JP3937543B2

JP3937543B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3937543B2
Application number: JP35906497A
Authority: JP
Inventors: 竹内　　昭彦; 鶴谷　　貴明; 俊明宮代; 達也小林; 直樹榎本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11190926A; US6097919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の像担持体上に形成したトナー像を、第２の像担持体を介して転写材に転写する方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のカラーの画像形成装置において、感光ドラム等の第１の像担持体の他に、中間転写体等の第２の像担持体を備えたものが知られている。このものは、第１の像担持体上に形成したトナー像を一旦、第２の像担持体上に転写するいわゆる一次転写を複数回繰り返して第２の像担持体上に複数色のトナー像を重ねた後、これら複数色のトナー像を紙等の転写材上に一括して二次転写するものである。
【０００３】
図６に、第２の像担持体として中間転写ベルト（中間転写体）を使用した画像形成装置の一例を示す。
【０００４】
同図に示す画像形成装置は、第１の像担持体として感光ドラム１０１を備えている。矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された感光ドラム１０１の周囲には、各色のトナー、すなわちブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナーがそれぞれ収納された４個の現像器１０５、１０６、１０７、１０８が配置されている。これらの現像器のうち、感光ドラム１０１上の静電潜像の現像に供されるものが、接離手段（不図示）によって感光ドラム１０１に当接するように構成されている。
【０００５】
感光ドラム１０１は、帯電器１０２によって一様に帯電され、レーザー露光光学系１０３等による走査光（レーザー光）１０４によって静電潜像が形成される。次に、静電潜像は、前述の現像器１０５等によりトナーが付着されてトナー像として現像され、順次に第２の像担持体としての中間転写ベルト（中間転写体）１０９上に一次転写ローラ１１０によって一次転写ニップ部Ｎ₁ を介して一次転写される。上述の静電潜像の形成、現像、一次転写が４色のトナーについて現像器１０８、１０７、１０６、１０５等によってＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの順に順次に行われ、これにより、中間転写ベルト１０９上に４色重ねのカラーのトナー像が形成される。次いで、これらトナー像は、二次転写ローラ１１１と中間転写ベルト１０９との間に形成される二次転写部位Ｎ₂ にて狭持搬送される転写材１１８に一括して二次転写される。
【０００６】
上述の一次転写、及び二次転写について更に詳述する。まず、感光ドラム１０１が、例えば負の帯電特性を有するＯＰＣ（有機光半導体）感光体である場合、レーザー光１０４における露光部を現像器１０５〜１０８で現像する際には負極性トナーが用いられている。したがって、一次転写ローラ１１０にはバイアス電源１２０により正極性の転写バイアスが印加される。
【０００７】
ここで、中間転写ベルト１０９は、一例として、厚さ１００〜３００μｍ程度の無端状の樹脂ベルトを、体積抵抗率１０¹¹〜１０¹⁶Ω・cm程度に抵抗調整したものを用いることができる。この場合、樹脂ベルトの材質としては、例えば、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート等の樹脂フィルム（必要に応じて抵抗調整がなされている）等を用いることができる。また、別の例として、上記樹脂ベルトをカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、その他の導電性の充填材により１０⁷ 〜１０¹¹Ω・cm程度の体積抵抗値に調整して用いる場合もある。後者のように低〜中抵抗化を図ることで、中間転写ベルト１０９に電荷が蓄積することによる画像不良を防止できる。
【０００８】
さらに、別の例として、中間転写ベルト１０９の材質として、樹脂よりも低硬度の厚さ０．５〜２mm程度のゴム材（クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ウレタンゴム等）を、体積抵抗率１０⁶ 〜１０¹¹Ω・cm程度に調整して用いることもできる。
【０００９】
これらの中間転写ベルト１０９は、背面ローラ１１２、駆動ローラ１１５、テンションローラ１１６等に掛け渡されている。一次転写ローラ１１０としては、体積抵抗率が１０⁵ Ω・cm以下の低抵抗ローラを用いることが一般的である。なお、以上においては、一次転写ローラ１１０とバイアス電源１２０とによって一次転写手段を構成している。
【００１０】
次に、二次転写ローラ１１１、背面ローラ１１２、バイアス電源１２１等によって構成された二次転写手段によって転写材１１８に対するトナー像の二次転写を行う。二次転写は、中間転写ベルト１０９の内側に、接地又は適当なバイアスを印加した低抵抗の背面ローラ１１２を対向電極として配置し、これと外側に配置した低抵抗の二次転写ローラ１１１とで中間転写ベルト１０９を挟み込んで二次転写ニップ部Ｎ₂ を構成し、二次転写ローラ１１１に対してバイアス電源１２１によって正極性の転写バイアスを印加しこの二次転写ローラ１１１を転写材１１８の裏面側から当接させることによって行う。
