JP3913159B2

JP3913159B2 - 画像形成方法

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Publication number: JP3913159B2
Application number: JP2002318876A
Authority: JP
Inventors: 雅夫宇山; 健一飯田; 正英木下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004151589A; US6904251B2; US20040161262A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真プロセスを利用して被記録画像に対応して像担持体に形成された静電潜像を、現像剤により現像して転写材等に記録する、例えば、複写機やページプリンター、ＦＡＸなどとされる画像形成装置における画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式を用いた複写機・プリンタ・ファクシミリなどの画像形成装置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である電子写真感光体（感光体）、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であるトナーにより現像剤像（トナー像）として顕像化する現像装置（現像工程）、上記トナー像を感光体面から紙などの転写材に転写する転写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少ながら残余する現像剤（残留トナー、転写残トナー）を除去して感光体面を清掃するクリーニング装置（クリーニング工程）、転写材上のトナー像を定着させる定着装置（定着工程）などから構成されており、感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に供される。
【０００３】
一般に、クリーニング装置により感光体面から除去された転写残トナーを収容する廃トナー回収容器が、クリーニング装置内に設けられている。よって、耐久寿命が長い画像形成装置とするためにはこの容器を大型にする必要があり、装置の小型化の点でデメリットとなる。
【０００４】
そこで、廃トナー回収容器を有するクリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し、再利用するようにした現像同時クリーナレス方式の画像形成装置がある。
【０００５】
「現像同時クリーナレス方式」は、転写後の感光体上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち、引き続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成した後、この静電潜像を現像する現像過程で、カブリ取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるカブリ取り電位差Ｖｂａｃｋ）によって、現像されるべきではない感光上の部分（未露光部、非画像部）に存在する転写残トナーを現像装置に回収する方法である。
【０００６】
この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃トナーをなくし、又メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることがでる。又クリーナレスであることで画像形成装置の小型化にも有利である。
【０００７】
又、近年、特にカラー（有彩色）の画像形成が可能な画像形成装置においては、高速で画像が出力できること、多種多様な転写紙（メディア）に対応できることへの需要が広がっている。そこで、複数の画像形成部を有し、複数の画像形成部がそれぞれ備える第１の像担持体としての感光体に形成したトナー像を、一旦、第２の像担持体としての中間転写体に連続的に多重転写し、例えばフルカラープリント画像を得るという、中間転写体方式の４連ドラム方式（インライン方式）の画像形成装置が考案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、長寿命、装置の小型化という点から現像同時クリーナレス方式を採用し、多種多様なメディアに対応できるという点から中間転写体方式を採用し、且つ、高速で画像が出力できるという点からインライン方式を採用した画像形成装置において、以下の様な問題が発生することがあった。
【０００９】
つまり、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用した構成においては、カラー画像を形成した場合に、トナー混色の問題が生じることがあった。以下、具体的に説明する。
【００１０】
第１画像形成部で第１感光体にイエローの画像形成を行い、第２画像形成部で第２感光体にマゼンタの画像形成を行い、中間転写体に、第１、第２感光体と対向したそれぞれの転写手段によりイエロートナー像、マゼンタトナー像を順次転写するとする。
【００１１】
この場合、第２画像形成部の転写手段の位置を第１画像形成部から中間転写体に転写されたイエロートナー像が通過する際、そのイエロートナーの一部が第２感光体に転移する、即ち、再転写を起こすことがある。
【００１２】
この再転写現象は、感光体の表面性、表面電位、トナーの電荷量、比電荷、転写手段の構成、転写バイアスなどの条件に依存し、これらの条件を適性に揃えることができれば、ほぼゼロにすることができるものと考えられる。しかしながら、この再転写現象を完全に無くすことは実際上困難である。
【００１３】
再転写現象が発生すると、現像同時クリーナレス方式においては、中間転写体の移動方向において上流側の画像形成部のトナーは、下流側の画像形成部の現像器に混入する。そして、その混入量が多くなると、混色により画像の色味変動を生じてしまう。
【００１４】
