JP3634840B2

JP3634840B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3634840B2
Application number: JP2002371579A
Authority: JP
Inventors: 秀幸矢野; 元英塩澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: JP2003177611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写体を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置において、カラーのニーズが高まっている。カラーの画像形成方式としては、昇華型、熱転写型、インクジェット方式、電子写真方式等が知られているが、画像形成速度の点では電子写真方式が最も優れているといわれている。
【０００３】
近年、この電子写真方式の中でも中間転写方式が主流を占めつつある。このものは、転写材を選ばないこと、カラーレジストレーションに優れている（色ズレが少ない）こと等の利点がある。
【０００４】
中間転写方式の電子写真装置では、図１に示すように、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）３上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色のトナー像を順次にドラム型の中間転写体２上に１次転写して重ね合わせ、最後に４色が重ねられたフルカラー画像を一括して転写材上に２次転写する。
【０００５】
この方式は、中間転写体２に転写材を巻き付ける必要がないため、封筒や厚紙に対応することができ汎用性が高いことや、転写材の厚みによってカラーレジストレーションが変化することがないため高画質が得られるというメリットがある。
【０００６】
中間転写方式において転写材上に転写されないで中間転写体２表面に残った２次転写残トナーは、一般的にはファーブラシ等のクリーニング部材で回収され、次の画像形成に備えられる。しかしながら、ファーブラシ等で中間転写体表面を摺察するとトナー融着が発生したり、表面を傷つけたりするため画像が劣化したり、装置寿命が短縮されたりするという問題点が生じる。
【０００７】
これらの問題を防止するために、中間転写体表面に接触配置されて、２次転写残トナーを帯電させる帯電手段（以下「ＩＣＬローラ」という）１０によって転写残トナーのトリボを変化させ、次画像の１次転写と同時に２次転写残トナーを感光ドラム３に静電的に回収する技術が開発されている（以下「ＩＣＬ方式」という）。
【０００８】
具体的には、２次転写残トナーの帯電手段として帯電ローラを用い、転写残トナーのトリボを、現像部で帯電されるトナートリボの逆極性に帯電させて、感光ドラム３から中間転写体２へのトナー像の１次転写時に、同時に、中間転写体２から感光ドラム３に２次転写残トナーを転移させて回収を行うものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術によると、ＩＣＬローラ１０や２次転写前帯電器にＡＣバイアスを重畳した場合には、これによって中間転写体２に流れるＡＣ電流が１次転写高圧電源に流入し、この高圧電源を変動させるという問題が生じていた。具体的には高圧電源のインピーダンスにＡＣ電流が流れることによってＡＣ電圧が発生し、１次転写電圧に重畳されることで中間転写体２のクリーニングに悪影響を及ぼしたり、極端な場合には１次転写部でトナーがジャンピングしてしまい画像飛び散りが発生したりしていた。
【００１０】
