JP4143255B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体や中間転写体等の第１像担持体上から転写紙等の転写体における一方の面に第１トナー像を転写し、且つ、第２像担持体上からこの転写体におけるもう一方の面に第２トナー像を転写して、転写体の両面にトナー像を形成する両面転写方法、両面転写装置、画像形成方法及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、同じ帯電極性のトナーから構成される２つのトナー像を互いに向かい合わせるように、転写紙等の転写体の両面に転写することは困難である。例えば、図１５に示すように、転写紙Ｐの両面に転写すべく、負極性に帯電したトナーＴから構成されるトナー像が形成された２つの中間転写ドラム８０、８１の間に転写紙Ｐを挟み込んだとする。このとき、一方のトナー像が中間転写ドラム８０上から転写紙Ｐのおもて面（図中上側の面）に転写されるためには、負極性のトナーＴに対して中間転写ドラム８０から中間転写ドラム８１に向かう方向（矢印Ａ方向）の静電力を付与する電界が両ドラム間に形成されなければならない。一方、中間転写ドラム８１上から転写紙Ｐの裏面（図中下側の面）に別のトナー像が転写されるためには、負極性のトナーＴに対してこれとは反対側の方向（矢印Ｂ方向）の静電力を付与する電界が両ドラム間に形成されなければならない。しかし、両ドラム間に互いに逆向きの電界を同時に形成することは不可能である。仮に、交番電界を形成して対処しようとしても、電界の向きを途中で逆転させてしまうため、逆転時に何れか一方のトナー像を転写紙Ｐからドラムに向けて逆転写してしまう。また、転写体のおもて面だけにトナー像を転写した後、転写体を反転させて裏面に別のトナー像を転写する場合でも、２回目の転写の際には図１５に示した状態になるため、おもて面に転写したトナー像を逆転写してしまう。
【０００３】
そこで、転写紙等の転写体を転写装置と定着装置とに通してその一方の面だけにトナー像を定着せしめた後、転写体を反転させてから再び転写装置と定着装置とに戻して転写体の両面にトナー像を転写するいわゆるスイッチバック両面転写方式を採用した画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、一回目の転写工程で転写したトナー像に逆電界を作用させてしまう２回目の転写工程に先立ち、このトナー像を転写体に定着させておくので、２回目の転写工程におけるトナー逆転写を抑えて良好な両面転写を実現することができる。
【０００４】
しかしながら、この画像形成装置においては、転写体を反転させて再び転写装置に戻すための複雑なスイッチバック機構が必要になったり、転写体のスイッチバックによって両面転写の高速化が困難になったりするという不具合があった。
【０００５】
そこで、互いに帯電極性の異なるトナーから構成されるトナー像をそれぞれ個別に担持する一対の像担持体を用いて、転写体の両面にトナー像を転写させるようにした画像形成装置が提案されている（例えば、特公昭５１−１３０２２号公報、特開昭６３−６３０５７号公報、特開平２−２５９６７０号公報等に記載のもの）。この画像形成装置では、例えば、図１６に示すように、２回目の転写工程あるいは両面同時転写工程において、転写紙Ｐを介して互いに極性の異なるトナー像を対向させる。このように対向させた状態で、転写紙Ｐの一方の面上で負極性に帯電しているトナーＴに対して転写紙Ｐに向かう方向の静電力を付与する電界を形成すると、反対面で正極性に帯電しているトナーＴに対しても転写紙Ｐに向かう方向の静電力を付与することができる。このため、一方のトナー像を予め転写紙Ｐに定着させておく必要がなくなり、転写紙Ｐをスイッチバックさせることなく１パスでの両面転写を行って、上述のような不具合を解消することができる。
【０００６】
しかしながら、この画像形成装置では、極性の異なるトナー像を形成するための一対の感光体ドラム、光書込ユニット、現像ユニットなどについて、それぞれの対で共通仕様のものを用いることができず、トナーの極性に見合った仕様にしなければならない。このため、同じ帯電極性のトナーだけを用いるものに比べ、部品の種類数が遙かに多くなってメンテナンス性が悪くなるという不具合があった。また、互いに帯電極性が異なるだけで色等の外見は殆ど変わらないトナーを区別して管理しなければならず、このことがメンテナンス性をより一層悪くしていた。
【０００７】
そこで、同じ帯電極性のトナーを用いて転写体の両面に転写するための２つのトナー像を形成し、何れか一方を転写体に転写する前にコロナチャージャーによって逆極性に帯電させるようにした画像形成装置が提案されている（例えば、特開平７−７７８５１号公報、特開平８−２１１６６４号公報、特開平１０−１７１２６４号公報、特開平１０−９７１０６号公報等に記載のもの）。この画像形成装置によれば、同じ帯電極性のトナーだけを用いるので、上述のようなメンテナンス性の悪化を解消することができる。しかも、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させ、転写時には、互いに極性の異なるトナー像を両者間に介在する転写体に向けてそれぞれ静電的に移動させる。このため、一方のトナー像を予め転写体に定着させておく必要はなく、１パスでの両面転写を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、この画像形成装置では、一方のトナー像の極性を逆転させる際のコロナ放電によってトナーを周囲の非画像部に飛び散らせていわゆるトナー散りを形成し易いという不具合がある。
【０００９】
以上のように、コロナチャージャーによって一方のトナー像の極性を逆転させて両面転写を行う画像形成装置では、転写体のスイッチバックや、互いに帯電極性の異なる２種類のトナーを用いることに起因する不具合を解消し得る反面、トナー散りを形成し易くなってしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像形成装置には、乾式トナーを用いる乾式画像形成装置の他、トナーと液体キャリアとが含まれる液体現像剤を用いる湿式画像形成装置がある。本発明者らは、これまで、図１７に示すような湿式画像形成装置の試作機を用いて様々な試験を行ってきた。図において、この試作機は、作像装置１０、給紙トレイ１１、レジストローラ対１２などを備えている。
【００１１】
上記作像装置１０は、潜像担持体としての感光体ドラム１や、これの周囲に配設されたコロナ帯電器２、光書込ユニット３、現像装置５０、転写ローラ４、除電手段５、ドラムクリーニング装置６などから構成され、周知の電子写真プロセスによって感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。一方、現像装置５０内には、シリコンオイル等の絶縁性液体キャリア中に、１５［ｗｔ％］のトナーが分散された粘度１００［ｃＳｔ］の液体現像剤を収容しており、これを現像ローラ５１上に担持させる。この現像ローラ５１には、図示しない電源によって現像バイアスが印加されており、これによって感光体ドラム１と現像ローラ５１との間の現像領域に現像電界が形成される。現像領域では、現像ローラ５１上の液体現像剤中のトナーが、この現像電界の作用によって感光体ドラム１上の静電潜像に向けて電気泳動してトナー像を形成する。トナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、ドラムとこれに当接する転写ローラ４とによって形成される転写ニップに挟まれる。
【００１２】
上記給紙トレイ１１は、内部に収容している転写体としての転写紙Ｐを、上記作像装置１０の作像タイミングに合わせて、給紙ローラ１１ａによって送り出す。送り出された転写紙Ｐは、上記レジストローラ対１２に一旦挟まれた後、タイミングを見計らって上記転写ニップに向けて搬送され、感光体ドラム１上のトナー像と重ね合わされる。転写ニップには、図示しない電源から転写ローラ４に印加される転写バイアスの影響によって転写電界が形成されており、トナー像はこの転写電界やニップ圧などの作用によって感光体ドラム１から転写紙Ｐに転写される。
【００１３】
転写ニップを通過した後の感光体ドラム１表面は、除電手段５によって除電された後、その表面に付着している転写残トナーがドラムクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによってクリーニングされる。
【００１４】
実用機では図中点線で示される部分に定着装置を設け、転写ニップ通過後の転写紙Ｐをこれに通すことになるが、この試作機においては、便宜上、定着装置を取り外していた。
【００１５】
以上の構成の試作機において、本発明者らは、あるとき節約等の観点から、一方の面に転写されたトナー像が未定着のままである転写紙Ｐを再利用し、これの反対側の面にトナー像を転写してある種の試験を行った。すると、驚いたことに、未定着のままであったトナー像を転写ローラ４に殆ど逆転写させることなく、反対側の面に新たなトナー像を転写することができた。一方の面にトナー像を転写して長時間放置してから、反対側の面にトナー像を転写したためである可能性があったので、転写紙Ｐの両面に連続して転写してみたが同様の結果となった。即ち、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、両面転写を行うことができたわけである。なお、両面転写後、転写ローラ４の表面にはほんの僅かな量のトナーが付着していたが、実使用には差し障りのない量であった。
