(57)【要約】【課題】  複数の像担持体を有する画像形成装置で、転写部における長手方向の転写ムラ、および画像劣化を解消し、転写された画像の画質を一定レベル以上に維持する。【解決手段】  中間転写体、又は転写材搬送体が搬送する転写材にトナー像を転写する複数の転写ローラを有する画像形成装置において、  全ての複数の転写ローラが、転写ローラの軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きいことを特徴とする。【選択図】図１
2010175975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する複数の像担持体と、回動可能な中間転写体と、前記複数の像担持体に夫々対向して配置され前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する複数の一次転写ローラと、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写ローラと、を有し、前記複数の一次転写ローラによって前記中間転写体上にトナー像を順次重ね合わせた後に前記二次転写ローラによって転写材に前記中間転写体からトナー像が転写される画像形成装置において、
全ての前記複数の一次転写ローラが、前記一次転写ローラの軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の一次転写ローラのうち、前記中間転写体の回動方向最下流に位置する前記一次転写ローラの軸方向中央部と両端部の外径差が最も大きくな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】
前記複数の一次転写ローラを夫々対向する前記複数の像担持体側に押圧する複数の押圧部材を有し、前記複数の押圧部材のうち、前記中間転写体の回動方向最下流に位置する前記一次転写ローラを押圧する押圧部材の押圧力が最も大きくな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】
前記複数の一次転写ローラが弾性ローラであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー像を担持する複数の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送体と、前記複数の像担持体に夫々対向して配置され前記像担持体から前記転写材搬送体が搬送する転写材にトナー像を転写する複数の転写ローラと、を有し、前記複数の転写ローラによって転写材にトナー像を順次重ね合わせる画像形成装置において、
全ての前記複数の転写ローラが、前記転写ローラの軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の転写ローラのうち、前記転写材搬送体の搬送方向最下流に位置する前記転写ローラの軸方向中央部と両端部の外径差が最も大きくなることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記複数の転写ローラを夫々対向する前記複数の像担持体側に押圧する複数の押圧部材を有し、前記複数の押圧部材のうち、前記転写材搬送体の搬送方向最下流に位置する前記転写ローラを押圧する押圧部材の押圧力が最も大きくな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８】
前記転写ローラが弾性ローラであることを特徴とする請求項５から請求項７の何れか１項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、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置などは、小型化・高機能化・カラー化が進められているが、他方では信頼性の向上・ネットワーク化・環境対応などの要求も高まってきており、それらの要求を満たすべく様々な画像形成装置が提案されてきている。特にカラー化に関しては、様々なカラーアプリケーションが出現してきたことで、将来的に使用頻度が高まっていくと予測されている。さらにオフィス内のネットワーク化も急激に広まっていることで、より高速な出力の可能なカラー画像を形成可能な画像形成装置の出現が要望されてきている。
【０００３】
従来からカラー画像を形成可能な画像形成装置として、中間転写ベルトを使用した画像形成装置が知られている。例えば特許文献１では、カラー画像情報や多色画像情報に基づく複数の成分色画像を順次中間転写ベルトに転写、積層し、中間転写ベルト上に重ね合わせたトナー像を一括して転写材に転写して、カラー画像を得る画像形成装置が提案されている。
【０００４】
中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例の概略を図１に示す。図１の画像形成装置は、中間転写ベルト３１を有する電子写真プロセスの画像形成装置（複写機やレーザビームプリンタ）である。８、１０、３４は中間転写ベルトを張架するための張架ローラである。この画像形成装置では、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラック各色用のプロセスカートリッジ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが独立して配置されている。
【０００５】
各プロセスカートリッジ３２は、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラム２という）を備えている。この感光ドラム２は、トナー像を担持する像担持体であり、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光ドラム２はこの回転過程で、１次帯電器３により所定の極性の電位に一様に帯電処理され、次いで像露光手段４により像露光を受ける。これにより、目的とするカラー画像の第１の色成分像（たとえばイエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像が現像位置において第１の現像器５（イエロー現像器）により現像され、イエロートナー像として可視化される。感光体ドラム２上に形成されたイエロー像は、中間転写ベルト３１を介して感光ドラム２と電圧印加部材が形成する一次転写ニップ部へ進入する。電圧印加部材として一次転写ローラ１４を使用しており、一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１の内面に対して当接離間可能である。
