JP4261678B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写体を使用した複写機、プリント等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、中間転写ベルト（中間転写体）を使用した電子写真方式の４色フルカラーの画像形成装置を示す。中間転写ベルト２０として中抵抗の弾性体を使用している。
【０００３】
画像形成装置は、感光ドラム（第１の画像担持体）１を備えており、この感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【０００４】
感光ドラム１はこの回転過程で、一次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで露光装置３により像露光を受ける。これにより、目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００５】
次いで、その静電潜像が現像位置において第１の現像器（イエロー現像器）４１により現像され、イエロートナー像として可視化される。このとき第２〜第４の現像器、すなわちマゼンタ現像器４２、シアン現像器４３、ブラック現像器４４は作動しておらず感光ドラム１には作用しないので、イエロートナー像は第２〜第４の現像器４２〜４４による作用を受けない。第１〜第４の現像器４１〜４４は回転自在なロータリ４０に搭載されていて、このロータリ４０の回転により、感光ドラム１と対向した現像位置に順次移動される。
【０００６】
中間転写ベルト２０は、ローラ６１、６４、２５に掛け渡されており、感光ドラム１との間の一次転写ニップ部（当接部）において感光ドラム１表面と同方向、同周速度で回転駆動される。一次転写ニップ部における中間転写ベルト２０の内側位置には一次転写ローラ２５が配設されている。中間転写ベルト２０は、一次転写ローラ２５を介してバイアス電源２９により一次転写バイアスが印加されるようになっている。一次転写バイアスは、トナーと逆極性で、例えば＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。
【０００７】
感光ドラム１上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト２０との当接ニップ部を通過する過程で、一次転写ローラ２５から中間転写ベルト２０に印加した一次転写バイアスによって形成される一次転写電界により、中間転写ベルト２０の外周面に順次に一次転写されていく。
【０００８】
中間転写ベルト２０への第１色のイエロートナー像の転写を終えた感光ドラム１は、表面に残留した一次転写残トナーをクリーニング装置１３により清掃、除去された後、一次帯電から始まる次の画像形成プロセスに供せられる。
【０００９】
以下、同様にして、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト２０上に順次重ねて一次転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
【００１０】
中間転写ベルト２０を支持するローラ６４は二次転写対向ローラで、このローラ６４が配設された部位の中間転写ベルト２０の外周面位置に二次転写ローラ６３が接離自在に配設されている。二次転写ローラ６３にはバイアス電源２８から二次帯電バイアスが印加されるようになっている。二次転写ローラ６３は、第１色〜第３色のトナー像の一次転写工程時には、中間転写ベルト２０から離間しておくことが可能である。
【００１１】
中間転写ベルト２０上に重畳転写された４色のトナー像が中間転写ベルト２０の回動で二次転写ニップ部の直近に至るタイミングで、二次転写ローラ６３にバイアス電源２８から二次転写バイアスが印加され、同時に二次転写ローラ６３が中間転写ベルト２０に当接される。さらにその二次転写ニップ部に、転写材Ｐが給紙ローラ１１により所定のタイミングで送り出され、ガイド１０を経て給紙される。
【００１２】
中間転写ベルト２０上の４色のトナー像は、転写材Ｐが二次転写ニップ部を通過する際に、二次転写ローラ６３から中間転写ベルト２０に印加された二次転写バイアスによる二次転写電界によって、転写材Ｐの表面に一括で二次転写される。
【００１３】
トナー像の二次転写後の転写材Ｐは、定着器１５に導入され、ここで、加熱、加圧されて４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに固定され、フルカラー画像が形成される。
【００１４】
一方、トナー像の二次転写後の中間転写ベルト２０は、表面に残留した二次転写残トナーがベルトクリーナ８により感光ドラム１とは逆極性に帯電される。ベルトクリーナ８は中間転写ベルト２０の外周面に接離自在に配設されたローラである。ベルトクリーナ８は、中間転写ベルト２０の内側に配設され接地された導電ローラ７を対向極として、バイアス電源２６により所定の極性のクリーニングバイアスが印加されることで、二次転写残トナーを所定の極性に帯電するものである。例えば、感光ドラム１が負極性帯電なので、二次転写残トナーは正極性に帯電される。ベルトクリーナ８は、第１色〜第３色のトナー像の一次転写工程時には、中間転写ベルト２０から離間しておくことが可能である。
【００１５】
中間転写ベルト２０上の逆極性に帯電された二次転写残トナーは、中間転写ベルト２０の一次転写ニップ部で、感光ドラム１に静電的に吸引されて転移し、中間転写ベルト２０から除去される。
【００１６】
