(57)【要約】【課題】文字やラインのトナー像のチリ現象や転写ヌケ等をなくし、安定した良好な転写性能を保てる画像形成装置を提供することである。【解決手段】像担持体と、複数のローラによって張架され、前記像担持体に接触する位置に配置された中間転写ベルトと、前記像担持体上のトナーを前記中間転写ベルト上に転写させるため、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に対向して配置された一次転写ローラとを有する画像形成装置において、前記中間転写ベルトの張力をＦｔ（ｋｇｆ）、前記一次転写ローラの押圧力をＦｒ（ｋｇｆ）、前記像担持体と前記一次転写ローラのずらし量をｄ（ｍｍ）とすると、Ｆｒ≧（０．０５×Ｆｔ＋０．１１）×ｄ−０．３となる関係を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図３
2004271943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、複数のローラによって張架され、前記像担持体に接触する位置に配置された中間転写ベルトと、前記像担持体上のトナーを前記中間転写ベルト上に転写させるため、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に対向して配置された一次転写ローラとを有する画像形成装置において、前記中間転写ベルトの張力をＦｔ（ｋｇｆ）、前記一次転写ローラの押圧力をＦｒ（ｋｇｆ）、前記像担持体と前記一次転写ローラのずらし量をｄ（ｍｍ）とすると、Ｆｒ≧（０．０５×Ｆｔ＋０．１１）×ｄ−０．３となる関係を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記一次転写ローラは、前記像担持体と前記中間転写ベルトの接点より回転方向下流に位置し、ずらし量ｄを１．５≦ｄ≦１０．０とす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】
前記像担持体の直前、直後に位置する前記中間転写ベルトを張架するローラと前記中間転写ベルトのそれぞれの接点を結ぶ直線に対する前記像担持体の食込み量をＨ（ｍｍ）とすると、０≦Ｈ≦１．０となるように前記一次転写ローラを配置す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４】
前記中間転写ベルトの表面抵抗値は１０７〜１０１３Ω／□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。
【請求項５】
前記一次転写ローラの抵抗値は１０５〜１０９Ωであって、当該一次転写ローラは外周に弾性層を有し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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、像担持体上のトナー像を、中間転写ベルトに一次転写した後、転写材に二次転写して画像を得る画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、中間転写ベルトを像担持体に接触させ、中間転写ベルト内面から転写ローラ等の転写手段を押圧して転写する一次転写手段においては、図２（ａ）に示すように、一次転写ローラ２５が感光体１０の真左の位置にあると、感光体１０や中間転写ベルト２０の回転に伴って一次転写ローラ２５は左右の振動が発生し、この振動のために転写ムラが起こりやすくなると共に、中間転写ベルト２０が感光体１０に接触を開始する近傍Ｒで当該中間転写ベルト２０と感光体１０との間に電界が形成され、この電界で感光体１０上のトナーが矢印ｔのように飛び散る、所謂、トナー像のチリ現象が発生する問題がある。この問題を解決するため、転写手段の上流側で感光体と中間転写ベルトとをより密着させる圧着部材を設ける構成をとったり、感光体１０に接触を開始する近傍Ｒでの電界の影響を少なくするために、一次転写ローラ２５を点線で示すように、下流側に所定の量だけずらす対策がとられてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５２７９１号公報（特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術対応にても中間転写ベルトの張力の変動で一次転写ローラの振動や像担持体の振れや中間転写ベルトの波打ち等で転写性能を十分確保できない場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、一次転写ローラの振動、像担持体の振れ、中間転写ベルトの波打ち等による影響を回避し、文字やラインのトナー像のチリ現象や転写ムラ等のない、安定した良好な転写性能を保てる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
像担持体と、複数のローラによって張架され、前記像担持体に接触する位置に配置された中間転写ベルトと、前記像担持体上のトナーを前記中間転写ベルト上に転写させるため、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体に対向して配置された一次転写ローラとを有する画像形成装置において、前記中間転写ベルトの張力をＦｔ（ｋｇｆ）、前記一次転写ローラの押圧力をＦｒ（ｋｇｆ）、前記像担持体と前記一次転写ローラのずらし量をｄ（ｍｍ）とすると、Ｆｒ≧（０．０５×Ｆｔ＋０．１１）×ｄ−０．３となる関係を有することを特徴とする画像形成装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態の一例を図面に基づいて説明するが、最初に図１を用いて画像形成装置について説明する。
【０００８】
なお、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【０００９】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
図において、１０は像担持体である感光体で、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００１０】