そこで、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用した構成では、感光体に当接してトナーを掻き取るブレード状のクリーニング手段（クリーニングブレード）を備えた、従来一般に用いられている構成（以下、「クリーニングブレード構成」という。）と比較して、感光体上のトナーを中間転写体に転写付着させる転写手段の転写電流値を低い値に設定する。これにより、再転写による混色を最低限に抑えている。
【００１５】
図３に、転写電流値と再転写率及び転写効率の関係の一例を示す（これは、一次転写手段の中間転写体に対する作用部の長手長さが３３０ｍｍの場合を示す。）。即ち、再転写率は、転写手段の転写電流値の増加に従い図３に示すＩｂまではほぼ一定値を示し、その後増加していく傾向を示す。一方、転写効率は、図３に示すＩａまでは増加傾向を示し、その後は減少傾向を示す。
【００１６】
従って、「クリーニングブレード構成」の場合は、通常、図３のｌｂとｌａの間、例えば、約１４μＡの電流値に設定する。「クリーニングブレード構成」においては、再転写されたトナーは、クリーニングブレードで回収されるので、混色の問題が発生することはない。一方、現像同時クリーナレス方式では、上述したように、再転写を極力０％にする必要があるため、通常、図３のｌｂ以下で、且つ、できる限り転写効率の高い値、例えば、約８μＡの電流値に設定する。即ち、図３から明らかなように、転写効率が若干低い（悪い）条件に設定していることになる。
【００１７】
ところで、従来のトナーの場合、連続画像出力を行うと、若干ではあるものの、トナーが静電凝集してしまう場合があった。これは、連続画像出力により、小粒径トナーの負極性の帯電電荷（ネガトリボ）が大きくなるのに対して、大粒径トナーが若干ではあるものの正極性の帯電電荷（ポジトリボ）を示す傾向があり、これにより小粒径トナーと大粒径トナーが静電的に凝集してしまうためであると考えられる。
【００１８】
そして、例えば樹脂系の中間転写体を用いた画像形成装置では、上述のようにトナーが静電的に凝集すると、感光体と中間転写体との間に隙間が生じてしまい、その結果、転写性の悪化を招いてしまう。
【００１９】
このように転写性が悪化した場合、「クリーニングブレード構成」の転写電流設定値では、転写性に何ら支障は出なくても、現像同時クリーナレス方式での転写電流設定値では、転写不良の問題を引き起こすことがあった。
【００２０】
従って、本発明の目的は、トナーの静電凝集による転写不良を防止し、高品位画像の形成が可能な画像形成方法を提供することである。
【００２１】
本発明の他の目的は、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用する場合に、トナーの静電凝集が原因で発生する転写不良の問題を防止しつつ、再転写による色味変動を最低限に抑えることのできる画像形成方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給し、前記像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像手段であって、前記像担持体上のトナーを回収可能な現像手段と、を複数有し、前記複数の現像手段にはそれぞれ異なる色のトナーが用いられ、前記複数の像担持体上に形成された異なる色のトナー像が転写される中間転写体を有する画像形成装置による画像形成方法において、前記中間転写体は樹脂材料にて形成され、前記複数の現像手段のそれぞれに用いられるトナーの、重量粒子径分布から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合が、１．０重量％以下であることを特徴とする画像形成方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２４】
実施例１
図１は本発明に係る画像形成方法を適用し得る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタであり、画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。
【００２５】
画像形成装置１００は、複数の画像形成手段たる画像形成部として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像をそれぞれ形成する画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有し、各画像形成部が備えるプロセスカートリッジ８により、一旦、中間転写体９１に連続的にトナー像を多重転写し、その後転写材Ｐに一括転写することによりフルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン方式）の画像形成装置である。プロセスカートリッジ８は、中間転写ベルト９１の移動方向において直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に４個配置されている。
【００２６】
本実施例では、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、使用する現像剤の色が異なる他は同一の構成とされるので、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。
【００２７】
例えば、４色フルカラー画像を形成する場合の全体動作を説明すると、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成され、この信号に応じて、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋにおいて各色のトナー像の形成が行われる。各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋでは、像担持体としての電子写真感光体（感光ドラム）１を帯電手段２によって帯電させ、その一様帯電面を露光手段３によって走査露光することで感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段４によって現像剤であるトナーを供給することによりトナー像を形成する。各感光ドラム１に形成された各色のトナー像は、移動する中間転写体（第２の像担持体）としての中間転写ベルト９１上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト９１上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９１と２次転写手段としての２次転写ローラ１０とが対向する２次転写部に搬送されてきた転写材Ｐ上に一括転写される。次いで、転写材Ｐは定着手段１３に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。
