(57)【要約】【課題】記録材の先頭の余白部分が狭くても、トナー像の転写に影響を及ぼすことなく、高抵抗の中間転写体から記録材を分離できる画像形成装置を提供する。【解決手段】接地電位に接続したテンションローラ９と電源Ｄ３０に接続したバイアスローラ３１とで中間転写体帯電装置３０を構成する。中間転写体帯電装置３０は、バイアスローラ３１に正極性の電圧を印加して中間転写ベルト７の記録材Ｐの先端余白部に重なる面をトナーの帯電極性と逆極性に帯電させる。そして、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでは、記録材Ｐの先端余白部に重なる領域が通過した後に一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに電圧を印加する。これにより、記録材の分離に都合の良い帯電状態で記録材が二次転写部を通過するため、曲率分離が容易になる。【選択図】図１
2011022343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される像担持体と、体積抵抗値が１×１０１３［Ωｃｍ］以上の中間転写体と、前記中間転写体を押圧して前記像担持体に当接させる転写部材と、前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を転写させるように前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体に重ねた記録材を帯電させて前記中間転写体から記録材へトナー像を転写させる二次転写部と、を備えた画像形成装置において、
前記二次転写部で記録材先端部に重なる面の領域にトナーの帯電極性と逆極性の電荷がチャージアップされるように、トナー像が転写される前の前記中間転写体を帯電させる中間転写体帯電手段と、
前記中間転写体の記録材先端部に重なる部分が通過した後に前記転写部材に電圧が印加されるように前記電源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体帯電手段は、前記重なる面の領域の外側の位置から記録材後端部に重なる領域の外側の位置までを一様に帯電させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記中間転写体帯電手段は、前記中間転写体のトナー像が転写される反対側の面に当接して接地電位に接続された接地回転体と、前記接地回転体との間に前記中間転写体を挟み込むように配置された帯電部材と、前記帯電部材にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する帯電電源と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電電源は、前記中間転写体に担持される最大トナー載り量のトナー像の単位面積当たり電荷に相当する単位面積当たり電荷をチャージアップ可能な電圧を前記帯電部材に印加することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記帯電電源は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を前記帯電部材に印加することを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写体帯電手段は、トナー像が転写される前の前記中間転写体における前回のトナー像が転写された領域にチャージアップされた電荷を除電する手段を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記電源は、定電流制御された電圧を前記帯電部材に印加することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高抵抗の中間転写体を用いてトナー像を記録材に転写する画像形成装置、詳しくは中間転写体の高抵抗を利用して転写後の記録材の分離を容易にする構造及び制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光ドラムに形成したトナー像を一次転写部で中間転写ベルトへ転写した後に、二次転写部で記録材へ転写する中間転写体方式の画像形成装置が広く用いられている（特許文献１、２）。特許文献１、２では、体積抵抗が１×１０８〜１０１２［Ωｃｍ］の中抵抗の中間転写ベルトが使用されているが、近年、１×１０１３〜１０１５［Ωｃｍ］の高抵抗の中間転写ベルトの使用が検討されている。
【０００３】
絶縁体（誘電体）に近い高抵抗の中間転写ベルトは、一次転写部でトナー像が転写された際の帯電状態を長く安定に保つことができる。このため、転写されたトナーの保持力が高くなり、途中で接地電位に接続されたローラに裏面が接触した場合でも、中抵抗の中間転写ベルトのようなトナー像の飛び散り現象が発生しない。
【０００４】
しかし、帯電状態が長く保たれることで接触した記録材との静電的な付着力が大きくなるため、薄い記録材の場合には、二次転写部で中間転写ベルトに記録材が付着して分離しにくいことがある。
【０００５】
特許文献３には、二次転写部における電圧の印加タイミングを調整して、中間転写体に対する記録材の分離性能を高める制御が示される。記録材の先端部が二次転写部を通過した後に二次転写部での電圧印加を開始することで、記録材の先端部が中間転写ベルトに静電気的に吸着されないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１７９１５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７３８６号公報
【特許文献３】特開平１０−２４００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高抵抗の中間転写ベルトは、一次転写部での高い帯電状態を保って二次転写部へ到達するため、記録材への静電気的な吸着力が大きく、二次転写部で外から電圧を印加したくらいでは薄い記録材を十分に分離できない。
【０００８】
また、二次転写部は、転写ローラを用いた場合で６ｍｍ以上、コロナ帯電器を用いた場合は１０ｍｍ以上となるため、記録材の先端領域が通過するのを待って二次転写を開始すると記録材の先頭の余白部分だけでは足りなくなる。あるいは、二次転写部を通過する記録材の帯電状態が十分に安定しない状態で二次転写が始まることになって、画像の先頭部分に濃度ムラが発生する。
【０００９】
そこで、二次転写部の上流側に非接触の除電帯電器を配置して中間転写ベルトを除電することが提案されたが、この場合も、除電領域がトナー像にオーバーラップすると画像濃度ムラが発生する。トナー像を担持した部分に除電が及ぶとトナーが飛び散ることもある。
【００１０】
本発明は、記録材の先頭の余白部分が狭くても、トナー像の転写に影響を及ぼすことなく、高抵抗の中間転写体から記録材を分離できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、体積抵抗値が１×１０１３［Ωｃｍ］以上の中間転写体と、前記中間転写体を押圧して前記像担持体に当接させる転写部材と、前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を転写させるように前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体に重ねた記録材を帯電させて前記中間転写体から記録材へトナー像を転写させる二次転写部と、を備えた画像形成装置において、前記二次転写部で記録材先端部に重なる面の領域にトナーの帯電極性と逆極性の電荷がチャージアップされるように、トナー像が転写される前の前記中間転写体を帯電させる中間転写体帯電手段と、前記中間転写体の記録材先端部に重なる部分が通過した後に前記転写部材に電圧が印加されるように前記電源を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、一次転写部の手前で中間転写体に、二次転写部での記録材の帯電を前提とした記録材の分離に都合のよい帯電状態を付与している。そして、一次転写部では、その帯電状態が損なわれないように、記録材の先頭に重なる部分を避けた電圧印加を行ってトナー像の一次転写を行う。
【００１３】
このため、二次転写部では、記録材の途中で転写条件を切り替えることなく一様な条件を適用して転写を行えば、自動的に記録材の分離に都合の良い帯電状態が記録材と中間転写体との間に形成されて記録材が分離される。
【００１４】
従って、記録材の先頭の余白部分が狭くても、トナー像の転写に影響を及ぼすことなく、高抵抗の中間転写体から記録材を分離できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】画像形成部の構成の説明図である。
