(57)【要約】【課題】無端状の搬送ベルトの片寄りによるリークの発生およびベルトの破損を効果的に抑制できる転写ユニット及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】転写ユニットは、無端状の搬送ベルトと、搬送ベルトを挟んで像担持体と対向配置される転写ローラーと、複数のベルト支持ローラーと、搬送ベルトのベルト幅方向への移動を規制する一対の規制部材と、転写電圧電源と、を備える。一対の規制部材間の距離をＷｆ、搬送ベルトの使用初期における最大片寄りをＸ、転写電圧電源の最大出力電圧をＶ、搬送ベルト表面の単位距離当たりの絶縁耐圧をＶｒ、搬送ベルトの厚みをｂ、転写ローラーの軸方向長さをＷｔ、搬送ベルトの回転駆動後のベルト幅の収縮率をαとするとき、ベルト支持ローラーに掛け回した後の搬送ベルトのベルト幅Ｗｂが、Ｗｆ−２|Ｘ|＞Ｗｂ≧｛（Ｖ／Ｖｒ＋|Ｘ|−ｂ）×２＋Ｗｔ｝／α  を満たす。【選択図】図４
2019200242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体に接触する無端状の搬送ベルトと、
前記搬送ベルトを挟んで前記像担持体と対向配置され、前記搬送ベルトを前記像担持体側に押圧して転写ニップ部を形成する転写ローラーと、
前記搬送ベルトを張架する複数のベルト支持ローラーと、
前記搬送ベルトのベルト幅方向への移動を規制する一対の規制部材と、
前記転写ローラーにトナーと逆極性の転写電圧を印加する転写電圧電源と、
を備えた転写ユニットにおいて、
前記ベルト支持ローラーに掛け回した後の前記搬送ベルトのベルト幅Ｗｂが、以下の式（Ａ）を満たすことを特徴とする転写ユニット。
Ｗｆ−２|Ｘ|＞Ｗｂ≧｛（Ｖ／Ｖｒ＋|Ｘ|−ｂ）×２＋Ｗｔ｝／α  ・・・（Ａ）
但し、
Ｗｆ：一対の前記規制部材間の距離、
Ｘ：前記搬送ベルトの使用初期におけるベルト幅方向の最大片寄り、
Ｖ：前記転写電圧電源の最大出力電圧、
Ｖｒ：前記搬送ベルト表面の単位距離当たりの絶縁耐圧、
ｂ：前記搬送ベルトの厚み、
Ｗｔ：前記転写ローラーの軸方向長さ、
α：前記ベルト支持ローラーに掛け回した直後に対する前記搬送ベルトの回転駆動後の前記ベルト幅の収縮率、
である。
【請求項２】
前記搬送ベルトの片寄り量を検知するベルト位置検知センサーと、
前記転写電圧電源の最大出力電圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記ベルト位置検知センサーにより検知された前記片寄り量をＹとするとき、以下の式（Ｂ）を満たすように前記最大出力電圧Ｖを設定することを特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
｛（Ｗｂ−Ｗｔ）／２−|Ｙ| ＋ｂ｝×Ｖｒ≧Ｖ  ・・・（Ｂ）
【請求項３】
前記制御部は、前記片寄り量Ｙが以下の式（Ｃ）
|Ｙ|＞|Ｘ|  ・・・（Ｃ）
を満たす場合に限り、前記式（Ｂ）を満たすように前記最大出力電圧Ｖを設定することを特徴とする請求項２に記載の転写ユニット。
【請求項４】
前記搬送ベルトは、外周面に記録媒体を保持して前記転写ニップ部に搬送し、
前記転写ニップ部を通過する前記記録媒体に前記像担持体に担持された前記トナー像を転写することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の転写ユニット。
【請求項５】
前記搬送ベルトは、前記転写ニップ部において前記像担持体に担持された前記トナー像が一次転写される中間転写ベルトであり、
前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像が記録媒体に二次転写されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の転写ユニット。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の転写ユニットと、
前記像担持体を含み、前記像担持体上に前記トナー像を形成する画像形成部と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に搭載され、像担持体上のトナー像を搬送ベルト上、若しくは搬送ベルトにより搬送される用紙等の記録媒体上に転写する転写ユニット及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤（トナー）が使用され、感光体ドラム（像担持体）表面の感光層を帯電装置によって所定の表面電位（トナーの帯電極性と同極性）に帯電させた後、露光装置によって感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を感光体ドラムに対向する転写部を通過する用紙（記録媒体）上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。
【０００３】
また、転写ユニットとして、無端状の搬送ベルトを備え、搬送ベルトに静電吸着された状態で搬送される用紙上にトナー像を転写する構成が知られている。この構成においては、感光体ドラムと転写ローラーのニップ部に用紙をスムーズに進入させる事ができ、ニップ近傍での用紙搬送挙動が安定するため、高品質な画像を得ることができる。
【０００４】
