(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
移動可能であり、前記像担持体から転写材にトナー像を転写するためのベルトと、
前記ベルトを介して前記像担持体に対向して前記ベルトに接触する接触部と前記接触部を支持する支持部材とを備え、軸を中心に揺動自在な揺動転写部材と、
を有し、
前記接触部は前記ベルトの移動中に前記支持部材に対して回転せず前記ベルトに接触する画像形成装置において、
前記接触部の前記ベルトと接触する接触面は、前記ベルトの移動方向と直交する方向から見て、所定の曲率で前記ベルトに向かって凸状に形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記揺動転写部材が前記揺動中心軸を中心として前記ベルト移動方向の下流側に向かって揺動する最大の角度をθとし、
前記揺動転写部材及び前記ベルトが非接触状態にある場合に前記揺動中心軸の中心から前記接触面までの最短距離に相当する前記揺動転写部材の揺動半径をＲとし、
前記揺動転写部材及び前記ベルトが接触状態にある場合に、前記揺動中心軸の中心から前記ベルトの裏面までの最短距離に相当する軸ベルト間距離をｄとし、
前記揺動半径に対する前記軸ベルト間距離の割合をｍ（０＜ｍ≦１）とし、
前記接触面の曲率半径をｒとし、
前記揺動半径に対する前記曲率半径の割合をｎ（１≦ｎ）とする場合に、
0005495830.tif 000007
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記揺動転写部材は、導電性のシート部材と、前記シート部材を押圧する押圧部材と、を有し、前記接触面は前記シート部材によって形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナー像を担持する像担持体と、
移動可能であり、前記像担持体から転写材にトナー像を転写するためのベルトと、
揺動中心軸を備える本体部と前記ベルトを介して前記像担持体に対向して前記ベルトに接触する接触面とを備え、前記揺動中心軸を中心に揺動自在な揺動転写部材と、
を有し、
前記接触面は、前記ベルトの移動方向と直交する方向から見て所定の曲率で前記ベルトに向かって凸状に形成され、且つ、前記本体部に取り付けられる導電性のシート部材によって形成されることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に担持されたトナー像を、「中間転写ベルト」又は「記録材担持ベルトが担持する記録材」に転写する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体ドラム及び転写ローラを備え、感光体ドラム及び転写ローラにニップされる「中間転写ベルト」又は「記録材担持ベルトが担持する記録材」に対して、感光体ドラムの表面のトナー像を転写する画像形成装置に関する技術がある。
【０００３】
ここで、例えば、感光体ドラム上のトナー像が効率良く「中間転写ベルト」に転写されるためには、「中間転写ベルト」及び転写ローラの接触部にベルト搬送方向に所定の接触幅が確保される必要がある。または、感光体ドラム上のトナー像が効率良く「記録材担持ベルトが担持する記録材」に転写されるためには、「記録材担持ベルトが担持する記録材」及び転写ローラの接触部にベルト搬送方向に所定の接触幅が確保される必要がある。ただし、所定の接触幅を得るためには、転写ローラの外径が大きく設定されなければならず、画像形成装置の小型化が実現し難いという問題がある。こうした問題を解決する発明として、特許文献１に記載の発明が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、転写ローラの代わりに、感光体ドラム又は搬送される記録材から擦られる被摺転写部材を備える画像形成装置に関する発明である。こうした特許文献１に記載の画像形成装置によれば、『転写部材』が転写ローラである場合に比べて、『転写部材』が被摺転写部材である場合の方が、寸法が小さく抑えられ、画像形成装置の小型化が実現される。
【０００５】
次に、例えば、画像形成装置が長期に渡って使用されると、被摺転写部材が「中間転写ベルト」に摺られることで経時的に摩擦力が増加し、「中間転写ベルト」の駆動に必要なトルクが増加するという問題がある。または、画像形成装置が長期に渡って使用されると、被摺転写部材が「記録材担持ベルトが担持する記録材」に摺られることで経時的に摩擦力が増加し、「記録材担持ベルトが担持する記録材」の駆動に必要なトルクが増加するという問題がある。これらの事例の場合には、摩擦力の増加で、被摺転写部材及び「中間転写ベルト」の接触部、又は、被摺転写部材及び「記録材担持ベルトが担持する記録材」の接触部で、接触状態が断続的なものとなり、転写電界が安定し難くなる。