【０００６】
感光ドラム２上に形成されたトナー像が中間転写ベルトに転写される行程がシアン、マゼンダ、ブラックの各プロセスカートリッジでも行われる。その結果、中間転写ベルト上に４色フルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト３１上に転写された４色フルカラー像は、二次転写ローラ３５により転写材Ｓへ一括転写される。その後、転写材に転写された４色フルカラー像は、定着装置１８によって溶融定着されてカラープリント画像が形成される。中間転写ベルト３１上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルト３１の回動方向のカウンター方向に配置される弾性ブレードを有するクリーナ装置３３により清掃される。また、画像形成終了後、一次転写ローラ１４が中間転写ベルト３１から離間され、中間転写ベルト３１の回転が停止する。
【０００７】
上記の中間転写ベルトを用いた画像形成装置は、中間転写ベルトから転写材にトナー像を一括して転写できる。つまり、薄紙から厚紙まで幅の広狭や長さの長短によらず、トナー像を転写してカラー画像を形成することができることからメディアフレキシビリティの点で優れている。
【特許文献１】特開平９−１５２７９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、感光ドラム２から中間転写ベルト３１へトナー像を転写するための一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１を挟んで感光ドラム２と反対側に、中間転写ベルト３１を感光ドラム２に押圧するように付勢されて配設されている。この時、一次転写ローラ１４はローラの軸方向両端部（電圧印加部材の長手方向両端部）の芯金部位を加圧バネにより押圧されている。このため、一次転写ローラ１４による押圧力は、ローラの軸方向中央部よりも加圧バネにより押圧されている軸方向両端部で強くなる傾向がある。これに伴い、中間転写ベルト３１と感光ドラム２との接触領域（ニップ幅）が、中間転写ベルト３１の長手方向中央部よりも長手方向両端部で広くなる。ここでニップ幅は、ローラの軸方向と直交する方向の幅であり、中間転写ベルト３１の長手方向とは、中間転写ベルト３１の回動方向と直交する方向（ローラの軸方向と平行な方向）である。このようにローラの軸方向に沿ってニップ幅にばらつきが生じると、感光ドラム２、一次転写ローラ１４及び中間転写ベルト３１を含んだ合成抵抗値にローラの軸方向で、ばらつきが生じる。具体的には、ニップ幅が大きいローラの軸方向の両端部側の方が、ニップ幅が狭い中央部側よりも合成抵抗値が低くなる。
【０００９】
その結果、一次転写ローラ１４によって感光ドラム２上のトナー像を中間転写ベルト３１に転写する際、均一な転写電界が得られずにローラの軸方向での転写ムラが生じるおそれがある。この問題を解消する一つの方法として、転写電圧を上げて転写電界を強める方法が考えられる。
【００１０】
ところが転写電圧を上げると、合成抵抗値が低いローラの軸方向両端部では転写電圧過多となり、中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像に一次転写ローラ１４から過剰な転写電流が流れ込み、一部のトナーの帯電極性が反転し転写不良を発生させる要因となる。例えば、中間転写ベルト３１の回動方向に対して最上流に位置するプロセスカートリッジ３２ａで形成されるイエロートナー像は、マゼンタ、シアン、ブラックの各プロセスカートリッジ３２と形成する一次転写ニップ部を通過する。その通過する際に、一次転写ローラの軸方向両端部から過剰な転写電流が流れこむと、中間転写ベルト上のイエロートナー像の帯電極性が反転し、イエロートナー像の一部が中間転写ベルト３１から感光ドラム２に転写されてしまう（以下、本現象を再転写と呼ぶ）。
【００１１】
その結果、転写材Ｓに転写されるまでにトナーが減少してしまい、濃度が薄くなるだけでなく、再転写が中間転写ベルト３１の長手方向両端部で顕著に発生するため、濃度の不均一さが発生する。同じようにマゼンタ、シアンの中間転写ベルトに転写されたトナー像も次ステーションの一次転写ニップ部を通過する際に、同様の再転写が発生する。
【００１２】
このように中間転写ベルト３１を用いた複数の一次転写ニップ部を要するカラー画像形成装置では、転写電圧を最適化して良好な転写性能を得るのが困難な場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、トナー像を担持する複数の像担持体と、回動可能な中間転写体と、前記複数の像担持体に夫々対向して配設され前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する複数の一次転写ローラと、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写ローラと、を有し、前記複数の一次転写ローラによって前記中間転写体上にトナー像を順次重ね合わせた後に前記二次転写ローラによって転写材に前記中間転写体からトナー像が転写される画像形成装置において、全ての前記複数の一次転写ローラが、前記一次転写ローラの軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１４】