そこで、本発明は、ＡＣバイアスを重畳することに起因する中間転写体のクリーニング不良や１次転写不良を防止することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記トナー像が転写される中間転写体と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記中間転写体上の転写残トナーを帯電させて前記像担持体に静電的に回収させるトナー帯電手段と、該トナー帯電手段にＡＣ成分を含むバイアスを印加する電源と、前記中間転写体を接地するとともに該中間転写体と接地との間に配設した２０００ｐＦ以上のコンデンサと、を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る本発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記コンデンサが、５００００ｐＦ以下である、ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、まず本発明の基礎となる技術を説明し、その後本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
〈基礎となる技術１〉
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。同図に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）３を使用し、また、中間転写体として２層構成のドラム型の転写ドラム２を使用している。
【００１５】
図１の画像形成装置をさらに具体的に説明する。画像形成装置は、中間転写体２として、直径１８６ｍｍの固体（なお、「固体」は、ベルト等のものとは異なり形状が一定であるという意味で使用）の転写ドラムを使用しており、最大通紙サイズＡ３、プロセススピード１１０ｍｍ／ｓｅｃ、イメージ露光、反転現像方式のフルカラー電子写真方式の画像形成装置（レーザビームプリンタ）である。
【００１６】
フルカラー画像を形成するためには、矢印Ｒ３方向に回転駆動される感光ドラム３上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー像を順次に形成し、それぞれの色のトナー像を順次に中間転写体２表面に転写して４色分のトナー像を中間転写体２表面で重ね合わせる。この転写は、感光ドラム３と中間転写体２との間に形成された１次転写ニップ部Ｎ１を介して行われる。なお、この感光ドラム３から中間転写体２へのトナー像の転写を１次転写といい、中間転写体２が４回転することで中間転写体２表面に４色分のトナー像が重ねるようにして１次転写される。
【００１７】
次に、中間転写体２上の４色分のトナー像を紙等の転写材Ｐ上に一括転写する。この転写は、中間転写体２と後述の転写ユニット１との間に形成された２次転写ニップ部Ｎ２を介して行われる転写であり、２次転写という。
【００１８】
転写手段としての転写ユニット１は、２本のローラ１１、１２に転写ベルト１３を張り渡したユニットを使用し、転写材Ｐの搬送方向についての上流側の転写ローラ１１によって転写ベルト１３を中間転写体２を当接させてトナーの２次転写を行い、同時に転写ベルト１３に転写材Ｐを吸着させることによって中間転写体２からの分離を行う。もう一方のローラは駆動ローラ１２であり、２次転写ニップ部Ｎ２における中間転写体２の周速と転写ベルト１３の周速とが等しくなるようにユニットを駆動する。また、転写ユニット１は、駆動ローラ１２側を中心として、転写ローラ１１側が矢印Ｒ１方向に揺動自在に支持されており、中間転写体２に対して転写ベルト１３を接離させることができるように構成されている。
【００１９】
転写材Ｐ上に２次転写されたトナー像は、転写材Ｐの搬送方向についての２次転写ニップ部Ｎ２の下流側に配設された定着器としての熱定着ローラユニット（不図示）によって転写材Ｐ表面に定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、画像形成装置本体（不図示）に排出される。
【００２０】
次に、各部材、各ユニット等について詳述する。
【００２１】
感光ドラム３は、直径６４ｍｍの負帯電性のＯＰＣ（有機光半導体）ドラムであり、まずその表面を１次帯電器としての帯電ローラ４にて均一帯電する。帯電ローラ４に印加されるバイアスは、ＤＣ成分とＡＣ成分とが重畳されたバイアスであり、ＤＣ成分は−６００Ｖ、またＡＣ成分は２０００Ｖｐｐ、１０００Ｈｚ、正弦波である。これによって感光ドラム３表面は、周囲の環境にかかわらず、約−６００Ｖに帯電される。
【００２２】
