JP2006171100A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非画像部にトナーを用いることで画像全体の光沢を均一にする場合、混色による画像品位の低下が発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 各々像担持体を備えた複数の画像形成ステーションからなる画像形成装置において、非画像領域に画像形成を行うステーションは、像担持体上からトナーを除去するトナー除去手段を備え、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うステーションは、像担持体上の静電像を現像するのと同時に、像担持体上のトナーを回収する現像手段を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。

カラー電子写真方式では、像担持体上に帯電後、フイルターで色分解された光像を露光して像担持体上に静電潜像を形成し、トナーによりトナー像を得てこのトナー像を転写体に転写し、この工程をレッド、グリーン、ブルーフイルター等による露光を繰り返し、有色トナー像を記録紙に転写した後、熱溶融定着して記録紙上にカラー画像を得ている。

この場合、有色トナー像の色濃度が濃い部分は、各色のトナーが重ねられるためトナー層が厚くなり、有色トナー像の色濃度が薄い部分は、重ねられるトナー層が薄くなり、特に、白地部ではトナー層が無い状態となる。

この結果、画像の最上層の高さは、色濃度の違いにより差が生じ、特に色濃度の高い部分では、あたかも油絵の絵の具で描いた如き光沢を呈するが、色濃度が薄い部分、特に、白地部では光沢がほとんど無いため、画像領域全面の光沢が不均一であった。

上記問題を解決するため図１０に示す特許文献１では、「カラートナー像で形成されるトナー層の厚みに対応してトナー量が少ない部分に透明トナーが転写され、カラートナー像におけるトナー層の厚みを画像域において実質的に同一としたので、カラー画像部分表面の凹凸がないので光沢が均一な優れた画像を得ることができる。」とある。

つまり、画像全体において、着色剤を含有する有色トナー量と着色剤をほとんど含有しない透明トナー量とを加えた総トナー量を均一とすることで、画像全体における光沢の均一性を向上することができる。

このような透明トナーを備えたカラーの画像形成装置として、それぞれ異なる色のトナー像を形成する複数個（複数色）の像担持体を備えたいわゆるタンデム方式の画像形成装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。このような画像形成装置は複数個の像担持体を、中間転写ベルトの移動方向に沿って上流側から下流側にかけて直列に並べて配設し、各像担持体に備えられた帯電手段、露光手段、現像手段により像担持体上に形成された各色のトナー像を、中間転写ベルト上に順次一次転写して、中間転写ベルト上で複数色のトナー像を重ね合わせる。その後、重ね合わされたトナー像を転写紙上にさらに二次転写後、定着工程をへてカラー画像が得られる。

一方、像担持体上の転写残トナーに関して述べれば、従来主流であったクリーナによるクリーニング方式では、繊維状の部材等からなるブラシクリーナーや、ウレタンゴム等の弾性体ブレード等を像担持体に接触させることにより転写残トナーを像担持体表面から除去している。しかし、このような方式ではクリーナが像担持体に接触しているため像担持体が耐久の過程で徐々に削れ、像担持体の寿命が短くなるという問題が生じる。

このような問題を解決するために、クリーナレス方式の電子写真方法が提案されている。

クリーナレス方式は、近年、画像形成装置の小型化・廃トナーの削減という課題に答えるべく開発されてきた方式であり、クリーナを取り外し、感光体上の転写残トナーは現像手段によって「現像同時クリーニング」で被帯電体上から除去し現像手段に回収・再利用する構成である。例えば、特許文献３によれば、帯電ローラによるクリーナーレスシステムの例があげられている。
特開２０００―１４７８６３号 特開２００２−２１４８７１号 特開平１０−２４７０３６号

ところで、先に述べたタンデム方式の画像形成装置においては、前ステーションすなわち中間転写ベルト移動方向上流側の像担持体から中間転写ベルトに転写されたトナーが次ステーションすなわちその下流側の像担持体に到達したときに、前ステーションのトナーが次ステーションの像担持体に付着してしまういわゆる再転写が起きることがある。通常のクリーナのある場合、本来そのステーションのトナーとは異なるトナーが下流ステーションの像担持体に再転写されても、クリーナにより回収されるため、その後現像器に異なるトナーが混入することはない。ところが、タンデム方式の画像形成装置にクリーナレス方式を適用した場合、当然クリーナはなく、像担持体に再転写された本来そのステーションのトナーとは異なるトナーは現像器で回収されることになり、混色が起こりうる。

画像全体において、総トナー量を均一とする目的で透明トナーを用いる場合、透明トナーは非画像部を中心にトナー層が形成されるが、この時、透明トナーの現像手段に他の有色トナーが混色していると、通常の非画像部に有色トナーが付着する。これは、画像的には従来のカブリと同様であり、ひどい場合は画像欠陥となる。