【図３】中間転写ベルトの体積抵抗値と電荷減衰率の関係の説明図である。
【図４】トナー像の転写部の構成の説明図である。
【図５】一次転写部におけるニップ幅と転写効率との関係の説明図である。
【図６】一次転写部における中間転写ベルトのチャージアップの説明図である。
【図７】二次転写部における記録材の分離不良の説明図である。
【図８】実施例１の制御のタイムチャートである。
【図９】実施例１の制御による記録材の分離性能の説明図である
【図１０】実施例２の中間転写体帯電装置の説明図である。
【図１１】実施例３の中間転写体帯電装置の説明図である。
【図１２】実施例４の画像形成装置の構成の説明図である。
【図１３】実施例４における各電圧印加の制御のタイムチャートである。
【図１４】実施例５の中間転写体帯電装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、予め帯電させた中間転写ベルトに対してトナー像が一次転写される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１７】
従って、中間転写体から記録材へトナー像を転写する画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。
【００１８】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００１９】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。
【００２０】
図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト７に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれプロセスユニットにまとめて構成され、独立して交換可能である。
【００２１】
外部のコンピュータ３００、内蔵のイメージリーダ２００、又はファクシミリ等から制御部９０にフルカラー画像情報信号が入力されると、制御部９０は、画像形成装置１００を起動させる。制御部９０は、操作パネル９１を通じた設定及び操作に基づいて画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを制御して記録材Ｐに画像を形成する。制御部９０は、画像形成装置１００全体の制御を司り、入力したフルカラー画像情報信号を所要に画像処理するとともに、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを画像形成シーケンスの所定タイミングで駆動する。露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、制御部９０から入力する画像処理された各色の画像情報信号に対応して変調したレーザ光を出力して、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを走査露光する。これにより、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに走査露光パターンに対応した静電像が形成され、静電像は、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより各色のトナー像に現像される。
【００２２】
画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト７に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光感光ドラム１ＹＭにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト７のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光感光ドラム１ＹＣ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト７に順次重ねて一次転写される。
【００２３】
中間転写ベルト７に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置２２で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、機体外部へ排出される。
【００２４】
記録材カセット１４からピックアップローラ１５によって引き出された記録材Ｐは、分離ローラ１６で１枚ずつに分離して、レジストローラ１９へ送り出される。レジストローラ１９は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト７のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。
【００２５】
中間転写ベルト７は、テンションローラ９、駆動ローラ８、及び対向ローラ１０に掛け渡して支持され、駆動ローラ８に駆動されて３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。
【００２６】
ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト７にクリーニングブレード１３ａを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト７に残った転写残トナーをクリーナ容器１３ｃに回収する。クリーナ容器１３ｃに回収された転写残トナー等は、搬送スクリュー１３ｂによって搬送されて、ベルトクリーニング装置１３の長手方向の端部へ導かれて不図示の回収タンクに排出される。ベルトクリーニング装置１３は、対向ローラ１７との間に中間転写ベルト７を挟み込んで中間転写ベルト７の外周面側に配設される。クリーニングブレード１３ａは、中間転写ベルト７に対して、所定の角度および圧力で当接されている。
【００２７】
定着装置２２は、矢印方向に回転駆動される定着ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂとを圧接しながら回転させるヒートローラ定着装置である。定着ローラ２２ａの内部には、ハロゲンランプ等のヒータ２２ｃが配設され、ヒータ２２ｃへの印加電圧等を制御することにより、定着ローラ２２ａの表面を所定の定着温度に維持する温調制御を行っている。
【００２８】
記録材Ｐは、定着ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂの圧接部である定着部に導入されて挟持搬送される。これにより、記録材Ｐ上の各色トナー像のトナーが溶融混色してフルカラー画像として記録材Ｐの表面に定着されてフルカラープリントが形成される。
【００２９】
＜画像形成部＞
図２は画像形成部の構成の説明図である。
【００３０】
画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中の構成部材に付した符号の末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。
【００３１】
図２に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ１１Ｙ、クリーニング装置５Ｙを配置している。
【００３２】
像担持体の一例である感光ドラム１Ｙは、アルミニウムシリンダの円筒状の外周面に負極性の帯電極性を持たせたＯＰＣ感光層が形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００３３】
帯電ローラ２Ｙは、電源Ｄ３から直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電する。帯電ローラ２Ｙは、導電性の芯金２ａと、芯金２ａの回りに順次にローラ状に形成された低抵抗の弾性層２ｂ及び中抵抗の弾性層２ｃとを形成してある。
【００３４】
帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部を軸受部材で回転可能に支持させて感光ドラム１Ｙに対して略並行に配置され、両端部の軸受部材は、不図示のバネ部材によって感光ドラム１Ｙに向けて付勢される。これにより、帯電ローラ２Ｙは、感光ドラム１Ｙに対して所定の押圧力で圧接し、感光ドラム１Ｙの回転に従動して回転する。
【００３５】
露光装置３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査する。暗部電位ＶＤに帯電した感光ドラム１Ｙの表面電位が露光を受けて明部電位ＶＬに電位低下することで、感光ドラム１Ｙに画像の静電像が書き込まれる。露光装置３Ｙは、半導体レーザ、回転多面鏡、ｆθレンズ、反射鏡などを含む。
【００３６】
