(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体にトナー像を形成する作像システムと、
この作像システムの像担持体に当接した状態で回転し、その像担持体上のトナー像が一次転写される、導電性物質が含有された無端状の中間転写ベルトと、
この中間転写ベルトに少なくとも二次転写実行時に当接し、その中間転写ベルト上のトナー像が二次転写される記録材を中間転写ベルトに押し当てる接地された二次転写ロールと、
この二次転写ロールとは反対側に中間転写ベルトを支持するように配設され、半導電性フィルムが被覆されたバックアップロールと、
前記二次転写ロールと前記中間転写ベルトと前記バックアップロールとを含む二次転写部に対し、その二次転写ロールと中間転写ベルトとの間に記録材が存在しているときには正極性又は負極性の二次転写電圧を印加するとともに、その二次転写ロールと中間転写ベルトとの間に記録材が存在していないときには前記二次転写電圧とは逆極性の電圧を印加する電源装置と、
この電源装置からの二次転写電圧を前記バックアップロールに接して二次転写電圧を供給する給電ロールと
を備えた画像形成装置において、
前記電源装置から印加する逆極性の電圧は、二次転写部に電圧を印加したときに流れる電流をＩ（ｍＡ）、中間転写ベルトの回転速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）、二次転写ロールの軸方向の長さをｗ（ｍ）とした場合、ρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）で表される電荷密度ρ（ｍＣ／ｍ2 ）が０＜ρ≦０．３となるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
電源装置から印加する逆極性の電圧を定電流電源から印加する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
電源装置から印加する逆極性の電圧を定電圧電源から印加するとともに、その定電圧電源と二次転写部との間に少なくとも二次転写部の合成抵抗と同等以上の付加抵抗を直列に配設する請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中間転写方式を利用した複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に係り、特に、その中間転写方式に使用される中間転写体と当接する二次転写ロールへのトナーの付着を確実に防止できるようにした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、中間転写体を備えた画像形成装置は、回転駆動する感光体等の像担持体上に電子写真プロセス等により形成されるトナー像を、その像担持体の一部（一次転写位置）で接触した状態で同期して回転駆動するベルト又はドラム形態からなる無端状の中間転写体に一次転写させた後、その中間転写体から記録用紙、ＯＨＰシート等の記録材に二次転写させることにより、画像形成を行うようになっている。
【０００３】
また、その二次転写については、中間転写体とこの転写体に少なくとも二次転写実行時に当接する二次転写ロールとの間に記録材を供給して送り込むとともに、その中間転写体と二次転写ロールとの間に、中間転写体上のトナー像が記録材側に移動する方向の電界を形成するための二次転写電圧（具体的には、そのトナー像のトナー帯電極性とは逆極性の電圧）を電源装置から印加した環境下で行うように構成されている。さらに、その二次転写電圧については、例えば、二次転写ロールに直接印加する方式や、あるいは、二次転写ロールとこの転写ロールと対向する中間転写体の裏面（内面）側に配設されるバックアップロール（電極）との間に印加する方式が採用されている。
【０００４】
そして、このような構成からなる二次転写部では、二次転写ロールによって中間転写体に押し付けられた状態で通過する記録材に対し、中間転写体上のトナー像が加圧及び静電的な作用を受けて転移付着することによって確実な二次転写が行われるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような二次転写ロールを使用する中間転写方式の画像形成装置では、その二次転写ロールと中間転写体との間に記録材が存在してしないときに、前記した二次転写電圧をそのまま印加し続けていると、中間転写体におけるインターイメージ部に形成される濃度等の制御用トナー像の一部のトナーや紙詰まり時等において中間転写体上に付着したトナー等が二次転写ロールに付着してしまうという課題があった。そして、この二次転写ロールへのトナーの付着が発生すると、それ以降に供給される記録材の裏面が二次転写ロールに付着したトナーにより汚されてしまったり、あるいは、二次転写電圧による正常な電界がその二次転写ロールと中間転写体との間で形成されず一部に転写ぬけが発生する等の不具合があった。
【０００６】
