(57)【要約】【課題】  トナー帯電量が高い場合、トナーと感光体間付着力が強い場合、トナー帯電量分布がブロードな場合でも十分な転写が可能であり、且つ転写チリの少ない画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光体ドラム４０２の非画像部と中間転写ベルト４２６間で放電が発生した場合の、放電電荷量と転写空隙間距離との間、及び放電によって電荷が移動する範囲（放電サイズ）と転写空隙間距離との間の関係について、放電モデルの実験結果から得られた関係式を与えて転写条件を最適化する。【選択図】      図１
2005242027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された画像を転写手段により転写体へ転写する画像形成装置において、
上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生した場合、放電電荷量Δｑ（Ｃ）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）との間に、式（１）の関係が成立し、
【数１】
2005242027.tif 000014
放電によって電荷が移動する範囲（放電サイズ）τ（ｍ）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）の間に式（２）の関係があり、
【数２】
2005242027.tif 000015
βが１×１０１３以下であり、且つαが０．７５以上
であることを特徴とする画像形成装置。
ここで、Ｓは放電を規定する上での面積の次元をもつパラメータであり、７×１０−１２（ｍ２）とする。
放電によって電荷が移動する範囲（放電サイズ）とは、放電によって移動する電荷の及ぶ面積を円に換算にした際の半径Ｒである。またＤは式（３）で規定される、像担持体と転写体の誘電厚みの和である。
【数３】
2005242027.tif 000016
【請求項２】
像担持体上に形成された画像を転写手段により転写体へ転写する画像形成装置において、
像担持体の非画像部と転写体間で放電が発生した場合、単位面積当たりの放電電荷量Δｑ（Ｃ／ｍ２）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）との間に、式（４）、式（５）の関係があることを特徴とする画像形成装置。
ここで、ΔＶは放電が発生する前の放電点における像担持体と転写体の電位差、ε０は真空の誘電率である。
【数４】
2005242027.tif 000017
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生し、且つ上記像担持体の画像部上のトナーと転写体間では放電が発生しないような転写バイアスを上記転写手段により印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
使用する転写バイアスの範囲において、転写体帯電特性と、理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置。
ここで、転写体帯電特性とは、転写体背面に電圧を印加し、像担持体との間で放電を発生させて像担持体を帯電させたとき、転写体背面の電圧と像担持体帯電電位の関係をいう（以下、同じ）。また、理想転写体帯電特性とは、放電開始電圧と放電停止電圧が等しいと仮定して算出した転写体帯電特性をいう（以下、同じ）。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、
上記像担持体を除電せずに、転写バイアスを５０Ｖずつステッップアップして転写領域を通過させることで、複数回の放電により上記像担持体を帯電させ、帯電電位を測定することで得られる転写体帯電特性を、上記理想転写体帯電特性とすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の画像形成装置において、
上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生し、且つ上記像担持体の画像部上のトナーと上記転写体間では放電が発生しないような転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至４のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
上記転写体がベルトであり、該ベルトをイオン導電性部材で構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
トナーと上記像担持体の付着力が５０ｎＮ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
ルーゼックスによる形状係数が１００〜１５０であるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
トナーの凝集度が２５％以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１又は２記載の画像形成装置を用いた転写バイアス制御方法において、
