JP2004109743A

JP2004109743A - 中間転写体

Info

Publication number: JP2004109743A
Application number: JP2002274573A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Kadonaga; 門永　雅史
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】本発明の課題は、中間転写体上の飛散トナーを効果的に除去し、特に中間転写ベルトとローラとの接触位置における飛散トナーを除去し、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材へのトナー汚れを防止することである。
【解決手段】感光体９上に形成したトナー像が転写される中間転写ベルト１９と、中間転写ベルト１９を保持するローラ２０ｃとを備えた中間転写体であって、中間転写ベルト１９がローラ２０ｃに接触する位置におけるベルトの表面近傍にはトナーの飛散を抑制するトナー飛散防止部材４５、４７を設けるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは中間転写体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーの画像形成装置としては、像担持体上に形成したトナー像を中間転写媒体に一次転写した後に、最終的な転写媒体を搬送するための搬送ベルトと中間転写媒体とが圧接する二次転写ニップ部において、中間転写体から転写紙に二次転写して画像を形成する構成のものが一般的に知られている。上記の構成の場合には中間転写媒体上にトナー像を重ねるため、中間転写ベルト上からトナーが飛散するという問題があった。特に、中間転写ベルトとローラとの接触位置で発生する飛散トナーにより装置内に飛散トナーが漂うことになり、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材への汚れの原因となっていた。
【０００３】
飛散トナーを防止する方法としては、例えば回転移動する表面にトナー像が形成される像担持体表面に接触可能なヤング率が３００００ｋｇ／ｃｍ^２以上で表面抵抗率が１０^１０〜１０^１４Ω／□の表面層Ｂａと、表面層の裏面側に形成された弾性層を有し、一次転写されたトナー像を転写材に二次転写している（特許文献１参照）。
【０００４】
また、トナーなどの被担持物を担持させるための転移工程時に中間転写ベルトを一定速度で駆動する工程を有し、前記工程以外のときに、中間転写ベルトをフロート状態、すなわち帯電電位を維持することによって転写材と中間転写ベルトの静電的付着力を維持させている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特願平１０−１７５０９８号公報
【特許文献２】
特願平４−１００７７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１及び２に記載された従来技術は、いずれも中間転写ベルト上で画像部から非画像部へトナーが飛散し、画像劣化となるもので、いわゆるトナーチリに対する対策である。従って、転写ベルトとローラとの接触位置で発生する飛散トナーとは発生原因や発生場所が異なり、上述した従来技術を用いても、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材への汚れは解決されなかった。
【０００７】
本発明は、中間転写体上の飛散トナーを効果的に除去し、特に中間転写ベルトとローラとの接触位置における飛散トナーを除去し、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材へのトナー汚れを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、潜像担持体上に形成したトナー像が転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトを保持するローラとを備えた中間転写体であって、
