JP4789378B2

JP4789378B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4789378B2
Application number: JP2001283133A
Authority: JP
Inventors: 直樹榎本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003091168A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、特に、中間転写体ベルトを用いる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーの画像形成装置としては、電子写真方式、熱転写方式、インクジェット方式等の種々の方式が知られているが、これらのうち電子写真方式のものは、他の方式のものに比べ、画像形成速度、画質、静粛性等の点で優れている。電子写真方式を採用する画像形成装置の中でもさらに種々の方式がある。例えば、感光体表面にカラー像（複数色のトナー像）を重ねた後に転写材に一括転写して像形成を行う多重現像方式や、現像−転写のサイクルを繰り返し行う多重転写方式、一旦、中間転写体上に各色のトナー像を順次一次転写した後、転写材上に一括転写する中間転写方式等がある。これらのうち、特に中間転写方式のものは、混色のおそれがないこと、質や厚さの異なる様々な転写材の使用が可能であること等の利点を有する。
【０００３】
図７に、中間転写方式の画像形成装置の一例として４色のフルカラーレーザービームプリンターの概略を示す。
【０００４】
図７に示すように、像担持体としての感光ドラム１０１上に形成したトナー像を一次転写部１１１にて中間転写体ベルト１０９に一次転写し、この中間転写体ベルト１０９上のトナー像を二次転写部１１２にて転写材Ｐに二次転写して画像形成を行うようになっている。
【０００５】
二次転写が終了した中間転写体ベルト１０９は、中間転写体ベルトクリーナー１１３によって、転写材Ｐに転写されずに中間転写体ベルト１０９上に残った二次転写残トナーが除去される。
【０００６】
中間転写体ベルトクリーナ１１３としては、図7に示した弾性ブレードにより二次転写残トナーをかきとる方式の他に、不図示の交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加により二次転写残トナーを所望の極性に帯電する二次転写残トナー帯電ローラを設け、直流電圧を印加された回収ローラによって二次転写残トナーを回収する方式も用いることができる。
【０００７】
引き続き、中間転写体ベルト１０９は交番電圧のバイアスの印加された除電ローラ１２３によって除電される。除電ローラ１２３としては、一例としてφ１２ｍｍの金属ローラを用い、除電電源１２５によりｓｉｎ波（２ｋｖｐｐ）を印加する。また、除電効率を上げるため中間転写体ベルト１０９の内側に対向電極１２４が設けられていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例で示した画像形成装置にてプリントしたところ、除電ローラ１２３への交番電圧のバイアスの印加時に大きな音が生じた。また、不図示の二次転写残トナー帯電ローラへの交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加時には、さらに大きな音が生じた。
【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、中間転写体ベルトに当接する電極に少なくとも交番電圧を印加したときに生じる音の発生を防止し得る画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体上に形成したトナー像を一次転写部にて中間転写体ベルトに一次転写し、前記中間転写体ベルト上のトナー像を二次転写部にて転写材に二次転写して画像形成を行い、前記中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材と、前記中間転写体ベルトの前記電極部材の当接する面の裏面に当接する対向部材を有し、前記電極部材に少なくとも交番電圧を印加する電源を備えた画像形成装置において、前記電極部材の軸方向から見て、前記電極部材と前記中間転写体ベルトの接点における該電極部材の接線に対して垂直に交わる前記電極部材の接線と、前記中間転写体ベルトの交点の間の領域における前記中間転写体ベルトの裏面全体に、前記対向部材が当接しており、前記対向部材に前記中間転写体ベルトを押し付けて、該中間転写体ベルトに対する対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記中間転写体ベルト上の二次転写残トナーを回収するクリーニング手段を有し、前記電極部材はクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電ローラであることを特徴とする。
【００１３】
前記電極部材は、交番電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加して二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラとしてもよい。