上述の中間転写ベルト２０を用いたカラーの画像形成装置は、例えば特開昭６３−３０１９６０号公報記載のカラーの画像形成装置、すなわち、転写ドラム上に転写材を巻き付けるようにて担持し、その転写材に感光ドラムから各色のトナー像を直接転写してカラー画像を得る画像形成装置と比較すると、転写材に何らの制御（例えば、転写ドラムのグリッパに転写材を把持する制御。転写ドラムの表面に転写材を吸着させる制御。）を行ったり、転写ドラムの表面に沿うように転写材に曲率を持たせたりすることなく、中間転写ベルト２０から転写材Ｐにトナー像を転写できる。したがって、封筒、葉書、ラベル紙など、４０ｇ／m²程度の薄い紙から２００ｇ／m²程度の厚い紙まで、その厚さや幅の広狭や長さの長短によらず、トナー像を転写してカラー画像を得ることができるという利点、すなわち種々の性状の転写材を使用することができるという利点を有している。
【００１７】
ところが、図９に示す上述の画像形成装置によると、１個の感光ドラムに順次に４色のトナー像を形成しなければならないため、画像形成の高速化が困難であるという欠点がある。
【００１８】
この欠点を解消すべく、複数の画像形成部（４色フルカラーの場合は、第１〜第４の画像形成部）を、中間転写ベルトに沿って並べ、第１〜第４の画像形成部のそれぞれの感光ドラムで形成した第１色目〜第４色目のトナー像を順次に中間転写ベルトに転写していく方式（以下「インライン方式」という。）の画像形成装置が提案されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のインライン方式の画像形成装置によると、種々の性状の転写材を使用できることはもちろん、さらに、高速化対応も可能であるという利点がある。
【００２０】
しかしながら、このインライン方式の画像形成装置は、感光ドラムをはじめとして、現像装置、転写装置、クリーニング装置等のプロセス機器をそれぞれ有する第１〜第４の画像形成部を必要とするため、構成が複雑になりがちであるという欠点がある。
【００２１】
このような欠点を解消するために、感光ドラム表面に残った転写残トナーを除去するためのクリーニング装置をなくすようにした、いわゆるクリーナレスの画像形成装置が提案されている。このクリーナレスの画像形成装置によると、回収した転写残トナーを再利用することができる。したがって、ランニングコストを低下させることができ、また廃トナーが発生しないため、環境問題に対しても効果的である。
【００２２】
ところが、上述のクリーナレスの画像形成装置によると、第１〜第４の画像形成部のそれぞれの感光ドラム上に形成した第１色目〜第４色目のトナー像を、順次に中間転写ベルト上に重ねるように転写していくため、感光ドラム上から中間転写ベルト上にトナー像を転写する際に、すでに中間転写ベルト上に転写されているトナー像が逆に中間転写ベルトから感光ドラム上に移転（逆転写）することがある。例えば、第２の画像形成部の感光ドラム上に形成した第２色目のトナー像を中間転写ベルトに転写する際には、中間転写ベルト上にはすでに第１色目のトナー像が転写されているため、この第１色目のトナーが第２の画像形成部の感光ドラム上に逆転転写される。同様に、第３の画像形成部の感光ドラムには、第１色目及び第２色目のトナーが逆転写され、第４の画像形成部の感光ドラムには、第１色目〜第３色目のトナー像が逆転写される。このような逆転写が発生すると、第１の画像形成部を除く他の画像形成部においては、感光ドラム上の転写残トナーを回収する現像装置に、逆転写された他の色のトナー像が混入してトナーの色味を変化させてしまうという問題が発生する。
【００２３】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、
▲１▼種々の性状の転写材の使用が可能であり、
▲２▼画像形成を高速で行うことができ、る画像形成装置でありながら、しかも、
▲３▼専用のクリーニング装置が不要で構成が簡単であり、
▲４▼転写残トナーの再利用が可能で、ランニングコストを抑えることができ、
▲５▼トナーの混色による色味の変化がない、
画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明は、トナー像を担持する複数の像担持体と、回転可能な中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体とともに複数の一次転写ニップ部を形成する複数の電圧印加部材と、を有し、前記一次転写ニップ部で前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する画像形成装置において、前記像担持体と前記中間転写体との接触部分を表面側接触部、前記中間転写体と前記電圧印加部材との接触部分を裏面側接触部とし、前記中間転写体の回転方向の前記表面側接触部の幅が、前記中間転写体の回転方向の前記裏面側接触部の幅よりも小さくなるように前記表面側接触部と前記裏面側接触部とを形成し、前記裏面側接触部の前記中間転写体回転方向上流側の境界線が、前記中間転写体の回転方向と直交する方向全域に亘って、前記表面側接触部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に形成されていることを特徴とする。
【００２８】
【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。
【００２９】
〈実施の形態１〉
図１に、本発明に係る画像形成装置に一例を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真プロセスを利用した４色フルカラーのレーザプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００３０】
まず、同図を参照して、画像形成装置の概略について説明する。
【００３１】
