JP2008164650A - 画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体表面の残留トナーが現像器内で混在して色合いが変化することを防ぎ、装置全体の小型化、トナー使用効率アップによるトナー消費量の削減、廃トナーをなくすことによるエコロジー対応化が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】１次転写後に感光体２０１上に残留したトナーを掻き取るシート部材２０２を感光体２０１に当接させ、中間転写ベルト２０３には非接触とし、重力落下で中間転写ベルト２０３に残留トナーを受け渡す。シート部材２０２は、感光体２０１との１次転写時の回転方向において順方向で湾曲した部分の真中部分で当接させる。このような構成とすることで、残留トナーを回収する装置を備えないクリーナーレス方式を実現でき、かつ１次転写後の感光体２０１上に残留したトナーが現像器内に回収されないためクリーナーレス方式における課題である色合いの変化を防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置と、これに用いるプロセスカートリッジに関する。

現在、上述のような画像形成装置においては、小型化、高画質化、エコロジー対応化が必須の条件になっている。小型化を目指す上では、トナー画像転写後の感光体表面に残留しているトナーを清掃するクリーニング手段を現像手段に兼用させることで、専用機器としてのクリーニング手段を不要とした「クリーナーレス」と呼ばれる方式の画像形成装置も出現している。

例えば、均一に帯電処理された像担持体に潜像を形成し、現像剤担持体に担持された球形トナーとキャリアを含有する現像剤によって該潜像を現像しトナー像を形成する現像手段を備え、該現像手段がイエロー色のトナー、シアン色のトナー、マゼンタ色のトナー及び黒色のトナーからなるグループから選択されるトナーを有し、該現像手段は、該トナー像を転写材に転写したあとに該像担持体に残留した残トナーを現像と同時に回収する現像同時クリーニング手段も兼ねており、該現像同時クリーニング手段は画像形成ユニットを形成し、該画像形成ユニットが搬送ベルトに沿って複数個列設され、該搬送ベルトで転写材を搬送して複数の前記画像形成ユニットを通過させてカラー画像を形成するクリーナーレス方式の画像形成装置において、該球形トナーの球形トナー粒子に外添される外添剤によって球形トナー粒子が被覆される面積の割合が１５％以上５０％以下であり、 該球形トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０であり、ＳＦ−２が１００〜１２０である範囲であることを特徴とするクリーナーレス方式の画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

しかし、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写体上に順次重ね合わせて転写し、２次転写部において転写材に一括転写するカラー画像形成装置において、クリーナーレス方式を達成しようとした場合、被転写体上のトナーが感光ドラム上に逆転写されると、現像器内に別の色のトナーが混在し、現像器内の色合いが変化してしまうという問題がある。

そこで、表面にトナー像が形成される感光体と、感光体の表面からトナー像の転写を受ける中間転写体とを備え、前記中間転写体上のトナー像を、最終的に記録媒体上に転写及び定着させることにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、前記中間転写体にトナー像を転写させた後の前記感光体の表面から残トナーを掻き取る掻取部材と、前記中間転写体表面に向けて開口した、前記掻取部材を収容するハウジングとを有するクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置も提案されている（例えば特許文献２参照）。

さらに、特許文献４の技術では、感光体の表面から残トナーを掻き取る掻取部材と、中間転写体表面に向けて開口した、前記掻取部材を収容するハウジングとを有するクリーニング装置を備えることでトナーの混色や帯電器の汚染を防止している。しかしながら、中間転写体上に開口したハウジングを有することはスペースをとり、またコストもかかる。

特許文献３には、電子写真装置で使用される接触帯電方法であって、複数の帯電部材を配置し、そのうちの少なくとも一つが感光体の帯電極性と逆極性のバイアスを印加し、残りの少なくとも一つに感光体の帯電極性と同極性のバイアスを印加し、最終的に感光体を複数の帯電部材で必要な所定の電位に帯電させる方法が提案されている。ただし、複数の帯電装置を用いる方式では、複数の帯電装置によって感光体を帯電させるため、感光体が二箇所以上の場所で静電的なハザードを受ける。このため、感光体に与える静電的なハザードが大きく、放電生成物の感光体への影響が大きくなりやすく、感光体は何度も帯電、除電を繰り返すうちに徐々に静電時性が劣化していく。特に、この接触帯電方法では、感光体を一旦所定の帯電極性と逆の極性に帯電させてから所定の帯電極性に帯電させるので、感光体に対するハザードが大きすぎるという欠点がある。

