画像形成装置
【課題】 複数の感光ドラム上に形成された各トナー像を中間転写体上あるいは転写材上に順次重ね合わせて画像を形成する画像形成装置において、感光ドラムの異常帯電を抑制し、低コスト化、小型化を図れるようにする。
【解決手段】 中間転写ベルト８は導電性を備え、２次転写部によって供給された電流が中間転写ベルト８の周方向に流れることで、複数の１次転写部で感光ドラムから中間転写ベルト８にトナー像を１次転写することができる。さらに、中間転写ベルト８の周方向に電流が流れる時は、帯電ローラ２に電圧を印加することで異常帯電を抑制する。
【解決手段】 中間転写ベルト８は導電性を備え、２次転写部によって供給された電流が中間転写ベルト８の周方向に流れることで、複数の１次転写部で感光ドラムから中間転写ベルト８にトナー像を１次転写することができる。さらに、中間転写ベルト８の周方向に電流が流れる時は、帯電ローラ２に電圧を印加することで異常帯電を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザプリンタ等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転写材に一括して画像を転写する構成が知られている。
【０００３】
各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としての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。
【０００４】
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。
【０００５】
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次転写部材である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。
【０００６】
中間転写ベルトに１次転写されたトナー像は、２次転写部材によって転写材に２次転写される。２次転写部材である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。
【０００７】
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、中間転写ベルトおよび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】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、従来から知られている１次転写の電圧設定には、以下の課題があった。適正な１次転写電圧を各画像形成部で設定する必要があるので、複数の電圧電源を必要とし、画像形成装置の大型化、高圧電源増によるコストアップを招いていた。また、１次転写部材によって感光ドラムが過剰に帯電されると、感光ドラムの表面が正極性の電位になり、その後の帯電部材による帯電や、露光では正極性の電位を解消できない場合があった。感光ドラムの正極性の電位が解消できない状態で１次転写を行うと、１次転写性が低下する場合があった。また、１次転写部材の抵抗変動を考慮して、画像形成前に適正な１次転写電圧を算出するので、画像形成を開始するまでに時間がかかる場合があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１次転写部材に電圧を印加するための電圧電源数を減らしつつ、適正な１次転写性、２次転写性を備えた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】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本願発明は以下の構成を備える。
（１） トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体を帯電する複数の帯電部材と、前記複数の帯電部材に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、回転可能な無端状の中間転写ベルトと、を備え、前記複数の像担持体上のトナー像を前記複数の像担持体に対応した複数の１次転写部で前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写材上へ２次転写する２次転写部を有する画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの外面に接触して前記２次転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、前記中間転写ベルトは導電性を備え、前記第２の電圧印加手段によって電圧が印加された前記転写部材から供給された電流が前記中間転写ベルトの周方向に流れることで、複数の前記１次転写部で前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加する前に前記複数の帯電部材に電圧を印加し、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加することを停止した後に前記複数の帯電部材に電圧を印加することを停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
転写部材から中間転写ベルトの周方向に電流を供給することによって、複数の１次転写部材に各電圧電源を備える必要がなくなり、一つの転写部材で、１次転写と２次転写を行うことが可能になる。さらに、中間転写ベルトの周方向に電流が流れている場合は、帯電部材によって像担持体が帯電されているので、周方向に流れる電流による像担持体の過剰な帯電が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略断面図。
【図２】各画像形成部に１次転写専用の転写電源を有する画像形成装置を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの周方向抵抗測定方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの周方向抵抗測定結果を説明する説明図。
【図５】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの電位測定方法を説明する説明図。
【図６】本発明の実施例１に係る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説明図。
【図７】本発明の実施例１に係る１次転写を説明する説明図。
【図８】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの電位測定結果と２次転写電圧の関係を説明する説明図。
【図９】本発明の実施例１に各画像形成部の電圧印加タイミングを説明する図。
【図１０】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１１】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１２】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１３】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
図１は、インライン方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂと、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。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されている。
【００１６】
各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ像担持体である感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが配置されている。複数の感光ドラム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。
【００１７】
各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、複数の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。帯電部材である帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、第１の電圧印加手段である電源（不図示）が接続されている。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、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。
【００１８】
各画像形成部の対向する位置に、中間転写体であって、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、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（以上の３本のローラを、「張架部材」とする。）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、矢印方向（反時計方向）に回転（移動）される。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。駆動ローラ１１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を設け、ゴム層を体積抵抗率が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を介して転写部材である２次転写ローラ１５と２次転写部を形成している。２次転写対向ローラ１２は、表層にゴム層を設け、ゴム層を体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下の導電性とした。テンションローラ１３は、金属ローラからなり、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。
