JP2005062553A

JP2005062553A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005062553A
Application number: JP2003293573A
Authority: JP
Inventors: Migaku Fukuhara; 琢福原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】金属ロールを転写ロールに使用しても、良好な画像が得られる低価格の画像形成装置を実現する。
【解決手段】ベルト部材２の裏面に転写部材３として金属ロールを接触配置すると共に、転写部材３とベルト部材２との当接部位を像担持体１とベルト部材２との当接部位より下流側に設置し、像担持体１の半径をＲ、像担持体１とベルト部材２とが当接する部位と転写部材３とベルト部材２とが当接する部位との距離をｄ、像担持体１中心から転写部材３とベルト部材２とが当接する部位への距離から像担持体１の半径Ｒを差し引いた値をＬとしたとき、Ｌ＝√（Ｒ^２＋ｄ^２）−Ｒ≦０．６０（ｍｍ）となる関係を満たすと共に、前記ベルト部材２の平面度が１．５ｍｍ以下であるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、像担持体上の画像を、ベルト部材若しくはベルト部材上の記録材に転写する画像形成装置の改良に関する。

近年では、フルカラー画像の高画質化や各種記録材への対応等の要請から、特に中間転写方式が広く用いられる。
従来、この種の中間転写方式の画像形成装置としては、例えば、一若しくは複数の像担持体としての感光体ドラムに対向して中間転写体としての中間転写ベルトを配設し、中間転写ベルト上に感光体ドラム上のトナー像を順次転写し、中間転写ベルト上に四色のトナー像を形成した後、記録材へ一括転写するものが知られている。

また、この種の画像形成装置において、中間転写ベルトに対し感光体ドラム上のトナー像を転写する転写手段としては、コロナ放電による不具合（放電生成物の発生等）を回避するという観点から、コロトロンなどの非接触転写方式のものより、転写ロール等による接触転写方式のものが主流となっている。
ところで、この種の接触転写方式としては、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触ニップ域での確実な転写を行う目的で、金属ロール上に加圧導電性部材を備えた転写ロールを、感光体ドラムと対向配置させる方式が知られている（例えば特許文献１参照）。
更に、転写効率を改善した方式として、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触ニップ域の下流側に転写ロールを偏在配置させる方式が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開平９−６２１１４号公報（発明の実施の形態の欄、図１）特開平９−１５２７９１号公報（課題を解決するための手段の欄、図１）

しかしながら、特許文献１においては、感光体ドラムと転写ロールとの接触ニップ域を転写域として、転写動作を確実に行わせることが必要であるため、接触ニップ域での転写圧をある程度大きく設定せざるを得ない。
このとき、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触ニップ域では、特に中央部の接触圧が高くなるため、転写ニップ時に感光体ドラム上のトナーの付着力が局所的に強くなり、その結果、感光体ドラム上に形成されたトナー像の一部が中間転写ベルトに転写されない所謂画像の中抜けが生じる問題がある。
また特に、フルカラー画像を形成する方式にあっては、中間転写ベルト上に各色トナー像が順次多重転写されるのに伴って、中間転写ベルト上のトナー層が厚くなることから、画像の中抜け現象が発生する懸念が大きい。
更に、接触ニップ域の上流側のプレニップ域では、中間転写ベルトと感光体ドラムとの電界が形成され、この電界で感光体ドラム上のトナーの飛び散り（ドット乱れ）が発生する。
更にまた、接触ニップ域を広く確保するには、転写ロールとしては弾性状高抵抗樹脂層を付与した構成にせざるを得ないため、転写効率が金属ロールの場合に比べ低く、転写ロール自身も高コストとなる。

これに対し、技術文献２では、転写ニップ域の下流側に転写ロールを偏在配置させる方式のため、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触ニップ域の接触圧を低くでき、しかも、プレニップ域に転写電界を作用させずに転写動作を行うことが可能である。
このため、特許文献１のような方式の不具合（画像の中抜けやトナー像の飛び散り等）は有効に回避できる。
しかしながら、この方式において、転写ロールとして安価な金属ロールを使用し、中間転写ベルトの裏面に非接触若しくは接触配置したところ、記録材の端部近くに高濃度の点状汚れ（高濃度丸点ディフェクト）の発生が見られた。また、この高濃度丸点ディフェクトは、特にハーフトーン画像の場合に目立つものであった。
尚、このような技術的課題は、中間転写方式に限らず、感光体ドラム上に作成されたトナー像を、搬送ベルトを介して記録材に直接転写する方式においても同様に生ずるものである。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、高濃度丸点ディフェクトや中抜け、ドット乱れ等の画像欠陥がなく、転写効率が高く、低コストの転写部位を備えた画像形成装置を提供するものである。