【００１１】
上述の一次転写が終了した感光ドラム１０１は、表面に残った一次転写残トナーがクリーナ１１９によって除去回収され、さらに残留電荷が露光器１１７によって除去されて、次の画像形成に供される。
【００１２】
一方、上述の二次転写が終了した中間転写ベルト１０９は、クリーナ１１３によって、転写材１１８に転写されないで中間転写ベルト１０９上に残った二次転写残トナーが除去された後、必要に応じて除電帯電器（除電手段）１１４によって除電される。除電帯電器１１４としては、ＡＣコロナ帯電を用いることが多い。また、除電効率を上げるため、中間転写ベルト１０９の内側に電極を設けるのが一般的である。
【００１３】
なお、上記除電帯電器１１４は、前述のような低〜中抵抗の中間転写ベルト１０９の使用時においては省略することも可能である。
【００１４】
なお、中間転写体としては、上述の中間転写ベルト１０９の他に中間転写ローラもあるが、一般に、中間転写ベルト１０９は、この中間転写ローラに比べて、配置の自由度の高さ、二次転写後の転写材１１８の分離性の良さ（曲率分離が可能）という点において優れている。
【００１５】
一方、中間転写ローラは、中間転写ベルトがベルトを駆動するのに比べ、構造を単純化することができる。なお、この中間転写ローラの場合でも筒体の表面に設ける樹脂又はゴム層の電気的特性を、中間転写ベルトの場合と同様に考えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００１６】
上記のような装置において、４色のトナーＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像形成順序は、従来、Ｙ、Ｍ、Ｃの３色を任意の順で形成し、最後にＢＫを形成するようにしている。
【００１７】
これは、中間転写方式以前の方式である多重転写方式、すなわち、回転ドラム上に紙等の転写材を巻き付けて固定し、その転写材上に感光体から順次転写を繰り返す方式の頃から一般的に行われている方法であり、他色に比べ、ＢＫ（黒）は文字等の情報が多いため、ＢＫを１〜３色目に一次転写してしまうと、それ以降の色を一次転写する際に感光体にＢＫが逆戻りしてしまう、いわゆる再転写による黒トナーの損失が生じる可能性があり、これを原理的に無くするための習慣的な方法である。このため、二次転写により転写材１１８上にトナーを写し取った後は、ＢＫトナーが最下層（転写材表面に最も近い層）となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例では、以下のような問題点があった。すなわち、感光ドラム１０１から中間転写ベルト１０９上にカラートナー像を順次に一次転写する際に、一旦、中間転写ベルト１０９上に転写された１色目のトナーは、２〜４色目のトナーが順次転写される間は中間転写ベルト１０９上に保持され続けるが、このとき、２〜４色目のトナー転写時において１色目のトナーと、感光ドラム１又は中間転写ベルト１０９との間で電荷の授受が行われ、４色目のトナーの一次転写終了時点においては、１色目のトナーの有する電荷（トリボ）が１色目の一次転写時点での電荷と異なってしまう。この結果、一次転写終了後における、中間転写ベルト上の１〜４色目のトナー、特に１色目と４色目のトナーの二次転写条件が異なり、前記の例においては、二次転写ローラ１１１のバイアス値を、１色目のＹの転写効率の良い値に合わせると４色目のＢＫが、また、逆に４色目のＢＫに合わせると１色目のＹが二次転写不良を生じたり、転写効率の低下により色味が変化するなどの問題があった。
【００１９】
これを防止するために、一次転写〜二次転写間において、直流又は交流のコロナ帯電器１２２を用い、１〜４色目のトナーのトリボを、中間転写ベルト上で二次転写前にほぼ同じ値に再帯電する、いわゆるポスト帯電を行う方法が考えられるが、この方法は、装置構成の複雑化、高コスト化等の問題があり、また、中間転写ベルト１０９上に形成された１〜４色のトナーのトリボを均一にならすのが難しく、例えば中間調のハイライト（淡い）部分に画像ムラを生じるなどの問題があった。
【００２０】
さらにまた、中間転写ベルト１０９上に残留した二次転写残トナーを、クリーナ１１３等を用いずに、適当な帯電状態に再帯電した上で、一次転写ニップ部Ｎ₁ を介して感光ドラム１０１に回収（逆転写）する、という方法が既に考案されているが、これをクリーニングのための特別な回転を行わず、次プリント（次画像形成）の１色目の一次転写時に行う場合、この１色目の転写バイアスが高いと、上記回収が良好に行われないという問題があった。しかし、一般に、非磁性のカラートナーを用いた場合、トナーの帯電電荷量が高く、このため一次転写バイアス値を上記クリーニング条件に合わせて低下させると一次転写効率が低下してしまうという問題が生じていた。
