(57)【要約】【課題】  複数の画像形成ユニットを有するタンデム方式の画像形成装置にて、転写ベルトのテンショナの位置変動により生じる転写ベルトのベルト角度の変動を小さくして、転写性向上を図る。【解決手段】  中心ローラ３６に取着されるアーム３８一端にてテンションローラ４０を回転可能に支持してなるテンショナ３７を、転写ベルト２０の内側に配置する。テンショナ３７の初期位置として、テンションローラ４０と転写ベルト２０内面との初期接触位置を、平面２と同一面上に位置するように配置し、或いは、平面Ｐ２に比べて、２次転写ローラから離間する領域に位置するように配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの像担持体にトナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、
複数のローラ間に掛け渡され、前記複数の画像形成ユニットの配列に沿って回転されて、転写面にて前記像担持体から１次転写された前記トナー像を２次転写位置にて記録媒体に２次転写する転写ベルトと、
前記転写ベルトの内側に回動可能に配置され、前記転写ベルトの内面に揺動可能に接触するテンショナとを具備する画像形成装置において、
前記テンショナの前記転写ベルトとの初期接触位置を、前記テンショナの回動中心を通り前記転写面に平行な第１面と同一面上或いは前記第１面に比べて前記２次転写位置から離間する領域に配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記テンショナは、前記回動中心に設けられる回動可能な中心ローラ及び、前記中心ローラに軸着されるアーム並びに、前記アームの一端に支持されて前記転写ベルトの内側に揺動可能に接触するテンションローラとを有してなり、
前記第１面は前記中心ローラの回動中心を通ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記テンションローラは回転可能であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写面は、前記複数の像担持体の回転中心を通る平面に平行であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写面及び前記第１面が水平であり、前記テンションローラの垂直方向における初期配置位置は、前記中心ローラ位置以下であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項６】
複数の画像形成ユニットのそれぞれの像担持体に形成されるトナー像を転写ベルトの転写面に転写した後、前記転写ベルトの２次転写位置にて記録媒体に２次転写する画像形成方法において、
前記転写ベルトの内面に揺動可能に接触するテンショナの、前記転写ベルトとの初期接触位置を、前記テンショナの回動中心を通り前記転写面に平行な第１面と同一面上或いは前記第１面に比べて前記２次転写位置から離間する領域に配置する配置工程と、
前記テンショナを回動して、前記転写ベルトとの接触位置を揺動する揺動工程とを具備することを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
前記テンショナは、前記回動中心に設けられる回動可能な中心ローラ及び、前記中心ローラに軸着されるアーム並びに、前記アームの一端に支持されて前記転写ベルトの内側に揺動可能に接触するテンションローラとを有してなり、
前記第１面は前記中心ローラの回動中心を通ることを特徴とする請求項6記載の画像形成方法。
【請求項８】
前記揺動工程は、前記中心ローラを回動して、前記テンションローラを揺動することを特徴とする請求項７記載の画像形成方法。
【請求項９】
前記転写面及び前記第１面が水平であり、前記テンションローラの垂直方向における初期配置位置は、前記中心ローラ位置以下であることを特徴とする請求項７及び請求項８記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に係り、特に転写ベルトの角度変化を制御する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置においては、複数の色を再生するため、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの複数の画像形成ユニットを有している。これら複数の画像形成ユニットによる色を各種割合で混合することにより、種々の配色あるいはグラデーションを形成する。
【０００３】
