JP2001117424A

JP2001117424A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001117424A
Application number: JP29346399A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Inoue; 雅博井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】中間転写体を用いる場合であったも専用のク
リーニング機構を設ける必要がなく、かつ中間転写体へ
の負荷トルクを高くすることもない画像形成装置を提供
する。【解決手段】中間転写体５上に残留したトナーに対し
て現像手段により現像されるときとは逆極性の帯電を有
するように帯電を施す転写残トナー帯電手段18を、二次
転写手段10よりも中間転写体５の移動方向下流側であっ
て一次転写手段６よりも上流側に配設し、中間転写体５
へトナー像を一次転写した後に像担持体１に残留した転
写残トナーを現像手段３で回収するとともに、記録材Ｐ
へトナー像を二次転写した後に中間転写体５に残留した
転写残トナーを転写残トナー帯電手段18及び一次転写手
段６による帯電によって像担持体１に逆転写し、更に現
像手段３で回収することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ、
ファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、更に詳しく
は複数の像担持体と中間転写体を用いるとともに、現像
と同時に残留トナーをクリーニングする画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真装置等の画像形成装置は
小型化、高機能化、カラー化が進められてきているが、
他方では信頼性の向上、システム展開、メンテナンスフ
リー、人や環境に優しいといった要求が高まってきてお
り、それらの要求を満たすべく様々な画像出力装置が提
案されてきている。

【０００３】最近では特に装置全体の小型化、廃トナー
レスによるエコロジー対応、感光体ドラムの長寿命化、
１ページ当りのトナー消費量の削減のため、現像手段
に、記録材に対するトナー画像転写後の感光体ドラム面
に残留しているトナーのクリーニング手段を兼用させる
ことで、専用機器としてのクリーニング手段の配設をな
くした「現像同時クリーニング」または「クリーナーレ
ス」と呼ばれる（以下、これらを「クリーナーレスシス
テム」という）画像形成装置も出現している（特開昭59
-133573号公報、同62-203182号公報、同63-133179号公
報、同64-20587号公報、特開平2-51168号公報、同2-302
772号公報、同5-2287号公報、同5-2289号公報、同5-534
82号公報、同5-61383号公報等）。

【０００４】クリーナーレスシステムは転写部から現像
部へ感光体ドラム上の転写残余トナーを移行させ、それ
を現像手段のトナー担持体（トナー供給体、現像部材）
にて次工程以降の現像時にトナー担持体に印加する直流
電圧と感光体ドラム表面電位間の電位差である、かぶり
取り電位差によって回収するものである。

【０００５】これによれば、専用機としてのクリーニン
グ装置がなくとも、転写残余トナーは現像手段にて回収
されて次工程以降の現像に用いられるため、廃トナーを
なくすことができる。また専用機器としてのクリーニン
グ装置の配設がないので、スペースの面での利点も大き
く、装置を大幅に小型化できるようになる。

【０００６】上記のクリーナーレスシステムは、重合法
において生成された球形状のトナーを用いることによっ
て良好な結果が得られることが判明している。重合法に
よって生成された球形状のトナーの場合、感光体ドラム
に対する鏡影力、ファンデルワールス力等の付着力が小
さくなり、転写工程における転写残トナーが少なく、か
つ、現像同時クリーニング時のトナーの回収効率が大き
くなるため、クリーナーレスシステムに対して有利とな
る。

【０００７】そして、装置全体の小型化、廃トナーレス
によるエコロジー対応、感光体ドラムの長寿命化、１ペ
ージ当りのトナー消費量の削減を考慮してクリーナーレ
スシステムを採用した画像形成装置においてもカラー
化、高速化のために複数の感光体ドラムを備え、中間転
写体に順次トナー画像を多重転写することでカラー画像
を高速に得るようにしたカラー画像形成装置の出現が待
望されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のような感光体ドラム上の転写残トナーを、例えば現
像器で回収するクリーナーレスシステムを用いた画像形
成ユニットを複数有し、かつ中間転写方式を採用した画
像形成装置において、クリーニングブレード方式の中間
転写体クリーナーを用いた場合、中間転写体に対して過
剰な負荷がかかり、中間転写体を駆動するトルクが高く
なるという問題がある。

【０００９】中間転写体への負荷トルクが高くなると、
中間転写体の移動速度が不安定になり、レジストレーシ
ョンが乱れるといった画像不良や、手前側、奥側の負荷
トルクにアンバランスが生じた場合、中間転写体が主走
査方向に寄る時の力が大きくなりすぎて中間転写体の駆
動ができなくなるおそれがあった。