【００２１】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、装置構成を複雑にすることなく、転写不良の防止、転写効率の向上、画像ムラの防止を行うことが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。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための、請求項１に係る発明は、中間転写体と、前記中間転写体に複数色のトナーを順次重ねて形成する像形成手段とを有し、前記中間転写体上の複数色のトナーは転写材上へ転写される画像形成装置において、前記中間転写体上に転写された最初の色のトナーの単位重量あたりの飽和帯電量は、前記最初の色の次色以降のトナーの単位重量あたりの飽和帯電量よりも小さく、前記中間転写体上に最終色のトナーが転写された後、前記中間転写体上の前記複数色のトナーが転写材上に転写される前において、前記中間転写体上に形成された前記複数色のトナーのうち前記最終色のトナーと異なる色のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量が、前記最終色のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量の０．５〜１．５倍となるように、前記像形成手段が前記異なる色のトナーを帯電することを特徴とする。
【００２３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記像形成手段は、トナーを担持する像担持体と、前記像担持体上にトナーを形成する現像手段と、を有し、前記現像手段上の最初の色のトナーのトナーの単位重量あたりの帯電電荷量は、前記最初の色の次色以降のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量よりも小さいことを特徴とする。
【００３０】
〔作用〕
上述のように、１色目のトナーの帯電電荷量を、最終色のトナーの帯電電荷量の０．５〜１．５倍の電荷量とすることで、転写材上に対するトナー像の二次転写を良好に行うことができる。
【００３１】
また、一次転写時の１色目のトナーの帯電電荷量が、一次転写時の２色目以降のトナーの帯電電荷量よりも小さくなるように設定することで、二次転写後における二次転写残トナーの第１の像担持体への回収（逆転写）が容易となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明に係る画像形成装置の実施の形態１における概略構成を示す図であり、まず、同図に基づいて、画像形成装置全体の構成及び動作の概略を説明する。
【００３４】
同図に画像形成装置は、４色フルカラーの画像形成装置であり、主要構成部材（手段）として、次の１〜７の各部材（手段）、すなわち第１の像担持体１と、顕像形成手段２、３、４と、第２の像担持体５と、第１の転写手段６と、第２の転写手段７とを備えている。そして、これら主要構成部材（手段）に基づく動作の概要は、第１の像担持体１上に顕像形成手段２、３、４によって顕像を形成し、この顕像を第１の転写手段６によって一旦、第２の像担持体５上に一次転写し、その後、この第２の像担持体５上の顕像を第２の転写手段７によって紙等の転写材Ｐ上に転写するものである。以下、順に詳述する。
【００３５】
同図に示す第１の像担持体１は、ドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム１」という）である。感光ドラム１は、アルミニウム製の円筒状の基体と、その表面を覆う例えばＯＰＣ（有機光半導体）感光層とによって構成されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００３６】
顕像形成手段は、帯電手段２、露光手段３、現像手段４等によって構成されている。帯電手段２は、感光ドラム１に接触配置された帯電ローラ２１とこれに帯電バイアスを印加する電源（不図示）とを備えている。本実施の形態１では、この電源により、帯電ローラ２１を介して感光ドラム１表面をマイナス極性の均一な電位に帯電している。
【００３７】
露光手段３は、レーザー光学系３１を備えており、画像情報に基づいたレーザー走査光３２によって、感光ドラム１表面を露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像形成する。
【００３８】
現像手段４は、回転可能な回転体４１と、これに搭載された４個の現像器、すなわちブラック（黒）、イエロー、マゼンタ、シアンの各色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像器４Ｂ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃを備えている。これら現像器のうち、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供される色の現像器が、回転体４１の矢印Ｒ４方向への回転によって感光ドラム１表面に対向する現像位置に配置されることになる。これら４個の現像器は、同様に構成されており、黒の現像器４Ｂを例に説明すると、回転可能な現像スリーブ４ａと、この表面にトナーを塗布する塗布ローラ４ｂと、現像スリーブ４ａ表面上のトナーの層厚を規制する弾性ブレード４ｃ等を有し、トナー収納容器４ｄ内の一成分非磁性ネガトナーの電荷付与及び現像スリーブ４ａへの均一コーティングを行い、そして、感光ドラム１に対して現像スリーブ４ａが相対的に負になるような現像バイアスが印加されることで、感光ドラム１上の静電潜像に黒のトナーを付着させて、反転現像を行っている。
【００３９】
第２の像担持体５は、中間転写ベルト（中間転写ベルト）５１を主要構成部材として構成されている。中間転写ベルト５１は、厚さ０．５〜２mmの可撓性のベルト部材を基体として無端状（エンドレス）に形成したものであり、駆動ローラ５２、従動ローラ５３、後述の二次対向ローラ７２等に掛け渡されて、矢印Ｒ５方向に回転駆動される。中間転写ベルト５１は、その表面（外周面）側に配置された前述の感光ドラム１と、裏面（内周面）側に配置された後述の一次転写ローラ６１とによって狭持されており、中間転写ベルト５１表面と感光ドラム１表面との間には、一次転写ニップ部（第１の転写部位）Ｎ１が感光ドラム１表面の母線に沿って帯状に形成されている。
