JP2002082532A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002082532A
JP2002082532A JP2000270542A JP2000270542A JP2002082532A JP 2002082532 A JP2002082532 A JP 2002082532A JP 2000270542 A JP2000270542 A JP 2000270542A JP 2000270542 A JP2000270542 A JP 2000270542A JP 2002082532 A JP2002082532 A JP 2002082532A
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toner image
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JP2000270542A
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English (en)
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Hiroyuki Koide
弘行 小出
Nobuo Momotake
信男 百武
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 球形トナーを用いた場合でも白筋の発生が防
止された、高画質・低コストの中間転写ベルト方式の画
像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 球形トナーを用いる中間転写ベルト方式
の画像形成装置において、中間転写ベルト2が、1010
Ω/□〜1013Ω/□の表面抵抗率、および10 7Ω・
cm〜1013Ω・cmの体積抵抗率を有するものであ
り、さらに一次転写部T1から二次転写部T2に至る中
間転写ベルト2の移動経路上において、中間転写ベルト
2の裏面に接触する、金属部材21よりもさらに上流側
かつ一次転写部T1の下流側に、中間転写ベルト2を裏
面側から除電する除電ブラシ6を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】カラー画像を形成する画像形成装置の方
式の一つとして、像担持体上に形成した各色のトナー像
を、無端状の中間転写ベルト上に順次重ね合わせるよう
にして一次転写し中間転写ベルト上に転写された多色ト
ナー像を一括して記録媒体上に二次転写する中間転写ベ
ルト方式の画像形成装置が知られている。
【0003】この中間転写方式の画像形成装置では、像
担持体上に形成された多色トナー像を記録媒体に一括し
て転写するため、記録媒体に対する適応性が高く、いわ
ゆる普通紙と呼ばれるプリント用紙以外にも厚紙や封筒
などにも画像形成が可能であるという長所を有している
上、複数のロールで中間転写ベルトを張架する構造を有
しているため、ベルトの引回しが比較的自由に行え、装
置サイズの小型化が可能であるという長所を有する。
【0004】図4は、従来の中間転写ベルト方式のカラ
ー画像形成装置の概要図である。
【0005】図4に示すように、このカラー画像形成装
置には、矢印A方向に回転する感光体ドラム1と、感光
体ドラム1の表面を一様に帯電する帯電ロール11と、
帯電した感光体ドラム1表面に露光光を照射して静電潜
像を形成する露光装置3と、静電潜像をイエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B
k)のトナーで現像してトナー像を形成する上記各色に
対応する現像器12Y,12M,12C,12Kよりな
るロータリ現像装置12と、一次転写部T1で感光体ド
ラム1上のトナー像の転写を受けそれを二次転写部T2
に搬送する、矢印B方向に循環移動する中間転写ベルト
2と、一次転写部T1で感光体ドラム1上のトナー像を
中間転写ベルト2に転写する一次転写ロール5と、中間
転写ベルト2を張架するテンションロール21、駆動ロ
ール22、およびバックアップロール23と、中間転写
ベルト2上のトナー像を記録媒体Pに転写する二次転写
ロール24と、中間転写ベルト2上に残留したトナーを
除去する中間転写ベルトクリーナ4、感光体ドラム1上
に残留したトナーを除去する感光体クリーナ14とが備
えられている。
【0006】このカラー画像形成装置では、帯電ロール
11により帯電された感光体ドラム1表面に、露光装置
3により画像情報に基づく露光光が照射されて静電潜像
が形成され、その静電潜像がロータリ現像装置12の各
色の現像器により現像されてイエロー(Y)、マゼンタ
(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各トナー像
が形成される。
【0007】それら各色のトナー像は、感光体ドラム1
と中間転写ベルト2がニップしてなる一次転写部T1に
おいてベルト上に順次重ねて静電転写され多色トナー像
が形成される。その後、中間転写ベルト2と、二次転写
ロール24およびバックアップロール23とにより形成