本発明者は、感光体ドラムに対し中間転写ベルトを介して転写ロールを偏位配置した各種モデルを使用して、高濃度丸点ディフェクトの発生要因について検討した結果、以下のような知見を得た。
中間転写ベルトの表面側に着目すると、転写部材（転写ロール）のオフセット量が大きくなると、上述した高濃度丸点ディフェクトが発生することが判明した。
そこで、この原因について検討してみると、オフセット量が大きくなると、感光体ドラムと、中間転写ベルトと転写ロール接触部位との間の距離も大きくなり、この間でギャップ放電が発生してしまい、この放電により、感光体ドラム表面の電位分布が変化し、その状態が回復されないまま現像プロセスを経由することにより発生するものと推定される。
このことからすれば、高濃度丸点ディフェクトを防ぐには、感光体ドラムと、中間転写ベルトと転写ロールとの接触部位間の距離を小さく設定し、この間での放電を抑制するようにすればよいことが把握される。

次に、中間転写ベルトの裏面と転写ロールとの間に着目すると、先ず、特許文献２によれば、中間転写ベルト裏面に対し、転写ロール（金属ロール）を１００μｍ以内に非接触配置すると、ギャップ放電は発生しないとされているが、そもそも１００μｍ以内の距離で転写ロールを中間転写ベルトに対し非接触配置することは非常に困難であり、いずれかの部位で１００μｍより大きなギャップが形成され、この結果、ギャップ放電が発生しているものと考えられる。
このような不具合を解消するには、中間転写ベルト裏面に対し転写ロールを接触配置すればよいようであるが、この場合においても依然として上述した高濃度丸点ディフェクトがみられる。
そこで、転写ロール接触方式について、高濃度丸点ディフェクトの発生原因を検討したところ、中間転写ベルト裏面と転写ロールとが完全には密着しておらず、片側が非接触になっている点が把握された。また、この現象は、中間転写ベルトの移動開始を行った場合やベルトウォーク制御時に、より発生しやすい点も把握された。
これらの発生要因として中間転写ベルトの平面度に着目したところ、平面度が悪い方が高濃度丸点ディフェクトが発生し易いことが判明した。したがって、高濃度丸点ディフェクトを防ぐには、平面度を所定基準以上に設定し、上述した中間転写ベルト裏面と転写ロールとの間での放電を抑制するようにすればよいことが把握される。

すなわち、本発明は、図１に示すように、静電潜像を担持する像担持体１と、この像担持体１に当接して循環搬送せしめられる無端状のベルト部材２と、このベルト部材２上に像担持体１上の画像を転写する転写部材３とを有する画像形成装置において、ベルト部材２の裏面に転写部材３として金属ロールを接触配置すると共に、転写部材３とベルト部材２との当接部位を像担持体１とベルト部材２との当接部位より下流側に設置し、像担持体１の半径をＲ、像担持体１とベルト部材２とが当接する部位と転写部材３とベルト部材２とが当接する部位との距離をｄ、像担持体１中心から転写部材３とベルト部材２とが当接する部位への距離から像担持体１の半径Ｒを差し引いた値をＬとしたとき、Ｌ＝√（Ｒ^２＋ｄ^２）−Ｒ≦０．６０（ｍｍ）となる関係を満たすと共に、前記ベルト部材２の平面度が１．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、像担持体１としては、画像を担持し得るものであれば、感光体、誘電体等適宜選定してよく、その形態についてはドラム状が好ましい。また、ベルト部材２としては、中間転写体及び記録材搬送体を含むものであり、その材質は剛性、弾性は問わないが、金属ベルトは含まない。ここで、ベルト部材２の表面抵抗としては、画像の粒状性を良好に保つ上で９ＬｏｇΩ／□を超えるものが好ましい。
更に、本件は、例えば一つの像担持体１に複数の現像装置を配設した態様であってもよいし、複数の像担持体１に夫々の現像装置を配設する所謂タンデム型の態様であってもよい。また、これらを組み合わせた態様のもの等を含む。
本件での転写部材３は、像担持体１上のトナー像を被転写体に転写するものであり、本態様においては金属ロールが使用される。尚、ここでいう被転写体とは、ベルト部材２又はベルト部材２上の記録材の態様がある。

