(57)【要約】【課題】中抜け画像がなく、多重転写時においても高い転写率を示し、クリーナ負荷がほとんどかからない程度にまで転写性能が向上した画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】所定の移動方向に移動する感光体上にトナー像を形成し、記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、トナーは、１３４以下の形状係数、および５μｍ以上かつ９μｍ以下の平均粒径を有するとともに、感光体の表面は、０．９以下の動摩擦係数を有するものであって、感光体の移動速度をＶｐ、被転写体の移動速度をＶｔとしたときに、｜（Ｖｔ−Ｖｐ）｜／Ｖｐ≧０．００９なる関係を満たす。【選択図】図１
2004029435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の移動方向に移動する感光体上に所定のトナーによるトナー像を形成し、該トナー像を所定の転写位置において該感光体と同方向に移動する被転写体上に転写するとともに、該被転写体上に転写されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写及び定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記トナーは、１３４以下の形状係数、および５μｍ以上かつ９μｍ以下の平均粒径を有するとともに、
前記感光体の表面は、０．９以下の動摩擦係数を有するものであって、
前記感光体の移動速度をＶｐ、前記被転写体の移動速度をＶｔとしたときに、｜（Ｖｔ−Ｖｐ）｜／Ｖｐ≧０．００９なる関係を満たすものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
この画像形成装置のプロセス速度は、前記被転写体の移動速度と同一であ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】
前記感光体の表面は、フッ素含有樹脂の微粒子が分散配置されたものであ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４】
前記感光体の移動速度Ｖｐ、および前記被転写体の移動速度Ｖｔが、さらに、｜（Ｖｔ−Ｖｐ）｜／Ｖｐ≦０．０５なる関係を満たすものであ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５】
前記被転写体は、前記感光体よりも粗い表面を有するものであ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６】
前記感光体に接触して配置された、直流電圧が印加されて該感光体を帯電させる接触帯電器を備えたことを特徴とする請求項１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、複写機やプリンタなどの画像形成装置に関し、特に、感光体上のトナー像を被転写体に高効率で転写することができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フルカラー画像を形成する場合に、感光体上に形成されたトナー像を記録紙に転写する方式として、搬送ベルト上を搬送される記録紙または直接搬送される記録紙に直接転写を行う直接転写方式と、感光体と同方向に移動する中間転写体に一旦転写し、中間転写体から記録紙に再転写を行う中間転写方式が用いられている。近年では、カラー画像の高画質化や各種記録紙への対応等の要請から、特に中間転写方式が広く用いられるとともに、転写手段には、コロトロンなどの非接触方式のものより転写ロールなどの接触方式のものが主流となっている。そして、何れの方式を用いる場合であっても、感光体上のトナー像が記録紙や中間転写体などの被転写体に転写された後、感光体上の残留トナーは、クリーナによってクリーニングされる。
【０００３】
したがって、転写率が低く、残留トナーが多いとトナーの消費量が多くなるのでランニングコストが高くなるとともに、クリーナによるクリーニング負担が増加したり、感光体の磨耗が早くなるという問題がある。さらに、フルカラー画像を形成する場合に、被転写体に色トナー像が順次多重転写されるのに伴って、被転写体上のトナー層が厚くなるため、被転写体が感光体に押圧されて形成される転写位置のニップ圧が高くなり、感光体上のトナーの付着力が局所的に強くなってしまう。その結果、感光体上に形成されたトナー像の一部が被転写体に転写されない「中抜け現象」が生じてしまうという問題がある。
【０００４】
