JP3287739B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体が担持す
るトナー像を中間転写体に転写し、この中間転写体に転
写されたトナー像を転写材に転写することにより画像形
成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成
装置に関する。

【０００２】上記に於て像担持体は、例えば電子写真感
光体、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等である。

【０００３】また、中間転写体は、ローラ形状体（ドラ
ム形状体）、ベルト形状体等である。

【０００４】また、転写材は、転写紙、記録紙、印刷
紙、カード、封筒、葉書等であり、材質は紙に限らな
い。

【０００５】さらに、上記画像形成装置の画像形成プロ
セスは、例えば電子写真プロセス、静電記録プロセス、
磁気記録プロセス等である。

【０００６】

【背景技術】像担持体としての感光体に形成される複数
色のトナー像を中間転写体に順次重ねて１次転写し、こ
の中間転写体に形成された複数色のトナー像よりなるカ
ラー画像（或いは多色画像）を転写材に一括して２次転
写することによりカラー画像を得るカラー画像形成装置
が知られている。

【０００７】しかし、上記に述べた中間転写体を使用し
た画像形成装置においては、中間転写体から紙などの転
写材への２次転写の後に、中間転写体上に転写残トナー
が存在し、この残トナーの除去が一つの技術的課題とな
っている。

【０００８】上記課題を解決するための手段としては例
えば、中間転写体に弾性ブレードを当接、離間させ、中
間転写体上のトナーを掻き取るタイプ（特開昭５６−１
５３３５７号公報、特開平５−３０３３１０号公報等）
がある。

【０００９】また中間転写体に当接離間するファーブラ
シを設け、このファーブラシに中間転写体上の２次転写
残トナーと逆極性のバイアスを印加して残トナーを回収
し、そして、この残トナーを一旦金属ローラ等のバイア
スローラに付着させてから、ブレードで掻き取る、とい
った構成のものもある。

【００１０】また、中間転写体上の残留トナーを感光体
に電界で戻し、感光体のクリーナでこの残留トナーを回
収することが、特開平４−３４０５６４号公報、特開平
５−２９７７３９号公報、特開平１−１０５９８０号公
報等で提案されている。

【００１１】ここで、いずれの提案においても、感光体
に戻されるトナーは、感光体に形成されるトナー像の極
性と同極性である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の述べた
中間転写体のクリーニングには以下に述べるような弱点
があった。

【００１３】即ち、クリーニングブレードの様な機械的
に中間転写体上のトナーを掻き取るタイプのクリーニン
グ装置では、ブレードが離間した際にブレード部分に堆
積したトナーが中間転写体上に残留し、次プリントプロ
セスの画像上にブレード跡を発生させるという問題が生
じる。また長期間の使用により、ブレードと、このブレ
ードが対向する中間転写体が摩耗し、中間転写体の表層
の劣化による転写効率の低下、トナーのクリーニングブ
レード摺り抜け等の問題をも生じてしまう。

【００１４】またファーブラシを用いて中間転写体上の
残トナーを回収する装置は、クリーニング装置が大型、
複雑化し、コスト高になってしまう、といった欠点があ
る。

【００１５】また、感光体に形成されるトナー像の極性
と同極性を有する中間転写体上の残留トナーを感光体に
戻す場合、通常の転写工程とは別に、残留トナーを感光
体に逆転写するための工程を設ける必要がある。従っ
て、所定時間の間に像形成を行うことができる転写材の
枚数の低下、いわゆるスループットの低下といった問題
点がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明は、トナー像を担持する像担持体と、中間転
写体と、前記像担持体が担持するトナー像を第１の転写
位置で前記中間転写体に転写するために、前記中間転写
体に電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に
転写されたトナー像を第２の転写位置で転写材に転写す
る転写手段と、を有する画像形成装置において、前記中
間転写体が担持するトナーを前記像担持体が担持するト
ナー像の帯電極性とは逆極性に帯電する帯電手段を備
え、前記像担持体と前記中間転写体との間の空隙にかか
る電圧がＰＡＳＣＨＥＮ則に従う放電電圧よりも小さく
なるように、前記電圧印加手段が前記中間転写体に電圧
を印加することにより、前記像担持体が担持するトナー
像の前記中間転写体への転写と、前記帯電手段によって
帯電されたトナーの前記像担持体への転写と、を同時に
行うことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施例を説明
する電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置
（複写機あるいはレーザプリンタ）概略断面図である。
中間転写体として中低抗の弾性ローラ５を、２次接触転
写手段として転写ベルト６を使用している。

【００１８】以下にこの装置のフルカラー画像形成時の
印字動作について説明する。

【００１９】１は像担持体として繰り返し使用される回
転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラムと記
す）であり、矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセ
ススピード）をもって回転駆動される。

【００２０】感光体ドラム１は回転過程で、１次帯電ロ
ーラ２によりマイナスの所定電位に一様に帯電処理さ
れ、次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色
分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル
画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力す
るレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露
光３を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成
分像（例えばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形
成される。なお、感光体ドラム１の芯金は図１で示すよ
うに接地されている。

【００２１】次いで、その静電潜像が第１現像器４１
（イエロー現像器）の現像スリーブ上のマイナスに帯電
された第１色であるイエロートナーＹにより現像され
る。

【００２２】このイエローのトナーを現像する時に不図
示の高圧電源により現像スリーブにバイアスが印加され
るタイミングを図１１の「Ｙ現像バイアス」に示す。図
１１のタイミング図においてハイレベルで現像バイアス
が出力され、ローレベルで出力がオフとなる。以降シー
ケンス図においてはハイ、ローに対する論理は他の項目
も含め同様なものとする。

【００２３】現像器４１・４２・４３・４４（イエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラック）の各現像器は不図示
の回転駆動装置によって現像器支持部４０が図中矢印の
方向に回転し、各々の現像器が現像過程で感光体ドラム
１と対向するように配設されている。

【００２４】中間転写体５は矢示の時計方向に感光体ド
ラム１とほぼ同じ周速度をもって回転駆動されている。

【００２５】感光体ドラム１上に形成担持された上記第
１色のイエロートナー画像は、感光体ドラム１と中間転
写体５とのニップ部（第１の転写位置）を通過する過程
で、電圧印加手段としての１次転写バイアス電源２９に
よって中間転写体５の芯金に印加されるプラスの１次転
写バイアスにより形成される電界と、圧力により、中間
転写体５の外周面に中間転写されていく。以後この行程
を１次転写という。

【００２６】以下、同様に第２色のマゼンタトナー画
像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナ
ー画像が順次感光体ドラム１上に現像され、中間転写体
５上に重畳転写される。

【００２７】各色のトナーを現像する時に不図示の高圧
電源により現像スリーブにバイアスが印加されるタイミ
ングを図１１の「Ｍ現像バイアス」、「Ｃ現像バイア
ス」、「Ｂｋ現像バイアス」に示す。また、１次転写バ
イアスの印加タイミングを図１１の「１次転写バイア
ス」に示す。

【００２８】６は転写ベルトであり、中間転写体５に対
応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してあ
る。転写ベルト６はバイアスローラ６２とテンションロ
ーラ６１とによって支持される。そして、バイアスロー
ラ６２には、２次転写バイアス源２８によって１次転写
バイアス電源２９により印加されるバイアスより高い電
位のプラスの２次転写バイアスが印加され、テンション
ローラ６１は接地されている。

【００２９】感光体ドラム１から中間転写体５への第１
〜第４色のトナー画像の１次転写工程において、中間転
写体５をクリーニングするために中間転写体５上のトナ
ーの帯電を行うローラ８（以下、クリーニングローラ８
と呼ぶ）、及び、転写ベルト６は中間転写体５から接離
可能に設けられている。