同図に示す画像形成装置は、それぞれ正規の帯電極性がマイナスであるイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーによるトナー像を形成する４個の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを備えており、これら４個の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、第２の像担持体としての中間転写ベルト６の移動方向（矢印Ｒ６方向）の上流側から順に並べるようにして配設されている。すなわち、同図に示す画像形成装置は、第１（イエロー）、第２（マゼンタ）、第３（シアン）、第４（ブラック）の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの像担持体上にそれぞれ形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を、中間転写ベルト６に順次に一次転写して重ね合わせた後、これらのトナー像を第３の像担持体としての転写材Ｐ上に一括で転写してカラー画像を得る４連ドラム方式（インライン方式）のプリンタである。
【００３２】
図１において、無端状に構成された中間転写ベルト６は、駆動ローラ６ａ、テンションローラ６ｂ、及び二次転写対向ローラ６ｃに懸架され、駆動ローラ６ａの矢印方向の回転に伴って、矢印Ｒ６方向に回転駆動される。
【００３３】
第１〜第４の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、第１の像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）１を備えている。これら感光ドラム１は、中間転写ベルト６の表面側にその移動方向に沿って並べるように配置されている。各感光ドラム１は、中間転写ベルト６の表面に接触して表面側接触部Ｓ１を形成している。
【００３４】
第１の画像形成部Ｙの感光ドラム１は、回転過程で、一次帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで、露光装置３（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等）による画像露光を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像（イエロー成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【００３５】
次いで、その静電潜像がイエローの現像器４により第１色であるイエロートナーにより現像される。
【００３６】
感光ドラム１上に形成されたイエローのトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間に形成される一次転写ニップ部へ進入する。一次転写ニップ部では中間転写ベルト６の裏面側に電圧印加部材７を接触当接させている。すなわち、中間転写ベルト６の表面側に配置された感光ドラム１と、中間転写ベルト６の裏面側に配置された電圧印加部材７とによって中間転写ベルト６を挟み込むようにして一次転写ニップ部を形成している。このときの一次転写ニップ部における、感光ドラム１と中間転写ベルト６表面との接触部分が前述の表面側接触部Ｓ１であり、また中間転写ベルト６と電圧印加部材７との接触部分が裏面側接触部Ｓ２である。各電圧印加部材７は、それぞれ一次転写バイアス電源７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに接続されている。
【００３７】
中間転写ベルト６は、第１の画像形成部Ｙとの間の一次転写ニップ部において、まず感光ドラム上のイエローのトナー像が一次転写され、次いで上述と同様の工程を経た、各色に対応する感光ドラム１より各一次転写ニップ部を介して順次にマゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が重なるようにして一次転写される。このとき感光ドラム１上に残った転写残トナーは、一次帯電ローラ２によりトナーの正規の帯電極性に再帯電され、そして、再帯電された転写残トナーは、その上から画像情報に基づいて露光が行われ、現像部において、次画像の現像と同時に現像器４に静電的に回収され、トナーリサイクルが可能となる。この外、感光ドラム１上に残った転写残トナーは、一次転写ローラ２により、一旦、回収され、その後、紙間（転写材Ｐと転写材Ｐとの間）や予備走行時に感光ドラム１上へ積極的に吐き出され、その後、現像部を通過させ、再度、中間転写ベルト６上の非画像領域に戻し、中間転写ベルト６周辺に配置されているクリーナ装置９に回収するようにしてもよい。
【００３８】
これに対し、従来は、再転写トナーの量が多いと、多数の画像形成（プリント）を行った場合、現像部における現像剤の色味変化が発生した。すなわち、従来は、再転写トナーは、現像部を通過させる際に、現像部の現像剤が感光ドラム１に接触しているため、電界条件によらずこの現像部の現像剤に物理的に接触して現像部に混入されてしまう。その結果、再転写トナーの量が多いと、多数のプリントを行った場合、現像部における現像剤の色味変化が発生するのである。
【００３９】
中間転写ベルト６上に一次転写された４色のトナー像は、次いで二次転写ローラ８により、第３の像担持体としての転写材Ｐに一括で転写され、定着装置（不図示）によって溶融定着される。これにより、４色フルカラー画像が形成される。
【００４０】
以上で、画像形成装置のついての概略説明を終える。
【００４１】
次に、上述構成の画像形成装置の各部材について詳述する。
【００４２】
感光ドラム１は、外径３０mmのドラム状のＯＰＣ（有機光半導体）感光体である。
【００４３】
中間転写ベルト６は、周長１１１５mmの無端状のベルトであり、幅（回転方向に向かって左右方向の幅）は３３１mmである。
【００４４】
以下簡単に作像条件を記す。