特開平９−１０６１９４号公報では、中間転写ベルトなどの像担持体の表面エネルギーを定期的に潤滑剤を塗布することにより被転写体の表面エネルギー以下に抑えるとともに、記録媒体の線速度を像担持体とは異ならせることにより「中抜け」の発生を防止する技術が開示されている。また、特開平９−３４１５６号公報では、感光体保護層にフッ素系樹脂を含有させ、転写ロールと感光体との速度を同速度に設定する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、前者は、「中抜け」の発生を防止するには有効であるが、転写率を向上させて、残留トナーを減少させるには不充分である上、中間転写体から用紙への２次転写を対象とする技術であり、感光体から被転写体への１次転写に関する技術は開示されていない。
【０００６】
また、後者は、トナー像の離型性を向上させるには有効であるが、クーロン力のみにより感光体から被転写体にトナー像を転写するものであることから、転写率を向上させて、残留トナーを減少させるには不充分である上、中抜けを完全に防止することも困難である。
【０００７】
一方転写率を高める技術として、例えば特開平１−２３７５８２号公報では、像担持体の移動速度を記録媒体の移動速度より早くしてトナー像に摩擦力を与えることにより、トナーの付着力を弱めて転写率を向上させる技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、トナーが劣化して付着力が高くなった場合には効果がほとんどない上、多重転写されたトナー像などの転写率を向上させて、残留トナーを減少させるには不充分である。
【０００９】
さらに、特開２０００−１６２８９９号公報では、感光体と中間転写体との移動速度比を１．００２〜１．０２０に設定し、かつ転写位置における中間転写体の感光体へのニップ圧を所定値に設定する技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、開示された技術では、中抜けの防止には有効ではあっても、転写残留トナーを目視確認できない程度まで転写率を向上させるには不充分である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑み、中抜け画像がなく、多重転写時においても高い転写率を示し、クリーナ負荷がほとんどかからない程度にまで転写性能が向上した画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、所定の移動方向に移動する感光体上に所定のトナーによるトナー像を形成し、該トナー像を所定の転写位置において該感光体と同方向に移動する被転写体上に転写するとともに、該被転写体上に転写されたトナー像を最終的に記録媒体上に転写及び定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、上記トナーは、１３４以下の形状係数、および５μｍ以上かつ９μｍ以下の平均粒径を有するとともに、
上記感光体の表面は、０．９以下の動摩擦係数を有するものであって、
上記感光体の移動速度をＶｐ、上記被転写体の移動速度をＶｔとしたときに、｜（Ｖｔ−Ｖｐ）｜／Ｖｐ≧０．００９なる関係を満たすものであることを特徴とする。
【００１３】
このように、トナーの形状係数と平均粒径、感光体表面の動摩擦係数、および感光体の移動速度と被転写体の移動速度との周速度比からなる、感光体から被転写体への転写条件を満たすことにより、画像の中抜けがなく、多重転写する際にも高い転写率を示し、感光体上の残留トナーを目視できない程度まで減少させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示す画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転しながらトナー像を形成する感光体ドラム１と、その感光体ドラム１に接触しながら、駆動ロール６ａ、対向ロール８、従動ロール６ｂ、テンションロール６ｃに張架されて矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト６を備え、感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１を均一に帯電させる帯電器２と、画像データに基づきパルス幅変調された露光光を、均一に帯電された感光体ドラム１に照射して静電潜像を形成する露光装置３と、４色の異なる色トナーで静電潜像を現像する現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを備えたロータリー式の現像装置４と、中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１と対向し、現像されたトナー像を中間転写ベルト６上に１次転写させる１次転写ロール７と、中間転写ベルト６上にトナー像を転写した後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去する感光体クリーナ５とを備えている。