転写体帯電特性と、理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下である領域のバイアスを用いるように転写バイアスを設定することを特徴とする転写バイアス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、フアクシミリ、プロッタ、印刷機等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上に形成したトナー像を転写体に転写するタイプの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、感光体等の像担持体と転写ベルト等の転写体間で、放電が発生すると、転写チリが増加すると言われていた。放電によって画像部周囲の潜像が乱されてトナーを感光体上に保持しておく力が弱くなり、感光体上で乱れる、もしくは転写ニップ直前でトナーが移動を開始する（プレ転写）ことで、画像が劣化すると考えられていた。
図２２は感光体上に形成された２×２ドットトナー像を、図２３は転写体（転写部材）である中間転写ベルト上に転写されたトナー像をそれぞれ示している。感光体上にきれいに形成されたドット画像が、転写後にはチリによって画像が劣化していることが理解される。このような現象を転写チリと呼ぶ。転写チリが発生すると、画像の鮮鋭性が低下し、細かい文字や画像が判別不可能となる。
【０００３】
電子写真装置（画像形成装置）において、このような転写チリを抑制するための発明は数多く出願されている。
例えば特開２００２−０２３５２３号公報、特開２００３−０９８８００号公報、特開平８−２４８７７８号公報等には、転写体と感光体間の放電を防止するように転写バイアスや構成条件を規定する技術が記載されている。また、特開平９−３２９９７６号公報や特開平１０−０２６８６号公報には、感光体電位をモニターし、感光体と転写体間で放電が発生しないような制御を行う技術が記載されている。
特開平１０−０３９６５８号公報や特開２００１−０９２２７４号公報には、転写体を加熱することで転写前にトナーを予め溶かしておき、転写しやすくすることで転写バイアスを下げて放電を防止する技術が記載されている。
特開平１０−２２８１８８号公報では、転写ニップ入口でのプレ転写がチリの原因と考えており、感光体と転写体が接触する前の領域では、トナーに働く電界からの力が大きくならないように、転写条件を規定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９２２７４号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５２３号公報
【特許文献３】特開２００２−７２６０２号公報
【特許文献４】特開２００２−１３２０６５号公報
【特許文献５】特開２００３−９８８００号公報
【特許文献６】特開２００３−１６７４４４号公報
【特許文献７】特開平８−２４８７７８号公報
【特許文献８】特開平９−２９２７８０号公報
【特許文献９】特開平９−３２９９７６号公報
【特許文献１０】特開平１０−２０６８６号公報
【特許文献１１】特開平１０−３９６５８号公報
【特許文献１２】特開平１０−２２８１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように従来の技術では、感光体と転写体間の転写電界を弱めて、放電が発生しない、又はトナーがプレ転写しないように制御することで転写チリを抑制していた。放電もプレ転写も入口側電界強度が大きすぎることが原因であり、入口電界を弱くすることが肝心であった。
トナーの帯電量や径が均一、もしくは分布が非常にシャープな場合には、このような低電界での転写が可能であるが、経時によってこれらの分布がブロードに（広く）なったり、帯電量の中心値が高帯電量側にシフトすると、転写不良が発生するため、画像劣化が生じる。これは転写電界が低いために、トナーと感光体間の付着力に打ち勝つだけの力をトナーに作用させることができなくなるためである。このように経時によってトナー帯電量が増加したり、帯電量分布がブロードになっても十分な転写率を確保するには、転写電界を強くする必要があるが、前述のように転写電界が強くなると放電が発生したり、プレ転写が発生し、転写チリが増加するといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、トナー帯電量が高い場合、トナーと感光体間付着力が強い場合、トナー帯電量分布がブロードな場合でも十分な転写が可能であり、且つ転写チリの少ない画像形成装置の提供を、その目的とする。具体的には感光体と転写体間で放電が発生したり、プレ転写が発生しても、転写チリの発生しない画像形成装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上に形成された画像を転写手段により転写体へ転写する画像形成装置において、上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生した場合、放電電荷量Δｑ（Ｃ）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）との間に、式（１）の関係が成立し、
【０００８】
【数１】
2005242027.tif 000003
【０００９】
放電によって電荷が移動する範囲（放電サイズ）τ（ｍ）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）の間に式（２）の関係があり、
【００１０】
【数２】
2005242027.tif 000004
【００１１】
βが１×１０１３以下であり、且つαが０．７５以上
であることを特徴とする。
ここで、Ｓは放電を規定する上での面積の次元をもつパラメータであり、７×１０−１２（ｍ２）とする。
放電によって電荷が移動する範囲（放電サイズ）とは、放電によって移動する電荷の及ぶ面積を円に換算にした際の半径Ｒである。またＤは式（３）で規定される、像担持体と転写体の誘電厚みの和である。
【００１２】
【数３】
2005242027.tif 000005