【００４０】
第１の転写手段６は、感光ドラム１と対向する位置において、中間転写ベルト５１の裏面に接触配置された一次転写ローラ６１と、これに一次転写バイアスを印加する転写バイアス電源６２とを備えている。上述の感光ドラム１上に形成された黒のトナー像は、転写バイアス電源６２によって一次転写ローラ６１に＋３００〜５００Ｖ程度の一次転写バイアスを印加することで、中間転写ベルト５１上に一次転写される。一次転写後の感光ドラム１は、表面に残った一次転写残トナーがクリーナ８のクリーニングブレード８１によって掻き落とされて除去されることでクリーニングされ、次のシアンの画像形成に供される。
【００４１】
上述の帯電、露光、現像、一次転写、クリーニングからなる一連の画像形成プロセスを他の３色、すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、についても行い、これにより、中間転写ベルト５１上には、４色のトナー像が重なるようにして形成される。このとき、一次転写バイアスは、例えば＋４００Ｖ、＋６００Ｖ、＋７００Ｖ、＋８００Ｖというように１色目から４色目にかけて順次上昇させる。
【００４２】
第２の転写手段７は、中間転写ベルト５１の表面側に配置された二次転写ローラ７１と、裏面側に配置された二次対向ローラ７２とを備えており、これら２つのローラ７１、７２によって中間転写ベルト５１を狭持して、二次転写ローラ７１表面と中間転写ベルト５１との間に帯状の二次転写ニップ部（第２の転写部位）Ｎ₂ を構成している。二次転写ローラ７１には、これに二次転写バイアスを印加する転写バイアス電源７３が接続されており、また二次対向ローラ７２はフロート状態としてある。上述の中間転写ベルト５１上に一次転写された４色分のトナー像は、転写バイアス電源７３によって、二次転写ローラ７１に二次転写バイアスを印加することで、紙等の転写材Ｐ上に一括して二次転写される。
【００４３】
二次転写後の中間転写ベルト５１は、ファーブラシ９６（又はブレード等でも良い）を有するクリーニング手段９５により、転写材Ｐに転写されないで表面に残った二次転写残トナーが清掃された後、表面に残った残留電荷が除電手段９によって除電される。除電手段９は、除電ローラ９１を有し、矢印Ｋ９方向に移動可能なハウジング９２と中間転写ベルト５１を挟んでこれと対向して配置された補助ローラ９３とを有する。クリーニング手段９５とともにハウジング９２を矢印Ｋ９方向に移動させて除電ローラ９１と補助ローラ９３との間に中間転写ベルト５１を挟み込み、クリーニングバイアス電源９４にて所定のバイアス電圧を印加することで、中間転写ベルト５１表面の二次転写残トナー、及び残留電荷を除去し、初期化する。なお、上述の除電が非コロナ帯電である、接触帯電手段により可能となるのは、後述のように中間転写ベルト５１の基層に低抵抗ゴムを用いたことによる効果の一つである。
【００４４】
一方、上述の第２の転写手段７によって４色のトナー像が二次転写された転写材Ｐは、矢印Ｋ_P 方向に搬送され、定着装置（不図示）によって加熱加圧されて、表面にトナー像が定着された後、画像形成装置本体の外部に排出される。
【００４５】
なお、上述の画像形成プロセスにおいて、プロセススピードｖ_P は、ｖ_P ＝１０．０cm／秒に設定されており、また、転写材Ｐは、転写材搬送手段（不図示）によって矢印Ｋ_P 方向に給送される。
【００４６】
次に、第２の像担持体５、第２の転写手段７、除電手段９について詳述する。
【００４７】
中間転写ベルト５１は、無端状に形成した基層５１ａ上にコート層を設けて構成されており、基層としては、カーボン、酸化チタン、酸化スズ等の添加によって体積抵抗率が１×１０⁴ Ω・cm程度に調整されるとともに、硬度がＪＩＳ−Ａ測定法でほぼ６０度のＮＢＲ（ニトルリゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等を素材とし、これを厚さ１mm、幅２２０mm、周長が約１４０πmmの円筒状にシームレス成型したものを用いた。なお、成型法としては、一例として、押出し成型した２枚のゴム材の間に補強のための芯糸を挟み、加硫することで伸縮の少ない高強度の基層を得ることができる。
【００４８】
基層上に設ける高抵抗のコート層としては、ウレタン系バインダーにテフロン等の離型剤を分散させたものを用い、厚さが約５０μｍ程度となるようにコートを行った。コーティング法としてはスプレーコート、ディッピング、その他の方法を用いることができる。コート層のコート材料の抵抗値はウレタン材料の中から、体積抵抗率として、約１０¹²〜１０¹⁶Ω・cm程度のものを取捨選択して用いた。
【００４９】
次に、第２の転写手段７について説明する。
【００５０】
第２の転写手段７における二次転写ローラ７１は、硬度が約４０度（アスカーＣ測定法による）、体積抵抗率が約１０⁴ Ω・cmの発泡ＥＰＤＭのゴムローラを用いた。この他に低抵抗のウレタン系ゴム、クロロプレンゴム、ＮＢＲ等を用いてもよい。また、転写バイアス電源７３には約＋１０００〜＋２０００Ｖの電圧を印加し、通紙時において１０μＡ程度の転写電流が流れるように調整を行った。
【００５１】
