JP2006126428A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潜像担持体と中間転写ベルトとの間の摩擦力の変動によるバンディングが生じるのを防止して良好なトナー像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 駆動ローラ２２ｂから帯電ローラ２２ａに対して付与される外力は帯電ローラ２２ａの表面を変形させることに費やされて位置Ｐapと位置cgとの間で圧縮内部応力Ｆを発生させる。一方、当接部（１次転写位置ＴＲ1）におけるトナー量が変化して該当接部での摩擦力が急激に変化すると、潜像担持体２０の周速Ｖ20とともに帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aが変動しようとするが、帯電ローラ２２ａの表面（弾性ゴム）に保持されている圧縮内部応力Ｆが解放され、帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aを安定状態に戻す方向に作用する。したがって、潜像担持体２０および帯電ローラ２２ａの周速変動を抑えることができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、潜像担持体の帯電、潜像担持体への潜像の形成、該潜像のトナー現像、および該トナー現像により形成されるトナー像の中間転写ベルトへの転写を行って印字処理を実行する画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真法等により画像形成を行う画像形成装置では、感光体などの潜像担持体の表面がブラシローラなどの帯電部材によって一様帯電された後、この潜像担持体の表面に光ビームを照射することで静電潜像が形成される（例えば特許文献１参照）。そして、この潜像担持体上の静電潜像は現像ユニットの現像ローラに担持されたトナーにより現像され、トナー像が形成される。また、このトナー像は中間転写ベルトに１次転写された後、該１次転写トナー像が複写紙、転写紙などのシート状の記録材に２次転写される。さらに、記録材に転写されたトナー像は定着ユニットにより定着されて、この記録材に画像が形成される。

特開２００４−１０９６１７号公報（図１）

ところで、静電潜像の形成は潜像担持体を回転させた状態で行うため、潜像担持体の回転が不安定となり、潜像担持体の周速に変動が生じると、バンディングが発生して潜像担持体の回転方向、いわゆる副走査方向にスジが現れてしまうことがある。この要因のひとつとして、潜像担持体と中間転写ベルトとの当接部（１次転写領域）におけるトナーの有無を挙げることができる。つまり、その当接部における両者の摩擦力は該当接部でのトナーの有無によって変化し、潜像担持体の周速が変動してしまうことがあった。このようにして生じた周速変動によってバンディングが発生することがあった。特に、転写媒体として中間転写ベルトを用いた装置では、１次転写特性を向上させるために、中間転写ベルトの周速を潜像担持体の周速よりも速くなるように設定することが多く、このような周速差を設けた装置では、上記現象によるバンディング問題が顕著なものとなる。より具体的には、次のように考察することができる。一般的に、潜像担持体と中間転写ベルトとの当接部では両者の間に摩擦力と静電吸着力が働いている。そして、これらの力によって潜像担持体は中間転写ベルトに引っ張られるようにして駆動している。しかしながら、当接部（１次転写領域）にトナーが局所的に存在すると、該当接部での摩擦力が急激に変化し、その結果、中間転写ベルトが潜像担持体を引っ張る力が変化して潜像担持体の周速が瞬間的に変動する。その変動タイミングが潜像形成タイミングと一致すると、バンディングが発生してしまう。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、潜像担持体と中間転写ベルトとの間の摩擦力の変動によりバンディングが生じるのを防止して良好なトナー像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

この発明は、所定の周速で回転する潜像担持体と、所定の帯電位置で潜像担持体の表面に当接して従動回転する帯電ローラを有するとともに該帯電ローラにより潜像担持体の表面を帯電させる帯電ローラを有する帯電部と、帯電ローラにより帯電された潜像担持体の表面に潜像を形成する像書込部と、潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、中間転写ベルトを潜像担持体の周速よりも速い周速で回転するとともに潜像担持体に当接させつつトナー像を中間転写ベルトに転写する転写部とを備えた画像形成装置であって、上記目的を達成するため、帯電ローラの表面が弾性ゴムで構成されるとともに、帯電部は、帯電ローラの従動回転方向における帯電位置の上流側で、従動回転方向に沿った外力を帯電ローラの表面に付与する外力付与機構をさらに備えたことを特徴としている。