【００１４】
前記二次転写残トナーは像担持体へ転移させることが好ましく、像担持体に転移した二次転写残トナーは、前記像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段に回収することが効果的である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１７】
まず、基本的な構成を説明する。
【００１８】
像担持体である感光ドラム１の周面には、回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って順に、帯電器２、レーザー光を感光ドラム１に照射する露光装置３、現像装置４、中間転写体ベルト９、および、クリーニング手段としての感光ドラムクリーナー１９が配置されている。
【００１９】
図中、矢印Ｒ１方向に表面速度１１７ｍｍ／秒で回転駆動される直径４６．７ｍｍの感光ドラム１は、その表面が帯電器２によって負極性に帯電される。
【００２０】
帯電器２によって帯電された感光ドラム１表面の電位（以降、帯電電位）は、通常、−４５０Ｖ〜−８００Ｖである。また、帯電器２には、帯電器電源１７により交番電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアスが印加される。
【００２１】
帯電された感光ドラム１は、画像情報に応じた露光装置３の露光Ｌにより表面に静電潜像が形成される。ここで、露光装置３は、レーザー等の光源３ａ、ラスタスキャンを行う為の６面のポリゴンミラー３ｂ、結像のためのレンズ３ｃ、折り返しミラー３ｄ等を備えている。
【００２２】
この静電潜像には、ロータリー２２に搭載された１色目ブラックの現像器５によって負極性に帯電されたブラックのトナーが付着し、トナー像として現像される。
【００２３】
中間転写体ベルト９は、複数の支持軸（二次転写対向ローラ１２、駆動ローラ１５、テンションローラ１６）に支持されている。
【００２４】
ここで、中間転写体ベルト９は、一例として、厚さ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の無端状の樹脂ベルトを、カーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、その他の導電性の充填材により、体積抵抗率１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度に抵抗調整したものを用いる事ができる。この場合、樹脂ベルトの材質としては、例えば、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート等を用いる事ができる。
【００２５】
そして、駆動ローラ１５の回転（図中、矢印Ｒ２方向）に伴い、中間転写体ベルト９は、図中矢印Ｒ３方向に回転する。そして、中間転写体ベルト９に従動回転する直径１２ｍｍの一次転写ローラ１０に、一次転写電源２０から正極性の一次転写バイアスが印加されると、感光ドラム１上のトナー像は、一次転写ニップ部Ｎ１を介して一次転写される。また、一次転写ローラ１０としては、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ、ＮＢＲ等にカーボンなどの抵抗調整剤を加え、体積抵抗率を調整した材料を用いることが一般的である。
【００２６】
一次転写後の感光ドラム１は、弾性体ブレードを有する感光ドラムクリーナー１９によって表面の一次転写残トナーが除去される。
【００２７】
以上の帯電、露光、現像、一次転写、クリーニング、除電の一連の画像形成プロセスを、各現像器６、７、８に収納された２色目マゼンタ、３色目シアン、４色目イエローの各色のトナーについても繰り返し行い、中間転写体ベルト９上に４色のトナー像を重ねる。
【００２８】
ところで、中間転写体ベルト９表面は、一次転写毎に徐々に負極性にチャージアップする。また、１色目、２色目と一次転写を進めていくと、すでに中間転写体ベルト９上にトナーが乗っている場所にトナーを重ねて載せる必要性も生まれてくる。よって、一次転写を効率よく行うためには、１色毎に徐々に一次転写バイアスを上げていく必要がある。たとえば、１色目は＋１００Ｖ、２色目は＋５００Ｖ、３色目は＋６００Ｖ、４色目は＋７００Ｖなる一次転写バイアスが用いられる。
【００２９】
そして、図中矢印Ｒ４方向に回転するφ２０ｍｍの二次転写ローラ１１に、二次転写バイアス電源２１から二次転写バイアスが印加されると、中間転写体ベルト９上のトナー像は、二次転写対向ローラ１２上の二次転写ニップ部Ｎ２を介して転写材Ｐ表面に一括して二次転写される。なお、二次転写バイアスは、一例として、＋１．５ｋＶを用いた。
【００３０】
表面に４色の未定着トナー像を担持した転写材Ｐは、定着器（不図示）に搬送され、ここで表面のトナー像が定着されて画像形成が完了する。
【００３１】
一方、上述の二次転写が終了した中間転写体ベルト９は、中間転写体ベルトクリーナー１３によって、転写材Ｐに転写されずに中間転写体ベルト９上に残った二次転写残トナーが除去される。