【００２８】
以下、図２をも参照して、画像形成装置１００の各要素について、順次より詳しく説明する。
【００２９】
画像形成装置１００は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１を有する。本実施例では、感光ドラム１は有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、外径は３０ｍｍ、中心支軸を中心に１１７ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。感光ドラム１は、その長手長さは３７０ｍｍであり、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層（厚さ２０μｍ）との３層を下から順に塗り重ねた構成をしている。この接触帯電処理が可能である塗工幅は３４０ｍｍに設定した。
【００３０】
本実施例では、画像形成装置１００は、帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ２を有する。帯電ローラ２に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１を一様に負極性に帯電させる。帯電ローラ２は、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表面層２ｄとを下から順次に積層した３層構成とした。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための抵抗層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。本実施例の帯電ロ一ラ２は、芯金２ａとして直径６ｍｍのステンレス丸棒を用い、表層としてフッ素樹脂にカーボンを分散させており、ローラとしての外径は１４ｍｍ、ローラ抵抗は１０⁴Ω〜１０⁷Ω、長手長さ（帯電幅）は３２０ｍｍに設定した。
【００３１】
帯電ロ一ラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１方向に付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。又、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての電源２０から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加され、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２と感光ドラムの接触部が帯電部ａである。
【００３２】
本実施例では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアス電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数＝１１５０Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００３３】
又、帯電ローラ２に対して、帯電ローラクリーニング部材２ｆが設けられている。本実施例では、帯電ローラクリーニング部材２ｆは、可撓性を持つクリーニングフィルムであり、その長手長さは３３０ｍｍに設定した。このクリーニングフィルム２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、且つ、同長手方向に対し一定量の往復運動（レシプロ）をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。本実施例では、６ｍｍのレシプロ動作を行っている。又、支持部材２ｇが、画像形成装置１００の駆動モーターによりギア列を介して長手方向に対し一定量レシプロ駆動されて、帯電ローラ２の表層２ｄがクリーニングフィルム２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２の表層２ｄの付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。
【００３４】
感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、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ビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系など）による画像露光Ｌを受ける。これにより、目的のカラー画像の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対応した色成分の静電潜像が形成される。本実施例では露光手段として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ３を用いた。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト装置から画像形成装置１００側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施例では、露光部電位Ｖｌを−１５０Ｖとした。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。
【００３５】