【００３０】図１に示すようにクリーニングローラ８は
端部をバネにより支持され、支持枠がカム８４により矢
印ｘ方向に動くことにより中間転写体５に接離する。

【００３１】ここで図１はローラ８が中間転写体５に接
触する位置にある状態を示し、カム８４が１８０°回転
することによってローラ８は不図示の離間位置に移動す
る。

【００３２】中間転写体５上に重畳転写された合成カラ
ートナー画像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中
間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセット
からレジストローラ１１、転写前ガイド１０を通過して
中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップ（第２の転
写位置）に所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同
時に２次転写バイアスがバイアス電源２８からバイアス
ローラ６２に印加されることによって行われる。

【００３３】この２次転写バイアスにより中間転写体５
から転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。以
後この行程を２次転写という。

【００３４】この２次転写のタイミングは図１１の「２
次転写バイアス」で示されるタイミングでバイアスが印
加され、２次転写バイアスの印加前後に転写ベルト６の
中間転写体５への接離が行われる。

【００３５】ここで本実施形態では、図１１で示される
ようにコンピュータなどから１度のプリントスタート信
号を装置に入力することによって複数材の転写材に連続
して像形成を行う場合、２次転写は４色目のブラックの
１次転写が行われる回転で行われるため、１次転写工程
と２次転写工程は一部オーバーラップする。

【００３６】トナー画像転写を受けた転写材Ｐは定着器
１５へ導入され加熱定着される。

【００３７】転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体
５上の転写残トナーはクリーニングローラ８によって帯
電されて感光体ドラム１に戻されることにより、クリー
ニングされる。

【００３８】このタイミングを図１１の「クリーニング
ローラ作動」に示す。

【００３９】クリーニングローラ８は不図示のモータと
クラッチにより駆動されるカム８４により中間転写体５
の帯電位置に当接され、高圧電源２７により当接中にプ
ラスのバイアスが印加されることにより中間転写体５上
の転写残トナーをプラスに帯電する。そして、このトナ
ーは２枚目の転写材に形成するためのイエロートナー像
の１次転写と同時に感光体ドラム１に逆転写され、感光
体ドラム１上のクリーナ１３により１次転写残トナーと
ともに回収される。

【００４０】クリーニングローラ８は転写残トナーの後
端が上記帯電位置を通過した後離間される。

【００４１】次に、連続画像形成における最終の転写材
（図１１では２枚目の転写材）への像形成シーケンスを
説明する。このとき、中間転写体５は２次転写残トナー
クリーニングのため最低、転写残トナー後端が感光体ド
ラム１と中間転写体５とのニップ部を通過するまで回転
を続け、その間、感光体ドラム１上へ中間転写体５上の
転写残トナーを戻すために１次転写バイアスの印加が継
続される。このとき感光体ドラム１から中間転写体５へ
のトナー像の１次転写は行われない。これ以外は１枚目
の転写材への像形成シーケンスと同様である。

【００４２】図１２にモノカラー時の８枚連続画像形成
時のシーケンスを示す。

【００４３】動作タイミングとしては上記フルカラー時
の４色目以降の動作を繰り返すこととなる。

【００４４】最終頁の印字後もフルカラー時と同様であ
る。

【００４５】また、以上ではフルカラー２枚連続、モノ
カラー８枚連続印字の場合の例を示したが、連続印字で
なく、１度の像形成開始信号の入力によって１枚の転写
材に像形成する場合は最終頁の印字のシーケンスと同様
である。

【００４６】以下、本実施形態における中間転写体５の
クリーニングについてさらに詳細に説明する。

【００４７】本実施形態では、すでに説明したように、
感光体ドラム１から中間転写体５への１次転写と同時
に、中間転写体５上の２次転写残トナーを、感光体ドラ
ム１に逆転写して戻している。

【００４８】そのメカニズムを説明する。中間転写体５
に形成されたトナー像は、このトナー像の帯電極性（負
極性）とは逆極性の２次転写バイアスがバイアスローラ
６２に印加されることによって転写ベルト６に送られた
転写材Ｐに転写される。このとき、転写材Ｐに転写され
ずに中間転写体５に残留する２次転写残トナーは、２次
転写工程の際に、強力なトナーとは逆極性の電界を受け
て、正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性
（正）に帯電されて中間転写体５上に残っているトナー
が多い。

【００４９】しかし、全ての２次転写残トナーが正極性
に反転しているわけではなく、部分的には中和され電荷
を持たないトナーや、負極性を維持しているトナーも存
在している。

【００５０】この現象は以下の様な実験をおこなう事に
よって確認された。

【００５１】図１に示す本体装置構成を持つレーザプリ
ンタで、単色テキストパターン、ベタ白パターンの２枚
連続通紙をする。

【００５２】中間転写体のクリーニングを行わない場
合、２枚目のベタ白パターンには、前プリントのテキス
トパターンの２次転写残トナーがゴーストのように現れ
る。

【００５３】このとき２次転写バイアス値を上下に振っ
て観たところ、ゴーストの発生の様子がバイアス値によ
って異なり、転写バイアスが過剰に高い方がゴースト発
生のレベルが良くなっている事が観察された。

【００５４】ところで、転写効率は、ある転写バイアス
値でピークを持ち、過剰なバイアスを印加すると転写効
率が低下することが知られている。

【００５５】上記検討での挙動が、従来の転写効率の挙
動とは異なっていたため、２次転写後の中間転写体５上
と感光体ドラム１上を観察した。過剰の２次転写バイア
ス印加後、中間転写体５上のトナーは非常に多く、２次
転写効率は低下したが、同時に感光体ドラム１上にもト
ナーが存在し、そのパターンの様子から、明らかに中間
転写体５上のトナーが感光体ドラム１に転写されて戻っ
ている事が確認された。

【００５６】以上の検討結果よりトナーは、強い２次転
写バイアスによって２次転写工程時に逆極性に反転す
る、という挙動を執ることが確認された。

【００５７】しかし、中間転写体５上の２次転写残トナ
ーは先述したように、部分的には中和されたトナーや、
負極性を維持しているトナーも存在しているため、完全
には感光体ドラム１に戻らず、連続プリント時の次プリ
ント画像にゴーストとして現れる。

【００５８】また最適転写バイアスよりも高い方に外れ
て使用すると、転写電流過剰による画像劣化が激しくな
るため実用的にはなり得ない。

【００５９】そこで本発明者らは、部分的には中和され
電荷を持たないトナーや、負極性を維持しているトナー
をも、逆極性に反転させる帯電手段８を、２次転写位置
後、１次転写位置前に設けることにした。

【００６０】その結果、２次転写残トナーのほとんど全
てを感光体ドラム１に戻すことが可能となる事を、本発
明者らは確認した。

【００６１】ここで、２次転写残トナーの逆転写と、感
光体ドラム１上のトナーの１次転写とを同時に行うため
には、感光体ドラム１と中間転写体５との転写位置（第
１の転写位置）において、それぞれのトナーの帯電量が
小さくなったり、極性が反転したりしてしまうことを防
止する必要がある。

【００６２】なお、トナーは絶縁性であるために、逆極
性のトナー同士が短時間で電荷を相殺して中和したり、
極性が反転したりすることは無い。

【００６３】そこで本実施形態では、感光体ドラム１と
中間転写体５との間の空隙にかかる電圧がＰａｓｃｈｅ
ｎ則に従う放電電圧よりも小さくなるように、１次転写
バイアス電源２９による１次転写バイアスを設定した。

【００６４】即ち、第１の転写位置において放電が発生
することを防止することにより、第１の転写位置におい
てトナーの帯電量が小さくなったり、極性が反転したり
してしまうことを防止している。

【００６５】以下に中間転写体５上の２次転写残トナー
が、感光体ドラム１上に転移するための最適１次転写バ
イアスがどの様に決まるか述べる。

【００６６】図２は通常雰囲気中での感光体ドラム１と
中間転写体５との間の空隙（ＧＡＰ）と放電電圧の関係
を示した図で、図２中実線は修正Ｐａｓｃｈｅｎ曲線と
言われる、一般的な空隙と放電開始電圧の関係を示す曲
線である（Ｒ．Ｍ ＳＣＨＡＦＦＲＴ著、電子写真、共
立出版、参照）。