このように構成された発明では、帯電ローラの表面が弾性ゴムで構成されるとともに、該帯電ローラ表面のうち帯電ローラの従動回転方向における帯電位置の上流側で、従動回転方向に沿った外力が外力付与機構により付与されている。このため、帯電ローラの表面領域では帯電位置の上流側で圧縮内部応力が発生しており、この圧縮内部応力が潜像担持体と中間転写ベルトとの当接部での摩擦力の変化による潜像担持体の周速変動を緩和する。より具体的に説明すると、以下のような機構によって周速変動の緩和が実行される。例えばトナー像を連続的に形成している場合には、該当接部での摩擦力の変化は少なく潜像担持体の周速は安定しており、帯電ローラの周速も潜像担持体の周速と一致して安定的に回転している。また、このとき、外力付与機構から従動回転している帯電ローラに対して外力が付与されるが、その外力は弾性ゴムを変形させることに費やされ、圧縮内部応力として帯電ローラの表面に存在することとなる。つまり、帯電ローラは、帯電位置の上流側で帯電ローラ表面に圧縮内部応力を存在させたまま潜像担持体に対して従動回転しながら、潜像担持体の帯電を実行する。ここで、当接部におけるトナー量が変化して該当接部での摩擦力が急激に変化すると、潜像担持体とともに帯電ローラの周速が変動しようとするが、それに対応して帯電ローラ表面に保持されている圧縮内部応力が解放されて帯電ローラの周速を安定状態に戻す方向に作用する。したがって、帯電ローラの周速変動が抑えられ、潜像担持体の周速変動も抑制される。その結果、周速変動に起因するバンディングの発生が防止されて良好なトナー像を形成することができる。

ここで、外力付与機構とし、例えば駆動ローラを用いることができる。すなわち、駆動ローラを潜像担持体の周速よりも速い周速で潜像担持体の回転方向と同一の方向に回転しながら帯電ローラの表面に当接させることで帯電ローラの表面に対して従動回転方向に沿った外力を付与することができる。

また、駆動ローラの周速が中間転写ベルトの周速よりも速くなるように構成してもよい。これにより、帯電ローラの周速に対する駆動ローラの周速比が、潜像担持体の周速に対する中間転写ベルトの周速比よりも大きくなり、帯電ローラの表面に付与する外力を高めることができる。

また、本発明の適用対象として、潜像担持体の回転方向において帯電位置を行う位置から転写動作を行う位置までの範囲内で、転写後に潜像担持体に残留するトナーを回収するクリーナレスシステムを用いた装置に適用することができる。このクリーナレスシステムでは、潜像担持体上の残留トナーをクリーニング除去する専用のクリーナを設けていないため、外力付与機構により発生した圧縮内部応力が帯電ローラの表面から解放される際、その圧縮内部応力がクリーナに減じられることなく、潜像担持体の周速変動を抑制するために直接的に作用する。そのため、周速変動を抑える作用効果が大きくなる。

また、潜像担持体の回転方向において転写動作を行う位置の下流側で潜像担持体の表面に対して離当接自在に設けられ、潜像担持体の表面に当接することで潜像担持体の表面をクリーニングするクリーナを備えた装置であったとしても、像書込部による潜像形成中においてはクリーナが潜像担持体の表面から離間されている装置では、上記したクリーナレスシステムと同様に、たとえ潜像形成中に当接部におけるトナー量が変化して該当接部での摩擦力が急激に変化したとしても、帯電ローラの表面から解放された圧縮内部応力がクリーナにより減じられることなく、直接的に潜像担持体に作用して周速変動を抑えることができる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。さらに、図３は、各画像形成ステーションの概略構成を示す模式図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印字処理、およびブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印字処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）がメインコントローラ５１に与えられると、このメインコントローラ５１からの指令に応じてエンジンコントローラ５２がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート（記録材）Ｓに画像形成指令に対応する画像を形成する。

図１において、本実施形態の画像形成装置１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の前面（同図の右手側面）に開閉自在に装着された第１の開閉部材３と、ハウジング本体２の上面に開閉自在に装着された第２の開閉部材（排紙トレイを兼用している）４とを有している。また、第１の開閉部材３には、開閉蓋３ａがハウジング本体２の前面に開閉自在に装着されている。なお、この開閉蓋３ａは第１の開閉部材３と連動して、または独立して開閉可能となっている。