また、中間転写ベルト６を挟んで対向ロール８に対向する位置には、中間転写ベルト６体上に転写されたトナー像を、用紙トレイ１１から搬送ロール１２で搬送され、シュー１３を経由して送られてきた用紙Ｐ上に２次転写する２次転写ロール９があり、さらにその２次転写ロール９によりトナー像が転写された用紙Ｐを搬送する搬送ベルト１４と、用紙Ｐ上のトナー像を加熱および加圧して用紙Ｐ上に定着させる定着装置１５と、中間転写ベルト６上に残留するトナーをクリーニングするベルトクリーナ１０とを備えている。
【００１７】
この画像形成装置において、カラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させ、帯電器２で感光体ドラム１上を一様に帯電させ、各色に分解された画像データに基く、露光光を照射して感光体ドラム１上にその画像データに基く静電潜像を形成する。そして、ロータリー式の現像装置４を回転させてそれぞれの色の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋで現像して色トナー像を形成し、その色トナー像を中間転写ベルト６に転写する。このサイクルを４回繰り返し、中間転写ベルト上に４色の多重色トナー像を形成する。その４色の多重色トナー像を２次転写ロール９により用紙Ｐ上に転写し、用紙Ｐ上の４色の多重色トナー像を定着装置１５で用紙上に定着し、カラー画像を形成する。
【００１８】
ここで、本実施形態の画像形成装置で画像が形成されるプロセス速度は、２次転写位置で記録媒体に４色の多重色トナー像が転写される速度、すなわち中間転写ベルトが循環移動する速度に一致する。
【００１９】
次に、感光体ドラムから中間転写ベルトへの転写条件について説明する。
【００２０】
中間転写ベルト６は、例えばポリイミド樹脂で構成されてカーボンなどの抵抗調整剤を所定量分散配合することによって、体積抵抗が１００Ｖ印加時に１０ｌｏｇΩ・ｃｍに調整されたものを用いることができる。
【００２１】
ベルトクリーナー１０は、ウレタンブレードを用いるが、クリーニング性に応じて金属スクレーパ、ウレタンと金属スクレーパとを複合したものを用いることもできる。
【００２２】
現像器に用いる色トナーは、平均粒径６．５μｍで、形状係数が１１８の球形トナー（例えば重合トナー）であり、クリーニング性、転写性、帯電維持性を確保するため外添剤が添加されている。
【００２３】
ここで、トナーの形状係数Ｋは、次式で求められる。
【００２４】
Ｋ＝｛（トナー径の絶対最大長）２／トナーの投影面積｝×１００π／４
感光体ドラムの周速度は、２００ｍｍ／秒、中間転写ベルトの周速度は、２０２ｍｍ／秒に設定され、周速度比｜（Ｖｔ−Ｖｐ）／Ｖｐ｜は、０．０１である。
【００２５】
このように、感光体ドラムの周速度と中間転写ベルトの周速度に差を設けることにより、感光体ドラム上に形成されたトナー像は、中間転写ベルトに摺擦されてせん断力を受けるため、付着力が弱められてクーロン力が支配的になり、中間転写ベルトへの転写が容易になり転写率が向上する。
【００２６】
また、感光体ドラム表面の動摩擦係数を調整するため、表面層にポリテトラフルオエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」と称する。）の微粒子が含有され、含有量は、表面層中の固形分全量基準で７％に設定されている。
【００２７】
ここで、感光体ドラムの摩擦係数は、次の方法で測定する。
【００２８】
図２は、感光体ドラムの摩擦係数を測定する方法を示す図である。
【００２９】
図２に示す摩擦係数の測定装置は、表面性測定機（ＨＥＩＤＯＮ−１４／新東科学社製）であり、測定プローブ２１には、平滑なテープ上にトナーを一層均一に形成させたサンプル２０を取り付け、そのサンプル２０を感光体ドラム１に接触させるとともに、重り２２を載せて、感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させたときのロードセル２５における動摩擦力を、重りの重さを変えてそれぞれ測定する。そして、重り２２の重さを横軸、動摩擦力を縦軸とし、各測定値を結んだ傾きμｋにより動摩擦係数μｋを求めることができる。
【００３０】
本実施形態に用いる感光体ドラムの表面は、サンプルの大きさを１０ｍｍ×１０ｍｍ、重りの重さを５０ｇ、１００ｇ、２００ｇに変え、それぞれの摩擦力を測定して求めた動摩擦係数μｋは０．９である。
【００３１】