さらに、その他の本発明は、トナー像を担持する複数の像担持体と、転写材を搬送する転写材搬送体と、前記複数の像担持体に夫々対向して配設され前記像担持体から前記転写材搬送体が搬送する転写材にトナー像を転写する複数の転写ローラと、を有し、前記複数の転写ローラによって転写材にトナー像を順次重ね合わせる画像形成装置において、全ての前記複数の転写ローラが、前記転写ローラの軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、中間転写体に転写されたトナー像が、中間転写体の回動方向下流側の一次転写ニップ部を通過する際に再転写することを抑制し、転写された画像の画質を一定レベル以上に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１７】
（実施例１）
本実施例で用いた電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置は、前記図１の画像形成装置と同じである。本実施例の画像形成装置は、回動可能な中間転写体上に複数色のトナー像を順次重ね合わせた後に、転写材に一括してトナー像を転写する中間転写体を有する画像形成装置である。具体的には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）トナーそれぞれのトナー像を像担持体である感光ドラムに形成し、第一の転写手段により回動可能な中間転写体上に各色のトナー像を転写する。その後、給送部材により搬送された転写材に対し、第二の転写手段により中間転写体上のトナー像を一括して転写材に転写し、最後に定着するカラー画像形成装置である。
【００１８】
本画像形成装置は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ用の感光ドラム２、感光ドラム２にそれぞれのトナーを現像する現像器、感光ドラム２上の残余トナーを除去するクリーニング部を有する４つの独立したプロセスカートリッジ（画像形成ステーション）３２を有する。プロセスカートリッジ３２は、装置本体に対して着脱可能な構成となっている。
【００１９】
そして、これらプロセスカートリッジ（画像形成ステーション）３２で形成したそれぞれ色の異なるトナー像を、中間転写体である中間転写ベルト３１に順次に重ねて転写した後、それを転写材Ｓに一括転写することでフルカラー画像を得る構成となっている。転写材Ｓは、給紙ユニット１５から給紙され、排紙トレイ（不図示）に排出される。感光ドラム２は第１の像担持体であり、中間転写体は第２の像担持体でもある。
【００２０】
感光ドラム２は、繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体であり、予め決められた周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム２は、一次帯電ローラ（帯電手段）３により予め決められた極性・電位（本実施例ではマイナス）に一様に帯電処理されている。そして、画像露光手段（レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群、等によって構成される）４による画像露光を受けることにより、第１〜第４の色トナー像（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【００２１】
次いで、現像器により、感光ドラム２に形成された静電潜像へ現像剤としてのトナーを付着させる、いわゆる現像が行われる。本実施例では、トナーの帯電極性はマイナスである。現像器は、トナーを収容するトナー容器と、トナーを担持し搬送する現像剤担持体としての現像ローラ（現像手段）５からなる。現像ローラ５は、抵抗調整された弾性ゴムで構成されている。現像ローラ５は感光ドラムに対して順方向に回転しながら、感光ドラム２に対して当接されている。現像ローラ５に予め決められた極性の高圧（本実施の形態ではマイナス）を印加することで、各現像器内で同一極性に摩擦帯電された状態で現像ローラ５上に担持されているトナーが、感光ドラム２上の静電潜像に転移することで現像が行われる。
【００２２】
回動可能な中間転写体である中間転写ベルト３１は、各感光ドラム２と接触しながら、感光ドラム２とほぼ同じ周速度をもって、駆動ローラ８の作用で回動駆動されている。また、中間転写ベルト３１は、１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗率を持たせた厚さ６５μｍの無端のフィルム状部材で構成されている。本実施例の中間転写ベルト３１の体積固有抵抗率は、三菱化学製ハイレスタとＵＲＳプローブを用い、温度２３±３℃、湿度５０±２０％環境下で、測定荷重２ｋｇｆ、電圧１００Ｖを１０秒印加して測定する。
【００２３】
中間転写ベルト３１を挟んで、各感光ドラム２の対向に一次転写ローラ（一次転写手段）１４が配置されており、中間転写ベルトに対して当接離間可能である、当接した場合は中間転写ベルトに対して従動回転する。なお、一次転写ローラ１４は、硬度１７〜２３°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、１０６〜１０７Ωに抵抗調整されたスポンジゴムローラである。ここで、一次転写ローラ１４の抵抗値は、φ３０ｍｍのアルミシリンダーに一次転写ローラ１４を１ｋｇｆで押圧した状態で、温度２３±３℃、湿度５０±５％環境下で５０Ｖ印加し、アルミシリンダーに接続された１ｋΩの検知抵抗で測定を行い算出する。
【００２４】
一次転写ローラ１４には、高圧電源回路（不図示）によって、プラス極性の電圧が印加されている。各プロセスカートリッジ３２を通過すると、一次転写ローラ１４に印加した高圧による静電気の作用で、各感光ドラム２から各色のトナー像が中間転写ベルト３１に転写される。なお、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像の転写が行われた後の各感光ドラム２上に残留する一次転写残トナーは、クリーニングブレード６によって除去回収される。
【００２５】
給紙ユニット１５から給紙された転写材Ｓは、予め決められたタイミングにて駆動回転するレジストローラ対１７によって、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５のニップ部に向けて給送される。続いて、高圧電源回路（不図示）によって、プラス極性の電圧が印加されている二次転写ローラ３５による静電気の作用で、中間転写ベルト３１上のトナー像が転写材Ｓに転写される。二次転写ローラ３５は、１０７〜１０９Ωに抵抗調整されたスポンジゴムローラである。二次転写ローラ５５の抵抗値も、一次転写ローラ１４の抵抗値の測定方法と同様に行い、測定条件を変えている。