次に、感光ドラム３表面をレーザ露光装置で露光する。本基礎となる技術では波長７６０ｎｍの赤外レーザダイオード５とポリゴンスキャナ６とを組み合わせ、他にレンズ、ミラー（いずれも不図示）を有する露光装置を使用し、イメージ露光を行う。
【００２３】
次に、レーザ露光によって形成された静電潜像を現像器によってトナー現像する。本基礎となる技術の画像形成装置では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの４色のトナーを用いたが、具体的には図１に示すような固定式の黒現像器７と回転式の色現像ユニット８を用いている。
【００２４】
黒現像器７は、磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像方式を採用している。固定マグネットロール７１を内包する直径１６ｍｍの導電性非磁性の現像スリーブ７２に粒径６μｍのトナーを弾性ブレード７３でコーティングし、現像スリーブ７２に印加したＤＣ成分−３５０Ｖ、ＡＣ成分１６００Ｖｐｐ、周波数２０００Ｈｚの矩形波によって、感光ドラム３との間でジャンピングさせて反転現像する。
【００２５】
色現像ユニット８は、３個のイエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像器８１、８２、８３を回転ロータリ８ａに組み込み、現像に供される色のトナーの現像器を、回転ロータリ８ａを回転させることによって感光ドラム３に対向する現像位置に配置して現像を行う。各色の現像器８１、８２、８３は非磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像方式で現像を行う。トナーは、内部にワックスを含んだコア／シェル構造の粒径６μｍの重合トナーであり、塗布ローラ（不図示）によって現像スリーブ（不図示）にコートされ、弾性ブレード（不図示）で層厚を規制されて現像位置に送られ、黒現像器７の場合と同じバイアス条件で現像される。
【００２６】
１次転写は中間転写体２に電圧を印加することで行われ、感光ドラム３上の１次転写残トナーはウレタン製のクリーニングブレード９１を有するクリーニングユニット９によって掻き取られる。なお、本基礎となる技術のプリンタでは中間転写体２上の２次転写残トナーを、帯電ローラであるＩＣＬローラ（トナー帯電手段）１０で再帯電して感光ドラム３に転移させる（回収する）プロセスを採用しているため、感光ドラム３に回収された２次転写残トナーも同様にしてクリーニングブレード９１によってかきとられる。
【００２７】
ＩＣＬローラ１０は弾性層からなる単層構成であり、ＥＰＤＭゴムにカーボンを分散させて抵抗値を調整した直径２０ｍｍのソリッドローラである。
【００２８】
単色プリントの場合は１次転写を行った後、トナー像はそのまま中間転写体２上を２次転写ニップ部Ｎ２にまで搬送され、２次転写を受ける。
【００２９】
フルカラープリントの場合は、中間転写体２は４回転してＹＭＣＫのそれぞれのトナーを重ねて１次転写する。
【００３０】
単色プリントの場合は１次転写バイアスは＋１００Ｖとする。フルカラープリントを行う場合、図２に示すように、中間転写体２上に既に１色目のトナーＴ１があるところにさらに２色目のトナーＴ２を重ねて１次転写しようとすると、前のトナー電位によって実質的に、転写コントラストが減少するため、これを補うために転写バイアスを高くする必要がある。一方、１次転写バイアスが高すぎると感光ドラム３と中間転写体２との間で放電が発生し、画像劣化や中間転写体２上のトナートリボが変化するため、あまり高すぎる値をとることはできない。また、本基礎となる技術の画像形成装置では１次転写と同時に中間転写体２のクリーニングも行っているため、多色画像形成（以下「多色プリント」という）時の４回転目は次画像の１回転目になっており、同じバイアス値になっていなければならない。
【００３１】
これらの事情を鑑みて、多色プリント時の１次転写バイアスはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各回転毎に順次１００Ｖ、５００Ｖ、５００Ｖ、１００Ｖと設定した。
【００３２】
