(57)【要約】【課題】画像形成装置において、トナーが多重に形成されたカラー画像を転写するに際して画像面内において均一な画像濃度を実現すると共に、高品位の画像を形成することを目的とする。【解決手段】感光体ドラム１１にトナー像を形成し、一次転写ロール１６によって感光体ドラム１１から中間転写ベルト１５にトナー像を転写して、トナー像を中間転写ベルト１５に中間的に担持し、中間転写ベルト１５に担持されたトナー像を二次転写ロール２２によって記録材に転写するように構成され、感光体ドラム１１から中間転写ベルト１５にトナー像を転写する一次転写ロール１６および／または中間転写ベルト１５から記録材にトナー像を転写する二次転写ロール２２は、シャフトと弾性層とで形成されて、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されている。【選択図】      図１
2004309942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が担持される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像が中間的に担持される中間転写ベルトと、前記像担持体から前記中間転写ベルトに前記トナー像を転写する一次転写ロールとを含み、
前記一次転写ロールは、シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記一次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．４〜２．０倍に形成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記一次転写ロールは、前記弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記一次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、１００〜２００μｍ、好ましくは１２５〜１７５μｍに形成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー像が担持される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像が中間的に担持される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトに担持された前記トナー像を記録材に転写する二次転写ロールとを含み、
前記二次転写ロールは、シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記二次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．４〜２．０倍に形成されたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記二次転写ロールは、前記弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記二次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、１００〜２００μｍ、好ましくは１２５〜１７５μｍに形成されたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナー像が担持される像担持体から当該トナー像を中間的に担持する中間転写ベルトに当該トナー像を転写する転写ロールであって、
シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴とする転写ロール。
【請求項１０】
前記弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とする請求項９記載の転写ロール。
【請求項１１】
トナー像を中間的に担持する中間転写ベルトから記録材に当該トナー像を転写する転写ロールであって、
シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、当該シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴とする転写ロール。
【請求項１２】
前記弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とする請求項１１記載の転写ロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機などの画像形成装置等に係り、より詳しくは、電子写真方式を用いた画像形成装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置は、例えばドラム状に構成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤（トナー）で可視像（トナー像）とした後、このトナー像を転写装置によって記録紙に転写し、これを定着することによって画像形成している。近年、この転写装置としては、転写電界を供給する電源を低電圧電源で構成することができることやオゾンの発生が極めて少ないこと等から、例えば導電剤を配合した発泡ポリウレタンゴムをロール状に形成した転写ロールで構成されたものが実用化されている。
【０００３】
そして、カラー画像を形成する画像形成装置においても転写ロールが用いられ、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニットを互いに並列的に配置し、これらの各画像形成ユニットにて順次形成されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像を、一次転写ロールによって中間転写体である中間転写ベルト上に一旦、多重に転写（一次転写）し、この中間転写ベルトから二次転写ロールによってトナー像を記録紙上に一括して転写（二次転写）を行うことによってフルカラーや白黒（モノクロ）の画像を形成している。