一方、搬送ベルトを用いた転写方式では、搬送ベルトを張架して回動させる支持ローラーのアライメントのずれによって搬送ベルトの片寄り（蛇行）が発生するおそれがあった。また、組み立て時に搬送ベルトの片寄りが発生しないように支持ローラーのアライメントを調整したとしても、印字を継続するうちに支持ローラーと搬送ベルトの裏面との間にトナーやトナー外添剤が入り込むことによりベルト幅方向に摩擦係数の差異が生じ、ベルト張力の差異が発生して搬送ベルトの片寄りが発生してしまう。
【０００５】
搬送ベルトが片寄りを起こした状態になると、搬送ベルトの片寄り側と反対側の端部では転写ローラーと感光体ドラムの間に搬送ベルトが介在しない状態となり、転写ローラーと感光体ドラムとの間でリークが発生してしまう。また、片寄りが発生した状態では、搬送ベルトの片寄り側の端部が転写ユニットのハウジング等の別部材と接触し、その状態で搬送ベルトを回転し続けると搬送ベルトの端部が摩耗して破断する等の不具合が発生するおそれがあった。
【０００６】
そこで、転写ローラーと感光体ドラムとの間でのリークの発生を抑制するために、特許文献１には、感光体ドラム上の顕像をベルト部材又はベルト部材上の転写材に転写する画像形成装置において、ベルト部材移動方向に直交する直交方向における転写部材の感光体ドラムに対向する表面の長さを、直交方向におけるベルト部材の端縁の位置があらかじめ予想される最大変動量だけ直交方向に変動したときでも転写部材と感光体ドラムとの間にベルト部材が介在する程度に設定するようにした画像形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２１９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した転写ローラーと感光体ドラムとの間でのリークは、転写ローラーと感光体ドラムの間に搬送ベルトが介在している状態であっても発生する場合がある。具体的には、転写ローラー端部→ベルト裏面→ベルト側面→感光体ドラムという経路で絶縁破壊（トラッキング）が発生する。そのため、転写ローラーの端部から感光体ドラムまでのベルト裏面およびベルト側面の距離の和（沿面距離）が一定以上である必要がある。
【０００９】
特許文献１では、搬送ベルトを構成するクロロプレンゴムの厚みを０．５ｍｍとしているが、一般的な絶縁破壊防止に必要な沿面距離は１ｋＶ／１ｍｍ程度であり、転写ローラー端部の位置とベルト端部の位置とが一致しているような状態では、沿面距離はベルトの厚み程度しかなく、転写電圧として５００Ｖ程度を印加すると絶縁破壊が発生すると考えられる。また、特許文献１では、ベルトの片寄りが生じていない状態において、組み立て後のベルト幅が４５１ｍｍのベルトに対し、転写ローラーの幅（軸方向長さ）を４４１ｍｍに設定し、ベルトの片側で５ｍｍの沿面距離を確保しているが、リークの防止に必要な沿面距離は転写電圧に依存するものであり、特許文献１においては印加する転写電圧の記載がないため、リークが発生しないとは言い切れない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、無端状の搬送ベルトの片寄りによるリークの発生およびベルトの破損を効果的に抑制できる転写ユニット及びそれを備えた画像形成装置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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、搬送ベルトと、転写ローラーと、複数のベルト支持ローラーと、一対の規制部材と、転写電圧電源と、を備えた転写ユニットである。搬送ベルトは、無端状であってトナー像を担持する像担持体に接触する。転写ローラーは、搬送ベルトを挟んで像担持体と対向配置され、搬送ベルトを像担持体側に押圧して転写ニップ部を形成する。複数のベルト支持ローラーは、搬送ベルトを張架する。一対の規制部材は、搬送ベルトのベルト幅方向への移動を規制する。転写電圧電源は、転写ローラーにトナーと逆極性の転写電圧を印加する。ベルト支持ローラーに掛け回した後の搬送ベルトのベルト幅Ｗｂが、以下の式（Ａ）を満たす。
Ｗｆ−２|Ｘ|＞Ｗｂ≧｛（Ｖ／Ｖｒ＋|Ｘ|−ｂ）×２＋Ｗｔ｝／α  ・・・（Ａ）
但し、
Ｗｆ：一対の前記規制部材間の距離、
Ｘ：前記搬送ベルトの使用初期におけるベルト幅方向の最大片寄り、
Ｖ：前記転写電圧電源の最大出力電圧、
Ｖｒ：前記搬送ベルト表面の単位距離当たりの絶縁耐圧、
ｂ：前記搬送ベルトの厚み、
Ｗｔ：前記転写ローラーの軸方向長さ、
α：前記ベルト支持ローラーに掛け回した直後に対する前記搬送ベルトの回転駆動後の前記ベルト幅の収縮率、
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の構成によれば、式（Ａ）を満たすように搬送ベルトのベルト幅を設定することにより、規制部材に搬送ベルトの側端縁が接触せず、且つ転写ローラーと像担持体との間でリークが発生するおそれもなくなる。従って、搬送ベルトの片寄りによる側端縁の摩耗や破損、像担持体表面の感光層の絶縁破壊を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る転写ユニット５を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図
【図２】図１における画像形成部Ｐの部分拡大図
【図３】画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図