ハウジング本体２内には、電源回路基板、メインコントローラ５１およびエンジンコントローラ５２を内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット６、送風ファン７、転写ベルトユニット９および給紙ユニット１０もハウジング本体２内に配設されている。一方、第１の開閉部材３側には、２次転写ユニット１１、定着ユニット１２およびシート搬送機構１３が配設されている。なお、この実施形態では、画像形成ユニット６および給紙ユニット１０内の消耗品は、装置本体に対して着脱自在に構成されている。そして、これらの消耗品および転写ベルトユニット９については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

転写ベルトユニット９は、ハウジング本体２の下方に配設され図示しない駆動モータにより回転駆動される駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向Ｄ16へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に当接されるクリーニング部１７とを備えている。この従動ローラ１５は駆動ローラ１４に対して斜め上方（図１中の左手上方）に配置されている。このため、中間転写ベルト１６は傾斜状態のまま方向Ｄ16に回転移動する。また、中間転写ベルト１６を駆動した際のベルト搬送方向Ｄ16が下向き（図１の右下向き）になるベルト面１６ａは下方に位置している。本実施形態においては、ベルト面１６ａがベルト駆動時のベルト張り面（駆動ローラ１４により引っ張られる面）となっており、後述する各色の潜像担持体２０の周速Ｖ20よりも速い周速Ｖ16（例えば＝１．０３×Ｖ20）を有している。このように中間転写ベルト１６の周速Ｖ16を各潜像担持体２０の周速Ｖ20よりも速くなるように設定することで、潜像担持体２０は中間転写ベルト１６に引っ張られるようにして駆動している。

上記駆動ローラ１４および従動ローラ１５は支持フレーム９ａに回転自在に支持されている。この支持フレーム９ａの下端には、回動部９ｂが形成されるとともに、ハウジング本体２に設けられた回動軸（回動支点）２ｂに嵌合されている。これにより、支持フレーム９ａはハウジング本体２に対して回動自在となっている。一方、支持フレーム９ａの上端には、ロックレバー９ｃが回動自在に設けられるとともに、ハウジング本体２に設けられた係止軸２ｃに係止可能にされている。

駆動ローラ１４は、２次転写ユニット１１を構成する２次転写ローラ１９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ１４の周面には、図１に示すように、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０５Ω・ｃｍ以下のゴム層１４ａが形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する２次転写バイアス発生部から２次転写ローラ１９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ１４に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層１４ａを設けることにより、２次転写部へシートＳが進入する際の衝撃が中間転写ベルト１６に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。

また、本実施形態においては、駆動ローラ１４の径を従動ローラ１５の径より小さくしている。これにより、２次転写後のシートＳがシートＳ自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ１５をクリーニング部１７のバックアップローラとして兼用させている。このクリーニング部１７は、搬送方向下向きのベルト面１６ａ側に設けられており、図１に示すように、残留トナーを除去するクリーニングブレード１７ａと、除去したトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えている。そして、クリーニングブレード１７ａは従動ローラ１５への中間転写ベルト１６の巻きかけ部において中間転写ベルト１６に当接して２次転写後に中間転写ベルト１６の表面に残留しているトナーをクリーニング除去する。

また、中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像担持体２０に対向して１次転写ローラ２１ａを配置してなる１次転写ユニット２１が設けられている。この１次転写ユニット２１では、４つの１次転写ローラ２１ａがリンクバー２１ｂに対して回転自在に軸支されている。これらの１次転写ローラ２１ａは図示を省略する１次転写バイアス発生部と電気的に接続されており、適当なタイミングで１次転写バイアス発生部から１次転写バイアスが印加される。