第１の実験では、電圧印加部材７は、外径８mmのステンレス製の軸をＥＰＤＭ発泡フォームを覆った外径１６mmの導電性ローラである。電圧印加部材７の抵抗値は、図２に示すような方法で電圧Ｖを測定した。直径３０mmのアルミシリンダ３０を回転区同様として使用し、これに電圧印加部材７を押圧する。このとき電圧印加部材７の軸方向の両端部を、それぞれ５００ｇで加圧する。この状態で、アルミシリンダ３０を回転駆動させて、電圧印加部材７を回転させながら、５０Ｖの電圧を印加する。このときアルミシリンダ３０の電圧ｘを測定用テスタ３１で測定し、次式
抵抗値Ｒ＝５０×１００／ｘ
で抵抗値Ｒを算出する。そして、電圧印加部材７として、その結果が１×１０⁵ Ω以下となるようなローラを使用した。電圧印加部材７の硬度は、ＡｓｋｅｒＣで５０度である。また、電圧印加部材７の押圧については、図１に示すように、この電圧印加部材７を中間転写ベルト６の内側に配置し、５００ｇｆのばねを電圧印加部材７の両端に配置して、中間転写ベルト６を表面側の感光ドラム１に押圧した。
【００４５】
中間転写ベルト６としては、ポリイミドの単層ベルトを使用した。中間転写ベルト７の厚みは７５μｍ、体積抵抗値は、１０¹⁰Ω・cmである。なお、体積抵抗値は、三菱油化株式会社製のHIRESTA （登録商標）を用いて測定し、５００Ｖ印加での測定結果である。この中間転写ベルト６は、カーボンを分散させることにより抵抗調整を行っている。
【００４６】
このような条件の下、感光ドラム１と中間転写ベルト６との接触部分である表面側接触部Ｓ１、また、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との接触部分を裏面側接触部Ｓ２とし、これら表面側接触部Ｓ１と裏面側接触部Ｓ２についての中間転写ベルト６の回転方向（矢印Ｒ６方向）についての幅をそれぞれ表面接触幅Ｗ１、裏面接触幅Ｗ２とする。そして、これら表面接触幅Ｗ１と裏面接触幅Ｗ２の測定を行った。まず、染料を電圧印加部材７と感光ドラム１の表面に塗り、電圧印加部材７により、裏面側から中間転写ベルト６を感光ドラム１に押圧させた後、電圧印加部材７を離間させる。この動作により、中間転写ベルト６上に付着した染料の幅を測定し、これを表面側接触幅Ｗ１、裏面側接触幅Ｗ２とした。
【００４７】
測定結果は、
感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１：１mm
中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２：１mm
であった。
【００４８】
本出願人らは、このような装置構成条件のもと、以下のような方法で逆転写現象を計測した。
【００４９】
図１を用いて説明すると、まず、第１の画像形成部Ｙにおいて、第１の色成分であるイエローのトナー像を形成し、感光ドラム１上のマイナス極性のイエローのトナー像を、電圧印加部材７に一次転写バイアス電源７ａにてプラス極性のバイアスを印加することで中間転写ベルト６上へ一次転写するプロセスにおいて、一次転写バイアス電源７ａの電圧を変化させることにより、もっとも転写性が良好となるバイアス値を求めた。そのバイアス値は約６００Ｖであった。
【００５０】
同様に、第２の画像形成図Ｍにおいて、第２の色成分であるマゼンタのトナー像についても同様な実験を行い、最適値を求めた。
【００５１】
次に、第１の画像形成図Ｙの感光ドラム１上にイエローのトナー像を形成し、一次転写ニップ部で先に求めた最適バイアス値にて中間転写ベルト６に一次転写し、第２の画像形成部Ｍでは、マゼンタのトナー像は形成せず、一次転写ニップ部では、一次転写バイアス電源７ｂにてバイアスを変化させ、中間転写ベルト６上のイエローのトナーがどの程度、第２の画像形成部Ｍの感光ドラム１上にに逆転写するかを調査した。
【００５２】
以上の結果を図３に示す。一次転写性とは、この場合、第２の画像形成部Ｍで、ＲＥＤ（レッド）のべた画像（Ｙ＋Ｍ）を形成する場合のマゼンタトナーの一次転写性の良否を示したものである。また、逆転写性とは、同じく第２の画像形成部Ｍにおいて、中間転写ベルト６上に転写されているイエローのベた画像が、第２の画像形成部Ｍの感光ドラム１のマゼンタトナー像のない部分にどの程度、逆転写したかについて示したものである。さらに詳述する。
【００５３】
図３の横軸は、一次転写バイアスである。また、縦軸は、感光ドラム１上の一次転写残トナーや感光ドラム１に逆転写されたトナーをテープで採取し、紙上に貼り付け、光学濃度計で測定した値から、テープだけを紙上に貼り付けた場合の光学濃度計の測定値を差し引いたものである。この方法における光学濃度値は、一次転写残トナー重量や逆転写トナー重量とほぼ比例関係を示し、この方法は、直接、一次転写残トナー重量や逆転写トナー重量を化学天秤などで計測する方法と比較すると簡易に微量のトナーを計測できるという利点を持っている。光学濃度値が小さいほど、良好に一次転写されている、あるいは、逆転写が防止されていることを示す。例えば、光学濃度値０．１は、一次転写残トナー、又は逆転写トナーの重量約０．０１mg／cm² に対応している。本出願人らの実験によれば、図３の縦軸の光学濃度が約０．１０以下であれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色５％の印字率で、現像器４の耐久枚数である４００００枚の通紙テスト（以下「耐久テスト」という。）を実施したが、現像器４の汚染は問題とはならなかった。
【００５４】
図３の結果をみると、最適な一次転写を達成するバイアス条件と逆転写を防止するバイアス条件とが一致せず、両立条件がないことがわかる。最適な一次転写を優先させてバイアス条件を決めた場合には、多数の画像形成を行った場合、逆転写量が多いため、帯電ローラ２の汚れやイエロートナーが第２のマゼンタ画像形成部Ｍのマゼンタの現像器４内へ混入してしまい、色変化が発生してしまった。また、逆転写の防止を優先してバイアス条件を決めた場合は、耐久テストにおいて、帯電ローラ２の汚れによる帯電性能の低下が発生した。
