JP4085606B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、転写ベルトに汚れが生じることのない画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機やレーザプリンタなどの電子写真技術を用いた画像形成装置においては、一般的に、感光ドラムをコロトロン帯電器などの帯電装置で帯電させ、帯電した感光ドラムの表面を露光装置で露光して潜像を形成し、前記潜像にトナーを付着させて前記感光ドラムの表面にトナー画像を形成する。そして、前記感光ドラムの表面のトナー画像を、前記感光ドラムに隣接して配設され、前記感光ドラムに接触しつつ回転するエンドレスベルト状の転写ベルトを介して記録紙に転写するか、または前記転写ベルトに前記記録紙を吸着して搬送し、前記記録紙に直接転写する。そして、前記記録紙に転写されたトナー画像を適宜の手段によって定着させて最終画像を形成する。
【０００３】
前記転写ベルトとしては、前記感光ドラムから前記トナー画像が一端転写され、前記転写されたトナー画像を前記記録紙に転写する中間転写ベルト、および前記記録紙を外周面に吸着して搬送し、前記感光ドラムから前記記録紙に前記トナー画像を直接転写する記録紙搬送転写ベルトが一般的に使用されてきた。
【０００４】
前記転写ベルトは、搬送ローラおよび転写ローラによって内側から緊張した状態で保持されるのが一般的である。そして、前記中間転写ベルトおよび記録紙搬送転写ベルトは、前記転写ローラにより帯電されることにより、前記トナー画像または記録紙を静電的に吸着する。
【０００５】
前記転写ローラとしては、従来は、金属コア材上にゴム弾性を有する表皮を設けたゴムローラ、および前記金属コア材上にスポンジ状の発泡層を表面に設けた発泡ローラなどの弾性ローラが広く使用されてきた。
【０００６】
前記弾性ローラにおいては、前記ゴム層および前記発泡層などの弾性層にカーボンブラックなどの導電性粉末を分散して導電性を付与していた。
【０００７】
しかし、前記導電性粉末を分散したゴム層および発泡層においては、抵抗変動が生じるので、前記転写ローラに電圧を印加する転写電源において前記抵抗変動を補償する制御を行ない、前記中間転写ベルトおよび記録紙搬送転写ベルトに印加される電圧が一定になるようにする必要があった。
【０００８】
それ故に、前記転写ベルトによって前記感光ドラムから前記記録紙にトナー画像を転写する転写装置の構成が複雑になり、高価につくという問題があった。また弾性ローラそのものも高コストであった。
【０００９】
そこで、近年、転写ローラとして金属ローラが広く用いられるようになってきた。
【００１０】
前記金属ローラは、そのものが導体であるので、転写ベルト帯電システムに影響するほどの抵抗変動を生じない。また、前記金属ローラが当接する転写ベルトが弾性機能および抵抗制御機能を果たすので、低コストで環境変動のない高信頼の転写装置が構成できるという特長もあった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記金属ローラの表面はゴム弾性を有しないので、長期間の使用により、前記金属ローラの表面にトナーなどの異物が付着して凝集すると、前記金属ローラにおいて前記異物が付着した領域にギャップが生じたり、前記異物により抵抗変動が生じたりし、記録紙に転写した画像に、白抜け等の画質欠陥が生じることがあった。
【００１２】
また、前記転写装置においては、トナーが雲状に舞うトナークラウドが発生することがあり、前記トナークラウドで前記金属ローラが汚れるという問題もあった。前記トナークラウドによる汚れは、前記金属ローラの端部に特に著しく見られた。
【００１３】
前記金属ローラが前記トナークラウドで汚れると、印加電圧を上げる必要が生じ、場合によっては転写不良も起こる。
【００１４】
これに対して、弾性ローラを使用した場合には、弾性層にトナーが取り込まれるので、初期においては、清掃無しでも使用できる。しかし、前記トナーの取り込み能力には限界があるので、長期に亘って安定して使用することはできない。また、前記弾性層における発泡セルに比較して大きな異物は必ずしも取り込むことができない。
【００１５】
前記問題は、前記弾性ローラの表面を清掃する清掃部材を設けることにより解決できると考えられるが、前記清掃部材を設けると、前記弾性ローラと前記清掃部材との摩擦力が大きくなるので前記弾性ローラの回転が困難になり、また、前記弾性ローラの表面が短期間で摩耗するという問題が生じる可能性があった。
【００１６】
そこで、例えば、転写ローラにクリーニングローラを接触させてクリーニングバイアスを印加することにより清掃する方法（特開平１１−２７２０８７号公報）、およびクリーニングローラを用いる代わりに、転写ローラとは逆極性のクリーニングバイアス電圧を印加して汚れを感光体にもどす方法（特開平５−１１６４７号公報）などが提案された。
【００１７】
しかし、前記トナークラウドにおけるトナーは、帯電極性が正規トナーと逆極性であったり、帯電していなかったりするため、前記トナーを静電的に移動することは困難なことがあったので、前記方法によっては十分な清掃効果が得られないことがあった。
【００１８】
本発明は、転写ローラとして金属ローラを使用する画像形成装置において、前記金属ローラが前記トナークラウドなどにより汚れることが効果的に防止でき、したがって、転写電圧を増大させる必要がなく、画像に不良箇所が生じることもない画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、トナーにより静電的に画像が形成され、担持される像担持体と、前記像担持体上に形成された画像を記録媒体に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記転写手段が、一定方向に走行し、前記像担持体から外周面に前記画像が静電的に転写される中間転写ベルトと、電圧が印加され、前記中間転写ベルトの内周面に当接して前記像担持体から前記中間転写ベルトに前記像を転写させる金属ローラとを備えてなり、前記金属ローラの周速は、前記中間転写ベルトの走行速度とは異なってなることを特徴とする画像形成装置に関する。
【００２０】