そして、転写部材３の位置は、放電等の影響を除去する観点から、像担持体１とベルト部材２との当接部位より下流側に配設され、その離間させる距離ｄは、ドット乱れ、中抜け及びリトランスファー等の画像欠陥が発生しない所定の距離に設定されている。
更に、ベルト部材２の平面度は、特に高濃度丸点ディフェクト発生に起因することから、これを１．５ｍｍ以下に抑えることで高濃度丸点ディフェクトを抑止することが可能となる。
更にまた、像担持体１とベルト部材２との接触部位と、転写部材３とベルト部材２との接触部位との距離ｄが、ｄ≧１（ｍｍ）の関係を満たすように設定されることが、上述の画像欠陥を抑止する観点から好ましい。

また、本発明では、画像性、転写性の良好な球形トナーの適用が好ましく、この球形トナーは転写ニップ域での圧力分散が不定形トナーに比べてよいため、中抜け防止効果が更に向上する。

本発明によれば、転写部材として金属ロールを用い、像担持体とベルト部材が接触する位置より下流側にベルト部材と転写部材との接触位置を所定の間隔で設け、更に、所定の平面度以下のベルト部材を使用したので、転写部位での放電が抑制され、高濃度丸点ディフェクトの発生が防止されると共に、低コストで、環境変動や部材劣化を抑え、ドット乱れ、中抜け、リトランスファー等の各種画像欠陥の発生が有効に抑制される高安定な画像形成装置を提供可能となる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０からトナー像を転写させるために前記感光体ドラム１０と対向配置される中間転写ベルト２０とを有する。
本実施の形態において、感光体ドラム１０は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０を帯電する帯電装置１１と、帯電された感光体ドラム１０上に各色成分（本例ではブラック、イエロ、マゼンタ、シアン）の静電潜像を書き込む露光装置１２と、感光体ドラム１０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリ型現像装置１３と感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するクリーニング装置１４とが配設されている。

ここで、帯電装置１１としては、例えば帯電ロールが用いられるが、コロトロン等の帯電器を用いてもよい。
また、露光装置１２は感光体ドラム１０上に光によって像を書き込めるものであればよく、本例では、例えばＬＥＤを用いたプリントヘッドが用いられるが、これに限られるものではなく、ＥＬを用いたプリントヘッドでも、レーザビームをポリゴンミラーでスキャンするスキャナなど適宜選定して差し支えない。
更に、ロータリ型現像装置１３は各色成分トナーが収容された現像器１３１〜１３４を回転可能に搭載したものであり、例えば感光体ドラム１０上で露光によって電位が低下した部分に各色成分トナーを付着させるものであれば適宜選定して差し支えない。
尚、本例では、ロータリ型現像装置１３が用いられているが、４台の現像器を感光体ドラム１０の周囲に配置するようにしてもよい。
更にまた、クリーニング装置１４については、感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するものであれば、クリーニングブラシ方式を採用したもの等適宜選定して差し支えない。
但し、転写率の高いトナーを使用する場合にはクリーニング装置１４を使用しない態様もあり得る。

また、中間転写ベルト２０は、図２に示すように、６つの張架ロール２１〜２６に掛け渡されるものであって、例えば張架ロール２１を駆動ロール、張架ロール２４をテンションロールとして矢印方向に移動するようになっている。尚、本実施の形態では、この中間転写ベルト２０と感光体ドラム１０とは夫々別駆動系で駆動されるようになっている。

そして、中間転写ベルト２０が感光体ドラム１０と接触した位置から所定の距離ｄだけ離れ且つ下流側には、中間転写ベルト２０の裏側から一次転写装置としての金属製の転写ロール２７が接触配置されており、所定の一次転写バイアスが印加されている。
更に、中間転写ベルト２０の張架ロール２６に対向した部位には、二次転写装置としての二次転写ロール２８が張架ロール２６をバックアップロールとして対向配置されており、例えば二次転写ロール２８に所定の二次転写バイアスが印加され、バックアップロールを兼用する張架ロール２６が接地されている。
更にまた、中間転写ベルト２０の張架ロール２１に対向した部位には、中間転写ベルト２０上の残留トナーをクリーニングするベルトクリーニング装置２９が配設されている。
また、用紙などの記録材は、図示外の記録材の位置規制を行うレジストロールを経て、搬送ガイド３０を通って二次転写装置（二次転写ロール２８）に導かれ、その後図示外の定着装置へ搬送されるようになっている。