本基礎となる技術では、２次転写効率を向上させるために中間転写体２上のトナーに対して、図１中の中間転写体２の右方に配置した２次転写前コロナ帯電器１５によってコロナ帯電を行う。同図中のコロナ帯電器１５はコロトロンタイプのものであり、コロナワイヤ１５ａにＤＣ成分として−１００μＡの電流を流し、コロナワイヤ１５ａの汚れ防止のために７ｋＶｐｐ、５００Ｈｚの正弦波を重畳する。シールド電位は接地とする。コロナ帯電によって中間転写体２上のトナーのトリボは黒トナーで−１０μＣ／ｇから−２０μＣ／ｇ程度にまで負の電荷が上昇する。
【００３３】
２次転写時は、転写材Ｐが給紙部（不図示）から供給され、離接可能な転写ベルト１３は中間転写体２に当接する。２次転写バイアスは＋２０μＡの定電流制御を行っており、転写ベルト１３から転写材Ｐに電荷が供給されて中間転写体２上のトナー像は転写材Ｐに２次転写される。
【００３４】
転写ユニット１は、転写ローラ１１、駆動ローラ１２、転写ベルト１３によって構成され、転写ローラ、駆動ローラはともに直径１４ｍｍの芯金に体積抵抗値が１０^５Ω・ｃｍの導電ゴム層を形成して直径２０ｍｍとしたローラである。転写ローラ１１は芯金が給電バネを介して高圧電源に接続されており、転写ベルト１３に従動して回転する。駆動ローラ１２は芯金端部にギアが取り付けられており、画像形成装置本体のギヤ列と噛み合うことによって駆動される。
【００３５】
転写ベルト１３はシームレスの２層構成ゴムベルトであり、基層１３ａはカーボンを分散させて体積抵抗値を１０^７Ω・ｃｍに調整された厚み３００μｍのウレタンゴムである。表層１３ｂは、転写材Ｐを吸着する必要があり、また小サイズの転写材Ｐが通紙された場合に、非通紙部に転写電流が過大に流れ込むことを防止するために高抵抗である必要があり、さらにトナーで汚れにくいような材料を選択する必要がある。
【００３６】
このような特性を満足するために本基礎となる技術では表層１３ｂの材料としてフッ素系の樹脂塗料を用いた。具体的にはＰＶＤＦ、又はＰＶＤＦやＰＴＦＥと他のオレフィン系の樹脂とを共重合させた樹脂を基層１３ａ上に塗工したものを用いた。
【００３７】
具体的には円心成型法で表層１３ｂを６０μｍの厚みで成型し、架橋を行った後ウレタン導電基層１３ａを厚み３００μｍで成型して転写ベルト１３とした。
【００３８】
なお、本基礎となる技術で用いた転写ベルト１３は内径６５ｍｍのシームレスベルトであり、５％伸張させてローラ１１、１２間に張り渡してある。
【００３９】
次に、中間転写体２について説明する。初めに中間転写体２として基体（アルミドラム）２１上に肉厚５ｍｍの弾性層（導電ゴム層）２２を形成して実抵抗値を５×１０^６Ω・ｃｍとして単層構成の中間転写体２を用いて画像評価を行った。
【００４０】
なお、中間転写体２の抵抗値は、中間転写体２に金属ローラを当接させて３０ｃｍ×幅５ｍｍの接触ニップを形成し、１１０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させて１０００Ｖの電圧を印加したときに流れる電流値から換算した値を実抵抗値として用いるものとする。
【００４１】
評価画像として、マゼンタトナーとシアントナーを重ね合わせたブルー色のもみ画像を出力した。
【００４２】
まず、マゼンタトナーは１次転写電圧＋５００Ｖで感光ドラム３から中間転写体２上に１次転写され、次にこのトナー像の上にシアントナーを同じ＋５００Ｖの電圧で１次転写する。この時点で画像形成装置の動作を停止させ、中間転写体２上に形成されたトナー像を観察したところ、２色目のシアントナーのひどい飛び散りが発生していることを確認した。一方、１色目のマゼンタトナーでは飛び散りは発生していない。
【００４３】
これは図２に示すように、あらかじめ中間転写体２上に転写されたマゼンタトナーＴ１はトリボを持っているため、これによって発生する電位でシアントナーＴ２が飛び散ったものである。中間転写体２上のマゼンタトナーＴ１のトナー電位を測定したところ−１００Ｖ程度の電位が観測された。１次転写ニップＮ１内では感光ドラム３と中間転写体２とは加圧されて接触しているため飛び散りは発生していないが、１次転写ニップ部Ｎ１から外れたところでは表面側のシアントナーＴ２はトナーＴ２相互の斥力によって、中間転写体上に飛び散る。
【００４４】
