JP2018169578A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テンションラインの発生を抑制できると共に、転写画像の濃度ムラの発生を抑制できる構成を提供する。【解決手段】中間転写ベルト５６は、複数の張架ローラにより張架されている。一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、中間転写ベルト５６の内周面に接触し、電圧が印加されることで感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄから中間転写ベルト５６にトナー像を転写させる。複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラであるアイドラローラ６１は、金属の表面に溝が形成された金属ローラである。一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、アイドラローラ６１よりも表面の最大高さＲｙが小さい金属の表面を有する金属ローラである。【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置として、例えば、像担持体としての感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写し、中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する構成が従来から知られている。中間転写ベルトは、複数の張架ローラに張架され、また、中間転写ベルトの内周面には、電圧が印加されることで感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写させる転写ローラを接触させている。

このような転写ローラとして、金属ローラを用いた構成が知られている。例えば、転写ローラの表面の算術平均粗さと中間転写ベルトの内周面の算術平均粗さの輪を１．２μｍ以下として、高濃度点状ディフェクトの発生を防止する構成が提案されている（特許文献１）。

特開２００６−１８４５４７号公報

ここで、中間転写ベルトを張架する張架ローラについても金属ローラを用いる場合がある。但し、このような張架ローラとして、特許文献１に記載のような金属ローラを用いた場合、以下のような問題がある。

即ち、中間転写ベルトの内側には、ゴミや現像剤などが入り込む場合がある。そして、ゴミなどが張架ローラとベルトとの間に入り込むことで、ゴミなどの高さによりベルトに掛かる圧が局所的に大きくなってしまう。この結果、ベルトの幅方向の一部に周方向に亙ってスジ状の変形（テンションライン）が発生する場合がある。テンションラインが発生すると、トナー像の転写が不均一になって、スジ状の画像が形成される可能性がある。

一方、転写ローラは、軸方向に亙ってベルトとの隙間の大きい部分と、隙間が小さい或いは隙間がない部分があると、軸方向に電流ムラが生じ、転写される画像に濃度ムラが発生する可能性がある。

本発明は、テンションラインの発生を抑制できると共に、転写画像の濃度ムラの発生を抑制できる構成を提供することを目的とする。

本発明は、トナー像を担持して回転する像担持体と、前記像担持体からトナー像が転写されて回転する無端状の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、前記中間転写ベルトの内周面に接触し、電圧が印加されることで前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を転写させる転写ローラと、を備え、前記複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラは、金属の表面に凹部が形成された金属ローラであり、前記転写ローラは、前記凹部が形成された張架ローラよりも表面の最大高さＲｙが小さい金属の表面を有する金属ローラであることを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、テンションラインの発生を抑制できると共に、転写画像の濃度ムラの発生を抑制できる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 実施形態に係る一次転写部の構成を説明するための模式図。 一次転写ローラと中間転写ベルトの間に隙間がある場合と無い場合とを説明するための回路図。 一次転写ローラの表面の最大高さと画質の関係を示すグラフ。 （ａ）実施形態に係るアイドラローラの概略平面図、（ｂ）アイドラローラの表面部分の拡大断面図。 各ローラの材質と直径を示す図。 アイドラローラの溝のピッチが大きい場合の、（ａ）中間転写ベルトとアイドラローラの表面部分の拡大断面図、（ｂ）中間転写ベルト及びアイドラローラの斜視図。 アイドラローラに巻きつけた中間転写ベルトのヤング率、張力及びひずみ量の関係を示すグラフ。

実施形態について、図１ないし図８を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応して設けられ４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを後述する中間転写ベルト５６の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置１００は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材Ｓに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ、感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト５６上へ転写され、続いて中間転写ベルト５６から記録材Ｓ上に転写される。トナー像が転写された記録材は、不図示の定着装置に搬送されて、トナー像が記録材に定着される。以下、詳しく説明する。

なお、画像形成装置１００が備える４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部の構成は、画像形成部Ｐａにおける構成に付した符号の添え字「ａ」をそれぞれｂ、ｃ、ｄに置き換えて示し、説明を省略する。

画像形成部Ｐａには、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム５０ａが配設されている。感光ドラム５０ａは、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム５０ａの周囲には帯電ローラ５１ａ（帯電装置）、現像装置５３ａ、一次転写ローラ５４ａ、クリーニング装置５５ａが配置されている。感光ドラム５０ａの図中下方には露光装置（レーザースキャナ）５２ａが配置されている。