【０００４】
ここで、従来技術として、転写ロールの軸方向中央部付近での感光体ドラムおよび中間転写ベルトとの接触領域のニップ幅Ｗ１に対する、転写ロールの軸方向端部付近での接触領域のニップ幅Ｗ２の比（Ｗ２／Ｗ１）として表されるニップ形状係数を（１±０．３）の範囲内に設定することで、軸方向に沿ったニップ幅のばらつきを許容範囲内に抑えて転写ムラの発生を抑止する技術が存在する（特許文献１参照）。また、一次転写ロールと二次転写ロールとの双方をクラウン形状に形成することによって、トナーの帯電量や中間転写ベルトの帯電状態の不均一化を防いで転写ムラのない画像を形成する技術が存在する（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２１９０３７号公報（第５−６頁、図２）
【特許文献２】
特開平１１−３４４８７７号公報（第４−５頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一次転写ロールや二次転写ロールといった転写ロールでは、一般に金属シャフト上に両端部を残して円筒状のゴム層が形成されて構成され、両端部のシャフト部分を感光体ドラムや中間転写ベルトへ向けて押し当てて、中間転写ベルトを介して一次転写ロールと感光体ドラムとの間や、中間転写ベルトおよび記録紙を介して二次転写ロールとバックアップロールとの間にニップを形成しているが、その際にこれらの転写ロールには両端部だけに押圧力を加えることから弓形状の撓みが生じる。そのため、転写ロールからの押圧力が両端部ほど大きく、中央部ほど小さくなり、ニップ幅が転写ロールの軸方向の両端部で広く、中央部で狭くなる。
【０００７】
ここで、上記した特許文献１および特許文献２に記載された技術のように、転写ロールの軸方向に関してニップ幅が均一に形成されるように構成することで転写電荷を均一に供給すれば、転写ムラの発生を抑えることに関しては所定の効果を得ることはできる。
【０００８】
しかしながら、ニップ幅が転写ロールの軸方向に均一となるように構成しても、ニップ部におけるニップ圧になお不均一が存在する状態、すなわち端部のニップ圧が大きく中央部のニップ圧は小さいという不均一がそのまま存在した状態が生じる場合がある。このような状態においては、ニップ圧が大きい両端部では、一旦中間転写ベルトや記録紙に転写されたトナーがそれぞれ感光体ドラムや中間転写ベルトに逆転写されるというリトランスファー現象が生じ易い。特にこの現象はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーを２つ以上重ねた状態で顕著に現れ、画像面内での濃度ムラの原因となるという問題があった。
これに対して、転写ロールの押圧力を小さくして両端部におけるニップ圧を下げるように設定すると、中央部におけるニップ圧が不足して転写を充分に行うことができない転写不良が生じ易くなり、やはり記録面内で濃度ムラが生じるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、トナーが多重に形成されたカラー画像を転写するに際して画像面内において均一な画像濃度を実現すると共に、高品位の画像を形成することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、像担持体にトナー像を形成し、一次転写ロールによって像担持体から中間転写ベルトにトナー像を転写して、トナー像を中間転写ベルトに中間的に担持するように構成され、像担持体から中間転写ベルトにトナー像を転写する一次転写ロールは、シャフトと弾性層とで形成されて、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴としている。また、一次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．４〜２．０倍に形成されたことを特徴とすることもできる。さらに、一次転写ロールは、弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とすることもできる。さらにまた、一次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、１００〜２００μｍ、好ましくは１２５〜１７５μｍに形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置は、像担持体にトナー像を形成し、像担持体に形成されたトナー像を中間転写ベルトに中間的に担持し、中間転写ベルトに担持されたトナー像を二次転写ロールによって記録材に転写するように構成され、トナー像を中間転写ベルトから記録材に転写する二次転写ロールは、シャフトと弾性層とで形成されて、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴としている。また、二次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．４〜２．０倍に形成されたことを特徴とすることもできる。さらに、二次転写ロールは、弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とすることもできる。さらにまた、二次転写ロールは、中央部と両端部との半径の差が、１００〜２００μｍ、好ましくは１２５〜１７５μｍに形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１２】