このような二次転写ロールへのトナーの付着を防止する技術としては、例えば、特開平８−６３０１１号公報において、中間転写体に常時当接させるように配設する二次転写ロールに対し、その二次転写ロールと中間転写体との間に記録材（転写材）が存在していないときに二次転写電圧とは逆極性の電圧を印加するようにした画像形成装置が提案されている。また、この公報には、二次転写ロールに正の極性の二次転写電圧（９５０Ｖ）を印加する電源と負の極性の電圧（−９５０Ｖ）を印加する電源とを設け、その２つの電源をスイッチング素子により所定のタイミングで切り換えて使用する実施例が示されている。
【０００７】
しかしながら、この公報に示される画像形成装置のように、二次転写ロールに印加する逆極性の電圧として、単に二次転写電圧とは逆の極性の電圧を印加した場合には、二次転写ロールへのトナー付着を防止できないことがある。このような逆極性の電圧を印加してもトナーの付着が発生したのは、その二次転写ロールや中間転写体等にて構成される二次転写部における電気抵抗値（具体的には二次転写部を構成する二次転写ロール、中間転写体及びバックアップロールの各抵抗値を合計した合成抵抗）の設定値と印加する逆極性の電圧の値とが合っていないときや、その二次転写部における合成抵抗が経時的に又は湿度等の要因により変動したときや、記録材の種類に応じて中間転写体等の回転速度を変化させたとき等であった。
【０００８】
本発明は、以上の問題点を解消するためになされたものであり、特に、二次転写ロールと中間転写体との間に記録材が存在しないときにおいて、二次転写ロールへのトナーの付着を確実に防止する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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成し得る本発明の画像形成装置は、像担持体にトナー像を形成する作像システムと、この作像システムの像担持体に当接した状態で回転し、その像担持体上のトナー像が一次転写される、導電性物質が含有された無端状の中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに少なくとも二次転写実行時に当接し、その中間転写ベルト上のトナー像が二次転写される記録材を中間転写ベルトに押し当てる接地された二次転写ロールと、この二次転写ロールとは反対側に中間転写ベルトを支持するように配設され、半導電性フィルムが被覆されたバックアップロールと、前記二次転写ロールと前記中間転写ベルトと前記バックアップロールとを含む二次転写部に対し、その二次転写ロールと中間転写ベルトとの間に記録材が存在しているときには正極性又は負極性の二次転写電圧を印加するとともに、その二次転写ロールと中間転写ベルトとの間に記録材が存在していないときには前記二次転写電圧とは逆極性の電圧を印加する電源装置と、この電源装置からの二次転写電圧を前記バックアップロールに接して二次転写電圧を供給する給電ロールと
を備えた画像形成装置において、
前記電源装置から印加する逆極性の電圧は、二次転写部に電圧を印加したときに流れる電流をＩ（ｍＡ）、中間転写体の回転速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）、二次転写ロールの軸方向の長さをｗ（ｍ）とした場合、ρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）で表される電荷密度ρ（ｍＣ／ｍ2 ）が０＜ρ≦０．３となるように設定されているものである。
【００１０】
ここで、上記作像システムは、通常、回転するドラム又はベルト形態の感光体に電子写真プロセス等により（カラー）トナー像が形成される構成のものが使用されるが、これに限定されるものではない。また、その数量は、１つに限られず、複数あってもよい。作像システムが１つの場合には、通常、その像担持体に複数色の色のトナー像を順次形成できる構成のものが使用される。
【００１１】
また、上記中間転写ベルトは、作像システムから転写されるトナー像を保持し得る部材をベルト形態にしたもの（中間転写体）であり、作像システムの像担持体と同期して回転するようになっている。上記二次転写ロールは、通常、中間転写体に対して接離可能に配設されるものであるが、中間転写体から二次転写ロールを離す必要のない画像形成動作がなされる構成の画像形成装置である場合には、その二次転写ロールは中間転写体に常時当接させるように配設したものでもよい。
【００１２】
さらに、上記電源装置は、中間転写体がベルト形態のものである場合には、通常、その中間転写ベルトに当接する二次転写ロールとは反対側にベルトを支持するように配設されるバックアップロールに二次転写電圧を給電ロールを介して印加するように構成される。二次転写電圧は、中間転写体上のトナー像が記録材側に静電気的に転写されるような電界を中間転写体と二次転写ロールとの間に形成し得る電圧であればよく、その極性については、トナー像のトナー帯電極性や二次転写電圧を印加する対象の配置の条件に応じて正極性又は負極性のいずれかに適宜選定される。
【００１３】
また、この電源装置としては、１つの電源から得られる電圧を二次転写電圧又はその二次転写電圧とは逆極性の電圧のいずれかに変換して二次転写部に選択的に出力させる機能をもつ電源制御回路を具備させた構成のものが使用可能であるが、この他にも、二次転写電圧を印加する専用の電源とその二次転写電圧とは逆極性の電圧を印加する専用の電源とを別個独立に用意し、その２つの電源から二次転写部に印加する電圧をスイッチング手段により切り換えて印加するように構成したものが使用可能である。
