JP2005134735A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体を用いる画像形成方法（装置）において、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写する際に、転写ニップ幅を調節し、転写圧力がない状態での転写を行うことができるようにし、トナー像の忠実な転写と逆転写トナーの減少を実現する。
【解決手段】本発明は、像担持体４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）に形成されたトナー像を中間転写体１０に順次転写し、中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成方法（装置）において、中間転写体１０へのトナー像の転写時に、転写バイアスを印加するために中間転写体１０の裏面側に設けた転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）の左右に、転写時の像担持体と中間転写体が接触するニップ幅を調節するためのコロ９０を設置する。そしてコロ９０の直径は、転写ローラの直径と同一、あるいは転写ローラの直径より大きくすることにより、ニップ部での接触幅を出来るだけ小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いて多色またはフルカラー画像を形成する画像形成方法及び、その画像形成方法を用いた画像形成装置に関する。

感光体等の像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成されるカラー画像形成装置においては、従来、逆転写の問題がある。この逆転写現象とは、例えば複数の並設された画像形成部と一つの中間転写体を備えた所謂タンデム型の画像形成装置では、中間転写体の上流側の画像形成部で一次転写されたトナーの一部が、それより下流側の画像形成部の像担持体に戻ってしまうというものであり、混色や画像の乱れ、汚れ等の原因となる。このような逆転写は、下流側の画像形成部で転写バイアス電圧を印加し、像担持体上のトナー像を中間転写体へ移動させるときに発生し、特に像担持体の非画像部領域に逆転写が発生する。

逆転写が発生するメカニズムは次のように考えられている。像担持体表面は帯電手段により、トナーと同極性に帯電されている。一方中間転写体の表面電位はトナーと逆極性、あるいは０［Ｖ］となっている。この像担持体と中間転写体の表面との電位差が大きいと、特に像担持体の非画像部領域では更に大きく、一次転写部近傍で両者が接近したときに放電が発生し、このときに発生する電離イオンにより、中間転写体に担持されているトナーの一部の帯電極性が反転する。その結果、一次転写部分において極性が反転したトナーは、像担持体側へ向かう静電気力を受け、像担持体側へと移動して逆転写してしまう。

上記で示したような電気的な影響による原因と、さらに、トナーと像担持体間でのトナー付着力や、転写ローラによる中間転写体の像担持体への押し付けによる転写ニップ部におけるトナーと像担持体間でのトナー付着力の増加といった、非静電的付着力の影響による物理的な原因が存在する。
このような物理的な原因による逆転写を防止する対策として、本出願人が先に提案した特許文献１に記載の発明では、像担持体に対向した一次転写バイアスローラの軸にベアリングを介して像担持体の表面に当接する突き当て部材が設けられ、これにより像担持体と中間転写体との間に空隙を形成している。
しかし、このような対策では転写部が非接触になってしまい、トナー像を忠実に転写させることが難しく、転写チリが発生してしまう。

さらに、コロを用いる用法として、特許文献２には、感光体端部に当接して中間転写ベルトと、感光体とのニップ量を一定にする一対のコロを有するカラー画像記録装置が記載されている。しかし、コロは感光体と接触しており、転写部でのニップ幅を一定にすることを目的にしたものであり、逆転写現象の改善とは何ら関係のないものである。
また、特許文献３記載の発明では、像担持体と転写ローラの間に隙間を設け、転写ローラの中心軸を像担持体の中心軸よりも上方に配置することにより、逆転写を防止しているが、転写材の自重による付着力の増加や、画質形成の安定性に問題があった。

特開２００３−１５６９４７号公報 特許第３１０１２７６号公報 特開平９−３０５０４１号公報

本発明は前述のような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、中間転写体を用いる画像形成方法において、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写する際に、転写ニップ幅を調節し、転写圧力がない状態での転写を行うことができるようにし、トナー像の忠実な転写と、逆転写トナーの減少を実現することを目的とする。また、本発明は、その画像形成方法を用い、逆転写トナーの減少を実現した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような手段を採用したものである。
本発明の第１の手段は、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成方法において、前記中間転写体へのトナー像の転写時に、転写バイアスを印加するために前記中間転写体の裏面側に設けた転写ローラ部の左右に、転写時の前記像担持体と前記中間転写体が接触するニップ幅を調節するためのコロを設置したことを特徴としている（請求項１）。