【００１３】
請求項２記載の発明では、像担持体上に形成された画像を転写手段により転写体へ転写する画像形成装置において、像担持体の非画像部と転写体間で放電が発生した場合、単位面積当たりの放電電荷量Δｑ（Ｃ／ｍ２）と転写空隙間距離Ｇ（ｍ）との間に、式（４）、式（５）の関係があることを特徴とする。
ここで、ΔＶは放電が発生する前の放電点における像担持体と転写体の電位差、ε０は真空の誘電率である。
【００１４】
【数４】
2005242027.tif 000006
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生し、且つ上記像担持体の画像部上のトナーと転写体間では放電が発生しないような転写バイアスを上記転写手段により印加することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置において、
使用する転写バイアスの範囲において、転写体帯電特性と、理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下であることを特徴とする。
ここで、転写体帯電特性とは、転写体背面に電圧を印加し、像担持体との間で放電を発生させて像担持体を帯電させたとき、転写体背面の電圧と像担持体帯電電位の関係をいう（以下、同じ）。また、理想転写体帯電特性とは、放電開始電圧と放電停止電圧が等しいと仮定して算出した転写体帯電特性をいう（以下、同じ）。
【００１７】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の画像形成装置において、上記像担持体を除電せずに、転写バイアスを５０Ｖずつステッップアップして転写領域を通過させることで、複数回の放電により上記像担持体を帯電させ、帯電電位を測定することで得られる転写体帯電特性を、上記理想転写体帯電特性とすることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明では、請求項４又は５記載の画像形成装置において、上記像担持体の非画像部と上記転写体間で放電が発生し、且つ上記像担持体の画像部上のトナーと上記転写体間では放電が発生しないような転写バイアスを印加することを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明では、請求項１乃至４のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、上記転写体がベルトであり、該ベルトをイオン導電性部材で構成したことを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明では、請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、トナーと上記像担持体の付着力が５０ｎＮ以下であることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明では、請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、ルーゼックスによる形状係数が１００〜１５０であるトナーを用いることを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の発明では、請求項１乃至７のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、トナーの凝集度が２５％以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の発明では、請求項１又は２記載の画像形成装置を用いた転写バイアス制御方法において、転写体帯電特性と、理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下である領域のバイアスを用いるように転写バイアスを設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１、２、３、４、６又は７記載の発明によれば、感光体と転写部材間の非画像部で放電が発生しても、転写チリが発生しない、または転写チリが少なく高画質な画像を得ることができる。これにより転写電界を大きくすることが可能となり、径や帯電量の分布がブロードで転写残の発生しやすいトナー、感光体との付着力の強いトナー、経時劣化したトナーにおいても良好な転写率を得ることができ、かつ転写チリの少ない高画質な画像が得られる。
【００２５】
請求項５記載の発明によれば、抵抗の高めのベルトでも理想転写特性が得られるため、最適な転写条件を容易に算出可能となる。
【００２６】
請求項８、９又は１０記載の発明によれば、本発明に適したトナーを用いることで、転写チリの少ない、かつ転写バイアスの低い転写が実現でき、効率のよい転写が可能となる。
【００２７】
請求項１１記載の発明によれば、転写バイアスによっては過剰な放電電流が流れて転写チリを誘発するベルトであっても、転写チリが発生しにくい条件で転写を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を図１乃至図２１に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム４０２上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆθレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体ドラム４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写体としての中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【００２９】
