JPH11344851A

JPH11344851A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH11344851A
Application number: JP10167741A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takeuchi; 竹内　　昭彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】画像の中抜けや飛び散りの発生がなく、しか
もベタ画像やハーフトーン画像を良好に得ることができ
る、中間転写体を用いたカラー画像形成装置を提供する
ことである。【解決手段】カラー画像形成装置の中間転写ベルト５
１は、厚さ０．５〜２ｍｍ、硬度６０゜〜９０゜（ＪＩ
Ｓ−Ａ）の弾性体の基層を有する。現像器４Ｋ（４Ｙ、
４Ｍ、４Ｃ）を接触現像手段とする。そして接触現像手
段により、中間転写ベルト５１上でベタ画像のトナー量
ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）とライン画像のトナー量ＷL （ｍ
ｇ／ｃｍ² ）の比Ｋ＝ＷL ／ＷB が１．２以下となるよ
うに、現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
した各色のトナー像を中間転写体に重ね合わせて転写
し、この中間転写体上の複数色のトナー像を転写材に転
写するカラー画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のカラー画像形成装
置において、像担持体としての感光ドラムの他に、第２
の像担持体として中間転写体を備えたものが知られてい
る。これは、感光ドラム上に形成したトナー像を一旦、
中間転写体に転写するいわゆる一次転写を複数回繰り返
して、中間転写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７に、従来の中間転写体を使用したカラ
ー画像形成装置の一例を示す。

【０００４】カラー画像形成装置は、第１の像担持体と
して感光ドラム１０１を備え、この感光ドラム１０１は
矢印Ｒ１方向に回転自在に支持され、感光ドラム１０１
の周囲には、各色の現像器、すなわちブラック（Ｋ）、
マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の４色
の現像剤（トナー）がそれぞれ収納された４個の現像器
１０５、１０６、１０７および１０８が配置されてい
る。これらの現像器１０５〜１０８は、図示しない離接
手段によって感光ドラム１０１に当接され、感光ドラム
１０１上の静電潜像の現像に供される。

【０００５】感光ドラム１０１は、帯電器１０２によっ
て表面を一様に帯電され、レーザ露光光学系１０３等に
よる走査光（レーザ光）１０４によって静電潜像が形成
される。静電潜像は、上記の現像器１０５等により選択
的に現像され、トナーが付着したトナー像として可視化
される。この感光ドラム１０１上のトナー像は、第２の
像担持体である中間転写体としての中間転写ベルト１０
９上に、一次転写ローラ１１０によって順次に一次転写
される。

【０００６】上記の静電潜像の形成、現像、一次転写が
４色のイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックについて
行われ、これにより中間転写ベルト１０９上に４色のト
ナー像を重ねたカラー画像が形成される。ついで、これ
ら４色のトナー像は、二次転写ローラ１１１と中間転写
ベルト１０９とによって挟持、搬送される転写材Ｐに一
括して転写される。

【０００７】上述の一次転写および二次転写についてさ
らに説明する。

【０００８】感光ドラム１０１が、たとえば負の帯電特
性を有するＯＰＣ（有機光半導体）感光体である場合、
現像器１０５〜１０８は、負極性のトナーを使用してレ
ーザ光１０４による露光部を現像する。従って、現像
時、一次転写ローラ１１０には、一次転写ローラ１１０
とともに一次転写手段を構成するバイアス電源１２０に
より、正極性の転写バイアスが印加される。

【０００９】中間転写ベルト１０９は、従来、必要に応
じて抵抗調整がなされた、体積抵抗率１０¹¹〜１０¹⁶Ω
ｃｍ程度の厚さ１００〜２００μｍの、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
を無端状に形成したものが用いられ、背面ローラ１１
２、駆動ローラ１１５およびテンションローラ１１６に
掛け渡される。

【００１０】このように、中間転写ベルト１０９として
薄膜のフィルムを用いることにより、一次転写ニップＮ
１において、数１００〜数１０００ｐＦの大きな静電容
量を確保できるため、安定した転写電流を得ることがで
きる。

【００１１】つぎに、二次転写ローラ１１１、背面ロー
ラ１１２およびバイアス電源１２１によって構成された
二次転写手段により、転写材Ｐに対するトナー像の二次
転写が行われる。中間転写ベルト１０９の内側に配置し
た、接地また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、これと中間転写ベルト１
０９の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を構成する。そして二次転写ローラ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Ｐの裏面側
から当接させることにより、二次転写を行う。

【００１２】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りトナーがクリーナ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、つぎの画像形成に供される。二次転写
が終了した中間転写ベルト１０９の表面は、クリーナ１
１３によって二次転写残りトナーが除去された後、除電
帯電器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
効率を上げるために、中間転写ベルト１０９の内側に対
向電極を設けるのが一般的である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置には、以下のような問題があった。

【００１４】（１）中間転写ベルト１０９の表面の硬度
が高いと、一次転写された中間転写ベルト１０９上のト
ナー像に中抜けが発生しやすい。

【００１５】（２）中間転写ベルト１０９に対するトナ
ーの静電気力による吸着が弱いと、中間転写ベルトを張
架しているローラ１１２、１１５、１１６等の外周面
で、中間転写ベルトが屈曲したり、表面の伸縮が繰り返
されたときに、中間転写ベルトの表面に順次重ねられて
くるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像
が乱れることがある。