中間転写ベルトがローラに接触する位置におけるベルトの表面近傍にはトナーの飛散を抑制するトナー飛散防止部材を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、潜像担持体上に形成されたトナー像は、潜像担持体上から中間転写ベルト上に転写され、さらに中間転写ベルト上から、転写材に転写される。中間転写ベルト上ではトナー層が中間転写ベルト上を移動する。中間転写ベルトとローラとの接触位置では、ベルトの表面から離れる方向に働く電界が形成される。トナー層が接触位置に来たとき、この電界の力を受けて、トナー層の一部が剥がれて飛散トナーとなって装置内に放出される。
【００１０】
本発明では、中間転写ベルトがローラに接触する位置であり且つベルトの表面近傍にはトナーの飛散を抑制するトナー飛散防止部材を設けたので、ローラの周辺でのトナーの飛散を抑えることができ、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材へのトナー汚れを防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、トナー飛散防止部材は電極を備えており、電極に印加する電圧はトナー飛散防止部材と中間転写ベルトとの間の最短距離、トナー層の表面電位、トナー層厚及びトナー帯電量に応じて制御されることを特徴とする。
【００１２】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナー飛散防止部材に印加する電圧は中間転写ベルトまでの最短距離ｈや、ベルト上のトナーの帯電量等に応じて制御できるので、種々の条件に応じて最適な電圧を印加してトナーの飛散を効果的に抑えることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、トナー飛散防止部材と中間転写ベルトとの間の最短距離ｈは５００μｍ以下であり、電極に印加する電圧をＶｃ、トナー層のローラ上での表面電位をＶｔとしたとき、ＶｃとＶｔは同極であり且つ│Ｖｃ│≧│Ｖｔ│が成り立つことを特徴とする。
【００１４】
この請求項３に記載の発明では、請求項１または２記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナー飛散量は転写ベルト上に付着したトナーの帯電量等によって変動する。ここで、電極に印加する電圧をトナー層がローラ上に来た時の表面電位よりも絶対値で大きな値とすることで、トナーに働く電界強度を弱めることができ、中間転写ベルト上からトナー層が剥がれてトナー飛散が発生することを防止できる。
【００１５】
また、最短距離ｈを５００μｍ以下とするのは、ｈ＝５００μｍ以上では、電極電位の値がどの値であっても電界強度は５×１０^６Ｖ／ｍで一定となり、飛散防止部材の効果が小さいからである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、中間転写ベルトがローラに接触する位置であって且つ中間転写ベルトに対向した位置には中間転写ベルト上の表面電位を測定する電位測定手段が設けられ、この測定手段の測定結果にもとづいて、トナー飛散防止部材に印加する電圧を制御することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、中間転写ベルト上の表面電位を測定する測定手段を備えたので、表面電位の正確な値を得ることでベルト上のトナー帯電量が変動しても、常に必要な電圧が印加でき、確実にトナー飛散を抑えることができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、中間転写ベルトを保持するローラは互いに隣り合う第１ローラと第２ローラとを備え、中間転写ベルトと第１ローラとの接点を第１接点、中間転写ベルトと第２ローラとの接点を第２接点、両接点間にあるベルト上の任意の点を基準点とし、基準点での表面電位を測定する基準点測定手段を備え、第１接点と基準点との距離をｍ、両接点間の距離をＬ、第１接点の電位をＶａ、第２接点の電位をＶｂ、基準点にトナー層が来たときのトナー層表面電位をＶｆとしたとき、飛散防止部材に印加する電圧をＶｃとしたとき、下記式（１）が成り立つことを特徴とする請求項１乃至３記載の中間転写体。
【００１９】
【数２】
Ｖｃ＝α×｛Ｖｆ−［（Ｖｂ−Ｖａ）×ｍ／Ｌ］｝・・・・（１）
α≧３