【００１６】
試験には転写紙Ｐとして普通紙を用いていたが、これをコート紙に代えて同様の両面転写を行ったところ、転写ローラ４上における残留トナーの量は普通紙のときの半分程度にまで低減された。このことから、有色液体である液体現像剤中の液体キャリアがトナー像と転写ローラ４との離型剤として作用する結果、トナー像の逆転写が抑えられていると考えられる。具体的には、液体現像剤には一般に乾式トナーよりも遙かに小径の微小トナーが用いられている。１回目の転写において、トナー像を構成する微小トナーは、電界から受ける静電力によって電気泳動して転写紙Ｐ側に隙間なく集結する。そして、静電力やニップ圧の影響によって転写紙Ｐ側に押し付けられて互いの付着力を高め、トナー間に液体キャリアを殆ど介在させない一つの固まりのようになる。このような固まりが形成されるのと並行して、転写紙Ｐは液体現像剤中の液体キャリアを徐々に吸収していく。すると、１回目の転写が終了するころには、殆どの液体キャリアが転写紙Ｐに吸収され、トナーの固まりの上に極めて少量の層として残るだけになる。２回目の転写の際、先に転写されたトナーの固まりには逆電界が作用するが、液体キャリアが殆どなくなっていることから、電気泳動するというよりも固まり全体として逆方向に移動しようとする。この際、その上に残された少量の液体キャリアの層が転写ローラ４との間に介在して離型剤として機能するのである。普通紙よりも吸液性の低いコート紙では、トナーの固まりの上に残る液体キャリアの量が普通紙のときよりも多くなる。このことにより、離型効果が高まって逆転写が更に抑えられたと考えられる。
【００１７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一方の面にトナー像が定着せしめられた転写体をスイッチバックさせたり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写体の両面にトナー像を転写することができる両面転写方法、両面転写装置、画像形成方法及び画像形成装置を提供することである。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーと液体キャリアとを含有する有色液体によって潜像担持体の表面上で現像された第１トナー像が転写せしめられる第１中間転写体と、該有色液体によって潜像担持体の表面上で現像された第２トナー像が転写せしめられる第２中間転写体と、該第１トナー像を潜像担持体から該第１中間転写体に１次転写せしめる第１の１次転写手段と、該第２トナー像を潜像担持体から該第２中間転写体に１次転写せしめる第２の１次転写手段と、該第１中間転写体上から転写体の一方の面に該第１トナー像を転写した後、該第２中間転写体上から該転写体の反対面に該第２トナー像を転写して該転写体の両面にトナー像を形成する両面転写装置とを備える画像形成装置において、該第１中間転写体と該転写体との間に介在する該第１トナー像に対して該第１中間転写体から該転写体に向かう方向の静電力を付与する第１電界を形成する第１電界形成手段と、該第１トナー像に対して該転写体から該第１中間転写体に向かう逆方向の静電力を付与する一方で、該第２中間転写体と該転写体との間に介在する該第２トナー像に対して該第２中間転写体から該転写体に向かう方向の静電力を付与する第２電界を形成する第２電界形成手段とを用いて、該第１トナー像及び第２トナー像を該転写体に転写するように上記両面転写装置を構成するとともに、該第１中間転写体に当接して第１転写ニップを形成する第１転写ニップ形成部材と、該第２中間転写体に当接して第２転写ニップを形成する第２転写ニップ形成部材と、該第１転写ニップを通過し且つ該第２転写ニップに進入する前の該転写体を互いに当接する２つの当接部材の間に挟み込みながら、第３電界形成手段によってそれら２つの当接部材の間に第３電界を形成し、該転写体上の該第１トナー像を該第３電界によって該転写体の表面に静電的に引き寄せて圧縮するトナー像圧縮手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００２２】
この画像形成装置において、転写体の一方の面に転写された第１トナー像は、別の第２トナー像が該転写体の反対面に転写されるときに第２電界の影響によって逆移動しようとするものの、液体キャリアの層が離型剤として機能するなどして逆移動側にある転写ローラ等への逆転写が抑えられる。かかる構成においては、転写体の反対面に第２トナー像を転写すべく、転写体の一方の面に転写しておいた第１トナー像に逆電界を作用させても、第１トナー像の逆転写を抑えて転写体の両面にトナー像を転写することが可能になる。よって、一方の面にトナー像を定着させた転写体をスイッチバックさせたり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写体の両面にトナー像を転写することができる。
また、この画像形成装置においては、潜像担持体上で異なった色のトナーで現像されたトナー像を第１中間転写体や第２中間転写体に順次重ね合わせて転写させるようにすれば、転写体の両面に多色画像を形成することが可能になる。また、中間転写体として弾性部材で構成した中間転写ベルトを用いれば、剛性の高い感光体ドラムなどを用いる場合よりも、転写体との密着性を高めてより良好な転写結果を得ることが可能になる。
また、この画像形成装置においては、１つの転写ニップで第１トナー像と第２トナー像とを転写するものとは異なり、それらトナー像を別々の転写ニップで転写して転写体の両面に各トナー像を転写する。かかる構成では、第１トナー像と第２トナー像とを、それぞれ異なる電界強度やニップ通過時間で転写するなど、それぞれの状態に見合った条件で別々に転写することができる。
また、この画像形成装置においては、一方の面に第１トナー像が転写せしめられた転写体を第２転写ニップに進入させる前に、トナー像圧縮手段によって転写体に向けて更に強く静電的に押し付ける。これにより、第１トナー像は各トナー間の付着力を更に高めてより崩れ難くなるとともに、転写体との付着力を更に高めてより一層転写紙から離れ難くなる。よって、第２転写ニップにおける第１トナー像の逆転写を更に抑えることができる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置であって、上記転写体として、吸液性のあるものを用いることを特徴とするものである。
【００２４】
この画像形成装置においては、次に説明する理由により、先に転写しておいた第１トナー像の逆転写をより確実に抑えることができる。即ち、本発明者らは、図１７に示した試作機において、転写体として転写紙ではなくＯＨＰシートを用いて両面転写を行ってみた。すると、ＯＨＰシートの反対面に第２トナー像を転写した際、先に転写しておいた第１トナー像が大きく乱れてしまうほどの量のトナーを転写ローラ４に逆転写させてしまった。このように逆転写させた理由は、吸液性のないＯＨＰシートが第１転写工程で液体キャリアを吸収しないため、第２転写工程（２回目の転写）において第１トナー像中のトナーが多量の液体キャリア中を転写ローラ４側に向けて容易に逆泳動したためと考えられる。一方、本画像形成装置では、転写体として転写紙などの吸液性のあるものを用い、第１転写工程でこの転写体に適量の液体キャリアを吸収させるため、第２転写工程におけるこの種の逆泳動を抑えて第１トナー像の逆転写をより確実に抑えることができる。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置であって、吸液性のある上記転写体として、転写紙を用いることを特徴とするものである。
【００２６】
この画像形成装置においては、第１トナー像中の一部のトナーを、転写紙の繊維の中に取り込ませ、第１トナー像を構成するトナーの固まりと転写紙との付着力をより高めるため、第２転写工程におけるトナーの該固まりの逆移動をより抑える。よって、第２転写工程でのトナー像の逆転写を請求項２の画像形成装置よりも確実に抑えることができる。
【００２７】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置であって、上記トナーとして、上記第１トナー像中で上記第１電界の影響によって上記転写体の表面に向けて引き付けられて圧縮される際に、互いの付着力を高めるものを用いることを特徴とするものである。
【００２８】
この画像形成装置においては、先に転写すべき第１トナー像中のトナーを第１中間転写体から転写体に向けて電気泳動させて圧縮する際に、これらトナーの互いの付着力を高めてより強固なトナーの固まりを形成する。かかるトナーの固まりは崩れ難くなり、第２転写工程でより確実に固まりの形状を維持したまま逆移動しようとする。よって、第１トナー像中のトナーの粒子を固まりから部分的に離間させ、薄い液体キャリア中を電気泳動させて転写ローラ等に逆転写させるといったことが起こり難くなり、先に転写された第１トナー像の逆転写が請求項１、２又は３の画像形成装置よりも確実に抑えられる。
【００２９】
