JP2007233043A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、初期・耐久を通じて中間転写ベルト８１の搬送速度を良好に保つことである。
【解決手段】接地された駆動ローラ２６を含む複数のローラによって回転される中間転写ベルト８１と、駆動ローラ２６に対向して前記ベルト８１に接触し、前記ベルト８１に極性の異なる電圧を印加することで前記ベルト８１から転写残トナーを除去する２つのファーブラシ１６ａ，１６ｂとを有し、前記ベルト８１の表面抵抗率ρｓが１Ｅ＋１１Ω／□≦ρｓ≦１Ｅ＋１３Ω／□の範囲であり、且つ前記ベルト８１の厚さをｔ、前記ブラシ１６ａ，１６ｂ間の距離をｄとしたとき、前記ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）と、前記ブラシ１６ａ，１６ｂ間での前記ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の関係が、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）を満たすことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数のローラに張架された像担持体上に形成されたトナー像を記録材に転写する画像形成装置に関するものである。

近年では、複数の感光ドラム上に形成された各色のトナー像を像担持体（中間転写ベルト）上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、これを記録材に一括で転写する、いわゆる中間転写方式の画像形成装置が提案されている。

この中間転写方式の画像形成装置では、カラー画像を形成する場合、感光ドラム周囲に配置された帯電手段、露光手段、現像手段により各感光ドラム上にトナー画像が形成され、各一次転写部において一次転写手段により中間転写ベルトに静電的に転写される。中間転写ベルトに重ね合わせて転写されたトナー像は中間転写ベルトの回転搬送により二次転写部に送られ、二次転写部において二次転写手段により記録材に一括して静電的に転写される。

前記中間転写ベルトは、駆動ローラを含む複数のローラによって張架されており、駆動ローラの回転により前述の如く回転される。このため、各一次転写部および二次転写部において転写を安定させ、高画質を得るためには、中間転写ベルトの搬送速度（回転速度）を安定させることが重要である。例えば、中間転写ベルトに対して駆動ローラがスリップしてしまうようなことがあると、中間転写ベルトの搬送速度が不安定になり、一次転写部や二次転写部において、色ズレや画像伸縮等の画像不良が発生してしまう。

そこで、中間転写ベルトの搬送速度を安定させるための技術として、特開２０００−７５７７２号公報（以下、特許文献１という）には、駆動ローラの表面にゴム層を設けて、中間転写ベルトの裏面とのグリップ力（摩擦力）を高める構成が開示されている。

特開２０００−７５７７２号公報

上述した通り、特許文献１では、中間転写ベルトの搬送速度を安定させるために、駆動ローラの表面にゴム層を設けて、中間転写ベルトの裏面とのグリップ力（摩擦力）を向上させている。しかしながら、中間転写ベルトの裏面がトナー等で汚れると、前記グリップ力が低下し、駆動ローラが中間転写ベルトの裏面に対してスリップを起こし、中間転写ベルトの搬送速度が変化してしまう恐れがある。

なお、この他の対策としては、複数のローラにより中間転写ベルトの張架力を上げて、駆動ローラと中間転写ベルトの密着性を更に高めて、前記グリップ力を向上させる方法が考えられる。しかしながら、この方法では、張架力を上げることによって、ベルト割れ等の中間転写ベルトの耐久性が低下する恐れがある。また、放置により中間転写ベルトにローラの跡がつき、ローラ跡による画像不良が発生する恐れもある。

そこで、本発明の目的は、像担持体の裏面がトナーで汚れてしまうようなことがあっても、駆動ローラが像担持体に対してスリップしてしまうことがなく、初期・耐久を通じて像担持体の搬送速度を良好に保つことである。

上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、接地された駆動ローラを含む複数のローラによって張架され、前記駆動ローラによって回転される像担持体と、前記駆動ローラに対向するように前記像担持体に接触し、前記像担持体に極性の異なる電圧を印加することによってトナー像の転写された前記像担持体からトナーを除去する２つのクリーニング手段と、を有し、前記像担持体の表面抵抗率ρｓが１Ｅ＋１１Ω／□≦ρｓ≦１Ｅ＋１３Ω／□の範囲であり、且つ前記像担持体の厚さをｔ、前記２つのクリーニング手段間の距離をｄとしたとき、前記像担持体の体積抵抗Ｒ１と前記駆動ローラの体積抵抗Ｒ２の和Ｒ（Ｖ）と、前記２つのクリーニング手段間での前記像担持体の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の関係が、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）を満たす値であり、またＲ１≫Ｒ２が成り立つ条件では、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）≦１０００×ｔ×ｄ×Ｒ（Ｖ）を満たす値であることを特徴とする。

本発明によれば、駆動ローラと像担持体との摩擦力だけでなく、クリーニング手段から印加される電圧によって駆動ローラと像担持体とが静電的に吸着し、駆動ローラと像担持体との密着性が高まる。このため、像担持体の裏面がトナーで汚れてしまうようなことがあっても、駆動ローラが像担持体に対してスリップしてしまうことがなく、像担持体の搬送速度が安定する。よって、初期・耐久を通じて、像担持体に対するトナー像の転写性や、クリーニング手段による像担持体のクリーニング性を損なうことなく、像担持体の搬送性を良好に保つことができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。尚、これら実施例は本発明における最良の実施形態の一例ではあるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体を用いたデジタル方式の電子写真画像形成装置である。以下、本実施例に係る画像形成装置について詳しく説明する。

