JP3359231B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機、プ
リンター、あるいはファクシミリなどとされる電子写真
方式を用いた画像形成装置に関し、特に第１の画像担持
体上に形成した可転写画像（トナー画像）を、一旦第２
の画像担持体である中間転写体上に１次転写させ、該中
間転写体に第３の画像担持体としての転写材を接触転写
部材で圧接させて一括２次転写することにより、転写材
上に画像形成（コピー・プリント）を行なう形式の画像
形成装置に関するものである。

【０００２】上記において第１の画像担持体は、例えば
電子写真感光体、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等で
ある。

【０００３】第１の画像担持体に対する可転写画像の形
成プロセスは、例えば電子写真プロセス、静電記録プロ
セス、磁気記録プロセスなどである。

【０００４】第２の画像担持体としての中間転写体は、
ローラ形状体（ドラム形状体）、ベルト形状体などであ
る。

【０００５】第３の画像担持体としての転写材は、転写
紙、記録紙、印刷紙、カード、封筒、葉書などであり、
材質は紙に限られない。

【０００６】

【従来の技術】従来のように中間転写体を使用した画像
形成装置は、第１の画像担持体に対する可転写画像の形
成、その画像の中間転写体への１次転写工程の繰り返し
により中間転写体に複数色の現像剤よりなるカラー画像
（或いは多色画像）を形成した後、その画像を転写材に
一括して２次転写させることにより、カラー画像情報を
合成再現した画像形成物を出力する装置、もしくはカラ
ー画像形成機能を具備させた画像形成装置として有効で
あり、各成分画像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画
像を得ることができる。

【０００７】しかし、上記に述べた中間転写体を使用し
た画像形成装置においては、中間転写体から紙などの転
写材への２次転写の後に、中間転写体上に転写残トナー
が存在し、この残トナーの除去が一つの技術的課題とな
っている。

【０００８】上記課題を解決するための手段としては、
例えば中間転写体に弾性ブレードを当接離間させ中間転
写体上のトナーを掻き取るタイプがあり、これについて
は例えば特開昭５６−１５３３５７号公報、特開平５−
３０３３１０号公報等に記載されている。

【０００９】また、中間転写体に当接離間するファーブ
ラシを設け、中間転写体上の２次転写残トナーと逆極性
のバイアスを印加して残トナーを回収し、一旦金属ロー
ラ等のバイアスローラに付着させてから、ブレードで掻
き取るといった構成のものもある。

【００１０】また、ブレードクリーニングの負荷を軽減
させる補助手段により、中間転写体上の残留トナーを感
光体上の電位と逆極性に帯電し、感光体に電界で戻す方
法が、例えば特開平４−３４０５６４号公報、特開平５
−２９７７９公報等で提案されている。

【００１１】さらに特開平１−１０５９８０号公報で
は、中間転写体、感光体の双方に同じようなクリーニン
グ装置を設ける無駄の排除と、クリーニング構成の簡略
化のために、中間転写体上の残トナーを感光体の帯電電
位と逆極性に帯電させる帯電器を設け、この帯電器の作
用のみによって中間転写体上の２次転写残トナーを感光
体に戻す構成について提案している。

【００１２】上記特開平１−１０５９８０号公報のクリ
ーニング構成においては、中間転写体上の残留物の帯
電、転写の工程は、１回（１枚）の複写プロセス中に１
回行なえばよいが、複数回行なうことにより中間転写体
をよりクリーンな状態にすることができるとされてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
従来例として挙げた中間転写体のクリーニング装置には
以下のような問題点があった。

【００１４】クリーニングブレードのように中間転写体
上のトナーを掻き落とすタイプのクリーニング装置で
は、クリーニングのために当接していたブレードが離間
する際に、ブレード部分に堆積しているトナーが中間転
写体上に残留するため、次のプリントプロセスの画像上
にブレード跡を発生させるという問題が生じる。

【００１５】また長期間の使用により、ブレードと、ブ
レードが当接している中間転写体の表層が摩耗するた
め、クリーニング不良の発生や、中間転写体の表層の劣
化による転写効率の低下等の問題も生じる。

【００１６】またファーブラシにより中間転写体上の残
トナーを回収するクリーニング装置は、クリーニング装
置が大型で複雑であるため、画像形成装置全体の大型化
やコスト高を招く欠点がある。

【００１７】ブレードクリーニングの補助手段としてコ
ロナ帯電器やバイアスローラを用いて、中間転写体上の
残トナーを感光体に戻すことでクリーニングを行なうク
リーニング装置は、上記のように機械的なクリーニング
方法とは異なるので有効であるが、通常のプリントステ
ップとは別に中間転写体のクリーニングステップが必要
であり、異なるパターンの連続プリント時のスループッ
トを著しく低下させる、という欠点がある。

【００１８】また特開平１−１０５９８０号公報の、中
間転写体上の残トナーを感光体の帯電電位と逆極性に帯
電させる帯電器を設け、この帯電器の作用のみによって
中間転写体上の２次転写残トナーを感光体に戻す構成
は、非常にシンプルで、有効な手段と思われる。

【００１９】しかしながら、上記特開平１−１０５９８
０号公報の中では、１回（１枚）のプリントステップで
１回もしくは複数回のクリーニングステップを行なう
（順次クリーニング）、という記載があるだけで、異な
るパターンの連続プリントが行なわれるときのシーケン
スについては言及されていない。

