(57)【要約】【課題】  中間転写ベルトの耐久性を劣化させることなく、１次転写ニップの安定化を図って高品質な画像を得ることのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】  駆動ローラ２１と従動ローラとの間にフィルム材からなる中間転写ベルト１０を無端状に張り渡し、複数の感光体ドラム３１上に形成されたトナー画像を１次転写ローラ１１から付与される電界にてベルト１０に１次転写する画像形成装置。駆動ローラ２１とその上流側に位置する感光体ドラム３１との間にベルト１０の内面側に接触するバックアップローラ２５を設け、角度θを０°以上で１０°未満とし、かつ、距離Ｌ１を４０ｍｍ以下に設定した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラ及び従動ローラにフィルム材からなる中間転写ベルトを無端状に張り渡して一方向に回転駆動し、前記中間転写ベルトの表面に複数の像担持体を接触させ、それぞれの像担持体に中間転写ベルトの内面側から１次転写ローラを圧接させた、画像形成装置において、
前記駆動ローラの中間転写ベルト回転方向上流側に位置する像担持体と前記駆動ローラとの間に中間転写ベルトの内面側に接触するバックアップローラを設け、
前記駆動ローラの中間転写ベルト回転方向上流側に位置する像担持体と中間転写ベルトのニップ位置と１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置とを結ぶ直線と、１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置と前記バックアップローラと中間転写ベルトのニップ位置とを結ぶ直線との角度θは０°以上で１０°未満であり、かつ、
１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置からバックアップローラと中間転写ベルトのニップ位置までの距離Ｌ１は４０ｍｍ以下であること、
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写ベルトは、厚さが７０〜１２０μｍで、２０〜４０〔Ｎ／ｍ〕のテンションが掛けら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。
【請求項３】
前記バックアップローラは、中間転写ベルトに形成されたトナーのテストパターンの検出位置に対応して設置されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、特に、並置された複数の感光体ドラムに形成されたトナー画像を中間転写ベルトに１次転写して合成し、さらに、トナー画像を用紙上に２次転写するようにしたタンデム式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式によるタンデム式の画像形成装置では、中間転写ベルト上に転写されるトナー画像の乱れなどを防止する必要があり、そのための対策が、例えば特許文献１には、中間転写ベルトを傾斜して設置することが開示されている。
【０００３】
中間転写ベルトは薄いフィルムを無端状にして駆動ローラと従動ローラとに懸架されて回転駆動可能に設置されており、駆動ローラからの張力で変形（回転方向と直交する方向に波を打つ状態、以下、波打ち現象と記す）を生じる。このような変形は駆動ローラに最も近い、即ち、駆動ローラのベルト回転方向上流側に位置する感光体ドラムと接触する部分で顕著であった。近年では、高画質化の要求とともに、装置の小型化や低コスト化で各構成要素の小型化、軽量化が進み、駆動ローラなども小径化している。そこで、中間転写ベルトの駆動ローラからの張力による変形は、１次転写されたトナー画像の乱れとして無視し得なくなっている。
【０００４】
小型化、高画質化の状況の下で、中間転写ベルトと感光体ドラムとの１次転写部のニップは低圧での接触が要求されている。１次転写ローラの感光体ドラムに対する押圧力が強すぎると、トナー間の分子間力が静電気力よりも強くなり、トナー像の中央部分が転写不良となる中抜け現象が発生するからである。
【０００５】
ここで、図５を参照して、従来の画像形成装置における中間転写ベルトの駆動ローラ近傍の構成を説明する。中間転写ベルト１０は駆動ローラ２１によって矢印Ａ方向に回転駆動される。符号３１は感光体ドラムであって、駆動ローラ２１に対して中間転写ベルト１０の回転方向Ａ上流側に位置している。この感光体ドラム３１に対しては上下動自在な１次転写ローラ１１がその自重とばね１３による押圧力で圧接している。
【０００６】
