JP2018124414A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーナレスの構成において感光体の表面速度と中間転写体の表面速度との間に速度差を設けた場合、感光体を回転駆動させる負荷が小さいことから感光体が中間転写体表面に連れまわり、画像不良が生じることを防止可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１は、回転する中間転写ベルト９に対して固定の面を押圧することで、中間転写ベルト９から転写材に２次転写された後に中間転写ベルト９に残留したトナーを回収することが可能なクリーニングブレード１６ａを備える。感光ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは第１の速度で回転し、中間転写ベルト９は、第１の速度よりも遅い速度であって、第１の速度との間の速度差ΔＶが５％以内である第２の速度で回転する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用した画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、従来から、各色の画像形成部から中間転写体に順次トナー像を転写し、さらに中間転写体から転写材に一括してトナー像を転写する構成が知られている。

このような画像形成装置では、各色の画像形成部がそれぞれ像担持体としてのドラム状の感光体を有している。画像形成時において、感光体に現像されたトナー像は、感光体と中間転写体とが接触する１次転写部において感光体から中間転写体に１次転写される。中間転写体に１次転写された各色のトナー像は、中間転写体と２次転写部材とが接触する２次転写部において中間転写体から紙やＯＨＰシートなどの転写材に一括して２次転写された後に、定着手段によって転写材に定着される。

特許文献１には、中間転写体の表面速度を感光体の表面速度よりも速く設定することによって、感光体から中間転写体にトナー像を１次転写する際の転写性を向上させる構成が開示されている。このような構成においては、感光体が担持したトナー像を中間転写体がすくい取るせん断力を利用して１次転写を行っている。

特開２００４−１１７７２２号公報

しかしながら、感光体に当接するクリーニング部材としてのブレードを有していない所謂クリーナレスの構成において、特許文献１のように中間転写体の表面速度を感光体の表面速度よりも速くさせる場合には、以下の課題が発生する場合がある。即ち、クリーナレスの構成においては感光体を回転駆動させる負荷が小さく、感光体が中間転写体表面に連れまわり、感光体表面に形成されるトナー像のブレや色ずれが生じる場合がある。

そこで、本発明は、感光体を回転駆動させる負荷が小さい画像形成装置において、感光体の表面速度と中間転写体の表面速度との間に速度差を設けつつ、画像不良の発生を抑制することを目的とする。

本発明は、感光体と、前記感光体にトナー像を現像する現像手段と、前記感光体に当接し、前記感光体が担持したトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写体と、を備え、前記感光体から中間転写体にトナー像を１次転写した後に前記感光体上に残留したトナーを前記現像手段にて回収することが可能な画像形成装置において、回転する前記中間転写体に対して固定の面を押圧することで、前記感光体から前記中間転写体に１次転写されたトナー像が前記中間転写体から転写材に２次転写された後に前記中間転写体に残留したトナーを回収することが可能な回収部材を備え、前記感光体は第１の速度で回転し、前記中間転写体は、前記第１の速度よりも遅い速度であって、前記第１の速度との間の速度の差が５％以内である第２の速度で回転することを特徴とする。

本発明によれば、感光体を回転駆動させる負荷が小さい画像形成装置において、感光体の表面速度と中間転写体の表面速度との間に速度差を設けつつ、画像不良の発生を抑制することを目的とする。

実施例１の画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。 実施例１と比較例における、感光体と中間転写体の回転駆動負荷の測定結果を説明する図である。 実施例１における、画像不良の発生の有無及び色ずれを評価する画像を説明する模式図である。 実施例１における、各速度差に関する画像不良の発生の有無と色ずれに関する評価結果を説明する図である。 色ずれが発生した場合に得られる画像を説明する模式図である。 実施例１における、各速度差に関する転写効率の評価結果を示すグラフである。 実施例２における中間転写体の構成を説明する概略断面図である。 実施例２の画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。 実施例１と比較例における、感光体と中間転写体の回転駆動負荷の測定結果を説明する図である。 その他の実施例における画像形成装置を説明する概略断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、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、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り、本発明を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、本実施例における画像形成装置１の構成を説明する概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置１は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが一定間隔で配置された、カラー画像形成装置である。なお、本実施例では、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、特に区別しない場合は、いずれの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して説明する。

画像形成部３は、ドラム状の電子写真感光体４（以下、感光ドラム４と称する）と、感光ドラム４に当接し、感光ドラム４を帯電する帯電部材としての帯電ローラ５と、露光手段６と、現像手段７と、を有する。現像手段７は、感光ドラム４に対して当接及び離間が可能な状態で配置されており、不図示の現像電源から電圧を印加されることによって感光ドラム４にトナー像を現像する。なお、本実施例においては、アルミシリンダ上に少なくとも電荷発生層とポリアリレート樹脂を含む電荷輸送層を有し、負帯電性の有機光導電体であり、直径が２４ｍｍの感光ドラム４を用いた。

コントローラ等の制御手段（不図示）が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム４は回転駆動される。感光ドラム４は回転過程で、帯電ローラ５ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電圧（帯電電圧）に一様に帯電処理され、露光手段６により画像信号に応じて露光される。これにより、感光ドラム４には目的のカラー画像の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、その静電潜像は現像位置において現像手段７により現像され、感光ドラム４にトナー像として可視化される。ここで、現像手段７に収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性であり、帯電ローラ５による感光ドラム４の帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、本発明はこれに限らず、感光ドラム４の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する画像形成装置にも本発明を適用できる。