この請求項５に記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナー層が形成されていない非画像部が最初にベルトとローラとの接触位置に来た場合、この非画像部の表面電位を測定手段が検知して電圧を印加するが、非画像部の表面電位は低いためにトナー飛散防止部材に印加する電圧は低くなる。このため、トナー層が形成されている画像部が接触位置まで来た場合、画像部におけるトナー層の電界強度を弱めることができなかった。
【００２０】
本発明では、測定手段を第１ローラとの第２ローラとの間に設けたので、予め画像部のトナー層の表面電位を測定することができ、最初の画像部が接触位置に来た場合でも飛散防止に充分な電位を設定することができる。
【００２１】
また、α≧３とすることで、実験の結果トナーの飛散がほとんど発生しなかった。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、トナー飛散防止部材は中間転写ベルトの幅よりも長く且つ中間転写ベルトの幅からはみ出して設けていることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、トナー飛散防止部材を中間転写ベルトの幅よりも長く且はみ出して設けているので、中間転写ベルトの表面に対して一様に電位を高めることができ、トナー飛散をさらに防ぐことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したカラー複写装置について説明する。図９は本実施形態に係るカラー複写装置の感光体及び中間転写ベルト回りの拡大図、図１０はカラー複写装置全体の概略構成図である。カラー画像読み取り装置（以下、「カラースキャナ」という。）１は、原稿３の画像を照明ランプ４で照射し、その反射光をミラー５等のミラー群及びレンズ６を介してカラーセンサ７に結像する。カラーセンサ７に結像した原稿３のカラー画像情報は、例えばブルー（以下「Ｂ」という。）、グリーン（以下「Ｇ」という。）、レッド（以下「Ｒ」という。）の色分解光毎に読み取られ、電気的な画像信号に変換される。本実施形態では、カラーセンサ７はＢ、Ｇ、Ｒの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成されており、３色同時読み取りを行っている。
【００２５】
このようにしてカラースキャナ１で得られたＢ、Ｇ、Ｒの色分解画像信号の強度レベルを基にして、画像処理部（図示なし）で色変換処理を行い、ブラック（以下「Ｂｋ」という。）、シアン（以下「Ｃ」という。）、マゼンタ（以下「Ｍ」という。）、イエロー（以下「Ｙ」という。）のカラー画像データを得る。
【００２６】
読み取られたカラー画像データを、カラー複写装置（以下、「カラープリンタ」という。）において、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色にて顕像化を行い、これらの顕像化されたトナー像を重ね合わせて４色フルカラー画像を得る。カラープリンタ２の書き込み光学ユニットは、カラースキャナからのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体としてのドラム状の感光体９に静電潜像を形成する。
【００２７】
上記書き込み光学ユニット８は、レーザ光源、発光駆動装置（図示なし）、ポリゴンミラー及びその回転駆動用モータ、ｆ−θレンズ、反射ミラー等で構成されている。感光体９は、矢印の如く反時計方向に回転し、その回りには、感光体クリーニングユニット（クリーニング前除電器を含む）１０、除電ランプ１１、帯電器１２、電位センサ１３、Ｂｋ現像器１４、Ｃ現像器１５、Ｍ現像器１６、Ｙ現像器１７、現像濃度パターン検出用の光学センサ１８、中間転写体としての中間転写ベルト１９などが配置されている。感光体９にトナー像を形成するトナー像形成手段は、上記光学ユニット８、帯電器１２、各現像器１４〜１７などにより構成されている。
【００２８】
