JP3876875B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機，レーザプリンター，ファクシミリ，これらの複合機器等の電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。より具体的には、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写した後、これを更に用紙等の記録媒体に二次転写して、再生画像を得るようにした中間転写方式の画像形成装置に関する。

従来、感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写し、このトナー像を中間転写体から用紙等の記録媒体へ二次転写する画像形成装置として、特開昭６２−２０６５６７号公報（特許文献１）等に開示されたものが知られている。
例えば、ベルト転写方式の従来の画像形成装置は、図１を参照しながら説明すると次の通りである。画像情報に応じて像担持体(１)に形成された静電潜像は、現像装置(４)内のトナーにより現像され、トナー像として可視化される。このトナー像は、像担持体(１)に担持されたまま一次転写部において、静電的に中間転写ベルト(８)に転写される。多色画像を転写する場合は、現像装置(４)内に収容された各色のトナー毎に一次転写を繰り返す。
一次転写の終了後、中間転写ベルト(８)上に担持された所望の色相の未定着トナー像が二次転写部に移動してくると、これと同期して用紙Ｐが二次転写部に搬送される。用紙Ｐはバックアップロール(１０)とバイアスロール(１１)との間の圧接力を受けながら二次転写部を通過する際、ロール(１０，１１)間に転写電圧を印加することにより、転写ベルト(８)に担持されていたトナー像が用紙Ｐに二次転写される。なお、トナー像の一次転写工程が終了した像担持体(１)表面は、クリーニング装置(６)および除電器(７)によって残留トナーや残留電荷が除去され、二次転写工程が終了した中間転写ベルト(８)表面は、ベルトクリーナ(１２)や除電器によって残留トナーや電荷が除去され、次の画像形成工程に備える。

以上のような画像形成装置において、中間転写体の抵抗値を規定しているものとしては、次のようなものがある。
例えば、体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²Ωcm の前記特開昭６２−２０６５６７号公報（特許文献１）、表面抵抗率が１０⁷〜１０¹⁵Ω／□ の特開昭６３−３１１２６３号公報（特許文献２）、体積抵抗率が１０⁸〜１０⁹Ωcmの特開平４−３０３８７１号公報（特許文献３）、２層構成のベルトの表面抵抗率が１０⁰〜１０¹³Ω／□ でかつ体積抵抗率が１０⁰〜１０¹³Ω cmの特開平５−２１３５０４号公報（特許文献４）、表面抵抗率が１０⁰〜１０¹³Ω／□ の特開平６−１４９０８１号公報（特許文献５）等が挙げられる。

特開昭６２−２０６５６７号公報 特開昭６３−３１１２６３号公報 特開平４−３０３８７１号公報 特開平５−２１３５０４号公報 特開平６−１４９０８１号公報

ところで、中間転写体の表面抵抗率は、所定の範囲より低すぎると、像担持体と中間転写体とのニップ部近傍で、中間転写体表面に沿ってニップ部より広い領域まで電荷が広がり、一次転写部のプレニップでギャップ転写が生じて像ばらけが発生してしまう。更に、一度中間転写体上に転写されたトナー像を保持している電荷が減衰し、トナー像上部のトナーが飛散（ばらけ）してしまう。また、所定の範囲より高すぎると、中間転写体が像担持体から離れる一次転写部のポストニップで、過大な放電現象が発生して、その部分が白く抜けるという放電抜けとなってしまう。
一方、中間転写体の体積抵抗率は高すぎると、帯電したまま次回の画像形成サイクルまでに自然除電できないため、除電機構が必要となる。
また、中間転写体に沿って、帯電、露光、現像、転写を行う画像形成部が複数列設されているタンデム型画像形成装置においては、ある色の転写から次の色の転写までに、中間転写体上のトナー像の乱れ（ばらけ）がなくトナー像を保持し、かつ中間転写体自体は帯電してない、つまり自然除電されていなければならない。そのためには、中間転写体の表面抵抗率と体積抵抗率のバランスを考慮しなければならない。