【００６７】他の点線、破線は１次転写バイアスＶ_aを
パラメータとし、空気間隙、即ち感光体ドラム１と中間
転写体５とのＧＡＰ（ｚ）を変化させた場合に、そのＧ
ＡＰにかかる電圧Ｖｇ〔Ｖ〕の変化を表している。Ｖｇ
〔Ｖ〕は以下の計算式から求まる計算値である。

【００６８】 Ｖｇ＝（Ｖ_a＋Ｖ_c）ｚ／（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／Ｋ_d＋ｚ） …（１） ここで、 Ｖ_c：第１の転写位置直前における感光体ドラム１上の
暗電位 Ｖ_a：中間転写体５に印加される１次転写バイアス
〔Ｖ〕 Ｌ_s：感光体ドラム表層（光導電層）の厚さ〔μｍ〕 Ｌ_d：中間転写体表層５１（誘電体層）の厚さ〔μｍ〕 ｚ：感光体ドラム１（光導電層）と中間転写体５（誘電
体層５１）との間の空隙〔μｍ〕 Ｋ_s：感光体ドラム表層の比誘電率 Ｋ_d：中間転写体表層５１の比誘電率 である。

【００６９】本実施形態では以下の条件で計算した。Ｖ
_a：−５５０〔Ｖ〕、Ｌ_s：３０〔μｍ〕、Ｌ_d：３０
〔μｍ〕、Ｋ_s：３、Ｋ_d：３である。ここで本計算にお
いてＶ_cは１次帯電ローラ２が１次帯電位置において感
光体ドラム１に与える電位を用いた。即ち、感光体ドラ
ム１上の電位は第１の転写位置に達するまでに多少減衰
するが、少なくとも１次帯電位置における電位で計算し
た結果、放電が発生しなければ良い。

【００７０】図２のグラフは前記条件の下、１次転写バ
イアスＶ_a＝１００、３００、５００〔Ｖ〕の時に、Ｇ
ＡＰ：ｚを可変としてプロットしている。

【００７１】図２において、１次転写バイアスＶ_aが３
００Ｖの場合、Ｖ_gの曲線が修正Ｐａｓｃｈｅｎ曲線と
交わっている。即ち、感光体ドラム１と中間転写体５と
のＧＡＰで放電が生じる。

【００７２】従ってこの放電により電荷が転移して、中
間転写体５上のトナーが逆帯電される、と考えられる。

【００７３】換言すれば、ローラ８によって正極性に帯
電され、感光体ドラム１に転移可能な状態になっている
２次転写残トナーが、上記放電で負極性に再帯電され、
感光体ドラム１上に転移できなくなる現象が生じてい
る。

【００７４】修正Ｐａｓｃｈｅｎ曲線とＧＡＰ間電圧曲
線が交わるところのＶ_aは何Ｖなのか、を計算により求
めたところ、本実施形態における放電の閾値電圧はＶ_a
＝２７９．４Ｖであった。

【００７５】従って、上記条件下において１次転写同時
クリーニングが良好に実現できる１次転写バイアスは２
７９．４Ｖ以下に設定しなければならない事になる。

【００７６】この場合、１次転写バイアスＶ_aと感光体
ドラム１の１次帯電電位との電位差は５５０＋２７９．
４＝８２９．４Ｖとなる。

【００７７】ここで、修正Ｐａｓｃｈｅｎ曲線は空隙ｚ
が８μｍ〜１００μｍの間にあるとき、以下の式で近似
できる。

【００７８】Ｖ_g＝３１２＋６．２ｚ …（２）

【００７９】従って式（１）と（２）を組み合わせると
次の２次方程式を得る。

【００８０】 ６．２ｚ²−（Ｖ_a＋Ｖ_c−３１２−６．２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／Ｋ_d））ｚ ＋３１２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／Ｋ_d）＝０ …（３）

【００８１】よって、以下の関係（４）を満たすことに
よって式（３）は解を持たず、放電は発生しない。

【００８２】 （Ｖ_a＋Ｖ_c−３１２−６．２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／Ｋ_d））² −４×６．２×３１２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／Ｋ_d）＜０ …（４）

【００８３】従って、式（ａ）を満たすことによって、
中間転写体５上の正極性に帯電された２次転写残トナー
は感光体ドラム１へ転写され、感光体ドラム１上の負極
性に帯電されたトナー像は中間転写体５へ転写されると
いった各々独立した挙動をとる。

【００８４】本実施形態においては、中間転写体５上の
２次転写残トナーを帯電する帯電手段として、接触型の
帯電手段、具体的には複数層を有する弾性ローラを２次
転写残トナーを帯電するクリーニングローラ８として用
いた。

【００８５】図３に本発明で実際に使用した中間転写体
クリーニングローラ８の概略断面図を示す。

【００８６】本実施例で用いた中間転写体クリーニング
ローラ８は、例えば円筒状の導電性支持体上８３に少な
くともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層８２を
有するローラ形状、更にはその弾性層の上層に一層以上
の被覆層８１を有するローラ形状のものである。

【００８７】円筒状の導電性支持体８３は中間転写体５
に撓むことなくニップが長手方向に均等となるような剛
性を持って当接可能な材質であれば良く、アルミニウ
ム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボンや
金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることができ
る。

【００８８】弾性層８２は、中間転写体５と隙間無く当
接できる硬度を有している事、印加されるバイアスに対
して、ある程度の電気的耐圧を有していれば良い。

【００８９】具体的なゴム材質としてはアクリロニトリ
ルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロ
プレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポ
リエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリ
ルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。抵
抗値としては体積抵抗率で１０⁷〜１０¹¹Ωｃｍ（１ｋ
Ｖ印加時）が望ましい。中間転写体クリーニングローラ
の求められる抵抗値については後述する。

【００９０】被覆層８１の材質は、中間転写体クリーニ
ングを実現する上で重要なファクターとなる。というの
は中間転写体クリーニングローラに求められる機能は、
感光体ドラム１上を帯電する帯電ローラと同様だからで
ある。

【００９１】感光体ドラム１上を帯電する帯電ローラ
は、抵抗値が非常に安定していて、表面の微視的な抵抗
ムラが無い場合は単層構成のローラでも機能を満足する
ことができる。これは帯電が感光体ドラム表面材質と帯
電ローラ材質との間に電圧が印加された状態で生じる放
電に依るものであり、放電に寄与する静電容量は抵抗値
で決まってしまうためである。

【００９２】従って、抵抗制御と表面の微視的な抵抗ム
ラを抑えるためにも、２層構成として機能分離し、下層
の弾性層８２で大まかな抵抗値に制御し、表層の被覆層
８１で微調整する方が材料選択肢の拡大、コスト等、製
造上の面からも望ましい。

【００９３】上記の観点から、本実施例においては２層
構成を採っているのだが、被覆層８１に用いられる材質
としては、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等
に、導電材として酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物
を分散し、抵抗制御したものが望ましい。

【００９４】また被覆層としてシート状の樹脂を巻き付
けるタイプでも構わない。

【００９５】被覆層の抵抗は、中間転写体５と接して放
電するために充分な表面抵抗を有している必要がある。
その値としては、１０⁶〜１０¹⁵Ω（１ｋＶ印加時）が
有効である。

【００９６】表面抵抗の測定には１００×１００ｍｍの
導電性シートに、同様な条件で被覆層を塗布したサンプ
ルを作り、Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製 Ｒ８３４０Ａ及び
Ｒ１２７０４を用い、印加電圧１ｋＶ、ｄｉｓｃｈａｒ
ｇｅ ５ｓｅｃ、ｃｈａｒｇｅ ３０ｓｅｃ及びｍｅａ
ｓｕｒｅ ３０ｓｅｃの条件で測定した値である。

