JP2005091612A - 画像形成装置の無端ベルト支持機構及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー印字モードとモノクロ印字モードとの間で転写効率に差を生じさせない。
【解決手段】カラー印字モードのときに、中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに沿って直線状に延び、第１テンションローラ６ａに接しており、感光体ドラム３ａに対する中間転写ベルト７の接触角度がθ1となっている。モノクロ印字モードのときに、中間転写ベルト７は、第２及び第３テンションローラ３５、３６により上方に押し上げられて、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄから離間しているものの、第１テンションローラ６ａにより下方に導かれて、感光体ドラム３ａに接触しており、感光体ドラム３ａに対する中間転写ベルト７の接触角度θ1が保持されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、感光体の表面に画像を形成して、画像を感光体から無端ベルトへと転写する画像形成装置の無端ベルト支持機構及びそれを用いた画像形成装置に関する。

近年、装置の高機能化や画像のカラー化への要求が高くなって来ていることから、カラー画像形成装置の開発並びに改良が進められている。ところが、モノクロ画像の場合は、黒の画像形成工程だけで済むが、カラー画像の場合は、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒のそれぞれの画像形成工程を順次行なう必要があることから、モノクロ画像と比較すると、印字速度が約１／４まで低下することがある。

この様な印字速度の低下を防止するために、カラー画像形成装置では“タンデムカラー方式”や“中間転写ベルト方式”を採用して、印字速度の向上を図っている。

これらの両手法に不可欠となる構成要素は、所定抵抗値を有する無端ベルトである。タンデム方式では、記録用紙を無端ベルトに吸着し、各色の画像をそれぞれの感光体の表面に形成し、各色の画像をそれぞれの感光体の表面から無端ベルト上の記録用紙に積層転写して、カラー画像を記録用紙上に形成する。また、中間転写ベルト方式では、その名の如く、各色の画像をそれぞれの感光体の表面から中間転写ベルト（無端ベルト）に積層転写して、カラー画像を中間転写ベルト上に一旦形成し、カラー画像を中間転写ベルトから記録用紙に１度で転写する。いずれの方式においても、前の画像工程の終了を待たずに、次の画像工程を開始することが可能であり、印字速度が向上する。

一方、この様な無端ベルトの寿命の長期化を図るため、カラー印字モードのときには、無端ベルトを各感光体に接触させ、モノクロ印字モードのときには、無端ベルトを黒用（モノクロ画像用）の感光体だけに接触させ、無端ベルトを他の感光体から離間させて、無端ベルトと他の感光体間の摩擦を低減させている（特許文献１等を参照）。

例えば、図６（ａ）に示す様に中間転写ベルト（無端ベルト）１０１を一対の支持ローラ１０２、１０３間に架け渡し、各感光体ドラム１０４ａ〜１０４ｄと各転写ローラ１０５ａ〜１０５ｄ間に中間転写ベルト１０１を挟み込んで、各感光体ドラム１０４ａ〜１０４ｄを中間転写ベルト１０１の外周面に接触させ、テンションローラ１０６を中間転写ベルト１０１に押し付けて、中間転写ベルト１０１の張力を保持する。カラー印字モードのときには、中間転写ベルト１０１を回転移動させると共に、各感光体ドラム１０４ａ〜１０４ｄを回転させつつ、各現像装置１０７ａ〜１０７ｄによりそれぞれの色の画像を各感光体ドラム１０４ａ〜１０４ｄの表面に形成し、各色の画像を各感光体ドラム１０４ａ〜１０４ｄの表面から中間転写ベルト１０１に順次転写して、カラー画像を中間転写ベルト１０１上に一旦形成し、更にカラー画像を中間転写ベルト１０１から記録用紙（図示せず）に転写する。

また、モノクロ印字モードのときには、図６（ｂ）に示す様に各転写ローラ１０５ｂ〜１０５ｄを上昇させ、テンションローラ１０８を上昇させ中間転写ベルト１０１に押し付けて、中間転写ベルト１０１を持ち上げ、中間転写ベルト１０１をシアン用、マゼンタ用、イエロー用の各感光体ドラム１０４ｂ〜１０４ｄから離間させ、中間転写ベルト１０１を黒用の感光体ドラム１０４ａだけに接触させた上で、中間転写ベルト１０１を回転移動させると共に、感光体ドラム１０４ａを回転させつつ、現像装置１０７ａによりモノクロ画像を感光体ドラム１０４ａの表面に形成し、モノクロ画像を感光体ドラム１０４ａの表面から中間転写ベルト１０１に転写し、更にモノクロ画像を中間転写ベルト１０１から記録用紙（図示せず）に転写する。

これにより、中間転写ベルト１０１と各感光体ドラム１０４ｂ〜１０４ｄ間の摩擦が低減し、これらの表面の傷の発生が防止され、これらの寿命が延びる。また、各感光体ドラム１０４ｂ〜１０４ｄ及び各現像装置１０７ｂ〜１０７ｄを停止させることによっても、これらの寿命を延ばしている。更に、各感光体ドラム１０４ｂ〜１０４ｄの表面に残留しているシアン、マゼンタ、イエローの現像剤が中間転写ベルト１０１に付着せず、中間転写ベルト１０１上のモノクロ画像がシアン、マゼンタ、イエローの現像剤で汚れずに済む。