１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器であって、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、前記感光体１０の回転方向と最接近位置において同方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００１１】
１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１２】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１３】
２０は中間転写ベルトで、表面抵抗値１０７〜１０１３Ω／□の無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。
【００１４】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４、一次転写ローラ２５に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１５】
中間転写ベルト２０は不図示の駆動モータによる前記駆動ローラ２１の回転によって周回され移動する。
【００１６】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００１７】
２５は一次転写ローラで、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有し、芯金の外周にスポンジ等の弾性層が巻着された構成からなっている。当該一次転写ローラ２５の抵抗値は１０５〜１０９Ωの範囲とする。
【００１８】
２６はアースローラ２２に対してから当接および当接解除可能な二次転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。
【００１９】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周上に残ったトナーが清掃される。
【００２０】
４は定着装置で、加熱部材である加熱ローラ４１と加圧部材である加圧ローラ４２を有している。
【００２１】
７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。
【００２２】
ここで、本発明に係る、感光体１０上のトナー像が中間転写ベルト２０へ転写される一次転写について説明する。
【００２３】
図２は感光体、中間転写ベルト、一次転写ローラの位置関係を説明するための図である。なお、以下の各図において、それより前に図示したと同じ部材（手段）については同じ参照符号を付することにする。
【００２４】
図２（ａ）は、一次転写ローラが感光体の真左に位置する場合の図である。
図２（ｂ）は、一次転写ローラが下流方向にずれた状態にある図である。
【００２５】
図２（ａ）、（ｂ）において、２５ａ、２５ｂは一次転写ローラ２５の芯金、および弾性層である。
【００２６】
感光体１０は矢印Ａ方向に回転し、中間転写ベルト２０は矢印Ｂ方向に周回して移動するものとする。
【００２７】
本発明は、一次転写ローラを中間転写ベルトの接点より周回方向下流側に所定の量だけずらし、ニップ部（中間転写ベルトが感光体に接触する部分）をＷ１からＷ２に増やすことで転写手段の上流側で感光体と中間転写ベルトとの密着度を高める構成に加えて、一次転写ローラ２５の中間転写ベルト２０に対する押圧力Ｆｒ、中間転写ベルト２０の張力Ｆｔ、一次転写ローラ２５のずらし量ｄ（図２（ｂ）参照）の関係をＦｒ≧（０．０５×Ｆｔ＋０．１１）×ｄ−０．３となるように規定することによって、良好な転写性を得ることを特徴としている。なお、上式の関係は、後述する実験結果によって確認されている。なお、ずらし量ｄとは、図２（ａ）に示すように感光体の真左にあった一次転写ローラの中心を図２（ｂ）のように中間転写ベルトの周回方向下流側にずらす長さを意味し、１．５ｍｍ≦ｄ≦１０．０ｍｍとすることが好ましい。
【００２８】
図２（ｃ）は感光体の食い込み量を説明するための図である。
図２（ｃ）において、前記中間転写ベルト２０を架張する感光体１０の直前、直後に位置するローラ２５１、２５２と前記中間転写ベルト２０との接点Ｐ１、Ｐ２とを結ぶ直線に対する前記像担持体の食込み量をＨ（ｍｍ）とすると、０≦Ｈ≦１．０となるように一次転写ローラ２５を配置することが好ましい。これは一次転写ローラ２５が中間転写ベルト２０の張力に抗して当該中間転写ベルトを２０を感光体１０に押しつけるため、一次転写ローラ２５への負担を軽くする目的で、一次転写ローラ２５を押圧していない状態でも中間転写ベルト２０と感光体１０が確実に密着さておく構成を意味する。
【００２９】
次に、前述した一次転写ローラの押圧力と中間転写ベルトの張力との関係の実験について説明する。
【００３０】
図３は中間転写ベルトの張力と一次転写ローラの押圧力関係を説明するための図である。
【００３１】
図３において、Ｆｔはベルト張力、Ｆｒは感光体に対するローラ押圧力、ｄは一次転写ローラのずらし量を示す。
【００３２】
ここで、一次転写ローラを下流側への所定のずらし量ｄ、ベルト張力Ｆｔ、ローラ押圧力Ｆｒを規定して、転写性能を確認する実験を下記の条件にて実施した。
【００３３】
感光体
材質：有機感光体（ＯＰＣ）
直径：φ６０ｍｍ
中間転写ベルト
材質：ＰＩ（ポリイミド）
厚さ：０．１ｍｍ
表面抵抗値：１０１２Ω／□
周回速度：２２０ｍｍ／ｓｅｃ
一次転写ローラ
材質：スポンジローラ
直径：φ２０ｍｍ
抵抗値：１０７Ω
一次転写電流：２５μＡ
上記設定のもとに、ずらし量ｄ、ベルト張力Ｆｔを振って、それに対応する必要なローラの押圧力Ｆｒを求めた。
【００３４】
図４は、中間転写ベルトの張力をパラメータとした、ずらし量とローラ押圧力との関係を示すグラフである。
【００３５】
図４において、ｘ軸はずらし量、ｙ軸はローラ押圧力を示し、○印は転写性良好、△印はやや悪い、×印は悪いを意味する。
【００３６】