また、本発明を転写ロールとして捉え、トナー像が担持される像担持体からトナー像を中間的に担持する中間転写ベルトにトナー像を転写する転写ロールであって、シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴としている。また、弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１３】
さらに、本発明の転写ロールは、トナー像を中間的に担持する中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する転写ロールであって、シャフトと弾性層とで形成され、中央部と両端部との半径の差が、シャフトにおける均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量の１．１〜２．３倍に形成されたことを特徴としている。また、弾性層の硬度が２５〜４０°（アスカーＣ）に形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明について詳細に説明する。図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。図１に示す画像形成装置は、所謂タンデム型、所謂中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式にて各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）、各画像形成ユニット１にて形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着器６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。
【００１５】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１が帯電される帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像が書込まれるレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１は、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。
【００１６】
中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が１０６〜１０１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０．１ｍｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を循環駆動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。
【００１７】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された外径が８ｍｍ、長さ３８２ｍｍの円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍで、外径が２８ｍｍ、長さ３２８ｍｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
【００１８】
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が１０７〜１０１０Ω／□でロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ：高分子計器社製、以下同様。）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。
【００１９】
一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された外径が８ｍｍ、長さ３８２ｍｍの円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍで、外径が２８ｍｍ、長さ３２８ｍｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成されて、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。
【００２０】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配置され、また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）は画像形成を開始するように構成されている。
【００２１】
さらに、本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２によって二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着器６０へと搬送する搬送ベルト５５を備えている。
【００２２】
一方、定着器６０は、定着ロール６０ａと加圧ロール６０ｂとが互いに圧接されながら図示しない支持機構により回転自在に支持され、図示しない駆動装置によって図中の矢印方向に所定の速度で回転する。また、定着ロール６０ａと加圧ロール６０ｂとはアルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成された円筒状の芯金上に、弾性材料で構成される弾性体層と、耐熱性に優れた弾性材料で構成される表面層とを積層して構成されたロールである。さらに、定着ロール６０ａの内部には、加熱源としてのハロゲンヒータが配設されている。