【００１４】
この電源装置から印加する逆極性の電圧は、上記したように電荷密度ρが０＜ρ≦０．３となるように、好ましくは０＜ρ≦０．１２となるように設定されるが、この電荷密度ρが「０．３」よりも大きくなると、二次転写ロールと中間転写体が当接するニップ部で放電が発生し、これにより中間転写体上にあるトナーの帯電極性が反転して、その反転したトナーが印加する逆極性の電圧により二次転写ロール側に静電的に転移してしまう。
【００１５】
このような画像形成装置によれば、二次転写ロールと中間転写体との間に記録材が存在しているときには、電源装置から二次転写電圧が印加される。これにより、中間転写体上のトナー像は加圧力と静電気的作用によって記録材に二次転写される。一方、二次転写ロールと中間転写体との間に記録材が存在していないときには、電源装置から二次転写電圧とは逆極性であって電荷密度ρが０＜ρ≦０．３の電圧が印加される。これにより、中間転写体と二次転写ロールとの間には中間転写体上のトナーがその中間転写体側の方向に引きつけられる適度な電界が形成される結果、中間転写体上のトナーはその中間転写体側に付着したままで保持されるようになり、かかるトナーが二次転写ロール側へ静電気的に転移して付着してしまうことはほとんどない。
【００１６】
ちなみに、この画像形成装置では、紙詰まり（ジャム）が発生した際に中間転写体にトナーが付着したまま或いはトナーが付着することがあり、そのような中間転写体上のトナーが二次転写ロールに転移した場合に、前記した特定の電荷密度ρからなる逆極性の電圧を前記電源装置から二次転写部に印加し、二次転写ロールに付着したトナーを中間転写体に転移させて戻すように構成することも有効である。具体的には、例えば、紙詰まり発生の検知により画像形成装置の動作が停止してジャム除去作業が終了した後に行われるジャムリカバリー動作（中間転写体上のトナーの除去作業などが含まれる）時に、上記逆極性の電圧を印加する。これにより、二次転写ロールに付着したトナーは、中間転写体側に転移して戻されるとともにその戻された後に中間転写体の清掃手段により除去される。
【００１７】
また、この画像形成装置においては、例えば、電源装置から印加する逆極性の電圧を定電流電源から印加するとよい。
【００１８】
この場合、定電流電源としては、公知の定電流制御回路を備えた電源を使用することができる。このように構成した場合には、電荷密度ρを表す前記した式をρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）＝Ｖn ／（Ｒn ・ｖ・ｗ）と変形して考察してみると（式中、Ｒn は二次転写部を構成する各部品の抵抗を合計した合成抵抗、Ｖn は二次転写部に印加する電圧を示す）、その電荷密度ρについては、電流Ｉが一定となることから、二次転写部の合成抵抗Ｒn の値の如何にかかわらず中間転写体の回転速度ｖと二次転写ロールの軸方向の長さｗに応じて容易に設定及び制御することが可能であることがわかる。従って、たとえ二次転写部の合成抵抗Ｒn が変動することがあっても、電荷密度ρを前述した特定の範囲に保持することが可能となるため、二次転写ロールへのトナーの付着を確実に防止することができるようになる。
【００１９】
さらに、この画像形成装置においては、例えば、電源装置から印加する逆極性の電圧を定電圧電源から印加するとともに、その定電圧電源と二次転写部との間に少なくとも二次転写部の合成抵抗と同等以上の付加抵抗を直列に配設するとよい。
【００２０】
この場合、その定電圧電源としては、公知の定電圧制御回路を備えた電源を使用することができる。また、付加抵抗としては、一般的な抵抗素子を使用することができる。この付加抵抗の上限値は、二次転写部の合成抵抗の１０倍程度とすることが好ましい。このように構成した場合には、電荷密度ρを表す前記した式をρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）＝（Ｒn ＋Ｒx ）／（Ｖn ・ｖ・ｗ）｝と変形して考察してみると（式中、Ｒx は付加抵抗の値を示す）、電圧Ｖn が一定となり、しかも二次転写部の合成抵抗Ｒn の値が変動しても付加抵抗の値が十分に大きければ分圧効果により（Ｒn ＋Ｒx ）の値はそれほど変動しなくなることから、その合成抵抗Ｒn が変動しても電荷密度ρの変化を軽減できることがわかる。従って、二次転写部の合成抵抗Ｒn が変動しても、電荷密度ρを前述した特定の範囲に保持することが可能となるため、二次転写ロールへのトナーの付着を確実に防止することができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
［実施の形態１］
図１は、本発明を適用したカラー画像形成装置の概要図である。同図において、符号１０は作像システムであり、この作像システム１０は、矢線Ａ方向への回転する感光体ドラム（像担持体）１１と、その感光体ドラム１１の周囲に配設された帯電装置１２、レーザ書込装置１３、現像装置１４及びドラムクリーナ１６、除電器１７等とで構成されている。このうち現像装置１４は、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色に対応した４つの現像器（具体的には１４Ｂｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ）を感光体ドラム１１の周囲に順次配設したものである。