各現像器は、静電潜像を現像するために所定極性に帯電されるトナーとキャリアとを含む現像剤の穂を感光体９の表面に接触させて回転する現像スリーブ１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａと、現像剤を汲み上げ及び撹拌するために回転する現像パドル１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、及び現像剤のトナー濃度センサ１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃなどで構成されている。なお、本実施形態では負極性に帯電されるトナーを用いている。カラー複写装置の待機状態では、上記４個の現像器の全てについて、現像スリーブ１４ａ〜１７ａ上の現像剤が穂切り（現像不作動）状態になっている。
【００２９】
以下、現像動作の順序（カラー画像形成順序）が、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの例でコピー動作の概略を説明する。ただし、画像形成順序はこれに限定されるものではない。コピー動作が開始されると、カラースキャナ１で所定のタイミングからＢｋ画像データの読み取りが開始される。同時に、図示しない感光体の駆動機構により、感光体９は反時計回りの向きに回転駆動されるとともに、感光体９は帯電器１２により負極性に一様帯電される。
【００３０】
そして、カラースキャナ１で読み取られたＢｋ画像データに基づき、光学ユニット８からのレーザ光による光書き込みが行われ、一様帯電された感光体９の表面電位を上記Ｂｋ画像データに応じて部分的に低下させ、これにより、感光体９上に静電潜像が形成される。以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像を「Ｂｋ潜像」という。また、Ｃ、Ｍ、Ｙの各画像データに基づいて形成された各静電潜像もこれに準じて、それぞれ「Ｃ潜像」、「Ｍ潜像」、「Ｙ潜像」ということにする。
【００３１】
上記Ｂｋ潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像器１４の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブ１４ａを回転開始して現像剤の穂立てを行い、Ｂｋ潜像を負極性に帯電されたＢｋトナーで現像する。以後、Ｂｋ潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかにＢｋ現像スリーブ１４ａ上の現像剤の穂切りを行い、現像不作動状態にする。これは、少なくとも、次のＣ画像データによるＣ潜像先端部が到達する前に完了させる。なお、穂切りは現像スリーブ１４ａの回転方向を現像動作中とは逆方向に切り換えることで行う。
【００３２】
感光体９に形成したＢｋトナー像は、感光体と等速駆動されている中間転写ベルト１９の表面に転写する（以下、感光体から中間転写ベルトへのトナー像転写を「ベルト転写」という）。このベルト転写は、感光体９と中間転写ベルト１９の接触状態において後述の転写バイアスローラ２０ａに所定のバイアス電圧を印加することで行う。
【００３３】
感光体９には、順次、Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのトナー像が形成され、形成された順に中間転写ベルト１９の同一の転写面に順次位置合わせして４色重ねのベルト転写画像形成される。こうして、フルカラーのトナー画像が形成された後、該フルカラーのトナー画像は転写材としての転写紙２４に一括転写される。この中間転写ベルト１９から転写紙２４への転写を「紙転写」という。
【００３４】
ところで、感光体９では、Ｂｋ工程の次にＣ工程に進むが、所定のタイミングからカラースキャナ１によるＣ画像データ読み取りが始まり、その画像データによるレーザ光書き込みで、Ｃ潜像形成を行う。Ｃ現像器１５はその現像位置に対して、先のＢｋ潜像後端部が通過した後で、かつＣ潜像の先端が到達する前に現像スリーブ１５ａを回転開始して、Ｃ潜像をＣトナーで現像する。
【００３５】
以後、Ｃ潜像領域の現像を続けるが、潜像後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器の場合と同様にＣ現像スリーブ１５ａ上の現像剤の穂切りを行い、現像不作動状態にする。これもやはり次のＭ潜像先端部が到達する前に完了させる。なお、Ｍ及びＹの各工程についても、それぞれの画像データ読み取り、潜像形成及び現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので、説明を省略する。
【００３６】