請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置であって、上記トナーの主成分が樹脂であることを特徴とするものである。
【００３０】
この画像形成装置においては、圧縮によって互いの付着力を高めるという特性が一般的に備わった樹脂を主成分とするトナーを用いることで、より強固なトナーの固まりを形成することができる。
【００３１】
ところで、本発明者らは、有色液体である液体現像剤中におけるトナーの電気泳動の様子を観察すべく、図１に示すような泳動試験装置を試作した。図において、この泳動試験装置１００は、透明なガラス板１０１、これの表面に積層されたＴ字状の透明な第２電極１０２、泳動ギャップＧ１を介してこの第２電極１０２と線対称の姿勢をとるようガラス板１０１に積層されたＴ字状の透明な第１電極１０３などを備えている。これら第１電極１０３、第２電極１０２の材料にはそれぞれＩＴＯ（インジウム酸化スズ）が用いられている。０．１５［μｍ］の厚みで積層された第２電極１０２の端には導電性テープ１０５が導通可能に接続されており、この導電性テープ１０５は更に電源１０６に接続されている。また、同様の厚みで積層された第１電極１０３の端には、接地された導電性テープ１０４が接続されている。
【００３２】
かかる構成の泳動試験装置１００を用いて、正極性（＋極性）に帯電したトナーが絶縁性液体キャリア中に１５［ｗｔ％］濃度で分散された粘度１００［ｃＳｔ］の液体現像剤についてトナーの泳動試験を行った。具体的には、図２に示すように、液体現像剤１５０を上記泳動ギャップＧ１に滴下して２０［μｍ］程度の厚みになるようにスクイズした後、５０倍の対物レンズを搭載した高速度ビデオカメラ１０８と、非発熱性の光源であるコールドライト１０７との間に泳動試験装置１００を配設した。そして、上記電源１０６から＋１０００［Ｖ］の直流電圧を出力させ、上記第２電極１０２側から上記第１電極１０３側に電気泳動するトナーを、上記高速度ビデオカメラ１０８（Kodak high speed filming camera Model 4540）によって撮影した。
【００３３】
すると、上記電源１０６から直流電圧を出力した直後から、上記第１電極１０３に向けてのトナーの電気泳動が始まり、数百ｍｓｅｃ後には、図３に示すように、大部分のトナーが第１電極１０３側に集結した。このとき、トナーの集結する第１電極１０３は第１転写工程の転写紙に相当し、トナーの離れる第２電極１０２は感光体ドラム１に相当する。
【００３４】
このように集結したトナーに対して逆電界を作用させるべく、上記電源１０６からの出力電圧値を＋１０００［Ｖ］から−１０００［Ｖ］に切り替えた。すると、切り替えた直後からトナーの逆泳動が始まるというようなことはなく、若干のタイムラグが経過した後にトナーの逆泳動が始まった。しかも、全てのトナーが一斉に逆泳動を開始するのではなく、図４に示すように、集結したトナーの固まりの表面から少しずつトナーが離間して逆泳動し始めた。このように少しずつ逆泳動が開始されるのは、トナーの固まりと第１電極１０３との付着力がトナー間の付着力よりも優っているためと考えられる。なお、図４は、電圧切り替え後から４０［ｍｓｅｃ］後の状態を示している。
【００３５】
次に、本発明者らは、上記第１電極１０３の表面に非晶質のフッ素樹脂層をコーティングして同様の泳動試験を試みた。すると、図５に示すように、数百ｍｓｅｃ後にトナーが第１電極１０３側に集結するのは先の泳動試験と同様であるが、逆電界を作用させた直後から、集結していたトナーが固まりのまま全体的に逆泳動を開始した。そして、図６に示すように、４０［ｍｓｅｃ］後には第２電極１０２側に到達した。第１電極１０３側へのトナーの電気泳動（転写）には数百ｍｓｅｃ要したのに対し、第２電極１０２側への逆泳動にはその１／１０程度の時間で済んだのである。個々のトナーが個別に電気泳動する際には各トナー間に液体キャリアの乱流が発生してトナーの電気泳動を妨げるのに対し、各トナーが固まりとして全体的に電気泳動する際にはかかる乱流が発生しないため、泳動時間が速まったと考えられる。また、個々のトナーが固まりのまま全体的に電気泳動を開始したのは、物質を極めて付着させ難いフッ素樹脂層とトナーとの付着力がトナー間の付着力よりも遙かに弱く、トナーの固まりがフッ素樹脂層から容易に離間できたためと考えられる。
【００３６】
この泳動試験に鑑み、請求項６の発明は、請求項４又は５の画像形成装置において、有色液体中のトナーを静電力の作用によって上記第２中間転写体上に移動させるように上記第２の１次転写手段を構成し、且つ、該第２中間転写体として、トナーに対してトナー同士の付着力よりも弱い付着力を発揮するものを設けたことを特徴とするものである。
【００３７】
この画像形成装置においては、第２中間転写体上に第２トナー像が形成される際、各トナーが静電力によって第２中間転写体に向けて押し付けられて互いの付着力を高め、強固なトナーの固まりを形成する。このトナーの固まりは、各トナー間よりも弱い付着力で第２中間転写体に付着しており、既に一方の面に第１トナー像が転写されている転写体の反対面に転写される際、個々のトナーとしてではなく固まり全体として転写体に向けて電気泳動する。このため、個々のトナーの電気泳動がトナー間に生ずる液体キャリアの乱流によって妨げられるというようなことがなくなり、転写体上に速やかに転写される。かかる構成においては、既に転写体の一方の面に転写された第１トナー像を該面から離間させてその逆移動を開始させる前に、第２トナー像を第２中間転写体から転写体の反対面に転写することがより確実に可能になる。よって、先に転写体に転写しておいた第１トナー像の逆転写を請求項４又は５の画像形成装置よりも確実に抑えることができる。
【００３８】
請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記第２中間転写体として、その表面を非晶質のフッ素樹脂で被覆したものを設けたことを特徴とするものである。
【００３９】
この画像形成装置においては、物質を付着させ難いフッ素樹脂で第２中間転写体の表面を被覆しているため、トナーの固まりからなる第２トナー像を第２転写工程で該第２中間転写体から速やかに離間させてその転写時間を更に短くすることができる。
【００４０】
請求項８の発明は、６又は７の画像形成装置であって、上記転写体として、トナーに対してトナー間の付着力よりも強い付着力を発揮するものを用いることを特徴とするものである。
【００４１】
この画像形成装置においては、第１転写工程で第１中間転写体から転写体の一方の面に集結した強固なトナーの固まりがトナー間の付着力よりも強い付着力で該面に付着するため、第２転写工程で逆電界の影響を受けてもすぐには逆移動を開始せず、ある程度のタイムラグが経過した後に逆移動を開始する。第２転写工程に先立って第２中間転写体上に集結した強固なトナーの固まりは、第２転写工程においてこのタイムラグが経過する前に、付着性の弱い該第２中間転写体から速やかに離間して転写体の反対面まで移動することが可能になる。かかる構成においては、既に転写体の一方の面に転写した第１トナー像を該面から離間させてその逆移動を開始させる前に、第２トナー像を第２中間転写体から転写体の反対面に転写することが更に確実に可能になる。
【００４２】
請求項９の発明は、請求項６、７又は８の画像形成装置において、上記転写体が上記第２中間転写体との接触領域を通過する時間と、該接触領域における上記第２電界の強度との組合せが、既に該転写体に転写された上記第１トナー像中のトナーを該第２電界の静電力によって該転写体の表面や他のトナーから離間させる前に、上記第２トナー像中のトナーを該第２中間転写体の表面から離間させて該転写体側まで移動させるような組合せになるように、上記両面転写手段を構成したことを特徴とするものである。
【００４３】
この画像形成装置においては、既に転写体の一方の面に転写した第１トナー像を該面から離間させてその逆移動を開始させる前に、第２トナー像を第２中間転写体から転写体の反対面に転写することができる。
【００４４】
請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記転写体が上記第１中間転写体との接触領域を通過する時間と、該接触領域における上記第１電界の強度との組合せが、該第１中間転写体上のトナー像中のトナーを該転写体側に静電的に移動させ得るような組合せになるように、上記両面転写装置を構成したことを特徴とするものである。
【００４５】
この画像形成装置においては、第１転写工程で第１トナー像を確実に第１中間転写体上に転写するため、逆転写ではなくてそもそも第１転写工程での転写量不足によって第１トナー像の転写不良が起こるといった事態を解消することができる。
【００４８】
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れかの画像形成装置において、上記第１中間転写体と上記第２中間転写体とを当接させて両中間転写体と上記転写体との接触領域となる転写ニップを形成するとともに、上記第１電界形成手段及び第２電界形成手段として、該転写ニップに交番電界を形成する交番電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
【００４９】
この画像形成装置では、転写体を挟み込んだ転写ニップにおいて、トナーを第１中間転写体側から第２中間転写体側に静電的に移動させるような向きの電界と、逆向きの電界とが交互に切り替わる交番電界を形成することで、１つの転写ニップで該転写体の両面にトナー像を転写することができる。