回転式現像装置４２２は、ブラック用現像器４２８、シアン用現像器４３０、マゼンタ用現像器４３２、イエロー用現像器４３４と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる２成分現像方式の現像器であり、上記実施形態で示した現像装置４と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置４２２は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ２００で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像（ブラック潜像）の形成が始まる。
【００３０】
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器４２８の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム４０２にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置４２２が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム４０２は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト４２６は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト４２６の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、中間転写ベルト４２６上に重ねられ（１次転写）、トナー像が形成される。
【００３１】
中間転写ベルト４２６は、感光体ドラム４０２に対向する転写手段としての１次転写電極ローラ４５０、駆動ローラ４４４、２次転写ローラ４５４に対向する２次転写対向ローラ４４６、中間転写ベルト４２６の表面を清掃するクリーニング手段４５２に対向するクリーニング対向ローラ４４８Ａの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム４０２に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト４２６上で正確に順次位置合わせされ、これによって４色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は２次転写対向ローラ４４６により用紙に一括転写される。
【００３２】
給紙バンク４５６内の各記録紙カセット４５８、４６０、４６２には装置本体内のカセット４６４に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ４６６によってレジストローラ対４７０方向に給紙・搬送される。図１において、符号４６８はＯＨＰ用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対４７０のニップ部で待機する。そして、２次転写対向ローラ４４６に中間転写ベルト４２６上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対４７０が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
【００３３】
このようにして、用紙が中間転写ベルト４２６と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される２次転写対向ローラ４４６の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト４２６から剥離して紙搬送ベルト４７２に移る。
中間転写ベルト４２６から４色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト４７２によりベルト定着方式の定着装置４７０へ搬送され、この定着装置４７０で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対４８０で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
【００３４】
上記構成における本発明の要旨を説明する前に、転写チリの発生原因について詳細に説明する。転写チリは転写領域で感光体（感光体ドラム４０２）が転写体としての転写ベルト（中間転写ベルト４２６）と接触する前に、トナーが感光体から離脱して転写が始まるために発生することが知られている。この現象を解明するために行われた、３次元電界シミュレーションと３次元トナー挙動シミュレーションによる計算結果を説明する。
最初に図２を用いて計算モデルを説明する。厚さ２８μｍ、比誘電率（ε'）３の感光体上に、２×２ドットの静電潜像を配置する。静電潜像は潜像形成シミュレーションツールにより、露光条件と感光体特性から別途算出した結果を用いており、感光体表面の表面電荷密度分布で規定する。中間転写ベルトは厚さ方向には十分に抵抗が低いと仮定し、厚さ１０μｍ、非誘電率９とする。２４０個のトナーを静電潜像に応じて感光体上に配置し、現像後の感光体上画像部とする。
【００３５】
トナーは帯電量−２０μＣ／ｇ、半径３．５μｍとし、トナーと感光体には非静電付着力２０ｎＮ、静電付着力を式（ｅｑ１）で与えた。静電付着力は単純な鏡像力の式から予測される値に対して、実測値は数倍〜１０倍ほど大きな値となるため、修正パラメータaを導入した。本解析では実測値を参考にａ＝５とした。