【００９７】本実施例で使用した中間転写体クリーニン
グローラ８の構成は、外径φ１４ｍｍのステンレス製芯
金８３上に、弾性体８２として厚さｔ＝３ｍｍのＮＢ
Ｒ、体積抵抗率１０⁹Ωｃｍ（１ｋＶ印加時）を構成
し、被覆層８１として、ナイロン樹脂であるメトキシメ
チル化ポリアミドに酸化チタンを分散したものを用い
た。その厚さは３０μｍ、表面抵抗値は１０⁸Ωであ
る。外径は約φ２０ｍｍである。

【００９８】上記ローラの実使用抵抗を図６に示す方法
で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性層８２、
被覆層８１を含め、中間転写体クリーニングローラ８と
しての抵抗のことである。

【００９９】図６において、不図示の回転駆動体によっ
てアルミシリンダ７１が回転し、それにならって中間転
写体クリーニングローラ８が従動回転する。その当接圧
は、図１の装置における使用状態と同等としており、総
圧１Ｋｇｆである。中間転写体クリーニングローラ８の
芯金には、高圧電源７３より一定の直流電圧Ｖｄｃが印
加される。中間転写体クリーニングローラ８の弾性層８
２、被覆層８１を通過して流れる電流は、アルミシリン
ダ７１に流入し、標準抵抗７２を介して接地される。標
準抵抗７２の両端の電圧をＶｒ〔Ｖ〕とすると、中間転
写体クリーニングローラ８の抵抗値Ｒｃは次式によって
与えられる。

【０１００】Ｒｃ〔Ω〕＝ １０⁶／Ｖｒ〔Ｖ〕 その結果中間転写体クリーニングローラ８の実使用抵抗
は４×１０⁸Ωであった。

【０１０１】本発明者らの検討に依れば、中間転写体ク
リーニングローラ８に望まれる実使用抵抗値は、上記測
定方法で５×１０⁵〜１×１０⁹Ωの範囲で使用可能であ
ることが分かった。

【０１０２】また被覆層８１の厚みは５〜１００μｍで
効果があることを確認した。

【０１０３】次に本実施例に用いた中間転写体５の説明
を図４を用いて行う。

【０１０４】本実施例に用いる中間転写体５は、例えば
円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマ
ー、樹脂よりなる弾性層を有するローラ形状、更にはそ
の弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するローラ形状
のものである。

【０１０５】図４は中間転写体５の概略断面図で、５３
は剛体である円筒状導電性支持体、５２は弾性層、５１
は表層である。

【０１０６】円筒状導電性支持体５３としては、アルミ
ニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カーボ
ンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いることが
でき、その形状としては、上述したような円筒状や、円
筒の中心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施し
たもの等が挙げられる。本実施例で用いた芯金５１は厚
さ３ｍｍのアルミニウムの円筒の内部に補強を施したも
のである。

【０１０７】中間転写体５に用いる弾性層５２の厚み
は、転写ニップの形成、回転による色ズレ、材料コスト
等の面で０．５〜７ｍｍが望ましく、また、表層５１の
膜厚は、下層の弾性層の柔軟性を、更にその上層あるい
は感光体ドラム１表面に伝えるために、薄層にすること
が好ましく、具体的には２０〜２００μｍが望ましい。
本実施例で用いた中間転写体５の弾性層５２の厚みは５
ｍｍ、表層５１の膜厚は３０μｍであり、トータルの外
径はφ１８０ｍｍである。

【０１０８】また弾性層５２は抵抗値のみを重視しアク
リロニトリルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）に導電材とし
てケッチェンブラックを分散して体積抵抗率を制御した
ものを用いた。

【０１０９】その他使用できる弾性層５２のゴム材質と
しては、先の中間転写体クリーニングローラ８の弾性層
８２と同様の材質が挙げられる。

【０１１０】また導電材としては例えば、カーボンブラ
ック、アルミニウム粉末、ニッケル粉末等を用いること
ができる。また、樹脂に導電剤を分散させるのではな
く、導電性樹脂を用いることも考えられる。具体的に
は、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、
ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセ
チレン及びポリエチレンイミン等が挙げられる。

【０１１１】体積抵抗率の測定は上記弾性層５２を１０
０×１００ｍｍ、厚さを適宜のシート状に切り出しＡｄ
ｖａｎｔｅｓｔ社製 Ｒ８３４０Ａ及びＲ１２７０４を
用い、印加電圧１ｋＶ、ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ５ｓｅ
ｃ、ｃｈａｒｇｅ ３０ｓｅｃ及びｍｅａｓｕｒｅ ３
０ｓｅｃの条件で測定した。

【０１１２】中間転写体５の表層５１は２次転写残トナ
ーのクリーニング性に大きく影響するために重要であ
る。表層５１にはウレタン樹脂をバインダーに、抵抗制
御の導電材としてほう酸アルミニウムウィスカー５０
部、離型性向上を目的としてＰＴＦＥパウダー４００
部、を分散したものを用いた。ＰＴＦＥパウダーの分散
量が多いため、表層５１の誘電率はＰＴＦＥの誘電率と
ほぼ近くなる。

【０１１３】その表層抵抗を先述と同様の測定方法で測
定したところ、５××１０⁸Ω（１ｋＶ印加時）であっ
た。本発明者らの検討に依れば、表層抵抗が１０¹⁰Ω
（１ｋＶ印加時）以下であればクリーニング性、転写効
率が良いことが分かった。

【０１１４】表層抵抗がこれ以上高ければ、中間転写体
５上の電荷がディケーし難く、中間転写体クリーニング
ローラ８によって帯電されたトナーが、強力に中間転写
体５上に静電吸着してしまい、感光体ドラム１に転移し
難くなるためである。その結果として中間転写体５上に
は常にトナーが付着した状態になってしまう。

【０１１５】また表層抵抗の下限は、クリーニング性で
はなく２次転写効率、飛び散り等の画像性で決まるの
で、ここでの詳細な説明は省くが、本発明者らの検討で
は、１０⁷Ω（１ｋＶ印加時）以上あれば、２次転写効
率、画質ともに５×１０⁸Ω（１ｋＶ印加時）の場合と
同様なレベルになった。

【０１１６】弾性層５２、表層５１を含む実使用抵抗は
１０⁷Ω（１ｋＶ印加時）であった。中間転写体５の実
使用抵抗の測定方法も先述の中間転写体クリーニングロ
ーラ８と同様、図６に示す測定系と同様の手法で行っ
た。

【０１１７】次に、本実施例で用いたトナーについて説
明する。

【０１１８】今回検討に用いたトナーは、例えば懸濁重
合法で製造された低軟化物質を５〜３０重量％含み、形
状係数ＳＦ１が１００〜１２０、形状係数ＳＦ２が１０
０〜１２０、粒径が５〜７μｍの実質的球形である非磁
性一成分微粒径重合トナーである。

【０１１９】トナーの形状が球形に限りなく近づくと、
転写効率が高くなると言われている。これは、個々のト
ナーの表面エネルギーが小さくなって、流動性が高ま
り、感光体ドラムなどに対する吸着力（鏡映力）が弱ま
って、転写電界の影響が受けやすくなるためと考えられ
る。

【０１２０】尚、ここでいう形状係数ＳＦ１とは、図７
に示す様に、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値で
あり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状
図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割
って、１００π／４を乗じた時の値で表される。

【０１２１】つまり形状係数ＳＦ１の次式、 ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ ＡＲＥＡ｝×（１００
π／４） で定義されるものである。

【０１２２】形状係数ＳＦ２は、図８に示す様に、物質
の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平
面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩを図形面積Ａ
ＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた時の値で表され
る。

【０１２３】つまり形状係数ＳＦ２の次式、 ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４） で定義されるものである。

【０１２４】本実施例では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ
（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサ
ンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介
して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入
して解析を行い、上式より算出したものである。

【０１２５】上記重合トナーの概略構成図を図５に示
す。

【０１２６】図５に示すように重合トナー９は、その製
造法上球形となる。本実施例ではコア９３にエステル系
ワックスを内包し、樹脂層９２にスチレンーブチルアク
リレート、表層９１にスチレンーポリエステルという構
成の重合トナーを用いた。その比重は約１．０５であ
る。３層構成となっている理由は、コアにワックスを内
包することで、定着工程でのオフセット防止効果が得ら
れ、また表層に樹脂層を設けることによって帯電効率の
アップを図っているためで、また実際に使用時には、ト
リボ安定化のためにオイル処理したシリカを外添してい
る。