無端ベルト状で回転可能な中間転写体としての中間転写ベルト９は、導電性を有し、駆動部材としての駆動ローラ２３ａと、従動ローラ２３ｂと、補助ローラ２３ｃと、対向部材としての対向ローラ２３ｄに張架されている。駆動ローラ２３ａと、従動ローラ２３ｂと、補助ローラ２３ｃは、アースに電気的に接続されている。駆動ローラ２３ａは、図示矢印Ｒ１方向に回転し、これにより、中間転写ベルト９は、１００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転する。中間転写ベルト９の内周面側には、中間転写ベルト９を介して感光ドラム４と対向する位置に、中間転写ベルト９と接触する接触部材としての１次転写ローラ１０が配置されている。

本実施例における中間転写ベルト９は、外周が約７００ｍｍ、厚みが約８０μｍであり、導電剤としてカーボンを添加した無端状のポリイミド（ＰＩ）基層９ａと、基層９ａの外周面側に形成されるアクリル樹脂を含む表層９ｂと、を有する。なお、基層９ａの厚みをｔ１とし、表層９ｂの厚みをｔ２とすると、ｔ１＝７８μｍ、ｔ２＝２μｍである。また、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）にリングプローブのタイプＵＲ（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１２）を使用して測定した際の中間転写ベルト９の体積抵抗率は、約５×１０^９Ω・ｃｍである。なお、体積抵抗率の測定は、中間転写ベルト９の表面側からリングプローブを当接させて、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０秒の条件で行った。測定環境は、室内温度が２３℃、室内湿度が５０％であった。

１次転写ローラ１０が中間転写ベルト９を感光ドラム４に向かって押圧することにより、中間転写ベルト９は感光ドラム４と当接して１次転写部２を形成する。本実施例においては、中間転写ベルト９の移動方向に関して、各１次転写ローラ１０の間の距離は、およそ７５ｍｍである。また、１次転写ローラ１０には１次転写電源２０（第１の電源）が接続されており、１次転写電源２０から１次転写ローラ１０に向かって電圧を印加することによって、１次転写ローラ１０を介して中間転写ベルト９に電流が流れる。感光ドラム４に形成されたトナー像は、１次転写部２を通過する過程で、１次転写電源２０から１次転写ローラ１０に正極性の電圧を印加することにより、感光ドラム４から中間転写ベルト９に１次転写される。

なお、本実施例における画像形成装置１は、感光ドラム４から中間転写ベルト９にトナー像を転写した後に感光ドラム４に残留したトナーを現像手段７によって回収する、所謂、クリーナレスの構成を有する。

クリーナレスの構成においては、感光ドラム４の回転方向に関して、感光ドラム４と中間転写ベルト９とが接触する１次転写部２から感光ドラム４と帯電ローラ５とが接触する帯電部８までの間に、感光ドラム４に当接するブレードが設けられていない。したがって、１次転写部を通過した後に感光ドラム４に残留したトナーは、帯電ローラ５と感光ドラム４とが当接する帯電部８を通過する際に再び負極性に帯電された後、現像手段７と感光ドラム４とが当接する位置において現像手段４に回収される。

各色の画像形成部３において、感光ドラム４から中間転写ベルト９にトナー像が順次重ねて１次転写されることにより、中間転写ベルト９には、目的のカラー画像に対応した４色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト９に１次転写された４色のトナー像は、２次転写ローラ１４と中間転写ベルト９とが接触して形成される２次転写部１９を通過する過程で、紙やＯＨＰシートなどの転写材Ｐの表面に一括で２次転写される。なお、転写材Ｐは、給紙手段１２によって給紙カセット１１から給紙され、２次転写部１９に搬送される。

中間転写ベルト９の外周面に接触する２次転写部材としての２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト９に対して従動回転しており、中間転写ベルト９を介して２次転写ローラ１４に対向する位置には対向ローラ２３ｄが配置されている。２次転写電源２１から２次転写ローラ１４に正極性の電圧を印加することにより、２次転写ローラ１４から対向ローラ２３ｄに向かって電流が流れ、２次転写部１９において中間転写ベルト９から転写材Ｐに４色のトナー像が２次転写される。

２次転写によって４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、その後、定着手段３０において加熱および加圧されることにより、４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに定着される。４色のトナー像を定着された転写材Ｐは、排紙ローラ３１によって画像形成装置１の装置内部から排紙トレイ１５に排出される。

なお、２次転写後に中間転写ベルト９に残ったトナーは、中間転写ベルト９の移動方向に関して、２次転写部１９よりも下流側において中間転写ベルト９を介して対向ローラ２３ｄに対向して設けられたクリーニング手段１６により回収される。クリーニング手段１６は、中間転写ベルト９の外周面に接触するクリーニングブレード１６ａと、不図示の廃トナー容器とを有する。クリーニングブレード１６ａは、回転する中間転写ベルト９に対して固定の面を押圧することによって、中間転写ベルト９に残留したトナーを廃トナー容器に回収することが可能な回収部材である。本実施例においては、クリーニングブレード１６ａとして、ＡＳＫＥＲ社のマイクロゴム硬度計ＭＤ−１ｃａｐａを用いて測定した硬度が７０°のウレタンゴムを用いた。また、クリーニングブレード１６ａは、１２００ｇｆの圧力で中間転写ベルト９に向かって押圧した状態で配置した。