【００５５】
第２の実験では、電圧印加部材７として、より軟らかい導電性ローラで同様の実験を実施した。
【００５６】
使用した導電性ローラは、外径８mmのステンレス製の軸をエーテル系の発泡フォームで覆って外径１６mmのローラとした。抵抗値は、図２に示すような方法で電圧ｘを測定し、次式
抵抗値Ｒ＝５０×１００／ｘ
で抵抗値を算出し、その結果が１×１０⁵ Ω以下となるような導電性ローラを使用した。ローラ硬度は、軟らかいため、下記のような方法で測定した（常温、常湿時）。
【００５７】
ローラ表面に、長方形の板材（５０mm×１０mm×１mm）をその長手方向をローラの長手方向と一致させるようにして押し当て、３秒間で１mmローラがつぶれるように侵入させる。そして、６０秒後、板材にかかるローラのフォーム材の反発力を協和株式会社製のひずみゲージで測定した。測定値は、３００ｇｆ前後であった。実装時のローラの押圧に関しては、５００ｇｆのばねをローラの両端に配置させ、中間転写ベルト６を介してその裏面側からローラを感光ドラム１に押圧した。
【００５８】
使用した中間転写ベルト６は、前述の第１の実験と同様の単層のポリイミドのベルトであり、厚み７５μｍ、体積抵抗値１０¹⁰Ω・cmである。なお、体積抵抗値は、三菱油化株式会社製のHIRESTA を用いて測定し、５００Ｖ印加での結果である（常温常湿時）。
【００５９】
このような条件の下、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１と、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２の測定を行った。まず、染料を電圧印加部材７と感光ドラム１の表面に塗り、電圧印加部材７を中間転写ベルト６を介して感光ドラム１に押圧させ、その後、離間させる。この動作により、中間転写ベルト６上に付着した染料の幅を測定し、表面接触幅Ｗ１、裏面接触幅Ｗ２とした。
【００６０】
測定結果は、
感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１：１mm
中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２：４mm
であった。
【００６１】
本出願人らは、このような装置構成条件のもと、再度、以下のような方法で逆転写現象を計測した。
【００６２】
まず、第１の画像形成部Ｙにおいて、イエローのトナー像を感光ドラム１上に形成し、このマイナス極性のイエロートナー像を、一次転写バイアス電源７ａにて電圧印加部材７にプラス極性のバイアスを印加することで、中間転写ベルト６上に一次転写するプロセスにおいて、一次転写バイアス電源７ａの電圧を変化させることにより、最も一次転写性が良好となるバイアス値を求めた。そのバイアス値は約６００Ｖであった。同様に、第２の画像形成部Ｍにおいて、マゼンタのトナー像についても同様な実験を行い、最適値を求めた。
【００６３】
次に、第１の画像形成部Ｙにおいて、感光ドラム１上にイエローのトナー像を形成し、一次転写ニップ部において、先に求めた最適バイアス値を電圧印加部材７に印加して感光ドラム１上のイエローのトナー像を中間転写ベルト６上に一次転写する。第２の画像形成部Ｍにおいては、マゼンタのトナー像は形成せず、一次転写ニップ部におけるバイアスを変化させ、中間転写ベルト６上のイエロートナーがどの程度、第２の画像形成部Ｍの感光ドラム１上に逆転写するかを調査した。以上の結果を図４に示す。
【００６４】
図４の結果を見ると、逆転写性が著しく変化し、この条件では、最適な一次転写条件を達成するバイアス条件と、逆転写を防止するバイアス条件とが両立する領域があることがわかる。この結果から、本出願人らは、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１と、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２との関係が重要な要因であることを確認した。この条件下で耐久テストを実施したが、イエロートナーが、第２の画像形成部Ｍのマゼンタの現像器４内に混入する現象は問題となるほどは発生せず、色変化も問題とならなかった。また、帯電ローラ２の帯電性能の低下も発生しなかった。
【００６５】
すなわち、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅をＷ１、中間転写ベルト６とっ電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２との間に、
Ｗ１＜Ｗ２
の関係がある場合に、逆転写を抑制できることがわかった。
【００６６】
また、電圧印加部材７としては、図５（ａ）に示すように上述の本実験で用いたスポンジ性の導電性ローラ７Ａ以外にも、図５（ｂ）に示すような導電性シート７Ｂやゴム製の導電性ブレードでも同様な効果が得られた。また、図５（ｃ）に示すような導電性化学繊維や金属をブラシ状に形成した導電性ブラシ７Ｃを使用しても同様の効果が得られた。
【００６７】
上述のような効果が得られた理由について、本出願人らは、以下のように考察している。
【００６８】