また、駆動ローラ２１と感光体ドラム３１との間には、中間転写ベルト１０上に形成される画像の位置を補正するために、テストパターンを光学的に検出するレジストセンサ２６が設置されている。このレジストセンサ２６の検出位置を定位置とするために、中間転写ベルト１０の内面側はレジスト対向板金２７によってバックアップされている。
【０００７】
以上の構成において、駆動ローラ２１による中間転写ベルト１０に対する張力によって（特に、張力の変動が生じたりすると）、中間転写ベルト１０の感光体ドラム３１に対する接触部分に波打ち現象が生じる。この波打ち現象に伴って、１次転写ローラ１１が上方に移動し、十分な転写電圧が印加されず、画像乱れを生じていた。
【０００８】
本発明者らは、前記画像乱れに鑑みて、レジスト対向板金２７を僅かに下方に移動させて中間転写ベルト１０を内面側からより強くバックアップすることを検討した。しかし、これでは、中間転写ベルト１０の耐久性が劣化するという問題点が生じた。
【特許文献１】特開２００２−１６９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、中間転写ベルトの耐久性を劣化させることなく、１次転写ニップの安定化を図って画像の高品質化を達成できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明は、駆動ローラ及び従動ローラにフィルム材からなる中間転写ベルトを無端状に張り渡して一方向に回転駆動し、前記中間転写ベルトの表面に複数の像担持体を接触させ、それぞれの像担持体に中間転写ベルトの内面側から１次転写ローラを圧接させた、画像形成装置において、前記駆動ローラの中間転写ベルト回転方向上流側に位置する像担持体と前記駆動ローラとの間に中間転写ベルトの内面側に接触するバックアップローラを設け、前記駆動ローラの中間転写ベルト回転方向上流側に位置する像担持体と中間転写ベルトのニップ位置と１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置とを結ぶ直線と、１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置と前記バックアップローラと中間転写ベルトのニップ位置とを結ぶ直線との角度θは０°以上で１０°未満であり、かつ、１次転写ローラと中間転写ベルトのニップ位置からバックアップローラと中間転写ベルトのニップ位置までの距離Ｌ１は４０ｍｍ以下であること、を特徴とする。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置においては、前記角度θを１０°未満と小さく設定し、かつ、前記距離Ｌ１を４０ｍｍ以下に設定したため、駆動ローラの中間転写ベルト回転方向上流側に位置する像担持体に接する部分での中間転写ベルトの波打ち現象が小さくなる。これにて、像担持体と１次転写ローラとのニップが安定化し、１次転写不良が解消されて画質の劣化が防止される。また、バックアップローラは中間転写ベルトにそれ程の負荷を掛けることにはならず、中間転写ベルトの耐久性を劣化させることはない。
【００１２】
本発明に係る画像形成装置において、前記中間転写ベルトは、厚さが７０〜１２０μｍで、２０〜４０〔Ｎ／ｍ〕のテンションが掛けられていることが好ましい。材質としてはポリアミドイミド樹脂を好適に用いることができる。
【００１３】
また、前記バックアップローラは、中間転写ベルトに形成されたトナーのテストパターンの検出位置に対応して設置されていてもよい。バックアップローラが従来のレジスト対向板金を兼用することになり、部品点数の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００１５】
（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したプリンタ本体１と、画像読取り装置２と、制御部３とで構成されている。
【００１６】
画像読取り装置２は、図示しない原稿台ガラス上に載置された原稿の画像をＣＣＤ素子などのイメージセンサで読み取る周知のものであり、原稿画像はイメージセンサでＲＧＢ（赤、緑、青）の三原色に分解されて電気信号に変換される。その画像データは制御部３において各種のデータ処理を受け、さらに、ＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の各再現色に変換される。ＹＭＣＫの画像データは制御部３のメモリ４に格納され、位置ずれ補正などの必要な補正を受ける。
【００１７】