【００２０】従って、上記提案においては、順次クリー
ニングが行なわれるため、異なるパターンの連続プリン
ト時にはスループットの低下が生じることが考えられる
が、この異なるパターンの連続プリント時におけるスル
ープットの低下は、１次転写と同時に中間転写体をクリ
ーニングを実現することにより解決することができる。

【００２１】しかしながら、画像が１次転写されている
間に、中間転写体上の残トナーを感光体の帯電電位と逆
極性に帯電させるため帯電器から中間転写体へと流す電
流を変化させると、その電流の一部が中間転写体を介し
て１次転写ニップから感光体へと流れ込むため、中間転
写体上に転写される画像濃度も変動を受けてしまう。

【００２２】従って、本発明の目的は、１次転写と同時
に第２の画像担持体のクリーニングを行ないながらも、
画像濃度ムラの発生を抑制することのできる、第２の画
像担持体を備えた画像形成装置を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
第１の画像担持体上に形成された画像を、単色または第
１色目から複数色を順次１次転写することで第２の画像
担持体上に画像を形成し、更にこの画像を第２の画像担
持体上から第３の画像担持体上に一括２次転写すること
により単色画像またはカラー画像を形成する画像形成装
置であって、１次転写位置の上流で且つ２次転写位置の
下流側に具備した帯電手段によって、第２の画像担持体
上の現像剤に電荷を付与することにより、１次転写と同
時に第２の画像担持体上の現像剤を第１の画像担持体に
戻す画像形成装置において、前記帯電手段へのバイアス
印加のオン／オフを、第１の画像担持体上に形成された
画像が、第２の画像担持体上へ１次転写されていないと
きにのみ行なうことを特徴とする画像形成装置である。

【００２４】前記第２の画像担持体表面における、前記
帯電手段の帯電領域と１次転写領域との距離Ｌ₁ 、及び
複数色画像を転写材上に形成する場合における形成可能
な画像領域の最大長さＬ₂ が、Ｌ₁ ＞Ｌ₂ の関係を有す
ることが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２６】実施例１ 図１に、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装
置（複写機あるいはレーザプリンタ）の概略構成図が示
される。本実施例における中間転写体として中抵抗の弾
性ローラ５を、２次接触転写手段として転写ベルト６を
使用している。

【００２７】先ず、図１のカラー画像形成装置における
単色画像形成手段を以下に述べる。

【００２８】第１の画像担持体として繰り返し使用され
る回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラムと
記す）１が、矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセ
ススピード）をもって回転駆動される。

【００２９】感光体ドラム１は、回転過程で１次帯電ロ
ーラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、
次いで不図示の画像露光手段（原稿画像の色分解・結像
露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に
対応して変調されたレーザービームを出力するレーザー
スキャナによる走査露光系等）による画像露光３を受け
ることにより目的の画像に対応した静電潜像が形成され
る。

【００３０】次いで、各現像器は不図示の回転駆動装置
によって図中矢印の方向に回転し、各々の現像器が現像
過程で感光ドラム１と対向するように配設されている。
そして静電潜像が現像器（イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラック）４１、４２、４３、４４のうちのひとつ
により現像され、トナー画像とされる。

【００３１】中間転写体５は矢示の時計方向に感光体ド
ラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。

【００３２】感光体ドラム１上に形成担持された上記ト
ナー画像は、感光体ドラム１と中間転写体５とのニップ
部を通過する過程で、中間転写体５に印加される１次転
写バイアス２９により形成される電界と圧力により、中
間転写体５の外周面に中間転写されていく。以後この工
程を１次転写という。

【００３３】転写ベルト６が、中間転写体６の下面部に
その一部が接触するように、バイアスローラ６２とテン
ションローラ６１とによって回転可能に支持されてい
る。バイアスローラ６２には、２次転写バイアス電源２
８によって所望の２次転写バイアスが印加され、テンシ
ョンローラ６１は接地されている。

【００３４】また、転写ベルト６は不図示の装置により
中間転写体５に対して接離可能とされている。

【００３５】同様に、中間転写体クリーニングローラ８
が不図示の装置により中間転写体５に対して接離可能と
され、クリーニングバイアス電源２７が接続されてい
る。

【００３６】感光体ドラム１から中間転写体５へ１次転
写するための１次転写バイアスは、トナーとは逆極性
（本実施例においては正極性）でバイアス電源２９から
印加される。

【００３７】図２のシーケンスチャートに示すように、
本実施例における単色画像形成時においては、感光体ド
ラム１から中間転写体５へのトナー画像の１次転写実行
工程以前に、中間転写体クリーニングローラ８が中間転
写体５に当接されると同時にクリーニングバイアス２７
が印加される。なお転写ベルト６は予め離間されてい
る。

【００３８】中間転写体５上に重畳転写されたトナー画
像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中間転写体５
に当接されると共に、不図示の給紙カセットからレジス
トローラ１１、転写前ガイド１０を通過して中間転写体
５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタイミングで
転写材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイア
ス電源２８からバイアスローラ６２に印加される。この
２次転写バイアスにより中間転写体５から転写材Ｐへト
ナー画像が転写される。以後この工程を２次転写とい
う。

【００３９】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは定着
器１５へ導入され加熱定着される。中間転写体５上の転
写残トナーは中間転写体クリーニングローラ８によりプ
ラスの帯電を受け、クリーニングされる。

【００４０】次に本発明の特徴部分である中間転写体ク
リーニング手段について説明する。

【００４１】本実施例の中間転写体クリーニング手段
は、感光体ドラムから中間転写体への１次転写と同時
に、中間転写体上の２次転写残トナーを感光体ドラムに
転写して戻すのが可能なことが特徴である。