【００２３】
このような作像システム１０では、基本的に、感光体ドラム１１の表面が帯電装置１２によって一様に帯電された後、その帯電されたドラム表面にレーザ書込装置１３から露光ビームＢｍが走査露光されることにより画像情報に応じた静電潜像が形成される。続いて、その静電潜像が現像装置１４から供給される所定の色のトナーによって現像されることにより顕像化され、もって感光体ドラム１１上にトナー像Ｔが形成される。
【００２４】
また、符号２０は作像システム１０における感光体ドラム１１の表面に当接するように配置された中間転写ベルト（中間転写体）であり、複数のロール２１〜２４に張架されて矢線Ｂ方向へ回転するようになっている。ここで、ロール２１は中間転写ベルト２０の駆動ロール、ロール２２は従動ロール、ロール２３は中間転写ベルト２０の張力を一定に制御するようにしたテンションロール、ロール２４は二次転写用のバックアップロール（対向ロール）である。
【００２５】
そして、この中間転写ベルト２０の感光体ドラム１１と対向する部位（一次転写位置）の裏面側には、一次転写装置としての一次転写ロール１５が配設されている。この一次転写ロール１５にはトナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加されており、これにより、感光体ドラム１１上のトナー像Ｔが中間転写ベルト２０に静電吸引されるようになっている。
【００２６】
また、中間転写ベルト２０のバックアップロール２４にて支持されている表面側（二次転写位置）には、その中間転写ベルト２０に対して接離可能な二次転写ロール２５が配設されている。この二次転写ロール２５には、必要に応じて、そのロール表面に付着したトナーを除去するためのクリーニングブレード２５ａが付設される。また、バックアップロール２４は、二次転写ロール２５の対向電極として機能するものであり、トナーの帯電極性と同極性の二次転写電圧が給電ロール２６を介して供給されるようになっている。
【００２７】
さらに、中間転写ベルト２０の二次転写位置から下流側には、二次転写後に転写されず中間転写ベルト２０上に残留して付着するトナーを除去するベルトクリーナ２７が中間転写ベルト２０表面に対して接離可能に設けられている。また、このベルトクリーナ２７の下流側であって前記一次転写位置の上流側には、反射型フォトセンサ等からなる検出センサ２８が配設されている。この検出センサ２８は、中間転写ベルト２０の非画像形成領域である端部領域に貼られている、レーザ書込装置１３の書込タイミング検出用の基準テープ２０ａを検知するようになっている。
【００２８】
記録用紙（記録材）Ｐの搬送系については、供給トレイ３０に収容されている記録用紙Ｐをフィールドロール３１により送り出し、レジストレーションロール（レジロール）３２で一旦位置決め停止させた後、その記録用紙Ｐを所定のタイミングで二次転写ロール２４と中間転写ベルト２０とが当接するニップ部へと送り込むようになっている。また、二次転写後の用紙Ｐを、図示しない用紙搬送ガイドを介してベルト搬送装置３３へと導き、このベルト搬送搬送３３により定着装置３４へ搬送するようになっている。
【００２９】
前記した二次転写ロール２５及びベルトクリーナ２８は、それぞれが図示しないリトラクト装置によって中間転写ベルト２０の表面に対し接離自在になるように配設されている。そして、中間転写ベルト２０上で複数色のトナー像が重ね合わされるように一次転写される場合には、その最終色の前のトナー像が二次転写ロール２５とベルトクリーナ２８を通過するまで、その両者は中間転写ベルト２０から離間するようになっている。
【００３０】
また、このカラー画像形成装置においては、画像濃度の画像形成条件を補正するためのトナー像からなるパッチ像を中間転写ベルト２０の画像非転写領域（通常のトナー像Ｔが形成される中間転写ベルト２０の画像転写領域どうしの間となる領域、いわゆるインターイメージ部）に形成し、そのパッチ像２８を中間転写ベルト２０の周囲の所定位置に配設される濃度検出用の検出センサ３９によって検知するようになっている。さらに、記録用紙Ｐの種類に応じて画像形成プロセス速度（感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２０等の回転速度）を変更できる機能を具備しており、例えば、記録用紙Ｐが普通紙等の一般的な記録材である場合における「通常速度」と、ＯＨＰシート等の特殊な記録材である場合における「低速速度」とが用意されている。
【００３１】
そして、このカラー画像形成装置においては、図２に示すように、二次転写ロール２５、中間転写ベルト２０、バックアップロール２４及び給電ロール２６にて構成される二次転写部４０に対し、二次転写用の電源装置５０から前記した二次転写電圧を含む所定の電圧が給電ロール２６を介して印加されるようになっている。
【００３２】
