(57)【要約】【課題】耐久を通して転写ニップ領域の均一性を維持することによって、局所的な過電流や異常放電による画像不良を生じることのない画像形成装置を提供する。【解決手段】ベルト体１３の搬送方向に直交するベルト体搬送面の幅方向における弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２のシート部材方向への高さｔｙが、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１のシート部材方向への高さｔｙ１よりも大きくされる。【選択図】図３
2013024942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の中央部の前記シート部材方向への高さよりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の前記シート部材方向への高さが逆クラウン形状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３】
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部の前記ベルト体搬送方向への幅が、前記弾性部材の中央部の前記ベルト体搬送方向への幅よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の前記ベルト体搬送方向への幅が、逆クラウン形状であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部であって、前記ベルト体搬送方向にて前記弾性部材の下流側における前記弾性部材の前記両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の中央部の前記シート部材方向への高さよりも大きく、且つ、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部であって、前記ベルト体搬送方向にて前記弾性部材の下流側における前記弾性部材の前記両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の上流側の前記シート部材方向への高さよりも大きい、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の前記シート部材方向への高さが逆クラウン形状であることを特徴とする請求項５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、像担持体上に担持されたトナー像を、中間転写体、又は、転写材搬送体が担持する転写材に転写する、例えば、プリンタ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真技術として、トナー像を担持する像担持体と転写ローラにて挟持（ニップ）されるベルト状の中間転写体、即ち、中間転写ベルト上に像担持体上のトナー像を転写する画像形成装置がある。また、転写材を担持搬送するベルト状の転写材搬送体、即ち、転写材搬送ベルトが、像担持体と転写ローラにニップされ、像担持体上のトナー像をベルト上の転写材に転写する画像形成装置がある。
【０００３】
ここで、転写ローラと上記ベルトが接触する領域、所謂、転写ニップ領域は、良好な転写性を確保するために重要であり、特に、ベルト移動方向下流のテンションニップ領域の確保は、異常放電抑制のためにも必要である。
【０００４】
しかしながら、転写ローラを用いた場合、転写ニップ領域を大きくするためには、ローラ径を大きくするか、転写ローラの硬度を小さくするしかなく、装置の小型化や、製造上の安定性を考慮すると限界がある。
【０００５】
このような背景に基づき、転写ローラの代わりに導電性のシート部材を転写部材として用い、弾性体の支持部材で押圧することで、ベルトとシート部材を密着させ、広い転写ニップを形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
例えば、本願添付の図２を参照して説明すれば、転写部材としてシート部材１０２ａを備え、シート部材１０２ａが、弾性部材１０１ａに押圧されて感光ドラム１ａの方向へと付勢され、中間転写ベルト１３に接触している。
【０００７】
斯かる構成にて、転写ニップＮは、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの二つの領域からなっている。物理ニップＮｐは、Ａ−Ｂ間であり、感光ドラム１ａ、中間転写ベルト１３、シート部材１０２ａのすべてが当接した領域である。テンションニップＮｔは、Ｂ―Ｃ間であり、中間転写ベルト１３とシート部材１０２ａだけが当接した領域である。物理ニップＮｐ（Ａ−Ｂ間）は転写プロセスを行う上で必要な領域であり、テンションニップＮｔ（Ｂ−Ｃ間）は、異常放電を抑制する上で必要な領域である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３１００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記背景技術に記載の構成において通紙耐久を行うと、次のような問題があった。つまり、シート部材１０２ａを押圧する弾性部材１０１ａの中間転写ベルト１３の移動方向に直交するベルト幅方向の両端部や、シート部材自体の両端部が変形してしまい、転写ニップ領域Ｎが不均一になり画像不良が発生する場合があった。
【００１０】
前述したように、転写ニップＮは、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの二つの領域からなっており、物理ニップＮｐは転写プロセスを行う上で必要な領域であり、テンションニップＮｔは、異常放電を抑制する上で必要な領域である。