しかしながら、従来の画像形成装置にあっては、中間転写体の表面抵抗率および体積抵抗率の個々の適切な領域は知られていても、一次転写に関する両抵抗率相互の適切な関係は知られておらず、両抵抗率の少なくとも一方が適切な領域から外れると、転写ムラやリトランスファーという転写不良を発生することがあった。
そこで、本発明は上述の従来技術の現状に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、一次転写されるトナー像の飛散や放電抜けが発生することなくトナー像を保持し、フルカラー画像形成の際には、ある色の転写から次の色の転写までに自然除電されることが可能な中間転写体を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは、中間転写体の抵抗値に起因して発生する上記の転写不良を解消すべく鋭意検討を重ねてきたところ、中間転写体の周速と一次および二次転写効率との関係を検討してきた過程で、トナー像の飛散および放電抜けが発生しない表面抵抗率の領域と、次回の画像形成サイクルまでに自然除電される体積抵抗率の領域とに、所定の相関があることを見い出して、本発明をなすに到ったものである。
すなわち、請求項１記載の本発明の画像形成装置は、画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が３０ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１３ Ω／□より大きく且つ１０ ¹⁴ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1２ Ωcm以下であることを特徴とする。
また、請求項２記載の本発明の画像形成装置は、画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が５０ｍｍ／ｓｅｃ以上２００ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１２ Ω／□より大きく且つ１０ ¹⁴ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1１ Ωcm以下であることを特徴とする
さらに、請求項３記載の本発明の画像形成装置は、画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が２００ｍｍ／ｓｅｃ以上５００ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１１ Ω／□より大きく且つ１０ ^１４ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1０ Ωcm以下であることを特徴とする
また、請求項４記載の本発明の画像形成装置は、前記中間転写体は導電剤を分散させた強度の高いフイルムにより形成された基層と、弾性を有する厚さ２０〜６０μｍの中間層と、前記中間層の弾性を損なわない厚さの表面層との３層構造であることを特徴とする。
さらに、請求項５記載の本発明の画像形成装置は、前記中間転写体は導電剤を分散させた強度の高いフイルムと弾性を有する厚さ１０〜５０μｍの表面層との２層構造であることを特徴とする。

（発明の形態）
以下、本発明を主として図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、中間転写ベルトまたはドラムを用いる中間転写方式の画像形成装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、現像装置内に単色のトナーのみを有する通常のモノカラー画像形成装置や、感光体ドラム等の像担持体上に担持されたトナー像を中間転写体に順次一次転写を繰り返すカラー画像形成装置、各色毎の現像器を備えた複数の像担持体を直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等に適用される。
なお、以下の各図面に示す画像形成装置において、同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付すことにする。

図１は中間転写ベルト方式の画像形成装置の概要を示す説明図である。
図１において、感光体ドラムからなる像担持体１の周囲には、その回転方向に沿って順次、帯電器２、画像書込手段３、現像装置４、一次転写器５、クリーニング装置６、除電器７等が配置されている。
また、像担持体１表面に当接しながら該像担持体１と一次転写器５の間を矢印方向に移動する中間転写ベルト８が、ベルト搬送ロール９ａ，９ｂ，９ｃおよびバックアップロール１０に張架されている。バックアップロール１０およびベルト搬送ロール９ａと対向する位置には、中間転写ベルト８を介して、それぞれバイアスロール１１およびベルトクリーナ１２が配置されている。
一次転写器５が中間転写ベルト８を介して像担持体１に押圧する部位が一次転写部となり、像担持体１と一次転写器５の間には一次転写電圧が印加される。バイアスロール１１がバックアップロール１０に押圧する部位が二次転写部となり、両ロール１０，１１間には二次転写電圧が印加される。

図１に示すカラー画像形成装置において、矢印方向に回転する像担持体１の表面が帯電器２で一様に帯電された後、レーザ光等の画像書込手段３により、第１色目の静電潜像が形成される。静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像装置４により可視化され、トナー像が形成される。このトナー像は、一次転写部を通過する際に、一次転写器５によって中間転写ベルト８上に静電的に一次転写される。以降同様にして、第１色目のトナー像を担持した中間転写ベルト８上に、第２色目，第３色目，第４色目のトナー像が順次重ね合わせられるように一次転写され、最終的にフルカラー多重トナー像が得られる。ここで、現像装置４は、各色の静電潜像に対応するトナーを収容した複数の現像器４1〜４4を有する。すなわち、各現像器には、それぞれ黒(Ｋ)，イエロー(Ｙ)，マゼンタ(Ｍ)，シアン(Ｃ)の各色トナーが収容されている。
上記多重トナー像は、二次転写部を通過する際に、給紙トレイ１３から所定のタイミングで供給される記録媒体（以下、用紙Ｐで代表する）に静電的に一括転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１４に搬送され定着処理された後、機外に排出される。
一次転写後の像担持体１はクリーニング装置６および除電器７により残留トナーや電荷が除去され、二次転写後の中間転写ベルト８はベルトクリーナ１２により残留トナーが除去され、次の画像形成プロセスに備える。

