(57)【要約】【課題】複数の像担持体上にそれぞれ形成されたトナー像が順次重なり合うように中間転写体に１次転写される画像形成装置において、上流で中間転写体に転写されたトナー像が下流の像担持体へ再転写してしまうことを抑制する。【解決手段】中間転写ベルト８は導電性を有し、電圧電源３３から電圧が印加されて全周にわたって一定の電位となることで、各１次転写部で各感光ドラム２から中間転写ベルト８にトナー像が１次転写され、画像形成時に、複数の画像形成部１のうち中間転写ベルト８の回転方向の最上流に配置された画像形成部を除いた残りの画像形成部のうち少なくともいずれか１つの画像形成部における感光ドラム２と中間転写ベルト８の間の１次転写部よりも前記回転方向の上流で、該感光ドラム２と中間転写ベルト８の間で放電が発生することで、該１次転写部における該感光ドラム２と中間転写ベルト８の間の電位差がパッシェンの放電閾値より小さい。【選択図】図１
2013217985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の中間転写体と、
前記中間転写体の回転方向に沿って並設された複数のトナー像形成部であって、静電潜像が形成される像担持体をそれぞれ有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する複数のトナー像形成部と、
を有し、
各像担持体にそれぞれ形成されたトナー像が、各像担持体と前記中間転写体との間に形成された各１次転写部で順次重なり合うように前記中間転写体に１次転写された後、前記中間転写体上の２次転写部で記録材に一括して２次転写される画像形成装置において、
前記中間転写体に電圧を印加する電源が設けられ、
前記中間転写体は導電性を有し、前記電源から電圧が印加されて全周にわたって一定の電位となることで、各１次転写部で各像担持体から前記中間転写体にトナー像が１次転写され、
画像形成時に、
前記複数のトナー像形成部のうち前記回転方向の最上流に配置されたトナー像形成部を除いた残りのトナー像形成部のうち少なくともいずれか１つのトナー像形成部における前記像担持体と前記中間転写体との間の前記１次転写部よりも前記回転方向の上流で、該像担持体と前記中間転写体との間で放電が発生することで、
該１次転写部における該像担持体と前記中間転写体との間の電位差がパッシェンの放電閾値より小さくなるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体を介して複数の前記像担持体と夫々対応する位置に配置される対応部材を有する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】
前記中間転写体は、前記中間転写体を予め設定された電位に保持するための定電圧素子を介して接地されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定電圧素子は、ツェナーダイオード又はバリスタ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】
回転可能な無端状の中間転写体と、
前記中間転写体の回転方向に沿って並設された複数のトナー像形成部であって、静電潜像が形成される像担持体をそれぞれ有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する複数のトナー像形成部と、
を有し、
各像担持体にそれぞれ形成されたトナー像が、各像担持体と前記中間転写体との間に形成された各１次転写部で順次重なり合うように前記中間転写体に１次転写された後、前記中間転写体上の２次転写部で記録材に一括して２次転写される画像形成装置において、
前記中間転写体に電圧を印加する電源が設けられ、
前記中間転写体は導電性を有し、前記電源から電圧が印加されて全周にわたって一定の電位となることで、各１次転写部で各像担持体から前記中間転写体にトナー像が１次転写され、
画像形成時に、
前記複数のトナー像形成部のうち少なくともいずれか１つのトナー像形成部における前記像担持体と前記中間転写体との間の前記１次転写部のうちの前記回転方向の上流部分での、前記像担持体と前記中間転写体との間の電位差が、
前記像担持体にトナー像が形成されている場合には、前記像担持体と前記中間転写体との間の放電閾値以下に設定され、
前記像担持体にトナー像が形成されていない場合には、前記像担持体と前記中間転写体と
の間の放電閾値以上に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写体との間で前記２次転写部を形成する転写部材を有し、前記転写部材に電圧を印加することで、前記中間転写体上のトナー像を前記２次転写部で記録材に２次転写させる２次転写手段が、前記電源とは別に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項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、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のカラー画像形成装置では、高速に印刷するために、各色の画像形成部を独立して有し、各色の画像形成部から順次中間転写ベルトに画像を転写し、更に中間転写ベルトから記録材に一括して画像を転写する構成が知られている。
各色の画像形成部は、それぞれ感光ドラムを有している。さらに、各画像形成部は、感光ドラムを帯電する帯電部材、感光ドラムにトナー像を現像する現像装置を有している。各画像形成部の帯電部材は、それぞれ感光ドラムに所定の圧接力で接触し、帯電用の電圧電源（不図示）から印加される帯電電圧によって各感光ドラムの表面を所定の極性、電位に均一に帯電する。各画像形成部の現像装置は、それぞれ感光ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。
各画像形成部の感光ドラムに現像されたトナー像は、各感光ドラムに中間転写ベルトを介して対向する１次転写ローラによって、中間転写ベルトに１次転写される。各１次転写ローラは、それぞれ１次転写専用の電圧電源を有している。中間転写ベルトに１次転写されたトナー像は、２次転写ローラによって記録材に２次転写される。２次転写ローラには、２次転写専用の電圧電源が接続されている。
【０００３】
特許文献１には、４つの１次転写ローラにそれぞれ１次転写専用の電圧電源を接続し、１次転写専用の電圧電源を４つ有する構成が開示されている。また、特許文献２には、それぞれの１次転写ローラに印加する転写電圧を、画像形成動作の前に、中間転写ベルト及び１次転写ローラの通紙耐久や環境変動による抵抗変動が応じて変更する制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３５９８６号公報
【特許文献２】特開２００１−１２５３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来から知られている中間転写ベルトを使用した画像形成装置には、以下の課題があった。
複数の感光ドラムのうち下流側に配置された感光ドラムと中間転写ベルトで形成された１次転写部内で発生する放電によって、上流側の感光ドラムから中間転写ベルトに転写されたトナー（例えば、負極性に帯電したトナー）が正極性に反転する場合がある。この反転した正極性のトナーが中間転写ベルトから感光ドラムに転移してしまう、再転写という現象がある。
具体的には、フルカラー画像を出力する場合、中間転写ベルト上に転写されている１色目のトナー像は、静電的に中間転写ベルトに吸引されている。しかし、１色目のトナー像が２色目以降の各感光ドラムと中間転写ベルトの間隙を通過する際、これらの感光ドラムに１色目のトナーの一部が再転写してしまう場合がある。このような場合には、画像ムラや濃度低下、カラーバランス（色味）のずれ等という問題が生じることが懸念される。特に、１次転写部材に印加する電圧を高圧にしていくと再転写は増加することが知られており、そのため、再転写を抑制するために設定可能な１次転写の電圧の設定が難しいという
課題がある。
【０００６】
本発明は、複数の像担持体上にそれぞれ形成されたトナー像が順次重なり合うように中間転写体に１次転写される画像形成装置において、上流で中間転写体に転写されたトナー像が下流の像担持体へ再転写してしまうことを抑制することを目的とする。
【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本発明にあっては、
