JP2007108415A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写定着方式を用いた画像形成方法（装置）において、転写定着体に転写する帯電粉体（地汚れトナー等）を低減させ、転写定着体及び加圧部材端部のトナーの堆積や、中間転写体上のトナー固着を低減させ、高品質画像を得られるようにする。
【解決手段】像担持体２上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体Ｐに転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成方法（装置）において、像担持体２に位置し、像担持体上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段２６、あるいは像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段のいずれか一方または両方を設け、非画像部の帯電粉体を逆極性に帯電させるか、または物理的な力で帯電粉体を掻き取り、転写定着体２２に転写する帯電粉体を低減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などに用いられる画像形成方法及び画像形成装置に係り、特に転写、定着手段に特徴を有する画像形成方法及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成方法及び装置において、感光体上に静電潜像を形成し、それを乾式トナーで現像した後、そのトナー像を紙などの記録媒体に静電的に転写し、定着する画像形成方法及び装置が広く用いられている。しかし、この画像形成方法及び装置においては、記録媒体表面の凹凸のため、記録媒体と感光体が完全に密着せずに不均一なギャップが生じ、転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたり、また、画像形成装置の置かれる温度や湿度などの環境条件によって記録媒体の含水率が変化し、それによって記録媒体の電気抵抗が変化するために画像が乱れるなどの問題がある。

この問題に対し、例えば特許文献１（特開平１０−６３１２１号公報）に代表されるように、感光体などの像担持体から中間転写体にトナー像を静電的に転写し、中間転写体上でトナー像を溶融した後、その溶融したトナー像を所定の転写定着部において記録媒体に転写すると同時に定着し、定着画像を得る方式の画像形成装置が提案されている。
また、特許文献２（特開２００４−１４５２６０号公報）には、電子写真方式による画像形成装置において、感光体に形成されたトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に静電的に転写し、さらに中間転写体上のトナー像を転写定着体に静電的にかつ粘着的に転写し、転写定着体上で未定着トナー像を加熱して融解させ、転写定着体と圧接する加圧ローラが形成するニップ部において記録媒体にトナー像の転写と定着を同時に行うことによって定着画像を形成するような、中間転写体を直接加熱しない方式の画像形成装置が提案されている。

特開平１０−６３１２１号公報 特開２００４−１４５２６０号公報

上記のような転写と定着を同時に行う転写定着方式を用いた画像形成装置においては、以下のような問題が生じる。この問題を前述の特許文献２に代表されるような中間転写体を直接加熱しない転写定着手段を有する画像形成装置を例に上げて説明する。なお、記録媒体はシート状の記録紙とする。

感光体に形成された未定着画像以外の領域に飛散したトナー（以下、地汚れトナーと言う）は、トナー像とともに中間転写体に静電的に転写され、さらに静電的かつ粘着的に、加熱された転写定着体に転写され融解する。この際、通紙部に該当する領域に存在する地汚れトナーの殆どはトナー像とともに記録紙に転写定着されて転写定着体から除去されるが、非通紙部に該当する領域に存在する地汚れトナーは融解したまま転写定着体及び加圧ローラに残り、同サイズの記録紙が連続で通紙された場合は経時でローラ端部に堆積してゆく。上記の状態で、サイズがより大きな記録紙が通紙された場合、転写定着体及び加圧ローラの端部に堆積したトナーが記録紙に転写定着して定着画像を乱すという問題がある。さらに、転写定着体上で融解したトナーは、中間転写体と転写定着体の接触部（以下、二次転写ニップと言う）を介して中間転写体に粘着的に転写して固着し、感光体まで運ばれ、感光体から転写された未定着画像を乱してしまうという問題がある。転写定着体上の融解したトナー及び中間転写体に固着したトナーは従来のクリーニング装置によって除去するのが非常に困難であるため、非通紙部領域に該当する地汚れトナーは、転写定着体に転写される前に除去するか、転写定着体に転写しないことが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、像担持体（中間転転写体または感光体）の非画像部（非通紙部）の帯電粉体（例えば地汚れトナー）に電荷を付与する手段を設けて非画像部（非通紙部）の地汚れトナーを逆極性に帯電させるか、または非画像部（非通紙部）の地汚れトナーを物理的な力で掻き取って、転写定着体に転写する地汚れトナーを低減させ、転写定着体及び加圧部材端部のトナーの堆積や、中間転写体上のトナー固着を低減させることにより、高品質画像を得られるようにした画像形成方法及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成方法において、前記像担持体に位置し、該像担持体上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段、あるいは前記像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段の、いずれか一方または両方を有することを特徴としている（請求項１）。
また、本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成方法において、前記電荷付与手段または前記クリーニング手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置することを特徴としている（請求項２）。

