(57)【要約】【課題】    紛状のトナーを用いて画像を可視化する画像形成装置において、ローラ状又は無端ベルト状の像担持体からシート状の記録媒体にトナー像を転写する際に、記録媒体が像担持体に付着して剥離不良となるのを有効に防止する。【解決手段】    像担持体の周面に転写ローラを圧接し、これらの間に記録媒体を送り込むとともに、像担持体と点差ローラとの間に転写バイアス電圧を印加する。そして、像担持体１と転写ローラ２との硬度Ｈ1、Ｈ2、体積抵抗率ρ1、ρ2、外径Ｄ1、Ｄ2を調整し、これらの値が［式1］の関係を充たすものとする。【数１】2005148546.tif 000014 【選択図】    図１
2005148546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、
前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写するローラ状の像担持体と、
該像担持体に圧接される転写ローラと、を有し、
該転写ローラと前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して、該像担持体と転写ローラとの間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、
前記像担持体の硬度をＨ1、前記転写ローラの硬度をＨ2、前記像担持体の表面層の体積抵抗率をρ1、前記転写ローラの表面層の体積抵抗率をρ2、前記像担持体の外径をＤ1、前記転写ローラの外径をＤ2としたとき、これらの値が［式1］の関係を充たすことを特徴とする画像形成装置。
【数１】
2005148546.tif 000012
【請求項２】
静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、
前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写する無端ベルト状の像担持体と、
該像担持体を張架する複数のローラと、
前記複数のローラの一つであるバックアップローラに、前記像担持体を介して圧接される転写ローラと、を有し、
該転写ローラと前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して、該像担持体と転写ローラとの間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、
前記バックアップローラの硬度をＨ1、前記転写ローラの硬度をＨ2、前記像担持体の体積抵抗率をρ1、前記転写ローラの表面層の体積抵抗率をρ2、前記バックアップローラの外径をＤ1、前記転写ローラの外径をＤ2としたとき、これらの値が［式２］の関係を充たすことを特徴とする画像形成装置。
【数２】
2005148546.tif 000013
【請求項３】
静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、
前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写するローラ状の像担持体と、
該像担持体に圧接される転写手段と、を有し、
該転写手段と前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して、該像担持体と転写手段との間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、
前記転写手段は、
前記像担持体の周面の周回方向における上流側に配置された第１の転写ローラと、
下流側に配置された第２の転写ローラと、
これらの転写ローラに張架された導電性の転写ベルトからなり、
少なくとも前記第２の転写ローラが前記像担持体から離隔して支持され、
前記転写ベルトが、前記像担持体に周面の所定範囲に巻回されるように接触していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の転写ローラと第２の転写ローラとに転写バイアス電圧が印加され、前記第１の転写ローラには、前記第２の転写ローラより前記像担持体との間の電位差が大きくなるように電圧が印加されるていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ベルトの体積抵抗率が、１０10[Ωm]以下であることを特徴とする請求項３又は請求項４に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、静電電位の差による潜像にトナーを選択的に転移して可視像を形成する画像形成装置に係り、詳細には、トナー像が担持される像担持体とこれに圧接される転写手段との間を通過する記録媒体に、像担持体上のトナー像を転写する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式、静電記録方式、イオノグラフィー等の画像形成装置では、一般に次のような手順に従って画像が形成される。
まず、無端状の周面を有する感光体ドラムの静電潜像保持体をスコロトロンや帯電ローラなどの帯電器によって一様帯電した後、表面を画像情報に従って露光して静電潜像を形成する。また、静電潜像保持体として誘電体を用い、イオンビームを照射することによって潜像を形成することもできる。次に、この静電潜像に現像器から紛状のトナーを選択的に転移し、感光体ドラム（静電潜像保持体）の表面にトナー像を形成する。そして、そのトナー像を静電的な作用によって記録媒体に転写し、その転写されたトナー像を定着器によって記録媒体上に定着させる。
【０００３】
