JP2002372834A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 印字率や転写材の幅の変化によって画像部に
充分な電圧が印加されずに生じる転写不良の問題を解決
する。 【解決手段】 感光体１０１上に顕像化されたカラート
ナー像を順次中間転写体１０６上に転写し、該中間転写
体１０６上に色重ねされたカラートナー像を転写材１１
３に一括転写するカラー画像形成装置において、最大幅
の転写材で転写したときに転写用電源１１７から出力さ
れる電圧と電流の比をＲ_long（Ω）、最小幅の転写材で
転写したときに前記転写用電源１１７から出力される電
圧と電流の比をＲ_short （Ω）としたとき、Ｒ_long≦３
・Ｒ_short とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プロセスを
用いて画像を形成する装置に関し、さらに詳しくは静電
転写を用いるカラー画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー電子写真プロセスを用いた画像形
成装置、なかでも中間転写体を用いたカラー画像形成装
置は多数提案されている。例えば、以下の２つがあげら
れる。

【０００３】特開昭５９−１７５７２号公報では、中間
転写体上で色重ねし転写材に一括転写する装置におい
て、中間転写体の表面抵抗（本発明で言うところの表面
方向の抵抗）を１０⁸ Ω以下としていた。

【０００４】特開平６−２９５１３２号公報では、中間
転写体上で色重ねし転写材に一括転写する装置におい
て、感光体から中間転写体にトナーを転移させる１次転
写部のバイアス制御方法を定電流制御とし中間転写体の
体積抵抗率を１０⁸ Ωｃｍ以上１０¹³Ωｃｍ以下として
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術にお
いては以下に示す課題があった。

【０００６】先の従来技術において、中間転写体の表面
抵抗、中間転写体の体積抵抗率に関してそれぞれ単独で
の検討はされていた。しかし、転写電流が例えば中間転
写体表面を伝わって接地部材へとリークし転写不良が生
じるかどうかという問題に関しては、中間転写体の表面
抵抗もしくは中間転写体の体積抵抗率といったそれぞれ
単独の値で決まるものではなく、転写部の抵抗（系のイ
ンピーダンス）と、電流リーク経路（例えば、中間転写
体表面方向）の抵抗との関係によって決まるにも関わら
ず、従来技術において転写部の抵抗と電流リーク経路の
抵抗との関係に着目した検討がされておらず、前述の関
係を最適化しないと転写不良が生じる場合があり問題で
あった。

【０００７】さらに、画像情報によって変わる印字率
（転写ニップ全域において画像部の占める割合（面積
比）のこと）や、２次転写部においては転写材の幅が変
化し転写性能に影響するにも関わらず、これらについて
考慮されていないため、場合によっては転写不良を生じ
ることがあり問題であった。

【０００８】そこで、本発明の目的とするところは、中
間転写体を用いたシステムにおいて、中間転写体の表面
方向への電流リークによって画像部に充分な電圧が印加
されずに生じる転写不良の問題と、印字率や転写材の幅
の変化によって画像部に充分な電圧が印加されずに生じ
る転写不良の問題を解決することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のカラー画像形成
装置は、感光体上に顕像化されたカラートナー像を順次
中間転写体上に転写し、該中間転写体上に色重ねされた
カラートナー像を転写材に一括転写するカラー画像形成
装置において、最大幅の転写材で転写したときに転写用
電源から出力される電圧と電流の比をＲ _long（Ω）、最
小幅の転写材で転写したときに前記転写用電源から出力
される電圧と電流の比をＲ_short （Ω）としたとき、Ｒ
_long≦３・Ｒ_short としたことを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明のカラー画像形成装置は、
前記転写用電源が定電流電源であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】まず、図１の装置における１次転写部について
図２を用いて簡単に説明する。図２は１次転写部におけ
る転写ニップ全域が画像部である場合を表した図であ
る。図２に示すように、１次転写部において、潜像を形
成するための感光体１０１があり、その表面に形成され
るトナー１２１（トナー像）があり、トナー１２１（ト
ナー像）を色重ねするための中間転写体１０６があり、
中間転写体１０６に対し接触し転写ニップを形成する１
次転写ローラ１０７がある。

【００１２】つぎに、感光体、トナー、中間転写体、１
次転写ローラに関して、それらの抵抗値を決める各パラ
メータについて説明する。まず、１次転写ローラの抵抗
をＲ_r1（Ω）、中間転写体厚み方向の抵抗をＲ
_IM（Ω）、トナーのインピーダンスをＲ_T （Ω）、感光
体のインピーダンスをＲ_PC（Ω）、それぞれの抵抗値を
決めるパラメータである、１次転写ローラのシャフト外
周に形成される弾性部材の体積抵抗率をρ_r1（Ωｃ
ｍ）、シャフト外周に形成される弾性部材の肉厚をｄ_r1
（ｃｍ）、中間転写体の体積抵抗率をρ_IM（Ωｃｍ）、
厚みをｄ_IM（ｃｍ）、カラートナーの比誘電率をε_T 、
１次転写部のトナー層の厚みをｄ_T （ｃｍ）、感光体の
感光層の比誘電率をε_PC、感光層の膜厚をｄ_PC（ｃ
ｍ）、感光体の面移動速度をＶ_p （ｃｍ／秒）、真空の
誘電率をε₀ 、１次転写部での長手方向の転写ニップ長
をＬ（ｃｍ）、移動方向の転写ニップ幅をｎ（ｃｍ）と
すると、Ｒ_r1、Ｒ_IM、Ｒ_T 、Ｒ_PCはそれぞれ以下のよう
になる。

【００１３】式１：Ｒ_r1＝ρ_r1・ｄ_r1／（Ｌ・ｎ） 式２：Ｒ_IM＝ρ_IM・ｄ_IM／（Ｌ・ｎ） 式３：Ｒ_T ＝ｄ_T ／（ε₀ ・ε_T ・Ｌ・Ｖ_P ） 式４：Ｒ_PC＝ｄ_PC／（ε₀ ・ε_PC・Ｌ・Ｖ_P ） 以上、転写ニップ全域が画像部の場合について述べてき
たが、実際には印字率にともない非画像部（図２におい
てトナーがない状態）が存在する。図３は、このときの
１次転写部における画像部と非画像部を等価回路により
表したものである。図３において、印字率によって画像
部の系のインピーダンス（以下、画像部の抵抗とよぶ）
と非画像部の系のインピーダンス（以下、非画像部の抵
抗とよぶ）が可変となるから、可変となる画像部の抵抗
をＲ_B （Ω）、非画像部の抵抗をＲ_W （Ω）、印字率を
Ｄ（％）とすると、 式５：Ｒ_B ＝｛（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）＋Ｒ_T ｝・｛１０
０／Ｄ｝ 式６：Ｒ_W ＝（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）・｛１００／（１０
０−Ｄ）｝ である。