回転可能な無端状の中間転写体と、
前記中間転写体の回転方向に沿って並設された複数のトナー像形成部であって、静電潜像が形成される像担持体をそれぞれ有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する複数のトナー像形成部と、
を有し、
各像担持体にそれぞれ形成されたトナー像が、各像担持体と前記中間転写体との間に形成された各１次転写部で順次重なり合うように前記中間転写体に１次転写された後、前記中間転写体上の２次転写部で記録材に一括して２次転写される画像形成装置において、
前記中間転写体に電圧を印加する電源が設けられ、
前記中間転写体は導電性を有し、前記電源から電圧が印加されて全周にわたって一定の電位となることで、各１次転写部で各像担持体から前記中間転写体にトナー像が１次転写され、
画像形成時に、
前記複数のトナー像形成部のうち前記回転方向の最上流に配置されたトナー像形成部を除いた残りのトナー像形成部のうち少なくともいずれか１つのトナー像形成部における前記像担持体と前記中間転写体との間の前記１次転写部よりも前記回転方向の上流で、該像担持体と前記中間転写体との間で放電が発生することで、
該１次転写部における該像担持体と前記中間転写体との間の電位差がパッシェンの放電閾値より小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
回転可能な無端状の中間転写体と、
前記中間転写体の回転方向に沿って並設された複数のトナー像形成部であって、静電潜像が形成される像担持体をそれぞれ有し、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する複数のトナー像形成部と、
を有し、
各像担持体にそれぞれ形成されたトナー像が、各像担持体と前記中間転写体との間に形成された各１次転写部で順次重なり合うように前記中間転写体に１次転写された後、前記中間転写体上の２次転写部で記録材に一括して２次転写される画像形成装置において、
前記中間転写体に電圧を印加する電源が設けられ、
前記中間転写体は導電性を有し、前記電源から電圧が印加されて全周にわたって一定の電位となることで、各１次転写部で各像担持体から前記中間転写体にトナー像が１次転写され、
画像形成時に、
前記複数のトナー像形成部のうち少なくともいずれか１つのトナー像形成部における前記像担持体と前記中間転写体との間の前記１次転写部のうちの前記回転方向の上流部分での、前記像担持体と前記中間転写体との間の電位差が、
前記像担持体にトナー像が形成されている場合には、前記像担持体と前記中間転写体との間の放電閾値以下に設定され、
前記像担持体にトナー像が形成されていない場合には、前記像担持体と前記中間転写体との間の放電閾値以上に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複数の像担持体上にそれぞれ形成されたトナー像が順次重なり合うように中間転写体に１次転写される画像形成装置において、上流で中間転写体に転写されたトナー像が下流の像担持体へ再転写してしまうことを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】低抵抗化したベルトの抵抗値を測定する方法を説明するための図
【図３】印加電圧を変更してベルトの抵抗値を測定した結果を示す図
【図４】比較例の画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図５】中間転写ベルトのベルト表面電位の測定方法を説明するための図
【図６】中間転写ベルトの電位測定結果を示す図
【図７】１次転写について説明するための図
【図８】中間転写ベルトの電位測定結果と印加電圧の関係を説明する図
【図９】２次転写電圧とベルト電位の関係を示す図
【図１０】中間転写ベルトを流れる電流を説明するための図
【図１１】比較例の画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図１２】火花放電の持続条件について説明するための図
【図１３】中間転写ベルト表面電位と感光ドラム上電位の計測結果を示す図
【図１４】画像形成時の一次転写部について説明するための図
【図１５】トナートリボを計測した結果を示す図
【図１６】中間転写ベルト電位が変化したときの１次転写性の変化を示す図
【図１７】２次転写部印加電圧と中間転写ベルトのベルト表面電位の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
（実施例１）
図１は、実施例１におけるインライン方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００１２】
この画像形成装置は、次に示す４つの画像形成部（画像形成ユニット、トナー像形成部）を備えており、これらの４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置（並設）されている。４つの画像形成部は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａ、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂ、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃ、及び、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄである。
各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ像担持体としての感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが配置されている。感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、本実施例では負帯電の有機感光体でアルミニウム等のドラム基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１３】
各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、帯電部材である帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄがそれぞれ配置されている。さらに、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、ドラムクリーニング装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがそれぞれ設置されている。さらに、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの上方には、露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄがそれぞれ設置されている。各現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
ここで、各画像形成部の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質
的に同じである。従って、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図１中符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。また、本実施例では、４つの画像形成部について説明するが、これに限るものではなく、画像形成部は複数設けられるものであればよい。
【００１４】
各画像形成部の対向する位置には、中間転写体として、回転可能な無端状の中間転写ベルト８が設置されている。中間転写ベルト８は、張架部材としての、駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３によって張架されている（以下、３本のローラを「張架ローラ」という場合がある）。モータ（不図示）が接続された駆動ローラ１１の駆動によって、中間転写ベルト８は、図１に示す矢印方向（図１では反時計方向）に回転（移動）される。図１に示すように、この中間転写ベルト８の回転方向に沿って、４つの画像形成部が並設されている。以下、中間転写ベルト８の回転方向を中間転写ベルト８の周方向とする。