タンデム方式の画像形成装置としては、従来、タンデムに配列される複数の画像形成ユニットの各感光体ドラム上に形成されるトナー像を、中間転写ベルトに順次重ねて転写し、中間転写ベルト上にカラートナー像を得た後、２次転写位置にて紙等の記録媒体上に一括転写する装置がある。（例えば特許文献１参照。）
（特許文献１）は、ベルト駆動ローラとベルト支持ローラと、テンションローラに掛け渡される中間転写ベルトに沿って、複数の画像形ユニットをタンデムに配列している。
【特許文献１】特開２００１−３５６５５５号公報(第３、４頁、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記（特許文献１）は、テンションローラにて、中間転写ベルトの張力を調整するものの、中間転写ベルトに対するテンションローラの位置関係についての考慮が成されていない。このためテンションローラの位置の変動により、ベルト支持ローラとテンションローラ間における中間ベルトのベルト角度が大きく変動してしまう。このベルト角度の変動は、中間転写ベルトから記録媒体にトナー像を転写する２次転写時に紙の進入角度に対する中間転写ベルトの角度を変動させることから、中間転写ベルトから記録媒体へのトナー像の転写性を不安定にして、転写性能に悪影響を与え且つ、紙詰まりを生じるおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、タンデム方式の画像形成装置において、中間転写ベルトのテンショナの位置変動が、中間転写ベルトのベルト角度の変動に及ぼす影響を小さくして、転写性能の向上を図ると共に、紙詰りを防止する画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するための手段として、それぞれの像担持体にトナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、複数のローラ間に掛け渡され、前記複数の画像形成ユニットの配列に沿って回転されて、転写面にて前記像担持体から１次転写された前記トナー像を２次転写位置にて記録媒体に２次転写する転写ベルトと、前記転写ベルトの内側に回動可能に配置され、前記転写ベルトの内面に揺動可能に接触するテンショナとを具備し、前記テンショナの前記転写ベルトとの初期接触位置を、前記テンショナの回動中心を通り前記転写面に平行な第１面と同一面上或いは前記第１面に比べて前記２次転写位置から離間する領域に配置するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、タンデム方式の画像形成装置において、転写ベルトとテンショナとの初期接触位置を転写ベルトの転写面に平行な第１面の延長上あるいはそれよりも２次転写位置から離間する領域に配置する。従ってテンショナの揺動に伴う転写ベルトのベルト角度の変動を抑え、２次転写位置に到達する記録媒体の進入角度に対する転写ベルトのベルト角度の変動を抑えられる。この結果テンショナにより転写ベルトの張力を良好に調整出来、１次転写時及び２次転写時共に良好な転写性を得られ、更には紙詰りを防止出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、本発明による画像形成装置の画像生成部１を示す概略構成図である。図１に示すように、画像生成部１は、画像形成方向である矢印ｈ方向に回転される転写ベルト２０を有する。転写ベルト２０は、駆動ローラ１０、固定ローラ３０、３２、バックアップローラ２２、２４、２６、２８、２次転写ローラ３４、及びテンショナ３７を構成するテンションローラ４０周囲に掛け渡される。
【０００９】
転写ベルト２０の転写面に沿って、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の各カラートナー像を形成する複数の画像形成ユニット１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕが、タンデムに配列される。各画像形成ユニット１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕは夫々像担持体である感光体ドラム１２、１４、１６、１８を備える。感光体ドラム１２、１４、１６、１８は感光層を有する。各画像形成ユニット１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕは、感光体ドラム１２、１４、１６、１８周囲に各感光体ドラム１２、１４、１６、１８を一様に帯電する帯電器、感光体ドラム１２、１４、１６、１８の現像兼クリーニングを行う現像器、トナー撹乱部材等を有してなる画像形成手段（図示せず）を備える。
【００１０】