上記問題を鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、非画像部にトナーを用いることで画像全体の光沢を均一にする場合、混色による画像品位の低下が発生しない画像形成装置を提供し、且つ感光体ドラムの削れを抑制した画像形成装置を提供することである。

そこで、本発明においては、
各々像担持体を備えた複数の画像形成ステーションからなる画像形成装置において、
前記複数のステーションのうち、
非画像領域に画像形成を行うステーションは、像担持体上からトナーを除去するトナー除去手段を備え、
少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うステーションは、像担持体上の静電像を現像するのと同時に、像担持体上のトナーを回収する現像手段を備える、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、非画像部に対してトナーを用いることで画像全体の光沢均一性を図る場合において、混色による画像品位の低下が発生しない。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、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。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図１には本発明実施例のフルカラー画像形成装置（複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機）の概略断面図を示す。

同図に示す画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト７の回転方向（矢印Ｒ７方向）に沿って上流側から下流側にかけて５個の画像形成部（画像形成ステーション）Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｔが配設されている。

各画像形成部Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ、Ｓｔは、この順に、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色のトナー像および透明トナー像を形成する画像形成部であり、それぞれ像担持体としてドラム形の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という。）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔを備えている。

感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔは、それぞれ矢印Ｒ１方向（図１中の反時計回り）に回転駆動されるようになっている。各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔの周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電器（帯電手段）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、２ｔ、露光装置（潜像形成手段）３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、３ｔ、現像器（現像手段）４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、４ｔ、一次転写ローラ（一次転写手段）５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、５ｔが配設されている。上述の一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、５ｔ及び二次転写対向ローラ８，テンションローラ１７、１８には、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト７が掛け渡されている。中間転写ベルト７は、その裏面側から一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｔによって押圧されていて、その表面を感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｔに当接させている。これにより、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｔと、中間転写ベルト７との間には、一次転写ニップ（一次転写部）Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄ，Ｔ１ｔが形成されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラも兼ねる二次転写対向ローラ８の矢印Ｒ８方向の回転に伴って、矢印Ｒ７方向に回転するようになっている。この中間転写ベルト７の回転速度は、上述の各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｔの回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。

中間転写ベルト７表面における、二次転写対向ローラ８に対応する位置には、二次転写ローラ（二次転写手段）９が配設されている。二次転写ローラ９は、二次転写対向ローラ８との間に中間転写ベルト７を挟持しており、二次転写ローラ９と中間転写ベルト７との間には、二次転写ニップ（二次転写部）Ｔ２が形成されている。また、中間転写ベルト７表面における、テンションローラ１７に対応する位置には、ベルトクリーナ（中間転写体クリーナ）１１が当接されている。

画像形成に供される転写材Ｐは、給紙カセット１０に積載された状態で収納されている。この転写材Ｐは、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ等を有する給搬送装置（いずれも不図示）によって、上述の二次転写ニップ部Ｔ２に供給されるようになっている。転写材Ｐの搬送方向に沿っての二次転写ニップ部Ｔ２の下流側には、定着ローラ１４とこれに加圧された加圧ローラ１５とを有する定着装置１３が配設されており、さらに定着装置１３の下流側には、排紙トレイ（不図示）が配設されている。

上述構成の画像形成装置においては、以下のようにして、転写材Ｐ上にフルカラーのトナー像が形成される。

まず、原稿を読み取るとマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの成分による画像信号が決定される。続いて、その画像信号値に応じて、透明トナーを形成するための画像信号が決定される。本実施形態では、画像信号値の積算に応じて透明トナーの量が決定される。続いて、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔは、感光体ドラム駆動モータ（不図示）によって矢印方向に所定のプロセススピードで回転駆動され、帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、２ｔによって所定の極性・電位に一様に帯電される。帯電後の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔは、露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｔによって画像情報に基づく露光が行われ、露光部分の電荷が除去されて各色毎の静電潜像が形成される。

これら感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１ｔ上の静電潜像は、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、４ｔによってイエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色のトナー像および透明トナー像として現像される。これら５色のトナー像は、一次転写ニップＴ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄにおいて、一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにより、中間転写ベルト７上に順次に一次転写される。こうして、５色のトナー像が中間転写ベルト７上で重ね合わされる。

上述のようにして中間転写ベルト７上で重ね合わされた５色のトナー像は、転写材Ｐに二次転写される。給紙カセット１０から給搬送装置によって搬送された転写材Ｐは、レジストローラによって中間転写ベルト７上のトナー像にタイミングを合わせるようにして二次転写ニップＴ２に供給される。供給された転写材Ｐには、二次転写ニップＴ２において、二次転写ローラ９により、中間転写ベルト７上の５色のトナー像が一括で二次転写される。二次転写時に、転写材Ｐに転写されないで中間転写ベルト７上に残ったトナー（残留トナー）は、ベルトクリーナ１２によって除去される。