本実施例の画像形成装置１においては、以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。

本実施例における画像形成装置１は、感光ドラム４の表面速度Ｖａ（第１の速度）と中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（第２の速度）との間に速度差ΔＶを設けた構成を有する。なお、本実施例においては、中間転写ベルト９に駆動を伝達する駆動ローラ２３ａの回転数と駆動ローラ２３ａの外径とによって求められる駆動ローラ２３ａの表面速度を中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂと定義する。具体的には、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを１００ｍｍ／ｓｅｃに設定し、これに対して感光ドラム４の表面速度Ｖａを１０３ｍｍ／ｓｅｃに設定した。この時、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間の速度差ΔＶは、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを基準として、以下の式によって求めた。

即ち、本実施例においては、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂは、感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも遅い速度であり、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂと感光ドラム４の表面速度Ｖａとの間の速度差ΔＶは３％である。本実施例においては、中間転写ベルト９と感光ドラム４の回転の駆動源は１つのモータであり、共通の駆動源から分岐させて駆動を得た。速度差ΔＶは、共通の駆動源から中間転写ベルト９と感光ドラム４とに駆動を伝えるギア配列におけるギアの速度伝達比を調整することによって設定した。なお、速度差ΔＶの設定に関しては、感光ドラム４に駆動を伝達するギアの速度伝達比と、中間転写ベルト９に駆動を伝達するギアの速度伝達比との、少なくとも一方を調整すればよい。

感光ドラム４の表面速度Ｖａと中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂの値が異なる場合、感光ドラム４と中間転写ベルト９のうち、表面速度の遅い部材が表面速度の速い部材から駆動力を付与される。このような駆動力は、１次転写部２におけるトナーの量が少ない場合に、顕著に発生しやすい。これは、１次転写部２におけるトナーの量が少ない場合においては、感光ドラム４の表面と中間転写ベルト９の表面とが接触する面積が広く、摩擦力が高くなりやすいためである。一方で、１次転写部２におけるトナーの量が増加すると、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間に介在するトナーが潤滑剤として働き、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間に発生する摩擦力が減少する。

感光ドラム４の表面速度Ｖａと中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂの値が異なる構成においては、前述した駆動力によって、表面速度の遅い部材が表面速度の速い部材に連れまわされてしまう可能性がある。この場合、感光ドラム４から中間転写ベルト９に転写される画像にブレや色ずれが生じ、画像不良が発生するおそれがある。この連れまわしの発生の有無は、各部材の回転駆動負荷の測定によって確認することが可能である。

以下、図２〜図５を用いて、本実施例の作用効果について説明を行う。

図２（ａ）は、比較例における、中間転写ベルト９の回転駆動負荷の測定結果のグラフであり、図２（ｂ）は、比較例における、感光ドラム４の回転駆動負荷の測定結果のグラフである。また、図２（ｃ）は、本実施例における、中間転写ベルト９の回転駆動負荷の測定結果のグラフであり、図２（ｄ）は、本実施例における、感光ドラム４の回転駆動負荷の測定結果のグラフである。

なお、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも遅くする本実施例の構成に対し、比較例は、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも速くした構成である。具体的には、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを１００ｍｍ／ｓｅｃに設定し、これに対して感光ドラム４の表面速度Ｖａを９７ｍｍ／ｓｅｃに設定した。この時、比較例における感光ドラム４と中間転写ベルト９との間の速度差ΔＶは３％である。

まず、感光ドラム４及び中間転写ベルト９のそれぞれの回転駆動負荷の測定方法について説明する。感光ドラム４の回転駆動負荷は、感光ドラム４を画像形成装置に設置した状態で、測定用の外部モータを、トルクコンバータを介して感光ドラム４の回転軸に直結することで測定した。測定用の外部モータは、オリエンタルモータ社製の型番ＰＫ５６６ＡＥを用い、トルクコンバータは、ＳＳＫ社製の型番ＴＭ３６−１０を用いた。中間転写ベルト９の回転駆動負荷は、感光ドラム４の回転駆動負荷の測定と同様に、中間転写ベルト９の駆動ローラ２３ａの回転軸に、トルクコンバータを介して測定用の外部モータを直結することで測定した。

また、感光ドラム４及び中間転写ベルト９の回転駆動負荷の測定は、ベタ白画像と、ハーフトーン画像の２種類の画像に関して行った。ここで、ハーフトーン画像とは、２０％濃度のブラック色を８０ｍｍ、２０％濃度のシアン色を８０ｍｍ、２０％濃度のマゼンダ色を８０ｍｍ、を連続して形成した画像である。ハーフトーン画像を形成する際の回転駆動負荷の測定は、各色のトナー像がそれぞれの１次転写部２に同時に存在するタイミングで測定した。

図２（ａ）に示すように、比較例の構成においては、ベタ白画像を形成する場合よりもハーフトーン画像を形成する場合の方が中間転写ベルト９の回転駆動負荷が小さく、また、その値はどちらの画像に関しても正の値であった。これは、中間転写ベルト９に駆動を伝達するためのギアに負荷がかかっており、ギアの配列における隣接するギア同士がそれぞれ噛みあった状態であることを示している。

一方で、図２（ｂ）に示すように、比較例の構成における感光ドラム４の回転駆動負荷の値は、ベタ白画像を形成する場合においては負の値であった。これは、感光ドラム４がより表面速度の速い中間転写ベルト９によって連れまわされている状態であることを示している。このような状態においては、１次転写部２において感光ドラム４から中間転写ベルト９に転写されるトナー像に関して、画像不良が発生しやすい。