また、テンションローラ１０６により中間転写ベルト１０１の張力を一定に保持しているので、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときでも、中間転写ベルト１０１のスリップや蛇行が発生せず、画像品質の低下や中間転写ベルト１０１の破損を招くことがない。
特開平１０−２９３４３７号公報

しかしながら、上記従来の技術では、テンションローラ１０６により中間転写ベルト１０１の張力を保持して、中間転写ベルト１０１の弛みを防止しつつ、テンションローラ１０８を上昇させ中間転写ベルト１０１に押し付けて、中間転写ベルト１０１を持ち上げるので、黒用の感光体ドラム１０４ａに対する中間転写ベルト１０１の接触角度が変化する。

図７（ａ）及び（ｂ）は、カラー印字モードのときの中間転写ベルト１０１の接触角度θ1及びモノクロ印字モードのときの接触角度θ2を拡大して示す図である。図７（ａ）及び（ｂ）から明らかな様に、モノクロ印字モードのときには、中間転写ベルト１０１の片側だけが持ち上げられて、中間転写ベルト１０１が傾斜するので、モノクロ印字モードのときの黒用の感光体ドラム１０４ａに対する中間転写ベルト１０１の接触角度θ2がカラー印字モードのときの接触角度θ1よりも大きくなる。

そして、この中間転写ベルト１０１の接触角度θ2が大きくなると、感光体ドラム１０４ａと転写ローラ１０５ａ間のニップ域が狭くなる。つまり、カラー印字モードのときよりもモノクロ印字モードのときの方が、ニップ域が狭くなる。このニップ域では、転写ローラ１０５ａの電界が中間転写ベルト１０１を介して感光体ドラム１０４ａの表面の現像剤に作用し、現像剤が感光体ドラム１０４ａの表面から中間転写ベルト１０１へと引き付けられて転写される。従って、ニップ域が狭くなると、転写効率が低下し、モノクロ画像の品質が低下する。

すなわち、カラー印字モードとモノクロ印字モードとの間で転写効率に差が生じ、後者の方で転写効率が低下して、モノクロ画像の品質が低下してしまう。

また、中間転写ベルト１０１の片側だけが持ち上げられて、中間転写ベルト１０１が傾斜するので、感光体ドラム１０４ｄが中間転写ベルト１０１から十分に離間しても、各感光体ドラム１０４ｂ、１０４ｃと中間転写ベルト１０１間の離間距離が短くなる。この離間距離が短いと、中間転写ベルト１０１の電位が作用して、各感光体ドラム１０４ｂ、１０４ｃの表面に残留しているシアン、マゼンタの現像剤が中間転写ベルト１０１へと飛翔し、中間転写ベルト１０１上のモノクロ画像がシアン、マゼンタの現像剤で汚れてしまって、モノクロ画像の品質が低下する。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、カラー印字モードとモノクロ印字モードとの間で転写効率に差が生ぜず、モノクロ印字モードのときには、モノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体を無端ベルトから十分に離間させることが可能な画像形成装置の無端ベルト支持機構及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の感光体の表面にそれぞれの色の画像を形成して、各色の画像を各感光体から無端ベルトへと転写するカラー印字モードと、各感光体のいずれかをモノクロ画像用感光体とし、モノクロ画像用感光体の表面に単色の画像を形成して、単色の画像をモノクロ画像用感光体から無端ベルトへと転写するモノクロ印字モードとを有する画像形成装置の無端ベルト支持機構において、無端ベルトを架け渡して回転移動可能に支持するための一対の支持ローラと、無端ベルト近傍に配置された複数のテンションローラと、各テンションローラを選択的に変位させることにより、カラー印字モードのときに無端ベルトを各感光体に接触させ、モノクロ印字モードのときに無端ベルトをモノクロ画像用感光体だけに接触させ、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときにもモノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持するテンションローラ変位手段と、無端ベルトの張力を略一定に保持する張力保持手段とを備えている。

また、本発明においては、各テンションローラのうちの少なくとも２本の第１及び第２テンションローラは、モノクロ画像用感光体と他の感光体間で、無端ベルトの内周側と外周側に振り分けて配置されている。

更に、本発明においては、無端ベルトの内周側の第１テンションローラは、第２テンションローラよりもモノクロ画像用感光体の近傍に配置されて、無端ベルトの内周面を常に押圧する様に固定され、モノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持している。

また、本発明においては、無端ベルトの外周側の第２テンションローラは、第１テンションローラよりもモノクロ画像用感光体から離間して配置され、モノクロ印字モードのときに変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトをモノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体から離間させている。

更に、本発明においては、各テンションローラのうちの少なくとも２本の第２及び第３テンションローラは、無端ベルトの外周側で、モノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体を挟み込むそれぞれの位置に配置され、モノクロ印字モードのときに変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトを他の感光体から離間させている。

また、本発明においては、第２及び第３テンションローラは、同時に変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトを他の感光体から離間させている。

更に、本発明においては、無端ベルトをモノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体から離間させた状態では、無端ベルトと他の感光体の離間距離が２mm〜５mmである。