図２は前記タンデム型カラー画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、直列に配置された複数の像担持体１に各色のトナーを収容した現像器を配置して、各色のトナー像を順次中間転写ベルト８に一次転写する点で、図１に示すカラー画像形成装置と異なる。
すなわち、像担持体１1〜１4の表面が帯電器２1〜２4で一様に帯電された後、原稿画像を各色毎の電気信号に変換してレーザ光等を照射する画像書込手段３1 〜３4 により、各色毎の静電潜像が形成される。各静電潜像はその色に対応するトナーを収容した現像装置４1〜４4により可視化され、各色のトナー像が形成される。また、一次転写器５1〜５4がそれぞれ像担持体１1〜１4に対向して配置され、上記各色のトナー像が中間転写ベルト８に静電的に順次一次転写される。この一次転写は、第１色目のトナー像を担持した中間転写ベルト８が２番目以降の一次転写部を通過する際に行われる。これに続く二次転写は、図１に示すカラー画像形成装置と同様である。
図２に示す画像形成装置において、像担持体を２個配置して、現像装置４1 〜４4 のうちから各像担持体に適宜の現像器を２個配設することにより、２連タンデム型フルカラー画像形成装置として利用することも可能である。

本発明は、図１，２に示す中間転写ベルト８を公知の中間転写ドラムに置き換えることもでき、前述の画像形成装置とほぼ同様に動作する。なお、中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置においては、バックアップロール１０は必ずしも必要でない。
図１，２に示す画像形成装置において、フルカラー以外の多色画像を形成する場合は、２個または３個の現像器に多色画像に対応したトナーを収容することになる。また、単色の静電潜像が形成されるよう画像処理された画像書込手段３により、像担持体１上に静電潜像を形成して、その色に対応するトナーのみを現像装置４に収容した場合、図１，２に示す画像形成装置をモノカラー画像形成装置に適用することができる。さらに、感光体ドラム(１)を公知のベルト感光体に置き換えることもできる。

前記一次転写器５としては、コロトロン等のコロナ転写器、転写ロール、転写ブレードなどが用いられる。これらの一次転写器５の層構造は、単層あるいは多層のいずれでもよい。例えば、単層構造の場合は、発泡または無発泡のシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等にカーボンブラック等の導電性微粉末が適量配合されたロールで構成される。その抵抗値は１０⁵〜１０¹⁰Ω の範囲にあることが好ましい。一次転写器５には１〜５．５ｋＶの電圧が印加され、像担持体１と一次転写器５との間に発生する電界の作用により、上述のようにして、像担持体１に担持されたトナー像が中間転写ベルト８に一次転写される。
前記バックアップロール１０はバイアスロール１１の対向電極を形成する。バックアップロール１０の層構造は、単層あるいは多層のいずれでもよい。例えば単層構造の場合は、シリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等にカーボンブラック等の導電性微粉末が適量配合されたロールで構成される。２層構造の場合は、上記のようなゴム材料で構成される弾性層の外周面を高抵抗層で被覆したロールから構成される。バックアップロール１０の表面抵抗率は１０⁷〜１０¹¹Ω ／□の範囲にあることが好ましい。

転写電極を形成するバイアスロール１１は、像担持体１に担持されたトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される間は転写ベルト８から離間しており、転写ベルト８に担持されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する時は、転写ベルト８に圧接してこれをバックアップロール１０に押圧するように構成される。
上記バイアスロール１１の層構造は、特に限定されるものではないが、例えば３層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆するコーティング層とからなる。コア層は導電性微粉末を分散したシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭ等の発泡体で、中間層はこれらの無発泡体で構成される。コーティング層は、導電性微粉末を分散したフッ素系樹脂で構成することが好ましい。フッ素系樹脂としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ），パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等が挙げられる。バイアスロール１１の体積抵抗率は１０⁷Ωcm 以下であることが好ましい。また、中間層を除いた２層構造とすることもできる。
上記バックアップロール１０とバイアスロール１１の各シャフト間には、通常１〜６ｋＶの前記二次転写電圧が印加される。また、バックアップロール１０のシャフトへの電圧の印加に代えて、該ロール１０に押接させた電気良導性の電極部材とバイアスロール１１の間に電圧を印加することもできる。電極部材としては、金属ロール，導電性ゴムロール，導電性ブラシ，金属プレート，導電性樹脂プレート等が用いられる。