【００４２】次にそのメカニズムについて説明する。２
次転写残トナーは、転写ベルトによってトナーが中間転
写体から転写材に転写される際に、トナーとは逆極性の
強い電界を受けて、正規の帯電極性（本実施例では負極
性）とは逆極性（本実施例では正極性）に帯電されて中
間転写体５上に残っているものが多い。しかし、全ての
トナーが正極性に反転しているわけではなく、部分的に
は中和され電荷を持たないトナーや、負極性を維持して
いるトナーも存在している。

【００４３】この現象は以下に述べる実験を行なうこと
によって確認された。

【００４４】図１に示す装置構成を持つレーザプリンタ
で、単色テキストパターン、ベタ白パターンの２枚連続
プリントをする。中間転写体クリーニング手段がない場
合、２枚目のベタ白パターンには、前プリントのテキス
トパターンの転写残トナーがポジゴーストのように現れ
る。

【００４５】このとき２次転写バイアス値を変えてポジ
ゴーストの発生レベルを観測したところ、ポジゴースト
の発生レベルがバイアス値によって異なり、最大の転写
効率を示す転写バイアスよりもより高い転写バイアスに
おいて、ポジゴーストの発生レベルが最も改善されてい
ることが観察された。従来、転写効率はある転写バイア
ス値でピークを持ち、過剰なバイアスの印加では転写効
率が低下することが知られている。

【００４６】上記検討でのポジゴースト発生の挙動が、
従来の転写効率の挙動とは異なっていたため、２次転写
後の中間転写体上と感光体ドラム１上のトナーを観察し
た。過剰な２次転写バイアスにより転写を行なった場合
は、中間転写体上のトナーは非常に多かったが、同時に
感光体ドラム１上にもトナーが存在し、それらのトナー
のパターンの様子から、明らかに中間転写体上の２次転
写残トナーが感光体ドラムに転写されて戻っていること
が確認された。

【００４７】以上の検討結果より、２次転写残トナーは
強い２次転写バイアスによって転写時に逆極性に反転す
るという挙動をとることが確認された。

【００４８】しかし中間転写体上の２次転写残トナー
は、先述したように、中和されたトナーや負極性を維持
しているトナーも存在しているため、完全には感光体ド
ラムに戻らず、連続プリント時には次プリント画像にポ
ジゴーストとして現れる。また最適転写バイアスよりも
高い転写バイアスを使用すると、転写電流過剰による画
像劣化が激しくなるため実用にはなり得ない。

【００４９】そこで本発明者らは、中間転写体上の２次
転写残トナーのうち、中和された電荷を持たないトナー
や負極性を維持しているトナーをも逆極性に反転させる
帯電手段を、２次転写後に設けることにした。

【００５０】その結果、２次転写残トナーの全てを感光
体ドラムに戻すことが可能となることを、本発明者等は
確認した。

【００５１】また、中間転写体上の逆帯電トナーと、感
光体上の１次転写される正規トナーは、感光体ドラムと
中間転写体との１次転写ニップ部で、トナー間で電荷の
やりとりによる電荷の中和を行なうことなく、逆帯電さ
れたトナーは感光体ドラムへ、正規帯電しているトナー
は中間転写体へ各々転写することが分った。

【００５２】このようなことが起こるのは、１次転写バ
イアスを低くすることによって、１次転写ニップでの感
光体ドラムと中間転写体の間にかかる電界を弱くし、ニ
ップ部での放電によるトナー帯電を抑制することで、ト
ナーの１次転写ニップ通過時間が短い場合には電荷が相
殺することが無いため、感光体ドラム上のトナーと中間
転写体上のトナーは、各々独立した挙動をとるためであ
る。

【００５３】本実施例においては、中間転写体上の２次
転写残トナー帯電手段として、接触型の帯電手段、具体
的には複数層を有する弾性ローラを中間転写体クリーニ
ングローラとして用いた。

【００５４】図３に本実施例で実際に使用した中間転写
体クリーニングローラ８の概略断面図を示す。

【００５５】本実施例で用いた中間転写体クリーニング
ローラ８は、例えば円筒状の導電性支持体上８３に少な
くとゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層８２を有
し、更には弾性層８２の上層に一層以上の被覆層８１を
有するローラ形状のものである。

【００５６】円筒状の導電性支持体８３は中間転写体５
に対して撓むことなくニップが長手方向に均等となるよ
うな剛性を持って当接可能な材質であればよく、アルミ
ニウム、鉄、銅及びステンスレス等の金属や合金、カー
ボンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いるがで
きる。

【００５７】弾性層８２は、中間転写体５と隙間なく当
接できる硬度を有し、且つ印加されるバイアスに対して
ある程度の電気的耐圧を有していればよい。

【００５８】具体的なゴム材質としてはアクリロニトリ
ルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロ
プレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポ
リエチレン、アクリルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム
等が挙げられる。抵抗値としては体積抵抗率で１×１０
³ 〜１×１０¹¹Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）が望ましい。
中間転写体クリーニングローラの求められる抵抗値につ
いては後述する。

【００５９】被覆層８１の材質は、中間転写体クリーニ
ングを実現する上で重要なファクターとなる。それは、
中間転写体クリーニングローラに求められる機能が、感
光体ドラム上を帯電する帯電ローラと同様だからであ
る。

【００６０】感光体ドラム上を帯電する帯電ローラは、
抵抗値が非常に安定していて、表面の微視的な抵抗ムラ
が無い場合には単層構成のローラでも機能を満足するこ
とができる。これは、帯電が感光体ドラム表面材質と帯
電ローラ材質との間に電圧が印加された状態で生じる放
電に依るものであり、放電に寄与する静電容量は抵抗値
で決まってしまうためである。

