JP2010286659A - 転写ローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来の技術を更に発展させたものであり、その目的は、転写ローラの長手方向における接触領域のばらつきを更に防止し、接触領域のばらつきに起因する転写ムラを防止する。
【解決手段】像担持体に対向して配設され、前記像担持体に向けて長手方向両端が押圧部材により押圧され、前記像担持体からトナー像を転写する転写ローラ１４であって、長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるローラ部１６を有し、更に前記ローラ部１６の両端に前記ローラ部１６の最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった段差端部１６ｃを設けたことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ベルトを挟んで像担持体に対向し、前記像担持体から前記ベルト又は前記ベルトが担持搬送する記録媒体にトナー像を転写する転写ローラ、及び前記転写ローラを有する画像形成装置に関する。

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（多色）画像形成装置の出現が要望されてきている。

その中でも従来、中間転写ベルトを使用したカラー画像形成装置が知られている。この方式は、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転写、積層し、カラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を得るカラー画像形成装置や多色画像形成装置として有効である。

ところで、上記のようなカラー画像形成装置において、感光ドラムから中間転写ベルトへトナー像を転写するための一次転写ローラは、中間転写ベルトを挟んで感光ドラムと対向するように配設されている。一次転写ローラは、長手方向両端部の芯金部を加圧バネにより押圧され、中間転写ベルトを感光ドラムに押圧するように付勢されている。

このため、一次転写ローラによる押圧力は長手方向中央部よりも両端部で強くなる傾向がある。これに伴い、中間転写ベルトと感光ドラムとの接触領域（ニップ幅）が長手方向中央部よりも長手方向両端部で広くなり、長手方向でニップ幅にばらつきが生じる。

このように長手方向でニップ幅にばらつきが生じると、感光ドラム、一次転写ローラ及び中間転写ベルトを含んだ合成抵抗値に長手方向のばらつきが生じる。その結果、一次転写ローラによって感光ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに転写する際、均一な転写電界が得られずに長手方向での転写ムラが生じるおそれがある。そこで、この問題を解消するために、クラウン型の転写ローラが提案されている（特許文献１）。

特開平１１−３４４８７７号公報

前述したクラウン型の転写ローラは、ニップ幅を広くとるために低硬度の転写ローラ（具体的にはスポンジ素材）を用い、砥石による研磨加工によりクラウン形状に成形している。転写ローラは、低硬度であるため、前述のクラウン形状の成形時に、ローラの長手方向両端部が外側に広がるように変形してしまう。そのため、この成形時の変形により、転写ローラは長手方向の両端部が削り切れず、端部のみが太くなってしまったり、端部にスポンジのケバが発生してしまう場合がある。

このような場合も、前述の転写ローラによる、中間転写ベルトと感光ドラムとの接触領域（ニップ幅）が、長手方向中央部よりも前述のローラ両端部で広くなってしまい、転写ローラの長手方向で均一な転写電界が得られず、転写ムラが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、上記従来の技術を更に発展させたものであり、その目的は、転写ローラの長手方向における接触領域のばらつきを更に防止し、接触領域のばらつきに起因する転写ムラを防止することである。

上記課題を解決するため、本発明は、像担持体に対向して配設され、前記像担持体に向けて長手方向両端が押圧部材により押圧され、前記像担持体からトナー像を転写する転写ローラであって、長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるローラ部を有し、更に前記ローラ部の両端に前記ローラ部の最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった段差端部を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、転写ローラの両端にローラ部の最小外径より更に外径の小さい段差端部を設けたため、ローラ成形時の変形によるローラ端部の加工精度の低下を防止できる。これにより、転写ローラの長手方向における接触領域のばらつきを更に防止することができ、接触領域のばらつきに起因する転写ムラを防止することができる。