【００１９】
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は、各々同じ抵抗値の電気的な抵抗部材（抵抗素子）を介して接地している。本実施例では、抵抗部材の抵抗値は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。
【００２０】
中間転写ベルト８の外面に接触する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で押圧される。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、電圧電源１９から、−２．０〜７．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。この電圧電源１９は、２次転写ローラに電圧を印加する第２の電圧印加手段である。
【００２１】
中間転写ベルト８の外側には、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。
【００２２】
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）から転写材（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）は停止されており、転写材の先端は２次転写部の直前で待機している。一方、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでは、開始信号が発せられると、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、所定のプロセススピードで回転し始める。各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に、本実施例では負極性に帯電される。そして、露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、レーザ光を各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。
【００２３】
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する。感光ドラムの電位は、帯電ローラにより帯電された後の電位が―５００Ｖ、露光装置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、露光量を調整し、現像バイアスを―３００Ｖとしている。また、プロセススピードを２５０ｍｍ／ｓｅｃとする。搬送方向（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（像担持体上）のトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ２となるよう設定している。
【００２４】
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上に１次転写される。本実施例におけるイエローのトナー像を中間転写ベルト８上に１次転写するための構成については、後述する。尚、図１では中間転写ベルト８を介して、各画像形成部の対向する位置に対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを有する。対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによってニップを形成することで、ニップ幅を広く安定させることが可能である。本実施例では対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、１次転写専用の電圧電源に接続される被印加部材ではない。
【００２５】
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。以下、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で形成されたシアン、ブラックのトナー像を、順次重ね合わせてフルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。
【００２６】
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次転写部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ（不図示）により転写材をこの２次転写部に搬送する。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像が、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により転写材に一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が形成された転写材は定着装置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、転写材Ｐ表面に熱定着された後に外部に排出される。
【００２７】
本実施例は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ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２で示すように１次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに電圧を印加して行わないことを特徴とする。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。
【００２８】
［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）、ＰＶｄＦ、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ、ＰＥＮ等でもよい。さらに、中間転写ベルト８は多層構成である。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。
【００２９】
次にベルトの製造方法について説明する。本実施例では、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など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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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または電子導電性を示す有機高分子化合物等である。
【００３２】
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範囲内で、ベルトを低抵抗化している。本実施例の中間転写ベルトのヤング率は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。
【００３３】
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。
【００３４】
【表１】
【００３５】
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。
【００３６】
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法した。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。
【００３７】
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およびベルト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。
【００３８】
【表２】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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３で示す方法で測定している。図３（ａ）では、電圧電源１９から外面ローラ１５Ｍに一定電圧の印加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する。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、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。
【００４５】
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４（ａ）である。この測定方法では中間転写ベルトの回転方向である周方向の抵抗を測定している。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を周方向抵抗［Ω］と称している。
【００４６】
全てのベルトで印加電圧を上げていくと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。
【００４７】
尚、図３（ｂ）は図３（ａ）に対して、電流計の位置のみを変えただけである。この時の抵抗測定結果は、図４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。
【００４８】
