JP2015206864A - 画像形成装置、及び転写ベルトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】転写ベルトに大きな張力をかけなくても、転写部を通過した記録材に発生するしわの改善が十分に得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】第一張架ローラ１０５は、幅方向の中央部から両端部に向かって連続的に直径が減少する正クラウン形状の周面を有する。第二張架ローラ１０３は、幅方向の中央部から両端部に向かって連続的に直径が増加する逆クラウン形状の周面を有する。第一張架ローラ１０５は、二次転写ローラ１０４よりも幅方向の外側まで二次転写ベルト１０２に接触しているため、二次転写ローラ１０４の全域で二次転写ベルト１０２の張力が確保され、薄紙のしわ発生抑制効果と二次転写ベルトからの分離効果とが高められる。【選択図】図５

Description

本発明は、像担持体に担持されたトナー像を転写ベルトに担持した記録材に転写させる画像形成装置に関する。

記録材を転写ベルトに担持させて転写部を通過させ、記録材が転写部を通過する過程で像担持体上のトナー像を転写ベルト上の記録材へ転写する画像形成装置が広く用いられている（特許文献１）。

転写ベルトを用いる画像形成装置では、薄紙のような剛性の低い記録材や既に波打ち変形した記録材を転写部に通過させてトナー像を転写した場合に、記録材にしわが発生することがある。

そこで、逆クラウン形状の外周面を有する転写ローラを、転写ベルトを介して像担持体に圧接させることが提案された。特許文献２に示されるように、外周面に逆クラウン形状を付与した転写ローラは、回転軸線方向の端部の搬送速度が中央部の搬送速度よりも大きくなるため、転写部を通過する記録材の後端側が回転軸線方向に押し広げられる。これにより、記録材の搬送方向の両端部や後端部におけるしわ伸ばし効果が発揮されて、記録材の搬送方向の両端部や後端部におけるしわの発生を軽減できることが期待された。

特開２０１２−１２８２２８号公報 特開平７−２２５５２３号公報 特開平１０−２９１６７２号公報

しかし、転写ベルトの内側面に圧接させる転写ローラの周面を逆クラウン形状に形成しても、転写部を通過した記録材のしわは少しも改善しなかった。そこで、後述するように、転写ベルトを張架する複数の張架ローラの周面に正クラウン形状又は逆クラウン形状を形成して、周面の形状の異なる組み合わせで、転写部を通過した記録材のしわ発生の状況を比較した。すると、転写ローラの下流に配置される第一張架ローラの周面を正クラウン形状に形成し、第一張架ローラの下流に配置される第二張架ローラの周面を逆クラウン形状に形成した組み合わせで、転写部を通過した記録材のしわ発生が抑制されることが判明した。

しかし、この周面の形状の組み合わせでは、転写ベルトの幅方向の両端部が第一張架ローラから浮き上がっていると、転写部を通過した記録材に発生するしわの改善が十分に得られなかった。

本発明は、転写ベルトの幅方向の両端部が第一張架ローラから浮き上がりにくくして、転写部を通過した記録材のしわ発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナー像を前記像担持体に担持させるトナー像形成部と、記録材を担持して前記像担持体に当接させる無端状の転写ベルトと、前記像担持体に向かって前記転写ベルトを押圧して前記像担持体上のトナー像を前記転写ベルト上の記録材に転写させる転写ローラと、前記転写ベルトの回転方向の前記転写ローラの下流で前記転写ベルトを張架し、前記転写ベルトの回転方向に直角な幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが小さい第一張架ローラと、前記回転方向の前記第一張架ローラの下流で前記転写ベルトを張架し、前記幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが大きい第二張架ローラと、を備えるものである。そして、前記第二張架ローラは、前記第一張架ローラよりも前記幅方向の外側まで前記転写ベルトに接触している。

本発明の画像形成装置では、第二張架ローラが転写ベルトを張架する幅方向の範囲を第一張架ローラが転写ベルトを張架する幅方向の範囲よりも広くしているため、第一張架ローラの幅方向の両端部で転写ベルトが浮き上がりにくい。

したがって、転写ベルトが第一張架ローラに張架される範囲の全域で転写部を通過した記録材に発生するしわの抑制効果が十分に得られる。

画像形成装置の構成の説明図である。 二次転写部の構成の説明図である。 転写ベルトユニットの斜視図である。 転写ベルトユニットにおける二次転写ベルトの張架状態の説明図である。 ローラ長さの関係の説明図である。 第一張架ローラの端部のアール形状の説明図である。 第二張架ローラの端部のアール形状の説明図である。 ローラの軸間距離の説明図である。 実施の形態２の転写ベルトユニットの構成の説明図である。 実施の形態３の転写ベルトユニットの構成の説明図である。 実施の形態４の転写ベルトユニットの構成の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
（画像形成装置）
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト４０の上向き面に沿ってプロセスカートリッジの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト４０に転写される。

中間転写ベルト４０に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｓへ二次転写される。記録材Ｓは、リフトアップ装置１１から取り出されて、分離ローラ１４で１枚ずつに分離されて、給送搬送部３０へ送り込まれる。給送搬送部３０は、中間転写ベルト４０のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｓを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

