(57)【要約】【課題】画像形成時に二次転写部で発生する画像の白抜け現象を防止し、白ポチ画像を発生しない中間転写方式の画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１と、前記像担持体１上に形成されるトナー像が転写される中間転写体６と、前記中間転写体６と被転写材とが接する側に配設される導電性ローラ部材７と、前記導電性ローラ部材に対して前記中間転写体６を介して対向する位置に配設され、前記導電性ローラ部材７との間で電界を形成する対向ローラ部材９と、前記対向ローラ部材９近傍に配設され、前記対向ローラ部材９を除電するための除電手段１４と、を配設し、前記対向ローラ部材９の周速をｖ［ｍ／ｓ］、前記対向ローラ９と中間転写体６のローラ径をＬ［ｍ］、前記対向ローラ部材９の電気的時定数をτ［ｓ］とするとき、τ＞πＬ／ｖである画像形成装置である。【選択図】図１
2007333791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置は、
像担持体と、
前記像担持体上に形成されるトナー像が転写される中間転写体と、
前記中間転写体と被転写材とが接する側に配設される導電性ローラ部材と、
前記導電性ローラ部材に対して前記中間転写体を介して対向する位置に配設され、前記導電性ローラ部材との間で電界を形成する対向ローラ部材と、
前記対向ローラ部材近傍に配設され、前記対向ローラ部材を除電するための除電手段と、
を配設し、
前記対向ローラ部材の周速をｖ［ｍ／ｓ］、前記対向ローラと中間転写体のローラ径をＬ［ｍ］、前記対向ローラ部材の電気的時定数をτ［ｓ］とするとき、
τ＞πＬ／ｖ
である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
前記対向ローラ部材の体積抵抗率が、１０１２［Ωｃｍ］以上である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
前記対向ローラ部材が、光導電性材料を含有し、
前記除電手段の少なくとも一つが、露光装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
前記対向ローラ部材が含有する光導電材料が、トナーと同極性の電荷輸送能力を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
両面印字機構を配設する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
前記中間転写体が、電子導電性材料で構成される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
前記中間転写体が、前記像担持体上に形成されるトナー像が転写されるポリイミドまたはポリアミドイミドからなる
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタでは、感光体に現像されたトナー像を一旦中間転写体上に一次転写した後、紙などの被転写材へ二次転写して最終画像を得ることによって、多重転写不良やカラーレジストレーションのズレの発生を抑制できる、中間転写方式の画像形成装置が広く知られている。感光体や中間転写体上のトナーは感光体−一次転写ローラ間、あるいは対向ローラ−二次転写ローラ間に形成される電界によって中間転写体や紙へ転写されるため、それらの部材の電気特性が最終画像に大きく影響することは周知であり、これらを積極的に制御したベルト部材などが多く提案されている。
例えば、特許文献１では、中抵抗のゴムから成る内層と誘電層、および誘電層よりも固有抵抗率が低い材質の表層の３層で転写ベルトを構成し、用紙の搬送性と分離性を両立すると同時に安定して良好な画像を得ることを実現している。また、特許文献２では、導電性の異なる複数種類のカーボンを樹脂に対して膜厚方向に偏在するように分散し、ベルト表面の抵抗を裏面よりも高くすることによって、画像ムラを防止する中間転写ベルトの製造方法が提案されている。
また特許文献３では、光照射などの物理的刺激によって体積抵抗率が低下する抵抗率変化層を中間転写体材料として使用し、一次転写や二次転写を行う際は中間転写体の体積抵抗率を高い状態にしてトナーの飛散の少ない転写を行い、また前記の転写過程で発生する帯電電荷の除電を光照射などによって容易に行えるようにした画像形成装置が提案されている。
【０００３】