【００３６】
【数５】
2005242027.tif 000007
【００３７】
ガウスの法則から導かれるポアソン方程式を計算することで、転写領域の電位分布、電界強度分布が得られる。電界が強いところでは、ギャップ放電が発生すると考える。放電が発生する条件は、空隙と空隙間電位差がパッシェンの放電限界電圧を超えた場合とした。パッシェンの放電限界は式（ｅｑ２）〜（ｅｑ４）で示される。
【００３８】
【数６】
2005242027.tif 000008
【００３９】
放電が発生した場合には、正負のイオンが電界に従って移動する。移動する放電電荷量の算出は次の２つのモデルを適用した。なおＤは感光体と転写体誘電厚みの和である。
放電モデル１
【００４０】
【数７】
2005242027.tif 000009
【００４１】
放電モデル２
【００４２】
【数８】
2005242027.tif 000010
【００４３】
Δｑと各場所での放電電荷量とは式（ｅｑ１０）の関係があるとし、Δｑと放電サイズτがわかれば、各場所に移動する放電電荷ｑ（ｘ，ｙ）は次の式（ｅｑ１１）、（ｅｑ１２）から算出可能となる。
【００４４】
【数９】
2005242027.tif 000011
【００４５】
モデル１は放電が均一に起こり、放電開始電圧と放電停止電圧がほぼ同じ値と考えられる場合である。均一であるため電荷量は単位面積あたりの電荷量（Ｃ／ｍ２）となる。また移動する放電電荷量に対する、放電ギャップ（転写空隙間距離）の影響が小さい。
一方モデル２は、放電がまばらに発生し、移動する放電電荷量が放電ギャップに強く依存する場合である。放電ギャップが大きい程、放電電流が大きくなり、空隙の２乗に比例して移動する放電電荷が増加する傾向を示す。
電荷分布と境界条件（感光体裏面は接地、転写体裏面には転写電圧）をもとに、ガウスの法則から導かれるポアソン方程式を３次元数値計算手法により計算することで、各場所での電位分布が得られる。電位分布を空間微分することによって各場所での電界強度分布が得られる。
このようにして算出した電界の中でのトナーの動きを計算する。個々のトナーに働く力として、電界とトナー帯電量の積に比例する力（電界からの力Ｆｅ）、トナーと感光体間付着力を考慮し、ニュートンの運動方程式を計算することで、トナーの軌跡を計算する。
【００４６】
次に計算結果を示す。図３は転写前の２×２ドット（６００ｄｐｉ）感光体上画像である。図４は放電モデル１を用いて計算した結果である。転写バイアス１０００Ｖの場合の転写前感光体画像、転写後の転写体上画像である。転写チリが発生せず、良好な画像が得られていることがわかる。
図５は放電が発生する条件でも、計算上放電が発生しないと仮定してトナー挙動を計算した結果である。現実には大気圧下ではこのような転写はありえないが、計算上は可能である。転写前の感光体画像に比べて、引き締まった画像となっていることが理解できる。これは潜像が形成する電界に従ってトナーが移動した結果であり、画像が細ることになり、これも一種の画像劣化である。
図４と図５の違いは放電の有無であり、放電が発生することによって画像が忠実に転写されることがわかる。従来、転写ニップ入口で放電が発生するとトナー転写画像が劣化すると言われていたが、このように放電が発生しても劣化しない場合があることが判明した。
また、引き締まった画像を得るには放電を発生させなければよいことも理解できる。ただしこの場合、放電は発生しないがトナーは転写ニップ前のある程度の空隙で転写させる必要があるため、トナーと感光体の付着力が相当小さい場合でないと実現できないと思われる。
【００４７】
次に放電モデル２を用いて計算した結果を示す。放電を規定するパラメータであるα、βの値を変えて計算を実施した。図６、図７はα＝０．５に固定してβを  β＝１×１０１３〜β＝５×１０１３と変えて計算した結果である。βが大きいほど転写チリが増加し、画像が劣化していることがわかる。βが大きくなると同じ空隙で放電が発生しても移動する電荷量が多くなる。よって放電によって一度に移動する電荷が多くなるほど、画像劣化がひどくなることが判明した。
次にβ＝１×１０１３に固定して、α＝０．１〜α＝１と変えて計算した結果を図８、図９に示す。α＝０．７５以上ではトナーチリが発生せずきれいなドットが形成されていることがわかる。αが大きくなると、放電電荷量が広い範囲に亘って付与されるため、いわゆる均一な放電（モデル１）に近づく。
以上より、同じ空隙において放電が発生した場合には、移動する放電電荷量は少ない方が好ましく、また同じ電荷量が移動した場合には、広い範囲にわたって電荷が付与されることが好ましいことが判明した。
【００４８】
次にモデル１、モデル２が実際の転写装置としてどのような構成となるかを検討する。
αが大きく、βが小さいと転写チリが発生しにくくなるが、その究極がモデル１であり、放電が発生しても空隙間電圧が放電開始電圧を下回ると速やかに放電が停止するため、空隙一定で放電が発生した場合には、移動する放電電荷量はごく僅かとなる。また各放電点での放電電荷量が僅かであるため、パッシェン則を満たすすべての点で放電が発生し、よって放電電荷が移動する範囲は広範囲となる。すなわち放電サイズが大きい。
実際に転写を行う場合には、転写空隙は時間とともに変化するため、各空隙で移動する放電電荷量は僅かで検出不可能でも、転写領域全体での放電電荷量は検出可能である。われわれは前述のシミュレーションを用いて、次のような検討を行い、α、βの影響を確認した。
【００４９】