そして、定着ロール６０ａの表面には、定着ロール６０ａの表面温度を計測する図示しない温度センサが配設され、この温度センサの計測信号により、図示しない温度制御部でハロゲンヒータが制御されて、定着ロール６０ａの表面温度が所定の温度（例えば１６０℃）に維持される。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００２４】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。
【００２５】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０にて、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６にて中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
【００２６】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００２７】
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６にトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０にて、用紙Ｐに静電転写される。
【００２８】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着器６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着器６０まで搬送する。定着器６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００２９】
次に、一次転写ロール１６および二次転写ロール２２の硬度について説明する。上述したように一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、また二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置されている。そのため、一次転写ロール１６および二次転写ロール２２はそれぞれ感光体ドラム１１やバックアップロール２５に対して安定して圧接される必要があるが、ロール硬度が高い場合には、ロールが設置された際の偏心や製造時におけるロール径の僅かなバラツキが、ロールの１回転毎のピッチでの濃度ムラとして画質に影響を与え易くなる。特に、ロール硬度が高いとニップ幅が小さく線状に形成されるため、ニップ圧の集中が起こって、文字部分における中抜け現象も発生し易くなる。そこで、実験を行った結果、図２に示したように、画像のロールピッチの濃度ムラおよび文字部分における中抜け現象を抑制するためには、ロール硬度は４０°（アスカーＣ）以下が適していることを見出した。
【００３０】
一方、ロール硬度が低い場合には、ロールのニップ幅が広がり、以下に述べるような現象が発生する。ここで図３は、一例として一次転写部１０における中間転写ベルト１５を介した感光体ドラム１１と一次転写ロール１６との当接状態を説明する図である。図３（ａ）に示したように、ロール硬度が低いとニップ幅が広くなるために、中間転写ベルト１５は感光体ドラム１１に接触する位置よりも手前で一次転写ロール１６に接触する。これによって、一次転写部１０の手前の感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが密着していない領域で転写電界が作用し、画像周辺にトナー像が飛び散って画像のにじみとして観察されるブラー現象が生じ易くなる。
【００３１】
このブラー現象を防ぐため、図３（ｂ）に示したように、一次転写ロール１６の接触位置を下流側へ移動させて配置すると、感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５との接触領域の下流側でも一次転写ロール１６と中間転写ベルト１５とが接触を続けることとなり、感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５との間でギャップ放電が生じる。その結果、中間転写ベルト１５が高電圧に帯電され、中間転写ベルト１５が搬送される間に、中間転写ベルト１５の周辺に配置されている装置内の部材に対するリーク放電が発生し、中間転写ベルト１５上に担持されたトナー像に乱れが生じることとなる。
【００３２】
そこで、図３（ｃ）に示したように、中間転写ベルト１５が感光体ドラム１１に接触した後一次転写ロール１６に接触し、かつ感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５との接触領域の下流側においては一次転写ロール１６と中間転写ベルト１５とが接触しないように構成する必要があるが、実験を行った結果、図２に示したように、一次転写ロール１６のロール硬度として２５°（アスカーＣ）以上に構成することで、一次転写ロール１６の接触位置として充分な公差を確保できることを見出した。
以上により、図２に示したように、一次転写ロール１６のロール硬度としては、２５°〜４０°（アスカーＣ）の範囲に設定することが適切である。
【００３３】
なお、一次転写部１０における中間転写ベルト１５を介した感光体ドラム１１と一次転写ロール１６との当接を例として一次転写ロール１６のロール硬度の最適値について説明したが、二次転写部２０における中間転写ベルト１５を介したバックアップロール２５と二次転写ロール２２との当接についても同様であり、二次転写ロール２２のロール硬度としては、２５°〜４０°（アスカーＣ）の範囲に設定することが適切である。
【００３４】
次に、一次転写ロール１６或いは二次転写ロール２２における両端部と中央部におけるニップ圧の差に起因する画像面内の濃度ムラについて説明する。