感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器４でトナーにより現像される。本実施例において、現像器４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、現像容器（現像器本体）４０、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード４２、現像容器４０に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）４６、現像容器４０内の底部側に配設した現像剤攪拌部材４３、４４などを具備する。
【００３６】
現像スリーブ４１は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４０内に回転可能に配設されており、その外径は１６ｍｍ、現像幅は３１０ｍｍに設定した。現像スリーブ４１には、本実施例では２５０μｍの間隙を有して現像剤規制ブレード４２が対向されており、現像スリーブ４１の図中矢印方向の回転に伴い、現像スリーブ４１上に現像剤薄層を形成する。本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を４００μｍに保たせて感光ドラム１に近接させて対向配設した。感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部が現像部ｃである。
【００３７】
又、現像スリーブ４１は現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に、感光ドラム１に対して周速比１７０％の速度で回転駆動される。現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して、感光ドラム１を適度に摺擦する。現像スリーブ４１には電圧印加手段としての電源（図示せず）から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ４１に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−３５０ＶのＶｄｃと、１８００Ｖｐｐ、周波数＝２３００ＨｚのＶａｃとを重畳した振動電圧である。
【００３８】
而して、現像剤が回転する現像スリーブ４１の表面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤４６中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。現像部ｃを通過した現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４１の回転に伴い現像容器４０内の現像剤溜り部に戻される。
【００３９】
更に、現像器４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー４３、４４が設けられている。攪拌スクリュー４３、４４は、現像スリーブ４１の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。又、攪拌スクリュー４３、４４は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤４６を搬送し、現像剤４６を現像スリーブ４１に供給すると共に、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤４６をトナー補給部に搬送し、現像剤４６を現像容器４０内で循環させる機能を有する。
【００４０】
現像器４のスクリュー４４の上流側壁面には、現像剤４６の透磁率変化を検出して現像剤４６中のトナー濃度を検知するセンサー４５が設けられており、現像剤４６の循環方向においてトナー濃度センサー４５のやや下流側にトナー補給開口４７が設けられている。現像動作を行った後に、現像剤４６はトナー濃度センサー４５部に運ばれ、ここでトナー濃度が検知される。その検知結果に応じて、現像剤４６中のトナー濃度を一定に維持するために、適宜、現像器４に接続された現像剤補給容器（トナー補給ユニット）５が備えるスクリュー５１の回転により、トナー補給ユニット５から現像器４のトナー補給開口４７を通してトナー補給が行われる。補給されたトナーは攪拌スクリュー４４により搬送され、キャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ４１の近傍に運ばれ、現像スリーブ４１上で薄層形成され現像に供される。
【００４１】
トナーとしては、主に、転写性、画質の観点から、平均粒径５μｍ〜１０μｍのものを好適に使用することができ、より好ましくは６μｍ〜９μｍのものが使用できる。本実施例では、平均粒径７μｍの負帯電性トナーを用いた。キャリアとしては飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。そして、トナーとキャリアを重量比６：９４で混合したものを現像剤として用いた。尚、感光ドラム１上で現像に供されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。
【００４２】
各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各感光ドラム１に対向するように、転写手段としての中間転写ユニット９が設けられている。中間転写ユニット９では、中間転写体（第２の像担持体）としての無端状の中間転写ベルト９１が、駆動ローラ９４、テンションローラ９５及び２次転写対向ローラ９６に所定の張力を持って掛け渡されており、図中矢印の方向に移動する。
【００４３】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト９１との対向部である１次転写ニップ部（転写部）ｄへ進入する。転写部ｄでは、一次転写ローラ９２がその両端に設けられたそれぞれ５００ｇｆのバネにより持ち上げられており、これから一次転写ローラ９２の自重１５０ｇを引いた力で中間転写ベルト９１の裏側に当接させている。この一次転写ローラ９２は、導電性スポンジからなり、その抵抗は１０⁶Ω以下、外径は１６ｍｍ、中間転写ベルト９１に対する作用部の長手長さは３３０ｍｍに設定している。
【００４４】