本発明の第３の手段は、像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体に位置し、該像担持体上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段を具備することを特徴としている（請求項３）。

本発明の第４の手段は、像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体に位置し、該像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し、該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段を具備することを特徴としている（請求項４）。

本発明の第５の手段は、像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体に位置し、該像担持体の帯電粉体に対して、該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段と、前記像担持体に位置し、該像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し、該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段と、を具備することを特徴としている（請求項５）。

本発明の第６の手段は、第３または第５の手段の画像形成装置において、前記電荷付与手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置されることを特徴としている（請求項６）。

本発明の第７の手段は、第３、第５、第６のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記像担持体は感光体であり、前記電荷付与手段は、前記感光体上の潜像を帯電粉体で現像する手段と、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段との間に設置されることを特徴としている（請求項７）。

本発明の第８の手段は、第３、第５、第６のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記像担持体は中間転写体であり、前記電荷付与手段は、感光体上の帯電粉体を前記中間転写体に転写する手段と、前記帯電粉体を前記中間転写体から転写定着体または記録媒体に転写もしくは転写定着する手段との間に設置されることを特徴としている（請求項８）。

本発明の第９の手段は、第３、第５、第６、第７、第８のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記電荷付与手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数の部分に分割され、一直線に配列されることを特徴としている（請求項９）。
また、本発明の第１０の手段は、第９の手段の画像形成装置において、複数の部分に分割された電荷付与手段は、各々の部分に印加されるバイアスを、別々に印加することができることを特徴としている（請求項１０）。

本発明の第１１の手段は、第３、第５、第６、第７、第８のいずれか一つの手段の画像形成装置において、長さの異なる電荷付与手段を複数本有し、該電荷付与手段は、前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数列に配列されることを特徴としている（請求項１１）。
また、本発明の第１２の手段は、第１１の手段の画像形成装置において、複数本の電荷付与手段は、各々の電荷付与手段に印加されるバイアスを、別々に印加することができることを特徴としている（請求項１２）。

本発明の第１３の手段は、第３、第５、第６、第７、第８のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記電荷付与手段は、電極を配置した回転体であり、少なくとも前記回転体の周方向位置の一部分の電荷付与領域が該回転体の幅方向で異なることを特徴としている（請求項１３）。
また、本発明の第１４の手段は、第３、第５、第６、第７、第８のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記電荷付与手段の印加バイアスがゼロであることを特徴としている（請求項１４）。

本発明の第１５の手段は、第４または第５の手段の画像形成装置において、前記クリーニング手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置されることを特徴としている（請求項１５）。

本発明の第１６の手段は、第４、第５、第１５のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記像担持体は感光体であり、前記クリーニング手段は、前記感光体上の潜像を帯電粉体で現像する手段と、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段との間に設置されることを特徴としている（請求項１６）。

本発明の第１７の手段は、第４、第５、第１５のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記像担持体は中間転写体であり、前記クリーニング手段は、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段と、前記帯電粉体を前記中間転写体から転写定着体または記録媒体に転写もしくは転写定着する手段との間に設置されることを特徴としている（請求項１７）。

本発明の第１８の手段は、第４、第５、第１５、第１６、第１７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記クリーニング手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数の部分に分割され、一直線に配列されることを特徴としている（請求項１８）。

本発明の第１９の手段は、第４、第５、第１５、第１６、第１７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、長さの異なるクリーニング手段を複数本有し、該クリーニング手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数列に配列されることを特徴としている（請求項１９）。

本発明の第２０の手段は、第４、第５、第１５、第１６、第１７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記クリーニング手段は回転体であり、少なくとも前記回転体の周方向位置の一部分のクリーニング有効領域が該回転体の幅方向で異なることを特徴としている（請求項２０）。

本発明の画像形成方法及び画像形成装置によれば、像担持体（中間転写体または感光体）上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段、あるいは前記像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段の、いずれか一方または両方を設け、非画像部（非通紙部）の帯電粉体（例えば地汚れトナー）を逆極性に帯電させるか、または物理的な力で地汚れトナーを掻き取ることにより、通紙サイズによらず転写定着体及び加圧部材（加圧ローラ等）の端部のトナーの堆積や、中間転写体のトナー固着を低減させることができ、定着画像の乱れや、紙汚れ等の問題を防止して高品質画像を得ることができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す図であって、中間転写体を直接加熱しない転写定着手段を有する画像形成装置の概略構成図である。また、この画像形成装置は、電子写真方式のタンデム型カラー複写機に適応した場合の構成例である。
図１において、符号１は画像形成部、２は像担持体の一種であるベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）、３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂは像担持体の一種であるドラム状の感光体、４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂは帯電装置、５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂは書き込み装置、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂは現像装置、７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｂは一次転写装置、８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂは感光体クリーニング装置、９は中間転写体の駆動ローラ、１０は中間転写体の駆動ローラ、１１は中間転写体の従動ローラ、１２は中間転写体のクリーニング装置、１３は冷却ローラ、１４は給紙トレイ、１５は給紙部、１６は給紙コロ、１７は搬送ローラ対、１８はレジストローラ、１９は断熱プレート、２０は転写定着装置、２１はハロゲンヒータ、２２は転写定着ローラ、２３は加圧バネ、２４は反射板、２５は加圧ローラ、２６は電荷付与手段である放電装置を示している。なお、上記の符号においてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂはそれぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂ）の各色用であることを示している。