本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成方法において、前記コロの直径は、前記転写ローラの直径と同一であることを特徴としている（請求項２）。
また、本発明の第３の手段は、第１の手段の画像形成方法において、前記コロの直径は、前記転写ローラの直径より大きいことを特徴としている（請求項３）。

本発明の第４の手段は、第３の手段の画像形成方法において、前記転写ローラと前記中間転写体とが非接触であることを特徴としている（請求項４）。
また、本発明の第５の手段は、第３または４の手段の画像形成方法において、前記転写ローラと前記中間転写体との距離が、１００［μｍ］以下であることを特徴としている（請求項５）。

本発明の第６の手段は、第３〜５のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記転写ローラに対し、直流電圧に交流電圧を重畳した転写バイアスを印加することを特徴としている（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第３〜６のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記転写ローラは、導電性の基体と、該基体に固定された抵抗層と、該抵抗層に積層された表層とを有し、該表層はベース材と該ベース材に分散された電子伝導性導電剤を有していることを特徴としている（請求項７）。
さらに、本発明の第８の手段は、第３〜７のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記表層の体積抵抗率は、前記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定されていることを特徴としている（請求項８）。

本発明の第９の手段は、第１〜８のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記中間転写体が無端ベルト形状を有していることを特徴としている（請求項９）。
また、本発明の第１０の手段は、第１〜９のいずれか一つの手段の画像形成方法において、画像形成に用いられるトナーとして、円形度が０．９４以上に設定されているトナーを用いることを特徴としている（請求項１０）。

本発明の第１１の手段は、第１〜１０のいずれか一つの手段の画像形成方法において、複数の像担持体と現像手段を用いて、複数の像担持体に色の異なるトナー像を形成し、各像担持体に形成された各色のトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像を形成する場合に、それぞれの転写部で転写せずに像担持体に残留したトナーをクリーニングし、回収するクリーニング手段を備え、それぞれのクリーニング手段で回収されたトナーを再びそれぞれ対応する色の現像手段に戻して再利用することを特徴としている（請求項１１）。

本発明の第１２の手段は、像担持体と、該像担持体にトナー像を形成する手段と、該像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体を備え、前記像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成装置において、第１〜１１のいずれか一つの手段の画像形成方法を用いることを特徴としている（請求項１２）。

本発明では、中間転写体を用いる画像形成方法において、転写ローラ部の左右に、転写時の像担持体と中間転写体が接触するニップ幅を調節するためのコロを設置し、中間転写体と転写ローラの間にギャップを設けるか、あるいは転写ローラによる押圧を防止し、中間転写体を像担持体に対して水平に張ることにより、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写する際に、転写圧力がない状態での転写を行うことができるようにし、トナー像の忠実な転写と、逆転写トナーの減少を実現したものである。さらに、逆転写トナーの減少を実現することにより、トナーリサイクルを可能としたものである。

より具体的には、本発明の第１の手段では、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成方法において、前記中間転写体へのトナー像の転写時に、転写バイアスを印加するために前記中間転写体の裏面側に設けた転写ローラ部の左右に、転写時の前記像担持体と前記中間転写体が接触するニップ幅を調節するためのコロを設置したので、転写ローラ部の左右に設置したコロにより、転写ローラの押圧による転写時の像担持体と中間転写体が接触するニップ幅を調節することが可能となる。従って、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写する際に、コロによる転写ニップ幅の調節により、転写圧力がない状態での転写を行うことが可能となり、トナー像の忠実な転写と、逆転写トナーの減少を実現することが可能となる。

本発明の第２の手段では、第１の手段の画像形成方法において、前記コロの直径は、前記転写ローラの直径と同一であることにより、転写ローラの押圧を防止し、ニップ部での接触幅を出来るだけ小さくすることが可能となる。
また、本発明の第３の手段では、第１の手段の画像形成方法において、前記コロの直径は、前記転写ローラの直径より大きいことにより、転写ローラを中間転写体と非接触にすることができ、転写ローラの押圧を防止して、ニップ部での接触幅を出来るだけ小さくすることが可能となる。