中間転写ベルトを用いた画像形成装置の一例を示す断面図である。 （ａ）は中間転写ベルトの構成を示す断面図、（ｂ）は転写ローラの押圧構成を示す模式正面図である。 （ａ）（ｂ）は実施例１に係る一次転写ローラの押圧力を示す図、（ｃ）（ｄ）は比較例に係る一次転写ローラの押圧力を示す図である。 （ａ）は実施例１に係る一次転写ローラの加工方法を示す図、（ｂ）は比較例に係る一次転写ローラの加工方法を示す図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は実施例１に係る一次転写ローラのローラ端部形状を示す図、（ｄ）（ｅ）（ｆ）は比較例に係る一次転写ローラのローラ端部形状を示す図である。 従来の加工方法による画像領域の端部付近の画像不良を説明する図である。 実施例１と比較例の一次転写ローラの形状の違いを示す図である。 トラバース研磨加工方法を説明する図である。 セル径の違いによる研磨加工後のスポンジ表面を説明する模式断面図である。 搬送ベルトを用いた画像形成装置の一例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
本実施例では、無端状のベルトとして中間転写ベルトを使用し、該ベルトに各色のトナー像を順次重ねて転写し、該ベルトに担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置を例示して説明する。ここで、各色のトナー像とは、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画像である。

図１を用いて、画像形成装置の全体構成を説明する。本装置は、装置本体に対して着脱可能な４つの独立したプロセスカートリッジ７を縦方向に並置する構成となっている。各プロセスカートリッジは、感光ドラム（像担持体）２と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ３、現像ローラ５、クリーニングブレード６を一体にカートリッジ化したものである。なお、各カートリッジにおいて、各部材の符号に付したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ前述のＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）に対応するものである。

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（ここマイナス）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（ここではイエロー、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。

次いで、現像器により、感光ドラム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。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（ここではマイナス）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。

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３２の作用で回転駆動されている。また、中間転写ベルト３１は、１０Ｅ８〜１０Ｅ１２Ωｃｍ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。中間転写ベルト３１を挟んで、複数の感光ドラム２の対向位置にはそれぞれ一次転写ローラ（一次転写手段）１４が配置されている。各一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１に対して離接動作を行い、従動回転する。一次転写ローラ１４は、感光ドラムに向けて長手方向両端が後述する押圧部材により押圧されている。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に向けて押圧されるローラ部が、弾性を有する発泡体によって形成されている。ここでは、硬度１５〜３０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度）で、１０Ｅ６〜１０Ｅ７Ωに抵抗調整された、外径が１４．０００ｍｍのスポンジゴムローラを一次転写ローラとして用いている。一次転写ローラ１４に高圧を印加すると、印加した高圧による静電気の作用で、各感光ドラム２から異なる各色のトナー像が中間転写ベルト３１に順次転写される。

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（クリーニング手段）６によって除去回収される。

給送ローラ１２によって給送カセット１１から給送された記録媒体としてのシート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１３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、二次転写ローラ３５に印加した高圧による静電気の作用で、中間転写ベルト３１上のトナー像がシートＳに転写される。二次転写ローラ３５は、１０Ｅ７〜１０Ｅ９Ωに抵抗調整されたスポンジゴムローラである。そして、シートＳは、転写されたフルカラートナー像が定着装置１９による加熱加圧によってシート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からシート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、ベルトクリーニング装置（クリーニング手段）３６によって除去回収される。

図２（ａ）に中間転写ベルトの構成を示す。中間転写ベルト３１は、無端状のベルトであり、３本の張架ローラによって回転可能に張架されている。駆動ローラ３２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からシートＳへトナー画像を転写するためのニップを形成する対向ローラと、二次転写残トナーを回収するクリーニングブレードの対向ローラを兼ねている。ここでは、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１０Ｅ５Ω以下である。また、張架ローラ３３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３３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シート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に対し離接可能で、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。これは、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するためである。この構成により、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。

ここで、図２（ｂ）を用いて一次転写ローラ１４のバネ加圧による押圧構成を説明するとともに、図３〜図６を用いて本実施例に係る転写ローラについて比較例と比べながら説明する。