【００２６】
そして、転写材Ｓは、フルカラートナー像が定着器１８による加熱加圧によって、トナーが転写材Ｓに定着され、機外（画像形成装置本体外部）に排出される。中間転写ベルト３１から転写材Ｓにトナー像の転写が行われた後の中間転写ベルト３１上に残留する二次転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード３３によって除去回収される。
【００２７】
図２（ａ）に、本画像形成装置の中間転写ベルト構成を示す。中間転写ベルト３１は３本の張架ローラ８、１０、３４が配置されている。張架ローラの一つは、駆動ローラ８であり、中間転写ベルト３１を回動させる。駆動ローラ８は金属芯金にシリコンゴムを厚み７５μｍコーティングした構成で、光学検知センサ４０の対向ローラを兼ねている。二次転写ローラ３５の対向に配置された弾性ローラ３４は、二次転写部で中間転写ベルト３１から転写材Ｓへトナー画像を転写するためのニップを形成するための対向ローラと、二次転写残トナーを回収するためのクリーニングブレードの対向ローラを兼ねている。弾性ローラ３４は、金属芯金に厚み２ｍｍのエチレンプロピレンゴム表層をもつ構成で、硬度７４±５°（ＪＩＳ−Ａ）、抵抗値１０５Ω以下である。弾性ローラ３４の抵抗値も、一次転写ローラ１４の抵抗値の測定方法と同様に行い、測定条件を変えている。
【００２８】
張架ローラ１０は金属表面のローラで表面粗さがＲａ＝３．２μｍ以下となっている。張架ローラ１０を用いて中間転写ベルト３１を３軸張架構成とすることで、二次転写部でのニップ形状および転写材Ｓと中間転写ベルト３１の距離関係を適正化でき、異常放電画像やトナーの飛び散りによる画質低下を抑制することができる。一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１に対し当接離間可能で、非画像形成時は中間転写ベルト３１から離間し、感光ドラム２と中間転写ベルト３１も離間される。本画像形成装置は、感光ドラム２、中間転写ベルト３１、一次転写ローラ１４の当接時間を画像形成時等の感光ドラム２から中間転写ベルト３１へトナー像を一次転写する時のみとしている。これにより、感光ドラム２の中間転写ベルト３１との摺擦による表面削れや、一次転写ローラ１４が当接し続けることによる形状変化等の弊害を抑制している。
【００２９】
図２（ｂ）に一次転写ローラ１４のバネ加圧による押圧構成を示す。一次転写ローラ１４の軸方向両端（長手方向両端）の芯金部（ＳＵＭ２５）に、モールド樹脂１６の軸受けを被せて、その上から加圧バネ１５（押圧部材）により一次転写ローラ１４を感光ドラム２側（像担持体側）に押圧する。
【００３０】
このとき、図３（ａ）で示すように一次転写ローラ１４のスポンジ部がストレート形状の場合、一次転写ローラの軸方向中央部の押圧力が両端部に比べて低くなってしまい、一次転写ニップ幅Ｎ１が図３（ｂ）に示すように一次転写ローラの軸方向で不均一になる。
【００３１】
図５（ｂ）に、ローラの軸方向における一次転写ローラ１４の押圧力の測定結果を示す。用いた一次転写ローラ１４は、ＮＢＲとヒドリンを配合したスポンジゴムローラで抵抗１０６Ω、外径１４．０００ｍｍ（芯金径６ｍｍ）、軸方向のスポンジ層長さ２２６ｍｍ、硬度２０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）のストレート形状である。ここでストレート形状とは、一次転写ローラの軸方向に亘って、外径が一定である形状である。軸方向両端の芯金部から加圧バネ１５により、押圧力約４６０ｇｆで押圧される。そうして、長手方向にわたり３箇所に区分けして、端部６０ｍｍ幅、中央部６０ｍｍ幅の各個所での押圧力を測定した結果を図５（ｂ）に示す。押圧力測定には、専用治具を用い、ダミーの感光ドラムに対し、一次転写ローラ１４によって押圧された中間転写ベルト３１が上記ダミー感光ドラムを押圧する力を、長手方向に３分割されたロードセルによって測定している。
【００３２】
図５（ｂ）より、一次転写ローラ１４のスポンジ層がストレート形状の場合、軸方向中央部の押圧力が両端部に比べて、一際小さくなっているのがわかる。このことから、軸方向両端部では中央部に比べて、一次転写ニップＮ１幅が大きくなるため合成抵抗値が低くなり、転写電流が流れやすくなり電流過多となる。
【００３３】
一次転写ニップＮ１幅の一次転写ローラの軸方向における不均一さにより、軸方向中央部では転写電流不足による転写不良が発生し、軸方向両端部では転写電流過多による中間転写ベルト３１上のトナー像が再転写し易くなる。加えて、軸方向に亘って一次転写ニップ幅が異なると、軸方向で転写電界に不均一さが発生する。転写電界が不均一になると、トナーの帯電量や中間転写ベルト３１の帯電状態が不均一となり、異常放電画像の発生や、二次転写ニップ部において転写効率に、一次転写ローラ１４の軸方向で差が発生してしまう。
【００３４】
そこで、一次転写ローラ１４として図４（ａ）に示すような軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きい形状のローラを用いる。以下、軸方向中央部の外径が軸方向両端部の外径よりも大きい形状のローラをクラウン形状のローラとする。クラウン形状のローラは、ローラの中間転写ベルトとの接触面が、ローラの軸方向中央部の方が両端部よりも中間転写ベルト側に突出している形状である。クラウン形状のローラは、図４（ｂ）に示すように軸方向で均一な幅の一次転写ニップ部Ｎ２を得ることが可能となる。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、上記と同じ物性値を有する一次転写ローラ１４のスポンジ層を、ローラの軸方向中央部で幅７６ｍｍにわたり外径が１４．０７５ｍｍとする。さらに、ローラの軸方向両端部から中央側に１０ｍｍ内側の位置での外径が１４．０００ｍｍで、その位置から中央部にかけて徐々に外径が大きくなるクラウン形状として同様に押圧力測定を行った。
【００３６】