画像形成装置本体内には、矢印Ｘ方向に走行する像担持体としての無端状の中間転写ベルト（ＩＴＢ）８１が配設されている。この中間転写ベルト８１は、駆動ローラ２６、テンションローラ２５、二次転写部・対抗ローラ２９の３つのローラによって張架されている。本実施例での張架力は２９．４Ｎ（３ｋｇｆ）であるが、他の張架力でもかまわない。

中間転写ベルト８１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン４フッ化エチレン共重合体等の誘電体樹脂を用い、厚さが５０μｍ〜５００μｍ程度のもので構成されている。本実施例における中間転写ベルト８１の厚さｔは１００μｍである。なお、中間転写ベルトの材質は他の材質であっても構わない。

更に中間転写ベルト８１は、表層にゴム材などの弾性層を有する。この弾性層を有する中間転写ベルトにおいては、表層の表面粗さが大きいものも存在する。この場合、中間転写ベルトのクリーニング手段としてブレードクリーニングが採用できない場合がある。このため、クリーニング方式としては本実施例で用いる静電ファーブラシクリーニングを用いることが有利である。

なお、中間転写ベルト８１を張架する複数のローラのうち、駆動ローラ２６は、図５に示すように、導電体ローラ２６ａとその外周面に円筒状に形成された表層２６ｂとによって構成されている。駆動ローラ２６の表層２６ｂには摩擦力を向上させるために、厚さｔ（Ｄ）＝５００μｍの導電性ＥＰＤＭ等のゴムを使用したが、他の厚さ、材質でも構わない。また、本実施例における駆動ローラ２６の外径はφ３２ｍｍのものを使用したが、他の外径でも構わない。中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の抵抗値については、後で説明する。また、本実施例での中間転写ベルト８１の走行速度は３００ｍｍ／ｓとしたが、他の速度でも構わない。

給送カセット６０から取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ３０を経て搬送ローラ２８に供給され、さらに図１の左方に搬送される。

中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同様の構成をもつ４個の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａを例にとって画像形成部の構成を説明する。画像形成部Ｐａの詳細な構成を図２に示す。画像形成部Ｐａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１ａを備えている。この感光ドラム１ａの中心には支軸（不図示）を有し、この支軸を中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。本実施例では、感光ドラム１ａの表面速度は３００ｍｍ／ｓであるが、他の速度でも構わない。感光ドラム１ａの周囲には、帯電手段としての一次帯電器２２ａ、現像手段としての現像器２３ａ、一次転写手段としての一次転写ローラ２４ａ、クリーニング手段としてのクリーニング器１２ａ等のプロセス機器（プロセス手段）が配置されている。

転写ローラ２４ａは、導電体ローラ軸とその外周面に円筒状に形成された導電層によって構成されている。転写ローラ２４ａの導電層としては、その抵抗値が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍ程度であり、単泡性あるいは連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等が望ましい。転写ローラ２４ａは、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム１ａに向けて付勢されている。これにより転写ローラ２４ａは、所定の押圧力で感光ドラム１ａ側に中間転写ベルト８１を挟み込むように圧接され一次転写ニップ部Ｔ１ａが形成される。

他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、前述した画像形成部Ｐａとほぼ同様の構成を備えており、画像形成部Ｐａと画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの異なる点は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。

各現像器２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにはそれぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーおよびブラックトナーが収納されている。

原稿のイエロー成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して、一次帯電器２２ａによって負極性に帯電された感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光ドラム１ａに現像器２３ａからイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像となる。このトナー像が感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写ベルト８１とが当接する一次転写ニップ部Ｔ１ａに到来する。すると、転写ローラ２４ａに印加される一次転写バイアスによって、前記イエロートナー像が中間転写ベルト８１へ転写される。イエロートナー像を担持した中間転写ベルト８１は、画像形成部Ｐｂに搬送される。すると、このときまでに画像形成部Ｐｂにおいて前記画像形成部Ｐａと同様の方法で感光体ドラム１ｂ上に形成されたマゼンタトナー像が、前記イエロートナー像上へ重ね合わせて転写される。同様に、シアントナー像、ブラックトナー像が前述の中間転写ベルト８１上のトナー像に重畳転写され、中間転写ベルト８１上にカラー画像が形成される。

一方、このときまでに給送カセット６０から取り出された記録材Ｐは、搬送ローラ２８にその先端を停止させ、中間転写ベルト８１上に形成されたカラー画像が記録材Ｐの所定の位置に転写できるようにタイミング合わせて給送される。搬送ローラ２８から給送された記録材Ｐは、中間転写ベルト８１を介して対向ローラ２９と二次転写手段としての二次転写ローラ４０とが当接する二次転写部Ｔ２に達する。そして、二次転写部材４０において印加される二次転写バイアスによって上述の４色のトナー像（カラー画像）は記録材Ｐ上に転写される。なお、４色のトナー像（カラー画像）が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着器９１によって定着された後、装置外に排出される。

二次転写部の詳細な構成を図３に示す。二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト８１の内側に位置する二次転写内ローラ２９と外側に位置する二次転写外ローラ４０からなる。二次転写外ローラ４０は直径２４ｍｍ、導電性の軸４０ａとその表面を被覆した導電層４０ｂで形成されている。二次転写外ローラ４０の導電層４０ｂとしては、その抵抗値が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍ程度であり、ソリッドまたは発泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等が望ましい。二次転写内ローラ２９は導電性のローラであり、直径は２１ｍｍ、材質はＳＵＳ、Ａｌ等が好ましい。なお、二次転写内ローラ２９あるいは二次転写外ローラ４０のいずれかに、転写バイアスを印加する事で中間転写ベルト８１上のトナー像を、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐに転写する。本実施例では二次転写外ローラ４０に正のバイアスを印加することで、負に帯電したトナーを中間転写ベルト８１上から記録材Ｐ上へ転写する。