但し、この画像形成装置では、次に説明するような理由により、転写体のニップ通過時間によっては、どちらか一方のトナー像の転写を不十分のまま終わらせてしまう可能性が残る。即ち、交番電界は半周期毎にその向きを逆転させるため、一方のトナー像はこの半周期の間に中間転写体側から転写体側に移動しなければならない。トナー像の各トナーが転写体側に移動してトナーの固まりとなって転写体に強く付着する前に交番電界の向きが逆転してしまうと、各トナーは他のトナーや転写体との付着力によって拘束されないために直ちに逆方向への移動を開始してしまうからである。よって、通常は、交番電界の周期を、中間転写体側から転写体側へのトナーの移動に要する時間の２倍以上に設定する。ところが、このように周期を設定しても、トナーに対してこの交番電界が実質的に作用するのは転写体が転写ニップを通過している間だけであり、この間に両方向の電界がそれぞれ半周期の長さ分で連続して作用しなければならない。転写体のニップ通過時間が交番電界の１周期と同じである場合、両方向の電界がこのように連続して作用するためには、電界の向きが切り替わるときと同じタイミングで転写体が転写ニップに進入する必要がある。しかし、転写体は様々なタイミングで転写ニップに進入してしまう。このため、転写体のニップ通過時間によっては、どちらか一方のトナー像の転写が不十分のまま終わってしまうのである。
【００５０】
そこで、請求項１２の発明は、請求項１１の画像形成装置であって、上記交番電界の周期が、上記第１中間転写体や第２中間転写体側から上記転写体側へのトナーの移動に要する時間の２倍以上であり、且つ、該転写体の転写ニップ通過時間が、該周期の１．５倍以上であることを特徴とするものである。
【００５１】
この画像形成装置において、第１中間転写体や第２中間転写体上の第１トナー像や第２トナー像は、それぞれ逆方向の電界が交番電界の半周期の長さで連続して作用すれば、転写体側に移動することができる。一方、転写体の転写ニップ通過時間は交番電界の周期の１．５倍以上に設定されているため、転写体が如何なるタイミングで転写ニップに進入しても、第１トナー像や第２トナー像に対してそれぞれ転写体に向かう方向の電界が確実に半周期の長さで連続して作用するようになる。例えば、交番電界の周期が１００［ｍｓｅｃ］である場合には、転写体の転写ニップ通過時間が１５０［ｍｓｅｃ］になる。ここで、電界の向きが切り替わってから４９［ｍｓｅｃ］後に転写体が転写ニップに進入したとする。これから１５０［ｍｓｅｃ］経過した後に転写体は転写ニップから出るが、この間における各方向の電界持続時間は、１、５０、５０、４９［ｍｓｅｃ］となり、各方向の電界をそれぞれ５０［ｍｓｅｃ］間連続して作用させる期間ができる。また仮に、電界の向きが切り替わって１［ｍｓｅｃ］後に転写体が転写ニップに進入したとしても、各方向の電界持続時間は、４９、５０、５０、１［ｍｓｅｃ］となり、各方向の電界をそれぞれ５０［ｍｓｅｃ］間連続して作用させる期間ができる。よって、この画像形成装置においては、転写体を如何なるタイミングで転写ニップに進入させても、第１中間転写体上に形成された第１トナー像と、第２中間転写体上に形成された第２トナー像とに対して、それぞれ該転写体の表面に向かう方向の電界を移動に必要な時間で連続して作用させることができる。
【００５６】
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２の何れかの画像形成装置であって、上記第１転写ニップと上記第２転写ニップとを経由して画像形成装置の外に至るまでの上記転写体の移動経路内において、該第１転写ニップで圧接せしめられた該転写体と上記第１中間転写体との離間が開始する第１離間点よりも該転写体の移動方向下流側の所定距離だけ、該転写体を該第１離間点における該第１中間転写体との接線よりも該第１中間転写体側に位置させるように該転写体の経路を規制し、且つ、該第２転写ニップで圧接せしめられた該転写体と上記第２中間転写体との離間が開始する第２離間点よりも該転写体の移動方向下流側の所定距離だけ、該転写体を該第２離間点における該第１中間転写体との接線よりも該第２中間転写体側に位置させるように該転写体の経路を規制する構成を備えることを特徴とするものである。
【００５７】
この画像形成装置においては、次に説明する理由により、請求項１１や１２の画像形成装置よりも、第１中間転写体や第２中間転写体からの転写体の剥離に起因するトナー像の逆転写を抑えることができる。
即ち、一般に、転写ニップで中間転写体に密着していた転写体を該中間転写体から勢い良く剥がすほど、転写体から中間転写体へのトナー像の逆転写が起こり易くなる。よって、転写体については、できるだけ弱い力で中間転写体から剥がすことが望ましい。
ところが、請求項１１や１２の画像形成装置にように１つの転写ニップで第１トナー像と第２トナー像とを転写するものにおいては、第１中間転写体からの転写体の剥離力と、第２中間転写体からの転写体の剥離力との両方を同時に低減することが極めて困難である。具体的には、例えば図７に示すように、中間転写体である第１中間転写ドラム８０と第２中間転写ドラム８１とで転写ニップを形成し、これに転写体である転写紙Ｐを挟み込む場合、転写紙Ｐは図示のような姿勢で転写ニップからでてくる。この姿勢は、転写紙Ｐが両ドラムからの離間を開始するニップ出口点Ｑ（離間点）よりも下流側部分を、両ドラムとの接線にならわせるような姿勢である。このニップ出口点Ｑでの転写紙Ｐの剥離力は、ニップ出口点Ｑよりも下流側部分がドラム表面に近づくほど低減される。しかしながら、図示の構成では、この下流側部分を片方のドラム表面に近づけると、他方のドラム表面から遠ざけてしまうため、片方のドラムからの剥離力を弱めようとすると他方のドラムからの剥離力を強めてしまうといったトレードオフが起こってしまう。
一方、１つの転写ニップではなく、それぞれ異なった転写ニップで転写体の片面ずつにトナー像を転写する本画像形成装置では、第１中間転写体と第２中間転写体との間に転写体を挟み込む必要がないので、このようなトレードオフが起こらない。そこで、例えば図８に示すような案内板８３を各転写ニップの付近に設けるなどして、ニップ出口点Ｑよりも下流側の転写紙Ｐの移動経路を規制することで、転写紙Ｐに対して下流側部分をドラムとの接線Ｌよりもドラム表面に近づけるような姿勢をとらせるのである。かかる構成では、図７と図８との比較から明らかなように、第１中間転写体や第２中間転写体からの転写体の剥離に起因するトナー像の逆転写を抑えることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を湿式画像形成装置である電子写真方式の湿式プリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した実施形態について説明する。
図９は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図において、このプリンタは、第１作像ユニット１３ａと、第２作像ユニット１３ｂとを備えている。
【００６１】
まず、これら２つの作用ユニットのうち、第１作像ユニット１３ａについて説明する。
この第１作像ユニット１３ａは、２つの作像装置１４ａ、１５ａ、光書込ユニット３ａ、第１像担持体である中間転写ベルト１６ａ、駆動ドラム１７ａ、張架ドラム１８ａ、交流電源１９などを備えている。
【００６２】
上記中間転写ベルト１６ａは、厚さ０．３［ｍｍ］の無端ベルト状のウレタン樹脂フイルムに、厚さ０．３［ｍｍ］のウレタンゴム層と、厚さ０．１〜１．０［μｍ］の非晶質のフッ素樹脂層とが積層されたもので、ベルト全体の体積固有抵抗値が約１０^８［Ωｃｍ］に調整されている。このフッ素樹脂層の材料には、旭硝子社製のサイトップ（商品名）や、ダイキン工業社製のケイ素含有有機含フッ素ポリマー（特許公報第２８７４７１５参照）が用いられている。これらは、ウレタンゴム層の上に、純粋なフッ素樹脂をコーティングすることができる。これらが開発される前は、ウレタンゴムの表面に純粋なフッ素樹脂をコーティングすることが極めて難しく、多くの場合、フッ素樹脂と他の結合材樹脂との混合樹脂でコーティングしていたため、純粋なフッ素樹脂をコーティングする場合に比べてベルトの撥液性や離型性を悪くしていた。また、仮にウレタンゴムの表面に純粋なフッ素樹脂をコーティングすることができても、コーティング層の耐久性が著しく悪く、すぐに剥離してしまった。
【００６３】
上記駆動ドラム１７ａと張架ドラム１８ａとはこの中間転写ベルト１８ａを張架し、これを、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる駆動ドラム１７ａの回転に伴って図中矢印方向に無端移動させる。
【００６４】
２つの上記作像装置１４ａ、１５ａは、それぞれ、感光体ドラム１、コロナ帯電器２、転写ローラ４、除電手段５、ドラムクリーニング装置６、現像装置５０などから構成されている。また、これら作像装置１４ａ、１５ａは、１つの光書込ユニット３ａを共有するようになっている。
【００６５】