この実施の形態における電源装置５０は、中間転写ベルト２０上のトナー像Ｔのトナー帯電極性が「負極性」に設定された画像形成装置に使用されるものであり、二次転写電圧を印加する第１電源５１と、二次転写電圧とは逆極性であって後述する電荷密度ρとなる電圧を印加する第２電源５２と、これら２つの電源５１、５２と給電ロール２６との接続を切り換えるスイッチ５３とで構成されている。そして、この電源装置５０は、二次転写が実行される際に、後述するタイミングでスイッチ５３が作動し、そのスイッチ５３の端子ａを端子ｂに接続することによって二次転写部４０に第１電源５１からトナー帯電極性と同じ負極性の電圧が二次転写電圧として印加されるとともに、その端子ａを端子ｃに接続することによって二次転写部４０に第２電源５２から正極性の電圧が印加されるようになっている。
【００３３】
スイッチ５３は、その動作が図示しない制御手段により制御されるようになっており、具体的には、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間に記録用紙Ｐがあるときには二次転写電圧を印加するように端子ａを端子ｂに接続し、その間に記録用紙Ｐがないときには上記逆極性の電圧を印加するように端子ａを端子ｃに接続するように制御される。このとき、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間における記録用紙Ｐの有無は、二次転写部４０に到達して通過するまでの記録用紙Ｐに関するタイミング情報が判明しているため、そのタイミング情報に基づいて予測判断される。
【００３４】
また、この電源装置５０は、第２電源５２から印加する電圧が二次転写電圧とは逆極性の電圧としていることに加え、二次転写部４０に電圧を印加したときに流れる電流をＩ（ｍＡ）、中間転写ベルト２０の回転速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）、二次転写ロール２４の軸方向の長さをｗ（ｍ）とした場合、ρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）で表される電荷密度ρ（ｍＣ／ｍ2 ）が０＜ρ≦０．３となるように設定されている。この実施の形態では、電荷密度ρが上記の条件を満たすようにするため、中間転写ベルト２０の回転速度ｖと二次転写ロール２４の長さｗを適宜設定して固定したうえで、０＜ρ≦０．３を満たす電流Ｉが得られるような電圧を印加するように調整している。
【００３５】
次に、このカラー画像形成装置による基本的な画像形成プロセスについて説明する。
【００３６】
まず、作像システム１０において、前記したように感光体ドラム１１上に所定の色のトナー像Ｔが形成される。例えば、感光体ドラム１に書き込まれる静電潜像がイエローの画像情報に対応したものであれば、その潜像はイエロー（Ｙ）のトナーに対応した現像器１４Ｙにより現像され、これにより感光体ドラム１１上にイエローのトナー像Ｔが形成される。
【００３７】
続いて、トナー像Ｔは、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置で一次転写ロール１５に印加される一次転写電圧によって中間転写ベルト２０の表面に転写される。一方、この一次転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナーはドラムクリーナ１６によって除去され、また、そのクリーニングされた感光体ドラム１１の表面は除電器１７によって除電される。
【００３８】
このとき、単色画像を形成する場合には、その単色のトナー像を一次転写後に直ちに記録用紙Ｐに二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、作像システム１０におけるトナー像の形成及びそのトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたトナー像（フルカラー画像）を形成する場合には、感光体ドラム１１上にはその１回転ごとにイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔがそれぞれ形成され、しかる後、これら各トナー像Ｔは中間転写ベルト２０にそれぞれ一次転写される。一方、中間転写ベルト２０は、最初に一次転写されたイエローのトナー像を保持したまま感光体ドラム１１と同一周期で回動し、これにより中間転写ベルト２０上にはその１回転ごとにマゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が重ね合わせられるように転写形成される。
【００３９】
続いて、中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像Ｔは中間転写ベルト２０の回動に伴って二次転写位置へと搬送され、その一方で、記録用紙Ｐがレジストロール３２により所定のタイミングで（二次転写ロール２５が中間転写ベルト２０に当接した状態にある）二次転写位置へと供給される。これにより、トナー像Ｔの記録用紙Ｐへの二次転写が実行される。
【００４０】
この二次転写に際しては、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間に記録用紙Ｐが存在しているときは、図３ａに示すように第１電源５１から二次転写電圧が給電ロール２６を介して二次転写部４０に印加される。また、二次転写位置へと供給された記録用紙Ｐは、二次転写ロール２５によってバックアップロール２４に支持された中間転写ベルト２０に圧接させられる。これにより、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像Ｔは、静電的作用と加圧作用とを受けて記録用紙Ｐ側に転写される。