場合によっては、被摺転写部材自体が破損する虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−２３０７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の発明では、被摺転写部材が固定式であるために、被摺転写部材及び感光体ドラムの接触部における摩擦力が増加した場合に、被摺転写部材による感光体ドラムへの押付け力が低減されず、記録材の搬送に必要な動力が上昇してしまう。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑み、ベルトの搬送に必要なトルクの低減、並びに、ベルト及び揺動転写部材の接触安定性の向上を実現しつつ、トナー像の転写効率の変動やトナーの飛び散りを抑制することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、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、移動可能であり、前記像担持体から転写材にトナー像を転写するためのベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体に対向して前記ベルトに接触する接触部と前記接触部を支持する支持部材とを備え、軸を中心に揺動自在な揺動転写部材と、を有し、前記接触部は前記ベルトの移動中に前記支持部材に対して回転せず前記ベルトに接触する画像形成装置において、前記接触部の前記ベルトと接触する接触面は、前記ベルトの移動方向と直交する方向から見て、所定の曲率で前記ベルトに向かって凸状に形成されていることを特徴とする。
本発明の他の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、移動可能であり、前記像担持体から転写材にトナー像を転写するためのベルトと、揺動中心軸を備える本体部と前記ベルトを介して前記像担持体に対向して前記ベルトに接触する接触面とを備え、前記揺動中心軸を中心に揺動自在な揺動転写部材と、を有し、前記接触面は、前記ベルトの移動方向と直交する方向から見て所定の曲率で前記ベルトに向かって凸状に形成され、且つ、前記本体部に取り付けられる導電性のシート部材によって形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ベルトの駆動に必要なトルクの低減が実現されつつ、揺動転写部材及びベルトの接触安定性の向上が良く、像担持体からベルトへのトナー像の転写効率の変動やトナーの飛び散り等の画像不良が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】１次転写装置の構成を示す横断面図である。
【図３】初期状態を示す図２の破線領域Ａ１の拡大図等である。
【図４】摺動部材、支持部材及び中間転写ベルトの位置関係に関して、揺動中心軸の中心Ｏ１を原点とした二次元座標で表現した概念図等である。
【図５】揺動角θに対して、接触開始点変化率ｘ１’／ｘ１、接触終了点変化率ｘ２’／ｘ２を示すグラフ等である。
【図６】実験例３の画像形成装置に関し、摺動部材の曲率半径と揺動半径が等しい場合に、摺動部材、支持部材、及び、中間転写ベルトの配置関係を示す断面図である。
【図７】比較例１の初期状態の１次転写装置の構成を示す断面図等である。
【図８】実施例２に係る画像形成装置が備える初期状態の１次転写装置の構成を示す断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用したカラーレーザプリンタ等の画像形成装置１００である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）が設けられる。画像形成部５１（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ）は、『像担持体』である感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、『転写装置』である１次転写装置１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）等を含む。
【００１４】
画像形成装置１００は、感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）に接しながら移動する『中間転写体』であると共に、『ベルト』である中間転写ベルト６を備えている。また、画像形成装置１００は、主に、各色ごとに、現像手段である現像装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、露光手段である露光装置としてのレーザスキャナ５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を備えている。また、画像形成装置１００は、主に、トナー像を担持する『像担持体』である感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、帯電手段である１次帯電装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）を備えている。