【００１６】本発明者の検討によれば、上記（１）の問
題に関し、硬度の高いＰＶｄＦ等の樹脂フィルム（ロッ
クウエル硬度測定でＨＲＲ８０〜１１５程度）を中間転
写ベルト１０９として用いた場合、一次転写時に感光ド
ラム１０１と中間転写ベルト１０９の間でトナーの凝集
が発生し、文字などの線画像に中抜け現象が発生した。

【００１７】これを解決するためには、図８（ａ）に示
すように、中間転写ベルト１０９を基層１０９ａとその
上の表面層１０９ｂとで構成し、少なくともその基層１
０９ａについて、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の弾性体（Ｊ
ＩＳ−Ａ測定で６０゜〜９０゜程度）を用いればよいこ
とが見出された。

【００１８】しかしながら、中間転写ベルト１０９を弾
性体を含む構成としていると、図８（ｂ）に示すよう
に、中間転写ベルト１０９が、ローラ部、たとえばロー
ラ１１５のところで湾曲および伸縮（湾曲部では、直線
部に比較し、ベルト表面が伸び内側面が縮む）を受けた
ときに、中間転写ベルト１０９上のイエロートナーｔＹ
のトナー像上層に乗ったマゼンタトナーｔＭが、イエロ
ートナーｔＹからの電気的反発を受けつつ、中間転写ベ
ルト１０９の湾曲、伸縮のショックを受けるため、図８
（ｂ）のように飛び散る。

【００１９】このようなトナーの飛び散り（画像の飛び
散り）は、各色トナー像を形成するトナーの量が多く、
かつ複数色のトナーを中間転写ベルト上で重ねてフルか
らーの文字等を形成する場合に、顕著に発生する。これ
は、中間転写ベルト上でトナー像を重ねた場合、上層に
重ねられたトナー像（後から転写されたトナー像）のト
ナーが飛び散りやすいからである。

【００２０】すなわち、この画像飛び散りは、前述の
（２）に記したような、中間転写ベルトに対するトナー
の静電吸着力以外に、基本的な要因とも言うべき、中間
転写ベルト上のトナー量とも密接に関係するものであ
る。しかも、中間転写ベルト表面の伸縮が大きいという
点で、上記（１）の中抜けに対して有効な弾性体を含む
ベルトを用いることにより、飛び散りが悪化してしまう
という問題が生じる。

【００２１】もちろん、この飛び散りを改善するため
に、中間転写ベルト上のトナー量を減少させることが考
えられるが、飛び散りの悪いライン画像のトナー量を減
少させると、本来飛び散りの目立たないベタ画像やハー
フトーン画像の濃度が著しく低下し、貧弱な画像となっ
てしまうという別の問題を生じ、好ましくない。

【００２２】本発明の目的は、画像の中抜けや飛び散り
の発生がなく、しかもベタ画像やハーフトーン画像を良
好に得ることができる、中間転写体を用いた画像形成装
置を提供することである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
第１の像担持体と、第１の像担持体上に順次形成した各
色の潜像を、これに対応した色の現像剤で現像してトナ
ー像として可視化する複数の現像手段と、第１の像担持
体上に形成した各色のトナー像が第１の転写部位で重ね
合わせて転写される第２の像担持体とを有し、第２の像
担持体上に形成された複数色のトナー像を第２の転写部
位で転写材上に一括して転写するカラー画像形成装置に
おいて、前記第２の像担持体は、厚さ０．５〜２ｍｍ、
硬度６０゜〜９０゜（ＪＩＳ−Ａ）の弾性層を有する中
間転写ベルトであり、そして前記複数の現像手段のうち
の少なくとも有彩色の現像剤を用いる現像手段による現
像で、前記中間転写ベルト上に形成されたベタ画像のト
ナー量ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）とライン画像のトナー量Ｗ
L （ｍｇ／ｃｍ² ）との比率Ｋ＝ＷL ／ＷB が１．２以
下であることを特徴とするカラー画像形成装置である。
好ましくは、前記有彩色の現像剤を用いる現像手段は、
弾性現像スリーブを有する接触現像手段である。

【００２４】本発明の他の態様によれば、前記第２の像
担持体を、厚さ０．５〜１０ｍｍ、硬度３０゜〜５０゜
（ＪＩＳ−Ａ）の弾性層を有する中間転写ドラムとする
ことができる。さらに他の態様によれば、複数の第１の
像担持体を設置し、複数の第１の像担持体上に形成した
各色のトナー像を第１の転写部位で第２の像担持体上に
重ね合わせて転写するようにすることができ、その第２
の像担持体を、厚さ０．５〜２ｍｍ、硬度６０゜〜９０
゜（ＪＩＳ−Ａ）の弾性層を有する中間転写ベルトとす
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２６】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【００２７】本画像形成装置は、４色のフルカラー画像
形成装置であり、第１の像担持体である感光ドラム１、
帯電手段２、露光手段３、現像手段４、第２の像担持体
５の中間転写ベルト５１、第１の転写手段６および第２
の転写手段７を備えている。