【００４１】
一方、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間に記録用紙Ｐが存在していないときは、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０とが直接接触することになるが、図３ｂに示すように、第２電源５２から逆極性の電圧が給電ロール２６を介して二次転写部４０に印加される。このとき、逆極性の電圧はその電荷密度ρが前記した条件を満たすものであるため、たとえ二次転写部４０の合成抵抗Ｒn （バックアップロール２４及び中間転写ベルト２０の各抵抗値を合計したもの）等が環境条件等により変動しても、中間転写ベルト２０上のトナーが二次転写ロール２５側に静電的に転写されることはない。
【００４２】
この二次転写後の記録用紙Ｐは、搬送ベルト３３を経て定着器３４へと搬送され、二次転写されたトナー像Ｔが定着される。一方、二次転写後に中間転写ベルト２０上に残留するトナーはベルトクリーナ２８によって除去される。また、かりに二次転写ロール２５の表面にトナー等が微量に付着しても、そのトナー像はクリーニングブレード２５ａにより取り除かれる。
【００４３】
以上のプロセスを経ることにより、トナーからなる単色画像又はカラー画像が記録用紙Ｐ上に形成されるようになっている。そして、この画像形成装置では、前記したように二次転写ロール２５にトナーが付着して汚れることがないため、後続の二次転写が行われる際に、その二次転写部４０を通過する記録用紙Ｐの裏面が二次転写ロール２５に付着するトナーによって汚れてしまうことはない。しかも、二次転写ロール２５のトナー付着により均一な転写電界が形成されずに転写ぬけが発生することもない。従って、この画像形成装置では、記録用紙の裏面汚れのない、均質で安定した二次転写が行われる。
【００４４】
次に、このカラー画像形成装置を使用して以下のような試験を行った。
【００４５】
すなわち、試験は、画像形成装置における中間転写ベルト２０の回転速度ｖを通常速度の２２０ｍ／ｓｅｃと低速速度の６０ｍ／ｓｅｃとに切り換えて変更できるように構成したうえで、その二次転写部４０の合成抵抗Ｒn と第２電源５２から印加する逆極性の電圧とを表２及び表３に示すように変更したときに、その二次転写部４０を流れる電流Ｉ（μＡ）を測定するとともに、中間転写ベルト２０のインターイメージ部に５０％濃度の試験用パッチ像を形成して二次転写部４０を通過させた後に記録用紙Ｐを通過させたときにその用紙裏面のトナー汚れの様子について調べた。ちなみに、この試験における画像形成装置において適用される二次転写電圧は、−１〜−２．３ｋＶの範囲内で適宜設定されている。
【００４６】
この際、二次転写部４０の合成抵抗Ｒn については、中間転写ベルト２０の抵抗Ｒ1 とバックアップロール２４の抵抗Ｒ2 とを変えて適宜組み合わせることにより設定した（Ｒn ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ）。このうち、中間転写ベルト２０としては、ポリイミドにカーボンブラック等の導電性物質を適当量含有させて厚さ０．１ｍｍ、幅３２０ｍｍの寸法に成形してなる単層ベルトであって、その体積抵抗Ｒ1 を１０9.8 Ω・ｃｍと１０12.1Ω・ｃｍに設定したものを使用した。また、バックアップロール２４としては、絶縁性を有するロール上に半導電性の薄層フィルムを被覆し、その表面抵抗Ｒ2 を１０7.3 Ω／□と１０8.2 Ω／□に設定したものを使用した。そして、各体積抵抗の中間転写ベルト２０と各表面抵抗のバックアップロール２４を表１のように組み合わせることにより、二次転写部４０の合成抵抗Ｒn として１６ＭΩ、２３ＭΩ、３４ＭΩ、４１ＭΩの４タイプのものを用意した（この合成抵抗Ｒn は二次転写部４０に３５ｍＡの電流が流れるような電圧を印加したときの値である）。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
また、二次転写ロール２５としては、接地された芯金上にカーボンを分散して１０7 Ω・ｃｍ以下の低抵抗に設定したウレタン発泡層を形成し、その外周にイオン導電性のウレタンゴム層（厚さ１ｍｍ程度）を形成し、さらにその外周にフッ素樹脂を含むコート層（厚さ数１０μｍ）を形成したものであって、その硬度（アスカーＣ）を４０°以下に設定したものを使用した。この二次転写ロール２４の軸方向の長さｗは、３５０ｍｍとした。なお、この試験における二次転写ロール２４ではクリーニングブレード２５ａを使用していない。
【００４９】
そして、記録用紙Ｐの裏面汚れについては以下のグレード（Ｇ）基準で評価した。なお、Ｇ２〜Ｇ４におけるかっこ書きの濃度は前記試験用パッチ像の濃度を「１」としたときの相対的な濃度である。また、このグレードＧ１〜Ｇ４のうち許容できる許容グレードは「Ｇ１」である。
Ｇ１：肉眼でわかる汚れはなし（ルーペでトナーの付着が観察できる程度）
Ｇ２：肉眼でわかる汚れが発生した（濃度０．０９）
Ｇ３：かなり目立つ汚れが発生した（濃度０．１５）
Ｇ４：ひどい汚れが発生した（濃度０．１９以上）
【００５０】