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は、長手方向両端の芯金部（ＳＵＭ２３）１５に、モールド樹脂の軸受１７を被せて、その上から加圧バネ（押圧部材）１８により押圧されている。ここでは、加圧バネ１８による一次転写ローラ１４の押圧力は全体で約４．５Ｎ（約４６０ｇｆ）とした。また、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度が２０°で、スポンジ表面の任意のセル１０個の平均外径から求められるセル径が１５０μｍであるスポンジローラを一次転写ローラ１４として例示している。なお、セルとは発泡体を構成している一つ一つの泡のことであり、セル径とは発泡体を構成している泡の径である。

本実施例では、転写ローラのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度が２０°のものを選択したが、転写ローラのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は１０度から３０度程度（１０°以上３０°以下）の低硬度のものが望ましい。硬度が３０度を超える場合、十分なニップ幅を得るためには加圧バネ１８による押圧力を大幅に上げる必要があり、その結果、ベルトやローラの寿命が低下したり、ベルトの駆動トルクが高くなるという弊害が発生する。一方、硬度が１０度未満の場合、スポンジの形状安定性や強度が低くなるためニップ幅が不安定となり転写ローラとしては望ましくない。

図３（ｃ）に比較例の一次転写ローラを示す。図３（ｃ）に示す比較例の一次転写ローラ４４は、長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるクラウン形状のローラ部４６を有している。一次転写ローラ４４のローラ部（スポンジ部）４６が図３（ｃ）に示すような形状の場合、長手方向中央部から端部に渡ってほぼ均一な押圧力が得られる。しかし、この形状の一次転写ローラ４４では、図３（ｄ）に示すように一次転写ニップ形状Ｎ４４が矢印ｈ４４で示す画像領域の端部付近で細くなる領域が発生する。

このような押圧力が低い領域が発生する理由を、図４及び図５を用いて説明する。図４（ｂ）において、比較例の転写ローラ４４はローラ部４６よりも幅の広いプランジ砥石４１を回転させながら、ローラ部４６の全幅に矢印方向に当接させることで外形を成形する。プランジ砥石４１には、転写ローラ４４のローラ部４６に所望のクラウン形状を成形するように、予め逆クラウン形状が付けてある。図４（ｂ）に示すプランジ砥石４１は、その研磨面が、長手方向中央部の最大径と両端部の最小径の差が７５μｍとなるように設定した。このとき、一次転写ローラ４４のローラ部（スポンジ部）４６が本実施例のように低硬度である場合、砥石を押し当てる圧力によって、図５（ｄ）に示すようにローラ部の端部が変形する。特に砥石４１と当接する側のローラ端部は図中Ｅ（ｄ）で示すように外側に広がるように変形する。

その結果、図５（ｅ）に示すように、研磨が終わった状態のローラ部（スポンジ部）の長手方向両端部は、図中Ｅ（ｅ）で示すように削り切れずに端部が大きく跳ねた形状（端部の外径が太い形状）になってしまう。このような形状の転写ローラを転写ニップにおいて中間転写ベルト３１に当接させると、図５（ｆ）に示すように、前述のローラ端部が図中Ｅ（ｆ）で示すように沈み込む。さらにこれに連れて、ローラ端部から内側に入った部分では図中Ｆ（ｆ）に示すように中間転写ベルト３１に対する当接圧が低くなる領域ができてしまう。そのため、図３（ｄ）に示すような不均一なニップ形状Ｎ４４しか得られないのである。

図３（ｄ）に示すようなニップ形状Ｎ４４が得られる転写ローラ４４で全面にトナーが載るベタ画像を出力する場合、図６の矢印ｈ４４で示す画像領域の端部付近で転写電流が十分に流れなくなる。そのため、画像濃度が低くなったり、図６に示すように不均一に画像濃度が変化する画像不良４２が発生する。

これに対し、本実施例に係る一次転写ローラ１４は、以下のように構成している。すなわち、一次転写ローラ１４は、図３（ａ）に示すように、長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるクラウン形状のローラ部１６を有している。更に一次転写ローラ１４は、前記ローラ部１６の両端に前記ローラ部１６の最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった段差端部１６ｃを設けている。