【００１４】ここで、転写ニップ全域が画像部である場
合の転写について説明すると、良好な転写を行うために
は高い転写効率が得られる最適な転写電圧（範囲）とい
うものがあり、この時流れる電流値が最適な転写電流
（範囲）ということになる。最適な転写電圧とはトナー
層に最適な電圧が印加される電圧を意味する。画像部の
抵抗は、具体的には式１〜式４の右辺のパラメータの値
によって変わり、その場合にはトナー層に最適な電圧を
印加するために必要な転写電圧（範囲）が変わることと
なる。

【００１５】一方、先にも述べたように、印字率にとも
ない画像部と非画像部とがある割合で混在している。良
好な転写を行うには画像部に対し最適な電圧を印加する
必要があることは述べたが、画像部の抵抗Ｒ_B に対し、
非画像部の抵抗Ｒ_W が小さすぎると非画像部に電流がよ
り流れやすくなり、画像部へは電流が流れににくくな
る。このとき、図３において電源より転写電流Ｉ_t が印
加されたとき、画像部の電圧が最適電圧を下回ると電圧
不足により転写不良が生じてしまう。よって、良好な転
写を行うには画像部の抵抗と非画像部の抵抗との関係を
最適化する必要がある。

【００１６】次に、画像部の抵抗と非画像部の抵抗との
関係を最適化する方法について述べる。先に述べたよう
に、非画像部に電流が流れやすく、画像部へは電流が流
れにくいことが問題であったから、印字率ＤがＤ＝０で
電流が最も流れやすい白画像転写時の電圧と電流の比
（以下、Ｒ₀ とよぶ）と、印字率ＤがＤ＝１００で電流
が最も流れにくいベタ画像転写時の電圧と電流の比（以
下、Ｒ₁₀₀ とよぶ）との関係を最適化すれば良い。な
お、Ｒ₀ （Ω）とＲ₁₀₀ （Ω）は式５、式６より、 式７：Ｒ₁₀₀ ＝｛（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）＋Ｒ_T ｝ 式８：Ｒ₀ ＝（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC） となる。最適化は、Ｒ₁₀₀ とＲ₀ との差を小さくするこ
とにより非画像部に流れる電流を抑えて、画像部に転写
が良好となる充分な電圧（最適電圧）が印加されるよう
にすれば良い。また、画像部の抵抗Ｒ_B が最大となるフ
ルカラー画像に必要な全色を色重ねするときの最終色転
写時が、非画像部に流れる電流に対し最も厳しい条件で
あるから、先の最終色転写時において電源から転写電流
Ｉ_t が印加されたとき、最適電圧を得るようにすれば常
に良好な転写ができることになる。よって、そうなるよ
うにＲ₁₀₀ とＲ₀ との比を所定値以下に設定すれば良
い。なお、式７、式８に示すＲ₁₀₀ 、Ｒ₀ の値は、式１
〜式４の右辺のパラメータの値によって調整し、ベタ画
像転写時に電源から出力される電圧と電流の比Ｒ
₁₀₀ と、白画像転写時に電源から出力される電圧と電流
の比Ｒ₀ との関係は最適化される。また、式３における
比誘電率に関しては、例えば２色以上色重ねしたときに
トナー（色）によって比誘電率に差がある場合は、各色
トナーの比誘電率の平均値が式３における比誘電率ε_T
となる。

【００１７】以上説明したように、１次転写部でベタ画
像を転写したときに１次転写用電源から出力される電圧
と電流の比Ｒ₁₀₀ （Ω）と、白画像を転写したときに１
次転写用電源から出力される電圧と電流の比Ｒ₀ （Ω）
との関係を最適化したことにより、Ｒ_B とＲ_W の差
（比）を小さくできるので、非画像部へ流れる電流を転
写不良が生じない範囲に抑え、画像部に最適な電圧が印
加されるようにしたので、ベタ画像のみならず印字率の
低い画像の場合においても、転写不良が生じることなく
高品質な転写画像が得られる。

【００１８】つぎに、転写部の抵抗と電流リーク経路の
抵抗との関係の最適化に関する作用を説明する。

【００１９】まず、図１に示す装置において、１次転写
部以外に中間転写体を接地するための接地部材Ｓがある
とき（例えば、図１の駆動ローラ１１５）、電流経路と
して画像部（方向）のほかに、中間転写体表面を伝わっ
て接地部材へと流れる電流経路ができる。この電流経路
の系の抵抗ＲＳ（Ω）は（以下、抵抗ＲＳのことをリー
ク経路部の抵抗とよぶ）、１次転写ローラの抵抗Ｒ
_r1（Ω）と中間転写体表面方向の抵抗Ｒ_S1（Ω）からな
る。中間転写体表面方向の抵抗Ｒ_S1（Ω）は、式９：Ｒ
_S1＝Ｒ_S ・Ｌ・ｍと表せられ、Ｒ_S は中間転写体の表面
抵抗（Ω／ｃｍ² ）、Ｌは図１３に示すように、中間転
写体１０６と１次転写ローラ１０７によって形成される
転写ニップの長手方向の長さ（ｃｍ）、ｍは図１３に示
すように、１次転写部での転写ニップ（１次転写位置）
から接地部材（図１３においては駆動ローラ１１５が接
地部材）が中間転写体表面と接する位置までの距離（ｃ
ｍ）である。

【００２０】なお、１次転写ローラの抵抗Ｒ_r1について
は、式１に示すパラメータの値によって決まることは先
に述べたので省略する。また、転写部（画像部）の抵抗
に関しては、先の説明で述べたとおりであるが、Ｒ₁₀₀
と区別するため、ここでは転写部（画像部）の抵抗をＲ
_i （Ω）とよぶこととする。