以上の試験による結果を表２及び３に示すとともに図４に示す。表中において横線「−」を付した項目部分は、グレードＧ１の評価結果が得られる可能性が低い等の予測的判断から試験を行っていない。
【００５１】
【表２】
0003678027.tif 000003
【００５２】
【表３】
0003678027.tif 000004
【００５３】
この試験によって得られた結果を、図４に示すような横軸を電荷密度ρ、縦軸を用紙裏面汚れのグレード（Ｇ）としたグラフ図に示した。電荷密度については、ρ＝Ｉ／（ｖ・ｗ）の式に、ｖ＝２２０ｍｍ／ｓｅｃ又は６０ｍｍ／ｓｅｃ、ｗ＝３５０ｍｍを代入するとともに、測定された電流Ｉの値を代入することにより算出している。また、図中のプロットした○印のいくつかは複数のデータが重なった状態で図示されている。
【００５４】
この図４に示す結果から明らかなように、電荷密度ρが０＜ρ＜０．３の範囲にあれば、用紙の裏面汚れのグレードが許容グレード「Ｇ１」になることがわかる。
【００５５】
また、表２や図３に示す結果から、中間転写ベルト２０の回転速度ｖと二次転写ロール２５の長さｗを先に設定した場合には、二次転写部４０に逆極性の電圧を印加したときに流れる電流Ｉを適切な値（汚れグレードがＧ１になるような値）に保ちさえすれれば、二次転写部の抵抗Ｒn にかかわらず、記録用紙の裏面汚れを確実に防止できることがわかる。従って、このことから、この画像形成装置では、転写装置５０の第２電源５２として定電流制御機能を備えた電源を使用して、その電源から逆極性の電圧を印加する際にその電流Ｉが上記した適切な値になるように制御する構成を採用することにより、二次転写部の合成抵抗Ｒn が変動することがあっても、二次転写ロール２５へのトナーの付着を確実に防止でき、ひいては記録用紙Ｐの裏面汚れを確実に防止できるようになる。
【００５６】
［実施の形態２］
この実施の形態は、電源装置５０として、図５に示すような構成のものを適用した以外は実施の形態１に係るカラー画像形成装置と同じ構成からなるものである。すなわち、この実施の形態における電源装置５０は、実施の形態１における電源装置５０と対比した場合、第２電源５２として定電圧制御がなされる電源を使用し、かつ、その第２電源５２と二次転写部（給電ロール２６）の間に付加抵抗５４を直列に接続した点で異なり、それ以外の点では共通するものである。
【００５７】
この場合、付加抵抗５４としては、少なくとも二次転写部４０の合成抵抗Ｒn と同等以上の抵抗値のものを使用すればよい。また、この電源装置５０の第２電源５２から逆極性の電圧を印加した際に、二次転写部４０に流れる電流Ｉから算出される電荷密度ρが前述の特定範囲を満たすような適切な当該電圧の値を選択し、その選択した値の電圧を第２電源５２から定電圧制御して二次転写部４０に印加すればよい。
【００５８】
そして、このような電源装置５０を適用した画像形成装置においては、その二次転写に際し、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間に記録用紙Ｐが存在しているときは、図６ａに示すように第１電源５１から二次転写電圧を給電ロール２６を介して二次転写部４０に印加する。これにより、正常な二次転写が行われる。一方、二次転写ロール２５と中間転写ベルト２０との間に記録用紙Ｐが存在していないときは、図６ｂに示すように、第２電源５２から逆極性の電圧を給電ロール２６を介して二次転写部４０に印加する。このとき、逆極性の電圧は、その電荷密度ρが前記した条件を満たすものであり、しかも、二次転写部４０の合成抵抗Ｒn が変動してもその適切な逆極性の電圧を二次転写部４０にほぼ安定して印加することができるため、実施の形態１の場合と同様に、二次転写部４０の合成抵抗Ｒn が環境条件等により変動しても、中間転写ベルト２０上のトナーが二次転写ロール２５側に静電的に転写されることはない。
【００５９】
従って、このような電源装置５０を適用した場合においても、実施の形態１の場合とほぼ同様に、二次転写部４０の合成抵抗Ｒn が変動することがあっても、二次転写ロール２５へのトナーの付着を確実に防止でき、ひいては記録用紙Ｐの裏面汚れを確実に防止できるようになる。
【００６０】
図７は、実施の形態１に係る試験で使用したカラー画像形成装置のうち二次転写部４０の合成抵抗Ｒn を低い二次抵抗（１６ＭΩ）と高い二次抵抗（４１ＭΩ）とに設定した各画像形成装置についてその二次転写部４０の電圧−電流特性を示すとともに、かかる各画像形成装置における電源装置５０の第２電源５２を「１ｋＶ」が定電圧制御されて出力される電源とし、かつ、その第２電源５２と二次転写部４０の間に「１００ＭΩ」の付加抵抗５４を接続した場合における当該二次転写部４０と付加抵抗部（５４）での分圧の状態を示すものである。
【００６１】
この図７に示す結果について表２のデータを参照しながら考察すると、まず、定電圧制御の第２電源５２及び付加抵抗５４を適用しない電源装置を使用した画像形成装置では、その二次転写部４０の合成抵抗が前記高抵抗（４１ＭΩ）時の場合には、図７をはじめ表２にも示されるとおり１ｋＶの電圧を印加すると１５μＡの電流が流れ、そのときの汚れグレードの結果が表２より「Ｇ１」であることから、肉眼で確認できるような用紙の裏面汚れが発生しない状態にあることがわかる。しかし、その二次転写部４０の合成抵抗が前記低抵抗（１６ＭΩ）時の場合には、図７や表２に示すとおり１ｋＶの電圧を印加すると９０μＡの電流が流れ、そのときの汚れグレードの結果が表２より「Ｇ３」となり、用紙の裏面汚れが発生する状態にあることがわかる。