【００２８】画像形成の主要行程は、感光ドラム１上
に、画像形成手段の帯電手段２、露光手段３、現像手段
４によりトナー像を形成し、このトナー像を第１転写手
段６により一旦、中間転写ベルト５１上に転写し、その
後、中間転写ベルト５１上のトナー像を第２転写手段７
によって紙等の転写材Ｐ上に転写することである。以
下、詳述する。

【００２９】第１の像担持体としての感光ドラム１は、
アルミニウム製の円筒状基体と、その表面を覆うたとえ
ばＯＰＣ（有機光半導体）感光層とによって構成されて
おり、図示しない駆動手段により矢印Ｒ１方向に回転駆
動される。

【００３０】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
図示しない電源とからなる。本実施例では、帯電電源か
ら帯電バイアスを印加した帯電ローラ２１により、感光
ドラム１の表面をマイナス極性の均一な電位に帯電す
る。

【００３１】露光手段３はレーザー光学系３１を備えて
なり、画像情報に基づいたレーザー光３２の走査によっ
て、感光ドラム１の表面を露光して露光部分の電荷を除
電し、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

【００３２】現像手段４は、矢印Ｒ４方向に回転可能な
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（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、
シアン（Ｃ）の４色のトナーがそれぞれ収納された現像
器４Ｋ、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃとからなる。これら現像器４
Ｋ〜４Ｃは、回転体４１の回転により感光ドラム１と対
向した現像位置に配置され、感光ドラム１０１上の静電
潜像の現像に供される（図１では、ブラックの現像器４
Ｋが現像位置に配置され、現像に供されている）。

【００３３】これらの現像器４Ｋ〜４Ｃは同様に構成さ
れており、ブラックの現像器４Ｋを例にとって説明する
と、負帯電性の一成分非磁性トナーを収容した現像容器
４ｄに、回転可能な弾性体製の現像スリーブ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の表面上のトナー層厚を規制する弾性ブレード
４ｃ（ウレタン、シリコーンあるいは数１０μｍの厚さ
の金属薄板等からなる）などを備えてなっている。

【００３４】現像器４Ｋは、非磁性トナーに摩擦帯電電
荷を付与し、そのトナーを現像スリーブ４ａに均一にコ
ーティングし、感光ドラム１に対し現像スリーブ４ａが
相対的にマイナスになるような現像バイアスを印加する
ことにより、感光ドラム１上の静電潜像にブラック
（黒）のトナーを付着し、反転現像するものである。こ
の現像により、潜像はブラックトナー像として可視化さ
れる。現像器の詳細については、後述する。

【００３５】第２の像担持体５は、前記の中間転写ベル
ト５１を主要構成部材としている。中間転写ベルト５１
は、弾性体の基層（弾性層）を有する無端（エンドレ
ス）ベルトで、駆動ローラ５２、テンションローラ（従
動ローラ）５３および二次転写対向ローラ７２に掛け渡
され、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）側の感光ドラム１と、裏面
（内周面）側に配置された一次転写ローラ６１とによっ
て挟持されており、中間転写ベルト５１と感光ドラム１
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の表面の母線方向に沿って帯状に形成
されている。

【００３６】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
置された前記の一次転写ローラ６１と、これに一次転写
バイアスを印加する一次転写バイアス電源６２とを備え
てなる。感光ドラム１上に形成したブラック（黒）のト
ナー像は、一次転写バイアス電源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により、中間転写ベルト５１上に一
次転写される。

【００３７】一次転写後の感光ドラム１は、表面に残っ
た一次転写残りトナーがクリーナ８によってクリーニン
グ、除去され、つぎのイエローの画像形成に供される。

【００３８】上述の帯電、露光、現像、一次転写および
クリーニングからなる一連の画像形成プロセスを、イエ
ロー、マゼンタ、シアンの３色についても行い、これに
より中間転写ベルト５１上に４色のトナー像が重畳して
形成される。

【００３９】このとき、一次転写バイアスは、ブラック
（第１色目）、イエロー（第２色目）、マゼンタ（第３
色目）、シアン（第４色目）の順に、たとえば＋４００
Ｖ、＋６００Ｖ、＋７００Ｖ、＋８００Ｖというよう
に、第１色目から第４色目にかけて順次上昇させるよう
にしている。

【００４０】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
配置された前記の二次転写対向ローラ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を挟持して、二次転写ローラ７１と中間転写ベ
ルト５１との間の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。

【００４１】二次転写ローラ７１は、矢印Ｋ７方向に移
動可能に配置されており、これに二次転写バイアスを印
加する二次転写バイアス電源７３が接続されている。二
次転写対向ローラ７２は電気的にフロート状態としてあ
る。中間転写ベルト５１上に一次転写された４色のトナ
ー像は、二次転写バイアス電源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により、紙
等の転写材Ｐ上に一括して二次転写される。

【００４２】二次転写後の中間転写ベルト５１は、ファ
ーブラシ９６（ブレード等でもよい）を有するクリーニ
ング手段９５によって、表面の二次転写残りトナーが清
掃された後、表面に残った残留電荷が除電手段９によっ
て除去される。

【００４３】除電手段９は、矢印Ｋ９方向に移動可能な
ハウジング９２内に配置された除電ローラ９１と、これ
に対し中間転写ベルト５１を挟んで対向配置された補助
ローラ９３とを有する。クリーニング手段９５ととも
に、除電手段９のハウジングを矢印９方向に移動し、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、バイアス電源９４で所定のバイアス電
圧を印加することにより、中間転写ベルト５１の表面の
二次転写残りトナーおよび残留電荷を除去し、初期化す
る。