また、感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと対向して中間転写ベルト５６が配置されている。中間転写ベルト５６は、複数の張架ローラにより張架され、駆動ローラを兼ねる二次転写内ローラ６２の駆動により図中矢印方向に周回移動（回転）する。二次転写内ローラ６２と中間転写ベルト５６を挟んで対向する位置には、二次転写部材としての二次転写外ローラ６４が配置され、中間転写ベルト５６上のトナー像を記録材Ｓに転写する二次転写部Ｔ２を構成している。二次転写部Ｔ２の記録材搬送方向下流には定着装置が配置される。

上述のように構成される画像形成装置１００により画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム５０ａの表面が帯電ローラ５１ａによって一様に帯電される。次いで、感光ドラム５０ａは、露光装置５２ａから発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム５０ａ上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム５０ａ上の静電潜像は、現像装置５３ａ内に収容された現像剤（トナー）によって顕像化され、可視像となる。なお、本実施形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤を用いたが、磁性を有するトナーを含む一成分現像剤であっても良い。

感光ドラム５０ａ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５６を挟んで配置される一次転写ローラ５４ａとの間で構成される一次転写部Ｔ１（図２）にて、中間転写ベルト５６に一次転写される。一次転写後に感光ドラム５０ａ表面に残ったトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置５５ａによって除去される。

このような動作をマゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部でも順次行い、中間転写ベルト５６上で４色のトナー像を重ね合わせる。その後、トナー像の形成タイミングに合わせてカセット（図示せず）に収容された記録材Ｓが、レジストレーションローラ６６により二次転写部Ｔ２に搬送され、中間転写ベルト５６上の４色のトナー像が、記録材Ｓ上に一括で二次転写される。即ち、本実施形態では、カセット、ピックアップローラ（不図示）、レジストレーションローラ６６などを備えている。カセットは、記録材Ｓを収容する。ピックアップローラは、カセットに収容された記録材Ｓを所定のタイミングで取り出して搬送する。レジストレーションローラ６６は、ピックアップローラにて繰り出された記録材Ｓを二次転写部Ｔ２へ搬送する。

二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト５６に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置６５により除去される。即ち、中間転写ベルト５６の回転方向に関し、二次転写部Ｔ２の下流側には、ベルトクリーニング装置６５が配置されている。ベルトクリーニング装置６５は、二次転写後の中間転写ベルト５６上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト５６の表面をクリーニングする。

次いで、記録材Ｓは定着装置に搬送される。そして、この定着装置によって、加熱、加圧されることで、記録材Ｓ上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Ｓに定着される。その後、記録材Ｓは機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。

［中間転写ベルト］
次に、中間転写ベルト５６について説明する。中間転写ベルト５６は、外周面が感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに接触するように配置され、矢印方向に回転する。上述のように中間転写ベルト５６は、感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄからトナー像が一次転写される。

本実施形態の場合、中間転写ベルト５６は、ポリイミド或いはポリアミドなどの樹脂若しくはそのアロイ、または各種ゴム等にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させて形成された無端状のベルトである。中間転写ベルト５６は、表面抵抗率が１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１３Ω／□、厚みが例えば０．０４〜０．５ｍｍ程度のフィルム状に構成されている。

中間転写ベルト５６は、張架ローラ６０、６７、アイドラローラ６１、二次転写内ローラ６２、テンションローラ６３の複数の張架ローラにより張架されている。テンションローラ６３は、中間転写ベルト５６に対して一定の張力（例えば、２９．４〜１１７．６Ｎ（３〜１２ｋｇｆ）程度）を与えるように構成されている。

また、中間転写ベルト５６は、不図示の駆動装置により二次転写内ローラ６２を回転駆動することにより、所定の速度で循環駆動（回動）される。二次転写内ローラ(駆動ローラ)６２は、金属ローラの表面にゴムが巻かれている。これにより、中間転写ベルト５６と二次転写内ローラ６２との摩擦力を上げて、スリップを生じにくくしている。

二次転写内ローラ６２と中間転写ベルト５６の回転方向上流に隣接した位置には、駆動前ローラとしてのアイドラローラ６１が配置されている。そして、張架ローラ６７とアイドラローラ６１とで張架された中間転写ベルト５６の張架面が、感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに対向するようにしている。したがって、張架ローラ６７とアイドラローラ６１との間には、転写ローラとしての一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが中間転写ベルト５６の内周面に接触するように配置されている。

一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されることで、感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄから中間転写ベルト５６にトナー像を順次、静電吸引（一次転写）させる。これにより、中間転写ベルト５６上には、各色のトナー像が重畳される。一次転写部の詳しい構成については後述する。