【０１２７】本実施例で使用した、上記トナーのトリボ
（Ｑ／Ｍ）はおよそ−２０μＣ／ｇである。

【０１２８】次に本実施例で使用した感光体ドラム１
は、外径がφ６０のＯＰＣで、電荷発生層（Ｃａｒｒｉ
ｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）として、
０．２〜０．３μｍのフタロシアニン化合物を用い、そ
の上層の電荷輸送層（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅ
ｒ Ｌａｙｅｒ、以下ＣＴ層）には、バインダーのポリ
カーボネート（以下ＰＣ）中にヒドラゾン化合物を分散
して、厚さを３０μｍとしたものを用いた。ここでポリ
カーボネートの比誘電率は約３である。

【０１２９】本実施例では２次転写手段として転写ベル
ト６を用いている。転写ベルト６を支持しているバイア
スローラ６２とテンションローラ６１は、同じ材質で構
成しても、他の材質で構成していても一向に構わない。
本実施例では体積抵抗率５×１０⁷（１ｋＶ印加時）の
ＮＢＲを用いた。硬度はＪＩＳ Ａで３０〜３５度であ
る。両ローラはφ８ｍｍのＳＵＳ芯金上に外径φ２０ｍ
ｍになるように構成した。

【０１３０】上記ローラ６２の材質としては、体積抵抗
率が１×１０⁶〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）
で制御され、電圧依存性（高電圧を印加すると抵抗が下
がる）が著しく悪いものでなければよい。他に挙げられ
る材質としては、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ等適当
な導電剤が分散可能なもので有ればよい。

【０１３１】次に転写ベルト６であるが、その外径寸法
はφ８０×３００ｍｍのチューブ形状で、厚さは１００
μｍ、体積抵抗率は１０⁸Ω・ｃｍ〜１０¹⁵Ω・ｃｍ
（１ｋＶ印加時）である。

【０１３２】本実施形態では、シリコン変性ポリカーボ
にカーボンを分散し、体積抵抗率１０¹¹Ωｃｍ、表面抵
抗１０¹²〜１０¹³Ωに制御した樹脂ベルトを用いた。

【０１３３】転写ベルト６として使用可能な他の素材と
して、樹脂系はポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン
（ＰＡ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフ
タレート（ＰＥＮ）、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリ
エーテルサルフォン（ＰＥＩ）、ポリエーテルイミド
（ＰＥＩ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミ
ド（ＴＰＩ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ＰＥＳア
ロイ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレンテ
トラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等があり、
エラストマー系ではポリオレフィン系熱可塑性エラスト
マー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレ
タン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱硬化性
エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、
ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性
エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマ
ー、ポリエチレン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢
酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱
可塑性エラストマー、等が挙げられる。

【０１３４】その他の条件は、中間転写体５の感光体ド
ラム１に対する当接圧は２Ｋｇｆ。中間転写体クリーニ
ングローラ８の中間転写体５に対する当接圧１Ｋｇｆ。
転写ベルト６の中間転写体５に対する当接圧は５Ｋｇｆ
である。

【０１３５】感光体ドラム１上 暗電位（１次帯電による非画像部電位）：Ｖｄ＝−５５
０Ｖ 明電位（レーザ露光による画像部電位）：Ｖｌ＝−１５
０Ｖ 現像方法：非磁性１成分ジャンピング現像 現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ、Ｖａｃ＝１６００
Ｖｐｐ、周波数＝１８００Ｈｚ プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ 図９は感光体ドラム１から中間転写体５への１次転写に
おける、１次転写バイアスと感光体ドラム１上に残存す
る、１次転写残トナー濃度の関係を示している。残トナ
ー濃度の測定は、感光体ドラム上の残トナーをテーピン
グしＭａｃｂｅｔｈ濃度計を用いて行っている。

【０１３６】図９において、１次転写残トナー濃度は、
約３００Ｖ付近から飽和して最小値を示しており、広い
範囲で高い転写効率を示すことが分かる。

【０１３７】図１０は単色の転写時、１次転写バイアス
をパラメータとし、中間転写体上に残存する２次転写残
トナー濃度の、２次転写バイアス依存性を示すグラフで
ある。残トナー濃度の測定は、上記同様、中間転写体上
の残トナーをテーピングしＭａｃｂｅｔｈ濃度計を用い
て行っている。このとき中間転写体上のトナー量Ｍ／Ｓ
〔ｍｇ／ｃｍ²〕は、単色で０．５〔ｍｇ／ｃｍ²〕、ト
ナートリボは、約−２０〔μＣ／ｇ〕である。また２次
転写バイアスは１次転写バイアスの影響がでるのを避け
るために、定電流制御方式で印加バイアスを設定してい
る。

【０１３８】図９において、１次転写バイアスが低い方
が２次転写残トナー濃度が低くなっている、つまり２次
転写効率が高いことが分かる。具体的には、１次転写バ
イアスが１００〜２５０Ｖ程度まではほぼ変わらず全体
的に残濃度が低い値となっているが、バイアスを５００
Ｖ、１．０ｋＶと上げると２次転写残トナー量が次第に
多くなって行くことが分かる。

【０１３９】これは、１次転写時に高いバイアスでトナ
ーが転写されると、感光体ドラム１と中間転写体５のニ
ップ近傍でのＰａｓｃｈｅｎ則に従う放電で、トナーが
逆極性に反転し、２次転写時に効率の良い転写が行われ
ないためである。

【０１４０】従って、１次転写バイアスは、Ｐａｓｃｈ
ｅｎ則に従う放電電圧以下、本実施例においては２７
９．４Ｖ以下が好ましい。

【０１４１】図１３に、１次転写バイアスと中間転写体
クリーニングローラ８に印加するバイアスを可変とした
ときに、中間転写体上のクリーニング性がどの様に変化
するか、を表す表を示す。２次転写バイアスは定電流１
５μＡ一定で行った。２次転写バイアスを定電流制御し
た理由は、１次転写バイアスの影響を受けないようにし
たためである。つまり、２次転写時には１次転写バイア
スが振れても、中間転写体５に対して一定の転写バイア
ス（転写電流）が印加できるようにしたためである。

【０１４２】図１３において、１次転写バイアスが３０
０Ｖ以上となると全く中間転写体５上をクリーニングで
きておらず、２５０Ｖ以下でクリーニングが実現されて
いるのが分かる。

【０１４３】これは、先述した様に、１次転写バイアス
が高いと１次転写ニップ部での放電の影響で、１次転写
される感光体ドラム１上のトナーと２次転写残トナーが
帯電され、各々、中間転写体５に転写されようとする電
界、感光体ドラム１に戻ろうとする電界が弱まってしま
ったためである。

【０１４４】プロセススピード：１２０ｍｍ／ｓｅｃ ところで、中間転写体クリーニングを行うには、可能な
限り中間転写体５上の２次転写残トナーが少ない方がよ
い。

【０１４５】この残トナー量が多いと、中間転写体クリ
ーニングローラ８で残トナーを帯電し、感光体ドラム１
に戻すときに、強い電界をかける必要がでてくる。強い
電界で中間転写体５のクリーニングを実施した場合、既
に２次転写時に逆極性（正）に帯電されて中間転写体５
に残留したトナーさえも更に強く帯電するため、異常に
高い電荷を有するトナーが発生してしまう。

【０１４６】図１４は、上記現象を模式的に表した図で
ある。

【０１４７】図１４を用いてこの現象を説明する。１次
転写前の感光体ドラム１上のトナー９４のトリボＱ／Ｍ
〔μＣ／ｇ〕が約−２０〔μＣ／ｇ〕であるとき、１次
転写直後のトリボはほとんど変化しない。これは第１の
転写位置において放電が発生しないためである。これは
１次転写バイアスを高くすると、トナーは１次転写でも
若干反転し、結果的に２次転写効率が落ちてしまう、と
いう現象が確認されたためで、２次転写効率を上げるた
め前記バイアス値に設定した。