【００１５】
駆動ローラ１１には、中間転写ベルト８を駆動するために表層に高摩擦のゴム層が設けられており、このゴム層は体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下の導電性を有する。
２次転写対向ローラ１２は、中間転写ベルト８を介して２次転写ローラ１５と当接して２次転写部を形成している（２次転写ローラ１５は中間転写ベルト８に当接するように配置され中間転写ベルト８との間で２次転写部を形成している）。２次転写対向ローラ１２には、表層にゴム層が設けられており、このゴム層は体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下の導電性を有する。テンションローラ１３は、総圧約６０Ｎの張力を中間転写ベルト８に付与し、中間転写ベルト８に従動して回転する。
【００１６】
駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２（対向部材）、テンションローラ１３は、各々同じ抵抗値の抵抗素子を介して接地されている。本実施例では、抵抗素子の抵抗値は１ＧΩ、１００ＭΩ、１０ＭΩと３種類を使用している。駆動ローラ１１、２次転写対向ローラ１２の各ゴム層の抵抗は、１ＧΩ、１００ＭΩ、１０ＭΩに比べて十分小さいため、電気的影響を無視することができる。
２次転写ローラ１５としては、体積抵抗率が１０７〜１０９Ωｃｍ、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）の弾性ローラを用いた。又、２次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８を介して２次転写対向ローラ１２に対し、総圧約３９．２Ｎで押圧するように構成されている。又、２次転写ローラ１５は、中間転写ベルト８の回転に伴い、従動して回転する。更に、２次転写ローラ１５には、転写（高圧）電源１９から、−２．０〜７．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。２次転写ローラ１５は転写部材に相当し、２次転写ローラ１５及び転写電源１９は、２次転写手段に相当する。
【００１７】
中間転写ベルト８の外側（外周側）には、中間転写ベルト８表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置７５が設置されている。また、中間転写ベルト８の回転方向において、２次転写対向ローラ１２と２次転写ローラ１５とが当接する２次転写部の下流側には、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂを有する定着装置１７が設置されている。
【００１８】
次に、画像形成動作について説明する。
コントローラから画像形成動作を開始するための開始信号が発せられると、カセット（不図示）から記録材（記録媒体）が一枚ずつ送り出され、レジストローラ（不図示）まで搬送される。その時、レジストローラ（不図示）は停止しており、記録材の先端は２次転写部の直前で待機している。
一方、各画像形成部１では、開始信号が発せられると、各感光ドラム２が、所定のプロセススピードで回転し始める。本実施例では、各感光ドラム２は、それぞれ帯電ローラ３によって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置７が、レーザ光を各感光ドラム２
上にそれぞれ走査露光することで、各感光ドラム２上に静電潜像が形成される。
【００１９】
そして、先ず感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性である現像電圧が印加された現像装置４ａによりイエローのトナーを付着させて、トナー像として可視像化（現像）する。
感光ドラム２の（表面）電位は、帯電ローラ３により帯電された後の電位（非画像部を含む）が−５００Ｖ、さらに露光装置７により露光された後の電位（画像部）が−１００Ｖとなるよう帯電量、露光量が調整され、現像バイアスは−３００Ｖと設定されている。また、プロセススピードは２５０ｍｍ／ｓｅｃとされている。記録材搬送方向（中間転写ベルト８の回転方向）と垂直方向の長さである画像形成幅は２１５ｍｍ、トナー帯電量は−４０μＣ／ｇ、画像ベタ部の感光ドラム上のトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ２となるよう設定されている。
【００２０】
このイエローのトナー像は、回転している中間転写ベルト８上（中間転写体上）に１次転写される。ここで、中間転写ベルト８のベルト表面において、各感光ドラム２に対向して、各感光ドラム２からトナー像が転写される部分（領域）を、１次転写部とする。この１次転写部は、複数の感光ドラムに対応する形で中間転写ベルト８上に複数存在する。
本実施例では、中間転写ベルト８に接触する電流供給部材から中間転写ベルト８の周方向に流れる電流によって、１次転写が行われる（詳細は、後述する）。
【００２１】
１次転写用の電流供給部材としての１次転写給電ローラ３１は、図１で示すように、ベルトクリーニング装置７５の中間転写ベルト８の回転方向下流側で、画像形成部１ａの中間転写ベルト８の回転方向上流側に配置されている。１次転写給電ローラ３１には、１次転写用の電圧電源３３が接続されている。中間転写ベルト８を介して１次転写給電ローラ３１に対向する位置には、１次転写給電対向ローラ３２が配されている。１次転写給電ローラ３１及び電圧電源３３は、電流供給手段（電源）に相当する。
尚、本実施例では、図１に示すように、中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２に対応する位置に対応部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けられている。中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２と各対応部材５との間にニップ（１次転写部）を形成することで、ニップ幅を広く安定させることが可能となる。本実施例では、対応部材５は、１次転写専用の電圧電源に接続されることで電圧が印加される被印加部材ではなく、電気的にフロートになるように構成している。
【００２２】
イエローのトナー像が転写された領域は、中間転写ベルト８の回転によって画像形成部１ｂ側に移動する。そして、画像形成部１ｂにおいても、同様にして感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて転写される。
同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上に、画像形成部１ｃ、１ｄの感光ドラム２ｃ、２ｄでそれぞれ形成されたシアン、ブラックのトナー像が、順次重ね合わされて転写される。このようにして、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト８上に形成される。
【００２３】
そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が２次転写部に移動するタイミングに合わせて、レジストローラにより記録材がこの２次転写部に搬送される。
中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像は、２次転写電圧（トナーと逆極性（正極性）の電圧）が印加された２次転写ローラ１５により記録材に一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が転写（形成）された記録材は定着装置１７に搬送される。定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂによって形成される定着ニップ部で、フルカラーのトナー像は加熱加圧され、記録材Ｐ表面に熱定着される。その後、フルカラーのトナー像が定着された記録材Ｐは、画像形成装置外部に排出される。
【００２４】
本実施例においては、各感光ドラム２から中間転写ベルト８にトナー像を転写する１次転写を、図４で示す比較例のような１次転写ローラ５５に電圧を印加して行う構成を採用せずに実行することを特徴としている。図４は、各画像形成部に１次転写専用の転写電源を有する比較例の画像形成装置を示す概略図である。