駆動ローラでもある二次転写内ローラ６２は、中間転写ベルト５６の内周面に接触し、二次転写部材としての二次転写外ローラ６４の間で中間転写ベルト５６を挟持するように配置される。二次転写外ローラ６４は、中間転写ベルト５６のトナー像担持面（外周面）側に配置され、中間転写ベルト５６の外周面に接触し、電圧が印加されることで中間転写ベルト５６から記録材Ｓにトナー像を転写させる。このような二次転写外ローラ６４には、電源８０が接続されており、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。

即ち、画像形成動作時には、中間転写ベルト５６の走行に従動して二次転写外ローラ６４は回転する。各種制御が行われた後、記録材Ｓが二次転写部Ｔ２に送られる。このとき、中間転写ベルト５６上に形成されたトナー像を記録材Ｓ上に二次転写するために、二次転写外ローラ６４にはトナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアスが印加される。本実施形態では、トナーはマイナスの帯電極性を有するものとし、二次転写バイアスは正のバイアスとする。

また、二次転写内ローラ６２は、金属の芯金の表面に例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）などの弾性層を設け、例えば、ローラの直径が１６ｍｍ、ゴム厚０．５ｍｍとなるように形成されたゴムローラである。そして、硬度は、例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。なお、二次転写外ローラ６４は、厚さ１ｍｍのシリコンゴムを芯金に巻くように形成しても良い。一方、二次転写外ローラ６４は、芯金の周囲に金属錯体、カーボンなどの導電剤を含有したＮＢＲ（ニトリルゴム）やＥＰＤＭなどからなる弾性層を設け、例えば、ローラの直径が２４ｍｍ、弾性層の厚みが６ｍｍになるように形成されている。

［一次転写部］
次に、一次転写部Ｔ１の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における画像形成部Ｐａにおける感光ドラム５０ａと一次転写ローラ５４ａの配置関係を示している。なお、他の画像形成部についても同様である。

一次転写ローラ５４ａは、電源８２が接続されている。電源８２は、バイアス制御装置８３により制御されることで、一次転写ローラ５４ａに感光ドラム５０ａ上のトナー像を中間転写ベルト５６に一次転写する一次転写バイアスを印加する。一次転写バイアスは、二次転写バイアスと同様に、正のバイアスとしている。

一次転写ローラ５４ａは、材質がＳＵＭ（硫黄および硫黄複合快削鋼鋼材、表面に無電解ニッケル加工処理（ＫＮメッキ））、或いは、ＳＵＳ（ステンレス鋼）の金属ローラである。本実施形態では、一次転写ローラ５４ａとして、ローラの直径８ｍｍ、直径が軸方向に亙ってほぼ同じであるストレート形状の金属ローラを使用する。

また、一次転写ローラ５４ａは、中間転写ベルト５６と接触する領域が、感光ドラム５０ａと中間転写ベルト５６とが接触する領域と中間転写ベルト５６の厚さ方向から見て重ならない位置に配置される。且つ、一次転写ローラ５４ａは、感光ドラム５０ａに対して中間転写ベルト５６の回転方向下流側に配置される。

具体的には、感光ドラム５０ａの中心軸から中間転写ベルト５６に引いた垂線に対して、一次転写ローラ５４ａの中心軸から中間転写ベルト５６に引いた垂線の距離Ｂが５．５ｍｍとなるように、一次転写ローラ５４ａを配置している。また、一次転写ローラ５４ａは、中間転写ベルト５６に０．１〜０．３ｍｍ侵入するように配置している。この構成により、中間転写ベルト５６に対して一次転写ローラ５４ａの接触圧を小さくしている。なお、中間転写ベルト５６に対する一次転写ローラ５４ａの圧接方法としては、一次転写ローラ５４ａを支持する軸受けをバネにより付勢する構成が挙げられる。

［濃度ムラ］
ここで、一次転写ローラ５４ａの軸方向（長手方向）における電流ムラによる画像の濃度ムラについて、図３を用いて説明する。中間転写ベルト５６は、上述のように複数の張架ローラに掛け渡されることで、張力状態で支持されている。このとき、長手方向においてトナー像を転写する転写ローラと中間転写ベルト５６との間の隙間が大きい部分と、隙間が小さい或いは隙間がない部分があると、長手方向において画像の濃度ムラが発生する虞がある。

なお、以下では、電圧として一次転写バイアスが印加されている金属ローラである一次転写ローラ５４ａについて説明するが、他の一次転写ローラ５４ｂ、５４ｃ、５４ｄについても同様である。また、電圧として二次転写バイアスが二次転写外ローラ６４及び中間転写ベルト５６を介して印加される二次転写内ローラ６２は、本実施形態ではゴムローラとしている。但し、二次転写内ローラ６２についても、金属ローラとした場合には、一次転写ローラ５４ａと直径以外の構成は、同様にすることが好ましい。