次に、図１に示す画像形成装置に適用される本発明の電荷付与手段及びクリーニング手段を図２〜図２０を用いて説明する。
図２は電荷付与手段である放電装置２６の一構成例を示しており、この放電装置２６は、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂまたは中間転写ベルト２の移動方向に直交する方向（以下、感光体または中間転写ベルト幅方向と記述する）に一列に並んだ放電針（放電電極）３０を有しており、この放電針３０は、絶縁スペーサ３１を挟んで複数個の部分３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｅ’，３０ｄ’，３０ｃ’，３０ｂ’，３０ａ’に分割されている。また、それぞれの放電針３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｅ’，３０ｄ’，３０ｃ’，３０ｂ’，３０ａ’には放電電極スイッチａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｅ’，ｄ’，ｃ’，ｂ’，ａ’が設けられており、放電用電源３２によって各放電針に対して別々にバイアスが印加できるようになっている。図２では放電針３０を１１分割にして図示してあるが、本発明の放電装置２６を搭載した画像形成装置においては、印刷可能な紙サイズの数によって適当な分割数にしてもよい。また、分割された任意の放電針の感光体または中間転写ベルト幅方向の長さは任意の長さで良く、他の任意の放電針と異なる長さであっても良い。放電針３０は、通紙する記録紙Ｐのサイズ情報によって各スイッチのオン／オフを切り替えて放電領域を可変にすることが可能であり、画像領域外（非画像部）の帯電粉体（地汚れトナー等）に対してトナーと逆極性の電荷を付与することができる。また、紙間に該当する中間転写ベルト２上の地汚れトナーに対しては、放電電極スイッチａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｅ’，ｄ’，ｃ’，ｂ’，ａ’を全てオンにしてプラス帯電させ、二次転写ニップＮａにおいて地汚れトナーを転写定着ローラ２２に転写させないようにする効果もある。

それぞれの放電針３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆ，３０ｅ’，３０ｄ’，３０ｃ’，３０ｂ’，３０ａ’の間には、隣り合う他の放電針のバイアスの影響を受けないように、絶縁スペーサ３１を挟んである。図２では絶縁スペーサ３１を挟んである図を示してあるが、絶縁スペーサを挟まずに隣り合う放電針のバイアスの影響を受けないように、各放電針同士を離して間隔を開けて配置しても良い。放電針３０の感光体または中間転写ベルト幅方向の長さＸｒは、転写定着ローラ２２の幅以上の値とする。また、トナー画像にトナーと逆極性の電荷を付与するのを防止するために、紙サイズ情報によって決定される非放電領域Ｘｐ（電源オフの放電針と絶縁スペーサを合わせた領域）は、最小でも感光体または中間転写ベルト幅方向の最大画像幅以上の値とする。しかし、実質的なＸｐの値は、記録紙Ｐの感光体または中間転写ベルト幅方向の長さ程度である。

なお、放電装置２６の放電手段や電極は、上記の放電針に限定されるものではなく、放電ブラシ、帯電ローラ、コロナ放電方式のワイヤー電極など、放電する手法であれば何でも良く、特に限定はしない。

感光体または中間転写ベルトの表面から放電針先端までの鉛直方向の距離Ｌｈ及び放電用電源３１の出力値Ｖｈは、地汚れトナーに逆極性の電荷を付与できる距離かつバイアス値であり、それぞれＬｈ＝０〜３０ｍｍ、Ｖｈ＝０〜３０ｋＶ程度の値であるが、放電用電源３１のコストを考慮すると、Ｌｈ＝０〜１０ｍｍ、Ｖｈ＝０〜１０ｋＶ程度が望ましい。実際にＬｈとＶｈの値を変化させながら、同サイズの記録紙Ｐを連続通紙して、転写定着ローラ２２の端部（非通紙部）の地汚れトナー量を計測したところ、地汚れトナー量の低減効果がある範囲はＬｈ＝０〜５ｍｍ、Ｖｈ＝０〜５ｋＶであった。なお、本発明では非接触放電だけでなく、Ｌｈ＝０の接触帯電でも良い。さらに放電電極としてブラシなどを用いれば、地汚れトナーを掻き取るクリーニング手段としての機能や効果も得られ、二次転写ニップＮａ前に非通紙部（非画像部）の地汚れトナーの量を低減する効果が期待できる。