【００２１】図４は、１次転写部における、画像部とリ
ーク経路部とを等価回路により表したものである。画像
部の抵抗Ｒ_i に対しリーク経路部の抵抗ＲＳが小さいほ
ど、電源から供給される転写電流Ｉ_t はリーク経路部へ
より多くリークし、このとき画像部に印加される電圧
が、最適電圧を下回ると転写不良が生じてしまう。よっ
て、画像部の抵抗Ｒ_i とリーク経路部の抵抗ＲＳとの関
係を最適化する必要があった。

【００２２】つぎに、画像部の抵抗Ｒ_i とリーク経路部
の抵抗ＲＳとの関係を最適化する方法について述べる。
画像部の抵抗Ｒ_i が最大となるフルカラー画像に必要な
全色を色重ねするときの最終色転写時が、リーク経路部
への電流リークに対し最も厳しい条件であるから、先の
最終色転写時において電源から転写電流Ｉ_t が印加され
たとき、最適電圧を得るようにすれば良好な転写ができ
ることになる。そのためには、式１〜式４、式９の右辺
のパラメータの値によって画像部の抵抗とリーク経路部
の抵抗を調整し、Ｒ_i とＲＳとの関係は最適化される。

【００２３】以上説明したように、１次転写部で１次転
写用電源から出力される電圧とそのとき中間転写体表面
を伝わって接地部材へと流れる電流の比ＲＳ（Ω）と、
１次転写用電源から出力される電圧とそのとき中間転写
体厚み方向（画像部）に流れる電流の比Ｒ_i （Ω）との
関係を最適化したことにより、中間転写体表面を伝わっ
て接地部材へと流れるリーク電流を最小限に抑えること
ができ、画像部に必要とする電圧を印加することができ
るから、転写不良が生じることなく高品質な転写画像が
得られる。なお、中間転写体厚み方向（画像部）に流れ
る電流は、例えば接地部材と接地間に電流計を直列に接
続して中間転写体表面を伝わって接地部材へと流れた電
流（リーク電流）を調べ、電源から供給される電流値か
らそのリーク電流を引いた分が、中間転写体厚み方向に
流れた電流（値）ということになる。なお、このとき接
地部材からは電流計への電流経路以外は無いようにして
測定する必要はある。

【００２４】つぎに、転写材が最大幅のときの抵抗と最
小幅のときの抵抗との関係の最適化を行う本発明の作用
について説明する。２次転写部では転写材が存在し、転
写材の幅は転写材の種類によって異なり、また低湿環境
下では転写材のインピーダンスがトナーより大きくなる
ため、転写性能に与える影響が大きく考慮する必要があ
った。以下、図を用いて作用を説明する。

【００２５】まず、図１の装置における２次転写部につ
いて図５を用いて簡単に説明する。図５は２次転写部に
おける転写ニップ全域が通紙部（画像部）である場合を
表した図である。図５に示すように、２次転写部におい
て、１次転写部で形成されたトナー１２１（トナー像）
があり、トナー１２１（トナー像）を担持した中間転写
体１０６があり、中間転写体１０６上のトナー１２１
（トナー像）が転写される転写材１１３があり、転写材
１１３に対し接触し転写ニップを形成する２次転写ロー
ラ１１６がある。

【００２６】つぎに、トナー、中間転写体、転写材、２
次転写ローラに関して、それらの抵抗値を決める各パラ
メータについて説明する。まず、２次転写ローラの抵抗
をＲ_r2（Ω）、中間転写体厚み方向の抵抗をＲ
_IM（Ω）、トナーのインピーダンスをＲ_T （Ω）、転写
材のインピーダンスをＲ_PV（Ω）、それぞれの抵抗値を
決めるパラメータである、２次転写ローラのシャフト外
周に形成される弾性部材の体積抵抗率をρ_r2（Ωｃ
ｍ）、シャフト外周に形成される弾性部材の肉厚をｄ_r2
（ｃｍ）、中間転写体の体積抵抗率をρ_IM（Ωｃｍ）、
厚みをｄ_IM（ｃｍ）、カラートナーの比誘電率をε_T 、
２次転写部のトナー層の厚みをｄ_T （ｃｍ）、転写材の
比誘電率をε_PV、厚みをｄ_PV（ｃｍ）、真空の誘電率を
ε₀ 、２次転写部での長手方向の転写ニップ長、最大幅
の転写材の幅、画像部の幅をＬ（ｃｍ）、移動方向の転
写ニップ幅をｎ（ｃｍ）、中間転写体の面移動速度をＶ
_p （ｃｍ／秒）とすると、Ｒ_IM、Ｒ_r2、Ｒ_PV、Ｒ_T はそ
れぞれ以下のようになる。

【００２７】式１０：Ｒ_IM＝ρ_IM・ｄ_IM／（Ｌ・ｎ） 式１１：Ｒ_r2＝ρ_r2・ｄ_r2／（Ｌ・ｎ） 式１２：Ｒ_PV＝ｄ_PV／（ε₀ ・ε_PV・Ｌ・Ｖ_P ） 式１３：Ｒ_T ＝ｄ_T ／（ε₀ ・ε_T ・Ｌ・Ｖ_P ） つぎに、最大幅の転写材（転写ニップ全域が通紙部）の
場合を等価回路を用いて説明する。図７は、最大幅の転
写材のときの転写部を等価回路により表した図である。
最大幅の転写材のときは非通紙部の幅が非常に狭いの
で、図７のように画像部だけと考えることができ、電源
から転写電流Ｉ_t が印加されると、そのほとんどが通紙
部（画像部）へと流れる（図７においてＩ_t ＝Ｉa ）。
このときの電圧と電流（転写電流）の比が本発明でいう
ところのＲ_long（以下、Ｒ_longとよぶ）であり、 式１４：Ｒ_long＝｛Ｒ_IM＋Ｒ_r2＋Ｒ_PV＋Ｒ_T ｝ と表せられる。また、Ｒ_longの値は、式１０〜式１３の
右辺のパラメータの値によって変わる。なお、最大幅の
転写材の場合に良好な転写を行うためには、１次転写部
のときと同様に高い転写効率が得られる最適な転写電圧
（範囲）というものがあり、この時流れる電流値が最適
な転写電流（範囲）ということになる。最適な転写電圧
とはトナー層に最適な電圧が印加される電圧であり、式
１４の右辺、具体的には式１０〜式１３の右辺のパラメ
ータの値によって通紙部（画像部）の抵抗が変わると、
トナー層に最適な電圧を印加するために必要な転写電圧
（範囲）が変わることとなる。