逆転写のメカニズムは、例えば、第２の画像形成部Ｍで説明すると、感光ドラム１上に形成されたマゼンタトナーを中間転写ベルト６上へ一次転写するプロセスにおいて、感光ドラム１と中間転写ベルト６との分離部近傍の空隙では、感光ドラム１や中間転写ベルト６が移動することにより、静電容量の急激な低下が発生し、剥離放電が発生する。この放電によって発生した電荷は、この空隙にかけられた電界の方向に沿って移動する。本実施の形態の場合は、トナー極性はマイナスであり、電圧印加部材７には、プラスの電圧を印加しているため、放電によって発生したプラス電荷は感光ドラム１表面に移動し、放電によって発生したマイナス電荷は、中間転写ベルト６表面へと移動する。しかし、中間転写ベルト６上に、第１の画像形成部Ｙで転写されたイエロートナーがある場合は、そのトナーはマイナス極性であるため、トナー表面へもわずかに放電によって生じたプラス電荷の移動が生じてしまう。その結果、イエロートナーの極性が一部反転し、第２の画像形成部Ｍの感光ドラム１へと転移してしまう。このように本出願人らは逆転写のメカニズムを考えている。
【００６９】
そして、実施の形態の効果を本出願人らは、以下のように考察している。
【００７０】
本出願人らの解析によれば、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２を、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１より大きくした場合は、中間転写ベルト６と感光ドラム１との空隙に対し、中間転写ベルト６を介して、裏面側に電圧印加部材７である導電性ローラがあるため、感光ドラム１と中間転写ベルト６で形成される表面側接触部Ｓ１の上流側の空隙で放電が発生した場合、中間転写ベルト６上のトナーは、放電によって発生したマイナス電荷により、マイナス電荷量が増大する。一方、感光ドラム１側は、放電により発生したプラス電荷の影響で帯電電位は低下する。この作用により、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面側接触部Ｓ１や、この表面側接触部Ｓ１の下流側の空隙での放電が抑制され、あるいは、仮に放電が発生しても、中間転写ベルト６上のトナーは、高いマイナスの電荷量を保持していることから、前述したような逆転写が起こりにくいと考えられる。
【００７１】
以上、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１と、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面接触幅Ｗ２との関係において、Ｗ１＜Ｗ２の関係になるように図５（ａ）〜（ｃ）に示した電圧印加部材７（導電性ローラ７Ａ、導電性ブレード７Ｂ、導電性ブラシ７Ｃ）を、図１に示す画像形成装置に組み込み、４色フルカラーモードで耐久テストを実施した結果、現像器４の色味変化や帯電ローラ２の帯電性能の低下は発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００７２】
〈実施の形態２〉
図６に、本実施の形態を示す。本実施の形態においては、裏面接触幅Ｗ２を、表面接触幅Ｗ１の中央Ａを基準として、その上流側の裏面接触幅Ｗ３と下流側の裏面接触幅Ｗ４とに分けて、それぞれの作用について以下の方法で解析した。
【００７３】
電圧印加部材７としては、樹脂板（幅２０mm×長さ３００mm×厚み２mm）の上に、導電性レーヨンのブラシ（幅２０mm×長手３００mm）を配置させた導電性ブラシ７Ｃを使用した。ブラシの毛長は５mm、全体の抵抗値は、１０⁵ 以下とした。
【００７４】
使用した中間転写ベルト６は、前述の実施の形態１と同じベルトであり、厚み７５μｍ、体積抵抗率１０¹⁰Ω・cmのポリイミドの無端状のベルトである。なお体積抵抗値は、三菱油化株式会社製のHIRESTA （登録商標）用いて測定し、５００Ｖ印加での結果である。
【００７５】
上述の導電性ブラシ７Ｃの幅方向（中間転写ベルト６の回転方向）の配置については、感光ドラム１の中心を通る鉛直線に対し、左右対称となるようにした。この導電性ブラシ７Ｃによって中間転写ベルト６をその裏面側から押圧して、中間転写ベルト６の表面側を感光ドラム１に押し付けるようにした。この状態で、導電性ブラシ７Ｃのブラシが厚み方向に２mmつぶれるようにした。
【００７６】
この条件で、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１を測定した。測定方法は、前述の実施の形態１で示した方法と同じである。Ｗ３＋Ｗ４は、裏面接触幅Ｗ２、つまり導電性ブラシ７Ｃの幅に対応している。結果は、Ｗ１：２mm、Ｗ３、Ｗ４：１０mmであった。
【００７７】
次に、図７に示すように、この導電性ブラシ７Ｃを長手方向の中央を中心とし、１０度回転させて配置させた。傾けた目的は、簡易な方法でＷ３、Ｗ４の影響を確認するためである。
【００７８】
本出願人らは、このような装置構成条件のもと、再度、以下のような方法で逆転写現象を計測した。
【００７９】
同様に図１を用いて説明すると、
まず、第１の画像形成部Ｙの感光ドラム１上にイエローのトナー像を形成し、この感光ドラム１上のマイナス極性のイエロートナー像を、導電性ブラシ７ｃに一次転写バイアス電源７ａにてプラス極性のバイアスを印加することで、中間転写ベルト６上に一次転写するプロセスにおいて、一次転写バイアス電源７ａの電圧を変化させることにより、最も転写性が良好となるバイアス値を求めた。そのバイアス値は約５００Ｖであった。前述の実施の形態１では、約６００Ｖで合ったのに対して本実施の形態ではこれよりも１００Ｖ低い５００Ｖである理由は、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１、及び中間転写ベルト６と導電性ブラシ７Ｃとの裏面接触幅Ｗ２（＝Ｗ３＋Ｗ４）の双方ともが、実施の形態１よりも大きいことに起因していると考えられる。
【００８０】
同様に、第２の画像形成部Ｍにおいてマゼンタのトナー像についても同様な実験を行い、最適値を求めた。
【００８１】