更に詳しくは、前記ローラ部１６は、長手方向中央部の所定の外径をもつ円柱部１６ａの長手方向両側に、前記円柱部１６ａの外側に向かうに連れて前記円柱部１６ａより外径が小さくなるテーパ部１６ｂを設けてなる。更に前記テーパ部１６ｂの外側に前記テーパ部１６ｂの最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった前記段差端部１６ｃを設けている。

一次転写ローラ１４のローラ部（スポンジ部）１６が図３（ａ）に示すような形状の場合、段差端部１６ｃは図３（ｂ）の矢印ｈ１４で示す画像領域よりも外側に形成されているため、画像領域内の当接圧は長手方向中央部から端部に渡って均一である。その結果、一次転写ニップ形状Ｎ１４も画像領域内では均一な形状となる。

このようにローラ端部に段差を設けることで、画像領域内のニップ幅が均一になる理由を図４及び図５を用いて説明する。図４（ａ）において、本実施例に係る転写ローラ１４は比較例の転写ローラ４４と同様にローラ部１６よりも幅が広いプランジ砥石２１を回転させながら、ローラ部１６の全幅に当接させることで、外形を成形する。プランジ砥石２１には、逆クラウン形状と共に、転写ローラの端部付近に段差が設けられている。ここでは、この段差の前後の外径差は１５０μｍとした。

この段差の効果について、図５を用いて説明する。図５（ａ）において、本実施例の転写ローラ１４のローラ部１６に砥石２１が当接すると、硬度の低いローラ部（スポンジ）１６はその端部が通常のクラウン形状成形時と同様に外側に広がるように変形する。しかしながら、前述のテーパ部１６ｂの端面に相当するローラ端部では、図中Ｅ（ａ１）で示すように砥石２１の段差部２１ａで、外側に変形したスポンジ（破線部）が研磨される。そのため、図５（ｂ）に示す研磨後の状態では、テーパ部１６ｂの端部は図中Ｅ（ｂ１）で示すようにスポンジの変形による跳ねた形状は殆ど発生しない。ここで、段差部２１ａは、砥石２１の、テーパ部１６ｂの最小外径の端面と段差端部１６ｃの周面とを研磨する研磨面よりなる。

一方、前述の段差端部１６ｃの端面に相当するローラ端部では、図中Ｅ（ｂ２）で示すように研磨時に変形するものの、外側に広がるスポンジの応力が砥石２１の段差部２１ａで吸収される。そのため、図５（ｂ）にＥ（ｂ２）で示すように、研磨後に跳ね形状として残る突起は、図５（ｅ）の段差無しのクラウン形状に比べて小さくなる。

本実施例の転写ローラを実際に研磨成形し、ローラの外径を測定した結果を図７に示す。図７において、Ｍ４４は比較例の転写ローラ４４の外径測定結果であり、Ｍ１４は本実施例の転写ローラ１４の外径測定結果である。測定はレーザー測長機を用いて１ｍｍおきに実施している。

このように端部に段差を付けた砥石で研磨した本実施例の転写ローラ１４を、図５（ｃ）に示すように転写ニップにおいて転写ベルト３１に当接させる。すると、図中Ｅ（ｃ１）で示すテーパ部１６ｂの端部（突起）は前述したように非常に小さいため、これより内側のローラ表面は殆ど変形せず、転写ベルト３１に対して均一に当接する。また、テーパ部１６ｂの端部よりも外側では、Ｅ（ｃ２）の部分に突起が発生するため、突起が転写ベルト３１に当接して変形すると共に、転写ベルトに対する当接圧が低くなる領域が発生する。しかしながら、実際に当接圧が低くなる領域は画像領域外であり、また、突起の高さも小さいために突起の影響を受ける領域は狭い範囲に限られる。そのため、画像領域全面において均一な濃度が達成できる。