図３は、一次転写ローラ５４ａと中間転写ベルト５６とが当接する長手方向の領域において、隙間がある部分と隙間がない部分の電流回路を模式的に示したものである。ここで、一次転写ローラ５４ａに定電圧を印加した際の総電流をＡとする。

隙間が存在しない部分（図３の右側の回路）では、系のインピーダンスを形成しているものとして、一次転写ローラ５４ａと中間転写ベルト５６との接触抵抗Ｒ１、中間転写ベルト５６の抵抗Ｒ２、及び、感光ドラム５０ａの抵抗Ｒ３がある。隙間が存在しない部分の回路の電流量をＡ１とする。

一方、隙間が存在する部分（図３の左側の回路）では、系のインピーダンスを形成しているものとして、一次転写ローラ５４ａと中間転写ベルト５６との接触抵抗Ｒ１に加え、一次転写ローラ５４ａと中間転写ベルト５６との隙間の空気抵抗Ｒａｉｒがある。また、隙間がない場合と同様に、中間転写ベルト５６の抵抗Ｒ２と感光ドラム５０ａの抵抗Ｒ３もある。隙間が存在する部分の回路の電流量をＡ２とする。

定電圧の印加時、中間転写ベルト５６と一次転写ローラ５４ａとの間に隙間が存在する回路と、隙間がない回路とで同じ電圧がかかる。上述のように、中間転写ベルト５６と一次転写ローラ５４ａとの間の隙間の有無で、系のインピーダンスが異なる。そのため、それぞれに流れる電流量Ａ１とＡ２は異なることがわかる。つまり、長手方向で電流ムラが発生する。そして、長手方向に電流ムラが生じると、転写される画像に長手方向に関して濃度ムラが発生する。

［一次転写ローラ］
このため、本実施形態では、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄを、後述するアイドラローラ６１のように表面に溝を形成せず、且つ、アイドラローラ６１よりも表面の最大高さＲｙが小さい金属の表面を有する金属ローラとしている。また、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、表面の最大高さＲｙが、２５μｍ以下とすることが好ましい。この点について、図４を用いて説明する。

図４は、一次転写ローラ５４ａの表面の最大高さＲｙを変化させて、それぞれにおいて実際に画像形成を行って画質を確認した結果を示す。検討の結果、表面形状として、一次転写ローラ５４ａの表面の最大高さＲｙが、２５μｍよりも大きい場合、画像に濃度ムラが現れ、画質が低下したことを確認できた。以上より、一次転写ローラ５４ａの表面の最大高さＲｙは、２５μｍ以下とすることが好ましい。

［アイドラローラ］
アイドラローラ６１は、一次転写部Ｔ１でトナー像を転写された中間転写ベルト５６のトナーを担持する反対側の面（内周面）が、一次転写部Ｔ１を通過後、最初に接触する支持回転体である。そして、アイドラローラ６１の次に中間転写ベルト５６のトナーを担持する反対側の面が接触する支持回転体は、二次転写内ローラ(駆動ローラ)６２である。即ち、アイドラローラ６１は、駆動ローラである二次転写内ローラ６２の中間転写ベルト５６の回転方向上流に隣接した駆動前ローラである。図５（ａ）に示すように、このようなアイドラローラ６１の金属の外周面（表面）には、凹部としての溝７０が形成されている。

溝７０は、アイドラローラ６１の軸方向に交差する方向に形成されている。具体的には、溝７０は、アイドラローラ６１の外周面に、軸方向に亙って外周面を周回するように螺旋状に形成されている。溝７０が形成されているアイドラローラ６１の軸方向の範囲は、少なくとも中間転写ベルト５６と接触する範囲とする。本実施形態では、アイドラローラ６１は、ローラ部６１ａと、ローラ部６１ａの両端部に設けられた軸６１ｂとを有する。軸６１ｂは、中間転写ベルト５６内の各ローラを支持するためのフレームに対して軸受を介して回転自在に支持される。そして、溝７０は、ローラ部６１ａの軸方向全域に形成されている。なお、溝７０は、螺旋状のように連続したものではなく、複数の溝部が軸方向に交差する方向（例えば、軸方向に交差する周方向）に形成されたものでも良い。

上述のように、アイドラローラ６１は、中間転写ベルト５６を張架して支持する複数の張架ローラのうち、一次転写部Ｔ１の直近下流に配設されている。そして、図１に示すように、中間転写ベルト５６のアイドラローラ６１に張架された領域の外周面と対向する位置には、基準濃度トナー像や位置情報トナー像などの制御用トナー像を検出する光学式のセンサ９０に対向している。アイドラローラ６１に張架された中間転写ベルト５６の領域でセンサ９０により制御用トナー像を検出することで、この制御用トナー像の読み取り精度を高めることができる。