図５（ｂ）の結果から、クラウン形状の一次転写ローラは、ストレート形状の一次転写ローラよりも、軸方向に亘ってほぼ均一に中間転写ベルト３１に押圧できているのが確認できた。
【００３７】
次に、クラウン形状の一次転写ローラ１４を用いたときの画像への影響を述べる。
【００３８】
図１記載のカラー画像形成装置を用いて、一次転写時における一次転写ローラ１４形状の影響を調べた。用いた一次転写ローラ１４は、ＮＢＲとヒドリンを配合したスポンジゴムローラで硬度２０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）で、一次転写ローラ１４の軸方向両端の芯金部から加圧バネ１５により押圧力約４６０ｇｆで中間転写ベルト３１に押圧されている。一次転写ローラ１４は、スポンジ部の形状がストレート形状または、クラウン形状とする。ここで、軸方向中央部の外径と、軸方向端部の外径差（以下、クラウン量と呼ぶ）を以下の３つ規定した。５０μｍ（中央部外径１４．０５０ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）、１００μｍ（中央部外径１４．１００ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）、１５０μｍ（中央部外径１４．１５０ｍｍ、）とした。中間転写ベルト３１は、１０８〜１０１２Ω・ｃｍの体積固有抵抗率を持たせた厚さ６５μｍで、ポリイミドを材料とした無端状のベルトを使用した。
【００３９】
まずローラの軸方向における一次転写効率の均一性を評価するために、Ｂｋステーションでプロセススピード６０ｍｍ／ｓｅｃでＢｋ単色画像を一次転写させる。一次転写した際に、転写しきれずに感光ドラム２上に残ったＢｋ転写残トナーをテープ採取し、そのトナーの濃度測定をＧｒｅｔａｇ  Ｍａｃｂｅｔｈ社の反射濃度計（ＴＤ−９０４）を用いて行った。本実施例では、一次転写ローラ１４に印加した電圧は４００Ｖである。
【００４０】
そして、クラウン形状の一次転写ローラ１４とストレート形状の一次転写ローラ１４を比較した。二つの形状違いによる感光ドラム２の軸方向における中央部と端部での転写残トナーの濃度差を比較し、ローラの軸方向における一次転写効率ムラを評価した。結果を図６に示す。
【００４１】
ストレート形状では、中間転写ベルトの長手方向中央部は、両端部よりも転写残トナーが多くなり、転写効率が低いことを示している。（ここで中間転写ベルトの長手方向とは、上記したように、中間転写ベルトの回動方向と直交する方向、または、一次転写ローラの軸方向と平行な方向である。）これは、図３（ｂ）からもわかるように、ローラの軸方向中央部の一次転写ニップＮ１幅が、軸方向両端部の一次転写ニップＮ１幅よりも狭く、合成抵抗値が軸方向両端部に比べて高くなることによる転写電流不足が原因である。
【００４２】
一方、クラウン形状の一次転写ローラ１４の場合、クラウン量５０μｍおよび１００μｍでは、図５に示すように、ローラ軸方向における中間転写ベルト３１の中央部と端部の転写残トナーの濃度差が、ローラ軸方向においてほぼ均一であった。一方、クラウン量１５０μｍでは、中間転写ベルト３１の長手方向端部の方が、転写残トナーが増えている。これは、ローラ軸方向中央部の外径を大きくしすぎて、ローラ軸方向端部の一次転写ニップ幅が狭くなってしまい、ローラ軸方向端部が転写電流不足に陥ったことによるものである。
【００４３】
つまり、一次転写ローラ１４のクラウン量には適正値があり、それは一次転写ローラ１４の硬度や軸方向の長さ、また押圧力等によって決まってくる。以上の結果より、一次転写ローラ１４をクラウン形状とし、適正なクラウン量にすることで、軸方向にわたり均一な転写性を得ることができる。
【００４４】
次に、中間転写ベルト３１の回動方向における上流ステーションで一次転写された中間転写ベルト３１上のトナー像が、下流ステーションの一次転写ニップ部を通過する際に発生する再転写について、一次転写ローラ１４形状の影響を調べた。用いた一次転写ローラ１４は上記転写効率測定に使用した一次転写ローラ１４と同じ物である。まず、Ｃステーション（上流ステーション）でＣ単色画像を中間転写ベルト３１に一次転写する。その後、中間転写ベルト３１の回動方向における下流に位置するＢｋステーション（下流ステーション）の一次転写ニップ部通過時に感光ドラム２上に再転写したＣトナーをテープ採取し、上記と同じく濃度測定を行った。結果を図７に示す。ストレート形状の一次転写ローラでは軸方向両端部の再転写トナー量が多い。即ち、転写ローラの軸方向において、Ｂｋステーションの一次転写ニップ部通過後の中間転写ベルト３１上のトナー量に差が発生し、濃度ムラが顕著になる結果となった。
【００４５】
一方クラウン形状の一次転写ローラでは、ローラの軸方向における再転写トナー量の大きな差はなく濃度が均一になった。このことからも、上流ステーションで一次転写された中間転写ベルト３１上のトナー像に対して、一次転写ローラ１４をクラウン形状とすることで、再転写による軸方向の濃度ムラを抑制でき、均一で良好な画像を得ることが可能となる。
【００４６】
以上の実験結果から、一次転写ローラ１４をクラウン形状とすることで、一次転写時における転写効率のローラの軸方向における不均一性を抑制することが可能になる。さらに、上流ステーションで一次転写された中間転写ベルト３１上のトナー像に対しても、再転写による中間転写ベルトの長手方向の濃度ムラを抑制することができる。本実施例においては、クラウン量５０〜１００μｍとすることで良好な転写性が得られた。
【００４７】
図１に示したような画像形成装置においては、中間転写ベルト３１上に各色トナー画像を順次転写し、カラー画像を形成するため、全ての一次転写ローラをクラウン形状化とすることで、ローラの軸方向に良好な転写性を得ることが可能になる。
【００４８】
なお、図８に、転写材をベルト状の搬送手段で静電的に吸着／搬送しながら、各色の画像形成ユニットまたはカートリッジから順次トナー像を重ねて転写していく転写材搬送体１２を有する画像形成装置を示す。図８記載の画像形成装置においても、図１の画像形成装置と同様に転写ローラ２７Ｙ〜Ｋをクラウン形状とすることで、同様の効果が得られる。
【００４９】