二次転写ベルトユニット１０１は、二次転写内ローラ４３に内側面を支持された中間転写ベルト４０に当接して二次転写部Ｔ２を形成している。二次転写ローラ１０４に電圧が印加されることで、中間転写ベルト４０上のトナー像が二次転写部Ｔ２を搬送される記録材Ｓへ二次転写される。

四色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、搬送ベルト５１に搬送されて定着装置５０へ送り込まれ、定着装置５０で加熱加圧を受けて表面に画像を定着される。定着装置５０は、ヒータ５０ｃを設けた定着ローラ５０ａと加圧ローラ５０ｂが形成するニップで所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｓにトナー像を溶融固着させる。

（両面印刷モード）
片面印刷モードでは、定着装置５０を通過した記録材Ｓは、排出部６０を通じてそのまま機体外へ排出される。一方、両面印刷モードでは、一度定着した記録材の表裏を反転して、再度二次転写部Ｔ２へ給送して、記録材Ｓの両面に画像形成を行う。

両面印刷モードでは、定着装置５０を通過した記録材Ｓは、排出部６０から反転搬送部７１へ送り込まれ、反転搬送部７１でスイッチバック動作を行うことで先端後端を入れ替えて両面搬送部８０へ搬送される。両面搬送部８０は、記録材Ｓを給送搬送部３０に合流させて再び二次転写部Ｔ２へ搬送させる。裏面（２面目）にも四色のトナー像を二次転写されて画像を定着された記録材Ｓは、排出部６０を通じて機体外へ排出される。薄紙の両面印刷モードでは、後述するように、２回目のトナー像の転写に際して記録材にしわが発生し易くなる。

（画像形成部）
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに関する重複した説明を省略する。

画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙを囲んで、帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、ドラムクリーニング装置６Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層を形成しており、所定のプロセススピードで回転する。

帯電装置２Ｙは、感光ドラム１Ｙを一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置３Ｙは、画像データを走査線に展開した画像信号に基づいて発生させたレーザービームを回転ミラーで走査して感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４Ｙは、トナーを感光ドラム１Ｙに移転させて静電像をトナー像に現像する。現像剤補給部７Ｙは、画像形成に伴って現像装置４Ｙから取り出されただけのトナーを現像装置４Ｙに補給する。

一次転写ローラ５Ｙは、中間転写ベルト４０を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト４０の間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ５Ｙに正極性の直流電圧が印加されると、感光ドラム１Ｙに担持された負極性のトナー像が中間転写ベルト４０へ転写される。ドラムクリーニング装置６Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを回収する。

中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４２、テンションローラ４１、および二次転写内ローラ４３に張架され、駆動ローラ４２に駆動されて矢印Ｒ２方向へ２５０〜３００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転する。中間転写ベルト４０は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料、又は樹脂材料層の上に各種ゴムの弾性層を配置した複合材料で形成されている。中間転写ベルト４０は、カーボンブラックを適当量含有させて体積抵抗率を１×１０^９〜１×１０^１４［Ω・ｃｍ］に調整してある。中間転写ベルト４０の厚みは、０．０７〜０．１ｍｍである。

テンションローラ４１は、不図示の加圧ばねによって両端部を外側へ向かって付勢されて中間転写ベルト４０の張力をほぼ一定に制御する。二次転写内ローラ４３は、二次転写部Ｔ２を通過する中間転写ベルト４０の内側面を支持する。ベルトクリーニング装置４４は、中間転写ベルト４０にクリーニングブレード４７を摺擦させて、中間転写ベルト４０の表面の転写残トナーを回収する。

以上説明したように、トナー像形成部の一例である画像形成部ＰＹは、トナー像を像担持体の一例である無端状の中間転写ベルト４０に担持させる。転写ベルトの一例である二次転写ベルト１０２は、記録材を担持して中間転写ベルト４０に当接させる。転写ローラの一例である二次転写ローラ１０４は、中間転写ベルト４０に向かって二次転写ベルト１０２を押圧して像担持体上の一例である中間転写ベルト４０上のトナー像を転写ベルト上の一例である二次転写ベルト１０２上の記録材に転写させる。

（転写ベルトユニット）
図２は二次転写部の構成の説明図である。図３は転写ベルトユニットの斜視図である。図１に示すように、二次転写ベルト１０２を用いることで、二次転写部Ｔ２におけるトナー像の転写後、中間転写ベルト４０からの記録材Ｓの分離が容易になり、記録材Ｓを安定して定着装置５０へ搬送することができる。

図２に示すように、転写ベルトユニット１０１は、二次転写ローラ１０４、第一張架ローラ１０５、第二張架ローラ１０３、及び駆動ローラ１０６に二次転写ベルト１０２を掛け回している。二次転写ベルト１０２の回転方向において、二次転写ローラ１０４の下流に第一張架ローラ１０５が配置される。第一張架ローラ１０５の下流に第二張架ローラ１０３が配置される。第二張架ローラ１０３の下流に駆動ローラ１０６が配置される。駆動ローラ１０６の下流に二次転写ローラ１０４が配置される。