ベルトＡ〜Ｅでは、図３で示す方法で抵抗測定できるが、比較例ベルトでは抵抗測定できなかった。この理由は、比較例ベルトは、図２で示すような各１次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ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。
【００４９】
図２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電流が流れ込んで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、表面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５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５に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。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導電性ベルトと定義する。
【００５０】
図４（ｂ）は、図３（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４（ａ）の縦軸（抵抗［Ω］）は、図４（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。
【００５１】
図４（ｂ）のように、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。
【００５２】
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（ａ），（ｂ）にベルト表面電位の測定方法を示している。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。
【００５３】
表面電位計３７ａおよび測定プローブ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内面と同電位となるため、本方法で中間転写ベルト内面電位を測定することができる。同じく、表面電位計３７ｄおよび測定プローブ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内面の電位を測定している。
【００５４】
また、表面電位計３７ｅおよび測定プローブ３８ｅは駆動ローラ１１Ｍを対向にして中間転写ベルト外面電位を測定しており、表面電位計３７ｆおよび測定プローブ３８ｆはテンションローラ１３を対向にして中間転写ベルト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には各々電気的な抵抗部材（抵抗素子）であるＲｅ、Ｒｆ、Ｒｇを接続している。
【００５５】
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。
【００５６】
図６に中間転写ベルト電位の測定結果を示す。図６（ａ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１ＧΩの抵抗素子を用いた場合の結果である。横軸は転写用の電圧電源１９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。
【００５７】
また同様に、図６（ｂ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１００ＭΩ、図６（ｃ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１０ＭΩの場合の結果を示している。
【００５８】
どのベルトも印加電圧を上げていくと、ベルト電位も上昇する。また、抵抗値を１ＧΩ、１００ＭΩ、１０ＭΩと下げていくと、ベルト電位は下降する。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。
【００５９】
また、比較例ベルトのように周方向に電流が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。図２で示すような各１次転写ローラに専用の転写電源９により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。またベルト周方向の位置で電位が異なるため、張架ローラを対向にして電位測定プローブを配置して測定しても意味が無いからである。
【００６０】
次に、図７に基づき本実施例の構成で、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写することができる理由を説明する。図７（ａ）は、１次転写部の電位関係を説明した図である。感光ドラムの電位は、トナー部（画像部）で―１００Ｖ、中間転写ベルトの表面電位として＋２００Ｖの例を示している。感光ドラム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。
【００６１】
次に、図７（ｂ）は多重転写を説明した図である。多重転写とは、１度中間転写ベルト上に１次転写されたトナーの上に、さらに他色のトナーを重ねて１次転写することである。図７（ｂ）では、トナーはマイナスに帯電されており、この１度転写されたトナーにより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。
【００６２】
図７（ｃ）は、多重転写が終了したことを示している。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、感光ドラムと中間転写ベルト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。
【００６３】
本実施例の前述の条件で、感光ドラム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。
【００６４】
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、感光ドラム上に現像されたトナーが何％中間転写ベルト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する。図は中間転写ベルト電位２００Ｖ以上で９８％以上の良好な転写をしていることを示している。
【００６５】
このとき、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでの感光ドラムと中間転写ベルト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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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。
【００６６】
よって、本実施例では、中間転写ベルトの表面電位が所定電位になるように中間転写ベルト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。本実施例では、２次転写部材である２次転写ローラ１５を、中間転写ベルト８の周方向に電流を供給するための転写部材（電流供給部材）として使用している。転写部材に電圧を印加する電圧電源１９は、１次転写と２次転写を行うための共通の電源部である。
【００６７】
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を、１次転写と同様にクーロン力によって転写材上へ移動させることである。本実施例の条件で、転写材として上質紙（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。
【００６８】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図６の中間転写ベルト電位に１次転写と２次転写の成立の条件を付加したものである。図８（ａ）は抵抗部材に１ＧΩ、図８（ｂ）は抵抗部材に１００ＭΩ、図８（ｃ）は抵抗部材に１０ＭΩの抵抗素子を使用した場合の結果を示す。図８の点線Ａは、１次転写するのに必要な中間転写ベルト電位のラインである。図８のＢは、２次転写設定範囲を示す。図８（ａ）、（ｂ）のように、１ＧΩ、１００ＭΩの場合は、一定以上の２次転写電圧を印加することで、１次転写、２次転写がＯＫとなっている。図８（ｃ）のように、１０ＭΩの場合は、より多くの２次転写電圧が必要となることがわかる。１０ＭΩでも２次転写電圧を上げれば、２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、２次転写部に転写材が有る場合は、無い場合に比べて、中間転写ベルトの表面電位が下がる傾向にある。転写材が有る場合の表面電位の測定方法は、図５（ｂ）に示す。よって、２次転写部に転写材がある場合に合わせて印加電圧の大きさを決定すれば、中間転写ベルト８の表面電位を１次転写が可能な電位（ここでは、２００Ｖ以上）にすることが可能である。
【００６９】
また、１次転写部と２次転写部が十分離れている場合、必要であれば１次転写時は１次転写に最適な電圧を転写部材である２次転写ローラ１５に印加する。１次転写が終了し２次転写のタイミングになったら２次転写に最適な電圧に切り替えることも可能である。
【００７０】
次に、転写部材である２次転写ローラに対する電圧印加タイミングと、感光ドラム２を帯電する帯電部材である帯電ローラ３に対する電圧印加タイミングについて説明する。尚、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには不図示の電源から感光ドラム２の帯電極性と同極性（負極性）の電圧が夫々印加されている。図９に、帯電部材３、現像装置４、転写部材１５に対する各電源の電圧印加タイミングを示す。ここで、図９（ａ）は、図２で説明する高抵抗ベルトを使用する画像形成装置の電圧印加タイミングを示し、図９（ｂ）は、本実施例の導電性ベルトを使用する画像形成装置の電圧印加タイミングを示している。図中のオンは、電圧を印加していること、オフは電圧の印加を停止していることを示す。ここでは、コントローラから、２枚の転写材に対する連続した画像形成動作を開始するための開始信号を受けた場合で説明している。