このリンクバー２１ｂは、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの潜像担持体２０に対向して配置された１次転写ローラ２１ａを回動中心として、矢印方向Ｄ21に回動自在に設けられている。そして、図示を省略するアクチュエータを作動させることでリンクバー２１ｂが回動してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの潜像担持体２０に対向して配置された１次転写ローラ２１ａが潜像担持体２０に向かって近接し、また潜像担持体２０から離間移動する。このため、各１次転写ローラ２１ａが潜像担持体２０に向かって近接移動すると、中間転写ベルト１６を挟んで該潜像担持体２０に当接する（図１中の実線）。そして、この当接位置が１次転写位置（図３の符号ＴＲ1）となっており、後述するように該１次転写位置でトナー像が中間転写ベルト１６に転写される。逆に、各１次転写ローラ２１ａが潜像担持体２０から離間移動すると、画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの潜像担持体２０と中間転写ベルト１６とは互いに離間する（図１中の破線）。一方、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの潜像担持体２０に対向して配置された１次転写ローラ２１ａについては、中間転写ベルト１６を挟んで該潜像担持体２０に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図１の実線で示すように、全１次転写ローラ２１ａを潜像担持体２０側に位置させることでカラー印字処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の１次転写ローラ２１ａを残して他の１次転写ローラ２１ａを潜像担持体２０から離間させることでモノクロ印字処理のみを実行しつつ画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃを非印字状態とすることができる。

また、転写ベルトユニット９の支持フレーム９ａには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。また、この実施形態では、上記センサ１８に加えて、中間転写ベルト１６の特徴部位（例えば幅方向に突設された突起部）を検出する垂直同期センサ６０（図２）が支持フレーム９ａに取り付けられている。このため、中間転写ベルト１６の特徴部位がセンサ６０を通過するたびに垂直同期信号（基準信号）が出力される。

画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、感光体ドラムからなる潜像担持体２０が設けられている。また、各潜像担持体２０の周囲には、帯電部２２、像書込部２３および現像部２４が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。なお、現像部２４は、画像形成ステーションＫのみに符号を付けて他の画像形成ステーションについては構成が同一のため符号を省略する。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。

そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像担持体２０が１次転写位置ＴＲ1（図３）で中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。また、各潜像担持体２０は、図示矢印Ｄ20に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に所定周速Ｖ20で回転駆動される。なお、この実施形態では、潜像担持体２０の回転方向Ｄ20において、潜像担持体２０の周長は最小サイズのシート長、例えば葉書サイズよりも短くなっている。

帯電部２２は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラ２２ａを備えている。この帯電ローラ２２ａは帯電位置Ｐcgで潜像担持体２０の表面と当接して従動回転するように構成されており、図３（ａ）中の破線で示すように、潜像担持体２０の回転動作に伴って潜像担持体２０に対して従動方向Ｄ22aに周速Ｖ22a（＝Ｖ20）で従動回転する。また、この帯電ローラ２２ａは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電位置Ｐcgで潜像担持体２０の表面を帯電させる。

また、この実施形態では、帯電部２２の構成部品として駆動ローラ２２ｂがさらに設けられている。より具体的には、駆動ローラ２２ｂが図示を省略する駆動モータからの駆動力を受けて潜像担持体２０の周速Ｖ20よりも速い周速Ｖ22b（＞Ｖ20）で潜像担持体２０の回転方向Ｄ20と同一の方向Ｄ22bに回転する。なお、駆動ローラ２２ｂを駆動させる駆動モータなどの駆動源については潜像担持体２０の駆動源から独立したものを用いてよいし、または潜像担持体２０を駆動させる駆動源からの駆動力をギア輪列などの動力伝達機構を介して駆動ローラ２２ｂを駆動させるように構成してもよい。また、この実施形態では、駆動ローラ２２ｂの周速Ｖ22bは中間転写ベルト１６の周速Ｖ16よりも速く設定している。このため、帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aに対する駆動ローラ２２ｂの周速比が、潜像担持体２０の周速Ｖ20に対する中間転写ベルト１６の周速比よりも大きくなり、帯電ローラ２２ａの表面に付与する外力を高めることができる。