本発明者の検討によると、図５（ａ）に示す段差を有する砥石２１は、以下の構成であることが好ましい。すなわち、砥石２１は、前記ローラ部１６におけるテーパ部１６ｂの最小外径の端面と段差端部１６ｃの周面とを研磨する研磨面のなす角度をδとしたとき、９０度≦δ≦１２０度であることが好ましい。こうすることで、研磨成形時のローラ部（スポンジ部）の変形による突起の形成を抑える効果が高いことがわかった。１２０度を越える角度に設定した場合は、砥石の段差部によってローラ部の変形部を研磨する効果が少なくなり、中央側のローラ部の変形が外側のローラ部（段差端部）まで影響するため、研磨後に図５（ｂ）のＥ（ｂ１）に示す突起が大きくなってしまった。逆に、９０度よりも小さく設定した場合、砥石の表面を定期的に正確な寸法に補正するドレスを実行する際に、ドレスをするためのバイトが段差面に届かないという問題が発生した。

また、素材が異なり、セル径、硬度も異なる様々なスポンジ素材を用いて、最適なクラウン量と段差前後の外径差を調べたところ、以下の表１に示すような関係が得られた。

以上の結果から、転写ローラのセル径β（μｍ）、段差の外径差α（μｍ）、クラウン量γ（μｍ）を、β≦α≦４β、γ≦α≦５γ、関係を満たすように設定する。これにより、画像全面に渡って濃度が均一で高精細な画像が得られることが分かった。なお、ここで、転写ローラのセル径β（μｍ）は、ローラ部（スポンジ部）表面の任意のセルの平均外径から求められるセル径である。段差の外径差α（μｍ）は、前記ローラ部１６におけるテーパ部１６ｂの最小外径と段差端部１６ｃの最小外径との差である。クラウン量γ（μｍ）は、前記ローラ部１６における長手方向中央部の円柱部１６ａの最大外径とその両側のテーパ部１６ｂの最小外径の差から求められるクラウン量である。

なお、転写ローラのローラ部をなすスポンジ素材を研磨によって成形する方法として、上記の説明によるプランジ研磨方式に限定されるものではない。例えば、トラバース研磨方式など他の研磨方式であっても良い。トラバース研磨方式は図８に示すように、リング状の砥石４３を、転写ローラ１４のローラ部１６に当接させると共に、ローラ部１６の長手方向（幅方向）に移動させていくことでローラ部（スポンジ部）１６を研磨成形する。なお、トラバース研磨方式によれば、ローラ部（スポンジ部）の表面性を向上させることができる。一方、プランジ研磨方式によれば、砥石を幅全域で往復動作させるトラバース研磨方式に比べて、加工時間を短縮できる。

上述したように、転写ローラの両端（画像形成範囲外）にローラ部の最小外径より更に外径の小さい段差端部を設けることで、転写ローラ端部の跳ね形状を抑制することができ、ローラ成形時の変形によるローラ端部の加工精度の低下を防止できる。これにより、転写ローラの長手方向における接触領域のばらつきを更に防止することができ、接触領域のばらつきに起因する転写ムラ（濃度ムラ）を防止することができる。

［実施例２］
本実施例では、前述した実施例１と同様に図１に示すカラー画像形成装置の構成を有し、一次転写ローラ１４は図３（ａ）に示すようなテーパ部の外側に段差端部を設けた形状とする。

転写ローラのローラ部に用いるスポンジ素材は、発泡の状態が材料ロット等によって変化する場合があり、硬度２０度を狙って製造しても、ロットのバラつきによって、下限は１５度から上限は２５度程度までの幅が生じる。これは、発泡のセル径のバラつきにもなっており、硬度が１５度になった場合には、セル径が２００〜２５０μｍ程度まで大きくなり、硬度が２５度になった場合には、１００〜１５０μｍ程度まで小さくなる。このようにセル径が２００〜２５０μｍ程度まで大きくなった場合には、図９（ａ）に示すように、隣接するセルの壁が集中する事によって発生するケバが非常に大きくなる。一方、図９（ｂ）に示すように、セル径が１００〜１５０μｍ程度になった場合には、ケバが小さく、研磨加工後のスポンジ表面も非常に平滑に保たれる。