中間転写ベルト１９は、駆動ローラ２１、転写バイアスローラ２０ａ、入口ローラ２０ｂ、及び従動ローラ群に掛け回されている。また、中間転写ベルト１９は、転写バイアスローラ２０ａと入口ローラ２０ｂとの間で感光体９に圧接されており、この圧接部において適度のニップ圧力が加えられるように両ローラ２０ａ，２０ｂを配置している。駆動ローラ２１には、図示していない駆動モータが連結されており、この駆動モータを介して中間転写ベルト１９が回転駆動制御される。
【００３７】
また、上記転写バイアスローラ２０ａ、入口ローラ２０ｂ、転写バイアスローラ２０ａに所定の転写バイアス電圧（本実施形態では正極性の電圧）を印加するための転写バイアス電源４０などにより、中間転写ベルト１９に感光体９上のトナー像を順次重ね合わせて転写するための中間転写手段が構成されている。
【００３８】
次に、本発明の特徴である中間転写体について説明する。中間転写ベルト１９周辺では、多数の画像を形成した後に、図２に示すように、ハッチング部分５０、５１に多数のトナーが付着する現象が起こる。この付着したトナーは、作像順番で３色目以降のトナーが多く付着しており、例えばＢＹＣＭの順番であれば、ＣおよびＭのトナーが多く付着し、特にＭトナーの付着が多い。
【００３９】
特に、中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとが最初に接触する部分（Ｂ）で飛散トナーが発生する。同様に中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとが剥離する部分（Ｃ）でもトナー飛散が発生する。またトナー飛散は、通常の画像ではほとんど発生せず、万線処理を行った際にトナー付着量が多くなると発生することが判明した。万線で３色以上の重ね転写を行った場合であって、特にベルト上のトナーの付着量が１ｍｇ／ｃｍ^２以上で顕著に発生した。
【００４０】
図３は中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとが接触する部分周辺における電界シミュレーションの結果である。このシミュレーションは、トナー層の高さが３０μｍ、ｑ／ｍ＝−２０μＣ／ｇ、万線（２００線）処理時、ベルト抵抗１０^１２Ω・ｃｍとしたときの計算結果である。尚、ローラは接地状態、計算領域の左端のベルト電位を６０Ｖ、ベルト速度２００ｍｍ／ｓで左から右へ移動すると仮定して、電界計算を行っている。図中示す略半円状の複数のラインは電気力線を示しており、トナーはこの電気力線の方向に力を受ける。図のように中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとが接触する部分近傍で局所的なエッジ電界が形成され、トナーは上方に力を受けて移動し、慣性力によって飛翔すると考えられる。
【００４１】
図４は、中間転写ベルト１９の抵抗値を変えた場合におけるトナー層上部の電界強度とトナー飛散量の関係を示したグラフである。図中、横軸はベルト抵抗、縦軸は電界強度（黒丸で示す）及びトナー飛散量（三角で示す）である。尚、トナー飛散量は４００枚通紙したときの総量である。図に示すように、ベルト抵抗が高くなるほど、トナー層上部に働く電界強度が大きくなり、トナー飛散が起こりやすいことがわかる。また、ベルト抵抗が１０^１１Ωｃｍ以下では飛散が全く発生しないことが分かる。しかし、ベルト抵抗を低くすると、感光体からベルトへの転写時に画像劣化が発生することが知られており、１０^１２Ωｃｍ以下の抵抗を用いるのは好ましくない。従って、ベルト抵抗は低くせずにトナー層上部の電界強度（絶対値）を２．５×１０^６Ｖ／ｍ以下に制御することがトナー飛散防止に効果的であることが分かった。
【００４２】
この電極に印加する電圧の大きさと接触位置から電極までの高さｈを特定するため、図５に示すように、接触位置におけるベルトから高さｈのところに金属電極を配置し、高さｈと電極の電位Ｖｃを変えた場合の電界強度を計算した。ベルト抵抗を１０^１２Ω・ｃｍ、線速度を２００ｍｍ／ｓ、トナーは帯電量（ｑ／ｍ）＝−２０μＣ／ｇ、厚さ３０μｍの均一層とし、１インチあたり２００本の万線を想定している。電極がない場合には、トナー層の表面電位は−６１２Ｖであった。
【００４３】