特許第３２４８０４７号公報 特開２００３−１８６３６４号公報 特開平４−３１０９８０号公報

本発明は、上述した従来の諸問題にかんがみてなしたものであり、１次転写後に像担持体表面に残留したトナーが現像器内で混在することによる色合いの変化を防ぐとともに、装置全体の小型化、トナー使用効率アップによるトナー消費量の削減、廃トナーをなくす、あるいはほぼなくすことによるエコロジー対応化を問題なく達成することが可能な画像形成装置と、これに用いるプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体に所定の極性を有するトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に対向して設ける中間転写体と、該中間転写体上に前記像担持体のトナー像を転写する１次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する２次転写手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体に当接するとともに前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加した当接部材により、前記１次転写後に前記像担持体に残留する残留トナーを前記中間転写体へ受け渡す受け渡し手段を備えることを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記バイアス電圧値が、−３００Ｖ〜−７００Ｖであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記バイアス電圧を、前記当接部材が前記像担持体に当接する位置に前記残留トナーが到達する前に印加することを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、かつその材質が、６ナイロン、１２ナイロン、ビニロン、サラン、レーヨン、ポリエチレン、アクリル、フッ素系（ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体が所定方向に回転可能であり、前記当接部材が前記像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で当接することを特徴とする。

請求項６に関する画像形成装置は、請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記トナー像形成手段をそれぞれ複数対併設し、前記トナー像形成手段はそれぞれ異なる色のトナー像を対応する前記像担持体に形成し、前記中間転写体は所定方向に移動し、前記１次転写手段を前記中間転写体を介して前記複数の像担持体に対向して複数設け、前記中間転写体上に順次異なる色のトナー像を順次重ねて転写し、前記２次転写手段は前記中間転写体上に形成されたカラートナー像を記録媒体に一括して転写し、前記中間転写体上に受け渡されたトナー像を、前記中間転写体の移動方向に対して最下流に位置するとともに、黒色のトナー像を形成するトナー像形成手段で回収することを特徴とする。

請求項７に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、該像担持体に所定の極性のトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に当接し前記像担持体のトナー像を被転写体に転写した後に残留する残トナーを掻き落とす当接部材と、前記当接部材に前記所定の極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段とを備えたことを特徴とする。

請求項８に係る画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記像担持体が正逆両方向に回転可能であり、前記受け渡し機構の前記当接部材は、前記残留トナーを該トナーと同極性のバイアス電圧の印加を一時的に受けずに保持し、前記像担持体が１次転写時の回転方向と逆方向に回転する所定の期間に、該保持した残留トナーを前記中間転写体へ受け渡すことを特徴とする。

請求項９に係る画像形成装置は、請求項８に記載の画像形成装置において、前記像担持体を逆回転させるタイミングを、前記像担持体にトナー像が無い非画像部に対応させたことを特徴とする。

請求項１０に係る画像形成装置は、請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、プロセスコントロール実行間隔とすることを特徴とする。

請求項１１に係る画像形成装置は、請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、前記像担持体の累積回転数に応じて決めることを特徴とする。

請求項１２に係る画像形成装置は、請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、前記中間転写体の累積回転数に応じて決めることを特徴とする。

請求項１３に係る画像形成装置は、請求項８から１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、前記像担持体と、該像担持体の前記１次転写時の回転方向に対して順方向で当接することを特徴とする。

請求項１４に係る画像形成装置は、請求項８から１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、滑らかにあるいはほぼ滑らかに湾曲し、前記像担持体と、該像担持体の前記１次転写時の回転方向で前記湾曲した部分の真中あるいはほぼ真中部分が当接することを特徴とする。

請求項１５に係るプロセスカートリッジは、正逆両方に回転可能に構成された像担持体と、該像担持体に所定の極性のトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に当接し前記像担持体のトナー像を被転写体に転写後残留する残トナーを一時保持するとともに、前記像担持体が前記１次転写時の回転方向と逆方向に回転する所定の時期に被転写体へ受け渡す当接部材と、該受け渡し時に前記当接部材に前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを備えた。