ここで、画像形成装置の１次転写において、中抜けなどの画質欠陥を防止し、転写効率を高めるには、感光体ドラムの移動速度をＶｐ、中間転写ベルトの移動速度をＶｔとしたときに、感光体ドラムの速度を基準とした、中間転写ベルトと感光体ドラムとの周速度比｜（Ｖｔ−Ｖｐ）｜／Ｖｐは、０．００９以上で、かつ０．０５以下という条件、トナーの平均粒径は５〜９μｍで、形状係数は１３４以下という条件、および感光体ドラム表面の動摩擦係数は、０．９以下という条件を全て満たす必要がある。
【００３２】
本実施形態では、中間転写ベルトと感光体ドラムとの周速度比は、０．０１であり、またトナーの平均粒径は６．５μｍで、形状係数は１１８であり、さらに感光体ドラム表面の動摩擦係数は０．９であることから、上述した必要条件を全て満たしている。
【００３３】
次に、本実施形態における、画質および転写率の測定方法、評価方法について説明をする。
【００３４】
画質は、文字、パッチ画像（ベタ画像、ハーフトーン画像）、線画像からなる混合画像チャートを用い、中抜けおよび転写ムラを評価する。
【００３５】
転写率は、ベタパッチ画像の、１次色（ＹＭＣＫ：１００％）、２次色（Ｂｌｕｅ，Ｒｅｄ：２００％）、３次色（Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｂｌａｃｋ：３００％）が並んだチャートを用いて測定する。
【００３６】
測定方法は、トナー像を形成した後、中間転写ベルトに１次転写し、中間転写ベルト上にトナー像が担持され、記録媒体に２次転写される前の状態で画像形成装置をストップさせて行う。
【００３７】
例えばトナー像をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色の順で形成し、Ｃ色が１次転写された後に画像形成装置をストップさせる。すると感光体ドラム上には、Ｃ色の転写残トナーと、中間転写ベルト上に既に転写されているＹＭ色の一部が感光体ドラムに転移したリトランスファー・トナーとが載っている。この転写残トナーとリトランスファー・トナーとをすべてテープ上に転写させて、そのテープとトナー残量限度見本とテープとを対比することにより転写率のグレード付けを行う。
【００３８】
【表１】
2004029435.tif 000003
【００３９】
ここで、トナー残量限度見本を表１に示す。
【００４０】
この測定を、１次転写ロールのバイアス電圧を変えながら行うと、印加される電圧が高くなるに従い転写が促進されるので、転写残トナー量は減少し、逆に、印加される電圧が高くなるに従いニップ部の放電が促進されるので、リトランスファー・トナー量が増加する。
【００４１】
図３は、ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量とリトランスファー・トナー量をそれぞれ測定した結果を示す図であり、縦軸は、トナー残量限度見本と対比したグレードをあらわし、横軸は、１次転写ロールに印加される１次転写バイアス電圧をあらわしている。
【００４２】
図３に示す、転写残トナー量の測定結果（黒四角印）は、各色のトナー像を形成したときの転写残トナー量のうち、転写残トナー量が最も多い色の傾向曲線を表し、リトランスファー・トナー量の測定結果（白丸印）は、各色のトナー像を形成したときのリトランスファー・トナー量のうち、リトランスファーが最も早い色の傾向曲線を表す。
【００４３】
図から明らかなように転写残トナー量は、１次転写バイアス電圧が高くなると減少するが、反面、リトランスファー・トナー量は増加する。したがって、本実施形態では、両方の傾向曲線の交点をクロスポイントと定義し、クロスポイントにおけるトナー残量限度見本と対比したグレードが２以下となるように転写残トナー量およびリトランスファー・トナー量を抑制することにより、フルカラーの画像形成においてクロスポイント以下のトナー残量を達成させる。
【００４４】
ここで、トナー残量限度見本におけるグレード２は、最も色差として感知される、Ｋ色トナーがＹ色トナーに混色した場合の最大値であり、これ以上のトナー量が混色すると目視により色差として感知される。したがって、トナー残量がこれ以下となれば、その残トナーがクリーニングされずに転写されたとしても、正規に転写されたトナー像との色差変動が起きないので、残トナーをクリーナで回収しなくてもよい。
【００４５】
図４は、画像形成装置における転写残トナー量とリトランスファー・トナー量の発生状態を示す図であり、図４（ａ）は、本実施形態の画像形成装置における発生状態を示し、図４（ｂ）は、比較例として示す、従来例の画像形成装置における発生状態を示す。
【００４６】
ここで、図４（ａ）に示す本実施形態の画像形成装置は、表面の摩擦係数が０．９の感光体ドラム、平均粒径が６．５μｍ、形状係数が１１８の球形トナー、感光体ドラムとの周速度比率１％の中間転写ベルトを用いている。
