(57)【要約】【課題】中間転写ベルトの回転速度のバラツキを簡単な構成で抑制することにより、色ずれの発生を効果的に防止可能なタンデム型カラー画像形成装置を提供する。【解決手段】中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに圧接される一次転写ローラ６ａ〜６ｄのうち、二次転写ローラ９に最も近い一次転写ローラ６ｄの感光体ドラム１ｄに対する圧接力ａを、他の一次転写ローラ６ａ〜６ｃの感光体ドラム１ａ〜１ｃに対する圧接力ｂの２倍を超えない範囲で大きくする。【選択図】図２
2008145638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、
駆動ローラを含む複数のローラに張架され前記各画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、
該中間転写ベルトを介して各像担持体に圧接される複数の一次転写ローラと、
前記中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写ローラと、を備え、
前記中間転写ベルト上に順次積層されたトナー像を、前記二次転写ローラを用いて記録媒体に一度に転写する画像形成装置において、
前記二次転写ローラに最も近い前記一次転写ローラの圧接力は、他の一次転写ローラの圧接力よりも大きく、且つ２倍を超えない範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記二次転写ローラに最も近い前記一次転写ローラの圧接力は、他の一次転写ローラの１．５倍以上２倍以下であることを特徴とする請求項１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、無端状の中間転写ベルトに沿って複数の画像形成部を配置し、各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次積層して形成されたトナー像を記録媒体上に一度に転写する中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の画像形成装置が提案されているが、その中に、複数の画像形成部により各色のトナー像を順次重ね合わせてフルカラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置がある。さらに、タンデム型のカラー画像形成装置には、無端状の搬送ベルトにより搬送されてくる記録媒体上に画像形成部で形成されたトナー像を転写する直接転写方式と、複数の画像形成部により無端状の中間転写ベルト上にトナー像を順次重ね合わせた（一次転写した）後、記録媒体上に一度に転写（二次転写）する中間転写方式とがある。
【０００３】
中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置においては、複数の画像形成部によって一つの画像を形成する方式であるため、特に画像形成の高速化を図ると、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで形成される各色の画像の位置合わせ具合が悪化し、各色のトナー像の色ずれが発生し易くなる。この原因としては、中間転写ベルトを張架する駆動ローラの回転軸の振れに起因するベルト回転速度の周期的なバラツキ（回転ムラ）と、連続印刷時に記録媒体（用紙）が二次転写機構に進入する際の、中間転写ベルトと用紙との擦れによるベルト回転速度の変動とが挙げられる。
【０００４】
そこで、ベルト回転速度の変動を抑制して各色のトナー像の色重ね精度を確保する方法が種々提案されており、例えば特許文献１、２には、感光体ドラムの表面速度をベルト速度に対して遅くすることにより、感光体ドラムの慣性モーメントを搬送ベルトに付加してベルト速度の変動を抑制する方法が開示されている。さらに、この方法によれば、感光体ドラムと駆動モータとの接続部の遊びを用いて感光体ドラムの表面速度をベルト速度と等しくする効果や、感光体ドラムに連結された駆動モータを電磁ブレーキとして利用することにより、ベルト速度の変動を抑制する効果も知られている。
【０００５】
特許文献１、２の方法のように、感光体ドラムの表面速度をベルト速度よりも遅くした場合、ベルト表面上での摩擦力が感光体ドラムに駆動力として伝達されることとなる。しかし、感光体ドラム表面にはクリーニング部のブレードやトナー封止スポンジ等が圧着されており、これらの抵抗力とベルトからの駆動力とが逆方向に作用する。そのため、駆動力と抵抗力の大小関係により、感光体ドラムの位相が駆動モータとの接続部の遊び量の範囲で変動する。
【０００６】
例えば、ベルトからの駆動力の方が大きい場合は、感光体ドラムは駆動モータからブレーキ力を受けることとなり、駆動モータとの接続部の遊び量の範囲だけ位相が遅れる。一方、ベルトからの駆動力の方が小さい場合は、感光体ドラムは駆動モータから駆動力を得る方向に変化するため、駆動モータとの接続部の遊び量の範囲だけ位相が速くなる。
【０００７】
即ち、ベルトからの駆動力と抵抗力の変動によって、感光体ドラムの位相ずれ分だけ色ずれが発生することとなる。また、感光体ドラムと駆動モータとが減速機構を介して連結されている場合も、減速ギヤのバックラッシュ等の機械的な遊びが必然的に存在するため同様の問題が発生する。更に、感光体ドラムの直径が小さい（４０ｍｍ以下）場合は感光体ドラムの慣性モーメントが小さく、感光体ドラムの速度制御によりベルト速度の変動を抑制することは困難であった。