本発明は、バイアスを印加する当接部材により、像担持体上に逆転写されたトナーを、効率的に中間転写体上に受け渡すことがでるので、本来その像担持体から転写されるべきトナーと逆転写されたトナーが混ざり合うことをより効果的に防止することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１は本発明の実施対象の一例である画像形成装置全体を示す図である。図中１は例えば直径がφ２４ｍｍの円筒形を有する像担持体としての感光体ドラム（以下、特に必要がない場合には単に感光体という）であり、例えば周速１２０ｍｍ／秒で回転している。この感光体１の表面には帯電手段であるブラシ形状の帯電器２が圧接しており、感光体１の回転に従動回転しており、図示しない高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣを重畳したバイアス電圧を印加することで感光体１を一様に帯電させている。この帯電による感光体１の表面電位は例えば−５００Ｖである。

感光体１には潜像形成手段である露光手段３により画像情報を露光して静電潜像を形成する。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤ等を用いて行う。

また図中４はトナー像形成手段である現像手段である１成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアス（電圧値はマイナスであるが、プラスに帯電させてもよい）。によって、感光体１の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器４には初期的に１成分トナーを例えば１８０ｇほど収納しておく。

さらに図中１０は感光体、帯電器、現像器を一体化させたプロセスユニットである。このプロセスユニット１０は並列に４個配設してあり、フルカラー画像形成時はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で可視像を形成し、各色の可視像を、常時当接している中間転写ベルト１５に対して順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。

中間転写体としての中間転写ベルト１５は、駆動兼２次転写対向ローラ２１、金属製クリーニング対向ローラ１６、１次転写ローラ５、テンションローラ２０に掛け回して張架してあり、図示しない駆動モータにより駆動兼２次転写対向ローラ２１を介して回転駆動される。なお中間転写ベルト１５に張力を掛けるようにテンションローラ２０をその両側でばねにより加圧付勢している。テンションローラ２０は直径が例えばφ２０ｍｍのアルミニウム製パイプであり、両端部には図示しないが直径が例えばφ２４ｍｍのカラーを圧入し、中間転写ベルト１５が蛇行しないように挙動を規制する規制部材としてある。

また駆動兼２次転写対向ローラ２１は、例えばポリウレタンゴム（例えば肉厚０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（例えば肉厚０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０．０５、φ２０）等が好ましい。以下ではこれを用いたものとして説明する。

１次転写部材５としては、導電ブレードや導電スポンジローラ、金属ローラ等が使用可能であるが、本例では例えば直径φ８ｍｍの金属ローラを用い、感光体１に対して中間転写ベルト１５の移動方向に例えば８ｍｍ、垂直上方向に例えば１ｍｍオフセット配置し、感光体１に対して１次転写ローラ５に図示しない単独の高圧電源により所定の転写バイアス、例えば＋５００〜＋１０００Ｖを共通に印加することで中間転写ベルト１５を介して転写電界を形成し、感光体１上のトナー画像を中間転写ベルト１５に転移させるようにしてある。

また図中１７はトナーマークセンサ（ＴＭセンサ）であり、正反射型や拡散型センサによってベルト１５上のトナー像濃度、各色位置測定を行い、画像濃度や色合わせを調整する。

図中３２は中間転写ベルトクリーニングユニットであり、クリーニングブレード３１により中間転写ベルト１５上の転写残トナーを掻き取ることでクリーニングを行う。クリーニングブレード３１としては、例えば厚さ１．５〜３ｍｍ、ゴム硬度６５〜８０°のウレタンゴムを使用し、中間転写ベルト１５に対してカウンタ当接させ得る。クリーニングブレード３１で掻き取った転写残トナーは、図示しないトナー搬送経路を通し、中間転写体用廃トナー収納部３３に収納する。ベルト１５のクリーニングニップ部に該当する部分、あるいはクリーニングブレード３１のエッジ部の少なくとも一方は、組み付け時に潤滑剤、トナー、ステアリン酸亜鉛等の塗布剤を塗布しておき、クリーニングニップ部におけるブレードの捲れ上がりを防止するとともに、クリーニングニップ部にダム層を形成してクリーニング性能を高めるようにしてある。