【００４４】上記の中間転写ベルト５１の除電が、非コ
ロナ帯電である除電ローラ９１等を有する接触式の帯電
手段９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。

【００４５】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、定着装置（図示せず）に
よって加熱および加圧されて、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。

【００４６】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Ｖｐは、Ｖｐ＝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（図示
せず）によって矢印Ｋｐ方向に給送されるようになって
いる。

【００４７】本発明によれば、中間転写ベルト５１は、
図２に示すように、弾性体の基層（下層）５１ａと、そ
の上に設けた表層（コート層）５１ｂとから構成されて
いる。基層５１ａの厚さは、好ましくは０．５〜２ｍｍ
で、体積抵抗率は１０² 〜１０⁸ Ωｃｍである。

【００４８】本実施例では、基層５１ａとして、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 Ωｃｍ程度に調整された、硬度がＪＩＳ−
Ａ測定法でほぼ６０゜のＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰ
ＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等の弾性体を素材と
し、これを厚さ１ｍｍ、幅２２０ｍｍ、周長が約１４０
πｍｍの円筒状にシームレス成型したものを用いた。

【００４９】成型法の一例を挙げれば、押し出し成型し
た２枚のゴム材の間に補強のための芯糸を挟み、加硫す
ることにより、伸縮の少ない高強度の基層５１ａを得る
ことができた。

【００５０】基層５１ａ上に設ける高抵抗の表層５１ｂ
は、ウレタン系の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
にコートした。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。バインダーのウレタン材料は、体積抵抗率が約１０
¹⁰〜１０¹⁶Ωｃｍ程度のものを取捨選択して用いた。

【００５１】表層５１ｂの体積抵抗の測定は、所定大き
さのアルミニウム等の導電性板に、表層５１ｂの材料を
コーティングした測定片を用いて行った。この測定片を
アドバンテスト社製の高抵抗計８３４０Ａ（プローブ電
極径：５０ｍｍ、ガード電極：内径７０ｍｍ／外径８０
ｍｍ、対向電極：ＪＩＳＫ６９１１に準拠）により上下
から挟み、１００Ｖの電圧を印加して、流れる電流を測
定し、これから体積抵抗率を求めて、これを表層５１ｂ
の体積抵抗率とした。

【００５２】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゜（アスカーＣ測定法による）、
体積抵抗率が約１０⁴ Ωｃｍの発泡ＥＰＤＭのゴムロー
ラを用いた。このほかに、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。二次転写バ
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。

【００５３】除電手段９は、除電ローラ９１として、帯
電ローラ２１と同材質のものを用いた。帯電ローラ３１
は周知の接触帯電方式によるもので、たとえば厚さ３ｍ
ｍ程度の弾性導電ゴム上に厚さ１００〜２００μｍ、体
積抵抗率１０⁶ Ωｃｍ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（ナイロン樹脂等）を設
けて構成される。除電電圧としては、バイアス電源９４
によって、ピーク間電圧Ｖｐｐ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。

【００５４】現像手段４の現像での画像のトナー量と飛
び散りに対する効果について説明する。

【００５５】まず、中間転写ベルト５１上の画像のトナ
ー量と画質、飛び散りの関係を記す。カラーの画像形成
をするために、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン
のトナーを重ね合わせるが、本発明者の検討によれば、
各色を単独で用いたときのベタ画像が貧弱とならないた
めには、ベタ画像のトナー量ＷB （ｇ／ｃｍ² ）は、全
色とも非磁性トナーであるとして、略０．６０〜０．７
０ｍｇ／ｃｍ² 程度がよいのが分かっている。もちろ
ん、ベタ画像のトナー量が０．７０ｍｇ／ｃｍ²以上で
あってもよいが、あまりトナー量が多いと、定着性の低
下や画像の端の部分が潰れて汚れるという問題が生じ、
好ましくない。

【００５６】また、これらイエロー、マゼンタ、シアン
の２色を重ねて２次色である赤、青、緑を形成する際に
は、各色に対応する潜像条件（すなわち、レーザー光の
光量や点灯時間）を調節して、単色ベタのトナー量１０
０％に対し、１６０〜２００％程度のトナー量とするの
が２次色ベタ画像としては好ましい。さらにこれらブラ
ック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色を全て重ね合
わせてフルカラー画像を形成する場合、単色ベタのトナ
ー量１００％に対し最大濃度部分で２００〜２５０％程
度の範囲で画像形成するのがよく、あまりトナー量を増
すと、定着性の低下等の問題が生じる。

【００５７】ところが、一方で、中間転写ベルト上の飛
び散りを考慮すると、最も飛び散りの生じやすい青、
赤、緑などの２次色の線画像（幅１００μｍ〜２ｍｍ程
度）では、印字部分の面積を単位面積あたりのトナー量
に換算したトナー量ＷL （ｇ／ｃｍ² ）は、単色あたり
０．８０ｍｇ／ｃｍ² 、２色重ねで１．６ｍｇ／ｃｍ²
を超えると、中間転写ベルト５１上に形成されたトナー
像がローラ５２、５３、７２等の屈曲部分を通過するた
びに、従来例のところで説明したように、飛び散りが発
生する。