【特許文献１】特開２００２−２６８３１６号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、中間転写ベルトの回転速度のバラツキを簡単な構成で抑制することにより、色ずれの発生を効果的に防止可能なタンデム型カラー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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、駆動ローラを含む複数のローラに張架され前記各画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、該中間転写ベルトを介して各像担持体に圧接される複数の一次転写ローラと、前記中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写ローラと、を備え、前記中間転写ベルト上に順次積層されたトナー像を、前記二次転写ローラを用いて記録媒体に一度に転写する画像形成装置において、前記二次転写ローラに最も近い前記一次転写ローラの圧接力を、他の一次転写ローラの圧接力よりも大きく、且つ２倍を超えない範囲であることを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記二次転写ローラに最も近い前記一次転写ローラの圧接力は、他の一次転写ローラの１．５倍以上２倍以下であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の構成によれば、二次転写ローラの直近に位置する一次転写ローラと像担持体とで中間転写ベルトが強く挟み込まれるため、二次転写ローラの直近の画像形成部における中間転写ベルトの振動が抑制されるとともに、上流側の各画像形成部への振動の伝達も抑制され、ベルト速度を安定化することができる。また、中抜け現象やトナー像のつぶれに起因する色ずれの増大も発生しない。
【００１２】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、二次転写ローラに最も近い一次転写ローラの圧接力を、他の一次転写ローラの１．５倍以上２倍以下とすることにより、一次転写ローラの圧接力が最適な範囲となってベルト速度をより一層安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置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１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）の画像に対応して設けられており、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。
【００１４】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００１５】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのクリーニングブレード１９が配置されている。
【００１６】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００１７】
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器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、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４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。
【００１８】
そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム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８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。
【００１９】
中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。
【００２０】
定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐ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Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。
【００２１】
一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。
【００２２】
図２は、本発明の画像形成装置における画像形成部周辺の構成を示す概略図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、ここでは説明の便宜のため、帯電器２ａ〜２ｄ、現像ユニット３ａ〜３ｄ、露光ユニット４、クリーニング部５ａ〜５ｄは記載を省略している。本実施形態においては、中間転写ベルト８を駆動する駆動ローラ１１を、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して搬送方向下流側（図の左側）に配置し、一次転写ローラ６ａ〜６ｄのうち、二次転写ローラ９に最も近い一次転写ローラ６ｄの感光体ドラム１ｄに対する圧接力ａが、他の一次転写ローラ６ａ〜６ｃの感光体ドラム１ａ〜１ｃに対する圧接力ｂに比べて大きくなるように構成されている。
【００２３】