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同様に図１画像形成装置構成を有し、中間転写体構成は図２（ａ）と同様である。中間転写ベルト３１の回動方向に対して、上流側からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋステーションが位置する。上記構成において、実施例１での実験結果から、一次転写ローラ１４のクラウン量を５０〜１００μｍとすることで良好な一次転写性が得られた。
【００５０】
本実施例では、各ステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量αをそれぞれαＹ＝αＭ＝αＣ＝７５μｍ（中央部外径１４．０７５ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）としている。αＢｋ＝１００μｍ（中央部外径１４．１００ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）とし、中間転写ベルトの回動方向最下流に位置するＢｋステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量αＢｋが最大となっている。即ち、複数の一次転写ローラのうち、中間転写ベルト３１の回動方向最下流に位置する一次転写ローラの軸方向中央部と両端部の外径差が最も大きくなっている。
【００５１】
図１記載のカラー画像形成装置では、中間転写ベルト３１上にトナー画像を順次一次転写し、予めカラー画像を形成した上で、二次転写部にて二次転写電圧を印加して転写材Ｓに一括転写する。この二次転写電圧は中間転写ベルト３１上のトナーを転写材Ｓに転写するのに十分な電圧が印加されるが、その値はトナー量によって異なる。つまり、フルカラー画像のようにトナー量が多ければ電圧を大きく、モノクロ画像のようにトナー量が少なければ、電圧は小さくて良い。電圧値が小さすぎると、十分なトナーを転写材Ｓに転写しきれず、逆に大きすぎると、トナー量が少ない場合、異常放電による画像不良や転写不良が発生する。
【００５２】
図９（ａ）に二次転写電圧を変えた場合の単色、２次色画像の画像レベルの評価結果を示す。プロセススピード１８０ｍｍ／ｓｅｃで普通紙（坪量７５ｇ／ｍ２）に単色としてＣ単色画像を、２次色としてＢｌｕｅ２次色画像を転写した際の二次転写電圧に対する画像不良レベルを比較した。レベル３以上が目視評価で問題無きレベルとして評価した。
【００５３】
まず、二次転写電圧が低い領域（＜９００Ｖ）では、Ｃ単色は画像不良が無くレベルが良いが、Ｂｌｕｅ２次色は電圧不足で転写不良が発生した。二次転写電圧が９００Ｖ時では、Ｃ単色とＢｌｕｅ２次色の画像レベルはともに３を超えており、良好な画像が得られる。一方、二次転写電圧が高い領域（＞９００Ｖ）では、Ｂｌｕｅ２次色は十分に紙上にトナーを転写でき、画像レベルは良好である。しかしながら、Ｃ単色は電圧が高すぎて異常放電によりトナーの帯電極性が反転し転写不良を起こし、紙上に転写したトナー量が著しく減少した。
【００５４】
以上の結果から、二次転写における単色画像と２次色画像の画像レベルが両立する領域は、約９００Ｖ付近のみで辛うじて問題無きレベル３を超す程度であった。二次転写電圧の選択幅を増やし、かつ単色、２次色画像のレベルを上げるためには、例えばＣ単色の異常放電による転写不良を抑制してやればよい。
【００５５】
そのためには、２次色画像のうち、上流側のステーションで中間転写ベルト３１に転写されたトナー（Ｂｌｕｅ２次色画像のＣトナー）の帯電量を大きくする方法が考えられる。帯電量を大きくすることで、二次転写電圧が高い場合でも、二次転写ニップ部での異常放電による帯電極性の反転を防ぎ、転写不良を抑えることが可能となる。ここで、帯電量を大きくするとは、帯電量の絶対値を大きくすることである。
【００５６】
そこでＢｋステーションでの一次転写ニップ部の影響を調べるために、一次転写ローラ１４形状および一次転写電圧を変えてＣトナー（上流ステーションで転写されるトナー）の帯電量の変化を測定した。一次転写ローラ１４には、実施例１と同じ、ＮＢＲとヒドリンを配合したスポンジゴムローラで抵抗１０６Ω、外径１４．０００ｍｍ（芯金径６ｍｍ）、転写ローラの軸方向のスポンジ層長さ２２６ｍｍ、硬度２０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）である。さらにクラウン量１００μｍ（中央部外径１４．１００ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）とストレート形状の２種類を用いた。
【００５７】
トナー帯電量の測定には、吸引式帯電量測定法を用い、吸引ポンプでトナーを吸引し、秤でトナー重量を測定し、帯電量はＴｒｅｋ社のＭｏｄｅｌ  ２１０ＨＳ−２Ａを用いてトナー帯電量（μＣ／ｇ）を測定した。結果を図９（ｂ）に示す。Ｂｋステーション（下流ステーション）通過前のＣトナーに対し、通過後は帯電量が増加している。一次転写ローラ１４の形状比較では、ストレート形状よりもクラウン形状の方が、帯電量が増加する傾向にある。これは、軸方向中央部のニップ幅が増えたことで、ニップ中での電荷付与量が増えて、Ｃトナーがよりマイナス電荷を持つようになったため、帯電量が増えたと考えられる。さらに、同じクラウン形状でも一次転写電圧を３００Ｖから５００Ｖに上げることで、さらにＣトナーの帯電量が増えた。これは、一次転写ニップ部近傍で、異常放電が起こらない範囲で、積極的に微小な放電を発生させることで、Ｃトナーにマイナス電荷が付与されて、より帯電量が増したことによる。
【００５８】
このように、中間転写ベルト３１上のトナー像の帯電量をより大きくするためには、下流側のステーションの一次転写ローラをクラウン形状にすることで効果がある。しかしながら、クラウン形状の一次転写ローラは、ニップ幅が大きくなることで、場合によっては、再転写を発生させ易くする。これは、ニップ幅を大きくし過ぎると、上流側のステーションで中間転写ベルト３１上に転写されたトナーが、下流ステーションの一次転写ローラからプラス電荷を授受する幅（時間）が増えるからだと考えられる。
【００５９】