プリンタ本体１は、感光体ドラム３１、レーザ走査光学装置３２、現像装置３３などを含むＹＭＣＫの画像を形成するプリントヘッド３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）が中間転写ベルト１０の直下に並置されている。各プリントヘッド３０においては、レーザ走査光学装置３２が前記ＹＭＣＫの画像データの転送を受け、感光体ドラム３１上に潜像を形成し、現像装置３３によってトナー画像を形成する。このような電子写真プロセスは周知であり、その説明は省略する。
【００１８】
中間転写ベルト１０は、駆動ローラ２１及びテンションを付与するための従動ローラ２２に無端状に張り渡され、駆動ローラ２１から伝達される回転駆動力によって矢印Ａ方向に回転駆動される。中間転写ベルト１０の内側面には各感光体ドラム３１と対向する位置に１次転写ローラ１１が配置されている。
【００１９】
中間転写ベルト１０には駆動ローラ２１と対向する部分に２次転写ローラ１９が配置されている。また、中間転写ベルト１０には従動ローラ２２と対向する部分に残留トナーを払拭するためのクリーニングブレード１５が接触し、該ブレード１５で払拭されたトナーは廃棄ボトル１６に収容される。
【００２０】
プリンタ本体１の下段には、積層されている用紙を１枚ずつ給紙する自動給紙部４０が設置されている。また、２次転写部の直上には、トナーを加熱定着するための定着ユニット５０が配置されている。
【００２１】
各感光体ドラム３１上に形成されたトナー画像は、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１０上に順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、用紙は１枚ずつ自動給紙部４０から上方に給紙され、２次転写部で中間転写ベルト１０から合成トナー画像が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット５０に搬送されてトナー画像の加熱定着が施され、排出ローラ５１からトレイ５２上に排出される。
【００２２】
（第１実施例、図２参照）
ここで、第１実施例について図２を参照して詳述する。図２は、駆動ローラ２１と、中間転写ベルト１０の回転方向Ａにおいて駆動ローラ２１の上流側に位置する感光体ドラム３１の近傍を示している。
【００２３】
１次転写ローラ１１は、上下動可能な軸１２に回転自在に取り付けられ、軸１２を押圧するばね１３によって感光体ドラム３１に対する押圧力を付与されている。感光体ドラム３１と駆動ローラ２１との間には、中間転写ベルト１０の内側面に所定の圧力で接触するバックアップローラ２５が回転自在に設けられている。
【００２４】
また、中間転写ベルト１０上に形成される画像の位置を補正するために、テストパターンを検出するレジストセンサ２６が設置されている。このレジストセンサ２６の検出位置を定位置とするために、中間転写ベルト１０の内面側はレジスト対向板金２７によってバックアップされている。
【００２５】
中間転写ベルト１０は、ポリアミドイミド樹脂のフィルム材からなり、幅３５７ｍｍ、厚み８５μｍ、表面抵抗１０−１１Ω／□である。１次転写ローラ１１は、導電性ＮＢＲの発泡スポンジからなり、外径１６ｍｍ、硬度は２６度（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３Ｅ  Ｅ型）である。感光体ドラム３１と中間転写ベルト１０のニップ位置ａと、１次転写ローラ１１と中間転写ベルト１０のニップ位置ｂとの間の距離Ｌは２ｍｍである。１次転写ローラ１１は３２２ｍｍの長さであり、自重とばね１３の押圧力によって中間転写ベルト１０を介して感光体ドラム３１に４Ｎの荷重で低圧圧接している。
【００２６】
バックアップローラ２５は、金属材からなり、外径８ｍｍ、中間転写ベルト１０の内面側に接触し、中間転写ベルト１０の回転に伴って従動回転する。また、電気的にはフローティング状態に設定されている。感光体ドラム３１と中間転写ベルト１０のニップ位置ａと１次転写ローラ１１と中間転写ベルト１０のニップ位置ｂとを結ぶ直線ｇ１と、前記ニップ位置ｂとバックアップローラ２５と中間転写ベルト１０のニップ位置ｃとを結ぶ直線ｇ２との角度θは２°に設定されている。また、前記ニップ位置ｂからニップ位置ｃまでの距離Ｌ１は１５ｍｍに設定されている。
【００２７】
レジスト対向板金２７は、導電性で摺動性の高いテープで被覆されており、バックアップローラ２５と駆動ローラ２１のそれぞれの表面を通過する接線に対して中間転写ベルト１０を０．３ｍｍ下方に押し込む位置に設定されている。また、電気的にはフローティング状態に設定されている。
【００２８】
駆動ローラ２１は金属パイプの表面にゴム材を巻き付けたもので、ゴム材を含めた外径は２２ｍｍである。なお、従動ローラ２２は金属製であり、３４４ｍｍの長さを有し、外径は２４ｍｍ、中間転写ベルト１０に対して２８Ｎのテンションを付与している。また、ローラ２１，２２の金属部分はグランドに落とされている。