図２のＸｐは、記録紙Ｐの中心部が中間転写ベルト２の中央に位置する場合の非放電領域であるが、記録紙Ｐの中心が中間転写ベルト２の中央からずれている場合は、図３に示すように非放電領域Ｘｐが放電装置２６の一端側に偏るので、その場合は非放電領域Ｘｐ以外の領域に放電するように各スイッチのオン／オフを制御すればよい。

次に図２の変形例を図４に示す。図４では中間転写ベルト移動方向に複数列に並んだ放電針（放電電極）３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅを示している。また、それぞれの放電針には放電電極スイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが設けられており、放電用電源３２によって各放電針に対して別々にバイアスを印加できるようになっている。放電針３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅは、通紙する記録紙Ｐのサイズ情報によって各スイッチＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのオン／オフを切り替えて放電領域を可変にすることが可能で、画像領域外（非画像部）の地汚れトナーに対してトナーと逆極性の電荷を付与することができる。図４では放電領域の異なる放電針を５列配置にしてあるが、本発明の放電装置２６を搭載した画像形成装置においては、印刷可能な記録紙Ｐのサイズの数によって適当な列数にしてもよい。また、図５に示すように、それぞれの放電針３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅの間には、中間転写ベルト２の移動方向に隣り合う他の放電針のバイアスの影響を受けないように、絶縁スペーサ３１を挟んでもよい。なお、図５では絶縁スペーサ３１を挟んである図を示してあるが、絶縁スペーサ３１を挟まずに隣り合う放電針のバイアスの影響を受けないように、各放電針同士を離して配置しても良い。また、Ｌｈ＝０の際は、画像部領域の電極が接触しないような構成が必須となる。図２の場合と同じく、非通紙部に接触して地汚れトナーを除去する列以外の列の接触媒体は、最大トナー高さ以上に離間する機構を設けることが例として挙げられる。また、Ｌｈ＝０の際は掻き取ったトナーを回収する手段を設ける必要がある。

本発明によると、ウェブやゴムブレード、スポンジやゴムローラなど一般的に感光体または中間転写ベルトのクリーニングに使用されるような部材を、感光体または中間転写ベルトに接触させて（Ｌｈ＝０）、バイアスの印加をせずに単純に掻き取り力だけで地汚れトナーを除去しても良い。ただし、その際はトナー画像にウェブやゴムブレードなどの接触媒体が接触しないような構成が必須となる。例えば、非通紙部の接触媒体は中間転写ベルト２に接触し、通紙部に該当する領域の接触媒体のみ、最大トナー高さ以上に離間する機構を設けることが挙げられる。また、Ｌｈ＝０の際は掻き取ったトナーを回収する手段を設ける必要がある。

図４は、記録紙Ｐの中心部が中間転写ベルト２の中央に位置する場合の構成図であるが、記録紙Ｐの中心が中間転写ベルト２の中央からずれている画像形成装置の場合は、放電針の位置をずらして、例えば図６や図７に示すような構成の放電装置とすればよい。また、図８，９，１０，１１，１２は、図２，３，４，５，６，７の放電針３０（３０Ａ〜３０Ｅ）を放電ブラシ３３（３３Ａ〜３３Ｅ）に置き換えた放電装置の構成例である。この図８，９，１０，１１，１２に示すような放電ブラシ３３（３３Ａ〜３３Ｅ）を用いた構成では、図２，３，４，５，６，７と同様の機能の他、クリーニング手段としての機能を持たせることが容易になる。

次に、図１３に図示のローラ３４は中間転写ベルト幅方向を長手方向とする回転体であり、電荷付与手段（放電装置）またはクリーニング手段のいずれか一方または両方の機能を有している。このローラ３４は感光体または中間転写ベルトの駆動機構とは独立している駆動機構で、通紙サイズによって自由に回転することができ、非画像領域の範囲に合わせて放電領域もしくはトナー掻き取り領域を可変にできるようになっている。図１４はローラ３４の表面を平面に展開して２次元的に示した図である。図１３及び図１４の斜線部３４Ａが、放電ブラシや中抵抗スポンジなどの弾性体から成る放電部領域、もしくはウェブやスポンジ、ゴムなどから構成されるトナー掻き取り領域でかつ感光体または中間転写ベルト接触領域であり、白色部が絶縁領域、もしくは感光体または中間転写ベルトに非接触の領域である。

