(57)【要約】【課題】ゴムローラを対向手段として、像担持体上のトナーを帯電させる帯電器がある場合に、ゴムローラ表面と像担持体裏面の間での剥離放電起因の画像不良を防止する。【解決手段】中間転写体とゴムローラの体積抵抗率、表面粗さ、硬度、ゴムローラと中間転写体の剥離ポイント等の条件を規定する。【選択図】      図１
2005031176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記トナー像の帯電極性と同極性に再度帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に前記像担持体を介して対向している対向部材と、を有し、前記対向部材は表面層を有し、前記対向部材の表面層が前記像担持体に接触している画像形成装置において、
前記対向部材の表面層は体積抵抗率が１×１０６．０Ω・ｃｍ以下であり、前記像担持体の体積抵抗率が、前記対向部材の表面層の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は複数層から構成されており、前記像担持体の前記対向部材に接触する層の体積抵抗率が、前記対向部材の表面層の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体の前記対向部材に接触する側と前記対向部材の表面層側の一方、若しくは両方の硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で８０度以下となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体の前記対向部材に接触する側、若しくは前記対向部材の表面層側の一方がＪＩＳ−Ａ硬度で８０度以下となっており、他方がＪＩＳ−Ａ硬度で８０度よりも硬度が高くなっており、ＪＩＳ−Ａ硬度で８０度以下となっている側の表面粗さＲｚが１０μｍ以下、ＪＩＳ−Ａ硬度で８０度よりも硬度が高い側の表面粗さＲｚが５μｍ以下であ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】
前記像担持体の前記対向部材に接触する側と前記対向部材の表面層側の両方がＪＩＳ−Ａ硬度で８０度以下となっており、かつ、表面粗さＲｚが１０μｍ以下であ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６】
前記像担持体の前記対向部材に接触する側と前記対向部材の表面層側の両方がＪＩＳ−Ａ硬度で８０度よりも大きい硬度を有しており、更に表面粗さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記帯電手段が、コロナ放電により帯電するものであることを特徴とする請求項１から６いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の体積抵抗率Ｒ（Ω・ｃｍ）が、１×１０７．４Ω・ｃｍより小さいことを特徴とする、請求項１及び３から７いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体は複数層から構成されており、前記像担持体のうち、前記対向部材に接触する層の体積抵抗率Ｒ（Ω・ｃｍ）が、１×１０７．４Ω・ｃｍより小さいことを特徴とする請求項２から７いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体は複数層から構成されており、前記像担持体のうち、前記対向部材に接触する層の体積抵抗率Ｒ（Ω・ｃｍ）が、１×１０７．４Ω・ｃｍ以上である場合、前記像担持体の前記対向部材に接触する層の体積抵抗率Ｒと、前記像担持体の搬送方向につき、前記像担持体の前記帯電手段による帯電領域の最下流の位置から、前記像担持体と前記対向部材が接触している最下流の位置までの距離Ｌ（ｍｍ）、前記像担持体の搬送速度Ｕ（ｍｍ／秒）が、
Ｌｏｇ１０Ｒ＜３×（Ｌ／Ｕ）＋７．４
で示される関係を満たすことを特徴とする請求項２から７いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体の体積抵抗率Ｒ（Ω・ｃｍ）が、１×１０７．４Ω・ｃｍ以上である場合、前記像担持体の体積抵抗率Ｒと、
前記像担持体の搬送方向につき、前記像担持体の前記帯電手段による帯電領域の最下流の位置から、前記像担持体と前記対向部材が接触している最下流の位置までの距離Ｌ（ｍｍ）、前記像担持体の搬送速度Ｕ（ｍｍ／秒）が、
Ｌｏｇ１０Ｒ＜３×（Ｌ／Ｕ）＋７．４
で示される関係を満たすことを特徴とする請求項１、３から７いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記帯電手段の前記帯電領域が、前記像担持体と前記対向部材の表面層とが接触している領域内にあり、前記像担持体と前記対向部材の表面層とが接触している領域の前記像担持体の搬送方向最上流に位置していることを特徴とする請求項１から１１いずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記画像形装置が環境検知手段を有しており、前記環境検知手段により検知した装置内または雰囲気の温湿度に応じて、前記帯電手段を機能させるか、機能させないかを選択することを特徴とする請求項１から１２いずれか一項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、複写機やプリンタなどの電子写真方式を採用した画像形成装置において、中間転写ベルト等のトナー像担持体とそれの裏面に接触する部材とを有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のフルカラー画像形成装置において、トナー像を担持している複数の感光体から一旦中間転写体に転写を行い、中間転写体に重畳したトナー像を二次転写部で一括して紙などの転写材に転写する画像形成装置は数多く実用化されている。