上記作像装置１４ａでは、次のような作像プロセスが行われる。即ち、図中矢印方向に回転しながらコロナ帯電器２によって所定電位に一様に帯電せしめられた感光体ドラム１表面の一部が、画像情報に基づいて駆動する光書込ユニット３ａによってレーザー露光される。露光された部分は、帯電電位が減衰せしめられて静電潜像になった後、現像装置５０との対向位置である現像領域まで移動する。
【００６６】
作像装置１４ａの現像装置５０内には、シリコンオイル等の絶縁性液体からなる液体キャリア中に、１５［ｗｔ％］のトナーと、適当量の電荷付与剤ＣＣＡとが分散された粘度１００［ｃＳｔ］の液体現像剤が収容されている。このトナーは、液体キャリア中で正極性に帯電している。現像装置５０内の現像ローラ５１は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、その表面に有色液体である液体現像剤を担持する。この現像ローラ５１には、図示しない電源によって現像バイアスが印加されており、これによって感光体ドラム１と間の現像領域に現像電界が形成される。現像領域まで移動した上記静電潜像は、この現像電界によって反転現像されてトナー像となる。具体的には、現像領域では、現像ローラ５１と感光体ドラム１の静電潜像との間に位置するトナーが、現像ローラ５１側から感光体ドラム１側に向かう静電力を受け、静電潜像に向けて電気泳動する。そして、静電潜像に付着してトナー像を形成する。一方、現像ローラ５１と感光体ドラム１の地肌部との間に位置するトナーは、反対方向に向かう静電力を受け、現像ローラ５１の表面に向けて電気泳動する。この電気泳動により、感光体ドラム１の地肌部はトナー付着のない非画像部となる。
【００６７】
上記感光体ドラム１と上記転写ローラ４とは、中間転写ベルト１６ａを間に挟み込みながら互いに順方向に回転して１次転写ニップを形成している。現像領域で反転現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、この１次転写ニップに挟まれる。１次転写ニップには、図示しない電源から転写ローラ４に印加される転写バイアスの影響によって転写電界が形成されており、トナー像はこの転写電界やニップ圧などの作用によって感光体ドラム１から中間転写ベルト１６ａに１次転写される。トナー像中のトナーはバインダー樹脂を主成分としており、この１次転写の際、転写電界の影響によって中間転写ベルト１６ａの表面に向けて押し付けられて圧縮されることで、互いの付着力を高め、強固なトナーの固まりとなる。
【００６８】
１次転写ニップを通過した感光体ドラム１表面は、除電手段５によって除電された後、その表面に付着している転写残トナーがドラムクリーニング装置６のクリーニングブレードによってクリーニングされる。
【００６９】
上記作像装置１５ａにおいても、作像装置１４ａと同様の作像プロセスによって感光体ドラム１にトナー像が形成される。但し、作像装置１５ａの現像装置５０は、感光体ドラム１上の静電潜像を作像装置１４ａの現像装置５０ａとは異なる色に現像する。液体現像剤中のトナーの色が異なっているのである。また、この異なった色のトナー像を、作像装置１４ａによって中間転写ベルト１６ａ上に転写されたトナー像に重ね合わせて１次転写する。この１次転写により、先に中間転写ベルト１６ａ上に形成されたトナーの固まりに他色のトナーの固まりが押し付けられて一体化し、中間転写ベルト１６ａ上には２色のトナーの固まりから構成される２色トナー像が形成される。この２色トナー像は、中間転写ベルト１６ａの回転に伴って後述の２次転写ニップに進入する。
【００７０】
上記張架ドラム１８ａには、交流電源１９によって交流の２次転写バイアスが印加される。
【００７１】
次に第２作像ユニット１３ｂについて説明する。
この第２作像ユニット１３ｂも、第１作像ユニット１３ａと同様に、２つの作像装置１４ｂ、１５ｂ、光書込ユニット３ｂ、第２像担持体である中間転写ベルト１６ｂ、駆動ドラム１７ｂ、張架ドラム１８ｂなどを備えている。但し、張架ドラム１８ｂは、第１作像ユニット１３ａの張架ドラム１８ａとは異なり、アース接続されている。
【００７２】
上記中間転写ベルト１６ｂは、第１作像ユニット１３ａの中間転写ベルト１６ａと同様の構成となっている。
【００７３】
第２作像ユニット１３ｂは、張架ドラム１８ｂを、第１作像ユニット１３ａの張架ドラム１８ａに当接させて２次転写ニップを形成するように配設されている。第２作像ユニット１３ｂにおいても、第１作像ユニット１３ａと同様のプロセスにより、中間転写ベルト１６ｂ上に２色トナー像が形成され、中間転写ベルト１６ｂの回転に伴って２次転写ニップに進入する。この進入は、第１作像ユニット１３ａの中間転写ベルト１６ａ上の２色トナー像が２次転写ニップに進入するタイミングと同期するようになっている。
【００７４】
一方、本プリンタは、図示しない給紙装置を備えており、これにより、２つの２色トナー像が２次転写ニップに進入するタイミングを見計らって、２次転写ニップに向けて転写紙Ｐを送り出す。このような送り出しにより、２次転写ニップでは、２つの中間転写ベルト１６ａ、１６ｂの間に、第１作像ユニットで形成された２色トナー像と、転写紙Ｐと、第２作像ユニットで形成された２色トナー像とがサンドイッチ状に挟まれる。
【００７５】
２次転写ニップには、第１作像ユニット１３ａの張架ドラム１８ａに印加される交流の２次転写バイアスの影響によって交番電界が形成される。
【００７６】
２次転写ニップにおいては、図１０（ａ）に示すように、２つの中間転写ベルト１６ａ、１６ｂの間には、２色トナー像や転写紙Ｐが、２色のトナーからなるトナーの固まりＴｓ１、液体キャリア層Ｃｅ１、転写紙Ｐ、液体キャリア層Ｃｅ２、２色のトナーからなるトナーの固まりＴｓ２という順でサンドイッチ状に挟まれる。このサンドイッチ状の状態において、交番電界の向きが、例えば正極性に帯電しているトナーＴを図中上側から下側に向けて静電的に移動させるような方向であると、中間転写ベルト１６ａのフッ素樹脂層に付着していたトナーの固まりＴｓ１が、撥液性に優れたこのフッ素樹脂層から速やかに離間して、液体キャリア層Ｃｅ１中を電気泳動して転写紙Ｐに到達する。そして、図１０（ｂ）に示すように、転写紙Ｐに静電的に押し付けられて密着する。
【００７７】
交番電界の向きが逆転すると、中間転写ベルト１６ｂのフッ素樹脂層に付着していたトナーの固まりＴｓ２が、撥液性に優れたこのフッ素樹脂層から速やかに離間して、液体キャリアＣｅ２中とともに転写紙Ｐまで移動する。この際、先に転写紙Ｐまで電気泳動したトナーの固まりＴｓ１は、中間転写ベルト１６ａに向けての逆移動側の静電力を受けるが、撥液性に優れたフッ素樹脂層ではなく、液体キャリアを吸収しながら繊維内に一部のトナーを取り込む転写紙Ｐに強力に付着しているため、すぐに逆移動を開始するようなことはない。しかも、図では便宜的に同じ厚みで示しているが、それまでに、転写紙Ｐによって多くの液体キャリアが吸収され、移動側には僅かな厚みの液体キャリア層Ｃｅ１しか残っていない。この液体キャリア層Ｃｅ１は、トナーの固まりＴｓ１の泳動媒体としてよりも、むしろ中間転写ベルト１６ａからのトナーの固まりＴｓ１の剥離を促す離型剤として機能する。一方、転写紙Ｐの反対側において、転写紙Ｐに接触している液体キャリア層Ｃｅ２はこれに吸収され続けるため、離型剤としてよりはむしろトナーの固まりＴｓ２の泳動媒体として機能する。よって、図１０（ｃ）に示すように、転写紙Ｐの両面にトナーの固まりＴｓ１、Ｔｓ２が付着して転写され、中間転写ベルト１６ａ、１６ｂ表面には極微量のトナーＴだけが残る。
【００７８】
上述のように、液体現像剤には、粘度１００［ｃＳｔ］、トナー濃度１５［ｗｔ％］という高粘度高濃度のものが用いられているが、かかる液体現像剤を用いる湿式画像形成の技術は本発明者らによって近年考え出されたものである。それ以前は、粘度１〜５［ｃＳｔ］、トナー濃度１〜３［ｗｔ％］という低粘度低濃度のものを用いるのが一般的であった。このような低粘度低濃度の液体現像剤では、転写ニップで転写紙Ｐに吸収されてもなお多量の液体キャリアが残ってトナーの固まりが容易に電気泳動してしまうため、本プリンタのような表面転写は極めて困難である。トナー濃度については、１０［ｗｔ％］以上に調整することが望ましいと考えられる。
【００７９】
なお、転写紙Ｐが２次転写ニップに進入するタイミングによっては、進入当初の交番電界の向きが異なってくるため、トナーの固まりＴｓ２の転写がトナーの固まりＴｓ１の転写よりも先行して始まる場合もある。
【００８０】
２色トナー像が両面に転写せしめられた転写紙Ｐは、２次転写ニップを通過した後、図示しない定着装置を経て機外へと排出される。
【００８１】
図１１は本実施形態に係るプリンタの現像装置５０を示す概略構成図である。この現像装置５０は、ポンプ部５７と、タンク部５９と、現像部６０とから構成されている。
【００８２】
上記ポンプ部５７は、上記タンク部５９と上記現像部６０とを連通させるように配設され、連通路の途中に、ゴムなどの弾性材料で構成されたインペラー５８を備えている。図示しない駆動手段によって回動可能なこのインペラー５８は、非回転時には上記連通路の内壁に密着して連通路を遮断する。また、正転時や逆転時には、そのペラーによって液体現像剤１５０に推進力を与え、タンク部５９と現像部６０との間で液体現像剤１５０を搬送する。具体的には、インペラー６０は、現像装置本体が待機状態に入る直前に逆転し、現像部６０内の液体現像剤１５０をタンク部５９内に全て搬送する。また、現像動作に入る直前や現像動作中には適宜正転し、現像部６０内に適量の液体現像剤１５０を補充する。この補充は、現像部６０内の液位を検知する図示しない液位検知手段の検知結果に基づいて制御される。