現像装置４Ｙは、イエローの非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を帯電させて現像スリーブ４ｂに担持させる。電源Ｄ４は、負極性の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ４ｂに印加して、相対的に正極性になった感光ドラム１Ｙの明部電位ＶＬの部分へトナーを移転させる。
【００３７】
一次転写ローラ１１Ｙは、電源ＤＹから正極性の直流電圧Ｖ１を印加されて、感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を中間転写ベルト７へ一次転写する。一次転写ローラ１１Ｙの両端部の軸受部材は、不図示のバネ部材によって、感光ドラム１Ｙに向けて付勢される。これにより、一次転写ローラ１１Ｙは、感光ドラム１Ｙとの間に中間転写ベルト７を挟み込んで、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト７との間に一次転写部ＴＹを形成する。一次転写ローラ１１Ｙは、中間転写ベルト７に対して所定の押圧力で圧接し、中間転写ベルト７の回転に従動して回転する。
【００３８】
クリーニング装置５Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレード５ａを摺擦させて、中間転写ベルト７への転写を逃れて感光ドラム１Ｙに残った転写残トナーをクリーナ容器５ｃに回収する。クリーナ容器５ｃに回収された転写残トナー等は、搬送スクリュー５ｂによって搬送されて、クリーニング装置５Ｙの長手方向の端部へ導かれて不図示の回収タンクに排出される。クリーニングブレード５ａは、感光ドラム１Ｙに対して、所定の角度および圧力で当接されている。
【００３９】
＜現像装置＞
現像装置４Ｙは、二成分現像剤４ｅを収容した現像容器４ａ内の底部側に攪拌搬送スクリュー４ｆが配設されている。現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合物であり、攪拌搬送スクリュー４ｆにより攪拌されながら搬送される。トナーとして懸濁重合法により作製される重合トナーを用いた。トナーはキャリアとの摺擦によって、感光ドラム１Ｙの帯電極性と同極性の負極性に摩擦帯電される。
【００４０】
現像剤担持体としての現像スリーブ４ｂは、その外周面の一部を現像容器４ａから外部に露呈させて回転可能に配置されている。現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１Ｙと所定の最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を保持して感光ドラム１Ｙに近接対向配設される。現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１Ｙとの対向部において、感光ドラム１Ｙの回転進行方向とは逆方向に回転駆動される。
【００４１】
非磁性の現像スリーブ４ｂ内には、非回転に固定してマグネットローラ４ｃが挿設されている。現像スリーブ４ｂ内のマグネットローラ４ｃの磁力により、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が現像スリーブ４ｂの外周面に磁気ブラシ層として吸着保持される。
【００４２】
現像スリーブ４ｂに対向して、規制ブレード４ｄが設けられている。現像スリーブ４ｂの回転に伴い回転搬送される磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部（感光ドラム１Ｙと現像スリーブ４ｂの対向部）において、感光ドラム１Ｙの面に対して接触して適度に摺擦する。
【００４３】
現像スリーブ４ｂには、電源Ｄ４から直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム１Ｙとの対向部に搬送された二成分現像剤４ｅ中のトナーが、感光ドラム１Ｙの表面で、直流電圧Ｖｄｃの電界によって静電像に対応して選択的に付着して、静電像がトナー像として現像される。感光ドラム１Ｙの表面の露光部分にトナーが付着して、静電像が反転現像される。
【００４４】
感光ドラム１Ｙとの対向部を通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴って現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。
【００４５】
トナー補給室ＢＹ内に補給用トナーが収容されている。現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を略一定の範囲内に維持するために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が不図示の光学式トナー濃度センサによって検知される。制御部９０は、その検知情報に応じてトナー補給室ＢＹのトナー補給ローラ４ｈの回転量を制御して、トナー補給室ＢＹ内の補給用トナーを、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給する。補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー４ｆによって二成分現像剤４ｅに攪拌混合される。
【００４６】
ここでは、現像部における感光ドラム１Ｙの暗部電位ＶＤが負極性−４００Ｖとなる様に、帯電ローラ２Ｙには、直流電圧Ｖｄｃ＝−４５０Ｖにピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．２ｋＶの交流電圧を重畳した振動電圧が印加される。そして、現像部における感光ドラム１Ｙの明部電位ＶＬが、負極性の−１００Ｖになるように、露光装置３のレーザービーム強度が設定される。そして、現像スリーブ４ｂには、直流電圧Ｖｄｃ＝−３００Ｖに、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１．５ｋＶの矩形波の交流電圧を重畳した振動電圧が印加される。このようなプロセスを経て、感光ドラム１Ｙ上に現像されたトナーの電荷量は、負極性の−３０μＣ／ｇ前後となり、最大濃度Ｄｍａｘ形成時の一色分のトナー載り量は０．５０ｍｇ／ｃｍ２となった。
【００４７】
＜中間転写ベルト＞
図３は中間転写ベルトの体積抵抗値と電荷減衰率の関係の説明図である。
【００４８】
図１に示すように、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの下方に、中間転写ユニット６が配設される。中間転写ユニット６は、中間転写体として、無端状で可撓性を有する中間転写ベルト７を駆動ローラ８、テンションローラ９、及び対向ローラ１０に組み立てた状態で一体に交換可能である。テンションローラ９は画像形成部ＰＹ側に、駆動ローラ８は画像形成部ＰＫ側に、対向ローラ１０はテンションローラ９と駆動ローラ８の間の下方に配置される。中間転写ベルト７は、テンションローラ９によって一定のテンションがかけられ、駆動ローラ８、テンションローラ９、及び対向ローラ１０は、全て接地電位に接続されている。
【００４９】
中間転写ベルト７は、ＰＩ、ＰＣ、ＰＥＴ、ＰＶＤＦのような誘電体樹脂によって構成され、誘電体樹脂の充実肉質層、或いは弾性体層の単層ベルト、或いはそのような層を含む複合層ベルトである。
【００５０】
ここでは、ベルト周長Ｌ＝９００ｍｍ、厚みｔ＝１００μｍのポリイミド（ＰＩ）樹脂を採用しており、比誘電率が３．５、体積抵抗値が１×１０１５Ωｃｍである。体積抵抗率は、２３℃５０％ＲＨの環境下でＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃにて測定した。しかし、体積抵抗値≧１×１０１３Ωｃｍならば、他の材料や厚みのものでも構わない。中間転写ベルト７の抵抗値をこのように選択した理由は以下のとおりである。
【００５１】
中間転写ベルトは、一般的に静電容量Ｃと抵抗Ｒの並列回路と等価である。時間ｔ秒後に中間転写ベルトに残留する電荷量Ｑは、初期帯電量Ｑ０、中間転写ベルトの誘電率ε、体積抵抗値ρとすると、次式で表される。
Ｑ  ＝  Ｑ０  ×  Ｅ（−ｔ／Ｃ×ρ）  ・・・（１）
【００５２】
ここで、中間転写ベルトの面積をＳ、厚みをｄとすると、時定数τ＝Ｃ×ρは次式で表される。
Ｃ×ρ  ＝  ε  ×  Ｓ／ｄ  ×  ρ    ・・・（２）
【００５３】
表１は、ポリイミド（ＰＩ）樹脂の中間転写ベルトの体積抵抗値を１×１０９〜１０１５まで７段階に異ならせて比誘電率を測定した結果である。体積抵抗値は、アドバンテスト社製エレクトロメータＲ８３４０Ａを用いて測定した。２３℃／５０％ＲＨ環境にて、ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用して印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃの条件で測定した。また、比誘電率は、ヒューレット・パッカード社製の４２８４Ａ  ＰＲＣＩＯＮ  ＬＣＲ  ＭＥＴＥＲ、及び１６４５１Ｂ  誘電体測定用電極（電極Ｃ）を用いて以下の条件で測定した。
