画像形成装置
【課題】用紙両面に対応する作像ユニットを配置し一回の通紙で両面印刷を行なうことで印刷速度を落とすことなく、しかも両面の転写方式を同じにすることで、表裏の画質差がない高画質の画像形成装置を提供する。
【解決手段】極性変換手段４７に対向する対向電極に自在に回転する極性変換対向ローラ４８を用いる。極性変換対向ローラ４８は、自在に回転できるよう金属の軸受けを使用しスプリングＳＰにより第２像担持ベルト３１に５Ｎ／ｃｍの力で強制的に接触（食い込ませ）させている。また、金属の軸受け４９を通して接地できる構成を採っている。強制的に極性変換対向ローラ４８を接触させているため、第２像担持ベルト３１の裏面が損傷と密着性の向上から、極性変換対向ローラ４８に鋼材を使用しＮｉメッキを施し表面粗さμを０．３以下にしている。
【解決手段】極性変換手段４７に対向する対向電極に自在に回転する極性変換対向ローラ４８を用いる。極性変換対向ローラ４８は、自在に回転できるよう金属の軸受けを使用しスプリングＳＰにより第２像担持ベルト３１に５Ｎ／ｃｍの力で強制的に接触（食い込ませ）させている。また、金属の軸受け４９を通して接地できる構成を採っている。強制的に極性変換対向ローラ４８を接触させているため、第２像担持ベルト３１の裏面が損傷と密着性の向上から、極性変換対向ローラ４８に鋼材を使用しＮｉメッキを施し表面粗さμを０．３以下にしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表裏の作像面を同時に転写することで高画質の両面印刷を提供することができる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた転写紙を反転させ、再度転写紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。
ところが、この方式では、転写紙の搬送方向切り換えや、一度転写紙が定着装置を通って加熱・加圧されることによって転写紙にカールが発生するため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有している。
このような不具合を解消する方式として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この方式は転写紙の両面にトナー像を形成した後、１回で定着を行うものである。
詳細には、感光体上に形成した第１の画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次いで、感光体上に形成した第２の画像を第１の転写手段で転写紙の一面に転写する。その後、転写ベルト上の第１の画像を第２の転写手段で転写紙の他面に転写することで転写紙の両面に画像を転写し、定着するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方式では、画像を１度転写ベルトに担持する必要があり、印刷の生産性が落ちるばかりでなく転写の回数が増えるため、画像劣化を起こすという欠点があった。また、表裏の転写方式が違うため、画質差が生じるという欠点もあった。
本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、用紙両面に対応する作像ユニットを配置し一回の通紙で両面印刷を行なうことで印刷速度を落とすことなく、しかも両面の転写方式を同じにすることで、表裏の画質差がない高画質の画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１画像形成ユニットで形成される第１画像を第１像担持ベルトに担持させる第１像担持ユニットと、第２画像形成ユニットで形成される第２画像を第２像担持ベルトに担持させる第２像担持ユニットと、前記第１、第２像担持ユニットが担持する前記第１画像と前記第２画像を記録体に転写させる転写手段と、前記転写手段と前記第１像担持ベルトにより構成される第１転写ステーション及び前記転写手段と前記第２像担持ベルトにより構成される第２転写ステーションの間に前記記録体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、前記記録体の両面に転写された画像を定着させる定着装置と、トナーの極性を変換する極性変換手段と、を備え、前記第１像担持ベルト上のトナーあるいは前記第２像担持ベルト上のトナーのいずれかを前記極性変換手段においてトナーの極性を変換した後、異符号のトナーを同時に前記記録体の表裏に転写する画像形成装置であって、前記極性変換手段に対向する対向電極に自在に回転するローラ電極を用い、前記像担持ベルトと該ローラ間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、前記像担持ベルト部分に対して０．２ｍｍ以上の食い込み量で食い込ませ、且つ、該ローラの表面の摩擦係数μが０．３以下となるように該ローラ表面を加工した電極であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００５】
極性変換手段の作動で像担持ベルトが対向電極に吸着し、極性変換する側の像担持ベルトのスタートが遅れ表裏の画像先端位置がズレる現象が発生したり、ベルトの速度変動を起こす原因になる。
そこで、本発明では、対向電極にローラを用いベルトに強制的に接触させ接触不良をなくし、電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、前記問題点が解決でき高画質の両面画像形成装置が達成できる。
また、ベルトに強制的に接触させているためにローラの表面形状（微小な凹凸）により傷をつけないように対策として、ローラ表面の面粗さを低くすることでベルトの高寿命化が図れる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記対向電極は、ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
電極をローラ形状にすることで回転が可能になり、自在に回転する対向電極が形成でき、ベルトの吸着を無くなり、ベルトの速度変動が無くなり高画質の両面画像形成装置を実現できる。
請求項３記載の発明は、前記対向電極は、金属ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
対向電極に金属を用いることで、接地が可能になり対向電極として成立する。
請求項４記載の発明は、前記対向電極は、前記像担持ベルトと接触した構成で、前記像担持ベルトの回転によって連れまわるローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
対向電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、前記問題点が解決でき、高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
【０００７】
請求項５記載の発明は、前記対向電極は、軸受けを通して機械本体に接地したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
軸受けを通して機械本体に接地することで対向電極として成立する。
請求項６記載の発明は、前記極性変換手段は、前記極性変換を非接触で行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置である。
ベルト上の未定着像の極性を非接触で変換することで画像に乱れが生じない。
請求項７記載の発明は、前記極性変換手段は、コロナ放電器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置である。
極性変換手段としてコロナ放電器を用いることで、非接触で極性変換が行うことができるため、画像に乱れが生じない画像形成装置を実現することができる。
【０００８】
請求項８記載の発明は、前記第１像担持ベルト及び第２像担持ベルトは、ポリイミドを基体とし、該基体の上部に弾性層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
第１及び第２像担持ベルトに弾性ベルトを用いることで、紙の凹凸にベルトがなじみ表面の荒れた用紙でも高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
請求項９記載の発明は、使用するトナーの平均円形度が０．９０〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置である。
請求項１０記載の発明は、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置である。
請求項１１記載の発明は、使用するトナーの体積平均粒径と、該トナーの個数平均粒径との比が、１．０５〜１．３０であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によれば、対向電極にローラを用いベルトに強制的に接触させ接触不良をなくし、電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、表裏の画質差がない高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
また、ベルトに強制的に接触させているためにローラの表面形状により傷をつけないように対策として、ローラ表面の面粗さを低くすることでベルトの高寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の内部の構成を示した略中央断面図である。
【図２】図１における像担持体ベルトの配置を示す簡略図である。
【図３】画像形成のための一方の主用部を示す拡大図である。
【図４】画像形成のための他方の主用部を示す拡大図である。
【図５】対向電極の構成を示す簡略図である。
【図６】電極ローラの詳細図である。
【図７】球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長さを示した説明図である。
【図８】物質を２次元平面上に投影して出来る図形の周長を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態を図により詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の内部構成を示した略中央断面図、図２は図１における像担持体ベルトの配置を示す簡略図、図３は画像形成のための一方の主用部を示す拡大図、図４は画像形成のための他方の主用部を示す拡大図、図５は対向電極の構成を示す簡略図である。
図１に示す画像形成装置本体１００において、記録体搬送路４３Ａを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第１像担持ベルト２１を備えた第１像担持体ユニット２０が配備され、下部には矢印方向に無端移動する第２像担持ベルト３１を備えた第２像担持体ユニット３０が配備されている。
第１像担持ベルト２１の上部張架面には、４個の第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋが配備されている。一方、第２像担持ベルト３１の傾斜した張架面には、４個の第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋが配備されている。なお、これら第１、第２画像形成ユニット８０、８１の番号に沿えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。
【００１２】
第１、第２画像形成ユニット８０、８１に備えられ、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１と共に回転する感光体１に対しても同じ意味あいでＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを沿えている。
なお、感光体１Ｙ〜１Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ像担持ベルト２１、３１との張架部の一部と接触する。この接触する面を受像面と呼び、互いの位置関係は図２に示すようになる。
扱うトナーの色は異なるが、第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋの構成は同じであるので、代表として第１画像形成ユニット８０の構成を図３により説明する。
【００１３】
図３において、画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体１の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、露光装置４、現像装置５、クリーニング装置２、光除電装置Ｑ等の作像部材や電位センサＳ１、画像センサＳ２が配設されている。
感光体１は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。
クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃを備え、感光体表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、静電潜像を形成する。図示する例の露光装置４は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
帯電手段として、チャージャ３のほかに、感光体１の表面に接触させるタイプ、例えば帯電ローラも採用できる。
【００１４】
本実施の形態の現像は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体１に対しレーザビームにより各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体お帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され、顕像となる、いわゆる反転現像が行われる。
イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーは、各色を扱う現像装置で消費されると、透磁式のトナー検知手段５ｅにより検知され、図１に示す画像形成装置１００内部のトナーカートリッジ収納部８５に備えるトナーカートリッジ８６から、不図示の供給手段により、各色のトナーを各現像装置５に供給される。この供給手段として、公知のモーノポンプを用いる方式のものが採用できる。この方式によれば、トナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。また、トナーが適時補給できるため、現像装置５に大きなトナー貯留スペースを設けなくて済み、現像装置５の小型化が図れる。