一例として、中間転写ベルト１５上に赤色画像を形成する場合を取り上げて説明する。赤色画像は、中間転写ベルト１５上において画像形成ユニット１Ｙによるイエロー（Ｙ）、さらに画像形成ユニット１Ｍによるマゼンタ（Ｍ）の順にトナー像が一次転写されて作成される。すなわち、赤色画像はイエロートナーの上にマゼンタトナーが積層されて形成されている。イエロートナーとマゼンタトナーとは共にマイナスに帯電されているため、マゼンタトナーはイエロートナーから反発力を受けて不安定な状態にある。そのために、一次転写ロール１６によるニップ圧が高く設定されている場合には、画像形成ユニット１Ｍの下流側に位置するシアン（Ｃ）トナー像を形成する画像形成ユニット１Ｃと、黒（Ｋ）トナー像を形成する画像形成ユニット１Ｋとにおいて、専らマゼンタトナーが中間転写ベルト１５上から感光体ドラム１１へと逆転写するリトランスファー現象が発生する。
【００３５】
このように、リトランスファー現象は一次転写ロール１６によるニップ圧が高い場合に生じるが、一次転写ロール１６は設計上両端部から感光体ドラム１１に向けて押圧されることから、一次転写ロール１６によるニップ圧は両端部で高くて中央部で低くなる。そのため、トナーのリトランスファーは両端部で生じ易く、中央部では生じ難くなり、画像面内において一次転写ロール１６の軸方向に濃度ムラが発生する。すなわち、ニップ圧は両端部において高いために、赤色画像を例にとれば、両端部ほどマゼンタトナーがリトランスファーされて減少し、殆どリトランスファーされない中央部との間で、イエロートナーとのバランスに異なりが生じて、画像面内で濃度ムラが生じることとなる。
【００３６】
ところで、一次転写ロール１６によるニップ圧が両端部で高くて中央部で低いのは、一次転写ロール１６のシャフトが両端部からの押圧力によって撓みを生じるからである。ここで、一次転写ロール１６の撓みを求めることとする。シャフト全体には均一な荷重が付加されたと仮定すると、一次転写ロール１６の中央部の撓み（最大撓み量：δＭＡＸ）は以下の式（均一荷重分布の撓みの式）で表すことができる。
δＭＡＸ＝｛５・ｗ・Ｌ４｝／｛３８４・Ｅ・Ｉ｝
ｗ＝単位長さ当たりの荷重＝０．０１３ｋｇｆ／ｃｍ
Ｌ＝荷重印加長（シャフト長）＝３８．２ｃｍ
Ｅ＝縦弾性係数（鉄）＝２．１×１０６ｋｇ／ｃｍ２
Ｉ＝円柱の断面二次モーメント＝１／４πＲ４
すなわち、直径８ｍｍ、長さ３８２ｍｍのＳＵＳ製のシャフトにおいては、δＭＡＸ＝８６μｍとなり、一次転写ロール１６のシャフトにおいては中央部が８６μｍだけ撓むこととなる。
【００３７】
この一次転写ロール１６のシャフトの撓みを補うとすると、一次転写ロール１６の外径に換算して中央部が両端部よりも１７２μｍ（半径としては８６μｍ）だけ大きく構成すればよいこととなる。ところが、実験によると、中央部の外径を両端部よりも１７２μｍだけ大きく構成したとしても、リトランスファーの改善は充分でないという知見が得られた。これは、前述したように一次転写ロール１６の硬度を２５°〜４０°（アスカーＣ）という比較的低硬度の範囲に設定したことにより、シャフトに印加された力の一部が弾性層の変形で吸収されてしまい、印加された力の全てが転写ニップ部にニップ圧として伝達されていないためと考えられる。
そのため、転写ニップ部においてニップ圧を軸方向に均一に設定するためには、中央部と両端部との外径差を、上記した均一荷重分布の撓みの式で得られる理論値（最大撓み量：δＭＡＸ）の２倍よりも大きく構成することが必要となる。
【００３８】
ここで、一次転写ロール１６の中央部と両端部との外径の差と、リトランスファー量とを比較した。一次転写ロール１６としては、シャフトを直径８ｍｍ、長さ３８２ｍｍのＳＵＳで形成し、このシャフトに長さ３２８ｍｍの弾性層を形成したものを用いた。また、弾性層の硬度は３０°（アスカーＣ）、体積抵抗率は１０７．５〜１０８．５Ωｃｍに構成した。また、一次転写ロール１６の中央部の外径を２８ｍｍとし、両端部の外径を中央部よりもそれぞれ１００、２００、２５０、３００、３５０、４００μｍだけ細く形成したもので比較を行った。
【００３９】
また、リトランスファー量の測定は、まず画像形成ユニット１Ｍによりマゼンタ単色で画像を形成し、中間転写ベルト１５に一次転写させて、二次転写部２０を通過し、定着後の画像濃度を測定する。この場合には、マゼンタトナー像は、画像形成ユニット１Ｃおよび画像形成ユニット１Ｋを通過するが、単色トナー像では下層に別のトナー層が存在しないために、下層トナー層との間に静電反発力が働かないためにリトランスファーは発生し難く、ここではリトランスファーは無いと仮定してよい。
次に、イエロートナーとマゼンタトナーとを積層させて赤色画像を形成し、画像形成ユニット１Ｃおよび画像形成ユニット１Ｋを通過させて、二次転写部２０を通過し、定着後のマゼンタ成分の画像濃度を測定する。
その結果の一例を図４に示すが、マゼンタ単色での画像濃度と、赤色画像におけるマゼンタ成分の画像濃度との画像濃度差によってリトランスファー量を把握することができる。なお、画像濃度の測定に際しては、飽和画像濃度を１００％とした場合の６０％の画像濃度で作成されたサンプル画像を用いた。
【００４０】
図５は、一次転写ロール１６の両端部の外径を中央部よりもそれぞれ１００、２００、２５０、３００、３５０、４００μｍだけ細く形成したものに対して、上記した方法でリトランスファー量の比較を行った結果を示した図である。図５においては、赤色画像と青色画像とを形成した場合を示している。なお、青色画像では、シアン単色での画像濃度と青色画像におけるシアン成分の画像濃度とを測定し、これらの測定値における画像濃度差がリトランスファー量として把握できる。