１次帯電装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）には、１次帯電ローラが例示される。また、画像形成装置１００は、クリーニング手段であるクリーニング装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、１次転写手段である１次転写装置１１Ａ〜１１Ｄを備えたインライン方式の画像形成装置である。画像形成装置１００は『制御手段』であるコントローラ５０を備え、コントローラ５０はネットワークを介して複数のホストコンピュータと接続されている。そして、これらホストから送信されるプリントジョブの画像データをコントローラ５０が受け取る。コントローラ５０は、複数のジョブの画像データを順次各色に対応するレーザスキャナ５ａ〜５ｄのレーザ点灯信号に展開する。
【００１５】
感光体ドラム１ａは、矢印Ｋの方向に所定の周速で回転駆動されながら１次帯電装置３ａにて一様に帯電される。そして、感光体ドラム１ａは、レーザスキャナ５ａから走査されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザビームを結像露光光学系を介して受けることにより第１の色成分（ここではイエロー成分）の静電像を形成する。続いて、現像装置２ａを用いて第１色のトナー（ここではイエロートナーＹ）によって、静電像は現像され、第１色成分に対する可視像が得られる。以上に記した手順を第２色（マゼンタ）、第３色（シアン）、第４色（ブラック）に対して行う。
【００１６】
中間転写ベルト６は、矢印Ｋの方向に感光体ドラム１ａと同じ周速で回転駆動される。中間転写ベルト６を挟んで、感光体ドラム１ａと対向して配置された１次転写装置１１Ａに１次転写バイアス電源Ｂ１から供給される１次転写バイアスが印加される。そして、感光体ドラム１ａから中間転写ベルト６へのイエロー可視像の転写（１次転写）が行われる。マゼンタ、シアン、ブラックについても、同様の手段を用いて順次、中間転写ベルト６の上に重ねあわせて一次転写することによってカラー画像を得る。なお、１次転写装置１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに１次転写バイアス電源Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４から供給される１次転写バイアスが印加される。
【００１７】
中間転写ベルト６は、ローラ２１、ローラ２２、及び、２次転写対向ローラ７ｂに懸架され、転写材搬送ベルト２３を介して２次転写対向ローラ７ｂと対向する位置には、２次転写ローラ７ａが配置されている。中間転写ベルト６上に形成されたカラートナー像は２次転写ローラ７ａとのニップ部において搬送されてくる転写材Ｐ上に一括転写（２次転写）される。カラー画像を２次転写された転写材Ｐは定着装置８へ搬送され、加熱部材９と加圧ローラ１０のニップ部（定着部）において熱と圧力によってカラー画像が定着される。
【００１８】
図２は、１次転写装置１１Ａの構成を示す横断面図である。図１に示されるように、１次転写装置１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは全く同じ構成であるので、ここでは、１次転写装置１１Ａに関してのみ説明し、１次転写装置１１Ｂ〜１１Ｄの説明に援用するものとする。１次転写装置１１Ａは、フレーム１６、１次転写部材１１ａ、バネ１５を備える。１次転写部材１１ａは、中間転写ベルト６に接触しながら摺擦する摺動部材１２と、これを支持する支持部材１３と、を備える。摺動部材１２は支持部材１３に取り付けられており、摺動部材１２及び支持部材１３は揺動中心軸１４を中心Ｏ１に一体的に回動自在となっている。摺動部材１２は、支持部材１３に対しては回転しない構成である。摺動部材１２は、バネ１５で中間転写ベルト６に押圧されている。
【００１９】
『揺動転写部材』である１次転写部材１１ａは、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１ａに対向する揺動中心軸１４を有する。また、１次転写部材１１ａは、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１ａに対向して中間転写ベルト６に接触して摺動する『接触面』である摺動面Ｓを有する。１次転写部材１１ａは、中間転写ベルト６が移動するベルト移動方向Ｍの下流側に向かって揺動自在である。そして、１次転写部材１１ａが、感光体ドラム１ａの表面のトナーを中間転写ベルト６に転写するようになっている。また、１次転写部材１１ａは、破線で示した破線領域Ａ１のように、揺動中心軸１４の周りに矢印ＤＹの方向に回転（揺動）することが可能である。また、摺動面Ｓは所定の曲率で中間転写ベルト６に向かって凸状に形成されている。