本発明において、ベルト状またはドラム状中間転写体は、単層でもあるいは多層構造でもよいが、多層構造のものでは層間の剥離や経時的に表面層が磨耗する等の問題があり、更に生産性やコストからみても単層のものが好ましく用いられる。
単層の材料としては、中間転写体駆動時の負荷変動による色ズレの発生を防止するために、ポリイミド，ポリイミドとポリアミドの共重合体，ポリエーテルスルホン，ポリカーボネートの樹脂等に導電剤を分散させた強度の高いフィルムが好適に用いられる。導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、アルミニウム，ニッケル，銅，銅合金等の金属または合金、酸化錫，酸化亜鉛，酸化チタン，チタン酸カリウム，酸化錫−酸化インジウム複合酸化物，酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の導電性金属酸化物などの１種または２種以上の微粉末が用いられる。また、これらの導電剤で硫酸バリウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。
また、バイアスロールの押圧力に起因する応力の集中によるホローキャラクタの発生を防止するために、上記フィルム（基材）を柔軟性に富んだ材料からなる表面層で被覆することができる。かかる材料としては、ＴＦＥポリマー，エチレン−ＴＦＥ共重合体，ＦＥＰ，ポリイソシアネートで架橋されたポリフルオロエチルビニルエーテル等のフッ素系高分子材料や、ポリエステルなどが好適に用いられる。表面層の厚さは１０〜５０μｍの範囲にあることが好ましい。

さらに、基層と表面層の間に弾性材料からなる中間層を介在させて、この中間層にホローキャラクタの発生を防止する機能を持たせることもできる。弾性材料は、フッ素系ゴム，シリコーンゴム等の任意のゴム材料を用いることができる。中間層の厚さは２０〜６５μｍの範囲にあることが好ましい。３層構造の場合の表面層は、厚さが中間層による中間転写体表面の粘着性を防止できるよう１μｍから中間層の弾性を損なわない５μｍ以下の上記フッ素系高分子材料で構成することが好適である。
中間転写体として中間転写ドラムを用いる場合は、ドラムが変形しないよう厚さ３ｍｍ以上のアルミニウム，ステンレス鋼（ＳＵＳ），銅等で形成された円筒状基体の外周面に上述と同様の材料が被覆される。
中間転写体の厚さは５０〜２００μｍ、特に７０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。

本発明において、中間転写体は、表面抵抗率を１０¹⁰〜１０¹⁴Ω／□の範囲とし、体積抵抗率を１０¹³Ωcm以下として、かつ前者の抵抗率（絶対値）を後者と同等かそれより大きくしたものである。その理由を図３に基づいて説明する。
図３は、像担持体および中間転写体の周速を３０，５０，２００，５００ｍｍ／sec とした時の中間転写体の表面抵抗率と体積抵抗率の許容範囲を示す。
図３に示すように、表面抵抗率の下限は、一次転写部近傍での電荷の広がりおよび早期減衰による像ばらけの発生開始で定まる。これは、各周速において表面抵抗率が所定値より低くなると、像ばらけが発生するようになり、周速が速くなる程表面抵抗率の許容値が低くなる。また、表面抵抗率の上限は、一次転写部のポストニップでの中間転写体が像担持体から離れる時に生じる放電による白抜けの発生開始で定まる。これは、周速とは無関係に１０¹⁴Ω／□以上になると、放電抜けが発生する。
一方、体積抵抗率の上限は、次色の転写までに自然除電されているか否かで定まる。これは、各周速において体積抵抗率が所定値より高くなると、次回の転写まで電荷が残留して中間転写体が帯電した状態にあり、周速が速くなる程体積抵抗率の許容値が低くなる。なお、体積抵抗率が所定値より低くなると、耐絶縁性が低下してリークによる中間転写体の破壊が発生するようになるので、体積抵抗率は１０⁵Ωcm 以上であることが好ましい。
以上の理由から一次転写部での転写不良を回避するためには、図３に示すように、中間転写体の表面抵抗率は１０¹⁰〜１０¹⁴Ω／□の範囲にあり、体積抵抗率は１０¹³Ωcm以下であり、かつ表面抵抗率が体積抵抗率と同等かそれよりも絶対値が大きいことが分かる。そして、中間転写体の抵抗値がこのような関係にあれば、本発明の画像形成装置におけるプロセススピードを一応５００ｍｍ／sec まで高速化することが可能である。