一次転写部Ｔ１、二次転写部Ｔ２において起きる画像不良に対して感度の大きな因子として、中間転写ベルト８１の表面抵抗率がある。以下に、その内容を説明する。

一次転写部における画像不良として、中間転写ベルト８１上に転写されたトナーが飛び散ってしまい、線が滲んでしまう画像不良がある。これは、中間転写ベルト８１の表面抵抗が低いと、中間転写ベルト８１に与えられた転写電荷が中間転写ベルト８１の搬送方向に広がってしまうからである。このように転写電荷が広がってしまうと、転写プレニップ部Ｔ１Ｐａ（図２参照）において、感光ドラム１ａと中間転写ベルト８１が密着していない領域で転写電界が作用する。これにより、前述した画像不良が起こる。

また、二次転写部Ｔ２における画像不良として、二次転写部の上流部における放電により画像の一部の画像が転写されない画像不良がある。これは、二次転写部Ｔ２の上流部における放電により画像の一部のトナーの帯電極性が反転することにより、二次転写部Ｔ２において記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト８１に残留してしまうことで発生する。これも中間転写ベルト８１の表面抵抗が低いと発生し易い。

これら２つの画像不良を防止あるいは低減するには、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓを１Ｅ＋１１Ω／□以上（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、印加時間３０ｓｅｃで測定時）にすることが必要である。

ただし、中間転写ベルト８１の表面抵抗率を上げすぎると、一次、二次転写後に中間転写ベルト８１に残留している電荷の減衰が遅いために、中間転写ベルト８１の電位が上昇してしまう。この状態で中間転写ベルト８１を搬送すると、中間転写ベルト８１と中間転写ベルト８１の周囲に存在する板金との間で、電荷の移動が起こることがある。この電荷の移動が起こると、その場所のトナーが飛び散ってしまうために画像不良が発生してしまう。この画像不良を防止するには、中間転写ベルト８１に除電機構を設ければ表面抵抗率が高くても問題はない。しかしながら、本実施例のように除電機構を設けない場合には、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓを１Ｅ＋１３Ω／□以下にすることが、この画像不良を防止するためには必要である。

よって、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓの範囲は、１Ｅ＋１１Ω／□≦ρｓ≦１Ｅ＋１３Ω／□にすることが必要である。本実施例では、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓが１Ｅ＋１２Ω／□のものを使用した。

上述したように、一次転写部、二次転写部における転写性に対して、中間転写ベルト８１の表面抵抗率が大きく寄与している。しかしながら、中間転写ベルト８１の表面抵抗率だけを合わせれば良いわけではなく、画像不良の種類によっては、他の要因が大きな感度を表すことがある。その一つとして、中間転写ベルト８１の体積抵抗率がある。以下にその内容を説明する。

二次転写部における画像不良として、二次色等の画像濃度の高い画像を出力した際に、左右方向（中間転写ベルト８１の搬送方向に対して交差する幅方向）の画像端部のみが、トナーが転写されずに中間転写ベルトに残ってしまう画像不良がある。この原因を図４を用いて説明する。

図４は図３を記録材Ｐの搬送方向から見た断面図である。図４には、二次転写内ローラ２９、中間転写ベルト８１、トナーＴｎｒ、記録材Ｐ、二次転写外ローラ４０から構成されている。記録材Ｐが存在しない領域Ａでは、記録材Ｐ及びトナーＴｎｒが存在しないので、二次転写外ローラ４０にバイアスを印加した際に、記録材Ｐが存在する領域Ｂより多くの電流が流れる。その結果、記録材Ｐの端部では記録材Ｐの裏面の電荷密度が低下し、トナー層部における転写電界が減少する。このため、トナーＴｎｒが転写できずに中間転写ベルト８１上に残ってしまう。この現象を抑止するためには、中間転写ベルト８１、二次転写内ローラ２９、二次転写外ローラ４０を含めた二次転写部の抵抗を記録材Ｐの抵抗の影響が出ないように大きくすればよい。ただ、二次転写部の抵抗を大きくするために二次転写内ローラ２９、二次転写外ローラ４０の抵抗を大きくしていくと、中間転写ベルト８１と二次転写外ローラ４０の間に放電が起こりやすくなり、この放電により中間転写ベルト８１の表面抵抗率が低下してしまう。このため、二次転写部の抵抗を大きくするには、中間転写ベルト８１の体積抵抗率を大きくすることが有効である。前述の画像端部の転写不良を防止するためには、中間転写ベルト８１の体積抵抗率ρｖを１Ｅ＋８Ω・ｃｍ以上にすることが必要である。

図３において、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト８１に残った残トナーは、図５に示すように中間転写ベルト８１の回転により中間転写ベルト８１を介して駆動ローラ２６と導電性ファーブラシ１６ａ，１６ｂが当接するクリーニング部Ｔｃに搬送される。

本実施例で使用するファーブラシ１６ａ，１６ｂは芯金部（導電軸）に、導電性で繊維状の毛を植毛したものである。本実施形態では、芯金部の径：φ８ｍｍ、外径：φ１６ｍｍ、パイル長：４ｍｍ、材質：ナイロン、密度：２００ＫＦ／ｉｎｃｈ^２、抵抗Ｒ（Ｆ）＝１Ｅ＋７Ω（２５℃５０％Ｒｈ環境下）のファーブラシを二本使用した。なお、導電性ファーブラシ１６ａ，１６ｂの構成はこれに限定されるものではない。