【００７１】
図９（ａ）では、画像形成を開始すると、まず帯電電圧が印加される、即ち帯電電圧がオンになり、その後、現像電圧がオンになっている。１次転写電圧、２次転写電圧は、感光ドラム２に現像されたトナー像が、１次転写部、２次転写部に到達するタイミングに合わせてオンされている。１次転写、２次転写が終了するとそれぞれオフになっている。図９（ａ）では、帯電電圧は二枚目の転写材に対する１次転写電圧がオフになるまで、ずっとオンにしているが、一枚目の転写材と二枚目の転写材の間で電圧をオフしても良い。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、従来の高抵抗ベルトを使用する場合は帯電電圧のオフのタイミングは、２次転写電圧のオフのタイミングに関係していない。図９（ａ）のタイミングで帯電電圧をオフすると、本実施例の導電性ベルトを使用する場合に、感光ドラムの過剰な帯電が生じる。導電性ベルトは周方向に電流が流れるため、１次転写が終了して２次転写を行うタイミングでも１次転写部に電流が流れており、この電流によって感光ドラムが正極性に帯電されてしまう。
【００７３】
本実施例で使用する感光ドラムは負極性に帯電し、画像部に対応する表面が露光される。また、１次転写後の感光ドラムの残留電荷を除去し電位を均一にするために、１次転写後、帯電前に感光ドラム全面を露光装置により露光する場合がある。このように負極性に帯電した感光ドラムは、露光によってドラムの電位を所定の電位範囲に収めることが可能である。しかしながら、正極性に感光ドラムが帯電してしまうと露光したとしても所定の電位範囲に収めることができず、次の画像形成をする際に帯電部材で負極性に帯電しようとしても十分に負極性に帯電できず、画像不良の要因となる。
【００７４】
そこで、本実施例では、図９（ｂ）に示すように転写部材に電圧を印加するタイミングよりも前のタイミングで帯電電圧をオンし、転写部材に電圧をオンしている間は、帯電電圧をオンし続ける。転写部材に対する電圧オンの状態が終了すると帯電電圧をオフする。尚、図９（ｂ）は、電圧オンオフのタイミングのみを示す図であるが、実際に帯電部材に印加する電圧の大きさは画像形成のために印加する電圧と、画像形成以外で感光ドラム２の正極性の帯電を抑制するために印加する電圧とで変更してもよい。図９（ａ）と図９（ｂ）を比較すると、２次転写が終了するタイミングまで転写部材に電圧を印加しているので、帯電部材に対して電圧オンをしているタイミングは図９（ｂ）の場合のほうが長い。
【００７５】
本実施例では、抵抗部材として１００ＭΩ〜１ＧΩの抵抗値を有する抵抗素子を使用しているが、抵抗素子の代わりにツェナーダイオードまたはバリスタを接続して接地してもよい。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またはバリスタの場合、ツェナー電位またはバリスタ電位を超えると電流が流れて、ツェナー電位また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、ツェナー電位また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。また、２次転写電圧は設定範囲が広くなり、２次転写電圧設定の自由度が大きくなる。
【００７６】
本実施例では、ツェナー電位またはバリスタの電位を環境の影響を考慮して２２０ｖ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つつ、２次転写設定を１次転写と独立に最適化することができる。（ツェナー電位又はバリスタ電位で１次転写のための中間転写ベルトの表面電位を決定できるので、２次転写電圧の設定の幅が広がるためである。）このように実施例の構成によれば、導電性の中間転写ベルトを用い、抵抗部材に所定値以上の抵抗素子、所定電位以上を維持するツェナーダイオードまたはバリスタを繋ぎ、電圧電源から電圧を印加する。この構成により、転写材の抵抗に関わらず、中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に保つことが可能である。
【００７７】
以上説明した実施例１、中間転写ベルト８を張架する張架ローラを、二本にして本体をさらに小型化することも可能である。さらに、図１０〜１３のように中間転写ベルト８を介して、各感光ドラムと１次転写部を形成する対向部材５ａ〜５ｄを無くすことも可能である。１次転写部を対向部材５ａ〜５ｄ以外で形成する他の例として、図１０のように中間転写ベルト内の各感光ドラムの間に１次転写コロ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを配置し、中間転写ベルトを感光ドラム側へ押し上げる構成とすることもできる。また、図１１のように画像形成部１ｂ、１ｃ間に１つの１次転写コロ４０ｄのみを配置することも可能である。
【００７８】
さらに、図１２のように中間転写ベルトのテンションのみで感光ドラムに接触させることも可能である。この場合、２次転写対向ローラと駆動ローラの成す１次転写側のベルト面に対して、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを少し下側へ侵入させることで１次転写コロを無くすことも可能である。画像形成部１ａ、１ｄの侵入量よりも画像形成部１ｂ、１ｃの侵入量を多くすることでより確実に各感光ドラムと中間転写ベルトを接触させることができる場合もある。
【００７９】
図１３は、画像形成部１ｃ、１ｄを中間転写ベルトの下面に配置したものである。この場合、画像形成部１ａ、１ｂを中間転写ベルト面より下側へ侵入させ、画像形成部１ｃ、１ｄを中間転写ベルト面より上側へ侵入させると良い。このように各画像形成部を配置することで、さらに画像形成装置本体を小型化できる場合もある。
【００８０】
また、２次転写ローラ１５に供給する電圧は、１次転写、２次転写性能が十分発揮できるのであれば、定電圧制御、定電流制御および両制御の併用のどれを用いても良い。
【００８１】
また、感光ドラム電位、トナー帯電量、中間転写ベルト電位、プロセススピード、ツェナー電位またはバリスタの電位等は、これに限るものではない。導電性の中間転写ベルトを用い、張架ローラに繋いだ抵抗等でベルト電位を所定値以上とすることで、他の条件でも成り立たせることができる。
【００８２】
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例と同等の導電性があれば同様の効果を期待することができる。また、単層および２層の中間転写ベルトを用いたが、弾性層を設けるなどした３層以上のベルトでも前記周方向抵抗であれば、同様の効果を期待することができる。
【００８３】
２層の中間転写ベルトは、基層を成形したあと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。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ〜１ｄ 画像形成部
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
５ａ〜５ｄ 対向部材
８ 中間転写ベルト
９ａ〜９ｄ １次転写専用の電圧電源
１２ ２次転写対向ローラ
１５ 電流供給部材
１９ 転写用の電圧電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザプリンタ等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転写材に一括して画像を転写する構成が知られている。
【０００３】
各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としての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。
【０００４】
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。
【０００５】
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次転写部材である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。
【０００６】
中間転写ベルトに１次転写されたトナー像は、２次転写部材によって転写材に２次転写される。２次転写部材である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。
【０００７】
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、中間転写ベルトおよび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】
【０００８】
【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】
【０００９】
しかしながら、従来から知られている１次転写の電圧設定には、以下の課題があった。適正な１次転写電圧を各画像形成部で設定する必要があるので、複数の電圧電源を必要とし、画像形成装置の大型化、高圧電源増によるコストアップを招いていた。また、１次転写部材によって感光ドラムが過剰に帯電されると、感光ドラムの表面が正極性の電位になり、その後の帯電部材による帯電や、露光では正極性の電位を解消できない場合があった。感光ドラムの正極性の電位が解消できない状態で１次転写を行うと、１次転写性が低下する場合があった。また、１次転写部材の抵抗変動を考慮して、画像形成前に適正な１次転写電圧を算出するので、画像形成を開始するまでに時間がかかる場合があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、１次転写部材に電圧を印加するための電圧電源数を減らしつつ、適正な１次転写性、２次転写性を備えた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】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本願発明は以下の構成を備える。