また、本発明においては、各テンションローラのうちの少なくとも１本の第４テンションローラは、各感光体のいずれにも接触せずかつ各支持ローラ間に挟み込まれる無端ベルトの部分を押圧して、張力を無端ベルトに与えている。

また、本発明においては、第２テンションローラは、回転する偏芯軸により変位される。

更に、本発明においては、第３テンションローラは、回転する偏芯軸により変位される。

また、本発明においては、第４テンションローラは、弾性部材及び偏芯軸により弾性的に支持され、回転する偏芯軸により変位される。

更に、本発明においては、各テンションローラは、その長さが無端ベルトの幅以上であり、その中央部の径がその端部の径よりも大きい。

また、本発明においては、第２及び第３テンションローラの抵抗値は、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されている。

更に、本発明においては、 第１テンションローラは、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されるか、又は絶縁されている。

また、本発明おいては、第４テンションローラは、接地され、無端ベルトの表面電位を低下させ得る抵抗値を有している。

更に、本発明においては、各支持ローラのうちの駆動用の支持ローラは、無端ベルトの回転移動方向における各感光体の上流側近傍に配置されている。

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の無端ベルト支持機構を用いている。

本発明によれば、無端ベルトの張力を一定に保持しつつ、無端ベルト近傍に配置された各テンションローラを選択的に変位させることにより、カラー印字モードのときに無端ベルトを各感光体に接触させ、モノクロ印字モードのときに無端ベルトをモノクロ画像用感光体だけに接触させ、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときにもモノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持している。このため、カラー印字モード及びモノクロ印字モードの間で、感光体から無端ベルトへの転写効率に差が生ぜず、モノクロ画像の品質が低下することがない。

また、本発明によれば、モノクロ画像用感光体と他の感光体間で、第１及び第２テンションローラを無端ベルトの内周側と外周側に振り分けて適宜のそれぞれの位置に配置している。これにより、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときでも、モノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持することが可能になる。また、モノクロ印字モードのときに、第２テンションローラを変位させたり、第２及び第３テンションローラを変位させることにより、無端ベルトをモノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体から離間させている。

更に、本発明によれば、モノクロ印字モードのときに、無端ベルトと他の感光体の離間距離を２mm〜５mmに設定している。この場合は、無端ベルトの電位や振動によって、他の感光体の表面に残留している現像剤が無端ベルトへと飛翔することはなく、無端ベルト上のモノクロ画像が汚れずに済む。無端ベルトと他の感光体の適切な離間距離は、無端ベルトの抵抗値よっても変化するが、無端ベルトの抵抗値を１×１０⁸Ω・cm〜１×１０¹²Ω・cmとし、トナーの帯電量を１５〜３０μC／gとし、無端ベルトの残留電位を１００〜５００Vとすると、少なくとも２mmとなる。

また、本発明によれば、第４テンションローラが各感光体のいずれにも接触せずかつ各支持ローラ間に挟み込まれる無端ベルトの部分を押圧して、張力を無端ベルトに与えている。また、第２、第３、及び第４テンションローラが回転する偏芯軸により変位され、第４テンションローラが弾性的に支持されている。これにより、無端ベルトの張力が保持され、無端ベルトのスリップや蛇行が発生せず、無端ベルトの破損を招くことがない。また、無端ベルトが延びたり、無端ベルトの交換によりその長さが変わっても、一定の張力を保つことができる。

更に、本発明によれば、各テンションローラは、その長さが無端ベルトの幅以上であり、その中央部の径がその端部の径よりも大きい。これにより、各テンションローラからの無端ベルトの外れや無端ベルトの蛇行が防止される。

また、本発明によれば、第２及び第３テンションローラの抵抗値は、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されている。あるいは、第１テンションローラは、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されるか、又は絶縁されている。

この様な第１乃至第３テンションローラの抵抗値の設定により、無端ベルトの表面電荷を該各テンションローラを通じて流出させながらも、無端ベルトの表面電位の著しい低下を防止することができ、同時に無端ベルトの表面の残留電位を該各テンションローラを通じて除去することができ、延いては画像品質の低下を防止することができる。また、各テンションローラの電位上昇を抑えて、無端ベルトから該各テンションローラへの現像剤の飛散を防止することができる。

更に、本発明によれば、第４テンションローラは、接地され、無端ベルトの表面電位を低下させ得る抵抗値を有している。これにより、無端ベルトの表面に残留している現像剤の除去が容易になり、画像品質が向上し、無端ベルトと残留している現像剤間の摩擦により発生する無端ベルトの傷を防止することができる。ただし、無端ベルトの回転移動方向における第４テンションローラの下流側で、無端ベルトのクリーニングを行なう。

また、本発明によれば、駆動用の支持ローラを無端ベルトの回転移動方向における各感光体の上流側近傍に配置している。このため、駆動用の支持ローラは、各感光体と接触している無端ベルトの部位を下流側にして、無端ベルトを引っ張ることになり、無端ベルトと各感光体間のそれぞれのニップ域を安定的に維持して、画像品質を向上させることができる。