【００２８】以上、２次転写部において転写材が最大幅
のときについて述べてきたが、最小幅の転写材のときに
はかなりの幅の非通紙部（図５において、転写材、トナ
ーがない状態）が存在し、最大幅の転写材の時のように
非画像部に流れる電流を無視することはできない。以
下、最小幅の転写材のときについて等価回路を用いて説
明する。図８は、最小幅の転写材のときの転写部を等価
回路により表した図であり、通紙部（画像部）と非通紙
部が混在状態にある。ここで、図１４に示すように、最
小幅の転写材のときの転写部は、中間転写体１０６とト
ナー１２１と転写材１１３と２次転写ローラ１１６とが
あり、最小幅の転写材の幅、画像部の幅をＳ（ｃｍ）、
２次転写部での長手方向の転写ニップ長をＬ（ｃｍ）、
非通紙部の幅をＬ−Ｓ（ｃｍ）としたとき、図８におけ
る通紙部（画像部）の抵抗は｛（Ｒ _r2＋Ｒ_IM）Ｌ／Ｓ＋
（Ｒ_PV’＋Ｒ_T ’）｝、非通紙部の抵抗は（Ｒ_r2＋
Ｒ_IM）・Ｌ／（Ｌ−Ｓ）である。また、式１２、式１３
のＲ_PV、Ｒ_T を用いると、通紙部（画像部）の抵抗は、
｛（Ｒ_r2＋Ｒ_IM）＋（Ｒ_PV＋Ｒ_T ）｝・（Ｌ／Ｓ）と表
せられる。

【００２９】よって、図８における上記に示すような通
紙部（画像部）と非画像部の抵抗を、転写ニップ全域で
みた抵抗が最小幅の転写材のときの転写部の抵抗であ
り、電源から転写電流Ｉ_t を印加したとき発生する電圧
と電流（転写電流）の比が、本発明でいうところのＲ
_short である。

【００３０】以下、最小幅の転写材のときの転写につい
て定性的な説明をする。最大幅の転写材のときに対し
て、転写材幅（画像幅）が小さくなると非通紙幅が大き
くなるから、このとき面積の変化にともない、非通紙部
の抵抗はより小さく、通紙部（画像部）の抵抗はより大
きくなる。よって、図８の通紙部（画像部）に流れる電
流Ｉa はより小さく、非通紙部に流れる電流Ｉb はより
大きくなる。このとき、Ｒ_short の値が小さすぎると、
最適な転写電圧を発生するのに必要な電流がＩ_t（ただ
し、Ｉa ＋Ｉb ＝Ｉ_t ）以上となってしまい、電源から
転写電流Ｉ_t が印加されたとき転写不良が生じてしま
う。よって、最小幅の転写材のときに良好な転写を行う
には、最小幅の転写材で転写したときの電圧と電流の比
Ｒ_short と最大幅の転写材で転写したときの電圧と電流
の比Ｒ_longとの関係を最適化する必要があった。

【００３１】つぎに、Ｒ_short とＲ_longとの関係を最適
化する方法について説明する。図６は、最大幅の転写材
のときと、最小幅の転写材のときの電圧−電流特性（以
下、Ｖ−Ｉ特性という）を表したものである。図６に示
す、最大幅の転写材で転写したとき転写電圧Ｖ２以上
（転写電流Ｉ１’以上）で良好な転写ができるとき、最
小幅の転写材の場合には電源から転写電流Ｉ_t が印加さ
れたとき転写電圧Ｖ２以上発生するように（図６におけ
る最小幅の転写材のときのＶ−Ｉ特性）すれば良い。そ
のためには、式１０〜式１３の右辺のパラメータの値に
よって、Ｒ_shortとＲ_longとを調整し、Ｒ_short とＲ
_longとの関係は最適化される。

【００３２】以上説明したように、本発明によれば、２
次転写部で最大幅の転写材で転写したときに２次転写用
電源から出力される電圧と電流の比Ｒ_long（Ω）と、最
小幅の転写材で転写したときに２次転写用電源から出力
される電圧と電流の比Ｒ_{shor t} （Ω）との関係を最適化
したことにより、非通紙部へ流れる電流を転写不良が生
じない範囲に抑え、通紙部（画像部）に最適な電圧が印
加されるようにしたので、最大幅の転写材のときのみな
らず、最小幅の転写材のときにおいても、転写不良が生
じることなく高品質な転写画像が得られる。

【００３３】また、定電流制御による転写を行うことに
よって、環境などによる転写材の抵抗変動やトナー層厚
などによるトナーの抵抗変動、等により転写部の抵抗が
変動した場合にも、必要とする最適な電圧を印加するこ
とができるので、転写不良を生じることなく高品質な転
写画像を得ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は本発明のカラー画像形成装
置の断面概観図である。

【００３５】まず、装置の動作を説明する。帯電ローラ
１０２は感光体１０１を均一にある電位（例えば−７０
０Ｖ）に帯電する。レーザー走査光学系である露光手段
１０３によって形成された６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅ
ｒ ｉｎｃｈ）の解像度のレーザービームは折り返しミ
ラー１０４により感光体１０１上に導かれ静電潜像（例
えば−１００Ｖ）が形成される。次に図中矢印方向に接
離可能な一成分接触方式の現像器１０５の内、イエロー
現像器１０５Ｙを接触させ他の現像器は離間させるとと
もに不図示の電源の電界の作用によって負帯電性イエロ
ートナーが反転現像され感光体上１０１において顕像化
される。顕像化されたイエロートナーは、ＥＴＦＥ（エ
チレンテトラフルオロエチレン共重合体）にカーボンを
分散し適当な抵抗に調整された中間転写体１０６と１次
転写ローラ１０７とで形成されるニップ部へと移動し、
定電流制御可能な１次転写用電源１０８によりトナーと
逆極性のバイアスが印加されその電界の作用で中間転写
体１０６上に転写される。感光体１０１上の転写残りト
ナーは、ブレードを接触させてクリーニングする感光体
クリーナー１０９で回収され、続いて感光体電位は除電
ランプ１１０によりリセットされる。