【００４７】
図４（ｂ）に示す従来例では、１次転写ロールに印加されるバイアス電圧が高くなると転写率は向上し、残トナー量は減少するが、３次色は１次色とくらべてトナー層厚が厚いため、同じバイアス電圧では転写率が劣る。転写率を向上させるためには、バイアス電圧をさらに高くする必要があるが、バイアス電圧が高くなると放電に起因するリトランスファーが発生する。またバイアス電圧を高くしてもトナー層厚が厚いとニップ圧により感光体ドラムへのトナーの付着力が強まるため、思ったほど転写率は向上せず目標とするグレードには遥かに及ばない。
【００４８】
それに対して、本実施形態の画像形成装置では、動摩擦係数を低くして、トナーがすべり易い状態とした上で、周速度比によるせん断力を補助的に利用するため、３次色も１次色とほぼ同等のバイアス電圧で高い転写率が得られ、トナー残量もクーロン力の利用だけでは達成できない、微量なレベルまで減少させることができる。また従来例に比較し、低いバイアス電圧で高い転写率が得られるので、リトランスファーが発生する前に転写がなされ、クロスポイントを目標グレード以下に収めることができる。
【００４９】
以下に、最適転写条件について説明する。
【００５０】
先ずはじめに、感光体ドラム表面の動摩擦係数について説明する。
【００５１】
図５は、感光体ドラムの表面層の部材を変え、表面の動摩擦係数を変化させたときの画質と転写率の測定結果を示す図である。
【００５２】
ここで、本測定に用いたトナーは、平均粒径が６．５μｍ、形状係数が１１８の球形トナーで、中間転写体ベルトの移動速度と、感光体ドラムの移動速度との周速度比は０．０１である。
【００５３】
図５において、○印、△印、×印は、中抜けと転写ムラの発生状態をあらわす評価基準で、○印は、発生せず、△印は、一部に発生が見られる、×印は、顕著に発生が見られる状態をそれぞれあらわす。
【００５４】
図５からわかるように、中抜けは、ＰＴＦＥの微粒子が含有されていないＤ感光体において一部に発生が見られた。しかし他の感光体では発生していない。また転写ムラは、すべての感光体で発生していない。クロスポイントにおいては、ＰＴＦＥを含有する、動摩擦係数が０．９以下のＡ感光体とＢ感光体はグレード目標が達成され、ＰＴＦＥを含有しない、動摩擦係数が１．０以上のＣ感光体とＤ感光体はグレード目標が未達成であった。
【００５５】
図６は、感光体の動摩擦係数とクロスポイントのグレードとの関係を示す図である。
【００５６】
図６において、縦軸は、クロスポイントのグレード、横軸は、動摩擦係数をあらわす。
【００５７】
図からわかるように、動摩擦係数とクロスポイントのグレードとは、正の相関関係があり、動摩擦係数が、高い転写率を得るための制御因子である。
【００５８】
したがって、感光体ドラム表面の動摩擦係数を０．９以下にすれば画質と転写率双方を良好に保つことができる。
【００５９】
次に、トナー粒径、およびトナー形状係数について説明する。
【００６０】
図７は、トナー粒径、および形状係数が異なる５種類のトナーを用いて、画質と転写率を測定した結果を示す図である。
【００６１】
ここで、本測定に用いた感光体ドラムは、図５で説明した、ＰＴＦＥの微粒子が含有されたＢ感光体で、中間転写体ベルトの移動速度と、感光体ドラムの移動速度との周速度比は０．０１である。
【００６２】
図７において、○印、△印、×印は、中抜けと転写ムラの発生状態をあらわす評価基準で、○印は、発生せず、△印は、一部に発生が見られる、×印は、顕著に発生が見られる状態をそれぞれあらわす。
【００６３】
図７からわかるように、粉砕トナーにおいては、中抜けが、顕著に発生が見られ、転写ムラも一部に発生が見られた。しかし、形状係数が１３４以下と比較的小さく、球形に近い重合トナーにおいてはこれら画質欠陥は見られなかった。
【００６４】
粉砕トナーは重合トナーに較べ、クロスポイントのグレードが非常に悪化するので、トナー形状は、高い転写率を達成するためのひとつの制御因子となることが明らかである。また、重合トナーにおいて、クロスポイントのグレードがもっとも良好なものは、粒径が６．５μｍといった中程度のもので、それより粒径が小さくても、転写率が悪化し、粒径が１０μｍのＧトナーでは、転写率が大幅に悪化し、目標グレードに達しない。これは、粒径が小さいトナーは、付着力が強くなるので転写性が悪化し、また粒径が大きいトナーは、トナー層の厚みが増すので、特に多重色の転写性が悪化するためと考えられる。
【００６５】
したがって、トナーの形状係数が１３４以下で、かつ粒径が５μｍ〜９μｍ程度にすれば画質と転写率の双方を良好に保つことができる。
【００６６】
次に、中間転写ベルトと感光体ドラムの周速度比について説明する。