なお、基準濃度トナー像は、所定の濃度となるように形成されたトナー像で、このトナー像の検出結果により現像装置５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄへの現像剤の補給量の調整や各種電圧の調整を行うことで、トナー像の濃度調整を行うものである。また、位置情報トナー像は、中間転写ベルト５６上の各色のトナー像の位置ずれを検出するためのもので、このトナー像の検出結果により、例えば、露光装置５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによる露光開始位置などの調整を行うものである。

アイドラローラ６１は、導電性の材料である外径２１ｍｍのステンレス製の円筒管で形成された金属ローラであり、接地電位に接続されている。アイドラローラ６１は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄから電荷を付与された中間転写ベルト５６のトナー像を担持する反対側の面に接触する。このため、接地していないと、アイドラローラ６１がチャージアップすることがあるためである。チャージアップすると、周辺の部材へ電流がリークして、画像形成装置１００の電子回路に電気的ストレスを与えることがある。

また、アイドラローラ６１は、駆動ローラである二次転写内ローラ６２の上流に隣接しているため、中間転写ベルト５６との接触圧が高くなる傾向がある。ここで、中間転写ベルト５６の内側にゴミやキャリアなどが入り込む場合がある。この際、中間転写ベルト５６を張力状態で支持した状態のアイドラローラ６１と中間転写ベルト５６との接触部では、ゴミやキャリアなどの高さによって中間転写ベルト５６への圧が局所的に非常に大きくなる。この結果、後述するテンションラインが中間転写ベルト５６に発生する虞がある。

したがって、本実施形態では、アイドラローラ６１の外周面に上述した溝７０を形成している。これにより、中間転写ベルト５６の内周面にゴミやキャリアが付着した際の圧集中を抑制して、テンションラインの発生を抑制するようにしている。

［テンションライン］
上述のテンションラインについて説明する。複数の張架ローラで張架支持された中間転写ベルト５６を回転駆動すると、中間転写ベルト５６の搬送方向にそって中間転写ベルト５６にスジ状の凹凸部（テンションライン）が発生することがある。このテンションラインは、中間転写ベルト５６にかかる張力の不均一によって生ずるしわのようなものである。この張力の不均一になる要因として、中間転写ベルト５６の裏面（内周面）にゴミやキャリアなどが紛れ込むことが挙げられる。張架ローラとベルトとの間に入り込むと、張架ローラと中間転写ベルト５６の接触部でゴミやキャリアが存在する部分の圧が局所的に非常に大きくなる。この際、張力の不均一が生じ、中間転写ベルト５６にテンションラインが発生してしまう。特に、張架ローラの径が小さいと、中間転写ベルト５６との接触圧が大きくなり、局所的な圧も上昇し易くなり、テンションラインも発生し易くなる。したがって、テンションラインの発生には、張架ローラとベルトとの圧が大きく起因していることがわかっている。

このテンションラインは、回転駆動を繰り返すことによって徐々に、凹凸の大きさが大きくなったり、その発生本数が増えたりする。また、中間転写ベルト５６にテンションラインが発生すると、その凹凸や中間転写ベルト５６のミクロ的な劣化によって、転写部におけるトナーの転写が不均一になり、スジ状の画像として出力されてしまう。

一方、張架ローラとして、芯金をゴムによりコートしたゴムローラのような表面が柔らかいローラを使った場合、張架ローラとベルトとの接触部にゴミやキャリアなどが入り込んでも、張架ローラの表面がつぶれるため局所的に大きな圧がかかることがない。但し、コストが高くなるため、全ての張架ローラをゴムローラとすることは難しい。そこで、本実施形態では、中間転写ベルト５６を張架する複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラである二次転写内ローラ６２は、金属の表面に凹部としての溝７０が形成された金属ローラとしている。

［各ローラについて］
次に、中間転写ベルト５６内に配置される各ローラについて説明する。図６に各ローラの材質及び直径を示す。図６に示すように、中間転写ベルト５６上にトナー像を転写させるべく電圧が印加される一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、表面に溝が形成されていない（溝無し）金属ローラとしている。また、二次転写内ローラ６２は、駆動ローラでもあるため、中間転写ベルト５６との間のスリップを回避するため、表面にゴムを巻いたゴムローラとしている。一方、中間転写ベルト５６を張架する複数の張架ローラのうち、二次転写内ローラ６２以外の張架ローラ６０、６７、テンションローラ６３、アイドラローラ６１は金属ローラとしている。