【０００３】
上記した画像形成装置では、二次転写前のトナー電荷が適正でないと、二次転写時に濃度ムラや二次転写効率の低下などの問題が発生していた。
【０００４】
かかる問題への対策として、例えば、特許文献１では、中間転写ベルトを挟んで駆動ローラと対向するように二次転写前帯電器を設けることにより、中間転写ベルト上のトナーを均一に再帯電させ、濃度ムラの防止や二次転写効率の向上を目的とした構成が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−５７９５９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したような従来の構成では、中間転写ベルトが駆動ローラと剥離するときに中間転写ベルト上のトナー像が乱れるという画像不良の問題があった。この画像不良を良化すべく、中間転写ベルトと駆動ローラとの剥離部、且つ中間転写ベルト裏側に、除電ブラシまたは除電針を配置する提案もなされている。しかし、除電効果により、中間転写ベルト裏側の電荷が除去される過程で、中間転写ベルト表側の画像を乱す場合があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を前記トナー像の帯電極性と同極性に再度帯電させる帯電手段と、前記帯電手段に前記像担持体を介して対向している対向部材と、を有し、前記対向部材は表面層を有し、前記対向部材の表面層が前記像担持体に接触している画像形成装置において、前記対向部材の表面層は体積抵抗率が１×１０６．０Ω・ｃｍ以下であり、前記像担持体の体積抵抗率が、前記対向部材の表面層の体積抵抗率よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
［作用］
以上の構成に基づいて、本発明においては中間転写ベルトと接触するものとの剥離時に、中間転写ベルト上の画像を乱すことを防止するものである。また、二次転写前帯電器によって、濃度ムラを有効に防止でき、二次転写効率も向上させるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態に基づいて詳細に説明をする。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の実施の形態である電子写真方式のカラー画像形成装置であるタンデム式のカラー画像形成装置を示す構成図である。
【００１１】
以下に先ず、本発明の実施例について示す。後に示す実験及び考察に基づいて決定した構成である。
【００１２】
カラー画像形成装置は、図１に示す様に画像形成部分において、画像入力データに基づき各感光体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に静電潜像を形成し、前記静電潜像に対して単色トナーを現像し単色トナー像を形成し、前記単色トナー像を像担持体である中間転写体９１上で重ね合わせて多重トナー像を形成し、前記トナー像を帯電手段である二次転写前帯電器８で度帯電した後、二次転写ローラ１３で前記多重トナー像を転写材１０に転写し、転写材上の多重トナー像を定着器１４で定着させる構成となっている。
【００１３】
各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、露光装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、現像手段を構成する現像装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが配置されている。各現像装置には、各色のトナーカートリッジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが収納されている。
【００１４】
各色感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、本実施の形態では有機感光体でアルミニウムのドラム基体（不図示）上にＯＰＣ感光層を有しており、駆動装置（不図示）により所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１５】
各色感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの下部は、各１次転写ニップ部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにて、第２の像担持体としての無端状の中間転写ベルト９１を介して１次転写ローラ４と当接している。中間転写ベルト９１は、駆動ローラ７、テンションローラ１５、二次転写対向ローラ１２によって張架されており、駆動ローラ７の駆動により矢印の方向に回転される。
【００１６】
駆動ローラ７は、直径３０ｍｍの金属ローラの芯金と、その表面層として、厚さ０．５ｍｍのＥＰＤＭ層が構成されており、そのＥＰＤＭ層はカーボンブラックで抵抗調整することにより、体積抵抗率は１．０×１０５．０Ω・ｃｍとした。
【００１７】