（１） トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体を帯電する複数の帯電部材と、前記複数の帯電部材に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、回転可能な無端状の中間転写ベルトと、を備え、前記複数の像担持体上のトナー像を前記複数の像担持体に対応した複数の１次転写部で前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写材上へ２次転写する２次転写部を有する画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの外面に接触して前記２次転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、前記中間転写ベルトは導電性を備え、前記第２の電圧印加手段によって電圧が印加された前記転写部材から供給された電流が前記中間転写ベルトの周方向に流れることで、複数の前記１次転写部で前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加する前に前記複数の帯電部材に電圧を印加し、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加することを停止した後に前記複数の帯電部材に電圧を印加することを停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
転写部材から中間転写ベルトの周方向に電流を供給することによって、複数の１次転写部材に各電圧電源を備える必要がなくなり、一つの転写部材で、１次転写と２次転写を行うことが可能になる。さらに、中間転写ベルトの周方向に電流が流れている場合は、帯電部材によって像担持体が帯電されているので、周方向に流れる電流による像担持体の過剰な帯電が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略断面図。
【図２】各画像形成部に１次転写専用の転写電源を有する画像形成装置を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの周方向抵抗測定方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの周方向抵抗測定結果を説明する説明図。
【図５】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの電位測定方法を説明する説明図。
【図６】本発明の実施例１に係る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説明図。
【図７】本発明の実施例１に係る１次転写を説明する説明図。
【図８】本発明の実施例１に係る中間転写ベルトの電位測定結果と２次転写電圧の関係を説明する説明図。
【図９】本発明の実施例１に各画像形成部の電圧印加タイミングを説明する図。
【図１０】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１１】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１２】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【図１３】本発明に適用できる別の構成の画像形成装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
図１は、インライン方式（４ドラム系）のカラー画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１ａと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１ｂと、シアン色の画像を形成する画像形成部１ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１ｄの４つの画像形成部（画像形成ユニット）を備えている。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されている。
【００１６】
各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、それぞれ像担持体である感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが配置されている。複数の感光ドラム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。
【００１７】
各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの周囲には、複数の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。帯電部材である帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、第１の電圧印加手段である電源（不図示）が接続されている。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、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーが収納されている。
【００１８】
各画像形成部の対向する位置に、中間転写体であって、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、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（以上の３本のローラを、「張架部材」とする。）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、矢印方向（反時計方向）に回転（移動）される。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。駆動ローラ１１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を設け、ゴム層を体積抵抗率が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を介して転写部材である２次転写ローラ１５と２次転写部を形成している。２次転写対向ローラ１２は、表層にゴム層を設け、ゴム層を体積抵抗率が１０５Ωｃｍ以下の導電性とした。テンションローラ１３は、金属ローラからなり、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。
【００１９】
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は、各々同じ抵抗値の電気的な抵抗部材（抵抗素子）を介して接地している。本実施例では、抵抗部材の抵抗値は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。
【００２０】
中間転写ベルト８の外面に接触する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で押圧される。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、電圧電源１９から、−２．０〜７．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。この電圧電源１９は、２次転写ローラに電圧を印加する第２の電圧印加手段である。
【００２１】
中間転写ベルト８の外側には、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。
【００２２】
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）から転写材（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）は停止されており、転写材の先端は２次転写部の直前で待機している。一方、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでは、開始信号が発せられると、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが、所定のプロセススピードで回転し始める。各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって一様に、本実施例では負極性に帯電される。そして、露光装置７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、レーザ光を各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ上にそれぞれ走査露光して静電潜像を形成する。
【００２３】
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する。感光ドラムの電位は、帯電ローラにより帯電された後の電位が―５００Ｖ、露光装置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、露光量を調整し、現像バイアスを―３００Ｖとしている。また、プロセススピードを２５０ｍｍ／ｓｅｃとする。搬送方向（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（像担持体上）のトナー量は０．４ｍｇ／ｃｍ２となるよう設定している。