【００３２】
引き続き、中間転写体ベルト９は交番電圧のバイアスの印加された除電ローラ２３によって除電される。除電ローラ２３は金属ローラを用い、除電電源２５よりｓｉｎ波（２ｋｖｐｐ）を印加する。また、除電効率を上げるため中間転写体ベルト９の内側に対向部材２４を設ける。
【００３３】
本実施の形態１においては、図１に示す通り、中間転写体ベルト９を介して除電ローラ２３に対向する位置に設けられる対向部材２４の位置の調整により、中間転写体ベルト９は対向部材２４に巻きついている。また、除電ニップ部Ｎ３は、除電ローラ２３と中間転写体ベルト９のニップ部である。さらに、除電ローラ２３の中間転写体ベルト９１に対する当接位置は、中間転写体ベルト９１上における除電ローラ２３の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材２４が当接する、という条件を満たしている。ここで、除電ローラ２３はφ１２ｍｍの金属ローラ、対向部材２４はφ３０ｍｍの金属ローラを用いた。
【００３４】
また、中間転写体ベルト９１は、ＰＶｄＦ樹脂にカーボンを分散し、体積抵抗率を１０¹¹Ω・ｃｍ程度に調整し、厚さを１００μｍ程度に成型したものを使用した。クリーナー部材１３としては、弾性ブレードを用いた。
【００３５】
ところで、ここで述べるローラ形状の電極の投影像とは、以下に示すものである。
【００３６】
本実施の形態の除電ローラ２３近傍を例に挙げ、図２を用いて説明する。図２中、直線Ａは除電ローラ２３の接線であり、除電ローラ２３と中間転写体ベルト９の接点Ｎ３に接している。また、直線Ｂ１およびＢ２も、除電ローラ２３の接線であり、直線Ａと垂直に交わる。交点Ｃ１は直線Ｂ１と中間転写体ベルト９の交点、交点Ｃ２は直線Ｂ２と中間転写体ベルト９の交点である。このとき投影像とは、中間転写体ベルト９上のＣ１からＣ２の間の領域（接点Ｎ３を含む）である。
【００３７】
図１中、負極性のトナーにより形成された感光ドラム１上のトナー像は、一時転写部を構成する一次転写ニップ部Ｎ１にて中間転写体ベルト９に一次転写される。この工程を繰り返し、中間転写体ベルト９上にカラー画像が形成される。
【００３８】
中間転写体ベルト９上の画像は、二次転写部を構成する二次転写ニップ部Ｎ２にて、正極性の二次転写バイアス（＋１．５ｋＶ）の印加された二次転写ローラ１１により、転写材Ｐへ二次転写される。一方、上述の二次転写が終了した中間転写体ベルト９は、中間転写体ベルトクリーナー１３によって、転写材Ｐに転写されずに中間転写体ベルト９上に残った二次転写残トナーが除去される。引き続き、中間転写体ベルト９は、中間転写体ベルト９に当接した除電ローラ２３に、ｓｉｎ波（周波数：２ｋＨｚ，振幅：２ｋＶ）が印加され、除電される。
【００３９】
ここで、除電ローラ２３の中間転写体ベルト９１に対する当接位置が、中間転写体ベルト９１上における除電ローラ２３の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材２４が当接するという条件を満たす場合に、除電ローラ２３への交番電圧の印加時に発生する音を防ぐことができるメカニズムについて述べる。
【００４０】
以下に述べるメカニズムは、本発明者の検討の結果に基づくものである。
【００４１】
図３は、除電ローラ２３の投影像が存在する領域において、対向部材２４が中間転写体ベルト９に当接していない部分が存在する場合を示している。
【００４２】
除電ローラ２３への交番電圧の印加により、投影像の存在する領域（図３中、Ｃ１ａ〜Ｃ２ａ）において、除電ローラ２３と対向ローラ（対向部材）２４の間には交番電界が発生する。そして中間転写体ベルト９上の投影像の存在する領域は、この交番電界から受けるクーロン力により振動し、音が発生する。
【００４３】
一方、図４は、除電ローラの投影像が存在する全ての領域において、対向部材２４が中間転写体ベルト９裏面に当接している場合を示している。
【００４４】
この場合においても投影像の存在する領域（図４中、Ｃ１ｂ〜Ｃ２ｂ）は、除電ローラ２３と対向部材２４の間に発生する交番電界からクーロン力を受ける。しかしながら投影像の存在する領域は対向部材２４に当接しているため、中間転写体ベルト９の張力により中間転写体ベルト９は対向ローラ（対向部材）２４に押さえつけられる。故に、クーロン力を受けても中間転写体ベルト９は振動することはなく、音は発生しない。
【００４５】
本実施の形態では、対向部材２４としてローラ形状の部材を用いたが、対向部材２４の形状はローラに限定されるものではなく、少なくとも投影像の存在する全ての領域の裏面に当接していれば、ローラ形状の部材を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００４６】
また、本実施の形態では１つの感光ドラム１を用いる画像形成装置を用いたが、複数の感光体を有し、それらの感光体に形成された各色のトナー像を中間転写体ベルトに順次転写することによりフルカラー画像を形成する所謂タンデム方式の画像形成装置を用いる場合においても同様の効果が得られる。
【００４７】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００４８】