一方、このような画像形成装置には、被転写材の両面印字が可能な機構を有するものが多数存在する。通常、両面印字像担持体や中間転写体上のトナー像を被転写材の一方の面（以下、“オモテ面”と記す）に転写、定着し、これを一旦被転写材反転装置に収納してから、被転写材の他方の面（以下、“ウラ面”と記す）に対する画像形成動作のタイミングに合わせて再び被転写材を給送して、被転写材のウラ面にトナー像を転写、定着する方式が採用されている。この方式で両面印字を行う場合は、被転写材はオモテ面のトナー像の定着時に熱によって水分が失われ、抵抗が上昇するなどの物性変化が生じるため、片面印字時と両面印字時とでは出力画像品質が異なるといった問題があり、このような問題を回避するための方策として、例えば特許文献４に示されるような、加湿器を使って被転写材へ水分を付与し、被転写材のゆがみや転写部材から付与される電荷量が不足するといった現象を低減する方法や、特許文献５に示されるような、像担持体と搬送ベルトとの当接部へ被転写材を送り出すレジストローラにバイアスを印加することで被転写材の表面を転写バイアスの極性と逆極性に帯電し、剥離放電を抑制する方法、あるいは特許文献６に示されるような、被転写材を搬送ベルトに吸着させるための吸着バイアスを使用環境や片面、両面の画像形成モードによって変更して吸着不良による画像不良を抑えるといった方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２９５３９１号公報
【特許文献２】特開平１１−１０９７６１号公報
【特許文献３】特開平１１−３０５５５７号公報
【特許文献４】特開平９−２６７３２号公報
【特許文献５】特開平８−２２７２３８号公報
【特許文献６】特開２００１−１０９３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像形成装置の一形態である中間転写方式の画像形成装置においては、とりわけ紙などの被転写材のウラ面にトナー像を転写する過程で、被転写材に転写されるトナー像が局所的に抜ける現象が発生し、その結果、最終出力画像上の、本来トナーが存在すべきところに、所々被転写材の表面が現れているような画像（以下、“白ポチ画像”と記す）が得られるといった問題が顕著に発生する。
この白ポチ画像の原因について詳細に調査した結果、（１）被転写材が紙である場合は、紙の含水量が多くなるに従って発生が抑えられ、また、紙繊維の充填率が高いものや抵抗が低いものでは発生し難いこと、（２）被転写材がＯＨＰシートのように絶縁破壊を起こし難い材料では全く発生しないこと、（３）被転写材が紙の場合でも直接転写方式のように、被転写材に接する材料の少なくとも一方が感光体のような絶縁材料の場合は白ポチ画像が発生しにくいこと、などの実機での評価結果と、これらの現象が発生する際の光電子増倍手段を用いた放電光の観察結果から、白ポチ画像は、被転写材が絶縁破壊する際に発生する局所放電が原因で発生し、特に中間転写方式のように、中間転写体上のトナー像を紙に転写するために、これらを導電性部材でサンドイッチして転写電界を形成する構成で、且つ、定着装置を通って紙の含水率が低くなっている場合においては、紙繊維の充填率が低い箇所での局所放電が顕著に発生するため、最終画像で顕在化した。
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成時に二次転写部で発生する画像の白抜け現象を防止し、白ポチ画像を発生しない中間転写方式の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】
【０００７】
前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成されるトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体と被転写材とが接する側に配設される導電性ローラ部材と、前記導電性ローラ部材に対して前記中間転写体を介して対向する位置に配設され、前記導電性ローラ部材との間で電界を形成する対向ローラ部材と、前記対向ローラ部材近傍に配設され、前記対向ローラ部材を除電するための除電手段と、を配設し、前記対向ローラ部材の周速をｖ［ｍ／ｓ］、前記対向ローラと中間転写体のローラ径をＬ［ｍ］、前記対向ローラ部材の電気的時定数をτ［ｓ］とするとき、
τ＞πＬ／ｖ
であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記対向ローラ部材の体積抵抗率が、１０１２［Ωｃｍ］以上であることを特徴とする。