特に、上述した様にアイドラローラ６１は、直径が１２ｍｍと小さく、中間転写ベルト５６との接触圧が大きいため、表面に溝７０が形成された（溝あり）金属ローラとしている。なお、張架ローラ６７は、直径が小さく中間転写ベルト５６との接触圧が高いため、アイドラローラ６１と同様の溝ありの金属ローラとしている。また、図６には示していないが、本実施形態では、張架ローラ６０も、アイドラローラ６１と同様の溝ありの金属ローラとしている。張架ローラ６０、６７は、一次転写ローラ５４ａと同様に溝無しの金属ローラとしても良いが、直径が小さく、中間転写ベルト５６との接触圧が高くなるような場合には、本実施形態のように溝ありの金属ローラとすることが好ましい。これは、張架ローラとベルトとの接触圧が高いと、上述したようなゴミなどによる局所的な圧の上昇により、テンションラインが発生する虞があるためである。

一方、テンションローラ６３については、溝無しの金属ローラとしている。これは、テンションローラ６３を溝ありの金属ローラとした場合、ベルトクリーニング装置６５により中間転写ベルト５６に付着したトナーや紙粉を十分に除去できない可能性があるためである。即ち、ベルトクリーニング装置６５は、ブレードなどの当接部材をテンションローラ６３に張架された領域の中間転写ベルト５６の外周面に当接させることで、ベルト上のトナーなどを掻き取っている。ここで、テンションローラ６３に溝があると、当接部材とベルトとの接触圧が、溝がある部分と無い部分とで異なる可能性がある。このように接触圧が不均一になると、接触圧が低いところでトナーや紙粉がすり抜けてしまう虞がある。そこで、本実施形態では、テンションローラ６３については、溝無しの金属ローラとしている。また、テンションローラ６３の直径を溝を形成した張架ローラよりも大きく（本実施形態では２１ｍｍ）することで、中間転写ベルト５６との接触圧をできるだけ小さくして、テンションラインの発生を抑制している。

［溝構成］
次に、上述のように溝が形成された金属ローラの溝構成について、アイドラローラ６１を例に説明する。上述した様に、アイドラローラ６１の溝７０は螺旋状に形成されている。図５（ｂ）に示すように、溝７０の軸方向のピッチをＬ、溝７０の高さをＤとした場合、溝ピッチＬは、３００μｍ以上４００μｍ以下で、溝高さＤは、１０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。なお、溝ピッチＬ及び溝高さＤは、アイドラローラ６１の長手方向に亙って同じとしても良いし、異なっていても良い。但し、溝ピッチＬ及び溝高さＤが長手方向に異なっている場合でも、上述の範囲に収まっていることが好ましい。

ここで、溝ピッチＬは、山の部分を挟んで隣り合う谷の軸方向中央或いは他に最も深い点（頂点）との間隔とする。また、溝高さＤは、隣り合う山と谷の軸方向中央、或いは、隣り合う山の頂点と谷の頂点のローラ径方向の間隔とする。本実施形態の場合、溝７０は、図５（ｂ）に示すように、軸方向に沿った断面形状が三角形状の山と谷とが軸方向に連続した形状としている。このため、溝ピッチＬは、軸方向に隣り合う谷の頂点の間隔、溝深さＤは、隣り合う山の頂点と谷の頂点とのローラの径方向の間隔としている。

なお、溝７０の軸方向に沿った断面形状は、三角形状以外に、円弧状、台形状など他の形状であっても良い。但し、谷と谷との間の山の部分については、平面となる長さが短い、或いは、ない方が好ましい。これは、ゴミがこの平面に乗り上げた場合に中間転写ベルト５６に対する接触圧が局所的に高くなり易いためである。したがって、溝７０の軸方向に沿った断面形状は、本実施形態のような三角形状が連続した形状或いは、正弦波のように円弧が連続した形状とすることが好ましい。

また、溝７０の隣り合う稜線のピッチは、停止状態で接する中間転写ベルト５６が永久変形しない限界幅よりも狭く、溝７０の深さは、停止状態で支持された中間転写ベルト５６が溝面に接触する限界深さよりも深いことが望ましい。

溝ピッチＬが３００μｍよりも小さい場合、中間転写ベルト５６とアイドラローラ６１との間にゴミやキャリアが入り込んだ際に、溝内にゴミやキャリアが入っても、溝からゴミやキャリアが突出する量が多くなり易い。このため、ゴミやキャリアが入り込んだ際の局所的な圧の上昇を十分に改善できない可能性がある。

一方、図７（ａ）に示すように、溝ピッチＬが４００μｍよりも大きい溝７０Ａが形成されたアイドラローラ６１Ａにより中間転写ベルト５６を張架した場合、溝７０Ａの谷の部分に撓んだ中間転写ベルト５６が大きく侵入してしまう可能性がある。この結果、図７（ｂ）に示すように、アイドラローラ６１Ａによる張架領域で中間転写ベルト５６に波うちが発生する可能性がある。