【００５４】
測定方法：１６４５１Ｂ誘電体測定用電極の取扱説明書に記載の電極接触法
試料寸法：薄膜ガード電極外径＝５６ｍｍ、薄膜ガード電極内径＝５１ｍｍ、薄膜主電極径＝５０ｍｍ、試料厚さ＝１５〜５０μｍ
薄膜電極形成方法：Ｅ１０３０  マイルドスパッタ（日立サイエンスシステムズ社製）Ｐｔ−ＰＤ電極による蒸着
測定条件：１Ｖｐｐ、１００Ｈｚ
測定環境：２３℃／６０％
【００５５】
【表１】
2011022343.tif 000003
【００５６】
表１に示すように、体積抵抗値が７段階の中間転写ベルトは、面積Ｓ、厚みｄは全て同一のために、ベルトの誘電率ε、体積抵抗値ρから、時間ｔ秒後の中間転写ベルトの電荷減衰率が計算できる。図１の画像形成装置１００では、中間転写ベルト７の周長Ｌ＝９００ｍｍ、プロセス速度ＳＰ＝３００ｍｍ／ｓｅｃとして、表１のデータを上記（１）式に代入することで、中間転写ベルト７が１周回転した後の電荷量Ｑの初期Ｑ０からの減衰率が計算できる。その結果を図３に示す。
【００５７】
図３に示すように、中間転写ベルト７の自己減衰分のみを考慮して電荷減衰率を計算した場合、体積抵抗値ρが１×１０１３［Ωｃｍ］以上になると、１回転では殆ど電荷減衰しなくなる傾向を示している。
【００５８】
そして、画像形成装置１００において表１に示した各段階の中間転写ベルトを用いて、中間転写ベルト７にて発生するトナー飛び散りの実験を行なった。すると、体積抵抗値ρが１×１０１３［Ωｃｍ］以上になると、トナー飛び散りの抑制効果が顕著に観られた。この理由は、体積抵抗値ρが１×１０１３［Ωｃｍ］以上の中間転写ベルト７では、自己電荷減衰が生じにくいことに加えて、接地された駆動ローラ８を通過する時に駆動ローラ８への電荷移動が発生しにくいためと考えられる。
【００５９】
従って、トナー飛び散りを回避して高品質の画像形成を行うためには、体積抵抗値ρが１×１０１３［Ωｃｍ］以上あることが望ましい。また、後述するように、記録材に接触する３／４回転前に中間転写ベルト７を帯電させて記録材の分離性能を高めるためにも、体積抵抗値ρが１×１０１３［Ωｃｍ］以上あることが望ましい。
【００６０】
＜一次転写部＞
図４はトナー像の転写部の構成の説明図である。図５は一次転写部におけるニップ幅と転写効率との関係の説明図である。図６は一次転写部における中間転写ベルトのチャージアップの説明図である。図４中、（ａ）は一次転写部、（ｂ）は二次転写部である。
【００６１】
図２に示すように、中間転写ベルト７の内側に、転写部材としての一次転写ローラ１１Ｙが配設される。一次転写ローラ１１Ｙは、ＳＵＳやアルミニウム等の金属から成る導電性の芯金１１ａの外周面にローラ状に弾性層１１ｂが形成された導電性弾性ローラである。一次転写ローラ１１Ｙは、芯金１１ａの両端部を軸受部材で回転可能に支持させて、感光ドラム１Ｙに対して略並行に配置している。不図示のバネ部材が両端部の軸受部材を感光ドラム１Ｙに向けて付勢することで、一次転写ローラ１１Ｙは中間転写ベルト７の内側面に圧接する。そして、芯金１１ａに対して電源ＤＹからトナーの帯電極性とは逆極性の定電流制御された電圧が印加される。
【００６２】
一次転写ローラ１１Ｙの外径は１６ｍｍであり、そのうち芯金１１ａの直径はφ８ｍｍ、弾性層１１ｂは厚さ４ｍｍである。弾性層１１ｂは、カーボン粒子を分散して導電性を付与した導電性ウレタンスポンジからなり、ローラ硬度（ＡＳＫＥＲ  Ｃ）は３０°である。
【００６３】
一次転写ローラ１１Ｙの抵抗値は、約１０６Ω（２３℃／５０％ＲＨ）であった。この抵抗値は、接地した金属ローラに一次転写ローラ１１Ｙを４．９Ｎ（５００ｇｆ）の荷重で当接させ、芯金１１ａに５００Ｖの電圧を印加して、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転している状態の電流を測定して求めた。
【００６４】
なお、弾性層１１ｂの材料として、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等の他の導電性弾性材料を用いても構わない。また、ローラ硬度（ＡＳＫＥＲ  Ｃ）は２０〜４０°程度、抵抗値は１０５〜１０８程度のものを用いても構わない。
【００６５】
図４の（ａ）に示すように、一次転写ローラ１１Ｙは、感光ドラム１Ｙとの間に中間転写ベルト７を挟み込んで、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト７との間に一次転写部ＴＹを形成する。感光ドラム１Ｙに対する一次転写ローラ１１Ｙの押圧力は、一次転写ローラ１１Ｙと中間転写ベルト７との間に形成される一次転写部ＴＹのニップ幅Ｎ１が４．０ｍｍとなるように設定されている。
【００６６】
図１に示すように、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張架された中間転写ベルト７の内側面に互いに並行に配設されている。一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に中間転写ベルト７を挟み込んで各色の一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫを形成する。
【００６７】
各色の一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにおいて、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから中間転写ベルト７へイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が順次一次転写される。
【００６８】
画像形成装置１００では、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに印加される電圧は定電流制御されている。電源ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫは、全て等しい電流値である正極性＋１８μＡの電流が一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに流れるように、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに可変の電圧を出力する。
【００６９】
図５に示すように、中間転写ベルト７は高抵抗で電荷保持特性が高いため、中間転写ベルト７が一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫを通過する毎にチャージアップが発生して、中間転写ベルト７の表面電位は階段状に上昇する。図５は中間転写ベルト７のトナー像担持面側の電位を表している。
【００７０】
このため、高抵抗の中間転写ベルト７の場合、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋへ印加する電圧を定電圧制御することが困難である。一次転写ローラの抵抗値を定期的に検知して所定の必要電流が得られる定電圧を設定する定電圧制御では、中間転写ベルト７の電位上昇があると、必要電流を安定的に確保することが困難だからである。従って、実施例１では、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋへ印加する電圧を定電流制御している。
【００７１】
＜二次転写部＞
図４の（ｂ）に示すように、対向ローラ１０のベルト巻き掛け部の外側に二次転写ローラ１２が配設される。図１示すように、二次転写ローラ１２は、直径φ１２ｍｍの導電性の芯金１２ａの外周に厚さ６ｍｍの導電性（中抵抗）のＥＰＤＭ発泡材料の弾性層１２ｂを配置しており、ローラ硬度（ＡＳＫＥＲ  Ｃ）は３０°である。
【００７２】
二次転写ローラ１２は、芯金１２ａの両端部を軸受部材で回転可能に支持させて対向ローラ１０に対して並行に配置され、不図示のバネ部材によって両端部の軸受部材が対向ローラ１０に向かって付勢されている。これにより、二次転写ローラ１２と対向ローラ１０との間に中間転写ベルト７を挟み込んで、中間転写ベルト７と二次転写ローラ１２との間に二次転写部Ｔ２を形成している。対向ローラ１０に対する二次転写ローラ１２の押圧力は、二次転写部Ｔ２のニップ幅Ｎ２が６．０ｍｍとなるように選択されている。そして、芯金１２ａに対して電源Ｄ２からトナーの帯電極性とは逆極性の定電流制御された電圧が印加される。
【００７３】
