JP6116129B2

JP6116129B2 - 画像形成装置

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Description

本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式のカラー画像形成装置の一つとして、装置の小型化と低コスト化のために、ひとつの感光ドラムに対して、複数の現像装置を備えた構成のものが知られている。斯かる画像形成装置では、各色画像を順次中間転写ベルトに転写し、全画像を中間転写ベルトのような中間転写体に転写後、転写材に一括してトナー像を転写する。

図１４は、このような構成の従来のカラー画像形成装置１００を示す概略図である。

カラー画像形成装置１００は像担持体として感光ドラム１を有し、感光ドラム１は帯電部材２により一様に帯電される。その後、感光ドラム１上に露光装置３により形成画像に対応した静電潜像形成が行われる。この静電潜像に現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを支持したロータリー４が回転し、それぞれの対応色の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄによりトナー供給を行い、感光ドラム１上にトナー像として顕像化する。

各色毎に感光ドラム１上に現像されたトナー像は、１次転写部Ｔ１において対向接触する中間転写ベルト６に、高圧電源１５から１次転写電圧を印加した１次転写ローラ１４（1次転写部材）により順次転写される。中間転写ベルト６に１次転写されたトナー像は、高圧電源８により２次転写電圧を印加した２転写ローラ（２次転写部材）７により転写材Ｐに２次転写される。

このように、図１４に示す従来のカラー画像形成装置１００の構成では、１次転写、２次転写を行うのに２つの高圧電源が必要であった。そのため、コストとスペースを要し、コスト的、スペース的ロスが多いという欠点があった。

これに対し、図１５に示す特許文献１では、ひとつの感光ドラム１とアルミ基層を用いた中間転写ドラム６の構成のフルカラー画像形成装置において、１次転写、２次転写を行うのに１つの電源からバイアスを印加することによって電源を少なくしている。つまり、中間転写ドラム６のアルミ基層への１次転写バイアスと２次転写ローラ７への２次転写バイアスを１個の電源より切替え供給することで電源を少なくする方法が記述されている。

さらに、図１６に示す特許文献２では、基本的に図１４に示す画像形成装置と同様の構成とされる、ひとつの感光ドラム１と裏面表面抵抗が低抵抗の中間転写ベルト６の構成のフルカラー画像形成装置において、１つの電源１５からのバイアスの切り替えを出力極性の切り替えにより行っている。まず１次転写ローラ１４にトナー極性と逆極性であるプラス極性電圧を印加して１次転写を行う。そして、電源１５の接続を切替えて１次転写ローラ１４及び２次転写対向ローラ１１にマイナス極性電圧を印加するとともに、２次転写ローラ７を接地することで、２次転写を行う方法が記述されている。

特開平９―１６００１号公報特開２００１―２２８７２２号公報

以上のように、コスト削減のために転写電源をひとつにして、１次転写時と２次転写時で切替える方法が開示されている。しかしこの方法では２次転写中に１次転写をすることができないために、画像出力を効率的に行うことができない。

そこで感光ドラムをひとつ備えたフルカラー画像形成装置において、１次転写ローラを使用せず、中間転写ベルトへの２次転写ローラからの電流供給により、１次転写も行うことにより、１次転写ローラ削減によるさらなるコスト低減を実現できる。さらに、１次転写と２次転写を同時に行うことで画像出力スピードの効率化を実現できる。

しかしながら、この構成では、中間転写ベルトの長さや、感光ドラムと２次転写ローラの位置関係が適切でない場合に、装置が大きくなったり、すでに転写したトナー像を乱すとともに２次転写ローラを汚すという問題が発生する。