【００１０】このような問題は、特にトナーとして重合
法により生成した球形状のトナーを用いた場合に、十分
な中間転写体のクリーニングを行おうとすると、中間転
写体クリーナーのクリーニングブレード圧力を大きく設
定する必要があるためより顕著な問題となっていた。

【００１１】また、中間転写体にクリーニング機構を設
け、二次転写残トナーを回収、廃棄するような構成で
は、折角、感光体ドラム周りにおいて、クリーナーレス
システムを採用しても、装置全体でのクリナーレスとは
なり得ず、エコロジーいう観点からは不十分なものであ
った。

【００１２】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、中間転写体を用いる場合であったも専用の
クリーニング機構を設ける必要がなく、かつ中間転写体
への負荷トルクを高くすることもない画像形成装置を提
供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、並列された複数の像担
持体の表面を帯電手段により帯電し、選択露光して形成
した潜像を現像手段によりトナー現像し、該トナー像を
一次転写手段によって移動する中間転写体に順次転写す
る複数の画像形成手段と、前記中間転写体に転写された
トナー像を搬送される記録材に転写する二次転写手段と
を有する画像形成装置において、前記中間転写体上に残
留したトナーに対して前記現像手段により現像されると
きとは逆極性の帯電を有するように帯電を施す転写残ト
ナー帯電手段を、前記二次転写手段よりも前記中間転写
体の移動方向下流側であって前記一次転写手段よりも上
流側に配設し、前記中間転写体へトナー像を一次転写し
た後に前記像担持体に残留した転写残トナーを前記現像
手段で回収するとともに、前記記録材へトナー像を二次
転写した後に前記中間転写体に残留した転写残トナーを
前記転写残トナー帯電手段及び一次転写手段による帯電
によって前記像担持体に逆転写し、更に前記現像手段で
回収することを特徴とする。

【００１４】上記構成にあっては、中間転写方式を採用
した画像形成装置において、中間転写体クリーナーとし
てクリーニングブレード方式を用いずに二次転写残トナ
ーに対し、現像時とは逆極性のトリボを有するように帯
電を行い、中間転写体から像担持体に対して逆転写を行
い、現像手段で回収する。このため、中間転写体に対し
て過剰な負荷がかかり、中間転写体を駆動するトルクが
高くなるという問題や、中間転写体への負荷トルクが高
くなって、中間転写体の移動速度が不安定になりレジス
トレーションが乱れるといった画像不良や、手前側、奥
側の負荷トルクにアンバランスが生じた場合、中間転写
体が主走査方向に寄る時の力が大きくなりすぎて中間転
写体の駆動ができなくなるという問題を防止することが
可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態に係る画
像形成装置について、図面を参照して説明する。

【００１６】〔第１実施形態〕図１乃至図３を参照して
第１実施形態について説明する。尚、図１は画像形成装
置の概略構成説明図であり、図２はトナーの形状係数の
説明図、図３はトナーの構造説明図である。

【００１７】ここでは、まず画像形成装置の全体構成に
ついて説明し、次に中間転写体のクリーニング構成につ
いて説明する。

【００１８】｛画像形成装置の全体構成｝この画像形成
装置は、図１に示すように、画像形成手段としての複数
の画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが中間転写
体としての中間転写ベルト５の上行側ベルト部分の上側
において、該ベルト部分の移動方向にそつて順次配列し
て配設してある。

【００１９】各画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄにおいて像担持体としての各感光体ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ面にはフルカラー画像の色分解成分画像
としての、ブラック画像、シアン画像、イエロー画像、
マゼンタ画像の形成がなされる。

【００２０】本実施形態では、各画像形成ユニットＰ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて、それぞれ、像担持体と
しての感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと該感光体
ドラムを均一に帯電処理する帯電手段２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄと感光体ドラムの帯電処理面に静電潜像を形成
する画像露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、形成され
た静電潜像をトナー粒子で現像する現像手段４ａ，４
ｂ，４ｃ，４ｄを有したクリーナレスの画像形成ユニッ
トである。

【００２１】上記画像形成ユニットで各色トナー像を形
成し、そのトナー像を感光体ドラムに接触して回転する
中間転写ベルト５に対し、一次転写ローラ６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄへのバイアス印加によって順次転写し、さら
に中間転写ベルト５に転写されたトナー像を記録材に二
次転写してカラー画像を得るものである。