図１５は、図１３と同様のローラ３４の放電部領域（もしくはトナー掻き取り領域）のさらに別の構成例であり、図１６は図１５のローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。図１５及び図１６の階段状の斜線部３４Ｂが、放電ブラシや中抵抗スポンジなどの弾性体から成る放電部領域、もしくはウェブやスポンジ、ゴムなどから構成されるトナー掻き取り領域でかつ感光体または中間転写ベルト接触領域であり、白色部が絶縁領域、もしくは感光体または中間転写ベルトに非接触の領域である。

以上の図１３，１４，１５，１６は、記録紙Ｐの中心部が中間転写ベルト２の中央に位置する場合の構成図であるが、記録紙Ｐの中心が中間転写ベルト２の中央からずれている画像形成装置の場合は、放電部領域（もしくはトナー掻き取り領域）の位置をずらして、例えば図１７または図１９の斜線部３４Ｃ，３４Ｄで示すような構成にすればよい。なお、図１８，２０は図１７，１９のローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。
また、以上の図１３〜２０に示したような回転体（ローラ）３４では、放電ブラシや中抵抗スポンジなどから成るローラを用いることにより、電荷付与手段（放電装置）とクリーニング手段の両方の機能を持たせることができる。

以下、本発明の電荷付与手段またはクリーニング手段を設置して構成された画像形成装置について、実施形態を示した添付図面を参照して、さらに具体的な実施例を説明する。

前記の通り、図１は中間転写体を直接加熱しない転写定着手段を有する画像形成装置に本発明の放電装置２６を適用した実施形態を示す概略構成図である。以下、この画像形成装置を電子写真方式のタンデム型カラー複写機に適応した場合の構成の詳細及び動作の概要を説明する。

図１に示すカラー複写機は、装置本体中央部に位置する画像形成部１と、該画像形成部１の下方に位置する給紙部１５と、画像形成部１の上方に位置する図示しない画像読取部を有している。

画像形成部１には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ））による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが、もう一種の像担持体である中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。

各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、光書き込み手段としての書き込み装置５、現像装置６、一次転写装置７、及びクリーニング装置８が配置されている。図１において各符号４〜８に付記しているアルファベットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６には、それぞれのカラートナーが収容されている。中間転写ベルト２は、駆動ローラ９、１０と、従動ローラ１１に掛け回されている。従動ローラ１１と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするクリーニング装置１２が設けられている。

感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、図示しない画像読取部からの画像情報に基づいて書き込み装置５により感光体３Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される一次転写装置７Ｙにより中間転写ベルト２上に一次転写される。また、他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。一次転写後、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に残留したトナーはクリーニング装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂにより除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂの電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。

給紙部１５は、記録媒体である記録紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１４と、該給紙トレイ１４内の記録紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１６と、給紙された記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、記録紙Ｐを一旦停止し斜めずれを修正した後、転写定着ローラ２２が保持する画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで三次転写ニップＮｂに向けて送り出すレジストローラ対１８を有している。

駆動ローラ９と転写定着ローラ２２は対峙して設けられており、互いに加圧バネ２３などの加圧手段によって押圧され、中間転写ベルト２を介して二次転写ニップＮａを形成している。感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂから中間転写ベルト２上に一次転写されたトナー像（以下、単にトナーとも言う）は、不図示の二次転写バイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（直流（ＤＣ）バイアスの他、交流（ＡＣ）、パルスなどの重畳を含む）により二次転写ニップＮａにおいて転写定着ローラ２２に静電気力で二次的に転写される。そのため中間転写ベルト２の表層には、トナーが転写されやすいように、フッ素系樹脂材料であるＰＦＡ（四フッ化−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）やＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の離型層がコーティングされて構成される。駆動ローラ９の近傍には上記の転写定着ローラ２２を有する転写定着装置２０が設けられている。作像時には中間転写ベルト２と転写定着ローラ２２は当接しているが、非作像時や紙詰まり時などには、適宜、お互いが離間するような接離機構を備えている。また、転写定着装置２０では、転写定着ローラ２２と加圧ローラ２５が対峙して設けられており、互いに加圧バネ２３などの加圧手段によって押圧されて三次転写ニップＮｂを形成している。

中間転写ベルト２と転写定着ローラ２２との間には、転写定着ローラ２２から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材又は熱移動抑止部材としての断熱プレート１９が設けられている。また、本実施形態では、中間転写ベルト２の二次転写ニップＮａと、最も上流側の感光体３Ｂに対する転写部との間に中間転写ベルト２の熱を奪う冷却部材としての冷却ローラ１３が設けられている。