そこで本発明の目的はコスト低減を実現しつつ、中間転写ベルトの周長を短くし、２次転写部材のトナー汚れを防止した画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明によれば、静電潜像が形成される感光体と、無端状で回転可能であって、前記感光体から１次転写されたトナー像を転写材に２次転写するための中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの外周面に接触し前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する電源と、を有する画像形成装置において、
前記電源から前記２次転写部材に電圧を印加することにより、前記感光体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写させ、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写させ、
前記画像形成装置でトナー像を転写することが可能な最長の転写材の長さをＭ、前記中間転写ベルトの周長をＬとしたときに、Ｌ＞２Ｍとなるように構成し、前記中間転写ベルトと前記感光体が接触する１次転写部から前記中間転写ベルトの移動方向下流方向に、前記２次転写部材を配置するとともに、前記中間転写ベルトの移動方向に対し、前記１次転写部から前記２次転写部材までの前記中間転写ベルトの外周面距離ＸがＸ＞Ｍ、前記２次転写部材から前記１次転写部までの前記中間転写ベルトの外周面距離ＹがＹ＞Ｍとなるように構成することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、コスト低減を実現しつつ、中間転写ベルトの周長を短くし、２次転写部材のトナー汚れを防止することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置を示す概略断面図である。本発明の実施例１において出力可能最大長さのフルカラー画像を１ページ出力するときの各構成要素の動作を説明する説明図である。本発明の中間転写体に用いるベルトの周方向抵抗測定方法を説明する概略断面図である。ベルトの周方向抵抗測定結果を説明する説明図である。各画像形成部に１次転写専用の転写電源を有する画像形成装置を示す概略断面図である。本発明の実施例２において出力可能最大長さのフルカラー画像を２ページ連続出力するときの各構成要素の動作を説明する説明図である。本発明の定電圧素子の効果を説明する説明図である。各支持部材にツェナーダイオードを接続した状態を説明する概略断面図である。各支持部材にバリスタを接続した状態を説明する概略断面図である。支持部材を１つのツェナーダイオードで接続した状態を説明する概略断面図である。支持部材を１つのバリスタで接続した状態を説明する概略断面図である。本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図である。本発明の他の実施例に係る画像形成装置を示す概略断面図である。従来の画像形成装置を表す概略図である。従来の画像形成装置を表す概略図である。従来の画像形成装置を表す概略図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本発明に係る画像形成装置の一実施例を図面を参照しながら説明する。ただしこの実施例に記載の構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定するものではない。

図１は、本発明にかかる電子写真方式のロータリー型フルカラー画像形成装置１００（１ドラム系）の一実施例を示す概略構成図である。

画像形成装置１００は、各色のトナー像を順次形成する感光ドラム１を備え、周囲に帯電部材２、露光装置３、現像装置４および１次転写残トナーを回収する像担持体クリーニング装置５が配置されている。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。

感光ドラム１は、本実施例では負帯電の有機感光体でアルミニウム等のドラム基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。

帯電部材２は、感光ドラム１に所定の圧接力で接触し、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光ドラム１表面を所定の極性、電位に均一に帯電する。

露光装置３は、ホストコンピュータ（不図示）からそれぞれ入力される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光がレーザ出力部（不図示）から出力され、感光ドラム１表面を露光する。それにより、帯電部材２で帯電された感光ドラム１表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。

現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、露光装置３により感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。

中間転写体６は、限定されるものではないが本実施例では無端状のベルトとされ、駆動ローラ１０、２次転写対向ローラ１１、テンションローラ１２間に張架されている（以下、これら３本のローラ１０、１１、１２を合わせて、「張架ローラ」という。）。中間転写体６は、モータ（不図示）が接続された駆動ローラ１０の駆動によって矢印方向（時計方向）に回転（移動）される。駆動ローラ１０は、中間転写体６を駆動するために表層に高摩擦のゴム層を設け、ゴム層の体積抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ以下の導電性を有する。２次転写対向ローラ１１は、中間転写体６を介して２次転写部材である２次転写ローラ７と当接して２次転写部Ｔ２を形成している。２次転写対向ローラ１１は、表層にゴム層を設け、ゴム層の抵抗を体積抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ以下の導電性とした。テンションローラ１２は、金属ローラからなり、総圧６０Ｎの張力を中間転写体６に付与し、中間転写体６に従動して回転する。

駆動ローラ１０、２次転写対向ローラ１１、テンションローラ１２は、１個の１ＧΩの抵抗３０を介して接地している。駆動ローラ１０、２次転写対向ローラ１１の各ゴム層の抵抗は１ＧΩに比べて十分小さいため、電気的影響を無視することができる。

本実施例は感光ドラム１から中間転写体６へのトナー像の１次転写を、１次転写ローラを用いずに、中間転写体６への２次転写ローラ７からの電流供給で行う画像形成装置である。そのため、中間転写体６の長さ、感光ドラム１と２次転写ローラ７の位置関係に特別な条件が必要となる。つまり、中間転写体６の長さや、感光ドラム１と２次転写ローラ７の位置関係が適切でない場合に、装置の大型化や、すでに転写したトナー像を乱すとともに２次転写ローラ７を汚すという問題が発生する。この問題を回避するために中間転写体６の長さ、感光ドラム１と２次転写ローラ７の位置関係に特別な条件が必要となる。