【００２２】（像担持体）上記の各画像形成ユニットＰ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて感光体ドラム１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄは本実施形態では直径30mm、長さ300mm
のＯＰＣ感光体であり、100mm/secのプロセススピード
（周速度）をもって矢印の時計回り方向に回転駆動され
る。

【００２３】本実施形態の装置における像担持体として
の感光体ドラムは、アルミニウム製の導電性ドラム基体
（アルミ基体）とその周面に第１層から第４層の４つの
層を順次に形成した感光体層からなる。

【００２４】ここで、第１層は下引き層であり、アルミ
基体の欠陥をならすために設けられている厚さ20μmの
導電層である。

【００２５】第２層は正電荷注入防止層であり、アルミ
基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負
電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹
脂とメトキシメチル化ナイロンによって10⁶Ω・cm程度
に抵抗調整された厚さ１μmの中間層である。

【００２６】第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層で、露光を受け
ることによって正負の電荷対を発生する。

【００２７】第４層は電荷稿送層であり、ポリカーボネ
イト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導
体である。従って感光体表面に帯電された負電荷はこの
層を移動することができず電荷発生層で発生した正電荷
のみを感光体表面に輸送することができる。

【００２８】（帯電手段）帯電手段２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄは本実施形態ではコロトロンタイプのコロナ帯電器
を用いている。このコロナ帯電器により感光体ドラム１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面を略−700Ｖに一様に帯電さ
せるようにしている。

【００２９】（露光手段）画像露光手段３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは本実施形態では光路長を必要とせず装置の小
型化に有利な固体スキャナーとしてＬＥＤアレイを用い
た。このＬＥＤアレイ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの個々の
ＬＥＤが不図示の画像読取装置から入力した原稿画像情
報の時系列電気デジタル画素信号に対応して明滅（ＯＮ
／ＯＦＦ）制御されることにより、回転する感光体ドラ
ム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの帯電処理面に対して画像露
光がなされ、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ面の
露光明部の表面電位が減衰して静電潜像が形成される。

【００３０】（現像手段）現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄは本実施形態では２成分磁気ブラシ反転現像装置
（現像器）を用いている。現像装置の概略構成として
は、現像スリーブ、現像スリーブ内に固定配置されたマ
グネットローラ、現像剤を現像スリーブ表面に薄層形成
するために配置された規制ブレード、非磁性のトナー粒
子と磁性のキャリア粒子の混合物を収容する現像容器等
から構成される。

【００３１】ブラック用の画像形成ユニットＰａにおけ
る現像手段４ａにはブラックトナーを収容させてあり、
感光体ドラム１ａ面に形成されたブラック画像に対応の
静電潜像をブラック画像として反転現像する。同様に画
像形成ユニットＰｂにおける現像手段４ｂにはシアント
ナーを収納し、画像形成ユニットＰｃにおける現像手段
４ｃにはイエロートナーを収納し、画像形成ユニットＰ
ｄにおける現像手段４ｄにはマゼンタトナーを収納して
ブラックトナーの場合と同様の方法で反転現像を行う。

【００３２】（トナー）本実施形態に用いたトナーは、
例えば懸濁重合法で製造された低軟化物質を５〜30重量
％含み、形状係数ＳＦ1が100〜120、形状係数ＳＦ2が10
0〜120、粒径が５〜７μmの実質的球形である非磁性微
粒径重合トナーである。

【００３３】トナーの形状が球形に限りなく近づくと、
転写効率が高くなると言われている。これは、個々のト
ナーの表面エネルギーが小さくなって、流動性が高ま
り、感光体ドラムなどに対する吸着力（鏡映力）が弱ま
って、転写電界の影響が受けやすくなるためと考えられ
る。

【００３４】尚、ここでいう形状係数ＳＦ1とは、図２
(a)に示すように、球状物質の形状の丸さの割合を示す
値であり、球状物質を二次元平面上に投影してできる楕
円状図形の最大長Ｌmaxの２乗を図形面積Ｓで割って、1
00π/４を乗じた時の値で表される。つまり形状係数Ｓ
Ｆ1は、

【００３５】ＳＦ1＝（Ｌmax²/Ｓ）×（100π/４）

【００３６】で定義されるものである。

【００３７】形状係数ＳＦ2は、図２(b)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、物質を二次
元平面上に投影してできる図形の周長Ｌpの２乗を図形
面積Ｓで割って、100π/４を乗じた時の値で表される。
つまり形状係数ＳＦ2は次式、