この飛び散りを防止するためには、多層構成で高静電容量の中間転写体２を用いて、トナーと中間転写体２との間に働く静電気力を高めることが効果的である。表層のトナーには、下層のトナーとの間に働く斥力と中間転写体２との間の静電容量とトナー自身の電荷によって働くクーロン力（引力）が作用しており、中間転写体上２の静電容量を大きくすることで飛び散りを抑制することが可能である。
【００４５】
静電容量を大きくするため本基礎となる技術では、中間転写体２を２層構成とし、弾性層抵抗を低く取り、表層を高抵抗の材料で薄層形成した。
【００４６】
比較例として弾性層抵抗の実抵抗を二水準変化させ、表層を形成する材料の体積抵抗、膜厚を変化させて中間転写体２の試作を行い画像評価を行なった。
【００４７】
結果を以下の表に示す。〇×評価は飛び散りに関するものである。
【００４８】

【００４９】
なお、中間転写体２の静電容量は中間転写体２と金属板を接触させて３０ｃｍ×５ｍｍのニップを形成し、静止状態でＬＣＲメータで測定した値を用いた。ＬＣＲメータは１Ｖで、１０００Ｈｚの条件で測定を行っている。
【００５０】
本基礎となる技術では、飛び散りの改善程度を評価するため〇、△、×の評価を指標を用いたが、実用上は△レベル程度の飛び散りでも問題にならない。
【００５１】
以上の結果から、飛び散りを改善するためには中間転写体２の静電容量が２００ｐＦ以上であることが望ましく、これは単位面積当たりの静電容量に換算すると１３ｐＦ／ｃｍ^２以上ということになる。
【００５２】
また、この値を実現する手段としては中間転写体２の弾性層２２の実抵抗が１０^６Ω以下、弾性層２２の外側を覆う表層を有するときは、その表層の材料の体積固有抵抗が１０^１２Ω・ｃｍ以上、膜厚が３０μｍ以下であることが望ましいということがわかった。
【００５３】
以上述べたような中間転写体２を用いることによって、１次転写ニップ部Ｎ１で発生する２色目以降のトナーの飛び散りを防止することができるようになった。
【００５４】
〈基礎となる技術２〉
本基礎となる技術２では、ＩＣＬローラ１０から中間転写体２に直接流れ込むＤＣ電流を制限することによって中間転写体２のクリーニング性を向上させることを目的とする。
【００５５】
基礎となる技術１で述べたように、本発明では中間転写体２上の２次転写残トナーを、ＩＣＬローラ１０でプラスに帯電し、そして次の色のトナー像の１次転写と同時に感光ドラム３に回収する方法をとっている。
【００５６】
ＩＣＬローラ１０で中間転写体２上の２次転写残トナーを帯電させるメカニズムは、放電によるものである。電圧を印加されたＩＣＬローラ１０と中間転写体２との間の放電（微少）ギャップではパッシェンの法則に従って放電が励起される。一般的にこのような放電に基づく帯電手段としては感光ドラム３の帯電ローラが良く知られているが、この場合は帯電ローラから供給されるＤＣ電流はすべて感光ドラム３の帯電電流になる。
【００５７】
しかし、上述の方法では、中間転写体２、ＩＣＬローラ１０ともに中抵抗部材であるため、ＩＣＬローラ１０に供給されるＤＣ電流がすべて帯電に寄与されるわけでなく、ほとんどはオーミックに直接流れる注入電流である。
【００５８】
このためＩＣＬ電流を定電流制御とすると、環境変動や製造ばらつきによって部材の抵抗値が変動した場合、直接注入電流とトナー帯電に寄与する電流との比が変わってしまい、ＩＣＬローラ１０通過後のトナートリボが安定しないという問題点があった。
【００５９】
このような問題点を解決するため本基礎となる技術２では、直接注入電流に寄与するＩＣＬローラ１０と中間転写体２との接触ニップＮ３を制限し、望ましくは５〜５００μｍの放電ギャップを保って保持することによってトナーの帯電性を確保することを目的とする。
【００６０】
ＩＣＬローラ１０と中間転写体２を非接触にすると、図３に示すように実質的な放電ニップは増加する。これはパッシェンの法則により５μｍ以下の放電ギャップでは放電が発生しにくいことに基づくものであり、両者が接触していると接触ニップＮ３では放電が起きず接触ニップ両端の狭い領域でしかないトナー帯電が行われないためである。両者が接触する場合、図３の左図に示すように、ニップ幅が大きいと実質的な放電領域は狭く、また、図３の中央の図に示すように、ニップ幅が小さいと放電領域は大きくなる。そして、さらに、両者が非接触の場合には右図に示すように、実質的な放電領域は、前述のように拡大される。実用的なバイアスをＩＣＬローラ１０に印加した場合、トナー帯電が可能な放電ギャップは５００μｍ以下と考えられ、この範囲に放電ギャップを維持することが望ましい。