一方、５色のトナー像が二次転写された転写材Ｐは、定着装置１３に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、排紙トレイ（不図示）上に排出される。以上で、１枚の転写材Ｐの片面（表面）に対するフルカラーの画像形成が終了する。

次に、図２は本実施例の画像形成装置に於いて、記録紙上に形成されるトナー層の模式断面図である。図２において８０はトナー層を示し、定着時に発生するオフセットの観点から、有色トナー（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックトナー）の最大の載り量は１．０ｍｇ／ｃｍ^２であり、各色単独の最大載り量は０．５ｍｇ／ｃｍ^２である。有色トナーのトナー量が少ない部分には、有色トナーと透明トナーとを合計した載り量が１．０ｍｇ／ｃｍ^２と成るように透明トナーを転写して、画像全体のトナー載り量を均一にすることで画像全体の光沢の均一化を実現している。トナー高さの凹凸、つまりは、トナー載り量差を無くすことで、画像の光沢が均一になることは、周知の通りである。

尚、上記のようにトナーの載り量を均一化する場合、当然、非画像部に透明トナーが載ることになるが、厳密にトナーの載り量を均一化しなくても、非画像部に透明トナーを載せることで光沢の均一性は改善される。このように、載り量を均一にしない場合でも、非画像部に透明トナーを載せる場合、本発明の適用が可能である。

本特許でいう、透明トナーと有色トナーの違いは、着色剤の有無である。有色トナーは例えばスチレンーアクリルのような樹脂を主体とし、そこに顔料や染料のような着色剤を混合して作られるが、透明トナーには着色剤を混合しない。ただし、透明トナーとしての機能に影響を与えないほどの量であれば、荷電制御等を目的として少量加えることはかまわない。各種特性の付与を目的とした外添剤の添加は一般的に行われているが、透明トナーに関しても、行ったほうが好ましい。このとき、有色トナーと透明トナーの外添を同じ構成としておけば、例えば透明トナーが有色トナーステーションに混色した場合にも弊害がでにくいという利点がある。

ここで、本発明の特徴的な部分を詳しく述べる。

本発明の一番の特徴は、有色トナー（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックトナー）ステーションは感光体ドラム上のトナーを清掃するクリーナを用いないクリーナレス構成とし、透明トナーステーションのみに感光体ドラム上のトナーを清掃するクリーナを設けている点にある。以下に、構成および作用について詳述する。

有色トナー（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックトナー）の構成について述べる。有色トナー各ステーションは同一構成であり、以下の説明では、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、帯電補助ブラシ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄについて、特に色を区別する必要がない場合には、単に、感光体ドラム１、帯電器２、露光装置３、現像器４、一次転写ローラ５、帯電補助ブラシ６のように表記するものとする。

図３に、感光体ドラム１近傍の拡大図を示す。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電ローラ２（接触帯電部材）、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）５、帯電補助ブラシ（帯電補助手段）６が配設されている。

（１）感光体ドラム（像担持体）
実施の形態１に係る有色ステーションは、像担持体として感光体ドラム１（回転ドラム型の電子写真感光体）を備えている。この感光体ドラム１は負帯電特性のＯＰＣ（有機光半導体）で形成された感光層を有している。感光体ドラム１は、直径５０ｍｍに形成されていて、中心支軸（不図示）を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

（２）帯電ローラ（接触帯電部材）
図３に示す有色ステーションは、帯電手段として、ローラ状に形成された帯電ローラ（接触帯電部材）２を有している。帯電ローラ２は感光体ドラム１表面（外周面）を所定の極性・電位に一様に帯電処理する部材である。

図３に示すように、帯電ローラ２は、芯金２１の両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）によって回転自在に保持されている。軸受部材は、付勢部材としての押圧ばね（圧縮ばね 不図示）によって感光体ドラム１に向けて付勢されており、これにより帯電ローラ２は、感光体ドラム１表面に対して所定の押圧力をもって圧接させて感光体ドラム１表面との間に帯電部（帯電ニップ部）ａを形成している。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って、矢印Ｒ２方向に従動回転する。

帯電ローラ２は、帯電バイアス印加電源Ｓ１によって帯電バイアスが印加される。帯電バイアス印加電源Ｓ１から帯電ローラ２の芯金２１に対して、帯電バイアスとして、直流電圧と交番電圧とを重畳させた振動電圧が印加される。これにより、回転中の感光体ドラム１表面は、所定の極性・電位に均一に（一様に）帯電処理される。この帯電バイアス印加電源Ｓ１は、帯電ローラ２と感光体ドラム１との間の放電電流量を検知してこれに基づき放電電流を制御する放電電流量制御手段（不図示）により可変制御され、必要最低限の電流量での帯電処理を行うようになっている。なお、上述の交番電圧とは、正弦波、矩形波、三角波等の時間とともに振幅の変化させる電圧のすべてを意味するものである。