駆動ローラ７の体積抵抗値は、測定対象の駆動ローラ７を直径３０ｍｍのアルミ製シリンダーに対して従動回転させながら、Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製Ｒ８３４０超高抵抗計（登録商標）を用いて測定した結果である。測定条件は、印加電圧；１００Ｖ、印加時間；３０秒、当接圧；９．８Ｎ、回転周速；１１７ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００１８】
中間転写ベルト９１は、厚み７５μｍ、周長９７０ｍｍ、長手方向長３５０ｍｍのポリイミド製単層ベルトであり、カーボンブラックを分散することにより抵抗調整を行い、体積低効率を１．０×１０８．０Ω・ｃｍとした。そして、本実施例に示した画像形成装置で画像形成を行い、その画像形成中に装置を強制停止させ、中間転写ベルト９の表面のトナー像を観察したところ、駆動ローラ７に張架している領域の前後にわたって、画像のレベルは殆ど変わっていなかった。画像としては、いわゆるベタ画像、ハーフトーン画像を出力してみたが、いずれの画像においても画像のレベル変化は殆どみられなかった。
【００１９】
中間転写ベルトの体積抵抗率は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、電極とベルト表面との良好な接触性を得るために導電性ゴムを電極として使用し、１００Ｖ、１０秒印加の条件にて、Ａｄｖａｎｔｅｓｔ社製Ｒ８３４０超高抵抗計（登録商標）を用いて測定した結果である。
【００２０】
次に、上記実施例を採用するに至るまでの本発明者の考察と検討について述べる。
【００２１】
二次転写前帯電器８の目的は、主として二次転写前にトナー像の重量あたりの帯電電荷量を均一に、目標とする値にするためである。二次転写前帯電器８は、現像装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄでトナーに電荷が付与されるその極性すなわち、トナーの帯電極性と同極性に帯電させるものである。実施の形態においては、トナーはいわゆるネガトナーを用いており、帯電極性も負極性となるものである。本実施の形態では、二次転写前帯電器８の上流における中間転写ベルト９１上のトナーの重量あたりの帯電電荷量が色間で異なったり、環境や耐久状況等の諸条件によって全体的に低くなる場合があり、このことが、二次転写部での濃度ムラの原因となる。このため、二次転写前帯電器８により二次転写前の中間転写ベルト９１上のトナー像を均一に約−４０μＣまで帯電させることにより、濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能となる。図２に、二次転写前帯電器８付近の拡大図を示す。
【００２２】
駆動ローラ７はその芯金が接地されており、二次転写前帯電器８の対向電極（又は、単純に「対向部材」ともいう。）としても機能することで、中間転写ベルト９１上のトナーを安定して帯電させるものである。
【００２３】
本実施の形態では、二次転写前帯電器８から供給される総電流はＲＭＳ値で１２０μＡであり、このうち約１／５が、対向電極としての役割を合わせ持つ駆動ローラ７に流れる。
【００２４】
二次転写前帯電器８は、中間転写ベルト９１上のトナー像を再度帯電させることを目的としているものではあるが、中間転写ベルト９１もまた帯電してしまう。本実施の形態においては、二次転写前帯電器８によって帯電した中間転写ベルト９１が、二次転写前帯電器と対向している間、駆動ローラ７と接触している。しかし、二次転写前帯電器と対向している位置を通過した後に十分に電荷の減衰がされないうちに、駆動ローラ７と離れると、中間転写ベルト９１と駆動ローラ７の剥離部１９において剥離放電が発生してしまう。そして、このことにより中間転写ベルト９１上に形成されたトナー像が乱されてしまう場合がある。
【００２５】
このことを本発明者が検討してみると、中間転写ベルト９１の体積抵抗率など同条件のもとで、上記の中間転写ベルト９１の搬送速度のみを変えると、中間転写ベルト９１の搬送速度が低い状態であると剥離放電による異常画像が発生しない。一方、中間転写ベルト９１の搬送速度を上げると剥離放電による異常画像が発生するという検討結果を得た。
【００２６】
この検討において設定した中間転写ベルト９１の搬送速度は１１７ｍｍ／ｓｅｃと、その半分の５８ｍｍ／ｓｅｃの２種類である。以下、１１７ｍｍ／ｓｅｃを全速、５８ｍｍ／ｓｅｃを半速と呼ぶ。
【００２７】
本現象に関して本発明者は以下のように考えている。中間転写ベルト９１の搬送速度が半速になることにより、二次転写前帯電器８により中間転写ベルト９１が帯電されてから駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離するまでの時間が長くなり、その間に二次転写前帯電器８によって帯電されたベルト裏側の表面電位が減衰するために、剥離部１９での放電が弱まり、剥離放電による異常画像は発生しなくなる。本実施の形態の場合、中間転写ベルト９１上の二次転写前帯電器８により帯電される地点から剥離部１９まで、中間転写ベルト９１の搬送距離は約２２ｍｍであり、帯電位置から剥離部１９までの時間は、全速の場合は約２００ｍｍｓｅｃ、半速の場合は約４００ｍｍｓｅｃに相当している。
【００２８】
また、本発明者の検討により、中間転写ベルト９１の搬送速度などを同条件のもとで、中間転写ベルトの体積抵抗率のみを変えると、低い体積抵抗率では剥離放電による画像不良は発生しないが、高い体積抵抗率では、画像不良が発生する。
【００２９】