感光体が帯電していない状態で、且つトナーが存在していない状態で、転写バイアスを印加した転写部材に空隙が十分に広いところ（本計算では１３５μｍ）から近づけて、空隙１μｍで停止させ、感光体上の平均帯電電位（感光体電位）を算出する。転写バイアスと平均帯電電位の関係を、以降では転写体帯電特性と呼ぶ。
図１０は、モデル１と、モデル２においてα＝０．５に固定してβ＝１×１０１３〜２×１０１４の場合の、転写体帯電特性である。次にβ＝１×１０１３に固定してα＝０．１〜１．０まで変えて、転写体帯電特性を計算した結果を図１１に示す。放電モデル１は、αが∞、βが無限小に対応し、前述の計算結果から転写チリが発生しない理想的な放電と言える。
以降この転写体帯電特性を理想転写体帯電特性と呼ぶ。これは見方を変えれば、放電開始電圧と放電停止電圧が等しいと仮定して算出した転写体帯電特性とも言える。この場合の理想転写体帯電特性は、帯電開始電圧（約６００Ｖ）を通り傾きがほぼ１の直線となっている。なお傾きが１となるのは、転写体の抵抗が十分に低いからであり、抵抗が高い場合には１以下となる。
転写チリが激しい条件では、転写体帯電特性の理想転写体帯電特性からのずれが大きいことが判明した。
【００５０】
図1２は、図１０に示した各結果と放電モデル１の帯電特性（理想転写体帯電特性）との差をプロットした結果である。同様に図１３は図１１に示した各結果と放電モデル１の帯電特性との差をプロットした結果である。転写チリが少ない程、この差が小さくなり、図６〜図９との比較から１００Ｖ以下では転写チリがほとんど見られていないことがわかる。帯電転写特性が、放電モデル１による値からのずれが１００Ｖ以下であれば良好な転写が行われ、放電が発生しても転写チリにならないと言える。ただし、転写バイアスが大きく、画像部と転写体間で放電が発生すると、トナー帯電量が低下し転写不良となることが知られている。
よって転写チリが発生しない条件は、非画像部で放電が発生した場合に、放電モデル１からのずれが１００Ｖ以下の場合であるが、画像部では放電が発生しないことが必須である。
【００５１】
本発明では放電が均一であるため、プレ転写が発生してもトナーチリにならず良好な転写が実現可能である。従来はプレ転写を抑えるために、添加剤を付与することでトナーと感光体の付着力をある最適範囲内に制御する、又はトナーの流動性を制御させる等の対策が必要であったが、本発明ではそのような対策が不要となる。特にトナーと感光体間の付着力が小さいと、最適転写電界が低くなり、よって印加バイアスを低くすることが可能となる。
これは不要な放電を抑制することにもなり、効率のよい転写装置を提供可能となる。逆に付着力が大きいと転写電界を大きくする必要があるが、大きすぎると画像部にて放電が発生し、トナーの帯電量が小さくなり、逆に転写不良が発生するといった不具合がある。この不具合を解消するために、通常はニップでの転写圧力を大きくし、電界だけではなく機械的なアシストを用いて転写を行うといった方法がとられるが、圧力によるトナー塑性変形による転写不良（虫食い画像）が発生しやすい。特に付着量の多い色重ね画像にてこのような不具合が発生する。
【００５２】
本発明では、広い範囲の付着力に対して転写チリのない画像を提供できるが、本発明の効果を十分に引き出して効率のよい転写を実現するにあたっては、特に付着力が小さいトナーに適していると考えられる。
またトナー流動性が大きいとトナーが転写されやすくなるため、同様に最適転写電界が低くなり、よって印加バイアスを低くすることが可能となる。トナーの形状が球に近いと、同じ傾向となるため、粉砕トナーではなく、重合トナー等の丸いトナーの方が本発明に適している。
【００５３】
以上は全てシミュレーションによって得られた知見、予測であるが、以降で実際の画像形成装置（上記カラー複写機）で確認した例を示す。
【実施例１】
【００５４】
放電ギャップ（転写空隙間距離）Ｇと放電電荷量Δｑの関係は次のようにして実験的に得ることが可能である。図１４は実験装置である。上下に平行な金属電極を持ち、上電極表面にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート、厚さ２５μｍ）、下電極表面には転写体（中間転写ベルト）が密着して配置されている。ＰＥＴは電気的には暗所での感光体と同じ特性を示し、放電実験において感光体の代用となることが知られている。
また、実験の前にＰＥＴはエタノールで除電とごみの除去が施されている。下電極はＸ軸ステージで上下に移動可能であり、ＰＥＴとの空隙を自由に調整可能である。また上電極は接地、下電極には電源から直流電圧が印加可能となっている。
ＰＥＴと転写部材間空隙をＧに設定し、下電極電位を０Ｖから連続的に大きくする。電源から流出する電流をモニターし、電流が急激に増加したところで空隙を大きくし、下電極電位を０Ｖに戻す。この時、ＰＥＴと転写部材間には放電が発生しており、ＰＥＴは放電電荷によって帯電している。
【００５５】
表面電位計で平均帯電電位Ｖｓを測定する。カスケード現像（負帯電トナーを振りかけ、潜像にトナーを付着させる）によって可視化画像を得る。図１５はその概念図であり、この場合には５ｍｍ×５ｍｍの領域にｎ＝２６個の放電が発生していることがわかる。よって１ｍ×１ｍの領域では  ｍ＝（１ｍ／５ｍｍ）２×ｎ＝４００００×２６個／ｍ２の放電が発生する。このようにして単位面積(１ｍ２)当たりの放電数をカウントするが、ばらつきがあるため、放電の数ｎは５回の実験の平均値とした。一方Ｖｓから単位面積あたりの放電電荷量Ｑｄ（Ｃ／ｍ２）が得られるため、１回の放電で移動する電荷量はＱｄ／ｍ（C）となる。空隙Ｇを変えて一連の実験を行うことで、放電ギャップＧと放電電荷量Δｑ（Ｃ）を求めることが可能となる。