【００１１】
つまり、転写ニップ領域Ｎが不均一になると、局所的な過電流や異常放電による画像不良が発生する場合がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を鑑みて、耐久を通して転写ニップ領域の均一性を維持することによって、局所的な過電流や異常放電による画像不良を生じることのない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によると、
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の中央部の前記シート部材方向への高さよりも大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１４】
本発明の第二の態様によると、
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部の前記ベルト体搬送方向への幅が、前記弾性部材の中央部の前記ベルト体搬送方向への幅よりも大きいことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１５】
本発明の第三の態様によると、
トナー像を担持する回転可能な像担持体と、
前記トナー像が転写される中間転写体か、又は、前記トナー像が転写される転写材を搬送する転写材搬送体とされる移動可能な無端状のベルト体と、
前記ベルト体に前記像担持体の反対側から当接するシート部材と、
前記像担持体の反対側から前記シート部材を前記ベルト体の方向へ押圧する弾性部材と、
を備え、
前記シート部材にバイアスが印加されることで、前記像担持体が担持するトナー像を前記中間転写体か又は前記転写材に転写する画像形成装置において、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部であって、前記ベルト体搬送方向にて前記弾性部材の下流側における前記弾性部材の前記両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の中央部の前記シート部材方向への高さよりも大きく、且つ、
前記ベルト体搬送方向に直交する前記ベルト体搬送面の幅方向における前記弾性部材の両端部であって、前記ベルト体搬送方向にて前記弾性部材の下流側における前記弾性部材の前記両端部の前記シート部材方向への高さが、前記弾性部材の上流側の前記シート部材方向への高さよりも大きい、
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐久を通して転写ニップ領域の均一性を維持することによって、局所的な過電流や異常放電による画像不良を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を表す概略構成図である。
【図２】感光ドラム、中間転写ベルト及び１次転写部材の作動を説明するための概略構成図である。
【図３】１次転写部材の弾性部材の一実施例の斜視図である。
【図４】中間転写ベルト及び１次転写部材の作動を説明するための概略構成図である。
【図５】従来の１次転写部材の弾性部材の一例を説明する斜視図である。
【図６】１次転写部材の弾性部材の他の実施例の斜視図である。
【図７】１次転写部材の弾性部材の他の実施例の斜視図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略構成を表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
（１）画像形成装置
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例である複数の画像形成部（ステーション）を備えた多色画像形成装置の概略構成を示す。
【００２０】
本実施例の画像形成装置は、４つのステーションＳ（Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ）を有しており、第１ステーションＳａをイエロー（Ｙ）、第２ステーションＳｂをマゼンタ（Ｍ）、第３ステーションＳｃをシアン（Ｃ）、第４ステーションＳｄをブラック（Ｋ）としている。
【００２１】
第１ステーションＳａは、回転可能に担持された像担持体としてのＯＰＣ感光ドラム１ａを備えている。感光ドラム１ａの回りには、帯電手段としての帯電ローラ２ａ、クリーニング手段としての感光ドラム１ａ上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニット３ａ、及び現像手段としての現像ユニット８ａが配置されている。現像ユニット８ａは、現像スリーブ４ａ、非磁性一成分トナー５ａ、現像剤塗布ブレード７ａを備えている。上述の感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、一体型のプロセスカートリッジ９ａとなっている。
【００２２】
露光手段１１ａは、レーザー光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤアレイから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射する。
【００２３】
また、帯電ローラ２ａは、帯電ローラ２ａへの電圧供給手段である帯電バイアス電源２０ａに接続されており、現像スリーブ４ａは、現像スリーブ４ａへの電圧供給手段である現像電源２１ａに接続されている。また、後述する１次転写手段としての１次転写部材１０ａは、１次転写部材１０ａへの電圧供給手段である１次転写電源２２ａに接続され、２次転写ローラ２５は２次転写電源２６に接続されている。
【００２４】
次に、感光ドラム１ａ上の画像形成動作について説明する。
【００２５】