このように、転写ローラのローラ部（スポンジ）のケバが表面に削れ残った場合、画像上に細かい濃度ムラとして現れたり、ケバが脱落して、転写ベルトの内側にある、他のローラを汚してしまったりする問題がある。

そこで、本実施例では、プランジ研磨方法でも表面のケバを効率良く研磨できるように、砥石２１を転写ローラ１４のローラ部（スポンジ部）１６に当接させた際に、砥石２１がローラ部１６の幅方向に往復移動するオシレーション動作を加えている。このオシレーション動作は図４（ａ）の矢印に示すようにローラ部の幅方向に往復動作をする。

また、前記オシレーション動作の移動幅Ｗ（ｍｍ）を、０．５≦Ｗ≦３．０の範囲としている。これは、オシレーション動作の幅Ｗが０．５ｍｍ未満の場合、ケバの除去効果が小さく、３．０ｍｍを超えると段差部分の形状が不均一になってしまうからである。ここでは、オシレーション動作の移動幅Ｗを２．０ｍｍとし、移動周期を２．０秒としている。

上述したように、一次転写ローラ１４をプランジ研磨で加工する際に、オシレーション動作を加えることで、一次転写ローラによる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。また、転写ローラのローラ部として、表面がケバが発生しやすいスポンジ素材を用いた場合でも、ケバが脱落することによる装置内の汚染が無い、長寿命な画像形成装置を提供できる。

［実施例３］
本実施例では、無端状のベルトとして記録媒体搬送ベルトを使用し、該ベルトが担持搬送する記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置を例示して説明する。ここで、各色のトナー像とは、前述した実施例と同様に、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画像である。また、本実施例においても、前述した実施例１、２と同様に、図３（ａ）に示すようなクラウン形状のローラ端部に段差を設けた転写ローラを用いている。

図１０を用いて、本実施例に係る画像形成装置の全体構成を説明する。図１０に示すように、記録媒体を担持搬送する搬送ベルト３７の走行方向に沿って上流側から順に、イエロー（Ｙ）の感光ドラム２Ｙ、マゼンタ（Ｍ）の感光ドラム２Ｍ、シアン（Ｃ）の感光ドラム２Ｃ、ブラック（Ｂｋ）の感光ドラム２Ｋを配設している。

前記感光ドラムとこれに作用するプロセス手段を一体に有する各プロセスカートリッジ７の構成は、前述した実施例１と同様である。なお、図１０では、記録媒体としてのシートＳに転写されずに感光ドラム２の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニングブレード（クリーニング手段）６を図示していないが、前述した実施例１と同様に一体に有している。

転写ローラ１４は、搬送ベルト３７の内側に配設されて、搬送ベルト３７を感光ドラム２２の表面に圧着し、これにより感光ドラム２２と搬送ベルト３７との間に、転写ニップ部が構成されている。本実施例では、転写ローラ１４の感光ドラム２に対する当接圧の総圧を約４．５Ｎ（約４６０ｇｆ）とした。

搬送ベルト３７は、４本のローラに掛け渡されており、駆動ローラ３２によって所定のスピード（プロセススピード、本実施例では２００ｍｍ／ｓ）で回転駆動される。これにより、ベルト表面に担持したシートＳを４つのプロセスカートリッジに順次搬送する。ここでは、搬送ベルト３７として、１００μｍの厚みを有するＰＶｄＦを用いている。搬送ベルト３７には、その表面の不要なトナーを除去するベルトクリーニング装置３６が接触配置されている。ベルト上のトナーをクリーニング装置３６に回収する手段としては、図１０に示すブレードによるスクレーピング方式のほか、ファーブラシやスポンジ等のローラに周速差や電位差を設けて掻き取る方式などが有る。

また、搬送ベルト３７の最下流側に配設された駆動ローラ３２のさらに下流側には、シートＳの表面に転写されたトナー像を定着する定着装置１９が配設されている。

上述の構成の画像形成装置において、画像形成動作がスタートすると、感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋおよび搬送ベルト３７等が所定のプロセススピードで、それぞれ矢印方向に回転を始めるとともに露光手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが起動する。感光ドラム２は帯電ローラ３によって所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。