【００３６】同様の動作を中間転写体１０６の位置と露
光手段１０３の発光タイミングの同期を取りマゼンタ現
像器１０５Ｍ、シアン現像器１０５Ｃ、ブラック現像器
１０５Ｋについても繰り返すことにより、中間転写体１
０６上に各色のトナーが重ねられフルカラー画像が形成
される。この間、２次転写ローラ１１６、および中間転
写体クリーナ１１９は離間状態とする。一方、転写材１
１３は給紙カセット１１２から給紙手段１１１によりレ
ジストローラ対１１４まで搬送されたのち、中間転写体
１０６上のフルカラー画像と同期をとって駆動ローラ１
１５と図中矢印方向に接離可能な２次転写ローラ１１６
にて形成される２次転写部に搬送される。２次転写部で
は転写材１１３と同期して２次転写ローラ１１６が中間
転写体１０６に接触してニップ部を形成するとともに、
２次転写用電源１１７により定電流制御されその電界の
作用で転写材１１３上にフルカラートナー像が形成され
る。また、この時中間転写体クリーナー１１９は中間転
写体１０６に接触する。その後、転写材１１３は定着手
段１２０によって定着され装置外へ排出される。２次転
写後の転写残りトナーは図中矢印方向に動くテンション
ローラ１１８を通過後、中間転写体クリーナー１１９に
て回収される。以下、本発明について実験例を用いてさ
らに詳細な説明をする。

【００３７】（実験例１）本実験例は、画像部の抵抗と
非画像部の抵抗との関係を最適化した発明に対応するも
のである。

【００３８】図１に示す装置を用い、１次転写部におい
て印字を行った。具体的には、感光体１０１の面移動速
度Ｖ_p が１３ｃｍ／秒、１次転写ローラ１０７のシャフ
ト外周に形成される弾性部材の体積抵抗率ρ_r1が１．５
×１０⁷ Ωｃｍ、シャフト外周に形成される弾性部材の
肉厚ｄ_r1が０．５ｃｍ、中間転写体１０６の体積抵抗率
ρ_IMが１×１０¹⁰Ωｃｍ、厚みｄ_IMが０．０１５ｃｍ、
カラートナーの比誘電率ε_T が３、１次転写部のトナー
層の厚みｄ_T （４色色重ね時）が０．００６ｃｍ、感光
体の感光層の比誘電率ε_PCが３．２、感光層の膜厚ｄ_PC
が０．００２ｃｍ、真空の誘電率をε₀ 、１次転写部で
の長手方向の転写ニップ長Ｌが３０ｃｍ、移動方向の転
写ニップ幅ｎが０．５ｃｍで、Ｒ_r1＝５×１０⁵ Ω、Ｒ
_IM＝１×１０⁷ Ω、Ｒ_PC＝２×１０⁷ Ω、Ｒ_T ＝６×１
０⁷ Ωで、Ｒ₁₀₀ ＝９×１０ ⁷ Ω、Ｒ₀ ＝３×１０⁷ Ω
である。

【００３９】上記の装置構成において、１次転写部にお
ける転写効率と転写電流の関係を表した図９におけるＩ
１＝５μＡ、Ｉ２＝１５μＡ、１次転写用電源１０８か
ら供給される転写電流１５μＡである。このとき、Ｒ
₁₀₀ とＲ₀ の関係を最適化するうえで、最適電圧に関し
て以下のような考慮を必要とする。図１０は、１色目か
ら４色目までベタ画像を転写したときのＶ−Ｉ特性を表
した図である。色重ねするごとにＶ−Ｉ特性の傾きが立
っているが、これは作用で述べた式３におけるトナー層
の厚みｄ_t が色重ねするごとに厚くなることにより、ト
ナーのインピーダンスＲ_T が大きくなるためである。こ
のとき、画像部の抵抗は４色目転写時が最大であり、最
適電圧も最大となる。

【００４０】よって、４色目転写時（最終色転写時）に
おける最適電圧にもとづいて、本実験例ではＲ₁₀₀ とＲ
₀ の関係を最適化した。以上のことを踏まえたうえで、
転写電流５μＡ（図９のＩ１）における最適電圧を得る
には、電源から供給される転写電流１５μＡより、Ｒ
₁₀₀ とＲ₀ の関係は、Ｒ₁₀₀ ＝３・Ｒ₀ が最低必要な条
件であり、Ｒ₁₀₀ ≦３・Ｒ₀ なる関係を満たすことによ
り良好な転写が行えることになる。

【００４１】ところで、本実験例においてＲ₁₀₀ ＝３・
Ｒ₀ だから、Ｒ₁₀₀ ≦３・Ｒ₀ なる関係を満たしてい
る。この条件により印字した結果、ベタ画像はもちろ
ん、低印字率画像の場合にも転写効率９０％以上が得ら
れた。なお、Ｒ_T と（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）に関して、Ｒ
₁₀₀ ≦３・Ｒ₀ なる関係を満たすとき、Ｒ_T ≦２・（Ｒ
_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）の関係がある。

【００４２】（実験例２）本実験例は、画像部の抵抗と
非画像部の抵抗との関係を最適化した発明に対応するま
た別のものである。

【００４３】図１に示す装置を用い、１次転写部におい
て印字を行った。具体的には、実験例１に対して中間転
写体１０６の体積抵抗率ρ_IMを１×１０¹⁰Ωｃｍから５
×１０¹¹Ωｃｍに変更し、それ以外は実験例１と同条件
により行った。このとき、Ｒ _r1＝５×１０⁵ Ω、Ｒ_IM＝
５×１０⁸ Ω、Ｒ_PC＝２×１０⁷ Ω、Ｒ_T ＝６×１０ ⁷
Ωで、Ｒ₁₀₀ ＝５．８×１０⁸ Ω、Ｒ₀ ＝５．２×１０
⁸ Ωである。よって、本実験例においてＲ₁₀₀ ＝１．１
・Ｒ₀ だから、Ｒ₁₀₀ ≦３・Ｒ₀ なる関係を満たしてい
る。また、Ｒ_T ≦２・（Ｒ_r1＋Ｒ_IM＋Ｒ_PC）の関係も満
たしている。この条件により印字した結果、ベタ画像は
もちろん、低印字率画像の場合にも転写効率９０％以上
が得られた。