１次転写ローラ９２には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで独立に１次転写バイアス電圧を印加可能とするため、それぞれ電圧印加手段としての１次転写バイアス電源９３が接続されている。中間転写ベルト９１には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１に形成されたイエローのトナー像を転写し、次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１より、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで多重転写する。
【００４５】
本実施例においては、露光部（露光部電位Ｖｌ：−１５０Ｖ）に転移されたトナーに対する転写効率を考慮し、一次転写バイアス電圧として、１色目〜４色目まで全て８μＡの転写電流が成られるように正極性の直流電圧を印加した。
【００４６】
尚、環境により転写電流値の補正を行ったり、再転写の影響がない１色目のみ転写電流値を大きく設定することもできる。
【００４７】
中間転写ベルト９１上で形成された４色フルカラー画像は、次いで２次転写手段としての２次転写ローラ１０により、転写材送給手段（図示せず）から供給され、所定のタイミングで搬送手段としての給紙ローラ１２から送られてきた転写材Ｐに一括転写される。
【００４８】
トナー像が転写された転写材Ｐは、次いで定着手段としてのローラ定着器１３に搬送され、ここで熱、圧力によってトナー像が転写材Ｐに溶融定着される。その後、転写材Ｐは機外に排出されカラープリント画像が得られる。
【００４９】
中間転写ベルト９１の材料としては、各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋでのレジストレーションを良くするため、伸縮する材料は望ましくなく、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトが望ましい。本実施例では、ＰＩ（ポリイミド）にカーボン分散し、体積抵抗率を１０⁸Ωｃｍオーダーに制御した樹脂ベルトを用いた。その厚さは８０μｍ、長手方向３９０ｍｍ、全周は９００ｍｍである。
【００５０】
本発明は、この中間転写ベルト９１として自己減衰型の電気的特性を有するものを使用している。
【００５１】
ここで、本発明では、自己減衰型とは、中間転写体の帯電緩和時間をτ（秒）、隣接する２つの像担持体間（即ち、隣接する２つの一次転写部（転写手段）間（Ｔ１〜Ｔ２、Ｔ２〜Ｔ３、Ｔ３〜Ｔ４））を中間転写体の一部分が移動するのに要する時間をＴ（秒）としたときに、τ≦Ｔの関係が成り立つ特性を備えることを意味する。一方、この条件を満たさないものをチャージアップ型と呼ぶ。
【００５２】
中間転写ベルト９１の帯電緩和時間τとは、中間転写ベルト９１の帯電位置において与えられた電位ＶがＶ／ｅ（ｅは自然対数の底で、ｅ＝２．７１８・・・）に低下するまでの時間で定義される。
【００５３】
尚、帯電緩和時間τは、図４に示す装置において測定されたものを言う。即ち、中間転写ベルト９１の静電容量と抵抗を単純に掛け合わせて得られる数値とは合致しないため、本発明では、図４で示す装置、方法により測定された時間を「τ」と定める。
【００５４】
中間転写ベルト９１は、測定治具としての駆動ローラ２０７、金属テンションローラ２０６に張架され、１１７ｍｍ／秒の速度で矢印方向に回転する。中間転写ベルト９１は前記帯電位置において帯電手段としての帯電ローラ２０１、金属の対向ローラ２０８で挟持され、ピーク間電圧Ｖｐｐが約３ｋＶのＡＣ電源２０２、＋５００ＶのＤＣ電源２０３によって帯電される。
【００５５】
測定時の環境は、温度２３℃、相対湿度６０％である。又、帯電ローラ２０１に印加する電圧は、上記環境における通常の画像形成時に１次転写ローラ９２に印加するバイアス３００Ｖと、感光ドラム１の明部電位約−２００Ｖとの差の絶対値に相当する電圧としている。
【００５６】
又、本実施例では、帯電ローラ２０１にＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳した電圧を印加することで、帯電ローラ２０１に当接している中間転写ベルト９１の部分は、ほぼ上記ＤＣ電圧（５００Ｖ）と同等の電位に帯電されている。尚、ＡＣ電圧のＶｐｐ、周波数は適宜設定すればよい。
【００５７】
帯電ローラ２０１は周知の接触帯電方式によるもので、例えば厚さ３ｍｍ程度の弾性導電ゴム上に１００〜２００μｍ、体積抵抗率１０⁶Ωｃｍ程度の中抵抗層を設け、更にその上に数１０μｍの固着防止層（ナイロン系樹脂等）を設けて、直径１２ｍｍ程度の円筒状に構成したものである。
【００５８】
帯電ローラ２０１によって帯電された中間転写ベルト９１は、帯電位置から下流にＴ秒間回転した位置に設けられた表面電位計プローブ２０４、電位計本体２０５により表面電位Ｗを測定される。尚、Ｔは本実施例の画像形成装置１００の隣接する２つの像担持体（感光ドラム１）間を中間転写ベルト９１の一部分が移動するのに要する時間の０．８秒と同時間としてある。
【００５９】
このとき、中間転写ベルト９１は、Ｗ≦５００／ｅ［Ｖ］ならば、自己減衰型であり、Ｗ＞５００／ｅ［Ｖ］ならば、チャージアップ型であるということができる。
【００６０】
本実施例では、２次転写部Ｔ５から最初（最上流）の１次転写部Ｔ１まで中間転写ベルト９１が移動する時間をＴ’（秒）とすると、τ≦Ｔ’の関係が成り立っている。従って、本実施例では、２次転写後、１次転写前に、中間転写ベルト９１を除電、初期化するための特別な除電装置は不要になり、画像形成装置の小型化、コストダウン化をさらに図ることができる。同様に、最後（最下流）の１次転写部Ｔ４から２次転写部Ｔ５まで中間転写ベルト９１が移動する時間をＴ’’（秒）とすると、τ≦Ｔ’’の関係も成り立っている。
【００６１】
又、本実施例において、単色、２色、３色モードが選択されたとき、感光ドラム１の電気的な劣化、中間転写ベルト９１との摩擦による感光ドラム１の機械的な劣化を防止するために、画像形成を行わない感光ドラム１と中間転写ベルト９１とを適宜離間させてもよい。
【００６２】