本発明の第４の手段では、第３の手段の画像形成方法において、前記転写ローラと前記中間転写体とが非接触であることにより、転写ローラの押圧による転写圧力の影響をなくすことが可能となる。
また、本発明の第５の手段では、第３または４の手段の画像形成方法において、前記転写ローラと前記中間転写体との距離が、１００［μｍ］以下であることにより、転写に良好なバイアスを印加することが可能となる。

本発明の第６の手段では、第３〜５のいずれか一つ手段の画像形成方法において、前記転写ローラに対し、直流電圧に交流電圧を重畳した転写バイアスを印加することにより、均一な転写電界を形成することが可能となる。
また、本発明の第７の手段では、第３〜６のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記転写ローラは、導電性の基体と、該基体に固定された抵抗層と、該抵抗層に積層された表層とを有し、該表層はベース材と該ベース材に分散された電子伝導性導電剤を有していることにより、転写に良好な転写バイアスを印加することが可能となる。
さらに、本発明の第８の手段では、第３〜７のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記表層の体積抵抗率は、前記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定されていることにより、転写に良好な転写バイアスを印加することが可能となる。

本発明の第９の手段では、第１〜８のいずれか一つの手段の画像形成方法において、前記中間転写体が無端ベルト形状を有していることにより、本発明を中間転写ベルトを用いた画像形成装置に適用することができる。
また、本発明の第１０の手段では、第１〜９のいずれか一つの手段の画像形成方法において、画像形成に用いられるトナーとして、円形度が０．９４以上に設定されているトナーを用いることにより、逆転写を防止し、高画質な画像が得られる。

本発明の第１１の手段では、第１〜１０のいずれか一つの手段の画像形成方法において、複数の像担持体と現像手段を用いて、複数の像担持体に色の異なるトナー像を形成し、各像担持体に形成された各色のトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像を形成する場合に、それぞれの転写部で転写せずに像担持体に残留したトナーをクリーニングし、回収するクリーニング手段を備え、それぞれのクリーニング手段で回収されたトナーを再びそれぞれ対応する色の現像手段に戻して再利用することにより、トナーの逆転写を防止し、かつトナーリサイクルを実現することができる。

本発明の第１２の手段では、像担持体と、該像担持体にトナー像を形成する手段と、該像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体を備え、前記像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成装置において、第１〜１１のいずれか一つの手段の画像形成方法を用いることにより、トナー像の忠実な転写と、逆転写トナーの減少を実現することができる。また、トナーリサイクルを実現することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
まず、本発明の一実施形態として、タンデム型で中間転写方式の画像形成装置であるカラー複写装置を例に挙げてその構成。動作を説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の一例を示すカラー複写装置の概略構成図である。図中符号１００は複写装置本体（カラープリンタ部）、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付ける原稿読取装置（スキャナ）、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。複写装置本体１００には、中央に、１次転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトと言う）１０を設けている。

この中間転写ベルト１０は、図１に示すとおり３つの支持ローラ１４，１５，１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つの中で第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設けている。また、３つの中で第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４つの画像形成手段（各色の画像形成部）１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｂを横に並べて配置してタンデム型の画像形成部２０を構成している。但し、これら４つのカラー順は一例であり、これに限定されるものではない。

図２は、図１に示すカラー複写装置のタンデム型の画像形成部２０の部分拡大図である。タンデム型画像形成部２０において、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｂは、図２に示すように、ドラム状の像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの周りに、帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｂ、現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂ、一次転写装置（例えば転写ローラ）６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｂ、感光体クリーニング装置６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂ、除電装置６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｂなどを備えてなる。

帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｂは、図示の例ではローラ状の帯電部材からなる帯電ローラであり、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂに接触して電圧を印加することにより、その感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの帯電を行う。勿論、帯電ローラの他に帯電ブラシを用いてもよく、また、非接触のスコロトロンチャージャ等で帯電を行うこともできる。

上記タンデム型画像形成部２０の上には、図１に示すように露光装置２１が設けられている。一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０と反対の側には、二次転写手段としての二次転写装置２２を備えている。二次転写装置２２は、図示の例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである二次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像を転写材（記録紙、ＯＨＰシート等）Ｓに二次転写する。また、二次転写装置２２の横には、転写材Ｓ上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、定着部材としての定着ベルト（または定着ローラ）２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。