上記実施の形態１と同一の構成および作用の部材については、同一の符号を付けて説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態２では、対向部材２４に中間転写体ベルト９を押し付ける中間転写体ベルト押し付け部材２６を設けて、中間転写体ベルト９に対する対向部材２４の当接範囲を拡大している。
【００５０】
本実施の形態の中間転写体ベルト押し付け部材２６は、除電ローラ２３の中間転写体ベルト９への当接離間の動作に同調して中間転写体ベルト９１に対し当接離間する。本実施の形態では、中間転写体ベルト押し付け部材２６としてφ３ｍｍの金属ローラを用いた。
【００５１】
そして、この中間転写体ベルト押し付け部材２６により、除電ローラ２３の中間転写体ベルト９１に対する当接位置は、中間転写体ベルト９１上における除電ローラ２３の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材２４が当接する、という条件を満たす。
【００５２】
中間転写体ベルトとして９１は、上記実施の形態１と同様に、カーボンの分散により体積抵抗値を１０¹¹Ω・ｃｍ程度に調整したＰＶｄＦ樹脂を、厚さ１００μｍ程度に成型したものを使用した。
【００５３】
クリーナー部材１３についても、実施の形態１と同様に、弾性ブレードを用いた。
【００５４】
本実施の形態の様に中間転写体ベルト押し付け部材２６を用いた場合でも、除電ローラ２３の中間転写体ベルト９１に対する当接位置は、中間転写体ベルト９１上における除電ローラ２３の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材２４が当接する、という条件を満たすことにより音の発生を防止することができる。
【００５５】
［実施の形態３］
図６は、本発明の実施の形態３に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００５６】
上記実施の形態１と同一の構成および作用の部材については、同一の符号を付けて説明を略す。
【００５７】
本実施の形態では、中間転写体ベルト９１として、ＰＶｄＦ樹脂へのカーボンの分散によって抵抗を１０⁸Ω・ｃｍ程度に調整した材料を、厚さ１００μｍ程度に成型したものを使用した。中間転写体ベルト９１の低抵抗化により二次転写後の中間転写体ベルト９１表面の電位の自己減衰を促進し、本実施の形態では、二次転写後の中間転写体ベルト９１表面の除電を行う部材は設けていない。
【００５８】
さらに本実施の形態では、中間転写体ベルト９１上に残留した二次転写残トナーの除去を行う部材に代わり、二次転写残トナーを所望の極性に帯電する二次転写残トナー帯電ローラ２７を設ける。二次転写残トナー帯電ローラ２７としてφ１２ｍｍの金属ローラを用いた。また、二次転写残トナー帯電ローラ２７の中間転写体ベルト９１に対する当接位置は、中間転写体ベルト９１上における二次転写残トナー帯電ローラ２７の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材２４が当接する、という条件を満たしている。
【００５９】
図６中、負極性のトナーにより形成された感光ドラム１上のトナー像は、一次転写ニップ部Ｎ１にて中間転写体ベルト９１に一次転写される。この工程を繰り返し、中間転写体ベルト９１上にカラー画像が形成される。
【００６０】
中間転写体ベルト９１上の画像は、正極性の二次転写バイアス（＋１．５ｋＶ）の印加された二次転写ローラ１１により、転写材Ｐへ二次転写される。
【００６１】
一方、上述の二次転写の終了した中間転写体ベルト９１上に残留する二次転写残トナーは、交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスの印加された二次転写残トナー帯電ローラ２７により、正極性に帯電される。このとき、二次転写残トナー帯電ローラ２７へは、二次転写残トナー帯電バイアス電源２８から交番電圧としてｓｉｎ波（周波数：２ｋＨｚ，振幅：２ｋＶ）、直流電圧として＋７００Ｖなるバイアスが印加される。
【００６２】
続いて、正極性に帯電されたトナーは、一次転写ニップ部Ｎ１にて、感光ドラム１の表面（電位：−６００Ｖ）と一次転写ローラ１０（一次転写バイアス：＋５００Ｖ）の間に生じた電界から受けるクーロン力により、感光ドラム１へ転移する。そして、感光ドラム上のトナーを除去する感光ドラムクリーナー１９に回収される。
【００６３】
本実施の形態の様に二次転写残トナー帯電ローラ２７に、交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスを印加する場合においても、二次転写残トナー帯電ローラ２７の中間転写体ベルト９１に対する当接位置は、中間転写体ベルト９１上における二次転写残トナー帯電ローラ２７の投影像の存在する領域の裏面全体に対向部材２４が当接する、という条件を満たすことにより音の発生を防止することができた。
【００６４】
また、中間転写体ベルト９に当接するローラ形状の電極に対し交番電圧に直流電圧を印加したときに生じる音は、交流電圧のみを印加した場合に比べて、著しく大きくなる。故に、本実施の形態で示した構成においては、本発明は特に有効である。