【００６１】
本基礎となる技術では、図３の右図に示すように、ＩＣＬローラ１０端部にスペーサとしてギャップコロ（突当コロ）１６を設け、このギャップコロ１６を中間転写体２表面に当接させることによって２００μｍの放電ギャップを保つ構成とした。
【００６２】
このような構成のＩＣＬローラ１０と、従来の接触タイプのＩＣＬローラを用いて実験を行った。ＩＣＬローラ１０に印加するバイアスは、ＤＣ成分として定電流制御を行い、ＡＣ成分は２ｋＨｚ、３ｋＶｐｐの矩形波を重畳した。以下は定電流制御値と、ＩＣＬローラ１０通過前後のトナートリボの変化量（単位は、μＣ／ｇ）を示したものである。
【００６３】

【００６４】
このように、放電ギャップを設けた方が同じ定電流値でもトナートリボの変化量は大きく、帯電が良好に行えることがわかった。
【００６５】
この現象は、特にＩＣＬローラ１０にＡＣバイアスを重畳した場合に顕著になる。
【００６６】
ＤＣバイアスのみで放電は一方向にしか起こらず帯電量は小さいが、ＡＣを重畳するとトナーに対しては中間転写体２とＩＣＬローラ１０の双方から放電が起こるため、放電ギャップを大きくすることでより帯電性が向上する。
【００６７】
なお、図３の左図と中央の図とを比較すると、非接触としないまでも、コロ等によって接触ニップを制限する（ニップ幅を小さくする）ことによって放電領域が広がることは明白であり、本基礎となる技術ではＩＣＬローラ１０と中間転写体２間の距離を放電ギャップが確保できるような目的の値に保つことを主眼においている。
【００６８】
以上述べたように、本基礎となる技術ではＩＣＬローラ１０と中間転写体２との接触ニップを制限することによって注入電流を抑制し、更に実質的な放電ギャップを稼ぐことによって良好な転写残トナーの帯電が行えるようになった。
【００６９】
〈基礎となる技術３〉
本基礎となる技術３では中間転写体２の厚みの大きな部分を占める表層２２の実抵抗を１０^６Ω・ｃｍ以下とすることで、ＩＣＬローラ１０に印加するＡＣ電圧を効果的にトナーに印加することを目的とする。
【００７０】
中間転写体２には固体ドラム状の中間転写ドラムやベルト状の中間転写ベルト等の形状が考えられるが、感光ドラム３や転写材Ｐとのニップを形成するためにこれらには弾性が要求される。中間転写ドラムの場合は基礎となる技術１に示したように基体（アルミシリンダ）２１上に厚み５ｍｍ程度の弾性層（導電ゴム層）２２を設け、この上に１５μｍ程度の表層（抵抗層）をコーティングする。
【００７１】
また、中間転写ベルトではカラーレジストレーションを合わせるため、ベルトが伸びないような強度が必要とされ、さらにベルトの蛇行、座屈、寄りを防止するために、ある程度の厚みも必要となる。
【００７２】
このようなドラム、ベルトでは、厚みのほとんどを基層や弾性層が占めることになり、抵抗値に対しては支配的な役割を果たすことになる。
【００７３】
しかし、ＩＣＬ方式を用いる場合には、ＩＣＬローラ１０にＡＣ電圧を印加することが中間転写体２のクリーニングに有効であることがわかっている。ＡＣ電圧はＩＣＬローラ１０の芯金と中間転写体２の基準電位に対して印加されるが、実際にＡＣ電界を形成したいのはＩＣＬローラ１０と中間転写体２表面との間の放電ギャップである。
【００７４】
そこで、本基礎となる技術では中間転写体２に分圧されるＡＣバイアスを最小にするために、中間転写体２の弾性層２２の抵抗、及びＩＣＬローラ１０の抵抗を１０^６Ω以下とすることを目的とする。
【００７５】
これらの抵抗が異なる中間転写体２、ＩＣＬローラ１０を用いて実験を行った例を以下に示す。
【００７６】
中間転写体２として、基礎となる技術１で弾性層２２の抵抗を１０^６Ω、１０^７Ωの２水準として試作したものを使用した。また、ＩＣＬローラ１０として実抵抗１０^６Ω、１０^７Ωの弾性層の上に、それぞれ体積抵抗値１０^１４Ω・ｃｍのウレタン樹脂を７０μｍコーティングしたものを試作して実験を行った。