【００３８】ＳＦ2＝（Ｌp²/Ｓ）×（100π/４）

【００３９】で定義されるものである。

【００４０】尚、本実施形態では日立製作所製FE-SEM
（S-800）を用い、トナー像を100回無作為にサンプリン
グし、その画像情報は、インターフェースを介して、ニ
コレ社製画像解析装置（LUSEX3）に導入して解析を行
い、上式より算出したものである。

【００４１】上記重合トナーの概略構成図を図３に示
す。図３に示すように、重合トナーｔは、その製造法上
球形となる。本実施形態ではコアｔ1にエステル系ワッ
クスを内包し、樹脂層ｔ2にスチレン−ブチルアクリレ
ート、表層ｔ3にスチレン−ポリエステルという構成の
重合トナーを用いた。その比重は約1.05である。３層構
成となっている理由は、コアｔ1にワックスを内包する
ことで、定着工程でのオフセット防止効果が得られ、ま
た表層ｔ3に樹脂層を設けることによって帯電効率のア
ップを図っているためで、また実際に使用時には、トリ
ボ安定化のためにオイル処理したシリカを外添してい
る。

【００４２】尚、本実施形態で使用した、上記トナーの
トリボ（Ｑ/Ｍ）はおよそ−30mC/kgである（Ｑ：電荷
量、Ｍ：質量）。

【００４３】（中間転写体）中間転写体としてのエンド
レスベルト体（中間転写体ベルト）５は、各画像形成ユ
ニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの下側において、該各画
像形成ユニットの感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
の下面間にわたらせて、駆動ローラ７、二次転写対向ロ
ーラ８、従動ローラ９の３本のローラに懸回張設してあ
り、図１の矢印Ａに示すように、の反時計回り方向に感
光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと同じ周速度で回転
駆動される。

【００４４】前記中間転写ベルト５は、例えば、素材と
してポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリス
チレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン
系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ塩
化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂等
に対して、導電性のカーボン粒子や金属粉等を分散混合
させたものが用いられる。

【００４５】本実施形態においては、ポリイミド系樹脂
にカーボン粒子を分散させたものを用いた。そしてその
体積抵抗値は10⁸〜10¹⁶Ω・mの範囲が望ましい。10⁷Ω
・m以下の中間転写体ベルト５を用いた場合には画像
に、にじみ、太りが生じたり、画像比率の異なる画像形
成時に転写効率が変化してしまったりという問題が生
じ、10¹⁷Ω・m以上の中間転写体ベルト５を用いた場合
にはトナー転写時に中間転写体ベルト５の電位が大きく
なりすぎることにより、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄ、あるいは記録材Ｐとの間で異常放電が発生
し、画像不良が発生する。そこで本実施形態において
は、厚さ100μm、体積抵抗率約10¹³Ω・mのシームレス
ベルトを用いている。

【００４６】（一次転写手段）一次転写手段を構成する
一次転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄはそれぞれ中間
転写ベルト５の内側に配設した第１から第４の４つのロ
ーラによって構成されている。

【００４７】第１の一次転写ローラ６ａはブラック用の
画像形成ユニットＰａの感光体ドラム１ａの下面に中間
転写体ベルト５の上行側ベルト部分を挟んで当接して一
次転写部21ａを形成している。第２の一次転写ローラ６
ｂはシアン用の画像形成ユニットＰｂの感光体ドラム１
ｂの下面に中間転写体ベルト５の上行側ベルト部分を挟
んで当接して一次転写部21ｂを形成している。第３の一
次転写ローラ６ｃはイエロー用の画像形成ユニットＰｃ
の感光体ドラム１ｃの下面に中間転写体ベルト５の上行
側ベルト部分を挟んで当接して一次転写部21ｃを形成し
ている。第４の一次転写ローラ６ｄはマゼンタ用の画像
形成ユニットＰｄの感光体ドラム１ｄの下面に中間転写
体ベルト５の上行側ベルト部分を挟んで当接して一次転
写部21ｄを形成している。

【００４８】各一次転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ
には、それぞれ不図示の転写バイアス電源からトナーと
は逆極性の転写バイアスが印加され、これにより感光体
ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ面側のトナー画像が一次
転写部21ａ，21ｂ，21ｃ，21ｄにおいて中間転写体ベル
ト５の上行側ベルト面に静電的に転写される。