一方、給送カセット１１に収納されているシートＳは、給搬送装置によって搬送ベルト３７に搬送される。そしてシートＳは、吸着ローラ３８によって搬送ベルト３７表面に静電吸着される。

このとき、感光ドラム２Ｙの表面には、シートＳの搬送に同期して露光手段４Ｙからの走査ビームによって画像情報に従った静電潜像が形成される。感光ドラム２Ｙがさらに回転すると、この静電潜像は現像ローラ５Ｙによってトナーを付着して現像され、イエローのトナー像として可視化される。感光ドラム２Ｙ上のトナー像は、搬送ベルト３７に吸着して搬送されてきたシートＳに、転写バイアス印加電源（不図示）によって転写ローラ１４に印加された画像形成用の転写バイアスにより転写される。

マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ステーションにおいても、イエローの画像形成ステーションと同様に、それぞれの感光ドラム２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上にそれぞれの色のトナー像が形成される。そしてシートＳが搬送ベルト３７によって搬送されていくのに同期して、感光ドラム２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上のトナー像がシートＳ上に重ねて転写される。そして、シートＳ上にイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色を重ねたトナー像が形成される。トナー像を転写後のシートＳは、搬送ベルト３７から分離された後、定着装置１９によって加熱および加圧され、表面にトナー像が溶融固着される。

一方、トナー像転写後の感光ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、シートＳに転写されずに表面に残留したトナーがそれぞれのクリーニングブレード（不図示）によって除去された後、つぎの画像形成に供される。また搬送ベルト３７は、表面に残った不要なトナーがベルトクリーニング装置３６のクリーニングブレードによって除去され、つぎのシートＳの搬送に供される。

図１０において、転写ローラの端部の外径が大きく、転写ローラ端部で転写ベルトに対する当接圧が高くなった場合、転写ローラの中央寄りでシートが有る部分と、転写ローラ端部でシートが無い部分との抵抗差が非常に大きくなる。そのため、転写ローラの端部のシートが無い部分に転写電流が集中する。その結果、シートが無い部分の搬送ベルトに当接する感光ドラムに過大な転写電流が流れ、感光ドラムに転写メモリーが発生する。この転写メモリーにより、感光ドラム上の電位が常に他の部分より低くなる。更にそれを繰り返す事で搬送ベルト上のシートの無い部分に激しいトナー汚れ（地カブリ）を発生させてしまう。この地カブリにより、次に印刷するシートのコバが汚れたり、トナーの消費量が無駄に多くなってしまう。

一方、転写ローラの端部の当接圧が低すぎる場合には、感光ドラム上の端部に発生するカブリトナーが搬送ベルトで回収されなくなる。そのため、感光ドラムのクリーニングブレードで回収しきれなかったカブリトナーや端部のシール部材から微少な量ずつ漏れ出すトナー等が感光ドラム上に堆積し続ける事になってしまう。

そこで、転写ローラ１４の硬度を２５度、クラウン量を７５μｍ、セル径を１５０μｍに固定し、転写ローラ１４の長手方向端部に設ける段差の、最大サイズの画像端部からの位置、段差の外径差を数段階に変えながら、最適な設定を表２のように検討した。

表２において、段差の位置は画像領域の端部の位置と同じか、画像領域の外側に有れば、画像は問題が無く、段差の外径差αは３００μｍが適当であった。この３００μｍという段差の外径差αの値は、セル径βが１５０μｍ、クラウン量γが７５μｍのときの、実施例１において中間転写ベルトに用いる転写ローラについて求めた、β≦α≦４β、γ≦α≦５γ、の関係も満足している。

以上、転写搬送ベルト方式に対しても、一次転写ローラ１４をクラウン形状とし、転写ローラの端部に段差を付けた形状に構成する事で、画像全面に渡って均一で高精細な画像が達成可能となる。更に加えて、感光ドラム端部やベルト端部の汚れによる機内汚染のない、高品位な画像形成装置が得られる。

