JP2002082532A

JP2002082532A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002082532A
Application number: JP2000270542A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Koide; 弘行小出; Nobuo Momotake; 信男百武
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2000-09-06
Publication date: 2002-03-22

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
０¹³Ω／□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
０¹³Ω／□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１０^7.4Ω／□〜１０^13. ⁶Ω／□、体積抵抗率が１
０^6.8Ω・ｃｍ〜１０^13.1Ω・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
１０^12.4Ω／□以下、ρｖが１０¹¹ ^.3Ω・ｃｍ以下では
発生しなかったが、ρｓ：１０^13.6Ω／□、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：１０^7.4Ω／□、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１０^11.6
Ω／□であり、ρｖは１０^10.7Ω・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

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Claims

【特許請求の範囲】

【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。
【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。