尚、本発明の画像形成装置も、本発明の無端ベルト支持機構と同様の作用並びに効果を達成することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の実施例１を示す側面図である。本実施例の画像形成装置は、カラー画像を記録紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光ユニット１、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルトユニット８、定着ユニット１２、用紙搬送装置２５、給紙トレイ１０、及び排紙トレイ１５等を備えている。

この画像形成装置において、記録用紙は、給紙トレイ１０に積載収容されており、ピックアップローラ１６-1により１枚ずつ給紙トレイ１０から引き出されて、搬送ローラ２５-１によりレジストローラ１４へと搬送される。あるいは、記録用紙は、手差しトレイ２０に載置され、ピックアップローラ１６-2により引き出されて、各搬送ローラ２５-4〜２５-6によりレジストローラ１４へと搬送される。レジストローラ１４は、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルト７上に形成されるカラー画像の先端に重なるタイミングで、記録用紙を２次転写ローラ１１へと搬送する。

各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の現像剤像をそれぞれ形成して、各色の現像剤像を中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルト７に転写し、中間転写ベルト７上にカラー画像を形成するものである。

各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各現像器２ａ〜２ｄ、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ、各帯電器５ａ〜５ｄ、及び各クリーナユニット４ａ〜４ｄ等を備えている。各感光体ドラム３ａ〜３ｄは、中間転写ベルト７を介してそれぞれの１次転写ローラ６ａ〜６ｄに押圧されており、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト７と同一の周速度で、中間転写ベルト７と共に回転される。

各帯電器５ａ〜５ｄは、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触するローラ型やブラシ形のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源１ａ、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄに導く複数のミラー１ｂ等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面に照射して、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面にそれぞれの静電潜像を形成する。

尚、露光ユニット１として、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。

各現像器２ａ〜２ｄは、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの現像剤を保有しており、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面の静電潜像にそれぞれの色の現像剤を付着させて、各感光体ドラム３ａ〜３ｄ表面にそれぞれの色の現像剤像を形成する。これらの現像剤像は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７に転写されて重ね合わせられ、カラー画像となる。

中間転写ベルトユニット８は、中間転写ベルト７、中間転写ベルト７を掛け渡して回転移動可能に支持するための駆動支持ローラ３１及び従動支持ローラ３２、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄを上下に変位させる転写ローラ変位板３３、第１乃至第４テンションローラ３４〜３７、及び第２乃至第４テンションローラ３５〜３７を変位可能に支持するテンションローラ支持フレーム３８等を備えている。

中間転写ベルト７は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度の合成樹脂フィルムにより形成される。２次転写ローラ１１は、左右に移動可能に支持されており、右方向に移動されたときに、駆動支持ローラ３１との間に中間転写ベルト７を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ３１は、２次転写ローラ１１のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、中間転写ベルト７と各感光体ドラム３ａ〜３ｄ間のそれぞれのニップ域を下流側にして、回転駆動され、中間転写ベルト７を引っ張って矢印方向Ｂに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。

転写ローラ変位板３３は、左右移動自在に支持されて、バネ等（図示せず）により左方向に付勢され、その左端がカム３９の周面に当接している。また、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄは、上下移動自在に支持されて、バネ等（図示せず）により上方向に付勢されている。

図１に示す状態では、転写ローラ変位板３３が左方向に移動して、転写ローラ変位板３３の下側の各突起部３３ａが各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄを各感光体ドラム３ａ〜３ｄ側に押し下げ、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄと各感光体ドラム３ｂ〜３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト７が挟み込まれる。そして、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄは、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト７と同一の周速度で、中間転写ベルト７に追従回転する。

また、カム３９が略１８０度回転されると、カム３９の周面が転写ローラ変位板３３を右方向に移動させる。この状態では、転写ローラ変位板３３の下側の各突起部３３ａが各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄから外れて、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄがバネ等（図示せず）により上方向に移動し、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄが中間転写ベルト７及び各感光体ドラム３ｂ〜３ｄから離間する。

また、１次転写ローラ６ａは、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄと同様に、他の機構（図示せず）により上下移動させられて、該１次転写ローラ６ａと感光体ドラム３ａ間のニップ域に中間転写ベルト７を挟み込んだり、感光体ドラム３ａ及び中間転写ベルト７から離間する。

各１次転写ローラ６ａ〜６ｄは、例えば金属製の直径８mm〜１０mmの軸の外周を導電性の弾性材（ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆したものである。各１次転写ローラ６ａ〜６ｄは、該各１次転写ローラ６ａ〜６ｄと各感光体ドラム３ａ〜３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト７を挟み込んだ状態で、現像剤の帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト７を介して各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の現像剤に作用させ、各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の現像剤を中間転写ベルト７へと引き付けて転写させる。これにより、各色の現像剤像が中間転写ベルト７に転写されて重ね合わせられ、カラー画像となる。

尚、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄと各感光体ドラム３ａ〜３ｄ間のそれぞれのニップ域を安定的に形成するために、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄ及び各感光体ドラム３ａ〜３ｄのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。また、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。

クリーニングユニット９は、例えば中間転写ベルト７の表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト７の表面に残留した現像剤を除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。