なお、中間転写ベルト１５を張架している各ローラは、図示しない中間転写ベルトユニット側板によって中間転写ベルト１５の両側より支持している。

中間転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用い得るが、本例では例えば引張弾性率１０００〜２０００ＭＰａのＴＰＥにカーボンブラックを添加した単層構造の構成で厚さ１００〜２００μｍ、幅２３０ｍｍのベルトを用い得る。

また中間転写ベルト１５の抵抗値としては、例えば２３℃５０％ＲＨの環境にて体積抵抗率１０^８〜１０^１１Ω・ｃｍ、表面抵抗率１０^８〜１０^１１Ω／□（ともに三菱化学株式会社製：商品名ＨｉｒｅｓｔａＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０にて測定、印加電圧５００Ｖ、印加時間１０秒）の範囲であることが望ましい。中間転写ベルト１５の体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を超えると、中間転写ベルト１５が帯電するため、作像順の下流へ行くほど、設定電圧値を高く設定する等の処置が必要となり、そのため１次転写部へ単独の供給電源を使用することが困難となる。これは転写工程、転写材剥離工程等で発生する放電によって中間転写ベルト１５表面の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるためであり、その対策には中間転写ベルト１５の除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が前記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。従って、本発明における中間転写ベルト１５の体積抵抗率および表面抵抗率は上記範囲内とすることが好ましい。

図中２５は２次転写ローラである。２次転写ローラ２５は例えばＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって例えば１０^６〜１０^１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成してある。その材料としては、例えばイオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等を用い得るが、本例では直径が例えばφ２０ｍｍ、アスカーＣ硬度３５〜５０°のウレタンローラを用い得る。ここで、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためには、より高電圧を印加しなければならなくなり、それによって電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加する必要生じるため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。これは低温低湿環境（例えば１０℃１５％ＲＨ）で顕著である。逆に、２次転写ローラ２５の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、２次転写ローラ２５の抵抗値が低い為、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くからである。

なお、２次転写ローラ２５の抵抗値測定は、導電性の金属製板にローラ２５を設置し、芯金両端部にそれぞれ片側４．９Ｎの荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に例えば１ｋＶの電圧を印加した時に流れる電流値から算出できる。

転写材２２は給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４によって、中間転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の転写バイアス電圧を印加することで中間転写ベルト１５上のトナー画像が転写材２２に転移する。転写材２２は駆動兼２次転写対向ローラ２１の曲率によって中間転写ベルト１５から分離させ、転写材２２に転写されたトナー画像を定着手段２６によって定着させた後に排紙する。

本実施例では転写材２２の種類によって定着時のプロセス速度を変更する。具体的には例えば坪量１００ｇ／ｍ^２紙以上の転写材を用いる場合にはプロセス速度を半速となるようにし、定着ローラ対によって構成される定着ニップを転写材が通常プロセス速度の２倍の時間を掛けて通過することで、トナー画像の定着性を確保できるようにする。

＜実験例＞
図１に示した画像形成装置（図ではプリンタとしてある）と同様の構成の試験機を用意して行った実験例を以下に説明する。シート部材を帯電ブラシ上流で感光体に当接しそれぞれモノクロのハーフチャート（ハーフトーン階調画像）を３０００枚のＡ４用紙に５［％］の画像面積率で連続プリントした（感光温度２２〜２５℃、環境湿度５０〜７０％）。次いで、それぞれのシート部材について、３０００枚目のプリント画像の残像レベルをランクで評価した。ランクの基準については、残像が目視で見えないものを○、薄っすら残像があることがわかるものを△、はっきりと見えるものを×とした。また、転写残トナーや逆転写トナーがどれだけシート部材によって掻き取られているかを示す指標として、帯電ブラシの汚れが起因した画像上の黒筋本数で評価することとした。具体的には、ブラック（Ｂｋ）用のプロセスユニット内において、シート部材へのＢｋトナーの固着に起因して帯電ブラシローラの局所箇所（シートへのトナー固着に対応する箇所）にＢｋ逆帯電トナーが蓄積していくと、上述のハーフチャートに黒スジムラが発生することがわかっている。そこで、３０００枚目のプリント画像における黒スジムラの発生本数を確認し、０本を○、１〜２本を△、３本以上を×と評価した。比較対象として、ウレタンゴムのブレードを感光体上に当接し、同様の実験を行った。クリーニングブレードには１００μｍのＳＵＳ板を取り付け角度１７°、食い込み０．５ｍｍのものを用いた。