駆動ローラ１０６は、モータ１０９に駆動されて二次転写ベルト１０２を矢印Ｒ３方向に回転させる。二次転写ベルト１０２の駆動系は、二次転写ベルト１０２と中間転写ベルト４０の速度差を調整可能にするために、中間転写ベルト４０の駆動系とは独立して設けられている。第一張架ローラ１０５及び第二張架ローラ１０３は、二次転写ベルト１０２に当接して従動回転する。

二次転写内ローラ４３は、接地電位に接続されている。二次転写ローラ１０４には、出力電流が可変の二次転写電源が接続されている。二次転写電源は、一例として＋４０〜６０μＡの転写電流が流れるように出力電圧を自動調整する。二次転写電源は、二次転写ローラ１０４に電圧を印加して、中間転写ベルト４０と二次転写ベルト１０２との間に転写電界を形成して、中間転写ベルト４０に担持されたトナー像を二次転写ベルト１０２に担持された記録材Ｓへ二次転写させる。

トナー像の二次転写に伴って二次転写電源から供給された静電気力によって、記録材Ｓは、二次転写ベルト１０２へ吸着される。二次転写ベルト１０２は、二次転写ベルト１０２に吸着された記録材Ｓを中間転写ベルト４０から引き剥がして下流側へ搬送する。

（二次転写ベルト）
図３に示すように、二次転写ベルト１０２は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させて、体積抵抗率を１×１０^９〜１×１０^１４［Ω・ｃｍ］に調整した樹脂材料で形成されている。二次転写ベルト１０２は単層構造で、厚みは０．０７〜０．１ｍｍである。二次転写ベルト１０２は、引っ張り試験法（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）で測定したヤング率の値が１００ＭＰａ以上１０ＧＰａ未満である。

（二次転写ローラ）
図５の（ｃ）に示すように、二次転写ローラ１０４は、ステンレス丸棒の芯金１０４ａの外周にイオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層１０４ｂを配置して外径２４ｍｍに形成されている。二次転写ローラ１０４は、弾性層１０４ｂの表面粗さＲｚ＝６．０〜１２．０［μｍ］である。常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２３℃、５０％ＲＨ）にて２ｋＶを印加して測定した抵抗値が１×１０^５〜１×１０^７［Ω］である。弾性層１０４ｂのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は３０〜４０程度である。

二次転写ローラ１０４は、ストレート形状のローラである。二次転写ベルト１０２及び中間転写ベルト４０はストレート形状の二次転写内ローラ４３によって支持されているため、二次転写ローラ１０４を二次転写内ローラ４３へ圧接させたとき、二次転写部Ｔ２はフラットな形状に形成される。

（駆動ローラ）
図５の（ｂ）に示すように、駆動ローラ１０６は、金属ローラ１０６ａの周面に薄層のゴム層１０６ｂを固着して、駆動時に二次転写ベルト１０２と駆動ローラ１０６との間で滑りが生じない程度の摩擦力を確保している。

駆動ローラ１０６は、周面が外径２４ｍｍのストレート形状に形成されている。

（第一張架ローラ）
図１に示すように、第一張架ローラ１０５は、記録材Ｓを二次転写ベルト１０２から曲率分離させる分離ローラを兼ねている。二次転写ベルト１０２の表面に吸着した記録材Ｓは、第一張架ローラ１０５に内側面を支持された二次転写ベルト１０２の湾曲面で二次転写ベルト１０２から曲率分離して、搬送ベルト５１に受け渡される。

図３に示すように、第一張架ローラ１０５は、ステンレスの丸棒材料から削り出して形成したので、周面が硬い金属材料である。第一張架ローラ１０５は、周面の回転軸線方向の中央部から両端に向かって楕円関数的に直径が減少する正クラウン形状に形成されている。第一張架ローラ１０５は、両端の直径が２０ｍｍ、中央部の直径が２２ｍｍ、両端から中央部まで直径が滑らかな曲線でつながれている。

第一張架ローラ１０５の正クラウン形状は、二次転写ベルト１０２の幅方向の中央部が幅方向の端部よりも外側へ凸になるように変形させて、二次転写部Ｔ２で記録材に発生するしわを軽減させる。また、第一張架ローラ１０５の正クラウン形状は、記録材にリブ付けして搬送方向の剛性を高めて、坪量５０ｇ／ｍ^２以下の剛性が低い記録材でも分離できるようにする。

（第二張架ローラ）
図２に示すように、第二張架ローラ１０３は、二次転写ベルト１０２にテンションを付与するテンションローラを兼ねている。第二張架ローラ１０３の両端部を回転自在に支持する一対の軸受は、それぞれ加圧バネ１１０によって二次転写ベルト１０２を外側へ向かって突き出す方向に付勢されている。第二張架ローラ１０３は、二次転写ベルト１０２に張力を付与することにより、二次転写ベルト１０２を第一張架ローラ１０５と第二張架ローラ１０３の周面に密着させている。