本現象に関しては、高い体積抵抗率の中間転写ベルト９１裏面は二次転写前帯電器８により高い電荷密度に帯電されると共に、その電荷減衰が遅いために、剥離部１９で中間転写ベルト９１裏面と駆動ローラ７表面の電位差が大きくなり、画像不良が発生する。逆に低い体積抵抗率の中間転写ベルト９１であると、中間転写ベルト９１裏面の電荷は、駆動ローラ７へ瞬時に減衰するために中間転写ベルト９１の裏面電位が下がり、剥離部１９での放電が起きず、これにより画像不良が発生しないと本発明者は考えている。よって、この画像不良発生を抑えるためには、中間転写ベルト９１の体積抵抗率を低くする必要性があると考えるものである。
【００３０】
一方で、中間転写ベルト９１の体積抵抗率が駆動ローラ７の表面層の体積抵抗率よりも低いと、二次転写前帯電器８による帯電が適正に行われない。駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の抵抗の総和に対して、中間転写ベルト９１の抵抗が占める割合が低くなるので、中間転写ベルト９１に適正な分圧（電圧）が発生しなくなるからである。すると、中間転写ベルト９１上のトナー像を安定して保持することが難しくなり、画像品質を高く保持することができなくなってしまう。よって、中間転写ベルト９１の体積抵抗率は駆動ローラ７の表面層の体積抵抗率よりも高くなくてはならない。
【００３１】
なお、本実施の形態における画像形成装置の条件については更に、中間転写ベルト９１の体積抵抗率が１．０×１０６．０Ω・ｃｍ以下であると、一次転写ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄへ印加される電流が相互に隣接するステーションを介して漏洩し、事実上、転写ができないという問題が発生する。よって、本実施の形態においては、中間転写ベルト９１の体積抵抗率は１．０×１０６．０Ω・ｃｍより大きくする必要性がある。
【００３２】
また、駆動ローラ７の体積抵抗率においても本発明者の検討により、１．０×１０６．０Ω・ｃｍより大きい領域において画像不良が悪化することがわかっている。これは、駆動ローラ７の体積抵抗率が１．０×１０６．０Ω・ｃｍより大きい領域においては表面層が予定以上の電気容量を持ち、二次転写前帯電器８通過後も駆動ローラ７の表面層が残留電荷を持つことによると本発明者は考えている。そして、中間転写ベルト裏と駆動ローラ表面の剥離時の電位差が大きくなるので、剥離放電が大きくなるのだと、本発明者は考えている。
【００３３】
これらの見識に基づいて、本構成においては、剥離放電による画像不良を防止する為には、中間転写ベルト９１の体積抵抗率と駆動ローラ７の体積抵抗率が以下の条件を満たすこととしたところ、画像ムラがない良好な画像を得ることに成功した。
中間転写ベルト９１の体積抵抗率＞駆動ローラ７の体積抵抗率
且つ、１．０×１０６．０Ω・ｃｍ≧駆動ローラ７の体積抵抗率
なお、本実施の形態では、複数の感光体ユニット（ステーション）を有するいわゆるタンデム系において、ステーション間の電気的な干渉を防止するために、以下の関係をも満足することとした。
中間転写ベルト９１の体積抵抗率＞１．０×１０６．０Ω・ｃｍ
ここで、本実施の形態で使用した二次転写前帯電器８について説明する。本実施の形態では、二次転写前帯電器８として、いわゆるコロナ帯電器を採用した。中間転写体ベルト９上のトナーを再度帯電させるという機能を発揮するにあたっては、コロナ帯電に限定されるものではなく、ローラ帯電等他の帯電器を用いることも可能である。しかし、帯電器が汚れても、中間転写ベルト９１上のトナー像を乱しにくいという利点を有しているので本実施の形態においては、コロナ帯電器を用いることとした。
【００３４】
なお、二次転写前帯電器８を帯電ローラによって構成する場合には、帯電ローラにファーブラシ等の清掃部材を当接させるか、非画像形成時に再帯電時に印加する極性と逆極性のバイアスを印加する等により、いわゆるクリーニングシステムを追加することが望ましい。
【００３５】
（第２の実施の形態）
次に、更に画像ムラのレベルを改善すべく、本発明者は画像ムラの発生原因を解析し、更なる好条件を発明するに至った。先ずは実施例を示し、その後に、その発生原因の解析経緯と、その解析により得られた条件等を示す。
【００３６】
本実施例として示す構成のうち、基本的な構成は第１の実施の形態と同様で以下、異なる部分について説明する。
【００３７】
本実施例においては、二次転写前帯電器の配置を、図６に示すＬの値が２５ｍｍになるように設定した。この設定により、第一の実施の形態に示す実施例よりも画像ムラのレベルが向上することとなった。
なお、中間転写ベルト９１は第一の実施の形態に示した実施例と同様に、その体積抵抗率が１．０×１０８．０Ω・ｃｍであり、いわゆるプロセススピードは全速で１１７ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３８】
以下、本構成を採用するに至るまでの検討経緯等を示す。
【００３９】
画像不良を決定しているのは、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離する瞬間の、中間転写ベルト裏側の電荷密度であり、それを決定する重要なパラメータは、二次転写前帯電器８による帯電直後の中間転写ベルト裏側の電荷密度と、帯電後の電荷減衰速度である。
【００４０】
ここでいう電荷密度とは表面に存在する単位面積あたりの電荷量であり、その電荷量はその表面上の表面電位から一意的に決まるものである。よって、本実施の形態では、中間転写ベルト９１の帯電特性と電荷減衰特性を、表面電位の測定することにより把握することとした。
【００４１】
本発明においては、中間転写ベルト９１裏面の表面電位を、治具上で測定することにより、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離する瞬間の表面電位を予測し、剥離放電による画像不良が発生しない条件を導き出す。