【００５８】しかしながら、電子写真方式の画像形成装
置で一般に用いられる現像方式では、図３（ａ）に示す
ように、感光ドラム１と現像スリーブ４ａ間の電気力線
の歪みにより、潜像の端の部分を濃く現像してしまう、
いわゆるエッジ効果が存在するため、ライン画像のトナ
ー量ＷL はベタ画像のトナー量ＷB よりも一般に大きな
値を示す。

【００５９】ここで、ライン画像のトナー量ＷL 、ドッ
ト密度６００ドット／インチ（ｄｐｉ）において１０ド
ット／１０スペースの縦線／隙間を交互に印字し、中間
転写ベルト上でトナー量を測定した。一例として、感光
ドラム上の潜像に対し、現像スリーブを略３００μｍの
間隔で非接触に保ち、交番電界および直流電界の作用に
より現像を行う、いわゆる一成分ジャンピング現像法式
においては、ベタ画像のＷB に対するライン画像のＷL
の比率Ｋ＝ＷL ／ＷB は、２．０〜１．４と大きな値と
なる。

【００６０】この結果、ベタ画像を良好な濃度となるよ
うに、ベタ画像のＷB を０．６５ｍｇ／ｃｍ² 程度とす
ると、ライン画像のＷL は０．９〜１．３ｍｇ／ｃｍ²
（単色あたり）となり、２次色の線画像に飛び散りが生
じてしまう。逆に２次色の線画像の飛び散りを抑制する
ために、ライン画像のＷL を０．８ｍｇ／ｃｍ² 以下と
すると、ベタ画像のＷB は０．４〜０．５７ｍｇ／ｃｍ
² （単色あたり）となり、ベタ画像が貧弱なものとな
る。

【００６１】一方、本実施例においては、現像器４Ｋの
弾性体の現像スリーブ４ａとして、４０゜〜６０゜程度
（ＪＩＳ−Ａ）の硬度を有する厚さ２〜４ｍｍ、体積抵
抗率１０⁴ 〜１０⁶ Ωｃｍの導電ソリッドシリコーンゴ
ムを用い、これを感光ドラム１に侵入量１００〜５００
μｍで当接して略１〜２ｍｍのニップを形成させ、感光
ドラム１と順方向に相対速度１５０〜２２０％程度で回
転し、現像を行った。

【００６２】ここで、潜像電位のうち暗部電位を略−６
００Ｖ、明部電位を略−１００Ｖとし、明部を反転現像
するための現像バイアス電圧として、−２５０Ｖの直流
電圧を印加した。

【００６３】またトナーとしては、ブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの各色とも、シャープメルトトナ
ーの中に予め離型剤として、溶融粘度と分子量がトナー
の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、定着で一般に用いられる熱
ローラ定着装置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。

【００６４】上記重合トナーは、その製法上ほぼ球形と
なる。本実施例では、その球形のうちの最内部のコア部
分として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。

【００６５】その重合トナーの比重は約１．０５であ
る。重合トナーが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により、定着行程でのオフセッ
ト防止効果が得られ、また表層に樹脂層を設けることに
より帯電効率の向上を図ることができるからである。ト
ナーは、摩擦帯電電荷の安定のためにオイル処理したシ
リカを外添して使用する。

【００６６】重合法としては、比較的容易に粒度分布が
シャープで平均粒径４〜８μｍの微粒子トナーが得られ
る常圧下、また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。

【００６７】トナーの粒度分布の制御や粒径の制御は、
軟水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、たとえば
ローラの周速、パス回数、撹拌羽根形状等の撹拌条件
や、容器形状または水溶液中での固形分濃度等を制御す
ることにより実施でき、所定のトナーを得ることができ
る。

【００６８】本発明では、トナーの形状係数ＳＦ１が１
００〜１２０の範囲のものを用いた。形状係数Ｓ１と
は、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値で、球状物
質を２次元平面上に投影してできる楕円状の図形の最大
長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１０
０π／４を乗じた値で表される。

【００６９】すなわち、ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４）で定義される。

【００７０】本実施例では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ
（Ｓ−８００）を用い、トナーの粒子像を１００回無作
為にサンプリングし、その画像情報をインターフェース
を介してニコレ社製の画像解析装置（Ｌｕｓｅｘ３）に
導入して解析し、上式より算出した。

【００７１】このＳＦ１の値は、完全な球状では１００
となり、１００に近いほど球形に近くなる。トナーの形
状を球形に近づけることにより、安定した摩擦帯電電荷
を付与することが可能となり、本発明に適した特性を得
ることが可能となる。

【００７２】上記トナーを現像スリーブ４ａ上に担持し
て、形成したトナー層は、トナー量ＷS が略０．４ｍｇ
／ｃｍ² 、現像スリーブ上におけるトナーの帯電電荷量
（トリボ）ＱS は、略−４０μＣ／ｇであった。このよ
うに、現像スリーブ４ａ上のトナー層を薄層に保ち、現
像時の現像スリーブ上トナー量ＷＳを現像により得られ
る感光ドラム上ベタトナー量ＷB よりも小さくすること
により、摩擦帯電電荷量が高めに安定し、現像効率（感
光ドラムへの転移トナー量／現像前のスリーブ上トナー
量）が向上し、相対的に線画像ＷL が抑えられる。