図３に示すように、第二張架ローラ１０３は、ステンレスの丸棒材料から削り出して形成したので、周面が硬い金属材料である。第二張架ローラ１０３は、周面の回転軸線方向の中央部から両端に向かって楕円関数的に直径が増加する逆クラウン形状に形成されている。第二張架ローラ１０３は、両端の直径が２２ｍｍ、中央部の直径が２０ｍｍ、両端から中央部まで直径が滑らかな曲線でつながれている。

第二張架ローラ１０３の周面が逆クラウン形状に形成されている理由は、周面が正クラウン形状の第一張架ローラ１０５に張架された二次転写ベルト１０２における幅方向の中央部と端部とで二次転写ベルト１０２の周長を略一致させるためである。幅方向の中央部と端部とで二次転写ベルト１０２の周長を略一致させて、第一張架ローラ１０５の端部における二次転写ベルト１０２の弛みを防止するためである。第二張架ローラ１０３の周面には、第一張架ローラ１０５の正クラウン形状の周面による二次転写ベルト１０２の中央部と両端部の回転軌道の周長差を打ち消すように逆クラウン形状が形成されている。

以上説明したように、駆動ローラの一例である駆動ローラ１０６は、第二張架ローラ１０３と二次転写ローラ１０４との間で二次転写ベルト１０２を張架し、駆動源の一例である駆動モータ１０９に駆動されて二次転写ベルト１０２を回転させる。二次転写ベルト１０２は、回転方向に直角な幅方向の両端の内側面にリブ１０２ｂを有する。駆動ローラ１０６の幅方向の端面がリブ１０２ｂに接触して、二次転写ベルト１０２の幅方向の移動を規制している。

駆動ローラ１０６は、幅方向の中央部から両端部まで直径が等しいストレート形状の周面を有する。このため、リブ１０２ｂを乗り上げさせたりせず、二次転写ベルト１０２を確実に案内できる。

（比較実験）
図３に示す二次転写ローラ１０４、第一張架ローラ１０５、第二張架ローラ１０３、駆動ローラ１０６の周面形状を異ならせて転写ベルトユニット１０１を試作した。そして、試作した転写ベルトユニット１０１を画像形成装置１００に搭載して、薄紙の両面印刷モードにおける記録材のしわ発生状態を比較した。薄紙の両面印刷モードでは、記録材のしわ発生が多いからである。

表１に示すように、第一張架ローラ１０５の周面全体を正クラウン形状に形成し、第二張架ローラ１０３の周面全体を逆クラウン形状にした比較例１では、記録材のしわ発生防止に効果が確認された。これに対して、二次転写ローラ１０４の周面全体を逆クラウン形状に形成した比較例２は、二次転写ベルト１０２が無い場合には、特許文献２に記載されるように、記録材のしわ発生防止に関して大きな効果が得られる。しかし、二次転写ベルト１０２が張架された状態ではしわ発生防止の効果が無かった。また、第一張架ローラ１０５の周面全体を逆クラウン形状に形成し、第二張架ローラ１０３の周面全体を正クラウン形状にした比較例３は、逆効果となって記録材のしわ発生が著しくなった。

したがって、第一張架ローラ１０５の周面を正クラウン形状とし、第二張架ローラ１０３を逆クラウン形状とすることで二次転写部Ｔ２におけるしわ発生防止効果が高まる。

（二次転写ベルトの耐久性）
図４は転写ベルトユニットにおける二次転写ベルトの張架状態の説明図である。図４中、（ａ）は駆動ローラ張架位置における断面図、（ｂ）は転写ベルトユニットの斜視図である。

図３に示すように、二次転写ベルト１０２は消耗品であり、交換による装置のダウンタイムの低減と、ランニングコストの削減とを目的として、二次転写ベルト１０２の耐久性の向上が求められている。

二次転写ベルト１０２の耐久性としては、ローラ端部に作用する繰り返し負荷による疲労破断や疲労クラックを発生しない耐久性の他に、走行安定性を維持して画像品質の低下を発生しない耐久性がある。二次転写ベルト１０２が寄り移動を繰り返して走行状態が不安定になると、中間転写ベルト４０の走行状態にも影響を及ぼして中間転写ベルト４０上で各色のトナー像が位置ずれを発生して色ずれ画像の原因となる。二次転写ベルト１０２が変形してしわが生じた場合、二次転写ベルト１０２と記録材の間に隙間が形成されてトナー像が記録材へ正常に転写されず、転写ムラ画像の原因になる。

図４の（ａ）に示すように、二次転写ベルト１０２は、樹脂材料の基材１０２ａの両端部の内側面にゴム製のリブ１０２ｂを接着している。二次転写ベルト１０２では、端部の縁にクラックが発生し易いが、リブ１０２ｂが端部の補強部材として機能しているため、端部からのクラック発生が軽減されている。

また、駆動ローラ１０６に二次転写ベルト１０２が巻き付いた状態では、二次転写ベルト１０２は、片側のリブ１０２ｂが駆動ローラ１０６の端面に突き当たるまで矢印方向へ寄り移動して、さらなる寄り移動を規制されている。このため、二次転写ベルト１０２の矢印方向の端部では、リブ１０２ｂと駆動ローラ１０６の端面との間に隙間が形成されている。そして、二次転写ベルト１０２より駆動ローラ１０６の長さが短いことにより、さらに二次転写ベルト１０２の端面の応力が軽減され、端部からのクラック発生が軽減されている。