単色(白黒)の画像を形成する装置では、上記のように潜像の形成及びトナーによる可視化が行われる静電潜像保持体から直接に記録媒体にトナー像を転写するのが一般的である。一方、フルカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム等の静電潜像保持体上に形成される複数色（たとえばブラック、イエロー、マゼンタ及びシアン）の未定着トナー像を中間転写体(ベルト形状またはドラム形状)上に順次転写し、この中間転写体上で重ね合わせることにより、中間転写体上でフルカラーの画像を形成する方法が広く採用されている。この装置で、中間転写体上に形成されたフルカラーのトナー像は一括して記録媒体上に静電的に転写することができる。
【０００４】
上記にように、トナー像を担持する部材（以下像担持体という）から記録媒体にトナー像を転写する手段として、像担持体と対向するようにローラ状の部材すなわち転写ローラを配置し、この転写ローラと像担持体との間に転写バイアス電圧を印加するとともに、像担持体と転写ローラとの間にシート状の記録媒体を通過させる方法が広く知られている。この方法では、転写ローラと像担持体との間の電界内で電荷を有するトナーが静電力によって像担持体上から記録媒体に転移する。
【０００５】
ところが、電界内で記録媒体は帯電し、像担持体に静電的に付着して剥離しにくくなることがある。記録媒体が像担持体に付着したまま搬送されると、紙つまりとなり、画像形成工程を停止しなければならない。この問題は、特に記録媒体が薄いシートであるとき、又は記録媒体の剛性が小さいときに生じやすく、さらには像担持体の外径が大きいときに発生しやすくなることが知られている。
【０００６】
このような問題に対して、これまでさまざまな対策が提案されており、記録媒体への転写が行われた直後に記録媒体に対して何らかの静電的作用を及ぼす部材を設ける方法がある。例えば、特許文献１には、記録媒体の裏面を除電する部材を設けることが提案されている。また、特許文献２には、記録媒体の帯電極性と逆極性の電圧が付与された部材を転写直後における記録媒体の裏面に近接させ、静電的な力により記録媒体を像担持体から吸引・剥離させる方法が開示されている。また、静電的ではなく機械的な方法として、特許文献３には、記録媒体が転写部に突入する前に、像担持体の曲率とは逆の曲率をあらかじめ記録媒体に与える部材を設けるという対策が提案されている。
【０００７】
一方、剥離を良好なものにするために、新たな部材を設ける方法ではなく転写ローラの機械的な性質や外径、もしくは転写ローラと像担持体の性質との関係を調整する方法も提案されている。例えば、特許文献４には、転写側ローラすなわちトナー像を担持する側のローラの径を小さくして記録用紙自身の剛性で転写側ローラから剥離しようとする技術が開示されており、特許文献５には、転写ニップ内における記録媒体の変形形状によって剥離しやすくする装置が提案されている。さらに、特許文献６には、転写ローラの抵抗・硬度および層構成を調整することによって剥離し易くする技術が記載されている。
【特許文献１】特開平6-230681号公報
【特許文献２】特開平10-39639号公報
【特許文献３】特願2003-84575号公報
【特許文献４】特開2003-107843号公報
【特許文献５】特開2002-49255号公報
【特許文献６】特開2000-181251号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１から３に記載されている手段はいずれも、新たな部材を付加しなければならず、低コスト化、装置の小型化の観点から好ましくない。また、それ以上に、これらの手段は剥離の総合的なメカニズムを前提とした上でその要因を除去するものではなく、剥離不良の本質的な解決ではない。このため、転写部における剥離に対する条件が不利な構成となっている装置では、剥離不良をある程度減らすことはできても、なくすことはできない。
【０００９】
一方、特許文献４から６に記載の手段も、複数あるパラメータのうち、それぞれ単独のパラメータを調整するものであり、剥離の総合的なメカニズムを前提としていないため、個々のパラメータをの調整だけでは十分な効果が得られない場合が生じる。
【００１０】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録媒体の剥離のために新たな部材を設けることなく、確実に剥離不良が防止される画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、  静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、  前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写するローラ状の像担持体と、  該像担持体に圧接される転写ローラと、を有し、  該転写ローラと前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して該像担持体と転写ローラとの間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、  前記像担持体の硬度をＨ1、前記転写ローラの硬度をＨ2、前記像担持体の表面層の体積抵抗率をρ1、前記転写ローラの表面層の体積抵抗率をρ2、前記像担持体の外径をＤ1、前記転写ローラの外径をＤ2としたとき、これらの値が［式1］の関係を充たす画像形成装置を提供する。
【００１２】
【数１】
2005148546.tif 000003
上記画像形成装置では、前記像担持体の硬度Ｈ1、前記転写ローラの硬度Ｈ2、前記像担持体の表面層の体積抵抗率ρ1、前記転写ローラの表面層の体積抵抗率ρ2、像担持体の外径Ｄ1、転写ローラの外径Ｄ2が調整され、上記式１を充たすことによって剥離不良の要因が除去され、確実に記録媒体を像担持体から剥離することができる。
【００１３】
ここで上記像担持体は、記録媒体に直接転写するトナー像が担持される部材であり、静電潜像が形成される感光体ドラム、誘電体ドラムであっても良いし、これらからトナー像が一旦転写された中間転写ドラムであっても良い。