前記画像形成装置においては、前記金属ローラの表面は、前記転写ベルトによって常に擦られている状態にあるから、たとえトナークラウドが発生し、前記トナークラウドのトナーが前記金属ローラに付着しても、前記中間転写ベルトにより擦られて除去される。
【００２１】
したがって、前記金属ローラには汚れが付着し難いから、前記金属ローラの表面抵抗は一定である。したがって、前記金属ローラに電圧を印加する転写電源においては、金属ローラの表面抵抗の変化を補正するように電圧を制御する制御装置を設ける必要がないから、前記画像形成装置においては、前記転写手段を安価に構成できる。
【００２２】
前記金属ローラの周速は、前述のように前記中間転写ベルトの走行速度と異なっていればよいから、前記金属ローラは、回転してもよく、停止していてもよい。
【００２３】
前記像担持体としては、たとえば、前記［従来の技術］の欄で述べた感光ドラムなどが挙げられる。
【００２４】
前記中間転写ベルトとしては、通常、エンドレスベルトが使用されるが、帯状に形成したベルトも使用できる。
【００２５】
前記中間転写ベルトは、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、およびポリスルフィド樹脂などの耐熱性高強度樹脂から形成でき、表面に弗素樹脂などの強誘電性樹脂の層を形成することが好ましい。前記中間転写ベルトとしては、ほかに、前記耐熱性高強度樹脂にカーボンブラックなどの導電性粉末を配合した組成物から形成したベルト、および前記耐熱性高強度樹脂から形成したベルトの表面に前記導電性粉末を含有する導電性粉末含有層を設け、表面抵抗を調節したものも使用できる。
【００２６】
前記記録媒体としては、電子写真式複写機およびレーザプリンタなどにおいて通常に使用される記録紙のほか、ＯＨＰフィルムなども挙げられる。
【００２７】
請求項２に記載の発明は、トナーにより静電的に画像が形成され、担持される像担持体と、前記像担持体上に形成された画像を記録媒体に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、前記転写手段が、前記外周面に前記記録媒体を保持して搬送し、前記記録媒体を前記像担持体の表面に接触させることにより、前記画像を前記像担持体から前記記録媒体上に転写する記録媒体搬送転写ベルトと、電圧が印加され、前記記録媒体搬送転写ベルトの内周面に当接して前記像担持体から前記記録媒体搬送転写ベルトに前記像を転写させる金属ローラとを備えてなり、前記金属ローラの周速は、前記記録媒体搬送転写ベルトの走行速度とは異なってなることを特徴とする画像形成装置に関する。
【００２８】
前記画像形成装置においても、請求項１に記載の画像形成装置と同様に、前記金属ローラは、前記記録媒体搬送転写ベルトによって擦られた状態にあるから、前記金属ローラの表面に汚れが付着することはない。
【００２９】
さらに、前記画像形成装置においては、像担持体から記録媒体に直接画像の転写が行われるから、周囲の温度や湿度が変化した場合においても、一定の画質を保つために転写電圧を増減させる必要がない。
【００３０】
前記記録媒体搬送転写ベルトとしては、請求項１において述べた中間転写ベルトと同様のベルトが使用できる。
【００３１】
また、記録媒体も、請求項１のところで述べた通りである。
【００３２】
請求項３に記載の発明は、前記中間転写ベルトが、前記金属ローラの周速よりも高い周速で回転する画像形成装置に関する。
【００３３】
前記画像形成装置においては、中間転写ベルトによって前記金属ローラの表面から擦り落とされた汚れは、前記中間転写ベルトの走行方向に沿って前記金属ロールの前方に移動する。したがって、前記汚れが前記金属ローラに再付着することがないから、前記金属ロールの表面に汚れが付着して画像に不良箇所が生じることを特に効果的に防止できる。
【００３４】
請求項４に記載の発明は、前記記録媒体搬送転写ベルトが前記金属ローラの周速よりも高い速度で走行する画像形成装置に関する。
【００３５】
前記画像形成装置は、請求項３に係る画像形成装置と同様の特長を有する。
【００３６】
請求項５に記載の発明は、前記金属ローラが、端部の外径が中央部の外径よりも大きく形成されてなる画像形成装置に関する。
【００３７】
前記金属ローラは、中央部の直径が両端部の直径よりも小さいから、中央部の周速も端部に比較して小さい。故に、前記金属ローラの両端部を前記転写ベルトの内側面に接触させて前記転写ベルトの周速と同一の周速で従動回転させた場合には、前記金属ローラにおいて画像の転写に実際に関わる中央部は、前記転写ベルトの周速よりも小さな周速で回転する。
【００３８】
したがって、前記中央部は、前記転写ベルトによって擦られ、前記禁則ローラの表面に付着したトナーなどがすり落とされて表面が清掃される。
【００３９】
故に、前記画像形成装置においては、前記金属ローラを特定の回転数で駆動する金属ローラ駆動装置が不要であるから、構成を簡略化できる故に好ましい。
【００４０】
請求項６に記載の発明は、前記金属ローラが、前記中間転写ベルトの走行方向に沿って前記像担持体の下流側に設けられている画像形成装置に関し、請求項７に記載の発明は、前記金属ローラが前記記録媒体搬送転写ベルトの走行方向に沿って前記像担持体の下流側に設けられている画像形成装置に関する。
【００４１】
前記画像形成装置においては、前記金属ローラの軸に設けたバネなどにより、前記金属ローラを前記中間転写ベルトまたは前記記録媒体搬送転写ベルトに向かって押圧すれば、前記中間転写ベルトまたは前記記録媒体搬送転写ベルトにおける前記金属ローラと前記像担持体との間の部分は、前記金属ローラと前記像担持体とにより引張られる。したがって、前記金属ローラとして端部のほうが中央部よりも外径が大きいものを使用した場合においても、前記金属ローラの端部と中央部とを前記中間転写ベルトまたは前記記録媒体搬送転写ベルトに均等に接触させることができる。
【００４２】
請求項８に記載の発明は、前記金属ローラの端部が絶縁性であり、しかも前記金属ローラの中央部よりも大きな外形を有する画像形成装置に関する。
【００４３】
前記画像形成装置においては、前記金属ロールの両端部に絶縁性のスリーブを乾燥したことにより、前記金属ロールに印加された転写電圧が、前記金属ロールの両端部から転写ベルトに漏れるのを防止できる。
【００４４】