また、二次転写ローラ１２の抵抗値は、約１×１０８Ω（２３℃／５０％ＲＨ）であった。この抵抗値は、接地した金属ローラに二次転写ローラ１２を４．９Ｎ（５００ｇ重）の荷重で当接させて５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金１２ａに２０００Ｖの電圧を印加して測定し電流値から求めた。
【００７４】
なお、弾性層１２ｂの材料として、ＮＢＲ、ヒドリン、ウレタン等の他の導電性弾性材料を用いても構わない。
【００７５】
ここで、一次転写部ＴＹのニップ幅をＮ１＝４．０ｍｍとし、二次転写部Ｔ２のニップ幅をＮ２＝６．０ｍｍとした理由を説明する。
【００７６】
図５に示すように、一次転写ローラ１１Ｙに定電圧Ｖｃｏｎｓｔを印加して、プロセス速度を高速ＶＰ＝３００ｍｍ／ｓｅｃ、中速ＶＰ＝２００ｍｍ／ｓｅｃ、低速ＶＰ＝１００ｍｍ／ｓｅｃと変化させた。このとき、一次転写部ＴＹで形成したニップ幅Ｎ１に応じて転写効率ηが変化する。
【００７７】
プロセス速度が低速の場合を例にとって説明すると、ニップ幅Ｎ１がゼロから徐々に長くなるにつれて転写効率ηが上がっていく（領域η１）。次に転写効率ηが最大となるその前後の領域η２を経た後に、転写効率ηは下がっていく（領域η３）。
【００７８】
感光ドラム１Ｙに形成されているトナー像を中間転写ベルト７へ転写するためには、トナー像を引き寄せるために十分な電荷を、一次転写ローラ１１Ｙを通じて中間転写ベルト７の内側面に付与する必要がある。このとき、ニップ幅Ｎ１が狭過ぎると、中間転写ベルト７への電荷付与が不足となり、領域η１の傾向を示す。また、ニップ幅が広過ぎると、中間転写ベルト７に付与される電荷量が過剰となり、トナーの電荷極性が反転して感光ドラム１Ｙに再転写されるために領域η３の傾向となる。このため、画像形成装置１００においては、転写効率ηがピークとなる領域η２にニップ幅Ｎ１が選択されており、実施例１では、ニップ幅Ｎ１＝４．０ｍｍであった。
【００７９】
また、二次転写部Ｔ２にて形成されるニップ幅Ｎ２についても一次転写部ＴＹのニップ幅Ｎ１と同様に選択されており、実施例１では、最適なニップ幅Ｎ２＝６．０ｍｍであった。二次転写部Ｔ２のニップ幅Ｎ１が一次転写部ＴＹのニップ幅Ｎ１よりも長くなる理由は、一次転写部Ｔ１よりも転写するトナー量が多いからである。また、様々な記録材Ｐに対してトナー像の転写性を損ねることなく、安定して記録材を搬送するため、以下の設定条件が選択されているからである。
二次転写ローラ１２の抵抗値＞一次転写ローラ１１の抵抗値
二次転写ローラ１２の外径＞一次転写ローラ１１の外径
【００８０】
記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送されていく過程において、二次転写ローラ１２に対して電源Ｄ２からトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧Ｖ２が印加される。画像形成装置１００では、二次転写ローラ１２に印加する電圧についても定電流制御を用いている。電源Ｄ２は、正極性の＋３６μＡが二次転写部Ｔ２に流れるように、二次転写ローラ１２に印加する電圧を可変に出力する。定電流制御を選択している理由は、前述した一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでの選択理由と同様である。二次転写部Ｔ２へ到着する中間転写ベルト７がチャージアップして表面電位が安定しないため、定電圧制御だと、中間転写ベルト７に必要な電荷を付与するための電圧（転写コントラスト）を過不足無く印加することが困難だからである。
【００８１】
二次転写部Ｔ２を出た記録材Ｐは、対向ローラ１０の外周面に沿った中間転写ベルト７の湾曲面で、記録材Ｐの剛性によって中間転写ベルト７の表面から曲率分離する。中間転写ベルト７から分離した記録材Ｐは、ガイド部材に案内されて定着装置２２に導入される。
【００８２】
＜比較例＞
図７は二次転写部における記録材の分離不良の説明図である。
【００８３】
中間転写方式の画像形成装置は、近年、１ドラム型、タンデム型を問わず画質性能が向上してきているが、画像の飛び散りという技術課題が残っている。
【００８４】
図１に示すように、トナー像を担持した中間転写ベルト７に一次転写部ＴＹから二次転写部Ｔ２へ移動する途中で、中間転写ベルト７によるトナー像の静電的な保持力が弱まると、本来画像が無い筈の周辺部分にトナーが飛び散る。このような飛び散り現象が発生すると画像の先鋭度が損なわれてしまう。
【００８５】
飛び散り現象の主な発生原因として、次の二つが挙げられる。一つ目には、従来の体積抵抗値ρが１×１０８〜１０１２［Ωｃｍ］である中抵抗域の中間転写ベルト７は、中間転写ベルト７に付与された電荷が数秒間で自然消滅していく自己減衰特性があることである。また、二つ目には、中間転写ベルト７が一次転写部ＴＹから二次転写部Ｔ２へ移動する際に、接地された駆動ローラ８を通過する。その際に、中間転写ベルト７から駆動ローラ８に向かって急激な電荷移動が発生することである。
【００８６】
このような飛び散り現象を抑制する方法として、中間転写ベルト７を体積抵抗値が１×１０１３［Ωｃｍ］以上に高抵抗化することが知られている。高抵抗の中間転写ベルト７は、自己電荷減衰が生じにくいことに加え、接地された駆動ローラ８を通過する時にも、駆動ローラ８への電荷移動が発生しづらいためである。
【００８７】
しかし、高抵抗の中間転写ベルト７は、高抵抗に起因する記録材Ｐの分離不良という弊害がある。電荷保持特性が有るために、二次転写部Ｔ２において記録材Ｐとの静電吸着力が高まり、記録材Ｐの中間転写ベルト７からの分離不良を生じ易い。
【００８８】
図７の（ａ）は、画像形成装置１００に中抵抗の中間転写ベルト７を搭載したときの二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐと中間転写ベルト７が担持している電荷を模式的に表している。図中のＢは、記録材Ｐの先端余白部（非画像部）Ｉは画像部を示す。一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでは、中間転写ベルト７の外側面が感光ドラム（≒接地電位）に接触した状態で、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが中間転写ベルト７の内側面に正極性の電圧を印加する。
【００８９】
このため、一方の電極を接地電位に接続したコンデンサの他方の電極に正極性の電圧を印加した場合と同様に、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでは、中間転写ベルト７の表裏面に逆極性の電荷がチャージアップされる。中間転写ベルト７の内側面は正電荷でチャージアップされ、外側面は負電荷でチャージアップされている。
【００９０】
しかし、一次転写部ＴＫから二次転写部Ｔ２まで移動する間に、中間転写ベルト７の表裏面間にチャージアップされた電荷は、中間転写ベルト７の導電性と駆動ローラ８を通じた接地電位への接触によって失われてしまう。その結果、トナー像の鏡映力によって電荷が保持され続ける画像部Ｉ以外は電荷を失った状態で、記録材の先端余白部が二次転写部Ｔ２へ到着する。
【００９１】
この場合、二次転写部Ｔ２を通過する過程で、記録材Ｐは、正極性の電圧が印加された二次転写ローラ１２に接触して、先端余白部の裏側面に正電荷がチャージアップされる。このため、記録材Ｐはチャージアップした正電荷と中間転写ベルト７に発生した鏡映力によって分離を妨げられる。しかし、この力はそれほど大きくないため、記録材Ｐは、中間転写ベルト７の湾曲面で曲率分離される。
【００９２】
これに対して、図７の（ｂ）は、画像形成装置１００に高抵抗の中間転写ベルト７を搭載した場合を同様に表している。一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫで中間転写ベルト７の内側面に正極性の電圧が印加されると、中抵抗の場合と同様に、中間転写ベルト７は、内側面に正電荷を持ち、外側面に負電荷を持つようにチャージアップされる。
【００９３】
しかし、中間転写ベルト７が高抵抗であるため、一次転写部ＴＫから二次転写部Ｔ２まで移動する間にも中間転写ベルト７にチャージアップされた電荷が失われず、一次転写部ＴＫを通過した際の帯電状態を保って二次転写部Ｔ２へ到着する。中間転写ベルト７の体積抵抗値が１×１０１４以上になると、電気的には絶縁体同様（自由電子が存在しない）の振る舞いを示すため、中間転写ベルト７の厚み方向に電気が充分に流れない。
【００９４】
このため、記録材の先端余白部に接触する中間転写ベルト７の表面は、負極性に帯電した状態で二次転写部Ｔ２を通過し、二次転写ローラ１２によって正極性に帯電された記録材に重ね合わせられる。この場合、中間転写ベルト７の外側面（−）と記録材の先端余白部（＋）との間に強い静電吸着力が作用するため、記録材Ｐは、中間転写ベルト７の湾曲面で曲率分離されにくくなる。
【００９５】