以下に、本実施例の特徴を説明するために、中間転写ベルト８の体積抵抗率、表面抵抗率、周方向抵抗について説明する。尚、周方向抵抗の定義と測定方法については後述する。
【００２５】
［本実施例で使用される中間転写ベルト８の体積抵抗率、表面抵抗率］
本実施例の中間転写ベルト８は、厚み１００μｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンを分散させて電気抵抗を調整したものを基層としている。尚、使用される樹脂は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネートでもよい。また、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等でもよい。さらに、中間転写ベルト８は多層で構成されている。具体的には基層の外面には、厚み０．５〜３μｍで高抵抗のアクリル樹脂の表層を設けている。表層の高抵抗層は、２次転写部の長手方向で通紙領域と非通紙領域の電流差を少なくして小サイズ紙の２次転写性が良化する効果を得るためである。
【００２６】
次に、ベルトの製造方法について説明する。
本実施例では、ベルトの製造方法として、インフレーション成形法による製造方法を用いている。基材となるＰＰＳと、導電体粉であるカーボンブラック等の配合成分を二軸混練機により溶融混練する。得られた混練物を環状ダイスによって押出し成形することによりベルトを製造している。
表面コート層は、成形したエンドレスベルトの表面に紫外線硬化樹脂をスプレーコーティングし、乾燥後、紫外線照射により硬化させて形成している。コート層は厚すぎると割れやすくなるため、０．５〜３μｍの範囲となるよう塗布量を調整している。
【００２７】
本実施例では、導電体粉としてカーボンブラックを用いている。中間転写ベルト８の電気抵抗値を調節するために混合する添加剤は特に制限されるものではない。抵抗を調整する導電性フィラーとしてはカーボンブラックや各種の導電性金属酸化物等がある。非フィラー系抵抗調整剤としては、各種金属塩やグリコール類等の低分子量のイオン導電材やエーテル結合や水酸基等を分子内に含んだ帯電防止樹脂又は電子導電性を示す有機高分子化合物等である。
添加するカーボン量を増やすとベルトは低抵抗化するが、増やしすぎるとベルト自体の強度が不足し、割れやすくなってくる。本実施例では、ベルト強度が画像形成装置に使用できる範囲内に収まるように、ベルトを低抵抗化している。本実施例の中間転写ベルト８のヤング率は３０００ＭＰａ程度である。ヤング率Ｅ測定は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７の引張弾性率測定方法に準拠し、測定試料の厚みは１００μｍとした。
表１に、基体に対するカーボン量の相対比率を変更したベルトを示す。
【００２８】
【表１】
2013217985.tif 000003
【００２９】
表１には、添加したカーボン量と表層コート層の有無を示している。例えば、ベルトＢはベルトＡに対してカーボン量が１．５倍、ベルトＣはベルトＡに対してカーボン量が２倍であることを示している。また、ベルトＡ、ベルトＢ、ベルトＣには表層を設けており、ベルトＤ、ベルトＥは単層のベルトである。ベルトＢとベルトＤのカーボン量の相対比率は同じで、ベルトＣとベルトＥのカーボン量の相対比率も同じである。
また、比較用のベルトとしてカーボン量の相対比率を変えて、抵抗調整したポリイミドの比較例ベルトを製造した。比較例ベルトは、カーボン量の相対比率が０．５であり、体積抵抗率も１０１０〜１０１１Ωｃｍである。この比較例ベルトは、中間転写ベルトに採用されるベルトとしては一般的な抵抗値を有するベルトである。
【００３０】
以下に、比較例ベルトと、ベルトＡ〜Ｅの体積抵抗率、表面抵抗率の測定結果を示す。まず、前述の比較例ベルト及びベルトＡ〜Ｅに対して、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計ハイレスタＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用いて測定した。測定した体積抵抗率、表面抵抗率（ベルトの外側表面）を表２に示す。測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１に準拠し、導電性ゴムを電極とすることで電極とベルトの表面の良好な接触性を得た上で測定した。測定条件は、印加時間を３０秒間で、印加電圧を１０Ｖ、１００Ｖとしている。
【００３１】
【表２】
2013217985.tif 000004
【００３２】
比較例ベルトは、印加電圧は１００Ｖを印加した場合に、体積抵抗率が１．０×１０１０Ωｃｍ、表面抵抗率が１．０×１０１０Ω／□である。しかしながら、比較例ベルトは印加電圧を１０Ｖにすると流れる電流が小さすぎて体積抵抗率を測定できず、「ｏｖｅｒ」と表示される。
一方、ベルトＢ、Ｃ、Ｄは１００Ｖ印加では、ベルトの抵抗が低いため流れる電流値が大きすぎて、体積抵抗率の測定不能を表す「ｕｎｄｅｒ」が表示される。ベルトＢは、１００Ｖ印加で表面抵抗率は２．０×１０８Ω／□であったが、ベルトＣ、Ｄは、１００Ｖ印加した場合は、「ｕｎｄｅｒ」と表示された。
【００３３】
表２中で、ベルトＡの印加電圧１０Ｖの各体積抵抗率、表面抵抗率は測定不能である。また、１００Ｖを印加した場合のベルトＡと比較例ベルトの表面抵抗率を比較すると、ベルトＡの方が高い。これはコート層の影響によるもので、高抵抗の表層コートを有するベルトＡのほうが、表層コートを有していない比較例ベルトより抵抗が高いことが分かる。
また、ベルトＢとベルトＤ、ベルトＣとベルトＥを比較することで、コート層があることで、抵抗値が高くなっていることがわかる。また、ベルトＢとベルトＣ、ベルトＤとベルトＥを比較することで、カーボン量を増やすと、抵抗値が低くなっていることがわかる。ベルトＥでは抵抗が低すぎて、全ての項目が測定不能となっている。
【００３４】
本実施例では、表２で「ｕｎｄｅｒ」と表示される範囲の中間転写ベルトを使用する必要がある。そこで、上記体積抵抗率、表面抵抗率以外で規定される中間転写ベルトの抵抗を測定した。その別の規定による中間転写ベルト８の抵抗が、上述の中間転写ベルトの周
方向の電気抵抗である。
【００３５】
［中間転写ベルトの周方向抵抗の求め方］
本実施例では、低抵抗化したベルトの抵抗値を図２で示す方法で測定している。図２（ａ）では、転写電源１９から外面ローラ１５Ｍに一定電圧を印加した時に、画像形成部１ｄの感光ドラム２ｄＭに繋いだ電流計へ流れる電流を検知している。この検知した電流値から、外面ローラ１５Ｍが接触する位置から感光ドラム２ｄＭが接触する位置の間の中間転写ベルト８の電気抵抗を求める方法を用いている。即ち、この方法によって中間転写ベルト８の周方向（回転方向）に流れる電流を測定することで、ベルトの抵抗を算出している。このとき、中間転写ベルト８以外の抵抗の影響を無くすため、外面ローラ１５Ｍ、感光ドラム２ｄＭは金属のみからなるものを用いている。図中では、金属ローラであることを示すために符号にＭ（Ｍｅｔａｌ）を付加している。本実施例では、外面ローラ１５Ｍの当接部−感光ドラム２ｄＭ間の距離は、中間転写ベルト上面側が３７０ｍｍ、中間転写ベルト下面側が４２０ｍｍである。
【００３６】
以上の測定方法で、印加電圧を変更してベルトＡ〜Ｅを測定した結果が図３（ａ）である。この測定方法では、中間転写ベルト８の回転方向である周方向の抵抗値を測定している。よって、本実施例では、この測定方法で測定した中間転写ベルトの抵抗値を周方向抵抗［Ω］と称している。
全てのベルトで印加電圧を上げていくと周方向抵抗が少しずつ低下していく傾向があるが、これは樹脂にカーボンを分散したベルトの特徴である。
尚、図２（ｂ）に示す構成は、図２（ａ）に示す構成に対して、電流計の位置のみを変えている。この時の抵抗測定結果は、図３とほぼ同じ結果であり、本実施例の測定方法は、電流計の位置によって変動しない。
【００３７】
ベルトＡ〜Ｅでは、図２で示す方法で周方向抵抗測定を行うことができるが、比較例ベルトでは周方向抵抗測定を行うことができなかった。この理由は、比較例ベルトは、図４で示すような各１次転写ローラ５５に夫々電圧電源が接続された構成の画像形成装置で使用されるベルトであるからである。
すなわち、図４の構成の画像形成装置では、隣り合う電圧電源が中間転写ベルトを介してお互いに流れ込む電流によって影響を受けないように（干渉しないように）、中間転写ベルトの体積抵抗、面積抵抗は高く設計されている。比較例ベルトは、各１次転写ローラ５５に専用の高圧電源９から電圧を印加しても各１次転写部間で干渉しない程度の抵抗を持つベルトであり、周方向に電流が流れにくい性能を持つベルトとして設計されている。