また、この駆動ローラ２２ｂは、帯電ローラ２２ａの従動回転方向Ｄ22aにおける帯電位置Ｐcgの上流位置Ｐapで当接している。すなわち、図３（ｂ）に示すように、帯電ローラ２２ａの表面（弾性ゴム部分）では、帯電位置Ｐcgにおいて周速Ｖ20で回転する潜像担持体２０に当接する一方、その帯電位置Ｐcgの上流側（同図の右手側）の外力付与位置Ｐapにおいて周速Ｖ22bで回転する駆動ローラ２２ｂに当接している。したがって、帯電位置Ｐcgの上流側において、従動回転方向Ｄ22aに沿った外力が帯電ローラ２２ａの表面（弾性ゴム部分）に付与されて両位置Ｐcg、Ｐapの間、つまり圧縮応力領域に圧縮内部応力が発生する。このように、本実施形態では、駆動ローラ２２ｂにより本発明の「外力付与機構」が構成されている。なお、同図（ｂ）において、帯電ローラ２２ａの表面が平坦形状に図示されているが、これは説明および図示の便宜からである。

像書込部２３は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を潜像担持体２０の軸方向に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、潜像担持体２０から離間配置されている。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであり、潜像担持体２０に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。本実施形態においては、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像担持体２０、帯電部２２および像書込部２３を交換カートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ（図２）としてユニット化することにより、アレイ状書込ヘッドの位置決めを保持する構成とし、交換カートリッジの交換時にはアレイ状書込ヘッドを含めて交換し、新たな交換カートリッジに対して光量調整や位置決めを行って再使用を行う構成としている。また、各交換カートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋには、該交換カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。そして、各交換カートリッジに設けられた送受信部５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ，５３Ｋと、本体側に設けられた送受信部５２２Ｙ，５２２Ｍ，５２２Ｃ，５２２Ｋとがそれぞれ互いに近接配置され、エンジンコントローラ５２のＣＰＵ５２１とメモリ９１〜９４との間で無線通信が行われる。こうすることで、各交換カートリッジに関する情報がＣＰＵ５２１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。

次に、現像部２４の詳細について、画像形成ステーションＫを代表して説明する。本実施形態においては、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが斜め方向に配設され、かつ潜像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像部２４として特別の構成を採用している。すなわち、現像部２４は、トナー（図１のハッチング部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０と、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接されるブレード３２と、トナー供給ローラ３１および潜像担持体２０に当接して周速Ｖ33で回転する現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とから構成されている。

潜像担持体２０は中間転写ベルト１６の搬送方向Ｄ16に回転される。また、現像ローラ３３および供給ローラ３１は、図示矢印Ｄ33に示すように、潜像担持体２０の回転方向Ｄ20とは逆方向に回転駆動される。一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。このため、トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給される。また、こうして供給されたトナーはブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。そして、現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さの層厚に規制される。さらに、こうして薄層化されたトナー層は、潜像担持体２０へと搬送される。そして、現像ローラ３３と電気的に接続された現像バイアス発生部５２５から現像ローラ３３に印加される現像バイアスによって、現像ローラ３３と潜像担持体２０とが当接する現像位置Ｐdv（図３（ａ））において、正規帯電トナーが現像ローラ３３から潜像担持体２０に移動して、像書込部２３により形成された静電潜像が顕像化される。

また、この実施形態では、上記のようにしてトナー現像を実行するとともに、現像ローラ３３によって潜像担持体２０上の残留トナーを回収する、いわゆる現像同時クリーニングを行っている。このように現像位置Ｐdvにおいて、１次転写後に潜像担持体２０の表面に残存するトナーを回収するクリーナレスシステムが構成されている。

なお、本実施形態のようにクリーナレス構成の画像形成方法を用いる場合には、転写効率を高める観点から、球形トナーの使用が多くなってきており、クリーナレス構成の画像形成技術を実用レベルまで引き上げるためには球形度が０．９６以上のトナーを使用するのが望ましい。ここで、トナーの平均球形度は、例えばフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（シスメックス株式会社製）を用いて測定することができる。この装置にはフラットシースフローセルと、このセルを挟んで対向する位置にＣＣＤカメラとストロボとが配置されている。そして、水などに分散させたトナー粒子を吸引してフラットシースフローセルを通過させ、通過する粒子を、ストロボをフラッシュさせた状態で撮影する。得られた画像をコンピューター処理し、個々の粒子の面積（粒子投影面積）および粒子投影像の周囲長を計測し、またコンピューターにより粒子の円相当径を計算することにより個々の粒子の球形度を求めることができる。

給紙ユニット１０は、シートＳが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシートＳを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、２次転写部へのシートＳの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４および中間転写ベルト１６に圧接される２次転写手段としての２次転写ユニット１１と、定着ユニット１２と、シート搬送機構１３と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。