ここで、本件の特徴点である転写部位の位置関係について、図３（ａ）（ｂ）を基に説明する。尚、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分拡大図である。
同図において、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との接触位置をＡとし、中間転写ベルト２０と転写ロール２７との接触位置の感光体ドラム１０側位置をＢとすると、本実施の形態における感光体ドラム１０、中間転写ベルト２０及び転写ロール２７との間には、感光体ドラム１０の半径をＲ、Ａ位置とＢ位置との距離をｄ、Ｂ位置から感光体ドラム１０中心に向かい且つ感光体ドラム１０表面までの距離をＬとすると、
Ｌ＝√（Ｒ^２＋ｄ^２）−Ｒ≦０．６０（ｍｍ）及びｄ≧１（ｍｍ）となる関係を満たすようにｄやＬが設定されている。

また、本実施の形態での中間転写ベルト２０はポリイミド系樹脂で構成され、その厚みは６０〜９０μｍ、体積抵抗率は８〜１２ＬｏｇΩ・ｃｍ、表面抵抗は１０〜１２ＬｏｇΩ／□に調整された半導電性の樹脂ベルトを使用している。
尚、中間転写ベルト２０の表面抵抗が９ＬｏｇΩ／□以下では、中間転写ベルト２０に転写されたトナーの電荷保持性能が悪いため、二次転写前に画像がばらけ始め、方線（スクリーン）間等にばらけたトナーが存在するようになり、結果として粒状性も悪化する点で好ましくない。
更に、本実施の形態での中間転写ベルト２０のベルト平面度は、１．５ｍｍ以下のものを使用している。
ここで、ベルト平面度は、レーザー変位計等を用い、中間転写ベルト上の所定の箇所数の厚み（具体的には基準面からの高さを測定）を測定し、その最大値と最小値との差で表したものである。

更に、現像に使用するトナーは、形状係数が１３４以下の所謂球形トナー（例えば重合トナー）であり、クリーニング性、転写性、帯電維持性を確保するための外添剤が添加されている。
ここで、トナーの形状係数（ＳＦ：Shape Factor）は、主に顕微鏡画像あるいは電子顕微鏡画像を基に画像解析を行うことで数値化されるもので、次の式で定義される。
ＳＦ＝｛（トナー径の絶対最大長）^２／トナーの投影面積｝×１００π／４

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、図２を基に説明する。
本実施の形態においては、感光体ドラム１０上に各色成分トナー像が順次形成され、これらの色成分トナー像が順次一次転写装置（具体的には転写ロール２７）位置にて中間転写ベルト２０上に一次転写された後、多重化されたトナー像が二次転写装置（具体的には二次転写ロール２８）位置にて、搬送ガイド３０を通って二次転写位置に到達した記録材上に一括転写される。

ここで、本件の特徴点である高濃度丸点ディフェクトについてその発生の挙動を説明する。
図４（ａ）（ｂ）は、感光体ドラム１０と転写ロール２７との間の中間転写ベルト２０の関係を示した模式図であり、図４（ａ）は通常の例、図４（ｂ）はベルト平面度が悪い場合、中間転写ベルト２０の片側で転写ロール２７から離間している状態を示している。
また、図５（ａ）（ｂ）は図４（ａ）（ｂ）を断面的に表したもので、一次転写位置での感光体ドラム１０、中間転写ベルト２０及び転写ロール２７の位置関係（転写ロール２７が感光体ドラム１０に対しオフセット位置に配置）を示している。

図５（ａ）では、中間転写ベルト２０は特にオフセット域で転写ロール２７から離れることもなく、非画像部電位Ｖｈと画像部電位Ｖｉには、露光による正規の電位低下が発生しているため、特に画像欠陥は発生しない。
一方、図５（ｂ）のように中間転写ベルト２０のベルト平面度が悪く、オフセット域で転写ロール２７から離れた場合、この変位量によっては、オフセット域で中間転写ベルト２０と転写ロール２７間で放電を生じる。この放電が感光体ドラム１０表面の感光体ドラム電位に影響し、その電位が大きく低下する場合がある。そして、この電位降下が次の帯電により回復しない時に、露光による通常部位（放電の影響がなかった部位）の電位降下より更に大きく電位が下がるため（図５（ｂ）のΔＶｉ）、トナー濃度差が発生する。尚、場合によっては、非画像部は現像されるレベルまで電位降下することもある。
したがって、画像部でのトナー付着量過多や非画像部へのトナー付着が生じ、特にハーフトーン部で点状汚れとして目立つようになる。