しかし、図４の（ｂ）に示すように、駆動ローラ１０６に巻き付いている二次転写ベルト１０２には、駆動ローラ１０６の端面の角部に押し付けられて、正面側の局所的な応力集中σＦと背面側の局所的な応力集中σＲとが発生している。

このとき、駆動ローラ１０６、第一張架ローラ１０５、及び第二張架ローラ１０３の長さが等しくて、ローラ端面の通過位置が二次転写ベルト１０２上で重なると、応力集中が同じ位置に発生して、点線で示すような材料疲労によるスジが発生する。そして、材料疲労によるスジを起点として二次転写ベルトにクラックが発生し易くなる。また、材料疲労のスジで二次転写ベルト１０２に折り目が形成されると二次転写ベルト１０２の走行が不安定になり、記録材のジャムが発生したり、画像が斜めになって色ずれが発生したりする。

そこで、以下の実施例では、駆動ローラ１０６、第一張架ローラ１０５、及び第二張架ローラ１０３の長さを異ならせてローラ端面の通過位置が二次転写ベルト１０２上で重ならないようにしている。

（ローラ長さの関係）
図５はローラ長さの関係の説明図である。図６は第一張架ローラの端部のアール形状の説明図である。図７は第二張架ローラの端部のアール形状の説明図である。

図５の（ａ）に示すように、二次転写ベルト１０２の正面側のリブ１０２ｂと背面側のリブ１０２ｂとの対向距離をＡとする。図５の（ｂ）に示すように、駆動ローラ１０６が二次転写ベルト１０２を張架するスラスト方向の長さをＢとする。図５の（ｄ）に示すように、第一張架ローラ１０５が二次転写ベルト１０２を張架するスラスト方向の長さをＣとする。図５の（ｅ）に示すように、第二張架ローラ１０３が二次転写ベルト１０２を張架するスラスト方向の長さをＤとする。図５の（ｃ）に示すように、二次転写ローラ１０４が二次転写ベルト１０２を張架するスラスト方向の長さをＥとする。このとき、実施の形態１では、次式の関係が成立している。
Ａ＞Ｂ＞Ｄ＞Ｃ＞Ｅ

そして、具体的には、Ａ＝３７０ｍｍ、Ｂ＝３６８ｍｍ、Ｃ＝３４５ｍｍ、Ｄ＝３５０ｍｍ、Ｅ＝３４０ｍｍ、Ｆ＝３３０ｍｍとしている。

二次転写ローラ１０４の長さＥは、最大サイズの記録材に対してトナー像の転写を行うため、最大サイズの記録材の幅よりも長くしている。そして、二次転写ローラ１０４の長さＥの全域で二次転写ベルト１０２に弛みを生じさせないように、第一張架ローラ１０５の長さＣは、二次転写ローラ１０４の長さＥより長くしている。なお、二次転写ローラ１０４は、スポンジ材料のため端部で二次転写ベルト１０２に負荷を及ぼすことがなく、材料疲労のスジに対する寄与は小さい。

第二張架ローラ１０３の長さＤが駆動ローラ１０６の長さＢより短い理由は、ローラ端部に接触する二次転写ベルト１０２の最大応力を軽減するためである。

駆動ローラ１０６の長さＢが他のローラの長さＣ、Ｄ、Ｅよりも長い理由は、がたつき少なく二次転写ベルト１０２の寄り移動を規制するためである。

なお、二次転写ローラ１０４は、表面がスポンジ材料のため、柔らかすぎて二次転写ベルト１０２の寄り移動を規制できない。第一張架ローラ１０５は、周面が正クラウン形状であるため、端部の径が小さくて、二次転写ベルト１０２の寄り移動の規制には不向きである。第二張架ローラ１０３は、周面が逆クラウン形状であるため、後述するように二次転写ベルト１０２に大きな曲げ力を作用させるので、二次転写ベルト１０２の寄り移動の規制には不向きである。

また、転写ベルトユニット１０１において、二次転写ベルト１０２の寄り移動の規制専用の５番目のローラを設けてもよい。この場合、５番目のローラの長さは、リブ１０２ｂの対向距離Ａと、駆動ローラ１０６の長さＢとの間に設定することが望ましい。

第二張架ローラ１０３の長さＤが第一張架ローラ１０５の長さＣより長い理由は、駆動ローラ１０６と第一張架ローラ１０５との間で二次転写ベルト１０２の端部の張りを確実にするためである。第二張架ローラ１０３の長さＤが第一張架ローラ１０５の長さＣより長い場合、図６の（ａ）に示すように、第一張架ローラ１０５の端部まで、二次転写ベルト１０２が第一張架ローラ１０５に密着して隙間が形成されない。