また、ローラ状の像担持体及び転写ローラの硬度は、縦弾性率の値としても良いし、ＪＩＳ  Ａ  に規定される硬度、アスカ  Ｃ  の値を採用しても良い。
【００１４】
上記のような画像形成装置において、確実に記録媒体の剥離が行われることを説明するために、記録媒体の剥離メカニズムを明らかにする。以下、図１、図２、図３および図４を参照しながら説明する。
図1に示すように、感光体ドラム・中間転写体などに代表される像担持体１と電圧を付与された転写ローラ２とによって形成される転写ニップを通過したシート状の記録媒体３(以下シートと呼ぶ)は、ニップ近傍における放電によって、表面・裏面ともに帯電する。一方、ニップ通過後の空間には、転写ローラ２に付与された電圧および帯電したシート自体の電荷の影響によって電界が形成されている。したがって、帯電したシート３は、この電界により静電力を受け、この静電力が像担持体の方向に十分大きいとき、シート３は像担持体側にたわみ、像担持体１の表面に吸着される。これが剥離不良である。
【００１５】
この剥離不良が生じるか否かに影響する最も大きな要因はシートの帯電状態であり、ニップ付近における放電でシート３の表面と裏面に付与される電荷量の割合である。例えば、転写ローラ２に正の電圧が印加され、像担持体１は接地されているときには、像担持体１とシート３の表面との間における放電は、シート３から正電荷を奪うものであり、シート３を負に帯電させる性質がある。一方、シート３の裏側における転写ローラ２との間の放電は逆に、転写ローラ２から正電荷を受け取るものであり、シート３を正に帯電させる性質がある。この表裏の放電による電荷量の割合には、シート先端の剥離順序が大きく関係しており、ローラ状の像担持体１と転写ローラ２との外径の比が上記剥離順序に影響する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、転写ニップ直後にシート３の先端が、外径の大きい像担持体１よりも先に外径の小さい転写ローラ２から剥離すると、転写ローラ２側つまりシート３の裏面の放電が先に発生し、シート３は正に帯電しやすくなる。したがって、シートの表面の負電荷よりも裏面の正電荷が大きくなる。逆に、図２（ｂ）に示すように、シート先端が外径の大きい転写ローラ２よりも先に外径の小さい像担持体１から剥離したとすると、像担持体１側つまりシート３の表面の放電が先に発生し、シート３は負に帯電しやすくなる。したがって、シート表面の負電荷よりも裏面の正電荷が小さくなる。前者の場合、像担持体１と転写ローラ２が作る電界が上向き、つまり像担持体が負側の電位となっているために、シート３は像担持体１側への静電力を受けることになる。後者の場合は逆方向の静電力が作用する。通常、剥離不良として現れる現象は前者の場合であり、しかも静電力が十分に大きい場合である。
【００１７】
シート３が剥離するときの姿勢は、像担持体１及び転写ローラ２の外径の比の関係と、放電の状態に関して本質的に同じ意味を持っている。つまり、どちらもシート３と像担持体１との間の距離と、シート３と転写ローラ２との間の距離との割合の問題に帰着される。ニップから送り出されるときのシート３の姿勢が像担持体側に傾いていたとすると、シート３と像担持体１の間の距離が転写ローラ２との間の距離に比べて小さくなる。これは、相対的に像担持体１の外径が転写ローラ２の外径よりも大きいときと同じことになる。シートとの距離が大きい方が、小さい方に比べて放電が支配的になる。すなわち、図３（ａ）に示すようにシート３の姿勢が像担持体１側に傾いている場合および相対的に像担持体１の外径の方が転写ローラ２の外径よりも大きい場合には、転写ローラ側(シートの裏側)の放電が支配的になるため、 シート表面の負電荷よりも裏面の正電荷が大きくなり、シートは正に帯電しやすくなる。一方、図３（ｂ）に示すように、ニップから送り出されるシート３が転写ローラ２側に傾いている場合には、シート表面の負電荷よりも裏面の正電荷が小さくなり、 シート３は負に帯電しやすくなる。
【００１８】
また、シートの剥離順序は、ローラの硬度の序列に大きく左右される。一般に、相対的に硬度が大きいローラと相対的に硬度の小さいローラとがシートを挟み込んだ状態では、シートは相対的に硬度の大きいローラから先に剥離する。図４は、硬度の異なるローラに挟み込まれたシートの状態を示す拡大図である。この図に示されるように、硬度の小さいローラ４の変形が大きくなり、シート６は相対的に硬度が大きい転写ローラ５から先に剥離する。
【００１９】
さらに、シートが全体として正に帯電するか負に帯電するかは、剥離順序や幾何学的な条件に影響される以外に、像担持体や転写ローラの電気的性質、特に体積抵抗率にも依存する。たとえば、ニップ部近傍において、シートと像担持体の間で放電が発生したとき、放電はすでに説明したように、転写ローラ側に正の電圧が印加されているとすると、シートを負に帯電させるような放電である。ここで、像担持体が高抵抗の表面層を有していると、像担持体とシートの間の電位差が小さくなるため、これらの間での放電は小さくなり、すなわちシートは負に帯電しにくくなる。これに対し、像担持体の抵抗が低ければ、シートは負に帯電しやすくなる。一方、転写ローラとシートとの間の放電は、シートを正に帯電させるから、像担持体とシートとの間の放電とはまったく逆であり、転写ローラの抵抗が低いときにシートは正に帯電しやすく、高いときは正に帯電しやすくなる。
【００２０】
以上に説明したメカニズムによって、ニップ部から送り出されるシートは帯電しており、ローラ間の空間に形成された電界によって静電力を受ける。このとき、前に説明したように、転写ローラに正側の電位が印加されていると、シートは全体として正に帯電しているときに像担持体に吸着され易くなる。そして、シートの帯電は、像担持体および転写ローラの硬度、外径、体積抵抗率のいずれもが影響するときに、上記［式１］の条件を充たすことによってシートが正に帯電するのを抑止することができ、シートの像担持体からの剥離が確実に生じるものとなる。