この中間転写ベルト２０と転写ロール２７間の放電が発生するには、どちらかというと、中間転写ベルト２０上に感光体ドラム１０上のトナー像が転写された後（具体的には、図３（ｂ）のＢ位置に近い方）発生するため、画像には特に影響を及ぼさない。
また、本実施の形態では、中間転写ベルト２０と転写ロール２７間で放電が発生する場合を示したが、例えば、中間転写ベルト２０がオフセット域内で、感光体ドラム１０から離れる場合も想定されるが、この場合は、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との間で放電が発生し、高濃度丸点ディフェクトに至ることもある。

ところで、この中間転写ベルト２０が転写ロール２７からの離間を生じる要因は次のように考えられる。
一つは、上述のように、中間転写ベルト２０のベルト平面度が悪い場合の、特に、中間転写ベルト２０の移動開始時やベルトウォーク制御時に、中間転写ベルト２０のベルト端部の一方に力が加わり易く、ベルト平面度の悪さも加わり、中間転写ベルト２０と転写ロール２７間で放電する場合がある。
他の一つは、オフセット量が大きい（オフセット域が広い）場合であり、中間転写ベルト２０のベルト平面度がより忠実に反映される傾向になる。また、この傾向は感光体ドラム１０径が小さいほど顕著になる。
尚、これらは、ベルト端部でより発生しやすいことから、高濃度丸点ディフェクトは中間転写ベルト２０の端部に生じやすい。

本実施の形態では、ベルト平面度を１．５ｍｍ以下に抑え、所定のオフセット量としたので、高濃度丸点ディフェクトの発生は抑止できている。
更に、本実施の形態では、金属製の転写ロール２７は、中間転写ベルト２０との無駄な放電を防止するためにも、表面粗さＲｚが通常５μｍ以下のものを使用することが好ましい。
また、転写ロール２７を所定の位置に配設したため、ドット乱れ、中抜け、リトランスファーを有効に抑止することが可能である。更に、転写ロール２７の上下振動による転写むらも防ぐことが可能となる。
更にまた、形状係数１３４以下の所謂球形トナーを使用することで、中抜けの抑止効果が一層向上する。

◎実施の形態２
図６は、本発明が適用されたタンデム型カラー画像形成装置の実施の形態２を示す説明図である。
同図において、画像形成装置４０は、シートにカラー画像を形成するものであり、装置本体５０の内部には例えば電子写真方式にて各色成分（例えばイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））トナー像が形成される作像モジュール５１を配設し、この作像モジュール５１の下方には多段のシートトレイ６１〜６４を配設したものである。

ここで、本実施の形態で用いられる作像モジュール５１は、各色成分トナー像を形成担持する感光体ドラム５２（具体的には５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ）を並列配置し、各感光体ドラム５２で形成した各色成分トナー像を中間転写ベルト５３に一次転写させ、二次転写装置（例えば二次転写ロール）５５にてシートトレイ６１〜６４から供給される用紙などのシートに中間転写ベルト５３上の各色成分トナー像を二次転写させ、定着装置５６に導くようになっている。

また、本実施の形態において、シートトレイ６１〜６４からの搬送路７０は、装置本体５０の図中左側方から上方に向かい、作像モジュール５１の二次転写部位、定着装置５６を経て排出トレイ（図示せず）側へ向かう主搬送路７１と、この主搬送路７１の出口付近の下方側に略Ｙ字状に設けられ、シートの表裏を反転させて搬送する反転搬送路７２と、この反転搬送路７２の一部に連通接続され、表裏を反転したシートを再び作像モジュール５１前の主搬送路７１に戻す戻し搬送路７３とを備えている。
尚、符号７４は、装置本体５０の図中左側方に開口し、かつ、主搬送路７１の水平部分に連通接続される手差し搬送路である。
ここで、主搬送路７１の二次転写部位の上流側にはシートを位置決めした後に搬送するレジストロール７５が、二次転写部位の下流側には定着装置５６へ搬送する搬送ベルト７６が、各搬送路７１〜７４には適宜数の搬送ロール対７７が設けられている。また、反転搬送路７２にはシートの表裏を反転して搬送する反転機構７８が配設されている。