（３）露光装置（情報書き込み手段）
図３の有色ステーションは、帯電処理された感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する情報書き込み手段として露光装置を備えている。露光装置３は、本実施の形態では、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。

（４）現像装置（現像手段）
現像手段としての現像装置（現像器）４は、感光体ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像をトナー像として可視化する。本実施の形態では、現像装置４は、二成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置である。

現像装置４は、現像容器４１、現像スリーブ４２を有している。

現像容器４１内には二成分現像剤が収容されている。二成分現像剤は、トナーと磁性キャリヤとの混合物である。本実施の形態において、磁性キャリヤの抵抗は約１０^１３Ω・ｃｍ、粒径は４０μｍである。トナーは磁性キャリヤとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

上述の現像スリーブ４２は、感光体ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）を３５０μｍに保持した状態で、感光体ドラム１に近接するように対向配設されている。この感光体ドラム１と現像スリーブ４２との対向部が現像部ｃとなる。現像スリーブ４２はその表面が、現像部ｃにおいて感光体ドラム１表面の移動方向とは逆方向に移動する方向に回転駆動される。つまり、感光体ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に対して、矢印Ｒ４方向に回転駆動されている。

この現像スリーブ４２は内側にマグネットローラを備え、その磁力により、二成分現像剤が現像スリーブ４２の回転に伴って現像部ｃに回転搬送される。磁気ブラシ層は、現像剤コーティングブレード（不図示）により所定の薄層に整層され、現像スリーブ４２には、現像バイアス印加電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態においては、現像スリーブ４２に印加される現像バイアスは、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）を重畳した振動電圧である。さらに具体的には、直流電圧が−３５０Ｖ、交流電圧が１６００Ｖである。この現像バイアスによる電界によって、感光体ドラム１上の静電潜像に対応して二成分現像剤中のトナーが選択的に付着される。これにより、静電潜像がトナー像として現像される。

このとき、感光体ドラム１上に現像されたトナーの帯電量は−２５μＣ／ｇである。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４２上の現像剤は引き続く現像スリーブ４２の回転に伴い現像容器４１内の現像剤溜り部に戻される。

（５）転写手段
本実施の形態では、転写手段として転写ローラ５が使用されている。この転写ローラ５は感光体ドラム１表面に所定の押圧力をもって圧接されており、その圧接ニップ部が転写部Ｔ１となる。中間転写ベルト７は感光体ドラム１と転写ローラ５との間に挟持されて搬送され、転写ローラ５に対して、転写バイアス印加電源Ｓ３からトナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス（本実施の形態では、＋２ｋＶ）が印加されることで、中間転写ベルト表面に感光体ドラム１上のトナー像が順次に静電現像器に転写されていく。

（６）帯電補助ブラシ
感光体ドラム１の回転方向に沿っての転写部Ｔ１の下流側でかつ帯電部ａの上流側には、帯電補助手段としての帯電補助ブラシ６が配設されていて、感光体ドラム１表面に当接されている。帯電補助ブラシ６は、帯電補助バイアス印加電源Ｓ４によって、ＡＣバイアス、帯電と逆極性のＤＣバイアス、又はＡＣバイアスを重畳した帯電と逆極性のＤＣバイアスが印加される導電性ブラシであり、帯電ローラ２による帯電直前の感光体ドラム１表面の電位をならして前画像の履歴を消すと同時に、転写残トナーを一時的にこのブラシ内に捕獲し、再び感光体ドラム１上へ送りだす。

有色トナーステーションは、クリーナレス構成であり、転写部Ｔ１で中間転写ベルト７に転写されずに感光体ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去する専用のクリーナは配置されていない。転写残トナーは、引き続く感光体ドラム１の回転で帯電補助ブラシ６を通過後、帯電部ａに至り、感光体ドラム１に接触している帯電ローラ２に一時的に付着し、その付着トナーが再び感光体ドラム１上に吐き出されて、最終的に現像装置４において、静電像の現像動作と同時に回収動作が行なわれる。

この時、前ステーションのトナーが次ステーションの像担持体に付着してしまういわゆる再転写が起きると、本来そのステーションのトナーとは異なるトナーが、帯電補助ブラシ６、帯電ローラ２をへて最終的に現像装置４に回収されることとなる。

ただし、有色トナーの現像器に他の色のトナーが混色した場合は、有色トナーは当然画像部にしか現像されないため、非画像部に混色トナーが現像されることはない。そのため、混色トナーはたいていの場合目立たなく、あまり問題になることがなかった。