また、前記金属ローラの両端部の直径を中央部よりも大きくするのに、煩雑な機械加工が不要である。
【００４５】
【発明の実施の形態】
１．実施形態１
本発明の画像形成装置の一例について、構成を図１に示す。
【００４６】
実施形態１に係る画像形成装置は、カラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、図１に示すように、エンドレスベルト状に形成され、図１において矢印ａで示される方向に回転する中間転写ベルト４２を備える１次転写ユニット４と、中間転写ベルト４２の下方に配設され、カラーのトナー画像を形成して中間転写ベルト４２の外周面に転写する画像形成ユニット２と、画像形成ユニット２から中間転写ベルト４２に転写された画像を記録紙Ｐに転写する２次転写ユニット６とを備える。１次転写ユニット４および２次転写ユニット６は、本発明の画像形成装置における転写手段に相当する。
【００４７】
画像形成ユニット２は、中間転写ベルト４２の回転方向ａに沿って上流側から下流側に向かってタンデム状に配設されてなるＹ画像形成ユニット２Ｙと、Ｍ画像形成ユニット２Ｍと、Ｃ画像形成ユニット２Ｃと、Ｂｋ画像形成ユニット２Ｂｋとを備える。
【００４８】
Ｙ画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ画像形成ユニット２Ｍ、Ｃ画像形成ユニット２Ｃ、およびＢｋ画像形成ユニット２Ｂｋは、それぞれ黄色トナー画像（以下、「Ｙ画像」という。）、マゼンタ色トナー画像（以下、「Ｍ画像」という。）、シアン色トナー画像（以下、「Ｃ画像」という。）、および黒色トナー画像（以下、「Ｂｋ画像」という。）を形成し、前記Ｙ画像、前記Ｍ画像、前記Ｃ画像、および前記Ｂｋ画像が互いに重なるように中間転写ベルトに転写する機能を有する。
【００４９】
Ｙ画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ画像形成ユニット２Ｍ、Ｃ画像形成ユニット２Ｃ、およびＢｋ画像形成ユニット２Ｂｋは、それぞれ、本発明における像担持体に相当する感光体ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋと、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋの表面をそれぞれ帯電させるコロトロン帯電器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、および２４Ｂｋと、コロトロン帯電器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、および２４Ｂｋにより帯電した感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋをそれぞれ露光して潜像を形成する露光装置２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、および２６Ｂｋと、露光装置２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、および２６Ｂｋにより潜像を形成した感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋの表面に、それぞれ黄色トナー、マゼンタ色トナー、シアン色トナー、および黒色トナーを付着させてＹ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像を形成する現像装置２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、および２８Ｂｋとを備えている。
【００５０】
１次転写ユニット４は、中間転写ベルト４２と、中間転写ベルト４２の内周面に当接しつつ回転することにより、中間転写ベルト４２を矢印ａの方向に走行させる搬送ローラ４４と、搬送ローラ４４と協働して中間転写ベルト４２を緊張状態に保持すると同時に、２次転写ユニットの一部を構成するバックアップローラ４６と、Ｙ画像形成ユニット２Ｙにより形成されたＹ画像を中間転写ベルト４２の外周面に転写する金属ローラ４８Ｙと、Ｍ画像形成ユニット２Ｍにより形成されたＭ画像を中間転写ベルト４２の外周面上に転写する金属ローラ４８Ｍと、Ｃ画像形成ユニット２Ｃにより形成されたＣ画像を中間転写ベルト４２の外周面に転写する金属ローラ４８Ｃと、Ｂｋ画像形成ユニット２Ｂｋにより形成されたＢｋ画像を中間転写ベルト４２の外周面に転写する金属ローラ４８Ｂｋとを備える。
【００５１】
金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋは、何れも中間転写ベルト４２の内周面に当接しながら回転しつつ中間転写ベルト４２を帯電させ、前記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像をを転写する金属ローラであり、金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋの順に、中間転写ベルト４２の回転方向ａに沿って配設されている。また、金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋは、それぞれ転写電源に接続され、所定の電圧が印加されている。
【００５２】
中間転写ベルト４２としては、たとえば、ポリイミド樹脂で構成され、前記ポリイミド樹脂にカーボンなどの抵抗値調整剤を所定量分散配合することにより、１００Ｖ印加時の表面抵抗の中心値が１０¹²Ω／□程度の値になるように調節したものなどが使用される。
【００５３】
中間転写ベルト４２におけるバックアップローラ４６に当接する部分よりも走行方向ａに沿って下流側には、２次転写ユニット６において記録紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト４２の外周面に残存したトナーを除去する中間転写ベルト清掃装置１６が設けられている。
【００５４】
画像形成ユニット２の下方には、中間転写ベルト４２に転写されたトナー画像が転写される記録紙Ｐを収容する記録紙カセット１４が配設されている。
【００５５】