本実施例によると、４つのステーションＳａ〜Ｓｄの下方には中間転写体としての無端状のベルト体（以下、「中間転写ベルト」という。）１３が配置されている。中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１４、テンションローラ１５、二次転写対向ローラ２４間に張設され、矢印方向に循環移動する。
【００２６】
画像形成動作がスタートすると、感光ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト１３等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１ａは、帯電ローラ２ａによって一様に負極性に帯電され、続いて露光手段１１ａからの走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００２７】
現像ユニット８ａ内のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像スリーブ４ａに塗布される。そして、現像スリーブ４ａには、現像バイアス電源２１ａより、バイアスが供給され、感光ドラム１ａが回転して感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像スリーブ４ａに到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化される。これにより、感光ドラム１ａ上には第１色目（本実施例ではイエロー（Ｙ））のトナー像が形成される。
【００２８】
尚、第２〜第４ステーションＳｂ〜Ｓｄも上記第１ステーションＳａと同様の構成とされ、同様にして画像形成動作が行われ、本実施例では、第２色目（マゼンタ（Ｍ））、第３色目（シアン（Ｃ））、及び第４色目（ブラック（Ｋ））のトナー像が形成される。従って、第２〜第４ステーションＳｂ〜Ｓｄの画像形成動作については説明を省略する。
【００２９】
中間転写ベルト１３は、図１に示すように、４つの感光ドラム１ａ〜１ｄ全てに対し当接する様に配置される。
【００３０】
次に、転写の動作に関して説明をする。中間転写ベルト１３は、上述のように、その張架部材として２次転写対向ローラ２４、駆動ローラ１４、テンションローラ１５の３本のローラにより移動可能に支持されており、適当なテンションが維持されるようになっている。駆動ローラ１４を駆動させることにより中間転写ベルト１３は感光ドラム１ａ〜１ｄに対して順方向に略同速度で移動する。また、中間転写ベルト１３は、矢印方向に回転し、１次転写部材１０ａは、中間転写ベルト１３を挟んで感光ドラム１ａと反対側に配置されている。以下、本明細書にて「上流」、「下流」とは、中間転写ベルト１３の移動方向に対して呼ぶこととする。
【００３１】
上述にて理解されるように、中間転写ベルト１３の周囲、感光ドラム１ａ〜１ｄとの対向部に、各々の感光ドラム１ａ〜１ｄに対応させて１次転写部材１０ａ〜１０ｄが配置されている。
【００３２】
各色の１次転写位置間の距離に応じて、各色、一定のタイミングでコントローラ２００からの書き出し信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成する。そして、それぞれの１次転写部材１０ａ〜１０ｄに１次転写電源２２ａよりトナーと逆極性の電圧（ここでは正極性）を印加するようにする。以上の工程により、順に中間転写ベルト１３にトナー像を一次転写していき、中間転写ベルト１３上に多重画像が形成される。
【００３３】
その後、露光による静電潜像の作像に合わせて、転写材カセット１６に積載されている記録媒体である転写材Ｐは、給紙ローラ１７によりピックアップされ、不図示の搬送ローラによりレジストローラ１８にまで搬送される。次いで、転写材Ｐは、中間転写ベルト１３上のトナー像に同期してレジストローラ１８によって、中間転写ベルト１３と２次転写ローラ（２次転写手段）２５とで形成される当接部へ搬送される。その後、２次転写ローラ２５には２次転写電源２６により、トナーと逆極性の電圧印加（ここでは正極性）を行い、転写材Ｐ上に中間転写ベルト１３上に担持された４色の多重トナー像は一括して２次転写される。
【００３４】
尚、本実施例では、２次転写ローラ２５は、外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に抵抗値（体積抵抗率）１０7Ω・ｃｍ（１０００Ｖ印加時）、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いた。また、２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１３に対して、５〜１５ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、且つ中間転写ベルト１３の移動方向に対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。
【００３５】
一方、２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留した転写残トナーと、転写材Ｐが搬送されることによって発生する紙粉は、中間転写ベルト１３に当接配置されたベルトクリーニング手段２７により、その表面から除去・回収される。
【００３６】
尚、本実施例の画像形成装置ではベルトクリーニング手段２７としてウレタンゴム等で形成された弾性を有するクリーニングブレードを用いた。
【００３７】
２次転写終了後の転写材Ｐは、定着手段１９へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として画像形成装置外へと排出される。
【００３８】