第二張架ローラ１０３の長さＤが第一張架ローラ１０５の長さＣより短い場合、図６の（ｂ）に示すように、第一張架ローラ１０５の端部付近で弛みが生じる。この場合、二次転写ベルト１０２を第一張架ローラ１０５の回転軸線方向の外形に沿って湾曲させることができないので、薄紙分離時に薄紙の搬送方向剛度が低下して、薄紙の分離不良が発生し易くなる等、記録材の分離性能が落ちてしまう。また、二次転写ベルト１０２の端部に弛みが生じると、上述した二次転写部Ｔ２における薄紙のしわ発生の抑制効果も低下してしまう。二次転写ベルト１０２の端部で転写不良も発生し易くなる。

（張架ローラ端部のアール形状）
図６の（ａ）に示すように、第一張架ローラ１０５の端部にアール形状１０５ｒが設けられているので、第一張架ローラ１０５に二次転写ベルト１０２が巻き付いているときのローラ端部における二次転写ベルト１０２の応力集中が緩和される。第一張架ローラ１０５のアール形状１０５ｒは半径２ｍｍである。

図７の（ａ）に示すように、第二張架ローラ１０３の端部にアール形状１０３ｒが設けられているので、第二張架ローラ１０３に二次転写ベルト１０２が巻き付いているときのローラ端部における二次転写ベルト１０２の応力集中が緩和される。第二張架ローラ１０３のアール形状１０３ｒは半径２ｍｍである。上述したように、Ｃ＝３４５ｍｍ、Ｄ＝３５０ｍｍであるため、アール形状１０３ｒ、１０５ｒを含めて、第二張架ローラ１０３の長さＤと第一張架ローラ１０５の長さＣとは重なり合うことがない。

図６の（ａ）に示すように、第一張架ローラ１０５の周面は正クラウン形状であるため、第一張架ローラ１０５のアール形状１０５ｒにおける二次転写ベルト１０２の曲率半径は十分に大きく、応力集中は起こり難い。

しかし、図７の（ｂ）に示すように、第二張架ローラ１０３の周面は逆クラウン形状であるため、ローラ端部が鋭角的に二次転写ベルト１０２を突き上げて、アール形状１０３ｒにおける二次転写ベルト１０２の曲率半径１０２ｒが小さくなる。その結果、二次転写ベルト１０２に作用する曲げの最大応力が大きくなる。

また、上述したように、第二張架ローラ１０３の長さＤを駆動ローラ１０６長さＢよりも短くしているため、図７の（ａ）に示すように、二次転写ベルト１０２のリブ１０２ｂと第二張架ローラ１０３の端面との間に十分な距離が確保される。このため、アール形状１０３ｒにおける二次転写ベルト１０２の曲率半径１０２ｒ’が大きくなって、図７の（ｂ）よりも、二次転写ベルト１０２に作用する曲げの最大応力が緩和されている。

（ローラ軸間距離）
図８はローラの軸間距離の説明図である。図８に示すように、二次転写ローラ１０４と第一張架ローラ１０５の軸間距離をＬａとする。第一張架ローラ１０５と第二張架ローラ１０３の軸間距離をＬｂとする。第二張架ローラ１０３と駆動ローラ１０６の軸間距離をＬｃとする。このとき、実施の形態１では、次式の関係が成立している。
Ｌｃ＞Ｌｂ＞Ｌａ

Ｌｃの長さを最も長く、次にＬｂの長さを長くしている。図７の（ａ）に示す二次転写ベルト１０２の曲率半径１０２ｒ’は、第二張架ローラ１０３と駆動ローラ１０６の軸間距離Ｌｃを大きくするほど大きくなって、第二張架ローラ１０３のローラ端部における応力が緩和される。

（二次転写ベルトクリーニング装置）
図２に示すように、二次転写ベルトクリーニング装置１０７は、クリーニングブレード１０８を二次転写ベルト１０２に摺擦させて二次転写ベルト１０２に付着したトナー等をクリーニングしている。クリーニングブレード１０８は、ウレタンゴム材料のブレードの基部に支持板を取り付けて、支持板をばね部材で付勢してブレード先端を二次転写ベルト１０２に当接させている。

特許文献１に示されるように、ゴム材料の二次転写ベルトを使用している場合、二次転写ベルト上のトナーをクリーニングする二次転写ベルトクリーニング装置として、ゴム材料のクリーニングブレードを使用することが難しい。二次転写ベルトとクリーニングブレードの摩擦係数が大きくなって振動やブレードの変形、めくれを引き起こし易くなるからである。ゴム材料の二次転写ベルトの表面にフッ素樹脂のコート層を設けることで摩擦係数を下げることは可能であるが、フッ素樹脂材料のコート層は、ゴム材料のように伸縮しないため、長期間使用し続けると、コート層がひび割れやはがれを引き起こす可能性がある。

よって、ゴム材料のクリーニングブレードを使用して二次転写ベルトの耐久性を確保するためには、ゴム材料よりも摩擦係数の低い単層の樹脂材料を使用することが望ましい。ただし、単層の樹脂材料はゴム材料に比べて、弾性率が低く硬いので、応力集中が生じると、そこを起点にしてクラックが生じ易くなる。