除電手段９は、除電ローラ９１として、帯電ローラ２１と同様の材質のものを用いた。帯電ローラ２１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１０⁶ Ω・cm程度の中抵抗層を設け、さらにその上に数１０μｍの固着防止層（ナイロン系樹脂等）を設けて構成する。除電電圧としては、クリーニングバイアス電源９４によって、ピーク間電圧Ｖ_PPが約３ｋＶのＡＣ電圧に、＋１００〜＋１０００Ｖ程度のＤＣ電圧を重畳したバイアス電圧を印加し、対向の補助ローラ９３は一次転写ローラ６１と同電位とした。
【００５２】
次に、本実施の形態に用いた現像剤について説明する。
【００５３】
現像剤としては、各色ともポリエステル系樹脂を母体に用いた、非磁性一成分ネガトナーを使用した。詳細については、例えば、特願平４−１５２２１９号に記載されている。
【００５４】
すなわち、トナーの結着樹脂が、下記成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を少なくとも含有する単量体組成物から生成されたポリエステル樹脂を主成分として含有し、該ポリエステル樹脂の水酸基価が１０〜２０であり、重畳平均分子量が１３０００〜２００００であり、数平均分子量が５０００〜８０００であり、重畳平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）の比が２〜３．５であるようなトナーである。
【００５５】
（ａ）イソフタル酸、テレフタル酸及びその誘導体より選ばれた２価の芳香族系酸成分を全モノマー量の２５〜３５ｍｏｌ％、
（ｂ）トリメリット酸及びその誘導体より選ばれた３価の芳香族系酸成分を全モノマー量の２〜４ｍｏｌ％、
（ｃ）ドデセニルコハク酸、オクチルコハク酸及びその無水物より少なくとも選ばれた２価の酸成分を全モノマー量の１２〜１８ｍｏｌ％、
（ｄ）プロボキシ化、又は／及びエトキシ化したエーテル化ジフェノール成分を全モノマー量の４５〜６０ｍｏｌ％。
【００５６】
上記トナー母体を、適宜着色剤により着色し、混合、混練の後、粉砕、分級工程を経て直径ほぼ４〜８μｍのトナー分級品を得た。この分級品の１００重量部に対し、荷電制御剤として、ジメチルシリコーンオイル処理を行ったシリカを１〜２重量部加えて混合し、ネガ極性に帯電する非磁性一成分系カラートナーを製造した。このとき、１色目に一次転写を行う黒トナーに関しては、その母体に、トナーの電荷保持能力を緩和するために、リークサイトとしてカーボンを３〜５重量部程度添加した後、混合、混練、粉砕、分級の工程を経てトナー分級品を得た。
【００５７】
上記トナーの現像スリーブ４ａ上における帯電電荷量（以下「トリボ」という）を直接トナーを吸引し、その際に流れる電流値及び吸引されたトナー量より算定したところ、黒トナーはほぼ−１８μＣ／ｇ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色のトナーはほぼ−３０μＣ／ｇ程度であった。なお、これらの値は、温度２３℃、相対湿度６０％の環境下で測定したものである。
【００５８】
次に、上記トナーを用いて中間転写ベルト５１上にトナー像を形成し、中間転写ベルト５１上でのトナーのトリボを測定した。図２に、１〜４色目の一次転写終了後における黒トナーのトリボを、本発明の場合を（Ａ）、従来例（比較例）の場合、すなわち、着色剤として微量のカーボンブラックを用いる以外は、リークサイトとしてのカーボンを混合・混練していない従来トナーの場合を（Ｂ）として図示する。なお、同図において、領域Ｓは、４色目のトナーであるＣトナーが、二次転写を良好に行えるように二次転写バイアス値を設定したときの、二次転写効率が許容範囲内となるトナートリボの領域を示すものである。本実験においては、二次転写バイアス値をほぼ＋１５００Ｖとし、二次転写効率は８５％以上となることを基準にして領域Ｓを決定した。この結果、領域Ｓは下限が約−１６μＣ／ｇ、上限が約−４８μＣ／ｇであり、一方、４色目のＣトナーの、中間転写ベルト５１での一次転写後の帯電量は約−３２μＣ／ｇであった。すなわち、４色すべての一次転写終了後における中間転写ベルト５１上のトナーは、４色目のトナーのトリボに対し、約０．５倍〜１．５倍の範囲内にトリボが入っていれば、二次転写が良好に行えるということになる。これに対し、図２では、本発明においては、トナー内のリークサイトの作用により、４回の一次転写後においても１色目の黒トナー帯電量は領域Ｓ内であるのに対し、従来のトナーでは２〜４色目の一次転写時に１色目の黒トナーが感光ドラム１からマイナスの電荷を付与されて次第にトリボが増し、４色目の一次転写後においては、ついに領域Ｓの外へ出てしまい、二次転写を良好に行うことができなくなっている。このように、本発明の場合（Ａ）においてトリボの増加が少なく、次第に頭打ちとなるのは、トナー内のリークサイトの作用により、トナーの飽和帯電量が従来トナーのそれよりも低く抑えれられているためである。これは、図２において、黒トナーの曲線Ａが、４回転でほぼ飽和状態となっていることから知ることができる。このように、本実施の形態のように一次転写を繰り返すうちにトナーのトリボが上昇していく系において、１色目のトナーの飽和帯電量を他色のそれよりも低目にすることにより、４回の一次転写後に引き続き行われる二次転写性を向上し、すべての色について良好な一括二次転写を行うための転写マージンを拡大することが可能となる。
【００５９】