【００１５】
現像装置５には、トナーとキャリアの攪拌、搬送用のスクリュー５ｃや５ｄが備えてある。現像装置５が画像形成装置１００に装着されているとき、上記トナー補給手段の一端が、スクリュー５ｄの一部に接続されている。スクリュー５ｃによりトナーは、矢印方向に回転する現像ローラ５ａに供給されるが、ブレード５ｂにより、現像ローラ５ａ表面のトナー層の厚みは、所定の厚みになるよう規制される。
現像ローラ５ａは、ステンレスやアルミニュウム製の円筒で、回転可能にかつ感光体との距離が正規に確保されるように現像装置５のフレームに支持され、内部には所定の磁力線が構成されるようにマグネットが備えてある。
使用するトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３〔Ｄｖは体積平均粒径（μｍ）、Ｄｎは個数平均粒径（μｍ）〕である。
またキャリアの粒径として、体積平均粒径が２５μｍから６０μｍ程度である。
なお、本実施形態において使用するトナーの詳細については後述する。
【００１６】
第２の像担持体ユニット３０に使われる第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋについても、代表して第２の画像形成ユニット８１として、図４により説明する。
図４に示した第２の画像形成ユニット８１は、第１の画像形成ユニット８０と構成部材が同じであるが、図３に示した第１の画像形成ユニット８０と比べ、感光体１の回転方向が異なっている。しかし互いに、図中の矢印で示す感光体１の回転軸１ａを通るｙ軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体１の周囲に配備する画像形成用部材の配置にも関係するが、重要な事項である。つまり、画像形成装置１００との結合部、例えば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮しておけば、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋと、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋとに互換性をもたせることができる。
従って、第１の画像形成ユニット８０と、第２の画像形成ユニット８１用に個別に現像装置、クリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減が図れる。
第１と第２の画像形成ユニット８０、８１をｙ軸中心にした軸対象の形で、第１の像担持体ユニット２０と第２の像担持体ユニット３０で使用できる第１条件として、感光体１の周囲で画像形成のための部材を配備していない周面が確保されていること、つまり像担持ベルトが当接可能な範囲が広く確保されていること、そして第２条件として、第１の像担持ベルト２１と第２の像担持ベルト３１の配置角度が適切であることがあげられる。
【００１７】
上記の第１条件、第２条件について図３、図４により説明する。
図３あるいは図４において、像担持ベルト２１あるいは３１は、矢印Ａ１とＡ２の間に設置可能である。つまり、Ａ１側は現像装置５で、Ａ２側はクリーニング装置２にベルトが接触しない範囲に像担持ベルトが設置できることを示している。
図３に第２の像担持ベルト３１を含めているのは、感光体１の回転軸１ａを含むｙ軸に対し対象の画像形成ユニットが配置できる像担持ベルトを示している。
もし、画像形成ユニット８０をｙ軸に直交する軸を対象に上下反転して画像形成ユニット８１として使うとすると、地球重力の影響があり、少なくとも現像装置５において、トナーの攪拌、現像ローラ５ａへのトナー補給等の条件は異なり、それぞれ最適化しなければならず、部品の共通化も不可能となる。
図２に示すように、第１像担持ベルト２１の受像面に対し第２像担持ベルト３１の受像面との位置関係として角度αを１８０度を越え２７０度、好ましくは２１０度から２５５度としたとき、画像形成ユニットとして、第１像担持ベルト２１には、図３に示す形態、第２像担持ベルト３１には、図４に示す形態のものが採用できる。つまり、上記のごとく部品の共通化を不可能にしてしまう画像形成ユニットとなることが回避できる。
【００１８】
また図２のように、第２の画像形成ユニット８１の上方に、記録体搬送路４３Ａをほぼ水平に、且つ直線的に確保できるので、記録体の搬送・信頼性に優れ、画像形成装置全体のまとまりが良好となる。
特に、第１の像担持ベルト２１を水平方向に長く、扁平に張架し、第２像担持ベルト３１を縦方向に長く、且つ傾斜させて張架したので、記録体搬送路４３Ａを境にして下方に第２像担持ベルト３１の高さ方向のスペースが大きくなるが、この第２像担持ベルト３１の占める高さとほぼ同じ高さの給紙装置が並べて設置できる。
これにより、大量の用紙が収納可能な給紙装置が設置でき、しかも給紙装置の上面の給紙面と記録体搬送路とがほぼ同じ高さにでき、用紙の給紙・搬送信頼性が確保できる。
上記の通り、本実施の形態の画像形成装置においては、感光体周囲の画像形成用装置の配置と、像担持ベルトの配置、つまり上記第２条件の実現により、画像形成ユニット８０と８１で共通点を多く有しており、製造面でも非常に有利となっている。
複数のローラ２３、２４、２５、２６（２個）、２７、２８、２９により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの下部に設けられている。この像担持ベルト２１は、無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。
【００１９】
また、第１像担持ベルト２１の内周部には各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ２２が設けられている。
第１像担持ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にクリーニング装置２０Ａが設けられている。このクリーニング装置２０Ａは、像担持ベルトベルト２１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。
上記の像担持ベルト２１に関連する部材は、第１像担持体ユニット２０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
複数のローラ３３、３４、３５、３６（２個）、３７、３８により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに接触して設けられている。
この第２像担持ベルト３１は、無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。
第２像担持ベルト３１の内周部には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ３２が設けられている。
第２像担持ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にクリーニング装置３０Ａが設けられている。このクリーニング装置３０Ａは、第２像担持ベルト３１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。
上記の第２像担持ベルト３１に関連する部材は、第２像担持体ユニット３０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
【００２０】
［像担持ベルトの構成、材質］
次に、像担持ベルトの構成、材質について説明する。
第１及び第２像担持ベルト２１、３１は、例えば、基体の厚さが５０〜１００μｍの樹脂フィルム、例えばポリイミドを基体に５０〜５００μｍのゴム弾性層を設けたベルトであって、各感光体１が担持するトナー像を、１次転写ローラ２２、３２に印加するバイアスにより静電的にベルト表面に転写を可能とする抵抗値を有する。
その体積抵抗値は、１０6〜１０12Ωｃｍ程度に抵抗が調整されたものである。
ポリイミドは、機械強度の優れた材料であり、特に伸び縮の少ない材料として注目し、発明者は像担持体ベルトの基体に採用した。本画像形成装置は上記したようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを重ねることによりカラー画像を形成しているため、像担持体ベルトの伸び縮は画像の色ズレ、画像伸び等に影響を与えることになる。
ゴム弾性層を設ける理由は、紙種対応性特を向上させるものであり、特に表面性の悪い用紙に対して画質を向上させるものである。
【００２１】
一般に用紙の凹部はトナー（ベルト）と用紙の接触がないため転写不良となるが弾性層を設けることでベルトが紙の凹凸にならうため、凹部においても転写が可能となり高画質化が達成できる。
弾性材ゴム、エラストマーとしては、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。但し、上記材料に限定されるものではないことは当然である。
【００２２】
弾性層の厚さは、弾性層の硬度にもよるが、厚すぎると表面の伸縮が大きくなり表層に亀裂の発生しやすくなる。又、伸縮量が大きくなることから画像に伸び縮みが大きくなること等から厚すぎることは好ましくない（およそ５００μｍ以上）また薄すぎると前記弾性ベルトの効果がない（およそ５０μｍ以下）。
硬度の適正範囲は１０≦ＨＳ≦６０゜（ＪＩＳ−Ａ）である。ベルトの層厚によって最適硬度が異なってくる。硬度１０゜ＪＩＳ−Ａより下のものは寸法精度良く成形する事が非常に困難である。これは成型時に収縮・膨張を受け易い事に起因する。
また柔らかくする場合には基材へオイル成分を含有させる事が一般的な方法であるが、加圧状態で連続作動時させると滲みだして来るという欠点を有している。
これにより、中間転写体表面に接触する感光体を汚染し横帯状ムラを発生させる事が分かった。これに対して硬度６０゜ＪＩＳ−Ａ以上のものは硬度が上がった分精度良く成形できるのと、オイル含有量を含まない、または少なく抑えることが可能となるので、感光体に対する汚染性は低減可能であるが、前記弾性体の効果が得られなくなる。
【００２３】
抵抗値調節用導電剤に特に制限はないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。上記導電剤に限定されるものではないことは当然である。
ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブを、ベルト片側あるいは両側端部に設けてある。
【００２４】
［１次転写ローラの構成］
次に、１次転写ローラの構成について説明する。
一つの実施形態として、１次転写ローラ２２、３２は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加される。導電性ゴム材料はウレタンゴムにカーボンが分散され、体積抵抗１０5Ωｃｍ程度に抵抗が調整されている。
ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。このようなケースにあっては、使用されない感光体が存在する。そこで、使用されない感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍあるいは現像装置５を稼動させないだけでなく、これら使用されない感光体と像担持ベルト２１あるいは３１とを非接触に保つための機構を備えている。
【００２５】
本実施の形態では、ローラ２６と１次転写ローラ２２を支持する内部フレーム（不図示）を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持し、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体１Ｋだけが像担持ベルト２１あるいは３１と接触して、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。感光体の寿命向上の点で有利である。
さらに、上記第１像担持ベルト２１の内周に、第１の２次転写ローラ２８が設けてある。第１の２次転写ローラ２８は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴムを被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加される。
上記ゴムには、カーボンが分散されており、体積抵抗は１０7Ωｃｍ程度に抵抗が調整されたものである。第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ２８にバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐの表面に転写される。
【００２６】
上記第２像担持ベルト３１の内周で、第２の２次転写ローラ３４が設けてある。
第２の２次転写ローラ３４は、金属ローラが使用され、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ２８のバイアス印加によって第２像担持ベルト３１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐの裏面に転写される。
使用されるトナーの極性はマイナス極性であり第１の２次転写ローラ２８に負極のバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１上のトナーは用紙Ｐに斥力転写される。このとき第２像担持ベルト３１のトナーは第２画像形成ユニット(８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ)で形成される第２画像を第２像担持ベル（３１）に担持させた後、前記転写手段前に極性変換手段４７により極性をマイナス極からプラス極に変換しているため第２像担持ベルト３１上のトナーは第１の２次転写ローラ２８のバイアスにより用紙に吸引転写される。
極性変換は、第２画像形成ユニット(８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ)で形成される第２画像を第２像担持ベルト３１に担持させた後、極性変換手段（チャージャ）４７にプラス極のイオンを降りかけることで達成している。
極性変換手段４７の対向電極として本装置では自在に回転する金属のローラを用いている。
当初、発明者は、極性変換手段４７の対向電極として、一般的な平板の電極を使用していた。
【００２７】
しかしこの場合、第２像担持ベルト３１がスタート時に極性変換手段４７の放電で対向電極に吸着され、表面と裏面の画像位置がズレることと、第２像担持ベルト３１の速度変動が起こり画像劣化の原因なることを発見した。