【００６１】従って、抵抗制御と表面の微視的な抵抗ム
ラを抑えるためにも、帯電ローラを２層構成とすること
で各層の機能分離を行ない、下層の弾性層８２に大まか
な抵抗値制御を、表層の被覆層８１に抵抗値の微調整の
機能を担わせるのが材料選択肢の拡大、コスト等の製造
上の面からも望ましい。

【００６２】上記の観点から、本実施例においては２層
構成を採っているのだが、被覆層８１に用いられる材質
としては、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等
に、導電材として酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物
を分散し、抵抗制御したものが望ましい。

【００６３】また被覆層としてシート状あるいはチュー
ブ状の樹脂を巻き付けるタイプでも構わない。

【００６４】被覆層の抵抗は、中間転写体と接して放電
するために十分な表面抵抗を有している必要がある。そ
の値としては、１０⁶ 〜１０¹⁵Ω（１ｋＶ印加時）が有
効である。

【００６５】表面抵抗の測定には１００×１００ｍｍの
導電性シートに、同様な条件で被覆層を塗布したサンプ
ルを作り、アドバンテスト（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ）社製
Ｒ８３４０Ａ及びＲ１２７０４を用い、印加電圧１ｋ
Ｖ、ディスチャージ時間：５秒、チャージ時間：３０
秒、及び測定時間：３０秒の条件で測定した値である。

【００６６】本実施例で使用した中間転写体クリーニン
グローラ８の構成は、外径φ１４ｍｍのステンレス製芯
金８３上に、弾性体８２として厚さ３ｍｍのＮＢＲ、体
積抵抗率１０⁹ Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）を構成し、被
覆層８１として、ナイロン樹脂であるメトキシメチル化
ポリアミドに酸化チタンを分散したものを用いた。その
厚さは３０μｍ、表面抵抗値は１０⁸ Ωである。外径は
約φ２０ｍｍである。

【００６７】上記ローラの実使用抵抗を図４に示す方法
で測定した。なお、実使用抵抗とは、弾性層、被覆層を
含め、中間転写体クリーニングローラとしての抵抗のこ
とである。

【００６８】図４において、不図示の回転駆動体によっ
てアルミシリンダ７１が回転し、それにならって中間転
写体クリーニングローラ８が従動回転する。その当接圧
は、実機使用状態と同等としており、総圧１ｋｇｆであ
る。中間転写体クリーニングローラ８の芯金には、高圧
電源７３より一定の直流電圧Ｖｄｃが印加される。中間
転写体クリーニングローラ８の弾性層、被覆層を通過し
て流れる電流は、アルミシリンダ７１に流入し、標準抵
抗７２を介して接地される。標準抵抗７２の両端の電圧
をＶｒ［Ｖ］とすると、中間転写体クリーニングローラ
８の抵抗値Ｒｃは次式によって与えられる。

【００６９】Ｒｃ［Ω］＝１０⁶ ／Ｖｒ［Ｖ］ その測定の結果、中間転写体クリーニングローラの実使
用抵抗値はＲｃ＝４×１０⁸ Ωであった。

【００７０】本発明者等の検討に依れば、中間転写体ク
リーニングローラに望まれる実使用抵抗値は、上記測定
方法で１×１０⁴ 〜１×１０⁹ Ωの範囲で使用可能であ
ることが分かった。本実施例では基層弾性層の抵抗１０
⁶ Ω・ｃｍ、表層抵抗１０¹²Ω、実使用抵抗５×１０⁸
Ωのローラを用いた。

【００７１】また被覆層８１の厚みは５〜１００μｍで
効果があることを確認した。

【００７２】次に本実施例の中間転写体について、図５
により説明する。

【００７３】本実施例に用いる中間転写体も、例えば円
筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラスマー、
樹脂よりなる弾性層を有し、更にはその弾性層の上層に
一層以上の被覆層を有するローラ形状のものである。

【００７４】図５に示すように、中間転写体５は、剛体
である円筒上導電性支持体５３、弾性層５２、及び表層
５１を備えている。

【００７５】円筒状導電性支持体５３としては、アルミ
ニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボ
ンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることが
でき、その形状としては、上述したような円筒状や円筒
の中心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施した
もの等が挙げられる。本実施例で用いた芯金５３は厚さ
３ｍｍのアルミニウムの円筒の内部に補強を施したもの
である。

【００７６】中間転写体に用いる弾性層５２の厚みは、
転写ニップの形成、回転による色ズレ、材料コスト等の
面から０．５〜７ｍｍが望ましく、また、表層５１の膜
厚は、下層の弾性層の柔軟性を、さらにその上層あるい
は感光体ドラム表面に伝えるために、薄層にすることが
好ましくは、具体的には２〜１００μｍが望ましく、ト
ータルの外径はφ１８０ｍｍである。

【００７７】また弾性層５２は抵抗値のみを重視しアク
リロニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）に導電材としてケ
ッチェンブラックを分散して体積抵抗率を制御したもの
を用いた。

【００７８】その他使用できる弾性層５２のゴム材質と
しては、先の中間転写体クリーニングローラ等の弾性層
と同様の材質が挙げられる。

【００７９】また導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、アルミニウム粉末、ニッケル粉末等を用いること
ができる。また、樹脂に導電剤を分散させるのではな
く、導電性樹脂を用いることも考えられる。具体的に
は、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、
ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセ
チレン及びポリエチレンイミン等が挙げられる。