尚、中間転写ベルト１３の構成としては、厚さ１００μｍ、体積抵抗率１０10Ω・ｃｍ（２５０Ｖ印加時）のポリイミド（ＰＩ）を用いている。
【００３９】
張架部材としての駆動ローラ１４は、アルミニウム芯金にカーボンを導電剤として分散した体積抵抗率１０4Ω・ｃｍ、肉厚１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆した外径２５ｍｍのものを用いている。
【００４０】
張架部材としてのテンションローラ１５は、外径２５ｍｍのアルミニウムの金属棒を用いており、テンションは片側１９．６Ｎ、総圧３９．２Ｎとしている。
【００４１】
張架部材としての２次転写対向ローラ２４は、アルミニウム芯金にカーボンを導電剤として分散した体積抵抗率１０4Ω・ｃｍ（５０Ｖ印加時）、肉厚１．５ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆した外径２５ｍｍのものを用いている。
【００４２】
（２）１次転写部材の構成
以下の１次転写部材周辺部の説明において、図２に示すように、Ｘ軸方向は、中間転写ベルト１３の搬送方向（ベルト体搬送方向）と平行であり、中間転写ベルト１３の搬送方向を正とした。Ｙ軸方向、即ち、ベルト体搬送方向に直交する方向は、中間転写ベルト１３のトナー像担持搬送面に対し垂直に交わる方向であり、１次転写部材１０ａから感光ドラム１ａへ向かう方向を正とした。Ｚ軸方向は、中間転写ベルト１３の搬送方向と垂直に交わるベルト体搬送面の幅方向、即ち、感光ドラム１ａの回転軸線方向であり、図２における奥行き方向を正とした。
【００４３】
本実施例における１次転写部材１０ａの特徴を述べる。図２に１次転写部材１０ａのＸＹ断面図を示す。
【００４４】
１次転写部材１０ａは、弾性部材１０１ａと可撓性を有するシート部材１０２ａを有しており、シート部材１０２ａは緩やかなカーブを形成し、中間転写ベルト１３と弾性部材１０１ａの間に挟持されている。
【００４５】
シート部材１０２ａは、１次転写電源２２ａと接続され、画像形成動作中は５００Ｖの電圧が印加されている。また、弾性部材１０１ａ及びシート部材１０２ａは、台座１０３ａによって支持され、加圧バネ１０４ａによって感光ドラム１ａ側に総圧９．８Ｎで加圧されている。勿論、シート部材１０２ａは、台座１０３とは別部材とされる支持部材（図示せず）によって支持することもできる。中間転写ベルト１３は、矢印の方向（即ち、ベルト体搬送方向）に移動される。
【００４６】
具体的には、シート部材１０２ａとしては、体積抵抗率１０6Ω・ｃｍ（５０Ｖ印加時）であり、樹脂製のシートを用いている。本実施例では、シート部材１０２ａとして酢酸ビニルシートを用いているが、ポリカーボネイト（ＰＣ）、Ｐｖｄｆ、ＰＥＴ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などのシートを用いても良い。シート部材１０２ａの厚みは、３０μｍ〜５００μｍが望ましい。本実施例では、１５０μｍの厚みのシート部材１０２ａを用いているが、上述した厚みの範囲から外れるシート部材を使用した場合、シート部材の剛性による当接ができなくなってしまうためである。３０μｍより薄い場合は、剛性が著しく低下することで、シート部材１０２ａが変形（しわ）し易くなり、画像不良が発生し易くなる。また、５００μｍよりも厚い場合は、剛性が高過ぎて、シートが緩やかなカーブを形成することができず、転写ニップＮを確保することが難しくなる。
【００４７】
図３に弾性部材１０１ａの詳細形状を示す。図の左下の角を零点とすると、弾性部材１０１ａの形状は、Ｘ方向の厚さｔｘ＝４．０ｍｍ、Ｚ方向の長さｔｚ＝２３０ｍｍであり、Ｚ軸方向の中央部から両端部にかけて、Ｙ軸方向の厚みｔｙ２が０．４ｍｍ大きくなるような逆クラウン形状をしている。逆クラウン形状の部分は、着色（網点）を施してある。最端部（Ｚ＝０、２３０ｍｍの位置）においては、ｔｙ＝３．４ｍｍである。Ｚ方向中央部長さｔｚ１＝１１５ｍｍ、Ｚ方向両端部の長さｔｚ２＝５７．５ｍｍとした時、逆クラウンの始まる位置（Ｚ＝５７．５、１７２．５ｍｍの位置）においては、ｔｙ１＝３．０ｍｍである。
【００４８】
弾性部材１０１ａの材質としては、絶縁体のウレタン樹脂を発泡スポンジ状にしたものを用いている。アスカーＣ硬度は３０°（５００ｇ荷重時）である。
【００４９】
本実施例では、弾性部材１０１ａとしてウレタン樹脂を用いているが、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭなどのゴム材料を用いても良い。
【００５０】
（３）各種ニップの役割と画像不良
先ず、各種ニップについて説明する。本実施例では、転写ニップＮは、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの二つの領域から成るものとしている。即ち、図２においては、境界位置ＡとＣの間を転写ニップＮとする。物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの詳細を以下に記す。
【００５１】
物理ニップＮｐは、図２において感光ドラム１ａ、中間転写ベルト１３及びシート部材１０２ａの三つが接触している領域、即ち、境界位置ＡとＢの間の領域である。物理ニップＮｐを通じて、５００Ｖの電圧が印加されたシート部材１０２ａから正電荷が中間転写ベルト１３に注入され（以下、［転写電流］という。）、感光ドラム１ａ上から中間転写ベルト１３上に転写されたトナーの担持電荷となる。これにより、一次転写が成立する。しかしながら、物理ニップＮｐが不均一である場合には、転写電流の大きさも不均一になるために、転写不良が発生する場合がある。物理ニップＮｐの大きい領域は、転写電流超過によってトナー自体が持つ電荷が反転してしまい、転写不良が発生する傾向がある。物理ニップＮｐの小さい領域は、転写電流不足による転写不良が発生する傾向がある。