【００６７】
図８は、周速度比を−０．０５から＋０．０５まで変化させたときの、画質と転写率を測定した結果を示す図である。
【００６８】
ここで、本測定に用いた感光体ドラムは、図５で説明した、ＰＴＦＥの微粒子が含有されたＡ感光体で、トナーは、平均粒径が６．５μｍ、形状係数が１１８の球形トナーである。
【００６９】
図８において、○印、△印、×印は、中抜けと転写ムラの発生状態をあらわす評価基準で、○印は、発生せず、△印は、一部に発生が見られる、×印は、顕著に発生が見られる状態をそれぞれあらわす。
【００７０】
図８からわかるように、中抜けは、周速度比がゼロ（中間転写体ベルトと感光体ドラムとが等速）の場合に一部発生が見られた。また転写ムラは、周速度比が±０．０５のときに一部に発生が見られた。この転写ムラは、通常の転写不良と異なり、周期性のある筋状の濃度変動によるもので、速度差があまり大きくなると感光体ドラム又は中間転写ベルトの何れかが引きずられ、一部回転変動が起きるためと考えられる。クロスポイントにおけるグレードは、周速度比がマイナスのときよりも、中間体ベルトの移動速度の方が早い、プラスのときの方が良好になる傾向がる。また周速度比がゼロのときは、転写率が極端に悪化し、目標グレードから大きくはずれてしまう。
【００７１】
したがって、周速度比は、転写率を向上させるひとつの制御因子であることが明らかである。
【００７２】
ここで、本実施形態の画像形成装置は、中間転写ベルトの移動速度が、画像を形成するプロセス速度と一致しており、周速度比は、感光体ドラムの移動速度を変更する必要がある。このため、例えば周速度比がプラスのときは、トナー像が感光体上に形成されるときは周速度比分圧縮され、１次転写されるときは伸張されることになるので、周速度差が極端に異なる場合を除外すれば、記録媒体上に形成される最終画像においては画像の乱れは生じず、高画質で、且つ高転写率を得ることができる。
【００７３】
次に、中間転写ベルト表面と感光体ドラム表面の粗さについて説明する。
【００７４】
図９は、中間転写ベルト表面と感光体ドラム表面の粗さを示し、図１０は、現像剤を補給せずに、中間転写ベルト表面と感光体ドラムを空回ししたときの転写率を測定した結果を示す図である。
【００７５】
ここで、本測定に用いた感光体ドラムは、図５で説明した、ＰＴＦＥの微粒子が含有されたＡ感光体で、トナーは、平均粒径が６．５μｍ、形状係数が１１８の球形トナーである。また、中間転写ベルトの移動速度と感光体ドラムの移動速度との周速度比は０．０３である。
【００７６】
図１０からわかるように、から回しを行うと、その空回し時間の経過と共に現像剤の劣化が加速され、転写助剤等の外添剤がトナーに埋まり込んだり、脱離して転写率が悪化する。中間転写ベルトの粗さが０．０４９μｍのＪベルトでは４０分程度で目標グレードになり、その後さらにから回しを続けると目標グレードをオーバーする。しかし中間転写ベルトの粗さがＪベルトよりも粗い、０．１３０μｍのＫベルトでは、４０分間空回しすることにより劣化が進行した現像剤でも高い転写率を示し、さらに１００分程度まで空回ししても目標値グレード以下となっている。
【００７７】
これは、粗さが大きいＫベルトでは、劣化することにより付着力が上昇し、静電的な転写が困難になったトナーでも、中間転写ベルトの移動速度と感光体ドラムの移動速度とに差を設けた結果、ベルトの粗さと周速度差とによって、感光体からトナーを掻き取る効果が大きいためと考えられる。
【００７８】
したがって、中間転写ベルトの粗さは、経過時間を考慮すると転写率の制御因子となる。ベルトの粗さは感光体粗さよりも大きくする必要があるが、大き過ぎるとベルトのクリーニング性が悪化するため、クリーニング性との兼ね合いで粗さを選択すれば良い。
【００７９】
次に、上述した最適転写条件下において信頼性評価試験を行った結果について説明する。
【００８０】
本試験には、図１で説明した画像形成装置の帯電器２に代えて、直流電圧が印加された接触帯電器を用い、クリーナ５に代えて、ブラシロールにより低押圧力で残トナーを摺擦し、トナーの回収経路を有しないリフレッシャを用いる画像形成装置により、直流帯電（ＤＣ帯電）により環境条件を変化させて３万枚プリントし、その間の画像の色差変動、クロスポイントのグレード評価を行った。また、比較のため、直流重畳交流電圧が印加される帯電器（ＡＣ＋ＤＣ帯電）を用いて同様の評価を行った。
【００８１】
本試験に用いた画像形成装置の転写条件は、トナーは、図７で説明した平均粒径６．５μｍ、形状係数１１８のＦトナーで、感光体は、図５で説明した表面層にＰＴＦＥの微粒子を含有するＡ感光体で、中間転写ベルトと感光体ドラムの周速度比は、図８で説明した０．０３に設定した。
【００８２】