【００６２】
これに対し、定電圧制御の第２電源５２及び付加抵抗５４を適用した画像形成装置では、図７に示されるように、交点Ｑの電圧値を境にして、定電圧電源５２から印加する１ｋＶの電圧のうち「約０．７ｋＶ」が付加抵抗部（５４）に分圧されて、その残りの「約０．３ｋＶ」が二次転写部４０に分圧されることになる。この結果、この画像形成装置では、その二次転写部４０の合成抵抗が前記低抵抗（１６ＭΩ）時の場合であっても、二次転写部４０に実際にかかる電圧が上記のとおり「約０．３ｋＶ」となり、かかる印加電圧値における汚れグレードの結果が表２中の０．３ｋＶに近い値の０．２５ｋＶの欄の結果をみると「Ｇ１」とあることから、用紙の裏面汚れが発生しない状態にあることがわかる。
【００６３】
従って、本実施の形態のように電源装置５０として定電圧制御の第２電源５２及び付加抵抗５４を適用したものを使用した場合には、二次転写部４０の合成抵抗が変動しても、二次転写ロール２５へのトナーの付着に起因した記録用紙Ｐの裏面汚れを防止することが可能になることがわかる。ちなみに、この画像形成装置においては、その付加抵抗５４として２０ＭΩ〜４００ＭΩ程度のものを使用することが有効である。
【００６４】
［他の実施の形態］
実施の形態１、２では、１つの感光体ドラム１１を４回転させることによりフルカラー画像の４色のトナー像を順次形成するタイプのカラー画像形成装置に基づいて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば図８に示すように中間転写方式を利用したいわゆるタンデムタイプのカラー画像形成装置にも同様に適用することができる。図８中、符号１０Ｋ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃはいずれも単色の作像システムであり、それぞれブラックＫ，イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣの色のトナー像を個別に形成する専用の画像形成部である。その各作像システム１０の構成は、実施の形態１等のような１つの作像システム１０とほぼ同様であり、現像装置１４が各システム１０毎に専用の色のトナーを収容した１つの現像器１４Ｋ，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃで構成されている点で異なるのみである。
【００６５】
そして、このようなタンデムタイプの画像形成装置の場合にも、その二次転写部４０の電源装置として、前記した各実施の形態と同様の構成からなる電源を採用することにより、二次転写部４０の合成抵抗の変動にかかわらず、二次転写ロール２５へのトナーの付着を確実に防止でき、ひいては記録シートＰの裏面汚れも確実に防止できる。
実施の形態１では、
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、二次転写ロールと中間転写体との間に記録材が存在しないときにおいて、二次転写ロールへのトナーの付着を確実に防止することができる。しかも、このトナー付着の防止効果は、二次転写部の抵抗が変動しても確実に得られる。従って、この画像形成装置を使用した場合には、二次転写ロールへのトナー付着に起因した記録材の裏面汚れや転写抜け等のない良好な二次転写を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１に係るカラー画像形成装置の主要な構成を示す概要図である。
【図２】  二次転写部とその電源装置の主要な構成を示す概要図である。
【図３】  図２の電源装置から二次転写部への電圧の印加状態を示す説明図である。
【図４】  実施の形態１における試験の結果を示すグラフ図である。
【図５】  実施の形態２に係るカラー画像形成装置における二次転写部とその電源装置の主要な構成を示す概要図である。
【図６】  図５の電源装置から二次転写部への電圧の印加状態を示す説明図である。
【図７】  実施の形態２における試験の結果を示すグラフ図である。
【図８】  他の実施の形態に係るカラー画像形成装置の主要な構成を示す概要図である。
【符号の説明】
１０…作像システム、１１…感光体ドラム（像担持体）、２０…中間転写ベルト（無端状の中間転写体）、２５…二次転写ロール、４０…二次転写部、５０…電源装置、５２…第２電源（逆極性の電圧を印加する電源）、５４…付加抵抗、Ｐ…記録シート（記録材）。
【図１】
0003678027.tif 000005
【図２】
0003678027.tif 000006
【図３】
0003678027.tif 000007
【図４】
0003678027.tif 000008
【図５】
0003678027.tif 000009
【図６】
0003678027.tif 000010
【図７】
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【図８】
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