２次転写ユニット６は、中間転写ベルト４２を挟んでバックアップローラ４６の反対側に配設されてなり、中間転写ベルト４２の外周面に記録紙Ｐを押圧しつつ回転し、中間転写ベルト４２の外周面に転写されたＹ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像を記録紙Ｐに転写する２次転写ローラ６２と、記録紙カセット１４に収容された記録紙Ｐを２次転写ローラ６２と中間転写ベルト４２との間に向かって搬送する上流側搬送ローラ６６ａと、バックアップローラ４６の上方に配設されてなり、２次転写ローラ６２において記録紙Ｐに転写されたトナー画像を定着させる定着装置６４と、２次転写ローラ６２でトナー画像が転写された記録紙Ｐを定着装置６４に向かって搬送する下流側搬送ローラ６６ｂとを備える。
【００５６】
金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋの構成の詳細につき、以下に、金属ローラ４８Ｙを例にとって説明する。
【００５７】
金属ローラ４８Ｙおよびその近傍につき、構成の詳細を図２に示す。
【００５８】
図２に示すように、金属ローラ４８Ｙは、感光ドラム２２Ｙが中間転写ベルト４２に接する箇所よりも走行方向ａに沿って前方、すなわち下流側において、中間転写ベルト４２の内周面に接するように配設されている。
【００５９】
金属ローラ４８Ｙは、胴Ａと、胴Ａの軸線に沿って延在し、胴Ａに電気的に接続された軸Ｂとを有している。軸Ｂは、軸受けＣにより回転可能に支承されている。軸受けＣの上方は、バネＥが取りつけられ、金属ローラ４８Ｙは、バネＥにより、それぞれ中間転写ベルト４２に向かって下方に押圧される。
【００６０】
そして、軸Ｂにおいて、転写電源回路Ｆに接続され、前記転写電源回路Ｆから回転軸Ｂを通して胴Ａに転写電圧が印加される。
【００６１】
胴Ａには、ｓｕｓ３０４、Ｓｕｍ＋Ｎｉメッキ、およびアルミニウム等の材料を用いることができるが、胴Ａの材料は、前記材料には限定されず、コストおよび金属ローラ４８Ｙと中間転写ベルト４２との間に加わる荷重などに応じて適宜選択することができる。
【００６２】
軸Ｂは、減速ギアＤを介してモータ（図示せず。）に結合されている。金属ローラ４８Ｙは、前記モータおよび減速ギアＤにより、中間転写ベルト４２の走行速度よりも１０％低い周速で、図２において矢印ｂで示すように、中間転写ベルト４２の走行方向ａと同方向に回転する。
【００６３】
金属ローラ４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋも同様の構成および機能を有している。
【００６４】
画像形成装置１００の作用につき、以下に詳述する。
【００６５】
画像形成ユニット２におけるＹ画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ画像形成ユニット２Ｍ、Ｃ画像形成ユニット２Ｃ、およびＢｋ画像形成ユニット２Ｂｋにおいては、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋは、それぞれコロトロン帯電器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、および２４Ｂｋによって表面が帯電される。コロトロン帯電器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、および２４Ｂｋによって表面が帯電した感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋは、次ぎに露光装置２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、および２６Ｂｋによって露光され、それぞれ表面に潜像が形成される。そして、前記潜像の形成された感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋに、現像装置２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、および２８Ｂｋにより、黄色トナー、マゼンタ色トナー、シアン色トナー、および黒色トナーがそれぞれ付着され、Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像が形成される。
【００６６】
ここで、前述のように、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、および２２Ｂｋは、中間転写ベルト４２の走行方向ａに沿って上流側から下流側に向かって配設されているから、前記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像は、金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ、および４８Ｂｋにより中間転写ベルト４２上に順次転写され、色重ねされる。
【００６７】
一方、記録用紙Ｐは、記録紙カセット１４から上流側搬送ローラ６６ａにより、図１において矢印ｃで示すように、中間転写ベルト４２と２次転写ローラ６２との間に向かって搬送され、挟入される。
【００６８】
記録紙Ｐが中間転写ベルト４２と２次転写ローラ６２との間に挟入され、押圧されることにより、中間転写ベルト４２に転写されたトナー画像が記録紙Ｐの表面に転写される。
【００６９】
前記トナー画像が転写された記録紙Ｐは、図１において矢印ｃで示すように、下流側搬送ローラ６６ｂにより定着装置６４に運ばれ、前記トナー画像が記録紙Ｐ上に定着され、最終画像が形成される。一方、中間転写ベルト４２の外周面状に残存したトナーは、中間転写ベルト清掃装置１６により除去される。
【００７０】
金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ、および４８Ｂｋの表面に付着した汚れがどのようにして中間転写ベルト４２により除去されるかにつき、金属ローラ４８Ｙを例にとって説明する。
【００７１】
図３に示すように、金属ローラ４８Ｙの周速Ｖ_rollと中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltとの間に差を設けることにより、金属ローラ４８Ｙの表面に付着した異物は、金属ローラ４８Ｙの表面から離脱して中間転写ベルト４２に転移し易くなる。