【００２１】
なお、上記［式１］の関係は、上記条件を様々に換えて行った実験についてχの値を演算し、良好な剥離が生じた場合と剥離が生じにくくなった場合とに分類して、実験的に得られたものである。
【００２２】
請求項２に係る発明は、  静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、  前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写する無端ベルト状の像担持体と、  該像担持体を張架する複数のローラと、  前記複数のローラの一つであるバックアップローラに、前記像担持体を介して圧接される転写ローラと、を有し、  該転写ローラと前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して該像担持体と転写ローラとの間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、  前記バックアップローラの硬度をＨ1、前記転写ローラの硬度をＨ2、前記像担持体の体積抵抗率をρ1、前記転写ローラの表面層の体積抵抗率をρ2、バックアップローラの外径をＤ1、転写ローラの外径をＤ2としたとき、これらの値が［式２］の関係を充たす画像形成装置を提供する。
【数２】
2005148546.tif 000004
【００２３】
この画像形成装置では、ベルト状の像担持体はバックアップローラを含む複数のローラに張架されているので、バックアップローラの周面に沿って巻回された状態で周回移動する。そして、この部分で像担持体と転写ローラとが圧接され、これらの間をシート状の記録媒体が通過するものとなっている。したがって、請求項１に係る発明におけるローラ状の像担持体の外径は、請求項２に係る発明におけるバックアップローラの外径に相当する。また、像担持体の硬度は、バックアップローラの硬度に相当し、ローラ状の像担持体の表面層における体積抵抗率は、べルト状の像担持体の体積抵抗率に相当するものとなる。
したがって、この画像形成装置において請求項１に係る発明の画像形成装置と同様に、上記式２の条件を充たすことによって像担持体からの剥離を確実に生じさせることができる。
【００２４】
請求項３に係る発明は、  静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に転移してトナー像を形成し、該トナー像をシート状の記録媒体に転写する画像形成装置であって、  前記トナー像を周面上に担持し、前記記録媒体に転写するローラ状の像担持体と、  該像担持体に圧接される転写手段と、を有し、  該転写手段と前記像担持体との間に転写バイアス電圧を印加して該像担持体と転写手段との間を通過する記録媒体上に前記像担持体上のトナー像を転写するものであり、  前記転写手段は、  前記像担持体の周面の周回方向における上流側に配置された第１の転写ローラと、  下流側に配置された第２の転写ローラと、  これらの転写ローラに張架された導電性の転写ベルトからなり、  少なくとも前記第２の転写ローラが前記像担持体から離隔して支持され、  前記転写ベルトが、前記像担持体の周面の所定範囲に巻き回されるように接触している画像形成装置を提供する。
【００２５】
この画像形成装置では、転写ローラを介して転写ベルトに転写用のバイアス電圧が印加され、転写ベルトと像担持体との間に形成される電界内で、像担持体上のトナー像が記録媒体上に転写される。そして、転写ベルトを張架する二つの転写ローラの内、下流側にある第２の転写ローラが像担持体から離隔して配置されているので、転写ベルトは像担持体の周面から離れると第２の転写ローラの周面に向かって接線方向に移動する。このため、像担持体と転写ベルトとの間に挟み込まれていたシート状の記録媒体は、その剛性によってほぼ平面的な形状を維持し、転写ベルトに沿って移動する。したがって、転写ベルトより先に像担持体の表面から離隔し、記録媒体と像担持体との間の剥離放電が優先して、剥離が生じ易い電位に帯電される。
【００２６】
なお、上記のような転写ベルトの挙動は、請求項１に係る発明について説明した剥離が生じやすくなる条件の内、トナー像が転移される側のローラの外径を大きくした効果、つまり転写ベルトが像担持体の接線方向に離隔してゆくことは外径が無限大となっていることに相当する。また、転写ベルトを用いることによって転写ベルトが像担持体の周面に沿って変形することになり、転写される側のローラの硬度が極めて柔軟になったことにも相当する。
【００２７】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、  前記第１の転写ローラと第２の転写ローラとに転写バイアス電圧が印加され、前記第１の転写ローラには、前記第２の転写ローラより前記像担持体との間の電位差が大きくなるように電圧が印加されるものとする。
【００２８】
この画像形成装置では、第１の転写ローラと第２の転写ローラとに異なる電圧が印加され、抵抗を有する転写ベルトの周方向に沿って電位が勾配を有することになる。そして、記録媒体の搬送方向における下流側の第２の転写ローラでは像担持体との間の電位差が小さくなっているので、ニップ下流側の電界が弱くなる。このため、上流側では、トナー像の転移に充分な電界が形成されるとともに下流側では電界が弱くなって剥離放電の影響が小さくなる。したがって、静電力が低減されて剥離が生じやすくなる。
【００２９】
請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置において、前記転写ベルトの体積抵抗率を、１０10[Ωm]以下とする。
【００３０】