【００８３】
上記タンク部５９には、モータ５６によって水平方向に回転駆動される攪拌翼５５が配設され、これにより、タンク内に貯留されている液体現像剤１５０が攪拌される。
【００８４】
上記現像部６０は、現像剤担持体としての現像ローラ５１ａ、塗布ローラ５２、クリーニングブレード５３、メータリングブレード５４などを備えている。現像ローラ５１ａと塗布ローラ５２とは、互いにカウンター方向に回転しながら当接して塗布ニップを形成するようになっている。塗布ローラ５２は、回転に伴って現像部６０内の液体現像剤１５０を汲み上げる。汲み上げられた液体現像剤１５０の膜は、塗布ローラ５２に当接するメータリングブレード５４によって膜厚が規制された後、上記塗布ニップに挟まれることでその一部が現像ローラ５１ａに塗布されて現像液薄層となる。そして、現像ローラ５１ａの回転に伴い、図示しない感光体ドラムとの対向位置である現像領域に搬送され、ここで現像に寄与する。現像領域を通過した現像ローラ５１ａ表面に残留する現像液薄層は、クリーニングブレード５３によってクリーニングされ、上記タンク部５９に戻される。
【００８５】
［両面転写試験１］
以上の構成のプリンタを試作し、次に示すような条件で両面転写を試験してみた。なお、プロセス線速とは、中間転写ベルト１６ａ、１６ｂや、各感光体ドラム１などの線速である。また、２次転写ニップ幅とは、転写紙Ｐの搬送方向における２次転写ニップの長さである。
・プロセス線速＝３００［ｍｍ／ｓｅｃ］
・２次転写ニップ幅＝４５［ｍｍ］
・転写紙Ｐの２次転写ニップ通過時間＝１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］
・転写紙Ｐ＝株式会社リコー製Ｔｙｐｅ６０００
・２次転写バイアスのＶp-p＝２［ｋＶ］
・２次転写バイアスの周期Ｔ＝１００［ｍｓｅｃ］
・２次転写バイアスの波形＝矩形波
【００８６】
すると、高画像濃度でしかもシャープネス性に優れた２色トナー像を転写紙Ｐの両面に転写することができた。
【００８７】
［両面転写試験２］
次に、２次転写ニップ幅と２次転写ニップ通過時間とを下記のように変更して同様の両面転写試験を行った。
・２次転写ニップ幅＝３０［ｍｍ］
・転写紙Ｐの２次転写ニップ通過時間＝１００［ｍｍ/ｓｅｃ］
【００８８】
すると、転写紙Ｐの何れか一方の面において、２色トナー像の転写不良が起こってしまった。かかる転写不良が起こった原因は次のように考えられる。即ち、本両面転写試験２では、２次転写ニップ通過時間と２次転写ニップに形成される交番電界の周期Ｔとが等しくなるため、転写紙Ｐは２次転写ニップを通過する間に交番電界からその１周期分の１００［ｍｓｅｃ］だけ静電力を受けることになる。よって、図９において、図中上側から下側に向かう方向を順方向として考えると、２次転写ニップで転写紙Ｐを挟んで互いに向かい合っている２つの２色トナー像は、２次転写ニップを通過する間にそれぞれ順方向への静電力と、逆方向への静電力とを５０［ｍｓｅｃ］ずつ受けることになる。しかし、この５０［ｍｓｅｃ］という時間は延べ時間であり、それぞれの静電力をこの時間だけ連続して受けるとは限らない。例えば、交番電界がその向きを順方向に切り替えて２５［ｍｓｅｃ］経過した後に、転写紙Ｐが２次転写ニップに進入したとする。すると、第１作像ユニットの中間転写ベルト１６ａに付着していた２色トナー像（以下、おもて側トナー像という）の先端部分は、この順方向への静電力の影響によって転写紙Ｐのおもて面（図中上側の面）に向けて電気泳動し始める。この順方向への静電力は残りの２５［ｍｓｅｃ］しか持続しないため、２５［ｍｓｅｃ］後には逆方向の静電力を受け始める。このとき、おもて側トナー像の先端部分は転写紙Ｐに到達しておらず、且つ転写紙Ｐによる液体キャリアの吸収もそれほど進行していないと考えられる。このため、おもて側トナー像は、転写紙Ｐとの付着力によって拘束されるというようなことがなく、豊富に存在する液体キャリア中で速やかに逆泳動を開始して中間転写ベルト１６ａにＵターンしてしまったものと考えられる。
【００８９】
このことから、上記周期Ｔの半分をトナー像の泳動必要時間よりも長くする必要があるのは勿論であるが、これに加えて、転写紙Ｐがどのようなタイミングで２次転写ニップに進入しても、順方向や逆方向の静電力をそれぞれ泳動必要時間だけ連続して作用させ得るようにプロセス線速、周期Ｔ及び２次転写ニップ幅を設定する必要がある。具体的には、転写紙Ｐのニップ通過時間が２次転写バイアスの周期の１．５倍以上になるように、これらを設定するである。かかる設定では、転写体Ｐが如何なるタイミングで２次転写ニップに進入しても、おもて側トナー像と裏面側トナー像とに対してそれぞれ転写紙Ｐに向かう方向の静電力が確実に泳動必要時間の長さで連続して作用するようになる。先の両面転写試験１では、このような設定になっていたので転写不良が起こらなかったのである。
【００９０】
液体現像剤としては、液体キャリア中にトナーを１０［ｗｔ％］以上の濃度で含有するものを用いることが望ましい。トナー濃度が低すぎると、２次転写ニップＮ２で転写紙Ｐに吸収されてもなお多量の液体キャリアが残ってしまい、次の２次転写ニップＮ１でおもて側トナー像のトナーの固まりが容易に中間転写ベルト１６ｂに向けて逆泳動してしまうおそれがあるからである。また、バインダー樹脂を主成分とするトナーが分散された液体現像剤を用いることが望ましい。かかるトナーは、泳動先で静電力の影響を受けて圧縮する際に、互いの付着力を高めて強固なトナーの固まりを形成するからである。また、液体キャリアとしてシリコンオイルを含有する液体現像剤を用いることが望ましい。本発明者らの試験によれば、シリコンオイルからなる液体キャリアを用いた場合、他の液体キャリアを用いる場合よりもおもて側トナー像の逆転写をより抑えることができた。シリコンオイルは、他の液体キャリアよりも良好に、中間転写ベルトとトナーとの離型剤として機能し得ると考えられる。
【００９１】
なお、本発明に係る「液体現像剤」とは、装置の製造元や販売元などによって指定された種類の液体現像剤のことを示す。この指定は、装置の取扱説明書や貼付シールなどに、使用し得る液体現像剤の商品名や規格などが記載されたり、装置とともに液体現像剤が梱包されたりするなどして行われる。
【００９２】
また、本発明に係る「転写体」とは、装置の製造元や販売元などによって指定された種類の転写体のことを示す。この指定は、装置の取扱説明書や貼付シールなどに、使用し得る転写体の商品名や規格などが記載されるなどして行われる。
【００９３】
次に、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。
［実施例１］
実施形態のプリンタでは、両面転写試験１と同様の条件で両面転写を実施しても、転写紙Ｐの両面に転写された各２色トナー像に小さな転写ムラを発生させることがあった。本発明者らは、この転写ムラの原因を調べたところ、２次転写ニップから出る瞬間の転写紙Ｐの中間転写ベルトからの剥がし方に問題があることがわかった。具体的には、２次転写ニップで中間転写ベルト１６ａ、１６ｂに密着していた転写紙Ｐをこれらから勢い良く剥がすほど逆転写が起こり易くなる。よって、転写紙Ｐについては、できるだけ弱い力で中間転写ベルト１６ａ、１６ｂから剥がすことが望ましい。ところが、図９に示したプリンタでは、２次転写ニップよりも下流側で、転写紙Ｐを一方の中間転写ベルトに近づけてこれからの剥離力を弱めようとすると、転写紙Ｐをもう一方の中間転写ベルトから遠ざけてこれからの剥離力を強めてしまうといったトレードオフが起こってしまう。
【００９４】
そこで、本発明者らは、図１２に示すようなプリンタを試作した。図において、本実施例１のプリンタは、第１作像ユニット１３ａと、第２作像ユニット１３ｂとを一直線状に向かい合わせていた実施形態のプリンタ（図９）とは異なり、それぞれをずらして位置させている。第１作像ユニット１３ａ、第２作像ユニットは、それぞれ、張架ドラム１８ａ、１８ｂとの間に中間転写ベルト１６ａ、１６ｂを挟み込みながら２次転写ニップを形成する２次転写ローラ２０ａ、２０ｂを備えている。２次転写ローラ２０ａ、２０ｂには、それぞれ図示しない電源によって−１０００［Ｖ］の直流２次転写バイアスが印加されるようになっている。
【００９５】
第１作像ユニット１３ａの２次転写ニップＮ１よりも下流側には、転写紙Ｐの移動方向を案内する案内板８３が配設されている。
【００９６】
転写紙Ｐは、第１作像ユニット１３ａの２次転写ニップＮ１と、第２作像ユニット１３ｂの２次転写ニップＮ２とのうち、まず、２次転写ニップＮ２に進入する。そして、この２次転写ニップＮ２から出た転写紙Ｐの先端は、すぐに第１作像ユニット１３ａの中間転写ベルト１６ａに当たり、これとともに移動して２つの張架ローラ１８ａ、１８ｂの間に挟まれる。このように挟まれた転写紙Ｐは、図示のように、２次転写ニップＮ２よりも下流側部分を、２次転写ニップＮ２出口における張架ドラム１８ｂとの接線Ｌ２よりも中間転写ベルト１６ｂに近づけるような姿勢をとる。かかる姿勢では、図９のプリンタのように２次転写ニップよりも下流側で張架ドラム１８ｂとの接線に沿った姿勢よりも、中間転写ベルト１６ｂからの転写紙Ｐの剥離力を弱めることができる。なお、本プリンタでは、２次転写ニップＮ２よりも下流側の転写紙部分に対し、接線Ｌ２よりも４５［°］程度だけ張架ドラム１８ｂに近づけるような姿勢をとらせるように、第１作像ユニット１３ａと第２作像ユニット１３ｂとの配設位置が調整されている。