【００４４】（実験例３）本実験例は、転写部の抵抗と
電流リーク経路の抵抗との関係を最適化した発明に対応
するものである。

【００４５】図１に示す装置を用い、１次転写部におい
て印字を行った。具体的には、実験例１に対して、感光
体の面移動速度Ｖ_P を１３ｃｍ／秒から６．５ｃｍ／秒
に変更し、１次転写部における転写効率と転写電流の関
係を表した図９における電流Ｉ１＝２．５μＡ、Ｉ２＝
７．５μＡ、１次転写用電源１０８から供給される転写
電流７．５μＡであり、中間転写体表面の電位ムラを除
去するための接地部材として駆動ローラ１１５を接地さ
せ、中間転写体１０６の体積抵抗率ρ_IMを６．４×１０
¹¹Ωｃｍに変更して中間転写体１０６厚み方向の抵抗Ｒ
_IMを６．４×１０⁸ Ωとし、１次転写位置から接地部材
である駆動ローラ１５５までの距離ｍが１５ｃｍ、中間
転写体１０６表面方向の抵抗Ｒ_S1が１×１０⁹ Ωであ
る。

【００４６】なお、中間転写体１０６表面方向の抵抗Ｒ
_S1は、図１２に示すように測定される。具体的には、図
１の装置で用いた中間転写体１０６を装置から取り外し
て使用し、電極間距離が１５ｃｍ（１次転写位置から接
地部材である駆動ローラ１５５までの距離ｍ）になるよ
うにし、中間転写体表面片側に対し長手方向の転写ニッ
プ長Ｌと同じ幅３０ｃｍの電極１２３を固定し、本実験
例において中間転写体表面方向にリークした電流値
（３．３μＡ）を印加して測定した値である。このと
き、中間転写体１０６の表面抵抗Ｒh は、中間転写体１
０６表面方向の抵抗Ｒ _S1（１×１０⁹ Ω）と、長手方向
の転写ニップ長Ｌ（３０ｃｍ）、１次転写位置から接地
部材である駆動ローラ１５５までの距離ｍ（１５ｃｍ）
により換算すると、２．２×１０⁶ Ω／ｃｍ² であっ
た。上記以外は実験例１と同条件により行った。このと
き、Ｒ_r1＝５×１０⁵ Ω、Ｒ_IM＝６．４×１０⁸ Ω、Ｒ
_PC＝４×１０⁷ Ω、Ｒ_T ＝１．２×１０⁸ Ωで、Ｒ_i ＝
８×１０⁸ Ω、ＲＳ＝１×１０⁹ Ωである。ここで、電
源から供給される転写電流７．５μＡで最適電圧を得る
には画像部へは最低２．５μＡ流れる必要があるから
（リーク電流は５μＡ）、ＲＳ＝（１／２）・Ｒ_i が最
低必要な条件であり、ＲＳ≧（１／２）・Ｒ_i なる関係
を満たすことにより良好な転写が行えることになる。

【００４７】ところで、本実験例においてＲＳ＝１．２
５・Ｒ_i であり、ＲＳ≧（１／２）・Ｒ_i なる関係を満
たしている。この条件により印字した結果、電流リーク
を最小限に抑えたことにより転写効率９０％以上が得ら
れた。

【００４８】（実験例４）本実験例は、転写部の抵抗と
電流リーク経路の抵抗との関係を最適化した発明に対応
するまた別のものである。

【００４９】図１に示す装置を用い、１次転写部におい
て印字を行った。具体的には、実験例３に対して、１次
転写位置から接地部材である駆動ローラ１５５までの距
離ｍを１５ｃｍから６ｃｍに変更し、それ以外は実験例
３と同条件により行った。このとき、中間転写体１０６
表面方向の抵抗Ｒ_S1が４×１０⁸ Ωである。なお、中間
転写体１０６表面方向の抵抗Ｒ_S1は、図１２に示すよう
に測定される。具体的には、図１の装置で用いた中間転
写体１０６を装置から取り外して使用し、電極間距離が
６ｃｍ（１次転写位置から接地部材である駆動ローラ１
５５までの距離ｍ）になるようにし、中間転写体表面片
側に対し長手方向の転写ニップ長Ｌと同じ幅３０ｃｍの
電極１２３を固定し、本実験例において中間転写体表面
方向にリークした電流値（５μＡ）を印加して測定した
値である。

【００５０】このとき、中間転写体１０６の表面抵抗Ｒ
h は、中間転写体１０６表面方向の抵抗Ｒ_S1（４×１０
⁸ Ω）と、長手方向の転写ニップ長Ｌ（３０ｃｍ）、１
次転写位置から接地部材である駆動ローラ１５５までの
距離ｍ（６ｃｍ）により換算すると、２．２×１０⁶ Ω
／ｃｍ² であった。このとき、Ｒ_r1＝５×１０⁵ Ω、Ｒ
_IM＝６．４×１０⁸ Ω、Ｒ_PC＝４×１０⁷ Ω、Ｒ_T ＝
１．２×１０⁸ Ωで、Ｒ _i ＝８×１０⁸ Ω、ＲＳ＝４×
１０⁸ Ωである。

【００５１】よって、本実験例においてＲＳ＝（１／
２）・Ｒ_i であり、ＲＳ≧（１／２）・Ｒ_i なる関係を
満たしている。この条件により印字した結果、電流リー
クを最小限に抑えたことにより転写効率９０％以上が得
られた。