２次転写ユニット１１では、２次転写ローラ１９が中間転写ベルト１６に対して離当接自在に設けられるとともに、２次転写ローラ１９を離当接駆動する２次転写ローラ駆動機構１１１が設けられている。なお、２次転写ローラ駆動機構１１１では、その一端に２次転写ローラ１９が回転自在に取り付けられた回動レバー４２が固定軸４１に回動自在に枢支されている。また、その回動レバー４２の他端と第１の開閉部材３との間にスプリング４３が配設されており、その付勢力によって２次転写ローラ１９は図示矢印方向に移動し、中間転写ベルト１６および駆動ローラ１４に押圧されている。また、２次転写ローラ駆動機構１１１は偏心カム４４を有しており、この偏心カム４４は回動レバー４２のスプリング４３側に設けられている。そして、図示を省略するクラッチを介して駆動モータの駆動力によって偏心カム４４が回転すると、回動レバー４２がスプリング４３に抗して回動し、２次転写ローラ１９を中間転写ベルト１６から離間させる。

定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６と、加圧ローラ４６に揺動可能に配設されたベルト張架部材４７と、加圧ローラ４６とベルト張架部材４７間に張架された耐熱ベルト４９を有している。そして、シートＳに２次転写された画像は、加熱ローラ４５と耐熱ベルト４９で形成するニップ部で所定の温度でシートＳに定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト１６の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト１６に対して画像形成ユニット６と反対側の空間に定着ユニット１２を配設することが可能になり、電装品ボックス５、画像形成ユニット６および中間転写ベルト１６への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。

また、こうして定着処理を受けたシートＳは排紙ローラ対３９を経由して装置本体の上面部に設けられた第２の開閉部材（排紙トレイ）４に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排紙ローラ対３９後方の反転位置まで搬送されてきた時点で排紙ローラ対３９の回転方向を反転し、これによりシートＳは両面プリント用搬送路４０に沿って搬送される。そして、レジストローラ対３７の手前で再び搬送経路に乗せられるが、このとき、２次転写領域において中間転写ベルト１６と当接して画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ５１のＣＰＵ５１１により制御される表示部５４を備えている。この表示部５４は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ５１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号５１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース５１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ５１に設けられた画像メモリである。また、符号５２３はＣＰＵ５２１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号５２４はＣＰＵ５２１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

上記のように構成された画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字指令）がメインコントローラ５１に与えられると、ＣＰＵ５１１はエンジン部ＥＧの動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジンコントローラ５２に送出する。これを受けたエンジンコントローラ５２はエンジン部ＥＧ各部を制御し、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて、帯電部２２による帯電動作、像書込部２３による潜像形成動作、および現像部２４によるトナー現像動作が実行されて潜像担持体２０の表面にトナー像が形成される。また、各色のトナー像は１次転写位置ＴＲ1で中間転写ベルト１６に転写されてカラー画像が形成される（印字動作）。このカラー画像は２次転写位置でシートＳに転写されるとともに、該シートＳに対して定着ユニット１２による定着処理が施された後、排紙トレイに搬送される。

上記のように構成された装置では、トナー像を連続的に形成している場合には、潜像担持体２０と中間転写ベルト１６との当接部（１次転写位置ＴＲ1）での摩擦力の変化は少なく潜像担持体２０の周速Ｖ20は安定しており、帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aも潜像担持体２０の周速Ｖ20と一致して安定的に回転している。一方、このようにして従動回転している帯電ローラ２２ａに対して駆動ローラ２２ｂが位置Ｐapで当接しながら周速Ｖ22b（＞Ｖ20＝Ｖ22a）で回転しているため、帯電ローラ２２ａに対して外力が付与される。しかしながら、この外力は帯電ローラ２２ａの表面、つまり弾性ゴムを変形させることに費やされ、図３（ｂ）に示すように、位置Ｐapと位置cgとの間で圧縮内部応力Ｆとして存在することとなる。こうして圧縮応力領域が形成されるが、その応力状態は、潜像担持体２０および帯電ローラ２２ａが安定して回転している間、維持される。