【００９７】
２つの張架ローラ１８ａ、１８ｂの間に挟まれた転写紙Ｐの先端は、ここから出ると第１作像ユニット１３ａの２次転写ローラ２０ａに当たり、これとともに移動して２次転写ニップＮ１に挟まれる。そして、２次転写ニップＮ１から出ると、図示のように案内板８３によって移動方向が規制される。この規制により、転写紙Ｐは、２次転写ニップＮ１よりも下流側部分を、２次転写ニップＮ１出口における張架ドラム１８ａとの接線Ｌ３よりも中間転写ベルト１６ａに近づけるような姿勢をとる。かかる姿勢では、図９のプリンタのように２次転写ニップよりも下流側で張架ドラム１８ａとの接線に沿った姿勢よりも、中間転写ベルト１６ａからの転写紙Ｐの剥離力を弱めることができる。なお、なお、本プリンタでは、２次転写ニップＮ１よりも下流側の転写紙部分についても、接線Ｌ３よりも４５［°］程度だけ張架ドラム１８ａに近づけるような姿勢をとらせるようなっている。
【００９８】
以上の構成を備える本実施例１のプリンタにおいて、２次転写バイアスとして、２次転写ローラ２０ａ、２０ｂにそれぞれ−１０００［Ｖ］の直流２次転写バイアスを印加しながら両面転写を行ってみた。すると、おもて側トナー像や裏面側トナー像に転写ムラを発生させることなく、両面転写を行うことができた。
【００９９】
次に、上述した実施形態に係るプリンタについて、まだ説明していなかった構成について説明する。既に説明した構成を備える実施形態に係るプリンタにおいて、使用する液体現像剤の種類によっては、裏面側トナー像（図１２で転写紙Ｐの下側面に転写される２色トナー像）の画像濃度を低下させてしまうという事態が発生した。そこで、２つの２次転写ローラ２０ａ、２０ｂのうち、２次転写ローラ２０ｂに対する直流２次転写バイアスを−１０００［Ｖ］よりも強めてみたところ、画像濃度の低下が抑えられた。よって、転写紙Ｐに対して先に転写するトナー像と後に転写するトナー像とのうち、先に転写する方のトナー像を転写紙Ｐに向けてより強く圧縮しておけば、このトナー像の画像濃度の低下を抑えることができることがわかった。
【０１００】
しかしながら、一方の２次転写バイアスだけを高めることによって２つの２次転写バイアス電源が必要になったり、放電を引き起こし易くなったりするという不具合を発生させるおそれがある。
【０１０１】
かかる不具合を発生させることなく、裏面トナー像の画像濃度の低下を抑える方法としては、第２作像ユニット１３ｂの張架ドラム１８ｂや２次転写ローラ２０ｂの径を、第１作像ユニット１３ａのものよりも大きくして、２次転写ニップＮ１よりも２次転写ニップＮ２を長くする方法が考えられる。しかし、この方法では、張架ドラム、２次転写ローラ及び中間転写ベルトのサイズを２つの作像ユニット１３ａ、１３ｂで異ならせてしまうため、作像ユニットの部品の種類を増やしたり、メンテナンス性を悪くしたりといった不具合を引き起こしてしまう。
【０１０２】
そこで、本発明者らは、図１３に示すようなプリンタを試作した。同図のプリンタは、２次転写ニップＮ１、Ｎ２の間の搬送経路内に、トナー像圧縮手段としての転写補助ローラ対２１を備えている。２次転写ニップＮ２を通過した転写紙Ｐは、ゴム等の弾性部材で構成された転写補助ローラ対２１によって形成される補助転写ニップを通過してから、２次転写ニップＮ１に進入する。
【０１０３】
転写補助ローラ対２１における２つのローラ２１ａ、２１ｂのうち、転写紙Ｐのおもて面に接触する方のローラ２１ａには、直流２次転写バイアスの電源に接続されている。また、ローラ２１ｂはアースに接続されている。第２作像ユニット１３ｂの２次転写ニップＮ２で転写紙Ｐの裏面に２次転写された裏面側トナー像は、転写補助ローラ対２１によって形成される補助転写ニップを通過する際、転写補助バイアスの影響によって転写紙Ｐの裏面に向けて静電的に圧縮せしめられる。
【０１０４】
以上の構成を備える実施形態に係るプリンタにおいて、転写補助ローラ対２１のローラ２１ａ、２つの２次転写ローラ２０ａ、２０ｂにそれぞれ−１０００［Ｖ］の直流２次転写バイアスを印加しながら両面転写を行ってみた。すると、裏面側トナー像の画像濃度を低下させることなく、転写紙Ｐの両面に２色トナー像を転写することができた。よって、本実施例２のプリンタでは、２つの２次転写バイアス電源を設けたり、一方の２次転写バイアスを高め過ぎて放電を引き起こしたり、作像ユニットの部品の種類を増やしたり、メンテナンス性を悪くしたりといった不具合を引き起こすことなく、裏面側トナー像の画像濃度低下を抑えることができる。
【０１０５】
なお、これまで、中間転写体として中間転写ベルトを設けたプリンタについて説明したが、中間転写ドラムなど、他の中間転写体を設けた画像形成装置についても本発明の適用が可能である。
【０１０６】
また、２次転写工程で両面転写を行うプリンタについて説明したが、図１４に示すように、感光体ドラム１から転写紙Ｐへの１次転写工程で両面転写を実施させるようにすることもできる。かかる構成では、２次転写工程を省略するので、２次転写を行う場合よりも画像形成速度を速めることができる。
【０１０７】
また、感光体ドラム等の潜像担持体に形成した静電潜像を現像するといった電子写真方式を採用したプリンタについて説明したが、圧電素子や電極などによって記録媒体に液体現像剤を飛翔させて画像を形成する画像形成装置についても、本発明の適用が可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１乃至１３の発明によれば、一方の面にトナー像を定着させた転写体をスイッチバックさせたり、帯電極性の異なる２種類のトナーを用いたり、一方のトナー像をコロナチャージャーによって逆極性に帯電させたりすることなく、転写体の両面にトナー像を転写することができるという優れた効果がある。
また、潜像担持体上で異なった色のトナーで現像されたトナー像を第１中間転写体や第２中間転写体に順次重ね合わせて転写させるようにして、転写体の両面に多色画像を形成することが可能になるという優れた効果がある。また、中間転写体として弾性部材で構成した中間転写ベルトを用いれば、剛性の高い感光体ドラムなどを用いる場合よりも、転写体との密着性を高めてより良好な転写結果を得ることが可能になるという優れた効果もある。
また、第１トナー像と第２トナー像とを、それぞれの状態に見合った条件で別々に転写することができるという優れた効果もある。
更には、第２転写ニップにおける第１トナー像の逆転写を更に抑えることができるという優れた効果もある。
【０１０９】
特に、請求項２の発明によれば、先に転写体に転写しておいた第１トナー像の逆転写をより確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１０】
また特に、請求項３の発明によれば、先に転写体に転写しておいた第１トナー像の逆転写を請求項２の発明よりも確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１１】
また特に、請求項４の発明によれば、先に転写体に転写しておいた第１トナー像の逆転写を請求項１、２又は３の発明よりも確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１２】
また特に、請求項５の発明によれば、圧縮によって互いの付着力を高めるという特性が一般的に備わった樹脂を主成分とするトナーを用いることで、より強固なトナーの固まりを形成することができるという優れた効果がある。
【０１１３】
また特に、請求項６の発明によれば、先に転写体に転写しておいた第１トナー像の逆転写を請求項４又は５の発明よりも確実に抑えることができるという優れた効果がある。
【０１１４】
また特に、請求項７の発明によれば、トナーの固まりからなる第２トナー像を第２転写工程で第２中間転写体から速やかに離間させてその転写時間を更に短くすることができるという優れた効果がある。
【０１１５】
また特に、請求項８の発明によれば、既に転写体の一方の面に転写した第１トナー像を該面から離間させてその逆移動を開始させる前に、第２像を第２中間転写体から転写体の反対面に転写することが更に確実に可能になるという優れた効果がある。
【０１１６】
また特に、請求項９の発明によれば、既に転写体の一方の面に転写したトナー像を該面から離間させてその逆移動を開始させる前に、第２トナー像を第２中間転写体から転写体の反対面に転写することができるという優れた効果がある。
【０１１７】
請求項１０の発明によれば、逆転写ではなくてそもそも第１転写工程での転写量不足によって第１トナー像の転写不良が起こるといった事態を解消することができるという優れた効果がある。
【０１１９】
また特に、請求項１１の発明によれば、１つの転写ニップで転写体の両面にトナー像を転写することができるという優れた効果がある。
【０１２０】
また特に、請求項１２の発明によれば、転写体を如何なるタイミングで転写ニップに進入させても、第１中間転写体上に形成された第１トナー像と、第２中間転写体上に形成された第２トナー像とに対して、それぞれ該転写体の表面に向かう方向の電界を移動に必要な時間で連続して作用させることができるという優れた効果がある。