そこで、本実施形態では、対応として発明者は、対向電極に極性変換対向ローラ４８を用いて実験を行った。その結果、電極が自在に回転することで吸着は無くなり高画質の両面画像形成装置が達成できることを見出した。
【００２８】
図５及び図６に示す極性変換対向ローラ４８は、自在に回転できるよう金属の軸受け４９を使用しスプリングＳＰにより第２像担持ベルト３１に５Ｎ／ｃｍの力で強制的に接触（食い込ませ）させている。また、金属の軸受け４９を通して接地できる構成を採っている。
強制的に極性変換対向ローラ４８を接触させているため、第２像担持ベルト３１の裏面が損傷と密着性の向上から、極性変換対向ローラ４８に鋼材を使用しＮｉメッキを施し表面粗さμを０．３以下にしている。
なお、極性変換対向ローラ４８の加圧力を１０Ｎ／ｃｍ以上にすると第２像担持ベルト３１に負荷が大きくなり速度変動等の不具合が生じた。
【００２９】
画像形成装置１００の右側には、用紙を供給可能に収納した給紙装置４０が配備されている。複数段、例えば上段に大量の用紙を収納した給紙装置（トレイ）４０ａ、その下方に３段の給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄがそれぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。これらの給紙トレイ４０ａや給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ内に収納された用紙Ｐのうち、最上位置の用紙は、対応する給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより記録体搬送経路４３Ｂや４３Ａに送られる。
記録体搬送経路４３Ａには、２次転写位置へ用紙Ｐを送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ４５が設けられている。
さらに用紙の搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするためのジョガー４４が、記録体搬送経路４３Ａに設けてある。
ジョガー４４は、用紙の搬送方向に対し両側から用紙の端部に向け移動するガイド部材を備えていて、走行中の用紙の両側からガイドが用紙を一瞬押しつけることで用紙を所定の位置に整合させる。
【００３０】
用紙Ｐは、レジストローラ対４５から、転写領域に向けて搬送される。
搬送ローラ対４２Ｃを有する記録体搬送路４３Ｃには、その搬送方向上流に設置可能な別の給紙装置３００から用紙が供給可能となっている。
給紙トレイ４０ａの最上位の用紙が給紙され、その後曲げられることなく、ほぼ水平に真直ぐ搬送されるように、給紙トレイ４０ａの上部給紙面が配備してある。そのため厚い用紙、剛性の高い板紙でも確実に給紙できる。なお給紙トレイ４０ａには、多様な特性の用紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示していないが、記録体搬送路の要所には用紙を検知するためのセンサが具備させていて、用紙の存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
記録体搬送路４３Ａの延長上に、前記第２の転写ステーションを通過した用紙を、記録体の搬送方向下流に備えた定着装置６０における定着ニップまで、平面状態を保って搬送させるための、記録体移送手段５０を備えている。
記録体移送手段５０は、矢印方向に無端移動する搬送ベルト５１を支持するローラ５２、５３、５４、５５、５６を有し、搬送ベルト５１の外側には、ローラ５５に対向させてクリーニング装置５０Ａ、ローラ５６に対向させて記録体Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、ローラ５４に対向させて除電・分離チャージャ５８を備えている。このベルト５１の走行速度は、定着装置における記録体の走行速度と合わせてある。
記録体搬送手段５０の用紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置６０が設けられている。
【００３１】
定着装置６０としては、ローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。用紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラ、定着ベルトの材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。
また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう不図示の制御手段により制御される。
定着の終了した用紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対７０を定着後の搬送路に備えている。放熱部を有するヒートパイプ構造のローラが採用できる。
冷却された用紙は、排紙ローラ対７１により、画像形成装置１００の左側に設けた不図示の排紙スタック部に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の用紙をスタック可能にするため、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。
なお、排紙スタック部を通過させ、別の後処理装置に向けて用紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置である。
【００３２】
また、冷却ローラ対７０の後に用紙を反転させる反転機構を配置しても良い。反転装置はゲートガイド、搬送ローラ、ガイド等から構成され、排出後のページ揃えを必要とする場合使用される。
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ８６Ｙ、８６Ｃ、８６Ｍ、８６Ｋが、着脱可能に空間８５に収納される。不図示のトナー搬送手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。
本実施の形態の構成は、上下に配された画像形成ユニット８０、８１に対し、トナーカートリッジは共通にしているが、別々にすることもできる。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ８６Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。この収納空間８５は、画像形成装置上面で操作方向から見て奥側にあって、画像形成装置上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用できる。
【００３３】
画像形成装置１００の上面に備えた操作、表示ユニット９０には、キーボード等が備えてあり、画像形成のための条件などがインプットできるし、装置の状態等を表示部に表示され、操作者と画像形成装置との情報交換を容易なものとする。
画像形成装置１００内部に備える廃トナー収納部８７は、画像形成ユニットのクリーニング装置２、像担持ベルトのクリーニング装置２０Ａと３０Ａ、および搬送ベルト５１のクリーニング装置５０Ａと連結されており、一括して廃トナーや紙粉等の異物を回収して収納する。上記のクリーニング装置（２、２０Ａ、２０Ｂ、５０Ａ）に大容量の廃トナー収納部を備えないため、各クリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ（不図示）を使って廃トナー収納部８７内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。
【００３４】
また画像形成装置１００内部に備える電装・制御装置９５には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。
定着装置６０による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファンＦを設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。またこのファンＦは冷却ローラ対７０の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対７０の冷却効果を確実にしている。
２００で示すのは原稿読取装置、３００は追加設置が可能の給紙装置である。なお、本画像形成装置は第１の画像形成ユニットと第２の画像形成ユニットにより同時両面印刷を達成しているが、前記ユニットのどちら側が故障、及びトナー切れ等のトラブルが発生した場合で正常側のユニットを使用することで装置を休ませせる必要がなく片面印刷が可能になっている。
【００３５】
［片面記録の動作］
次に、上記の構成において、用紙Ｐの片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は、基本的に２種類あって、選択が可能となっている。２種類のうちの一つは、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法である。
本実施の形態では画像形成装置１００の構成から第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、不図示の排紙スタック部上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第１の像担持ベルト２１に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
【００３６】
画像形成装置１００を稼動させると、第１の像担持ベルト２１と第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋが回動する。同時に第２の像担持ベルト３１が回動するが、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、第２の像担持ベルト３１と離間されると共に不回転状態にされる。
まず、画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。
図３に示すＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置４の作動により、ＬＥＤから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置３により一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
この静電潜像は現像ローラ５ａによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラ２２の転写作用により感光体１Ｙと同期して移動する第１像担持ベルト２１上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、第１像担持ベルト２１上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、第１像担持ベルト２１と共に矢印の方向に移動される。
【００３７】
第２の像担持ベルト３１に担持させた場合はその後、極性変換手段で第２の像担持ベルト３１上のトナー像は極性が変換される。
同時に給紙装置４０のなかの給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ〜４０ｄから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段４１Ａから４１Ｄの一つにより繰り出され、搬送ローラ対４２Ｂ、４２Ｃにより記録体搬送路４３Ｃに搬送される。用紙の先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガー４４は、用紙の搬送方向に対し両方の横方向から、用紙の両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙の先端はレジストローラ対４５のニップに入り込んだ状態で静止するが、第１像担持ベルト２１上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対４５が回転し、用紙を転写領域に搬送する。
第１像担持ベルト２１上のフルカラートナー画像は、第１像担持ベルト２１と同期して搬送される用紙Ｐの上面に、二次転写ローラ２８による転写作用を受けて転写される。二次転写ローラ２８に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と同極のマイナス極性である。
その後、第１像担持ベルト２１の表面が、ベルトクリーニング装置２０Ａによりクリーニングされる。また１次転写を終了した第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面に残留するトナー等の異物は、クリーニング装置２のクリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂにより、各感光体の表面から除去される。
【００３８】
各感光体の表面は除電装置Ｑによる残留電位の除電作用が行われて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー等の異物は、回収手段２ｃにより、回収部８７に送られる。なお、センサＳ１、Ｓ２は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。
像担持ベルト２１に重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０に向け移送される。用紙Ｐを確実に搬送ベルト５１と共に移送できるよう、あらかじめ移送ベルト５１の表面を、用紙の吸着用チャージャ５７により帯電する。用紙Ｐが搬送ベルト５１から分離され、確実に定着装置６０に送られるよ、除電・分離チャージャ５８が作動する。
用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置６０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。用紙の片面（上面）だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギは少なくて済む。不図示の制御手段が画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、冷却手段である冷却ローラ対７０が作動し、トナーと用紙を冷却する。その後、排紙ローラ７１により排紙スタック部に、画像面が上向きとなって排紙される。
【００３９】