【００２９】
２次転写ローラ１９は、導電性ＮＢＲの発泡スポンジからなり、３１８ｍｍの長さを有し、外径は２６ｍｍ、硬度は３２度（ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３Ｅ  Ｅ型）であり、２０Ｎの荷重で駆動ローラ２１に圧接されている。
【００３０】
本第１実施例においては、バックアップローラ２５を設置し、前記角度θを十分に小さく設定し、かつ、前記距離Ｌ１を適切な値に設定することにより、最も駆動ローラ２１に近い感光体ドラム３１に対して中間転写ベルト１０が接触する部分での波打ち現象が小さくなる。これにて、感光体ドラム３１と１次転写ローラ１１とのニップ位置ｂが安定し、１次転写不良が解消されて画像の劣化が防止される。
【００３１】
次に、前述した構成からなる第１実施例において、距離Ｌ１を２０〜８０ｍｍの間で種々に変更して中間転写ベルト１０の波打ち量を測定した結果を図４に示す。
【００３２】
ここで、波打ち量とは、感光体ドラム３１に代えて非接触式の変位センサを配置し、中間転写ベルト１０を回転させて測定したベルト１０の表面の上下動の差分値である。本発明者らの実験によると、ベルト波打ち量が０．５ｍｍを越えると１次転写の不良が発生して画質の劣化が生じることが判明した。
【００３３】
図４のグラフから明らかなように、バックアップローラ２５は前記距離Ｌ１が４０ｍｍ以下の場合、ベルト１０の波打ち量が０．５ｍｍ以下となり、１次転写の安定性を確保することができる。
【００３４】
前記角度θに関しては、その数値が小さい方が１次転写のニップ部分を安定化することができ、かつ、バックアップローラ２５が従動回転することで、長期間の稼働によって中間転写ベルト１０の回転時に異音が発生したり、ベルト１０に擦れ傷が発生することを抑制できる。
【００３５】
ここで、前記ニップ位置ｂから駆動ローラ２１と中間転写ベルト１０の上流側ニップ位置ｄまでの距離をＬ２とし、この距離Ｌ２と前記距離Ｌ１とバックアップローラ２５の半径Ｒ１と１次転写ローラ１１の半径Ｒ２との関係について説明する。即ち、Ｌ１−Ｒ１−Ｒ２＞０ｍｍ、かつ、Ｌ１＜Ｌ２／２の関係を満足することが好ましい。
【００３６】
Ｌ１−Ｒ１−Ｒ２が０ｍｍとなると、１次転写ローラ１１とバックアップローラ２５とが接触し、バックアップローラ２５のスムーズな従動回転が妨げられ、１次転写ニップが不安定になる。また、Ｌ１がＬ２／２より大きくなると、駆動ローラ２１に対する中間転写ベルト１０の巻き掛け量が不足してベルト１０の駆動が不安定となり、１次転写された画像に色ずれが発生しやすくなる。
【００３７】
（第２実施例、図３参照）
第２実施例は、図３に示すように、バックアップローラ２５を若干駆動ローラ２１側に移動させ、バックアップローラ２５が図２に示したレジスト対向板金２７の機能を兼ね備えるように構成した。その他の構成は前記第１実施例を同様であり、バックアップローラ２５が中間転写ベルト１０の波打ち現象を抑制するなどの作用効果についても第１実施例と同様である。なお、図３には図２と同じ部材、部分に関して共通した符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３８】
（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【００３９】
例えば、各実施例で示した各種ローラ１１，２５などの寸法、材質及び中間転写ベルト１０へ付与するテンションなどの数値はあくまで一例であることは勿論である。
【００４０】
特に、バックアップローラ２５に関しては、必ずしも中間転写ベルト１０に対して従動回転する必要はなく、その材質は金属材に限らず樹脂材などであってもよい。その表面硬さは中間転写ベルト１０を傷付けない程度であればよい。電気的にはフローティングでもグランドに落とされていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１実施例の要部を示す立面図である。
【図３】第２実施例の要部を示す立面図である。
【図４】第１実施例による中間転写ベルトの波打ち量を示すグラフである。
【図５】従来の画像形成装置の要部を示す立面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…プリンタ本体
１０…中間転写ベルト
１１…１次転写ローラ
２１…駆動ローラ
２２…従動ローラ
２５…バックアップローラ
３１…感光体ドラム
【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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