図５は本実施例で使用されるファーブラシクリーニング部（クリーニング手段）を示した図である。二次転写後、中間転写ベルト８１上に残留したトナーは、中間転写ベルト用のクリーニング装置１５によって除去される。本実施形態に係る中間転写ベルト用のクリーニング装置（クリーニング手段）１５は、同様に構成された２つのクリーニング装置１５ａ，１５ｂを有している。各クリーニング装置１５ａ，１５ｂは、それぞれ、中間転写ベルト８１に当接して回転する回転部材としてのファー状の導電性ブラシ（以下、ファーブラシという）１６ａ，１６ｂを有している。ファーブラシ１６ａ，１６ｂは、駆動ローラ２６と対向するように中間転写ベルト８１に接触している。すなわち、ファーブラシ１６ａ，１６ｂは、中間転写ベルト８１の駆動ローラ２６に支持される部分に接する位置に配置されている。２つのファーブラシのうち、ベルト回転方向上流側のファーブラシ１６ａについては、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６が接する位置８１ａから駆動ローラ２６の回転方向への角度をθとしたとき、０°≦θ≦６０°の範囲に配置することが望ましい。その理由は、オイラーの摩擦伝導理論より、駆動ローラ２６上の圧は角度θ＝０°（位置８１ａにおける角度θ）のときが最も大きく、その後指数関数的に減少するからである。このため、０°≦θ≦６０°の範囲の駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１とのグリップ力が重要であり、後述する静電吸着力を発生させる場所としては最適だからである。

また、ファーブラシ１６ａ，１６ｂは中間転写ベルト８１にくい込むように配置されている。このため、ファーブラシ１６ａ，１６ｂのブラシ部の一部は、ブラシが寝た状態で中間転写ベルト８１に接している。本実施例では、この寝ているブラシの長さを、中間転写ベルトに対するファーブラシの侵入量と呼ぶことにする。本実施例での侵入量は１．０ｍｍとしているが、これに限定されるものではない。また、上流側のファーブラシ１６ａに対して下流側のファーブラシ１６ｂは、所定の間隔（距離）をあけて配置されている。この２つのファーブラシ１６ａ，１６ｂ間の距離をｄとする。本実施例では、距離ｄ＝１ｃｍとしているが、これに限定されるものではない。

また、各ファーブラシ１６ａ，１６ｂの下流側には、ファーブラシに接触して回転し、ファーブラシからトナーを静電的に回収する回収部材としてのバイアスローラ１７ａ，１７ｂが配置されている。このバイアスローラ１７ａ、１７ｂは金属製であり、ファーブラシ１６ａ、１６ｂにくい込むように配置されている。本実施例でのファーブラシに対するバイアスローラ侵入量は１．５ｍｍであるが、これに限定されるものではない。また、この金属のバイアスローラ１７ａ，１７ｂのファーブラシ１６ａ，１６ｂに接する点の下流側には、バイアスローラからトナーを除去するブレード部材としてのスクレーパ１８ａ，１８ｂが当接されている。また、各バイアスローラ１７ａ，１７ｂを通して各ファーブラシ１６ａ，１６ｂにバイアス電圧を印加する電源１９ａ，１９ｂを有している。

従って、ファーブラシ１６によって中間転写ベルト８１から回収したトナーは、バイアスローラ１７に転移され、これをスクレーパ１８で掻き取って廃トナーボックス（不図示）に回収している。

なお、前記クリーニング部Ｔｃにおけるファーブラシ１６の回転方向は、中間転写ベルト８１との対向位置で中間転写ベルト８１の回転方向に対してカウンター方向に回転する。また、バイアスローラ１７は、ファーブラシ１６との対向位置でファーブラシ１６と同一方向に回転する。

中間転写ベルト８１からファーブラシ１６へのトナーの受け渡しは、バイアスローラ１７ａにバイアス電圧を印加すると、ファーブラシ１６ａと接地された駆動ローラ２６との間に電位差が生じ、中間転写ベルト８１上のトナーがファーブラシ１６ａに転移する。この転移する力は、ファーブラシ１６ａと接地された駆動ローラ２６との間に流れる電流量に依存する。さらにファーブラシ１６ａに回収されたトナーは、ファーブラシ１６ａとバイアスローラ１７ａとの電位差によりバイアスローラ１７ａに転移される。尚、本実施例において、ファーブラシ１６ａ，１６ｂに印加するバイアス電圧の範囲は、５００Ｖ〜１５００Ｖである。

ここで例えば、中間転写ベルト８１に体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）＝５×１０^９Ω・ｃｍ、駆動ローラ２６に表層２６ｂの表面抵抗率ρｖ（Ｄ）＝ １×１０^５Ω・ｃｍのものを用いる。すると、バイアスローラ１７に−１０００Ｖ印加した場合、ファーブラシ１６ａの芯金部には−８００Ｖの電圧が誘起され、バイアスローラ１７ａと駆動ローラ２６との間には−２０μＡの電流が流れる。

本実施例においては、通常の画像形成時には中間転写ベルト８１の回転方向で上流側のバイアスローラ１６ａにマイナスのバイアス電圧を、下流側のバイアスローラ１６ｂにプラスのバイアス電圧を印加する。これは、二次転写終了後の中間転写ベルト８１上の残トナーにはプラス極性、マイナス極性の両極性のトナーが存在する可能性があるため、二本のファーブラシ１６ａ，１６ｂに異なる極性のバイアス電圧を印加するようにしている。