上記のように転写ベルトの体積抵抗率を設定することにより、転写ローラから転写ベルトに電圧が印加され、転写ベルトと像担持体との間に有効な転写電界を形成することができる。これにより、広い範囲で電界が形成され、トナー像の転写効率が向上する。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本願発明に係る画像形成装置では、トナー像を記録媒体へ転写した直後の位置において、記録媒体に作用する静電力が小さく抑えられ、記録媒体が像担持体側に引き寄せられるのを確実に防止することができる。これにより、特別な剥離用の部材を設けなくても、記録媒体は感光体や中間転写体などの像担持体から良好に剥離される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図５は、本願発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、それぞれ異なる色のトナー像を形成する４つの画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、これらの画像形成ユニットが有する感光体ドラム２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに像光を照射する像書き込み装置１２と、第１及び第２の画像形成ユニット１１ａ，１１ｂで形成されたトナー像が重ねて転写される第１の中間転写体１３と、第３及び第４の画像形成ユニット１１ｃ，１１ｄで形成されたトナー像が重ねて転写される第２の中間転写体１４と、第１の中間転写体１３上のトナー像と第２の中間転写体１４上のトナー像とが重ねて転写される第３の中間転写体１５と、第３の中間転写体１５上のトナー像を記録媒体１８に転写する転写ローラ１６と、記録媒体上に転写されたトナー像を加熱加圧して定着する定着装置１７とで主要部が構成されている。
【００３３】
上記像書き込み装置１２は、デジタルの画像情報に基づいて点滅するレーザービームを生成するレーザー発生装置１２ａを備えており、回転する感光体ドラム２１の周面上に像光を照射して静電電位の差による潜像を形成するようになっている。
【００３４】
上記四つの画像形成ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を形成するものであり、それぞれが感光体ドラム２１の周囲にイレーズランプ２２と、プリチャージ用の帯電器２３と、前記潜像にトナーを転移して可視化する現像装置２４とを有している。
【００３５】
上記第１の中間転写体１３、第２の中間転写体１４及び第３の中間転写体１５は、いずれも円柱状の部材であり、第１の中間転写体１３は、第１の画像形成ユニット１１ａ及び第２の画像形成ユニット１１ｂが有する感光体ドラム２１ａ，２１ｂの双方に当接され、第２の中間転写体１４は、第３の画像形成ユニット１１ｃ及び第４の画像形成ユニット１１ｄが有する感光体ドラム２１ｃ，２１ｄの双方に当接するように配置されている。また、第３の中間転写体１５は、第１の中間転写体１３と第２の中間転写体１４との双方に当接するように配置される。そして、上記第１、第２及び第３の中間転写体は、それぞれ回転駆動されるものであり、それぞれの導電性材料からなるシャフトには転写用のバイアス電位が付与される。
【００３６】
上記第３の中間転写体１５は、外径が３０ｍｍであり、金属シャフトの周囲に導電性ポリカーボネイト樹脂を被覆したもので、この被覆層の縦弾性率は６×１０4［kg/cm2］、体積抵抗率は１０5[Ωｍ]に調整されている。
【００３７】
上記転写ローラ１６は、ステンレススチールのシャフトの周囲に、カーボンを分散させて導電化したウレタン等の弾性層が形成されたものであり、外径が１５ｍｍ、軸方向の長さが３２０ｍｍである。この転写ローラ１６は、第３の中間転写体１５と圧接するように配置され、回転駆動されるとともに所定の電位が付与されるものである。したがって、第３の中間転写体１５との間に電界が形成され、これらの間を通過する記録媒体１８に第３の中間転写体１５上のトナー像が転写されるものとなっている。
【００３８】
上記のような構成の画像形成装置は次のように動作する。
帯電器２３によって感光体ドラム２１の表面が一様に負に帯電された後、像書き込み装置１２から画像信号に対応するレーザービームが照射され、それぞれの感光体ドラム２１上に各色の画像に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は感光体ドラム２１の回転により、現像装置２４との対向位置に搬送され、トナーが選択的に転移されてトナー像が形成される。そして感光体ドラム２１上のトナー像は、第１の感光体ドラム２１ａ及び第２の感光体ドラム２１ｂからは第１の中間転写体１３に、第３の感光体ドラム２１ｃ及び第４の感光体ドラム２１ｄからは第２の中間転写体１４へ、それぞれトナー像が重ね合わせて転写される。さらに、第１の中間転写体１３及び第２の中間転写体１４は、回転することによってトナー像を搬送し、第３の中間転写体１５との対向位置で、それぞれが担持するトナー像が第３の中間転写体１５上に重ね合わせて転写される。これにより第３の中間転写体１５上には、４色のトナー像が重ね合わされたフルカラーのトナー像が形成され、第３の中間転写体１５の回転により、転写ローラ１６との対向位置に搬送される。また、これとともに用紙トレイ（図示しない）からは記録媒体１８が所定のタイミングで搬送され、第３の中間転写体１５と転写ローラ１６との間に送り込まれる。そして、転写ローラ１６と第３の中間転写体１５との間に印加された転写バイアス電圧の作用によって、第３の中間転写体１５上のトナー像が記録媒体１８上に転写される。トナー像が転写された記録媒体１８は定着装置１７に送り込まれ、加熱及び加圧されて記録媒体上にトナー像が定着される。
【００３９】