【００７７】
ＩＣＬローラ１０の弾性層の実抵抗は中間転写体２の抵抗値測定と同様に、金属ローラに総圧１ｋｇでＩＣＬローラ１０を当接させ、１ｋＶの電圧を印加して１００ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させたときに流れる電流値から換算した値で定義する。
【００７８】
ＩＣＬローラ１０にはＤＣ成分として＋１０００Ｖ、ＡＣ成分として２ｋＨｚ、３ｋＶｐｐの矩形波を重畳してＩＣＬローラ１０の芯金に印加した。この条件で文字画像をプリントし、プリント中に画像形成装置を停止させて転写残トナーのＩＣＬローラ１０通過前後のトリボ変化を測定し、同時に転写残トナーのようすを観察した。
【００７９】
ＩＣＬローラ弾性層抵抗１０^６Ω １０^７Ω
中間転写体弾性層抵抗
１０^６Ω ３０μＣ／ｇ１８μＣ／ｇ
１０^７Ω １８μＣ／ｇ５μＣ／ｇ
【００８０】
ＩＣＬローラ１０通過前後のトリボの変化量は上述のとおりであり、弾性層の抵抗を低くしてＡＣ電界をかけたほうがＩＣＬローラ１０の帯電能が高くなることが判る。
【００８１】
また、ＩＣＬローラ１０通過前後のトナーのようすを観察したときの概念図を図４（ａ）、（ｂ）に示す。
【００８２】
弾性層抵抗１０^６Ωの中間転写体２、ＩＣＬローラ１０を用いた場合は、図４（ａ）に示すようにＩＣＬローラ１０通過前では２次転写されなかった転写残トナーは文字画像がそのまま読めるが、ＩＣＬローラ１０通過後はＡＣ電界でトナーが攪乱されて、中間転写体２上の転写残トナーは一様なかぶりとなって観察された。
【００８３】
一方、図４（ｂ）の弾性層抵抗が１０^７Ωの場合にはＩＣＬローラ１０通過後のトナー像はあまり飛び散らず、ＡＣ電界が放電ギャップに形成されていないことが判った。
【００８４】
以上述べたように、本基礎となる技術では中間転写体２の弾性層２２、及びトナー帯電手段としてのＩＣＬローラ１０の弾性層の実抵抗を１０^６Ω以下とすることによって、トナーを攪乱しながら帯電することにより、より効果的な転写同時クリーニングが可能になった。
【００８５】
〈実施の形態１〉
本実施の形態では、中間転写体２の回りにＡＣバイアスを重畳されるような部材を有し、かつＩＣＬ方式を用いた電子写真装置において、中間転写体２と接地の間にコンデンサを設けることを特徴とする。
【００８６】
基礎となる技術１で用いた中間転写方式の画像形成装置では、中間転写体２上でプロセス処理を行うステーションとして感光ドラム３、２次転写前コロナ帯電器１５、転写ベルト（２次転写部材）１３、ＩＣＬローラ１０等がある。
【００８７】
このような部材から中間転写体２に流れ込む電流はすべて、中間転写体２に電圧を与えている電源に流れ込む。中間転写体２バイアスは、１次転写を行うために印加されている電圧であり、電圧が変化すると１次転写効率が低下することがある。しかし、一般的な高圧電源であれば数十μＡ程度の２次転写電流、ＩＣＬ電流が流れ込むことによってバイアスが変動することは少ない。
【００８８】
しかしながら、これらの部材にＡＣ電流を流し、さらに転写同時にクリーニングを行うＩＣＬ方式を採用している場合には状況が異なってくる。
【００８９】
上述の基礎となる技術３で述べたように中間転写体２、ＩＣＬローラ１０の弾性層抵抗を低くしたり、２色目飛び散りを改善したりするために、中間転写体２の静電容量を大きくすると、ＩＣＬローラ１０に流れるＡＣ電流は非常に大きな値になる。基礎となる技術２で述べたように中間転写体２とＩＣＬローラ１０間に放電ギャップを設けることはＩＣＬローラ１０から中間転写体２に流れ込むＤＣ成分の直接注入電流を抑制することには有効であるが、静電容量を介して流れるＡＣ電流に対してはそれほど有効ではない。
【００９０】
例として基礎となる技術１で用いた画像形成装置においてＩＣＬローラ１０から中間転写体２に流れ込むＡＣ電流は１５００μＡにも達する。この他にも２次転写前帯電のコロナ帯電器１５にワイヤ汚れ防止のためのＡＣ電圧を印加した場合には、これによるＡＣ電流も中間転写体２に流れ込む。
【００９１】