そこで、実施の形態１では、図７の（ａ）に示すように、ローラ長さＡ＞Ｂ＞Ｄの関係を設定して、第二張架ローラ１０３の両端部における応力集中を回避している。

（実施の形態１の効果）
以上説明したように、実施の形態１では、第一張架ローラの一例である第一張架ローラ１０５は、二次転写ローラ１０４の下流に隣接して二次転写ベルト１０２を張架し、幅方向の中央部を張架する直径よりも幅方向の両端部を張架する直径のほうが小さい。第一張架ローラ１０５は、幅方向の中央部から両端部に向かって連続的に直径が減少する正クラウン形状の周面を有する。第二張架ローラの一例である第二張架ローラ１０３は、第一張架ローラ１０５の下流に隣接して二次転写ベルト１０２を張架し、幅方向の中央部を張架する直径よりも幅方向の両端部を張架する直径のほうが大きい。第二張架ローラ１０３は、幅方向の中央部から両端部に向かって連続的に直径が増加する逆クラウン形状の周面を有する。これにより、二次転写部Ｔ２における薄紙のしわ防止効果と二次転写ベルト１０２からの記録材の分離効果が実現されている。

しかし、第一張架ローラ１０５の周面及び第二張架ローラ１０３の周面は金属材料又は樹脂材料である。二次転写ベルト１０２の第一張架ローラ１０５及び第二張架ローラ１０３に接触する周面も樹脂材料又は金属材料である。このため、第一張架ローラ１０５及び第二張架ローラ１０３の端面位置で二次転写ベルト１０２が繰り返し応力を受けて疲労する場合がある。

そこで、実施の形態１では、転写ベルトユニットの各ローラの長さを異ならせることで、転写ベルトの幅方向の一か所に集中して繰り返し応力が発生することを防止している。正クラウン形状のローラと逆クラウン形状のローラとで長さを異ならせることで、二次転写ベルトの応力を低減して耐久性向上の効果を得ている。

実施の形態１では、第二張架ローラ１０３は、第一張架ローラ１０５よりも幅方向の外側まで二次転写ベルト１０２に接触している。このため、第一張架ローラ１０５の長手方向の全域で二次転写ベルト１０２が密着して二次転写部Ｔ２における薄紙のしわ発生抑制効果と分離効果とが高められている。

実施の形態１では、駆動ローラ１０６は、第二張架ローラ１０３よりも幅方向の外側まで二次転写ベルト１０２に接触している。このため、第二張架ローラ１０３の外側に二次転写ベルト１０２の曲げ可能な領域が十分に確保されて二次転写ベルト１０２の応力が軽減されている。

実施の形態１では、第一張架ローラ１０５は、二次転写ローラ１０４よりも幅方向の外側まで二次転写ベルト１０２に接触している。このため、二次転写ローラ１０４の全域で二次転写ベルト１０２の張力が確保されて、薄紙のしわ発生抑制効果と二次転写ベルトからの分離効果とが高められている。

実施の形態１では、図５に示すように、ローラの長さＢ＞Ｄ＞Ｃ＞Ｅの関係を設定することで、ローラの長さＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅを等しく設定した比較例に対して、二次転写ベルト１０２の交換寿命を表す画像形成枚数及び回転時間が３倍以上になった。二次転写ベルト１０２の損傷耐久性と画像品質とを含めて耐久性を表した損傷耐久性が３倍以上になった。

実施の形態１では、二次転写ベルトの破断や変形を防止し、画像品質を含む耐久性を向上することができるので、二次転写ベルトの交換による画像形成装置のダウンタイムの低減やランニングコストの改善が期待できる。

＜実施の形態２＞
図９は実施の形態２の転写ベルトユニットの構成の説明図である。実施の形態２は、駆動ローラを有しないこと以外は実施の形態１と同一に構成される。そのため、駆動ローラを有しないこと以外の重複する説明を省略する。

図９に示すように、転写ベルトユニット１０１は駆動ローラ１０６を有しない。転写ベルトユニット１０１は、図１に示す中間転写ベルト４０に当接して従動回転する。このような転写ベルトユニット１０１であっても第一張架ローラと第二張架ローラの関係が実施の形態１と同一であれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。

＜実施の形態３＞
図１０は実施の形態３の転写ベルトユニットの構成の説明図である。実施の形態３は、第一張架ローラと第二張架ローラの輪郭形状以外は実施の形態１と同一に構成される。そのため、第一張架ローラと第二張架ローラの輪郭形状に関する以外の重複する説明を省略する。

図１０に示すように、実施の形態３では、第一張架ローラ１０５は、周面が正クラウン形状ではなく、直線で端部と中央を繋いだひし形の輪郭形状である。第二張架ローラ１０３は、周面が逆クラウン形状ではなく、端部と中央を直線で繋いだ糸巻き型の輪郭形状である。このような第一張架ローラと第二張架ローラの組み合わせでも実施の形態１と同様の効果が得られる。

＜実施の形態４＞
図１１は実施の形態４の転写ベルトユニットの構成の説明図である。実施の形態４は、第一張架ローラと第二張架ローラの輪郭形状以外は実施の形態１と同一に構成される。そのため、第一張架ローラと第二張架ローラの輪郭形状に関する以外の重複する説明を省略する。