一方、透明トナーステーションは、有色トナーステーションと同様にクリーナレス構成とすると、再転写による混色が起きた場合、透明トナーは非画像部にも現像されるため、混色トナーである有色トナーも非画像部にも現像されてしまう。非画像部に現像された有色トナーは、画像欠陥のいわゆるかぶりと同じで大変目立ち、問題となりやすい。

この問題を解決する手段として、透明トナーステーションを最上流に配置することで、上流ステーションのトナーの混入を防ぐことが考えられる。しかし、この場合、通常画像形成時は上流ステーションからの混入は避けられるが、ジャム発生時などに中間転写ベルト上のトナーをクリーニングするのに何周も要する場合が普通で、この場合は混入が避けられない。また、画像形成の順番が限定され、透明トナーの効果を十分発揮できない可能性もある。

そこで、本発明においては、非画像部に現像を行う透明トナーステーションに関しては、クリーナを設け、再転写トナーを回収しているのが特徴である。

図４に、透明トナーステーションの感光体ドラム１ｔ近傍の拡大図を示す。感光体ドラム１ｔの周囲には、その回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿ってほぼ順に、帯電ローラ２ｔ（接触帯電部材）、露光装置（露光手段）３ｔ、現像装置（現像手段）４ｔ、転写ローラ（転写手段）５ｔ、が配設されている。ここまでは有色トナーと構成上変わらないが、有色トナーステーションに設けられていた帯電補助ブラシ６の代わりに、透明トナーステーションにはクリーニングブレード２０が設けられている。

帯電ローラ、露光装置、現像装置、転写ローラは有色トナーと透明トナーステーションでほぼ同一構成なため詳細な説明はしない。

（７）クリーニング手段（クリーニングブレード）
本実施の形態では、透明トナーステーションにはクリーニング手段としてクリーニングブレード２０が使用されている。このウレタンゴムの弾性体からなるクリーニングブレード２０は感光体ドラム１表面に所定の押圧力をもって圧接されており、透明トナーの転写残トナーおよび他ステーションの有色トナーの再転写トナーを除去する。

上記のように、透明トナーステーションにクリーニングブレードを設けることで、透明トナー現像器４ｔへの再転写に伴う他の有色トナーの混入を回避することができる。

しかしながら、その一方で透明トナーステーションはクリーナを取り付けたことにより、クリーナレス構成のメリットが得られなくなる。具体的には、クリーナが感光体ドラムに接触しているため感光体ドラム表面が耐久の過程で徐々に削れ、感光体ドラムの寿命が他のステーションに比較して短くなるという問題が生じる。

そこで、本実施例においては、以下のような対策を施している。

有色トナーステーションは、クリーナレス構成のためクリーナによる感光体ドラムの削れはないが、接触帯電方式（帯電ローラ）を用いていることにより感光体ドラムの削れが生じている。

先述のように帯電ローラ２には、電源Ｓ１によって交番電圧（ＡＣ）と直流電圧（ＤＣ）とを重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ）が印加されている。ここで、交番電圧は交流成分であり感光体ドラム１が帯電される際、交番電圧の変化に応じ感光体ドラム１への放電電流が流れ、この放電電流の周期的変化により、感光体ドラム１の安定帯電が可能となる。この理由により、本実施例においては有色トナーは画像安定度を高めるために、直流電圧（ＤＣ）と交番電圧（ＡＣ）を重畳した帯電方式を採用している。

しかし、放電電流の電気エネルギーは、すべてが感光体ドラム１の帯電に使われるのでなく、放電電流の電気エネルギーの一部は感光体ドラム表面の高分子材料を電気的に刺激することで、高分子材料の分子結合に欠陥が生じ易くなる。これにより、感光体ドラム表面は、耐久過程での摺擦によって徐々に削れている。また、帯電ローラ２を用いた場合の感光体ドラム削れ量は、直流電圧（ＤＣ）のみで帯電するＤＣ帯電の場合に比べ、直流電圧（ＤＣ）に交番電圧（ＡＣ）を重畳して帯電するＡＣ帯電の場合の方が多いことが判っている。これは、ＡＣのピーク間電圧ＶｐｐがＤＣに比べて約２倍以上のピーク値を持つ高い値であり、また、周期的に電流値が変化することで、放電電流が感光体ドラム表面を周期的に振動刺激するため、感光体ドラム表面の分子結合に欠陥を生じ易いからである。

このように、有色トナーステーションはＡＣ帯電方式を採用することで、帯電安定性つまり画像の安定性を確保する変わりに、帯電構成による感光体ドラムの削れはやや多くなっている。ただし、クリーナレス構成をとるために、クリーナの摺擦による削れはなくなっている。