【０１４８】中間転写体上に１次転写されたトナーはト
リボ約−２０〔μＣ／ｇ〕を保持したまま、２次転写行
程に入り紙に転写されるが、このときは比較的高い、２
次転写の最適バイアスで転写される。

【０１４９】２次転写後に中間転写体５上に転写残とし
て残るトナー９５は、この２次転写で大半のトナーが逆
極性に反転する。このときの中間転写体上のトリボを測
定したところ、＋１０〜２０〔μＣ／ｇ〕であった。

【０１５０】更に中間転写体クリーニングローラ８に任
意のバイアスを印加し、残トナー９５の殆どを逆極性に
反転させてやると、結果的に帯電されたトナー９６のト
リボは＋４０〜５０〔μＣ／ｇ〕と大きくなる。

【０１５１】この様にトナーが強プラスに電荷を帯びる
ため、感光体ドラム１に再転写して戻るのである。

【０１５２】しかし、このトナー量が多かったり、異常
に強プラスに帯電されるトナーが生じてしまうと、図１
３に示すように、１次転写時、１次転写しようとするト
ナー９４と感光体ドラム１に戻ろうとするトナー９６と
が入れ違う際、戻ろうとするトナー９６の帯電量が大き
いため、１次転写するトナー９４を引きつけて、再び感
光体ドラム１に引き戻してしまう。

【０１５３】実際の画像としては、連続プリントの２枚
目以降に、前プリント時に中間転写体５に残った２次転
写残トナーの跡がゴーストの様に現れてしまう。本発明
者らはこの現象をクリーニングゴーストと呼ぶことにし
た。

【０１５４】従って、本実施例の中間転写体のクリーニ
ングを実施するには、感光体ドラム１に戻るトナー９６
の量と電荷量をある程度制御し、クリーニング不良とネ
ガゴーストの双方が発生しないようにする必要がある。
本発明者らは、この制御を２次転写バイアスと中間転写
体クリーニングローラ８に印加するバイアス値で行っ
た。

【０１５５】２次転写残トナーの量は先述の図１０に示
すように、２次転写バイアスが約１２〜１８μＡで最小
になるのが分かっているので、この範囲のバイアス値、
１５μＡに設定した。

【０１５６】トナー９６の電荷量の制御は、中間転写ク
リーニングローラ８に印加するバイアス値と１次転写バ
イアス値で行った。その結果を図１４に示す。

【０１５７】図１５は、この中間転写体クリーニングロ
ーラ８と１次転写時に中間転写体５に印加するバイアス
値を振って、クリーニング不良とネガゴーストのラチチ
ュードを確認した表である。

【０１５８】図１５において、１次転写バイアスが５０
Ｖ〜２００Ｖの場合、クリーニング不良とネガゴースト
のラチチュードがある。しかし１次転写バイアスが、２
５０Ｖの場合は両者のラチチュードが非常に狭くなって
いる。

【０１５９】ところで１次転写バイアスが５０Ｖの場合
は、１次転写効率が極端に悪くなってしまい、最終的に
得られる画像が貧しいものになってしまうため、使用に
は適さない。

【０１６０】１次転写バイアスが２５０Ｖの場合は、中
間転写体クリーニングローラ８に印加するバイアスを比
較的大きくしなければクリーニングできないため、ネガ
ゴーストとのラチチュードが狭くなっている。従ってこ
のラチチュードが１番広くなる１次転写バイアスを選択
するのが望ましい。

【０１６１】本実施形態では、以上の検討の下に１次転
写バイアスをＶ_a＝１００Ｖ、２次転写バイアスをＶｂ
２＝１５μＡに設定し、弾性帯電ローラタイプの中間転
写体クリーニング手段を使用し、クリーニングバイアス
を３０μＡ定電流制御に設定し、先述のレーザプリンタ
で１００，０００イメージ連続プリント試験を実施し
た。

【０１６２】その結果、中間転写クリーニングに関係す
る画像不良はいっさい生じず、また中間転写体クリーニ
ングローラ８も、中間転写体５に従動回転であるため摩
耗せず、トナー付着による汚れも発生しなかった。

【０１６３】以上述べたように、１次転写同時中間転写
体クリーニングが可能であるため、カラーレーザプリン
タ、カラー複写機などで連続プリントする場合など、１
枚プリントアウトする毎に中間転写体上をクリーニング
するステップに入らなくても良いことから、大幅なスル
ープット向上が実現できる。

【０１６４】また接触、非接触を問わない帯電器のみで
の中間転写体のクリーニングが実現されるため、構成が
非常に簡単となり低コストのクリーニング手段が提供出
来る。

【０１６５】更にブレードクリーニング、ファーブラシ
クリーニング等に較べ、使用するパーツに機械的損傷を
与えることが無くなるので、長期使用にも充分耐え、安
定した中間転写体クリーニング手段を提供することがで
きる。

【０１６６】本実施形態における条件下では１次転写バ
イアスを１００Ｖに設定したが、１００〜２００Ｖ程度
の範囲であれば同様の効果が得られるのは言うまでもな
い。

【０１６７】また本実施例では、単色連続プリントの場
合を述べたが、４色多重転写の連続プリント時の場合に
おいても、１枚目の２次転写残トナークリーニングと同
時に次プリントの１色目１次転写を実行しても、なんら
問題ないことは言うまでもない。

【０１６８】本実施例では、外径φ２０ｍｍの中間転写
体クリーニングローラを用いたが、本発明者らの検討に
依れば、外径がφ１２〜３０ｍｍ程度のローラであれ
ば、同様の機能を果たすことが確認された。

【０１６９】また、トナーとして懸濁重合法により製造
された重合トナーを用いたが、通常の粉砕法で製造され
たトナーを用いても、１次転写バイアスと中間転写体ク
リーニングバイアスを最適化してやることによって、同
様の効果が得られる。

【０１７０】また、２次転写手段として、ベルト転写方
式を用いだが、従来のコロナ転写、転写ローラ方式を用
いても、本発明の効果に代わりはない。

【０１７１】（第２の実施形態）本発明の第３実施形態
は、中間転写体クリーニング手段として非接触帯電手段
であるコロナ帯電器を用いた。

【０１７２】コロナ帯電器が中間転写体クリーニング手
段としてのメリットは、非接触であるため、当該離間す
る必要が無く、構成が非常に簡単となり、低コストで実
現できる点と、耐久による劣化の心配がない点、更に中
間転写体へのコロナ放電のタイミングが、例えば１次転
写などの他の工程に左右されず、自由に設定できる点な
どが挙げられる。

【０１７３】図１６に中間転写体クリーニング手段とし
てコロナ帯電器１６を組み込んだレーザプリンタの概略
構成図を示す。中間転写体クリーニング手段を除く、他
の構成要素の作用、例えば中間転写体５の構成・材質、
感光体ドラム１上の電位関係等、は先述の第１の実施例
中の図１のレーザプリンタと同様であるため、ここでの
説明は省略し、コロナ帯電器１６による中間転写体クリ
ーニング手段について詳述する。

【０１７４】中間転写体クリーニングコロナ帯電器１６
の中間転写体５への放電のタイミングは、単色連続パタ
ーンのプリント時には、１次転写と同時、また４色多重
転写時は、４色目の１次転写が終了したと同時に放電さ
せるようにした。

【０１７５】図１７のコロナ帯電器１６を中間転写体ク
リーニング手段に用いた場合の印加バイアスの定義の仕
方を示す。コロナ帯電器１６によって中間転写体８に流
れる放電電流Ｉｃは、高圧電源１６２より定電流制御で
電流Ｉｓをコロナワイアー１６０に電流を流し、シール
ド板１６１に流れる電流Ｉｒを差し引いた値、即ち Ｉｃ＝Ｉｓ−Ｉｒ で求められる。本実施形態では放電電流Ｉｃの値を中間
転写体クリーニングバイアスとして、放電電流Ｉｃと中
間転写クリーニング性の関係を検討した。