【０１２３】
また特に、請求項１２の発明によれば、請求項１１や１２の画像形成装置よりも、第１中間転写体や第２中間転写体からの転写体の剥離に起因するトナー像の逆転写を抑えることができるという優れた効果がある。
【０１２４】
また特に、請求項２０の発明によれば、第２転写ニップにおける第１トナー像の逆転写を更に抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者らが試作した泳動試験装置を示す斜視図。
【図２】同泳動試験装置を用いた泳動試験方法を説明する説明図。
【図３】同泳動試験装置を用いた泳動試験で観察されたトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図４】図３の状態から逆電界を形成して４０［ｍｓｅｃ］経過したときにおけるトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図５】同泳動試験装置の第１電極を非晶質のフッ素樹脂層でコーティングした改良装置において観察されたトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図６】図５の状態から逆電界を形成して４０［ｍｓｅｃ］経過したときにおけるトナーの電気泳動の状態を示す模式図。
【図７】１つの転写ニップで転写紙Ｐの両面にトナー像を同時に転写する構成を示す模式図。
【図８】転写ニップの下流側に案内板を配設した構成を示す模式図。
【図９】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図１０】（ａ）から（ｃ）はそれぞれ、２次転写ニップにおけるトナー像の状態を拡大して示す模式図。
【図１１】同プリンタの現像装置を示す概略構成図。
【図１２】実施例１のプリンタを示す概略構成図。
【図１３】実施例２のプリンタを示す概略構成図。
【図１４】変形例のプリンタを示す概略構成図。
【図１５】２つの中間転写ドラム８０、８１と、これらに挟まれる転写紙Ｐとを示す模式図。
【図１６】転写紙Ｐを介してこれの両面で向かい合う２つのトナー像を示す模式図。
【図１７】従来の画像形成装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 光書込ユニット
４ 転写ローラ
５ 除電手段
６ ドラムクリーニング装置
１０ 作像ユニット
１３ 作像ユニット
１４、１５ 作像装置
１６ 中間転写ベルト
１７ 駆動ドラム
１８ 張架ドラム
１９ 交流電源
２０ ２次転写ローラ
２１ 転写補助ローラ対
８０、８１ 中間転写ドラム
８３ 案内板
１００ 泳動試験装置
１０１ ガラス板
１０２ 第２電極
１０３ 第１電極
１０４、１０５ 導電性テープ
１５０ 液体現像剤
Ｔ トナー
Ｐ 転写紙

Claims (13)

1. トナーと液体キャリアとを含有する有色液体によって潜像担持体の表面上で現像された第１トナー像が転写せしめられる第１中間転写体と、該有色液体によって潜像担持体の表面上で現像された第２トナー像が転写せしめられる第２中間転写体と、該第１トナー像を潜像担持体から該第１中間転写体に１次転写せしめる第１の１次転写手段と、該第２トナー像を潜像担持体から該第２中間転写体に１次転写せしめる第２の１次転写手段と、該第１中間転写体上から転写体の一方の面に該第１トナー像を転写した後、該第２中間転写体上から該転写体の反対面に該第２トナー像を転写して該転写体の両面にトナー像を形成する両面転写装置とを備える画像形成装置において、
   該第１中間転写体と該転写体との間に介在する該第１トナー像に対して該第１中間転写体から該転写体に向かう方向の静電力を付与する第１電界を形成する第１電界形成手段と、該第１トナー像に対して該転写体から該第１中間転写体に向かう逆方向の静電力を付与する一方で、該第２中間転写体と該転写体との間に介在する該第２トナー像に対して該第２中間転写体から該転写体に向かう方向の静電力を付与する第２電界を形成する第２電界形成手段とを用いて、該第１トナー像及び第２トナー像を該転写体に転写するように上記両面転写装置を構成するとともに、
   該第１中間転写体に当接して第１転写ニップを形成する第１転写ニップ形成部材と、該第２中間転写体に当接して第２転写ニップを形成する第２転写ニップ形成部材と、該第１転写ニップを通過し且つ該第２転写ニップに進入する前の該転写体を互いに当接する２つの当接部材の間に挟み込みながら、第３電界形成手段によってそれら２つの当接部材の間に第３電界を形成し、該転写体上の該第１トナー像を該第３電界によって該転写体の表面に静電的に引き寄せて圧縮するトナー像圧縮手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置であって、
   上記転写体として、吸液性のあるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置であって、
   吸液性のある上記転写体として、転写紙を用いることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２又は３の画像形成装置であって、
   上記トナーとして、上記第１トナー像中で上記第１電界の影響によって上記転写体の表面に向けて引き付けられて圧縮される際に、互いの付着力を高めるものを用いることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置であって、
   上記トナーの主成分が樹脂であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４又は５の画像形成装置において、
   有色液体中のトナーを静電力の作用によって上記第２中間転写体上に移動させるように上記第２の１次転写手段を構成し、且つ、該第２中間転写体として、トナーに対してトナー同士の付着力よりも弱い付着力を発揮するものを設けたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６の画像形成装置において、
   上記第２中間転写体として、その表面を非晶質のフッ素樹脂で被覆したものを設けたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６又は７の画像形成装置であって、
   上記転写体として、トナーに対してトナー間の付着力よりも強い付着力を発揮するものを用いることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項６、７又は８の画像形成装置において、
   上記転写体が上記第２中間転写体との接触領域を通過する時間と、該接触領域における上記第２電界の強度との組合せが、既に該転写体に転写された上記第１トナー像中のトナーを該第２電界の静電力によって該転写体の表面や他のトナーから離間させる前に、上記第２トナー像中のトナーを該第２中間転写体の表面から離間させて該転写体側まで移動させるような組合せになるように、上記両面転写手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、
    上記転写体が上記第１中間転写体との接触領域を通過する時間と、該接触領域における上記第１電界の強度との組合せが、該第１中間転写体上のトナー像中のトナーを該転写体側に静電的に移動させ得るような組合せになるように、上記両面転写装置を構成したことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１乃至１０の何れかの画像形成装置において、
    上記第１中間転写体と上記第２中間転写体とを当接させて両中間転写体と上記転写体との接触領域となる転写ニップを形成するとともに、上記第１電界形成手段及び第２電界形成手段として、該転写ニップに交番電界を形成する交番電界形成手段を設けたことを特徴とする両面転写装置。
12. 請求項１１の画像形成装置であって、
    上記交番電界の周期が、上記第１中間転写体や第２中間転写体側から上記転写体側へのトナーの移動に要する時間の２倍以上であり、
    且つ、該転写体の転写ニップ通過時間が、該周期の１．５倍以上であることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１乃至１２の何れかの画像形成装置であって、
    上記第１転写ニップと上記第２転写ニップとを経由して画像形成装置の外に至るまでの上記転写体の移動経路内において、
    該第１転写ニップで圧接せしめられた該転写体と上記第１中間転写体との離間が開始する第１離間点よりも該転写体の移動方向下流側の所定距離だけ、該転写体を該第１離間点における該第１中間転写体との接線よりも該第１中間転写体側に位置させるように該転写体の経路を規制し、
    且つ、該第２転写ニップで圧接せしめられた該転写体と上記第２中間転写体との離間が開始する第２離間点よりも該転写体の移動方向下流側の所定距離だけ、該転写体を該第２離間点における該第１中間転写体との接線よりも該第２中間転写体側に位置させるように該転写体の経路を規制する構成を備えることを特徴とする画像形成装置。

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