上述した二次転写装置２２には、画像転写後の転写材Ｓをこの定着装置２５へと搬送する転写材搬送機能も備えてある。勿論、二次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写材搬送機能を併せて備えることは難しくなる。尚、図１の例では、このような二次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写材Ｓの両面に画像を記録すべく転写材Ｓを反転する転写材反転装置２８を備えている。

さて、いまこのカラー複写装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後に、また、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ３００を駆動し、光源とミラーを搭載した第１走行体３３、及び２つのミラーを搭載した第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をミラーで反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４の２つのミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ（カラーＣＣＤ等のカラー撮像素子）３６に入れ、原稿内容を読み取る。

そして、個々の画像形成手段１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｂで、その感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂを回転し、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの回転とともに、まず帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｂで感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読み取り内容に応じて、上述した露光装置２１から半導体レーザ（ＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等による各色毎の書込み光Ｌｂをそれぞれ感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ照射して、感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ上に各色毎の静電潜像を形成する。その後、現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂの現像部６７Ｙ，６７Ｍ，６７Ｃ，６７Ｂに設けられた現像ローラ（現像スリーブ）６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｂに担持された現像剤により感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ上の静電潜像が現像され、トナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの単色画像を形成する。そして、この画像形成動作にタイミングを合わせて不図示の駆動モータで支持ローラ１４，１５，１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送し、これと略同時に一次転写装置である転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｂに転写バイアスを印加して、各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ上の可視像を中間転写ベルト１０上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１０上に４色を重ね合わせた合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂの表面は、後述の感光体クリーニング装置６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂで残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｂで除電して再度の画像形成に備える。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから記録紙等の転写材Ｓを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写装置本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上の転写材Ｓを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と二次転写装置２２との間に転写材Ｓを送り込み、二次転写装置２２で転写して転写材Ｓ上にカラー画像を記録する。

画像転写後の転写材Ｓは、二次転写装置２２の二次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。また、転写材Ｓの両面にコピーする両面コピーの時は、切換爪５５で切り換えて転写材Ｓを転写材反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、上記と同様の画像形成工程を経て裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム型画像形成部２０による再度の画像形成に備える。

また、一次転写後に感光体に残留したトナーを除去し回収するトナー回収手段である感光体クリーニング装置６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂは、先端を感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂに押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃ，７５Ｂを備える。また、クリーニング性を高めるために外周が感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂに接触するブラシを併用する。本例では外周を感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂに接触する導電性のファーブラシ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂを矢印方向に回転自在に備える。そして、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂに対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂで、感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ上の残留トナーを回収する。除去された各色のトナーは、それぞれ感光体クリーニング装置６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂと現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂとを繋ぎ、上記回収されたトナーを現像装置内に搬送するトナー搬送装置（トナーリサイクル手段）８０で各現像装置６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂのトナー補給部６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃ，６６Ｂへと戻し、再び現像に使用する。尚、図２では、トナー搬送装置（トナーリサイクル手段）８０は右端の画像形成手段１８Ｂのみ図示してあるが、他の画像形成手段１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃにも同様のトナー搬送装置（トナーリサイクル手段）８０が設けられている。

以上、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として、タンデム型で中間転写方式のカラー複写装置の構成、動作を説明したが、本発明では、このようなカラー画像形成装置において、中間転写ベルト１０へのトナー像の転写時に、転写バイアスを印加するために中間転写ベルト１０の裏面側に設けた転写ローラ６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｂの左右に、転写時の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂと中間転写ベルト１０が接触するニップ幅を調節するためのコロを設置したことを特徴としたものである。以下、本発明の具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図３は本発明の一実施例を示す図であって、図１，２に示すカラー複写装置の各感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂから中間転写ベルト１０へトナー像を転写する一次転写部のうちの一つを示す概略要部構成図である。尚、４箇所の一次転写部の構成は同じであるので、ここでは一つの一次転写部を例に挙げて説明する。
図３に示すように、本実施例では中間転写ベルト１０の裏面側に設けた転写ローラ６２の左右に、転写時の感光体４０と中間転写ベルト１０が接触するニップ幅を調節するためのコロ９０を設置したものであるが、ここではコロ９０の直径を転写ローラ６２の直径より大きくして、転写ローラ６２を中間転写体と非接触にしている。すなわち、このようにコロ９０を転写ローラ６２の左右に設けることにより、中間転写ベルト１０を挟んで感光体４０の非画像形成領域に接触し、安定してギャップを形成することができるので、転写ローラ６２の押圧を防止して、ニップ部での接触幅を出来るだけ小さくすることができる。また、コロ９０の大きさとしては、要求のギャップを満たすように決めてやればよい。