【００４２】
中間転写ベルトの帯電特性を表すものとして、二次転写前帯電器８による帯電直後の表面電位Ｖ０（以下、初期表面電位）を、電荷減衰特性を表すものとして二次転写前帯電器８通過後の電荷減衰の半減期τ（秒）を採用した。
【００４３】
初期表面電位Ｖ０と半減期τの測定は、金属製ターンテーブル上に中間転写ベルトを短冊状にカットしたものを導電粘着物で密着させた後、高速で回転したターンテーブル上部に配置したコロナ放電器を用い帯電させ、ターンテーブル上部に配置した表面電位計で測定することにより行った。
【００４４】
初期表面電位Ｖ０は、高速で回転したターンテーブル上の二次転写前帯電器８で帯電した直後の中間転写ベルト９１裏面の表面電位とし、半減期τは、初期表面電位Ｖ０が半分にまで減衰するまでの時間とした。
【００４５】
計測は、１．０×１０７．０〜１．０×１０９．０Ω・ｃｍの範囲で中間転写ベルトの体積抵抗率を振りながら行った。また、治具上の帯電器への印加電圧は、実機と同じ放電電流が得られるように、３．５ｋＶのＤＣバイアスを印加した。
【００４６】
図３に中間転写ベルト９１の体積抵抗率Ｒと初期表面電位Ｖ０との関係を示す。図３に示したように中間転写ベルト９１の体積抵抗率が高いと、初期表面電位Ｖ０も高くなる。
【００４７】
中間転写ベルト９１の体積抵抗Ｒと初期表面電位Ｖ０の関係は線形回帰により近似可能であり、本実施の形態の場合は下式で表せられる。
Ｖ０＝ｆ（Ｒ）＝１８．１８×Ｌｏｇ１０Ｒ−９１．７    ▲１▼式
一方、半減期τは、ターンテーブル上に配置した２つの表面電位計を用い、表面電位が半分になるまでの時間（秒）を測定した。その結果を図４に示す。図からも判るように、Ｌｏｇ１０（体積抵抗率Ｒ）とＬｏｇ１０（半減期τ）は、線形回帰により下式の関係で表すことが出来る。
Ｌｏｇ１０τ＝０．８３×Ｌｏｇ１０Ｒ−６．７８    ▲２▼式
一般に、誘電体表面の表面電位Ｖの減衰は、指数関数的に減衰することが知られており、表面電位は減衰時間ｔの関数として下式にて表すことが出来る。
Ｖ（ｔ）＝Ｖ０・ｅｘｐ（−ｔ・Ｌｏｇ１０（２／τ））    ▲３▼式
ここで、Ｖ０は帯電手段により帯電された中間転写ベルトの初期の表面電位、τは帯電手段により帯電した中間転写ベルトの初期表面電位が半減するまでの時間（秒）を意味する。
【００４８】
▲３▼式に▲１▼式を代入することにより、中間転写ベルト上の表面電位Ｖは、下式▲４▼のように中間転写ベルト９１の体積抵抗率Ｒの関数として表せられる。
2005031176.tif 000003
但し、τ＝ｅｘｐ（０．８３・Ｌｏｇ１０Ｒ−６．７８）
中間転写ベルト９１と駆動ローラ７との剥離放電による画像不良の有無を決定するパラメータは、中間転写ベルト９１と駆動ローラ７が剥離する瞬間の、中間転写ベルト９１裏面の表面電位である。中間転写ベルト９１裏面の表面電位がある閾値を越えると、中間転写ベルト９１裏面と駆動ローラ７との剥離放電が激しくなり、ベルト表面に形成されたトナー像を乱す。
【００４９】
本実施の形態においては、中間転写ベルト９１の体積抵抗Ｒ及び、中間転写ベルト９１の搬送速度Ｕを変えながら、換言すれば二次転写前帯電器８から剥離部１９までの時間Ｔを変えながら、前述した画像形成装置での異常画像の有無の確認、および、中間転写ベルト９１裏面の表面電位の関数を求めた。
【００５０】
中間転写ベルト９１の体積抵抗Ｒと二次転写前帯電器８から剥離部１９までの時間Ｔを変えながら画像不良の確認をおこなった結果を図４に示す。
【００５１】
表中、○は画像不良が発生していないことを意味し、×は剥離放電による画像不良が発生したことを意味する。
【００５２】
【表１】
2005031176.tif 000004
【００５３】
一方、前記した▲４▼式から、Ｔ秒後の中間転写ベルト９１の推定表面電位Ｖを計算で求めると以下のようになる。また、図５に中間転写ベルト９１の体積抵抗Ｒから計算した、Ｔ秒後の中間転写ベルト９１裏面の表面電位Ｖとの関係を等高線グラフで示した。
【００５４】
【表２】
2005031176.tif 000005
【００５５】
上表の数字の横に※印のあるものは、剥離部１９での放電に起因する画像不良が発生したことを意味する。
【００５６】
よって、実験によって、帯電から剥離に相当するＴ秒後において治具で測定した中間転写ベルト９１の表面電位が４０Ｖ以上となるような中間転写ベルト９１を用いると、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の剥離時に放電による画像不良が発生することがわかった。
【００５７】
その関係は下式により表せられる。
４０Ｖ＞Ｖ（Ｔ）＝Ｖ０・ｅｘｐ（−Ｔ・Ｌｏｇ１０（２／τ））    ▲５▼式
但し、τ＝ｅｘｐ（０．８３・Ｌｏｇ１０Ｒ−６．７８）
上式に式▲１▼を代入して解くことにより、上式を満たすような中間転写ベルト９１の体積抵抗Ｒと、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離するまでに要する時間をＴ（秒）との関係は、下式のような近似式で表すことができる。本関係式は、実機における画像不良の確認結果とも良い一致を示した。
Ｌｏｇ１０Ｒ＜３×Ｔ＋７．４    ▲６▼式
ここでＴとは、二次転写前帯電器８により中間転写ベルト９１が帯電される領域の最下流の地点から駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離する地点までの距離Ｌ（ｍｍ）と、中間転写ベルト９１の搬送速度Ｕ（ｍｍ／秒）から、
Ｔ（秒）＝Ｌ／Ｕ
と求めることができるので、▲６▼式は下式のようにも表現できる。