【００５２】
テンションニップＮｔは、境界位置Ｂと、中間転写ベルト１３とシート部材１０２ａとが接触している領域の下流端にある境界線Ｃとの間の領域である。物理ニップ部Ｎｐで注入された正電荷は、主に中間転写ベルト１３上のトナーの担持電荷となる。一方で、担持電荷として使用されなかった余剰の正電荷はテンションニップ部Ｎｔでの電荷の循環によって、シート部材１０２ａに戻る。この電荷循環機構によって、一次転写ニップ下流部での感光ドラム１ａと中間転写ベルト１３の間の異常放電を防ぐことができる。従って、テンションニップ領域Ｎｔが十分に確保できていない、即ち、中間転写ベルト１３とシート部材１０２ａとの密着性が十分でない場合には、余剰の正電荷が中間転写ベルト表面に残留する。その結果、転写ニップ下流部での中間転写ベルト１３の表面電位が高まることで感光ドラム１ａとの間で異常放電が起こり、画像不良を引き起こす場合がある。
【００５３】
なお、物理ニップＮｐよりも上流側にテンションニップＮｔを設けた場合には、中間転写ベルト１３と感光ドラム１ａとが接する前にトナーに対して転写電界がかかる。その結果、トナーが所定の位置以外に飛び散ってしまうことによる画像不良を引き起こす場合がある。そのため、本実施例では物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの上流端は略一致させている。
【００５４】
前述した境界位置Ａ、Ｂ、Ｃに関して、測定方法を記載する。
【００５５】
先ず、中間転写ベルト１３とシート部材１０２ａとによって形成される境界位置Ａ及び境界位置Ｃの測定方法を記載する。これら二つの境界線Ａ、Ｃは、シート部材１０２ａの中間転写ベルト１３の搬送方向における摺擦痕の両端である。摺擦痕を見易くするために、バイアス印加し静電吸着力を発生させた状態で中間転写ベルト１３を回転駆動させる。その結果、シート部材１０２ａ上に形成される摺擦痕からＡ−Ｃ間距離が測定でき、境界位置Ａと境界位置Ｃが決定できる。
【００５６】
次に、中間転写ベルト１３と感光ドラム１ａとによって形成される境界位置Ｂの測定方法を記載する。
【００５７】
境界線Ｂは、感光ドラム１ａが物理的に中間転写ベルト１３と接触している領域の中間転写ベルト１３の搬送方向における端部である。そこで、中間転写ベルト１３上にトナー像がある状態で、中間転写ベルト１３の駆動を止めて、感光ドラム１ａのみを回転させる。この時、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１３が接触している領域のみトナー像が剥がされるため、Ａ−Ｂ間距離が測定でき、境界線Ｂが決定できる。
【００５８】
（４）従来例での画像不良発生原因
弾性部材１０１ａが直方体である場合（比較例として後述する）において通紙耐久を行うと、転写ニップＮのＺ軸方向における両端部で物理ニップＮｐとテンションニップＮｔが減少する場合がある。
【００５９】
図４にシート部材１０２ａの先端形状の耐久前後の様子を模式的に示す。この図は、中間転写ベルト１３の搬送方向下流から上流を見た様子、即ち、１次転写部材１０ａのＸ軸の正方向側からみたＹＺ断面である。
【００６０】
図４（ａ）は、耐久前の様子を示しており、図４（ｂ）は、耐久後の様子を示している。耐久前は、シート部材１０２ａの先端１０２ａＦ（図２参照）はＺ軸方向長手に略一様に接している。一方、耐久後は、特にシート部材１０２ａの両端部１０２ａ２、１０２ａ２が中間転写ベルト１３から離れてしまう。
【００６１】
耐久後はシート部材１０２ａの両端部１０２ａ２、１０２ａ２において、前述した電荷循環機構が働かず、放電による画像不良問題が発生する。
【００６２】
ここで、シート部材１０２ａ両端部１０２ａ２、１０２ａ２のテンションニップＮｔ領域が減少する２つの原因を述べる。
【００６３】
１つ目は、シート部材１０２ａの変形によるものである。シート部材１０２ａの両端部１０２ａ２、１０２ａ２は、中央部１０２ａ１と比較して、シート部材自体のコシ（剛性）が弱い。これは、シート自体のＺ軸方向のつながりがないためである。その結果、シート部材１０２ａの両端部１０２ａ２、１０２ａ２は、中央部１０２ａ１よりも変形が起こり易い。
【００６４】
２つ目は、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１と両端部１０１ａ２、１０１ａ２で受ける力に差があることである。弾性部材１０１ａは、シート部材１０２ａを介して、常に中間転写ベルト１３に押圧されている。その際、弾性部材１０１ａは加圧バネ１０４ａによる力と、中間転写ベルト１３の張力による力を受ける。
【００６５】
加圧バネ１０４ａによる力は弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１から両端部１０１ａ２、１０１ａ２にかけて略均等に働く。これは、変形量の非常に小さい台座１０３ａ上に弾性部材が貼り付けられているためである。
【００６６】
一方、中間転写ベルト１３の張力による力は、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１よりも両端部１０１ａ２、１０１ａ２の方が大きい。これには、次の理由がある。
【００６７】
先ず、シート部材１０２ａが中間転写ベルト１３を感光ドラム１ａ方向に押し上げる様に配置されている。その上、中間転写ベルト１３のＺ軸方向の長さＷｚ１３がシート部材１０２ａのＺ軸方向の長さＷｚ１０２ａよりも長いため、中間転写ベルト１３の両端部１３ａ２、１３ａ２は、中央部１３ａ１に比べてＹ軸方向の高さが低くなっている。その結果、中間転写ベルト１３の両端部の張力による力は、シート部材１０２ａの両端部１３ａ１、１３ａ１に対して集中的に働く。
【００６８】