転写定着ローラ２２は、アルミニウム等の金属製のパイプ状芯金と、その芯金の表面に設けられるシリコーンゴムなどからなる弾性層と、その弾性層の表面にコーティングされるフッ素系樹脂材料であるＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層とで構成される。また、本実施形態では、転写定着ローラ２２の近傍でかつ三次転写ニップＮｂの直前に、ローラ表層上のトナー像を加熱する加熱手段としてのハロゲンヒータ２１と、ハロゲンヒータ２１の輻射熱を効率よくトナー像に付与するための反射板２４が設けられている。なお、図１の加熱手段としては、ハロゲンヒータ２１による外部からの輻射熱を示してあるが、転写定着用ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどを設けても良い。また、転写定着ローラ２２の近傍でかつ三次転写ニップＮｂの直前に励磁コイルを設けて、加熱手段を電磁誘導加熱方式としても良い。この電磁誘導加熱方式を用いる場合には、転写定着ローラ２２は、アルミニウム等の金属製のパイプ状芯金と、その芯金の表面に設けられる発熱層としての金属導電層（例えばニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウムとステンレス鋼の複合材等からなる層）と、その金属導電層の表面に設けられるシリコーンゴムなどからなる弾性層と、その弾性層の表面にコーティングされるフッ素系樹脂材料であるＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型層とで構成される。

なお、転写定着ローラ２２の離型層をカーボン等の導電物質を分散させた導電性のフッ素系樹脂材料で構成し、芯金と接続することで、該離型層間に転写バイアスを印加することが可能となり、転写バイアスを低電圧にでき、かつ、転写時のトナーの飛び散りを抑制することができる。また、本実施例では転写定着体をローラとして図示したが、基材と弾性層と離型層からなる転写定着ベルトを用いても良い。

中間転写ベルト２の二次転写ニップＮａと、最も下流側の感光体３Ｙに対する一次転写部との間に中間転写ベルト２上の非通紙部（非画像部）の地汚れトナーに対して、トナーとは逆極性のバイアスを放電して逆極性に帯電させる放電装置２６が設けられている。そして、非通紙部（非画像部）の地汚れトナーに対して、トナーとは逆極性の帯電を行うことで、二次転写ニップＮａにおいて転写定着ローラ２２に静電的に転写するのを防止し、通紙サイズが変化した時の転写定着ローラ２２の端部に堆積した地汚れトナーによる紙汚れ等を防止する。

次に、本発明の画像形成装置の動作を図１及び図２を例に上げて説明する。図１において、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに形成されたマイナスに帯電しているトナー像は中間転写ベルト２に静電的に一次転写される。このとき図２に示す放電装置２６の放電電極スイッチａ，ａ’，ｂ，ｂ’をオンにすることによって、中間転写ベルト２上に転写された非通紙部領域の地汚れトナーは、放電装置２６の印加バイアスによってプラスに帯電する。一方、通紙部領域Ｘｐのトナーの電荷はマイナスに帯電したままである。駆動ローラ９側にマイナスバイアスを印加し、転写定着ローラ２２の芯金が０Ｖになるように接地してあることで、通紙部のマイナス帯電トナーは斥力バイアスによって転写定着ローラ２２に順次転写される。一方、非通紙部領域のプラス帯電トナーは、引力バイアスによって中間転写ベルト２に引き寄せられたまま転写定着ローラ２２に転写されずに二次転写ニップＮａを通過し、中間転写ベルト２のクリーニング装置１２に回収される。また、紙間に該当する中間転写ベルト２上の地汚れトナーは、放電装置２６の放電電極スイッチａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｅ’，ｄ’，ｃ’，ｂ’，ａ’を全てオンにすることでプラス帯電され、二次転写ニップＮａにおいて転写定着ローラ２２に転写されずに中間転写ベルト２のクリーニング装置１２に回収される。

なお、上記の説明ではトナーはマイナスに帯電しているとしたが、プラスに帯電しているトナーが静電的に転写されるように、一次転写装置７や駆動ローラ９、転写定着ローラ２２にバイアス印加手段やアースを設けても良い。また、その場合は、非通紙部のトナーに放電する放電装置２６の印加バイアスの極性はプラスである。

給紙部１５から給紙コロ１６、搬送ローラ対１７、レジストローラ対１８を経て搬送されてきた記録紙Ｐに、転写定着ローラ２２に形成された未定着トナー画像を圧接して定着する。定着トナー画像を有する記録紙Ｐは、転写定着ローラ２２から剥離し、図１の矢印方向に排紙され、図示しない排紙部に至る。