【００７２】
さらに、図３において（Ｂ）に示すように、金属ローラの周速Ｖ_rollが中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltよりも速くなるように金属ローラ４８Ｙおよび中間転写ベルト４２を回転・走行させると、金属ローラ４８Ｙの表面から離脱した異物は、金属ローラ４８Ｙの後方、すなわち上流側に落下するから、前記異物は、金属ローラ４８Ｙと中間転写ベルト４２との間に挟まれ、金属ローラ４８Ｙの表面に再付着することがある。これに対して、本実施形態１においては、図３において（Ａ）に示すように、金属ローラ４８Ｙの周速Ｖ_rollが中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltよりも遅くなるように、金属ローラ４８Ｙおよび中間転写ベルト４２を回転・走行させている。したがって、金属ローラ４８Ｙの表面から離脱した異物は、金属ローラ４８Ｙの下流側に落下し、中間転写ベルト４２により搬送方向ａに沿って搬送される。したがって前記異物が中間転写ベルト４２と金属ローラ４２Ｙとの間に挟まれ、金属ローラ４２Ｙの表面に再付着することが防止される。
【００７３】
２．実施形態２
実施形態１に係る画像形成装置において、金属ローラとして、両端に絶縁性スリーブを嵌装したものを用いた例について以下に説明する。
【００７４】
前記画像形成装置の構成を図４に示す。図４において、図１〜図３と同一の符号は、前記符号が図１〜図３において示す要素と同一の要素を示す。
【００７５】
図４に示すように、実施形態２に係る画像形成装置１０２は、Ｙ画像形成ユニット２Ｙ、Ｍ画像形成ユニット２Ｍ、Ｃ画像形成ユニット２Ｃ、およびＢｋ画像形成ユニット２Ｂｋにおいて、それぞれ図１および図２に示す金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ、および４８Ｂｋに代えて、両端に絶縁性スリーブを嵌装した金属ローラ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、および５０Ｂｋを用いた以外は、実施形態１に示す画像形成装置１００と同一の構成を有している。
【００７６】
金属ローラ５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、および５０Ｂｋの構成につき、金属ローラ５０Ｙを例にとって説明する。
【００７７】
金属ローラ５０Ｙの構造を図５に示す。図５において、（Ａ）は、金属ローラ５０Ｙを、中間転写ベルト４２の走行方向ａに対して直角な方向から水平に見たところを示し、（Ｂ）は、走行方向ａに沿って下流側から水平に見たところを示す。また、図２と同一の符号は、前記符号が図２において示す要素と同一の要素を示す。
【００７８】
図５に示すように、金属ローラ５０Ｙは、回転軸Ｂを備える胴Ａの両端に、中央部よりも直径の小さな縮径部が形成されている。そして、前記縮径部に、ＥＰＤＭゴムからなる絶縁性スリーブＧが嵌装されている。絶縁性スリーブＧが嵌装された部分は、金属製の胴Ａが露出した中央部よりも大きな外径を有している。前記点を除いては、金属ローラ５０Ｙは、図２に示す金属ローラ４８Ｙと同様の構成を有している。
【００７９】
金属ローラ５０Ｙは、軸受けＣにより回転自在に支承され、バネＥによって上方から感光ドラム２２Ｙに向かって中間転写ベルト４２に押圧されているから、中間転写ベルト４２における金属ローラ５０Ｙと感光ドラム２２Ｙとの間の部分には、金属ローラ５０Ｙと感光ドラム２２Ｙとにより引張り方向の力が作用する。したがって、図５において（Ｂ）に示すように、中間転写ベルト４２は、金属ローラ５０Ｙの両端部だけ出なく中央部にも接する。ここで、金属ローラ５０Ｙは、回転自在に形成され、しかも両端の絶縁性スリーブＧの直径が、中央部よりも大きい。したがって、金属ローラ５０Ｙにおいては、前記両端部が、中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltと等しい周速で回転する。金属ローラ５０Ｙの中央部は、両端部よりも直径が小さいから、中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltよりも小さな速度で回転する。したがって、前記中央部は、中間転写ベルト４２により擦られるから、トナーなどの異物が付着することはない。ここで、感光ドラム２２Ｙから中間転写ベルトへの画像の転写に直接関係するのは金属ローラ５０Ｙの中央部であるから、金属ローラ５０Ｙの表面に付着した異物に起因する不良箇所が前記転写された画像および最終画像に生じることはない。
【００８０】
なお、金属ローラ５０Ｍ、５０Ｃ、および５０Ｂｋも、金属ローラ５０Ｙと同様な構成および機能を有している。
【００８１】
画像形成装置１０２は、前記の点を除いては、実施形態１に係る画像形成装置１００と同一の構成を有している。
【００８２】
実施形態２に係る画像形成装置１０２は、実施形態１に係る画像形成装置１００の有する特長に加え、金属ローラ５０Ｙ，５０Ｍ、５０Ｃ、および５０Ｂｋを中間転写ベルト４２の走行速度Ｖ_beltとは異なる速度で回転させる駆動装置が不要であるという特長を有している。
【００８３】
３．実施形態３
本発明に係る画像形成装置の別の例を図６に示す。図６において、図１と同一の符号は、特に断らない限り、前記符号が図１ににおいて示す要素と同一の要素を示す。
【００８４】
実施形態３に係る画像形成装置も、実施形態１および実施形態２に係る画像形成装置と同様、カラー画像を形成するカラー画像形成装置であり、図６に示すように、エンドレスベルト状に形成され、記録紙Ｐを外周面に静電的に吸着して図１において矢印ａで示される方向に走行する記録紙搬送転写ベルト８２を備える記録紙転写ユニット８と、記録紙搬送転写ベルト８２の下方に配設され、カラーのトナー画像を形成して記録紙搬送転写ベルト８２により搬送される記録紙Ｐに前記トナー画像を転写する画像形成ユニット２と、記録紙転写ユニット８に記録紙Ｐを供給する記録紙供給ユニット１０と、記録紙転写ユニット８においてトナー画像が転写された記録紙Ｐを記録紙搬送転写ベルト８２から剥離して前記トナー画像を定着させて最終画像を形成する定着ユニット１２とを備える。記録紙転写ユニット８は、本発明の画像形成装置における転写手段に相当する。