そこで、本実施例では、一次転写ローラ１４をクラウン形状とし、回動方向最下流に位置するステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量を最も大きくさせる。即ち、複数の一次転写ローラのうち、中間転写ベルト３１の回動方向最下流に位置する一次転写ローラの軸方向中央部と両端部の外径差を最も大きくさせる。
【００６０】
この構成により、二次転写直前の中間転写ベルト３１上のトナー帯電量を大きくしつつ、上流側のステーションで中間転写ベルト３１上に転写されたトナーが下流ステーションで再転写をするのを抑制することが可能になる。
【００６１】
Ｂｋステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量を１００μｍ、その他上流側ステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量５０μｍ、一次転写電圧を５００Ｖとして、二次転写電圧を変えながらＣ単色画像レベルを評価した結果が図９（ａ）の点線部である。Ｃトナーの帯電量が増加したことで、異常放電による転写不良を抑制でき、二次転写電圧が高い領域でも良好な画質が得られ、Ｂｌｕｅ２次色との画像レベルが両立する二次転写電圧領域が拡大した。
【００６２】
以上、一次転写ローラ１４をクラウン形状とし、回動方向最下流に位置するステーションの一次転写ローラ１４のクラウン量を最も大きくすることで、回動方向最下流に位置するステーション一次転写ニップ幅を、その他のステーションのニップ幅よりも大きくする。この構成により、一次転写部の画質劣化抑制だけでなく、二次転写部において良好な画質が得られる。
【００６３】
なお、本実施例も、図８記載の画像形成装置において、図１の画像形成装置と同様に転写ローラ２７をクラウン形状とし、搬送方向最下流に位置するステーションの転写ローラ２７Ｋのクラウン量を最も大きくすることで、同様の効果が得られる。
【００６４】
（実施例３）
本実施例では、実施例１と同様に図１の画像形成装置構成を有し、全ての一次転写ローラ１４は図４（ａ）のクラウン形状とする。
【００６５】
また本実施例における中間転写体構成は図２と同様である。中間転写ベルト３１の回動方向に対して、上流側からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋステーションが位置する。各一次転写ローラ１４は全て同じ物性値で、ローラの軸方向両端の芯金部から加圧バネ１５（押圧部材）で中間転写ベルト３１に押圧されている。
【００６６】
なお、本実施例において、各一次転写ローラ１４の押圧力ＦＹ〜ＦＢｋの関係は、中間転写ベルトの回動方向最下流に位置するＢｋステーションの一次転写押圧力ＦＢｋが最大となっている。本実施例の押圧力は感光ドラムに対して中間転写ベルトが押圧する力である。押圧力を決める要因は、一次転写ローラの加圧バネと中間転写ベルトの張力になる。本実施例では、中間転写ベルトの張力が一定であるので、押圧力の主要因は一次転写ローラの加圧バネである。通常、押圧力を大きくすることで、一次転写ローラ１４はより潰れやすくなり、一次転写ニップ幅が広がる。その結果、一次転写ニップ部での合成抵抗値が低くなる。
【００６７】
図１０に一次転写ローラ押圧力違いでの転写効率への影響を調べた結果を示す。一次転写ローラ１４は実施例１と同じ、ＮＢＲとヒドリンを配合したスポンジゴムローラで抵抗１０６Ω、外径１４．０００ｍｍ（芯金径６ｍｍ）、ローラの軸方向のスポンジ層長さ２２６ｍｍ、硬度２０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）である。さらに、クラウン量７５μｍ（中央部外径１４．０７５ｍｍ、両端部外径１４．０００ｍｍ）のローラを用いた。
【００６８】
Ｃステーションの一次転写ローラ押圧力は４６０ｇｆとし、Ｂｋステーションの一次転写ローラ押圧力を３００〜６００ｇｆの間で変えた。プロセススピード６０ｍｍ／ｓｅｃでＢｋステーションの一次転写電圧を変えながら、Ｂｋ単色画像を一次転写した際の感光ドラム２上の転写残Ｂｋトナーと、Ｃ単色画像がＢｋ一次転写ニップ通過時に感光ドラム２上に再転写したＣトナーの濃度測定を行った。
【００６９】
なお、本実施例おいては、Ｇｒｅｔａｇ  Ｍａｃｂｅｔｈ社の反射濃度計（ＴＤ−９０４）での紙上単色ベタ画像の濃度測定値が約１．３で良好な画像となり、そのためには感光ドラム２上の転写残トナーの濃度測定値が０．１０以下であることが条件である。そのため、本実験では、転写残トナー濃度が０．１０以下となる領域を一次転写電圧の適正領域とした。
【００７０】
図１０（ａ）より、押圧力ＦＢｋが４００ｇｆ以上でＢｋ単色画像の一次転写効率の良い領域が低転写電圧側にシフトしていることがわかる。６００ｇｆではさらに低電圧側にシフトしている。これは押圧力を大きくすることで、一次転写ローラ１４のスポンジ部が潰れて長手方向にわたり十分な一次転写ニップ幅が得られたことで、低転写電圧で良好な一次転写効率が得られるようになったからである。
【００７１】
一方、図１０（ｂ）に示すように、Ｃトナーの再転写は、同一一次転写電圧下では、下流ステーションの押圧力ＦＢｋが大きくなるほど、下流ステーションでの再転写トナー量が増える。これは押圧力が大きいほど一次転写ニップが広く、合成抵抗値が低くなるため、転写電流が流れやすくなり、中間転写ベルト上のトナーの帯電極性が反転しやすくなる結果、再転写トナーが増加するためである。つまり押圧力が大きいほど、再転写トナー量を減らすためには、低転写電圧であることが望ましい。
【００７２】
以上の結果から、押圧力を上げることで、一次転写効率の良化領域と上流ステーションからのトナー画像の再転写量が少ない領域とが両立する一次転写電圧は低い側へとシフトする。転写電圧が高いと、一次転写ニップ部近傍で異常放電が発生しやすくなり、トナーの帯電極性が反転し、再転写トナーの増加や異常放電画像の原因となる。例えば、上記実験で用いた図２（ａ）記載の中間転写体構成では、一次転写ローラ１４の押圧力が３００ｇｆ時、一次転写電圧５００〜７００Ｖ時に転写効率と再転写が両立して良好な転写性が得られる。しかしながら、６００〜７００Ｖ時に一次転写ニップ通過後に異常放電画像が発生した。このため、画像劣化の無い均一な画像形成を行う上で一次転写電圧の選択幅はほとんど無く、制御上厳しくなる。これらの問題を解消するためには、いかに低転写電圧で異常放電の起こらない転写電圧領域で良好な転写性を得られるかが重要である。