【００７３】また、この現像条件により、感光ドラム１
に対する現像スリーブ周速を順方向で略１５０〜２２０
％とすることにより、現像後の感光ドラム上のベタトナ
ー量ＷB を増加でき、略０６〜０．８５ｍｇ／ｃｍ² を
得ることができる。

【００７４】また接触現像方式により、図３（ｂ）に示
すように、感光ドラム１からの電気力線を現像スリーブ
４ａに対してほぼ垂直に形成することにより、潜像のエ
ッジ部分が強調されるのを防止し、現像スリーブ上での
トナーコート量を薄層に保ちつつ、トナーの摩擦帯電電
荷量を高めに設定することにより、現像時におけるエッ
ジ効果をほぼ解消することができ、Ｋ＝ＷL ／ＷB の値
を略１．０とすることができた。

【００７５】この結果、ベタＷB を０．６５ｍｇ／ｃｍ
² として、良好な単色ベタ濃度を達成し、しかもライン
ＷL も０．６５ｍｇ／ｃｍ² に保てるので、中間転写ベ
ルト上に２次色である青（＝Ｍ＋Ｃ）、赤（＝Ｙ＋
Ｍ）、緑（＝Ｙ＋Ｃ）の線画を形成しても、飛び散りを
生じることがなかった。

【００７６】なお、画像のトナー量の比Ｋ＝ＷL ／ＷB
の値は、１．２以下であれば良好な画像が得られ、１．
２を超えると、飛び散りまたはベタ濃度不足が生じるこ
とが分かった。また、ライン画像のトナー量ＷL を低減
させること自体でも文字等の中抜けが一層改善するた
め、ＷL を０．８ｍｇ／ｃｍ² 以下に抑制することは、
中間転写ドラム５１の基層５１ａの作用と相乗で中抜け
改善に有効である。

【００７７】実施例２図４は、本発明のカラー画像形成装置の他の実施例を示
す概略構成図である。

【００７８】本実施例は、実施例１の中間転写ベルト５
１に代えて、図４に示すように、中間転写ドラム２０１
を用いたことが特徴である。本実施例のその他の構成
は、実施例１と同様なので、中間転写ドラム２０１およ
び分離帯電器２０２以外は、その詳しい説明を省略す
る。図４において、図１に付した符号と同一の符号は同
一の部材を示す。

【００７９】中間転写ドラム２０１は、図５に示すよう
に、金属円筒２０１ｃ上に弾性体の基層２０１ａ、さら
にその上に表層（コート層）２０１ｂを設けて構成され
ている。基層２０１ｂ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
Ωｃｍ程度に調整された、硬度がＪＩＳ−Ａ測定法でほ
ぼ３０〜５０゜程度のＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＥＰＤ
Ｍ（エチレンプロピレンゴム）等の弾性体を素材とし、
これを厚さ５ｍｍ、幅２２０ｍｍ、外径１４０ｍｍとな
るように、金属円筒２０１ｃ上に密着成型した。基層２
０１の厚さは、中抜け防止のために、０．５〜１０ｍｍ
の範囲がよい。

【００８０】基層２０１ａ上に設ける高抵抗の表層２０
１ｂは、ウレタン系の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
ようにコートした。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。バインダーのウレタン材料は、体積抵抗率が約１
０¹⁰〜１０¹⁶Ωｃｍ程度のものを取捨選択して用いた。

【００８１】中間転写ドラム２０１の金属円筒２０１ｃ
には、電圧印加手段としての一次転写バイアス電源６２
が接続されている。これは、実施例１で説明したのと同
一であるから説明を省略する。二次転写手段７および除
電手段９の機械的構成についても、実施例１と同様であ
るから説明を省略する。

【００８２】本実施例では、上記除電手段９を用いて中
間転写ドラム２０１上の二次転写残りトナーを逆帯電し
（本例ではプラス帯電）、感光ドラム１に回収させた。

【００８３】中間転写ドラム２０１上からの二次転写残
りトナーの回収が有効に行われるためには、バイアス電
源９４から除電ローラ９１に印加する電圧として、除電
のためのＡＣバイアス（２〜３ｋＶｐｐ、１〜３ｋＨz
程度）および二次転写残りトナーをプラスに帯電するた
めのＤＣバイアス（二次転写対向ローラ７２に印加され
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知られてい
る。

【００８４】除電手段９による上記のようなクリーニン
グを、実施例１の中間転写ベルト５１に対して用いても
何ら差し支えない。

【００８５】分離帯電器２０２は、中間転写ドラム２０
１に吸着した転写材Ｐを分離させるコロナ帯電器であ
る。中間転写ドラム２０１の表層２０１ｂの抵抗が高
く、また中間転写ドラム２０１の直径が大きいほど、転
写材の吸着の度合いも大きくなる。本実施例では、バイ
アス電源２０３により９ｋＶｐｐ、５００Ｈz のＡＣ高
圧と、−５００〜−２０００Ｖ程度のＤＣ高圧とを重畳
させて分離帯電器２０２に印加することにより行ってい
る。