次に、タンデム型カラー画像形成装置における一次転写部での中間転写体の表面方向と体積方向の帯電状態を図４に基づいて説明する。
１色目のトナー像が一次転写されると、中間転写体の表面方向および体積方向共に帯電する。そして、２色目の転写を受けるまでに、表面方向では、像ばらけが生じないよう中間転写体の帯電電位を所定値以上に維持して、１色目のトナー像を保持しなければならない。一方、体積方向では、電荷が蓄積しないよう、２色目の転写を受けるまでに帯電電位が０Ｖに減衰しなければならない。３色目および４色目の転写も同様である。
中間転写体の帯電電位はその抵抗値に比例するので、タンデム型カラー画像形成装置のように各一次転写部間の間隔が短い場合は、前述と同様に、表面抵抗率が体積抵抗率と同等かそれよりもが大きくなければならない。すなわち、像ばらけが発生することなく一次転写を行うためには、表面抵抗率を１０^xΩ／□ および体積抵抗率を１０^yΩcm で表したとき、ｘ ≧ ｙの関係にあることが必要である。

本発明の作用は次の通りである。
本発明の画像形成装置は、中間転写体の表面抵抗率を１０¹⁰〜１０¹⁴Ω／□としたことにより、一次転写部で転写不良が発生しない。
すなわち、表面抵抗率が１０¹⁰Ω／□以上であるため、一次転写部のニップ部近傍で、中間転写体表面に沿ってニップ部より広い領域まで電荷が広がることがなく、プレニップでのギャップ転写に起因する像ばらけが発生しない。更に、転写されたトナー像を中間転写体上に担持する電荷が保持され、トナー像上部のトナーが飛散することがない。また、表面抵抗率が１０¹⁴Ω／□以下であるため、一次転写部のポストニップで、過大な放電現象が発生しないので、その部分が白く抜けることがなく放電抜けの発生がない。
一方、中間転写体の体積抵抗率を１０¹³Ωcm以下としたことにより、中間転写体が次の一次転写までに自然除電され、除電機構が不要となる。したがって、除電機構を備えてなくても、次回以降のサイクルに電荷が蓄積されないので、チャージアップによるトナー像の飛散がみられない。
さらに、上記表面抵抗率の絶対値を体積抵抗率の絶対値と同等かそれより大きくしたことにより、特にタンデム型画像形成装置のように、一次転写部間の間隔が短い場合でも、トナー像の乱れ（ばらけ）が生じることなく、トナー像を中間転写体表面に保持することができ、しかも中間転写体の体積方向では自然除電される。

本発明の画像形成装置によれば、一次転写部のプレニップで像ばらけが発生したり、トナー像上部のトナーが飛散したり、あるいは一次転写部のポストニップでトナーが白く抜ける放電抜けが発生しない。また、中間転写体が次の一次転写までに自然除電され、除電機構が不要となる。
特に、タンデム型カラー画像形成装置のように、一次転写部間の間隔が短くても、トナー像の乱れが生じることなくトナー像を中間転写体上に保持することができ、しかも中間転写体自体は次の一次転写までに自然除電される。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（画像形成装置）
図５は本発明の画像形成装置として中間転写ベルトを備えたデジタルカラー複写機の全体図である。
図５において、プラテン２１上に載置した原稿（図示せず）の下面に沿って移動する原稿照明用ランプ２２から出射して、原稿で反射した光を移動ミラーユニット２３、レンズ２４、固定ミラー２５を介して画像読取部のＣＣＤに収束させる。ＣＣＤは、多数の光電変換素子とレッド(Ｒ)，グリーン(Ｇ)，ブルー(Ｂ)の３色のフィルタとにより、上記原稿画像を各色毎の電気信号に変換する。この電気信号は画像処理回路２６に入力され、画像処理回路２６は各色毎に入力された原稿画像読取信号をデジタル信号に変換して記憶する画像メモリを有している。
光書込制御装置２７は、上記画像処理回路２６の画像データを所定のタイミングで読み出して、光ビーム書込装置２８に出力する。光ビーム書込装置２８は、矢印方向に回転する感光体ドラムからなる像担持体１に各色に対応した静電潜像を書き込む。これらの番号２１〜２８から前記画像書込手段３が構成される。