【００２４】
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上に１次転写される。本実施例におけるイエローのトナー像を中間転写ベルト８上に１次転写するための構成については、後述する。尚、図１では中間転写ベルト８を介して、各画像形成部の対向する位置に対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを有する。対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによってニップを形成することで、ニップ幅を広く安定させることが可能である。本実施例では対向部材５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、１次転写専用の電圧電源に接続される被印加部材ではない。
【００２５】
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。以下、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で形成されたシアン、ブラックのトナー像を、順次重ね合わせてフルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。
【００２６】
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次転写部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ（不図示）により転写材をこの２次転写部に搬送する。中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像が、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により転写材に一括して２次転写される。フルカラーのトナー像が形成された転写材は定着装置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、転写材Ｐ表面に熱定着された後に外部に排出される。
【００２７】
本実施例は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ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２で示すように１次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄに電圧を印加して行わないことを特徴とする。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。
【００２８】
［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）、ＰＶｄＦ、ナイロン、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ、ＰＥＮ等でもよい。さらに、中間転写ベルト８は多層構成である。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。
【００２９】
次にベルトの製造方法について説明する。本実施例では、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など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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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または電子導電性を示す有機高分子化合物等である。
【００３２】
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範囲内で、ベルトを低抵抗化している。本実施例の中間転写ベルトのヤング率は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。
【００３３】
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。
【００３４】
【表１】
【００３５】
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。
【００３６】
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法した。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。
【００３７】
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およびベルト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。
【００３８】
【表２】
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
［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３で示す方法で測定している。図３（ａ）では、電圧電源１９から外面ローラ１５Ｍに一定電圧の印加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する。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、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。
【００４５】
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４（ａ）である。この測定方法では中間転写ベルトの回転方向である周方向の抵抗を測定している。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を周方向抵抗［Ω］と称している。
【００４６】
全てのベルトで印加電圧を上げていくと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。
【００４７】
尚、図３（ｂ）は図３（ａ）に対して、電流計の位置のみを変えただけである。この時の抵抗測定結果は、図４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。
【００４８】
ベルトＡ〜Ｅでは、図３で示す方法で抵抗測定できるが、比較例ベルトでは抵抗測定できなかった。この理由は、比較例ベルトは、図２で示すような各１次転写ローラ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ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。
【００４９】
図２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電流が流れ込んで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、表面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５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５に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。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導電性ベルトと定義する。
【００５０】
図４（ｂ）は、図３（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４（ａ）の縦軸（抵抗［Ω］）は、図４（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。
【００５１】
図４（ｂ）のように、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。
【００５２】
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（ａ），（ｂ）にベルト表面電位の測定方法を示している。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。
【００５３】
表面電位計３７ａおよび測定プローブ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内面と同電位となるため、本方法で中間転写ベルト内面電位を測定することができる。同じく、表面電位計３７ｄおよび測定プローブ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内面の電位を測定している。
【００５４】
また、表面電位計３７ｅおよび測定プローブ３８ｅは駆動ローラ１１Ｍを対向にして中間転写ベルト外面電位を測定しており、表面電位計３７ｆおよび測定プローブ３８ｆはテンションローラ１３を対向にして中間転写ベルト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には各々電気的な抵抗部材（抵抗素子）であるＲｅ、Ｒｆ、Ｒｇを接続している。
【００５５】
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。
【００５６】