なお、ハーフトーン画像を形成する場合において、感光ドラム４の回転駆動負荷の値は正の値であり、感光ドラム４は中間転写ベルト９に連れまわされている状態ではない。これは、ハーフトーン画像を形成する際に１次転写部２に存在するトナーがベタ白画像を形成する際に１次転写部２に存在するトナーよりも多く、トナーが潤滑剤の役割を果たすためである。このように、比較例の構成においては、形成する画像のトナー量によって感光ドラム４が中間転写ベルト９に連れまわされ、感光ドラム４の表面速度Ｖａが変動してしまう。

比較例における感光ドラム４の回転駆動負荷の測定結果に対して、図２（ｄ）に示すように、本実施例の構成においては、感光ドラム４の回転駆動負荷の測定結果は形成する画像によらず正の値であった。中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂよりも感光ドラム４の表面速度Ｖａが速い本実施例の構成においては、感光ドラム４はより表面速度の遅い中間転写ベルト９によって回転駆動の負荷となる方向に力を受ける。これにより、感光ドラム４に駆動を伝達するためのギアに負荷がかかり、ギアの配列における隣接するギア同士の噛みあいが緩くなってしまうことが抑制される。

一方で、感光ドラム４よりも表面速度が遅い中間転写ベルト９は、感光ドラム４に連れまわされる方向に力を受ける。しかしながら、図１に示すように、中間転写ベルト９は、２次転写後に中間転写ベルト９に残ったトナーを回収するためのクリーニングブレード１６ａによって押圧されている。これにより、中間転写ベルト９には十分な回転駆動負荷がかかることから、図２（ｃ）に示すように、中間転写ベルト９の回転駆動負荷の値は形成する画像によらず正の値であり、中間転写ベルト９は感光ドラム４に連れまわされない。

次に、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（１００ｍｍ／ｓｅｃ）に対して、感光ドラム４の表面速度Ｖａを変化させて、画像不良の発生の有無と、色ずれと、転写効率とに関して評価を行った。具体的には、感光ドラム４の表面速度Ｖａが、それぞれ、９７、９９、１００、１０１、１０３、１０５、１０６ｍｍ／ｓｅｃである７つの場合に関して、３種類の画像を形成し、評価を行った。この時、画像を形成する環境は温度２３℃、湿度５０％、画像を形成するプロセス速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ（スループット：１分間に１８枚）、画像形成モードは普通紙モードに設定した。また、転写材ＰとしてはＡ４サイズ、坪量８０ｇ／ｍ^２のＲｅｄ Ｌａｂｅｌ Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎを用いた。

図３（ａ）は、画像不良の発生の有無に関する評価を行うために形成した画像を説明する模式図である。図３（ａ）に示すように、中間転写ベルト９の移動方向に関して、６００ｄｐｉの解像度で４ｄｏｔおきに２ｄｏｔのブラック色の長手幅横線を形成し、画像ブレの有無を確認することによって画像不良の発生の有無の評価を行った。

図３（ｂ）は、色ずれの評価を行うために形成した画像を説明する模式図である。色ずれを評価する画像としては、図３（ｂ）に示すように、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に関して、長手幅５ｍｍの横細線が０．５ｍｍの間隔で長手方向に繰返し並ぶ画像を形成した。なお、中間転写ベルト９の移動方向に関して、各色における横細線の間隔は１ｍｍである。色ずれの評価に関しては、ブラックを基準色とし、中間転写ベルト９の移動方向に関して、ブラックの横細線に対する各色の横細線のずれ量を色ずれ量として求め、得られた色ずれ量の最大値によって評価を行った。

転写効率に関しては、ブラックのベタ画像を形成した際に感光ドラム４から中間転写ベルト９に転写されずに感光ドラム４に残留したトナーの濃度（転写残濃度）を測定し、評価を行った。転写残濃度の測定は、日本電色社製の反射率計（型式：ＴＣ−６ＤＳ／Ａ）を用いた。

図４は、各速度差ΔＶにおける、画像不良の発生の有無と、色ずれに関して評価を行った結果を説明する表である。図４においては、画像不良として認められるレベルの画像ブレや色ずれが発生した場合を×として示す。図５は、色ずれ画像が発生した際の画像を説明する模式図であり、図６は、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂに対する感光ドラム４の表面速度Ｖａを変化させた場合の各速度差ΔＶにおける転写残濃度の測定結果を説明するグラフである。

図４に示すように、画像ブレに関しては、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（１００ｍｍ／ｓｅｃ）が感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも速い場合に、画像の先端から約２２ｍｍと約３６ｍｍの位置に濃度の濃い横帯状の画像不良が発生した。先端から約２２ｍｍの位置の横帯は、感光ドラム４における、１次転写部２から現像手段７までの弧の長さに一致し、先端から約３６ｍｍの位置の横帯は、感光ドラム４における、１次転写部２から露光部までの弧の長さに一致する。

この画像不良は、感光ドラム４に担持されたトナー像の先端が１次転写部２に突入する際に、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間の摩擦力が減少し、感光ドラム４の回転駆動負荷が急激に変化することで発生する。図２（ｂ）に示すように、トナー像を担持していない部分における感光ドラム４の回転駆動負荷が負の値の場合、トナー像の先端が１次転写部２に突入しトナーが潤滑剤となることで感光ドラム４の回転駆動負荷が正の値に反転することがある。このとき、感光ドラム４の表面速度Ｖａが急激に変動することで、画像ブレが発生し画像不良となる。