【図４】本実施形態の転写ユニット５を感光体ドラム１側から見た平面図
【図５】感光体ドラム１と転写ローラー２５のニップ部における転写ユニット５の部分断面図
【図６】搬送ベルト２３およびベルト位置検知センサー６０をベルト幅方向に沿って切断した断面図
【図７】図６の状態から搬送ベルト２３の片寄りがプラス側にＹだけ発生した状態を示す断面図
【図８】本発明の一実施形態に係る中間転写ユニット３０を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図
【図９】本実施形態の中間転写ユニット３０の側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る転写ユニット５を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐ周辺の部分拡大図である。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置（ここではモノクロプリンター）１００本体内には、帯電、露光、現像および転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ローラー５、クリーニング装置６、および除電装置７が配設されている。画像形成部Ｐでは、感光体ドラム１を図１において反時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００１６】
感光体ドラム１は、例えばアルミニウム製のドラム素管１ａの外周面に感光層１ｂが積層されたものであり、帯電装置２によって感光層１ｂを帯電させるようになっている。そして、後述する露光装置３からの光ビームを受けた感光層１ｂの表面に、帯電を減衰させた静電潜像を形成する。本実施形態では、感光層１ｂとして高硬度で耐久性に優れたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光層を用いている。感光層１ｂはアモルファスシリコン感光層に限らず、有機感光層（ＯＰＣ）を用いてもよい。
【００１７】
帯電装置２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電させるものである。本実施形態では、帯電ローラーと感光体ドラム１とを接触させ、接触部近傍に生じる電界によって放電するローラー帯電方式の帯電装置が用いられる。帯電装置２はこれに限らず、コロナワイヤーを用いたスコロトロン帯電方式を用いてもよい。
【００１８】
露光装置３は、画像データに基づいて光ビームを感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、トナーを担持する現像ローラー４ａを有し、現像ローラー４ａ上のトナーを感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に付着させてトナー像を形成する。
【００１９】
転写ユニット５は、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像を、用紙搬送路１１を搬送されてくる用紙に転写する。図２に示すように、転写ユニット５は、搬送ベルト２３と、転写ローラー２５と、第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８と、搬送ガイド２９と、を備える。
【００２０】
搬送ベルト２３は、第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８により所定のテンションで張架された無端状のベルト部材である。搬送ベルト２３は、例えばゴム製のベルト状部材の外周面にフッ素系樹脂によるコーティングが施されたものが使用される。搬送ベルト２３は、感光体ドラム１との接触位置においてニップ部Ｎ（転写ニップ部）を形成する。搬送ベルト２３の材質はクロロプレンゴム等が用いられることが多く、体積抵抗値は１０〜１１［ｌｏｇΩ］程度である。
【００２１】
転写ローラー２５は、ニップ部Ｎにおいて搬送ベルト２３の内周面に接触している。転写ローラー２５に転写電圧電源５４から負極性（トナーと逆極性）の転写電圧を印加することで、ニップ部Ｎにおいて搬送ベルト２３との間で放電を発生させて搬送ベルト２３に負極性の電荷を注入する。転写ローラー２５は、金属製のシャフト２５ａと、シャフト２５ａの外周面の一部を被覆するローラー部２５ｂとで構成される。シャフト２５ａには転写電圧が印加されている。ローラー部２５ｂを構成する部材はＥＰＤＭに導電性カーボンブラックを配合した導電性ゴムが一般的であり、その体積抵抗値は６［ｌｏｇΩ］程度である。
【００２２】
第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８は、それぞれ用紙搬送方向に対し上流側および下流側に配置されており、転写ユニット５の支持フレーム５ａ、５ｂ（図４参照）に両端部を回転可能に支持されている。ベルト駆動モーター（図示せず）により第１支持ローラー２７が回転駆動されることで、搬送ベルト２３が搬送方向（図２の矢印方向）に沿って移動する。
【００２３】
上記の構成により、搬送ベルト２３に注入された電荷によって用紙が搬送ベルト２３の外周面に静電吸着され、感光体ドラム１とのニップ部Ｎを経由して搬送される。また、用紙がニップ部Ｎを通過する際に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が負極性の電荷を注入された搬送ベルト２３側に引き付けられて用紙上に転写される。