本発明は、前記対向ローラ部材が、光導電性材料を含有し、前記除電手段の少なくとも一つが、露光装置であることを特徴とする。
本発明は、前記対向ローラ部材が含有する光導電材料が、トナーと同極性の電荷輸送能力を有することを特徴とする。
本発明は、両面印字機構を配設することを特徴とする。
本発明は、前記中間転写体が、電子導電性材料で構成されることを特徴とする。
本発明は、前記中間転写体が、前記像担持体上に形成されるトナー像が転写されるポリイミドまたはポリアミドイミドからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、前記解決するための手段によって、画像形成時に二次転写部で発生する画像の白抜け現象を防止し、白ポチ画像を発生しない中間転写方式の画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
（実施例１）
図１は本発明の画像形成装置の一実施例を示す略図である。この実施形態では、像担持体である感光体ドラム１ａ〜１ｄ、非接触帯電ローラ３ａ〜３ｄ、現像器４ａ〜４ｄ、一次転写ローラ５ａ〜５ｄ、および図示されない４つの露光装置によって各感光体ドラム１ａ〜１ｄに作像されたトナー像を中間転写体である中間転写ベルト６上に一次転写し、中間転写ベルト６上に一次転写画像を形成する一次転写画像形成部Ａ１〜Ａ４と、中間転写ベルト６上に形成された一次転写画像を図示されない被転写材に転写して二次転写画像を得るための転写電界を形成し、導電性ローラ部材である二次転写ローラ７、二次転写ベルト８、電子輸送性の対向ローラ部材である光導電性対向ローラ９と、被転写材上の二次転写画像を定着するための定着装置１０と、両面に画像印字の際に被転写材を反転するための被転写材反転装置１１から構成される。
【００１１】
本装置において、スキャナ等でカラー画像データが発生すると、一次転写画像形成部Ａ１では、まず、図示されない電源によってマイナスにバイアスされた非接触帯電ローラ３ａが感光体ドラム１ａを均一にマイナス帯電し、図示されない露光装置が感光体ドラム１ａ表面に静電潜像を形成する。続いて現像器４ａがマイナスの電荷を有するトナーを反転現像することによって、感光体１ａ上にトナー像が形成される。一次転写転写ローラ５ａには，トナーの極性とは逆極性のプラスのバイアスが印加されており，感光体ドラム１ａ上のトナー像は一次転写ローラ５ａとの間で形成される転写電界によって中間転写ベルト６上に転写され、一次転写画像が形成される。これと同様に、一次転写画像形成部Ａ２〜Ａ４においても各タイミングに応じて画像形成が行われ、中間転写ベルト６上には４色のトナーからなる一次転写画像が形成される。
【００１２】
そして、一次転写画像が形成されるタイミングに合わせて、被転写材が図示されない被転写材トレイから二次転写ベルト８と光導電性対向ローラ９とが当接する二次転写ニップ部に搬送されるのだが、二次転写ローラ７には，トナーと逆極性のバイアスが印加されており、光導電性対向ローラ９と二次転写ローラ７との間に形成される電界によって被転写材のオモテ面にトナー像が転写され、二次転写画像が形成される。この際、二次転写ニップ部における光導電性対向ローラ９の電気抵抗は光が照射されていないので絶縁性であり、二次転写ニップ部で光導電性対向ローラ９に付与されたプラス電荷は光導電性対向ローラ９の回動方向の下流側に配設され除電手段である除電ランプ１４での露光によって除電される。次に、被転写材は定着装置１０に導入されてオモテ面上のトナーが固定され、画像形成モードが片面印字モードの場合は、搬送経路１（ＴＣ１）に沿って図示されない排紙トレイなどに送られる。
一方、画像形成モードが両面印字モードの場合は、被転写材は搬送経路２（ＴＣ２）に沿って被転写材反転装置１１に送られ、ここで被転写材の先端と後端が反転されてから、再び二次転写ニップ部に搬送される。
【００１３】
図２は、本発明によって白ポチ画像が抑制されることを説明するための二次転写周辺を示す図で、この例ではトナーｔが負帯電性トナーの場合を扱っている。
図２（ａ）のように、紙が水分を多く含んでいたり、あるいは紙繊維の充填率が高くて、すなわち密度が高くて抵抗が低い場合は、二次転写ローラ７から紙に対してプラス電荷が速やかに注入され、トナーｔの近傍にのみ電界が集中するため、二次転写ローラ７と光導電性対向ローラ９との間に設ける電位差を低く設定することが可能となり、局所的に強い放電が発生するといった現象は起こり難い。