一方、透明トナーステーションはクリーナのある構成なため、クリーニングブレードとの摺擦による感光体ドラム削れがある。しかしながら、本実施例においては透明トナーステーションは有色トナーステーションと同じように帯電ローラを用いた接触帯電としつつも、有色トナーステーションがＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加しているのに対し、印加電圧をＤＣのみとしている。これにより、交流電圧を印加している有色トナーステーションに比較して帯電ローラによる感光体ドラムの削れを抑えられている。

以上をまとめれば、有色トナーステーションはＡＣ帯電のクリーナレス構成、透明トナーステーションはＤＣ帯電のクリーナあり構成とすることで、有色トナーステーションと透明トナーステーションでドラム削れ量のバランスをとることができているといえる。

このとき、透明トナーステーションはＤＣ帯電のため、ＡＣ帯電に比較して帯電の安定性がやや欠ける。しかしながら、透明トナーは非画像部を中心にトナーを載せるため、有色トナーに比較して、帯電安定性がやや劣っても画像性に影響を与えづらい。

本実施例においては透明トナーステーションはＤＣ帯電としたが、クリーニング手段による削れ量が少ない場合には、有色トナーステーションより低いＶｐｐ（ピーク・トゥー・ピーク）電圧とすればＡＣ電圧を重畳しても、帯電構成による削れ低減のメリットが得られ、目的が達成される。一方、クリーニング手段による削れ量が多い場合には、図１１に示すように、コロナ帯電のような非接触帯電方式をもちいれば帯電手段によるドラムの削れ量を少なくすることが可能である。

また、本実施例では透明トナーステーションは最下流に配置されているが、本発明においては透明トナーステーションの配置は何ら制限を受けないため、透明トナーの使用目的に応じて配置を換えればよい。ただし、図５に示すように、透明ステーションを最上流とすれば、上流ステーションからの再転写トナーはなくなるため、仮にクリーニング不良等が起きた場合でも、透明トナーステーションへの混色可能性を予め減らすことができるという利点がある。ただし、先述のようにジャムが発生した場合などは、中間転写ベルト上のトナーは転写紙に転写されないためクリーナで除去しなければいけないが、ベタ画像形成時になどは、１度で除去しきれない場合が多く、中間転写ベルトを何周も回転させてクリーニングする場合が多い。そのため、透明トナーステーションを最上流に配置しても、再転写による混色の可能性が残るので、本発明のように、透明トナーステーションにクリーニング手段を設けなければ、混色を完全に防ぐことはできない。

尚、透明トナーステーションを最上流に配置した場合、透明トナー用のクリーニング手段２０をうまく利用すれば、図５に示すように、二次転写ニップＴ２通過後の中間転写ベルト上のトナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーナを排除できる。つまり、従来中間転写ベルトクリーナで回収していたトナーを、透明トナーステーションの一次転写ニップＴ１ｔで通常と逆バイアスを印加することで、透明トナー用の感光体ドラム１ｔに転写し、透明トナー用のクリーニング手段２０に回収する。このような構成をとれば、中間転写ベルトクリーナが無い分、装置の省スペース化、低コスト化が可能となる。

以上説明したように、本発明の第１実施例によって、非画像部に透明トナーを用いることで画像全体の光沢を均一にする場合、有色トナーステーションは接触ＡＣ帯電方式で帯電安定性を保ちつつクリーナレス構成として感光体ドラム削れを防止し、透明トナーステーションはクリーナあり構成として混色による画像劣化を抑えつつＤＣ帯電とすることで、感光体ドラム削れを防止することが可能となる。その結果、非画像部に透明トナーを用いる場合でも、画像品位の低下を抑えつつ感光体ドラム削れを防止する画像形成装置を提供することが可能となる。

実施の形態１では、透明トナーステーションにクリーニング手段を設けた場合の削れ防止対策として、帯電方式を変える構成について述べた。

実施例２では、透明トナーステーションのみ削れ防止のために感光体ドラムを変えているのが特徴である。

筆者らの検討によれば、この削れ量は感光体ドラム表面層の弾性変形率と相関があり、弾性変形率が低いほど、感光体の弾性力が不足して、感光体ドラム表面の分子結合に摺擦等による欠陥が生じやすくなる。

そこで、本実施例においては、透明トナーステーションの感光体ドラムの表面層の弾性変形率を有色トナーステーションの感光体ドラムの弾性変形率に比較して大きくしているのが特徴である。

弾性変形率を変更するには、感光体の材質を変えれば良いが、本実施例において透明トナーステーションで使用される感光体ドラムは、非晶質シリコンを主成分とする、一般的にアモルファス感光体と呼ばれるものである。一方、有色トナーステーションは従来のＯＰＣである。

弾性変形率の数値として、本実施例で有色ステーションで使用している有機感光体は４０程度、アモルファス感光体は７０程度であり、これにより、クリーニングブレードをもちいた透明トナーステーションにおいても、削れを抑制することができる。