像担持体１の周囲には、その表面を所定の暗電位まで帯電させる帯電器２、像担持体１に書き込まれた静電潜像を各色のトナー像に現像する現像装置４、各色のトナー像を前記中間転写ベルト８に転写する一次転写ロール５、クリーニングブレードを有するクリーニング装置６および除電器７が配置されている。上記現像装置４は、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの各色トナーを収容した現像器を有し、それぞれ各色のトナーで上記静電潜像を現像して可視化する。
上記中間転写ベルト８は、前記ベルト搬送ロール９ａ，９ｂ（テンションロール），９ｃおよびバックアップロール１０に張架され、像担持体１表面に当接しながらその接線方向に移動する。未定着トナー像を担持する転写ベルト８の表面側には、バックアップロール１０およびベルト搬送ロール９ａに対向して、それぞれ前記バイアスロール１１およびベルトクリーナ１２が配置されている。バックアップロール１０には、トナーと同極性の二次転写電圧を印加する電源に接続した電極部材２９が押接している。また、バックアップロール１０とベルト搬送ロール９ａの間には、二次転写されたトナー像を担持する用紙Ｐを転写ベルト８から剥がす剥離爪３０が配置されている。

画像形成装置Ｕ本体の下部には抽出自在の給紙トレイ１３が設けられ、その上方にピックアップローラ３１が配置されている。このピックアップローラ３１の下流側には、用紙Ｐの重送を防止する一対のフィードロール３２、用紙搬送ロール３３、用紙Ｐを案内するガイド部材３４およびレジストロール３５が順次配置されている。
前記二次転写部の下流側には、順次、二次転写されたトナー像を担持した用紙Ｐを搬送する搬送ベルト３６、用紙Ｐ上の未定着トナー像を定着処理する定着装置１４、定着画像が形成された用紙Ｐを機外に排出する一対の排出ロール３７、および排出された用紙Ｐを載置する排紙トレイ３８が配置されている。

（画像形成装置の作用）
矢印Ａ方向に回転する像担持体１は、帯電器２により表面が所定の暗電位まで帯電され、光ビーム書込装置２８により静電潜像が書き込まれる。像担持体１上の静電潜像は現像装置４により未定着トナー像に現像される。このトナー像の形成は、最初に第１色目のトナー像が形成され、以降像担持体１が所定時間回転する毎に、第２色目から第４色目までのトナー像が形成される。本実施例では、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ色のトナー像が順次形成されるようになっている。像担持体１の表面は、前記トナー像が中間転写ベルト８に転写された後、クリーニング装置６によりクリーニングされ、除電器７により残留電荷が除電される。
ここで、前記光書込制御装置２７では、最初に第１色目のＫ色に画像処理されたデジタル信号を読出して光ビーム書込装置２８に出力する。この書込装置２８は像担持体１表面にＫ色に対応した静電潜像を書き込む。Ｋ色に対応した静電潜像は現像装置４内の現像器ＫによりＫ色の可視化されたトナー像に現像され、一次転写部へ移動する。一次転写部において、中間転写ベルト８の裏面側に配置された一次転写ロール５からトナー像にその帯電極性とは逆極性の電界を作用させることにより、一次転写部に到達したＫ色のトナー像を静電的に転写ベルト８に吸着させつつ、転写ベルト８の矢印Ｂ方向の移動で一次転写させる。

中間転写ベルト８は、Ｋトナー像を吸着担持したまま像担持体１と同一周期で移動する。１色目のＫトナー像の転写が終了すると、転写ベルト８におけるＫトナー像の転写開始位置が一次転写部に到達する迄に、光書込制御装置２７からの出力によりブルー(Ｂ)のフィルタで色分解された光像に対応する静電潜像の書込が開始される。そして、Ｋトナー像を担持した転写ベルト８の上記転写開始位置が一次転写部に到達すると、一次転写ロール５によって２色目のＹトナー像の転写が行われる。続いて、グリーン(Ｇ)，レッド(Ｒ)のフィルタで色分解された光像に対応する静電潜像が現像器Ｍ，Ｃにより可視化され、Ｍトナー像およびＣトナー像の転写が上記Ｙトナー像の転写と同様に行われる。
このようして、各色に重ね合わされた多重トナー像が中間転写ベルト８上に形成される。この各色のトナー像が転写ベルト８上に一次転写されるまで、転写ベルト８の表面側に配置された前記バイアスロール１１，剥離爪２９およびベルトクリーナ１２は、転写ベルト８から離間した退避位置に保持されている。