以上より、高抵抗の中間転写ベルト７は、中抵抗の中間転写ベルトに比べて、先端余白部Ｂにおける中間転写ベルト７と記録材Ｐの静電吸着力が高くなるため、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐの分離不良が発生し易くなる。そして、記録材の先端余白部が中間転写ベルト７から剥れずに吸着してしまう現象は、画像形成装置１００内にて記録材のジャムを引き起こす場合がある。
【００９６】
そこで、図７の（ｂ）に示すように、二次転写部Ｔ２を記録材の先端余白部Ｂが通過した後に電源Ｄ２から二次転写ローラ１２への電圧印加を開始することが提案された。この場合、記録材の先端余白部が正極性に帯電することが無くなり、中間転写ベルト７の負極性に帯電した面に重ね合わせられた際の中間転写ベルト７と記録材Ｐの先端余白部Ｂとの間の静電吸着力は小さくなる。しかし、中間転写ベルト７の負極性に帯電した面に記録材を重ね合わせると、記録材の鏡映力によって中間転写ベルト７と記録材Ｐの先端余白部との間に静電吸着力が作用するため、根本的な解決には至らない。
【００９７】
また、図７の（ａ）に示すように、中間転写ベルト７の記録材Ｐの先端余白部に重なり合う部分を二次転写部Ｔ２の手前に配置したコロナ帯電器で除電することが提案された。しかし、画像形成装置１００では、中間転写ベルト７が高抵抗であるため、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫと二次転写部Ｔ２において中間転写ベルト７に繰り返し付与される電荷の差し引き量をゼロに制御することは困難である。
【００９８】
また、図７の（ｂ）に示すように、記録材Ｐの先端余白部Ｂと画像部Ｉとで二次転写ローラ１２に印加する電圧の極性を反転させて、記録材Ｐの先端余白部Ｂを負極性に帯電させることが提案された。記録材Ｐを負極性に帯電させることで、負極性に電荷がチャージアップされた中間転写ベルト７の外側面に対して記録材Ｐの先端余白部Ｂが反発して記録材Ｐの分離性が高まるからである。しかし、図４の（ｂ）に示すように、二次転写部Ｔ２のニップ幅Ｎ２は６ｍｍあるため、記録材Ｐの画像部Ｉに安定した電圧を印加しようとすると、先端余白部Ｂが１０ｍｍ以上必要になることが判明した。先端余白部Ｂが８ｍｍ以下では、二次転写ローラ１２に印加する電圧の切り替えの影響が画像部Ｉに及んで画像品質が低下することが判明した。
【００９９】
すなわち、電源Ｄ２を正負両極性の出力が可能なものとし、一次転写部Ｔ１では、記録材Ｐの先端余白部Ｂと画像部Ｉの両方に同一極性の電圧を印加してトナー像を一次転写する。その後、二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐの先端余白部Ｂに対して画像部Ｉとは逆極性の電圧を印加する。
【０１００】
しかし、この場合、次の様な不具合がある。二次転写部Ｔ２には、中間転写ベルト７と二次転写ローラ１２の間に６．０ｍｍのニップ幅Ｎ２を設けている。従って、電圧の極性を切り替えながら、記録材Ｐの先端余白部Ｂに対応する３．０〜５．０ｍｍ程度の狭い領域に所望の極性と電荷量を持たせた電荷を載せるのは困難である。また、連続した画像形成動作中の二次転写ローラ１２に転写と逆極性の電圧を印加すると、中間転写ベルト７のかぶりトナーが二次転写ローラ１２に蓄積する。このため、二次転写ローラ１２が汚れて記録材Ｐの裏汚れの弊害も発生する。
【０１０１】
そこで、実施例１では、中間転写体帯電手段（３０、９）が中間転写体（７）の記録材先端部（Ｂ）に重なる面を、中間転写体にトナー像が転写される前に、トナーの帯電極性と逆極性に帯電させる。そして、制御手段（９０）は、中間転写体の記録材先端部に重なる領域が通過した後に転写部材（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）に電圧が印加されるように電源（ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫ）を制御する。
【０１０２】
これにより、高抵抗な中間転写ベルトを備えた画像形成装置１００において、中間転写ベルト７からの記録材Ｐの分離不良を簡単な構成で効果的に抑制して、安定した記録材搬送性が得られる。
【０１０３】
＜実施例１＞
図８は実施例１の制御のタイムチャートである。図９は実施例１の制御による記録材の分離性能の説明図である。
【０１０４】
図１に示すように、中間転写ベルト７の回動方向におけるベルトクリーニング装置１３の下流側に中間転写体帯電装置３０が配置される。
【０１０５】
中間転写体帯電装置３０は、中間転写ベルト７のトナー像担持面側に配置されたバイアスローラ３１と中間転写ベルト７の内側面に接触するテンションローラ９とで中間転写ベルト７を挟み込んで構成される。そして、テンションローラ９は接地電位に接続され、バイアスローラ３１は電源Ｄ３０に接続されている。すなわち、中間転写体帯電手段（３０）は、中間転写体（７）のトナー像が転写される反対側の面に当接する接地回転体（９）と、接地回転体との間に中間転写体を挟み込むように配置された帯電部材（３１）とを有する。そして、接地回転体（９）は、接地電位に接続され、帯電部材（３０）は、帯電電源（Ｄ３０）からトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加される。
【０１０６】
電源Ｄ３０は、トナー像が一次転写される前の中間転写ベルト７のトナー像担持面にトナーの帯電極性と逆極性の正電荷をチャージアップできるように、バイアスローラ３１に正極性の直流高電圧を印加する。
【０１０７】
実施例１では、バイアスローラ３１は、ステンレス製の中空ローラを用いており、外径がφ１０ｍｍ、長手方向の寸法Ｌ３が３５０ｍｍである。バイアスローラ３１の両端部は不図示の軸受け部材によって回転自在に支持され、両端部の軸受け部材は、不図示のバネ部材によって中間転写ベルト７の方向に付勢されている。これにより、バイアスローラ３１は、中間転写ベルト７に当接して従動回転する。
【０１０８】
なお、バイアスローラ３１は、アルミ製のものでもよく、ウレタン、ヒドリン、ＥＰＤＭ等の材料から成る低抵抗の弾性層（１×１０４Ω以下）を表面に被覆した弾性層被覆ローラを用いても構わない。但し、弾性層被覆ローラを用いる場合、ローラ硬度（ＡＳＫＥＲ  Ｃ：荷重１ｋｇ）は８０°以上が望ましい。
【０１０９】
図８に示すように、バイアスローラ３０と一次転写ローラ１１Ｙ（１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）とに対する通電が制御される。図８は、記録材Ｐに転写される画像の移動位置に対応させて各主要部における電圧印加のＯＮ／ＯＦＦのタイミングが示されている。
【０１１０】
バイアスローラ３１には、中間転写ベルト７の記録材Ｐの先端余白部に対応する位置にて、電源Ｄ３０により正極性の定電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト７のトナー像担持面に正極性の電荷が付与される。すなわち、中間転写体帯電手段（３１）は、記録材Ｐに重なる面の先端余白部Ｂに重なる領域の外側の位置から記録材後端部に重なる領域の外側の位置までを一様に帯電させる。
【０１１１】
続いて、画像部Ｉへトナー像を転写するために、一次転写ローラ１１Ｙが中間転写ベルト７の先端余白部Ｂを抜けた位置から、正極性の定電流制御された電圧が電源ＤＹによって一次転写ローラ１１Ｙへ印加される。一次転写ローラ１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋでも同様に、中間転写ベルト７の先端余白部Ｂを抜けた位置から定電流制御された電圧が印加される。
【０１１２】
これにより、中間転写ベルト７のトナー担持面における記録材Ｐの先端余白部Ｂに重なる部分には、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによるチャージアップが作用しない。一次転写ローラ１１Ｋを通過した時点で、中間転写ベルト７のトナー担持面における記録材Ｐの先端余白部に重なる部分は、バイアスローラ３１に接触して正極性にチャージアップされた状態のままである。
【０１１３】
図９に示すように、高抵抗ベルトである中間転写ベルト７上の電荷は、その電荷保持特性のために、帯電状態を維持したまま二次転写部Ｔ２に到達する。図９は、二次転写部Ｔ２を重なって通過する中間転写ベルト７と記録材Ｐとに存在し、付与される電荷の状態を示している。
【０１１４】
二次転写ローラ１２には、記録材Ｐの先端余白部Ｂの先端から定電流制御された正極性の電圧が電源Ｄ２によって印加される。記録材Ｐの先端余白部Ｂにおいて、記録材Ｐに対向する中間転写ベルト７のトナー像担持面にはバイアスローラ３１で付与された正極性の電荷が存在する。そして、記録材Ｐは、正極性の電圧を印加された二次転写ローラ１２に接触して正極性に帯電される。その結果、中間転写ベルト７と記録材Ｐとは電気的に反発して電荷の授受が少なくなり、記録材Ｐは中間転写ベルト７から安定して分離される。