される二次転写部T2に多色トナー像が搬送されてくる
タイミングに合わせて記録媒体Pが二次転写部T2に供
給され、中間転写ベルト2上の多色トナー像は記録媒体
Pに一括して転写され、さらに定着が行われてカラー画
像が完成する。
【0008】近年、懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合
法などの造粒方法により製造されたトナーを用いる画像
形成方法が開発されている。このような製造方法によ
り、従来不定形であったトナー粒子の形状をほぼ球形に
することが可能となっている。球形のトナーは像担持体
や中間転写体への付着力が小さいことから、像担持体か
ら中間転写体への転写および中間転写体から記録媒体へ
の転写がされやすくなり、転写率が高くなる。従って、
画像形成されずに回収・廃棄されるトナー量が減少する
ため、画像形成にかかるコストが節約でき、また、環境
への負荷を減少させることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、この球形ト
ナーを使いこなすには次のような問題点を克服する必要
がある。すなわち、一次転写時に帯電した中間転写ベル
ト2(図4参照)が、一次転写部T1から二次転写部T
2に向かって移動する間に、中間転写ベルト2の帯電量
がまだ十分減衰しないうちに、中間転写ベルト2を張架
している張架ロールなどの金属部材、この場合はテンシ
ョンロール21に近づくと、中間転写ベルト2とテンシ
ョンロール21との微小空隙部において放電が発生する
ことがある。この放電は、張架ロールが金属製である場
合に起こりやすい。
【0010】この放電の影響により、中間転写ベルト2
上に転写されたトナー像に画像乱れが発生してしまうこ
とがある。特に、球形トナーを用いた場合においては、
その低付着力ゆえに、ごく微弱な放電が発生した場合で
も、その放電により生じる中間転写ベルト2表面の帯電
分布の僅かなムラによってもトナーは容易に飛び散って
しまう。特に、ハーフトーン画像の場合にこのトナーの
飛散りが顕著に発生し、白筋と呼ばれる画質欠陥を生じ
る。
【0011】図5は、ハーフトーン画像の場合に発生し
やすいトナーの飛散りによる白筋を示す図である。
【0012】図5に示すように、ハーフトーン画像上に
ランダムに用紙の幅方向に延びる白筋31が発生してい
る。この白筋31を詳細に観察すると、もともと白筋部
分にあったトナーが紙送り方向に向かって飛び散ること
により白筋31が生じていることがわかる。すなわち、
白筋部分の紙送り方向側の端縁部分に、トナーが集積し
てできた細い黒筋32が形成されていることからもトナ
ーの飛び散りによる白筋31の発生がうかがえる。
【0013】この白筋は、図5に示すように、1枚の画
像中に不規則に発生する。
【0014】このような画質欠陥を改善する方法とし
て、中間転写ベルトを張架するロールとベルトとの間の
放電の発生を防止することが考えられる。すなわち、金
属製の張架ロールの材質を金属から絶縁性の樹脂製のも
のに変更することや、金属製の張架ロールの表面を酸化
処理するか、またはロールの表面にゴム層や樹脂層を形
成することにより絶縁性とするなどの方法が考えられ
る。
【0015】しかし、樹脂製のロールは、長期間の使用
中にベルト裏面との摩擦の繰返しにより摩耗したり、環
境の変動により寸法が変化するなどして、ベルト位置精
度の狂いが生じ、カラー画像形成時に色ずれを惹き起こ
す原因となる。また、金属ロールの表面処理や絶縁層の
形成処理には、処理自体のコストに加え、研磨などの追
加の工程が加わるため、金属ロール単体と比べるとコス
ト高を招きやすい。
【0016】また、1次転写部と張架ロールとの距離を
十分長く取ることにより、ロール張架位置におけるベル
トの電荷を十分に減衰させるという方法も考えられる
が、ベルトの引回しが比較的自由に行えるという中間転
写ベルト方式の長所が損なわれることになり、画像形成
装置のレイアウトが制約を受けるという問題がある。
【0017】一方、帯電したベルトを除電することによ
り白筋の発生を防止する方法が考えられる。例えば、特
開平1−273080号公報や特開平3−196172
号公報には、一次転写後に、ベルトが張架ロールに到達
する前にコロトロン型除電器を用いてベルトを除電する
という方法が開示されている。この方法により、放電に
よるトナーの飛散りを防止することができるが、除電器
および高圧電源のコストのみならず、人体に有害なオゾ
ンの排出を防止するためのオゾンフィルタが必要とな
り、装置の大幅なコストアップを招くという欠点を有す
る。また、中間転写ベルトの材質として、カーボンブラ
ックを分散させた半導電性のプラスチックを用いた場合
には、コロトロン型除電器による作用を繰り返し受ける
ことにより、ベルトの抵抗が経時的に低下してしまうと
いう問題も生じる。
【0018】本発明は、上記事情に鑑み、球形トナーを
用いた場合でも白筋の発生が防止された高画質・低コス
トの中間転写ベルト方式の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】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、表面にトナー像が形成され、形成