【００８６】中間転写ドラム２０１により、色重ね文字
の飛び散りが発生するメカニズムを図５を用いて説明す
る。

【００８７】まず、感光ドラム１に対し、中間転写ドラ
ム２０１が線圧でほぼ５００ｇ／ｃｍの圧力により当接
され、一次転写ニップ部Ｎ１が感光ドラム１の表面の母
線に沿って帯状に形成される。このとき、図５に示すよ
うに、一次転写ニップ部Ｎ１では基層２０１ａが加圧力
により変形するため、表層２０１ｂが一次転写ニップ部
Ｎ１の前後で凸→凹→凸の形状に変化する。

【００８８】この結果、色重ね文字（図５の例では、赤
＝イエロー＋マゼンタ）を中間転写ドラム２０１上に形
成した後、複数回の空回転を行うと、上方のトナー（図
５ではマゼンタトナーｔＭ）が次第に飛び散る。この飛
び散りの程度は、感光ドラム１に対する中間転写ドラム
２０１の当接圧力が大きいほど、また中間転写ドラム２
０１の硬度（実質的には基層２０１ａの硬度）が低いほ
ど悪化する。

【００８９】なお、上述の当接圧力は小さすぎると一次
転写が不安定となったり、当接状態が微妙に変わって一
次転写の色重ね時に色ずれが生じたりする。また中間転
写ドラム２０１の硬度が高すぎると、文字や細線に中抜
けが生じやすくなる。

【００９０】本発明者の検討結果によると、感光ドラム
１と中間転写ドラム２０１の当接圧力は、線圧で１００
〜１０００ｇ／ｃｍ程度、基層２０１ｂのゴム硬度はＪ
ＩＳ−Ａ測定法で３０〜４０゜程度（表層２０１ｂを含
む中間転写ドラム２０１全体の硬度ではＪＩＳ−Ａ測定
法で５５〜６５゜程度）が一次転写性や色ずれ、中抜け
等に対し、良好な値であった。

【００９１】上記画像形成装置において、現像手段４に
実施例１と同様の接触現像方式を用い、画像形成を行っ
たところ、画像のトナー量の比Ｋ＝ＷL ／ＷB の値を
１．２以下に保つことにより、ベタ濃度、２次色線画像
の飛び散りとも良好な結果が得られ、かつ中抜けのない
高品位な画像が得られた。これに対し、従来の現像方式
のように、Ｋ＝ＷL ／ＷB が２．０〜１．４程度では、
その他の条件を本実施例のようにしても、ベタ濃度、２
次色線画像の飛び散りの双方を満足することができなか
った。

【００９２】実施例３本実施例の画像形成装置は、図６に示すように、ローラ
３１７、３１８に卷回された中間転写ベルト５１の周囲
に、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンに対応する
感光ドラム３０１、３０２、３０３、３０４を設置して
おり、画像形成のスループットの向上を図っている。感
光ドラム３０１、３０２、３０３、３０４には、それぞ
れの現像器（図示せず）が配置されている。

【００９３】感光ドラム３０１上に、図示しない現像器
の現像によりブラックトナー像を形成し、図示しない電
源より所定のバイアスを印加した一次転写ローラ３１２
によりブラックトナー像を、一次転写部Ｎ11で中間転写
ベルト５１上に一次転写する。このような一次転写まで
の行程をイエロー、マゼンタ、シアンについても繰り返
すことにより、中間転写ベルト５１上に４色のトナー像
を重畳したフルカラーの画像が形成される。

【００９４】この４色のトナー像は、電源７３により所
定のバイアスが印加された二次転写ローラ７１により、
二次転写部Ｎ２で転写材Ｐ上に二次転写される。転写材
Ｐ上のトナー像は、図示しない定着装置により定着され
て、画像形成装置の機外に排出される。

【００９５】連続して画像形成を行う場合、二次転写
後、実施例２と同様、中間転写ベルト５１上の二次転写
残りトナーが帯電ローラ９１により帯電され、ブラック
の一次転写部Ｎ11で感光ドラム３０１に逆転写される一
方、これと同時に、感光ドラム３０１上に形成されたつ
ぎのブラックトナー像が、転写部Ｎ11で中間転写ベルト
５１に転写される。帯電ローラ９１の代わりに、実施例
１のクリーニング手段９５を用いて、トナーを回収して
もよい。

【００９６】本発明は、このようなカラー画像形成装置
にも適用でき、中抜けやベタ画像の濃度低下を生じるこ
とがなく、色線や色文字の飛び散りを防止することがで
きる。

【００９７】本実施例では、中間転写ベルト５１上の屈
曲部Ａ（ローラ３１７の部分）の前の部分で、ブラック
トナー像、イエロートナー像の形成および転写を行い、
後の部分でマゼンタトナー像、シアントナーの形成およ
び転写を行うので、たとえばブラック、マゼンタ、シア
ン、イエローのような色順に比べて、視覚的な飛び散り
に対しても有効である。