以下、中間転写体６の長さ、感光ドラム１と２次転写ローラ７の位置関係について述べる。

まず、感光ドラム１と中間転写体６とが接触する１次転写部Ｔ１から中間転写体６の移動方向下流方向の２次転写部Ｔ２までの中間転写体６の長さ（中間転写体外周面距離Ｘ）は、中間転写体６上に１次転写された画像と２次転写ローラ７との干渉を防止する長さが必要となる。本実施例の画像形成装置１００で出力可能な最長転写材ＰをＡ４サイズで２９７ｍｍ（最大長さＭ）とすると、この長さよりも長い必要がある（Ｘ＞Ｍ）。本実施例では、２次転写ローラ７の接離動作時間と２次転写バイアス電源８の立ち上がり時間の間に中間転写体６が移動する距離を勘案してＸ＝３６０ｍｍとなっている。ただし、接離動作時間などを本実施例よりもさらに短くできれば、長さをより短くできる。また、２次転写部Ｔ２から中間転写体６の移動方向下流方向にて１次転写部Ｔ１までの中間転写体６の長さ（中間転写体外周面距離Ｙ）も、画像と２次転写ローラ７との干渉を防止するため、最長転写材長さＭよりも長い必要がある（Ｙ＞Ｍ）。本実施例での最長転写材の長さＭは上述のように、Ａ４サイズで２９７ｍｍとすると、上記と同じ理由からＹ＝３６０ｍｍとしている。よって、中間転写体６の全体の長さ（周長Ｌ＝Ｘ＋Ｙ、Ｌ＞２Ｍ）は、本実施例の画像形成装置では７２０ｍｍとしている。

２次転写ローラ７は、不図示の芯金表面に体積抵抗率が１０⁷〜１０⁹Ω・ｃｍの中抵抗の抵抗値を有し、ゴム硬度３０°（アスカ―Ｃ硬度）のＥＰＤＭ発泡層等の弾性層を被覆して構成されている。また、２次転写ローラ７は中間転写体６を介して２次転写対向ローラ１１に対し総圧約３９．２Ｎで押圧される。２次転写ローラ７は中間転写体６の回転に伴い、従動して回転する。また、２次転写ローラ７には、２次転写バイアス電源（高圧電源）８が接続されている。

中間転写体６の外側には、中間転写体６表面に残った転写残トナーを除去して回収する中間転写体クリーニング装置９が設置されている。また、２次転写対向ローラ１１と２次転写ローラ７とが当接する２次転写部Ｔ２の転写材Ｐの搬送方向下流側には、定着ローラ１３ａと加圧ローラ１３ｂを有する定着装置１３が設置されている。

次に、図２を参照して上記した画像形成装置により、フルカラー画像を１枚出力する場合の画像形成動作について説明する。

画像形成動作開始信号が発せられると、カセット（不図示）から転写材（用紙）Ｐが一枚ずつ送り出され、レジストローラ（不図示）まで搬送される。その時、レジストローラ（不図示）は停止されており、転写材Ｐの先端は２次転写部の直前で待機している。

一方、画像形成動作開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される感光ドラム１は、帯電部材２によって一様に、本実施例では負極性に帯電される。そして、露光装置３は、ホストコンピュータ（不図示）から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザ出力部（不図示）にて光信号にそれぞれ変換する。変換された光信号であるレーザ光を、帯電された感光ドラム１上に走査露光して、順次各色に対応した静電潜像を形成する。感光ドラム１の電位は、帯電部材２により帯電された後の電位が−４５０Ｖ、露光装置３により露光された後の電位（画像部）が−１００Ｖとなるように帯電量、露光量を調整し、現像バイアスを−３００Ｖとしている。またプロセススピードは６０ｍｍ／ｓｅｃである。転写材Ｐの搬送方向（中間転写ベルトの回転方向）と垂直方向の長さである画像形成幅は２１５ｍｍ、トナー帯電量は−４０μＣ／ｇ、画像ベタ部の感光ドラム上のトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ²となるよう設定している。

先ず感光ドラム１上に形成された１枚目の１色目（以後、単に「１枚目１色目」のように記載する。）であるイエローの静電潜像に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化する。

接離機構（不図示）により中間転写体６に接触した２次転写ローラ７（２次転写ローラ７ａの状態）へ、２次転写バイアス電源８から２次転写バイアス（トナーと逆極性（本実施例では正極性））が印加される。この２次転写ローラ７からの電流により、中間転写体６に電流が流れる。そして、イエロートナー像は回転している中間転写体６上に１次転写される。本実施例では、２次転写バイアスとして１．２ｋＶを印加しているが、この値は転写材Ｐである紙や環境により最適値に設定される。

図２に示す画像形成装置１００の一連動作での各構成要素の時系列の動作を説明する。

イエロートナー像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、イエロートナー像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、２次転写ローラ７へのバイアス印加が停止するとともに接離機構により２次転写ローラ７は離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）となる。転写された中間転写体６上のイエロートナー像は、中間転写体６の移動に伴い、２次転写部Ｔ２を通過する。イエロートナー像後端が２次転写部Ｔ２を抜け、イエロートナー像先端が１次転写部Ｔ１に到達前に、２次転写ローラ７は、再び接離機構により中間転写体６に接触し（２次転写ローラ７ａの状態）、再び２次転写バイアス電源８から２次転写バイアスが印加される。感光ドラム１上に形成された１枚目２色目であるマゼンタトナー像は、２次転写ローラ７からの電流により、１次転写部Ｔ１で回転している中間転写体６上のイエロートナー像に重ね合わせて１次転写される。