次に、色ずれに関して、表１、図５を用いて説明する。表１に示すように、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（１００ｍｍ／ｓｅｃ）が感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも速い場合に、大幅な色ずれが発生した。

感光ドラム４がより表面速度の速い中間転写ベルト９に連れまわされている場合、感光ドラム４に担持されたトナー像の先端が１次転写部２に到達すると、トナーが潤滑剤となることで感光ドラム４が中間転写ベルト９に連れまわされる状態が解消される。この時、感光ドラム４に駆動を伝達するギアは、緩んだ状態から噛合った状態となり、感光ドラム４は中間転写ベルト９に連れまわされる状態から、駆動源からの駆動力を受けて回転する状態に切り替わる。この切り替わりの間は、感光ドラム４は中間転写ベルト９からも駆動源からも回転力を与えられないため、感光ドラム４の回転が一旦停止してしまう。これにより、感光ドラム４から中間転写ベルト９に転写されるトナー像の先端にずれが生じる。特に、感光ドラム４が中間転写ベルト９に連れまわされる力が大きいほど、感光ドラム４が停止する時間が長くなりトナー像の先端のずれが大きくなる。

図３（ｂ）に示すような画像を形成しようとした場合、中間転写ベルト９にトナー像が転写されていない状態においては、中間転写ベルト９は４つの感光ドラム４に回転力を与え、各感光ドラム４は中間転写ベルト９に連れまわされる。この状態から、画像の形成が開始されると、中間転写ベルト９の移動方向に関して上流の感光ドラム４から順に、中間転写ベルト９に連れまわされる状態が解消される。即ち、中間転写ベルト９の移動方向に関して、上流側の感光ドラム４Ｙは、中間転写ベルト９に連れまわされる力が最も小さく、下流側の感光ドラム４Ｋは、中間転写ベルト９に連れまわされる力が最も大きい。これは、最も下流側に位置する感光ドラム４Ｋは、感光ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃが中間転写ベルト９に連れまわされる状態が解消された状態で、中間転写ベルト９によって回転力を与えられ連れまわされるためである。

したがって、図５に示すように、上流側の感光ドラム４に形成されるトナー像の先端よりも、下流側の感光ドラム４に形成されるトナー像の先端の方が、中間転写ベルト９の移動方向に関して下流側に転写される。このように、各色のトナー像の先端がずれることで、転写材Ｐに形成される画像に大幅な色ずれが生じる。

一方、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（１００ｍｍ／ｓｅｃ）が感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも遅い場合においては、図２（ｃ）〜（ｄ）にて説明したようにクリーニングブレード１６ａによって中間転写ベルト９に十分な負荷がかけられている。したがって、より表面速度の遅い中間転写ベルト９がより表面速度の速い感光ドラム４に連れまわされることがなく、感光ドラム４及び中間転写ベルト９の駆動ローラ２３ａに駆動を伝達するギアに緩みが生じない。これにより、転写材Ｐに形成される画像に大幅な色ずれが生じることが抑制される。

なお、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂと感光ドラム４の表面速度Ｖａが等しい、即ち速度差ΔＶが０％の構成においては、感光ドラム４が中間転写ベルト９に連れまわされないため、色ずれの発生は抑制される。

転写効率に関しては、図６に示すように、感光ドラム４の表面速度Ｖａと中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを同じ値に設定した場合のトナーの転写残濃度が最も多い結果となった。感光ドラム４の表面速度Ｖａと中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂとの間に速度差ΔＶを設ける構成は、速度差ΔＶを設けない構成よりも転写残濃度が少なく、転写効率が高いことが示唆された。

ところで、速度差ΔＶの値が大きすぎる場合、感光ドラム４と中間転写ベルト９とが当接する１次転写部においてトナー像が擦られることでトナー像が崩れる画像不良が発生することがある。本実施例においては、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂ（１００ｍｍ／ｓｅｃ）に対して感光ドラム４の表面速度Ｖａを１０６ｍｍ／ｓｅｃに設定した場合に、トナー像が崩れることによる画像不良が発生した。したがって、速度差ΔＶは、前述した画像不良を抑制する観点から、５％以内に設定することがより好ましい。

以上で説明したように、本実施例の構成によると、感光ドラム４に当接するクリーニング部材としてのクリーニングブレードを有していないクリーナレス構成の画像形成装置１において、以下の効果を得ることが可能である。即ち、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間に速度差ΔＶを設けて転写効率を向上させつつ、中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも遅く設定することで、感光ドラム４が連れまわされることによる画像不良を抑制できる。

なお、本実施例においては、感光ドラム４を回転駆動させる負荷が小さい画像形成装置１として、感光ドラム４の回転方向に関して１次転写部２から帯電部８の間にトナーを回収する回収部材を設けていないクリーナレス構成に関して説明を行った。しかし、本発明はこの構成に限らない。例えば、１次転写部２を通過した後に感光ドラム４に残留したトナーを現像手段７で回収するクリーナレス構成において、感光ドラム４に残留したトナーを一時的に回収するブラシなどの部材を設けてもよい。若しくは、感光ドラム４に残留したトナーを帯電する帯電ローラを設ける構成でも良い。感光ドラム４に当接して回転するブラシや帯電ローラなどの部材を設けた構成は、クリーニングブレードなどの部材を感光ドラム４に押圧させる構成に比べて、感光ドラム４を回転駆動させる負荷が小さい。したがって、感光ドラム４の表面速度Ｖａよりも中間転写ベルト９の表面速度Ｖｂを速くした場合に感光ドラム４が中間転写ベルト９に連れまわされる可能性があり、本実施例の構成を用いることで、転写効率を向上させつつ画像不良を抑制することが可能である。