ここで弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより連続的硬さが求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定することができる。圧子としては対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用することができる。具体的には、最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１Ｓの保持時間で２７３点）測定する。

フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）の出力チャートの概略を図６に示す。図中、縦軸は荷重Ｆ（ｍＮ）を、横軸は押し込み深さｈ（μｍ）を示す。これらの図は、段階的に荷重を増加させ６ｍＮまで荷重をかけ、その後同様に段階的に荷重を減少させた時の結果を示している。

弾性変形率は、圧子が膜に対して行った仕事量（エネルギー）、すなわち圧子の膜に対する荷重の増減によるエネルギーの変化より求めることができ、具体的には下記式（１）により求めることができる。
弾性変形率＝Ｗｅ／Ｗｔ （１）
上記式中、全仕事量Ｗｔ（ｎＪ）は図１中のＡ−Ｂ−Ｄ−Ａで囲まれる面積を示し、弾性変形仕事量Ｗｅ（ｎＪ）はＣ−Ｂ−Ｄ−Ｃで囲まれる面積を示している。

尚、本発明で表面層とは、感光体における感光層を構成する層であって、電子写真感光体の表面に位置する層をいう。感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを同一の層に含有する単一層で構成させたもの（以下、単層型ともいう）であってもよいし、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層させて構成させたもの（以下、積層型ともいう）であってもよい。より好ましくは積層型の感光層である方がよい。本発明でいう表面層は、感光層が上記単一層である場合には該層が相当し、該層の上にさらに保護層を形成させた場合には保護層が相当する。また、感光層が上記積層型である場合は電荷輸送層が相当し、該電荷輸送層上にさらに保護層を形成させた場合には保護層が相当する。

以上のような構成でも、透明トナーステーションの感光体ドラムの削れを防止できる。

実施例２では、透明トナーステーションのみ削れ防止のために感光体ドラムの径を変えた例を紹介する。

図７は本実施例の画像形成装置を説明する図である。画像形成装置は実施例１とほとんど同じであるが、透明トナー用ドラムの径が有色トナー用のドラムに比較して大きいのが特徴である。

有色トナーは他の実施例同様、感光体ドラムの直径は５０ｍｍである。一方、本実施例においては透明トナー用の感光体ドラムの直径は１００ｍｍとしている。結果、透明トナーステーションの感光体ドラムの外周は、有色トナーのそれに比較して、２倍の長さを有している。感光体ドラムの劣化は主に帯電ローラ部における放電による分子結合の変化やクリーニングブレードとの摺擦が原因だが、感光体ドラムの外周が２倍となることで、感光体ドラムのある任意の領域が帯電ローラやクリーニングブレードと接触する確率は１／２となり、結果として感光体ドラム寿命は約２倍に伸びる。

以上のような構成でも、透明トナーステーションの感光体ドラムの削れを防止できる。

図８、図９は本実施例の画像形成装置を説明する図である。本実施例の画像形成装置は実施例１に比較して画像形成ステーションの数が多く、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｅ、Ｓｆ、Ｓｔの全部で７色のステーションよりなる。このうちＳａ〜ＳｄおよびＳｔは実施例１と同じくイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックおよび透明トナーの画像形成ステーションである。一方、Ｓｅ、Ｓｆは淡色マゼンタ、淡色シアンの各トナー（以下、「淡色トナー」という）の画像形成を行うステーションである。この淡色トナーは、転写紙上のトナー載り量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２の時に定着後の光学濃度が０．８程度になるよう設計されたトナーである。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー（以下、「濃色トナー」という）は転写紙上のトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２の時に、定着後の光学濃度が１．６程度になるように設計されている。

なお、上記淡色トナーは、転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０未満であるように顔料を調整しているトナーとし、上記濃色トナーは、転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０以上であるように顔料を調整しているトナーとしてもよい。

淡色トナーは、画像安定性のうち低濃度画像での粒状感を低減させる目的で使われることが多い。つまり、粒状感を向上するには、低濃度で目立つ潜像を形成するドットがユーザーに見えにくければ見えにくいほどよいが、そのためにドットを小さくすると、今度はドットの再現性が悪くなるという問題が生じる。そこで、ドットを小さくする代わりにドットを薄くすることでこの問題を解決するのに、淡色トナーを用いる方法が提案されている。例えば、低濃度でドットの目立つ場合は主に淡色トナーを用いて粒状感を減らしつつ、高濃度の必要な時は主に濃色トナーを用いる方法が提案されている。

濃色トナー各々に対応する淡色トナーをもちいる方法も提案されているが、粒状感の目立ちやすい色のみ淡色トナーをもちいる場合も多く、本実施例でも粒状感の特に目立つマゼンタ、シアンのみ淡色マゼンタ、淡色シアンを備えた構成をとっている。