【００８５】
画像形成ユニット２は、図６から明らかなように、図１に示す画像形成装置１００における画像形成ユニット２と同様の構成を有する。
【００８６】
記録紙転写ユニット８は、記録紙搬送転写ベルト８２と、記録紙搬送転写ベルト８２の内周面に当接しつつ回転することにより、記録紙搬送転写ベルト８２を矢印ａの方向に走行させる搬送ローラ８４と、搬送ローラ８４と協働して記録紙搬送転写ベルト８２を緊張状態に保持するバックアップローラ８６と、画像形成ユニット２におけるＹ画像形成ユニット２Ｙにより形成されたＹ画像を、記録紙搬送転写ベルト８２により搬送される記録紙Ｐに転写する金属ローラ８８Ｙと、Ｍ画像形成ユニット２Ｍにより形成されたＭ画像を前記記録紙Ｐ上に転写する金属ローラ８８Ｍと、Ｃ画像形成ユニット２Ｃにより形成されたＣ画像を前記記録紙Ｐ上に転写する金属ローラ８８Ｃと、Ｂｋ画像形成ユニット２Ｂｋにより形成されたＢｋ画像を前記記録紙Ｐに転写する金属ローラ８８Ｂｋとを備える。
【００８７】
金属ローラ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ、および８８Ｂｋは、記録紙搬送転写ベルト８２の内周面に当接しながら回転しつつ記録紙搬送転写ベルト８２を帯電させ、前記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、およびＢｋ画像を前記記録紙に転写する金属ロールであり、金属ローラ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ，および８８Ｂｋの順に、記録紙搬送転写ベルト８２の内側に、走行方向ａに沿って配設されている。金属ローラ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ，および８８Ｂｋは、何れも、実施形態１に係る画像形成装置の備える金属ローラ４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ，および４８Ｂｋと同様の構成を有し、それぞれ転写電源（図示せず。）に接続されて同一の極性に帯電されている点、および図６に示すように、記録紙搬送転写ベルト８２の走行方向ａと同方向に、記録紙搬送転写ベルト８２の走行速度よりも１０％遅い周速で回転している点においても同様である。
【００８８】
記録紙搬送転写ベルト８２としては、実施形態１の画像形成装置の備える中間転写ベルト４２と同様のポリイミド樹脂製のエンドレスベルトが使用される。但し、記録紙Ｐをより強く吸着できるように、外周面に、弗素樹脂などの強誘電体の層を設けることが好ましい。
【００８９】
記録紙供給ユニット１０は、記録紙Ｐを収容する記録紙カセット１０Ｂと、一群のローラからなり、記録紙カセット１０Ｂに収容された記録紙Ｐを、記録紙搬送転写ベルト８２とＹ画像形成ユニット２Ｙにおける感光ドラム２２Ｙとの間に供給する記録紙供給ローラ１０Ａとを有する。
【００９０】
定着ユニット１２は、記録紙Ｐを除電して記録紙搬送転写ベルト８２から剥離し易くする除電コロトロン帯電器１２Ａと、除電コロトロン帯電器１２Ａにより除電された記録紙Ｐを記録紙搬送転写ベルト８２の表面から剥離する剥離爪１２Ｂと、記録紙Ｐが間を通過することにより、記録紙Ｐに転写されたトナー画像を定着させる１対の熱ローラである定着ローラ１２Ｃと、剥離爪１２Ｂで剥離された記録紙Ｐを定着ローラ１２Ｃに搬送する一群のローラからなる記録紙搬送ローラ１２Ｄとからなる。
【００９１】
画像形成装置１０４の作用について以下に説明する。
【００９２】
Ｙ画像形成ユニット２Ｙ〜Ｂｋ画像形成ユニット２Ｂｋにおいては、実施形態１のところで述べたのと同様の手順に従って、感光ドラム２２Ｙ〜２２Ｂｋの表面にＹ画像〜Ｂｋ画像がそれぞれ形成される。
【００９３】
記録紙カセット１０Ｂ中の記録紙Ｐは、記録紙供給ローラ１０Ａにより、図６において矢印ｄで示す経路を通って記録紙搬送転写ベルト８２と感光ドラム２２Ｙとの間に挟入される。
【００９４】
記録紙搬送転写ベルト８２は、走行方向ａに沿った最も上流側に位置する金属ローラ８８Ｙにより帯電しているから、挟入された記録紙Ｐは、記録紙搬送転写ベルト８２の外周面に静電的に吸着し、記録紙搬送転写ベルト８２と同じ極性に帯電する。したがって、感光ドラム２２Ｙの表面から記録紙Ｐの表面にＹ画像が転写される。
【００９５】
前記Ｙ画像が転写された記録紙Ｐは、記録紙搬送転写ベルト８２に吸着された状態で搬送される。そして、感光ドラム２２Ｍの表面から記録紙Ｐの表面に、前記Ｙ画像に重ねてＭ画像が転写される。
【００９６】
同様に、Ｃ画像形成ユニット２Ｃにおいては、感光ドラム２２Ｃの表面から前記Ｙ画像およびＭ画像に重ねてＣ画像が転写され、Ｂｋ画像形成ユニットにおいては、感光ドラム２２Ｂｋの表面から、前記Ｙ画像、Ｍ画像、およびＣ画像に重ねてＢｋ画像が転写される。
【００９７】
前記Ｙ画像〜Ｂｋ画像が全て転写された記録紙Ｐは、除電コロトロン帯電器１２Ａにおいて除電され、剥離爪１２Ｂにより、記録紙搬送転写ベルト８２から剥離され、記録紙搬送ローラ１２Ｄによって定着ローラ１２Ｃに向かって搬送される。そして、前記記録紙Ｐ上に転写された前記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、Ｂｋ画像は、定着ローラ１２Ｃにおいて定着され、最終画像が形成される。
【００９８】
実施形態３に係る画像形成装置においても、前述のように、金属ローラ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ，および８８Ｂｋは、記録紙搬送転写ベルト８２の走行速度よりも低い周速で回転しているから、記録紙搬送転写ベルト８２により、常に表面が擦られた状態にある。
【００９９】
したがって、金属ローラ８８Ｙ、８８Ｍ、８８Ｃ，および８８Ｂｋの表面に異物が付着して転写電圧が上昇したり、画像に不良箇所が生じたりすることが防止される。
【０１００】