排紙スタック部では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。排紙スタック部は、排紙される用紙の増加に従って、下降するので、用紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの用紙を排紙スタック部に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法では、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成を行わないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なるが、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細を省く。
第１の像担持ベルト２１に担持させる方法で画像形成を行なっている途中に第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋのいずれかのユニットが故障あるいはトナーがなくなった場合、第２の像担持ベルト３１に担持させる方法に切り替わり、機械を止めることなく画像記録が可能になる。
【００４０】
［両面記録時の作動］
次に、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第１の画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋで順次形成する各色ごとの画像を、第１像担持ベルト２１に順次１次転写させ、第１の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第２像担持ベルト３１に順次１次転写させ、第２の画像として担持させる工程が行われる。
図１に示す構成なので、上記第１の画像と第２の画像が、用紙の搬送方向先端で位置的に合致するためには、第１の画像の形成開始より遅れて第２の画像の形成が開始される。また用紙はレジストローラ対４５で静止と再送が行われるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー４４で整合される。
レジストローラ対４５は、タイミングをとって用紙を第１の２次転写手段である転写ローラ２８と第１像担持ベルト２１で構成された第１転写ステーションに搬送する。転写ローラ２８にマイナス極性の転写電流が印加され、第１像担持ベルトから用紙Ｐの片面（図では上面）に、また、第２像担持ベルト３１にあらかじめ担持されているフルカラーの第２の画像が極性変換チャージャ４７によりプラス極に変換され画像が用紙の片面（下面）に一括して転写される。
【００４１】
このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト５１により定着装置６０へと移送される。除電・分離チャージャ５８には、交流が印加され、用紙はベルト５１から分離され、定着装置６０へと移送される。定着装置６０の熱による定着処理を受け、用紙の両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙は引き続いて冷却ローラ対を通過し、排紙ローラ７１により排紙スタック部上に排紙される。
複数の頁の用紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部にスタックされるように作像順序を制御すると、そこから取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に１頁、その裏に２頁、２枚目が３頁、その裏が４頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御手段（不図示）により実行される。
片面記録、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
【００４２】
ここで、本実施の形態で使用するトナーについて詳述する。
［円形度および円形度分布］
本実施の形態において使用するトナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要であり、平均円形度が０．９０未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。
なお、形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９０〜０．９９のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である事が判明した。
より好ましくは、平均円形度が０．９３〜０．９７で円形度が０．９４未満の粒子が１０％以下である。
【００４３】
また、平均円形度が０．９９を越えた場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。
上述したクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【００４４】
［円形度の測定方法］
フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００４５】
［形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２］
ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、図７に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−１は、次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。
このＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
また、形状係数ＳＦ−２は、図８に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−２は、次式、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
で定義されるものである。
ＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作ためにサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
トナーの形状が球形に限りなく近づく（ＳＦ−１、ＳＦ−２ともに１００に近づく）と、転写効率が高くなることが本発明者の検討により明らかになった。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するモノ（トナー粒子同士、像担持体等）との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
一方、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング（ブレードクリーニング等）に対して不利に働く。このことは上述したように、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、クリーニング部材と像担持体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまう。よってクリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度凸凹（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）していた方が好ましい。
【００４７】
［Ｄｖ／Ｄｎ（体積平均粒径／個数平均粒径の比）］
トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が４〜８μｍであり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．０５〜１．３０、好ましくは１．１０〜１．２５である乾式トナーによると、トナーの粒度分布が狭くなるため、以下のメリットが発生する。
トナー粒径面での選択現像（画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像される）といった現象が発生しにくいため、常時、安定した画像を形成することができる。
トナーリサイクルシステムを搭載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。
【００４８】
二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用（攪拌）においても、良好で安定した現像性及び画像が得られた。
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。
また、本実施の形態よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。
また、これらの現象は微粉の含有率が本実施の形態より多いトナーにおいても同様である。
【００４９】
逆に、トナーの粒子径が本実施の形態よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径が１．３０よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径が１．０５より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、細線部分を小サイズ粒子で現像、一方、ベタ画像を大サイズ粒子を中心に現像するといったトナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
【００５０】
［トナー粒径に関わる測定方法］
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。
ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開平１−２０９４７０号公報
【符号の説明】
【００５２】
１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…感光体、２…クリーニング装置、２ａ…クリーニングブレード、２ｂ…クリーニングブラシ、２ｃ…廃トナー回収手段、３…帯電手段（スコロトロンチャージャ）、４…露光装置、５…現像装置、５ａ…現像ローラ、５ｂ…規制ブレード、５ｃ、５ｄ…攪拌手段、５ｅ…トナーセンサ、２０…第１像担持体ユニット、２０ａ…第１像担持ベルト用クリーニング装置、２１…第１像担持ベルト、２２…１次転写ローラ、２３…ベルト支持ローラ（クリーニング装置の裏当て）、２４…駆動ローラ、２６…受像面維持ローラ、２７…テンションローラ、２８…転写ローラ、２９…屈曲ローラ、３０…第２像担持体ユニット、３０ａ…第２像担持ベルト用クリーニング装置、３１…第２像担持ベルト、３２…第２像担持体ユニット用１次転写ローラ、３３…クリーニング裏当てローラ、３４…転写対向ローラ、３６…受像面維持ローラ、３７…テンションローラ、４０…給紙装置、４０ａ…上部の給紙装置（トレイ）、４０ｂ〜４０ｄ…給紙カセット、４１Ａ〜４１Ｄ…給紙・分離手段、４２Ａ〜４２Ｃ…搬送ローラ対、４３Ａ〜４３Ｃ…記録体搬送路、４４…ジョガー、４５…レジストローラ対、４６…本体側板、４７…極性変換手段（チャージャ）、４８…極性変換対向ローラ、４９…軸受け、５０…記録体移送装手段、５０ａ…搬送ベルト用クリーニング装置、５１…搬送ベルト、５２…受け入れローラ、５４…分離・チャージャ対向ローラ、５５…クリーニング裏当てローラ、５７…吸着用チャージャ、５８…除電・分離チャージャ、６０…定着装置、７０…冷却ローラ対、７１…排紙ローラ対、８０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…第１画像形成ユニット、８１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…第２画像形成ユニット、８４…トナーカートリッジ収納部、８５（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…トナーカートリッジ、８７…廃トナー回収部、９０…操作・表示部（ユニット）、９５…電装・制御装置、１００…画像形成装置、２００…画像読取装置、３００…給紙装置、Ｆ…ファン、Ｙ…イエロー、Ｃ…シアン、Ｍ…マゼンタ、Ｋ…ブラック、Ｑ…除電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表裏の作像面を同時に転写することで高画質の両面印刷を提供することができる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、転写紙の表裏両面に画像を記録させる方式として、一度定着装置を通過させた転写紙を反転させ、再度転写紙の別の面にトナーを転写させ定着させる方式が一般的に使用されている。
ところが、この方式では、転写紙の搬送方向切り換えや、一度転写紙が定着装置を通って加熱・加圧されることによって転写紙にカールが発生するため、搬送の信頼性確保に多くの課題を有している。
このような不具合を解消する方式として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この方式は転写紙の両面にトナー像を形成した後、１回で定着を行うものである。
詳細には、感光体上に形成した第１の画像を第１の転写手段で転写ベルトに転写し、次いで、感光体上に形成した第２の画像を第１の転写手段で転写紙の一面に転写する。その後、転写ベルト上の第１の画像を第２の転写手段で転写紙の他面に転写することで転写紙の両面に画像を転写し、定着するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方式では、画像を１度転写ベルトに担持する必要があり、印刷の生産性が落ちるばかりでなく転写の回数が増えるため、画像劣化を起こすという欠点があった。また、表裏の転写方式が違うため、画質差が生じるという欠点もあった。