本実施例では、比較例ベルトのようなベルトを高抵抗ベルト、ベルトＡ〜Ｅのような周方向に電流が流れるベルトを、低抵抗のベルトである導電性ベルトと定義する。
【００３８】
図３（ｂ）は、図２（ａ）の測定方法で測定した電流をそのままプロットしたものである。前述の図３（ａ）の縦軸（抵抗［Ω］）は、図３（ｂ）の測定された電流値を印加電圧で割ることで換算した値である。
図３（ｂ）に示すように、比較例ベルトでは２０００Ｖ印加しても周方向に電流は流れなかった。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、ベルトＡ〜Ｅでは、５００Ｖ以下で５０μＡ以上流れていることがわかる。本実施例で、中間転写ベルトとして使用するベルトは、上記周方向抵抗で１０４〜１０８Ωである。
【００３９】
次に、上記周方向抵抗が１０４〜１０８Ωである中間転写ベルト８のベルト表面電位について説明する。
図５は、中間転写ベルト８のベルト表面電位の測定方法を説明するための図である。図中では４つの表面電位計で、４箇所の電位測定をしている。尚、図中の５ｄＭ、５ａＭは測定用の金属ローラである。
表面電位計３７ａ及び測定プローブ３８ａは、画像形成部１ａの１次転写ローラ５ａＭ（金属ローラ）の電位を測定している。測定器はトレック・ジャパン株式会社製表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４を使用した。金属ローラは中間転写ベルト８の内面（内周面）と同電位となるため、本方法で中間転写ベルト８の内面電位を測定することができる。同じく、表面電位計３７ｄ及び測定プローブ３８ｄは画像形成部１ｄの１次転写ローラ５ｄＭ（金属ローラ）の電位により中間転写ベルト８の内面の電位を測定している。
【００４０】
また、表面電位計３７ｅ及び測定プローブ３８ｅは駆動ローラ１１Ｍに対向するように配設されることで中間転写ベルト８の外面（外周面）の電位を測定している。また、表面電位計３７ｆ及び測定プローブ３８ｆはテンションローラ１３に対向するように配設されることで中間転写ベルト８の外面電位を測定している。また、駆動ローラ１１Ｍ、２次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３は、各々電気的な抵抗素子であるＲｅ、Ｒｆ、Ｒｇが接続され、この抵抗素子を介して接地されている。
本測定方法で中間転写ベルトの電位を測定したところ、測定箇所による差はほぼ無く、ベルト電位は中間転写ベルト８内でほぼ同電位であることがわかった。つまり、本実施例で用いたベルトは、ある程度抵抗値を持つものの、導電性を有するベルトと考えて差し支えない。
【００４１】
図６に中間転写ベルトの電位を測定した結果を示す。図６（ａ）は、Ｒｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１ＧΩの抵抗素子を用いた場合の中間転写ベルト電位の測定結果を示す図である。図において横軸は転写用の電圧電源３３に印加した電圧、縦軸は中間転写ベルトの電位であり、ベルトＡ〜Ｅでの結果を示している。
また同様に、図６（ｂ）にはＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１００ＭΩ、図６（ｃ）にはＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１０ＭΩの場合の中間転写ベルト電位の測定結果を示している。
【００４２】
いずれのベルトも１次転写電圧を上げていくと、ベルト電位も上昇していく。また、抵抗値を１ＧΩ、１００ＭΩ、１０ＭΩと下げていくと、ベルト電位は下降していく。ここでは、Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒｇの抵抗値を全て同じにしているが、どれか１つの抵抗値を下げると、その抵抗に従ってベルト電位が下がることが分かっている。
また、比較例ベルトのように、周方向に電流がほぼ流れない抵抗値の中間転写ベルトでは、上述のような方法でベルト電位を測定することはできない。その理由について以下に説明する。図４で示すような、各１次転写ローラ５５に対して、それぞれ専用の高圧電源９を用いて電圧を印加する構成では、電位測定プローブを配置することができない。また、このような構成では、ベルト周方向の位置で電位が異なるため、張架ローラに対向するように電位測定プローブを配置して測定しても意味の無いものとなってしまう。
【００４３】
次に、本実施例の構成で、感光ドラム２から中間転写ベルト８にトナー像を転写（１次転写）することができる理由を図７を用いて説明する。
図７（ａ）は、１次転写部の電位関係を説明するための図である。感光ドラム２の電位は、トナー部（画像部）で−１００Ｖ、中間転写ベルト８の表面電位として＋２００Ｖの例を示している。感光ドラム２上に現像された帯電量ｑをもつトナーは、感光ドラム電位と中間転写ベルト電位とにより形成された電界Ｅにより、中間転写ベルト方向の力Ｆを受けて１次転写される。
【００４４】
図７（ｂ）は、多重転写について説明するための図である。多重転写とは、中間転写ベルト８上に１次転写されたトナーの上に、さらに他色のトナーが重ね合わさるように１次転写されることである。図７（ｂ）では、トナーはマイナスに帯電されており、中間転写ベルト８上に転写されたトナーにより、中間転写ベルト８上のトナー表面の電位が＋１５０Ｖとなっている例を示している。この場合、感光ドラム２上のトナーは、感光ドラム電位とトナー表面電位とにより形成された電界Ｅ’により、中間転写ベルト方向の力Ｆ’を
受けて１次転写される。
図７（ｃ）は、多重転写が終了した状態を示す図である。
このように、トナーを１次転写するには、トナーの帯電量と、感光ドラム２と中間転写ベルト８の電位差が関係しており、１次転写性を確保するには中間転写ベルト電位が一定以上必要であることがわかる。
本実施例の条件で、感光ドラム２上に現像されたトナーを１次転写するのに必要な中間転写ベルト電位を検討すると、２００Ｖ以上必要であることがわかった。
【００４５】
図７（ｄ）は、横軸に中間転写ベルト電位、縦軸に転写効率をプロットしたグラフである。転写効率とは、感光ドラム２上に現像されたトナーが何％中間転写ベルト８上に転写されたかを示す転写性の指標であり、通常９５％以上あれば問題無く転写できていると判断している。図７（ｄ）では、中間転写ベルト電位２００Ｖ以上で９８％以上の良好な転写が行われていることを示している。
このとき、各画像形成部１での感光ドラム２と中間転写ベルト８の電位差は全て同じである。つまり、感光ドラム電位−１００Ｖと中間転写ベルト電位＋２００Ｖの電位差３００Ｖが、各画像形成部１の１次転写部に形成されている。この電位差は、上記トナー３色分（単色ベタを１００％として３００％分）の多重転写に必要な電位差であり、従来の１次転写構成で各１次転写ローラに各々１次転写電圧を印加した場合とほぼ同等である。通常の画像形成装置は４色備えていても４００％の画像形成することは無く、最大トナー量として、２１０〜２８０％程度で十分なフルカラー画像形成を行うことができている。
【００４６】
よって、本実施例では、中間転写ベルト８の表面電位が所定電位になるように中間転写ベルト８の周方向に電流を流すことで、１次転写を可能としている。この時、中間転写ベルト８の表面電位は、中間転写ベルト８の周方向に亘ってほぼ等電位になる。
本実施例では、中間転写ベルト８の外周面側に設けられた１つの電流供給部材（１次転写給電ローラ３１）に対して、転写用に設けられた１つの電圧電源３３から電圧が印加されることによって、各画像形成部１での１次転写を行うことが可能となっている。
２次転写は、中間転写ベルト８上に１次転写されたトナーが、１次転写と同様にクーロン力によって記録材上へ移動することで行われる。本実施例の条件で、記録材として上質紙（坪量７５ｇ／ｍ２）を用い、２次転写するのに必要な２次転写電圧は２ｋＶ以上である。