図６に中間転写ベルト電位の測定結果を示す。図６（ａ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１ＧΩの抵抗素子を用いた場合の結果である。横軸は転写用の電圧電源１９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。
【００５７】
また同様に、図６（ｂ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１００ＭΩ、図６（ｃ）はＲｅ＝Ｒｆ＝Ｒｇ＝１０ＭΩの場合の結果を示している。
【００５８】
どのベルトも印加電圧を上げていくと、ベルト電位も上昇する。また、抵抗値を１ＧΩ、１００ＭΩ、１０ＭΩと下げていくと、ベルト電位は下降する。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。
【００５９】
また、比較例ベルトのように周方向に電流が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。図２で示すような各１次転写ローラに専用の転写電源９により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。またベルト周方向の位置で電位が異なるため、張架ローラを対向にして電位測定プローブを配置して測定しても意味が無いからである。
【００６０】
次に、図７に基づき本実施例の構成で、感光ドラムから中間転写ベルトにトナー像を転写することができる理由を説明する。図７（ａ）は、１次転写部の電位関係を説明した図である。感光ドラムの電位は、トナー部（画像部）で―１００Ｖ、中間転写ベルトの表面電位として＋２００Ｖの例を示している。感光ドラム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。
【００６１】
次に、図７（ｂ）は多重転写を説明した図である。多重転写とは、１度中間転写ベルト上に１次転写されたトナーの上に、さらに他色のトナーを重ねて１次転写することである。図７（ｂ）では、トナーはマイナスに帯電されており、この１度転写されたトナーにより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。
【００６２】
図７（ｃ）は、多重転写が終了したことを示している。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、感光ドラムと中間転写ベルト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。
【００６３】
本実施例の前述の条件で、感光ドラム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。
【００６４】
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、感光ドラム上に現像されたトナーが何％中間転写ベルト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する。図は中間転写ベルト電位２００Ｖ以上で９８％以上の良好な転写をしていることを示している。
【００６５】
このとき、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄでの感光ドラムと中間転写ベルト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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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。
【００６６】
よって、本実施例では、中間転写ベルトの表面電位が所定電位になるように中間転写ベルト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。本実施例では、２次転写部材である２次転写ローラ１５を、中間転写ベルト８の周方向に電流を供給するための転写部材（電流供給部材）として使用している。転写部材に電圧を印加する電圧電源１９は、１次転写と２次転写を行うための共通の電源部である。
【００６７】
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を、１次転写と同様にクーロン力によって転写材上へ移動させることである。本実施例の条件で、転写材として上質紙（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。
【００６８】
図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図６の中間転写ベルト電位に１次転写と２次転写の成立の条件を付加したものである。図８（ａ）は抵抗部材に１ＧΩ、図８（ｂ）は抵抗部材に１００ＭΩ、図８（ｃ）は抵抗部材に１０ＭΩの抵抗素子を使用した場合の結果を示す。図８の点線Ａは、１次転写するのに必要な中間転写ベルト電位のラインである。図８のＢは、２次転写設定範囲を示す。図８（ａ）、（ｂ）のように、１ＧΩ、１００ＭΩの場合は、一定以上の２次転写電圧を印加することで、１次転写、２次転写がＯＫとなっている。図８（ｃ）のように、１０ＭΩの場合は、より多くの２次転写電圧が必要となることがわかる。１０ＭΩでも２次転写電圧を上げれば、２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、２次転写部に転写材が有る場合は、無い場合に比べて、中間転写ベルトの表面電位が下がる傾向にある。転写材が有る場合の表面電位の測定方法は、図５（ｂ）に示す。よって、２次転写部に転写材がある場合に合わせて印加電圧の大きさを決定すれば、中間転写ベルト８の表面電位を１次転写が可能な電位（ここでは、２００Ｖ以上）にすることが可能である。
【００６９】
また、１次転写部と２次転写部が十分離れている場合、必要であれば１次転写時は１次転写に最適な電圧を転写部材である２次転写ローラ１５に印加する。１次転写が終了し２次転写のタイミングになったら２次転写に最適な電圧に切り替えることも可能である。
【００７０】
次に、転写部材である２次転写ローラに対する電圧印加タイミングと、感光ドラム２を帯電する帯電部材である帯電ローラ３に対する電圧印加タイミングについて説明する。尚、帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄには不図示の電源から感光ドラム２の帯電極性と同極性（負極性）の電圧が夫々印加されている。図９に、帯電部材３、現像装置４、転写部材１５に対する各電源の電圧印加タイミングを示す。ここで、図９（ａ）は、図２で説明する高抵抗ベルトを使用する画像形成装置の電圧印加タイミングを示し、図９（ｂ）は、本実施例の導電性ベルトを使用する画像形成装置の電圧印加タイミングを示している。図中のオンは、電圧を印加していること、オフは電圧の印加を停止していることを示す。ここでは、コントローラから、２枚の転写材に対する連続した画像形成動作を開始するための開始信号を受けた場合で説明している。
【００７１】
図９（ａ）では、画像形成を開始すると、まず帯電電圧が印加される、即ち帯電電圧がオンになり、その後、現像電圧がオンになっている。１次転写電圧、２次転写電圧は、感光ドラム２に現像されたトナー像が、１次転写部、２次転写部に到達するタイミングに合わせてオンされている。１次転写、２次転写が終了するとそれぞれオフになっている。図９（ａ）では、帯電電圧は二枚目の転写材に対する１次転写電圧がオフになるまで、ずっとオンにしているが、一枚目の転写材と二枚目の転写材の間で電圧をオフしても良い。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、従来の高抵抗ベルトを使用する場合は帯電電圧のオフのタイミングは、２次転写電圧のオフのタイミングに関係していない。図９（ａ）のタイミングで帯電電圧をオフすると、本実施例の導電性ベルトを使用する場合に、感光ドラムの過剰な帯電が生じる。導電性ベルトは周方向に電流が流れるため、１次転写が終了して２次転写を行うタイミングでも１次転写部に電流が流れており、この電流によって感光ドラムが正極性に帯電されてしまう。
【００７３】
本実施例で使用する感光ドラムは負極性に帯電し、画像部に対応する表面が露光される。また、１次転写後の感光ドラムの残留電荷を除去し電位を均一にするために、１次転写後、帯電前に感光ドラム全面を露光装置により露光する場合がある。このように負極性に帯電した感光ドラムは、露光によってドラムの電位を所定の電位範囲に収めることが可能である。しかしながら、正極性に感光ドラムが帯電してしまうと露光したとしても所定の電位範囲に収めることができず、次の画像形成をする際に帯電部材で負極性に帯電しようとしても十分に負極性に帯電できず、画像不良の要因となる。
【００７４】
そこで、本実施例では、図９（ｂ）に示すように転写部材に電圧を印加するタイミングよりも前のタイミングで帯電電圧をオンし、転写部材に電圧をオンしている間は、帯電電圧をオンし続ける。転写部材に対する電圧オンの状態が終了すると帯電電圧をオフする。尚、図９（ｂ）は、電圧オンオフのタイミングのみを示す図であるが、実際に帯電部材に印加する電圧の大きさは画像形成のために印加する電圧と、画像形成以外で感光ドラム２の正極性の帯電を抑制するために印加する電圧とで変更してもよい。図９（ａ）と図９（ｂ）を比較すると、２次転写が終了するタイミングまで転写部材に電圧を印加しているので、帯電部材に対して電圧オンをしているタイミングは図９（ｂ）の場合のほうが長い。
【００７５】
本実施例では、抵抗部材として１００ＭΩ〜１ＧΩの抵抗値を有する抵抗素子を使用しているが、抵抗素子の代わりにツェナーダイオードまたはバリスタを接続して接地してもよい。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またはバリスタの場合、ツェナー電位またはバリスタ電位を超えると電流が流れて、ツェナー電位また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、ツェナー電位また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。また、２次転写電圧は設定範囲が広くなり、２次転写電圧設定の自由度が大きくなる。