尚、１次転写、２次転写のための高圧電源として定電流電源を用いてもよい。このような構成であっても、電源から１次転写ローラ、２次転写ローラに印加する電圧を小さくでき、制御を容易に行うことができる。
【００６３】
以上では、ローラ状の１次転写ローラ９２Ｙ〜９２Ｋ、２次転写ローラ１０を用いたが、ブレード状又はブラシ状のものに代えることができ、本発明を同様に適用することができる。
【００６４】
又、中間転写ベルト９１上に残留する２次転写残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１が備えるクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１ａによりクリーニングされ、次の作像工程に備える。このクリーニングブレード１１ａは、その長手長さを３３０ｍｍに設定した。
【００６５】
図２に示すように、感光ドラム１の回転方向に沿って転写部ｄと帯電部ａとの間に、現像剤帯電制量制御手段６と残留現像剤均一化手段７とが感光ドラム１に当接されている。
【００６６】
転写部ｄよりも感光ドラム１の回転方向下流側且つ帯電部ａよりも上流側に位置して、感光ドラム１の回転方向上流から順に、残留現像剤均一化手段７、現像剤帯電量制御手段６が配置され、それぞれ残留現像剤均一化手段７と感光ドラム１との接触部ｅ、現像剤帯電量制御手段６と感光ドラム１との接触部ｆを形成している。
【００６７】
転写部ｄにおける転写工程後の感光ドラム１面上には転写残トナーがあり、その転写残トナーには画像部の負極性トナー、非画像部の正極性トナー、転写の正極性の電圧に影響され極性が正極性に反転してしまったトナーが含まれている。
【００６８】
このような転写残トナーの極性を負極性に揃えるために、現像剤帯電量制御手段６が設けられている。つまり、本実施例では、現像剤帯電量制御手段６には、電圧印加手段としての電源２１より、トナーの正規極性と同極性である負極性の直流電圧が印加されている。
【００６９】
又、感光ドラム１上の部分的な転写残トナーや多量の転写残トナーを散らすために、残留現像剤均一化手段７が設けられている。残留現像剤均一化手段７には、電圧印加手段としての電源２２より、トナーの正規極性と反対極性である正極性の直流電圧が印加されている。尚、残留現像剤均一化手段７には、交流電圧、或いは直流電圧が重畳された交流電圧を印加してもよい。
【００７０】
感光ドラム１上のトナーは、現像剤帯電量制御手段６によって負極性の電荷が付与され、次いで帯電部ａを通過する際に、帯電ローラ２に印加されるＡＣ電圧による除電効果で現像器４で回収可能な適正帯電量まで低下させられる。そして、帯電部ａを通過したトナーは、現像器４において現像同時クリーニングによって感光ドラム１上から除去される。
【００７１】
本実施例では、現像剤帯電量制御手段６及び残留現像剤均一化手段７の両者とも、導電性の繊維からなるブラシ部材を用いた。より具体的には、現像剤帯電制量制御手段６は、横長の電極板６２にブラシ部６１を具備させたものである。又、残留現像剤均一化手段７についても同様に、電極板７２にブラシ部７１を具備させてなる。そして、ブラシ部６１、７１を感光ドラム１面に当接させて、感光ドラム１の長手方向（表面移動方向に略直交する方向）に対して略平行に、固定支持させて配設している。
【００７２】
現像剤帯電量制御手段６、残留現像剤均一化手段７のブラシ部６１、７１は、レーヨン、アクリル、ポリエステルなどの繊維にカーボンや金属粉を含ませて抵抗値を制御したものである。ブラシ部６１、７１は、感光ドラム１の表面及び転写残トナーに均一に接触できるように、太さとしては３０デニール以下、密度としては１〜５０万本／ｉｎｃｈ²以上が好ましい。本実施例では、ブラシ部６１、７１は共に、６デニール、１０万本／ｉｎｃｈ²、毛足の長さ５ｍｍで、ブラシの体積抵抗率は６×１０³Ω・ｃｍとした。
【００７３】
この現像剤帯電制量制御手段６及び残留現像剤均一化手段７は、感光ドラム１の長手方向に対し略平行に配置され、且つ、同長手方向に対し一定量のレシプロ動作をする支持部材７９に固定され、ブラシ部６１、７１が感光ドラム１面に対して侵入量１ｍｍ、当接ニップ部幅は５ｍｍとなるように当接するよう配置されている。支持部材７９は、画像形成装置１００の駆動モーターによりギア列を介して長手方向に対し一定量レシプロ駆動される。これにより、感光ドラム１面上が現像剤帯電制量制御手段６のブラシ部６１及び残留現像剤均一化手段７のブラシ部７１で摺擦される。本実施例では、レシプロ量は５ｍｍに設定した。
【００７４】
画像形成装置１００が備える電源２０、２１、２２、及び一次転写バイアス電源９３などの電圧印加手段は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としての制御回路１３０によって制御される。
【００７５】
尚、本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、帯電ローラクリーニング部材２ｆ、現像器４、残留トナー均一化手段７、トナー帯電量制御手段６などは、帯電ユニット枠体１１１、現像枠体１１２によって一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジ８を構成する。プロセスカートリッジ８は、画像形成装置本体に設けられた装着手段１１０ａを介して取り外し可能に装着される。又、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた駆動手段（図示せず）とプロセスカートリッジ８側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム１、現像器４、帯電ローラ２などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ８が画像形成装置本体に装着された状態で、帯電ローラ２、トナー帯電量制御手段６、残留トナー均一化手段７にバイアスを印加する電源２０、２１、２２、現像スリーブ４１にバイアスを印加する電源（図示せず）などの各種電圧印加手段は、プロセスカートリッジ８側及び画像形成装置本体側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。一方、トナー補給ユニット５は、現像器４及び画像形成装置本体に対して装着手段１１ｂを介して着脱可能に装着される。