なお、２、３色目のトナーについても、４色目のトナーに対し、二次転写前における中間転写ベルト５１上でのトリボが０．５〜１．５倍の範囲とするのがよい。ただし、本実施の形態において説明したように、１色目に比べ、２〜３色目のトナーはその後の４色目までの一次転写時において、感光ドラム１との一次転写ニップ部Ｎ₁ にて電荷を得る機会が少ないため、本実施の形態のように２〜４色目のトナーの飽和帯電特性や現像スリーブ上トリボなどはほぼ同じとしてもよい。もちろん、必要に応じて２色目、又は３色目のトナーの上記特性を若干調整してもよい。また、各トナーの飽和帯電量は、簡易的には上記の一次転写を複数回（４〜１０回転位）行うことで測定できる。本実施の形態では、黒トナーはほぼ２５μＣ／ｇ程度で飽和したのに対し、Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーではほぼ６０μＣ／ｇにて飽和状態に達した。もちろん、この他に、他の適切な測定法（例えば磁性粉体を用いてトナーを帯電し、帯電電荷を測定する方法など）を用いることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態においては、黒トナーを１色目としたが、このことはリークサイトとしてカーボン等を用いる場合、材料の色が合っており、この点では黒トナーを用いるのが、好適である。なお、本実施の形態のように、黒トナーの飽和帯電量を下げた系においては、従来懸念されていた２〜４回目の一次転写時における黒トナーの感光ドラム１への逆転写も生じることがなかった。しかも、ＢＫ（黒）、Ｙ、Ｍ、Ｃの淡い中間調部分の二次転写性も非常に良好であった。
【００６１】
〈実施の形態２〉
本発明の実施の形態２として、黒トナーには磁性一成分系ネガ現像剤、Ｙ、Ｍ、Ｃの色トナーには重合法による非磁性一成分系ネガ現像剤を用いた例を示す。
なお、装置構成に関しては実施の形態１とぼ同一のものを用い、詳細説明は省略する。
【００６２】
まず、黒トナーについて、トナー分給品の材料を以下の構成とした。
【００６３】

これを混合、混練、粗粉砕、分級の工程に投入し、粒径ほぼ４〜８μｍのトナー分級品を得た。
【００６４】
この分級品１００重量部にジメチルシリコーンオイル処理したシリカを１．２重量部加えて混合して、ネガ極性に帯電する一成分系絶縁性磁性トナーを得た。
【００６５】
一方、黒トナー用の現像器としては、図１の現像器４Ｂにおいて、現像スリーブ４ａの内部に固定マグネットを配置し、感光ドラム１との対向部分においてトナーに対し磁力による拘束力を与えている。なお、本実施の形態では弾性ブレード４ｃによるトナーへの摺擦のみ行い、塗布ローラ４ｂは除去するという構成にてトナーへのトリボ付与と現像スリーブ４ａへの均一コーティングを行った。
【００６６】
次に、Ｙ、Ｍ、Ｃの色トナーについては、シャープメルトトナーの中にあらかじめ離型剤として溶融粘度と分子量がトナー母体樹脂より小さいワックス、パラフィン等の離型剤を内添した重合法によるトナーを使用した。これにより、高い混色性を達成し、かつ定着時には熱によりトナーからワックスがはみ出し、定着装置として一般に用いられる熱ローラ定着装置（不図示）の離型効果を高めた構成でのオイルレス化を達成している。
【００６７】
上記重合トナーは、その製造法上、ほぼ球形となる。その球形形状のうち、最内部のコア部分として、本実施の形態ではエステル系ワックスを内包し、その外側に樹脂層としてスチレン−アクリレート、さらにその外側（表層）にスチレン−ポリエステル、という構成の重合トナーを用いた。
【００６８】
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ることができるからであり、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。
【００６９】
重合法としては、本実施の形態においては、比較的容易に粒度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得られる常圧下での、又は加圧下での懸濁重合方法（特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報等に記載されている懸濁重合方法等を参照）を用い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、重量平均粒径７μｍの着色懸濁粒子を製造した。
【００７０】
なお、トナー粒度分布制御や粒径の制御は、難水溶性の無機塩や保護コロイド作用を有する分散剤の種類や添加量を変える方法や機械的装置条件、例えばローラの周速、パス回数、攪拌羽根形状等の攪拌条件や、容器形状又は水溶液中での固形分濃度等を制御することにより所定の本実施の形態のトナーを得ることができる。
【００７１】
上記トナーの着色剤としては、以下のようなものを用いることができる。すなわち、イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。
【００７２】
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。
【００７３】
シアンの着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。
【００７４】
なお、上記Ｙ、Ｍ、Ｃの各トナー用現像器としては、実施の形態１にて説明を行った図１の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、（及び４Ｂ）とほぼ同一構造のものを用いたので説明を省略する。
【００７５】