また、均一に帯電している場合には、このように放電点を数えることが不可能である。この場合には単位面積あたりの電荷量（Ｃ／ｍ２）で考えるが、これはモデル１の放電に他ならない。
また図１５より個々のトナーの付着領域を算出し、面積から円換算半径を算出し、放電サイズとする。ばらつきがあるため、５個の平均とした。以上の手順により放電電荷量Δｑと放電サイズを実験的に得ることが可能である。
【００５６】
次に本発明を確認した実験結果を示す。ベルト４種類について測定した。ベルトの種類は、ポリイミドにカーボンを分散させた部材（ベルト１、ベルト２）とイオン導電性ウレタンゴム（ベルト３）、エピクロルヒドリンゴム（ベルト４）によるベルトである。
図１６は放電電荷量、図１７放電サイズを示す図である。図中のラインは最小２乗法でフィッテングした結果であり、その結果得られた放電モデル２におけるα、βを表１に示す。
【００５７】
【表１】
2005242027.tif 000012
【００５８】
実際の画像形成装置を用いて、各ベルトで最適転写バイアス（転写率が最大となるバイアス）にて感光体からベルトへの転写を行い、転写チリを観察したところ、ベルト３とベルト４には転写チリが見られず良好であり、一方ベルト１、ベルト２では転写チリトナーが多数存在した。
但し、ベルト１、ベルト２でも転写バイアス４００Ｖ、６００Ｖを用いた場合には、転写チリの少ない画像が得られた。但し転写率は９０％以下であり、良好な転写特性とは言いがたい。ベルト３、ベルト４は共にαが０．７５以上、βが１×１０１３  以下であり、本発明の最適条件を満たしている。一方ベルト１とベルト２は最適条件に当てはまらない。
【実施例２】
【００５９】
次に、転写体帯電特性と転写チリの関係を実験で確認した結果を示す。
転写体帯電特性は、図１８に示すように転写領域入口での感光体電位を０Ｖとし、転写領域を通過した後の感光体電位Ｖｓをそれぞれ電位計５００、５０１で測定する。転写バイアスを変えて転写領域通過後の感光体電位Ｖｓを測定した結果を図１９に示す。図１９では、４種類のベルトの結果と、傾き１の直線をプロットしている。ベルト４種類は、ポリイミドにカーボンを分散させた部材（ベルト１、ベルト２）とイオン導電性ウレタンゴム（ベルト３）、エピクロルヒドリンゴム（ベルト４）によるベルトである。
この傾き１の直線はベルト抵抗が線速に比べて十分に低抵抗とみなせるときに、放電モデル１によって得られる転写体帯電特性であり、理想転写体帯電特性となる。よってこの直線と各ベルトにおける帯電電位の差が１００Ｖ以下であれば良好な転写が可能と期待される。
【００６０】
図２０に直線と各転写体帯電特性の差をプロットした。この結果よりベルト３とベルト４は転写チリのない良好な転写が可能と期待される。実際の画像形成装置を用いて、各ベルトで最適転写バイアス（転写率が最大となるバイアス）にて感光体からベルトへの転写を行い、転写チリを観察したところ、ベルト３とベルト４には転写チリが見られず良好であり、一方、ベルト１、ベルト２では転写チリトナーが多数存在した。但し、ベルト１、ベルト２でも転写バイアス４００Ｖ、６００Ｖを用いた場合には、転写チリの少ない画像が得られた。但し、転写率は９０％以下であり、良好な転写特性とは言いがたい。
以上の結果より、転写体帯電特性と理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下であれば、転写チリのない転写が可能となる。良好な転写特性を得るには、高電圧印加時においても、この差が１００Ｖ以下であることが好ましく、よってベルト３、ベルト４が良いといえる。但し、前述のようにベルト１、２でも、転写体帯電特性と理想転写体帯電特性との差が１００Ｖ以下であれば、転写チリのない転写が可能であるため、トナーによっては十分良好な転写が可能な場合もある。
【００６１】
ベルト１とベルト２はカーボンを分散しているため、抵抗の高い部材に、抵抗の低い部分が局在しており、この抵抗の低い部分から放電が発生し、低抵抗であるために過剰の放電電流が流れると予想される。その結果、放電サイズが小さく、移動する電荷量の多い放電が発生したと予想される。放電モデル２のβが大きく、αの小さな放電となり、シミュレーションで予想したように、転写チリが多くなる。一方イオン導電性部材によるベルトは、抵抗が均一であり放電が局所的にならず、広範囲で同時に放電し、かつベルト抵抗による放電電流抑制効果が働き、一度に移動する放電電荷量が過剰にならないと予想される。
これは放電モデル２の放電サイズαが大きく、βが小さい放電に対応し、シミュレーションで予想したように転写チリの少ない転写が実現したと思われる。よってベルトを構成する部材はカーボン分散ではなく、イオン導電性が適していると言える。
なお、理想転写体帯電特性は、転写体の抵抗が十分に低い場合には、帯電開始電圧を通る傾き１の直線となるが、抵抗が高くなると傾きが１以下となり、容易に類推不可能である。この場合には、次のようにして理想転写体帯電特性を得る。
感光体の帯電器、除電気をオフとして、転写バイアスを０ＶからΔＶずつステップアップさせて転写領域を通過させ、転写体帯電特性を測定する。
例えばΔＶ＝２００Ｖの場合であれば、転写バイアスを０Ｖ、２００Ｖ、４００Ｖ、６００Ｖ・・・・と上げていき、除電をせずにそのまま転写領域を通過させて帯電電位を測定する。
【００６２】
図２１はベルト1を用いてΔＶ＝５０Ｖ〜３００Ｖの条件で、除電無しで転写帯電特性を測定した結果である。ΔＶ＝５０Ｖであれば理想転写体帯電特性と同じ特性が得られることがわかる。これはΔＶ＝５０Ｖずつ転写バイアスを上げると、放電ギャップが狭い（数１０μｍ）ところで放電が発生するため、放電電荷量が少なくなり、過剰帯電が抑制されるためである。よってΔＶ＝５０ｖで除電無し帯電を行うと、理想転写体帯電特性が得られることがわかる。