上記第３の中間転写体１５と転写ローラ１６との体積抵抗率ρ1、ρ2、縦弾性率Ｈ1、Ｈ2、及び外径Ｄ1、Ｄ2は表１に示すとおりであり、これらの値に基づいて式１に示される剥離指数χを演算すると次のようになる。
【表１】
2005148546.tif 000005
【００４０】
【数３】
2005148546.tif 000006
上記のように剥離指数χの値は正の値となる。このような画像形成装置では、記録媒体が第３の中間転写体１５と転写ローラ１６とのニップ部を通過した後、静電力によって第３の中間転写体側に引き寄せられることはなく、記録媒体１８が第３の中間転写体１５に付着して紙つまりを引き起こすような事態が防止される。
【００４１】
図６は、請求項２に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、円筒状の感光体ドラム３１を備えており、この感光体ドラム３１の周囲に、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電させる帯電装置３２と、感光体ドラム３１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３３と、感光体ドラム上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像ユニット３４と、感光体ドラム３１と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体３５と、トナー像の転写後に感光体ドラム３１に残留するトナーを除去するクリーニング装置３６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置３７とを備えている。
【００４２】
また、上記中間転写体３５の内側には、感光体ドラム３１上のトナー像を中間転写体に転移させるための第１の転写ローラ３８と、３つの支持ローラ３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、二次転写を行うためのバックアップローラ４０とが配置されており、これらによって中間転写体３５が周回可能に張架されている。上記バックアップローラ４０と中間転写体３５を介して対向する位置には、中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する第２の転写ローラ４１が配設されており、バックアップローラ４０と第２の転写ローラ４１との圧接部に、用紙トレイ（図示しない）から記録媒体Ｐが送り込まれる。圧接部の下流側には、記録媒体上のトナー像を加熱溶融して記録紙に圧着する定着装置４２が設けられている。
【００４３】
上記現像ユニット３４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを収容した４台の現像器が回転可能に支持されており、順次各現像器が感光体ドラム１と近接・対向して、各色に対応した潜像に、トナーを転移して可視像を形成するものである。
【００４４】
上記中間転写体３５は、ベルト状の導電体であり、厚さが１００[μm]のポリイミド樹脂にカーボンを分散させ、体積抵抗率が１０8[Ωm]となるように調整されたものである。
【００４５】
上記第２の転写ローラ４１は、金属シャフトのまわりに、カーボンが分散されたＥＰＤＭからなる弾性層を有するローラである。この第２の転写ローラ４１と中間転写体３５との間に電圧を印加することによって、中間転写体３５上のトナー像を記録媒体Ｐに一括転写するものとなっている。
【００４６】
上記バックアップローラ４０は、金属シャフトのまわりに、導電性ポリカーボネイト樹脂を被覆したものである。本実施例で用いられた導電性ポリカーボネイトの縦弾性率は6×104[kg/cm2]、体積抵抗率は6.8×105[Ωm]であり、第２の転写ローラ４０より充分に硬度が大きいものとなっている。
【００４７】
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
まず、感光体ドラム３１の表面が帯電装置３２でほぼ一様に帯電され、次いで露光装置３３から像光が照射されて感光体ドラム３１の表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム３１の回転により現像ユニット３４の１つの現像器３４ａと対向する位置に移動し、現像器３４ａから１色目のトナーが転移され、トナー像が形成される。
【００４８】
このトナー像は感光体ドラム３１の周回移動により中間転写体３５との対向位置に搬送される。第１の転写ローラ３８には正極性の転写バイアス電圧が印加され、感光体ドラム上の露光部（トナーが転移される部分）との間に転写電界が形成されている。したがって、感光体ドラム３１上の負極に帯電しているトナー像は、中間転写体３５に静電的に引き付けられ、トナー像の一次転写が行われる。
【００４９】
一方、一次転写後に感光体ドラム３１上に残留するトナーはクリーニング装置３６により除去され、感光体ドラム３１の表面は除電露光装置３７により電位的に初期化され、再び帯電装置３２との対向位置に移動する。
【００５０】
以後、現像ユニット３４の３つの現像器３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが順次感光体ドラム３１と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー像が順次形成され、中間転写体３５上に重ねて転写される。このとき第２の転写ローラ４１は、後退した位置にあり、中間転写体３５上のトナー像には接触しないようになっている。
【００５１】