ブラック（Ｂｋ）トナーとしては、平均粒径を６［μｍ］に調整した球形トナーであって、外添剤を添加したものを用いた。感光体（３Ｂｋ）としては、厚み３［μｍ］の下引き層、厚み０．２［μｍ］の電荷発生層、厚み２３［μｍ］の電荷輸送層をドラム上に順次積層したものであって、静電容量が１１０［ｐＦ／ｃｍ^２］であるものを用いた。プリント中には、このような構成の感光体を１２０［ｍｍ／秒］の線速で回転駆動した。

帯電ブラシローラとしては、直径５［ｍｍ］の回転軸部材上に導電性の植毛繊維を複数植毛してブラシ状に形成した外径（φ）１１［ｍｍ］のものを使用した。この帯電ブラシローラに印加する帯電バイアスとしては、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐ１．０［ｋＶ］、印字時周波数３００［Ｈｚ］、非印字時（紙間時）周波数１０［Ｈｚ］、デューティー４５［％］の交流電圧に、−５００［Ｖ］の直流電圧Ｖｄｃを重畳したものを採用した。印字時の３００［Ｈｚ］を紙間領域で１０［Ｈｚ］に落とすことで、帯電ブラシローラに捕捉された転写残トナーを感光体上に吐き出させることが可能になる。吐き出されたトナーは、上述したように、感光体上から現像ローラ上に回収される。但し、低帯電量トナーは回収し難い。また、周波数を１０［Ｈｚ］に落としても、逆帯電トナーは帯電ブラシローラから吐き出されないため、帯電ブラシローラ上に徐々に蓄積していく。

シート部材としては、ポリビニリデンフルオロエチレン（ＰＶＤＦ）に導電材としてのカーボン粉末を分散せしめた材料からなる厚み０．１［ｍｍ］の導電性シートを用いた。この導電性シートの体積抵抗は、１０５〜１０７［Ω・ｃｍ］である。また、表面抵抗は１０２［Ω／□］である。以上の実験の結果を実験例１〜３及び比較例１〜４として下記の表１に示す。

トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加するのであるが、この表１に示すように、本願発明の例である実験例１、２のシート部材に−３００Ｖ、−５００Ｖの電圧を印加したものは、画像上に残像もなく黒筋ムラもなかった。しかし、−３００Ｖ以下の電圧では残像が見え、黒筋のムラも生じていた。この理由としては、印加バイアスが小さすぎるために転写直後の感光体表面電位の凹凸を均一にできないからだと考えられる。また、シート部材自体のメカ的剛性が弱いため、バイアスをほとんど印加されていない状態では、トナーとシート部材自体の吸着力が働かず、転写残トナーや逆転写トナーが簡単にすり抜けてしまうことで帯電ブラシを汚染したため、画像上に黒筋が生じたと考えられる。

さらに、−５００Ｖ以上の大きなバイアスを印加した際、残像は全くでなかったが、黒筋のムラは−７００以上では多発した。この理由としては、印加バイアスが大きすぎると、シート部材先端部で逆極性のトナーが固着してしまい、その固着した部分の剛性が変化することで、トナーがすり抜け帯電ブラシを汚染すると考えられる。

比較対象の例として、シート部材の代わりに、ブレード部材を用いた結果（表１中に比較例４として示す）は、残像が見られ、黒筋も２〜３本発生する結果となった。残像に関しては、ブレードにはバイアスを印加していないために、感光体表面電位の凹凸を均一にできないからだと考えられる。また残トナーや逆転写トナーを防止できなかった

以上の点から、印加バイアス電圧Ｖは−３００＜Ｖ＜−７００の範囲内にあるとき、残像の原因となる感光体表面電位の凹凸を緩和し、さらに感光体上の転写残トナーと逆転写トナーを効率良く、中間転写体上に受け渡すことができると言える。そして、感光体に当接したシート部材によって、残留トナーを重力落下により中間転写ベルト上に落として受け渡すので、最小限の構成で低コストなクリーナレス現像システムを成立させることができる。