一方、給紙トレイ１３に収容された用紙Ｐは、ピックアップローラ３１により所定のタイミングで１枚ずつ取り出されて、一対のフィードロール３２、用紙搬送ロール３３により給紙され、一対のレジストロール３５で一旦停止される。用紙Ｐは、その後中間転写ベルト８上に転写された各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）の多重トナー像が二次転写部に移動してくるのと同期して、レジストロール３５から二次転写部に搬送される。
二次転写部において、バイアスロール１１は中間転写ベルト８を介してバックアップロール１０に圧接した状態にある。そして、搬送されてきた用紙Ｐは、ロール１０，１１間の圧接搬送および転写ベルト８の移動によって二次転写部を通過する。この際、トナー像の帯電極性と同極性の転写電圧を電極部材２９に印加することにより、転写ベルト８に吸着担持されていた多重トナー像が転写ベルト８表面から用紙Ｐに二次転写される。

以上フルカラー画像の転写について述べてきたが、単色画像を形成する場合は、中間転写ベルト８上に一次転写された例えばＫ色のトナー像が二次転写部に移動してきた時、直ちにトナー像は用紙Ｐに転写される。複数色の画像を形成する場合は、所望の色相を選択して、それらの色に重ね合わされた多色トナー像が二次転写部に移動してきた時、トナー像を用紙Ｐに転写すればよい。
上述のようにして、トナー像が所望の色相に転写された用紙Ｐは、剥離爪３０の作動により剥離され、搬送ベルト３６に載置されて定着装置１４に搬送される。この定着装置１４において、未定着トナー像を固定して永久画像に定着処理した後、用紙Ｐは一対の排紙ロール３７により排紙トレイ３８に排出される。二次転写が完了すると、中間転写ベルト８は、二次転写部の下流に設けられたベルトクリーナ１２によりクリーニングされ、次の転写に備える。

（一次転写部および二次転写部）
図５に示した画像形成装置における一次転写部および二次転写部の具体的な構成は次の通りである。
像担持体(１)として、表面がポリカーボネートで被覆された外径８４ｍｍのＯＰＣ感光体ドラムを用いた。一次転写ロール(５)としては、外径１８．７ｍｍのカーボンブラック分散の発泡ウレタンゴムロールを用いた。この一次転写ロール(５)は、試験室環境下における印加電圧１ｋＶでの体積抵抗率が１０^7.5Ωcm である。中間転写ベルト(８)としては、厚さ８０μｍのカーボンブラック分散のポリイミド樹脂を用いた。この転写ベルト(８)は、表面抵抗率が１０¹²Ω／□であり、体積抵抗率が１０¹⁰Ωcmである。
なお、中間転写ベルト(８)の抵抗値の測定方法は次の通りである。抵抗測定器として微少電流計（Ｒ８３４０Ａ：(株)アドバンテスト製）を用い、プローブとして外径ｄが１．６ｃｍの主電極および内径Ｄが３．０ｃｍのガード電極（ＨＲプローブ：三菱油化(株)製）を用いた。また、測定テーブル（三菱油化(株)製）は、表面抵抗率の測定時には絶縁面を使用し、体積抵抗率の測定時には導電面を使用した。そして、印加電圧１００Ｖ、荷重２ｋｇ、測定時間３０秒での抵抗値Ｒ(Ω)を測定した。
ベルトの厚さをｔ(ｃｍ)とすると、表面抵抗率ρｓ(Ω／□)および体積抵抗率ρｖ(Ωcm)は下記式で表される。
ρｓ ＝ ２πＲ／ｌｎ（Ｄ／ｄ）
ρｖ ＝ πｄ2Ｒ／４ｔ

バックアップロール(１０)としては、外径１４ｍｍのＳＵＳ製シャフトを弾性層および高抵抗層で被覆した２層構造の外径２８ｍｍのゴムロールを用いた。弾性層は厚さ５ｍｍに成形されたＥＰＤＭからなり、高抵抗層はカーボンブラックを分散させた厚さ２ｍｍのＥＰＤＭからなる。バックアップロール(１０)の表面抵抗率は１０⁹ Ω／□であった。電極部材(２９)として直径１４ｍｍのＳＵＳ製ロールを用いた。この電極部材(２９)を二次転写部から１８０°離れた位置のバックアップロール(１０)に押接させた。
バイアスロール(１１)としては、外径がバックアップロール(１０)と同径の３層構造のロールを用いた。このロール(１１)は、接地された外径１４ｍｍのＳＵＳ製シャフト上を順次厚さ５ｍｍの発泡ウレタンゴム、厚さ２ｍｍのウレタンゴムおよび膜厚３０μｍのフッ素系樹脂層で被覆している。各層にはカーボンブラックが分散され、試験室環境下における印加電圧１ｋＶでのバイアスロール（１１）の体積抵抗率は１０6Ωcm である。