されたトナー像を担持しながら所定の一次転写部に搬送
する像担持体と、その像担持体上にトナー像を形成する
トナー像形成手段と、上記一次転写部において像担持体
上のトナー像の転写を受けそのトナー像を所定の二次転
写部に搬送する中間転写ベルトと、上記一次転写部にお
いて上記像担持体上のトナー像を上記中間転写ベルトに
転写する一次転写手段と、その一次転写手段により上記
中間転写ベルト上に転写されたトナー像を上記二次転写
部において所定の記録媒体に転写する二次転写手段とを
有し、その二次転写手段により上記記録媒体上に転写さ
れたトナー像を定着してその記録媒体上に画像を形成す
る画像形成装置において、上記トナー像形成手段が、ト
ナー粒子の平均周長をL、トナー粒子の平均投影面積を
Sとしたとき、 F=(L2×100)/(S×4π) なる式で表される形状係数Fの値が100〜130であ
るトナーを用いて上記像担持体上にトナー像を形成する
ものであり、上記中間転写ベルトが、1010Ω/□〜1
13Ω/□の表面抵抗率、および107Ω・cm〜10
13Ω・cmの体積抵抗率を有するものであり、さらに上
記一次転写部から上記二次転写部に至る中間転写ベルト
の移動経路上において、その中間転写ベルトのトナー像
を担持する表面に対する裏面に接触する、少なくとも1
つの金属部材と、上記少なくとも1つの金属部材のうち
のその中間転写ベルトの移動方向上流側に最初に位置す
る金属部材よりもさらに上流側かつ上記一次転写部の下
流側に、その中間転写ベルトを上記裏面側から除電する
除電手段を備えたことを特徴とする。
【0020】ここで、この画像形成装置が、表面に互い
に異なる色のトナー像が形成され、形成されたトナー像
を担持しながら各所定の一次転写部に搬送する複数の像
担持体と、その複数の像担持体それぞれの上に各トナー
像を形成する複数のトナー像形成手段と、上記各一次転
写部において各像担持体上のトナー像の転写を受けそれ
らのトナー像を所定の二次転写部に搬送する中間転写ベ
ルトと、上記各一次転写部において上記各像担持体上の
トナー像を上記中間転写ベルトに転写する複数の一次転
写手段とを有するものであって、上記除電手段が、上記
複数の一次転写部のうちの上記中間転写ベルトの移動方
向最下流側の一次転写部からその一次転写部よりも下流
側に最初に位置する、上記中間転写ベルトの裏面に接触
する金属部材に至るまでの間に備えられたものであって
もよい。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0022】図1は、本発明の画像形成装置の第1の実
施形態を示す概略構成図である。
【0023】図1には、第1の実施形態として中間転写
ベルト方式のカラー画像形成装置が示されている。この
カラー画像形成装置は、表面にトナー像が形成され、形
成されたトナー像を担持しながら一次転写部T1に搬送
する、矢印A方向に回転する感光体ドラム1と、感光体
ドラム1上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
一次転写部T1において感光体ドラム1上のトナー像の
転写を受け該トナー像を二次転写部T2に搬送する、矢
印B方向に循環移動する中間転写ベルト2と、一次転写
部T1において感光体ドラム1上のトナー像を中間転写
ベルト2に転写する一次転写ロール5と、一次転写ロー
ル5により中間転写ベルト2上に転写されたトナー像を
二次転写部T2において記録媒体Pに転写する二次転写
ロール24とを有し、二次転写ロール24により記録媒
体P上に転写されたトナー像を定着して記録媒体P上に
画像を形成する。
【0024】トナー像形成手段は、感光体ドラム1の表
面を一様に帯電する帯電ロール11、一様に帯電した感
光体ドラム1表面に画像情報に基づく露光光を照射して
静電潜像を形成する露光装置3、静電潜像をイエロー
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B
k)のトナーでそれぞれ現像してそれら各色のトナー像
を形成する現像器12Y,12M,12C,12Kより
なるロータリ現像装置12などから構成されている。
【0025】なお、本実施形態における感光体ドラム1
は、本発明にいう像担持体に相当するものであり、ま
た、本実施形態における一次転写ロール5は、本発明に
いう一次転写手段に相当するものであり、また、本実施
形態における二次転写ロール24は、本発明にいう二次
転写手段に相当するものである。
【0026】感光体ドラム1と中間転写ベルト2とが接
触する一次転写部T1では、中間転写ベルト2のトナー
像を担持する表面に対する裏面側に、一次転写ロール5
が、感光体ドラム1に向かって押圧されて配置されてお
り、一次転写ロール5の金属部シャフトにはプラスの一
次転写用高圧電源が接続されている。
【0027】二次転写部T2のバックアップロール23
に対向した位置には二次転写ロール24が配置されてお
り、カム機構25の作用により中間転写ベルト2に対し
て接離自在に設置されている。
【0028】二次転写ロール24の金属シャフト部はア
ースに接続されており、また、バックアップロール23