【００２０】
また、摺動部材１２は、弾性を有するパッドである。摺動部材１２が中間転写ベルト６で摺られて動作する摺動面Ｓは、中間転写ベルト６に対向し、曲率が１／ｒ（曲率半径をｒとする）となる曲面で形成されている。摺動面Ｓの曲率１／ｒは、平面の曲率よりも大きく設定されている。また、摺動面Ｓの曲率１／ｒは、１次転写部材１１ａ及び中間転写ベルト６が非接触状態にある場合に揺動中心軸１４の中心Ｏ１から摺動面Ｓまでの最短距離に相当する１次転写部材１１ａの揺動半径Ｒを半径とする円の曲率よりも小さく設定されている。
【００２１】
ここで、１次転写部材１１ａが揺動中心軸１４の中心Ｏ１を中心としてベルト移動方向Ｍの下流側に向かって揺動する最大の角度をθ（＝θｍａｘ）とする。１次転写部材１１ａ及び中間転写ベルト６が非接触状態にある場合に、揺動中心軸１４の中心Ｏ１から摺動面Ｓまでの最短距離に相当する１次転写部材１１ａの揺動半径をＲとする。この揺動半径Ｒは、１次転写部材１１ａが揺動していない状態（実線の状態）における揺動中心軸１４の中心から摺動部材１２の先端（潰れていない状態での）までの、中間転写ベルト６の移動方向と直角な方向の距離である。また、１次転写部材１１ａ及び中間転写ベルト６が接触状態にある場合に、揺動中心軸１４の中心Ｏ１から中間転写ベルト６の裏面までの最短距離に相当する軸ベルト間距離をｄとする。さらに、揺動半径Ｒに対する軸ベルト間距離ｄの割合をｍ（０＜ｍ≦１）とする。これで、軸ベルト間距離ｄ及び揺動半径Ｒの関係は、ｄ＝ｍ・Ｒ（０＜ｍ≦１）となる。
【００２２】
摺動面Ｓの曲率半径をｒとする。揺動半径Ｒに対する曲率半径ｒの割合をｎ（１≦ｎ）とする。これで、摺動面Ｓの曲率半径ｒ及び揺動半径Ｒの関係は、ｒ＝ｎ・Ｒとなる。したがって、１次転写部材１１ａの摺動面Ｓの曲率は、１／ｒ＝１／（ｎ・Ｒ）（１≦ｎ）となる。画像形成動作中において、摺動部材１２が摺動面Ｓの一部で中間転写ベルト６に接触して摺擦する構成となっている。
【００２３】
画像形成時において、中間転写ベルト６がベルト移動方向Ｍに移動すると共に、１次転写部材１１ａは、中間転写ベルト６及び摺動面Ｓとの摩擦力に応じて矢印ＤＹの方向に揺動する。これにより従来の揺動転写方式の装置と同様、両者の間に働く摺動摩擦力が低減されるようになっている。
【００２４】
支持部材１３は、板状でベルト幅方向Ｎ（図２の平面に垂直な方向）に延びて突出する板状の回転止め部ＳＴを有する。この回転止め部ＳＴは、フレーム１６に形成されたベルト幅方向Ｎに延びて形成される回転規制孔Ｈに挿入されている。１次転写部材１１ａが図２の破線で示すように傾きθ＝θｍａｘだけ傾いた状態になると、回転止め部ＳＴがフレーム１６の回転規制孔Ｈの縁部に接触してそれ以上の回転はできないようになっている。
【００２５】
なお、以下の説明で、図２中の実線で描かれた１次転写部材１１ａの状態を「初期状態」と呼び、図２中の破線で描かれた１次転写部材１１ａの状態を「最大揺動状態」と呼ぶこととする。
【００２６】
図３（ａ）は、初期状態を示す図２の破線領域Ａ１の拡大図である。図３（ｂ）は、揺動状態（０＜θ≦θｍａｘ）を示す図２の破線領域Ａ１の拡大図である。中間転写ベルト６と揺動中心軸１４の中心Ｏ１との軸ベルト間距離ｄは、ｄ＝ｍ・Ｒ（ここで０＜ｍ≦１）で表される。また、摺動部材１２の摺動面Ｓの曲率である１／ｒが１／ｒ＝１／（ｎ・Ｒ）（ここでｎ≧１）で、曲率半径ｒがｒ＝ｎ・Ｒ（ここでｎ≧１）で表される。
【００２７】
初期状態において、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の摺動面Ｓが接触を開始する点を接触開始点Ｐ１とする。初期状態において、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の摺動面Ｓが接触を終了する点を接触終了点Ｐ２とする。また、接触開始点Ｐ１から接触終了点Ｐ２までの距離を、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の接触幅ＬＮとする。
【００２８】
角度θだけ揺動した揺動状態において、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の摺動面Ｓが接触を開始する点を接触開始点Ｐ１’とする。角度θだけ揺動した揺動状態において、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の摺動面Ｓが接触を終了する点を接触終了点Ｐ２’とする。また、接触開始点Ｐ１’から接触終了点Ｐ２’までの距離を、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の接触幅ＬＮ’とする。
【００２９】
図４（ａ）は、摺動部材１２、支持部材１３及び中間転写ベルト６の構成及び動作の関係に関して、揺動中心軸１４の中心Ｏ１を原点とした二次元座標で表現した概念図である。図４（ａ）に示されるように、この二次元座標には、３つの円Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２’及び一本の直線Ｌが表示されている。