ここで、Ｌを溝ピッチ［ｍｍ］、ｄを中間転写ベルトの厚み［ｍｍ］、ｂを中間転写ベルト５６のアイドラローラ６１への巻きつけ量［ｍｍ］とする。また、Ｐを中間転写ベルト５６に印加する単位長さあたりの張力［Ｎ／ｃｍ］、Ｅを中間転写ベルト５６のヤング率［ＧＰａ］とする。このとき、ひずみ量ｈ［ｍｍ］は、両端の回動が拘束された両持ち梁の撓み量として、次式により概算される。
ｈ＝１／４×（Ｌ／（ｄ×ｂ））×（Ｐ／Ｅ）×１０６・・・（１）

図８に、中間転写ベルト５６のアイドラローラ６１への巻きつけ量ｂが２５ｍｍ、溝７０の溝ピッチＬが４００μｍのとき、中間転写ベルト５６の張力及びヤング率を変化させて、（１）式で求めた中間転写ベルト５６のひずみ量ｈを示す。図８によれば、中間転写ベルト５６の張力：３．５Ｎ／ｃｍ、ヤング率：１．１４ＧＰａにおける最大ひずみ量、即ち、溝７０の谷部へ向けて中間転写ベルト５６が食い込む深さは、約３．５μｍと概算される。

実際に中間転写ベルト５６を回転駆動する際には、ベルト面内でのヤング率のばらつきや、長手方向での張力のばらつきが発生する。このため、アイドラローラ６１の溝高さＤは、３．５μｍに対して余裕を持つことが望ましく、１０μｍ以上とすることが好ましい。

一方、溝高さＤを４０μｍよりも大きくすると、中間転写ベルト５６に上述の張力を印加した際に、アイドラローラ６１の中央部の撓み量が過剰になる可能性がある。金属管で形成したローラ部材であるアイドラローラ６１の表面に周方向の溝加工を施したことで、アイドラローラ６１の長手方向の曲げ剛性が低下して、撓み量が大きくなるからである。このため、溝高さＤは４０μｍ以下とすることが好ましい。

以上より、本実施形態の場合、テンションラインの発生を抑制できると共に、転写画像の濃度ムラの発生を抑制できる。即ち、トナー像を中間転写ベルト５６に転写するための電圧が印加される一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、上述のように、アイドラローラ６１よりも表面の最大高さＲｙが小さい溝無しの金属ローラとしている。このため、軸方向に亙って電流ムラ生じにくく、転写画像の濃度ムラの発生を抑制できる。また、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、軽圧で中間転写ベルト５６に接触しているため、溝無しの金属ローラとしてもテンションラインが発生することはない。

一方、中間転写ベルト５６を張架する複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラであるアイドラローラ６１を、上述のように表面に溝７０が形成された金属ローラとしている。このため、ゴミやキャリアなどが中間転写ベルト５６とアイドラローラ６１との接触部に入り込んでも、ゴミやキャリアなどが溝７０内に侵入することで、中間転写ベルト５６に対する接触圧が局所的に大きくなることを抑制できる。この結果、テンションラインの発生を抑制できる。

特に、本実施形態では、駆動前ローラであり、中間転写ベルト５６に対する接触圧が高くなり易いアイドラローラ６１に溝７０を形成しているため、テンションラインの発生を効果的に抑制できる。また、その他にも、中間転写ベルト５６に対する接触圧が高くなり易い張架ローラ６０、６７についても、表面に溝を形成した金属ローラとしているため、テンションラインの発生を抑制できる。また、このように溝を形成した張架ローラは、トナー像の転写のための電圧が印加されないため、溝を形成したとしても画像の濃度ムラに影響を与えることはない。

＜他の実施形態＞
上述の実施形態では、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの表面の最大高さが２５μｍ以下であることが好ましいとした。但し、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの表面粗さは、これに加えて、十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることが好ましい。

高圧の電圧が印加される金属ローラである一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの表面粗さが大きいと、中間転写ベルト５６との間に隙間が生じて、ローラと中間転写ベルト５６との間に放電が発生する虞がある。放電が発生すると、そのストレスのダメージにより中間転写ベルト５６の一部に絶縁破壊が生じて、局所的な転写不良を生じる可能性がある。特に、中間転写ベルト５６として、電気的に絶縁耐圧が弱いポリアミドなどの樹脂や、カーボンブラックなどの導電粒子の分散性が低い材質を用いる場合は、このような問題が発生し易い。