にはマイナスの二次転写用高圧電源が接続されている。
【0029】さらに上記のほかに、バネにより中間転写
ベルト2の張力を一定に保つテンションロール21、歯
車を介して図示されないモータに接続された、中間転写
ベルト2を駆動する駆動ロール22、および二次転写ロ
ール24をバックアップするバックアップロール23、
中間転写ベルト2上に残留したトナーを除去する中間転
写ベルトクリーナ4、感光体ドラム1上に残留したトナ
ーを除去する感光体クリーナ14、および中間転写ベル
ト2を裏面側から除電する除電ブラシ6が備えられてい
る。
【0030】上記の構成は、図4を参照して説明した従
来のカラー画像形成装置とほぼ同様の構成であるが、本
実施形態のカラー画像形成装置は、次の点で従来のカラ
ー画像形成装置と相違している。
【0031】すなわち、本実施形態のカラー画像形成装
置では、ロータリ現像装置12が、トナー粒子の平均周
長をL、トナー粒子の平均投影面積をSとしたとき、 F=(L2×100)/(S×4π) なる式で表される形状係数Fの値が100〜130であ
るトナーを用いて感光体ドラム1上にトナー像を形成す
るものであり、中間転写ベルト2が、1010Ω/□〜1
13Ω/□の表面抵抗率、および107Ω・cm〜10
13Ω・cmの体積抵抗率を有するものであり、さらに一
次転写部T1から二次転写部T2に至る中間転写ベルト
2の移動経路上において、中間転写ベルト2のトナー像
を担持する表面に対する裏面に接触するテンションロー
ル21よりもさらに上流側かつ一次転写部T1の下流側
に、中間転写ベルト2を裏面側から除電する除電ブラシ
6を備えている点である。この除電ブラシ6のブラシ部
を保持する保持部(後述)はアースに接続されている。
【0032】ここで、本実施形態におけるテンションロ
ールロール21は、本発明にいう金属部材に相当するも
のであり、また、本実施形態における除電ブラシ6は、
本発明にいう除電手段に相当するものである。
【0033】この除電手段は、一次転写部T1から二次
転写部T2に至る中間転写ベルト2の移動経路上に1つ
以上の金属部材が配置されている場合は、それらの各金
属部材の中間転写ベルト移動方向上流側に配置すること
が望ましい。
【0034】次に、このカラー画像形成装置の動作につ
いて説明する。
【0035】感光体ドラム1は、金属の薄肉の円筒形ド
ラム上に有機感光体層が形成されたものであり、ドラム
径は84mmで、周速度200mm/sにて矢印A方向
に回転駆動される。感光体ドラム1は、帯電ロール11
により表面の有機感光体層が均一に帯電される。帯電ロ
ール11は、金属シャフトに導電性のウレタンゴムを被
覆したものであり、シャフト部にマイナスの直流電圧に
正弦波の交流電圧を重畳することにより感光体ドラム1
を、例えば−500Vに帯電させる。続いて、感光体ド
ラム1は、露光装置3から発せられた光ビーム(破線矢
印)により、画像情報に基づく露光が行われ、感光体ド
ラム1表面の電位が除電されて画像情報に応じた静電潜
像が感光体ドラム1上に形成される。
【0036】感光体ドラム1上に最初に形成された静電
潜像は、イエローの現像器12Yにより現像されてイエ
ローのトナー像となり、このイエローのトナー像は感光
体ドラム1と中間転写ベルト2がニップしてなる一次転
写部T1において、一次転写ロール5の作用により中間
転写ベルト2上に静電転写される。次に感光体ドラム1
上に形成された静電潜像は、マゼンタの現像器12Mに
より現像されてマゼンタのトナー像となり、一次転写部
T1において、一次転写ロール5の作用により、最初に
中間転写ベルト2上に転写されたイエローのトナー像の
上に重ねて静電転写され、さらに、シアンのトナー像、
およびブラックのトナー像が、一次転写部T1におい
て、中間転写ベルト2上のイエローのトナー像およびマ
ゼンタのトナー像の上に順次重ねて静電転写され、中間
転写ベルト2上には多色トナー像が形成される。
【0037】一次転写ロール5は、抵抗調整のために適
量のカーボンブラックが付与されてなる発泡ウレタンゴ
ムであり、一次転写ロール5の金属シャフト部には、電
源5aにより、15μA〜30μAに定電流制御された
一次転写バイアスが印加されている。
【0038】一次転写により中間転写ベルト2上に形成
された多色トナー像は、矢印B方向に循環移動する中間
転写ベルト2に担持されて、中間転写ベルト2、二次転
写ロール24、およびバックアップロール23により形
成される二次転写部T2に向かって搬送される。
【0039】多色トナー像が二次転写部T2に搬送され
てくるタイミングに合わせて記録媒体Pが二次転写部T
2に供給され、中間転写ベルト2上の多色トナー像は記
録媒体Pに一括して二次転写され、さらに図示しない定
着装置により多色トナー像が定着されて記録媒体P上に
カラー画像が形成される。
【0040】中間転写ベルト2が一次転写部T1を通過
する際に、一次転写バイアスの影響により中間転写ベル
ト2には電荷が蓄積される。この電荷のために、中間転
写ベルト2上の多色トナー像が、ステンレス鋼製の外形
20mmのテンションロール21の設置位置の手前に到
達すると、中間転写ベルト2から飛散する。そこで、本