【００８０】体積抵抗率の測定は弾性層５２を１００×
１００ｍｍで厚さが適当なシート状に切り出し、アドバ
ンテスト（Ａｄｖａｎｔｅｓｔ）社製Ｒ８３４０Ａ及び
Ｒ１２７０４を用い、印加電圧１ｋＶ、デスチャージ時
間：５秒、チャージ時間：３０秒及び測定時間：３０秒
の条件で測定した。

【００８１】中間転写体の表層は、２次転写残トナーの
クリーニング性に大きく影響するために重要である。表
層５１にはウレタン樹脂をバインダーに、離型性向上を
目的としてＰＴＦＥパウダーを分散したものを用いた。

【００８２】その表層抵抗を先述と同様の測定方法で測
定したところ、１０¹⁶Ωであった。本発明者らの検討に
依れば、表層抵抗が１０⁸ 〜１０¹²Ωの範囲内にあれば
クリーニング性が良いことが分かった。

【００８３】本実施例の中間転写体は、弾性層５２の体
積抵抗が１×１０⁶ Ωｃｍ、表層５１の抵抗が１０
¹¹Ω、表層膜厚１５μｍ、弾性層肉厚５ｍｍ、弾性層５
２、表層５１を含む実使用抵抗値は１０⁷ Ω（１ｋＶ印
加時）であった。中間転写体５の実使用抵抗値の測定方
法も先述の中間転写体クリーニングローラ８と同様、図
４に示す測定系と同様の手法で行なった。

【００８４】次に、本実施例で用いたトナーについて説
明する。

【００８５】本実施例においては、現像剤としては、低
軟化点物質を５〜３０重量％含み、形状係数ＳＦ１が１
１０〜１２０、形状係数ＳＦ２が１００〜１１０の、懸
濁重合法で製造された粒径が５〜７μｍの実質的球形で
ある非磁性一成分微粒径重合トナーを用いている。

【００８６】トナーの形状が球形に限りなく近づくと、
転写効率が高くなると言われている。これは、個々のト
ナーの表面エネルギーが小さくなって、流動性が高ま
り、感光体ドラムなどに対する吸着力（鏡映力）が弱ま
って、転写電界の影響を受け易くなるためと考えられ
る。

【００８７】上記重合トナーの概略構成図を図６に示
す。図６に示すように、重合トナー９はその製造法上球
形となる。本実施例ではコア９３にエステル系ワックス
を内包し、樹脂層９２にスチレン−ブチレンアクリレー
ト、表層９１にスチレン−ポリエステルという構成の重
合トナーを用いた。その比重は約１．０５である。３層
構成となっている理由は、コアにワックスを内包するこ
とで、定着工程でのオフセット防止効果が得られ、また
表層に樹脂層を設けることによって帯電効率のアップを
図っているためで、また実際に使用時には、トリボ安定
化のためにオイル処理したシリカを外添している。

【００８８】なお、ここでいう形状係数ＳＦ１とは、図
７に示すように、球状物質の形状の丸さの割合を示す数
値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕
円図形の最大長ＭＸＬＮＧの２乗を図形面積ＡＲＥＡで
割って、１００π／４を乗じた時の値で表される。つま
り形状係数ＳＦ１は次式、 ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４） で定義される。

【００８９】形状係数ＳＦ２は、図８に示すように、物
質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元
平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩを図形面積
ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた時の値で表さ
れる。つまり形状係数ＳＦ２は次式、 ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π／
４） で定義されるものである。

【００９０】本実施例に挙げる形状係数は、日立製作所
製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）によりトナー像を１００
回無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフ
ェースを介してニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ
３）に導入して解析を行ない、上式より算出したもので
ある。

【００９１】本実施例で使用した上記２種類のトナー
の、１次転写前感光体ドラム１上のトリボはおよそ−１
５μＣ／ｇであった。

【００９２】次に本実施例で使用した感光体ドラム１
は、外径がφ６０ｍｍのＯＰＣで、電荷発生層（Ｃａｒ
ｒｉｅｒ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌａｙｅｒ）として、０．
２〜０．３μｍのフタロシアニン化合物を用い、その上
層の電荷輸送層（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ
Ｌａｙｅｒ、以下ＣＴ層）には、バインダーのポリカー
ボネート（以下ＰＣ）中にヒドラゾン化合物を分散し
て、厚さを１５〜２５μｍとしたものを用いた。

【００９３】本実施例では２次転写手段として転写ベル
ト６を用いている。転写ベルトを支持しているバイアス
ローラ６２とテンションローラ６１は、同じ材質で構成
しても、他の材質で構成していても一向に構わない。本
実施例では体積抵抗率５×１０⁷ （１ｋＶ印加時）のＮ
ＢＲを用いた。硬度はＪＩＳ−Ａで３０〜３５度であ
る。両ローラはφ８ｍｍのＳＵＳ芯金上に外径φ２０ｍ
ｍになるように構成した。

【００９４】上記ローラの材質としては、体積抵抗率が
１×１０⁶ 〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）で制
御され、抵抗値の電圧依存性が著しく大きいものでなけ
ればよい。他に挙げられる材質としては、ＥＰＤＭ、ウ
レタンゴム、ＣＲ等の適当な導電剤が分散可能なもので
あればよい。本実施例では、１×１０⁶ Ω・ｃｍのロー
ラを用いた。

【００９５】次に転写ベルト６であるが、その外径寸法
φ８０ｍｍ幅３００ｍｍのチューブ形状で、厚さは１０
０μｍ、体積抵抗率１０⁸ Ω・ｃｍ〜１０¹⁵Ω・ｃｍ
（１ｋＶ印加時）である。