以上、本発明に係る画像形成装置の一構成例について説明したが、次に本発明に係る画像形成装置の別の構成例を示す。
図２１は本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図であり、図１の放電装置２６を、図１３〜２０を参照して説明したような回転体（ローラ）３４からなるクリーニング装置２７に置き換えたものである。この構成では、中間転写ベルト２上の非通紙部（非画像部）に付着した地汚れトナーをクリーニング装置２７の回転体で機械的に掻き取って回収し、地汚れトナーが転写定着ローラ２２に転写されることを防止している。
また、上記のような回転体（ローラ）３４を用いたクリーニング装置２７の構成では、放電ブラシや中抵抗スポンジなどから成るローラを用いることにより、電荷付与手段（放電装置）とクリーニング手段の両方の機能を持たせることもできる。

次に図２２は本発明のさらに別の実施形態を示す画像形成装置の概略腰部構成図であり、図１の感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに図１３〜２０を参照して説明したような回転体からなるクリーニング装置２７を設置したものである。各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに設けられたクリーニング装置２７は、それぞれ現像装置６と一次転写装置７との間に位置し、非通紙部（非画像部）に現像された地汚れトナーを機械的に掻き取って回収し、地汚れトナーが中間転写ベルト２に転写されることを防止している。

また、クリーニング装置２７の代わりに、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して前述の放電装置２６を設置することも可能であり、非通紙部（非画像部）の地汚れトナーに、トナーと逆極性の電荷を付与して、中間転写ベルト２に静電的に転写されるのを防ぐようにしてもよい。また、この場合には、放電装置２６で逆極性に帯電された地汚れトナーは、感光体のクリーニング装置８に回収される。ただし、放電装置２６を各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに設置する場合は、感光体自身がトナーと逆極性に帯電して次の周回の静電潜像を乱さないように、放電出力Ｖｈや感光体との距離Ｌｈを選定しなければならない。

次に図２３は本発明のさらに別の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図であり、中間転写ベルト２を直接加熱する転写定着手段を有する画像形成装置に本発明を適用した例である。なお、ここでは図１や図２１と同様の構成及び機能上の説明は省略し、異なる構成の要部のみ説明する。

図２３では、ハロゲンヒータ２１を内蔵する駆動ローラ９と、少なくとも離型層を有する加圧ローラ２５が、少なくとも離型層を有する中間転写ベルト２を介して加圧バネ２３によって圧接され、二次転写ニップＮａを形成している。そして、図示しない給紙部から搬送されてきた記録紙Ｐに、中間転写ベルト２に形成された未定着トナー画像を二次転写ニップＮａで圧接して転写定着する。定着トナー画像を有する記録紙Ｐは、中間転写ベルト２から剥離し、図中の矢印方向に排紙される。

図２３のような中間転写ベルト２を直接加熱する転写定着手段を有する画像形成装置においては、二次転写ニップＮａではトナーが静電的な力で記録紙Ｐに転写されるよりも、熱と圧力で転写される寄与が大きい。そのため、中間転写ベルト２を直接加熱する転写定着手段を有する画像形成装置においては、非通紙部（非画像部）のトナーを二次転写ニップＮａの前に取り除く手法が有効である。よって図２１の構成と同様に、接触式のトナークリーニング装置２７として、二次転写ニップＮａの前に図１３〜２０を参照して説明したような回転体（ローラ）３４が設置してある。
また、図２２と同様に、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して非通紙部（非画像部）のトナーを除去するクリーニング装置２７を設置するのも有効である。
さらに、上記のような回転体（ローラ）３４を用いたクリーニング装置２７の構成では、放電ブラシや中抵抗スポンジなどから成るローラを用いることにより、電荷付与手段（放電装置）とクリーニング手段の両方の機能を持たせることもできる。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の一例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段の別の例を示す放電装置の概略構成図である。 本発明に係る電荷付与手段またはクリーニング手段のいずれか一方または両方の機能を有している回転体の一例を示すローラの概略斜視図である。 図１３に示すローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。 本発明に係る電荷付与手段またはクリーニング手段のいずれか一方または両方の機能を有している回転体の別の例を示すローラの概略斜視図である。 図１５に示すローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。 本発明に係る電荷付与手段またはクリーニング手段のいずれか一方または両方の機能を有している回転体の別の例を示すローラの概略斜視図である。 図１７に示すローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。 本発明に係る電荷付与手段またはクリーニング手段のいずれか一方または両方の機能を有している回転体の別の例を示すローラの概略斜視図である。 図１９に示すローラの表面を平面に展開して２次元的に示した図である。 本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略腰部構成図である。 本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１：画像形成部
２：中間転写ベルト（中間転写体）
３：感光体
４：帯電装置
５：書き込み装置
６：現像装置
７：一次転写装置
８：感光体のクリーニング装置
９：中間転写体の駆動ローラ
１０：中間転写体の駆動ローラ
１１：中間転写体の従動ローラ
１２：中間転写体のクリーニング装置
１３：冷却ローラ
１４：給紙トレイ
１５：給紙部
１６：給紙コロ
１７：搬送ローラ対
１８：レジストローラ対
１９：断熱プレート
２０：転写定着装置
２１：ハロゲンヒータ
２２：転写定着ローラ
２３：加圧バネ
２４：反射板
２５：加圧ローラ
２６：放電装置（電荷付与手段）
２７：本発明のクリーニング装置（クリーニング手段）
３０、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ：放電針（放電電極）
３１：絶縁スペーサ
３２：放電用電源
３３：放電ブラシ
３４：ローラ（回転体）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｅ’，ｄ’，ｃ’，ｂ’，ａ’：放電電極スイッチ
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ：放電電極スイッチ
Ｐ：記録紙（記録媒体）
Ｎａ：二次転写ニップ
Ｎｂ：三次転写ニップ