【００７６】
以下、現像器４が用いるトナーの粒径と一次転写性の関係について説明する。
【００７７】
トナーとキャリアとを備える現像剤に、現像にて消費したトナーに相当する量のトナーを随時補給する補給系２成分現像方式では、印字率（画像比率）によって、現像剤の寿命までの現像剤に対して補給されるトナーが大きく変わり、当然、印字率が大きいと、現像剤供給ユニット５から補給されるトナーの量が多くなる。
【００７８】
画像出力時に消費されるトナーの粒径は、できるだけ均等に消費されることが好ましく、通常、そのように現像器４の構成などが工夫されている。しかしながら、若干ではあるが、大粒径のトナーが現像器４の中に残り易い。これにより、画像出力枚数が増えるとトナーの平均粒径が大きくなる傾向がある。その結果、前述したような、連続画像出力により発生するトナーの静電凝集が起こり易い傾向がある。
【００７９】
つまり、前述したように、連続画像出力により、小粒径トナーの負極性の帯電電荷（ネガトリボ）が大きくなるのに対して、大粒径トナーが若干ではあるものの正極性の帯電電荷（ポジトリボ）を示す傾向があるため、従来のトナーの場合、連続画像出力を行うと、若干ではあるものの、小粒径トナーと大粒径トナーが静電的に凝集することで、トナーが静電凝集してしまう場合がある。
【００８０】
そして、例えば本実施例のように樹脂系の中間転写体を用いた画像形成装置では、このようにトナーが静電的に凝集すると、感光体と中間転写体との間に隙間が生じ、その結果、転写性の悪化を招いてしまう。
【００８１】
ここで、本明細書において、トナーの平均粒子径は、コールターカウンタを用いた測定方法により求めたものである。即ち、測定装置としてコールターカウンタＴＡ−ＩＩ型或いはコールターマルチサイザー（コールター社製）を用いる。測定方法は次のようなものである。電解液として、１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用することができる。上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナーの重量粒子径を測定して重量粒子径分布を算出する。それから本発明に関わる、重量粒子径分布より１２．７μｍ以上の割合（Ｕｐ１２７）を求めた。尚、トナー粒子の測定は、５万個行っている。
【００８２】
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを用いる。
【００８３】
本発明者らは、上述した測定方法により求めたトナーの重量粒子径分布と、連続画像出力後の転写性能との関係を実験的に調査した。
【００８４】
本発明者らの鋭意検討の結果、トナーの平均粒径が、５μｍ〜１０μｍの場合において、トナーの重量粒子径分布から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合（Ｕｐ１２７）と、連続画像出力後の転写性能とに強い相関があることを発見した。
【００８５】
表１に、トナーの重量粒子径分布から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合（Ｕｐ１２７）と、連続画像出力後の転写性能との関係を示す。表中、転写性は、一次転写効率の値を測定又は目視（白斑点状の転写抜け画像）することにより評価し、一次転写効率９８％以上又は白斑点状の転写抜け画像が目視できない場合を良好（○）、一次転写効率９５％以上９８％未満又は白斑点状の転写抜け画像が若干目視できる場合をやや不良（△）、一次転写効率９５％未満又は白斑点状の転写抜け画像がはっきりと目視できる場合を不良（×）とした。
【００８６】
【表１】

【００８７】
上述したように、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用した構成では、再転写による混色防止の観点から、転写ローラ９２の転写電流値としては、比較的転写効率の低い転写電流値を採用する。つまり、図３に示すような、転写電流値と、再転写率及び転写効率との関係から、再転写を防止することができ、且つ、できるだけ転写効率を高くし得る転写電流値とする。
【００８８】
例えば、本実施例の構成において転写ローラ９２の中間転写ベルト９１に対する作用部の長手長さを３３０ｍｍとした場合、この転写電流値は、約１０μＡ以下、好ましくは約８μＡ以下に設定することが望ましい（図３）。尚、本実施例の構成において、転写効率を高い値にするためには、約１０μＡ以上、好ましくは約１２μＡ以上である。
【００８９】
本実施例では、転写ローラ９２による転写電流値は、８μＡに設定した。尚、この転写電流値は、転写ローラ９２の長手長さが異なる場合には、単位長さに相当する転写電流値で設定すれば良い。
【００９０】
このように、転写電流値を、若干転写効率が低い条件に設定すると、従来、転写不良の問題を引き起こすことがあった。
【００９１】
そこで、本発明によれば、上記検討により見出した、連続画像出力後の転写性における、トナーの重量粒子径分布から計算される１２．７μｍ以上の割合（Ｕｐ１２７）と転写電流値との相関から、このＵｐ１２７を設定する。
【００９２】
つまり、表１から、転写電流値が８μＡである場合、トナーの重量粒子径分布から計算される１２．７μｍ以上の割合（Ｕｐ１２７）を１．０％以下、好ましくは０．８％以下に設定すれば良い。尚、トナーの重量粒子径分布から計算される１２．７μｍ以上のトナーは、製造上のコストアップなどをも考慮して無ければない方がよい。
【００９３】
尚、補給系２成分現像方式では、現像器４に当初充填されるトナー、更にはトナー補給ユニット５に充填された現像器４に補給するためのトナー（キャリアと共に補給される場合を含む）として、Ｕｐ１２７が上記範囲を満足するものを用いる。
【００９４】
このように、再転写を防止して、且つ、極力転写効率を高く設定するために設定される転写電流値に対して、上記Ｕｐ１２７を所定の範囲に設定することによって、再転写の防止と、１次転写性の維持とを両立させることができる。
【００９５】