図６は本実施例における二次転写部での、二次転写ローラへの印加電圧と転写効率のグラフを示したものである。このグラフ中の点線ａ，ｂは転写効率９０％時の転写電圧を示している。

ここで、転写効率は、《転写効率＝記録材Ｐに転写されたトナー量／転写前の中間転写体８１上のトナー量×１００（％）》によって求めた。点線ａ，ｂに対応する電圧はそれぞれ１．５ｋＶと３．５ｋＶと電圧は異なるが、転写電圧１．５ｋＶに設定された時の中間転写ベルト８１上の残トナーは主にマイナス極性のトナーが多く、３．５ｋＶの時には主にプラス極性のトナーが多く残っている。これは１．５ｋＶ設定時には、転写されるトナーの電荷に対し転写電圧が足りないことにより起こり、３．５ｋＶ設定時には、転写電圧が高すぎることでトナーに電荷注入、或いは放電による電荷の飛び込みによりトナー電荷の極性が反転してしまうことに起因する。

上記理由により、ファーブラシを二本、且つ異なる極性のバイアス電圧を印加するようにしている。

ここで、中間転写ベルト８１の搬送を良好に保つために、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１との摩擦力だけでなく、ファーブラシから印加される電圧によって駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１とを静電的に吸着し、密着性を高める構成について説明する。

中間転写ベルト８１の搬送速度を安定させることは、一次転写部Ｔ１、二次転写部Ｔ２での画像不良を防ぐために重要であるが、そのためには課題も多いことがわかった。従来の対策では、主に力学的なアプローチで駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１とのグリップ力を強化しているが、本実施例では電気的なアプローチを加えて、前記グリップ力を更に強化している。

駆動ローラ２６が中間転写ベルト８１に対してスリップしないようにするためには、駆動ローラ２６の表面と中間転写ベルト８１の裏面のグリップ力がある一定以上必要である。そのために、従来では駆動ローラ２６の表面にゴム層を設け、グリップ力を向上させている。しかし、耐久で中間転写ベルト８１の裏面および駆動ローラ２６の表面にトナーが付着すると、付着したトナーによりグリップ力が低下し、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１はスリップを起こしてしまう。よって、耐久時において、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１のグリップ力をある一定以上に保つために、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１に静電吸着力を発生させてグリップ力を強化している。これにより、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１は、たとえトナーが付着したとしてもスリップしてしまうことがなく、中間転写ベルト８１の搬送性を良好に保つことができる。以下、具体的な構成について説明する。

なお、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１との静電吸着力は、電界ベクトルと同じ方向に発生する。また、電界ベクトルは電流の流れる方向と同じ方向に発生じるため、静電吸着力は電流の流れる方向に発生する。

図５の金属ローラ１７ａにバイアス電圧を印加し、駆動ローラ２６を接地すると、金属ローラ１７ａ⇒ファーブラシ１６ａ⇒中間転写ベルト８１⇒駆動ローラ２６の経路（以後、この経路を経路Ｖとする）に電流が流れる。ここでの静電吸着力は、電界ベクトルと同じ方向に発生する。また、電界ベクトルは電流の流れる方向と同じ方向に発生するため、静電吸着力は電流の流れる方向に発生する。よって、経路Ｖに電流が流れると、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１との間には静電吸着力が発生し、駆動ローラ８１と中間転写ベルト２６が静電的に密着する。よって、この構成によれば、中間転写ベルトの張架力を上げることと同様の効果が力学的負荷なしに発生させることができる。

ただし、この静電吸着力は経路Ｖに電流が流れると起こるが、金属ローラ１７ａ⇒ファーブラシ１６ａ⇒中間転写ベルト８１⇒ファーブラシ１６ｂ⇒金属ローラ１７ｂの経路（以後、この経路を経路Ｓとする）に電流が流れてしまう場合には発生しない。この理由は、経路Ｓに電流が流れる場合は、電界ベクトルは中間転写ベルト８１の搬送方向に発生するためである。

また、経路Ｖに電流が流れず、経路Ｓに電流が流れてしまうと、二次転写終了後の中間転写ベルト８１上の残トナーをファーブラシに転移させることができないため、クリーニング不良が起こってしまう。また、経路Ｖ，Ｓそれぞれに電流が流れた場合も、経路Ｓに流れる電流によって中間転写ベルト８１上の残トナーは中間転写ベルト８１の表面方向を移動してしまう。この場合、残トナーを十分にファーブラシ１６ａ，１６ｂに転移させることができず、クリーニング不良が起こってしまう恐れがある。

そのため、ファーブラシによるクリーニング性能を満足し、また十分な静電吸着力を発生させるためには、経路Ｖ，Ｓの電流量の関係が、（経路Ｖの電流量）≫（経路Ｓの電流量）であることが必要となる。

ここからは、（経路Ｖの電流量）≫（経路Ｓの電流量）の関係を満たすための、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の抵抗条件について説明する。

図７は、図５に示したクリーニング部の各パーツの等価回路図である。図中のＲ（Ｆ）はファーブラシの体積抵抗、Ｒｖ（ＩＴＢ）、Ｒｓ（ＩＴＢ）はそれぞれ中間転写ベルト８１の体積抵抗、表面抵抗、Ｒｖ（Ｄ）は駆動ローラの体積抵抗である。