これらの電流は中間転写体２に印加される１次転写バイアスの高圧電源を経由してアースに逃げる。高圧電源内部にはトランスや抵抗体があるためＡＣ電流はこれらのインピーダンス成分を通過する際にＡＣ電圧を発生し、このため中間転写体２に印加される電圧にＡＣ電圧が重畳されることになる。
【００９２】
一般的な高圧ＤＣ電源には出力端の間に１０００ｐＦ程度のコンデンサが設けられており（高圧電源と並列に挿入される）、ある程度のＡＣ電流は逃すことができるが、このような一般的な電源を用いた場合、本実施の形態の構成では１次転写バイアスに重畳されるＡＣ電圧の振幅は５００Ｖにも達する。この状態でプリントを行ったところ中間転写体２のクリーニング不良が発生した。これは、中間転写体２をクリーニング可能な１次転写バイアスの範囲を、重畳されたＡＣバイアスのピークが超えてしまったことが原因である。
【００９３】
このような状況を防止するために、本実施の形態では中間転写体２とアースとの間に少なくとも２０００ｐＦ以上５００００ｐＦ以下の値のコンデンサ２０を設けることを特徴とする。
【００９４】
１次高圧電源に初めから設けられていた１０００ｐＦのコンデンサでは、バイアスに重畳されるＡＣ電圧の振幅は５００Ｖであったが、これを２０００ｐＦにすることで２００Ｖ、また５０００ｐＦにすることでほぼ無視できる振幅に減少させることができた。一方、５００００ｐＦのコンデンサを用いたところ、１次転写バイアスの立ち上がりが１ｓｅｃ程度遅くなってしまい、これ以上の値を用いると画像先端の転写不良が発生してしまい好ましくなかった。
【００９５】
本実施の形態の主旨は、ＩＣＬローラ１０やコロナ帯電器から流れ込むＡＣ電流で中間転写体２の電圧が変動することを防止することであるので、コンデンサ２０を挿入する位置としては高圧電源の中に設ける手法の他に、中間転写体２の基体（ドラムシリンダ）２１や弾性層２２に直接端子を接触させてこれをコンデンサを介して接地する方法等を用いることも可能である。
【００９６】
以上述べたように、本実施の形態では中間転写体２の周囲にＡＣバイアスを印加されたＩＣＬローラ１０、コロナ帯電器１５を有する装置において、中間転写体２をコンデンサ２０を介して接地することで１次転写不良、中間転写体２のクリーニング不良を防止することができるようになった。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、高圧電源と並列に２０００ｐＦ以上のコンデンサを挿入することにより、中間転写体の周囲に配置したプロセス部材に流れるＡＣ電流が１次転写高圧電源に流れ込んで１次転写バイアスが変動し、中間転写体のクリーニング不良が発生したり、画像劣化が発生したりすることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図。
【図２】中間転写体上の１色目のトナーに２色目のトナーを重ねたときに２色目のトナーが飛び散るようすを示す概念図。
【図３】ＩＣＬローラ１０と中間転写体２との間での放電領域を表す概念図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、ＩＣＬローラ前後の２次転写残トナーの像を表す概念図。
【符号の説明】
１転写ユニット
２中間転写体（転写ドラム）
３像担持体（感光ドラム）
４帯電ローラ
７黒現像器
８色現像ユニット
９クリーニングユニット
１０トナー帯電手段（ＩＣＬローラ）
１３転写ベルト
１５２次転写前コロナ帯電器
１６スペーサ（突当コロ）
２０コンデンサ
２１基体
２２弾性層

Claims

表面にトナー像が形成される像担持体と、前記トナー像が転写される中間転写体と、該中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記中間転写体上の転写残トナーを帯電させて前記像担持体に静電的に回収させるトナー帯電手段と、
該トナー帯電手段にＡＣ成分を含むバイアスを印加する電源と、
前記中間転写体を接地するとともに該中間転写体と接地との間に配設した２０００ｐＦ以上のコンデンサと、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記コンデンサが、５００００ｐＦ以下である、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。