【００４７】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図６の中間転写ベルト電位に１次転写の成立の条件を付加したものである。図８（ａ）には抵抗素子に１ＧΩ、図８（ｂ）には抵抗素子に１００ＭΩ、図８（ｃ）には抵抗素子に１０ＭΩの抵抗素子をそれぞれ使用した場合の結果を示している。図８（ａ）、（ｂ）のように、抵抗素子が１ＧΩ、１００ＭΩの場合は、一定以上の転写電圧（印加電圧）を印加することで、中間転写ベルト８の表面電位が所定電位（本実施例では２００Ｖ）以上になり、１次転写がＯＫとなっている。図８（ｃ）のように、抵抗素子が１０ＭΩの場合は、より大きな転写電圧を印加する必要がある。抵抗素子が１０ＭΩでも転写電圧を上げれば１次転写ＯＫとなるが、実際は張架ローラに電流を流しているので、より大容量の電源が必要となってしまう。
また、このときの転写用の電圧電源から出力された１次転写電流は２０μＡであった。転写電圧が２ｋＶの場合でも、１次転写給電ローラ３１の弾性層の抵抗により実際に中間転写ベルトにかかる電圧は５００Ｖ以下程度となる。この場合、図３（ｂ）のように、ベルトに数１００Ｖ電圧が印加されるとベルト周方向に十分電流が流れることがわかる。
【００４８】
図９には、抵抗素子にかえて定電圧素子としてのツェナーダイオード又はバリスタを張架ローラに接続した場合の２次転写電圧とベルト電位の関係を示している。図９に示す１点鎖線Ａは、ツェナー電位又はバリスタ電位である。図９に示すＢは、１次転写設定範囲を示している。ここで、定電圧素子は、中間転写ベルト８を予め設定された電位に保持す
るためのものである。
抵抗素子の場合は、２次転写電圧を大きくするとベルト電位も上昇していた。しかし、ツェナーダイオード又はバリスタの場合、ツェナー電位又はバリスタ電位を超えると、電流が流れて、ツェナー電位又はバリスタ電位を保つ特性を持つ。このため、２次転写電圧を上げても、ツェナー電位又はバリスタ電位以上にベルト電位が上昇することはない。このため、ベルト電位を一定に保つことができ、１次転写性を安定させることができる。
本実施例では、ツェナー電位又はバリスタ電位を環境の影響を考慮して２００Ｖとすれば良い。このように構成することで、１次転写性を安定させることが可能である。
１次転写給電ローラ３１に印加する印加電圧が数百Ｖ、転写電流が数十μＡの転写構成において、ベルトの周方向抵抗が１０４〜１０８Ωで成立している。
以上説明したように、ベルトの電位は周方向の位置に依存せず、また、ベルトの抵抗は低い方が安定するため、中間転写ベルト８として金属ベルトのような抵抗ゼロのものを適用してもよい。
【００４９】
本実施例ではベルト電位は、１次転写ＯＮの間よりも２次転写ＯＮの間でベルトの電位が若干高くなっている例を示している。電圧電源３３と転写電源１９が同じタイミングで電圧を印加すると、前述のベルト電位が変動するので１次転写性又は２次転写性が不安定になることが懸念される。
よって、本実施例では、１次転写時は１次転写に最適な電圧を電圧電源３３から印加し、２次転写時には２次転写に最適な電圧を転写電源１９から印加することとしている。
【００５０】
図１０は、中間転写ベルト８を流れる電流を説明するための図である。図１０に実線で示す矢印Ｘは、１次転写用の電圧電源３３から感光ドラム２方向へ電流が流れていることを示している。図１０に破線で示す矢印Ｙは、張架ローラへ流れる電流を示しており、抵抗値Ｒｅ、Ｒｆ、Ｒｇが低いときに多く流れると上記で説明したものである。
各画像形成部１での感光ドラム２と中間転写ベルト８の電位差は略同等であるため、各感光ドラム２へ流れる電流も略同等となる。ただし、各画像形成部１の感光ドラム２の感光層の厚みばらつき等により静電容量がばらつくと、各感光ドラム２へ流れる電流が多少ばらつくこともある。本実施例では、感光層の厚みが初期から通紙耐久後（長期間の使用後）で１０〜２０μｍの範囲であった。
【００５１】
このように本実施例では、導電性の中間転写ベルト８を用い、張架ローラに一定値以上の抵抗を繋ぎ、１次転写用の電圧電源３３から中間転写ベルト８に電圧を印加している。これにより、中間転写ベルト８の電位が周方向（全周）に亘って所定電位以上となるように構成している。本実施例では、さらに、中間転写ベルト８の電位を、中間転写ベルト８の周方向に亘って略等電位（一定の電位）となるように構成している。このように、中間転写ベルト８に対して、感光ドラム２方向へ転写電流を流すことで、１次転写を成立させることができる。このことにより、１次転写用の電圧電源数を減らすことができ、画像形成装置の低コスト化、小型化を図ることができる。
【００５２】
以下に、本実施例の中間転写ベルト８によって、１次転写部で再転写の発生を抑制することができる理由について説明する。
本実施例の中間転写ベルト８は、図５に示すように、１次転写給電ローラ３１（電流供給部材）から中間転写ベルト８の周方向に電流が流れ、表面電位が測定できるベルトである。ここで、このようなベルトを、上述のように低抵抗ベルトと定義する。また、図４に示すような各１次転写部に専用の電圧電源を有する構成の画像形成装置に使用される中間転写ベルトのことを、高抵抗ベルトと定義する。
【００５３】
この２種類のベルトに対して、ベルトから感光ドラム（具体的には、感光ドラムの芯金）に流入する電流（感光体流入電流）と、再転写の関係を考察した。
ここで再転写とは、中間転写ベルト８の回転方向において、上流の画像形成部１の感光ドラム２から中間転写ベルト８に１次転写されたトナーの一部が、下流の画像形成部１の１次転写部で感光ドラム２に転移する現象のことである。
この再転写の値は、こうして感光ドラム２上に再転写したトナーをニチバン株式会社製セロテープ（登録商標）ＣＴ１８で回収したものを紙上に貼りつけ、それをＸ−ｒｉｔｅ社製の分光濃度測定機で計測することで測定できる。この測定により、低抵抗ベルトは、高抵抗ベルトに対して、同じ値の電圧を印加した場合でも再転写するトナー量は少ない傾向にあることがわかった。
【００５４】
再転写に関しては、１次転写部の中間転写ベルト８と感光ドラム２が接触する接触領域で発生する放電現象によって引き起こされていると考えられている。放電に関しては、一般的にパッシェンの法則が知られている。感光ドラム２表面と中間転写ベルト８間の距離（ギャップ長）をｄとしたときに、感光ドラム２と中間転写ベルト８間の電位差をＶとする。このときのＶが、パッシェンの閾値電圧Ｖ（ｄ）を上回れば放電が発生し、下回れば放電は発生しない。
【００５５】
一般に再転写するトナー量は１次転写電圧が高い、又は接触領域（１次転写部）から感光ドラム２へ流入する電流が多いと、増加する。これは１次転写部において生じる放電によってネガであったトナーの極性が反転してしまうからである。極性が反転したトナーは、１次転写部で形成される電界（感光ドラム２側が負極性、中間転写ベルト８側が正極性）によって、感光ドラム２に転移する。
【００５６】
低抵抗ベルトにおいては、ベルトの表面電位が中間転写ベルト８の周方向に亘って、略等電位であるため、放電が開始されるのは、高抵抗ベルトの場合よりも、接触領域（１次転写部）の上流側となる。その際、上流の画像形成部で既に中間転写ベルト８に１次転写されたトナーは、次の画像形成部において該画像形成部の１次転写部よりも上流側で放電を受ける。また、感光ドラム２の表面はネガ（負極性）に帯電しており、中間転写ベルト８表面上はポジ（正極性）に帯電している。よって、中間転写ベルト８上のトナーにはマイナス電荷を持つ電子が衝突してくる為、中間転写ベルト８上のトナーはより負極性に帯電する。中間転写ベルト８上に転写されたトナーが下流の画像形成部の１次転写部を通過する前後でのＱ／Ｍ（＝粒子トリボ÷粒子重量）の値を調べてみると、感光ドラム２通過後の方が、Ｑ／Ｍの値が高い方にシフトしていることが確かめられている。
【００５７】
一方、感光ドラム２表面上では、放電を受けると電位が上昇するので（正極性側に帯電されるので）、中間転写ベルト８との電位差は低下する。低抵抗ベルトは高抵抗ベルトに比べ、より１次転写部の上流側から放電が開始される。そのため、低抵抗ベルトは、１次転写部に到達するまでに、中間転写ベルト８と感光ドラム２の電位差の低下の度合いが大きく、１次転写部内に形成される電圧はパッシェン放電閾値以下（パッシェン放電閾値より小さく）になる。そのため、低抵抗ベルトでは、１次転写部内で放電が発生し難くなる。本発明者の検討によると、放電を受ける前の感光体電位は−５００Ｖであり、中間転写ベルト電位は＋４００Ｖであった。放電を受けた後の電位は−１００Ｖとなり、中間転写ベルト電位との電位差は＋５００Ｖとなった。この値はパッシェンの放電閾値以下である。
【００５８】