【００７６】
本実施例では、ツェナー電位またはバリスタの電位を環境の影響を考慮して２２０ｖ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つつ、２次転写設定を１次転写と独立に最適化することができる。（ツェナー電位又はバリスタ電位で１次転写のための中間転写ベルトの表面電位を決定できるので、２次転写電圧の設定の幅が広がるためである。）このように実施例の構成によれば、導電性の中間転写ベルトを用い、抵抗部材に所定値以上の抵抗素子、所定電位以上を維持するツェナーダイオードまたはバリスタを繋ぎ、電圧電源から電圧を印加する。この構成により、転写材の抵抗に関わらず、中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に保つことが可能である。
【００７７】
以上説明した実施例１、中間転写ベルト８を張架する張架ローラを、二本にして本体をさらに小型化することも可能である。さらに、図１０〜１３のように中間転写ベルト８を介して、各感光ドラムと１次転写部を形成する対向部材５ａ〜５ｄを無くすことも可能である。１次転写部を対向部材５ａ〜５ｄ以外で形成する他の例として、図１０のように中間転写ベルト内の各感光ドラムの間に１次転写コロ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを配置し、中間転写ベルトを感光ドラム側へ押し上げる構成とすることもできる。また、図１１のように画像形成部１ｂ、１ｃ間に１つの１次転写コロ４０ｄのみを配置することも可能である。
【００７８】
さらに、図１２のように中間転写ベルトのテンションのみで感光ドラムに接触させることも可能である。この場合、２次転写対向ローラと駆動ローラの成す１次転写側のベルト面に対して、各画像形成部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを少し下側へ侵入させることで１次転写コロを無くすことも可能である。画像形成部１ａ、１ｄの侵入量よりも画像形成部１ｂ、１ｃの侵入量を多くすることでより確実に各感光ドラムと中間転写ベルトを接触させることができる場合もある。
【００７９】
図１３は、画像形成部１ｃ、１ｄを中間転写ベルトの下面に配置したものである。この場合、画像形成部１ａ、１ｂを中間転写ベルト面より下側へ侵入させ、画像形成部１ｃ、１ｄを中間転写ベルト面より上側へ侵入させると良い。このように各画像形成部を配置することで、さらに画像形成装置本体を小型化できる場合もある。
【００８０】
また、２次転写ローラ１５に供給する電圧は、１次転写、２次転写性能が十分発揮できるのであれば、定電圧制御、定電流制御および両制御の併用のどれを用いても良い。
【００８１】
また、感光ドラム電位、トナー帯電量、中間転写ベルト電位、プロセススピード、ツェナー電位またはバリスタの電位等は、これに限るものではない。導電性の中間転写ベルトを用い、張架ローラに繋いだ抵抗等でベルト電位を所定値以上とすることで、他の条件でも成り立たせることができる。
【００８２】
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例と同等の導電性があれば同様の効果を期待することができる。また、単層および２層の中間転写ベルトを用いたが、弾性層を設けるなどした３層以上のベルトでも前記周方向抵抗であれば、同様の効果を期待することができる。
【００８３】
２層の中間転写ベルトは、基層を成形したあと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。
【符号の説明】
【００８４】
１ａ〜１ｄ 画像形成部
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
５ａ〜５ｄ 対向部材
８ 中間転写ベルト
９ａ〜９ｄ １次転写専用の電圧電源
１２ ２次転写対向ローラ
１５ 電流供給部材
１９ 転写用の電圧電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体を帯電する複数の帯電部材と、前記複数の帯電部材に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、回転可能な無端状の中間転写ベルトと、を備え、前記複数の像担持体上のトナー像を前記複数の像担持体に対応した複数の１次転写部で前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写材上へ２次転写する２次転写部を有する画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの外面に接触して前記２次転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、前記中間転写ベルトは導電性を備え、前記第２の電圧印加手段によって電圧が印加された前記転写部材から供給された電流が前記中間転写ベルトの周方向に流れることで、複数の前記１次転写部で前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加する前に前記複数の帯電部材に電圧を印加し、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加することを停止した後に前記複数の帯電部材に電圧を印加することを停止することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写ベルトは、多層構成であり、表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高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】
前記第１の電圧印加手段が印加する電圧の極性は、前記第２の電圧印加手段が印加する電圧の極性に対して逆極性であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するための抵抗素子が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するためのツェナーダイオードが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するためのバリスタが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体を帯電する複数の帯電部材と、前記複数の帯電部材に電圧を印加する第１の電圧印加手段と、回転可能な無端状の中間転写ベルトと、を備え、前記複数の像担持体上のトナー像を前記複数の像担持体に対応した複数の１次転写部で前記中間転写ベルトに１次転写し、前記中間転写ベルト上のトナー像を一括して転写材上へ２次転写する２次転写部を有する画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの外面に接触して前記２次転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を有し、前記中間転写ベルトは導電性を備え、前記第２の電圧印加手段によって電圧が印加された前記転写部材から供給された電流が前記中間転写ベルトの周方向に流れることで、複数の前記１次転写部で前記像担持体から前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、前記第１の電圧印加手段は、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加する前に前記複数の帯電部材に電圧を印加し、前記第２の電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加することを停止した後に前記複数の帯電部材に電圧を印加することを停止することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写ベルトは、多層構成であり、表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高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】
前記第１の電圧印加手段が印加する電圧の極性は、前記第２の電圧印加手段が印加する電圧の極性に対して逆極性であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するための抵抗素子が接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するためのツェナーダイオードが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記中間転写ベルトを張架する張架部材を有し、前記張架部材は、前記中間転写ベルトの表面電位を所定電位以上に維持するためのバリスタが接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１２８３６３（Ｐ２０１２−１２８３６３Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２２２８（Ｐ２０１０−２８２２２８）
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１７日（２０１０．１２．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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