本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、用紙両面に対応する作像ユニットを配置し一回の通紙で両面印刷を行なうことで印刷速度を落とすことなく、しかも両面の転写方式を同じにすることで、表裏の画質差がない高画質の画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、第１画像形成ユニットで形成される第１画像を第１像担持ベルトに担持させる第１像担持ユニットと、第２画像形成ユニットで形成される第２画像を第２像担持ベルトに担持させる第２像担持ユニットと、前記第１、第２像担持ユニットが担持する前記第１画像と前記第２画像を記録体に転写させる転写手段と、前記転写手段と前記第１像担持ベルトにより構成される第１転写ステーション及び前記転写手段と前記第２像担持ベルトにより構成される第２転写ステーションの間に前記記録体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、前記記録体の両面に転写された画像を定着させる定着装置と、トナーの極性を変換する極性変換手段と、を備え、前記第１像担持ベルト上のトナーあるいは前記第２像担持ベルト上のトナーのいずれかを前記極性変換手段においてトナーの極性を変換した後、異符号のトナーを同時に前記記録体の表裏に転写する画像形成装置であって、前記極性変換手段に対向する対向電極に自在に回転するローラ電極を用い、前記像担持ベルトと該ローラ間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、前記像担持ベルト部分に対して０．２ｍｍ以上の食い込み量で食い込ませ、且つ、該ローラの表面の摩擦係数μが０．３以下となるように該ローラ表面を加工した電極であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００５】
極性変換手段の作動で像担持ベルトが対向電極に吸着し、極性変換する側の像担持ベルトのスタートが遅れ表裏の画像先端位置がズレる現象が発生したり、ベルトの速度変動を起こす原因になる。
そこで、本発明では、対向電極にローラを用いベルトに強制的に接触させ接触不良をなくし、電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、前記問題点が解決でき高画質の両面画像形成装置が達成できる。
また、ベルトに強制的に接触させているためにローラの表面形状（微小な凹凸）により傷をつけないように対策として、ローラ表面の面粗さを低くすることでベルトの高寿命化が図れる。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記対向電極は、ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
電極をローラ形状にすることで回転が可能になり、自在に回転する対向電極が形成でき、ベルトの吸着を無くなり、ベルトの速度変動が無くなり高画質の両面画像形成装置を実現できる。
請求項３記載の発明は、前記対向電極は、金属ローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
対向電極に金属を用いることで、接地が可能になり対向電極として成立する。
請求項４記載の発明は、前記対向電極は、前記像担持ベルトと接触した構成で、前記像担持ベルトの回転によって連れまわるローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
対向電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、前記問題点が解決でき、高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
【０００７】
請求項５記載の発明は、前記対向電極は、軸受けを通して機械本体に接地したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
軸受けを通して機械本体に接地することで対向電極として成立する。
請求項６記載の発明は、前記極性変換手段は、前記極性変換を非接触で行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置である。
ベルト上の未定着像の極性を非接触で変換することで画像に乱れが生じない。
請求項７記載の発明は、前記極性変換手段は、コロナ放電器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置である。
極性変換手段としてコロナ放電器を用いることで、非接触で極性変換が行うことができるため、画像に乱れが生じない画像形成装置を実現することができる。
【０００８】
請求項８記載の発明は、前記第１像担持ベルト及び第２像担持ベルトは、ポリイミドを基体とし、該基体の上部に弾性層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
第１及び第２像担持ベルトに弾性ベルトを用いることで、紙の凹凸にベルトがなじみ表面の荒れた用紙でも高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
請求項９記載の発明は、使用するトナーの平均円形度が０．９０〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置である。
請求項１０記載の発明は、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置である。
請求項１１記載の発明は、使用するトナーの体積平均粒径と、該トナーの個数平均粒径との比が、１．０５〜１．３０であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によれば、対向電極にローラを用いベルトに強制的に接触させ接触不良をなくし、電極を回転させることでベルトの吸着が無くなり、表裏の画質差がない高画質の両面画像形成装置を実現することができる。
また、ベルトに強制的に接触させているためにローラの表面形状により傷をつけないように対策として、ローラ表面の面粗さを低くすることでベルトの高寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の内部の構成を示した略中央断面図である。
【図２】図１における像担持体ベルトの配置を示す簡略図である。
【図３】画像形成のための一方の主用部を示す拡大図である。
【図４】画像形成のための他方の主用部を示す拡大図である。
【図５】対向電極の構成を示す簡略図である。
【図６】電極ローラの詳細図である。
【図７】球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長さを示した説明図である。
【図８】物質を２次元平面上に投影して出来る図形の周長を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施の形態を図により詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の内部構成を示した略中央断面図、図２は図１における像担持体ベルトの配置を示す簡略図、図３は画像形成のための一方の主用部を示す拡大図、図４は画像形成のための他方の主用部を示す拡大図、図５は対向電極の構成を示す簡略図である。
図１に示す画像形成装置本体１００において、記録体搬送路４３Ａを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第１像担持ベルト２１を備えた第１像担持体ユニット２０が配備され、下部には矢印方向に無端移動する第２像担持ベルト３１を備えた第２像担持体ユニット３０が配備されている。
第１像担持ベルト２１の上部張架面には、４個の第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋが配備されている。一方、第２像担持ベルト３１の傾斜した張架面には、４個の第２画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋが配備されている。なお、これら第１、第２画像形成ユニット８０、８１の番号に沿えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、扱うトナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。
【００１２】
第１、第２画像形成ユニット８０、８１に備えられ、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１と共に回転する感光体１に対しても同じ意味あいでＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを沿えている。
なお、感光体１Ｙ〜１Ｋは同間隔で配置され、少なくとも画像形成時にはそれぞれ像担持ベルト２１、３１との張架部の一部と接触する。この接触する面を受像面と呼び、互いの位置関係は図２に示すようになる。
扱うトナーの色は異なるが、第１画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋの構成は同じであるので、代表として第１画像形成ユニット８０の構成を図３により説明する。
【００１３】
図３において、画像形成装置１００の動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう回転可能に支持された円筒状の感光体１の周囲に、静電写真プロセスに従い帯電手段であるスコロトロンチャージャ３、露光装置４、現像装置５、クリーニング装置２、光除電装置Ｑ等の作像部材や電位センサＳ１、画像センサＳ２が配設されている。
感光体１は、例えば直径３０〜１２０ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。
クリーニング装置２は、クリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂ、回収部材２ｃを備え、感光体表面に残留するトナー等の異物を除去、回収する。
露光装置４は、各色毎の画像データ対応の光を、帯電手段で一様に帯電済みの各感光体１の表面に走査し、静電潜像を形成する。図示する例の露光装置４は、発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置であるが、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式の露光装置も採用できる。
帯電手段として、チャージャ３のほかに、感光体１の表面に接触させるタイプ、例えば帯電ローラも採用できる。
【００１４】
本実施の形態の現像は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を採用している現像方式である。負荷電の感光体１に対しレーザビームにより各感光体１の表面に形成された色毎の静電潜像は、感光体お帯電極性と同極性（マイナス極性）の所定の色のトナーで現像され、顕像となる、いわゆる反転現像が行われる。
イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーは、各色を扱う現像装置で消費されると、透磁式のトナー検知手段５ｅにより検知され、図１に示す画像形成装置１００内部のトナーカートリッジ収納部８５に備えるトナーカートリッジ８６から、不図示の供給手段により、各色のトナーを各現像装置５に供給される。この供給手段として、公知のモーノポンプを用いる方式のものが採用できる。この方式によれば、トナーカートリッジの設置場所の制約が少ないため、画像形成装置内部のスペース配分に対し有利である。また、トナーが適時補給できるため、現像装置５に大きなトナー貯留スペースを設けなくて済み、現像装置５の小型化が図れる。
【００１５】
現像装置５には、トナーとキャリアの攪拌、搬送用のスクリュー５ｃや５ｄが備えてある。現像装置５が画像形成装置１００に装着されているとき、上記トナー補給手段の一端が、スクリュー５ｄの一部に接続されている。スクリュー５ｃによりトナーは、矢印方向に回転する現像ローラ５ａに供給されるが、ブレード５ｂにより、現像ローラ５ａ表面のトナー層の厚みは、所定の厚みになるよう規制される。
現像ローラ５ａは、ステンレスやアルミニュウム製の円筒で、回転可能にかつ感光体との距離が正規に確保されるように現像装置５のフレームに支持され、内部には所定の磁力線が構成されるようにマグネットが備えてある。
使用するトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０、Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３〔Ｄｖは体積平均粒径（μｍ）、Ｄｎは個数平均粒径（μｍ）〕である。
またキャリアの粒径として、体積平均粒径が２５μｍから６０μｍ程度である。
なお、本実施形態において使用するトナーの詳細については後述する。
【００１６】
第２の像担持体ユニット３０に使われる第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋについても、代表して第２の画像形成ユニット８１として、図４により説明する。
図４に示した第２の画像形成ユニット８１は、第１の画像形成ユニット８０と構成部材が同じであるが、図３に示した第１の画像形成ユニット８０と比べ、感光体１の回転方向が異なっている。しかし互いに、図中の矢印で示す感光体１の回転軸１ａを通るｙ軸に対し対象の形をしている。この形状は、感光体１の周囲に配備する画像形成用部材の配置にも関係するが、重要な事項である。つまり、画像形成装置１００との結合部、例えば駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー供給部、トナー排出部の結合方法を配慮しておけば、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋと、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋとに互換性をもたせることができる。
従って、第１の画像形成ユニット８０と、第２の画像形成ユニット８１用に個別に現像装置、クリーニング装置、部品を製造する必要がなく、部品製造、部品の管理上での効率が高く、全体のコスト低減が図れる。
第１と第２の画像形成ユニット８０、８１をｙ軸中心にした軸対象の形で、第１の像担持体ユニット２０と第２の像担持体ユニット３０で使用できる第１条件として、感光体１の周囲で画像形成のための部材を配備していない周面が確保されていること、つまり像担持ベルトが当接可能な範囲が広く確保されていること、そして第２条件として、第１の像担持ベルト２１と第２の像担持ベルト３１の配置角度が適切であることがあげられる。
【００１７】
上記の第１条件、第２条件について図３、図４により説明する。
図３あるいは図４において、像担持ベルト２１あるいは３１は、矢印Ａ１とＡ２の間に設置可能である。つまり、Ａ１側は現像装置５で、Ａ２側はクリーニング装置２にベルトが接触しない範囲に像担持ベルトが設置できることを示している。