また、本実施例においては、共通の駆動源である１つのモータを用いて、ギア配列におけるギアの速度伝達比を調整することによって、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間に速度差ΔＶを設けた。しかしながら、これに限らず、ギアの速度伝達比を調整せずに、感光ドラム４の駆動軸の径や中間転写ベルト９の駆動ローラ２３ａの径を調整することによって速度差ΔＶを設定しても良い。または、感光ドラム４の駆動源と中間転写ベルト９の駆動源を別々に設けることで、速度差ΔＶを設定しても良い。

（実施例２）
実施例１では、導電剤としてカーボンを添加した無端状のポリイミド（ＰＩ）基層９ａと、基層９ａの外周面側に形成されるアクリル樹脂を含む表層９ｂにより形成される中間転写ベルト９を用いた画像形成装置１の構成について説明した。これに対し、実施例２の画像形成装置２００は、基層２０９ａと、基層２０９ａの外周面側に形成される表層２０９ｂと、基層２０９ａの内周面側に形成される内面層２０９ｃと、を有する中間転写ベルト２０９を用いる構成である。なお、本実施例の画像形成装置２００の構成は、中間転写ベルト２０９の構成と、４つの画像形成部３に関して共通の１次転写電源２０から各１次転写ローラ１０に電圧を印加する点を除いて、実施例１と同様である。したがって、実施例１と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７は、本実施例の中間転写ベルト２０９の断面を説明する模式図である。また、図８は、本実施例の画像形成装置２００の構成を説明する概略断面図である。

図７に示すように、中間転写ベルト２０９は、基層２０９ａ（第１の層）と、基層２０９ａの外周面側に形成される表層２０９ｂ（第３の層）と、基層２０９ａの内周面側に形成される内面層２０９ｃ（第２の層）の、複数の層を有する中間転写体である。なお、基層２０９ａと表層２０９ｂの構成は実施例１の基層９ａと表層９ｂと同様の構成を有する。内面層２０９ｃは、導電剤としてカーボンを混合したアクリル樹脂層から構成され、中間転写ベルト２０９の厚さ方向に関して、内面層２０９ｃは、基層２０９ａよりも感光ドラム４から離れた位置に形成される。内面層２０９ｃの厚みをｔ３とすると、本実施例においてはｔ３＝３μｍである。

中間転写ベルト２０９に関して、内面層２０９ｃ側から測定した表面抵抗率は４．７×１０^６Ω／□であり、表層２０９ｂ側から測定した表面抵抗率は２．６×１０^１１Ω／□であった。なお、表面抵抗率の測定は、体積抵抗率と同じ測定器に、リングプローブのタイプＵＲ１００（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１６）を用い、印加電圧１０Ｖ、測定時間１０秒の測定条件で行った。測定を行う際の環境は、室内温度２３℃、室内湿度は５０％であった。

本実施例の構成においては、内面層２０９ｃを設けることによって、中間転写ベルト２０９の内周面側の表面抵抗率が、中間転写ベルト２０９の外周面側の表面抵抗率よりも十分に低い。このため、１次転写電源２０から各１次転写ローラ１０に電圧を印加すると、より電気抵抗の低い内面層２０９ｃを介して電流が流れることで、中間転写ベルト２０９に一様な電位が形成される。これにより、中間転写ベルト２０９の移動方向に関して、各１次転写部２の上流において感光ドラム４と中間転写ベルト９との電位差によって放電（以下、上流放電と称する）が発生しやすくなる。この上流放電により、感光ドラム４と中間転写ベルト９が当接する１次転写部２における感光ドラム４の電位が低下し、１次転写部２において感光ドラム４と中間転写ベルト９との間に働く静電気的な吸着力が減少する。その結果、感光ドラム４と中間転写ベルト９の間の摩擦力が減少する。

図９（ａ）は、本実施例における、中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の測定結果のグラフであり、図９（ｂ）は、本実施例における、感光ドラム４の回転駆動負荷の測定結果のグラフである。なお、感光ドラム４及び中間転写ベルト９の回転駆動負荷の測定方法は、実施例１における測定方法と同様である。

図９（ａ）に示すように、本実施例におけるベタ白画像形成時の中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の値は、図２（ｃ）で示される実施例１におけるベタ白画像形成時の中間転写ベルト９の回転駆動負荷の値に比べて、高い値を示した。これは、内面層２０９ｃを設けたことによって、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間の摩擦力が減少し、より表面速度の速い感光ドラム４がより表面速度の遅い中間転写ベルト２０９を連れまわそうとする力が減少したためである。一方で、ハーフトーン画像を形成する際の中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の値は、実施例１と比べてほぼ変化がなかった。

また、図９（ｂ）に示すように、本実施例におけるベタ白画像形成時の感光ドラム４の回転駆動負荷の値は、図２（ｄ）で示される実施例１におけるベタ白画像形成時の感光ドラム４の回転駆動負荷の値に比べて、低い値を示した。これは、内面層２０９ｃを設けたことによって、感光ドラム４と中間転写ベルト９との間の摩擦力が減少したためである。一方で、ハーフトーン画像を形成する際の感光ドラム４の回転駆動負荷の値は、中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の値と同様に、実施例１と比べてほぼ変化がなかった。