【００９８】以上の実施例１〜３では、ブラックについ
ても、画像のトナー量の比Ｋ＝ＷL／ＷB を１．２以下
としたが、トナーを重ねることにより色文字等のライン
画像を形成する機会の少ないブラックでは、Ｋ＞１．２
とすることができる。従って、有彩色であるイエロー、
マゼンタ、シアンの各色に関しては、Ｋ≦１．２とする
現像方式を用い、一方、単色黒プリンターとしても使用
の可能性のあるブラック現像に関しては、Ｋ＞１．２で
あっても、構成がより単純で、トナーも安価なたとえば
磁性トナーを用いた非接触現像方式を使用することによ
り、ランニングコストの低減を図ってもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中間転写ベルトや中間転写ドラムの中間転写体に弾性体
の基層を設けるとともに、中間転写体上でベタ画像のト
ナー量ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）とライン画像のトナー量Ｗ
L （ｍｇ／ｃｍ² ）の比Ｋ＝ＷL ／ＷB が１．２以下と
なるように、接触現像手段を用いて現像し、画像形成を
行うので、中抜けやベタ濃度薄、線画像の飛び散りのな
い良好なカラー画像を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例を示す
概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置の中間転写ベルトの層構成
を示す断面図である。

【図３】図１の画像形成装置の現像器が非接触現像器で
あるときに現像スリーブと感光ドラム間に生じる電気力
線の歪み、および接触現像器であるときに電気力線の歪
みが抑制されることを示す説明図である。

【図４】本発明のカラー画像形成装置の他の実施例を示
す概略構成図である。

【図５】図４の画像形成装置の中間転写ドラムにより色
重ね文字の飛び散りが発生するメカニズムを示す説明図
である。

【図６】本発明のカラー画像形成装置のさらに他の実施
例を示す概略構成図である。

【図７】従来のカラー画像形成装置を示す概略図であ
る。

【図８】図７の画像形成装置の中間転写ベルトの層構
成、およびその中間転写ベルト上に重ね合わせ転写され
たトナー像の上層トナーからトナーがベルトのローラ部
で飛び散ることを示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（第１の像担持体）２帯電手段４現像手段５第２の像担持体５１中間転写ベルト５１基層２０１中間転写ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の像担持体と、第１の像担持体上に
順次形成した各色の潜像を、これに対応した色の現像剤
で現像してトナー像として可視化する複数の現像手段
と、第１の像担持体上に形成した各色のトナー像が第１
の転写部位で重ね合わせて転写される第２の像担持体と
を有し、第２の像担持体上に形成された複数色のトナー
像を第２の転写部位で転写材上に一括して転写するカラ
ー画像形成装置において、前記第２の像担持体は、厚さ
０．５〜２ｍｍ、硬度６０゜〜９０゜（ＪＩＳ−Ａ）の
弾性層を有する中間転写ベルトであり、そして前記複数
の現像手段のうちの少なくとも有彩色の現像剤を用いる
現像手段による現像で、前記中間転写ベルト上に形成さ
れたベタ画像のトナー量ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）とライン
画像のトナー量ＷL （ｍｇ／ｃｍ² ）との比率Ｋ＝ＷL
／ＷB が１．２以下であることを特徴とするカラー画像
形成装置。
【請求項２】前記有彩色の現像剤を用いる現像手段
は、弾性現像スリーブを有する接触現像手段である請求
項１のカラー画像形成装置。
【請求項３】第１の像担持体と、第１の像担持体上に
順次形成した各色の潜像を、これに対応した色の現像剤
で現像してトナー像として可視化する複数の現像手段
と、第１の像担持体上に形成した各色のトナー像が第１
の転写部位で重ね合わせて転写される第２の像担持体と
を有し、第２の像担持体上に形成された複数色のトナー
像を第２の転写部位で転写材上に一括して転写するカラ
ー画像形成装置において、前記第２の像担持体は、厚さ
０．５〜１０ｍｍ、硬度３０゜〜５０゜（ＪＩＳ−Ａ）
の弾性層を有する中間転写ドラムであり、そして前記複
数の現像手段のうちの少なくとも有彩色の現像剤を用い
る現像手段による現像で、前記中間転写ドラム上に形成
されたベタ画像のトナー量ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）とライ
ン画像のトナー量ＷL （ｍｇ／ｃｍ² ）との比率Ｋ＝Ｗ
L ／ＷB が１．２以下であることを特徴とするカラー画
像形成装置。
【請求項４】前記有彩色の現像剤を用いる現像手段
は、弾性現像スリーブを有する接触現像手段である請求
項３のカラー画像形成装置。
【請求項５】複数の第１の像担持体と、各第１の像担
持体上に形成した各色の潜像をこれに対応した色の現像
剤で現像してトナー像として可視化する複数の現像手段
と、複数の第１の像担持体上に形成した各色のトナー像
が第１の転写部位で重ね合わせて転写される第２の像担
持体とを有し、第２の像担持体上に形成された複数色の
トナー像を第２の転写部位で転写材上に一括して転写す
るカラー画像形成装置において、前記第２の像担持体
は、厚さ０．５〜２ｍｍ、硬度６０゜〜９０゜（ＪＩＳ
−Ａ）の弾性層を有する中間転写ベルトであり、そして
前記複数の現像手段のうちの少なくとも有彩色の現像剤
を用いる現像手段による現像で、前記中間転写ベルト上
に形成されたベタ画像のトナー量ＷB （ｍｇ／ｃｍ² ）
とライン画像のトナー量ＷL （ｍｇ／ｃｍ² ）との比率
Ｋ＝ＷL ／ＷB が１．２以下であることを特徴とするカ
ラー画像形成装置。
【請求項６】前記有彩色の現像剤を用いる現像手段
は、弾性現像スリーブを有する接触現像手段である請求
項５のカラー画像形成装置。