上流側のファーブラシ１６ａに着目したとき、バイアスローラ１６ａにＶ１、バイアスローラ１６ｂにＶ２のバイアス電圧を印加する。そのとき、ファーブラシ１６ａに流れる電流をＩ１、中間転写ベルトの体積方向に流れる電流をＩ１ｖ、表面方向に流れる電流をＩ１ｓとする。また、ファーブラシ１６ａと中間転写ベルト８１の表面との接点での電位をＶ１’、ファーブラシ１６ｂと中間転写ベルト８１の表面との接点での電位をＶ２’とすると、これらの関係は下記式（１）、（２）となる。

ここで、Ｖ１＝−Ｖ２、Ｒ１（Ｆ）＝Ｒ２（Ｆ）の場合、Ｖ１’＝−Ｖ２’となるので、上記式（１）、（２）より中間転写ベルト８１の厚さ方向に流れる電流をＩ１ｖ、中間転写ベルト８１の表面方向に流れる電流をＩ１ｓの関係は、下記式（３）となる。

ここで、前記抵抗Ｒの関係は、下記式（４）である。

図８に、上記式（３）より、Ｒ（Ｖ）：Ｒ（Ｓ）を横軸にとり、そのときの中間転写ベルト８１の表面方向に流れる電流Ｉ１ｓを縦軸にとってグラフ化したものを示す。図８より、表面抵抗に対する体積抵抗の大きさが小さくなると、中間転写ベルト８１の表面方向に流れる電流が減少し、Ｒ（Ｖ）：Ｒ（Ｓ）＝１：５０あたりを境に、中間転写ベルト８１の表面方向に流れる電流減少の変化量が小さくなっている。Ｒ（Ｖ）：Ｒ（Ｓ）＝１：５０⇔Ｒ（Ｓ）＝５０Ｒ（Ｖ）の時には、電流Ｉ１ｖ、Ｉ１ｓの関係は下記式のようになる。

上記のように電流Ｉ１ｖ、Ｉ１ｓの関係は、（経路Ｖの電流量）≫（経路Ｓの電流量）の関係が成り立っており、Ｒ（Ｓ）≧５０Ｒ（Ｖ）であれば、クリーニング性、中間転写ベルト８１の搬送性が確保できる。

また、下流側のファーブラシ１６ｂについても、上流側のファーブラシ１６ａと同様のことが言える。図９は、図５に示したクリーニング部の各パーツの等価回路図である。図中のＲ（Ｆ）はファーブラシの体積抵抗、Ｒｖ（ＩＴＢ）、Ｒｓ（ＩＴＢ）はそれぞれ中間転写ベルト８１の体積抵抗、表面抵抗、Ｒｖ（Ｄ）は駆動ローラの体積抵抗である。

下流側のファーブラシ１６ｂに着目したとき、バイアスローラ１６ａにＶ１、バイアスローラ１６ｂにＶ２のバイアス電圧を印加する。そのとき、ファーブラシ１６ｂに流れる電流をＩ２、中間転写ベルトの体積方向に流れる電流をＩ２ｖ、表面方向に流れる電流をＩ２ｓとすると、電流Ｉ２ｓ、Ｉ２ｖの関係は下記式のようになる。

このように下流側のファーブラシ１６ｂについても、上流側のファーブラシ１６ａと同様に、（経路Ｖの電流量）≫（経路Ｓの電流量）の関係が成り立つ。よって、この関係が成り立つための中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の抵抗条件は、下記式（５）である。

また、一次転写部、二次転写部での転写条件より、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ）と体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）の条件は、下記式（６）、（７）である。

このため、転写性、クリーニング性、中間転写ベルト８１の搬送性の３つを良好に保つためには、中間転写ベルト８１の表面、体積抵抗率と駆動ローラ２６の体積抵抗率は上記式（５）、（６）、（７）を満たすことが必要になる。

ここで、上記式（５）、（６）、（７）にある表面抵抗率と表面抵抗の関係、体積抵抗率と体積抵抗の関係、について説明する。ファーブラシ１６ａ，１６ｂ間の距離をｄとすると、中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒｓ（ＩＴＢ）と表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ）の関係は、下記式（８）である。

また、中間転写ベルト８１の厚さをｔ（ＩＴＢ）、駆動ローラ２６の表層（弾性層）２６ｂの厚さをｔ（Ｄ）とする。このとき、中間転写ベルト８１の体積抵抗Ｒｖ（ＩＴＢ）、駆動ローラ２６の体積抵抗Ｒｖ（Ｄ）と、中間転写ベルト８１の体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）、駆動ローラ２６の体積抵抗率ρｖ（Ｄ）との関係は、下記式（９）である。

上記式（５）、（６）より中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）は、上記式（５）、（６）を満たす閾値以下でよいことがわかる。しかし、上記式（７）より中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）は、上記式（６）、（７）、（８）、（９）を満たす閾値以上必要となり、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）はある範囲に収まる。駆動ローラ２６の体積抵抗の値が、中間転写ベルト８１の体積抵抗の値より十分小さいとき、上記式（９）は、下記式（１０）となる。

上記式（６）より、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ）が下限値：１Ｅ＋１１（Ω／□）のとき、体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）のとることができる下限値は１Ｅ＋８（Ω・ｃｍ）である。このため、このときの中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）とファーブラシ１６ａ，１６ｂ間での中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の比は、式（９），（１０）より下記式のようになる。

また、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ）が上限値：１Ｅ＋１３（Ω／□）のとき、体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）のとることができる下限値は１Ｅ＋８（Ω・ｃｍ）である。このため、このときの中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）とファーブラシ１６ａ，１６ｂ間での中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の比は、下記式のようになる。