【００９６】本実施例では、シリコン変性ポリカーボに
カーボンを分散し、体積抵抗率１０¹¹Ωｃｍ、表面抵抗
１０¹²〜１０¹³Ωに制御した樹脂ベルトを用いた。

【００９７】転写ベルト６として使用可能な他の素材と
して、樹脂系はポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン
（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフ
タレート（ＰＥＮ）、ポリサルファン（ＰＳＵ）、ポリ
エーテルサルフォン（ＰＥＩ）、ポリエーテルイミド
（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミ
ド（ＴＰＩ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ＰＥＳア
ロイ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレンテ
トラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等があり、
エラストマー系ではポリオレフィン系熱可塑性エラスト
マー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレ
タン系熱硬化性エラストマー、ポリスチレン熱可塑性エ
ラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ
素系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性
エラストマー、ポリエチレン系熱可塑性エラストマー、
エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化
ビニル系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。

【００９８】その他の条件は、 中間転写体５の感光体ドラム１に対する当接圧：２ｋｇ
ｆ、 中間転写体クリーニングローラ８の中間転写体５に対す
る当接圧：１ｋｇｆ、 転写ベルト６の中間転写体５に対する当接圧：５ｋｇ
ｆ、 である。また、 感光体ドラム上暗電位（１次帯電による非画像部電
位）：Ｖｄ＝−６００Ｖ、 感光体ドラム上明電位（レーザ露光による画像部電
位）：Ｖｉ＝−２５０Ｖ、 現像方法：１成分ジャンピング現像、 現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ、Ｖａｃ＝１６００
Ｖｐｐ、 周波数＝１８００Ｈｚ、正弦波、 プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ、 １次転写バイアス：＋１００ｖ、 ２次転写バイアス：＋１２μＡ、 クリーニングバイアス：＋３０μＡ、 等である。

【００９９】図９は、１次転写同時クリーニングの現象
を模式的に表した図である。

【０１００】図９を用いて１次転写同時クリーニングを
説明する。１次転写前感光体ドラム上のトナー９４のト
リボ［μＣ／ｇ］が−１５μＣ／ｇであるとき、１次転
写直後のトリボはほとんど変化しない。これは１次転写
バイアスが＋１００Ｖと低い値であるためである。１次
転写バイアスを高くすると、感光体ドラム上に比べ１次
転写後の中間転写体上のトナーのうちで反転しているト
ナーの割合が増え、結果的に２次転写効率が低下する現
象が確認される。

【０１０１】２次転写効率が低下し中間転写体上の２次
転写残トナーが多いと、図９に示すように、１次転写時
に１次転写しようとするトナー９４と感光ドラム１に戻
ろうとするトナー９６の間で、１次転写ニップにおいて
１次転写するトナー９４を、戻ろうとするトナー９６が
引きつけて感光ドラム１に引き戻してしまう現象が生ず
る。よって１次転写バイアスは＋１００Ｖに設定した。

【０１０２】この現象により実際の画像としては、連続
プリントの２枚目以降の画像に前プリントの残トナーの
跡がネガゴーストのように現れる。本発明者等はこの現
象をクリーニングゴーストと呼ぶことにした。

【０１０３】中間転写体上に１次転写されたトナーはト
リボ−１５μＣ／ｇを保持したまま、２次転写工程に入
り転写材に転写される。

【０１０４】中間転写体上の２次転写残トナー９５は、
この２次転写過程で正規の極性とは逆極性に反転した正
極性のトナーが支配的である。このときの中間転写体上
のトリボは＋１０〜＋２０μＣ／ｇであった。

【０１０５】さらに中間転写体クリーニングローラ８に
バイアスを印加し、残トナー９５の殆どを逆極性に反転
させることで、中間転写体クリーニングローラ通過後の
トナー９６のトリボは＋４０〜＋５０μＣ／ｇまで上昇
する。

【０１０６】このようにトナーが強い正電荷を帯びるた
め、２次転写残トナー９６は効率よく感光体ドラムに再
転写して戻るのである。

【０１０７】図１０は、中間転写体上の１次転写後トナ
ー濃度の１次転写バイアス依存性について、中間転写体
クリーニングローラ８を中間転写体へ当接させてクリー
ニングバイアスを印加させた状態と、中間転写体クリー
ニングローラ８を中間転写体５へ当接させずクリーニン
グバイアスを印加しない状態とにおいてそれぞれ示した
グラフである。

【０１０８】また、図１１は、転写材上の２次転写後ト
ナー濃度の１次転写バイアス依存性について、中間転写
体クリーニングローラ８を中間転写体５へ当接させてク
リーニングバイアスを印加させた状態と、中間転写体ク
リーニングローラ８を中間転写体５へ当接させずクリー
ニングバイアスを印加しない状態とにおいて、それぞれ
示したグラフである。トナー濃度の測定は、中間転写体
上の１次転写後トナーをテーピングしたものの濃度と、
定着後の転写材上の画像の濃度を、マクベス（Ｍａｃｂ
ｅｔｈ）濃度計を用いて測定した。

【０１０９】２次転写バイアスを＋１２μＡ、感光ドラ
ム上の１次転写前のトナー量［ｍｇ／ｃｍ² ］は０．７
ｍｇ／ｃｍ² とした。

【０１１０】つまり図１０と図１１とにより、＋１００
Ｖの１次転写バイアスを用いている場合に、画像が１次
転写されている状態でクリーニングバイアス２７を入れ
たり切ったりすると、それによる中間転写体上での画像
濃度ムラが生じ（本実施例では、図１０より０．３の濃
度差）、さらには転写材上での画像濃度ムラを生じる
（本実施例では、図１１より０．２の濃度差）ことが分
かる。