ここで、当接部（１次転写位置ＴＲ1）におけるトナー量が変化して該当接部での摩擦力が急激に変化すると、潜像担持体２０の周速Ｖ20とともに帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aが変動しようとするが、帯電ローラ２２ａの表面（弾性ゴム）に保持されている圧縮内部応力Ｆが解放され、帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aを安定状態に戻す方向に作用する。したがって、帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aの変動を抑えることができ、同時に、潜像担持体２０の周速Ｖ20の変動も抑制することができる。その結果、周速変動に起因するバンディングの発生が防止されて良好なトナー像を形成することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、駆動ローラ２２ｂを外力付与機構として機能させているが、外力付与機構の構成はこれに限定されるものではなく、帯電ローラ２２ａの従動回転方向Ｄ22aにおける帯電位置Ｐcgの上流側で、従動回転方向Ｄ22aに沿った外力を帯電ローラ２２ａの表面に付与するものであればよい。また、駆動ローラ２２ｂを例えばスポンジローラなどのトナー除去ローラにより構成すると、駆動ローラ２２ｂが帯電ローラ２２ａの周速Ｖ22aよりも速い周速Ｖ22bで回転することと相俟って、帯電ローラ２２ａの表面をクリーニングすることができる。

また、上記実施形態では、いわゆるクリーナレス構成の画像形成装置に本発明を適用しているため、潜像担持体２０上の残留トナーをクリーニング除去する専用のクリーナを設けた装置に対して本発明を適用した場合よりも作用効果がより顕著なものとなる。というのも、駆動ローラ２２ｂにより発生した圧縮内部応力Ｆが帯電ローラ２２ａの表面（弾性ゴム）から解放される際、その圧縮内部応力Ｆがクリーナに減じられることなく、潜像担持体２０の周速変動を抑制するために直接的に作用するからである。もちろん、専用のクリーナを備えた装置であったとしても、像書込部２３による潜像形成中においてはクリーナが潜像担持体２０の表面から離間されている装置では、上記したクリーナレスシステムと同様の作用効果が得られる。

さらに、上記各実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。さらに、タンデム方式の画像形成装置のみでなく、いわゆるロータリー現像方式の装置に対しても本発明を適用可能である。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 各画像形成ステーションの概略構成を示す模式図。

符号の説明

１…画像形成装置、 １６…中間転写ベルト、 ２０…潜像担持体、 ２２…帯電部、 ２２ａ…帯電ローラ、 ２２ｂ…駆動ローラ（外力付与機構）、 ２３…像書込部、 ２４…現像部、 Ｐap…外力付与位置

Claims (5)

1. 所定の周速で回転する潜像担持体と、所定の帯電位置で前記潜像担持体の表面に当接して従動回転する帯電ローラを有するとともに該帯電ローラにより前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電ローラを有する帯電部と、前記帯電ローラにより帯電された前記潜像担持体の表面に潜像を形成する像書込部と、前記潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、中間転写ベルトを前記潜像担持体の周速よりも速い周速で回転するとともに前記潜像担持体に当接させつつ前記トナー像を前記中間転写ベルトに転写する転写部とを備えた画像形成装置において、
   前記帯電ローラの表面が弾性ゴムで構成されるとともに、
   前記帯電部は、前記帯電ローラの従動回転方向における前記帯電位置の上流側で、前記従動回転方向に沿った外力を前記帯電ローラの表面に付与する外力付与機構をさらに備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記外力付与機構は、前記潜像担持体の周速よりも速い周速で前記潜像担持体の回転方向と同一の方向に回転しながら前記帯電ローラの表面に当接する駆動ローラを備える請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記駆動ローラの周速は前記中間転写ベルトの周速よりも速い請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記潜像担持体の回転方向において前記帯電位置から前記転写動作を行う位置までの範囲内で、転写後に前記潜像担持体に残留するトナーを回収するクリーナレスシステムを用いた請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記潜像担持体の回転方向において前記転写動作を行う位置の下流側で前記潜像担持体の表面に対して離当接自在に設けられ、前記潜像担持体の表面に当接することで前記潜像担持体の表面をクリーニングするクリーナをさらに備え、
   前記像書込部による潜像形成中においては前記クリーナが前記潜像担持体の表面から離間されている請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。

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