１次転写部での放電の様子を、フォトロン社製高速度カメラ４２によって撮影した。高抵抗ベルトにおいては、１次転写部上流及び下流において放電が観測されるのに対し、低抵抗ベルトにおいては１次転写部上流のみで放電が発生していた。また、本実施例では低抵抗ベルトを用いた際の、放電を受ける前の感光体電位を−５００Ｖ、中間転写ベルト電位を＋４００Ｖとしたが、条件はこれに限るものではない。１次転写部よりも上流側で発生する放電によって、感光ドラム２と中間転写ベルト８の電位差がパッシェンの放電閾値
以下に下がるものであれば、いかなる電位でも良い。
【００５９】
以上のように、本実施例では、１次転写部（接触領域）よりも上流側で中間転写ベルト８と感光ドラム２の間で放電を発生させ、１次転写部内に形成される電圧をパッシェン放電閾値より小さくしている。これにより、再転写の抑制が可能になり、画質の向上を図ることができる。
ここで１次転写部内に形成される電圧がパッシェン放電閾値より小さくなるように設定される画像形成部は、４つ（複数）の画像形成部のうち最上流に配置された画像形成部１ａを除いた残りの画像形成部のうち少なくともいずれか１つの画像形成部であればよい。このような画像形成部において、上述のように電位差が設定されることで、再転写トナー量を抑制することが可能となる。
【００６０】
上述した本実施例の各構成は、以下に示す構成に変更することも可能である。
すなわち、中間転写ベルト８を張架する張架ローラを、二本にして画像形成装置本体をさらに小型化することも可能である。
また、本実施例では、電圧電源３３から１次転写給電ローラ３１を介して中間転写ベルト８に電圧を印加（電流を供給）していたが、これに限らず、電流供給部材として、二次転写ローラ１５を採用し、転写電源１９の印加電圧によって１次転写を行うことが可能である。この構成によって、一次転写、二次転写の電源を共通化してコストダウンを図ることが可能である。尚、定電圧素子を各張架ローラに接続する場合は、過剰に中間転写ベルト８に流れる電流は、定電圧素子を介して接地側に流れる。よって、この場合は、一次転写性、二次転写性の両立を達成することが可能である。
また、図１では、電流供給部材としての１次転写給電ローラ３１は、中間転写ベルト８の外面に接触する構成として説明したが、中間転写ベルト８の内面に接触する構成であってもよい。
さらに、中間転写ベルト８を介して、各感光ドラムと１次転写部を形成する各対応部材５を無くすことが可能である。図１において対応部材５は、少なくとも、各感光ドラム２と中間転写ベルト８が接触する領域に設けられている。対応部材５を無くす場合は、上記領域以外に中間転写ベルト８を内面から外面に向けて押し上げるコロを設けるか、中間転写ベルト８のテンションによって中間転写ベルト８を各感光ドラム２に接触させる構成であればよい。
さらに、中間転写ベルトは、ＰＰＳにカーボンを添加して導電性を持たせているが、これに限るものではなく、他の樹脂や金属等でも本実施例と同等の導電性があれば、本実施例同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、単層及び２層の中間転写ベルト８を用いたが、弾性層を設ける等した３層以上のベルトであっても、上述した周方向抵抗の値を満たすものであれば、本実施例同様の効果を得ることができる。
２層の中間転写ベルト８は、基層を成形した後、コートすることで製造しているが、一体成型する等、抵抗値が前述の条件を満たしていれば製造方法はこれに限るものではない。
【００６１】
（実施例２）
以下に、実施例２について説明する。
本実施例は、各画像形成部・再転写部で積極的に上流放電を行うことにより、より高い２次転写性と１次転写性を達成するものである。本実施例で例示する画像形成装置の構成は、実施例１で説明したものと同様の構成を用いており、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６２】
本実施例では、中間転写ベルト８には駆動ローラ１１を通じて５００Ｖを印加し、二次転写部には２５００Ｖを印加するように構成した。
【００６３】
ここで、給電方法が異なる以下に示す３通りの構成について、２次転写性を比較した。
１つは、図１１に示す様に、低抵抗化ベルトを用いて二次転写部のみに給電手段を設け、そこに２５００Ｖを印加しただけのもの（比較例１、ベルト電位約２００Ｖ）である。他の１つは、図４に示すように従来のベルトを用いて各１次転写部と２次転写部に電源をつけたもの（比較例２）である。他の１つは、図１に示す本実施例の様に、低抵抗化したベルトを用いて２次転写部と１次転写部それぞれに電源を配したものである。
ここで、２次転写性（転写効率）は、２次転写後、中間転写ベルト８上に残留したトナーをニチバン株式会社製セロテープＣＴ１８で回収して、紙上に貼りつけ、それをＸ−Ｒｉｔｅ社製の分光濃度測定機で計測した値で評価した。濃度の値が低いものほど転写性が高いということになる。
【００６４】
表３に、上述の３通りの各方式で取りうる二次転写性の最良値を示す。ここで示すように、低抵抗化したベルトを用い、高ベルト電位を２次転写用電源とは別に中間転写ベルト８に印加するようにした構成では著しい高転写性を示すことがわかる。
【００６５】
【表３】
2013217985.tif 000005
【００６６】
以下に、この構成において２次転写効率が良い理由について説明する。
まず、一般に、２つの電極間で放電が発生する場合、放電が発生し始める閾値は低電圧側の電極（陰極）の表面状態に左右される。
以下、図１２を用いて火花放電の持続条件の説明を行う。
火花放電においては、陽極近傍に存在するプラスイオンが電界で加速され、電極間の空気分子と衝突を繰り返し、プラスイオンと電子を生成させる（なだれ現象）（図１２（ａ））。こうして生成された大量のプラスイオンが陰極に衝突する（図１２（ｂ））。この際、衝突のエネルギーにより電子が１個以上、陰極から弾き出されると、火花放電が持続することになる（図１２（ｃ））。なお、この条件を数式で表現したものがパッシェンの放電閾値の式となっている。
プラスイオンが陰極に衝突したときに何個の電子が弾き出されるかは陰極の仕事関数等に左右される。そのため、陰極表面がどのような物質で被覆されているかで放電閾値が異なることになる。
【００６７】
１次転写部について、以上の考えを当てはめてみる。本実施例における構成では中間転写ベルト８は感光ドラム２よりも電位が高く設定されている。よって、中間転写ベルト８と感光ドラム２間で放電が発生する場合、感光ドラム２上にトナーが載っているか否かで放電閾値に違いが生じることが考えられる。
【００６８】
まず、感光ドラム２上にトナーが存在しない場合の放電閾値の計測結果について述べる。
測定はトナー像が無い状態で一定電位（約１００Ｖ）に帯電された感光ドラム２を可変電位の中間転写ベルト８に接触させる。回転し中間転写ベルト８との接触部を通過した後の感光ドラム２上電位を表面電位計で計測する。この際、中間転写ベルト８の電位を上昇させ、感光ドラム２との間の電位差を大きくしていくと、放電が発生する前は一定電位であるが、ある電位差で放電が発生すると、転写後、感光ドラム２上電位が上昇に転じる。この時の感光ドラム２と中間転写ベルト８の電位差を放電閾値とした。
図１３（ａ）は、感光ドラム２表面がトナーで被覆されていない場合における、中間転写ベルト８に電圧を印加した場合の、中間転写ベルト表面電位と１次転写後の感光ドラム
上電位の計測結果を示す図である。これによると、感光ドラム２表面がトナーで被覆されていない場合の１次転写部の放電閾値は４３４Ｖとなる。以下、感光ドラム２がトナーで被覆されていない場合の放電閾値をVbareと表現する。
上記と同じやり方で、表面をトナーで被覆させた感光ドラム２と中間転写ベルト８間での放電閾値Vcoatを計測した。
この計測結果を図１３（ｂ）に示した。これによると、感光ドラム２表面がトナーで被覆されている場合の放電閾値は８３０Ｖであることがわかる。
【００６９】
以上のように、Vcoat＞Vbareとなっているから、中間転写ベルト８上の表面電位Vbelt
を変化させた場合に、１次転写部では以下のような現象が生じていることが考えられる。ここで、感光ドラム２上の画像部の電位をVl、感光ドラム２上の非画像部の電位をVdとし、トナー層電位をVtonerとした。本実施例における画像形成装置では、Vl＝−１００Ｖ,Vd＝−５００Ｖ,Vtoner＝−５０Ｖ程度となる。
【００７０】
以下、図１４（ａ）〜（ｃ）を用いて画像形成時の一次転写部について説明する。