上記中間転写ベルト１０と転写ローラ６２との間に形成されているギャップは１００［μｍ］以下とする。より望ましくは、ギャップは、２０［μｍ］から５０［μｍ］の間に設定することである。その理由については後述する。尚、上記ギャップの距離を転写条件に合わせて可変にする手段を設けた構成にしてもよい。また、図１，２に示すように感光体４０が複数設けられている場合、各感光体の転写部ごとに上記ギャップの距離が異なるというような構成にしてもよい。さらに上記中間転写ベルト１０の回転方向最上流に位置する転写部では、ギャップを設けないという構成にしてもよい。

転写ローラ６２は、図４に示されているように、円柱状に形成された導電性の基体６２−１と、その基体６２−１に固定された円筒状の抵抗層６２−２と、その抵抗層６２−２の外周面に積層された表層６２−３とを有している。
基体６２−１は、例えば、直径が８［ｍｍ］から２０［ｍｍ］程のステンレス鋼やアルミニウムなどの高い剛性と導電性を有する金属材料や、１×１０^３［Ωｃｍ］以下、好ましくは、１×１０^２［Ωｃｍ］以下の体積抵抗率を有する高剛性の導電性樹脂などによって構成されている。また、この例では基体６２−１が転写ローラの芯軸を構成している。

抵抗層６２−２の体積抵抗率は、１×１０^５［Ωｃｍ］から１×１０^９［Ωｃｍ］程度に設定され、その厚さは例えば１［ｍｍ］から２［ｍｍ］程度に設定される。表層６２−３の体積抵抗率は１×１０^６［Ωｃｍ］から１×１０^１０［Ωｃｍ］程に設定され、表層６２−３の体積抵抗率は、抵抗層６２−２の体積抵抗率よりも多少高くなっていることが好ましい。また、表層の厚さは、例えば１０［μｍ］程度である。このように抵抗層６２−２と表層６２−３は、中抵抗体により構成される。

抵抗層６２−２は、ベース材とこれに分散された導電剤により構成され、そのベース材としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、及びその共重合体（ＡＳ，ＡＢＳ）などのスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル系樹脂など、加工性のよい汎用樹脂を用いることができる。
抵抗層６２−２の導電剤としては、過酸化リチウムなどのアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウムなどの過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩などの４級アンモニウム塩、高分子型導電剤などのイオン系導電剤を用いることができ、またケッチェンブラック、アセチレンブラックなどのカーボンブラックを用いることもできる。

表層６２−３も、ベース材に導電材を分散した材料から構成でき、そのベース材としては、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、などの適宜な材料を用いることができ、特にトナーが固着しにくい材料を選択することが好ましい。
表層６２−３の導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックなどのカーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズなどの金属酸化物などから成る電子伝導性導電剤、またはその他の適宜な導電剤を用いることができる。

中間転写ベルト１０は様々な材質のものを使用可能であるが、個々では耐久性に優れヤング率の高いポリイミド製のベルトや、表面平滑性に優れたポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）製のベルト、もしくはポリウレタン樹脂層の上にポリウレタンゴム層を有し、さらにその上にフッ素成分を含有したコート層をもつ、表面が弾性の多層構造ベルトなどを使用している。特にポリウレタン多層構造ベルトは表面が弾性を持つため、紙表面との密着性が良く、二次転写に優れている。いずれのベルトも１０^１０［Ωｃｍ］〜１０^１２［Ωｃｍ］程度の体積抵抗を持ち、トナー像の形成部分の表面抵抗が１０^１２［Ω／□］以上の特性値となっており、転写性に優れている。尚、表面抵抗の単位は無次元系であるが、通常の抵抗率と区別するため、便宜上、単位を［Ω／□］と記述する。