マゼンタトナー像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、イエローとマゼンタのトナー像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、２次転写ローラ７へのバイアス印加が停止するとともに接離機構により２次転写ローラ７は離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）となる。転写された中間転写体６上のイエローとマゼンタのトナー像は、中間転写体６の移動に伴い、２次転写部Ｔ２を通過する。イエローとマゼンタのトナー像後端が２次転写部Ｔ２を抜け、イエローとマゼンタのトナー像先端が１次転写部Ｔ１に到達前に、２次転写ローラ７は、再び接離機構により中間転写体６に接触し２次転写ローラ７ａの状態となり、再び２次転写バイアス電源８から２次転写バイアスが印加される。感光ドラム１上に形成された１枚目３色目であるシアントナー像は、２次転写ローラ７からの電流により、１次転写部Ｔ１で回転している中間転写体６上のイエローとマゼンタのトナー像に重ね合わせて１次転写される。

シアントナー像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、イエローとマゼンタとシアンのトナー像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、２次転写ローラ７へのバイアス印加が停止するとともに接離機構により２次転写ローラは離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）となる。転写された中間転写体６上のイエローとマゼンタとシアンのトナー像は、中間転写体６の移動に伴い、２次転写部Ｔ２を通過する。イエローとマゼンタとシアンのトナー像後端が２次転写部Ｔ２を抜け、イエローとマゼンタとシアンのトナー像先端が１次転写部Ｔ１に到達前に、２次転写ローラ７は、再び接離機構により中間転写体６に接触し（２次転写ローラ７ａの状態）、再び２次転写バイアス電源８から２次転写バイアスが印加される。感光ドラム１上に形成された１枚目４色目であるブラックトナー像は、２次転写ローラ７からの電流により、１次転写部Ｔ１で回転している中間転写体６上のイエローとマゼンタとシアンのトナー像に重ね合わせて１次転写される。

ブラックトナー像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、イエローとマゼンタとシアンとブラックのトナー像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、中間転写体クリーニング装置９が接離機構（不図示）により中間転写体６に接触する。またイエローとマゼンタとシアンとブラックのトナー像先端が２次転写部Ｔ２に到達するのに合わせ、レジストローラ（不図示）により転写材Ｐをこの２次転写部Ｔ２に搬送して、この転写材Ｐに、２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ７ａによりフルカラーのトナー像が一括して２次転写される。

中間転写体６上に残留している２次転写残トナーは中間転写体クリーニング装置９により回収される。

そして、フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは定着装置１３に搬送されて、定着ローラ１３ａと加圧ローラ１３ｂ間の定着ニップ部Ｔ３でフルカラーのトナー像を加熱、加圧して転写材Ｐ表面に熱定着した後に外部に排出して、一連の画像形成動作を終了する。

なお、上記した各１次転写時において、感光ドラム１上に残留している１次転写残トナーは、それぞれ像担持体クリーニング装置５によって除去されて回収される。

ここで、本実施例の画像形成装置において、用いた中間転写体について述べる。

以下に本実施例の画像形成装置において、感光ドラム１から中間転写体６へのトナー像の１次転写を、１次転写ローラを用いずに行うために必要な中間転写体６に用いるベルトの特性を説明するために、ベルトの周方向抵抗についての定義と測定方法を述べる。

本実施例の中間転写体に用いたベルトは、厚み１００μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンを分散させて電気抵抗を調整したものを基層としている。尚、使用される樹脂は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等でもよい。

次にベルトの基層の製造方法について説明する。本実施例では、インフレーション成形法による製造方法を用いている。基材となるＰＰＳと、導電体粉であるカーボンブラックなどの配合成分を二軸混練機により溶融混練する。得られた混練物を環状ダイスによって押出し成形することによりエンドレスベルト状（無端状ベルト）の基層を製造している。

本実施例では、導電体粉としてカーボンブラックを用いている。中間転写体６の電気抵抗値を調節するために混合する添加剤は特に制限されるものではない。例えば、抵抗を調整する導電性フィラーとしてはカーボンブラックや各種の導電性金属酸化物等がある。非フィラー系抵抗調整剤としては各種金属塩やグリコール類等の低分子量のイオン導電材やエーテル結合や水酸基等を分子内に含んだ帯電防止樹脂または電子導電性を示す有機高分子化合物等である。