【００２４】
搬送ガイド２９は、用紙搬送方向に対し転写ユニット５の下流側端部において搬送ベルト２３から離れた用紙をガイドする。搬送ガイド２９によりガイドされた用紙は用紙搬送路１１を経由して定着部９に導かれる。本実施形態では、搬送ガイド２９が搬送ベルト２３の移動経路に対して予め定められた姿勢で配置されることで、曲率分離により搬送ベルト２３から離れる用紙の分離動作が補助されている。例えば、搬送ガイド２９は、第２支持ローラー２８の軸中心Ｏから搬送ベルト２３と第２支持ローラー２８との接点に向けて延びる直線と、ベルト支持ローラー２９の軸中心Ｏから搬送方向に対し搬送ガイド２９の上流側端部に向けて延びる直線とにより形成される角度θが３０°以上６０°以下の範囲内となるように配置される。
【００２５】
クリーニング装置６は、感光体ドラム１の長手方向に線接触するクリーニングブレード２０と、クリーニングブレード２０によって感光体ドラム１の表面から掻き取られた廃トナーを排出する回収スパイラル２１を備えており、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム１の表面の残留トナーを除去する。除電装置７は、感光体ドラム１の表面に除電光を照射して残留電荷を除去する。
【００２６】
印字動作を行う場合、パーソナルコンピューター等の上位装置から送信された画像データを画像信号に変換する。一方、画像形成部Ｐにおいて、帯電装置２により図中の反時計回り方向に回転する感光体ドラム１が均一に帯電される。次いで、画像信号に基づいて露光装置３が感光体ドラム１上に光ビームを照射することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成する。その後、現像装置４の現像ローラー４ａに担持されたトナーを静電潜像に付着させてトナー像を形成する。現像装置４へのトナーの供給はトナーコンテナ８から行われる。
【００２７】
上記のようにトナー像が形成された画像形成部Ｐに向けて、用紙収容部１０から用紙が用紙搬送路１１及びレジストローラー対１３を経由して所定のタイミングで搬送され、感光体ドラム１と転写ユニット５の搬送ベルト２３とのニップ部Ｎにおいて感光体ドラム１表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１および搬送ベルト２３から分離され、定着部９に搬送されて加熱及び加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着部９を通過した用紙は、用紙搬送路１１の分岐部に配置された分岐ガイド１６によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１７に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１４を介して用紙排出部１５に排出される。
【００２８】
図３は、画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００２９】
電圧制御回路５１は、帯電電圧電源５２、現像電圧電源５３、及び転写電圧電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源５２〜５４を制御する。各電源５２〜５４は電圧制御回路５１からの制御信号によって、それぞれ帯電装置２、現像ローラー４ａ、転写ローラー２５に所定の電圧を印加する。
【００３０】
ベルト位置検知センサー６０は、搬送ベルト２３の側端部の一方側（図４参照）に配置され、発光部６０ａと受光部６０ｂ（図６参照）を有するＰＩ（フォトインタラプター）センサーである。搬送ベルト２３の側端部が発光部６０ａから受光部６０ｂに向かう光路を遮光することによって受光部６０ｂの受光信号レベルがＨＩＧＨからＬＯＷに変化する。受光部６０ｂの受光信号は制御部９０に送信され、受光信号レベルの値が切り替わった位置を搬送ベルト２３の幅方向の側端部の位置と判定する。
【００３１】
操作部７０には、液晶表示部７１、各種の状態を示すＬＥＤ７２が設けられており、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
【００３２】
制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり、操作部７０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９５を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。
【００３３】
また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９５を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９５を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐの帯電装置２、現像装置４、転写ユニット５、定着部９、電圧制御回路５１、ベルト位置検知センサー６０、操作部７０等が挙げられる。
【００３４】
ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。