【００３０】
円Ｃ１は、揺動中心軸１４の中心Ｏ１（０，０）を中心とし、揺動半径Ｒを半径とする円であり、次式（１）で表される。
【００３１】
【数１】
0005495830.tif 000002

円Ｃ２は、点Ｏ２（０，（１−ｎ）・Ｒ）を中心とし、摺動部材１２の摺動面Ｓが持つ曲率が１／ｒ＝１／（ｎ・Ｒ）で曲率半径ｒ＝ｎ・Ｒを半径とする円である。中間転写ベルト６を表す直線Ｌ：ｙ＝ｍ・Ｒと接触開始点Ｐ１（ｘ１，ｍ・Ｒ）、Ｐ２（ｘ２，ｍ・Ｒ）で交わっている。円Ｃ２は、次式（２）で表される。
【００３２】
【数２】
0005495830.tif 000003

円Ｃ２’は、円Ｃ２を揺動中心軸１４の中心Ｏ１の周りにθ（時計回り）回転させたものであって、点Ｏ２’（Ａ，Ｂ）を中心とする円である。円Ｃ２’は、中間転写ベルト６を表す直線Ｌと接触開始点Ｐ１’（ｘ１’，ｍ・Ｒ）、Ｐ２’（ｘ２’，ｍ・Ｒ）で交わっている。円Ｃ２’は、次式（３）で表される。
【００３３】
【数３】
0005495830.tif 000004

円Ｃ２、Ｃ２’はそれぞれ、初期状態、角度θの揺動状態（０＜θ≦θｍａｘ）での摺動部材１２の摺動面Ｓを表している。また、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の接触幅は、ＬＮ＝ｘ２−ｘ１、ＬＮ’＝ｘ２’−ｘ１’で表される。
【００３４】
図４（ｂ）は、揺動角θに対して、接触開始点Ｐ１’のｘ座標であるｘ１’、接触終了点Ｐ２’のｘ座標であるｘ２’の変化を示すグラフである。図４（ｂ）には、ｍ＝０．９に固定した場合に、揺動角θに対するｘ１’／Ｒ、ｘ２’／Ｒの位置関係が示されている（ｎ＝１、２、３、４の場合についてプロットしている）。
【００３５】
ｎ＝１、つまり摺動部材が持つ曲率半径ｒと揺動半径Ｒが等しい場合は、揺動角θが変化してもｘ１’／Ｒ、ｘ２’／Ｒの値は変わらない（接触開始点のｘ座標であるｘ１’、接触終了点のｘ座標であるｘ２’の位置が変化しない）。
【００３６】
摺動部材１２の曲率半径ｒが揺動半径Ｒより大きい場合、ｘ１’／Ｒがベルト移動方向Ｍの上流側にシフトし、ｘ２’／Ｒがベルト移動方向Ｍの上流側にシフトしていく。すなわち、接触開始点Ｐ１’のｘ座標であるｘ１’の位置が上流側にシフトし、接触終了点Ｐ２’のｘ座標であるｘ２’の位置が上流側にシフトする。
【００３７】
接触開始点Ｐ１’のｘ座標であるｘ１’が上流側にシフトすると、感光体ドラム１と中間転写ベルト６が接触する前に、感光体ドラム１上から中間転写ベルト６上に飛翔するトナー量が増加するため、トナー像の「飛び散り」が悪化する。
【００３８】
また、接触終了点Ｐ２’のｘ座標であるｘ２’が上流側にシフトすると、感光体ドラム１と中間転写ベルト６の分離部における異常放電が発生し易くなり、画像上に放電による断続的な模様が現れてしまう（以下、「異常放電画像」と呼ぶ）。
【００３９】
ここで、揺動半径Ｒが１０ｍｍ、摺動部材１２の摺動面Ｓが持つ曲率半径ｒ＝２０ｍｍ、中間転写ベルト６との接触部における摺動部材１２の潰れ量が１．５ｍｍである画像形成装置の画像を確認した。そうしたところ、揺動角θが０°〜５°程度の範囲の時にはトナーの飛び散り、異常放電画像は発生しておらず良好であった。しかし、揺動角θが５°を超えてしまうと、トナーの飛び散り、異常放電画像の程度がθの増加に伴って悪化していくことがわかった。
【００４０】
揺動角θ＝５°における接触開始点Ｐ１’のｘ座標であるｘ１’の位置は、揺動角θ＝０°時よりも０．９６ｍｍだけ中間転写ベルト６のベルト移動方向Ｍの上流側にずれており、これは揺動角θ＝０°時と比較して約１２％のずれ量に相当するものであった。一方、揺動角θ＝５°における接触終了点Ｐ２’のｘ座標であるｘ２’の位置は、揺動角θ＝０°時よりも０．７８ｍｍだけ中間転写ベルト６の移動方向の上流側にずれており、これは揺動角θ＝０°時と比較して約１１％のずれ量に相当するものであった。以上より、飛び散り、異常放電画像を回避するには、揺動時における接触開始点Ｐ１’のｘ座標であるｘ１’及び接触終了点Ｐ２’のｘ座標であるｘ２’の位置変化を、初期状態から１０％以内のズレに抑えるのが望ましいことが分かった。
【００４１】
図５（ａ）は、揺動角θに対して、接触開始点変化率ｘ１’／ｘ１、接触終了点変化率ｘ２’／ｘ２を示すグラフ（ｍ＝０．９、ｎ＝１，２，３，４の場合についてプロット）である。図５（ａ）に示されるように、ｎ＞１の場合に、揺動角θの増加に伴って、ｘ１’／ｘ１は増加し、ｘ２’／ｘ２は減少することが分かる。その変化率はｘ１’／ｘ１の方が大きく、θの増加に伴い、中間転写ベルト６と摺動部材１２の接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１が接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２に比べて大きくズレ量が大きい。