図３に第２の像担持ベルト３１を含めているのは、感光体１の回転軸１ａを含むｙ軸に対し対象の画像形成ユニットが配置できる像担持ベルトを示している。
もし、画像形成ユニット８０をｙ軸に直交する軸を対象に上下反転して画像形成ユニット８１として使うとすると、地球重力の影響があり、少なくとも現像装置５において、トナーの攪拌、現像ローラ５ａへのトナー補給等の条件は異なり、それぞれ最適化しなければならず、部品の共通化も不可能となる。
図２に示すように、第１像担持ベルト２１の受像面に対し第２像担持ベルト３１の受像面との位置関係として角度αを１８０度を越え２７０度、好ましくは２１０度から２５５度としたとき、画像形成ユニットとして、第１像担持ベルト２１には、図３に示す形態、第２像担持ベルト３１には、図４に示す形態のものが採用できる。つまり、上記のごとく部品の共通化を不可能にしてしまう画像形成ユニットとなることが回避できる。
【００１８】
また図２のように、第２の画像形成ユニット８１の上方に、記録体搬送路４３Ａをほぼ水平に、且つ直線的に確保できるので、記録体の搬送・信頼性に優れ、画像形成装置全体のまとまりが良好となる。
特に、第１の像担持ベルト２１を水平方向に長く、扁平に張架し、第２像担持ベルト３１を縦方向に長く、且つ傾斜させて張架したので、記録体搬送路４３Ａを境にして下方に第２像担持ベルト３１の高さ方向のスペースが大きくなるが、この第２像担持ベルト３１の占める高さとほぼ同じ高さの給紙装置が並べて設置できる。
これにより、大量の用紙が収納可能な給紙装置が設置でき、しかも給紙装置の上面の給紙面と記録体搬送路とがほぼ同じ高さにでき、用紙の給紙・搬送信頼性が確保できる。
上記の通り、本実施の形態の画像形成装置においては、感光体周囲の画像形成用装置の配置と、像担持ベルトの配置、つまり上記第２条件の実現により、画像形成ユニット８０と８１で共通点を多く有しており、製造面でも非常に有利となっている。
複数のローラ２３、２４、２５、２６（２個）、２７、２８、２９により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第１像担持ベルト２１が、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの下部に設けられている。この像担持ベルト２１は、無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。
【００１９】
また、第１像担持ベルト２１の内周部には各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ２２が設けられている。
第１像担持ベルト２１の外周部には、ローラ２３に対向する位置にクリーニング装置２０Ａが設けられている。このクリーニング装置２０Ａは、像担持ベルトベルト２１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。
上記の像担持ベルト２１に関連する部材は、第１像担持体ユニット２０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
複数のローラ３３、３４、３５、３６（２個）、３７、３８により支持されて矢印方向に走行する、像担持体としての第２像担持ベルト３１が、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに接触して設けられている。
この第２像担持ベルト３１は、無端状で、各感光体の現像工程後の一部が接触するように張架、配置されている。
第２像担持ベルト３１の内周部には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに対向させて１次転写ローラ３２が設けられている。
第２像担持ベルト３１の外周部には、ローラ３３に対向する位置にクリーニング装置３０Ａが設けられている。このクリーニング装置３０Ａは、第２像担持ベルト３１の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。
上記の第２像担持ベルト３１に関連する部材は、第２像担持体ユニット３０として一体的に構成してあり、画像形成装置１００に対し着脱が可能となっている。
【００２０】
［像担持ベルトの構成、材質］
次に、像担持ベルトの構成、材質について説明する。
第１及び第２像担持ベルト２１、３１は、例えば、基体の厚さが５０〜１００μｍの樹脂フィルム、例えばポリイミドを基体に５０〜５００μｍのゴム弾性層を設けたベルトであって、各感光体１が担持するトナー像を、１次転写ローラ２２、３２に印加するバイアスにより静電的にベルト表面に転写を可能とする抵抗値を有する。
その体積抵抗値は、１０6〜１０12Ωｃｍ程度に抵抗が調整されたものである。
ポリイミドは、機械強度の優れた材料であり、特に伸び縮の少ない材料として注目し、発明者は像担持体ベルトの基体に採用した。本画像形成装置は上記したようにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを重ねることによりカラー画像を形成しているため、像担持体ベルトの伸び縮は画像の色ズレ、画像伸び等に影響を与えることになる。
ゴム弾性層を設ける理由は、紙種対応性特を向上させるものであり、特に表面性の悪い用紙に対して画質を向上させるものである。
【００２１】
一般に用紙の凹部はトナー（ベルト）と用紙の接触がないため転写不良となるが弾性層を設けることでベルトが紙の凹凸にならうため、凹部においても転写が可能となり高画質化が達成できる。
弾性材ゴム、エラストマーとしては、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア、ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。但し、上記材料に限定されるものではないことは当然である。
【００２２】
弾性層の厚さは、弾性層の硬度にもよるが、厚すぎると表面の伸縮が大きくなり表層に亀裂の発生しやすくなる。又、伸縮量が大きくなることから画像に伸び縮みが大きくなること等から厚すぎることは好ましくない（およそ５００μｍ以上）また薄すぎると前記弾性ベルトの効果がない（およそ５０μｍ以下）。
硬度の適正範囲は１０≦ＨＳ≦６０゜（ＪＩＳ−Ａ）である。ベルトの層厚によって最適硬度が異なってくる。硬度１０゜ＪＩＳ−Ａより下のものは寸法精度良く成形する事が非常に困難である。これは成型時に収縮・膨張を受け易い事に起因する。
また柔らかくする場合には基材へオイル成分を含有させる事が一般的な方法であるが、加圧状態で連続作動時させると滲みだして来るという欠点を有している。
これにより、中間転写体表面に接触する感光体を汚染し横帯状ムラを発生させる事が分かった。これに対して硬度６０゜ＪＩＳ−Ａ以上のものは硬度が上がった分精度良く成形できるのと、オイル含有量を含まない、または少なく抑えることが可能となるので、感光体に対する汚染性は低減可能であるが、前記弾性体の効果が得られなくなる。
【００２３】
抵抗値調節用導電剤に特に制限はないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。上記導電剤に限定されるものではないことは当然である。
ベルトの走行を安定させるためのベルト寄り止めリブを、ベルト片側あるいは両側端部に設けてある。
【００２４】
［１次転写ローラの構成］
次に、１次転写ローラの構成について説明する。
一つの実施形態として、１次転写ローラ２２、３２は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴム材料を被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加される。導電性ゴム材料はウレタンゴムにカーボンが分散され、体積抵抗１０5Ωｃｍ程度に抵抗が調整されている。
ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。このようなケースにあっては、使用されない感光体が存在する。そこで、使用されない感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍあるいは現像装置５を稼動させないだけでなく、これら使用されない感光体と像担持ベルト２１あるいは３１とを非接触に保つための機構を備えている。
【００２５】
本実施の形態では、ローラ２６と１次転写ローラ２２を支持する内部フレーム（不図示）を設けておき、ある点を中心に回動可能に支持し、感光体から遠ざかる方向に回動させることにより、感光体１Ｋだけが像担持ベルト２１あるいは３１と接触して、作像工程を実行することにより、ブラックトナーによるモノクロ画像を作成する。感光体の寿命向上の点で有利である。
さらに、上記第１像担持ベルト２１の内周に、第１の２次転写ローラ２８が設けてある。第１の２次転写ローラ２８は芯金たる金属ローラの表面に、導電性ゴムを被覆したもので、芯金部に、不図示の電源からバイアスが印加される。
上記ゴムには、カーボンが分散されており、体積抵抗は１０7Ωｃｍ程度に抵抗が調整されたものである。第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ２８にバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐの表面に転写される。
【００２６】
上記第２像担持ベルト３１の内周で、第２の２次転写ローラ３４が設けてある。
第２の２次転写ローラ３４は、金属ローラが使用され、第１像担持ベルト２１と第２像担持ベルト３１の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、第１の２次転写ローラ２８のバイアス印加によって第２像担持ベルト３１が担持するトナーによる画像が用紙Ｐの裏面に転写される。
使用されるトナーの極性はマイナス極性であり第１の２次転写ローラ２８に負極のバイアスを印加することで第１像担持ベルト２１上のトナーは用紙Ｐに斥力転写される。このとき第２像担持ベルト３１のトナーは第２画像形成ユニット(８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ)で形成される第２画像を第２像担持ベル（３１）に担持させた後、前記転写手段前に極性変換手段４７により極性をマイナス極からプラス極に変換しているため第２像担持ベルト３１上のトナーは第１の２次転写ローラ２８のバイアスにより用紙に吸引転写される。
極性変換は、第２画像形成ユニット(８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋ)で形成される第２画像を第２像担持ベルト３１に担持させた後、極性変換手段（チャージャ）４７にプラス極のイオンを降りかけることで達成している。
極性変換手段４７の対向電極として本装置では自在に回転する金属のローラを用いている。
当初、発明者は、極性変換手段４７の対向電極として、一般的な平板の電極を使用していた。
【００２７】
しかしこの場合、第２像担持ベルト３１がスタート時に極性変換手段４７の放電で対向電極に吸着され、表面と裏面の画像位置がズレることと、第２像担持ベルト３１の速度変動が起こり画像劣化の原因なることを発見した。
そこで、本実施形態では、対応として発明者は、対向電極に極性変換対向ローラ４８を用いて実験を行った。その結果、電極が自在に回転することで吸着は無くなり高画質の両面画像形成装置が達成できることを見出した。
【００２８】
図５及び図６に示す極性変換対向ローラ４８は、自在に回転できるよう金属の軸受け４９を使用しスプリングＳＰにより第２像担持ベルト３１に５Ｎ／ｃｍの力で強制的に接触（食い込ませ）させている。また、金属の軸受け４９を通して接地できる構成を採っている。
強制的に極性変換対向ローラ４８を接触させているため、第２像担持ベルト３１の裏面が損傷と密着性の向上から、極性変換対向ローラ４８に鋼材を使用しＮｉメッキを施し表面粗さμを０．３以下にしている。
なお、極性変換対向ローラ４８の加圧力を１０Ｎ／ｃｍ以上にすると第２像担持ベルト３１に負荷が大きくなり速度変動等の不具合が生じた。
【００２９】
画像形成装置１００の右側には、用紙を供給可能に収納した給紙装置４０が配備されている。複数段、例えば上段に大量の用紙を収納した給紙装置（トレイ）４０ａ、その下方に３段の給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄがそれぞれ紙面に対し直角手前側（操作面側）に引出し可能に配設されている。これらの給紙トレイ４０ａや給紙カセット４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ内に収納された用紙Ｐのうち、最上位置の用紙は、対応する給紙・分離手段４１Ａ〜４１Ｄにより選択的に給紙、分離され、確実に一枚だけが複数の搬送ローラ対４２Ｂにより記録体搬送経路４３Ｂや４３Ａに送られる。
記録体搬送経路４３Ａには、２次転写位置へ用紙Ｐを送り出す給送タイミングをとるため、一対のレジストローラ４５が設けられている。
さらに用紙の搬送方向に対し直角方向の位置を正規の位置にするためのジョガー４４が、記録体搬送経路４３Ａに設けてある。
ジョガー４４は、用紙の搬送方向に対し両側から用紙の端部に向け移動するガイド部材を備えていて、走行中の用紙の両側からガイドが用紙を一瞬押しつけることで用紙を所定の位置に整合させる。
【００３０】
用紙Ｐは、レジストローラ対４５から、転写領域に向けて搬送される。
搬送ローラ対４２Ｃを有する記録体搬送路４３Ｃには、その搬送方向上流に設置可能な別の給紙装置３００から用紙が供給可能となっている。
給紙トレイ４０ａの最上位の用紙が給紙され、その後曲げられることなく、ほぼ水平に真直ぐ搬送されるように、給紙トレイ４０ａの上部給紙面が配備してある。そのため厚い用紙、剛性の高い板紙でも確実に給紙できる。なお給紙トレイ４０ａには、多様な特性の用紙が収納されても確実に給紙できるよう、バキューム機構からなるエアー給紙を採用すると好都合である。図示していないが、記録体搬送路の要所には用紙を検知するためのセンサが具備させていて、用紙の存在を基準とする各種信号のトリガーとしている。
記録体搬送路４３Ａの延長上に、前記第２の転写ステーションを通過した用紙を、記録体の搬送方向下流に備えた定着装置６０における定着ニップまで、平面状態を保って搬送させるための、記録体移送手段５０を備えている。
記録体移送手段５０は、矢印方向に無端移動する搬送ベルト５１を支持するローラ５２、５３、５４、５５、５６を有し、搬送ベルト５１の外側には、ローラ５５に対向させてクリーニング装置５０Ａ、ローラ５６に対向させて記録体Ｐを吸着させるための吸着用チャージャ５７、ローラ５４に対向させて除電・分離チャージャ５８を備えている。このベルト５１の走行速度は、定着装置における記録体の走行速度と合わせてある。