添加するカーボン量を増やすと基層ベルトは低抵抗化するが、増やしすぎると基層ベルト自体の強度が不足し、割れやすくなってくる。本実施例では、基層ベルト強度が画像形成装置に使用できるように、基層ベルトを低抵抗化している。

本実施例のベルトのヤング率は３０００ＭＰａ程度である。ヤング率測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７の引張弾性率測定方法に準拠し、測定試料の厚みは１００μｍとした。

表１に、基層に対するカーボン量の相対比率を変更したベルトを示す。

表１には、添加したカーボン量と表層コート層の有無を示している。例えば、ベルトＢはベルトＡに対してカーボン量が１．５倍、ベルトＣはベルトＡに対してカーボン量が２倍であることを示している。また、ベルトＡ、ベルトＢ、ベルトＣには表層の表面コート層を設けており、ベルトＤ、ベルトＥは単層のベルトである。ベルトＢとベルトＤのカーボン量の相対比率は同じで、ベルトＣとベルトＥのカーボン量の相対比率も同じである。

表面コート層は高抵抗のアクリル樹脂で、成形したエンドレスベルトの表面に紫外線硬化樹脂をスプレーコーティングし、乾燥後、紫外線照射により硬化させて形成している。コート層は厚すぎると、割れやすくなるため０．５〜３μｍの範囲となるよう塗布量を調整する必要がある。

また比較用のベルトとしてカーボン量の相対比率を変えて、抵抗調整したポリイミドの比較例ベルトを製造した。比較例ベルトは、カーボン量の相対比率が０．５であり、体積抵抗率も１０¹⁰〜１０¹¹Ω・ｃｍである。この比較例ベルトは、中間転写体に採用されるベルトとしては一般的な抵抗値を有するベルトである。

本実施例では、低抵抗化したベルトの抵抗値を図３で示す方法で測定している。ベルトを２本の支持部材間（電気的に絶縁）に張架し、測定用電源である高圧電源２０から外面ローラ２１（第１の金属ローラ）に一定電圧（測定用電圧）を印加する。この時に、外面ローラ２２（第２の金属ローラ）に繋いだ電流検知手段である電流計へ流れる電流を検知する。この検知した電流値から、外面ローラ２１が接触する位置から外面ローラ２２が接触する位置の間のベルトの電気抵抗を求める方法を用いている。即ち、この方法によってベルトの周方向（回転方向）に流れる電流を測定し、その測定した電流値で測定用電圧を割ることで、ベルトの抵抗を算出している。この時、ベルト以外の抵抗の影響を無くすため、外面ローラ２１，２２は金属（アルミニウム）のみからなるものを用いている。本実施例では、外面ローラ２１当接部から外面ローラ２２当接部の距離はベルト上面側が３６０ｍｍ、ベルト下面側が３６０ｍｍである。

以上の測定方法で、印加電圧を変更してベルトＡ〜Ｅを測定した結果が図４である。この測定方法ではベルトの回転方向である周方向の抵抗を測定している。よって、本実施例では、この測定方法で測定した中間転写体６の抵抗を周方向抵抗［Ω］と称している。

全てのベルトで印加電圧を上げていくと抵抗が少しずつ低下していく傾向があるが、これは樹脂にカーボンを分散したベルトの特徴である。

ベルトＡ〜Ｅでは、図３で示す方法で抵抗測定できるが、比較例ベルトでは抵抗測定できなかった。比較例ベルトは、図５で示すような各１次転写ローラ４１、４２、４３、４４に夫々電圧電源が接続された従来構成の画像形成装置１００で使用される中間転写体６であるベルトである。画像形成装置１００は、４つの即ち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＳ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）を備えている。各画像形成ステーションＳは、画像形成手段を構成する像担持体としての電子写真感光体である感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、露光装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）を備えている。各感光ドラム１のまわりには画像形成手段としての１次帯電手段を構成する帯電ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、現像手段４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、像担持体クリーニング手段５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を備えている。また、画像形成装置１００は、中間転写体６、１次転写手段としての４１、４２、４３、４４、２次転写手段としての２次転写ローラ７を備え、中間転写体６との間に２次転写部Ｔ２を形成している。中間転写体６は無端ベルト状であり、駆動ローラ、２次転写対向ローラ、テンションローラである張架部材１０、１１、１２により張架されている。画像形成装置１００において画像形成動作開始信号が発せられると、感光ドラム１の表面を帯電手段２によって一様に帯電される。画像信号に応じて、露光手段３によって、感光ドラム１の表面が露光され、静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は現像手段４によってトナー画像に現像され、それぞれの色のトナー画像が中間転写体６上に１次転写される。それぞれの色のトナー画像を中間転写体６上に１次転写するために、４１、４２、４３、４４に１次転写バイアスが印加される。その後、中間転写体６上に重畳画像として転写されたフルカラートナー画像は２次転写部Ｔ２で２次転写手段によって転写材Ｐ上に転写され、定着手段１３によって定着される。