実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト2の移動
経路上のテンションロール21の設置位置の手前に、中
間転写ベルト2の裏面に接触する除電ブラシ6が備えら
れており、この除電ブラシ6により、一次転写時に蓄積
され未放出の中間転写ベルト2の電荷をアースに逃がす
ようになっている。
【0041】図2は、第1の実施形態の画像形成装置に
備えられた除電ブラシおよびその付近の拡大図である。
【0042】除電ブラシ6は、ブラシ部6aおよび保持
部6bからなり、ブラシ部6aは、材質が硫化銅を結合
させることにより導電性を持たせたアクリル繊維ででき
ており、1本10デニールの繊維を、60本引き揃えた
ものを1束とし、これを1mmピッチで直列に配列させ
たものを用いている。
【0043】ブラシ部6aの幅は310mm、ブラシ部
の長さは10mm、保持部6bの長さは10mmであ
り、ブラシ部6aのアクリル繊維の抵抗率は10-2Ω・
cmである。このような除電ブラシ6が、ベルト裏面に
対して干渉量1mm、中間転写ベルト2の移動方向に順
方向に、中間転写ベルト2とのなす角α75°として固
定されている。
【0044】中間転写ベルト2上の多色トナー像と記録
媒体Pとが共に二次転写部T2に搬送されるタイミング
に合わせて、一次転写中は中間転写ベルト2と離間して
いた二次転写ロール24は、カム機構25の作用により
中間転写ベルト2にニップ幅10mmで接触する。
【0045】記録媒体Pが、二次転写ロール24と中間
転写ベルト2とのニップ部に挟み込まれると同時に、バ
ックアップロール23には二次転写電圧が印加され、記
録媒体Pと中間転写ベルト2間に電界を作用させること
で中間転写ベルト2上の多色トナー像は記録媒体Pに静
電的に引き寄せられ記録媒体Pに二次転写される。二次
転写電圧としては、環境や記録媒体種類に応じて、−1
kV〜−5kVが定電圧制御で印加される。
【0046】バックアップロール23としては、SUS
合金の芯金の周囲に、カーボンを適量添加して導電性を
付与したシリコン、EPDMなどのゴム材を被覆したも
のが用いられている。二次転写ロール24としては、ス
テンレス鋼の芯金の周囲に、カーボンを適量添加して導
電性を付与した発泡ポリウレタンゴムの表層を形成し、
その上に導電性のポリウレタンチューブを被覆したもの
が用いられている。
【0047】記録媒体Pへの二次転写が終了した後、多
色トナー像を保持した記録媒体Pは定着装置(図示せ
ず)を通過することにより定着処理が施されカラー画像
が完成する。
【0048】また、一次転写部T1、二次転写部T2に
おいて、転写されずに感光体ドラム1および中間転写ベ
ルト2上に残ったトナーは、それぞれ感光体クリーナ1
4および中間転写ベルトクリーナ4により清掃、回収さ
れる。
【0049】本実施形態で使用したトナーは、懸濁重合
法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法などにより、ポリエス
テルやスチレンアクリルなどのバインダー樹脂に着色
剤、ワックスを内添してなる、ほぼ球形のトナーであ
り、これに、平均粒径5nm〜200nmのシリカおよ
びチタニアなどの無機微粒子を複数種類、それぞれ適量
外添したものを用いている。トナーの粒径は、コールタ
ーカウンタ(コールター社製)で測定した体積平均粒径
が約5μmであり、粒度分布指標(GSD)は1.23
である。
【0050】トナー粒子の形状(球形の度合)は、光学
顕微鏡(ミクロフォトFXA;ニコン社製)で得たトナ
ーの拡大写真を、イメージアナライザLuzex3(ニ
レコ社製)により画像解析を行い、次の式で算出した形
状係数で表される。すなわち、トナー粒子の平均周長を
L、トナー粒子の平均投影面積をSとしたとき、F=
(L2×100)/(S×4π)なる式で表される形状
係数Fの値によって表される。この値を各種類のトナー
について、十分な個数(例えば100個)だけ測定しそ
の平均値をそのトナーの形状係数Fの代表値として表し
ている。この形状係数Fの値は、真球で100となり、
形状がいびつになるにつれて値は大きくなっていく。
【0051】この形状係数が小さく、すなわち球形に近
づけば近づくほど、トナー粒子表面の電荷分布が均一に
なることで静電的な吸着力は小さくなる。形状係数の小
さい球形トナーは、トナー表面に凹凸が少ないので、凸
部の外添剤がキャリアとの摩擦帯電時に凹部に逃げやす
い異形トナーと比較して、トナー同士やトナーと感光体
ドラムまたは中間転写ベルトに対する接触部に外添剤が
介在しやすくなるため、非静電的な付着力も小さくな
る。従って、形状係数が小さいトナーほど転写効率が良
くなる反面、トナーの飛散りも発生しやすくなる。
【0052】トナーの形状係数と、一次転写部で中間転
写ベルトに転写されずに感光体ドラム上に残るトナーの
量、および中間転写ベルト上のトナーが金属製のロール
付近で飛散りを起こす現象との関係を調べるために、次
のような実験を行った。すなわち、トナー粒子の製造条
件を変えることにより異なる形状係数を持つ4種類のト
ナーサンプルA,B,C,Dを作成した。色は全て同一
のブラックとした。サンプルの平均粒径は、全て約5.