次に、第１の画像形成部Ｙにおいて、感光ドラム１上にイエローのトナー像を形成し、一次転写ニップ部において、先に求めた最適バイアス値にて中間転写ベルト６にイエロートナー像を一次転写し、第２の画像形成部Ｍでは、マゼンタのトナー像は形成せず、一次転写ニップ部ではバイアスを印加し、中間転写ベルト６上のイエロートナーがどのようにして第２の画像形成部Ｍの感光ドラム１に逆転写するかを調査した。
【００８２】
以上の結果を図７で説明する。ここで、同図において、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面側接触部Ｓ１の上流側の境界線をａ₁ 、下流側の境界線をｂ₁ とし、また、中間転写ベルト６と導電性ブラシ７Ｃとの裏面側接触部Ｓ２の上流側の境界線をａ₂ 、下流側の境界線をｂ₂ とする。また、Ｐ１は境界線ａ₁ と境界線ｂ₂ との交点、Ｐ２は境界線ａ₁ と境界線ａ₂ との交点、Ｐ３は境界線ｂ₁ と境界線ａ₂ との交点をそれぞれ示す。
【００８３】
上述のＰ１、Ｐ２、Ｐ３について、Ｐ１とＰ２との間の領域においては、逆転写が非常によく防止され、一方、Ｐ２とＰ３との間の領域においては、逆転写が発生する。
【００８４】
すなわち、必ずしも表面側接触部Ｓ１の全体が裏面側接触部Ｓ２によって覆われている必要はなく、表面側接触部Ｓ１の上流側の境界線ａ₁ が裏面側接触部Ｓ２の範囲内（裏面側接触部Ｓ２の上流側の境界線ａ₂ と下流側の境界線ｂ₂ との間）に配置されてさえいれば、逆転写を抑制する効果があることがわかった。換言すると、裏面側接触部Ｓ２のうち、表面接触部Ｓ１の上流側の境界線ａ₁ を横切る部分については、良好に逆転写を防止することができる。
【００８５】
実際に、導電性ブラシ７Ｃを、図１に示す画像形成装置に組み込み、中間転写ベルト６と導電性ブラシ７Ｃとの裏面側接触部Ｓ２が、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面側接触部Ｓ１の上流側の境界線ａ₁ を跨ぎ、かつ、下流側の境界線ｂ₁ を跨がないように配置した後に、実施の形態１に示した耐久テストを実施したところ、現像器４の色味変化や帯電ローラ２の帯電性能の低下は発生せず、良好な画像を得ることができた。
【００８６】
なお、上述の導電性ブラシ７Ｃに変えて、図５に示すような導電性ローラ７Ａや導電性シート、導電性ブレード７Ｂを使用し、裏面側接触部Ｓ２が、表面側接触部Ｓ１の上流側の境界線ａ₁ のみを覆うように、これらの部材と感光ドラム１との相対位置を設定することにより、上述とほぼ同様の効果を得ることができた。
【００８７】
〈実施の形態３〉
次に、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面側接触部Ｓ１の表面接触幅Ｗ１と、中間転写ベルト６と電圧印加部材７との裏面側接触部Ｓ２の裏面接触幅Ｗ２と、中間転写ベルト６の抵抗値との関係について調べた。
【００８８】
中間転写ベルト６は、厚み７５μｍのポリイミドの単層ベルトを使用した。
【００８９】
中間転写ベルト６の体積抵抗値については、それぞれ値の異なる以下の９種類の中間転写ベルト６を使用した。
【００９０】
体積抵抗値としては、１×１０⁶ 、１×１０⁷ 、１×１０⁸ 、１×１０⁹ 、１×１０¹⁰、１×１０¹¹、１×１０¹²、１×１０¹³、１×１０¹⁴Ω・cmである。
【００９１】
電圧印加部材７としては、導電性ローラ７Ａを使用した。外径８mmのステンレス製の軸を、エーテル系の発泡フォームで覆って外径１６mmのローラを形成した。この導電性ローラ７Ａの体積抵抗値については、図２に示すような方法で電圧ｘを測定し、次式
抵抗値Ｒ＝５０×１００／ｘ
で抵抗値Ｒを算出し、その結果が１×１０⁵ Ω以下となるようなローラを使用した。ローラ硬度は、軟らかいため、下記のような方法で測定した。
【００９２】
ローラ表面に、長方形の板材（２０mm×１０mm×１mm）をその長手方向をローラの長手方向と一致させるようにして押し当て、３秒間で１mmローラがつぶれるように侵入させる。そして、６０秒後、板材にかかるローラのフォーム材の反発力を協和株式会社製のひずみゲージで測定した。測定値は、３００ｇｆ前後であった。実装時のローラの押圧に関しては、５００ｇｆのばねをローラの両端に配置させ、中間転写ベルト６を介してその裏面側からローラを感光ドラム１に押圧した。
【００９３】
感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１と、中間転写ベルト６と導電性ローラ７Ｃとの裏面接触幅Ｗ２とは、前述の実施の形態１と同様な方法で測定し、その結果は、
感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触幅Ｗ１：１mm
中間転写ベルト６と導電性ローラ７Ｃとの裏面接触幅Ｗ２：４mm
であった。
【００９４】
各体積抵抗値の中間転写ベルト６で、本出願人らは、実施の形態１と同様な方法で逆転写現象を計測するとともに、実施の形態１で示したような耐久テストも実施し、逆転写性の良否について調べた。また、同時に画像品質の評価も行った。それらの結果を図８に示す。
【００９５】
図８に示すように、実験に使用した各中間転写ベルト６で、逆転写性については、良好な結果が得られたが、画像品質については、１×１０¹³Ω・cm以上の抵抗値の中間転写ベルト６では、適正な一次転写バイアス設定は１ｋＶ以上の高電圧になり、感光ドラム１と中間転写ベルト６との表面接触部Ｓ１の上流側や下流側の空隙で転写が開始され、画像にじみや画像の一部が抜けてしまう画像欠陥が発生した。また、１×１０⁶ Ω・cmの中間転写ベルト６では、抵抗値が低いために、図１の第１〜第４の画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各電圧印加部材７の間で電流の流入、流出が発生し、各色独立で異なる電圧設定ができないという問題が生じ、良好な画像品質を得ることができる電圧に設定できなかった。また、飛び散り（文字などの線画像の周辺にトナーが散る現象）に関しては、１×１０⁹ Ω・cm以上で特に良好であった。