図６は、電極位置（高さｈ）及び電位Ｖｃを変えたときのトナー層上部の電界強度を示すグラフである。ｈ＝５００μｍ以上では、電極の電位Ｖｃがどの値であっても電界強度は５×１０^６Ｖ／ｍで一定となり、電極配置の効果がないことがわかる。従って、電極は少なくともベルトから５００μｍ以内に配置する必要がある。また電極電位がー６１０Ｖ以下（負に大きい）ではトナーに働く電界強度が弱められ、トナー飛散が抑制されることがわかる。また、電界強度を２．５×１０^６Ｖ／ｍ以下とするには、電極電位Ｖｃ＝―１０００Ｖの場合では、ｈ＝１００μｍ以下、電極電位Ｖｃ＝―１５００Ｖではｈ＝３００μｍ以下にすればよいこととなる。
【００４４】
上記のシミュレーション結果より、ベルトから少なくとも５００μｍ以内の距離に電極を配置し、トナー層電位と同じ極性、且つ絶対値で大きな電位を電極に印加することで、トナー飛散を大幅に抑制させることができることがわかった。また、中間転写ベルト１９の表面に対して一様に電位を高めるため、電極幅はベルト幅よりも大きくするようにした。
【００４５】
次に、電極を備えたトナー飛散防止部材（以下、飛散防止部材）を中間転写体に用いる場合の実施例を示す。図１に示すように、中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとの接触する位置で且つ中間転写ベルト１９に対向した位置には中間転写ベルト１９上の表面電位を測定する電位測定手段としての表面電位計４９を設けている。表面電位計４９は中間転写ベルト１９から１ｍｍ離れた場所に配置し、ベルト上の表面電位を計測する。また飛散防止部材４５、４７はローラ２０ｃとベルトが接触、剥離する点Ｂ及びＣから３００μｍだけ離れた位置に設置する。また、電位は任意に制御可能である。
【００４６】
上記の構成に基づき、トナーの飛散状態について説明する。中間転写ベルト１９に転写される画像はもっとも飛散が多いとされる、４色重ねの２００線の万線ベタ画像とした。図７は４色の重ね画像を形成した際の、表面電位計の測定電位を示している。図に示すように、色を重ねるごとにトナー層表面の電位が上昇していることがわかる。また４００枚の出力を行ったのちに、電圧を印加しないときの飛散防止部材４５、４７に付着したトナー総量を測定したところ、表１の結果が得られた。表１に示すように４００枚通紙時には飛散防止部材４５、４７にトナーの付着が見られた。
【００４７】
【表１】
（表１）

【００４８】
（尚、電極Ｄは図中符号４５、電極Ｅは図中符号４７を示す。）
次に表２に示すような電位を飛散防止部材４５、４７であるアルミ板に印加しながら転写を行ったところ、表３の結果が得られた。１色目（１Ｃ）及び２１色目（２Ｃ）の転写時はトナー飛散がほとんど発生しないため、印加電圧は０Ｖとしている。また、３色目（３Ｃ）及び４色目（４Ｃ）の転写時には、それぞれ表に示すような電圧を印加した。その結果、４００枚通紙時において、トナー飛散量を測定した結果、飛散防止部材４５、４７に付着したトナーの量は表３のようになった。
【００４９】
【表２】
（表２）

【００５０】
【表３】
（表３）

【００５１】
実際には、トナーの付着量や帯電量は環境や経時の影響を大きく受けるため、常時、図７に示すような電位が得られるとは限らない。よって飛散防止部材４５、４７に印加する電位も、環境や経時によって制御する必要がある。フィードバック制御回路によってトナー層表面電位の３倍の値を、飛散防止部材４５、４７に印加するようにした。そして４００枚通紙時において、トナー飛散量を測定した。その結果を表４に示す。飛散防止部材４５、４７に電圧を印加しない場合（表１）に比べて飛散トナーは大幅に減少しているが、表３に示すほどの結果は得られなかった。飛散を可視化したところ、各色転写時の最初の画像部がローラ近傍に到達した時のみにトナー飛散が発生しており、それ以外ではトナー飛散は発生しなかった。これは、最初の搬送されてくる画像部は、トナー飛散の発生を抑える程度の電位が設定されておらず、飛散防止効果がないためである。
【００５２】
【表４】
（表４）

【００５３】
また、全ての画像が４色重ねの２００線の万線ベタ画像であれば、飛散量は少ないが、いろいろな画像パターンが混在する画像の場合には、飛散量が増加するといった問題があった。トナー飛散を可視化したところ、非画像部と画像部が混在している場合に、トナーが多数飛散することが分かった。
【００５４】