上記２つの力を合算すると、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２は、中央部１０１ａ１と比較して受けている力が大きい。この状態が長く持続すると弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２から永久変形が起こり、永久変形が起こった部分の押圧力が低下してしまう。その結果、Ｚ軸方向において両端部１０１ａ２、１０１ａ２の物理ニップＮｐが減少してしまう。
【００６９】
また、シート部材１０２ａの変形が起こり、その後、弾性部材１０１ａの端部１０１ａ２、１０１ａ２が徐々に変形するため、耐久に従いシート部材１０２ａの両端部１０２ａ２、１０２ａ２のテンションニップＮｔが減少してしまう。
【００７０】
（５）本実施例の効果確認
前述のような背景を考慮し、本実施例は、弾性部材１０１ａの形状を変更することによって、転写ニップＮを維持する思想のものである。つまり、本実施例では、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２のシート部材方向への高さが、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１の高さより大きくされる。従って、仮に弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２が中央部１０１ａ１よりも多く永久変形を起こしても、図３に示すように、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２が中央部１０１ａ１よりも厚みが厚いため、両端部１０１ａ２、１０１ａ２の物理ニップＮｐとテンションニップＮｔを維持できるようになっている。その結果、耐久を通して転写不良や異常放電による画像不良の発生を防ぐことができる。
【００７１】
本実施例において、５００００枚の通紙耐久を行い、画像不良が発生するかを確認したところ、画像不良が発生することはなかった。以下に各ニップの耐久前後の大きさを示す。なお、端部の大きさは、両端部の値の平均値とした。
・耐久前の中央部は、物理ニップＮｐが２．５ｍｍ、テンションニップＮｔが２．５ｍｍであった。
・耐久後の中央部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．４ｍｍであった。
・耐久前の端部は、物理ニップＮｐが２．７ｍｍ、テンションニップＮｔが２．３ｍｍであった。
・耐久後の端部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．４ｍｍであった。
【００７２】
＜比較例＞
図５に、比較例としての弾性部材１０１ａ−１を示す。この弾性部材１０１ａ−１にて、図５の左下の角を零点とすると、弾性部材１０１ａ−１の形状は、Ｘ方向の厚さｔｘ＝４．０ｍｍ、Ｙ方向の厚さｔｙ＝３．０ｍｍ、Ｚ方向の長さｔｚ＝２３０ｍｍの直方体である。弾性部材１０１ａの材質としては、絶縁体のウレタン樹脂を発泡スポンジ状にしたものを用いている。アスカーＣ硬度は３０°（５００ｇ荷重時）である。
【００７３】
比較例において５００００枚の通紙耐久を行ったところ、２００００枚を超えたあたりから両端部において放電による画像不良が発生し始めた。また、３００００枚を超えたあたりから、両端部において転写不良による画像不良が発生し始めた。以下に各ニップの耐久前後の大きさを示す。
・耐久前の中央部は、物理ニップＮｐが２．５ｍｍ、テンションニップＮｔが２．５ｍｍであった。
・耐久後の中央部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．４ｍｍであった。
・耐久前の端部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．６ｍｍであった。
・耐久後の端部は、物理ニップＮｐが２．０ｍｍ、テンションニップＮｔが１．５ｍｍであった。
【００７４】
なお、放電による画像不良が発生し始めたときの弾性部材１０１ａ−１のテンションニップＮｔの幅は、２．０ｍｍであった。転写不良による画像不良が発生し始めたときの弾性部材１０１ａ−１の物理ニップＮｐの幅は、２．１ｍｍであった。
【００７５】
以上の結果から分かるように、比較例においては、耐久後の両端部において物理ニップＮｐとテンションニップＮｔが減少しており、その位置で転写不良と異常放電による画像不良が発生していた。
【００７６】
一方、本実施例においては、初期の物理ニップＮｐは大きいがテンションニップＮｔが耐久を通して維持されており、シート部材１０２ａと中間転写ベルト１３との密着性を確保でき、異常放電による画像不良を抑制することができた。
【００７７】
補足として、本実施例における逆クラウン高さを決定するために行った検討について記載しておく。弾性部材１０１ａの最端部の高さの水準を振って、耐久前後における、物理ニップ幅及びテンションニップ幅及び画像不良の有無について確認した。結果をまとめたものを表１に示す。
【００７８】
【表１】
2013024942.tif 000003
【００７９】
前述した通り、テンションニップＮｔは、２．０ｍｍ以下になると異常放電による画像不良が発生する。物理ニップＮｐは２．１ｍｍ以下になると転写不良による画像不良が発生する。また表１で分かるように、物理ニップＮｐは２．９ｍｍ以上になっても転写電流の不均一による画像不良が発生する。この結果から、本実施例では逆クラウン高さを０．４ｍｍとした。本実施例では、耐久前における物理ニップＮｐの大きさが、中央部と端部で異なるものの、耐久前後で問題は発生しなかった。しかしながら、表１の結果から、耐久を通して物理ニップＮｐの大きさはＺ軸方向で均一であるほうが好ましいことが分かる。
【００８０】
なお、弾性部材１０１ａは、両端部の永久変形を補うことで転写ニップＮの減少を抑制できる形状であれば、本実施例の形状や材質に限定されるわけではない。