【００４９】（画像記録手順）本実施形態の装置の場合
は、まず、ブラック用の画像形成ユニットＰａの一次転
写部21ａにおいて感光体ドラム１ａ面から中間転写体ベ
ルト５の上行側ベルト面にブラック画像が転写される。
ついで、シアン画像、イエロー画像、マゼンタ画像が同
様の方法で中間転写体ベルト５の上行側ベルト面に重ね
あわせるように転写されて、フルカラー画像が合成形成
される。

【００５０】上記のブラック用、シアン用、イエロー
用、マゼンタ用の各画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐ
ｃ，Ｐｄにおいて、それぞれ現像装置３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄは、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ面か
ら中間転写体ベルト５面に画像を転写した後の感光体ド
ラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ面に残留した転写残トナー
を除去するクリーニング手段を兼ねさせ、現像と同時に
クリーニングするものであり、各画像形成ユニットＰ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのいずれにも専用機器としての感
光体ドラムクリーニング器は具備させていない（クリー
ナレスシステム）。

【００５１】そして、上記のようにしてフルカラー画像
が形成された中間転写ベルト面は引き続く中間転写体ベ
ルト５の回動で二次転写対向ローラ８と二次転写手段と
しての二次転写ローラ10によって形成される二次転写部
11に至る。二次転写ローラ10は二次転写対向ローラ８に
中間転写体ベルトを挟んで当接して二次転写部を形成し
ており、不図示の転写バイアス電源からトナーとは逆極
性の転写バイアスが印加される。

【００５２】12は給紙カセット、13は該給紙カセット12
から記録材（転写材）Ｐを操り出す給紙ローラである。
14，15はレジストローラ対であり、前記給紙カセット12
から給送された記録材Ｐを二次転写部11に所定のタイミ
ングで給送する。

【００５３】すなわち、中間転写体ベルト５の回動によ
り該中間転写体ベルト面に形成されたフルカラー画像の
先端部が二次転写部11に到達したとき、記録材Ｐが給送
され、二次転写部11において中間転写体ベルト５面側の
フルカラー画像が該給送記録材Ｐに対して一括転写され
る。

【００５４】二次転写部11を出た記録材Ｐは中間転写体
ベルト５面から分離されて、定着ユニット16に導入され
た画像の熱定着を受け、画像形成物として装置外のトレ
イ17に排紙される。

【００５５】また、二次転写時に中間転写体ベルト５面
に残された転写残トナーは転写残トナー帯電装置18で中
間転写体ベルト５面への転写時とは逆極性に帯電され
る。

【００５６】｛中間転写体のクリーニング構成｝次に前
記トナー像を記録材Ｐに転写した後の中間転写体として
の中間転写ベルト５のクリーニング構成について説明す
る。

【００５７】本実施形態においては、中間転写ベルト５
に残留した転写残トナーを転写残トナー帯電手段及び一
次転写手段による帯電によって感光体ドラム１ａに逆転
写し、更に現像手段４ａで回収するものであり、そのた
めに転写残トナー帯電手段が前記二次転写ローラ10より
も中間転写ベルト５の回転移動方向下流側であって前記
一次転写ローラ６ａよりも上流側に配設されている。

【００５８】この転写残トナー帯電装置18はアクリルス
ポンジからなる低抵抗スポンジ層と、アクリルウレタン
からなる抵抗層、フッ素樹脂からなる表面離型層の３層
構造を有した転写残トナー帯電手段19を有している。体
積抵抗率は抵抗層で10⁷〜10¹ ¹Ω・m表面離型層で10¹⁴〜
10¹⁸Ω・mである。また、中間転写体ベルト５に対して
総圧980〜2940mN（100〜300gf）で当接させられてい
て、図中矢印Ｂの方向、中間転写体ベルト５の回転方向
に対してカウンター方向に回転させられている。この転
写残トナー帯電手段19の当接圧は、従来のクリーニング
ブレードを直接中間転写ベルト５に当接させてクリーニ
ングしていた場合に必要であった当接圧の1/3〜1/20で
ある。

【００５９】また、転写残トナー帯電装置18は転写残ト
ナー帯電手段19に高圧を印加するための高圧電源20も備
えており、この高圧電源20からは現像されたトナーと逆
極性でその絶対値が略１〜３kV（電流値は絶対値で略５
〜40μA）のＤＣバイアスが出力されるよう構成され
る。出力するバイアスとしては、前述のようにＤＣバイ
アスのみでもよいがＡＣバイアスを重畳すると転写残ト
ナーのトリボを均一に再帯電する効果が高まるので好ま
しい。