（一次および二次転写効率）
実施例の画像形成装置において、像担持体および中間転写ベルトの周速をそれぞれ５０，２００，５００ｍｍ／sec に変更し、その際印加電圧を変化させながら転写効率を測定した。その時の印加電圧と一次転写効率および二次転写効率の関係をそれぞれ図６，７に示す。
図６，７に示すように、上記周速が速くなる程、一次および二次転写効率共にピークとなる印加電圧は高くなり、周速に応じて最適の印加電圧を設定すれば、転写効率の差はない。すなわち、中間転写体の表面抵抗率および体積抵抗率が前述の条件を満足させることにより、本発明の画像形成装置における像担持体および中間転写体の周速を一応５００ｍｍ／sec まで高めることが可能となる。

次に、電極部材に−２ｋＶの電圧を印加した実施例の画像形成装置において、中間転写ベルトの表面抵抗率ρｓを１０¹⁰Ω／□および１０¹²Ω／□に設定し、その体積抵抗率ρｖを変化させながら、良好な転写性が得られる一次転写電流を求めた。その時のρｖ(Ωcm)と一次転写電流(μＡ)の関係を図８に示す。
図８に示すように、一次転写電流が所定値より小さくなると、転写電界が弱くなり転写ムラ（転写不良）が発生するようになる。一方、所定値より大きくなると、過大な電流が流れることにより、トナーが逆極性に帯電するようになり、中間転写ベルトに転写したトナーが再び像担持体へ移行するというリトランスファーが発生してしまい、画像濃度が低下するようになる。
上述のρｓを一定にしてρｖを変化させた場合、ρｖが高くなるに従って、抵抗値も高くなるので電流を多く流す必要があり、転写不良の発生を回避するに必要な一次転写電流は大きくなる。一方、印加電圧を高くして電流が多く流れすぎると上記リトランスファーが発生するようになり、これを回避するには、ρｖが高くなるに従って一次転写電流を小さくしなければならない。
また、ρｓの大小を比較してみると、ρｓが低い１０¹⁰Ω／□では、良好な転写性が得られるρｖは低くなり、必要な一次転写電流は小さくてすむが、リトランスファーが発生する電流の上限値も小さくなる。
このように、良好な転写性が得られる中間転写体の抵抗値と一次転写電流の関係を表す図８からも、ρｓがρｖと同等かそれよりも絶対値が大きいことが示されている。

本発明の画像形成装置の概略構成図である。 本発明の別の画像形成装置の概略構成図である。 中間転写体の表面抵抗率と体積抵抗率の許容範囲を示すグラフである。 タンデム型カラー画像形成装置の一次転写部での中間転写体の表面方向と体積方向の帯電状態を説明するグラフである。 本発明の一実施例として示す画像形成装置の全体図である。 像担持体および中間転写体の周速を変化させた時の一次印加電圧と一次転写効率の関係を示すグラフである。 像担持体および中間転写体の周速を変化させた時の二次印加電圧と二次転写効率の関係を示すグラフである。 良好な転写性が得られる中間転写体の抵抗値と一次転写電流の関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｕ…画像形成装置、Ｐ…記録媒体（用紙）、１…像担持体、４…現像装置、５…一次転写器、８…中間転写ベルト、１０…バックアップロール、１１…バイアスロール。

Claims (5)

1. 画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が３０ｍｍ／ｓｅｃ以上５０ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１３ Ω／□より大きく且つ１０ ¹⁴ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1２ Ωcm以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が５０ｍｍ／ｓｅｃ以上２００ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１２ Ω／□より大きく且つ１０ ¹⁴ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1１ Ωcm以下であることを特徴とする画像形成装置。
3. 画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、中間転写体に一次転写された未定着トナー像を記録媒体に二次転写するバイアスロールとを備え、前記中間転写体の周速が２００ｍｍ／ｓｅｃ以上５００ｍｍ／ｓｅｃより小さい範囲であり、中間転写体の表面抵抗率は１０ ^１１ Ω／□より大きく且つ１０ ^１４ Ω／□以下の範囲にあり、厚み方向の体積抵抗率は１０ ^1０ Ωcm以下であることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記中間転写体は導電剤を分散させた強度の高いフイルムにより形成された基層と、弾性を有する厚さ２０〜６０μｍの中間層と、前記中間層の弾性を損なわない厚さの表面層との３層構造であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写体は導電剤を分散させた強度の高いフイルムと弾性を有する厚さ１０〜５
   ０μｍの表面層との２層構造であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。

Images