図４（ａ）は、張力Ｆｔ＝２．８ｋｇｆとして、ずらし量ｄに対する押圧力Ｈｒの関係をプロットしたグラフである。図において、ｙ＝０．２５ｘ−０．３なる直線より上側にある条件で、転写性は良好となっている。
【００３７】
図４（ｂ）は、張力Ｆｔ＝５．０ｋｇｆとして、ずらし量ｄに対するローラ押圧力の関係をプロットしたグラフである。図において、ｙ＝０．３５ｘ−０．３なる直線より上側にある条件で、転写性は良好となっている。
【００３８】
図４（ｃ）は、張力Ｆｔ＝９．０ｋｇｆとして、ずらし量ｄに対するローラ押圧力の関係をプロットしたグラフである。図において、ｙ＝０．５５ｘ−０．３なる直線より上側にある条件で、転写性は良好となっている。
【００３９】
上記の実験結果から張力はＦｔ（ｙ軸）＝αｄ（ｘ軸）−０．３なる関係の直線が想定される（α：定数）。
【００４０】
図５は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す実験の結果から得られた、勾配（定数）と張力の関係を表すグラフである。
【００４１】
定数αと張力Ｆｔとをそれぞれｙ、ｘ軸にプロットするとα＝０．０５Ｆｔ＋０．１１なる直線が得られ、張力Ｆｔ（ｘ軸）と定数α（ｙ軸）との関係がグラフ化される。当該グラフからＦｒ＝（０．０５Ｆｔ＋０．１１）ｄ−０．３が導かれる。
【００４２】
従って、Ｆｒ≧（０．０５Ｆｔ＋０．１１）ｄ−０．３なる条件で、中間転写ベルトの張力Ｆｔと一転写ローラの押圧力Ｈｒ、ずらし量ｄの関係を満たすことで良好な転写性が確保できる。
【００４３】
次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００４４】
感光体１０は電位を付与されたあと、書き込み装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書き込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００４５】
前記の静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。
【００４６】
当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの一次転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に転写される。
【００４７】
その後、前記感光体１０はクリーニング装置１４によって清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。
【００４８】
次いで、書き込み装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの一次転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。
【００４９】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの一次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、更にＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋ（黒）のトナー像が、Ｋの一次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、中間転写ベルト２０上にＹ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。
【００５０】
重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され、当該タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）の転写領域Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに転写される。
【００５１】
その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、当該中間転写ベルト２０に当接したクリーニングブレード２９により清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
【００５２】
重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更に定着装置４へと送られ、定着ベルト４０を介して加熱ローラ４１と加圧ローラ４３に加挟持、加圧され定着される。トナー像が溶融定着された転写材Ｐは排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。
【００５３】
【発明の効果】
一次転写ローラの感光体に対する押圧力Ｆｒと周回方向へのずらし量ｄ、および中間転写ベルトの張力Ｆｔ、との関係を規定し良好な転写性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】感光体、中間転写ベルト、一次転写ローラの位置関係を説明するための拡大図である。
【図３】中間転写ベルトの張力と一次転写ローラの押圧力との関係を説明するための図である。
【図４】中間転写ベルトの張力をパラメータとした、ずらし量とローラ押圧力との関係を示すグラフである。
【図５】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す実験の結果から得られた、勾配（定数）と張力の関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１  画像形成手段
１０  感光体
３  ベルトユニット
２０  中間転写ベルト
２１  駆動ローラ
２２  バックアップローラ
２４  従動ローラ
２５  一次転写ローラ
２６  二次転写ローラ
【図１】
2004271943.tif 000003
【図２】
2004271943.tif 000004
【図３】
2004271943.tif 000005
【図４】
2004271943.tif 000006
【図５】
2004271943.tif 000007