【００６５】
なお、本実施の形態では、感光ドラム１に二次転写残トナーを転移させて回収するようになっているが、感光ドラム１とは別に、直流電圧を印加された回収ローラによって二次転写残トナーを回収するようにしてもよい。
【００６６】
本実施の形態では、対向部材２４としてローラ形状のものを用いたが、対向部材２４の形状はローラに限定されるものではなく、少なくとも投影像の存在する全ての領域の裏面に当接していれば、ローラ形状の部材を用いた場合と同様の効果が得られる。
【００６７】
また、本実施の形態では１つの感光ドラムを用いる画像形成装置を用いたが、複数の感光体を有し、それらの感光体に形成された各色のトナー像を中間転写体ベルトに順次転写することによりフルカラー画像を形成する所謂タンデム方式の画像形成装置を用いる場合においても同様の効果が得られる。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ローラ形状の電極部材の中間転写体ベルトに対する当接位置が、中間転写体ベルト上における電極部材の投影像の存在する全ての領域の裏面全体に対向部材が当接する、という条件を満たすことにより、中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材に少なくとも交番電圧を印加したときに生じる音の発生を防止することができた。
【００６９】
また、対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えた構成とすれば、中間転写体ベルトの引き回し方向に拘わらず音の発生を防止することができる。
【００７０】
電極部材がクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電ローラの場合、除電時の異音の発生を確実に防止できる。
【００７１】
電極部材が二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラの場合には、直流を重畳するために特に異音が激しくなるが、本発明により異音を劇的に低減することができる。
【００７２】
また、二次転写残トナーを像担持体へ転移することにより、中間転写体ベルト側にはクリーニング手段は不要となる。
【００７３】
さらに、像担持体に転移した二次転写残トナーを、像担持体上のトナーを除去するクリーニング手段により回収するようにすれば、像担持体側にも特別のクリーニング手段が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】図２は図１の除電ローラ近傍の構成を示す図である。
【図３】図３は従来の除電ローラと対向部材との関係を示す図である。
【図４】図４は本発明の除電ローラと対向部材との関係を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示す図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態３に係る画像形成装置を示す図である。
【図７】図７は従来の画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
１感光ドラム（像担持体）
９，９１中間転写体ベルト
２３除電ローラ（電極部材）
２７二次転写残トナー帯電ローラ（電極部材）
２４対向部材
Ｎ１一次転写ニップ部（一次転写部）
Ｎ２二次転写ニップ部（二次転写部）
Ｃ１，Ｃ３交点（投影像の存在する領域）

Claims

像担持体上に形成したトナー像を一次転写部にて中間転写体ベルトに一次転写し、前記中間転写体ベルト上のトナー像を二次転写部にて転写材に二次転写して画像形成を行い、前記中間転写体ベルトに当接するローラ形状の電極部材と、前記中間転写体ベルトの前記電極部材の当接する面の裏面に当接する対向部材を有し、前記電極部材に少なくとも交番電圧を印加する電源を備えた画像形成装置において、前記電極部材の軸方向から見て、前記電極部材と前記中間転写体ベルトの接点における該電極部材の接線に対して垂直に交わる前記電極部材の接線と、前記中間転写体ベルトの交点の間の領域における前記中間転写体ベルトの裏面全体に、前記対向部材が当接しており、前記対向部材に前記中間転写体ベルトを押し付けて、該中間転写体ベルトに対する対向部材の当接領域を拡大する押し付け部材を備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写体ベルト上の二次転写残トナーを回収するクリーニング手段を有し、前記電極部材はクリーニング後の中間転写体ベルト上の残留電位を除去する除電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。
前記電極部材は、交番電圧に直流電圧を重畳した電圧を印加して二次転写残トナーを所望の極性に帯電させる二次転写残トナー帯電ローラであり、帯電した前記二次転写残トナーを像担持体へ転移させ、前記像担持上のトナーを除去するクリーニング手段によって、前記像担持体に転移した二次転写残トナーが回収されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。