上記のトナーの現像スリーブ４ａ上におけるトリボを、直接トナーを吸引し、その際に流れる電流値及び吸引されたトナー量より算定したところ、磁性トナーである黒トナーはほぼ−１０μＣ／ｇであるのに対し、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色のトナーはほぼ−３０μＣ／ｇ程度であった。なお、これらの値は温度２３℃、湿度６０％の環境下で測定したものである。
【００７６】
次に、上記トナーを用いて中間転写ベルト５１上にトナー像を形成し、中間転写ベルト５１上でのトナーのトリボを測定した。本実施の形態においても、トナーの現像順は、実施の形態１と同様にＢ、Ｙ、Ｍ、Ｃの順に行った。このとき、各色の一次転写バイアス値はそれぞれ＋１５０Ｖ、＋６００Ｖ、＋７００Ｖ、＋８００Ｖが最適な値であった。１色目の黒が実施の形態１よりも小さいのは現像スリーブ４ａ上の黒トナーのトリボが低いためである。
【００７７】
図３に、１〜４色目の一次転写終了後における黒トナーのトリボ（実線Ａ）、及び、比較例として１色目に本実施の形態のＭ（マゼンタ）トナーを用いた場合のトリボ（一点鎖線Ｂ）の変化を示す。なお、本実施の形態においても、図２と同様、領域Ｓは４色目のトナーであるＣトナーが二次転写を良好に行えるように二次転写バイアス値を設定したときの、二次転写効率が許容範囲内（ほぼ８５％以上）となるトナートリボの領域を示すものである。本実施の形態においても、二次転写バイアス値をほぼ＋１５００Ｖとしたとき、領域Ｓの広さは最大となり、このときのトリボの下限は約−１６μＣ／ｇ、上限は約−４８μＣ／ｇであった。これに対し、図３では、黒トナーは実線Ａのように一次転写直後であるｎ＝１回転目では、二次転写が適正に行われるためのトリボ下限である−１６μＣ／ｇには達しておらず、ｎ＝４回転目には二次転写のための良好なトリボ値に十分達している（図３ではほぼ−２５μＣ／ｇ）。
【００７８】
一方、比較のためのＭトナーによる一点鎖線Ｂでは、次第にトナーのトリボが上昇し、ｎ＝４回転目にはトリボがほぼ−５３μＣ／ｇに達し、上限−４８μＣ／ｇを超えてしまっている。すなわち、本実施の形態においては、１色目の黒トナー、２色目以降に他のトナーを用いることで良好な結果が得られ、一方、１色目に黒以外のトナーを用いると二次転写時に１色目がトリボ過剰による転写不良を、また、４色目に黒トナーを用いると、二次転写時に４色目がトリボ不足による転写不良や飛び散りを生じてしまう。
【００７９】
これは、本実施の形態で用いた黒トナーに含まれる磁性体（四三酸化鉄）が電荷のリークサイトとして作用し、トナーの帯電性能や飽和帯電量を他の重合法による非磁性のＹ、Ｍ、Ｃトナーよりも大幅に低く抑えられているためである。したがって、従来のようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂなどの順で、Ｂ（黒）トナーを最終色とすると二次転写時にトナーのトリボが揃わず、二次転写前にポスト帯電（図６の１２２）等を行う必要が生じるが、本実施の形態ように、Ｂ（黒）トナーを１色目とすることにより、二次転写までの間に黒トナーのトリボが高められ、ポスト帯電を用いずに良好な二次転写を行うことができる。つまり、磁性トナーと非磁性トナーという、トリボの大幅に異なるトナーの混在系においても、本実施の形態によれば二次転写を良好に行うことが可能となる。
【００８０】
〈実施の形態３〉
図４に実施の形態３を示す。本実施の形態は、実施の形態１における中間転写ベルト５１のクリーニング手段９５を除去し、代わりに、除電手段９を用いて、二次転写後の中間転写ベルト５１上の二次転写残トナーを逆帯電（すなわち本実施の形態においてはプラス帯電）させ、感光ドラム１に回収させるものである。
【００８１】
上記条件を満足させるためには、帯電ローラ９１に印加するクリーニングバイアス電源９４の電圧として、除電のためのＡＣバイアス（ほぼ２〜３ｋＶ_PP、１〜３ｋHz程度）、及び、二次転写残トナーをプラスに帯電させるためのＤＣバイアス（対向ローラ７２に印加させる二次転写バイアス値に対し、０〜＋５００Ｖ程度高いバイアス）を重畳して印加すればよいことが、例えば、特願平８−２０８６４６号公報に記載されている。
【００８２】
一方、感光ドラム１に対し、プラスに逆帯電された二次転写残トナーが回収されるために、感光ドラム１の表面電位と一次転写ローラ６１のバイアス電圧値との関係が所定の範囲内である必要がある。具体的には、本実施の形態の構成においては、プラスに帯電されたトナーが負電位の感光ドラム１に回収されるためには、感光ドラム１の表面電位をＶ_S （Ｖ）、一次転写バイアス値をＶ_T1（Ｖ）とすると、ΔＶ＝Ｖ_S −Ｖ_T1が、−２００〜−８００Ｖの範囲内である必要がある。すなわち、ΔＶの絶対値が２００Ｖより小さいと、プラストナーが感光ドラム１に吸引されず、逆に絶対値が８００Ｖより大きいと、図５に示すように感光ドラム１と中間転写ベルト５１とによって構成される一次転写ニップＮ₁ 近傍における、感光ドラム１の回転方向についての上流側において、感光ドラム１と中間転写ベルト５１間で気中放電が発生してしまい、この結果、一次転写ニップ部Ｎ₁ 直前で中間転写ベルト５１及び中間転写ベルト５１上の二次転写残トナーＴ₊ が負極性に帯電されてしまうため（負極性に帯電された二次転写残トナーをＴ_- で図示）、二次転写残トナーＴ_- が感光ドラム１に回収されなくなってしまう。
【００８３】
感光ドラム１の表面電位Ｖ_S は、本実施の形態において、暗部がほぼ−６００Ｖ、明部がほぼ−１００Ｖであるから、上記のようなクリーニングのための条件を満足するには、クリーニングと同時に次プリントの１色目の一次転写を行う場合、この１色目の一次転写バイアス値は＋１００〜＋２００Ｖの範囲でなければならない（＋１００Ｖ以下では明部に二次転写残トナーが回収されず、＋２００Ｖ以上では暗部に対して気中放電が発生し、やはり二次転写残トナーが回収されない）。