ところで、色空間（Ｌａｂ色空間）での距離として表される色差ΔＥは、一般にΔＥ＝１．５〜３．０が通常人間が感知し得る程度の色差であり、ΔＥ＞３．０では色差が目立つ範囲と位置づけられている。したがって、ΔＥ≦３．０が達成できれば、リトランスファーが発生しても、人間の目にとって目立たない色差であるといえる。実験によれば、図５においてΔＥ≦３．０に相当するリトランスファー量は画像濃度差が０．０７以下の領域であることが見出されている。したがって、赤色画像および青色画像の双方において、画像濃度差が０．０７以下の領域、特に測定誤差を考慮して安全値を取れば０．０６以下の領域であれば人間の目にとって目立たない色差の範囲内に画像濃度の均一化を図ることができる。
【００４１】
図５に示すように、赤色画像および青色画像の双方において、画像濃度差が０．０７以下の領域を実現できるのは、一次転写ロール１６の中央部と両端部との外径の差が２００〜４００μｍ（半径差で１００〜２００μｍ）の範囲である。したがって、上記した均一荷重分布の撓みの式から想定されるロール外径換算の最大撓み量１７２μｍを基準値として、一次転写ロール１６の中央部と両端部との外径の差を、２００μｍ（基準値の１．１６倍）から４００μｍ（基準値の２．３２倍）、すなわち、半径で表現すれば、均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量に対して、１．１〜２．３倍の半径差をもって一次転写ロール１６を形成すれば、一次転写ロール１６の中央部と両端部とにおけるニップ圧を、人間の目にとって目立たない色差の範囲内の画像濃度となる程度に均一に設定することができることとなる。
【００４２】
特に、画像濃度差が０．０６以下の領域を実現できるのは、図５より一次転写ロール１６の中央部と両端部との外径の差が２５０〜３５０μｍ（半径差で１２５〜１７５μｍ）の範囲である。したがって、一次転写ロール１６の中央部と両端部との外径の差を、２５０μｍ（基準値の１．４５倍）から３５０μｍ（基準値の２．０３倍）、すなわち、半径で表現すれば、均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量に対して、１．４〜２．０倍の半径差をもって一次転写ロール１６を形成すれば、一次転写ロール１６の中央部と両端部とにおけるニップ圧を、安定して均一に設定することができることとなる。
【００４３】
これを一次転写ロール１６の半径で表せば、一次転写ロール１６の中央部の半径Ｒ１、両端部の半径Ｒ２とすると、
δＭＡＸ×１．１≦Ｒ１−Ｒ２≦δＭＡＸ×２．３
好ましくは、δＭＡＸ×１．４≦Ｒ１−Ｒ２≦δＭＡＸ×２．０
δＭＡＸ：均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量
を満たすように、中央部の半径Ｒ１、両端部の半径Ｒ２を設定することによって、人間の目にとって目立たない色差の範囲内の画像濃度となる程度にニップ圧を均一に設定することができる。
【００４４】
なお、一次転写ロール１６の軸方向断面形状としては、中央部を最大外径とし、両端部を最小外径とする形状であれば、中央部を頂点とした山型形状や、軸方向におけるリトランスファー量の分布に対応させた中央部を頂点とした曲線形状等を用いることが可能である。
また、本実施の形態では、一次転写ロール１６を例にとって説明したが、二次転写ロール２２においても状況は同様であり、中央部と両端部との半径差として、均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量に対して、１．１〜２．３倍、好ましくは１．４〜２．０倍の半径差をもって二次転写ロール２２を形成することによって、人間の目にとって目立たない色差の範囲内の画像濃度となる程度にニップ圧を均一に設定することができる。
【００４５】
このように、本実施の形態では、一次転写ロール１６並びに二次転写ロール２２に関して、中央部と両端部との半径差を、均一荷重分布の撓みの式から算出される最大撓み量に対して、１．１〜２．３倍、好ましくは１．４〜２．０倍の半径差をもって形成することによって、両端部におけるリトランスファーが低減されて、人間の目にとって目立たない色差の範囲内の画像濃度となる程度にニップ圧を均一に設定することができるので、画像面内において略均一な画像濃度を得ることができる。
また、一次転写ロール１６並びに二次転写ロール２２のロール硬度としては、２５°〜４０°（アスカーＣ）の範囲に設定することで、文字部分における中抜け現象やブラー現象、さらに放電によるトナー像の乱れ等の画像不良を抑制することができるので、高品位な画像を形成することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナーが多重に形成されたカラー画像を転写するに際して画像面内において均一な画像濃度を実現すると共に、高品位の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置を示した図である。
【図２】一次転写ロールおよび二次転写ロールの硬度と画質との関係を説明する図である。
【図３】一次転写部における感光体ドラムと一次転写ロールとの当接状態を説明する図である。
【図４】マゼンタ単色での画像濃度と赤色画像におけるマゼンタ成分の画像濃度とを示した図である。
【図５】一次転写ロールの中央部と両端部の外径差とリトランスファー量との関係を示した図である。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ…画像形成ユニット、１０…一次転写部、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、２２…二次転写ロール、２５…バックアップロール、４０…制御部、６０…定着器
【図１】
2004309942.tif 000003
【図２】
2004309942.tif 000004
【図３】
2004309942.tif 000005
【図４】
2004309942.tif 000006
【図５】
2004309942.tif 000007