上記の問題を解決するため、画像部が中間転写ベルト１９とローラ２０ｃとの接触位置に来る前に、その画像に対しての最適制御電位を決定する必要がある。具体的には、図中左側の第１ローラ（転写バイアスローラ）２０ａと右側の第２ローラ２０ｃとの間に表面電位計４６を配置し、この出力Ｖｃをもとに前記の制御を行い、飛散防止部材４５、４７への印加電圧を決定する。この場合、例えば第２ローラ２０ｃが転写バイアスローラの場合には、測定される表面電位はバイアスの影響を受けることが予想される。ベルトが抵抗体の場合には、ベルト裏面電位はおおよその電位が予測可能であり、トナー層電位はこのベルト電位にトナー電荷による電位を加算した値となる。
【００５５】
さらに詳細に説明すれば、中間転写ベルト１９を保持する第１ローラ２０ａと第２ローラ２０ｃとの間にある、ベルト上の任意の点を基準点Ｆとし、中間転写ベルト１９と第１ローラ２０ａとの接点を第１接点Ｄ、中間転写ベルト１９と第２ローラ２０ｃとの接点を第２接点Ｂ、第１接点から基準点Ｆまでの距離をｍ、両ローラ間の距離をＬ、第２接点の電位をＶｂ、第１接点の電位をＶａ、基準点Ｆにトナー層が来たときのトナー層表面電位をＶｆとしたとき、ベルト裏面の電位は、下記式（２）で得られる。
【００５６】
【数３】
Ｖ＝（ＶｂーＶａ）×ｍ／Ｌ＋Ｖａ・・・（２）
【００５７】
一方、基準点Ｆ上のトナー層電位は表面電位計４６で測定することができ、測定値Ｖｆが得られる。従って、トナー層による中間転写ベルト１９上の表面電位の増加分ΔＶは、下記式（３）で得られる。
【００５８】
【数４】
ΔＶ＝Ｖｆ−〔（ＶｂーＶａ）×ｍ／Ｌ＋Ｖａ〕・・・（３）
【００５９】
従って、トナー層が中間転写ベルト１９と第２ローラ２０ｃとの接点である第２接点にきたときの表面電位は、下記式（４）となる。
【００６０】
【数５】
Ｖ＝ΔＶ＋Ｖａ＝Ｖｆ−〔（ＶｂーＶａ）×ｍ／Ｌ＋Ｖａ〕＋Ｖａ＝Ｖｆ−（ＶｂーＶａ）×ｍ／Ｌ・・・（４）
【００６１】
ここで、飛散防止部材４５、４７への印加電圧Ｖｃは、下記式（１）となる。
【００６２】
【数６】
Ｖｃ＝α×〔Ｖｆ−（ＶｂーＶａ）×ｍ／Ｌ〕・・・（１）
（αは補正パラメータ）
【００６３】
上記式αの値を変えたときの結果を表５に示す。表５に示すように、αの値が１又は２の場合にはトナー飛散は若干発生しているが、α＝３以上ではトナー飛散がほとんど発生しないことがわかる。このように、Ｆ点でのトナー層電位Ｖｆを測定し、飛散防止部材を制御することによって、効率よくトナー飛散を防止することができる。このとき制御パラメータαは３以上が望ましい。
【００６４】
【表５】
（表５）

【００６５】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。上述の実施形態では飛散防止部材４５、４７は第２ローラ２０ｃの近傍位置に設けるようにしたが、これに限定されず、他のローラの近傍位置、例えば駆動ローラ２１の近傍位置に設けても良い。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、中間転写ベルトがローラに接触する位置であり且つベルトの表面近傍にはトナーの飛散を抑制するトナー飛散防止部材を設けたので、ローラの周辺でのトナーの飛散を抑えることができ、機内汚れや紙汚れ、さらには他の部材への汚れを防止することができる。
【００６７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、トナー飛散防止部材に印加する電圧は中間転写ベルトまでの最短距離ｈや、ベルト上のトナーの帯電量等に応じて制御できるので、種々の条件に応じて最適な電圧を印加することで、トナーの飛散を効果的に抑えることができる。
【００６８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２記載の発明と同様の効果を奏するとともに、電極に印加する電圧をトナー層がローラ上に来た時の表面電位よりも絶対値で大きな値とすることで、トナーに働く電界強度を弱めることができ、中間転写ベルト上からトナー層が剥がれてトナー飛散が発生することを防止できる。
【００６９】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとともに、中間転写ベルト上の表面電位を測定する測定手段を備えたので、表面電位の正確な値を得ることでベルト上のトナー帯電量が変動しても、常に必要な電圧が印加でき、確実にトナー飛散をおさえることができる。