【００４２】
図５（ｂ）は、揺動角θに対して、接触幅変化率ＬＮ’／ＬＮを示すグラフ（ｍ＝０．９、ｎ＝１，２，３，４の場合についてプロット）である。また、図５（ｂ）に示されるように、中間転写ベルト６と摺動部材１２の接触幅変化率ＬＮ’／ＬＮと比較しても、ｘ１’／ｘ１の変化率の方が大きくなることが読み取れる。以上より、接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１の変化率Δｘ１（θ）＝ｘ１’（θ）／ｘ１とするとき、Δｘ１（θ）≦１．１となるようにすれば、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２及び接触幅ＬＮの初期状態に対する変化も１０％以内とすることができる。
【００４３】
ここで、図４（ａ）に戻って、２次元座標上での直線Ｌ：ｙ＝ｍ・Ｒ、及び、式（３）で示した円Ｃ２’の交点である接触開始点Ｐ１’（ｘ１’，ｍ・Ｒ）のｘ座標であるｘ１’を求めると、次式（４）と表現される。
【００４４】
【数４】
0005495830.tif 000005

式（４）から、前述のΔｘ１（θ）＝ｘ１’（θ）／ｘ１（＝ｘ１’（θ）／ｘ１’（θ＝０））を求め、Δｘ１（θ）≦１．１の関係を当てはめると、次式（５）が得られる。
【００４５】
【数５】
0005495830.tif 000006

従って、本発明に関わる摺動及び揺動転写方式の画像形成装置１００は、式（５）が必ず満たされる構成となっている。
【００４６】
図５（ｃ）は、ｍ、ｎ、θｍａｘが異なる場合に、実験例１〜３に関し、中間転写ベルト６及び摺動部材１２の接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２、接触幅ＬＮ、それぞれの最大揺動状態における初期状態からの変化率を示す表である。図５（ｃ）には、ｘ１’（θｍａｘ）／ｘ１、ｘ２’（θｍａｘ）／ｘ２、ＬＮ／Ｒ（初期状態の接触幅で揺動半径Ｒとの比で表示）、ＬＮ’（θｍａｘ）／ＬＮ、が表示されている。なお、実験例１〜３は実施例１の構成の例であり、比較例１及び２は実施例１の構成の例には該当しない。
【００４７】
以下、各例について説明する。実験例１〜実験例３の構成は、関係式１（式（５））を満たすようになっており、３つの変化率が０．９０〜１．１０に収まっている。一方、比較例１及び比較例２の構成は、関係式１（式（５））の関係を満たさないようになっており、３つの変化率が０．９０〜１．１０には収まっていない。なお、後述するが、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、比較例１では、摺動部材５１２は、曲率を有さず、中間転写ベルト６との摺動面が平面になっている。以下、実験例１〜３及び比較例１〜２の構成及び効果に関して説明する。
【００４８】
実験例１は、摺動部材１２の曲率半径ｒを揺動半径Ｒの１．２倍とし、曲率を小さくした構成である。実験例１は、実験例３と比べると、両者の中間転写ベルト６との接触幅を等しくした場合に、揺動半径Ｒをより小さくできるので、実験例３よりも装置の小型化に有利な構成である。
【００４９】
実験例２は、摺動部材１２の曲率半径ｒをさらに大きく（曲率である１／ｒを小さく）して、ｒを揺動半径Ｒの１．５倍とした構成であり、揺動半径Ｒを実施例１より更に小さくできる。但し、揺動時の接触開始点Ｐ１’、接触終了点Ｐ２’、接触幅ＬＮ’の変化が大きくなるため、最大揺動角度θｍａｘを実験例１の半分である５°、摺動部材１２の潰れ量を、１−ｍ＝０．１５とすることで変化量を１０％以内に抑制している。実験例２は、本発明の関係式１（式（５））に従って、最大揺動角度θｍａｘを小さくし、摺動部材１２の潰れ量を増やす。このことにより、接触開始点Ｐ１’、接触終了点Ｐ２’、接触幅ＬＮ’の変化を抑えつつ、摺動部材１２の曲率である１／ｒを非常に小さく設定できる。
【００５０】
図６は、実験例３の画像形成装置が備える１次転写装置３１１Ａに関し、摺動部材３１２の曲率半径ｒと揺動半径Ｒが等しい場合に、摺動部材３１２、支持部材１３、及び、中間転写ベルト６の配置関係を示す断面図である。図６に示されるように、揺動角度θ及び摺動部材３１２の潰れ量がどのような値でも、接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２、接触幅ＬＮは、初期状態から変化することはない。このために、揺動角度θを大きくして中間転写ベルト６との摩擦力を大幅に低減することができる。そのために、初期状態での摩擦力が大きい高速の画像形成装置に適している。
【００５１】
実験例１〜３のように、関係式１（式（５））を満たすならば、ｍ、ｎ、θｍａｘを自由に選択することができるため、揺動時の接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２、接触幅ＬＮの変化を抑えつつ、目的に応じた装置構成を得ることができる。