ベルト１は抵抗が低いため、転写体帯電特性はほぼ傾き１であるが、抵抗が高いベルトで傾きが１以下の場合にも、本方式によって理想転写体帯電特性が得られる。
【実施例３】
【００６３】
実施例１のベルト３を用いて、トナー特性と転写率、画像、最適転写バイアスの関係を検討した結果を表２に示す。用いたトナーは６種類であり、トナーＡ〜トナーＦとする。
【００６４】
【表２】
2005242027.tif 000013
【００６５】
ここで、円形度は  ルーゼックスによる形状係数ＳＦ１であり、「絶対最大長を直径とする真円」と投影像との面積比を意味する。例えば真球では１００となり、真球からはなれると大きな値をとる。この値は表面の凹凸ではなく、粒子全体の丸さを反映するパラメータと考えられる。
凝集度はホソカワミクロン社製パウダーテスターＰＴ−Ｒを用いて測定した値である。
付着力はアルミ基板とトナー間の付着力であり遠心分離法を用いて静電付着力と非静電付着力の合力を測定した値である。
次に、６種類のトナーの、転写後の紙上画像を拡大して転写チリを観察した。ベルトは実施例１のベルト１を用い、ベタ画像転写率が最大となる電圧を印加した。いずれの画像にも転写チリは見られなかった。この結果は、本発明がトナー種類によらず転写チリの少ない転写を実現していることを示している。
但し、トナーＥ、トナーＦでは３色トナーの重ね画像転写時に転写率の低下が確認されており、画像部で放電が発生していると予想される。よって本構成で良好な画像が得られるトナーは、トナーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄである。特に従来の転写装置ではプレ転写によって転写チリが多発する、付着力の小さいトナー（トナーＡ、トナーＢ）でも良好な画像が得られた。
トナーＡ，Ｂ、Ｃ、Ｄは円形度が１５０以下、凝集度が２５以下、付着力が５０ｎＮ以下であり、このような特性を持ったトナーが本発明に適しているといえる。
【００６６】
上述のように、本発明は、放電を規定する上記式を満足するように転写条件を予め設定することにより、転写チリを高精度に抑制することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図２】計算モデルの模式図である。
【図３】転写前の感光体上の画像を示す図である。
【図４】転写後の転写体上の画像を示す図である。
【図５】放電が発生しないと仮定して計算された転写後の転写体上の画像を示す図である。
【図６】特定の条件下における転写バイアスの変化に伴う転写チリの変化を示す図である。
【図７】特定の条件下における転写バイアスの変化に伴う転写チリの変化を示す図である。
【図８】特定の転写バイアス値におけるパラメータの変化に伴う転写チリの変化を示す図である。
【図９】特定の転写バイアス値におけるパラメータの変化に伴う転写チリの変化を示す図である。
【図１０】転写バイアスと感光体の平均帯電電位との関係（転写体帯電特性）を示すグラフである。
【図１１】転写バイアスと感光体電位との関係（転写体帯電特性）を示すグラフである。
【図１２】転写体帯電特性と理想転写体帯電特性との差を示すグラフである。
【図１３】転写体帯電特性と理想転写体帯電特性との差を示すグラフである。
【図１４】放電ギャップと放電電荷量の関係を得るための実験装置の模式図である。
【図１５】カスケード現像による可視化画像の概念図である。
【図１６】空隙と放電電荷量との関係を示すグラフである。
【図１７】空隙と放電サイズとの関係を示すグラフである。
【図１８】転写体帯電特性と転写チリの関係を得るための実験装置の模式図である。
【図１９】転写バイアスと感光体電位との関係を示すグラフである。
【図２０】直線と転写体帯電特性との差を示すグラフである。
【図２１】除電無しの場合の転写体帯電特性の測定結果を示すグラフである。
【図２２】転写前の感光体上のトナー像を示す模式図である。
【図２３】転写体への転写後のトナー像を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６８】
４０２  像担持体としての感光体ドラム
４２６  転写体としての中間転写ベルト
４５０  転写手段としての１次転写電極ローラ
【図１】
2005242027.tif 000018
【図２】
2005242027.tif 000019
【図３】
2005242027.tif 000020
【図４】
2005242027.tif 000021
【図５】
2005242027.tif 000022
【図６】
2005242027.tif 000023
【図７】
2005242027.tif 000024
【図８】
2005242027.tif 000025
【図９】
2005242027.tif 000026
【図１０】
2005242027.tif 000027
【図１１】
2005242027.tif 000028
【図１２】
2005242027.tif 000029
【図１３】
2005242027.tif 000030
【図１４】
2005242027.tif 000031
【図１５】
2005242027.tif 000032
【図１６】
2005242027.tif 000033
【図１７】
2005242027.tif 000034
【図１８】
2005242027.tif 000035
【図１９】
2005242027.tif 000036
【図２０】
2005242027.tif 000037
【図２１】
2005242027.tif 000038
【図２２】
2005242027.tif 000039
【図２３】
2005242027.tif 000040