【００３５】
ところで、搬送ベルト２３を張架して回動させる第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８の平行度（アライメント）のずれや、搬送ベルト２３の左右の張力のバランス崩れ等の要因で、搬送ベルト２３の片寄りが発生することがある。第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８の軸方向の一方側への搬送ベルト２３の片寄りが発生すると、搬送ベルト２３が介在しない軸方向の他方側において転写ローラー２５と感光体ドラム１との間でリークが発生したり、軸方向の一方側において搬送ベルト２３の側端縁が支持フレーム５ａ、５ｂ等の他の部材に接触して破損したりする不具合が生じる。
【００３６】
そこで本実施形態では、搬送ベルト２３の片寄りが発生した場合でも転写ローラー２５と感光体ドラム１との間のリークの発生や、搬送ベルト２３の側端縁の破損が発生しないように搬送ベルト２３の幅方向の寸法（以下、ベルト幅という）を設定している。
【００３７】
図４は、転写ユニット５を感光体ドラム１側（図２の左側）から見た平面図である。図５は、感光体ドラム１と転写ローラー２５のニップ部における転写ユニット５の部分断面図（図４のＡＡ′矢視断面）である。図４および図５を参照しながら、搬送ベルト２３のベルト幅の設定方法について詳述する。
【００３８】
感光体ドラム１がａ−Ｓｉドラムの場合、転写電圧の印加によりシャフト２５ａから感光体ドラム１に流れ込む電流量は１００〜３００［μＡ］程度である。このことから、体積抵抗値が低い転写ローラー２５のローラー部２５ｂでの電圧降下は小さく、電圧降下はほとんど搬送ベルト２３で起こる。従って、転写電圧Ｖ［Ｖ］がシャフト２５ａに印加された場合、ローラー部２５ｂの表面電位はほぼＶ［Ｖ］になると考えられる。
【００３９】
上記より、転写電圧を印加したときに、転写ローラー２５（ローラー部２５ｂ）の端面→搬送ベルト２３の裏面→搬送ベルト２３の側端面→感光体ドラム１という経路に沿って絶縁破壊が起こると考えられる。この転写ローラー２５の端面から感光体ドラム１までの距離は沿面距離と呼ばれており、一般的に絶縁破壊を発生させないために必要な単位距離当たりの電圧値（絶縁耐圧）はＶｒ＝１ｋＶ／ｍｍ程度である。
【００４０】
図４に示すように、第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８の回転軸を支持する支持フレーム５ａ、５ｂの幅をＷｆ、第１支持ローラー２７および第２支持ローラー２８に掛け回された搬送ベルト２３のベルト幅をＷｂ、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの軸方向長さをＷｔとする。
【００４１】
図５に示すように、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの端部から感光体ドラム１までの沿面距離は、ローラー部２５ｂの端面から搬送ベルト２３の側端面までの距離ａと搬送ベルト２３の厚みｂとの和（ａ＋ｂ）で表される。
【００４２】
搬送ベルト２３の厚みｂはほとんど変化しないが、距離ａは搬送ベルト２３の累積駆動時間が長くなるにつれてベルト幅が収縮したり、搬送ベルト２３の片寄りが発生したりすることにより変化する。ベルト幅の収縮については、予め駆動耐久試験を行い把握することができる。例えば搬送ベルト２３の材質がクロロプレンゴムの場合、Ａ４横搬送通紙での累積通紙枚数が３０ｋ枚ほどで収縮が飽和し、それ以降はほとんど変化しないことがわかっているので収縮率を把握することができる。搬送ベルト２３の収縮率をαとする。
【００４３】
前述したようにベルト幅Ｗｂは搬送ベルト２３の駆動時間が長くなると収縮するので、収縮後のベルト幅はＷｂ×αとなる。図４から明らかなように、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの端部から搬送ベルト２３の側端面までの距離ａは（Ｗｂ×α−Ｗｔ)／２で表される。
【００４４】
ここで、搬送ベルト２３の最大片寄りをＸとすると、ローラー部２５ｂの端部から搬送ベルト２３の側端面までの最小距離は、Ｘを用いて以下の式（１）
（Ｗｂ×α−Ｗｔ）／２−|Ｘ|    ・・・（１）
で表される。
【００４５】
従って、転写ローラー２５のローラー体２５ｂの端部から感光体ドラム１までの最小沿面距離は、以下の式（２）
（Ｗｂ×α−Ｗｔ）／２−|Ｘ| ＋ｂ  ・・・（２）                       
で表される。
【００４６】
なお、搬送ベルト２３を第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８に掛け回し、その後一定時間（数分〜３０分）の回転駆動を行えば、搬送ベルト２３の片寄り量は一定値に収束することがわかっている。このとき予め複数台のベルトの組み付けを行い、片寄り量の収束値の絶対値の最大値を|Ｘ|としても良いし、片寄り量の標準偏差を元に計算した数値（３σや６σ等）を|Ｘ|としても良い。また、ここでいう最大片寄りＸは搬送ベルト２３の使用初期における最大片寄りである。後述するように、耐久印字によって搬送ベルト２３の裏面がトナー等で汚染されるとさらに片寄り量が大きくなる可能性がある。
【００４７】
以上より、転写ローラー２５と感光体ドラム１との間でリークが発生しない条件は、前述した搬送ベルト２３の単位距離当たりの絶縁耐圧Ｖｒと転写電圧電源５４が出力する最大出力電圧Ｖを用いて以下の式（３）