Claims (20)

1. 像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成方法において、
   前記像担持体に位置し、該像担持体上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段、あるいは前記像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段の、いずれか一方または両方を有することを特徴とする画像形成方法。
2. 請求項１記載の画像形成方法において、
   前記電荷付与手段または前記クリーニング手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置することを特徴とする画像形成方法。
3. 像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体に位置し、該像担持体上の帯電粉体に対して該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段を具備することを特徴とする画像形成装置。
4. 像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体に位置し、該像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し、該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段を具備することを特徴とする画像形成装置。
5. 像担持体上の帯電粉体から形成される未定着像を、記録媒体に転写すると同時に定着する転写定着方式によって定着画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体に位置し、該像担持体の帯電粉体に対して、該帯電粉体とは逆極性のバイアスを印加することができる電荷付与手段と、前記像担持体に位置し、該像担持体上の非画像部における帯電粉体に対して接触し、該像担持体上の非画像部から帯電粉体を除去するクリーニング手段と、を具備することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３または５記載の画像形成装置において、
   前記電荷付与手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置されることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項３、５、６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は感光体であり、前記電荷付与手段は、前記感光体上の潜像を帯電粉体で現像する手段と、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段との間に設置されることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項３、５、６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記像担持体は中間転写体であり、前記電荷付与手段は、感光体上の帯電粉体を前記中間転写体に転写する手段と、前記帯電粉体を前記中間転写体から転写定着体または記録媒体に転写もしくは転写定着する手段との間に設置されることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項３、５、６、７、８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記電荷付与手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数の部分に分割され、一直線に配列されることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置において、
    複数の部分に分割された電荷付与手段は、各々の部分に印加されるバイアスを、別々に印加することができることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項３、５、６、７、８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    長さの異なる電荷付与手段を複数本有し、該電荷付与手段は、前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数列に配列されることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    複数本の電荷付与手段は、各々の電荷付与手段に印加されるバイアスを、別々に印加することができることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項３、５、６、７、８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記電荷付与手段は、電極を配置した回転体であり、少なくとも前記回転体の周方向位置の一部分の電荷付与領域が該回転体の幅方向で異なることを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項３、５、６、７、８のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記電荷付与手段の印加バイアスがゼロであることを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項４または５記載の画像形成装置において、
    前記クリーニング手段は、前記像担持体である感光体または中間転写体の、いずれか一方または両方に設置されることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項４、５、１５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体は感光体であり、前記クリーニング手段は、前記感光体上の潜像を帯電粉体で現像する手段と、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段との間に設置されることを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項４、５、１５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記像担持体は中間転写体であり、前記クリーニング手段は、前記感光体上の帯電粉体を中間転写体に転写する手段と、前記帯電粉体を前記中間転写体から転写定着体または記録媒体に転写もしくは転写定着する手段との間に設置されることを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項４、５、１５、１６、１７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記クリーニング手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数の部分に分割され、一直線に配列されることを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項４、５、１５、１６、１７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    長さの異なるクリーニング手段を複数本有し、該クリーニング手段は前記像担持体の移動方向と直交する方向に沿って複数列に配列されることを特徴とする画像形成装置。
20. 請求項４、５、１５、１６、１７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
    前記クリーニング手段は回転体であり、少なくとも前記回転体の周方向位置の一部分のクリーニング有効領域が該回転体の幅方向で異なることを特徴とする画像形成装置。
    

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