斯かる画像形成装置１００において、中間転写体６は４つの隣り合う電圧電源が中間転写体６を介してお互いに流れ込む電流によって影響を受けないように（干渉しないように）、中間転写体６の体積抵抗、表面抵抗は高く設計されている。つまり、比較例ベルトは、各１次転写ローラ４１、４２、４３、４４に電圧を印加しても各１次転写部間で干渉しない程度の抵抗を持つベルトであり、周方向に電流が流れにくい性能を持つベルトとして設計されている。比較例ベルトのようなベルトを高抵抗ベルト、ベルトＡ〜Ｅのような周方向に電流が流れるベルトを導電性ベルトと定義する。

本実施例で中間転写体６として使用できるベルトは、導電性ベルトとされ上記周方向抵抗で１０⁴Ω以上、且つ、１０⁸Ω以下である。さらに小サイズ紙の２次転写性を高めるためには、基層の外面に高抵抗コート層のある多層構成のものが好ましい。２次転写部Ｔ２の長手方向で通紙域と非通紙領域の電流差を少なくするためである。

本実施例の画像形成装置１００において、このベルトを使用した場合、周方向抵抗が低いため、２次転写ローラ７から電流供給をすると、ベルト表面電位は全周でほぼ同じとなる。そして、本実施例の画像形成装置１００において１次転写性を確保するには、２００Ｖ以上のベルト電位が必要となる。また、本実施例の画像形成装置１００において、転写材Ｐとして上質紙（坪量７５ｇ／ｍ²）を用いた場合に、２次転写に必要な２次転写電圧は１ｋＶ以上である。例えば２次転写電圧の出力を常に１．２ｋＶとした場合のベルト電位は２００Ｖ以上となり、１次転写、２次転写とも問題のないレベルであった。

上記のように、本実施例では中間転写体６として導電性ベルトを用いることにより、１次転写ローラを必要とせず、２次転写バイアス印加用の電源を兼用することにより、省コスト、省スペースとすることができる。

実施例２
次に、第２の実施例について図１、図６〜図１２に基づいて説明する。

実施例２は、１次転写時に２次転写が同時に行われるという点で実施例１と異なる。

つまり、本実施例においても、図１を参照して説明した画像形成装置が援用される。したがって、実施例１の説明を援用し、画像形成装置の全体構成についての詳細は省略する。ここでは、実施例１と異なる部分のみ説明する。

実施例１では１次転写時に、２次転写が同時に行われず、転写材Ｐがない場合の説明であった。

上述した周方向抵抗が１０⁴Ω以上、且つ、１０⁸Ω以下のベルトを使用した本実施例のフルカラー画像形成装置１００において、フルカラー画像を２枚連続通紙する場合（連続出力する場合）の各構成要素の時系列の動作を図６に示す。

図６の斜線部に示すように、中間転写体６上のフルカラー画像を転写材Ｐに２次転写すると同時に次の画像の１色目画像を感光ドラム１から中間転写体６へ１次転写することがある。以下にフルカラー画像を２枚連続通紙する場合の各構成要素の動作を述べる。

感光ドラム１に形成された１枚目１色目を１次転写開始する前に２次転写ローラ７を接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）にするとともに２次転写バイアス電源８より２次転写ローラ７にバイアス印加する。

１枚目１色目画像が２次転写ローラ７からの電流により中間転写体６に転写される。１枚目１色目画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、１枚目１色目画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に２次転写ローラ７へのバイアス印加を停止する。それとともに２次転写ローラ７を中間転写体６から離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。１枚目１色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し１枚目１色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達まえに２次転写ローラ７を接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とする。それとともに２次転写バイアス印加を開始して１枚目２色目画像の１次転写を開始する。

１枚目２色目画像が中間転写体６に転写され１枚目２色目画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、１枚目２色目画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前にバイアス印加を停止する。それとともに２次転写ローラ７を中間転写体６から離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。１枚目２色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し１枚目２色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達まえに２次転写ローラ７を中間転写体６に接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とする。それとともに２次転写バイアス印加を開始して１枚目３色目画像の１次転写を開始する。

１枚目３色目画像が中間転写体６に転写され、１枚目３色目画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、１枚目３色目画像先端が２次転写部に到達前にバイアス印加を停止する。それとともに２次転写ローラ７を中間転写体から離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。１枚目３色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し１枚目３色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達まえに２次転写ローラ７を中間転写体６に接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とする。それとともに２次転写バイアス印加を開始して１枚目最終色（１枚目４色目）画像の１次転写を開始する。