更に、本件の特徴点である一次転写部位には、実施の形態１と同様に所定のオフセット量が採られている。そのため、感光体ドラム５２と中間転写ベルト５３とが接触する位置から下流側の位置で、中間転写ベルト５３の裏面側には、金属製の転写ロール５４（具体的には５４Ｙ，５４Ｍ，５４Ｃ，５４Ｋ）が配設されている。
また、本実施の形態においても、中間転写ベルト５３は実施の形態１と同様の構成を採っており、ベルト平面度は１．５ｍｍ以下のものを使用している。

本実施の形態における画像形成装置の作動を、図６に基づいて説明する。
同図において、作像モジュール５１によって作像された各色成分トナー像は、中間転写ベルト５３上に順次転写され、中間転写ベルト５３上で多重化される。
一方、例えばシートトレイ６１から主搬送路７１を経由して搬送された記録シートは、レジストロール７５で姿勢を制御された後、二次転写装置５５に到達する。
ここで、中間転写ベルト５３上の多重化されたトナー像が記録シート上に一括転写（二次転写）される。
そして、トナー像が転写された記録シートは、搬送ベルト７６を経て定着装置５６で定着され、図示外の排紙トレイへ排紙される。

本実施の形態においても、実施の形態１同様、金属製の転写ロール５４を所定の位置に配設し、中間転写ベルト５３のベルト平面度を１．５ｍｍ以下としたため、高濃度丸点ディフェクトを始め、ドット乱れ、中抜け、リトランスファー等の画像欠陥を有効に抑止することが可能である。更に、転写ロール５４の上下振動による転写むらも防ぐことが可能となる。
更にまた、形状係数１３４以下の所謂球形トナーを使用することで、中抜けの抑止効果が一層向上する。

◎実施の形態３
図７は、本発明が適用されたタンデム型カラー画像形成装置の実施の形態３を示す説明図である。
同図において、本実施の形態は実施の形態２の画像形成装置と略同様に構成されるが、各色成分（例えばイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））トナー像が形成される画像形成ユニット９０（具体的には９０ａ〜９０ｄ）にて直接、用紙等の記録シート上に画像転写を行う点が実施の形態１と異なり、中間転写ベルトの代わりに、シート搬送ベルト１０１が多数の張架ロール９４〜９９に掛け渡されている。尚、画像形成ユニット９０（９０ａ〜９０ｄ）は例えば感光体ドラム９１（９１ａ〜９１ｄ）を有し、電子写真方式にて感光体ドラム９１上に各色成分トナー像を形成するものである。
また、例えば駆動ロールとしての張架ロール９９とシート搬送ベルト１０１を介して対向する位置には、記録シートをシート搬送ベルト１０１に吸着させるための電荷を印加する吸着ロール１０２が配設され、この吸着ロール１０２の記録シートを搬送するルートの上流側には、記録シートの姿勢制御を行うレジストロール１０３が、また、ブラック用感光体ドラム９１ｄの記録シート搬送ルート下流側には、定着器１０４が配設されている。

本実施の形態における画像形成装置の作動について説明する。
図７において、記録シートはレジストロール１０３で姿勢を制御された後、吸着ロール１０２を介してシート搬送ベルト１０１上に吸着される。そして、画像形成ユニット９０で画像が形成された各色のトナー像は、夫々の転写位置で記録シート上に転写される。
各色のトナー像が転写された記録シートは、定着器１０４によって定着される。

本実施の形態においても、実施の形態１同様、金属製の転写ロール９２（具体的には９２ａ〜９２ｄ）を所定の位置に配設し、シート搬送ベルト１０１のベルト平面度を１．５ｍｍ以下とし、更に形状係数１３４以下の所謂球形トナーを使用したため、ドット乱れ、中抜け、リトランスファーを抑止し、高濃度丸点ディフェクトも抑止することが可能である。
また、転写ロール９２の上下振動による転写むらも防ぐことが可能となる。

本実施例は、図２の画像形成装置の構成を使用して、本件に係るレイアウトと感光体ドラム径との相関を評価したものであり、感光体ドラム径をφ８４、φ３０、φ２０ｍｍの３種とした場合の、ｄ及びＬ（図３（ｂ）参照）を変え、そのときの得られる画質（具体的には高濃度丸点ディフェクト、ドット乱れ及び中抜け）とリトランスファーを評価した。
本実施例では、中間転写ベルトは、ポリイミド樹脂を主成分とする剛性状ベルトで、ポリイミド樹脂中に酸化処理カーボンブラック等の抵抗調整剤を所定量分散することで、抵抗値としては、表面抵抗が１１ＬｏｇΩ／□、体積抵抗率が１０ＬｏｇΩ・ｃｍのものを使用した。尚、表面抵抗が９ＬｏｇΩ／□以下では、中間転写ベルト上に転写されたトナーの電荷保持性が悪くなり、二次転写に達する前に転写像がばらけ始め、結果として粒状性も悪化し使用できない。