バックアップローラ２２、２４、２６、２８は、転写ベルト２０を介在して、夫々感光体ドラム１２、１４、１６、１８と対向配置している。テンションローラ４０は、中心ローラ３６の両側に取着されるアーム３８一端に回転可能に支持される。テンションローラ４０、アーム３８及び中心ローラ３６は、転写ベルト２０の張力を調整するテンショナ３７を構成する。
【００１１】
次にテンショナ３７について詳述する。テンショナ３７の中心ローラ３６はアーム３８と共に回転自在に固定され、このアーム３８の一端にテンションローラ４０を支持する。アーム３８の他端は転写ベルト２０への張力を付与するためにバネ３９が取り付けられる。バネ３９は常に縮む方向に作用して、転写ベルト２０に、図２の矢印Ａ方向に回転する方向の荷重をかける。バネ３９は、片側で１４Ｎ／ｍの荷重を転写ベルト２０に加えている。中心ローラ３６は転写ベルト２０に対するテンションローラ４０の位置を制御する。中心ローラ３６は、中心座標（ＸＴ，ＹＴ）を中心に回動可能とされる。これによってアーム３８一端に支持されるテンションローラ４０の転写ベルト２０に対する位置が変動する。例えば湿度及び温度のような条件によるベルト長さの変化、あるいは一次、二次転写位置等で転写ベルトが転写ローラへ吸着するときに発生するベルト張力の変化等を補償するため、テンションローラ４０の位置を変動させて、転写ベルト２０の張力を調整する。転写ベルト２０の長さの公差に合わせて転写ベルトの張力を保持するよう、テンションローラ４０の位置が変動される。
【００１２】
但し、転写ベルト２０に対するテンションローラ４０の位置は、転写ベルト２０の張力に影響するのみでなく、給紙部２から、図１に点線で示す用紙進入路に沿って供給される用紙Ｐに対する転写ベルト２０のベルト角度にも影響する。ベルト角度は、転写ベルト２０と、図１の場合には水平面とにより形成される角度によって定義される。また、ベルト角度を形成する面は、感光体ドラム１２、１４、１６、１８の回転軸を通過する平面として定義することもできる。前述したように、ベルト角度はテンションローラ４０の位置の変動の影響を受ける。但し本実施例にあっては、テンションローラ４０位置の変動が、ベルト角度に対して与える影響を小さくすることができる。
【００１３】
図２は、テンショナ３７の配置を更に詳細に説明するための説明図である。図２に示すように、中心ローラ３６の回動中心の座標は座標（ＸＴ，ＹＴ）に位置し、テンションローラ４０の中心座標は座標（Ｘ２，Ｙ２）に位置し、２次転写ローラ３４の中心座標は座標（Ｘ１，Ｙ１）に位置する物とする。一般的に、中心ローラ３６、テンションローラ４０、及び２次転写ローラ３４の中心座標は、夫々の回転軸に一致する。更に図２に示す、Ｒ１は２次転写ローラ３４の半径、Ｒ２はテンションローラ４０の半径である。
【００１４】
又図２に示す角度αは、転写ベルト２０（テンションローラ４０位置から２次転写ローラ３４位置に至る間の、進入面２０ｂ）及び、平面Ｐ１が形成するベルト角度に対応する。本実施例では平面Ｐ１は、感光体ドラム１２、１４、１６、１８の回転軸を通過する平面（またはこの平面に平行な平面即ち、転写ベルト２０の転写面２０ａ）として定義することができる。画像形成装置において感光体ドラム１２、１４、１６、１８が水平に配置される場合、平面Ｐ１は図２に示すように水平である。但し平面Ｐ１は水平に限定されず任意であり、画像形成装置において感光体ドラム１２、１４、１６、１８を垂直に配列しあるいは水平に対して或る角度だけ傾斜させて配列した場合には、平面Ｐ１は、夫々感光体ドラム１２、１４、１６、１８が配列される垂直あるいは傾斜角度に平行となる。
【００１５】
ベルト角度αは次の（式１）により求めることができる。
【００１６】
α＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ１Ｔ／（Ｒ１−Ｒ２）−ａｒｃｔａｎ（Ｘ１−Ｘ２）／（Ｙ１−Ｙ２））・・・（式１）
（式１）において、Ｌ１Ｔは２次転写ローラ３４及びテンションローラ４０の接線の間のベルトの長さである。長さＬ１Ｔは、テンションローラ４０の中心座標から２次転写ローラ３４の中心座標を通り転写ベルト２０直交する線に至り、転写ベルト２０に平行な線βの長さに等しい。
【００１７】
更に、テンショナ角度θに対するベルト角度αの変動の大きさである変動の感度を求めることができる。テンショナ角度θは、第１面である平面Ｐ２に対してテンショナ３７（アーム４０）が形成する角度である。平面Ｐ２は中心ローラ３６の中心座標を通る、平面Ｐ１に平行な平面である。テンショナ角度θに対するベルト角度αの変動の感度（ｄα／ｄθ）は次の（式２）によって測ることができる。
【００１８】
ｄα／ｄθ＝Ａ・Ｂ                      ・・・（式２）
（式２）において、
Ａ＝１／（（１＋ａｒｃｔａｎ（（Ｘ１−Ｘｔ−Ｒｃｏｓθ）／（Ｙ１−ＹＴ−Ｒｓｉｎθ）））２、