【００７０】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至３の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとともに、測定手段を第１ローラとの第２ローラとの間に設けたので、予め画像部のトナー層の表面電位を測定することができ、最初の画像部が接触位置に来た場合でも飛散防止に充分な電位を設定することができる。また、α≧３とすることで、実験の結果、トナーの飛散量がほとんど発生しなかった。
【００７１】
請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとともに、トナー飛散防止部材を中間転写ベルトの幅よりも長く且はみ出して設けているので、中間転写ベルトの表面に対して一様に電位を高めることができ、トナー飛散を効果的に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中間転写ベルト回りの拡大図である。
【図２】中間転写ベルト周辺におけるトナー飛散の様子を示した概略断面図である。
【図３】中間転写ベルト周辺におけるトナー飛散をシミュレーションした結果を示す模式図である。
【図４】中間転写ベルトの抵抗値を変えた場合のトナー層上部の電界強度とトナー飛散量の関係を示したグラフである。
【図５】図１に係る中間転写ベルトと電極との関係を示す概略図である。
【図６】電極位置及び電位を変えたときのトナー層上部の電界強度を示すグラフである。
【図７】４色の重ね画像を形成した際の、表面電位計の測定電位を示すグラフである
【図８】変形例に係る中間転写ベルト回りの拡大図である。
【図９】本実施形態に係るカラー複写装置の感光体及び中間転写ベルト回りの拡大図である。
【図１０】カラー複写装置全体の概略構成図である。
【符号の説明】
９　　　　　　感光体（潜像担持体）
１９　　　　　中間転写ベルト
２０ａ　　　　第１ローラ（ローラ）
２０ｃ　　　　第２ローラ（ローラ）
４５、４７　　トナー飛散防止部材
４６　　　　　基準点測定手段
４９　　　　　電位測定手段

Claims

潜像担持体上に形成したトナー像が転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトを保持するローラとを備えた中間転写体であって、
中間転写ベルトがローラに接触する位置におけるベルトの表面近傍にはトナーの飛散を抑制するトナー飛散防止部材を設けたことを特徴とする中間転写体。
トナー飛散防止部材は電極を備えており、電極に印加する電圧はトナー飛散防止部材と中間転写ベルトとの間の最短距離、トナー層の表面電位、トナー層厚及びトナー帯電量に応じて制御されることを特徴とする請求項１記載の中間転写体。
トナー飛散防止部材と中間転写ベルトとの間の最短距離ｈは５００μｍ以下であり、電極に印加する電圧をＶｃ、トナー層のローラ上での表面電位をＶｔとしたとき、ＶｃとＶｔは同極であり且つ│Ｖｃ│≧│Ｖｔ│が成り立つことを特徴とする請求項１又は２記載の中間転写体。
中間転写ベルトがローラに接触する位置であって且つ中間転写ベルトに対向した位置には中間転写ベルト上の表面電位を測定する電位測定手段が設けられ、この測定手段の測定結果にもとづいて、トナー飛散防止部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の中間転写体。
中間転写ベルトを保持するローラは互いに隣り合う第１ローラと第２ローラとを備え、中間転写ベルトと第１ローラとの接点を第１接点、中間転写ベルトと第２ローラとの接点を第２接点、両接点間にあるベルト上の任意の点を基準点とし、基準点での表面電位を測定する基準点測定手段を備え、第１接点と基準点との距離をｍ、両接点間の距離をＬ、第１接点の電位をＶａ、第２接点の電位をＶｂ、基準点にトナー層が来たときのトナー層表面電位をＶｆとしたとき、飛散防止部材に印加する電圧をＶｃとしたとき、下記式（１）が成り立つことを特徴とする請求項１乃至３記載の中間転写体。
トナー飛散防止部材は中間転写ベルトの幅よりも長く且つ中間転写ベルトの幅からはみ出して設けていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の中間転写体。