この構成とすることにより、二次転写ローラ９の上流側直近に位置する一次転写ローラ６ｄと感光体ドラム１ｄとで中間転写ベルト８が強く挟み込まれるため、画像形成部Ｐｄにおける中間転写ベルト８の振動が抑制されるとともに、さらに上流側の画像形成部Ｐａ〜Ｐｃへの振動の伝達も抑制される。従って、駆動ローラ１１の回転軸の振れや、中間転写ベルト８と二次転写ローラ９とのニップ部への用紙の進入による中間転写ベルト８の振動を抑えてベルト速度を安定化することができ、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて形成される各色のトナー像の色ずれを効果的に抑制可能となる。
【００２４】
ここで、圧接力が所定値よりも強すぎると、画像の輪郭部に対して中央部のトナーが欠落する、いわゆる中抜け現象が発生する。また、中間転写ベルト８が感光体ドラム１ｄに強く押し付けられてニップ幅が広くなり、ドラム上に形成されたトナー像が押し潰された状態でベルト上に転写されることにより色ずれ量が大きくなる。逆に、一次転写ローラ６ｄの圧接力が所定値よりも弱いとベルト速度の安定化効果が十分に得られない。従って、中抜け現象やトナー像のつぶれに起因する色ずれの増大を抑制しつつ、ベルト速度を安定化するには、一次転写ローラ６ｄの圧接力ａは他の一次転写ローラ６ａ〜６ｃの圧接力ｂに対し２倍を超えない範囲とする必要があり、特に１．５倍以上２倍以下が好ましい。
【００２５】
また、駆動ローラ１１を感光体ドラム１ａ〜１ｄに対し下流側に配置しているので、感光体ドラム１ａ〜１ｄは駆動ローラ１１に対し中間転写ベルト８を引っ張ることとならず、駆動ローラ１１の回転ムラによる中間転写ベルト８の速度の変動を抑制することができる。即ち、駆動ローラ１１の回転が僅かに速く、若しくは遅くなった場合でも、感光体ドラム１ｄから駆動ローラ１１までの間で中間転写ベルト８の張り具合が僅かに変化するのみで、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ間の中間転写ベルト８の張り具合はほとんど変化しないため、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける色重ね精度に影響を及ぼすおそれがない。
【００２６】
図３は、一次転写ローラの加圧機構を示す概略側面図である。なお、ここでは一次転写ローラ６ｄを例に挙げて説明するが、他の一次転写ローラ６ａ〜６ｃについても全く同様であるため説明を省略する。図３に示すように、一次転写ローラ６ｄは回転軸２１の外周面に弾性材料から成るローラ体２３が被覆された構造であり、回転軸２１の両端部は軸受け部材２５によって回転自在に支持されている。
【００２７】
軸受け部材２５の上面には一次転写ローラ６ｄを感光体ドラム１ｄ側へ付勢する圧縮バネ２７の下端が圧接されており、圧縮バネ２７の上端はガイドフレーム２９に圧接されている。軸受け部材２５はガイドフレーム２９に沿って上下に摺動可能に支持されており、一次転写ローラ６ｄは上下方向への移動のみが許容されている。なお、一次転写ローラ６ｄは軸受け部材２５及び圧縮バネ２７を介して高圧電源部（図示せず）に接続されており、感光体ドラム１ｄ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト８上に一次転写する際に所定の転写電圧が印加される。
【００２８】
一次転写ローラ６ｄの圧接力を強くする方法としては、一次転写ローラ６ａ〜６ｃに比べて付勢力の強い圧縮バネ２７を使用しても良いし、圧縮バネの上端を受けるバネ受け部材をガイドフレーム２９内に配置し、バネ受け部材の厚みを選択することにより圧縮バネ２７の圧縮長を可変させても良い。また、例えばバネ受け部材を摺動可能に設けておき、バネ受け部材を駆動モータとカム或いはギヤ等から成る駆動機構により上下に移動させて圧縮バネ２７の圧縮長を変化させることにより圧接力を調整可能な構成としても良い。
【００２９】
図４は、画像形成部周辺の他の構成を示す概略図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。この例においては、中間転写ベルト８を駆動する駆動ローラ１１が、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対し搬送方向上流側（図の右側）に配置されている。この構成においても、図２の場合と同様に二次転写ローラ９に最も近い一次転写ローラ６ｄの圧接力ａを、一次転写ローラ６ａ〜６ｃの圧接力ｂの２倍以下、特に１．５倍以上２倍以下に設定することにより、中抜け現象を発生させることなくトナー像の色ずれを効果的に抑制可能となる。
【００３０】
なお、図４のように駆動ローラ１１を各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して上流側に配置した場合、駆動ローラ１１の回転ムラが各感光体ドラム１ａ〜１ｄ間の中間転写ベルト８の張り具合に影響を及ぼし易い。そのため、図２のように駆動ローラ１１を各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して下流側に配置する構成の方が、中間転写ベルト８の張り状態が安定し、感光体ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト８上のへのトナー像の転写も一層安定化するため好ましい。
【００３１】