記録体搬送手段５０の用紙搬送方向下流側には、加熱手段を有する定着装置６０が設けられている。
【００３１】
定着装置６０としては、ローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。用紙両面の画像の色合い、光沢度を同じにするため、定着ローラ、定着ベルトの材質、硬度、表面性などを上下同等にしてある。
また、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御したり、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう不図示の制御手段により制御される。
定着の終了した用紙を冷却し、不安定なトナーの状態を早期に安定させるため、冷却機能を有した冷却ローラ対７０を定着後の搬送路に備えている。放熱部を有するヒートパイプ構造のローラが採用できる。
冷却された用紙は、排紙ローラ対７１により、画像形成装置１００の左側に設けた不図示の排紙スタック部に排紙、スタックさせる。この排紙スタック部は、大量の用紙をスタック可能にするため、不図示のエレベータ機構により、スタックレベルに応じて、受け部材が上下する機構を採用している。
なお、排紙スタック部を通過させ、別の後処理装置に向けて用紙を搬送させることもできる。別の後処理装置としては、穴あけ、断裁、折、綴じなど製本のための装置である。
【００３２】
また、冷却ローラ対７０の後に用紙を反転させる反転機構を配置しても良い。反転装置はゲートガイド、搬送ローラ、ガイド等から構成され、排出後のページ揃えを必要とする場合使用される。
未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ８６Ｙ、８６Ｃ、８６Ｍ、８６Ｋが、着脱可能に空間８５に収納される。不図示のトナー搬送手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。
本実施の形態の構成は、上下に配された画像形成ユニット８０、８１に対し、トナーカートリッジは共通にしているが、別々にすることもできる。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ８６Ｋを、特に大容量としておくことも可能である。この収納空間８５は、画像形成装置上面で操作方向から見て奥側にあって、画像形成装置上面の手前側は平面部分が確保されているため、作業台として利用できる。
【００３３】
画像形成装置１００の上面に備えた操作、表示ユニット９０には、キーボード等が備えてあり、画像形成のための条件などがインプットできるし、装置の状態等を表示部に表示され、操作者と画像形成装置との情報交換を容易なものとする。
画像形成装置１００内部に備える廃トナー収納部８７は、画像形成ユニットのクリーニング装置２、像担持ベルトのクリーニング装置２０Ａと３０Ａ、および搬送ベルト５１のクリーニング装置５０Ａと連結されており、一括して廃トナーや紙粉等の異物を回収して収納する。上記のクリーニング装置（２、２０Ａ、２０Ｂ、５０Ａ）に大容量の廃トナー収納部を備えないため、各クリーニング装置が小型にでき、さらに廃トナーの廃棄の操作性も良好となっている。満杯センサ（不図示）を使って廃トナー収納部８７内のトナー廃棄、あるいは容器交換などの警告を発する。
【００３４】
また画像形成装置１００内部に備える電装・制御装置９５には、各種電源や制御基板などが板金フレームに保護され収納されている。
定着装置６０による熱や電装装置からの発熱により、画像形成装置内部は高温になるが、その対策としてファンＦを設けて、内部部材の熱による機能低下を防止している。またこのファンＦは冷却ローラ対７０の放熱部と結合してあり、冷却ローラ対７０の冷却効果を確実にしている。
２００で示すのは原稿読取装置、３００は追加設置が可能の給紙装置である。なお、本画像形成装置は第１の画像形成ユニットと第２の画像形成ユニットにより同時両面印刷を達成しているが、前記ユニットのどちら側が故障、及びトナー切れ等のトラブルが発生した場合で正常側のユニットを使用することで装置を休ませせる必要がなく片面印刷が可能になっている。
【００３５】
［片面記録の動作］
次に、上記の構成において、用紙Ｐの片面にフルカラー画像を形成する片面記録時の動作について説明する。
片面記録の方法は、基本的に２種類あって、選択が可能となっている。２種類のうちの一つは、第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法であり、他の方法は、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する方法である。
本実施の形態では画像形成装置１００の構成から第１の像担持ベルト２１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の上面に、第２の像担持ベルト３１に担持させた画像を用紙の片面に直接転写する場合には、画像が用紙の下面に形成される。記録するべきデータが複数の頁になるケースでは、不図示の排紙スタック部上で頁が揃うように作像順序を制御するのが好都合である。最後の頁の画像データから順に記録して頁順を揃わせるよう、第１の像担持ベルト２１に画像を担持させた後、用紙に転写させる方法について説明する。
【００３６】
画像形成装置１００を稼動させると、第１の像担持ベルト２１と第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋが回動する。同時に第２の像担持ベルト３１が回動するが、第２の画像形成ユニット８１Ｙ〜８１Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、第２の像担持ベルト３１と離間されると共に不回転状態にされる。
まず、画像形成ユニット８０Ｙによる画像形成から開始される。
図３に示すＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子からなる露光装置４の作動により、ＬＥＤから出射されたイエロー用の画像データ対応の光が、帯電装置３により一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。
この静電潜像は現像ローラ５ａによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラ２２の転写作用により感光体１Ｙと同期して移動する第１像担持ベルト２１上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。
この結果、第１像担持ベルト２１上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、第１像担持ベルト２１と共に矢印の方向に移動される。
【００３７】
第２の像担持ベルト３１に担持させた場合はその後、極性変換手段で第２の像担持ベルト３１上のトナー像は極性が変換される。
同時に給紙装置４０のなかの給紙トレイ４０ａあるいは給紙カセット４０ｂ〜４０ｄから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙・分離手段４１Ａから４１Ｄの一つにより繰り出され、搬送ローラ対４２Ｂ、４２Ｃにより記録体搬送路４３Ｃに搬送される。用紙の先端がレジストローラ対４５に咥えられない前に、ジョガー４４は、用紙の搬送方向に対し両方の横方向から、用紙の両辺を押すように作動し、用紙横方向の位置整合がはかられる。レジストローラ対４５は静止しており、用紙の先端はレジストローラ対４５のニップに入り込んだ状態で静止するが、第１像担持ベルト２１上の画像との位置が正規なものとなるよう、タイミングをとってレジストローラ対４５が回転し、用紙を転写領域に搬送する。
第１像担持ベルト２１上のフルカラートナー画像は、第１像担持ベルト２１と同期して搬送される用紙Ｐの上面に、二次転写ローラ２８による転写作用を受けて転写される。二次転写ローラ２８に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と同極のマイナス極性である。
その後、第１像担持ベルト２１の表面が、ベルトクリーニング装置２０Ａによりクリーニングされる。また１次転写を終了した第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面に残留するトナー等の異物は、クリーニング装置２のクリーニングブラシ２ａ、クリーニングブレード２ｂにより、各感光体の表面から除去される。
【００３８】
各感光体の表面は除電装置Ｑによる残留電位の除電作用が行われて次の作像・転写工程に備える。除去されたトナー等の異物は、回収手段２ｃにより、回収部８７に送られる。なお、センサＳ１、Ｓ２は、感光体表面の露光後の表面電位と、現像工程後の感光体表面に付着しているトナーの濃度が適切なものであるかを検知し、適宜作像条件の設定、制御のために不図示の制御手段に情報を出す。
像担持ベルト２１に重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Ｐは、搬送装置５０の搬送ベルト５１により定着装置６０に向け移送される。用紙Ｐを確実に搬送ベルト５１と共に移送できるよう、あらかじめ移送ベルト５１の表面を、用紙の吸着用チャージャ５７により帯電する。用紙Ｐが搬送ベルト５１から分離され、確実に定着装置６０に送られるよ、除電・分離チャージャ５８が作動する。
用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置６０の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。用紙の片面（上面）だけにトナーを有しているので、両面にトナーを有している両面記録時に比べ、定着に要する熱エネルギは少なくて済む。不図示の制御手段が画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする。この不具合を防止するため、冷却手段である冷却ローラ対７０が作動し、トナーと用紙を冷却する。その後、排紙ローラ７１により排紙スタック部に、画像面が上向きとなって排紙される。
【００３９】
排紙スタック部では若い頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるよう、作像順序がプログラムされているので、頁順が揃う。排紙スタック部は、排紙される用紙の増加に従って、下降するので、用紙は整然と確実にスタックでき、頁順が乱れることがない。記録済みの用紙を排紙スタック部に直接スタックする代わりに、穴あけ加工処理を実施するとか、ソータ、コレータや綴じ装置や折り装置など後処理装置に搬送することもできる。
用紙Ｐの片面に画像を形成させる他の方法では、第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋにおける画像の形成を行わないようにするのと、頁揃えのために若い頁の画像データから順に像形成をさせる点が異なるが、基本的には上記の片面記録の工程と同じなので、詳細を省く。
第１の像担持ベルト２１に担持させる方法で画像形成を行なっている途中に第１の画像形成ユニット８０Ｙ〜８０Ｋのいずれかのユニットが故障あるいはトナーがなくなった場合、第２の像担持ベルト３１に担持させる方法に切り替わり、機械を止めることなく画像記録が可能になる。
【００４０】
［両面記録時の作動］
次に、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面記録時の動作について説明する。
画像形成装置に開始信号が入力されると、上記、片面記録の動作で説明した第１の画像形成ユニット８０Ｙ、８０Ｃ、８０Ｍ、８０Ｋで順次形成する各色ごとの画像を、第１像担持ベルト２１に順次１次転写させ、第１の画像として担持させる工程とほぼ平行して、第２の画像形成ユニット８１Ｙ、８１Ｃ、８１Ｍ、８１Ｋで順次形成する各色ごとの画像を第２像担持ベルト３１に順次１次転写させ、第２の画像として担持させる工程が行われる。
図１に示す構成なので、上記第１の画像と第２の画像が、用紙の搬送方向先端で位置的に合致するためには、第１の画像の形成開始より遅れて第２の画像の形成が開始される。また用紙はレジストローラ対４５で静止と再送が行われるので、その時間も見込んで給紙され、ジョガー４４で整合される。
レジストローラ対４５は、タイミングをとって用紙を第１の２次転写手段である転写ローラ２８と第１像担持ベルト２１で構成された第１転写ステーションに搬送する。転写ローラ２８にマイナス極性の転写電流が印加され、第１像担持ベルトから用紙Ｐの片面（図では上面）に、また、第２像担持ベルト３１にあらかじめ担持されているフルカラーの第２の画像が極性変換チャージャ４７によりプラス極に変換され画像が用紙の片面（下面）に一括して転写される。
【００４１】
このようにして両面にフルカラートナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト５１により定着装置６０へと移送される。除電・分離チャージャ５８には、交流が印加され、用紙はベルト５１から分離され、定着装置６０へと移送される。定着装置６０の熱による定着処理を受け、用紙の両面のトナー画像が溶融、混合される。用紙は引き続いて冷却ローラ対を通過し、排紙ローラ７１により排紙スタック部上に排紙される。
複数の頁の用紙に両面記録する場合、若い頁の画像が下面となって排紙スタック部にスタックされるように作像順序を制御すると、そこから取り出し、上下面を逆にしたとき記録物は上から順に１頁、その裏に２頁、２枚目が３頁、その裏が４頁となり頁順が揃う。このような作像順序の制御や、定着装置に入力する電力を片面記録時より増やすなどの制御は、制御手段（不図示）により実行される。
片面記録、両面記録動作に関して、フルカラー記録を実行させる例で説明したが、ブラックトナーだけによるモノクロ記録も可能である。
【００４２】
ここで、本実施の形態で使用するトナーについて詳述する。
［円形度および円形度分布］
本実施の形態において使用するトナーは、特定の形状と形状の分布を有すことが重要であり、平均円形度が０．９０未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。
なお、形状の計測方法としては、粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９０〜０．９９のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である事が判明した。
より好ましくは、平均円形度が０．９３〜０．９７で円形度が０．９４未満の粒子が１０％以下である。
【００４３】