Ｌｏｇ１０Ｒ＜３×（Ｌ／Ｕ）＋７．４    ▲６▼式
つまり、高い体積抵抗の中間転写ベルト９１を選択した場合は、剥離までの時間Ｔを長くする必要性があるため、駆動ローラ７の外径を大きくするか、ベルト搬送速度を遅くする等して、Ｔを大きくする必要性がある。逆に、低い中間転写ベルト９１の抵抗を選択した場合は、上式を満たす範囲で剥離までの時間Ｔを短くしても剥離放電による画像不良は発生しない。
【００５８】
これらの条件につき、本発明者が確認的に実験を行ったところ、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７に掛けまわされている領域の剥離直前の画像と、剥離直後の画像を比較してみると、画像ムラに殆ど差異がないことが伺え、上記式の信頼性を確認するに至った。よって、本実施の形態中の実験により更なる画質の向上のための条件を得ることができたのである。
【００５９】
ここで、距離Ｌについて更に詳細に述べる。例えば二次転写前帯電器８がコロナ帯電器であった場合は、「中間転写ベルト９１が帯電される領域の最下流の地点」とは、コロナ帯電器の開口域の最下流点から中間転写ベルト９１へ垂線を降ろしたときの交点とほぼ同じである。また、例えば二次転写前帯電器８が帯電ローラにより構成されている場合には、「中間転写ベルト９１が帯電される領域の最下流の地点」とは、帯電ローラの帯電領域。すなわち、帯電ローラが中間転写ベルト９１と接触している幅よりも広い領域で、放電ニップが形成されている領域のうち、最下流の地点を指す。そして、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が剥離する地点とは、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１が接触している領域の最下流の点、換言すると、駆動ローラ７の下流側で、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７との接線を形成する場合の、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の接点をいう。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の実施形態３について説明する。本実施の形態においては、中間転写ベルト９１の体積低効率を１．０×１０７．０Ω・ｃｍのものを採用した。すると、第２の実施の形態とは違う条件、即ちＬが１０ｍｍであっても、第２の実施の形態の実施例で示した構成と同等の良好な画像を得られることができた。
【００６１】
前記実施の形態２においては、中間転写ベルト９１の体積抵抗率が１．０×１０７．４Ω・ｃｍ以上の場合であったが、第３の実施の形態においては、第２の実施の形態と同様の構成において、中間転写ベルト９１の体積抵抗率が１．０×１０７．４Ω・ｃｍより小さい場合において、中間転写ベルト９１と駆動ローラ７との剥離放電起因で発生する異常画像の発生の有無を確認した。
【００６２】
すると、中間転写ベルト９１の体積抵抗率が１．０×１０７．４Ω・ｃｍより小さい場合においては、二次転写前帯電器８による帯電から剥離までの時間Ｔに関わらず、剥離放電による画像不良はまったく発生しなかった。
【００６３】
この理由に関しては、本発明者は以下のように考えている。中間転写ベルト９１の体積抵抗率が１．０×１０７．４Ω・ｃｍより小さい場合においては、二次転写前帯電器８により中間転写ベルト９１裏面は帯電するものの、中間転写ベルト９１裏の電荷密度は、剥離時に異常放電するほど高くはなることは無い。よって、中間転写ベルト９１と駆動ローラ７が二次転写前帯電器８通過直後に剥離しても、画像不良になるような激しい剥離放電は発生しないのである。
【００６４】
（第４の実施の形態）
次の実施の形態は、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の表面の状態に関するものである。本実施の形態は、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７に掛けまわされている領域、即ち、剥離する前の状況に着目し、その領域においても、画像ムラ等の発生を確実に防止するに至ったものである。第１から３の実施の形態で前述したのと基本的に同様の構成において、駆動ローラ７表面（表面層のうち、中間転写ベルト７と接触する個所）の十点平均粗さＲｚが１０μｍ、中間転写ベルト９１裏面（駆動ローラ７と接触する面）の十点平均粗さＲｚが５μｍを越えると、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７に掛けまわされている領域で、既に画像ムラが発生することが判明した。
【００６５】
本発明者は、中間転写ベルト９１の裏面、駆動ローラ７の表面を故意に粗したものを作製し画像確認を行った。その結果を下表に示す。
【００６６】
【表３】
2005031176.tif 000006
【００６７】
【表４】
2005031176.tif 000007
【００６８】
表中、○は画像不良が発生していないことを意味し、×は剥離放電による画像不良が発生したことを意味する。
【００６９】
本発明者本現象について以下のように考えている。
【００７０】
駆動ローラ７表面、中間転写ベルト９１裏面が凸凹状態であると、両者の密着性が落ち、その間に微小であるが空隙が生まれる。この状態で二次転写前帯電器８により帯電が行われると、この空隙部の両端に電荷が発生し、帯電直後の中間転写ベルト９１裏面の電荷密度が高くなる。
【００７１】
これにより、中間転写ベルト９１と駆動ローラ７の間で放電が発生し、異常画像の原因になる。