Ｂ＝Ｒｓｉｎθ（（Ｙ１−ＹＴ−Ｒｓｉｎθ）＋（Ｘ１−Ｘｔ−Ｒｃｏｓθ）・Ｒｃｏｓθ）／（Ｘ１−ＸＴ−Ｒｃｏｓθ）２である。
【００１９】
テンショナ角度θを変動して、上記（式２）から算出したベルト角度αの変動の感度をグラフで示すと図３のようになる。図３は、テンショナ３７を水平に保持したときのテンショナ角度θを０とし、テンションローラ４０が２次転写ローラ３４から離間する方向をマイナス方向、テンションローラ４０が２次転写ローラ３４に近付く方向をプラス方向とする。図３から、テンショナ３７の初期位置を水平位置から、テンションローラ４０が２次転写ローラ３４から離間する方向に配置した場合は、テンショナ角度θを０〜−９０°あるいはそれ以上に変動してもベルト角度αの変動の感度はほぼ０であることが判明する。一方、テンショナ３７の初期位置を水平位置から、テンションローラ４０が２次転写ローラ３４に近付く方向に配置した場合は、テンショナ角度θを大きくするに従いベルト角度αの変動の感度は急激に増大し、９２°でピークに達することが判明する。即ち、テンショナ３７を転写ベルト２０内部に配置する際に、テンショナ角度θの初期角度を0あるいは０〜−９０°と成るように配置すれば、ベルト角度αの変動の感度をほぼ０とすることが出来る。
【００２０】
このことから本実施例においては、テンショナ角度θの変動に対するベルト角度αの変動の感度を低減するように、テンショナ３７位置を設計する。少なくともテンショナ角度θの初期角度を0あるいは、０〜−９０°のような位置にテンショナ３７を配置するよう設計する。即ち本実施例にてテンショナ３７を初期位置に配置したとき、アーム３８一端に支持されるテンションローラ４０の転写ベルト２０に対する初期接触位置は、平面Ｐ２と同一面上或いは、平面Ｐ２に比べて、２次転写ローラ３４から離間する領域に配置される。これにより本実施例においては、テンショナ角度θが変動することにより生じるベルト角度αの変動の感度を低減することができる。尚、ベルト角度αの変動の大きさの低減に影響を与える要素は２つある。
【００２１】
第１の要素は、テンショナ３７は、転写ベルト２０の内面から離れた場所に位置する中心ローラ３６位置を中心に回転することである。中心ローラ３６の配置位置は、転写ベルト２０の内側であって、転写ベルト２０の内面のいずれからも離れた位置であれば良い。
【００２２】
第２の要素は、テンショナ角度θの初期角度を、２次転写位置（２次転写ローラ３４により転写ベルト２０から用紙Ｐにトナー像を２次転写する位置）から離間する方向に、０度〜９０度の間の角度に保持することである。テンショナ角度θが０度とは、テンショナ３７が平面Ｐ２と同一平面に位置し、テンションローラ４０と転写ベルト２０内面の接触位置が、平面２の延長上に位置することである。テンショナ角度θが０度よりも大きい場合は、テンションローラ４０の回転中心を通過し、かつ平面Ｐ１及びＰ２に平行な平面Ｐ３は、転写ベルト２０の矢印ｈ方向の画像形成方向に対して、平面Ｐ２よりも先行する場所に位置する。
【００２３】
即ち、フルカラートナー像が転写ベルト２０に沿って画像形成方向に移動するに従って、フルカラートナー像は平面Ｐ２と交差する前に平面Ｐ３と交差する。図２に示すように、転写ベルト２０が矢印ｈ方向に移動していて、しかも感光体ドラム１２、１４、１６、１８が水平に位置しているとき、平面Ｐ３は、テンショナ角度θが０度よりも大きい場合に平面Ｐ２よりも下方に位置する。テンショナ角度θが０度よりも大きい場合の平面Ｐ３の相対位置に関して別の表現をすると、平面Ｐ３は、２次転写ローラ３４及びテンションローラ４０が転写ベルト２０に正接する位置の間の転写ベルト２０と交差し、テンションローラ４０と転写ベルト２０内面の接触位置が平面Ｐ２に比べて、２次転写ローラから離間する領域に位置する。
【００２４】
次に各画像形成ユニット１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕにおける画像形成プロセスについて述べる。各画像形成ユニット１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕでは、画像形成手段（図示せず）により感光体ドラム１２、１４、１６、１８上に画像情報に対応したトナー像を形成される。即ち、画像形成開始により感光体ドラム１２、１４、１６、１８はその回転に従い、帯電器にて一様に帯電された後、レーザ露光装置（図示せず）により画像情報に対応したレーザ光を選択的に照射され、静電潜像を形成される。次いで感光体ドラム１２、１４、１６、１８は現像器からのトナー供給により現像され、感光体ドラム１２、１４、１６、１８上にブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の各カラートナー像が形成される。