こうして中間転写ベルト７に転写されたカラー画像は、該中間転写ベルト７の回転移動に伴い、駆動支持ローラ３１と２次転写ローラ１１間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト７上のカラー画像の先端とレジストローラ１４により搬送されて来た記録用紙の先端が重ねられ、カラー画像と記録用紙が重ね合わせられて、カラー画像が記録用紙に転写される。

引き続いて、記録用紙は、定着ユニット１２へと搬送され、ここで加圧ローラ１２ａと加熱ローラ１２ｂ間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上のカラー画像は、その現像剤を加熱余裕されて、該記録用紙上に定着される。

更に、記録用紙は、用紙搬送装置２５により排紙トレイ１０へと搬送されて、ここに排出される。

尚、画像形成ステーションＰａだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルトユニット８の中間転写ベルト７に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト７から記録用紙に転写され、記録用紙上定着される。

また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着ユニット１２により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置２５の搬送ローラ２５-3により搬送する途中で、搬送ローラ２５-3を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置２５の反転経路２５ｒに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙をレジストローラ１４へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ１０に排出する。

ところで、本実施例の画像形成装置では、カラー印字モードとモノクロ印字モードとを切り換えて設定する。

カラー印字モードでは、中間転写ベルト７を各感光体ドラム３ａ〜３ｄに接触させて、各色の現像剤像を各感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７に転写する。

モノクロ印字モードでは、中間転写ベルト７を黒用の感光体ドラム３ａだけに接触させて、黒の現像剤像を感光体ドラム３ａから中間転写ベルト７に転写すれば良く、動作させる必要がない他の各感光体ドラム３ｂ〜３ｄを中間転写ベルト７から離間させて、他の各感光体ドラム３ｂ〜３ｄと中間転写ベルト７間の摩擦を低減させる。

一方、中間転写ベルト７を各感光体ドラム３ａ〜３ｄの全てに接触させるか、あるいは黒用の感光体ドラム３ａだけに接触させるかにかかわらず、つまりカラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときにも、中間転写ベルト７と黒用の感光体ドラム３ａ間のニップ域を安定的に維持して、黒の画像の品質を保持する必要がある。

そこで、中間転写ベルトユニット８においては、第１テンションローラ３４を適宜の位置に固定配置しておき、モノクロ印字モードのときには、第２乃至第４テンションローラ３５〜３７をテンションローラ支持フレーム３８により変位させることにより、中間転写ベルト７と黒用の感光体ドラム３ａ間のニップ域をカラー印字モードと同様に維持し、かつ動作させる必要がない他の各感光体ドラム３ｂ〜３ｄを中間転写ベルト７から離間させている。

更に、画像形成装置の非動作時には、第１乃至第４テンションローラ３４〜３７及び各１次転写ローラ６ａ〜６ｄを中間転写ベルト７から離間させて、中間転写ベルト７に不要な張力が加わったり傷が付くことを防止している。

図２及び図３は、中間転写ベルトユニット８のテンションローラ支持フレーム３８を示す縦断面図及び側面図である。テンションローラ支持フレーム３８では、一対の側壁４１間に第２乃至第４テンションローラ３５〜３７を支持し、各側壁４１を上下移動可能に支持し、各側壁４１の下側縁にそれぞれの偏芯カム４２を当接させ、ギアユニット４３の出力軸を各偏芯カム４２の軸４４に接続し、ギアユニット４３の入力軸を駆動モータ４５の軸に接続している。

駆動モータ４５の軸の回転は、ギアユニット４３を通じて各偏芯カム４２の軸４４に伝達される。各偏芯カム４２の回転に伴い、各側壁４１の下側縁に摺接する各偏芯カム４２の周面が上下移動し、各側壁４１が上下移動する。

また、各側壁４１には、第２テンションローラ３５を回転自在に軸支するそれぞれの軸受け４６、及び第３テンションローラ３６を回転自在に軸支するそれぞれの軸受け４７を設けている。従って、各側壁４１と共に、第２及び第３テンションローラ３５、３６が上下移動する。

更に、各側壁４１にそれぞれの長孔４１ａを形成して、第４テンションローラ３７を回転自在に軸支するそれぞれの軸受け４８を上下移動可能に各長孔４１ａに嵌合して、第４テンションローラ３７を上下移動可能に支持している。各バネ４９は、各軸受け４８と各側壁４１の突出部４１ｂ間に介在して、第４テンションローラ３７を上方向に付勢している。各側壁４１が最も下降したときには、各軸受け４８が各側壁４１の長孔４１ａの上端に突き当たって下降し、これに伴って第４テンションローラ３７も下降する。

尚、第１乃至第４テンションローラ３４〜３７は、その長さが中間転写ベルト７の幅以上であり、その中央部の径がその端部の径よりも大きい。これにより、第１乃至第４テンションローラ３４〜３７からの中間転写ベルト７の外れや中間転写ベルト７の蛇行が防止される。

また、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄを上下に変位させる転写ローラ変位板３３は、例えば各側壁４１の内側に配置される。