実施形態３に係る画像形成装置においては、さらに、感光ドラム２２Ｙ〜２２Ｂｋの表面に形成されたＹ画像〜Ｂｋ画像を記録紙搬送転写ベルト８２に転写することなく、直ちに記録紙Ｐに転写しているから、記録紙搬送転写ベルト８２の表面がトナーで汚れることが特に少ない。また、周囲の温度および湿度が変化しても、転写電圧を大きく変動させる必要がないという特長もある。
【０１０１】
【実施例】
［実施例１、比較例１、比較例２］
（実験１）
実施形態１に係る画像形成装置（実施例１）と、実施形態１に係る画像形成装置において、金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋに代えて表面に発泡層を設けた発泡ローラを使用した画像形成装置（比較例１）と、実施形態１に係る画像形成装置において、金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋが中間転写ベルト４２に追従して回転し、言い替えれば、中間転写ベルト４２の走行方向ａと同方向に、中間転写ベルト４２の走行速度と等しい周速で回転させた画像形成装置（比較例２）を用い、長期の信頼性試験（ランニングテスト）を行った。
【０１０２】
前記ランニングテストにおいては、写真・文字混合チャート（画像密度：５％、Ａ４）を用い、環境を実験室環境、高温高湿環境、低温低湿環境、実験室環境の順で順次変化させ、合計１００，０００枚をプリントし、金属ローラまたは発泡ローラの汚れによる出力電圧の変化、および画質の変化を調べた。前記出力電圧の変化は、外部の高圧電源から定電流制御で金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋに転写電圧を入力し、出力電圧値を測定することにより求めた。環境が低温低湿になったり、金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋの表面の汚れや異物が付着したりして金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋの表面抵抗が上昇すると、前記出力電圧が上昇する。
【０１０３】
前記ランニングテストの結果を図７に示す。図７に示すように、比較例１及び比較例２においては、プリント枚数が増大すると出力電圧値が増加する傾向が見られた。また、環境を変化させると出力電圧が大きく変動する傾向が見られた。これは、比較例１および比較例２において使用した画像形成装置においては、感光ドラム２２Ｙ〜２２Ｂｋから中間転写ベルト４２を介して記録紙Ｐにトナー画像を転写するシステムを採用している故に、中間転写ベルト４２において抵抗変動が生じると、全体の出力電圧に大きく影響するためであると考えられる。
【０１０４】
金属ロールを使用した比較例２においては、さらに、金属ロール表面に汚れが蓄積することによる抵抗変動も加わるため、同一環境下でも出力電圧の大きな増減が見られた。
【０１０５】
これに対し、実施例１では、環境が変動すると出力電圧も変動するものの、同一環境内では出力電圧はほぼ一定であり、さらにランニングスタート時とエンド時の実験室環境では出力電圧に大きな差がなかった。
【０１０６】
これは、金属ロールの表面に汚れが付着しなかったためと考えられる。
【０１０７】
またランニングテスト終了後にハーフトーン全面画像（画像密度３０％）を用いて画質検査を行った結果を表１に示す。
【０１０８】
【表１】

比較例１においては、白抜けなどの画像欠陥の発生は見られなかったが、比較例２においては、画像の端部に白抜け部の発生が見られた。
【０１０９】
前記画像における白抜け部の発生ピッチが使用した画像形成装置における金属ローラの周長と一致し、さらに、前記金属ローラの表面を目視で観察したところ、著しいトナー汚れの発生が認められたことから、前記白抜けの発生が前記トナー汚れに起因することがわかった。前記金属ローラ表面に付着した異物などが核になり、長期に渡る試験で実機内で発生したトナークラウド中のトナーが前記核に付着して、前記金属ローラの表面にトナー汚れが固着し、これが前記白抜け部の派生につながったと考えられる。
【０１１０】
これに対し、実施例１では、１００，０００枚プリントした後においても、白抜けなどの画質欠陥は発生せず、目視によっても金属ローラの表面にトナー汚れなどが確認できなかったことから、前記金属ローラと前記中間転写ベルト４２との間に速度差を設けたことによるクリーニング効果が確認された。そして、長期にわたり安定した画質が得られることが分かった。
【０１１１】
（実験２）
実施例１及び比較例１において、上記実験１で行ったランニングテストを、プリント枚数が３００，０００枚になるまで延長して行った。結果を表２に示す。
【０１１２】
【表２】

表２に示すように、プリント枚数が３００，０００枚まで増大すると、比較例１においては白抜け部の発生が見られ、またベタ画像（画像密度１００％）において画像濃度低下が見られた。この理由としては、比較例１で使用した画像形成装置においては、金属ローラの代りに発泡ローラが使用されているので、前記画像形成装置内で発生したトナークラウドは、ランニングテスト開始後、ある時点までは、発泡セル内に取り込まれるが、長時間経過すると、前記発泡セルのトナー捕集能力が低下し、前記トナークラウドの発生量が前記発泡ローラのの捕集能力を上回ったことが原因であると考えられる。また、および大きな異物が前記発泡ローラのセル内に取り込まれなかったことも原因であると考えられる。
【０１１３】
また、画像濃度低下が発泡ローラの端部で発生したが、これは、現像装置２８Ｙ〜２８Ｂｋなどからのトナークラウドが、中間転写ベルト４２の端部から内側に入り込んで前記発泡ローラの端部に蓄積した故に、前記発泡ローラの端部において抵抗が上昇しため、定電流電源の電流配分が発泡ローラの端部で少なくなり、転写不良が生じたことが原因になっていると考えられる。前記発泡ローラを目視で観察したところ、トナー汚れが全体的に見られ、特に端部において著しかったことが確認された。また、前記発泡ローラには、トナーを核とした固着が見られた。
【０１１４】
これに対し、実施例１においては、３００，０００枚プリント後も、画質欠陥が生じなかった。また、金属ローラ２２Ｙ〜２２Ｂｋを目視で観察したところ、表面の汚れが微量であることが確認された。これは、金属ローラ２２Ｙ〜２２Ｂｋと中間転写ベルト４２との間にスピード差をつけたことにより、金属ローラ２２Ｙ〜２２Ｂｋの表面がクリーニングされ、初期性能が維持されていることを示していると考えられる。