【００９６】
したがって、良好な画像が得られ、かつ、装置構成上問題ない中間転写ベルト６の抵抗値は、１×１０⁷ 〜１×１０¹²Ω・cmの範囲であった。
【００９７】
本発明において、中間転写ベルト６は、これに限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン、スチレン系樹脂（クロロポリスチレン、スチレンーブタジエン共重合体等）、メタクリル酸メチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＥＳ等が挙げられる。これらの１種類あるいは２種類以上を使用することができる。
【００９８】
被覆層の形成方法は、スプレー塗装、浸漬塗装、静電塗装、押出成形など、任意のものを使用することができる。
【００９９】
中間転写ベルト６の抵抗値を所望値に調節するために、必要に応じ、弾性層や被覆層に導電剤を添加することができる。導電剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、四級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等が挙げられる。これらの１種又は２種以上を使用することができる。
【０１００】
また、上記の中間転写ベルト６を用いた場合、逆転写を防止し、現像器４内の現像剤の色味変化を防止し、かつ良好な画像が得られることは言うまでもない。
【０１０１】
なお、上述の実施の形態１〜３では、表面接触幅Ｗ１及び裏面接触幅Ｗ２の測定を、感光ドラム１、中間転写ベルト６、一次帯電ローラ２が停止しているときに行っているが、画像形成のために上述の各部材が動作（回転）している場合においても、表面接触幅Ｗ１が裏面接触幅Ｗ２よりも小さい、という関係は変わらないものとする。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、第２の像担持体の移動方向に沿って複数の画像形成部を並べて構成した画像形成装置において、各画像形成部の第１の像担持体（例えば、感光ドラム）と第２の像担持体（例えば、中間転写ベルト）との接触部分を表面側接触部、また第２の像担持体と電圧印加部材との接触部分を裏面側接触部とし、これら表面側接触部と裏面側接触部についての第２の像担持体の移動方向の幅をそれぞれ表面接触幅、裏面接触幅としたときに、表面接触幅が裏面接触幅よりも小さくなるように表面側接触部と裏面側接触部とを形成することにより、第１の像担持体から第２の像担持体へのトナー像の転写工程において発生する、第２の像担持体から第１の像担持体へのトナーの逆転写を防止して、逆転写されたトナーが現像器内で混色されることによる色味の変化を長期にわたって防止することができる。これにより、さらにクリーナレスの簡単な構成を可能とし、また、回収したトナーを再利用して廃トナーをださない環境対応が可能となる。
【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】導電性ローラの抵抗測定方法を示す図。
【図３】実施の形態１における第１の実験の一次転写性と逆転写性とを示す図。
【図４】実施の形態１における第２の実験の一次転写性と逆転写性とを示す図。
【図５】（ａ）は、電圧印加部材として導電性ローラを使用した例を示す図。
（ｂ）は、電圧印加部材として導電性ブレードを使用した例を示す図。
（ｃ）は、電圧印加部材として導電性ブラシを使用した例を示す図。
【図６】実施の形態２の、表面接触幅、裏面接触幅を説明する図。
【図７】実施の形態２において、表面側接触部と裏面側接触部との位置関係を説明する図。
【図８】実施の形態３において、中間転写ベルトの抵抗値を変化させた場合の、逆転写性や画像品質の変化を示す図。
【図９】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）
６ 第２の像担持体（中間転写ベルト）
７ 電圧印加部材
７Ａ 電圧印加部材（導電性ローラ）
７Ｂ 電圧印加部材（導電性ブレード）
７Ｃ 電圧印加部材（導電性ブラシ）
７ａ〜７ｄ バイアス電源
Ｐ 第３の像担持体（転写材）
Ｓ１ 第１の像担持体と第２の像担持体との表面側接触部
Ｓ２ 第２の像担持体と電圧印加部材との裏面側接触部
Ｗ１ 表面接触幅
Ｗ２ 裏面接触幅
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ第１〜第４の画像形成部
ａ₁ 表面側接触部の上流側の境界線

Claims (1)

1. トナー像を担持する複数の像担持体と、回転可能な中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体とともに複数の一次転写ニップ部を形成する複数の電圧印加部材と、を有し、前記一次転写ニップ部で前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を転写する画像形成装置において、
   前記像担持体と前記中間転写体との接触部分を表面側接触部、前記中間転写体と前記電圧印加部材との接触部分を裏面側接触部とし、前記中間転写体の回転方向の前記表面側接触部の幅が、前記中間転写体の回転方向の前記裏面側接触部の幅よりも小さくなるように前記表面側接触部と前記裏面側接触部とを形成し、
   前記裏面側接触部の前記中間転写体回転方向上流側の境界線が、前記中間転写体の回転方向と直交する方向全域に亘って、前記表面側接触部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に形成されていることを特徴とする画像形成装置。

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