【０１１５】
また、バイアスローラ３１にて印加される直流電圧の値は、その結果、中間転写ベルト７のトナー像担持面側に付与される電荷量が、二次転写部Ｔ２にて二次転写ローラ１２から記録材Ｐに付与される電荷量と同等になるように選択される。すなわち、帯電電源（Ｄ３０）は、中間転写体（７）に担持される最大トナー載り量のトナー像の単位面積当たり電荷に相当する単位面積当たり電荷をチャージアップ可能な電圧を帯電部材（３１）に印加する。
【０１１６】
実施例１では、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ１２に正極性の転写電流３６μＡが通電された時に、中間転写ベルト７から記録材Ｐに転写可能な単位面積あたりトナー電荷量Ｑ／Ｓは、−０．３０×１０−３［Ｃ／ｍ２］である。
【０１１７】
このため、二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐのトナー像担持面の裏面には、この単位面積あたりトナー電荷量Ｑ／Ｓと釣り合う正極性の単位面積あたり電荷量Ｑ／Ｓ＝＋０．３０×１０−３［Ｃ／ｍ２］が存在すると考えられる。よって、中間転写ベルト７のトナー像担持面側に単位面積あたり電荷量Ｑ／Ｓ＝＋０．３０×１０−３［Ｃ／ｍ２］が付与されるように、電源Ｄ３０によってバイアスローラ３１に印加される正極性の定電圧値が設定される。
【０１１８】
バイアスローラ３１に接触して中間転写ベルト７が電荷注入を受ける面積をＳ３とし、中間転写ベルト７の面積Ｓ３に付与される電荷量をＱ３とする。また、中間転写ベルト７の表裏の電位差をＶ３とし、中間転写ベルト７の厚みをｄとし、中間転写ベルト７の誘電率をεとし、中間転写ベルト７の静電容量をＣとする。このとき、一般的に次式の関係が成立する。
Ｃ    ＝  ε  ×  Ｓ３／ｄ  ・・・（３）
Ｖ３  ＝  Ｑ３／Ｃ          ・・・（４）
Ｑ３  ＝  ε  ×  Ｓ３／ｄ  ×  Ｖ３  ・・・（５）
Ｖ３  ＝  （Ｑ３  ×  ｄ）／（ε  ×  Ｓ３）  ・・・（６）
【０１１９】
ここで、Ｓ３は、バイアスローラ３０と中間転写ベルト７との間の放電ニップ幅をＮ３とし、バイアスローラ３０の長手寸法をＬ３とすると次式で求められる。
Ｓ３  ＝  Ｎ３×Ｌ３
【０１２０】
そして、画像形成装置１００の内部に高感度小型カメラを設置して放電ニップ幅Ｎ３を測定したところ、放電ニップ幅Ｎ３は凡そ０．５０ｍｍであった。高感度小型カメラは、中間転写ベルト７を挟持したバイアスローラ３０とテンションローラ９の対向部近傍を可視化するように設置した。そして、バイアスローラ３０に定電圧が印加されている時のバイアスローラ３０と中間転写ベルト７の間に形成される放電光を観察した。
【０１２１】
このようにして求めた放電ニップ幅Ｎ３＝０．５０ｍｍとバイアスローラ３０の長手寸法Ｌ３＝３５０ｍｍを含む既知の数値を式（６）に代入して中間転写ベルト７に付与すべき電位差Ｖ３が計算される。
【０１２２】
そして、バイアスローラ３０に印加されるべき電圧値Ｖ３０は、バイアスローラ３０と中間転写ベルト７との間の放電開始電圧Ｖｄｉｓを電位差Ｖ３に加算した電圧値となる。
【０１２３】
式（６）式の計算結果からＶ３≒１０００Ｖと計算され、放電開始電圧Ｖｄｉｓ≒８００Ｖであったことから、電圧値Ｖ３０は、次のように計算された。
Ｖ３０  ＝  Ｖ３  ＋  Ｖｄｉｓ  ＝１０００Ｖ  ＋  ８００Ｖ  ＝１８００Ｖ
【０１２４】
＜実験１＞
記録材Ｐに  Ｎｐｉ上質紙［坪量５２ｇ／ｍ２、ガーレー式剛度０．２５ｍＮ］を用い、バイアスローラ３０への印加電圧を１８００Ｖを中心として上下に変更した時の二次転写部Ｔ２における記録材の分離性を調べた。その結果を表２に示す。
【０１２５】
【表２】
2011022343.tif 000004
【０１２６】
表２の分離性結果において、○は分離搬送性が良好で紙詰まり無し、△は記録材の先端が分離不良気味だが紙詰まり無し、×は記録材の先端の分離不良による紙詰まり発生したことを意味している。印加電圧が１８００Ｖ及び２２００Ｖでは、１面目／２面目共に、記録材Ｐの先端部の中間転写ベルト７への吸着が全く観察されず、分離性は良好だった。印加電圧が１０００Ｖの場合には１面目が△レベルで両面印刷時の２面目が×レベルであった。印加電圧が１４００Ｖ又は２６００Ｖの場合には両面印刷時の２面目で△レベルの分離不良が観察された。
【０１２７】
ここで、二次転写部Ｔ２にて、二次転写ローラ１２により記録材Ｐのトナー非担持面側に付与される電荷量をＱＰ、中間転写ベルト７における記録材Ｐの先端余白部に重なる面に付与される電荷量をＱＢとする。このとき、バイアスローラ３０への印加電圧が１８００Ｖから２２００Ｖにおいては、ＱＰ≒ＱＢとなるため、記録材Ｐと中間転写ベルト７の間の電荷の授受が非常に少なくなって、分離性が良好であったと考えられる。一方、バイアスローラ３０への印加電圧が１０００Ｖ〜１４００Ｖの場合には、ＱＰ＞ＱＢとなり、２６００Ｖの場合にはＱＰ＜ＱＢとなる。このため、記録材Ｐと中間転写ベルト７の間で電荷の授受が起こり、記録材Ｐと中間転写ベルト７との間に引き合う力が発生して分離性不良になったと考えられる。
【０１２８】
なお、両面印刷の２面目の方が、１面目に比べて分離性が悪化する原因としては、定着装置２２を通過することによって生じる、記録材Ｐのカール／波打ちの影響や、水分量減によって記録材Ｐが帯電し易くなるためと考えられる。
【０１２９】
表２に示した分離性の確認実験の結果より、バイアスローラ３１に印加される定電圧値としては、２０００Ｖが最適であることがわかった。
【０１３０】
＜実施例２＞
図１０は実施例２の中間転写体帯電装置の説明図である。
【０１３１】
図１に示すように、実施例１では、電源Ｄ３０に接続されたバイアスローラ３１と接地電位に接続されたテンションローラ９とで中間転写ベルト７を挟み込んで中間転写体帯電装置３０が構成される。
【０１３２】
これに対して、実施例２では、接地電位に接続されたバイアスローラ３１と電源Ｄ３０Ｂに接続されたテンションローラ９とで中間転写ベルト７を挟み込んで中間転写体帯電装置３０Ｂが構成される。
【０１３３】
図８に示すように、電源Ｄ３０Ｂは、トナー像が一次転写される前の中間転写ベルト７のトナー像担持面にトナーの帯電極性と逆極性の正電荷をチャージアップできるように、バイアスローラ３１に負極性の直流高電圧を印加する。中間転写ベルト７を誘電体とするコンデンサに過渡特性としての充電が行われることで、中間転写ベルト７の内側面に負極性の電荷がチャージアップされ、中間転写ベルト７のトナー像担持面に正極性の電荷がチャージアップされる。
【０１３４】
テンションローラ９に印加される電圧値としては、実施例１に対して逆極性で絶対値は等しい定電圧−２０００Ｖを印加するのが適当である。画像形成装置１００Ｂの構成及び一次転写ローラへの通電制御を含めたフルカラー画像形成のための動作や制御タイミングは、実施例１の画像形成装置１００と同様である。
【０１３５】
＜実施例３＞
図１１は実施例３の中間転写体帯電装置の説明図である。
【０１３６】
実施例１の中間転写体帯電装置３０は、バイアスローラ３１に直流電圧（定電圧）を印加した。これに対して、実施例３の中間転写体帯電装置３０Ｃは、バイアスローラ３１に振動電圧を印加して中間転写ベルト７の帯電効率を高めている。電源Ｄ３０Ｃは、正極性の直流電圧（定電圧）にｓｉｎ波形の交流電圧（定電圧）を重畳させた振動電圧をバイアスローラ３１に印加する。
【０１３７】
バイアスローラ３１に印加される電圧値としては、定電圧の直流電圧は、実施例１と同様に＋２０００Ｖを印加するのが適当である。
【０１３８】
直流電圧に重畳させる交流電圧の値は、中間転写ベルト７の前工程における残電荷の履歴に影響されること無く、バイアスローラ３１を通過した後には、中間転写ベルト７に付与される電荷密度が均一となる様に設定するのが望ましい。直流電圧２０００Ｖに重畳する周波数２ｋＨｚの交流電圧の振幅を変化させて中間転写ベルト７の帯電状態を調べてみたところ、振幅Ｖｐｐ≧０．９ｋＶであれば、中間転写ベルト７に付与される電荷密度は均一となっていた。
【０１３９】
そこで、実施例３では、バイアスローラ３１に対して、振幅Ｖｐｐが１．０ｋＶで周波数２ｋＨｚの交流電圧を２０００Ｖの直流電圧に重畳している。
【０１４０】
画像形成装置１００Ｃの構成及び一次転写ローラへの通電制御を含めたフルカラー画像形成のための動作や制御タイミングは、実施例１の画像形成装置１００と同様である。これにより、図９に示すように、二次転写部Ｔ２にて、中間転写ベルト７に電荷が存在するようになる。記録材Ｐの先端余白部Ｂと画像部Ｉとでは、保持電荷の極性が異なっているため電位段差が生じている。この電位段差は、次の画像形成工程において画像スジ（副走査方向のスジ）を引き起こすことがある。