次に現像に用いるトナーとして、円形度の高いトナーを用いた場合について説明する。
ここで円形度は次のように求めることができる。円形度は走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡で観察される任意に選択された多数のトナー粒子の形状を、市販の画像解析装置やフロー式粒子像分析装置、例えばＳｙｓｍｅｘ社製のＦＰＩＡ−１０００ などにより評価すれば良く、下記の計算式（１）で与えられる。これは液中にある数千個の粒子を撮像し、画像解析と粒度解析を行う装置である。
円形度＝Σ[(４・π・Ｓi)／Ｌi^２]／Ｎ ・・・（１）
ここで、Ｌiは各粒子の投影像における周囲長、Ｓiは各粒子の投影面積、Ｎは評価総粒子数を表す。円形度が１に近づくほどトナーは真球に近づく。

平均円形度が０．９４以上の球形トナーの利点は、逆転写トナーが少ないことである。この逆転写現象は、中間転写ベルト１０の上流側の画像形成部で一次転写トナーの一部が、より下流側の画像形成部の感光体に戻ってしまうというものである。このような逆転写は、下流側の画像形成部で転写バイアスを印加し、感光体上のトナー像を中間転写ベルトに移動させるときに発生し、特に感光体の非画像部領域に逆転写が発生する。

逆転写現象の原因として上げられるのは、トナーと感光体との付着力である。球形に近いトナーほど、感光体表面とのファンデルワールス力が小さくなるため、逆転写トナーの割合が少なくなる。ファンデルワールス力は一般に相対する物体（この場合は感光体）との接触面積が小さくなればなるほど小さくなる。球形に近いトナーであればあるほどトナー自身の接触面積も小さくなり、また、トナーの流動性を上げ、付着力を下げるためにトナーに添加しているシリカや酸化チタンなどの添加剤のトナー表面についている部分が感光体と接触する部分になる確率が上がり、それら外添剤はトナー粒径に比べて十分に小さいため、見かけ上のファンデルワールス力が小さくなるためである。
そして、トナーは平均円形度が０．９４以上の、球形に近いトナーであるほど、逆転写の発生が防止できることが知られている。

図６は、感光体とトナーの付着力の大小関係を示したものである。図６（ａ）に示すように、球形に近いトナーの方が接触面積が小さいので付着力は小さく、同図（ｂ）に示すように、トナーに添加されている外添剤の効果がより強く出るためと考えられている。感光体との付着力が小さければ転写率も良好となり、さらに逆転写も発生しにくくなることが予想され、実際に形状を変えたトナーを試作し、通常の条件で逆転写率を測定した結果を図７に示す。この結果によると、平均円形度が、０．９４以上のものであれば、逆転写はそれ以下のものに比べてよくなっており、望ましいトナーの形状として、平均円形度の値が０．９４以上ということが導かれる。

これらの方式によって、画像を良好に保ったまま逆転写発生を抑えることできるようになったので、逆転写による廃トナーの混色の問題が解決できるようになった。そこで、感光体一本につき一色の現像装置を備えた所謂タンデム型の作像機では、感光体クリーニング装置に回収される廃トナーは、その感光体で現像された色のトナーがほとんどとなり、トナーを再び現像装置に戻して再利用しても、色味が変化するなどの画質上の問題がなくなり、トナーリサイクルが可能となった。これにより廃トナーの排出量を大幅に低減し、環境負荷を低減し、ユーザーにもコスト手間の削減などのメリットが生じる。
ただし、逆転写トナーがなくとも、一個の感光体に複数個の現像装置を備える、所謂１ドラム中間転写タイプの画像形成装置では、感光体が一つであるため、各色の作像時に感光体上に残った転写残トナーが一つのクリーニング装置に回収されてしまい、それぞれの色が混色されるため再利用することが難しくなる。つまり、トナーリサイクルが可能なのは図１，２に示したような構成のタンデム型の画像形成装置に限られる。

上記構成にて、中間転写ベルトと転写ローラの構成や、ギャップ（gap）を変えて実験した、転写ローラに印加した転写電圧と逆転写の関係を図５に示す。ここで逆転写率とは、中間転写ベルトへ転写したトナーが感光体へ戻るトナー量の割合である。
転写ローラ接触時には、直流転写電圧を印加し、非接触時には、直流転写バイアスと交流転写バイアスを重畳して印加した。このときの交流転写バイアスの設定は、ギャップが３０［μｍ］のとき、ピーク間電圧が２［ｋＶ］、周波数１．４［ｋＨｚ］であり、ギャップが６０［μｍ］では、ピーク間電圧が、２．３［ｋＶ］、周波数１．４［ｋＨｚ］であった。