｛（Ｗｂ×α−Ｗｔ）／２−|Ｘ| ＋ｂ｝×Ｖｒ ≧Ｖ ・・・（３）
で表される。
【００４８】
式（３）をＷｂについて解くと、以下の式（４）
Ｗｂ≧｛（Ｖ／Ｖｒ＋|Ｘ|−ｂ）×２＋Ｗｔ｝／α    ・・・（４）
となる。
【００４９】
一方、図４より、搬送ベルト２３の最大片寄りをＸ、第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８を支持する支持フレーム５ａ、５ｂ間の距離をＷｆとした場合、搬送ベルト２３に片寄りが発生しても搬送ベルト２３の側端面が支持フレーム５ａ、５ｂに当接しない条件は以下の式（５）
（Ｗｆ−Ｗｂ）／２＞|Ｘ|    ・・・（５）
となる。
【００５０】
式（５）の条件を満たさない場合は、搬送ベルト２３に片寄りが発生した場合に搬送ベルト２３の側端面が支持フレーム５ａ、５ｂに接触するおそれがあることを示す。その場合、搬送ベルト２３の側端面が摩耗し、削れたゴムが第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８に巻き付いたり、感光体ドラム１のクリーニング装置６に巻き込まれたりする不具合が発生してしまう。また、搬送ベルト２３の側端面が摩耗することによりベルト幅Ｗｂがより小さくなり、式（２）で表される最小沿面距離もさらに小さくなるので、リークに対するマージン（裕度）が減少してしまう。
【００５１】
式（５）をＷｂについて解くと、以下の式（６）
Ｗｆ−２|Ｘ|＞Ｗｂ    ・・・（６）                                            
となる。
【００５２】
式（４）と式（６）から、搬送ベルト２３が支持フレーム５ａ、５ｂに接触せず、且つリークが発生しないベルト幅Ｗｂは
Ｗｆ−２|Ｘ|＞Ｗｂ≧｛（Ｖ／Ｖｒ＋|Ｘ|−ｂ）×２＋Ｗｔ｝／α    ・・・（Ａ）
となる。
【００５３】
例えば、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの軸方向長さＷｔ＝４４１［ｍｍ］、搬送ベルト２３の収縮率 α＝０．９９１、転写電圧電源５４の最大出力電圧Ｖ＝３．５［ｋＶ］、搬送ベルト２３の単位距離当たりの絶縁耐圧Ｖｒ＝１［ｋＶ／ｍｍ］、搬送ベルト２３の厚みｂ＝０．５［ｍｍ］、最大片寄りＸ＝１［ｍｍ］であるとき、式（Ａ）よりＷｂ≧４５３［ｍｍ］となる。これが上記の条件での必要な搬送ベルト２３のベルト幅である。
【００５４】
一方、Ｗｂ＝４５３［ｍｍ］とし、Ｘ＝１［ｍｍ］とすれば、式（Ａ）よりＷｆ＞Ｗｂ＋２|Ｘ|＝４５５［ｍｍ］となる。即ち、支持フレーム５ａ、５ｂの間隔は４５５ｍｍあれば十分である。
【００５５】
上記のようにＷｂ及びＷｆを設定することで、支持フレーム５ａ、５ｂに搬送ベルト２３が接触せず、且つ転写ローラー２５と感光体ドラム１との間でリークが発生するおそれもなくなる。
【００５６】
なお、上記の実施例ではＷｆを支持フレーム５ａ、５ｂの間隔としているが、搬送ベルト２３の片寄りを規制する機能を持つ部材間での距離としてもよい。例えば、第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８の両端に寄り止めプーリー等を配置した場合には両端の寄り止めプーリー間の距離がＷｆとなる。
【００５７】
次に、搬送ベルト２３の片寄り量に基づいて転写電圧を制御する方法について説明する。前述したように、最大片寄りＸは初期的な量であり、実際は耐久印字が進むにつれて現像装置４や感光体ドラム１からの飛散トナーが搬送ベルト２３の裏面に回り込み、搬送ベルト２３の端部の裏面が部分的に汚染される。その結果、搬送ベルト２３の裏面と第１支持ローラー２７、第２支持ローラー２８との摩擦係数が小さくなり、搬送ベルト２３と第１支持ローラー２７または第２支持ローラー２８が部分的に滑りを起こすことで搬送ベルト２３の片寄り量が使用初期に比べて変化する。
【００５８】
そこで、搬送ベルト２３の幅方向の少なくとも一方に設けられたベルト位置検知センサー６０を用いて搬送ベルト２３の片寄り量を検知し、検知結果に基づいて転写ローラー２５と感光体ドラム１との間にリークが発生しない転写電圧（最大出力電圧Ｖ）を設定する。
【００５９】
図６は、搬送ベルト２３およびベルト位置検知センサー６０をベルト幅方向に沿って切断した断面図である。図６に示すように、転写ローラー２５の軸方向中央Ｃｂと搬送ベルト２３の幅方向中央Ｃｒを合わせた状態にし、そのときのベルト位置検知センサー６０の検知値Ｙを０［ｍｍ］となるように初期設定を行う。また、搬送ベルト２３がベルト位置検知センサー６０から離間する方向（図６の右方向）をプラス側、ベルト位置検知センサー６０に接近する方向（図６の左方向）をマイナス側とする。
【００６０】
図７は、図６の状態から搬送ベルト２３の片寄りがプラス側にＹ［ｍｍ］だけ発生した状態を示す断面図である。このとき、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの端部から搬送ベルト２３の側端面までの距離ａは、Ｙの絶対値|Ｙ|を用いて以下の式（７）
（Ｗｂ−Ｗｔ）／２−|Ｙ|       ・・・（７）
で表される。
【００６１】