以上説明したように、本実施例の構成においては、１次転写部２に介在するトナーの有無による感光ドラム４及び中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の変動を抑制することが出来る。即ち、感光ドラム４に担持されたトナー像の先端が１次転写部２に突入する際の感光ドラム４及び中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の変動を抑制することが可能である。

次に、本実施例における色ずれの評価に関して、表２を用いて説明する。なお、色ずれの評価の方法は実施例１と同様であり、実施例１と同じ条件で図３（ａ）に示される画像を形成し、評価を行った。

表２に示すように、本実施例の構成によれば、実施例１の構成と比べて色ずれ量の値をより低い値とすることが可能である。これは、内面層２０９ｃを設けることで感光ドラム４に担持されたトナー像の先端が１次転写部２に突入する際の感光ドラム４及び中間転写ベルト２０９の回転駆動負荷の変動を抑制することが可能なためである。

以上で説明したように、本実施例の構成においても実施例１と同様の効果を得ることが可能であるだけでなく、中間転写ベルト２０９に転写するトナー像のトナー量に依らず、転写材Ｐに形成される画像の色ずれを抑制することが可能である。

また、本実施例においては、内周面２０９ｃを設けることにより、中間転写ベルト２０９に一様な電位を形成することが可能である。これにより、図８に示すように、各１次転写ローラ１０に電圧を印加する１次転写電源を共通化し、１つの１次転写電源２０を各１次転写ローラ１０に接続する構成としても、各１次転写部２に安定した電位を形成することが可能となる。この構成により、１次転写電源を減らすことができ、電源基板の簡略化及び小サイズ化や、コストダウンを図ることが可能となる。

本実施例においては、中間転写ベルト２０９の基層２０９ａに、電子導電剤としてのカーボンを添加したが、基層２０９ａに添加する導電剤はこれに限らず、多価金属塩や第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤を添加する構成としても良い。イオン導電剤は、電子導電剤と比較すると、導電剤を添加する物質の電気抵抗の調整を行いやすいため、基層２０９ａにイオン導電剤を添加することにより、中間転写ベルト２０９の電気抵抗の調整の幅を広げることが可能である。また、イオン導電剤を添加した中間転写ベルト２０９は、印加する電圧の大きさを変化させても電気抵抗が変動しにくい特性を有する。したがって、１次転写ローラ１０に印加する電圧の大きさを変化させた場合であっても、中間転写ベルト２０９から感光ドラム４に向けて所望の電流を流すことが可能である。

（その他の実施例）
実施例２においては、各画像形成部３の各１次転写ローラ１０に対して共通の１次転写電源２０から電圧を印加して１次転写を行う構成について説明した。これに対し、本実施例は、図１０に示すように、４つの画像形成部３の１次転写電源を共通化し、且つ、１次転写電源と２次転写電源を共通化した構成を有する。本実施例の構成においては、実施例２と同様の構成を有する中間転写ベルト２０９を用い、転写電源３２１（第２の電源）から２次転写部材としての２次転写ローラ１４に電圧を印加することで１次転写及び２次転写を行う。なお、本実施例の画像形成装置３００の構成は、転写電源３２１から２次転写ローラ１４に電圧を印加することによって１次転写を行う点を除いて実施例２と同様である。したがって、実施例２と共通する部材は実施例２と同一の符号を付して説明を省略する。

図１０は本実施例における画像形成装置３００の構成を説明する概略断面図である。図１０に示すように、転写電源３２１は２次転写ローラ１４に接続され、２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト２０９、対向部材としての対向ローラ２３ｄ、定電圧素子としてのツェナーダイオード２５を介してアースに電気的に接続されている。また、各１次転写ローラは対向ローラ２３ｄと電気的に接続され、ツェナーダイオード２５を介してアースに電気的に接続されている。

定電圧素子としてのツェナーダイオード２５は、電流が流れることにより所定の電圧（以下、降伏電圧と称する）を維持する素子であり、一定以上の電流が流れた際にカソード側に降伏電圧が発生する。本実施例においては、ツェナーダイオード２５のカソード側（一端側）を対向ローラ２３ｄと各１次転写ローラ１０に接続し、アノード側（他端側）をアースに電気的に接続した。

本実施例の構成において、転写電源３２１から２次転写ローラ１４に電圧を印加すると、導電性の中間転写ベルト２０９と対向ローラ２３ｄを介して２次転写ローラ１４からツェナーダイオード２５に電流が流れる。この時、ツェナーダイオード２５に所定の値以上の電流が流れると、ツェナーダイオード２５のカソード側に降伏電圧が発生し、対向ローラ２３ｄ及び１次転写ローラ１０がツェナーダイオード２５の降伏電圧に維持される。これにより、１次転写ローラ１０から感光ドラム４に１次転写電流が流れ、感光ドラム４から中間転写ベルト２０９にトナー像が１次転写される。

このように、本実施例においては、中間転写ベルト２０９が内面層２０９ｃを有することから、１次転写電源と２次転写電源を共通化した構成であっても各１次転写部２に所望の電位を形成し、安定した１次転写性を得ることが出来る。これにより、１次転写電源を減らすことができ、電源基版の簡略化及び小サイズ化や、コストダウンを図ることが可能となる。