【０１１５】
［実施例２］
実施例１と同様の手順に従い、ランニングテストを行った。上記実験１、２で使用したのと同様の写真・文字混合チャート（画像密度：５％、Ａ４）を用い、環境を、実験室環境、高温高湿環境、低温低湿環境、および実験室環境の順に順次変化させ、合計で１００，０００枚をプリントし、出力電圧および画質の変化を調べた。出力電圧の変化を図８に、画質の変化および金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋの表面汚れの有無・大小を表３に示す。
【０１１６】
【表３】

図８に示すように、中間転写ベルト４２の抵抗変動により、環境変化初期には出力電圧が変化するが、同一環境中では出力電圧特性はほとんど変動せず、またランニング終了時でも初期の出力電圧と大きな違いがなかった。このことから、中間転写ベルト４２と金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋとの速度差による金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋ表面の清掃効果が確認された。
【０１１７】
また、表３に示すように、画像がハーフトーン全面画像（画像密度３０％）であったにもかかわらず、１００，０００枚プリント後においても、白抜けや濃度低下等は発生せず、初期画像を維持していた。また、金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋの表面の汚れも微量であり、このことからも、金属ローラ４８Ｙ〜４８Ｂｋが初期状態を維持していることが判った。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写ローラとして金属ローラを使用する転写装置において、前記金属ローラが前記クラウドトナーなどにより汚れて画像に不良部が派生することを効果的に防止できる画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の画像形成装置の一例につき、構成の概略を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す画像形成装置における１次転写ユニットの備える金属ローラおよびその近傍につき、構成の詳細を示す拡大図である。
【図３】図３は、金属ローラの表面に付着した汚れが、図２に示す１次転写ユニットの備える中間転写ベルトにより除去されるところを示す説明図である。
【図４】図４は、実施形態２に係る画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。
【図５】図５は、図４に示す画像形成装置の備える金属ローラの構成を示す拡大図である。
【図６】図６は、実施形態３に係る画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。
【図７】図７は、実験１におけるランニングテストにおけるコピー枚数と出力電圧の変動との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、実施例２のランニングテストにおけるコピー枚数と出力電圧の変動との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 画像形成ユニット
４ １次転写ユニット
６ ２次転写ユニット
８ 記録紙転写ユニット
１０ 記録紙供給ユニット
１２ 定着ユニット
２２Ｙ 感光体ドラム
２２Ｍ 感光体ドラム
２２Ｃ 感光体ドラム
２２Ｂｋ 感光体ドラム
２４Ｙ コロトロン帯電器
２４Ｍ コロトロン帯電器
２４Ｃ コロトロン帯電器
２４Ｂｋ コロトロン帯電器
２６Ｙ 露光装置
２６Ｍ 露光装置
２６Ｃ 露光装置
２６Ｂｋ 露光装置
２８Ｙ 現像装置
２８Ｍ 現像装置
２８Ｃ 現像装置
２８Ｂｋ 現像装置
４２ 中間転写ベルト
４４ 搬送ローラ
４６ バックアップローラ
４８Ｙ 金属ローラ
４８Ｍ 金属ローラ
４８Ｃ 金属ローラ
４８Ｂｋ 金属ローラ
６２ ２次転写ローラ
６４ 定着装置
６６ａ 上流側搬送ローラ
６６ｂ 下流側搬送ローラ
８２ 記録紙搬送転写ローラ
８８Ｙ 金属ローラ
８８Ｍ 金属ローラ
８８Ｃ 金属ローラ
８８Ｂｋ 金属ローラ

Claims (5)

1. トナーにより静電的に画像が形成され、担持される像担持体と、前記像担持体上に形成された画像を記録媒体に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、
   前記転写手段は、
   一定方向に走行し、前記像担持体から外周面に前記画像が静電的に転写される中間転写ベルト、および外周面に前記記録媒体を保持して搬送し、前記記録媒体を前記像担持体の表面に接触させることにより、前記画像を前記像担持体から前記記録媒体上に転写する記録媒体搬送転写ベルトから選択されるベルト部材と、
   電圧が印加され、前記ベルト部材の内周面に当接して前記像担持体から前記中間転写ベルトに前記像を転写させる金属ローラとを
   備えてなり、
   前記金属ローラにおいては、画像の転写に関与する軸方向中央部の周速が、前記ベルト部材の走行速度よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記金属ローラにおいては、画像の転写に関与する軸方向中央部の外径が端部の外径よりも小さい請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記金属ローラは前記ベルト部材とは別個の駆動装置によって回転駆動される請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記金属ローラは、前記中間転写ベルトの走行方向に沿って前記像担持体の下流側に設けられてなる請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記金属ローラは、端部に絶縁性スリーブが嵌装されることにより、中央部の外径が端部の外径よりも小さく設定されている請求項２に記載の画像形成装置。

Images