図１１に示すように、実施の形態４では、第一張架ローラ１０５は、周面が正クラウン形状ではなく、端部と中央部との間に溝部Ｍを設けたクランク形の輪郭形状である。第二張架ローラ１０３は、周面が逆クラウン形状ではなく、端部と中央部との間に溝部Ｍを設けたクランク形の輪郭形状である。このような第一張架ローラと第二張架ローラの組み合わせでも実施の形態１と同様の効果が得られる。

＜その他の実施の形態＞
実施の形態１では、二次転写ベルトの幅方向の端部の内側にゴム製のリブを設けて寄り移動を規制した。しかし、リブがない二次転写ベルトを用いて、ステアリングローラの傾動角度を調整することで寄り移動を動的に規制する構成を採用してもよい。

実施の形態１では、各ローラのスラスト長を異ならせることで二次転写ベルトの端部における応力集中が軽減される。このとき、各ローラのアール形状を含めた範囲が一部オーバーラップしていてもよい。

画像形成部で使用されるトナーは、４色に限定されるものではなく、画像形成部の色の並び順も図１の限りではない。

４０ 中間転写ベルト
４３ 二次転写内ローラ
１０１ 二次転写ベルトユニット
１０２ 二次転写ベルト
１０３ 第二張架ローラ
１０４ 二次転写ローラ
１０５ 第一張架ローラ
１０６ 駆動ローラ
１０７ 二次転写ベルトクリーニング装置
１０８ クリーニングブレード
１１０ 加圧バネ

Claims (10)

1. 像担持体と、
   トナー像を前記像担持体に担持させるトナー像形成部と、
   記録材を担持して前記像担持体に当接させる無端状の転写ベルトと、
   前記像担持体に向かって前記転写ベルトを押圧して前記像担持体上のトナー像を前記転写ベルト上の記録材に転写させる転写ローラと、
   前記転写ベルトの回転方向の前記転写ローラの下流で前記転写ベルトを張架し、前記転写ベルトの回転方向に直角な幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが小さい第一張架ローラと、
   前記回転方向の前記第一張架ローラの下流で前記転写ベルトを張架し、前記幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが大きい第二張架ローラと、を備え、
   前記第二張架ローラは、前記第一張架ローラよりも前記幅方向の外側まで前記転写ベルトに接触していることを特徴とする画像形成装置。
2. 駆動源と、
   前記第二張架ローラと前記転写ローラとの間で前記転写ベルトを張架し、前記駆動源に駆動されて前記転写ベルトを回転させる駆動ローラと、を備え、
   前記駆動ローラは、前記第二張架ローラよりも前記幅方向の外側まで前記転写ベルトに接触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。
3. 前記駆動ローラは、前記幅方向の中央部から両端部まで直径が等しいストレート形状の周面を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記転写ベルトは、前記幅方向の両端の内側面にリブを有し、
   前記駆動ローラの前記幅方向の端面が前記リブに接触して、前記転写ベルトの前記幅方向の移動を規制していることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記第一張架ローラは、前記転写ローラよりも前記幅方向の外側まで前記転写ベルトに接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第一張架ローラは、前記幅方向の中央部から前記幅方向の両端部に向かって連続的に直径が減少する正クラウン形状の周面を有し、
   前記第二張架ローラは、前記幅方向の中央部から前記幅方向の両端部に向かって連続的に直径が増加する逆クラウン形状の周面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第一張架ローラの周面及び前記第二張架ローラの周面は金属材料又は樹脂材料であって、
   前記転写ベルトの前記第一張架ローラ及び前記第二張架ローラに接触する周面も樹脂材料又は金属材料であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第二張架ローラは、両端がそれぞればね部材によって前記転写ベルトへ向かって付勢されて前記転写ベルトに張力を付与していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 無端状の転写ベルトと、
   前記転写ベルトを張架し、前記転写ベルトの回転方向に直角な幅方向の中央部から両端部まで直径が等しいストレート形状の転写ローラと、
   前記転写ローラに隣接する位置で前記転写ベルトを張架し、前記幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが小さい第一張架ローラと、
   前記第一張架ローラに隣接する位置で前記転写ベルトを張架し、前記幅方向の中央部を張架する直径よりも前記幅方向の両端部を張架する直径のほうが大きい第二張架ローラと、
   前記第二張架ローラと前記転写ローラの間で前記転写ベルトを張架する駆動ローラと、を備え、
   前記転写ベルトの前記幅方向の長さをＡとし、前記駆動ローラが前記転写ベルトを張架する前記幅方向の長さをＢとし、前記第一張架ローラが前記転写ベルトを張架する前記幅方向の長さをＣとし、前記第二張架ローラが前記転写ベルトを張架する前記幅方向の長さをＤとし、前記転写ローラが前記転写ベルトを張架する前記幅方向の長さをＥとするとき、
   Ａ＞Ｂ＞Ｄ＞Ｃ＞Ｅ
   であることを特徴とする転写ベルトユニット。
10. 前記第一張架ローラと前記第二張架ローラの軸間距離をＬｂとし、前記第二張架ローラと前記駆動ローラの軸間距離をＬｃとするとき、
    Ｌｃ＞Ｌｂ
    であることを特徴とする請求項９に記載の転写ベルトユニット。

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