なお、本実施例においては、中間転写ベルト２０９の内面層２０９ｃに接触する１次転写ローラ１０と対向ローラ２３ｄを電気的に接続し、１次転写ローラ１０から中間転写ベルト２０９を介して感光ドラム４に電流を流す構成とした。しかし、これに限らず、１次転写ローラ１０を設けずに、対向ローラ２３ｄから中間転写ベルト２０９の周方向に電流を流すことで、感光ドラム４から中間転写ベルト２０９にトナー像を転写する構成でも良い。この時、降伏電圧に維持された対向ローラ２３ｄから、対向ローラ２３ｄと接触する表面抵抗率の低い内面層２０９ｃを介して中間転写ベルト２０９の周方向に電流が流れる。

４ 感光ドラム（感光体）
７ 現像手段
９ 中間転写ベルト（中間転写体）
１６ａ クリーニングブレード（回収部材）

Claims (15)

1. 感光体と、前記感光体にトナー像を現像する現像手段と、前記感光体に当接し、前記感光体が担持したトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写体と、を備え、前記感光体から中間転写体にトナー像を１次転写した後に前記感光体に残留したトナーを前記現像手段にて回収することが可能な画像形成装置において、
   回転する前記中間転写体に対して固定の面を押圧することで、前記感光体から前記中間転写体に１次転写されたトナー像が前記中間転写体から転写材に２次転写された後に前記中間転写体に残留したトナーを回収することが可能な回収部材を備え、
   前記感光体は第１の速度で回転し、前記中間転写体は、前記第１の速度よりも遅い速度であって、前記第１の速度との間の速度の差が５％以内である第２の速度で回転することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体に接触して前記感光体を帯電する帯電部材を備え、前記感光体の回転方向に関して、前記感光体と前記中間転写体とが接触する位置から前記感光体と前記帯電部材とが接触する位置までの間に、前記感光体に当接するブレードを備えないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体の外周面に当接する２次転写部材と、前記中間転写体を介して前記２次転写部材に対向する対向部材と、を備え、前記回収部材は、前記中間転写体を介して前記対向部材と対向する位置において前記中間転写体を押圧することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記回収部材は、前記中間転写体に対して固定の面を押圧することで前記中間転写体の回転に負荷を与えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写体は、複数の層によって構成され、前記複数の層のうち最も厚い層である第１の層と、前記中間転写体の厚さ方向に関して前記第１の層よりも前記感光体から離れた位置に形成される第２の層と、を有し、前記第２の層側から測定した表面抵抗率が、前記第１の層側から測定した表面抵抗率よりも低いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の層は、イオン導電剤を添加した層であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記中間転写体に接触する接触部材と、前記接触部材に電圧を印加する第１の電源と、を備え、前記接触部材は前記第２の層と接触し、前記第１の電源から前記接触部材に電圧を印加することにより前記第２の層に電流が流れ、前記中間転写体に電位が形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記中間転写体の外周面に接触する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する第２の電源と、前記中間転写体を介して前記２次転写部材と対向する対向部材と、を備え、前記対向部材は前記第２の層と接触し、前記第２の電源から前記２次転写部材に電圧を印加することにより前記対向部材に電位が形成され、前記対向部材から前記第２の層に電流が流れることで前記中間転写体に電位が形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
9. 前記第２の電源から前記２次転写部材に電圧を印加することにより、前記感光体から前記中間転写体にトナー像を１次転写し、前記中間転写体に１次転写されたトナー像を転写材に２次転写することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記対向部材を介して電流が流れることによって所定の電圧を維持することが可能な定電圧素子を備え、前記定電圧素子の一端側は前記対向部材と接続され、前記定電圧素子の他端側はアースに接続されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記第２の層に電流が流れることで前記中間転写体に電位が形成された状態で、前記中間転写体の移動方向に関して、前記感光体と前記中間転写体が接触する位置よりも上流側で、前記感光体に形成される電位と前記中間転写体に形成される電位との差によって放電が発生することを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 感光体と、前記感光体にトナー像を現像する現像手段と、前記感光体に当接し、前記感光体が担持したトナー像が１次転写される無端状で回転可能な中間転写体と、を備え、前記感光体から中間転写体にトナー像を１次転写した後に前記感光体に残留したトナーを前記現像手段にて回収することが可能な画像形成装置において、
    回転する前記中間転写体に対して固定の面を押圧することで、前記感光体から前記中間転写体に１次転写されたトナー像が前記中間転写体から転写材に２次転写された後に前記中間転写体に残留したトナーを回収することが可能な回収部材を備え、
    前記感光体の表面速度を第１の速度とし、前記中間転写体の表面速度を第２の速度とし、前記第２の速度は前記第１の速度よりも遅い速度であって、前記第１の速度と前記第２の速度との間の速度の差が５％以内であることを特徴とする画像形成装置。
13. 前記感光体と前記中間転写体とに駆動力を与える共通の駆動源を備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記駆動源から前記感光体と前記中間転写体とに駆動を伝達するギアの配列において、前記感光体に駆動を伝達するギアの速度伝達比と、前記中間転写体に駆動を伝達するギアの速度伝達比の、少なくとも一方を調整することにより、前記第１の速度と前記第２の速度との間に前記速度の差を設定することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記中間転写体を張架し、前記中間転写体を駆動する駆動部材を備え、前記第１の速度は、前記感光体が回転する際の表面速度であり、前記第２の速度は、前記駆動部材の表面速度であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images