１枚目最終色画像の感光ドラム１への形成が終了した後、任意の時間後に２枚目１色目画像の感光ドラム１への形成を開始する。

１枚目最終色画像が中間転写体６に転写され、１枚目最終色画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、１枚目最終色画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、中間転写体クリーニング装置９を中間転写体６に接触状態にする。そして、２次転写ローラ７の中間転写体６への接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とバイアス印加は維持し、１枚目最終色画像の中間転写体６への１次転写に引き続き２枚目１色目画像の中間転写体６への１次転写を行うとともに、１枚目画像を転写材に２次転写を行う。

２枚目１色目画像が中間転写体６に転写され、２枚目１色目画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、２枚目１色目画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に２次転写ローラ７のバイアス印加を停止し、中間転写体６から離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。１枚目のトナー画像の２次転写残トナー後端が中間転写体クリーニング装置９を通過し、２枚目１色目画像先端が中間転写体クリーニング装置９に到達前に中間転写体クリーニング装置９を離間状態とする。２枚目１色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し２枚目１色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達前に２次転写ローラ７を接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とするとともにバイアス印加を開始して２枚目２色目画像の１次転写を開始する。

２枚目２色目画像後端が中間転写体６に転写され１次転写部Ｔ１を抜け、２枚目２色目画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前にバイアス印加を停止する。それとともに２次転写ローラ７を中間転写体６から離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。２枚目２色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し２枚目２色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達まえに２次転写ローラ７を接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とするとともにバイアス印加を開始して２枚目３色目画像の１次転写を開始する。

２枚目３色目画像後端が中間転写体６に転写され１次転写部Ｔ１を抜け、２枚目３色目画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前にバイアス印加を停止するとともに２次転写ローラ７を離間状態（２次転写ローラ７ｂの状態）とする。２枚目３色目画像後端が２次転写部Ｔ２を通過し２枚目３色目画像先端が１次転写部Ｔ１に到達するまえに２次転写ローラ７を中間転写体６に接触状態（２次転写ローラ７ａの状態）とするとともにバイアス印加を開始して２枚目最終色画像の１次転写を開始する。

２枚目最終色画像が中間転写体６に転写され、２枚目最終色画像後端が１次転写部Ｔ１を抜け、２枚目最終色画像先端が２次転写部Ｔ２に到達前に、中間転写体クリーニング装置９を接触状態にする。そして、２次転写ローラ７の中間転写体６への接触状態とバイアス印加は維持し、２枚目画像を転写材Ｐに２次転写を行う。２次転写残トナー後端が中間転写体クリーニング装置９通過後に２次転写ローラ７のバイアス印加を停止し、離間状態とし、中間転写体クリーニング装置９を離間状態とする。

ここで、１次転写のみを行う場合の２次転写ローラ７への印加電圧と、１次転写と２次転写を同時に行う場合の２次転写ローラ７への印加電圧を、どちらも１．２ｋＶとすることで、ベルト電位は２００Ｖ以上を保持し、１次転写、２次転写とも問題のない出力が可能である。

しかし、２次転写部Ｔ２に転写材Ｐがある場合とない場合では、系の全体抵抗が変化するため、流れる電流が変化し、それに合わせてベルト電位が変化してしまう。１次転写の安定性の観点からすると、ベルト電位が変化しないことが好ましい。

そこで、実施例２の変更実施例では実施例１で用いたような１ＧΩの抵抗素子ではなく、張架部材１０、１１、１２を閾値を持つ定電圧素子を介して接地する。本実施例を図７〜図９に示す。

図７には、定電圧素子（例えば、ツェナーダイオードや、バリスタ等である）を接続した場合の２次転写電圧とベルト電位の関係を示している。

図７の横方向点線は、ツェナー電位又はバリスタ電位である。

図８はツェナーダイオードを各支持部材に接続した状態を説明する図、図９はバリスタを各支持部材に接続した状態を説明する図である。

実施例１で用いたような抵抗体の場合は、２次転写電圧を大きくするとベルト電位も上昇していた。

しかし、本実施例で用いるようなツェナーダイオードまたはバリスタの場合、ツェナー電位またはバリスタ電位を超えると電流が流れて、ツェナー電位またはバリスタ電位を一定に保つ特性を持つ。このため、２次転写電圧を上げても、ツェナー電位またはバリスタ電位以上に中間転写体６のベルト電位が上昇することはない。このため、ベルト電位を一定に保つことができ、１次転写部Ｔ１での１次転写性をより安定させることができる。また、１次転写部Ｔ１でのベルト電位が２次転写電圧を上げても一定であるため、２次転写ローラ７に印加できる２次転写電圧は設定範囲が広くなり、２次転写電圧設定の自由度が大きくなる。ここで、本実施例では、ツェナー電位またはバリスタの電位を２００Ｖとする。