【０１１１】本実施例においては、画像が１次転写を受
けている状態でクリーニングバイアスのオン／オフが生
じないように、クリーニングローラの当接タイミングと
クリーニングバイアス印加タイミングのシーケンスを図
２に示したように設定した。これにより、上述転写材上
での画像濃度ムラを防止できる。

【０１１２】以上本実施例によれば、画像濃度ムラが無
く、１次転写同時中間転写体クリーニングが可能である
ため、カラーレーザプリンタ、カラー複写機などで連続
プリントする場合など、１枚プリントアウトする毎に中
間転写体上をクリーニングするステップに入らなくても
よいことから、連続プリント時におけるスループット向
上が実現できる。

【０１１３】また接触、非接触を問わない帯電器のみで
中間転写体のクリーニングが実現されるため、構成が非
常に簡単で低コストのクリーニング手段が提供できる。

【０１１４】さらにブレードクリーニング、ファーブラ
シクリーニング等に比べ、使用するパーツに機械的損傷
をあたえることが無くなるので、長期使用にも十分耐
え、安定した中間転写体クリーニング手段を提供するこ
とができる、といった効果が得られる。

【０１１５】本実施例では、外径φ２０ｍｍの中間転写
体クリーニングローラを用いたが、本発明者らの検討に
よれば、外径がφ１２〜３０ｍｍ程度のローラであれ
ば、同様の機能を果たすことが確認された。

【０１１６】さらに、本実施例では円筒状の感光体ドラ
ム、中間転写体を用いたが、ベルト上の感光体や中間転
写体でもなんら問題なく、同様の効果が得られるのは言
うまでのない。

【０１１７】また２次転写手段として、ベルト転写方式
を用いたが、従来のコロナ転写、転写ローラ方式を用い
ても、本発明の効果に変わりはない。

【０１１８】実施例２ 次に、本発明に係る実施例２について、更に図１２及び
図１３を参照して説明する。

【０１１９】本実施例においては、図１に示した画像形
成装置（複写機あるいはレーザプリンタ）が、中間転写
体表面における中間転写体クリーニングローラ８の帯電
領域と１次転写領域の距離Ｌ₁ （本実施例においては４
９０ｍｍ）と複数色画像を転写材上に形成する場合の形
成可能な画像領域の最大長さＬ₂ （本実施例においては
４８３ｍｍ）が、 Ｌ₁ ＞Ｌ₂ の関係を有するように構成されている。

【０１２０】距離Ｌ₁ は、図１２に示すように、１次転
写領域である感光体ドラム１と中間転写体５とのニップ
の下流端と、中間転写体クリーニングローラ８と中間転
写体５とのニップの上流端の、中間転写体５表面におけ
る距離である。

【０１２１】本実施例におけるカラー画像形成手段を、
図１に即して以下に述べる。

【０１２２】第１の画像担持体として繰り返し使用され
る回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラムと
記す）１は、矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセ
ススピード）をもって回転駆動される。

【０１２３】感光体ドラム１は、回転過程で１次帯電ロ
ーラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、
次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色分解
・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素
信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレ
ーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光３
を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像
（例えばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形成さ
れる。

【０１２４】次いで、その静電潜像が第１現像器４１
（イエロー現像器）により第１色であるイエロートナー
Ｙにより現像される。各現像器（イエロー、マゼンタ、
シアン、ブラック）４１、４２、４３、４４は不図示の
回転駆動装置によって図中矢印の方向に回転し、各々の
現像器が現像過程で感光ドラム１と同じ周速度をもって
回転駆動されている。

【０１２５】感光ドラム１上に形成担持された第１色目
のイエロートナー画像は、感光ドラム１と中間転写体５
とのニップ部を通過する過程で、中間転写体５に印加さ
れる１次転写バイアス２９により形成される電界と圧力
により、中間転写体５の外周面に中間転写されていく。
以後この工程を１次転写という。

【０１２６】以下、同様に第２色のマゼンタトナー画
像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナ
ー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカ
ラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成され
る。

【０１２７】転写ベルト６が、中間転写体５の下面部に
その一部が接触するように、バイアスローラ６２とテン
ションローラ６１とによって回転可能に支持されてい
る。バイアスローラ６２には、２次転写バイアス電源２
８によって所望の２次転写バイアスが印加され、テンシ
ョンローラ６１は接地されている。

【０１２８】感光ドラム１から中間転写体５への第１か
ら第４色のトナー画像の順次重畳転写のための１次転写
バイアスは、トナーとは逆極性（本実施例においては正
極性）でバイアス電源２９から印加される。

【０１２９】転写ベルト６及び中間転写体クリーニング
ローラ８は中間転写体５からの当接離間するための接離
機構を有しており、感光ドラム１上への画像形成以前に
転写ベルト６及び中間転写体クリーニングローラローラ
８は予め中間転写体５から離間されている。

【０１３０】次いで、中間転写体クリーニングローラ８
は、図１３のタイミングシーケンスに示すように、第４
色目のトナー画像の１次転写が終了した後に中間転写体
８へ当接されクリーニングバイアス２７が印加される。

