体ベルトと、
   前記転写ローラーに対して移動可能で、前記像担持体ベルトを巻き掛けて、前記像担持体ベルトを介して前記転写ローラーと当接する張架ローラーと、
   前記張架ローラーを前記転写ローラーへ付勢する付勢部と、
   前記凹部が前記張架ローラーに対向しているときに、前記転写ローラーの周面を前記凹部に延長した仮想周面と前記像担持体ベルトとが交差する位置に前記張架ローラーを位置させる位置規制部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位置規制部は、前記転写ローラーの回転軸と同じ回転軸で回転する回転部材と、前記張架ローラーと同じ回転軸で回転し前記張架ローラーの径より小さい支持部材とを有し、前記凹部が前記張架ローラーに対向しているときに、前記回転部材と前記支持部材が当接して前記転写ローラーと前記張架ローラーとの間の軸間距離を規制する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体ベルトと当接して該像担持体ベルトの張力を調整するテンションローラーを備える請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記位置規制部は、前記転写ローラーと前記像担持体ベルトとが当接するときに、前記凹部に配設されて転写材を把持する把持部と前記像担持体ベルトとが接触しない位置に規制する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記張架ローラーの外径は、前記転写ローラーの外径よりも小さい請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 転写ローラーの周面に形成された凹部と像担持体ベルトを巻き掛けた張架ローラーとが対向したときに前記張架ローラーを付勢して移動させて、前記転写ローラーの周面を延長した仮想周面と前記像担持体ベルトとを交差させ、
   前記転写ローラーを回転させて前記転写ローラーと前記像担持体ベルトとを転写材を介して当接させ、
   前記転写ローラーと前記像担持体ベルトとを当接させた後、転写ローラーの周面と前記像担持体ベルトとで形成された転写ニップで前記像担持体に担持された像を前記転写材に転写させることを特徴とする画像形成方法。

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