【００５２】（実験例５）本実験例は、本発明に対応す
るものである。

【００５３】実験例１で用いた図１に示す装置を用い、
２次転写部において印字を行った。実験例１と異なる点
は、中間転写体の電位ムラを除去するための接地部材と
して駆動ローラ１１５を接地させた点と、１次転写部で
はなく２次転写部で印字を行った点である。具体的な条
件は、２次転写部における転写効率と転写電流の関係を
表した図１１におけるＩ１’＝５μＡ、Ｉ２’＝１５μ
Ａ、２次転写用電源１１７から供給される転写電流１５
μＡであり、２次転写ローラ１１６のシャフト外周に形
成される弾性部材の体積抵抗率ρ_r2が１．７×１０⁹ Ω
ｃｍ、シャフト外周に形成される弾性部材の肉厚ｄ_r2が
０．５ｃｍ、中間転写体１０６の体積抵抗率ρ_IMが１×
１０¹⁰Ωｃｍ、厚みｄ_IMが０．０１５ｃｍ、カラートナ
ーの比誘電率ε_T が３、２次転写部のトナー層の厚みｄ
_T （４色色重ね時）が０．００６ｃｍ、転写材１１３の
比誘電率ε_PVが３、厚みｄ_PVが０．０１５ｃｍ、最小幅
の転写材の幅Ｓが１０ｃｍ、２次転写部での長手方向の
転写ニップ長Ｌが３０ｃｍ、移動方向の転写ニップ幅ｎ
が０．５ｃｍで、このときＲ_r2＝５．７×１０⁷ Ω、Ｒ
_IM＝１×１０⁷ Ω、Ｒ_PV＝１．４×１０⁸ Ω、Ｒ_T ＝６
×１０⁷ Ωで、Ｒ_{lo ng}＝２．７×１０⁸ Ω、Ｒ_short ＝
９×１０⁷ Ωである。

【００５４】ここで、転写電流５μＡ（図１１のＩ
１’）における最適電圧を得るには、電源から供給され
る転写電流１５μＡより、Ｒ_longとＲ_short の関係は、
Ｒ_long＝３・Ｒ_short が最低必要な条件であり、Ｒ_long
≦３・Ｒ_short なる関係を満たすことにより良好な転写
が行えることになる。ところで、本実験例においてＲ
_long＝３・Ｒ_short であり、本発明のＲ_long≦３・Ｒ
_short なる関係を満たしている。この条件により印字し
た結果、最大幅の転写材のときはもちろん、最小幅の転
写材の場合にも転写効率９０％以上が得られた。なお、
（Ｒ_T ＋Ｒ_PV）と（Ｒ_IM＋Ｒ_r2）に関して、Ｒ_long≦３
・Ｒ_short なる関係が満たすとき、（Ｒ_T ＋Ｒ_PV）≦３
・（Ｒ_IM＋Ｒ_r2）の関係がある。

【００５５】（実験例６）本実験例は、本発明に対応す
るまた別のものである。

【００５６】図１に示す装置を用い、２次転写部におい
て印字を行った。実験例５に対して、中間転写体１０６
の体積抵抗率ρ_IMを１×１０¹⁰Ωｃｍから５×１０¹¹Ω
ｃｍに変更し、それ以外は実験例５と同条件により行っ
た。このときＲ_r2＝５．７×１０⁷ Ω、Ｒ_IM＝５×１０
⁸ Ω、Ｒ_PV＝１．４×１０⁸ Ω、Ｒ_T ＝６×１０⁷ Ω
で、Ｒ_long＝７．６×１０⁸ Ω、Ｒ_short ＝６．２×１
０⁸ Ωである。よって、本実験例においてＲ_long＝１．
２・Ｒ_short であり、本発明のＲ_long≦３・Ｒ_{sh ort} な
る関係を満たしている。また、（Ｒ_T ＋Ｒ_PV）≦３・
（Ｒ_IM＋Ｒ_r2）なる関係も満たしている。この条件によ
り印字した結果、最大幅の転写材のときはもちろん、最
小幅の転写材の場合にも転写効率９０％以上が得られ
た。

【００５７】（比較例１）実験例１および実験例２の比
較例として、実験例１に対して、感光体１０１の面移動
速度Ｖ_P を１３ｃｍ／秒から６．５ｃｍ／秒に変更し、
図９における電流Ｉ１＝２．５μＡ、Ｉ２＝７．５μ
Ａ、１次転写用電源１０８から供給される転写電流７．
５μＡ、Ｒ_T ＝１．２×１０⁸ Ω、Ｒ_PC＝４×１０⁷ Ω
であり、それ以外は実験例１と同条件により実験を行っ
た。このとき、Ｒ₁₀₀ ＝１．７×１０⁸ Ω、Ｒ₀ ＝５×
１０⁷ Ωで、Ｒ₁₀₀ ＝３．４・Ｒ₀ となり、Ｒ_{10 0} ≦３
・Ｒ₀ なる関係を満たしていない。この条件で印字した
結果、転写不良が生じてしまった。よって、中間転写体
１０６の体積抵抗率が１×１０¹⁰Ωｃｍと中抵抗ではあ
り従来技術では問題のない値とされていたが、Ｒ₁₀₀ ≦
３・Ｒ₀ なる関係を満たさないと転写不良が生じてしま
うことが判明し、その効果が確認された。

【００５８】（比較例２）実験例３および実験例４の比
較例として、実験例３に対して、１次転写位置から接地
部材である駆動ローラ１５５までの距離ｍを１５ｃｍか
ら５ｃｍに変更し、それ以外は実験例３と同条件により
実験を行った。このとき、ＲＳ＝３．３×１０⁸ Ω、Ｒ
_i ＝８×１０⁸ ΩよりＲＳ＝０．４１・Ｒ_i であるか
ら、ＲＳ≧（１／２）・Ｒ_i なる関係は満たしていな
い。この条件で印字した結果、転写不良が生じてしまっ
た。よって、ＲＳ≧（１／２）・Ｒ_i なる関係を満たさ
ないと転写不良が生じてしまうことが判明し、その効果
が再確認された。