【００８１】
実施例２
本実施例において、本発明が適用される画像形成装置の基本構成は、実施例１のものと同じであるため、実施例１のものと同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００８２】
図６に、本実施例における弾性部材１０１ａの詳細形状を示す。
【００８３】
図６の左下の角を零点とすると、弾性部材１０１ａの形状は、Ｙ方向の厚さｔｙ＝３．０ｍｍ、Ｚ方向の長さｔｚ＝２３０ｍｍである。Ｚ軸方向の中央部（中央部の長さｔｚ１＝１１５ｍｍ）から両端部（両端部長さＴｚ２＝５７．５ｍｍ）にかけて、Ｘ軸方向の幅が１．０ｍｍ大きくなるような逆クラウン形状をしている。即ち、ｔｘ＝５．０ｍｍ、ｔｘ１＝４．０ｍｍ、ｔｘ２＝１．０ｍｍである。逆クラウン形状の部分は、着色（網点）をしている。つまり、最端部（Ｚ＝０、２３０ｍｍの位置）においては、Ｘ方向の厚さｔｘ＝５．０ｍｍである。逆クラウンの始まる位置（Ｚ＝５７．５、１７２．５ｍｍの位置）においては、Ｘ方向の厚さｔｘ１＝４．０ｍｍである。弾性部材１０１ａの材質としては、絶縁体のウレタン樹脂を発泡スポンジ状にしたものを用いている。アスカーＣ硬度は３０°（５００ｇ荷重時）である。
【００８４】
本実施例では、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２の中間転写ベルト１３の搬送方向（Ｘ方向）への幅が、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１の幅より大きくされる。即ち、本実施例にて弾性部材１０１ａのＺ方向における両端部１０１ａ２、１０１ａ２が中央部１０１ａ１よりも、中間転写ベルト１３と接する面積が広い。弾性部材１０１ａの両端部にかかる面圧を下げることによって、永久変形量を抑え、両端部の物理ニップＮｐとテンションニップＮｔを維持できるようになっている。その結果、耐久を通して転写不良や異常放電による画像不良の発生を防ぐというものである。
【００８５】
本実施例において、５００００枚の通紙耐久を行い、画像不良が発生するかを確認したところ、画像不良が発生することはなかった。以下に各ニップの耐久前後の大きさを示す。
・耐久前の中央部は、物理ニップＮｐが２．５ｍｍ、テンションニップＮｔが２．５ｍｍであった。
・耐久後の中央部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．４ｍｍであった。
・耐久前の端部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．６ｍｍであった。
・耐久後の端部は、物理ニップＮｐが２．２ｍｍ、テンションニップＮｔが２．２ｍｍであった。
【００８６】
以上の結果から、本実施例においては、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔが耐久を通して維持されており、転写不良や異常放電による画像不良を抑制することができた。
【００８７】
補足として、本実施例の逆クラウン幅を決定するために行った検討について記載しておく。弾性部材１０１ａの最端部の幅の水準を振って、耐久前後における、物理ニップ幅およびテンションニップ幅および画像不良の有無について確認した。結果をまとめたものを表２に示す。
【００８８】
【表２】
2013024942.tif 000004
【００８９】
表２から分かるように、逆クラウン幅が０．５ｍｍ以下のときには画像不良が発生した。本実施例では、逆クラウン幅の最大値は１．０ｍｍである。１．０ｍｍを超えると、弾性部材１０１ａのＸ軸方向下流の端部が、中間転写ベルト１３と接触してしまうからである。
【００９０】
この結果から、本実施例では逆クラウン幅を１．０ｍｍとした。
【００９１】
なお、弾性部材１０１ａは、両端部にかかる面圧を下げることで転写ニップＮの減少を抑制できる形状であれば、本実施例の形状や材質に限定されるわけではない。
【００９２】
実施例３
本実施例において、本発明が適用される画像形成装置の基本構成は、実施例１のものと同じであるため、実施例１のものと同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００９３】
図７に本実施例における弾性部材１０１ａの詳細形状を示す。
【００９４】
図７の左下の角を零点とすると、弾性部材１０１ａの形状は、Ｚ方向の長さｔｚ＝２３０ｍｍであり、Ｚ軸方向の中央部（長さｔｚ１＝１１５ｍｍ）から両端部（長さｔｚ２＝５７．５ｍｍ）にかけて、Ｙ軸方向の厚みｔｙ２（＝ｔｙ−ｔｙ１）が０．８ｍｍ大きくなるような逆クラウン形状をしている。かつ、Ｘ軸方向の上流から下流にかけて、Ｙ軸方向の厚みｔｙ２（＝ｔｙ−ｔｙ１）が０．８ｍｍ大きくなるような逆クラウン形状をしている。逆クラウン形状の部分は、着色（網点）をしている。Ｚ軸方向において、逆クラウンの始まる位置は、Ｚ＝５７．５、１７２．５ｍｍである。即ち、ｔｚ２＝５７．５ｍｍ、ｔｚ１＝１１５ｍｍである。Ｘ軸方向において、逆クラウンの始まる位置は、Ｘ＝２．０ｍｍの位置、即ち、ｔｘ１＝２．０ｍｍである。弾性部材１０１ａの材質としては、絶縁体のウレタン樹脂を発泡スポンジ状にしたものを用いている。アスカーＣ硬度は３０°（５００ｇ荷重時）である。
【００９５】
本実施例では、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２のシート部材方向への高さが、弾性部材１０１ａの中央部１０１ａ１の高さより大きくされる。且つ、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２のシート部材方向への高さが、中間転写ベルト１３の搬送方向（Ｘ方向）にて下流側が上流側より高くされる。