このため、Ｒｖ（ＩＴＢ）≫Ｒｖ（Ｄ）が成り立つときには、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）とファーブラシ１６ａ，１６ｂ間での中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）は、下記式（１１）の関係を満たす必要がある。

以上のことから、転写性、クリーニング性、中間転写ベルト８１の搬送性の３つを良好に保つためには、まず中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ）が、下記式（１２）を満たすことが必要である。かつ、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）とファーブラシ１６ａ，１６ｂ間での中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の関係が下記式（１３）を満たすことが必要である。

ここからは、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓ（ＩＴＢ） ＝ １Ｅ＋１２（Ω／□）のものを用いたとき、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗率をそれぞれ２水準とったときの、クリーニング性と中間転写ベルト８１の搬送性の結果を述べる。

本実施例では、中間転写ベルト８１の体積抵抗率ρｖ（ＩＴＢ）は、１Ｅ＋９Ω・ｃｍ、１Ｅ＋１３Ω・ｃｍの２水準を用いた（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、印加時間３０ｓｅｃで測定時）。中間転写ベルト８１の厚さは、ｔ（ＩＴＢ）＝１００μｍなので、中間転写ベルト８１の体積抵抗Ｒｖ（ＩＴＢ）は、１Ｅ＋７Ω、１Ｅ＋１１Ωである。また、駆動ローラ２６には、表層２６ｂに体積抵抗率ρｖ（Ｄ）＝１Ｅ＋５Ω・ｃｍ、１Ｅ＋１５Ω・ｃｍの２水準のゴムを用い（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、印加時間３０ｓｅｃで測定時）、図１０に示す装置を用いてローラ状での駆動ローラ２６の抵抗値を測定した。測定時には、駆動ローラ芯金２６ｃに１００Ｖの電圧を印加して測定を行った。その結果、駆動ローラ２６の体積抵抗値Ｒｖ（Ｄ）は、ρｖ（Ｄ）＝１Ｅ＋５Ω・ｃｍのゴムを用いたときＲｖ（Ｄ）＝１Ｅ＋４Ωであり、ρｖ（Ｄ）＝１Ｅ＋１５Ω・ｃｍのゴムを用いたときＲｖ（Ｄ）＝１Ｅ＋１４Ωであった。ここからは、図１０の説明を行う。図１０を用いたローラ抵抗測定法は、静止時のローラ抵抗測定法であり、駆動ローラ２６を金属平板５０の上に固定し、駆動ローラ２６の芯金部２６ｃにバイアス電圧を印加し、金属平板５０を接地して測定する。

これら各２水準から出した実験条件（１）〜（４）を図１１に示す。これら条件（１）〜（４）の中で、上記式（１２）、（１３）を満たすことができるのは、条件（１）のみである。

まず最初に、クリーニング性の検証結果について説明する。図１２に条件（１）〜（４）における、Ｉ１、Ｉ２の大きさが２０ｕＡのときの対するクリーニング性の結果を示す。検証方法は、画像濃度２００％のベタ画像をＡ４サイズの記録材に２０枚連続で出力したあとに、画像濃度０％のベタ画像をＡ４の記録材に１枚出力し、その記録材の汚れの程度でクリーニング性を検証した。その結果を、各条件においてクリーニング良好の場合を○で、クリーニング不良の場合を×で示した。条件（１）ではクリーニングされているが、他の条件（２）〜（４）ではクリーニングできずにクリーニング不良が発生してしまっている。このことから、クリーニング性を満足するのは、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗率が共に低い場合のみである。

次に、中間転写ベルト８１の搬送性の結果について説明する。中間転写ベルト８１の搬送性は初期状態より、耐久により中間転写ベルト８１の裏面や駆動ローラ２６にトナーが付着した状態の方が厳しい。このため、Ａ４サイズの記録材を１０万枚通紙した状態での中間転写ベルト８１の搬送性を検証した。

検証方法として、画像評価として色ズレ量を測定し、また中間転写ベルト８１が１周する時間を測定することで、中間転写ベルト８１の平均搬送速度を測定し、搬送性を検証した。

まず、画像評価の結果を述べる。検証方法は、色ズレ量を測定する専用画像を用いて画像を出力し、条件（１）〜（４）における、Ｉ１、Ｉ２の大きさが２０ｕＡのときの色ズレ量を調べ、色ズレ量が１００μｍ以下を○、１００μｍ以上を×として評価した。各条件において、この評価を行い、その結果を図１３に示す。図１３より、色ズレ量が１００μｍ以下であったのは、条件（１）のみであった。次に、条件（１）と（４）について中間転写ベルト８１の平均搬送速度を測定し、搬送性の差を検証した。その結果を図１４に示す。図の横軸はＩ１、Ｉ２の絶対値の大きさで、縦軸は中間転写ベルト８１の平均搬送速度である。条件（１）では、Ｉ１、Ｉ２の増加と共に、中間転写ベルト８１の平均搬送速度が増加し、駆動ローラの回転速度であり、中間転写ベルト８１搬送速度の設定値である３００ｍｍ／ｓに近づいている。一方、条件（４）では、Ｉ１、Ｉ２が増加しても、中間転写ベルト８１の平均搬送速度がほとんど変化しなかった。つまり、条件（１）では中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６のグリップ力が増加し、中間転写ベルトの搬送性が良好なために、色ズレ量が軽微であった。したがって、中間転写ベルト８１の表面、体積抵抗率と駆動ローラ２６の体積抵抗率が上記式（１２）と（１３）の両方を満たす条件においては、転写性、クリーニング性、中間転写ベルト８１の搬送性の３つを良好に保つことができる。