【００８４】
このように、一次転写と同時に二次転写残トナーを回収するためには、１色目の一次転写に課される条件が厳しいものとなる。
【００８５】
このような場合において、実施の形態１、又は実施の形態２で説明したトナーのうち、例えばＹ、Ｍ、Ｃのトナーでは、現像スリーブ４ａ上のトリボが約−３０μＣ／ｇと大きく、したがって、これらのトナーを１色目に配すると、上記クリーニングのための条件である、一次転写バイアス値＋１００Ｖ〜＋２００Ｖでは転写バイアスが小さいため、十分な転写効率が得られなかった。これに対し、実施の形態１又は実施の形態２で説明したようにリークサイトにより飽和帯電量を減じたトナー（この場合、黒トナー）を用いると、＋１００Ｖ〜＋２００Ｖの一次転写バイアス値で十分な転写を行うことが可能となる。本実施の形態では、実施の形態２のトナー（Ｙ、Ｍ、Ｃは重合法によるトナー、Ｂ（黒）は磁性トナー）を用い、一次転写を行う順を黒、Ｂ、Ｍ、Ｃ、Ｙの順とし、それぞれの一次転写バイアス値を＋１５０Ｖ、＋６００Ｖ、＋７００Ｖ、＋８００Ｖとした。この結果、実施の形態２において説明したのと同様にそれぞれのトナーが二次転写時において適切なトリボに調整され、良好な二次転写を行うことができ、しかも、次工程である次プリントの１色目の一次転写と同時に前工程での二次転写時に中間転写ベルト５１上の時に転写残トナーの、感光ドラム１への回収を容易に行うことができた。これにより、図４に示すように、図１におけるクリーニング手段９５等を使用しない簡易な構成でありながら、本実施の形態では、連続プリント時においても、中間転写ベルト５１の回転数Ｎ、プリント枚数Ｐの関係をＮ＝４×Ｐとすることができ、クリーニングのための余分な回転を必要としない分、スループットを向上させることができた。
【００８６】
なお、本実施の形態では、Ｂ、Ｍ、Ｃ、Ｙの順に画像形成をおこなったが、Ｂ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、又はまたはその他の順であってもよく、１色目に飽和帯電量の低いトナーを配することで上記クリーニング同時一次転写を容易に行うことができる。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態１〜３について説明を行ったが、いずれの実施の形態においても、第２の像担持体（中間転写体）として中間転写ベルト５１を使用するに代えて、中間転写ドラムを使用した場合においても、上述と同様の効果をあげることができる。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、一次転写を第２の像担持体上に繰り返し行った後、第２の像担持体上において、１色目のトナーのトリボと４色目のトナーのトリボとの差を小さくしておくことで、二次転写が良好に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図２】実施の形態１における、一次転写回数とトナートリボとの関係を示す図。
【図３】実施の形態２における、一次転写回数とトナートリボとの関係を示す図。
【図４】実施の形態３の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図５】気中放電によって二次転写残トナーが負極性に帯電されるようすを示す図。
【図６】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
１第１の像担持体（感光ドラム）
２帯電手段
３露光手段
４現像手段
５第２の像担持体（中間転写体）
６第１の転写手段
７第２の転写手段
９除電手段
２１転写ローラ
５１中間転写ベルト
６１一次転写残トナー
６２転写バイアス電源
７１二次転写ローラ
７２転写バイアス電源
９４クリーニングバイアス電源
９５クリーニング手段
Ｎ₁ 第１の転写部位（一次転写ニップ部）
Ｎ₂ 第２の転写部位（二次転写ニップ部）
Ｐ転写材

Claims

中間転写体と、前記中間転写体に複数色のトナーを順次重ねて形成する像形成手段と、を有し、前記中間転写体上の複数色のトナーは転写材上へ転写される画像形成装置において、
前記中間転写体上に転写された最初の色のトナーの単位重量あたりの飽和帯電量は、前記最初の色の次色以降のトナーの単位重量あたりの飽和帯電量よりも小さく、前記中間転写体上に最終色のトナーが転写された後、前記中間転写体上の前記複数色のトナーが転写材上に転写される前において、前記中間転写体上に形成された前記複数色のトナーのうち前記最終色のトナーと異なる色のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量が、前記最終色のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量の０．５〜１．５倍となるように、前記像形成手段が前記異なる色のトナーを帯電することを特徴とする画像形成装置。
前記像形成手段は、トナーを担持する像担持体と、前記像担持体上にトナーを形成する現像手段と、を有し、前記現像手段上の最初の色のトナーのトナーの単位重量あたりの帯電電荷量は、前記最初の色の次色以降のトナーの単位重量あたりの帯電電荷量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。