このような構成に本発明を適用した場合、まず、実施例１と同様、Ｓａ〜Ｓｄの有色の濃色トナーステーションはクリーニングブレードを持たないクリーナレス構成、透明トナーステーションＳｔはクリーニングブレード２０を持つ構成とすればよい。

次に、淡色トナーステーションＳｅ，Ｓｆに関しては、淡色トナーは非画像形成部に画像形成するわけではないので、混色の問題も透明トナーに比較して少ないので、クリーナレス構成とすることができる。このような例を図８に示した。図８に示した画像形成装置においてはＳａ〜Ｓｆまでの濃色、淡色問わず有色トナーはクリーナレス構成とし、透明トナーステーションＳｔはクリーナありの構成となっている。

一方で、淡色トナーのように薄いトナーは、濃色トナーに比較して、帯電安定性が多少悪くても目立ちにくいという利点がある。これは、転写紙上のトナーの載り量が同じであっても、光学濃度が淡色トナーのほうが小さいことに起因して、帯電電位が同じだけ変動しても、転写紙上の画像濃度の変動は淡色トナーのほうが小さいからである。そこで、透明トナーが帯電安定性より混色の弊害を重視してクリーナあり構成にしたのと同様な考え方で、淡色トナーステーションＳｅ、Ｓｆにもクリーニングブレード２０ｅ、２０ｆを取り付けてもよい。このような例を図９に示した。図９に示した画像形成装置においてはＳａ〜Ｓｄまでの濃色の有色トナーはクリーナレス構成とし、淡色トナーステーションＳｅ、Ｓｆおよび透明トナーステーションＳｔはクリーナありの構成となっている。なお、淡色トナーに濃色トナーが混色すると明度の差が大きく目立ちやすいため、このような観点からも、淡色トナーにクリーニングブレードを設ける利点がある。

図８のような構成をとるか、図９のような構成をとるかは、画像形成装置に求められるスペックに応じて変えればよい。例えば、図８のような構成ならば、クリーニングブレードの数を少なくできるので省スペース効果が高いなどの利点もある。一方、淡色トナーの性質をうまく利用すれば、図９のような構成で、混色と帯電安定性に起因する画像品位の低下をバランスよく抑制することが可能となる。

概ね、転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０以上であるように顔料を調整している濃色トナーは帯電安定性が重要でありクリーニングを取り付けたほうがよいが、転写材上でのトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２につき光学濃度が１．０未満であるように顔料を調整している淡色トナーは要求されるスペックに応じてクリーナレス、クリーナありのうち最適な構成を選択すればよい。一方、透明トナーのように非画像部に画像形成を行うトナーに関しては、クリーナあり構成をとるほうがよいのは先述の通りである。

本発明に係る一実施例の画像形成装置を示す図である。 トナー面をフラットにするための載せ方のイメージ図である。 有色トナーステーションを説明する図である。 透明トナーステーションを説明する図である。 本発明に係る他の一実施例の画像形成装置を示す図である。 フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｈ．Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）の出力チャートの概略図を示す。 本発明に係る他の一実施例の画像形成装置を示す図である。 本発明に係る他の一実施例の画像形成装置を示す図である。 本発明に係る他の一実施例の画像形成装置を示す図である。 従来の画像形成装置を説明する図である。 帯電手段の別の形態を表した図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ、１ｔ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ、２ｔ 帯電装置（帯電手段）
４ａ〜４ｄ、４ｔ 現像装置（現像手段）
６ａ〜６ｄ 帯電補助ブラシ
６ｔ、２０ クリーニングブレード（トナー除去手段）

Claims (8)

1. 各々像担持体を備えた複数の画像形成ステーションからなる画像形成装置において、
   前記複数のステーションのうち、
   非画像領域に画像形成を行うステーションは、像担持体上からトナーを除去するトナー除去手段を備え、
   少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うステーションは、像担持体上の静電像を現像するのと同時に、像担持体上のトナーを回収する現像手段を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションは透明トナーを使用するステーション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。
3. 前記複数の画像形成ステーションは、前記像担持体を帯電する帯電手段をそれぞれ備え、
   前記非画像領域に画像形成を行うステーションと、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うステーションとでは、前記帯電手段の帯電条件が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションで使用される帯電手段に印加される電圧は、
   交番成分のピーク・トゥー・ピーク値が、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行うステーションに比べて小さいか、
   または交番成分がないことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションの帯電手段は非接触帯電方式からなり、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのステーションは接触帯電方式からなる請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションと、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのステーションでは、像担持体の表面層が異なる性質を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションの像担持体の表面層の弾性変形率は、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのステーションより大きいことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記非画像領域に画像形成を行うステーションの像担持体の外周長が、前記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのステーションより長いことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。

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