すなわち、中間転写ベルト８１の表面抵抗率ρｓが１Ｅ＋１１Ω／□≦ρｓ≦１Ｅ＋１３Ω／□の範囲であり、且つ中間転写ベルト８１の厚さをｔ、ファーブラシ１６ａ，１６ｂ間の距離をｄとしたとき、中間転写ベルト８１と駆動ローラ２６の体積抵抗の和Ｒ（Ｖ）と、ファーブラシ１６ａ，１６ｂ間での中間転写ベルト８１の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の関係が、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）≦１０００ｄ／ｔ×Ｒ（Ｖ）を満たす値である。

上記構成によれば、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１との摩擦力だけでなく、ファーブラシ１６ａ，１６ｂから印加される電圧によって駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１とが静電的に吸着し、駆動ローラ２６と中間転写ベルト８１との密着性が高まる。このため、中間転写ベルト８１の裏面がトナーで汚れてしまうようなことがあっても、駆動ローラ２６が中間転写ベルト８１に対してスリップしてしまうことがなく、中間転写ベルト８１の搬送速度が安定する。よって、初期・耐久を通じて、中間転写ベルト８１に対するトナー像の転写性や、ファーブラシ１６ａ，１６ｂによる中間転写ベルト８１のクリーニング性を損なうことなく、中間転写ベルト８１の搬送性を良好に保つことができる。

なお、前述した実施例では、画像形成部を４つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。

また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。或いは、像担持体として、記録材を担持しつつ搬送する記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

本実施例における画像形成装置の簡略断面図 本実施例における画像形成部の簡略断面図 本実施例の二次転写部を示した簡略断面図 本実施例の二次転写部を記録材Ｐの搬送方向から見た簡略断面図 本実施例における中間転写ベルトクリーニング手段を示した簡略断面図 本実施例の画像形成装置の二次転写部における転写電圧と転写効率の関係を示したグラフ 本実施例における中間転写ベルトクリーニング手段の等価回路図 本実施例におけるＲ（Ｓ）：Ｒ（Ｖ）と表面電流量Ｉ１ｓの関係を示した図 本実施例における中間転写ベルトクリーニング手段の等価回路図 本実施例における駆動ローラの抵抗測定を行う装置の簡略図 本実施例における中間転写ベルトと駆動ローラの体積抵抗を各２水準振ったときの、実験条件を示した表図 本実施例における中間転写ベルトと駆動ローラの体積抵抗を各２水準振ったときの、中間転写ベルト上の残トナーに対するクリーニング性を示した表図 本実施例における中間転写ベルトと駆動ローラの体積抵抗を各２水準振ったときの、色ズレ量を示した表図 本実施例における中間転写ベルトと駆動ローラの体積抵抗を各２水準振った内の、条件（１）と（４）におけるＩ１、Ｉ２の大きさと中間転写ベルトの平均搬送速度の関係を示した図

符号の説明

Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成部
Ｓ，Ｖ …経路
Ｔ１Ｐａ …転写プレニップ部
Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄ …一次転写ニップ部
Ｔ２ …二次転写部
Ｔｃ …クリーニング部
Ｔｎｒ …トナー
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …感光ドラム
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ …クリーニング器
１５ …クリーニング装置（クリーニング手段）
１５ａ，１５ｂ …クリーニング装置
１６ａ，１６ｂ …ファーブラシ
１７ａ，１７ｂ …バイアスローラ
１８ａ，１８ｂ …スクレーパ
１９ａ，１９ｂ …電源
２５ …テンションローラ
２６ …駆動ローラ
２６ａ …導電体ローラ
２６ｂ …表層
２９ …二次転写内ローラ
４０ …二次転写外ローラ
８１ …中間転写ベルト（像担持体）

Claims (5)

1. 接地された駆動ローラを含む複数のローラによって張架され、前記駆動ローラによって回転される像担持体と、
   前記駆動ローラに対向するように前記像担持体に接触し、前記像担持体に極性の異なる電圧を印加することによってトナー像の転写された前記像担持体からトナーを除去する２つのクリーニング手段と、
   を有し、
   前記像担持体の表面抵抗率ρｓが１Ｅ＋１１Ω／□≦ρｓ≦１Ｅ＋１３Ω／□の範囲であり、且つ前記像担持体の厚さをｔ、前記２つのクリーニング手段間の距離をｄとしたとき、前記像担持体の体積抵抗Ｒ１と前記駆動ローラの体積抵抗Ｒ２の和Ｒ（Ｖ）と、前記２つのクリーニング手段間での前記像担持体の表面抵抗Ｒ（Ｓ）の関係が、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）を満たす値であり、またＲ１≫Ｒ２が成り立つ条件では、５０Ｒ（Ｖ）≦Ｒ（Ｓ）≦１０００×ｔ×ｄ×Ｒ（Ｖ）を満たす値であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記２つのクリーニング手段は、それぞれ、前記駆動ローラに対向するように前記像担持体に接触して回転する導電性の回転部材と、前記回転部材に電圧を印加する電源を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、表層に弾性層を有する無端状のベルト部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記回転部材の回転方向は、前記像担持体の回転方向に対してカウンター方向に回転することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング手段は、前記回転部材に接触して回転し、前記回転部材から前記トナーを静電的に回収する回収部材と、前記回収部材からトナーを除去するブレード部材を備え、前記回収部材は前記回転部材と同一方向に回転することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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