一方、紙が一度定着装置１０を通過して水分を失っていたり、あるいは紙繊維の充填率が低くて抵抗が高い図２（ｂ）のような場合には、紙へのプラス電荷の注入が困難になるため、二次転写ローラ７と光導電性対向ローラ９との間に設けられる電位差が結果的に高くなり、結果として転写電界はトナーｔ近傍のみならず紙にも分配され、紙中の紙繊維の充填率が低い箇所で集中的に強い局所放電２１が発生していた。このような局所放電２１によってトナーｔの帯電極性が反転するため、放電発生領域のトナーｔが転写不良となって白ポチが現れていたのである。
【００１４】
これに対し、本発明の実施例では、図２（ｃ）で示されるように二次転写ニップ部での光導電性対向ローラ９の電気抵抗は絶縁性であるため、一度放電が発生した箇所で何度も放電が発生するような現象は起こらず、放電を均一に発生させることができるので、白ポチ画像の発生が大幅に低減できる。通常、電気的な時定数が大きな対向ローラを使用すると、連続印字時に二次転写ニップ部で付与される電荷が徐々に蓄積するために、二次転写電界を定電圧で制御する場合は転写電界不足となって最終画像の画像濃度が薄くなる。また定電流で制御する場合は印加バイアスの上昇が引き起こされるといった不具合が発生し、このような問題が発生するか否かの目安は、対向ローラ９の電気的時定数が、対向ローラ９が一回転するのに要する時間に比べて小さいか大きいかで決まり、本発明では光除電などの除電機構によって対向ローラ９上のプラス電荷を除電するので、ニップ部での電気的時定数が大きな材料を対向ローラ９として使用してもこのような不具合は発生しない。
なお、ここでは図示しないが、被転写材がＯＨＰの場合に白ポチ画像が発生しない理由は、ここで示されるような被転写材を介しての局所放電が発生しないためで、また一次転写時に発生し難いのは、トナーｔが感光体１のような絶縁体上に存在するために、同じ場所での局所放電が起き難く、また放電量も抑えられるという、同様の理由に基づいている。
【００１５】
本実施例で使用した光導電性対向ローラ９材料の暗時の体積抵抗率ρｖ（三菱化学製ハイレスタ−ＵＰ  ＭＣＰ  ＨＴ４５０測定値（ＵＲ−ＳＳプローブ使用））は１０１３［Ωｃｍ］（＝１０１１［Ωｍ］）であり、静電容量と膜厚から算出される比誘電率ε（静電容量はＹＯＫＯＧＡＷＡ  ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ社製ＬＣＲメータ４２６２Ａ、周波数１ｋＨｚでの測定値）は３.３である。そして、計算により算出される時定数τ（＝ε×ρｖ）は約３［ｓ］で、一般的に使用されるローラ径（２０［ｍｍ］前後）とプロセス速度（２００［ｍｍ／ｓ］）から想定されるローラ１回転するのに要する時間（０.３［ｓ］）に比べて十分大きく、連続印字時における対向ローラ９上の電荷の蓄積を生じることなく白ポチの発生を抑制することができた。一般的に抵抗ローラの材料として使用される材料の比誘電率は３以上であるため、体積抵抗率としては１０１２［Ωｃｍ］以上であれば十分白ポチを抑制可能である。
【００１６】
また、上述の白ポチ画像は、中間転写ベルト６などの転写部材の電気抵抗が低かったり、抵抗分布にムラが大きいと顕著になるため、このような転写部材の材料の影響を無視できないという問題があった。特に、近年中間転写ベルト６の材料としては、機械的、熱的あるいは電気的耐久性や膜厚偏差、環境変動に対する安定性のなどの観点から、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂中にカーボンや酸化チタンなどのフィラーが分散された半導電性材料が広く用いられており、また、電位減衰の観点から体積抵抗率で１０１１［Ωｃｍ］以下のものが製品の大勢を占めている。
しかしながら、これらの材料は一般的に抵抗ムラが大きく、また抵抗の電界依存性が強いといった特性を有するために、ＰＶＤＦベルトのようなイオン導電性のベルトに比べて転写過程で局所に集中した放電が発生し易く、その結果白ポチ画像が顕著に発生するという問題があった。
これに対して、本発明の手法を採用すれば、これらの半導電性材料を中間転写ベルト６として使用する場合においても白ポチ画像の発生が抑制できるので、高画質と高耐久性、高安定性を兼ね備えた画像形成装置を実現でき点で特に有効な手段となり得る。本構成で中間転写ベルト６の材料としてポリイミド樹脂からなるベルト（体積抵抗率１０９［Ωｃｍ］、厚さ８０［μｍ］）を使用した結果、白ポチを抑制できることがわかった。