中間転写体３５上で４色のトナー像を重ね合わせて形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写体３５の周回移動により、第2の転写ローラ４１とバックアップローラ４０との対向位置に搬送される。一方、第２の転写ローラ４１は、中間転写体に圧接される位置に移動し、用紙トレイから送り込まれた記録媒体Ｐを中間転写体３５との間に挟み込み、トナー像に当接させる。第2の転写ローラ４１と中間転写体３５との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー像は記録媒体上に２次転写される。その後、記録媒体Ｐは定着装置４２において加熱されるとともに加圧されトナー像が記録媒体上に定着される。
【００５２】
上記のような工程で、２次転写に関与するバックアップローラ４０と第２の転写ローラ４１との縦弾性率Ｈ1、Ｈ2、外径Ｄ1、Ｄ2、及びベルト状の中間転写体３５の体積抵抗率ρ1、第２の転写ローラ４１の体積抵抗率ρ2を表1にまとめて示す。ここで、各部材の硬度として、縦弾性率を用いており、第２の転写ローラ４１およびバックアップローラ４０については、金属シャフトのまわり被覆する弾性層又は樹脂層の値である。また、体積抵抗率についても同様に、この弾性層又は樹脂層の物性である。
【表２】
2005148546.tif 000007
【００５３】
表２に示す縦弾性率、体積抵抗率、外径をそれぞれ［式２］に代入し、剥離指数χの値を計算すると、次に示すように正の値となる。
【数４】
2005148546.tif 000008
このような状態では、中間転写体３５と第２の転写ローラ４１とのニップ部を通過した記録媒体Ｐの帯電状態は、中間転写体側に引き寄せられるものではなく、良好に中間転写体から剥離して紙詰まりが確実に防止される。
【００５４】
上記画像形成装置と比較するするために、バックアップローラを従来から一般に用いられている構成、つまり金属ローラの周囲に、カーボンを分散したＥＰＤＭ層を形成したローラを用いた画像形成装置において、トナー像の形成及び記録媒体への転写を繰り返し行ったところ、記録媒体の中間転写体からの剥離不良による紙詰まりがある程度の頻度で生じた。
【００５５】
この画像形成装置におけるバックアップローラの縦弾性率Ｈ1は、２３．４[kg/cm2]となっており、［式２］で示される剥離指数χは次のようになる。
【数５】
2005148546.tif 000009
剥離指数χの値は負となっており、この構成が剥離しにくい構成であることを意味している。
【００５６】
次に、請求項３，請求項４又は請求項５に係る発明の一実施形態である画像形成装置について説明する。
図７は、この画像形成装置の概略構成図であり、単色の画像（白黒の画像）を形成するものである。この画像形成装置では、一つの感光体ドラム５１の周囲にプレチャージ用の帯電器５２、露光装置５３、現像装置５４、が設けられており、その下流には感光体ドラム上のトナー像を記録媒体Ｐに転写するための転写ユニット５５が感光体ドラム５１に当接するように設けられている。そして、転写ユニット５５が対向する位置の下流側にはクリーニング装置５６及び除電露光装置５７が設けられている。
【００５７】
上記転写ユニット５５は、二つの転写ローラ５５ａ，５５ｂとこれらに張架される転写ベルト５５ｃで主要部が構成されており、感光体ドラム５１の回転方向における上流側にある第１の転写ローラ５５ａは、転写ベルト５５ｃを介して感光体ドラム５１に押圧されており、下流側の第２の転写ローラ５５ｂは感光体ドラム５１から離隔する位置に支持されている。そして、これらの転写ローラに張架された転写ベルト５５ｃは、第１の転写ローラ５５ａの周面に沿って感光体ドラム５１の周面に接触し、所定の範囲で感光ドラム５１の周面に沿って接触して転写ニップを形成する。ニップ部の下流側では感光体ドラム５１の周面から接線方向に離れ、第２の転写ローラ５５ｂの周面に巻回されるようになっている。
【００５８】
上記転写ローラ５５ａ，５５ｂはいずれも金属のシャフトのまわりににカーボンが分散されたＥＤＰＭからなる弾性層を有するものであり、弾性層の体積抵抗率は１０5[Ωm]となるようにに調整されている。転写ベルトは、厚さが１００[μm]で、ポリイミド樹脂にカーボンを分散させ、体積抵抗率が１０6[Ωm]となるようにに調整されたベルトである。
【００５９】
二つの転写ローラにはそれぞれ電源装置から転写用のバイアス電圧として正の電圧が印加される。このとき、転写ニップ部全体で転写電界を確保するため、ベルトの周方向に沿って所定の電位を維持する必要があり、転写ベルトの体積抵抗率は１０10[Ωm]以下とし、１０7[Ωm]以下の低抵抗のものを用いるのが望ましい。
【００６０】
本実施形態では、感光体ドラムの回転方向における上流側に配置された第１の転写ローラ５５ａには、下流側の第２の転写ローラ５５ｂより大きな電圧が印加されるものとなっており、それぞれ２０００［Ｖ］、１０００［Ｖ］の電圧が印加されている。
【００６１】
この画像形成装置では、帯電器５２によって一様に帯電された感光体ドラム５１に像光が照射されて静電電位の差による潜像が形成される。この潜像に現像装置５４からトナーが選択的に転移されトナー像が形成される。トナー像は転写ユニット５５との対向位置で送り込まれた記録媒体Ｐに当接され、転写ローラ５５ａまたは転写ベルト５５ｃと感光体ドラム５１との間に形成された電界によって感光体ドラム５１の周面から記録媒体Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着装置５８に送り込まれ、加熱及び加圧されてトナー像は記録媒体上で定着画像となる。
【００６２】
上記転写ベルト５５ｃと感光体ドラム５１とが当接される転写ニップから送り出される記録媒体Ｐは、転写ベルト５５ｃとともに感光体ドラム５１の接線方向に移動し、転写ベルト５５ｃより先に感光体ドラム５１から離れる。このとき感光体ドラム５１との間に生じる剥離放電によって記録媒体Ｐには負の電荷が付与され、転写ベルト側が正となった電界内では静電力の作用が小さくなる。このため、記録媒体Ｐは感光体ドラム側に引き寄せられることなく剥離し、紙詰まりは確実に防止される。