【０１３１】中間転写体５上に重畳転写された合成カラ
ートナー画像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中
間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセット
からレジストローラ１１、転写前ガイド１０を通過して
中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタ
イミングで転写材Ｐが給送され、同時に２次転写バイア
スがバイアスローラ６２に印加される。この２次転写バ
イアスにより中間転写体５から転写材Ｐへ合成カラート
ナー画像が２次転写される。

【０１３２】トナー画像転写を受けた転写材Ｐは定着器
１５へ導入され加熱定着される。

【０１３３】転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体
５上の転写残トナーは中間転写体クリーナーローラ８に
よりプラスへ帯電を受けてクリーニングされる。

【０１３４】その他の条件、部材構成等は実施例１で述
べたものと同じである。

【０１３５】本実施例では、中間転写体クリーニングロ
ーラ８の帯電領域と１次転写領域の距離Ｌ₁ （４９０ｍ
ｍ）と、複数色画像を転写材上に形成する場合の形成可
能な画像領域の最大長さＬ₂ （４８３ｍｍ）が、 Ｌ₁ ＞Ｌ₂ 、 の関係を有するようにしたことで、カラー画像形成時に
おいても、画像が１次転写を受けている状態でクリーニ
ングバイアスのオン／オフが生じないように、クリーニ
ングローラの当接タイミングとクリーニングバイアス印
加タイミングのシーケンスを前出の図１３のように設定
できる。これにより、上述した転写材上での画像濃度ム
ラを防止できる。

【０１３６】以上本実施例によれば、画像濃度ムラが無
く、１次転写同時中間転写体クリーニングが可能である
ため、カラーレーザプリンタ、カラー複写機などで連続
プリントする場合など、１枚プリントアウトする毎に中
間転写体上をクリーニングするステップに入らなくても
よいことから、連続プリント時におけるスループット向
上が実現できる、といった効果が得られる。

【０１３７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、１次転写位置の上流で且つ２次転写位置の下
流側に具備した帯電手段へのバイアス印加のオン／オフ
を、第１の画像担持体上に形成された画像が、第２の画
像担持体上へ１次転写されていないときにのみ行なうこ
とにより、１次転写と同時にクリーニングを行ないなが
らも、画像濃度ムラの発生を抑制することのできる、第
２の画像担持体を備えた画像形成装置を提供することが
できる。また、連続プリント時において、１枚プリント
アウトする度に第２の画像担持体上をクリーニングする
ステップに入いらなくてもよいことから、連続プリント
時におけるスループットの向上を実現することができ
る。

【０１３８】さらに、接触、非接触を問わない帯電手段
のみで第２の画像担持体をクリーニングすることができ
るため、構成が非常に簡単で低コストのクリーニング手
段を備えた画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１及び２の画像形成装置を示す概略構成
図である。

【図２】実施例１における画像の１次転写、中間転写ク
リーニングローラの当接、クリーニングバイアス印加を
示すタイミングシーケンス図である。

【図３】実施例１のレーザプリンタに組込んだ中間転写
体クリーニングローラを示す概略断面図である。

【図４】実施例１で使用した中間転写体クリーニングロ
ーラ及び中間転写体の実使用抵抗測定器を示す説明図で
ある。

【図５】実施例１の中間転写体を示す拡大断面図であ
る。

【図６】実施例１における重合トナーの概略断面図であ
る。

【図７】形状係数ＳＦ１の説明図である。

【図８】形状係数ＳＦ２の説明図である。

【図９】クリーニングネガゴーストのメカニズムの説明
図である。

【図１０】中間転写体上の１次転写後トナー濃度の１次
転写バイアス依存性を示すグラフである。

【図１１】転写材上の２次転写後トナー濃度の１次転写
バイアス依存性を示すグラフである。

【図１２】実施例２における、中間転写体表面の、中間
転写体クリーニングローラの帯電領域と１次転写領域と
の距離Ｌ₁ の説明図である。

【図１３】実施例２における画像の１次転写、中間転写
クリーニングローラの当接、クリーニングバイアス印加
を示すタイミングシーケンス図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（第１の画像担持体） ２ 帯電ローラ ３ レーザ光 ５ 中間転写体（第２の画像担持体） ６ 転写ベルト ８ 中間転写体クリーニングローラ（帯電手段） ９ トナー Ｌ₁ 中間転写体表面における中間転写体クリーニン
グローラの帯電領域と１次転写領域の距離 Ｌ₂ 画像形成装置において複数色画像を転写材上に
形成する場合に形成可能な画像領域の最大長さ Ｐ 転写材（第３の画像担持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/01 114

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の画像担持体上に形成された画像
   を、単色または第１色目から複数色を順次１次転写する
   ことで第２の画像担持体上に画像を形成し、更にこの画
   像を第２の画像担持体上から第３の画像担持体上に一括
   ２次転写することにより単色画像またはカラー画像を形
   成する画像形成装置であって、１次転写位置の上流で且
   つ２次転写位置の下流側に具備した帯電手段によって、
   第２の画像担持体上の現像剤に電荷を付与することによ
   り、１次転写と同時に第２の画像担持体上の現像剤を第
   １の画像担持体に戻す画像形成装置において、 前記帯電手段へのバイアス印加のオン／オフを、第１の
   画像担持体上に形成された画像が、第２の画像担持体上
   へ１次転写されていないときにのみ行なうことを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第２の画像担持体表面における、前
   記帯電手段の帯電領域と１次転写領域との距離Ｌ₁ 、及
   び複数色画像を転写材上に形成する場合における形成可
   能な画像領域の最大長さＬ₂ が、Ｌ₁ ＞Ｌ₂ の関係を有
   することを特徴とする請求項１の画像形成装置。