図７に示すように、Ｙ＞０のときはローラー部２５ｂの左端部と搬送ベルト２３の左側端面の距離が短くなるため、搬送ベルト２３の左側でのリークに対するマージン（裕度）が小さくなる。一方、Ｙ＜０のときはローラー部２５ｂの右端部と搬送ベルト２３の右側端面の距離が短くなるため、搬送ベルト２３の右側でのリークに対するマージン（裕度）が小さくなる。
【００６２】
ここで、搬送ベルト２３の片寄り量がＹのときのローラー部２５の端部から感光体ドラム１までの沿面距離から計算されるリークを防止するための転写電圧の許容電圧は、以下の式（８）
｛（Ｗｂ−Ｗｔ）／２−|Ｙ| ＋ｂ｝×Ｖｒ      ・・・（８）
で表される。
【００６３】
従って、搬送ベルト２３の片寄り量がＹのとき転写ローラー２５に印加する最大出力電圧Ｖが、以下の式（Ｂ）
｛（Ｗｂ−Ｗｔ）／２−|Ｙ| ＋ｂ｝×Ｖｒ≧Ｖ      ・・・（Ｂ）
を満たすように電圧制御回路５１によって転写電圧電源５４を制御すれば、転写ローラー２５と感光体ドラム１との間でのリークの発生を防止することができる。
【００６４】
なお、上記実施形態では搬送ベルト２３の片側（図４の左側）にのみベルト位置検知センサー６０を配置しているが、転写ローラー２５の軸方向中心Ｃｒと搬送ベルト２３の幅方向中心Ｃｂとを一致させた状態でセンサーのゼロ点を初期設定しているので、左右の対称性によりＹ＜０のときも式（Ｂ）により転写電圧の許容電圧を計算可能である。
【００６５】
また、転写ユニット５の組み立て工程を削減するためにゼロ点の初期設定を省略したい場合等は、ベルト位置検知センサー６０を幅方向の対向する位置にもう一つ取り付ければ、２つのベルト位置検知センサー６０の検知値の差分により片寄り量Ｙを計算することができる。
【００６６】
また、転写電圧を下げると感光体ドラム１から用紙へのトナーの転写効率が低下してしまう。片寄り量Ｙが最大片寄りＸよりも小さいときは式（Ａ）によって決定される搬送ベルト２３のベルト幅Ｗｂによってリークが発生しないので、上述した転写電圧の制御は式（Ｃ）
|Ｙ|＞|Ｘ|  ・・・（Ｃ）
を満たす場合にのみ行うこととする。これにより、リークの発生を抑えつつ、転写電圧を下げることによる転写効率の低下を必要最小限に留めることができる。
【００６７】
また、上記実施形態では、搬送ベルト２３を用いて用紙を搬送するベルト搬送装置の一例として転写ユニット５を例示したが、本発明は、感光体ドラム上に形成されたトナー像が一次転写される中間転写ベルトを搬送ベルトとして備えた中間転写ユニットにも同様に適用可能である。
【００６８】
図８は、本発明の一実施形態に係る中間転写ユニット３０を備えた画像形成装置１００の全体構成を示す概略図である。図８に示すように、画像形成装置（ここではカラープリンター）１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図８では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄがそれぞれ配設されており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。さらに、図８において時計回り方向に回転する中間転写ベルト３１が感光体ドラム１ａ〜１ｄに隣接して設けられている。
【００６９】
次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置３によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置４ａ〜４ｄには、トナーコンテナ８ａ〜８ｄによりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が所定量充填されており、現像装置４ａ〜４ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置３からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００７０】
そして、転写ローラー２５により転写ローラー２５と感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーはクリーニング装置６ａ〜６ｄにより除去される。
【００７１】
トナー像が転写される用紙は、画像形成装置１００内の下部に配置された用紙収容部１０内に収容されており、レジストローラー対１３を介して用紙が所定のタイミングで中間転写ベルト３１に隣接して設けられた二次転写ローラー３３と中間転写ベルト３１のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された用紙は定着部９へと搬送される。
【００７２】
定着部９に搬送された用紙は、加熱及び加圧されてトナー像が用紙の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙は、そのまま（或いは反転搬送路に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１４によって排出トレイ１５に排出される。
【００７３】
図９は、本実施形態の中間転写ユニット３０の側面断面図である。図９に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー３５と上流側の従動ローラー３７とに掛け渡された中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する４本の転写ローラー２５とを有する。また、従動ローラー３７に対向する位置には、中間転写ベルト３１の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット３９が配置されている。