また、４色のトナーを被転写材上で重ねる場合や両面印字時では、必然的に強い転写電界が必要になり、白ポチ画像が発生し易くなるのだが、このような状況においても本発明の手法は効果を発揮する。このような白ポチ画像の低減は廃トナー量の削減につながるため、トナー消費量を低減できる点でも有利である。
【００１７】
本発明のように対向ローラ９として光導電性材料を含有する対向ローラ９を使用する場合は、一般的な感光体材料を利用することが可能であるが、その際使用する材料としてはトナーと同じ極性の電荷輸送特性を有する必要がある。例えば使用するトナーの帯電極性が負の場合は、３，５−ジメチル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４，４’−ジフェノキノン（ＤＭＤＢ）などに代表される電子移動剤を含有するＯＰＣなどを使うことが可能であり、正帯電性トナーの場合は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラ−ｍ−トリル−１，３−ジアミノベンゼン（ＰＤＡ）などの正孔移動剤を含有するＯＰＣを使うことができる。
また、除電ランプ１４としてはＬＥＤや有機ＥＬデバイスなど、種々の発光素子を使うことが可能である。
なお、本発明で示される画像形成装置に搭載される中間転写体の形状についてはベルト形状に限るものではなく、ドラム形状でもよい。
【００１８】
（実施例２）
上記実施例１と同様の構成において、中間転写ベルト６をポリアミドイミド樹脂（体積抵抗率１０９［Ωｃｍ］、厚さ８０［μｍ］）に変えて連続印字を行ったところ、ローラ表面への電荷の蓄積による画像濃度の低下や白ポチを発生することなく良好な画像形成を実現できた。
【００１９】
（実施例３）
図３は本発明の別の様態を示すものである。本構成では、対向ローラ１５としてゴム層の体積抵抗率が１０１２［Ωｃｍ］、比誘電率が４.０のウレタンゴムローラ１５を配設し、除電手段である導電性の除電ローラ１６に交流バイアスを印加して二次転写ニップ部で付与される対向ローラ１５表面のプラス電荷を除電する構成になっている。二次転写ニップ部での高抵抗を実現することによって白ポチ画像を抑制するとともに、除電ローラ１６を設けることによって従来発生したプラス電荷の蓄積に伴う二次転写電界の変動を抑制可能である。
【００２０】
（比較例１）
半導電性対向ローラ１５としてゴム層の体積抵抗率が５×１０１０［Ωｃｍ］のウレタンゴムローラを配設し、除電を行わずに連続印字を行ったところ、半導電性対向ローラ１５表面への電荷の蓄積による画像濃度の低下などは確認されなかったが、最終画像上の白ポチは顕著であった。
【００２１】
（比較例２）
半導電性対向ローラ１５としてゴム層の体積抵抗率が１０１２［Ωｃｍ］のウレタンゴムローラを配設し、除電を行わずに連続印字を行ったところ、最終画像上の白ポチはほとんど発生しなかったが、半導電性対向ローラ１５表面への電荷の蓄積が認められた。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、最終画像上に白ポチを発生することなく、且つ対向ローラの帯電による転写電界不足や定電流制御時の転写バイアスの上昇などを発生しない電子写真方式の画像形成装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の構成を示す構成図である。
【図２】本発明によって白ポチ画像が抑制される効果を説明するための図である。
【図３】本発明における別の実施例の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ〜１ｄ  感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ  帯電ローラ
４ａ〜４ｄ  現像器
５ａ〜５ｄ  一次転写ローラ
６  中間転写ベルト（中間転写体）
７  二次転写ローラ
８  二次転写ベルト
９  光導電性対向ローラ
１０  定着装置
１１  被転写材反転装置
１４  除電ランプ
１５  ウレタンゴム対向ローラ
１６  除電ローラ
２０  電界が集中する領域
２１  強い局所放電
２２  光導電層
２３  均一な放電
Ａ１〜Ａ４  一次転写画像形成部
ＰＳ  電源
ＴＣ１  搬送経路１
ＴＣ２  搬送経路２
Ｌ  露光
ｔ  トナー
【図１】
2007333791.tif 000003
【図２】
2007333791.tif 000004
【図３】
2007333791.tif 000005