さて、カラー印字モードのときには、駆動モータ４５を駆動制御して、各偏芯カム４２を回転させ、各側壁４１を下方に移動させて、図４（ａ）に示す様に第２及び第３テンションローラ３５、３６を下方に移動させ、第２及び第３テンションローラ３５、３６を中間転写ベルト７から離間させる。これに伴い、各バネ４９は、下方に移動するものの、各側壁４１の長孔４１ａにより移動可能に支持された第４テンションローラ３７を上方に付勢して、第４テンションローラ３７を中間転写ベルト７に押し付け、中間転写ベルト７に適宜の張力を加える。

同時に、転写ローラ変位板３３の移動により、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄを各感光体ドラム３ａ〜３ｄ側に押し下げて、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄと各感光体ドラム３ｂ〜３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト７を挟み込むと共に、１次転写ローラ６ａを感光体ドラム３ａ側に押し下げて、１次転写ローラ６ａと感光体ドラム３ａ間のニップ域に中間転写ベルト７を挟み込む。

この状態では、中間転写ベルト７が各１次転写ローラ６ａ〜６ｄと各感光体ドラム３ａ〜３ｄ間のニップ域に挟み込まれ、各色の現像剤像が各感光体ドラム３ａ〜３ｄから中間転写ベルト７へと転写されて、カラー画像が中間転写ベルト７の表面に形成される。そして、カラー画像が中間転写ベルト７と２次転写ローラ１１間のニップ域へと搬送されて、カラー画像が中間転写ベルト７から記録用紙へと転写される。

また、中間転写ベルト７は、各感光体ドラム３ａ〜３ｄに沿って直線状に延び、第１テンションローラ６ａに接する。図５（ａ）は、カラー印字モードのときの感光体ドラム３ａ周辺の状態を示している。図５（ａ）から明らかな様に中間転写ベルト７が第１テンションローラ６ａに接し、感光体ドラム３ａに対する中間転写ベルト７の接触角度がθ1となっている。

次に、モノクロ印字モードのときには、駆動モータ４５を駆動制御して、各偏芯カム４２を回転させ、各側壁４１を上方に移動させて、図４（ｂ）に示す様に第２及び第３テンションローラ３５、３６を同時にかつ同距離だけ上方に移動させて、第２及び第３テンションローラ３５、３６を中間転写ベルト７に押し付け、中間転写ベルト７を押し上げる。これに伴い、各バネ４９は、上方に移動して、各側壁４１の長孔４１ａにより支持された第４テンションローラ３７を更に上方に付勢し、第４テンションローラ３７を中間転写ベルト７に押し付け、中間転写ベルト７に適宜の張力を加える。

同時に、転写ローラ変位板３３の移動により、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄを上方に移動させて各感光体ドラム３ｂ〜３ｄから離間させる。ただし、１次転写ローラ６ａを感光体ドラム３ａ側に押し下げたままであり、１次転写ローラ６ａと感光体ドラム３ａ間のニップ域に中間転写ベルト７を挟み込んでいる。

この状態では、中間転写ベルト７が１次転写ローラ６ａと感光体ドラム３ａ間のニップ域に挟み込まれ、モノクロ画像が感光体ドラム３ａから中間転写ベルト７へと転写されて、モノクロ画像が中間転写ベルト７の表面に形成される。そして、モノクロ画像が中間転写ベルト７と２次転写ローラ１１間のニップ域へと搬送されて、モノクロ画像が中間転写ベルト７から記録用紙へと転写される。

また、中間転写ベルト７は、第２及び第３テンションローラ３５、３６により上方に押し上げられて、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄから離間しているものの、第１テンションローラ６ａにより下方に導かれて、感光体ドラム３ａに接触している。図５（ｂ）に示す様に第１テンションローラ６ａから感光体ドラム３ａの範囲で、中間転写ベルト７の位置が図５（ａ）と変わらず、感光体ドラム３ａに対する中間転写ベルト７の接触角度θ1が保持されている。

従って、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときでも、感光体ドラム３ａに対する中間転写ベルト７の接触角度θ1が一定に維持される。このため、カラー印字モードとモノクロ印字モードの間で、ニップ域が変化せず、感光体ドラム３ａから中間転写ベルト７への転写効率に差が生ぜず、モノクロ画像の品質が低下することがない。

次に、画像形成装置の非動作時には、駆動モータ４５を駆動制御して、各偏芯カム４２を回転させ、各側壁４１を最も下方に移動させて、図４（ｃ）に示す様に第２及び第３テンションローラ３５、３６を下方に移動させ、第２及び第３テンションローラ３５、３６を中間転写ベルト７から離間させる。これに伴い、第４テンションローラ３７の軸は、各側壁４１の長孔４１ａの上端に当接して、下方に移動され、各バネ４９を縮小させる。このため、第４テンションローラ３７が中間転写ベルト７から離間する。

同時に、転写ローラ変位板３３の移動により、各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄを上方に移動させて各感光体ドラム３ｂ〜３ｄから離間させる。また、１次転写ローラ６ａも上方に移動させて感光体ドラム３ａから離間させる。

この状態では、第２乃至第４テンションローラ３５〜３７が中間転写ベルト７から離間しているので、中間転写ベルト７に不要な張力が加わらず、中間転写ベルト７が弛み、中間転写ベルト７の塑性変形を防止することができる。また、中間転写ベルト７が各１次転写ローラ６ｂ〜６ｄと各感光体ドラム３ｂ〜３ｄ間に挟み込まれず、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄの表面に残留している現像剤により中間転写ベルト７が傷付けられることもない。つまり、中間転写ベルト７の寿命を延ばすことができる。