【００７４】
中間転写ユニット３０は、転写ローラー２５のシャフト２５ａの両端部を回転可能に支持する一対の支持フレームと、支持フレームを中間転写ベルト３１の進行方向に対し垂直に往復移動させる駆動機構と、を有するローラー接離機構（いずれも図示せず）を備えている。
【００７５】
本実施形態の中間転写ユニット３０においても、図１〜図７に示した転写ユニット５と同様に、駆動ローラー３５、従動ローラー３７の回転軸を支持する支持フレームの幅をＷｆ、駆動ローラー３５および従動ローラー３７に掛け回された中間転写ベルト３１のベルト幅をＷｂ、転写ローラー２５のローラー部２５ｂの軸方向長さをＷｔ、中間転写ベルト３１の最大片寄りをＸ、中間転写ベルト３１の単位距離当たりの必要耐電圧値をＶｒ、転写電圧電源５４が出力する最大出力電圧をＶ、中間転写ベルト２３の収縮率をαとするとき、前述した式（Ａ）を満たすように中間転写ベルト３１のベルト幅Ｗｂを設定する。
【００７６】
これにより、支持フレームに中間転写ベルト３１が接触することによる中間転写ベルト３１の側端面の摩耗が発生せず、且つ各転写ローラー２５と感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間でリークが発生するおそれもなくなる。
【００７７】
また、中間転写ベルト３１の幅方向の少なくとも一方に設けられたベルト位置検知センサー６０を用いて中間転写ベルト３１の片寄り量を検知し、検知結果に基づいて式（Ｂ）を満たすように転写電圧電源５４から各転写ローラー２５に印加される最大出力電圧Ｖを設定することで、中間転写ベルト３１の片寄り量が使用初期に比べて大きくなった場合でも各転写ローラー２５と感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間のリークの発生を抑制することができる。
【００７８】
なお、中間転写ユニット３０では４本の転写ローラー２５を備えるため、転写ユニット５に比べてベルト進行方向（図９の左右方向）の長さが大きくなる。そのため、中間転写ベルト３１の片寄り量のバラツキもベルト進行方向において大きくなる。そこで、図９に示すように４個のベルト位置検知センサー６０を各転写ローラー２５の近傍に配置して各転写ローラー２５の近傍での片寄り量を精度よく検知することが好ましい。
【００７９】
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の転写ユニットが搭載される画像形成装置１００としては、図１に示したようなモノクロプリンター、図８に示したようなカラープリンターに限らず、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、搬送ベルト２３を有する転写ユニット５や中間転写ベルト３１を有する中間転写ユニット３０を備えた他の画像形成装置であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、像担持体上のトナー像を搬送ベルト上、若しくは搬送ベルトにより搬送される用紙等の記録媒体上に転写する転写ユニットに利用可能である。本発明の利用により、無端状の搬送ベルトの片寄りによるリークの発生およびベルトの破損を効果的に抑制できる転写ユニット及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１、１ａ〜１ｄ  感光体ドラム（像担持体）
２、２ａ〜２ｄ  帯電装置
３              露光装置
４、４ａ〜４ｄ  現像装置
５              転写ユニット
５ａ、５ｂ      支持フレーム（規制部材）
６、６ａ〜６ｄ  クリーニング装置
２３            搬送ベルト
２５            転写ローラー
２５ａ          シャフト
２５ｂ          ローラー部
２７            第１支持ローラー（ベルト支持ローラー）
２８            第２支持ローラー（ベルト支持ローラー）
３０            中間転写ユニット
３１            中間転写ベルト（搬送ベルト）
３５            駆動ローラー（ベルト支持ローラー）
３７            従動ローラー（ベルト支持ローラー）
５１            電圧制御回路
５４            転写電圧電源
６０            ベルト位置検知センサー
９０            制御部
１００          画像形成装置
Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ  画像形成部
Ｎ              ニップ部
【図１】
2019200242.tif 000003
【図２】
2019200242.tif 000004
【図３】
2019200242.tif 000005
【図４】
2019200242.tif 000006
【図５】
2019200242.tif 000007
【図６】
2019200242.tif 000008
【図７】
2019200242.tif 000009
【図８】
2019200242.tif 000010
【図９】
2019200242.tif 000011