画像形成時には、１次転写部の上流は、トナーで被覆されているため、その放電閾値はVcoatとなり、１次転写部の下流では、トナーで被覆されていないため、その放電閾値はVbareとなる。また、中間転写ベルト８側と感光ドラム２側の電位差は、転写前はVbelt-Vtoner-Vl、転写後はVbelt+Vtoner-Vlとなる。０＞Vtonerであるから、Vbelt-Vtoner-Vl＞Vbelt+Vtoner-Vl となる。よって、中間転写ベルト８の電位Vbeltを上げていくと、以下の様に放電の仕方が変わっていく。
（１）Vcoat＞Vbelt-Vtoner-Vl かつVbare＞Vbelt+Vtoner-Vlの場合
１次転写部の上流・下流ともに放電閾値に達しないが、１次転写部でトナーにかかる電界が小さいために転写効率はかなり悪くなっている（図１４（ａ））。
（２）Vcoat＞Vbelt-Vtoner-Vl かつ Vbelt+Vtoner-Vl＞Vbareの場合
１次転写部の上流では放電閾値に達しないが、１次転写部に印加される電圧値が上昇する為に１次転写性は上昇する。１次転写部の下流では放電閾値以上の電位差になるため放電が発生し、中間転写ベルト８上に転写されたトナーに放電による電子が付着することになる。このため、転写後の中間転写ベルト８上のトナートリボは感光ドラム２上に存在するときのトナートリボより、よりネガ側に帯電する（図１４（ｂ））。
（３）Vbelt-Vtoner-Vl＞Vcoat かつ Vbelt+Vtoner-Vl＞Vbareの場合
１次転写部の上流で放電が発生し、１次転写部での電位差はVcoatまで低下する。さら
に、１次転写部の下流で放電が発生し、電位差はVcoatからVbareまで低下する。この場合は１次転写部の上流で放電が発生した際、感光ドラム２上に存在するトナーにプラスイオンが降り注ぐことになるので、トナートリボはプラス側にシフトした状態で１次転写部に入ることになり、１次転写効率は大幅に落ちることになる（図１４（ｃ））。
【００７１】
次に、図１４（ｄ）〜（ｅ）を用いて中間転写ベルト８上に乗ったトナー像が下流の画像形成部の１次転写部を通過する際に生じる再転写について考える。この場合、感光ドラム２上にはトナーが常に存在しないから、１次転写部の上流、下流ともに放電閾値はVbareとなる。よって、
（４）Vbare＞Vbelt+Vtoner-Vd ならば、再転写部で放電は一切発生せず、再転写部通過
でトナートリボが影響を受けることはない（図１４（ｄ））。
（５）Vbelt+Vtoner-Vd＞Vbare ならば、再転写部で上流放電が発生し、再転写部通過後
のトナートリボは通過前に比べ、さらにネガ側に帯電することになる（図１４（ｅ））。
【００７２】
このように、中間転写ベルト８の電位を上げていくと、画像形成部では（１）→（２）→（３）、再転写部では（４）→（５）と放電の状況が変化していく。
この内、１次転写部通過後にトナートリボがネガ化するのは（２）と（５）の場合である。一般に、２次転写部ではトナートリボが負の電荷を多く持っているものほど転写効率
がよいことが知られている。この為、中間転写ベルト８の電位を条件（２）、（５）を満たすように設定すると、２次転写部直前に至るまでにトナートリボがネガ化し、高い転写効率を達成することができる。
【００７３】
ここで、図１の最上流部の画像形成部１ａにおいて、次のような場合の中間転写ベルト８上のトナートリボを計測した。すなわち、条件（２）を満たしながら中間転写ベルト８上に転写されたトナー像が、条件（５）を満たしつつベルトの回転に伴って下流の再転写部（画像形成部１ｂ〜１ｄ）を通過する場合の中間転写ベルト８上のトナートリボを計測した。トナートリボはホソカワミクロン株式会社製のE-SpartアナライザーEST-IIを用い
て計測した。
この計測結果を図１５（ａ）に示す。図１５（ａ）に示すように、中間転写ベルト８上のトナーが１次転写部を通過するごとにトリボがネガ化していることが実験からも確かめられる。さらに、条件（２）、（５）の中では、中間転写ベルト８の電位をより高く設定した方が、１次転写部通過後のネガ化の程度は大きくなる。つまり、条件（２）では、中間転写ベルト電位が、Vcoat≒Vbelt-Vtoner-Vlの方がネガ化の程度が大きく、条件（５）では、中間転写ベルト電位は高ければ高い程よい。
条件（２）の場合について、中間転写ベルト電位と、図１の画像形成部１ａで画像形成を行った後の、画像形成部１ａ、１ｂ間の中間転写ベルト８上の１次転写後のトナートリボの関係を示したグラフを図１５（ｂ）に示す。
【００７４】
図１６（ａ）は、画像形成部１において中間転写ベルト電位が（１）→（２）→（３）と変化したときの１次転写性の変化を示す図である。ここで、転写性（転写効率）は１次転写では感光ドラム２上に転写後に残留したトナーをニチバン株式会社製セロテープＣＴ１８で回収したものを紙上に貼りつけ、それをＸ−Ｒｉｔｅ社製の分光濃度測定機で計測した値で評価する。図１６（ａ）に示す結果から、（２）と（３）の境目で１次転写性が悪化し始めていることがわかる。また、条件（１）の領域では、１次転写部にかかる電位差が小さいため、１次転写性がかなり低くなってしまう。結局、条件（２）の領域が画像形成を行う場合に１次転写性の最も良好なバイアス設定条件となる。
【００７５】
本実施例で用いた中間転写ベルト８は低抵抗基材で作られたものであるから、ベルト電位は画像形成部１と再転写部で略等電位になり、その為、条件（２）と（５）を同時に満たす必要がある。つまり、以下の二つの条件を満たさなければならない。
（２）Vcoat＞Vbelt-Vtoner-Vl かつ Vbelt+Vtoner-Vl＞Vbare
（５）Vbelt+Vtoner-Vd＞Vbare
一般に、Vd＜Vlであるから、Vbelt+Vtoner-Vd＞Vbelt+Vtoner-Vl＞Vbare である。よって条件（２）が満たされれば自動的に条件（５）を満たすことが解る。
【００７６】
２次転写部に印加する電圧を上げることでベルトバイアスを上げて条件（２）を達成しようとする場合、極めて高い電圧を印加する必要がある。その為、２次転写部直前まで良好に帯電されたトナーが搬送されてきても、２次転写部での上流放電により逆にポジ化してしまい、２次転写効率は逆に悪化してしまうことが懸念される（図１６（ｂ））。
よって、２次転写電源とは別電源によって中間転写ベルト８に電位を印加し、２次転写電源からは中間転写ベルト８上の電位との間で適正な２次転写のための電位差を保つような電位を印加すれば、条件（５）を保ったまま良好な２次転写効率を達成できる。例えば、中間転写ベルト８には、Vbelt＝５００Ｖの電圧を印加すると、
Vcoat＝８３０Ｖ＞Vbelt+Vtoner-Vl＝５００Ｖ＋５０Ｖ−（−１００）Ｖ＝６５０Ｖ
となり条件（５）は満たされている。
この時、２次転写効率は２次転写部への印加電位を２５００Ｖにしたときに最も高くなり、表３に示すような極めて高い２次転写効率を達成することができる。
【００７７】
以上説明したように、本実施例では、感光ドラム２と中間転写ベルト８との間の１次転写部のうちの上流部分での、感光ドラム２と中間転写ベルト８との電位差を次のように設定している。
感光ドラム２にトナー像が形成されている場合には、感光ドラム２と中間転写ベルト８との間の放電閾値以下に設定している。また、感光ドラム２にトナー像が形成されていない場合には、感光ドラム２と中間転写ベルト８との間の放電閾値以上に設定している。
このように設定することにより、より高い２次転写性と１次転写性を達成することが可能となる。
ここで、４つ（複数）の画像形成部のうち少なくともいずれか１つの画像形成部において、感光ドラム２と中間転写ベルト８との電位差が上述のように設定されるものであればよい。これにより、より高い２次転写性と１次転写性を達成することが可能となる。
【００７８】
本実施例では、中間転写ベルト８は低抵抗基材を用いているものの、２次転写電源による中間転写ベルト電位への干渉はほとんどない。図１７には、張架ローラを通じて中間転写ベルトに５００Ｖを印加した状態での２次転写部への印加電圧（２次転写部印加電圧）と、中間転写ベルト８のベルト表面電位の関係を示している。
このように、中間転写ベルト８の電位はほとんど２次転写電圧の影響を受けないことがわかる。
【符号の説明】
【００７９】
１…画像形成部、２…感光ドラム、８…中間転写ベルト、３１…１次転写給電ローラ、３３…電圧電源
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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