トナーのＵｐ１２７の制御は、限定されるものではないが、風力分級、ふるい分級などにより行うことができる。斯かる方法自体は当業者には周知であるので、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００９６】
以上、本実施例によれば、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用した構成において、トナーの粗粉量として、トナーの重量粒子径分布から計算される１２．７μｍ以上の割合を、１．０％以下、より好ましくは０．８％以下にすることで、連続画像出力でのトナーの静電凝集を防止することができる。その結果、比較的小さい転写電流値であっても感光ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト９１に転写付着させることが可能である。
【００９７】
尚、上述のように、複数の画像形成部のうち、再転写の影響がない１色目の画像形成部における転写電流値を大きく設定することができる。この場合は、この１色目の画像形成部に関しては、必ずしもＵｐ１２７が１．０％以下でなくてもよい。即ち、中間転写体の移動方向に沿って並置された複数の画像形成部のうち、再転写防止の観点から転写電流値が若干転写効率の低い値に設定されている画像形成部についてのみ、典型的には中間転写体の移動方向において最上流の画像形成部以外の画像形成部についてのみ本発明を適用することも可能である。
【００９８】
上記実施例では、２成分現像剤が備えるトナーについて本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、一成分現像剤（実質的に樹脂トナー粒子のみを含む（外添剤などを含んでいてもよい））についても適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００９９】
又、上記実施例では、現像剤帯電量制御手段６及び残留現像剤均一化手段７は固定のブラシ状部材であるが、シート状部材など任意の形態の部材にすることができる。
【０１００】
又、像担持体は表面の体積抵抗率が１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効果が得られる。又、表層の体積抵抗率が約１０¹³Ω・ｃｍであるアモルファスシリコン感光体であってもよい。
【０１０１】
又、可撓性の接触帯電部材は、帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。又、各種材質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを得ることもできる。
【０１０２】
又、接触帯電部材や現像部材に印加する振動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１０３】
更に、像担持体としての感光体の帯電面に対する情報書き込み手段としての像露光手段は実施例のレーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像手段が用いるトナーの重量粒子径分から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合を１．０％以下に規定することにより、連続画像出力などによるトナーの静電凝集を防止することができる。これにより、比較的小さい転写電流値でも像担持体上のトナー像を中間転写体に転写付着（１次転写）させることが可能となる。その結果、インライン方式、現像同時クリーナレス方式及び中間転写体方式を採用する場合にも、１次転写性能を満足させつつ、再転写による色味変動を最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の概略断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジを示す概略断面図である。
【図３】転写電流値と転写効率及び再転写率との関係を示す説明図である。
【図４】中間転写体の帯電緩和時間を測定する測定系を示す模式図である。
【符号の説明】
１感光ドラム（像担持体）
２帯電ローラ（帯電手段）
３レーザビームスキャナ（露光手段）
４現像器（現像手段）
５現像剤補給容器
６トナー帯電量制御手段（現像剤帯電量制御手段）
７残留トナー均一化手段（残留現像剤均一化手段）
８プロセスカートリッジ
９中間転写ユニット
１０二次転写ローラ（２次転写手段）
１１中間転写ベルトクリーナ
２０、２１、２２電源（電圧印加手段）
９１中間転写ベルト（中間転写体）
９２１次転写ローラ（１次転写手段）

Claims

像担持体と、前記像担持体上にトナーを供給し、前記像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像手段であって、前記像担持体上のトナーを回収可能な現像手段と、を複数有し、前記複数の現像手段にはそれぞれ異なる色のトナーが用いられ、前記複数の像担持体上に形成された異なる色のトナー像が転写される中間転写体を有する画像形成装置による画像形成方法において、
前記中間転写体は樹脂材料にて形成され、
前記複数の現像手段のそれぞれに用いられるトナーの、重量粒子径分布から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合が、１．０重量％以下であることを特徴とする画像形成方法。
前記複数の現像手段のそれぞれに用いられるトナーの、重量粒子径分布から計算される粒径１２．７μｍ以上の割合が、０．８重量％以下であることを特徴とする請求項１の画像形成方法。
前記複数の像担持体に形成されたトナー像をそれぞれ前記中間転写体へ転写する複数の転写手段を有し、前記中間転写体は、隣り合う前記転写手段間を移動する時間をＴ、帯電位置において電位Ｖに帯電された前記中間転写体の電位が、Ｖ／ｅ（ｅは自然対数の底）に低下するまでの帯電緩和時間をτとするとき、τ≦Ｔを満足することを特徴とする請求項１又は２の画像形成方法。
前記複数の現像手段のそれぞれに用いられるトナーの平均粒径は５μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成方法。