【００５９】（比較例３）実験例５および実験例６の比
較例として、実験例５に対して、２次転写ローラ１１６
のシャフト外周に形成される弾性部材の体積抵抗率ρ_r2
を１．７×１０⁹ Ωｃｍから１．２×１０⁹ Ωｃｍに変
更し、それ以外は実験例５と同条件により実験を行っ
た。このときＲ_r2＝４×１０⁷ Ω、Ｒ_IM＝１×１０
⁷ Ω、Ｒ_PV＝１．４×１０⁸ Ω、Ｒ_T ＝６×１０⁷ Ωで
ある。このとき、Ｒ_long＝２．５×１０⁸ Ω、Ｒ_short
＝６．８×１０⁷ Ω、Ｒ_long＝３．７・Ｒ_short である
から、本発明のＲ_long≦３・Ｒ_short なる関係を満たし
ていない。また、（Ｒ _T ＋Ｒ_PV）＝４・（Ｒ_IM＋Ｒ_r2）
であるから、（Ｒ_T ＋Ｒ_PV）≦３・（Ｒ_IM＋Ｒ _r2）の関
係も満たされていない。この条件により印字した結果、
転写不良が生じてしまった。よって、本発明のＲ_long≦
３・Ｒ_short の関係を満たさないと転写不良が生じるこ
とが判明し、本発明の効果が再確認された。

【００６０】以上、本発明について述べてきたが、本発
明を適用することにより、中間転写体表面方向への電流
のリークを最小限に抑えるとともに、印字率や転写材幅
によらず転写効率９０％以上が得られ、高品質な転写画
像が得られた。

【００６１】尚、本発明に用いる中間転写体１０６とし
ては、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート
等の基材にカーボン等の導電材を分散もしくは塗布する
ことにより表面抵抗を中抵抗化（１０⁵ 〜１０¹¹Ω）し
たフィルム材を、本発明を適用したうえで用いることが
できる。中間転写体１０６の周長は、装置が対応する最
大転写材長さより長いことは勿論であり、感光体１０１
の周長の整数倍であることが好ましい。

【００６２】以上、実施例を用いて本発明を説明したが
発明の主旨は、１次転写部あるいは２次転写部におい
て、ベタ画像もしくは印字率の低い画像もしくは最小幅
の転写材によって印字するときに、１次転写用電源（２
次転写用電源）から出力される電圧と各部へ流れる電流
の比との関係を最適化することにより、電流のリークを
最小限に抑え、印字率や転写材の幅によらず良好な転写
が行えるようにしたことであり、実施形態はこれら実施
例に限られるものではない。

【００６３】

【発明の効果】以上述べてきた本発明は以下の効果を有
する。

【００６４】本発明によれば、最大幅の転写材で転写し
たときに転写用電源から出力される電圧と電流の比をＲ
_long（Ω）と、最小幅の転写材で転写したときに転写用
電源から出力される電圧と電流の比をＲ_short （Ω）と
の関係を最適化したことにより、転写材の幅によらず転
写不良が生じることなく高品質な転写画像が出力できる
カラー画像形成装置を提供できる。

【００６５】また、定電流制御による転写を行うことに
よって、環境などによる転写材の抵抗変動やトナー層厚
などによるトナーの抵抗変動、等によって転写部の抵抗
が変動した場合にも、必要とする最適な電圧を印加する
ことができるので、転写不良を生じることなく高品位な
転写画像を出力できるカラー画像形成装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像形成装置の断面概観図。

【図２】１次転写部の構成を説明するための図。

【図３】１次転写部における、画像部と非画像部とを等
価回路により表した図。

【図４】１次転写部における、画像部とリーク経路部と
を等価回路により表した図。

【図５】２次転写部の構成を説明するための図。

【図６】２次転写部における、転写材幅が最大のときと
最小のときの電圧−電流特性を表した図。

【図７】２次転写部における、最大幅の転写材のときの
転写部を等価回路により表した図。

【図８】２次転写部における、最小幅の転写材のときの
転写部を等価回路により表したを表した図。

【図９】１次転写部における、ベタ画像を転写したとき
の転写効率と転写電流の関係を表した図。

【図１０】１次転写部における、１色目から４色目まで
のベタ画像転写時の電圧−電流特性を表した図。

【図１１】２次転写部における、ベタ画像を転写したと
きの転写効率と転写電流の関係を表した図。

【図１２】中間転写体表面方向の抵抗Ｒ_S1の測定方法を
表した図。

【図１３】１次転写部における、転写ニップから接地部
材との距離ｍと転写ニップ長手方向の長さＬとを表した
図。

【図１４】２次転写部において最小幅の転写材のとき
の、転写ニップ長手方向の長さＬと、転写材の幅（画像
幅）Ｓと、非通紙幅Ｌ−Ｓとを表した図。

【符号の説明】

１０１…感光体、１０２…帯電ローラ、１０３…露光手
段、１０４…折り返しミラー、１０５Ｙ…イエロー現像
器、１０５Ｍ…マゼンタ現像器、１０５Ｃ…シアン現像
器、１０５Ｋ…ブラック現像器、１０６…中間転写体、
１０７…１次転写ローラ、１０８…１次転写用電源、１
０９…感光体クリーナー、１１０…除電ランプ、１１１
…給紙手段、１１２…給紙カセット、１１３…転写材、
１１４…レジストローラ対、１１５…駆動ローラ、１１
６…２次転写ローラ、１１７…２次転写用電源、１１８
…テンションローラ、１１９…中間転写体クリーナー、
１２０…定着手段、１２１…トナー、１２３…電極

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H200 FA05 FA18 GA03 GA23 GA34 GA47 GA50 GA66 GB22 GB44 HA02 HA28 HB12 HB22 JA02 JA25 JA26 JA28 JA29 JC03 JC15 JC16 JC18 JC19 MA02 MA14 MA20 MB02 MB05 MB06 MB10 NA02 NA08 NA09 NA16 PA06 2H300 EA10 EB02 EB08 EB12 EC05 EC09 EF03 EF08 EF17 EG13 EH16 EJ09 EJ12 EJ47 EK03 GG02 GG11 GG48 KK03 KK05 MM23 MM25 PP02 PP08 PP15 QQ37

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に顕像化されたカラートナー像
   を順次中間転写体上に転写し、該中間転写体上に色重ね
   されたカラートナー像を転写材に一括転写するカラー画
   像形成装置において、最大幅の転写材で転写したときに
   転写用電源から出力される電圧と電流の比をＲ
   _long（Ω）、最小幅の転写材で転写したときに前記転写
   用電源から出力される電圧と電流の比をＲ_short （Ω）
   としたとき、Ｒ_long≦３・Ｒ_short としたことを特徴と
   するカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記転写用電源が定電流電源であること
   を特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。