図１１は、信頼性評価を行った結果を示す図である。
【００８３】
図１１において、縦軸はクロスポイントのグレードをあらわし、横軸は、プリント枚数（千枚）をあらわす。
【００８４】
図からわかるように、各環境下において、ＤＣ帯電では３万枚プリントまで色差変動が生じず、クロスポイントも目標グレード以下となり、クリーナ５に代えて、ブラシロールにより低押圧力で残トナーを摺擦する、トナーの回収経路を有しないリフレッシャを用いる画像形成装置においても高い転写率が維持されることがわかる。しかし、ＡＣ＋ＤＣ帯電においては３千枚プリントまでに色差変動が生じ始め、転写率が急激に悪化し、クロスポイントも目標グレードを越えてしまったので４千枚プリントした段階で試験を中止した。
【００８５】
図１２は、ＡＣ＋ＤＣ帯電において転写率が悪化した原因を調査するため、感光体表面の動摩擦係数の推移を示す図である。
【００８６】
図からわかるように、ＤＣ帯電では、動摩擦係数が３万枚プリントまで０．９以下に維持されているのに対し、ＡＣ＋ＤＣ帯電では、動摩擦係数が３千枚プリントで０．９を越え、枚数が増加するのに伴ってさらに高くなる傾向が見られた。これは、ＡＣバイアス電圧の印加により感光体表面が履歴を受けて、形状、表面性等が変化し、その結果摩擦係数が上昇して転写率が悪化したものと考えられる。
【００８７】
したがって、感光体特性の変化の少ないＤＣ帯電器を用いれば、簡易な構成のリフレッシャで長期に渡り高い転写率を維持することができる。
【００８８】
本実施形態は、感光体からトナー像を転写される被転写体が、中間転写ベルトである場合について説明したが、被転写体は、搬送ベルト上を搬送される記録媒体であっても、あるいは感光体ドラムと転写ロールに挟まれて搬送される記録媒体であってもよく、さらに中間転写体ドラムであってもよい。また、カラー画像を形成する４サイクル方式の画像形成装置について説明したが、タンデム方式のものでもよく、また白黒画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００８９】
【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、中抜けや転写ムラの発生が無いばかりでなく、転写率が極めて高いので、転写後の残トナーを回収するクリーナーを設けなくても、混色による色差を許容レベル以下に抑えることができる。よってクリーニングブレード、廃トナー回収系のない小型、低コスト、長寿命の画像形成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】感光体ドラムの摩擦係数を測定する方法を示す図である。
【図３】ＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する毎に転写残トナー量とリトランスファー・トナー量をそれぞれ測定した結果を示す図である。
【図４】画像形成装置における転写残トナー量とリトランスファー・トナー量の発生状態を示す図である。
【図５】感光体ドラムの表面層の部材を変え、表面の動摩擦係数を変化させたときの画質と転写率の測定結果を示す図である。
【図６】感光体の動摩擦係数とクロスポイントのグレードとの関係を示す図である。
【図７】トナー粒径、および形状係数が異なる５種類のトナーを用いて、画質と転写率を測定した結果を示す図である。
【図８】周速度比を−０．０５から＋０．０５まで変化させたときの、画質と転写率を測定した結果を示す図である。
【図９】中間転写ベルト表面と感光体ドラム表面の粗さを示す図である。
【図１０】現像剤を補給せずに、中間転写ベルト表面と感光体ドラムを空回ししたときの転写率を測定した結果を示す図である。
【図１１】信頼性評価を行った結果を示す図である。
【図１２】ＡＣ＋ＤＣ帯電において転写率が悪化した原因を調査するため、感光体表面の動摩擦係数の推移を示す図である。
【符号の説明】
１　　感光体ドラム
２　　帯電器
３　　露光装置
４　　現像装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ　現像器
５　　感光体クリーナー
６　　中間転写ベルト
６ａ　駆動ロール
６ｂ　従動ロール
６ｃ　テンションロール
７　　１次転写ロール
８　　対向ロール
９　　２次転写ロール
１０　　ベルトクリナー
１１　　用紙トレイ
１２　　搬送ロール
１３　　シュート
１４　　搬送ベルト
１５　　定着装置
２０　　サンプル
２１　　測定プローブ
２２　　　重り
２５　　ロードセル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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