【００７２】
そこで、かかる放電の発生を防止するには、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７に掛けまわされている領域においては、駆動ローラ７表面と中間転写ベルト９１裏面をできるだけ鏡面に近い状態にすることが望ましい。
【００７３】
本発明の形態においては、駆動ローラ７表面の十点平均粗さＲｚが１０μｍ以下、且つ中間転写ベルト９１裏面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下にすることにより、両者の密着性は十分に保たれることとなる。
【００７４】
本実施の形態中では、駆動ローラ７の表面粗さと、中間転写ベルト９１の表面粗さの境界値が異なる。このことについては、駆動ローラ７の表面層がＥＰＤＭで形成されて、硬度が低いことにより、一定の圧がかかると、表面の凹凸が事実上小さくなることに起因している。本実施の形態において、駆動ローラ７の硬度はＪＩＳ−Ａ規格で６０度の低硬度体である。ここで、本実施の形態の駆動ローラ７の表面粗さと同じ条件で、同じ結果を得ることができる硬度はＪＩＳ−Ａ硬度８０度以下であることが判明した。一方で、駆動ローラ７の硬度が８０度よりも高い場合には、中間転写ベルト９１の裏面と同様に十点平均粗さＲｚが５μｍ以下にすることにより、中間転写ベルト９１との密着性が図れ、中間転写ベルト９１が駆動ローラ７に掛けまわされている領域での画像ムラの発生を防止できる。
【００７５】
ここで、駆動ローラ７の硬度を低くすることについては、更に、耐久性を向上させるという効果をも有している。画像形成を繰り返すと、トナー等の汚れが中間転写ベルト９１と駆動ローラ７の間に入り込み、トナーが中間転写ベルト９１と駆動ローラ７の間に空隙を作り、放電の原因に至ることがある。ところが、一方の硬度が低く、ＪＩＳ−Ａ硬度８０度以下であれば、多少のトナーの付着があってもトナーを覆うように形状が変化し、空隙の発生を防止でき、放電の原因にならないからである。
【００７６】
また、本実施の形態においては、駆動ローラ７の表面層を低硬度のものとしているが、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の密着性が確保できれば足りるので、駆動ローラ７の表層が低硬度体でない場合には、中間転写ベルト７が低硬度体であるか、裏面に低硬度層を有していればよい。更に、駆動ローラ７の表層と中間転写ベルト９１の両方が低硬度体でもよい。
【００７７】
なお、本実施の形態では駆動ローラ７の表面層には、ＥＰＤＭゴムを用いており、弾性体としても機能しており、中間転写ベルト９１の裏面のある個所に凹凸があって、駆動ローラ７の表面に一時的に凹凸が形成されたとしても、その凹凸がある個所と接触しなくなった時点で、駆動ローラ７の元の表面形状に復帰する。
【００７８】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、中間転写ベルトが多層（複数層）の場合についてである。本構成においては、特に、多層構成の中間転写ベルト９２を使用した場合について述べるものである。
【００７９】
なお、基本的な構成は前記第１から第４の実施の形態と同様である。特に異なる中間転写ベルト９２の層構成については、図７にその概略図を示している。
【００８０】
本実施の形態においては、２層構成の中間転写ベルト９２のうち、駆動ローラ７と接触する層９ｂ、いわゆる基層の体積抵抗率及び、基層のうち駆動ローラ７に接触する面の表面粗さを変化させて、同様の実験を行った。また、一方で、駆動ローラ７とは接触しない層９ａの体積抵抗率と表面粗さ（表面粗さについては、２層を重ねる前に測定）を変化させて同様の実験をおこなった。すると、駆動ローラ７と接触する層９ｂ（いわゆる基層）の体積抵抗率と表面粗さが、第１から第４の実施の形態に記載した中間転写ベルト７の値と一致する場合に、同じ現象が発生した。また、駆動ローラ７と接触しない層９ａのみの体積抵抗率と表面粗さを変化させても、剥離放電に起因する画像不良に変化はみられなかった。
【００８１】
本発明においては、像担持体である中間転写ベルト９２と、接触する対向部材である駆動ローラ７との剥離放電に着眼した発明である。これらのことを踏まえると、本実施の形態に示す現象は、中間転写ベルト９２のうち、駆動ローラ７に接触する層９ｂと駆動ローラ７の表面の関係が最も画像不良に関係するものであり、理に叶っていると考えるものである。
【００８２】
尚、本実施の形態の如く複数層で中間転写ベルト９２を作製できることで、中間転写ベルト９２のトナーが付着する側９ａの体積抵抗率を、本発明で拘束される範囲内に納めることなく、自由に選択できるので、体積抵抗率が高い薄層を設けることで、中間転写ベルト９２上のトナーの拘束力を更に高めることに成功した。
【００８３】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態は、二次転写前帯電器の配置に関するものである。図８にその配置を示した。第１から第５の実施の形態に示した基本的な構成において、二次転写前帯電器８が、前記中間転写ベルト９１の裏面と前記駆動ローラ７の表面とが接触した直後から対向させている部分が特徴として挙げられる。前記中間転写ベルト９１の裏面と前記駆動ローラ７の表面とが接触した直後を示す点としては、二次転写前帯電器の開口域の最上流点から中間転写ベルト９１へ垂線をおろした点が、中間転写ベルト９１の裏面と駆動ローラ７の表面が接触している最上流の点とほぼ一致する点をいう。このことで、図６に示す、中間転写ベルト９１が二次転写前帯電器８により帯電されてから、中間転写ベルト９１の裏面が駆動ローラ７との剥離部１９までの中間転写ベルト９１の搬送距離Ｌ（ｍｍ）を長くすることを特徴としている。