【００５２】
図７（ａ）は、比較例１の初期状態の１次転写装置５１１Ａの構成を示す断面図である。図７（ｂ）は、比較例１の揺動状態の１次転写装置５１１Ａの構成を示す断面図である。比較例１の１次転写装置５１１Ａは、既述の通り、平面で形成された摺動面Ｓ１を持つ摺動部材５１２を備えており、ｍ、θｍａｘに関しては実施例１と同じ設定である。
【００５３】
図７（ｂ）に示される比較例１の最大揺動状態は、図７（ａ）に示される初期状態の接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２が中間転写ベルト６のベルト移動方向Ｍの下流側にシフトした状態（Ｐ１→Ｐ１’、Ｐ２→Ｐ２’）に相当する。最大揺動状態での摺動部材５１２及び中間転写ベルト６の接触幅ＬＮ’は、初期状態での接触幅ＬＮとほぼ同じである。
【００５４】
しかしながら、接触開始点Ｐ１’のｘ座標ｘ１’が３５％と非常に大きく下流側にずれるため、摺動部材５１２と中間転写ベルト６の接触領域と、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト６の接触領域、両者の位置が大きくずれてしまうことになる。このような状態だと、感光体ドラム１ａと摺動部材５１２に挟まれる中間転写ベルト６の長さが少なくなり、感光体ドラム１ａ上から中間転写ベルト６上にトナー像を転写する際の転写効率が悪化する。これによって、トナー像濃度が薄くなってしまい画像品位を落としてしまう。
【００５５】
比較例２の１次転写装置（図示しない）では、摺動部材の曲率半径ｒが揺動半径Ｒの２倍とされた構成であり、ｍ、θｍａｘについては実験例１の１次転写装置１１Ａの場合と同じ設定である。比較例２は、中間転写ベルト６との接触幅を実験例１と等しくした場合に、揺動半径Ｒを大幅に小さくできる。そのために、装置の小型化という点では非常に有利であるものの、実施例１と同じ最大揺動角度θｍａｘまで揺動すると、中間転写ベルト６との接触開始点Ｐ１’のｘ座標ｘ１’が３５％も初期状態から上流側にずれてしまう。これによりトナー像の飛び散りが悪化し、画像品位をおとしてしまう。
【００５６】
図７（ｃ）は、実験例１〜３及び比較例１〜２の１次転写装置で摺動部材１２、３１２、５１２等の最大揺動状態における飛び散り及び画像濃度の評価結果を示す表である。ここでは、飛び散りは、目視で文字の輪郭がぼやけてしまっている場合を×、画像濃度については、Ｍａｃｂｅｔｈ社の濃度計ＲＤ−９１８での測定濃度が１．２未満の場合を×としている。
【００５７】
各例の説明で述べたように、比較例１では、摺動部材５１２と中間転写ベルト６の接触領域と、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト６の接触領域のずれが大きくなるため、所望の画像濃度が得られず評価結果が×（不良）となっている。また、比較例２では、摺動部材５１２と中間転写ベルト６との接触開始点Ｐ１’が上流側に大きくずれるため、飛び散りの評価結果が×（不良）となっている。
【００５８】
一方、実験例１〜３では、中間転写ベルト６と摺動部材１２の接触開始点Ｐ１’、接触終了点Ｐ２’、接触幅ＬＮ’は、それぞれの初期状態からのずれが少ないので、飛び散り、画像濃度ともに良好な結果が得られている。
【００５９】
以上の様に実施例１では、揺動時における中間転写ベルト６と摺動部材１２の接触開始点Ｐ１のｘ座標ｘ１、接触終了点Ｐ２のｘ座標ｘ２、接触幅ＬＮ、それぞれの初期状態からのずれを抑制することができる。これによって、初期状態での良好な画像を維持したまま、転写部における摩擦力を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００６０】
図８（ａ）は、実施例２に係る画像形成装置が備える初期状態の１次転写装置２１１Ａの構成を示す断面図である。図８（ｂ）は、実施例２に係る画像形成装置が備える１次転写装置２１１Ａの揺動状態（０＜θ≦θｍａｘ）の構成を示す断面図である。実施例２の１次転写装置２１１Ａの構成のうち実施例１の１次転写装置１１Ａと同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例２の１次転写装置２１１Ａが実施例１の１次転写装置１１Ａと異なる点は、実施例２の１次転写装置２１１Ａでは、実施例１における摺動部材１２と中間転写ベルト６の間に、新たに導電性の摺動シート部材１７が設けられている点である。
【００６１】
実施例２では、１次転写装置２１１Ａは、フレーム１６、１次転写部材２１１ａ、バネ１５を備える。１次転写部材２１１ａは、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１ａに対向する揺動中心軸１４の中心Ｏ１を有する『揺動転写部材本体』（押圧部材）（本体部）であるシート押し当て部材２１２及び支持部材１３を備える。また、これに加えて、１次転写部材２１１ａは、『導電性部材』（シート部材）であるシート状の摺動シート部材１７を備える。この摺動シート部材１７は、シート押し当て部材２１２に取り付けられ、中間転写ベルト６を介して感光体ドラム１ａに対向して中間転写ベルト６に接触する摺動面Ｓを有して導電性を示す。