図２に第２の実施例を示す。図２では、１次転写後に感光体２０１ａ〜２０１ｄ（以下、特に必要が無ければ感光体２０１という）上に残留したトナーを掻き取るシート部材２０２ａ〜２０２ｄ（以下、特に必要が無ければシート部材２０２という：なお図１では符号Ａで示してある）は、感光体２０１に当接しており、中間転写ベルト２０３には非接触であり、重力落下で中間転写ベルト２０３に残留トナーを受け渡す。すなわち、非接触で受け渡すことで、画像を乱すことはない。また当接部材であるシート部材２０２は、滑らかにあるいはほぼ滑らかに湾曲し（図では円弧状に湾曲してあるがこれに限定されない）、感光体２０１との１次転写時の回転方向においていわば順方向（カウンタ方向と逆方向）で湾曲した部分の真中あるいはほぼ真中部分において当接している状態となっている。またシート部材２０２の材質は導電性１２ナイロンとするとよい。このような構成とすることにより、残留トナーを回収する装置を備えないクリーナーレス方式を実現でき、かつ１次転写後の感光体２０１上に残留したトナーは、現像器内に回収されないためクリーナーレス方式における課題である色合いの変化を防止することができる。なお図中２１１ａ〜２１１ｄは１次転写ローラである。その他の構成は、図１の画像形成装置等と同様のものとするなど種々構成できるので図示及び説明を省略する。

図３に第３の実施例を示す。本実施例は、受け渡し部材であるシート部材３０２が常に当接している（特にカウンタ方向で当接している）と感光体３０１を磨耗しつづけ、感光体３０１の特性を劣化させるため、シート部材３０２に接離機構３２１を設け、転写していない間は、シート部材３０２を感光体３０１から離間させ、感光体３０１の磨耗を抑制する。すなわち、転写していない間はシート部材を像担持体である感光体３０１から離間させることで、像担持体の磨耗を抑制し、像担持体の寿命低下を防止できるようにしている。

図４に第４の実施例を示す。本実施例は、中間転写ベルト４０３の回転方向で最上流色をＹ色とし、１次転写ローラ４１１ａ〜４１１ｄ（以下、特に必要が無ければ１次転写ローラ４１１という）を中間転写ベルト４０３の走行方向に対して対応当接する感光体４０１ａ〜４０１ｄ（以下、特に必要が無ければ感光体４０１という）のそれぞれ下流側に５〜１０ｍｍオフセット（感光体の回転軸と１次転写ローラの回転軸をずらすこと）させて配設してある。また、カラー作像時の１次転写ローラ４１１と感光体４０１との食い込み量が０．５ｍｍとなるよう配設してある。そして、１次転写ローラ４１１をオフセットさせ、かつ食い込ませることにより、１次転写ローラ４１１が中間転写ベルト４０３を介して直接感光体４０１に負荷を与えることはなく中間転写ベルト４０３が感光体４０１に転写ニップを形成できるために、１次転写ローラ４１１の硬度は転写不良に関与せずに設定できる。すなわち、オフセット転写により感光体４０１と中間転写ベルト４０３の巻き付け量を大きくすることができるため、ニップ幅を増やし、ニップ中心からの距離を稼ぐことでプレニップ放電を低減させることができ、それにより逆転写し易い＋極性のトナーが発生することを低減させることができる。また、直下に１次転写ローラ４１１がある場合、１次転写ニップ内の圧力を分散することで画質劣化を防ぐこともできる。なおオフセット量と食い込み量は、感光体４０１と１次転写ローラ４１１の間隙が中間転写ベルト４０３の厚みより大きくなるように任意に設定することができる。