ここで、画像形成装置の非動作時には、中間転写ベルト７が弛んでいることから、中間転写ベルト７を新たなものに容易に交換することができる。そして、画像形成装置の動作時には、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれであっても、第４テンションローラ３７が各バネ４９により上方に付勢されて新たな中間転写ベルト７に押し付けられるので、新たな中間転写ベルト７の長さが以前のベルトの長さと異なっていても、新たな中間転写ベルト７に適宜の張力を与えることができる。

カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときでも、中間転写ベルト７に適宜の張力が与えられるので、中間転写ベルト７のスリップ等が発生せず、中間転写ベルト７の脈動を防止することができる。仮に、中間転写ベルト７の脈動が発生すると、印字ブレが発生し、二重写り等の印字不良が発生するだけではなく、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄ及び２次転写ローラ１１により発生される電界が不安定となり、過電界が中間転写ベルト７や各感光体ドラム３ａ〜３ｄに作用して、これらの破壊や劣化を招くことがある。

また、モノクロ印字モードのときには、中間転写ベルト７と各感光体ドラム３ｂ〜３ｄ間の離間距離を２mm〜５mmに設定するのが好ましい。この場合は、中間転写ベルト７の電位や振動によって、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄの表面に残留している現像剤が中間転写ベルト７へと飛翔することがなく、中間転写ベルト７上のモノクロ画像が汚れずに済む。仮に、離間距離が２mm未満の場合は、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄの表面に残留している現像剤が中間転写ベルト７へと飛翔して、モノクロ画像が汚れてしまう。例えば、中間転写ベルト７の残留電位が３００Ｖであって、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄの表面に残留している現像剤の帯電量が２０μＣ／ｇであるならば、中間転写ベルト７と各感光体ドラム３ｂ〜３ｄ間の離間距離が１mm以下になると、各感光体ドラム３ｂ〜３ｄの表面の現像剤の全てが中間転写ベルト７へと飛翔する。

尚、現像剤の飛翔は特異な現象ではない。この様な電界による現像剤の飛翔を利用して、印字を行なうというダイレクトトーニング（ＤＴＰ）方式がある。

また、中間転写ベルト７の抵抗値としては、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄ及び２次転写ローラ１１の電界が中間転写ベルト７を介して各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の現像剤に作用し、現像剤の転写が行われるという適当な抵抗値が必要である。この抵抗値は、概ね１×１０⁸Ω・cm〜１×１０¹²Ω・cmである。

中間転写ベルト７の抵抗値が低すぎると、中間転写ベルト７に流れる電流値が大きくなって、中間転写ベルト７上の現像剤、もしくは各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の現像剤が溶融してしまい、中間転写ベルト７や各感光体ドラム３ａ〜３ｄのフィルミングが発生し、画像品質の低下、中間転写ベルト７や各感光体ドラム３ａ〜３ｄ等の寿命が低下する。

また、中間転写ベルト７の抵抗値が高すぎると、各１次転写ローラ６ａ〜６ｄ及び２次転写ローラ１１の電界が各感光体ドラム３ａ〜３ｄの表面の現像剤に作用せず、転写不良が発生し、画像品質の低下が起きる。あるいは、中間転写ベルト７が一旦帯電したならば、その除電が困難になり、中間転写ベルト７の残留電位が上昇して、その残留電位によって各感光体ドラム３ａ〜３ｄ等の劣化が生じたり、印字メモリ現象が発生する。

第２及び第３テンションローラ３５、３６の抵抗値は、中間転写ベルト７の抵抗値よりも高く設定するのが好ましい。あるいは、第１テンションローラ３４は、中間転写ベルト７の抵抗値よりも高く設定されるか、又は絶縁されるのが好ましい。

この様な第１乃至第３テンションローラ３４〜３６の抵抗値の設定により、中間転写ベルト７の表面電荷を該各テンションローラを通じて流出させながらも、中間転写ベルト７の表面電位の著しい低下を防止することができ、同時に中間転写ベルト７の表面の残留電位を該各テンションローラを通じて除去することができ、クリーニングユニット９による中間転写ベルト７のクリーニングが容易になり、画像品質の低下を防止することができる。また、各テンションローラの電位上昇が抑えられ、中間転写ベルト７から該各テンションローラへの現像剤の飛散を防止することができる。

更に、第４テンションローラ３７は、接地され、中間転写ベルト７の表面電位を低下させ得る抵抗値を有している。

これにより、第４テンションローラ３７下流側のクリーニングユニット９による中間転写ベルト７のクリーニングが容易になり、画像品質が向上し、中間転写ベルト７と残留している現像剤間の摩擦により発生する中間転写ベルト７の傷を防止することができる。