【００６０】本実施形態に係る中間転写ベルト５のクリ
ーニングは、二次転写終了後の中間転写ベルト５の回転
方向の最初の画像形成ユニットＰａの感光体ドラム１ａ
から中間転写ベルト５への一次転写と同時に中間転写ベ
ルト５上の二次転写残トナーを感光体ドラム１ａに逆転
写して戻し、画像形成ユニットＰａの現像手段４ａにて
回収するところに特徴を有する。

【００６１】そのメカニズムを説明する。中間転写ベル
ト５上に形成されたトナー像は、このトナー像の帯電極
性とは逆極性の二次転写バイアスによって形成される強
力な電界により二次転写部11に送られた記録材Ｐに転写
される。

【００６２】この時、記録材Ｐに転写されずに中間転写
ベルト５上に残留する二次転写残トナーは、正規の帯電
極性とは逆極性に帯電されているものが多い。しかし、
すべての二次転写残トナーが正規の帯電極性と逆極性に
反転させられているわけではなく、中和されて電荷を持
たないトナーや、正規の帯電極性（本実施形態において
は負極性）を維持しているトナーも一部存在する。この
ような二次転写残トナーに対して転写残トナー帯電装置
18により、中間転写ベルト５上に残留する二次転写残ト
ナーは、すべて正規の帯電極性とは逆極性（本実施形態
においては正極性）に再帯電される。

【００６３】次に、正規の帯電極性とは逆極性に再帯電
された二次転写残トナーが最初の画像形成ユニットＰａ
の一次転写部において、通常の転写工程と同じ転写帯電
を受けると、中間転写ベルト上の転写残トナーは感光体
ドラム側に逆転写され、中間転写ベルト５表面上は清掃
されることとなる。

【００６４】感光体ドラム側に逆転写された二次転写残
トナーは画像形成ユニットＰａの現像部において現像手
段３ａに回収され、現像手段３ａ内で再び正規の帯電極
性に再帯電されて再利用されることとなる。

【００６５】このとき、中間転写ベルト５上の二次転写
残トナーはブラック、シアン、イエロー、マゼンタがそ
れぞれ存在しているので、シアン、イエロー、マゼンタ
の画像形成を行う画像形成ユニットの現像手段で回収さ
せるとシアン、イエロー、マゼンタの色味が大きくすれ
て画像不良の原因となるが、本実施形態に示したよう
に、ブラックの画像形成ユニットＰａの現像器４ａに回
収させた場合、もともとブラック色は無彩色であり、多
少他色のトナーがブラック現像器４ａに混入してもほと
んど目立たないため画像不良に至らない。

【００６６】以上説明したように、上記の構成とするこ
とで中間転写ベルトクリーナーによって中間転写ベルト
に過剰な駆動負荷を発生させることがなくなるととも
に、中間転写ベルトから記録材への二次転写時に発生す
る二次転写残トナーの再利用も可能となったので完全な
クリナーレスシステムの構築が可能となった。

【００６７】〔第２実施形態〕次に本発明の第２実施形
態について図４を参照して説明する。尚、図４は第２実
施形態における画像形成装置の概略構成説明図であり、
前述した第１実施形態と同一部材には同一符号を付して
いる。

【００６８】図４に示すように、本実施形態においても
前述した第１実施形態と同様、複数の画像形成ユニット
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが中間転写ベルト５の上行側ベ
ルト部分の上側において、該ベルト部分の移動方向にそ
って順次配列して配設した構成となっている。そして、
各画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて各
感光体ドラム101ａ，101ｂ，101ｃ，101ｄ面にはフルカ
ラー画像の色分解成分画像としての、ブラック画像、シ
アン画像、イエロー画像、マゼンタ画像の形成が中間転
写ベルト５の回転移動方向上流側から順になされる。

【００６９】また、本実施形態においても、各画像形成
ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて、それぞれ、
像担持体としての感光体ドラム101ａ，101ｂ，101ｃ，1
01ｄと該感光体ドラムを均一に帯電処理する帯電手段10
2ａ，102ｂ，102ｃ，102ｄと感光体ドラムの帯電処理面
に静電潜像を形成する画像露光手段３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄと、形成された静電潜像をトナー粒子で現像する現
像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを有したクリーナーレス
の画像形成ユニットである。