このように構成することで、１次転写性を安定させつつ、２次転写設定を１次転写と独立に最適化することができる。つまり、ツェナー電位又はバリスタ電位で１次転写のための中間転写体６の表面電位を決定できるので２次転写電圧の設定の幅が広がり、１次転写、２次転写のための印加バイアスを最適化できる。

このように、導電性のベルト状の中間転写体６を用い、各ベルト支持部材に、所定電位を維持するツェナーダイオードまたはバリスタを接続し、２次転写バイアス電源８から電圧を印加する構成にすることにより、以下のことが可能になる。つまり、転写材Ｐの抵抗に関わらず、中間転写体６の表面電位を所定電位以上に保つことが可能であり、２次転写中に１次転写を同じタイミングで実行することが可能である。

上記変更実施例では、ベルト支持部材それぞれにツェナーダイオード、バリスタ等を接続する構成としたが、図１０、１１のように、全ての支持ローラに共通のツェナーダイオード、バリスタ等の定電圧素子を接続する構成であっても良い。複数の支持ローラに接続する定電圧素子を共通化することで、定電圧素子の数を減らすことが可能となり、さらなるコスト低減が可能である。

また、図１２のように、１次転写部の当接をより安定化させるため、電気的に絶縁された１次転写部対向ローラ５１を設けてもよい。

また、通常、１つの感光ドラムを備えた画像形成装置では、フルカラーモードだけではなく、単色モードを設ける場合が多い。例えば、ブラック単色モードでは、感光ドラム１上に順次形成されたブラックトナー像を、順次中間転写体６に１次転写し、中間転写体６上のブラックトナー像を、順次転写材Ｐに２次転写するため、画像形成動作中は、２次転写ローラ７および中間転写体クリーニング装置を中間転写体６に常時接触させ、１次転写、２次転写、２次転写残トナーのクリーニングを順次行う。

上記各実施例、変更実施例では、中間転写体６は無端ベルトであるとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば図１３に示すようにドラム状の中間転写体６であっても良い。ドラム状中間転写体６を複数の支持部材１０、１１、１２で支持する構成とすることができ、上記各実施例で説明した構成とすることにより、同様の作用効果を達成し得る。

１感光ドラム（像担持体）
２帯電部材（帯電手段）
３露光装置（露光手段）
４現像装置（現像手段）
５像担持体クリーニング装置
６中間転写体
７２次転写ローラ（２次転写手段）
８２次転写バイアス電源
９中間転写体クリーニング装置
１０駆動ローラ
１１２次転写対向ローラ
１２テンションローラ
Ｐ転写材
２０高圧電源
２１外面ローラ
２２外面ローラ
４１、４２、４３、４４１次転写ローラ
５１１次転写部対向ローラ

Claims

静電潜像が形成される感光体と、無端状で回転可能であって、前記感光体から１次転写されたトナー像を転写材に２次転写するための中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの外周面に接触し前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する電源と、を有する画像形成装置において、
前記電源から前記２次転写部材に電圧を印加することにより、前記感光体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写させ、前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写させ、
前記画像形成装置でトナー像を転写することが可能な最長の転写材の長さをＭ、前記中間転写ベルトの周長をＬとしたときに、Ｌ＞２Ｍとなるように構成し、前記中間転写ベルトと前記感光体が接触する１次転写部から前記中間転写ベルトの移動方向下流方向に、前記２次転写部材を配置するとともに、前記中間転写ベルトの移動方向に対し、前記１次転写部から前記２次転写部材までの前記中間転写ベルトの外周面距離ＸがＸ＞Ｍ、前記２次転写部材から前記１次転写部までの前記中間転写ベルトの外周面距離ＹがＹ＞Ｍとなるように構成することを特徴とする画像形成装置。
前記感光体に各色のトナー像を現像する現像装置を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルトの内周面を支持し、前記２次転写部材に対向する対向部材を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記対向部材に抵抗素子、又は、定電圧素子が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記定電圧素子は、ツェナーダイオード又はバリスタであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルトに測定用電源から測定用電圧が印加された第１の金属ローラを接触させ、前記中間転写ベルトに電流検知手段が接続された第２の金属ローラを前記第１の金属ローラから前記中間転写ベルトの回転方向において離れた位置で接触させ、前記測定用電圧を、前記電流検知手段が検知した電流値で割った値を前記中間転写ベルトの周方向抵抗と定義し、前記中間転写ベルトの前記周方向抵抗の値は、１０^４Ω以上、且つ、１０^８Ω以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルトは、多層構成であり、表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。