【００２５】
この後感光体ドラム１２、１４、１６、１８の回転に従い感光体ドラム１２、１４、１６、１８上の各カラートナー像は、１次転写位置である転写ベルト２０との対向位置に達する。１次転写位置にて感光体ドラム１２、１４、１６、１８上の各カラートナー像は、矢印ｈ方向に回転駆動される転写ベルト２０上の同一位置に順次重ねて１次転写される。これにより転写ベルト２０上にフルカラートナー像が形成される。この後転写ベルト２０上のフルカラートナー像は２次転写ローラ３４に支持される２次転写位置に達する。
【００２６】
この間、図１に示す様に記録媒体である用紙Ｐは、転写ベルト２０上のフルカラートナー像が二次転写位置に達するのと同期して給紙部２から２次転写位置方向に搬送される。用紙Ｐは、転写ベルト２０の進入面２０ｂに供給される。次いで用紙Ｐは、転写ベルト２０の移動方向、すなわち画像形成方向と同じである２次転写ローラ３４に向う上方に移動する。用紙Ｐが２次転写位置に到達すると、用紙Ｐは２次転写ローラ３４に対向して設けられる２次対抗ローラ（図示せず）によって転写ベルと２０側に押し付けられ、転写ベルト２１上のフルカラートナー像を一括２次転写される。この後用紙Ｐは定着部（図示せず）によりフルカラートナー像を定着されカラー画像を完成される。
【００２７】
このように画像形成プロセスを繰り返す間、連続使用あるいは、使用時の温湿度等の使用条件によって、転写ベルト２０は長さが変動され、その結果張力が変動される。このため、画像形成プロセスを行う間、テンショナ３７は、転写ベルト２０の張力を一定に保持する。即ち、テンショナ３７を初期位置から、中心ローラ３６の中心座標（ＸＴ，ＹＴ）を中心に回動する。これによってテンショナ３７のアーム３８一端に支持されるテンションローラ４０が転写ベルト２０に接触する位置が変動して、転写ベルト２０の張力を調整する。
【００２８】
本実施例によれば、転写ベルト２０の張力を調整するテンショナ３７の初期位置として、テンションローラ４０と転写ベルト２０内面との初期接触位置を、平面２と同一面上に位置するように配置し、或いは、平面Ｐ２に比べて、２次転写ローラから離間する領域に配置している。これにより、転写ベルト２０の張力を調整するためにテンショナ３７が移動して、テンショナ角度θを変動し、テンションローラ４０の位置を変動したとしても、ベルト角度αへの影響がほとんど無く、ベルト角度αはほとんど変動されない。従って、転写ベルト２０の張力を調整するにもかかわらず、転写ベルト２０の進入面２０ｂに対する用紙Ｐの進入角度を一定に保持できる。この結果、テンショナ３７の変動により転写ベルト２０の張力を一定に調整でき、感光体ドラム１２、１４、１６、１８から転写ベルト２０にトナー像を良好に１次転写出来、且つ転写ベルト２０から用紙Ｐにトナー像を良好に２次転写出来る。更に用紙Ｐは転写ベルト２０に沿って良好に搬送可能となり紙詰まりの防止を図れる。
【００２９】
尚本発明は上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能であり、例えばタンデム方式の画像形成装置の画像形成ユニットの数や現像剤の色あるいはその配列順等限定されず、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニットを別に配置しても良い。又、テンショナも、転写ベルトの内側に回転中心を有し、一端が、転写ベルトの内面に接触して、転写ベルトにテンションを与えることが出来れば、その構造も限定されない。更に、画像形成ユニットの配列方向（転写面）も限定されず、画像形成装置の構成により傾斜して、或いは垂直に配置する等任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例の画像形成部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例のテンショナの配置の詳細説明図である。
【図３】本発明の実施例のテンショナのテンショナ角度θに対するベルト角度αの変動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１…画像形成部
２０…転写ベルト
１２Ｕ、１４Ｕ、１６Ｕ，１８Ｕ…画像形成ユニット
１２、１４、１６、１８…感光体ドラム
２２、２４、２６、２８…バックアップローラ
３４…２次転写ローラ
３６…中心ローラ
３７…テンショナ
３８…アーム
４０…テンションローラ
【図１】
2006276845.tif 000003
【図２】
2006276845.tif 000004
【図３】
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