【００７０】ただし、本実施形態においては感光体ドラ
ムを帯電させる帯電手段が前述した第１実施形態におい
て示したコロナ帯電手段とは異なり、オゾンレス、低電
力消費、といった利点を有する接触帯電手段、接触帯電
手段の中でも注入帯電方式の帯電手段を用いている。以
下、第１実施形態と異なる部分について説明する。

【００７１】上記の各画像形成ユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐ
ｃ，Ｐｄにおいて感光体ドラム101ａ，101ｂ，101ｃ，1
01ｄは本実施形態においても直径30mm、長さ300mmのＯ
ＰＣ感光体であり、100mm/secのプロセススビード（周
速度）をもって矢印の時計方向に回転駆動されるが、後
述するように層構成が前述の第１実施形態に用いた感光
体とは異なっている。

【００７２】すなわち、本実施形態の装置における像担
持体としての感光体ドラム101ａ，101ｂ，101ｃ，101ｄ
は、アルミニウム製の導電性ドラム基体（アルミ基体）
と、その周面に下記の５つの層を順次に形成してなる感
光体層からなる。第１から第４の層については前述の第
１実施形態と同様である。そして、本実施形態では第５
の層として電荷注入層を有している。

【００７３】前記第５層の電荷注入層は、絶縁性樹脂の
バインダーに導電性微粒子としてSnO₂超微粒子を分散し
た材料の塗工層である。具体的には、絶縁性樹脂に光透
過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして
低抵抗化（導電化）した粒径0.03μmのSnO₂粒子を樹脂
に対して70重量パーセント分散した材料の塗工層であ
る。このようにして調合した塗工液をデイッピング塗工
法、スプレー塗工法、ロールコート塗工法、ビームコー
ト塗工法等の適当な塗工法にて厚さ３μmに塗工して電
荷注入層としている。

【００７４】あるいはシリコンの非晶質よりなる表面層
を有する感光体（アモルファスシリコンドラム、ａ−Si
ドラム）も同様に用いられる。

【００７５】被帯電体としての感光体は表面抵抗10¹¹〜
10¹⁶Ω・mの低抵抗層を有するものとすることができ
る。

【００７６】また、本実施形態における帯電手段102
ａ，102ｂ，102ｃ，102ｄはスリーブ回転タイプの磁気
ブラシ接触帯電部材である。

【００７７】概略構成としては、Ｓ・Ｎ各々２極（磁束
密度は各々1000ガウス程度）よりなる直径16mmの固定の
マグネットローラと、このマグネットローラに回転自由
に外嵌させた非磁性のＳＵＳ材からなるスリーブと、該
スリーブの外周面にマグネットローラの磁力で付着保持
させた磁性粒子の磁気ブラシ層からなる。

【００７８】磁気ブラシ層を構成させる磁性粒子として
は、平均粒径が10〜100μm、飽和磁化が４〜50A・m²／k
g、抵抗が１×10⁴〜１×10¹²Ω・mのものが望ましく、
感光体ドラムにピンホールのような絶縁の欠陥が存在す
ることを考慮すると、１×10 ⁶Ω・cm以上のものを用い
ることが好ましい。磁性粒子の抵抗値は、底面積が228m
m²の金属セルに磁性粒子を2g入れた後、6.6kg/cm²で加
重し、100Ｖに電圧を印加して測定している。

【００７９】帯電性能をよくするにはできるだけ抵抗の
小さいものを用いる方が良いので、本実施形態において
は平均粒径25μm、飽和磁化40A・m²／kg、抵抗５×10⁸
Ω・mのものを用い、これをスリーブの外周面に40g磁気
付着させて磁気ブラシ層を形成させた。

【００８０】磁性粒子の構成としては、樹脂中に磁性材
料としてマグネットを分散し、導電化および抵抗調整の
ためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリ
ア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を樹
脂でコーティングし抵抗調整を行った物等が用いられて
いる。

【００８１】上記の磁気ブラシ接触帯電手段102ａ，102
ｂ，102ｃ，102ｄの磁気ブラシ層を感光体ドラム面に接
触させて配設する。磁気ブラシ層と感光体ドラムの接触
ニップ部の幅は６mmとしている。