5μmとなるよう製造条件を調整した。実測値は5.2
μm〜5.6μmの範囲内であった。外添剤の種類およ
び量は全て同一とした。
【0053】転写残り量の評価テストは、一次転写バイ
アスを15μAから30μAまで3μA刻みとし、画像
カバレッジ密度100%の、2.5cm×4cmの長方
形トナー像を形成し、このトナー像が中間転写ベルトに
一次転写されたタイミングで装置を停止させ、感光体ド
ラム上に残ったトナーの量を、◎(非常に少ない)、○
(少ない)、△(やや多い)、×(多い)の4段階で評
価した。
【0054】各トナーサンプルにおいて、一次転写バイ
アスを変えた中で、最も転写残り量の少ないものを、そ
のサンプルでの代表値とした。
【0055】白筋状トナー飛散りの評価は、次のように
して行った。すなわち、図1に示した画像形成装置から
除電ブラシ6を取り外し、A3サイズの用紙全面に、画
像カバレッジ密度30%のトナー像を形成し、白筋の発
生を、○(発生せず)、×(発生)の2段階で評価し
た。実験結果を表1に示す。
【0056】
【表1】
【0057】表1に示すように、転写残り量について
は、最も形状係数の小さいサンプルAが非常に少なく、
サンプルBがそれに続き、形状係数が133であるサン
プルCは、サンプルA,Bと比較するとかなり多く、サ
ンプルDではそれ以上である。
【0058】一方、白筋状トナー飛散りについては、形
状係数の大きいサンプルC,Dでは観察されていない
が、サンプルA,B2種類のトナーでは発生している。
【0059】このように、白筋状トナー飛散りによる画
質欠陥は、形状係数がおよそ130以下の球形トナーに
特有のものであるといえる。
【0060】次に、中間転写ベルトの表面抵抗率および
体積抵抗率と、白筋状トナー飛散りとの関係について考
察する。
【0061】本実施形態の中間転写ベルト2には、導電
性の無端状ベルトを用いている。その材質はポリイミド
であり、カーボンブラックを適当量含有させることによ
り導電性を付与している。ベルトサイズは、最大プリン
ト画像サイズより大きい必要があり、かつベルト周長は
各色トナー像の色ずれ防止という観点から、感光体ドラ
ム周長の整数倍であることが望ましく、本実施形態では
感光体ドラム周長の2倍の周長528mm、幅330m
m、厚み90μmmとしている。
【0062】ベルトの抵抗は、高抵抗・微小電流計(ア
ドバンテスト社製R8340A)にHRプローブ(三菱
油化社製)を接続し、プローブに100Vを印加するこ
とにより測定した。
【0063】中間転写ベルトのカーボンブラック含有量
を変えることにより、表面抵抗率(ρs)および体積抵
抗率(ρv)の異なる4種類のベルトa,b,c,dを
作成した。これらのベルトの抵抗の実測値は、表面抵抗
率が107.4Ω/□〜1013. 6Ω/□、体積抵抗率が1
6.8Ω・cm〜1013.1Ω・cmの範囲であった。
【0064】中間転写ベルトの抵抗と除電ブラシ6によ
る白筋状飛散りの改善効果を調べるため、上記4種類の
ベルトa,b,c,dにおける白筋状飛散りの程度を評
価した。実験は、形状係数117のトナーを用い、A3
サイズの用紙全面に、画像カバレッジ密度30%のトナ
ー像を形成し、白筋の発生を、○(発生せず)、×(発
生)の2段階で評価した。
【0065】結果を表2に示す。
【0066】
【表2】
【0067】白筋状飛散りは、中間転写ベルトのρsが
1012.4Ω/□以下、ρvが1011 .3Ω・cm以下では
発生しなかったが、ρs:1013.6Ω/□、ρv:10
13.1Ω・cmのベルトdでは、白筋状飛散りが発生し
た。
【0068】一方、ρs:107.4Ω/□、ρv:10
6.8Ω・cmのベルトaでは、白筋状飛散りの発生は見
られなかったが、二次転写バイアスが印加された瞬間
に、一次転写効率が悪化するという障害が見られた。こ
れは、ベルト抵抗が低すぎるために、二次転写電流が中
間転写ベルトを伝って一次転写部に流れ込んだためであ
ると考えられる。
【0069】また、ベルトaおよびベルトbでは、ライ
ン画像が滲んで見えるようになった。これは、表面抵抗
が低すぎるため、一次転写時に、一次転写部の上流側ま
で転写電界が広がり、微小ギャップ領域で転写が行われ
るようになりトナーが飛び散ってしまうために発生す
る。別途調べた結果、ライン画像の滲みはρsと相関が
あり、ρsが1010Ω/□を境として、これよりρsが
低いと滲みが発生し、これより高いと発生しなかった。
【0070】以上のことから、白筋状飛散りによる画像
欠陥が無く、かつその他の画像欠陥も起こらない中間転
写ベルトの抵抗範囲は、ρsは1010Ω/□〜1013Ω
/□であり、ρvは107Ω・cm〜1013Ω・cmで
ある。
【0071】なお、上記実施形態では、中間転写ベルト
の材質にポリイミドを使用しているが、この他に、P
C,PET,PVDFなどのプラスチックフィルムに導
電剤を添加したものを使うこともできる。
【0072】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。
【0073】図3は、本発明の第2の実施形態の画像形
成装置の概略構成図である。
【0074】この画像形成装置は、第1の実施形態とは
異なり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックにそれ
ぞれ対応した外径30mmの感光体ドラム51Y,51