その他本発明は、上記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、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色に対応する画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの配置順序は任意に設定可能である。また、ここではカラープリンタを例に挙げて説明したが、本発明はカラー複写機、ファクシミリ等、中間転写ベルトを用いる種々の画像形成装置に適用可能である。
【実施例】
【００３２】
図１に示した中間転写式のカラー画像形成装置を用いて画像形成を行った場合の、一次転写ローラの圧接力と色ずれとの関係を調査した。試験条件としては、一次転写ローラ６ａ〜６ｃの圧接力ｂを、中抜け等を考慮した最低値である１５０ｇ／ｃｍ2に固定した。そして、二次転写ローラに最も近い一次転写ローラ６ｄの圧接力ａを１５０、１８０、２２５、２７０、３３０、３７５ｇ／ｃｍ2の６段階に変化させてテスト画像を形成し、色ずれの有無を評価した。評価方法としては、形成されたテスト画像を目視により観察し、色ずれ量が１００μｍ以下を適正範囲とした。結果を図５に示す。
【００３３】
図５から明らかなように、圧接力ａが２２５ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝１．５）及び２７０ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝１．８）であるとき、即ち１．５≦ａ／ｂ≦２を満たす場合は、色ずれ量は８０μｍ及び９０μｍであり、共に適正範囲内であった。一方、圧接力ａが１５０ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝１）であるときは、適正範囲を超える色ずれ（１４０μｍ）が観察された。また、圧接力ａが１８０ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝１．２）であるときは、適正範囲を超える色ずれ（１２０μｍ）が観察されたが、圧接力ａが圧接力ｂと等しい場合に比べて色ずれの改善が認められた。
【００３４】
また、圧接力ａが３３０ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝２．２）及び３７５ｇ／ｃｍ2（ａ／ｂ＝２．５）であるときにも、適正範囲を超える色ずれ（１６０μｍ及び１８０μｍ）が観察された。これは、中間転写ベルトのニップ幅が大きくなり、感光体ドラム上に形成されたトナー像が潰れた状態でベルト上に転写されてしまい、ずれ量が大きくなったためであると考えられる。
【００３５】
以上の結果より、二次転写ローラに最も近い一次転写ローラの圧接力ａと他の一次転写ローラの圧接力ｂとの比ａ／ｂが２を超えない範囲、特に１．５≦ａ／ｂ≦２の範囲とすることにより、色ずれを効果的に防止できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、駆動ローラを含む複数のローラに張架され各画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、該中間転写ベルトを介して各像担持体に対向配置される複数の一次転写ローラと、中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する二次転写ローラと、を備え、中間転写ベルト上に順次積層されたトナー像を、二次転写ローラを用いて記録媒体に一度に転写する画像形成装置において、二次転写ローラに最も近い一次転写ローラの圧接力を、他の一次転写ローラの圧接力よりも大きく、且つ２倍を超えない範囲とするものである。
【００３７】
これにより、駆動ローラの回転軸の振れや、二次転写ローラへの用紙の進入による中間転写ベルトの振動を抑えてベルト速度を安定化することができ、中抜け現象の発生を防止しつつ各色のトナー像の色ずれを効果的に抑制可能なタンデム型カラー画像形成装置を提供することができる。
【００３８】
また、二次転写ローラに最も近い一次転写ローラの圧接力を、最適な範囲である他の一次転写ローラの１．５倍以上２倍以下とすることにより、一層高画質なカラー画像を形成できる画像形成装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】は、本発明の画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す概略側面図である。
【図３】は、一次転写ローラの加圧機構を示す概略側面図である。
【図４】は、中間転写ベルト周辺の他の構成例を示す概略側面図である。
【図５】は、実施例において一次転写ローラの圧接力の比ａ／ｂを変化させた場合の色ずれ量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
Ｐａ〜Ｐｄ      画像形成部
１ａ〜１ｄ      感光体ドラム（像担持体）
６ａ〜６ｄ      一次転写ローラ
８              中間転写ベルト
９              二次転写ローラ
１０            従動ローラ
１１            駆動ローラ
２０            テンションローラ
２１            回転軸
２３            ローラ体
２５            軸受け部材
２７            圧縮バネ
２９            ガイドフレーム
１００          画像形成装置
【図１】
2008145638.tif 000003
【図２】
2008145638.tif 000004
【図３】
2008145638.tif 000005
【図４】
2008145638.tif 000006
【図５】
2008145638.tif 000007