【００９６】
従って、本実施例は、仮に弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２が中央部１０１ａ１よりも多く永久変形を起こしても、弾性部材１０１ａの両端部１０１ａ２、１０１ａ２が中央部１０１ａ１よりも厚みが厚いため、両端部のテンションニップＮｔを維持できるようになっている。また、物理ニップ部Ｎｐ（ｔｘ１に相当する領域）ではＸ方向で厚みが略変化せず、テンションニップ部上流から下流にかけてＸ方向で厚みが厚くなることによって、物理ニップＮｐの幅を均一にできるようになっている。その結果、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔの幅を均一に保ち、転写不良や異常放電による画像不良の発生を防ぐというものである。
【００９７】
本実施例において、５００００枚の通紙耐久を行い、画像不良が発生するかを確認したところ、画像不良が発生することはなかった。以下に各ニップの耐久前後の大きさを示す。
・耐久前の中央部は、物理ニップＮｐが２．５ｍｍ、テンションニップＮｔが２．５ｍｍであった。
・耐久後の中央部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．４ｍｍであった。
・耐久前の端部は、物理ニップＮｐが２．５ｍｍ、テンションニップＮｔが２．５ｍｍであった。
・耐久後の端部は、物理ニップＮｐが２．４ｍｍ、テンションニップＮｔが２．３ｍｍであった。
【００９８】
以上の結果から、本実施例においては、物理ニップＮｐとテンションニップＮｔが耐久を通して略均一に維持されており、転写不良や異常放電による画像不良を抑制することができた。
【００９９】
また、実施例１や実施例２よりも物理ニップ幅の均一性が高いため、物理ニップの中央部と端部の転写電流量の違いがなくなり、転写制御にマージンを確保できた。
【０１００】
補足として、本実施例の逆クラウン高さを決定するために行った検討について記載しておく。弾性部材１０１ａの最端部の高さの水準を振って、耐久前後における、物理ニップ幅およびテンションニップ幅および画像不良の有無について確認した。結果をまとめたものを表３に示す。
【０１０１】
【表３】
2013024942.tif 000005
【０１０２】
表３から分かるように、逆クラウン高さが０．４ｍｍ以下のときには画像不良が発生した。
【０１０３】
０．８ｍｍ以上になると画像不良が発生しなくなるが、１．２ｍｍ以上になると物理ニップ幅も大きくなってくる。この結果から本実施例では、逆クラウン高さを０．８ｍｍとした。
【０１０４】
なお、弾性部材１０１ａは、物理ニップＮｐを均一に保ちつつ、テンションニップＮｔの減少を抑制できる形状であれば、本実施例の形状や材質に限定されるわけではない。
【０１０５】
最後に、比較例と実施例１から実施例３について、各ニップの５００００枚の通紙耐久前後での大きさをまとめた。結果を以下の表４に記す。
【０１０６】
【表４】
2013024942.tif 000006
【０１０７】
比較例において、両端部において発生していた転写不良と異常放電による画像不良は、実施例１から実施例３によって抑制されることが分かった。
【０１０８】
また、実施例３においては、物理ニップＮｐも耐久前後で略均一に維持することが出来、転写制御のマージンを確保できた。
【０１０９】
以上、実施例１から実施例３について説明をした。
【０１１０】
上記各実施例においては、本発明の画像形成装置は、中間転写方式のカラー画像形成装置であるとして説明した。
【０１１１】
しかし、本発明の原理は、図８に記載したような中間転写ベルトの代わりに記録媒体である転写材Ｐを搬送する無端状のベルト体である転写材搬送体、即ち、転写材搬送ベルト１１０を備えた、所謂、直接転写方式の画像形成装置にても同様に適用できる。直接転写方式の画像形成装置は、各画像形成部Ｓ（Ｓａ〜Ｓｄ）へと転写材搬送ベルト１１０にて搬送される転写材Ｐに対して、それぞれ感光ドラム１（１ａ〜１ｄ）の表面に形成されたトナー像が順次直接転写されてカラー画像が記録される構成とされる。斯かる画像形成装置は、当業者には周知であるので、これ以上の説明は省略する。また、本発明が、モノカラーの画像形成装置にても適用し得ることは当然である。
【０１１２】
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１（１ａ〜１ｄ）              感光ドラム（像担持体）
２（２ａ〜２ｄ）              帯電ローラ（帯電手段）
３（３ａ〜３ｄ）              クリーニングユニット（クリーニング手段）
８（８ａ〜８ｄ）              現像ユニット（現像手段）
１０（１０ａ〜１０ｄ）        １次転写部材（１次転写手段）
１３                          中間転写ベルト（中間転写体、無端状ベルト体）
１０１（１０１ａ〜１０１ｄ）  弾性部材
１０２（１０２ａ〜１０２ｄ）  シート部材
１０３（１０３ａ〜１０３ｄ）  台座
１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）  加圧バネ
１１０                        転写材搬送ベルト（転写材搬送体、無端状ベルト体）
【図１】
2013024942.tif 000007
【図２】
2013024942.tif 000008
【図３】
2013024942.tif 000009
【図４】
2013024942.tif 000010
【図５】
2013024942.tif 000011
【図６】
2013024942.tif 000012
【図７】
2013024942.tif 000013
【図８】
2013024942.tif 000014