本発明の画像形成装置の実施例１を示す側面図である。 図１の画像形成装置における中間転写ベルトユニットのテンションローラ支持フレームを示す縦断面図である。 図２のテンションローラ支持フレームを示す側面図である。 （ａ）はカラー印字モードのときの中間転写ベルトの状態を示す側面図であり、（ｂ）はモノクロ印字モードのときの中間転写ベルトの状態を示す側面図であり、（ｃ）は画像形成装置の非動作時の中間転写ベルトの状態を示す側面図である。 （ａ）はカラー印字モードのときの黒用の感光体ドラム周辺の状態を示す側面図であり、（ｂ）はモノクロ印字モードのときの黒用の感光体ドラム周辺の状態を示す側面図である。 （ａ）は従来装置におけるカラー印字モードのときの中間転写ベルトの状態を示す側面図であり、（ｂ）は従来装置におけるモノクロ印字モードのときの中間転写ベルトの状態を示す側面図である。 （ａ）は従来装置におけるカラー印字モードのときの黒用の感光体ドラム周辺の状態を示す側面図であり、（ｂ）は従来装置におけるモノクロ印字モードのときの黒用の感光体ドラム周辺の状態を示す側面図である。

符号の説明

１ 露光ユニット
２ａ〜２ｄ 現像器
３ａ〜３ｄ 感光体ドラム
４ａ〜４ｄ クリーナユニット
５ａ〜５ｄ 帯電器
６ａ〜６ｄ １次転写ローラ
７ 中間転写ベルト
８ 中間転写ベルトユニット
１０ 給紙トレイ
１１ ２次転写ローラ
１４ レジストローラ
１５ 排紙トレイ
３１ 駆動支持ローラ
３２ 従動支持ローラ
３３ 転写ローラ変位板
３４〜３７ 第１乃至第４テンションローラ
３８ テンションローラ支持フレーム
４１ 側壁
４２ 偏芯カム
４３ ギアユニット
４５ 駆動モータ
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成ステーション

Claims (17)

1. 複数の感光体の表面にそれぞれの色の画像を形成して、各色の画像を各感光体から無端ベルトへと転写するカラー印字モードと、各感光体のいずれかをモノクロ画像用感光体とし、モノクロ画像用感光体の表面に単色の画像を形成して、単色の画像をモノクロ画像用感光体から無端ベルトへと転写するモノクロ印字モードとを有する画像形成装置の無端ベルト支持機構において、
   無端ベルトを架け渡して回転移動可能に支持するための一対の支持ローラと、
   無端ベルト近傍に配置された複数のテンションローラと、
   各テンションローラを選択的に変位させることにより、カラー印字モードのときに無端ベルトを各感光体に接触させ、モノクロ印字モードのときに無端ベルトをモノクロ画像用感光体だけに接触させ、カラー印字モード及びモノクロ印字モードのいずれのときにもモノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持するテンションローラ変位手段と、
   無端ベルトの張力を略一定に保持する張力保持手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置の無端ベルト支持機構。
2. 各テンションローラのうちの少なくとも２本の第１及び第２テンションローラは、モノクロ画像用感光体と他の感光体間で、無端ベルトの内周側と外周側に振り分けて配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
3. 無端ベルトの内周側の第１テンションローラは、第２テンションローラよりもモノクロ画像用感光体の近傍に配置されて、無端ベルトの内周面を常に押圧する様に固定され、モノクロ画像用感光体に対する無端ベルトの接触角度を一定に保持することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
4. 無端ベルトの外周側の第２テンションローラは、第１テンションローラよりもモノクロ画像用感光体から離間して配置され、モノクロ印字モードのときに変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトをモノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体から離間させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
5. 各テンションローラのうちの少なくとも２本の第２及び第３テンションローラは、無端ベルトの外周側で、モノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体を挟み込むそれぞれの位置に配置され、モノクロ印字モードのときに変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトを他の感光体から離間させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
6. 第２及び第３テンションローラは、同時に変位して無端ベルトの外周面を押圧し、無端ベルトを他の感光体から離間させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
7. 無端ベルトをモノクロ画像用感光体とは異なる他の感光体から離間させた状態では、無端ベルトと他の感光体の離間距離が２mm〜５mm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の無端ベルト支持機構。
8. 各テンションローラのうちの少なくとも１本の第４テンションローラは、各感光体のいずれにも接触せずかつ各支持ローラ間に挟み込まれる無端ベルトの部分を押圧して、張力を無端ベルトに与えることを特徴とする請求項に１に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
9. 第２テンションローラは、回転する偏芯軸により変位されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
10. 第３テンションローラは、回転する偏芯軸により変位されることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
11. 第４テンションローラは、弾性部材により弾性的に支持され、回転する偏芯軸により変位されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
12. 各テンションローラは、その長さが無端ベルトの幅以上であり、その中央部の径がその端部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
13. 第２及び第３テンションローラの抵抗値は、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
14. 第１テンションローラは、無端ベルトの抵抗値よりも高く設定されるか、又は絶縁されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
15. 第４テンションローラは、接地され、無端ベルトの表面電位を低下させ得る抵抗値を有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
16. 各支持ローラのうちの駆動用の支持ローラは、無端ベルトの回転移動方向における各感光体の上流側近傍に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の無端ベルト支持機構。
17. 請求項１乃至１６のいずれかに記載の無端ベルト支持機構を用いた画像形成装置。
    
    

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