【０１４１】
実施例３では、中間転写体帯電装置３０Ｃがこのような電位段差を解消して帯電状態を均一にする除電装置となっている。すなわち、中間転写体帯電手段（３０Ｃ）は、トナー像が転写される前の中間転写体（７）における前回のトナー像が転写された領域にチャージアップされた電荷を除電する手段を兼ねている。バイアスローラ３１にＡＶ＋ＤＣの振動電圧を印加することで、実施例１、２に比べて、より効果的に二次転写後の中間転写ベルト７に残留している電位段差を抑制できる。
【０１４２】
＜実施例４＞
図１２は実施例４の画像形成装置の構成の説明図である。図１３は実施例４における各電圧印加の制御のタイムチャートである。
【０１４３】
図１２に示すように、実施例４の画像形成装置１００Ｄは、実施例１〜３のような独立した専用の中間転写体帯電装置を持たない。専用の中間転写体帯電装置を持たない以外の構成は、実施例１〜３と同一であるため、図１２中、図１と共通する構成には図１と共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【０１４４】
実施例４では、既存の二次転写部Ｔ２が中間転写体帯電装置を兼ねており、二次転写ローラ１２へ印加する電圧値及び電圧印加タイミングを制御することで、実施例１〜３と同様な中間転写ベルト７の帯電パターンを形成する。二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト７のトナー像担持面における記録材の先端余白部Ｂに重なる部分にトナーと逆極性の電荷を付与する。
【０１４５】
図１３に示すように、画像形成装置１００Ｄにおける各主要部の記録材Ｐに対応させたＯＮ／ＯＦＦのタイミングが制御される。二次転写ローラ１２には、電源Ｄ２により正の定電流３６μＡに定電流制御された電圧が、中間転写ベルト７における記録材Ｐの先端に対応する位置から中間転写ベルト７の一周分先行したタイミングにて印加される。これにより、中間転写ベルト７のトナー像担持面側には正極性の電荷が付与される。
【０１４６】
続いて、一次転写ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋには、実施例１で説明したように、先端余白部Ｂを通過したタイミングから電源ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫによって１８μＡに定電流制御された電圧が印加される。
【０１４７】
これにより、一次転写ローラ１１Ｋ通過後の中間転写ベルト７のトナー担持面には、記録材Ｐの先端余白部Ｂに対応する部分に正極性の電荷が残留しており、画像部（トナー像領域）Ｉに対応する部分には負極性の電荷が付与される。中間転写ベルト７は、電荷保持特性が高いため、このような帯電状態を維持したまま二次転写部Ｔ２に到達する。
【０１４８】
そして、二次転写ローラ１２には、実施例１〜３と同様に、記録材Ｐの先端から電源Ｄ２により３６μＡに定電流制御された電圧が印加される。その結果、二次転写部Ｔ２では、図９に示すように、中間転写ベルト７に存在する電荷と記録材Ｐに付与された電荷とが反発して、図４の（ｂ）に示す二次転写部Ｔ２の下流側の中間転写ベルト７の湾曲面で記録材Ｐが容易に曲率分離を果たす。
【０１４９】
実施例１〜４では、タンデム型画像形成装置を例にとって説明したが、バイアスローラ３１、ベルトクリーニング装置１３、及び二次転写部Ｔ２の離間機構を設けることで１ドラム型の画像形成装置でも本発明は実施可能である。ただし、実施例４の制御に関しては、中間転写ベルト７の一周面内にて画像形成が完了する条件で行うことが好ましい。１ドラム型のように、中間転写ベルト７を複数回に渡り回転させて画像形成する場合、記録材Ｐの先端余白部に対応する中間転写ベルト７の特定部位に所望の極性と電荷量の電荷を付与することが困難だからである。
【０１５０】
＜実施例５＞
図１４は実施例５の中間転写体帯電装置の説明図である。
【０１５１】
図１４に示すように、中間転写ベルト７のトナー像担持面に対向させてコロナ帯電器３１ａと電位センサ３２ａが配置される。制御回路３５ａは、電位センサ３２ａを用いて測定したトナー像担持面帯電ムラパターンを打ち消して実施例１で説明した帯電パターンを形成するようにコロナ帯電器３１ａの出力を制御する。また、中間転写ベルト７の内側面に対向させてコロナ帯電器３１ｂと電位センサ３２ｂが配置される。制御回路３５ｂは、電位センサ３２ｂを用いて測定した内側面の帯電ムラパターンを打ち消して実施例１で説明した帯電パターンを形成するようにコロナ帯電器３１ｂの出力を制御する。
【０１５２】
＜実験２＞
従来の画像形成装置に高抵抗の中間転写ベルトを設置したもの（図１２参照）と実施例１〜４の５種類の画像形成装置１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄとで二次転写部Ｔ２における記録材Ｐの分離搬送性を比較した。記録材Ｐは、以下の４種類のＡ４サイズとし、各紙種毎に両面画像形成を連続１００枚行って、二次転写部での記録材の分離搬送性を観察した。分離搬送性の評価を実験１と同様に行った結果を表３に示す。
【０１５３】
１．ＣＬＣ８０紙（坪量８０ｇ／ｍ２、ガーレー式剛度０．８５ｍＮ）
２．ＥＮ１００紙（坪量６４ｇ／ｍ２、ガーレー式剛度０．５７ｍＮ）
３．ＯＫプリンス上質紙（坪量５２ｇ／ｍ２、ガーレー式剛度０．３５ｍｍＮ）
４．Ｎｐｉ上質紙（坪量５２ｇ／ｍ２、ガーレー式剛度０．２５ｍＮ）
【０１５４】
【表３】
2011022343.tif 000005
【０１５５】
表３に示すように、従来技術の画像形成装置に高抵抗の中間転写ベルトを設置した場合、厚くて剛性の高いＣＬＣ８０紙に関しては良好な分離搬送性が確認され、１面目／２面目ともに○レベルであった。しかし、普通紙であるＥＮ１００紙では、１面目で△レベルの分離搬送性となり、２面目の分離搬送性は×レベルであった。そして、薄くて剛性の低いＯＫプリンス上質紙及びＮｐｉ上質紙では、紙詰まりが頻発した。
【０１５６】
これに対して実施例１〜４の画像形成装置の場合、全４紙種の１面目／２面目共に、安定して分離搬送されており分離搬送性は○レベルであった。
【０１５７】
実施例１〜４では、二次転写部において、中間転写ベルトのトナー像担持面側における記録材の先端余白部に対応する部分にトナーと逆極性の電荷が存在し、記録材のトナー非担持面側にはトナーと逆極性の電荷が存在する。このため、中間転写ベルトと記録材とが静電的に引き合う力が抑制され、中間転写ベルトに対する記録材の分離不良を効果的に抑制でき、薄紙においても安定した通紙搬送性が得られる。
【０１５８】
従って、高抵抗な中間転写ベルトを備えた画像形成装置の二次転写部において、中間転写ベルトと記録材が静電的に引き合う力を無くして、記録材の分離不良を効果的に抑制できる。そして、５２ｇ／ｍ２の薄紙においても安定した通紙搬送性を実現できる。
【符号の説明】
【０１５９】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ  感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ  帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ  露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  現像装置  
７  中間転写ベルト
８  駆動ローラ
９  テンションローラ
１０  対向ローラ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ  一次転写ローラ
１２  二次転写ローラ
１３  ベルトクリーナニング装置
３０  中間転写体帯電装置
３１  バイアスローラ
ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫ、Ｄ２、Ｄ３０  電源
Ｐ  記録材
【図１】
2011022343.tif 000006
【図２】
2011022343.tif 000007
【図３】
2011022343.tif 000008
【図４】
2011022343.tif 000009
【図５】
2011022343.tif 000010
【図６】
2011022343.tif 000011
【図７】
2011022343.tif 000012
【図８】
2011022343.tif 000013
【図９】
2011022343.tif 000014
【図１０】
2011022343.tif 000015
【図１１】
2011022343.tif 000016
【図１２】
2011022343.tif 000017
【図１３】
2011022343.tif 000018
【図１４】
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