また、中間転写ベルトのベルト平面度は１．５ｍｍ以下のものを使用した。
ポリイミド樹脂のベルトの作製方法としては、ポリアミド酸溶液を円筒状金型内面に供給・展開して被膜とし、加熱によりベルトとして保持できるまで硬化させた後、金型からベルトを取り出して金属製シリンダ外面に差し替え、加熱によりイミド転化反応を行う工程を経て、実施される。
ここで、ベルト平面度は、適用する材料、金型形状、金型温度、金属製シリンダでの加熱条件等を制御することによって調整するようになっている。
更に、ベルト張力を３９．２Ｎ（４ｋｇｆ）、転写部での圧力は１２．７Ｎ／ｍ（１３ｇ／ｃｍ）とした。
尚、転写部での圧力は２４．５Ｎ／ｍ（２５ｇ／ｃｍ）までは問題ないが、それ以上になると中間転写ベルトへの負荷が大きくなり画質が低下するため好ましくない。
本実施例で使用したトナーは、平均粒径６．５μｍ、形状係数１１８の所謂球形トナー（例えば重合トナー）であり、クリーニング性、転写性、帯電維持性を確保するための外添剤が添加されている。

本実施例での評価方法は、以下により行った。
高濃度丸点ディフェクトは、ハーフトーン画像（濃度３０％）を形成し、そこでの発生を確認した。評価結果の○印は発生なし、×印は発生あり、とした。
ドット乱れも同様に、ハーフトーン画像（濃度３０％）を形成し、この粒状性を評価した。評価結果の○印は粒状性問題なし、△印は若干発生は見受けられるが許容レベルである、×印は粒状性問題あり、とした。
中抜けは、総合画質チャート（通常、社内で画質評価に使用しているチャート）上の文字画像（例えば８ポイント明朝体文字）、あるいはプロセス方向に延びた縦線（例えば７ポイントライン）等で評価する。評価結果の○印は中抜け発生なし、△印は中抜けが一部見受けられるが許容レベルである、×印は中抜けが顕著に発生し問題あり、とした。
リトランスファーは、ベタ（１００％）パッチの１次色（ＹＭＣＫ：１００％）、２次色（Ｂｌｕｅ，Ｒｅｄ：２００％）、３次色（ＰｒｏｃｅｓｓＢｌａｃｋ：３００％）が並んだチャートを用い、画像形成後、一次転写後且つ二次転写前の中間転写ベルト上に転写像がある状態で機械をハードストップさせ、例えば、画像形成がＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色の順で行われ、Ｃ色一次転写後にハードストップした場合、感光体ドラム上にはＣ色の転写残トナーの残像と共に、中間転写ベルト上に既に形成されたＹ，Ｍ色の一部が転移した量で判断する。評価結果の○印は問題なし、△印は一部発生が見受けられるが許容レベルである、×印は顕著に発生し問題あり、とした。

図８は、本実施例の評価結果を示しているが、高濃度丸点ディフェクトは、感光体ドラム半径Ｒが４２ｍｍではｄ≧８ｍｍ以上、Ｒが１５ｍｍではｄ≧５ｍｍ以上、Ｒが１０ｍｍではｄ≧４ｍｍ以上で発生した。
この発生原因は、転写部位での中間転写ベルトの支持間隔が広がり、中間転写ベルトのベルト平面度に起因する変形により、転写ロールと中間転写ベルト間で放電が生じる。この放電により高濃度丸点ディフェクトが発生したものと判断された。したがって、オフセット量ｄを小さくする方向が高濃度丸点ディフェクトの抑制方向となる。
また、感光体ドラム径とオフセット量により、Ｌの量が変わり、感光体ドラム径が大きくなるほどオフセット量が大きくてもＬの量が小さくなる。本実施例では、Ｌの量が感光体ドラム径に関わらず０．６ｍｍを超えると高濃度丸点ディフェクト発生が見られたため、Ｌの量をこの値以下になるように、感光体ドラム径に応じて転写ロール位置を決める必要がある。