そこで、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下とすることで、このような問題を発生しにくくできる。

上述の実施形態では、アイドラローラ６１などの張架ローラに形成する凹部を溝としたが、凹部は、例えば、張架ローラの表面に複数の凹みを形成したものであっても良い。例えば、平面視で円形状や多角形状などの小さい凹みを張架ローラの表面の全域に亙って形成しても良い。

また、凹部を形成する張架ローラは、電圧（転写バイアス）が印加されない金属ローラのうち、中間転写ベルトとの接触圧が高く、径が小さいローラとすることが好ましい。したがって、画像形成装置の構成によっては、アイドラローラ６１以外の少なくとも１個の張架ローラに凹部を形成しても良い。例えば、アイドラローラ６１の直径が大きく、凹部を形成しなくてもテンションラインが発生しにくい構成であれば、アイドラローラ６１以外の張架ローラに凹部を形成するようにしても良い。

また、画像形成装置によっては、アイドラローラ６１を有さない場合もあるが、この場合には、中間転写ベルトを張架し、電圧（転写バイアス）が印加されない金属ローラのうちの少なくとも１個のローラの表面に凹部を形成する。そして、この場合にも、中間転写ベルトとの接触圧が高く、径が小さいローラに凹部を形成することが好ましい。

上述の実施形態では、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄを溝無しの金属ローラとし、二次転写内ローラ６２をゴムローラとした。但し、二次転写内ローラ６２についても、一次転写ローラ５４ａなどと同様に溝無しの金属ローラとしても良い。即ち、中間転写ベルト５６を張架する複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラである第１ローラ（例えばアイドラローラ６１）は、金属の表面に凹部が形成された金属ローラである。この場合に、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄと二次転写内ローラ６２のうちの少なくとも一方のローラである第２ローラは、第１ローラよりも表面粗さの最大高さが小さい金属の表面を有する金属ローラとする。

更に、上述の実施形態では、画像形成装置がプリンタである場合について説明したが、画像形成装置は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、複合機などであっても良い。

５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ・・・感光ドラム（像担持体）／５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ・・・一次転写ローラ（転写ローラ、第２ローラ）／５６・・・中間転写ベルト／６０・・・張架ローラ（第１ローラ）／６１・・・アイドラローラ（張架ローラ、駆動前ローラ、第１ローラ）／６２・・・二次転写内ローラ(駆動ローラ、第２ローラ)／６３・・・テンションローラ（張架ローラ）／６４・・・二次転写外ローラ（二次転写部材）／６７・・・張架ローラ（第１ローラ）／７０・・・溝（凹部）

Claims (9)

1. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体からトナー像が転写されて回転する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、
   前記中間転写ベルトの内周面に接触し、電圧が印加されることで前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を転写させる転写ローラと、を備え、
   前記複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラは、金属の表面に凹部が形成された金属ローラであり、
   前記転写ローラは、前記凹部が形成された張架ローラよりも表面の最大高さＲｙが小さい金属の表面を有する金属ローラである、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の張架ローラは、前記中間転写ベルトを回転駆動する駆動ローラと、前記駆動ローラと前記中間転写ベルトの回転方向上流に隣接した駆動前ローラとを有し、
   前記少なくとも１個の張架ローラは、前記駆動前ローラである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写ローラは、表面の最大高さＲｙが、２５μｍ以下である、
   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. 前記転写ローラは、表面の十点平均粗さＲｚが、５μｍ以下である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記凹部は、前記凹部が形成された張架ローラの軸方向に交差する方向に形成された溝である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記溝は、螺旋状に形成されている、
   ことを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記溝は、前記凹部が形成された張架ローラの軸方向に亙って、３００μｍ以上４００μｍ以下のピッチで形成されている、
   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. 前記溝は、深さが１０μｍ以上４０μｍ以下である、
   ことを特徴とする、請求項５ないし７のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
9. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体からトナー像が転写されて回転する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを張架する複数の張架ローラと、
   前記中間転写ベルトの内周面に接触し、電圧が印加されることで前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を転写させる一次転写ローラと、
   前記中間転写ベルトの外周面に接触し、電圧が印加されることで前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写させる二次転写部材と、
   前記中間転写ベルトの内周面に接触し、前記二次転写部材との間で前記中間転写ベルトを挟持するように配置された二次転写内ローラと、を備え、
   前記複数の張架ローラのうちの少なくとも１個の張架ローラである第１ローラは、金属の表面に凹部が形成された金属ローラであり、
   前記一次転写ローラと前記二次転写内ローラのうちの少なくとも一方のローラである第２ローラは、前記第１ローラよりも表面粗さの最大高さが小さい金属の表面を有する金属ローラである、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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