【００７３】
図１記載の画像形成装置構成では、Ｂｋステーションが最下流に位置するため、上流のトナー像は必ずＢｋステーションの一次転写ニップ部を通過することから、再転写の観点ではＢｋステーションの影響が最も大きくなる。また、Ｂｋステーションは二次転写部に最も近いため、Ｂｋステーションの一次転写ニップ部での異常放電による画像不良やトナーの帯電量ムラは二次転写部での転写性に大きく影響する。つまり、最下流に位置する画像形成ステーション（本実施例ではＢｋステーション）は、上記課題に対して、一次転写ローラ押圧力を大きくして低転写電圧で転写するのが好ましい。
【００７４】
一方、一次転写ローラ１４の押圧力を大きくするほど、中間転写ベルト３１の感光ドラム２への押圧力が大きくなり、中間転写ベルト３１と感光ドラム２の密着力が大きくなることから、中間転写ベルト３１の回転駆動トルクが上昇する。さらに、転写電圧印加時に静電的吸着力で一層密着力が増すため、回転駆動トルクがさらに上昇し、駆動ギアの破損や速度制御時のモータへの負荷が大きくなるといった弊害が発生する。そのため、全ての画像形成ステーションの一次転写ローラ押圧力（ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢｋ）を一律上げるのではなく、上記画像問題への影響が最も大きい最下流に位置するＢｋステーションの一次転写ローラ押圧力を最も大きくしてやれば良い。本実験では、各ステーションにおける一次転写ローラ押圧力は、ＦＹ＝ＦＭ＝ＦＣ＝４００ｇｆ、ＦＢｋ＝６００ｇｆが好ましい。
【００７５】
さらに、上流ステーションの一次転写ローラ押圧力に関しては、ＦＹ≦ＦＭ≦ＦＣ＜ＦＢｋという関係にすることでさらなる画質向上が望まれる。下流側に位置するステーションほど一次転写ニップ部を通過する上流ステーションからのトナー画像が多くなるので、上記Ｂｋステーションでの一次転写効率の実験結果からも、押圧力を上げて異常放電を抑制しつつ低転写電圧で転写を行えるほうが良い。
【００７６】
ＦＹ≦ＦＭ＞ＦＣ＜ＦＢｋのように押圧力の大小関係が異なると、Ｍステーションでは低転写電圧で良好な転写効率が得られる。しかし、Ｃステーションの一次転写電圧がＭステーションに比べて高くなり、一次転写ニップ部通過時に、異常放電による異常放電画像や帯電量ムラが発生しやすくなる。その状態で、さらに下流のＢｋステーションの一次転写ニップ部を通過すると、帯電量ムラが発生した影響で一部のトナーが再転写する等、画像劣化の要因となる。つまり、上流で形成された中間転写ベルト３１上のトナー像をいかに画像劣化を抑制して二次転写部まで搬送させるかが課題である。
【００７７】
そのためにも、一次転写ローラ押圧力の関係をＦＹ≦ＦＭ≦ＦＣ＜ＦＢｋとすることで、各画像形成ステーション自身での異常放電による画像劣化を抑制する。さらに、上流に位置するステーションで形成された中間転写ベルト３１上のトナー画像が一次転写ニップ部を通過する際に発生する異常放電も抑制することができる。
【００７８】
以上の結果から、各ステーションにおける一次転写ローラ押圧力を全て同じ押圧力から、ＦＹ＝３００ｇｆ、ＦＭ＝４００ｇｆ、ＦＣ＝５００ｇｆ、ＦＢｋ＝６００ｇｆとすることで、押圧力の総和を変えることなく、良好な一次転写性が得られる。
【００７９】
以上の結果から、上記のような各画像形成ステーションにおける一次転写ローラ１４の押圧力の大小関係を取ることによって、中間転写ベルト３１を有する画像形成装置において一次転写部での画像劣化を抑制し、良好な画質を得ることができる。
【００８０】
なお、本実施例も、図８記載の画像形成装置において、図１の画像形成装置と同様に一次転写ローラ２７をクラウン形状とし、搬送方向最下流に位置するステーションの一次転写ローラ２７Ｋに対する押圧力を最も大きくすることで、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明における画像形成装置の概略断面の一例を示す図である。
【図２】第１実施例における中間転写体構成の概略断面を示す図である。
【図３】第１実施例におけるストレート形状の一次転写ローラの正面図および中間転写ベルトに対する当接状態を示す図である。
【図４】第１実施例におけるクラウン形状の一次転写ローラの正面図および中間転写ベルトに対する当接状態を示す図である。
【図５】第１実施例における一次転写ローラの押圧力を示す図である。
【図６】第１実施例における一次転写ローラ形状違いによる一次転写への影響を示す図である。
【図７】第１実施例における一次転写ローラ形状違いによる一次転写への影響を示す図である。
【図８】本発明における転写搬送ベルト方式を有する画像形成装置の概略断面の一例を示す図である。
【図９】第２実施例における一次転写ローラ押圧力違いによる一次転写への影響を示す図である。
【図１０】第３実施例における一次転写ローラ押圧力違いによる二次転写への影響を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
２  感光ドラム（像担持体）
３  １次帯電器（１次帯電ローラ）
４  画像露光手段
５  現像ローラ
６  クリーニングブレード
１４  一次転写ローラ
１５  加圧バネ
１６  軸受け
１７  レジストローラ
１８  定着器
２５  芯金部
３１  中間転写ベルト
３２  プロセスカートリッジ
３５  二次転写ローラ
Ｓ  転写材
【図１】
2010175975.tif 000003
【図２】
2010175975.tif 000004
【図３】
2010175975.tif 000005
【図４】
2010175975.tif 000006
【図５】
2010175975.tif 000007
【図６】
2010175975.tif 000008
【図７】
2010175975.tif 000009
【図８】
2010175975.tif 000010
【図９】
2010175975.tif 000011
【図１０】
2010175975.tif 000012