ドット乱れについては、オフセット量ｄが０ｍｍ（転写ロールが感光体ドラム直下に配設された状態）では、転写ロールによる転写電界がプレニップ側にはみ出し、ギャップ転写を起こすため非常に乱れが大きくなる。
オフセット量ｄが０．５ｍｍのときは、若干ドット乱れが見受けられたが、実用上問題はないレベルであった。

中抜け（転写中抜け）については、転写圧力が過大になると発生するが、オフセット量ｄが０ｍｍ及び０．５ｍｍで若干の発生が見受けられたが特に問題となるレベルではなかった。
これは、転写ロールを金属ロールとしたことから、転写部位での圧力が、剛体間での集中圧力となるため発生したもので、球形トナーを用いた本実施例では、トナー変形に伴う付着力上昇が偏在することなく抑えられ、オフセット量ｄを１ｍｍ以上確保することで、中抜けを抑止できることが確認された。

リトランスファーについては、その発生メカニズムが主に転写ニップ中の放電に起因すると考えられ、オフセット量が小さい場合、転写時の転写電界の影響がより強くなり、転写電界の立ち上がりや電界変化に影響を受けやすくなる。これを防ぐには、オフセット量を大きくするか、または、システム抵抗を高くすればよいが、リトランスファーに関しては、例えば感光体ドラムのクリーニング性能を高めることで抑止することが可能となる。
本実施例では、オフセット量ｄが２ｍｍ以下では、リトランスファーの発生が確認されたが、いずれも、特に実用上問題となるレベルではなかった。

以上の結果から、本実施例によれば、Ｌ＝√（Ｒ^２＋ｄ^２）−Ｒ≦０．６０（ｍｍ）、ｄ≧１（ｍｍ）であれば、高濃度丸点ディフェクトを抑制し、高画質かつリトランスファーの発生の少ない転写機構を備えた画像形成装置が実現できることが確認できた。

本実施例は、実施例１のレイアウト条件のうち、感光体ドラムの半径Ｒを１５ｍｍ、オフセット量ｄを４ｍｍとしたとき、中間転写ベルトのベルト平面度と、高濃度丸点ディフェクトとの相関を評価したものである。
ここで、転写バイアスを１４００Ｖとし、評価方法は実施例１に準じて行った。
評価結果は、図９に示すように、ベルト平面度が１．５ｍｍ以下であれば、高濃度丸点ディフェクトの発生は見受けられなかった。

また、ベルト平面度に対する更なる検討を行うため、本実施例以外の条件、例えば、感光体ドラム半径Ｒが１０ｍｍでｄが３ｍｍ、及び、Ｒが４２ｍｍでｄが７ｍｍのときも同様に行った結果、ベルト平面度が１．５ｍｍ以下であれば高濃度丸点ディフェクトの発生が抑止されることを確認した。

本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。（ａ）（ｂ）は実施の形態１での転写部位のレイアウトを示す説明図である。（ａ）（ｂ）はベルト平面度が異なる場合のレイアウトを示す説明図である。（ａ）（ｂ）は高濃度丸点ディフェクトの発生機構を示す転写部位の断面図である。本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２を示す説明図である。本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３を示す説明図である。実施例１の結果を示す説明図である。実施例２の結果を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…ベルト部材，３…転写部材

Claims

静電潜像を担持する像担持体と、この像担持体に当接して循環搬送せしめられる無端状のベルト部材と、このベルト部材上に像担持体上の画像を転写する転写部材とを有する画像形成装置において、
ベルト部材の裏面に転写部材として金属ロールを接触配置すると共に、
転写部材とベルト部材との当接部位を像担持体とベルト部材との当接部位より下流側に設置し、
像担持体の半径をＲ、像担持体とベルト部材とが当接する部位と転写部材とベルト部材とが当接する部位との距離をｄ、像担持体中心から転写部材とベルト部材とが当接する部位への距離から像担持体の半径Ｒを差し引いた値をＬとしたとき、
Ｌ＝√（Ｒ^２＋ｄ^２）−Ｒ≦０．６０（ｍｍ）となる関係を満たすと共に、
前記ベルト部材の平面度が１．５ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
像担持体とベルト部材との当接部位と、転写部材とベルト部材との当接部位との距離ｄが、ｄ≧１（ｍｍ）の関係を満たすように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
使用するトナーは、形状係数１３４以下の球形度の高いトナーであることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
ベルト部材の表面抵抗が９ＬｏｇΩ／□を超えることを特徴とする画像形成装置。