【０１７６】その結果を図１８に示す。このときの２次
転写バイアスも１５μＡである。

【０１７７】コロナ帯電器は先の実施形態で述べた、弾
性ローラタイプ等の接触帯電手段よりも帯電効率が高い
ため、少ない放電電流でも充分中間転写体上の２次転写
残トナーを帯電できる。従って中間転写体上のクリーニ
ング性も向上し、弾性ローラタイプの接触帯電手段を用
いた場合よりも、１次転写バイアスのラチチュードが広
くなり、１００〜２５０Ｖの範囲でクリーニング性とネ
ガゴーストのラチチュードが得られる。

【０１７８】本実施形態では、１次転写バイアスを２０
０Ｖ、２次転写バイアス値を先の実施例１同様１５μＡ
に、クリーニング電流Ｉｃ＝２０μＡに設定し、先述の
レーザプリンタで１００，０００イメージ連続プリント
試験を実施したところ、中間転写体クリーニングに関係
する画像不良はいっさい生じず、安定した中間転写体ク
リーニングが実現できた。

【０１７９】また１次転写バイアスを１００〜２５０Ｖ
のどの値に設定しても同様の効果が得られた。

【０１８０】更に接触帯電タイプに較べ非接触コロナ帯
電器は、汚れ、耐久性等の面で優れているため、製品の
本体寿命まで無交換使用できるというメリットもある。

【０１８１】（第３の実施形態）図１９に本発明の第２
の実施形態を説明するための、レーザプリンタの概略断
面図を示す。

【０１８２】本実施形態の特徴は、中間転写体としてベ
ルトタイプのものを用い、２次転写手段として従来の転
写ローラ、そして中間転写体クリーニング手段として第
１の実施例で述べた弾性ローラ８を用いたところにあ
る。

【０１８３】図１９において、各工程でのおおよその機
能については、実施形態１と同様であるので、ここでは
中間転写ベルト２０と転写ローラ３０の説明を主に行
う。

【０１８４】先述の実施形態１同様、感光ドラム１上に
形成担持された第１色のイエロートナー画像は、感光ド
ラム１と中間転写ベルト２０、その背面にあるバイアス
ローラ２１とのニップ部を通過する過程で、バイアスロ
ーラ２１に印加される１次転写バイアス２９により形成
される電界により、中間転写ベルト２０の外周面に中間
転写されていく。

【０１８５】中間転写ベルト２０に対応する第１色のイ
エロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面
は、クリーニング装置１３により清掃される。

【０１８６】以下、同様に第２色のマゼンタトナー画
像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナ
ー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカ
ラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成され
る。

【０１８７】３０は転写ローラで、中間転写ベルト２０
に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設して
ある。転写ローラ３０には、２次転写バイアス源２８に
よって所望の２次転写バイアスが印加される。

【０１８８】感光ドラム１から中間転写ベルト２０への
第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための１次
転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電
源２９から印加される。

【０１８９】感光ドラム１から中間転写ベルト２０への
第１〜第４色のトナー画像の順次転写実行工程におい
て、転写ローラ３０及び中間転写ベルトクリーナ８は中
間転写ベルト２０から接離可能としている。

【０１９０】中間転写ベルト２０上に重畳転写された合
成カラートナー画像の転写材Ｐへの転写は、転写ローラ
３０が中間転写ベルト２０に当接されると共に、不図示
の給紙カセットからレジストローラ１１、転写前ガイド
１０を通過して中間転写ベルト２０と転写ローラ３０と
の当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送さ
れ、同時に２次転写バイアスがバイアス電源２８か転写
ローラ３０に印加される。この２次転写バイアスにより
中間転写ベルト２０から転写材Ｐへ合成カラートナー画
像が転写される。

【０１９１】中間転写ベルト２０は図１９に示すよう
に、４本の支持軸（２１、２２、２３、２４）で指示さ
れ、不図示の回転駆動装置によって、図中矢印の方向に
回転している。支持軸（２１、２２、２３、２４）は全
て同材質で、バイアスローラ２１を除き他の３本は電気
的にはフロートとしている。支持軸（２１、２２、２
３、２４）は、同じ材質で構成しても、他の材質で構成
していても一向に構わない。本実施例では体積抵抗率５
×１０⁷ （１ｋＶ印加時）のＮＢＲを用いた。硬度はＪ
ＩＳ Ａで３０〜３５度である。両ローラはφ８のＳＵ
Ｓ芯金上に外径φ１６になるように構成した。

【０１９２】上記ローラの材質としては、体積抵抗率が
１×１０⁶ 〜１×１０⁶ Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）で制
御され、電圧依存性（高電圧を印加すると抵抗が下が
る）が著しく悪いものでなければよい。他に挙げられる
材質としては、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ等適当な
導電剤が分散可能なもので有ればよい。

【０１９３】中間転写ベルト２０の材質としては、導電
性ウレタンシート上に離型層としてＰＴＦＥパウダー分
散のフッ素樹脂をコートしたベルトを用いた。表層の厚
さは５０μｍ、全体としての厚さは２ｍｍ、体積抵抗率
は１０⁶ Ω・ｃｍ〜１０¹⁰Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）で
良好な特性が得られるが、本実施例では体積抵抗率２×
１０⁹ Ω・（１ｋＶ印加時）、表層の比誘電率が約４．
５である中間転写ベルト２０を用いた。

【０１９４】転写ローラ３０としては、φ８のＳＵＳ芯
金上に肉厚６ｍｍのＥＰＤＭ、という構成とし、単層状
態での体積抵抗率は、導電剤としてケッチェンブラッ
ク、酸化亜鉛ウィスカーを分散して、６×１０⁶ Ω・ｃ
ｍ（１ｋＶ印加時）とした。

【０１９５】中間転写体クリーニングローラ８の構成・
材質は第１の実施形態で詳述したローラと同様なので、
ここでの説明は省略する。

【０１９６】本実施形態においては、感光体ドラム１上
の暗電位Ｖｃ＝−７００Ｖ、明電位Ｖ１＝−１５０Ｖと
し、他の現像条件等は、先の第１の実施形態同様であ
る。

【０１９７】感光体ドラム１上の暗電位Ｖｃ、中間転写
ベルトの表層の肉厚、誘電率等の値が変わると、Ｐａｓ
ｃｈｅｎ則に従う放電開始電圧Ｖｇが変わる。

【０１９８】Ｖｇ〔Ｖ〕は以下の計算式から求まる計算
値であるから、 Ｖｇ＝（Ｖａ＋Ｖｃ）ｚ／（Ｌｓ／Ｋｓ＋Ｌｄ／Ｋｄ＋
ｚ） 上式に Ｖｃ：−７００〔Ｖ〕、Ｌｓ：５０〔μｍ〕、Ｌｄ：３
０〔μｍ〕、Ｋｓ：４．５、Ｋｄ：３、 上記値を代入して、ＧＡＰ間電圧曲線を求めた。

【０１９９】図２０に本実施形態での条件下におけるＧ
ＡＰ間電圧曲線を示す。

【０２００】図２０において、１次転写バイアスＶａが
３００Ｖ以上で、Ｖｇの曲線が修正Ｐａｓｃｈｅｎ曲線
と交わっている。

【０２０１】次に１次転写バイアスが何Ｖ以下であれ
ば、この放電が生じなくなるか、換言すれば修正Ｐａｓ
ｃｈｅｎ曲線とＧＡＰ間電圧曲線が交わるところのＶａ
は何Ｖなのか、を先述の第１の実施例同様計算によりを
求めたところ、放電の閾値電圧はＶａ＝１４５．３Ｖで
あった。