図５より、従来の転写方式の逆転写率より、ギャップを設けたほうが逆転写率は減少し、逆転写トナーの減少という目的が達成されたことがわかる。
しかし、ギャップを単純に大きくすれば逆転写率が減少して、よい結果をもたらすというわけではない。下記の表１に、中間転写ベルトと転写ローラ間のギャップと、転写率、逆転写率、最適転写電圧の関係を示す。

これらの条件はそれぞれ転写電圧を転写率が最大となるように合わせた時のものである。結果としてギャップを大きくすれば逆転写率は減少するが、今度は転写率が減ってしまい、画質が劣化し、転写効率の面からも総合的に見ると悪化している。
これより、ギャップは適正に調整しなければならないことがわかる。具体的には、ギャップは１００［μｍ］以下で用いることが望ましいが、より望ましくは、２０［μｍ］から５０［μｍ］の間がよい。

また、中間転写ベルト１０と転写ローラ６２の間にギャップが設けられている場合、転写ローラ６２に印加する転写電圧としては、直流電圧だけであってもよいが、直流電圧に交流電圧を重畳した転写電圧を印加することが望ましい。転写ローラ６２の抵抗層６２−２と表層６２−３により構成される電流経路内の電気抵抗が不均一であった場合、転写ローラ６２に直流電圧のみを印加すると中間転写ベルト裏面の電荷が不均一となるおそれがあるが、直流電圧に交流電圧を重畳した転写電圧を転写ローラ６２に印加すると、転写ローラ表面の電位が同じになり、放電が安定し、良好な転写効果が得られる。

その際、転写ローラ６２に印加する交流電圧のピーク間電圧を、中間転写ベルト裏面での帯電開始電圧の2倍以上の値に設定することが特に好ましい。このようにすると、中間転写ベルト裏面から転写ローラへの放電、つまり、逆放電が生じ、転写ローラの電流経路内の電気抵抗が不均一であっても、交流電圧のならし効果により、中間転写ベルト裏面をより安定した状態に均一帯電することができる。帯電開始電圧は、転写ローラに直流電圧のみを印加し、その印加電圧の絶対値を徐々に高めていったとき、中間転写ベルト裏面が帯電され始めるときの電圧の絶対値である。また、直流電圧として、定電流制御された直流電圧を必要に応じて用いることもできる。

以上説明したように、本実施例では、転写ローラ６２の左右に設けたコロ９０の直径を転写ローラ６２の直径よりも大きくして、中間転写ベルト１０と転写ローラ６２間にギャップを設けることにより、転写ニップ部にかかる圧力が減少し、逆転写トナーの低減が可能となった。

［実施例２］
次に第２の実施例は、図３と同様に、中間転写ベルト１０の裏面側に設けた転写ローラ６２の左右に、転写時の感光体４０と中間転写ベルト１０が接触するニップ幅を調節するためのコロ９０を設置したものであるが、ここでは、コロ９０の直径を転写ローラ６２の直径と同一とする構成としたものである。尚、その他の構成は実施例１と同じである。

前述の図５と表１にコロの直径が転写ローラの直径と同一とした結果も、他の結果と比較できるように載せているが、本実施例の構成では、従来方式に比べ、逆転写率が低下していることがわかる。また、中間転写ベルト１０と転写ローラ６２間が非接触の場合に比べ、交流電圧を印加する必要がなく、省エネルギーである。
このように、転写ローラ６２の左右に設けたコロ９０の直径が転写ローラ６２の直径と同一とすることにより、転写ニップ部にかかる圧力が減少し、逆転写トナーの低減が可能となる。