M,51C,51Bkが、合計4つ備えられており、中
間転写ベルト52に対してタンデム状に配置されてい
る。これらの各感光体ドラムは、周速100mm/sで
矢印A方向に回転しており、各感光体ドラムに設けられ
た帯電ロール61により一様に帯電された後、露光装置
53Y,53M,53C,53Bkから発せられた光ビ
ーム(破線矢印)により、画像に基づく露光が行われ、
上記各色の画像情報に対応した静電潜像が表面に形成さ
れる。これらの静電潜像は、各感光体ドラムに対向して
配置された各色の現像器62Y,62M,62C,62
Bkによりそれぞれの色のトナーで現像され、各感光体
ドラム上にそれぞれの色のトナー像が形成される。
【0075】各感光体ドラム上に形成されたトナー像
は、矢印B方向に循環移動する中間転写ベルト52上に
一次転写される。この一次転写は、中間転写ベルト52
を挟んで各感光体ドラムに対向する位置に配置され、そ
れぞれ5μA〜20μAの一次転写バイアスが印加され
た一次転写ロール55Y,55M,55C,55Bkの
作用によりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順
に中間転写ベルト52上に重ね合わせるようにして静電
転写されることによって行われ、中間転写ベルト2上に
多色トナー像が形成される。
【0076】中間転写ベルト52上に形成された多色ト
ナー像は、中間転写ベルト52の移動に伴われてテンシ
ョンロール71の方に向かって搬送される。
【0077】本実施形態の画像形成装置においても、第
1の実施形態と同様、中間転写ベルト52の移動経路上
のテンションロール71の設置位置の手前に、中間転写
ベルト52の裏面に接触する除電ブラシ56を備えられ
ており、この除電ブラシ56により、一次転写時に蓄積
され未放出の中間転写ベルト52の電荷をアースに逃が
すようになっている。
【0078】二次転写ロール74は、中間転写ベルト5
2に常時接触して二次転写部T2を形成しており、中間
転写ベルト52上の多色トナー像が二次転写位置に到達
するのと同じタイミングで搬送されてきた記録媒体Pが
二次転写ロール74と中間転写ベルト52との間に挟み
込まれ、バックアップロール73に印加された二次転写
バイアスにより、多色トナー像は記録媒体Pに静電転写
される。
【0079】二次転写バイアス電圧としては、環境、記
録媒体種類に応じて、−0.5kV〜−3kVが定電圧
制御で印加される。
【0080】なお、二次転写ロール74とバックアップ
ロール73は、第1の実施形態におけるものと同一のも
のを使用している。
【0081】また、一次転写部T1、二次転写部T2に
おいて、転写されずに各感光体ドラム上および中間転写
ベルト52上に残ったトナーは、それぞれ感光体クリー
ナ64および中間転写ベルトクリーナ54により清掃、
回収される。
【0082】次に、トナーの形状係数について説明す
る。
【0083】本実施形態で用いられるY,M,C,Bk
4色のトナーの形状係数を測定した結果、119〜12
4の範囲であった。中間転写ベルト52の材質は、第1
の実施形態と同様、ポリイミドであり、ベルトの抵抗
を、高抵抗・微小電流計(アドバンテスト社製R834
0A)にHRプローブ(三菱油化社製)を接続しプロー
ブに100Vを印加して測定した結果、ρsは1011.6
Ω/□であり、ρvは1010.7Ω・cmであった。
【0084】中間転写ベルトのサイズは、周長950m
m、幅330mmである。なお、除電部材として、導電
性アクリルなどを導電処理した合成繊維の他に、ステン
レス鋼やTi−Ni合金などの金属繊維を用いてもよ
く、また、ブラシ形状の除電部材の他に、導電性のフィ
ルム部材やロール部材などを用いてもよい。
【0085】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の画像形
成装置によれば、中間転写ベルトとして、1010Ω/□
〜1013Ω/□の表面抵抗率、および107Ω・cm〜
1013Ω・cmの体積抵抗率を有するものを用い、一次
転写部から二次転写部に至る中間転写ベルトの移動経路
上において、中間転写ベルトの裏面に接触する金属部材
よりもさらに上流側かつ一次転写部の下流側に、中間転
写ベルトを裏面側から除電する除電手段を備えたことに
より、中間転写ベルト方式の画像形成装置に球形トナー
を用いた場合においても、金属部材付近でのベルト上の
トナー像の飛散りが抑えられ、白筋の発生が防止され
た、高画質・低コストの画像形成装置を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の第1の実施形態を示す
概略構成図である。
【図2】第1の実施形態の画像形成装置に備えられた除
電ブラシおよびその付近の拡大図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の画像形成装置の概略
構成図である。
【図4】従来の中間転写ベルト方式のカラー画像形成装
置の概要図である。
【図5】ハーフトーン画像の場合に発生しやすいトナー