【００８２】そして、スリーブに不図示の帯電バイアス
印加電源より所定の帯電バイアスＶdcを印加し、スリー
ブを感光体ドラムとの接触ニップ部において感光体ドラ
ムの回転方向とはカウンター方向（逆方向）となる時計
回り方向に周速度150mm/secで回転駆動させることで、
回転感光体ドラム面が帯電バイアスの印加された磁気ブ
ラシ層で摺擦され、感光体ドラムの感光体層の表面が所
望の電位に注入帯電方式で一様に一次帯電される。

【００８３】前述した第１実施形態とは異なり、このよ
うな磁気ブラシ等の接触帯電部材を用いると、一次転写
残トナーや二次転写残トナーが、いったん接触帯電部材
に保持され、徐々に吐き出されて現像器にて回収される
ようになるので、像露光時に感光体ドラム上に大量の転
写残トナーが存在して次の画像形成に支障を来たしてし
まうという問題を回避でき、また、現像器での回収がス
ムーズに行われるようになるので好ましい。

【００８４】上記のような一次帯電手段として接触帯
電、中でも注入帯電方式を用いた画像形成装置に中間転
写体のクリーニング機構を適用することにより前述した
第１実施形態と同じく、中間転写体クリーナーによって
中間転写体に過剰な駆動負荷を発生させることがなくな
るとともに、中間転写体から記録材への二次転写時に発
生する二次転写残トナーの再利用も可能となり、完全な
クリナーレスシステムの構築が可能となる。

【００８５】

【発明の効果】本発明は前述のように、中間転写体に残
留したトナーを現像手段に回収するようにしたために、
中間転写体に対して過剰な負荷がかかり、中間転写体を
駆動するトルクが高くなるという問題や、中間転写体へ
の負荷トルクが高くなって、中間転写体の移動速度が不
安定になりレジストレーションが乱れるといった画像不
良や、手前側、奥側の負荷トルクにアンバランスが生じ
た場合、中間転写体が主走査方向に寄る時の力が大きく
なりすぎて中間転写体の駆動ができなくなるという問題
を防止することが可能となる。

【００８６】特に、トナーとして重合法により生成した
球形状のトナーを用いた場合に、顕著な効果を得ること
ができ、さらには、二次転写残トナーをもブラック画像
形成ユニットで回収、再利用するようにすることで、大
きな画像弊害を発生させることなく完全なクリーナーレ
スシステムの構築が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略構成説明図である。

【図２】トナーの形状係数の説明図である。

【図３】トナーの構造説明図である。

【図４】第２実施形態における画像形成装置の概略構成
説明図である。

【符号の説明】

Ｐ …記録材Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …帯電手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …画像露光手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …現像手段５ …中間転写ベルト６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ …一次転写ローラ７ …駆動ローラ８ …二次転写対向ローラ９ …従動ローラ 10 …二次転写ローラ 11 …二次転写部 12 …給紙カセット 13 …給紙ローラ 14，15 …レジストローラ対 16 …定着ユニット 17 …トレイ 18 …転写残トナー帯電装置 19 …転写残トナー帯電手段 20 …高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】並列された複数の像担持体の表面を帯電
手段により帯電し、選択露光して形成した潜像を現像手
段によりトナー現像し、該トナー像を一次転写手段によ
って移動する中間転写体に順次転写する複数の画像形成
手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を搬送さ
れる記録材に転写する二次転写手段とを有する画像形成
装置において、前記中間転写体上に残留したトナーに対して前記現像手
段により現像されるときとは逆極性の帯電を有するよう
に帯電を施す転写残トナー帯電手段を、前記二次転写手
段よりも前記中間転写体の移動方向下流側であって前記
一次転写手段よりも上流側に配設し、前記中間転写体へトナー像を一次転写した後に前記像担
持体に残留した転写残トナーを前記現像手段で回収する
とともに、前記記録材へトナー像を二次転写した後に前
記中間転写体に残留した転写残トナーを前記転写残トナ
ー帯電手段及び一次転写手段による帯電によって前記像
担持体に逆転写し、更に前記現像手段で回収することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体の表面を帯電する帯電手段
は、注入帯電手段であることを特徴とする請求項１記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記中間転写体に残留したトナーに帯電
を施す一次転写手段は、中間転写体に対して最初にトナ
ー像を転写する画像形成手段における一次転写手段であ
ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記中間転写体に対して最初にトナー像
を転写する画像形成手段は、ブラックトナー像を転写す
るものであることを特徴とする請求項３記載の画像形成
装置。
【請求項５】前記トナー像の形成に用いられるトナー
は重合法により作成されたトナーであることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装
置。