以上説明したように、本発明の画像形成方法によれば、転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）の左右に、転写時の感光体４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）と中間転写ベルト１０が接触するニップ幅を調節するためのコロ９０を設置し、中間転写ベルト１０と転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）の間にギャップを設けるか、あるいは転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）による押圧を防止し、中間転写ベルト１０を感光体４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）に対して水平に張ることにより、感光体４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０に転写する際に、転写圧力がない状態での転写を行うことが可能となり、トナー像の忠実な転写と、逆転写トナーの減少を実現することができる。従って、この画像形成方法を中間転写ベルト１０を用いたタンデム型のカラー画像形成装置に適用することにより、逆転写による混色や画像の乱れ等を防止することができ、良好なカラー画像を形成することができる画像形成装置を実現することができる。そして、この画像形成装置は、多色画像やフルカラー画像を形成する複写装置、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷装置等に利用することができる。

本発明が適用される画像形成装置の一例を示すカラー複写装置の概略構成図である。 図１に示すカラー複写装置のタンデム型の画像形成部の部分拡大図である。 本発明の一実施例を示す図であって、図１，２に示すカラー複写装置の各感光体から中間転写ベルトへトナー像を転写する一次転写部のうちの一つを示す概略要部構成図である。 転写ローラの構成例を示す概略断面図である。 中間転写ベルトと転写ローラの構成や、ギャップを変えて実験したときの、転写ローラに印加した転写バイアス電圧と逆転写率の関係を示す図である。 感光体とトナーの付着力の大小関係を示した説明図である。 トナーの円形度と逆転写率の関係を示す図である。

符号の説明

１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｂ：画像形成手段（画像形成部）
２０：タンデム型画像形成部
２１：露光装置
２２：二次転写装置
２５：定着装置
４０，４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂ：感光体ドラム（像担持体）
６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃ，６０Ｂ：帯電装置
６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｂ：現像装置
６２，６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｂ：一次転写装置（転写ローラ）
６２−１：基体
６２−２：抵抗層
６２−３：表層
６３Ｙ，６３Ｍ，６３Ｃ，６３Ｂ：感光体クリーニング装置
６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃ，６４Ｂ：除電装置
６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６４Ｂ：現像スリーブ
８０：トナー搬送装置（トナーリサイクル手段）
９０：コロ
１００：複写装置本体

Claims (12)

1. 像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成方法において、
   前記中間転写体へのトナー像の転写時に、転写バイアスを印加するために前記中間転写体の裏面側に設けた転写ローラ部の左右に、転写時の前記像担持体と前記中間転写体が接触するニップ幅を調節するためのコロを設置したことを特徴とする画像形成方法。
2. 請求項１記載の画像形成方法において、
   前記コロの直径は、前記転写ローラの直径と同一であることを特徴とする画像形成方法。
3. 請求項１記載の画像形成方法において、
   前記コロの直径は、前記転写ローラの直径より大きいことを特徴とする画像形成方法。
4. 請求項３記載の画像形成方法において、
   前記転写ローラと前記中間転写体とが非接触であることを特徴とする画像形成方法。
5. 請求項３または４記載の画像形成方法において、
   前記転写ローラと前記中間転写体との距離が、１００［μｍ］以下であることを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項３〜５のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
   前記転写ローラに対し、直流電圧に交流電圧を重畳した転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成方法。
7. 請求項３〜６のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
   前記転写ローラは、導電性の基体と、該基体に固定された抵抗層と、該抵抗層に積層された表層とを有し、該表層はベース材と該ベース材に分散された電子伝導性導電剤を有していることを特徴とする画像形成方法。
8. 請求項３〜７のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
   前記表層の体積抵抗率は、前記抵抗層の体積抵抗率よりも高く設定されていることを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
   前記中間転写体が無端ベルト形状を有していることを特徴とする画像形成方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
    画像形成に用いられるトナーとして、円形度が０．９４以上に設定されているトナーを用いることを特徴とする画像形成方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の画像形成方法において、
    複数の像担持体と現像手段を用いて、複数の像担持体に色の異なるトナー像を形成し、各像担持体に形成された各色のトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像を形成する場合に、それぞれの転写部で転写せずに像担持体に残留したトナーをクリーニングし、回収するクリーニング手段を備え、それぞれのクリーニング手段で回収されたトナーを再びそれぞれ対応する色の現像手段に戻して再利用することを特徴とする画像形成方法。
12. 像担持体と、該像担持体にトナー像を形成する手段と、該像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体を備え、前記像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に順次転写し、該中間転写体に複数色のトナー画像が形成される画像形成装置において、
    請求項１〜１１のいずれか一つに記載の画像形成方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
    

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