［他の実施例］
前述した実施例では、ベルトを挟んで像担持体に対向する転写ローラを例示したが、これに限定されるものではない。ベルトを介さず、感光ドラム等の像担持体に直接当接される転写ローラであっても良く、本発明を適用することにより同様の効果が得られる。

また前述した実施例では、段差端部を含むローラ部が、長手方向中央部の円柱部の長手方向両側に、外径が小さくなるテーパ部を設けてなる転写ローラを例示したが、これに限定されるものではない。段差端部を含むローラ部は、長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるローラ部であれば、その他の形状であっても良い。

また前述した実施例では、プロセスカートリッジを４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施例では、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして、感光ドラムと、該ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示した。プロセスカートリッジは、これに限定されるものではなく、感光ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。

更に前述した実施例では、感光ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成装置本体に対して着脱可能な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは各構成部材がそれぞれ着脱可能な画像形成装置としても良い。

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる転写ローラに本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

２ …感光ドラム
１４ …一次転写ローラ
１６ …ローラ部
１６ａ …円柱部
１６ｂ …テーパ部
１６ｃ …段差端部
１８ …加圧バネ
２１，４１，４３ …砥石
２１ａ …段差部
３１ …中間転写ベルト
３７ …搬送ベルト

Claims (14)

1. 像担持体に対向して配設され、前記像担持体に向けて長手方向両端が押圧部材により押圧され、前記像担持体からトナー像を転写する転写ローラであって、
   長手方向中央部から両端部に向かうに連れて外径が小さくなるローラ部を有し、更に前記ローラ部の両端に前記ローラ部の最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった段差端部を設けたことを特徴とする転写ローラ。
2. 前記ローラ部は弾性を有する発泡体によって形成され、前記ローラ部の最小外径と前記段差端部の最小外径との差をαとし、前記発泡体のセル径をβとしたとき、β≦α≦４βであることを特徴とする請求項１に記載の転写ローラ。
3. 前記発泡体のＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度が１０°以上３０°以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の転写ローラ。
4. 前記ローラ部の長手方向中央部の最大外径と両端部の最小外径の差から求められるクラウン量をγとしたとき、γ≦α≦５γであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の転写ローラ。
5. 前記段差端部を含むローラ部よりも長手方向の幅が広い砥石を、前記段差端部を含むローラ部の全幅に当接させるプランジ研磨によって、前記転写ローラの外形を成形することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の転写ローラ。
6. 前記砥石を、前記段差端部を含むローラ部の全幅に当接させて研磨する際に、前記砥石を前記ローラ部の幅方向にオシレーション動作させることを特徴とする請求項５に記載の転写ローラ。
7. 前記オシレーション動作の幅Ｗ（ｍｍ）が、０．５≦Ｗ≦３．０の範囲であることを特徴とする請求項６に記載の転写ローラ。
8. 前記砥石の、前記ローラ部の最小外径の端面と前記段差端部の周面とを研磨する研磨面のなす角度をδとしたとき、９０度≦δ≦１２０度であることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の転写ローラ。
9. 前記ローラ部は、長手方向中央部の円柱部の長手方向両側に、前記円柱部の外側に向かうに連れて前記円柱部より外径が小さくなるテーパ部を設けてなり、更に前記テーパ部の外側に前記テーパ部の最小外径よりも更に外径が小さい段差をもった前記段差端部を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の転写ローラ。
10. トナー像を担持する像担持体と、回転可能な無端状のベルトと、前記ベルトを介して前記像担持体に対向して配設され前記像担持体から前記ベルト又は前記ベルトが担持搬送する記録媒体にトナー像を転写する転写ローラと、を有する画像形成装置において、
    前記転写ローラとして、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の転写ローラを有することを特徴とする画像形成装置。
11. 前記ベルトは、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記ベルトは、記録媒体を担持搬送する記録媒体搬送ベルトであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記像担持体は、複数の像担持体であり、前記転写ローラは、前記複数の像担持体に夫々対向して配設された複数の一次転写ローラであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記転写ローラの段差端部が、画像形成装置の画像領域よりも外側に形成されたことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置