【００６２】
実施例２の１次転写装置２１１Ａでは、摺動シート部材１７として、厚さ１５０μｍのＰＥ（ポリエチレン）にカーボンを添加し導電性を持たせたものが用いられている。実施例２において、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すシート押し当て部材２１２は、実施例１の摺動部材１２に相当する部材であるが、中間転写ベルト６とは摺動しないので、「シート押し当て部材」と呼ぶこととする。
【００６３】
摺動シート部材１７は、シート固定部材１８ａ、１８ｂにより、シート押し当て部材２１２の曲率である１／ｒに沿うように固定されている。摺動シート部材１７として、実施例１における摺動部材１２よりも中間転写ベルト６との摩擦係数が小さいものを選択することで、実施例１よりも摺動性を向上させることができる。また、シート押し当て部材２１２を絶縁性のものとして、摺動シート部材１７に直接に１次転写バイアス電源Ｂ１より転写バイアスを給電する構成とすれば、シート押し当て部材２１２の材料選択の幅が広がり、装置設計の自由度を上げることもできる。
【００６４】
シート押し当て部材２１２は、実施例１と同様、前述の関係式１（式（５））を満たすものを用いており、摺動シート部材１７はこの曲率に沿うように設置される。従って、１次転写部材２１１ａの揺動時における摺動シート部材１７と中間転写ベルト６の接触開始点Ｐ１’、接触終了点Ｐ２’、接触幅ＬＮ’は、初期状態からのずれ量が１０％以内に収まる。
【００６５】
以上により、実施例２では、実施例１よりも転写部での摩擦力を低減して摺動性を向上させつつ、揺動時においても初期状態での良好な画像を維持することができる。
【００６６】
前述の実施例１及び２の画像形成装置によれば、１次転写部材１１ａ、２１１ａ及び中間転写ベルト６の摺動摩擦力が増大するにつれて１次転写部材１１ａ、２１１ａが揺動する。したがって、揺動しない固定式の被摺転写部材が用いられる構成と比較すると、１次転写部材１１ａ、２１１ａが中間転写ベルト６を押し付ける力が低減され、中間転写ベルト６及び１次転写部材１１ａ、２１１ａの摺動抵抗が低減される。その結果、中間転写ベルト６の駆動に必要なトルクの低減が実現される。
【００６７】
これに加えて、実施例１及び２の画像形成装置によれば、１次転写部材１１ａ、２１１ａの摺動面Ｓが所定の曲率で形成される。したがって、１次転写部材１１ａ、２１１ａが平面で形成される構成と比較すると、摺動面Ｓ及び中間転写ベルト６の接触幅ＬＮ及び接触位置が抑制される。その結果、１次転写部材１１ａ、２１１ａ及び中間転写ベルト６の接触安定性が良く、感光体ドラム１ａから中間転写ベルト６へのトナー像の転写効率の変動やトナーの飛び散り等の画像不良が抑制される。
【００６８】
従って、実施例１及び２の画像形成装置によれば、中間転写ベルト６の駆動に必要なトルクの低減が実現されつつ、１次転写部材１１ａ、２１１ａ及び中間転写ベルト６の接触安定性が良く、トナー像の転写効率の変動やトナーの飛び散り等の画像不良が抑制される。
【００６９】
また、実施例１及び２の画像形成装置によれば、１次転写部材１１ａ、２１１ａの揺動範囲が前述の関係式（式（５））を満たすことによって、トナーの飛び散り、異常放電画像が精度良く回避される。
【００７０】
さらに、実施例２の画像形成装置によれば、『１次転写部材』が１次転写部材２１１ａ及び摺動シート部材１７で構成される。このことによって、１次転写部材２１１ａに弾性体としての機能を発揮させ、摺動シート部材１７に導電機能を発揮させて、機能の分離を実現でき、支持部材１３及びシート押し当て部材２１２の材料選択の幅が広がり、装置設計の自由度が上がる。
【００７１】
なお、実施例１及び２では、中間転写ベルト６を用いた中間転写方式の画像形成装置を例として説明したが、本発明は中間転写方式に対してのみ限定されるものではない。例えば、転写ベルトと感光体ドラムの間に転写材を搬送し、感光体ドラム上のトナー像を直接転写材上に転写する直接転写方式の画像形成装置においても、本発明を用いることで同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ〜１ｄ        感光体ドラム（像担持体）
６                中間転写ベルト（ベルト）
１１ａ〜１１ｄ    １次転写部材（転写部材）
１４              揺動中心軸
１００            画像形成装置
Ｓ                摺動面（接触面）
Ｏ１              中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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