また、平均円形度が０．９９を越えた場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。
上述したクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【００４４】
［円形度の測定方法］
フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００４５】
［形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２］
ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、図７に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−１は、次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。
このＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
また、形状係数ＳＦ−２は、図８に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−２は、次式、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
で定義されるものである。
ＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作ためにサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
トナーの形状が球形に限りなく近づく（ＳＦ−１、ＳＦ−２ともに１００に近づく）と、転写効率が高くなることが本発明者の検討により明らかになった。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するモノ（トナー粒子同士、像担持体等）との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
一方、トナーの形状が球形に近づくと、メカ的なクリーニング（ブレードクリーニング等）に対して不利に働く。このことは上述したように、トナー流動性が高まったり、像担持体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、クリーニング部材と像担持体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまう。よってクリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度凸凹（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）していた方が好ましい。
【００４７】
［Ｄｖ／Ｄｎ（体積平均粒径／個数平均粒径の比）］
トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）が４〜８μｍであり、個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．０５〜１．３０、好ましくは１．１０〜１．２５である乾式トナーによると、トナーの粒度分布が狭くなるため、以下のメリットが発生する。
トナー粒径面での選択現像（画像パターンに応じた（適した）トナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像される）といった現象が発生しにくいため、常時、安定した画像を形成することができる。
トナーリサイクルシステムを搭載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。
【００４８】
二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用（攪拌）においても、良好で安定した現像性及び画像が得られた。
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得るために有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。
また、本実施の形態よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。
また、これらの現象は微粉の含有率が本実施の形態より多いトナーにおいても同様である。
【００４９】
逆に、トナーの粒子径が本実施の形態よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径が１．３０よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径が１．０５より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、細線部分を小サイズ粒子で現像、一方、ベタ画像を大サイズ粒子を中心に現像するといったトナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
【００５０】
［トナー粒径に関わる測定方法］
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。
ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。
得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５１】
【特許文献１】特開平１−２０９４７０号公報
【符号の説明】
【００５２】
１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…感光体、２…クリーニング装置、２ａ…クリーニングブレード、２ｂ…クリーニングブラシ、２ｃ…廃トナー回収手段、３…帯電手段（スコロトロンチャージャ）、４…露光装置、５…現像装置、５ａ…現像ローラ、５ｂ…規制ブレード、５ｃ、５ｄ…攪拌手段、５ｅ…トナーセンサ、２０…第１像担持体ユニット、２０ａ…第１像担持ベルト用クリーニング装置、２１…第１像担持ベルト、２２…１次転写ローラ、２３…ベルト支持ローラ（クリーニング装置の裏当て）、２４…駆動ローラ、２６…受像面維持ローラ、２７…テンションローラ、２８…転写ローラ、２９…屈曲ローラ、３０…第２像担持体ユニット、３０ａ…第２像担持ベルト用クリーニング装置、３１…第２像担持ベルト、３２…第２像担持体ユニット用１次転写ローラ、３３…クリーニング裏当てローラ、３４…転写対向ローラ、３６…受像面維持ローラ、３７…テンションローラ、４０…給紙装置、４０ａ…上部の給紙装置（トレイ）、４０ｂ〜４０ｄ…給紙カセット、４１Ａ〜４１Ｄ…給紙・分離手段、４２Ａ〜４２Ｃ…搬送ローラ対、４３Ａ〜４３Ｃ…記録体搬送路、４４…ジョガー、４５…レジストローラ対、４６…本体側板、４７…極性変換手段（チャージャ）、４８…極性変換対向ローラ、４９…軸受け、５０…記録体移送装手段、５０ａ…搬送ベルト用クリーニング装置、５１…搬送ベルト、５２…受け入れローラ、５４…分離・チャージャ対向ローラ、５５…クリーニング裏当てローラ、５７…吸着用チャージャ、５８…除電・分離チャージャ、６０…定着装置、７０…冷却ローラ対、７１…排紙ローラ対、８０（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…第１画像形成ユニット、８１（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…第２画像形成ユニット、８４…トナーカートリッジ収納部、８５（Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ）…トナーカートリッジ、８７…廃トナー回収部、９０…操作・表示部（ユニット）、９５…電装・制御装置、１００…画像形成装置、２００…画像読取装置、３００…給紙装置、Ｆ…ファン、Ｙ…イエロー、Ｃ…シアン、Ｍ…マゼンタ、Ｋ…ブラック、Ｑ…除電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１画像形成ユニットで形成される第１画像を第１像担持ベルトに担持させる第１像担持ユニットと、第２画像形成ユニットで形成される第２画像を第２像担持ベルトに担持させる第２像担持ユニットと、前記第１、第２像担持ユニットが担持する前記第１画像と前記第２画像を記録体に転写させる転写手段と、前記転写手段と前記第１像担持ベルトにより構成される第１転写ステーション及び前記転写手段と前記第２像担持ベルトにより構成される第２転写ステーションの間に前記記録体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、前記記録体の両面に転写された画像を定着させる定着装置と、トナーの極性を変換する極性変換手段と、を備え、前記第１像担持ベルト上のトナーあるいは前記第２像担持ベルト上のトナーのいずれかを前記極性変換手段においてトナーの極性を変換した後、異符号のトナーを同時に前記記録体の表裏に転写する画像形成装置であって、
前記極性変換手段に対向する対向電極に自在に回転するローラ電極を用い、前記像担持ベルトと該ローラ間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、前記像担持ベルト部分に対して０．２ｍｍ以上の食い込み量で食い込ませ、且つ、該ローラの表面の摩擦係数μが０．３以下となるように該ローラ表面を加工した電極であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記対向電極は、ローラであ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】
前記対向電極は、金属ローラであ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４】
前記対向電極は、前記像担持ベルトと接触した構成で、前記像担持ベルトの回転によって連れまわるローラであ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５】
前記対向電極は、軸受けを通して機械本体に接地した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６】
前記極性変換手段は、前記極性変換を非接触で行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記極性変換手段は、コロナ放電器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１像担持ベルト及び第２像担持ベルトは、ポリイミドを基体とし、該基体の上部に弾性層を設けた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９】
使用するトナーの平均円形度が０．９０〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
使用するトナーの体積平均粒径と、該トナーの個数平均粒径との比が、１．０５〜１．３０であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
第１画像形成ユニットで形成される第１画像を第１像担持ベルトに担持させる第１像担持ユニットと、第２画像形成ユニットで形成される第２画像を第２像担持ベルトに担持させる第２像担持ユニットと、前記第１、第２像担持ユニットが担持する前記第１画像と前記第２画像を記録体に転写させる転写手段と、前記転写手段と前記第１像担持ベルトにより構成される第１転写ステーション及び前記転写手段と前記第２像担持ベルトにより構成される第２転写ステーションの間に前記記録体を供給、搬送させる搬送手段を含む記録体搬送路と、前記記録体の両面に転写された画像を定着させる定着装置と、トナーの極性を変換する極性変換手段と、を備え、前記第１像担持ベルト上のトナーあるいは前記第２像担持ベルト上のトナーのいずれかを前記極性変換手段においてトナーの極性を変換した後、異符号のトナーを同時に前記記録体の表裏に転写する画像形成装置であって、
前記極性変換手段に対向する対向電極に自在に回転するローラ電極を用い、前記像担持ベルトと該ローラ間に１〜１０Ｎ／ｃｍの圧力を加え、前記像担持ベルト部分に対して０．２ｍｍ以上の食い込み量で食い込ませ、且つ、該ローラの表面の摩擦係数μが０．３以下となるように該ローラ表面を加工した電極であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記対向電極は、ローラであ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】
前記対向電極は、金属ローラであ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４】
前記対向電極は、前記像担持ベルトと接触した構成で、前記像担持ベルトの回転によって連れまわるローラであ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５】
前記対向電極は、軸受けを通して機械本体に接地した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６】
前記極性変換手段は、前記極性変換を非接触で行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記極性変換手段は、コロナ放電器であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１像担持ベルト及び第２像担持ベルトは、ポリイミドを基体とし、該基体の上部に弾性層を設けた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９】
使用するトナーの平均円形度が０．９０〜０．９９であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
使用するトナーの体積平均粒径と、該トナーの個数平均粒径との比が、１．０５〜１．３０であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１０９１４（Ｐ２０１０−２１０９１４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６６４３（Ｐ２００９−５６６４３）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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