【０２０２】従って、上記条件下において１次転写同時
クリーニングが実現できる１次転写バイアスは１４５．
３Ｖ以下に設定しなければならない事になる。

【０２０３】この場合、１次転写バイアスＶａと感光体
ドラム１上の電位差は７００＋１４５．３＝８４５．３
Ｖとなる。

【０２０４】本実施形態では、以上の検討の下に、２次
転写バイアスをＶｂ２＝１５μＡに設定し、中間転写体
クリーニングローラ８と１次転写時に中間転写ベルト５
に印加するバイアス値を振って、クリーニング不良とネ
ガゴーストのラチチュードを確認した。

【０２０５】図２１において、１次転写バイアスが５０
Ｖ〜１４０Ｖの場合、クリーニング不良とネガゴースト
のラチュードがある。しかし１次転写バイアスが、２０
０Ｖの場合は両者のラチチュードがなくなっている。

【０２０６】１次転写バイアスをＶａ＝５０Ｖの場合
は、第１の実施形態でも述べたが最終的に得られる画像
が貧しいものになってしまうので、使用には適さない。

【０２０７】従って本実施形態の場合は、１００〜１４
０Ｖ程度の値で使用するのが望ましいと言える。

【０２０８】本実施形態では、以上の検討の下に、１次
転写バイアスをＶｂ１＝１００Ｖ、２次転写バイアスを
Ｖｂ２＝１５μＡに設定し、弾性帯電ローラタイプの中
間転写体クリーニング手段を使用し、クリーニングバイ
アスを３０μＡ定電流制御に設定し、先述のレーザプリ
ンタで１００，０００イメージ連続プリント試験を実施
したところ、中間転写体クリーニングに関係する画像不
良はいっさい生じず、安定した中間転写ベルトクリーニ
ングが実現できた。

【０２０９】中間転写ベルトを用いたレーザプリンタ
は、装置構成ユニットが比較的自由配置できるので、装
置の小型化が可能となるメリットがある。

【０２１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
次転写終了後に中間転写体に残留したトナーを像担持体
が担持するトナー像の帯電極性に対して逆極性に帯電す
ることにより、１次転写と同時に中間転写体をクリーニ
ングすることが可能となり、中間転写体をクリーニング
するための特別な工程に要する時間を短縮し、所定時間
の間に像形成を行うことのできる転写材の枚数を向上さ
せることが可能となる。

【０２１１】像担持体と中間転写体との間の空隙にかか
る電圧がＰＡＳＣＨＥＮ則に従う放電電圧よりも小さく
なるように、電圧印加手段が中間転写体に電圧を印加す
るため、前記像担持体が担持するトナー像の前記中間転
写体への転写と、前記第２帯電手段によって帯電された
トナーの前記像担持体への転写と、を同時に良好に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のレーザプリンタの概
略断面図。

【図２】第１の実施形態の条件下における、感光体ドラ
ムと中間転写体のＧＡＰとＰａｓｃｈｅｎ則に従う放電
電圧の関係を示すグラフを示す図。

【図３】第１の実施形態のレーザプリンタに組込んだ中
間転写体クリーニングローラの概略断面図。

【図４】中間転写体の拡大断面図。

【図５】本発明で使用した重合トナーの概略断面図。

【図６】本発明で使用した中間転写体クリーニングロー
ラ及び中間転写体の実使用抵抗測定器の概略断面図。

【図７】形状係数ＳＦ１の説明図。

【図８】形状係数ＳＦ２の説明図。

【図９】本発明の説明で用いたレーザプリンタの１次転
写電圧と感光体ドラム上１次転写残トナー濃度の関係を
示すグラフ。

【図１０】本発明の説明で用いたレーザプリンタの２次
転写バイアスと中間転写体上２次転写残トナー濃度の関
係を示すグラフ。

【図１１】フルカラー時の動作シーケンス図。

【図１２】モノカラー時の動作シーケンス図。

【図１３】弾性帯電ローラの中間転写体クリーニング１
次転写バイアス依存性を示す図。

【図１４】クリーニングネガゴーストのメカニズム説明
図。

【図１５】弾性帯電ローラの中間転写体クリーニング性
とネガゴーストの１次転写バイアス依存性を示す図。

【図１６】本発明の第２の実施形態で中間転写体クリー
ニング手段としてコロナ帯電器を用いたレーザプリンタ
の概略断面図。

【図１７】本発明の第２の実施形態のコロナ帯電器によ
る中間転写体クリーニング手段を示す図。

【図１８】コロナ帯電クリーニング手段の中間転写体ク
リーニング特性を示す図。

【図１９】本発明の第３の実施形態の中間転写体ベルト
を用いたレーザプリンタの概略断面図。

【図２０】第３の実施形態の条件下における、感光体ド
ラムと中間転写体のＧＡＰとＰａｓｃｈｅｎ則に従う放
電電圧の関係を示すグラフ。

【図２１】第３の実施形態の中間転写体クリーニング特
性を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 月田 辰一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 西村 克彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−271211（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−333706（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324579（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/01

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像を担持する像担持体と、中間転
   写体と、前記像担持体が担持するトナー像を第１の転写
   位置で前記中間転写体に転写するために、前記中間転写
   体に電圧を印加する電圧印加手段と、前記中間転写体に
   転写されたトナー像を第２の転写位置で転写材に転写す
   る転写手段と、を有する画像形成装置において、 前記中間転写体が担持するトナーを前記像担持体が担持
   するトナー像の帯電極性とは逆極性に帯電する帯電手段
   を備え、前記像担持体と前記中間転写体との間の空隙に
   かかる電圧がＰＡＳＣＨＥＮ則に従う放電電圧よりも小
   さくなるように、前記電圧印加手段が前記中間転写体に
   電圧を印加することにより、前記像担持体が担持するト
   ナー像の前記中間転写体への転写と、前記帯電手段によ
   って帯電されたトナーの前記像担持体への転写と、を同
   時に行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記中間転写体には前記像担持体が担持
   するトナー像が前記第１の転写位置で順次重ねて転写さ
   れ、この中間転写体に転写されたトナー像は前記第２の
   転写位置で転写材に一括して転写されることを特徴とす
   る請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記中間転写体は、トナー像を担持する
   誘電体層と、この誘電体層の背面に設けられた導電層
   と、を備え、前記電圧印加手段は前記導電層に電圧を印
   加することを特徴とする請求項１または請求項２の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記装置は、前記像担持体にトナー像を
   形成する像形成手段を有し、この像形成手段は前記像担
   持体をこの像担持体が担持するトナー像の帯電極性と同
   極性に帯電する１次帯電器を備えることを特徴とする請
   求項３の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記像担持体はトナー像を担持する光導
   電層を備え、この光導電層の厚さをＬ_s（μｍ）、比誘
   電率をＫ_sとし、前記誘電体層の厚さをＬ_d（μｍ）、比
   誘電率をＫ_dとし、前記電圧印加手段が前記導電層に印
   加する電圧をＶ_a、前記第１の転写位置直前における前
   記光導電層の暗部電位をＶ_c、としたとき、 （Ｖ_a＋Ｖ_c−３１２−６．２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／
   Ｋ_d））²−４×６．２×３１２×（Ｌ_s／Ｋ_s＋Ｌ_d／
   Ｋ_d）＜０ を満たすことを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記装置は、前記像担持体を清掃する清
   掃手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５
   の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記装置に装置外部から１度の像形成開
   始信号を入力することによって複数枚の転写材に連続し
   て像形成を行うとき、ある転写材への転写終了後に前記
   中間転写体に残留したトナーを前記像担持体へ転写する
   工程と、次の転写材に転写するために前記中間転写体に
   前記像担持体のトナー像を転写する工程と、が同時に行
   われることを特徴とする請求項１乃至請求項６の像形成
   装置。
8. 【請求項８】 前記装置に装置外部から１度の像形成開
   始信号を入力することによって１枚の転写材に像形成を
   行うとき、転写材への転写終了後、前記像担持体のトナ
   ー像を前記中間転写体に転写することを行わずに、前記
   中間転写体に残留したトナーを前記像担持体に転写する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の画像形成装
   置。