【００８４】
これにより、二次転写前帯電器８から剥離部１９までの時間を長くすることが可能となり、その間で電荷が十分に減衰し剥離放電を抑制することが可能となる。耐久の初期状態において、上記実施の形態１から５の条件を満足することで画像ムラを防止できていたとしても、耐久により、二次転写前帯電器８に放電ムラが大きく生じた場合は放電ムラに対応した画像ムラが発生してしまう可能性がある。よって、可能な限り電荷の減衰時間を与えることで、放電ムラの影響による帯電ムラが緩和され、結果として耐久性に優れた構成を達成できるのである。
【００８５】
一方で、中間転写ベルト９１の裏面と駆動ローラ７の表面とが接触した後の範囲に配置させることとしたのは、駆動ローラ７と中間転写ベルト９１の間に空隙が生じると、その空隙において、放電が生じることとなる。かかる放電により、中間転写ベルト９１上のトナー像が乱れることとなる。よって、密着した後に、中間転写ベルト９１の表面に帯電しなくてはならない。
【００８６】
なお、中間転写ベルト９１の裏面が駆動ローラ７と剥離するまでの距離Ｌ（ｍｍ）を大きくするという観点においては、駆動ローラ７の外径を大きくするということも、有効な手段である。
【００８７】
（第７の実施の形態）
次の実施の形態は、前記した第一から第６の実施の形態にて説明した構成において、更にプリンタの使用環境もしくはプリンタ内の温湿度環境を検知し、環境により二次転写前帯電器による帯電を止めるというものである。本形態の構成を図９に示した。基本的な構成は第１の実施の形態で参照した図１とほぼ同様であり、前の実施例と同様の機能を有するものは同一の番号を付してある。異なる点としては、画像形成装置が温湿度センサー２１を有しており、その温湿度センサー２１でプリンタ本体内の環境を検知して、環境に応じて制御を切り換えるものである。以下、異なる部分について説明する。
【００８８】
中間転写ベルト９１の抵抗に環境依存がある場合、低温低湿環境で抵抗が高くなるのが一般的である。このような場合、低温低湿環境において剥離部１９において異常放電が発生し、中間転写ベルト９１表面に形成されたトナー像を乱すことがある。これを対策するために、中間転写ベルト９１の抵抗が高くなる環境において、二次転写前帯電器８を停止させることも有効な手段である。
【００８９】
本実施形態においては、図９に示すように、画像形成装置が温湿度センサー２１を有しており、その温湿度センサー２１でプリンタ本体内の環境を検知し、プリンタ本体のＣＰＵ内に格納した温度の閾値を下回ると、二次転写前帯電器８を停止させている。温度による検知ではなく、温湿度から算出した絶対水分量の値により二次転写前帯電器８を停止させることも有効である。
【００９０】
また、環境情報により、中間転写ベルト９１の抵抗が高いと思われる環境において、中間転写ベルト９１の搬送速度をかえることも有効である。これにより、二次転写前帯電器８から剥離部１９までの時間Ｔを長くすることが可能となり、その間にベルト裏の電荷は減衰し、剥離放電による異常画像を抑えることが可能となる。
【００９１】
【発明の効果】
像担持体上のトナー像を再度帯電させる帯電手段を有し、前記帯電手段の、像担持体を介した対向位置に、対向部材が配置された系において、上記のように前記像担持体と前記対向部材の関係を規定することで、画像ムラ等の画像不良がない良好な画像を得られることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するためのカラー画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明を説明するためのカラー画像形成装置の詳細構成（二次転写前帯電器８付近）を示した図である。
【図３】本発明に係わる画像形成装置の中間転写ベルトの体積抵抗率Ｒと初期表面電位Ｖ０との関係を示した図である。
【図４】本発明に係わる画像形成装置の中間転写ベルトの体積抵抗率Ｒとτとの関係を示した図である。
【図５】帯電から剥離までの時間Ｔ、ベルトの体積抵抗率Ｒとベルト裏面の表面電位Ｖとの関係を示した図である。
【図６】第２の実施の形態の説明図である。
【図７】第５の実施の形態の説明図。複数層の中間転写ベルト９２を示した図である。
【図８】第６の実施の形態の説明図。二転前帯電器が中間転写ベルト９１の裏面と駆動ローラの表面が接触した直後に対向しはじめている状態を示している図である。
【図９】第７の実施の形態の説明図である。
【符号の説明】
１  画像露光（露光手段）
２  感光ドラム（像担持体）
３  １次帯電ローラ（帯電手段）
４  １次転写ローラ
５  現像器（現像手段）
６  トナーカートリッジ
７  駆動ローラ（中間転写ベルト駆動ローラ）
８    二次転写前帯電器
１０  転写材
１１  １次転写ニップ部
１２  二次転写対向ローラ
１３  二次転写ローラ
１４  定着器
１５  テンションローラ
２１  温湿度センサー
９１  中間転写ベルト
９２  複層の中間転写ベルト
【図１】
2005031176.tif 000008
【図２】
2005031176.tif 000009
【図３】
2005031176.tif 000010
【図４】
2005031176.tif 000011
【図５】
2005031176.tif 000012
【図６】
2005031176.tif 000013
【図７】
2005031176.tif 000014
【図８】
2005031176.tif 000015
【図９】
2005031176.tif 000016