の飛散りによる白筋を示す図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 2 中間転写ベルト 3 露光装置 4 中間転写ベルトクリーナ 5 一次転写ロール 5a 電源 6 除電ブラシ 6a ブラシ部 6b 保持部 11 帯電ロール 12 ロータリ現像装置 12Y,12M,12C,12K 現像器 14 感光体クリーナ 21 テンションロール 22 駆動ロール 23 バックアップロール 24 二次転写ロール 25 カム機構 31 白筋 32 黒筋 51Y,51M,51C,51Bk 感光体ドラム 52 中間転写ベルト 53Y,53M,53C,53Bk 露光装置 54 中間転写ベルトクリーナ 55Y,55M,55C,55Bk 一次転写ロール 56 除電ブラシ 61 帯電ロール 62Y,62M,62C,62Bk 現像器 64 感光体クリーナ 71 テンションロール 73 バックアップロール 74 二次転写ロール T1 一次転写部 T2 二次転写部 P 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H005 AA15 AA21 2H030 AD01 BB24 BB42 BB43 BB46 BB54 BB55 2H032 AA05 AA15 BA05 BA09 BA23 BA29

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にトナー像が形成され、形成された
    トナー像を担持しながら所定の一次転写部に搬送する像
    担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像
    形成手段と、前記一次転写部において像担持体上のトナ
    ー像の転写を受け該トナー像を所定の二次転写部に搬送
    する中間転写ベルトと、前記一次転写部において前記像
    担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する一
    次転写手段と、該一次転写手段により前記中間転写ベル
    ト上に転写されたトナー像を前記二次転写部において所
    定の記録媒体に転写する二次転写手段とを有し、該二次
    転写手段により前記記録媒体上に転写されたトナー像を
    定着して該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に
    おいて、 前記トナー像形成手段が、トナー粒子の平均周長をL、
    トナー粒子の平均投影面積をSとしたとき、 F=(L2×100)/(S×4π) なる式で表される形状係数Fの値が100〜130であ
    るトナーを用いて前記像担持体上にトナー像を形成する
    ものであり、 前記中間転写ベルトが、1010Ω/□〜1013Ω/□の
    表面抵抗率、および107Ω・cm〜1013Ω・cmの
    体積抵抗率を有するものであり、さらに前記一次転写部
    から前記二次転写部に至る中間転写ベルトの移動経路上
    において、該中間転写ベルトのトナー像を担持する表面
    に対する裏面に接触する、少なくとも1つの金属部材
    と、前記少なくとも1つの金属部材のうちの該中間転写
    ベルトの移動方向上流側に最初に位置する金属部材より
    もさらに上流側かつ前記一次転写部の下流側に、該中間
    転写ベルトを前記裏面側から除電する除電手段を備えた
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 この画像形成装置が、表面に互いに異な
    る色のトナー像が形成され、形成されたトナー像を担持
    しながら各所定の一次転写部に搬送する複数の像担持体
    と、該複数の像担持体それぞれの上に各トナー像を形成
    する複数のトナー像形成手段と、前記各一次転写部にお
    いて各像担持体上のトナー像の転写を受けそれらのトナ
    ー像を所定の二次転写部に搬送する中間転写ベルトと、
    前記各一次転写部において前記各像担持体上のトナー像
    を前記中間転写ベルトに転写する複数の一次転写手段と
    を有するものであって、 前記除電手段が、前記複数の一次転写部のうちの前記中
    間転写ベルトの移動方向最下流側の一次転写部から該一
    次転写部よりも下流側に最初に位置する、前記中間転写
    ベルトの裏面に接触する金属部材に至るまでの間に備え
    られたものであることを特徴とする請求項1記載の画像
    形成装置。
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Cited By (8)

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JP2006201506A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成方法
US7092660B2 (en) 2003-05-26 2006-08-15 Seiko Epson Corporation Image forming apparatus
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JP2014130362A (ja) * 2004-10-20 2014-07-10 Canon Inc 画像形成装置及び画像形成方法

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