【００６３】
なお、上記実施の形態は、第１の転写ローラ５５ａと第２の転写ローラ５５ｂとにそれぞれ異なる電圧を印加するものであったが、同じ電圧を印加してもよい。また、第１の転写ローラ５５ａは、図８に示すように感光体ドラム５１から離隔するように配置し、第１の転写ローラ５５ａと第２の転写ローラ５５ｂとの間で張架された転写ベルト５５ｃが感光体ドラム５１に圧接される構成とすることもできる。
【００６４】
次に上記実施の形態と比較するために、上記転写ユニット５５に代えて従来から広く用いられている単一の転写ローラ６５を用いた画像形成装置について説明する。
この画像形成装置は、図９に示すように感光体ドラム６１に圧接するように転写ローラ６５を配置し、この転写ローラ６５に転写用のバイアス電圧を印加する。そして、感光体ドラム６１と転写ローラ６５との間に記録媒体Ｐを通過させ、感光体ドラム６１上のトナー像を記録媒体Ｐに転写するものである。
【００６５】
上記転写ローラ６５は、金属シャフトのまわりに、カーボンが分散されたＥＰＤＭからなる弾性層を有するローラである。また、感光体ドラム６１は円筒形のアルミニウム基材に３０[μm]厚の有機感光層を形成したものである。これらの体積抵抗率、縦弾性率及び外径は表２に示すとおりであり、これらの値を用いて［式１］に示す剥離指数χを計算する。
【表３】
2005148546.tif 000010
【００６６】
ここで、感光体ドラム６１の体積抵抗率ρ1は、感光体層の体積抵抗率であり、転写部では光照射がなく大きな値となっている。また、縦弾性率Ｈ1は、感光体層の厚さが極めて小さいため、アルミニウム基材の値を代用する。転写ローラ６５の体積抵抗率ρ2及び縦弾性率Ｈ2は、表面の弾性層の値とする。感光体ドラム６１及び転写ローラ６５の外径Ｄ1，Ｄ2は、それぞれ最外層の表面で計測した値とする。
【００６７】
これらの値から剥離指数χの値を計算すると、
【数６】
2005148546.tif 000011
となり、剥離指数χは負の値となる。これは、上記転写ローラ６５を用いたときには、記録媒体Ｐが感光体ドラム６１側に引き寄せられ易く、剥離が生じにくい構成であることを意味している。実際にこのような条件で画像形成及び記録媒体Ｐへの転写を行うと、剥離不良が生じることがあり、特に厚さの薄い紙で、しばしば剥離不良が発生することが確認された。
【００６８】
ここで、転写ローラ６５及び感光体ドラム６１の構成を変更して剥離指数χが正となるような構成は、感光体層の体積抵抗率が大きな値となるため、実現が極めて難しい。すなわち、感光体層が転写部において高抵抗層である限り、［式１］の第２項が大きくなり、転写ローラの硬度(縦弾性率)を非常に小さな値として第１項を大きな値とするか、転写ローラの弾性層の体積抵抗率を非常に大きくして第２項を小さくする必要があり、いずれも現実的には難しい。また、外径に関しても感光体を小さくし、転写ローラを大きくすることは難しい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】転写ニップ部における記録媒体の帯電状態を示す概略図である。
【図２】転写ニップ部の下流側における放電の状態及び記録媒体の帯電状態を示す拡大図である。
【図３】転写ニップ部の下流側における放電の状態及び記録媒体の帯電状態を示す拡大図である。
【図４】転写ニップ部を形成する二つの硬度が異なるローラと記録媒体との接触状態を示す拡大図である
【図５】請求項１に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】請求項２に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】請求項３，請求項４又は請求項５に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図８】図７に示す画像形成装置の変形例を示す概略構成図である。
【図９】図７に示す画像形成装置と比較する従来の画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：像担持体，  ２：転写ローラ，  ３：記録媒体，  ４：硬度の小さいローラ，  ５：硬度の大きいローラ，  ６：記録媒体，
１１：画像形成ユニット，  １２：像書き込み装置，  １３：第１の中間転写体，  １４：第２の中間転写体，  １５：第３の中間転写体，  １６：転写ローラ，  １７：定着装置，  １８：記録媒体，
２１：感光体ドラム，  ２２：イレーズランプ，  ２３：帯電器，  ２４：現像装置，
３１：感光体ドラム，  ３２：帯電装置，  ３３：露光装置，  ３４：現像ユニット，  ３５：中間転写体，  ３６：クリーニング装置，  ３７：除電露光装置，  ３８：第１の転写ローラ，  ３９：支持ローラ，  ４０：バックアップローラ，    ４１：第２の転写ローラ，    ４２：定着装置，
５１，６１：感光体ドラム，  ５２，６２：帯電器，  ５３，６３：露光装置，  ５４，６４：現像装置，  ５５：転写ユニット，  ５６，６６：クリーニング装置，  ５７，６７：除電露光装置，  ５８，６８：定着装置，
６５：転写ローラ
【図１】
2005148546.tif 000015
【図２】
2005148546.tif 000016
【図３】
2005148546.tif 000017
【図４】
2005148546.tif 000018
【図５】
2005148546.tif 000019
【図６】
2005148546.tif 000020
【図７】
2005148546.tif 000021
【図８】
2005148546.tif 000022
【図９】
2005148546.tif 000023