また、この実施例では、最下流色をブラック（Ｂｋ）としており、かつ、中間のマゼンダ感光体４０１ｃとシアン感光体４０１ｂのみにシート部材４０２ｂ、４０２ｃ（以下、特に必要が無ければシート部材４０２という）を配置している。これは、最上流色のトナーは、現像器内で混色することが無いことを考慮したためであり、また、最下流色のブラック感光体４０１ａでは上流色であるマゼンダとシアンの逆転写トナーを回収する。ブラックの場合、他色が混在しても色合いの変化は最小限に抑えることができ、かつ、トナーの使用効率を上げることによりトナー消費量を抑えることができ、エコロジー対応化と両立できる。また、シート部材４０２も２個の感光体に対して配置するだけで良いので、装置の小型化・低コスト化も達成できる。

図５に第５の実施例を示す。本実施例は、シート部材５０２をプロセスカートリッジ５００と一体に備え付けることで、シート部材５０２と感光体５０１の接触位置精度を高くすることが可能となっている。また、プロセスカートリッジ５００として一体に交換できるので交換が容易になる。図中５０３は中間転写ベルトである。

図６は逆回転に関する本発明の第６の実施例を示す。本実施例では、２００枚ごとの位置合わせ濃度調整プログラムの実行直後に図３（Ａ）中に矢印で示すように回転していた感光体６０１を図３（Ｂ）で示すように逆回転させ、かつ逆回転の際には図示しない高圧出力によりＡＣ電源６０４からバイアス電圧を印加することにより、シート部材６０２に一時回収された残留トナー６３１を中間転写ベルト６０３上の非画像部に落とす。これによって、大きなクリーナユニットを必要することなく、シート部材６０２によって逆転写トナーの清掃、電位の凹凸による残像を防ぐこともできる。すなわち、感光体６０１の逆回転時には清掃部材であるシート部材６０２にＡＣ電源６０４でバイアスを印加する制御を行うことで清掃部材であるシート部材６０２に一時回収された逆極性トナーや高付着力トナーを中間転写ベルト６０３上に落ち易くしている。なお、感光体等の像担持体を正逆両方向に回転可能とし、上述のように中間転写ベルト６０３上に落とすことによってトナーを受け渡し、中間転写ベルト６０３のクリーニング装置でそのトナーを回収する構成としてもよいことはもちろんである。

なお以上説明してきた各実施例において、バイアス電圧の印加タイミングは、バイアス電圧を、当接部材であるシート部材等が像担持体である感光体に当接する位置に残留トナーが到達する前に印加することとして制御することが好ましい。また、シート部材にバイアスを印加してプレ帯電することとして説明してきたが、本発明はプレ帯電をする構成に限定されず、帯電手段として利用してもよい。さらに、当接部材としては、前記各実施例のようなシート部材に限定されず、ブラシやブレードでもよい。ただし、剛性が強くないシート部材が最適である。また以上説明してきたように、残留トナーを一時保持する当接部材であるシート部材は、像担持体である感光体等の回転方向に対してカウンタ方向とは逆方向である順方向で接しているように構成することが好ましい。もっとも、感光体等の像担持体の材質等の条件によっては当接部材であるシート部材等を像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で当接させ、像担持体上の残トナーを効率良く掻き取り、もしくは一時的に保持する構成とすることもできる。

また上述の実施例において使用したシート部材の材質としては、６ナイロン、１２ナイロン、ビニロン、サラン、レーヨン、ポリエチレン、アクリル、フッ素系樹脂材（ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）等を用いることができる。

なお、本発明に係る画像形成装置のその他の実施の態様として考えられるものとしては、例えば、像担持体と現像装置などから構成され、転写後の像担持体上の残留トナーを清掃する装置を具備しない、クリーナレス方式のプロセスカートリッジを各色ごとに具備し、印刷時には、現像装置によって像担持体上にトナー像を形成する行程を複数の現像装置について一括して行い、中間転写体上に各色の画像が重なるように一括して１次転写し、形成されたカラートナー像を転写材上に１次転写する行程を有し、前記プロセスカートリッジは前記中間転写体の鉛直上方向に位置することを特徴とする画像形成装置において、少なくとも１つの像担持体には、転写装置による転写後に潜像担持体上に残留するトナーを像担持体上に当接した部材によって、中間転写体上に受け渡す機構を帯電機構の上流側に備え、さらに、その部材には所定のバイアス電圧が印加されることを特徴とするものが考えられ、この態様では、像担持体上に逆転写されたトナーを中間転写体上に受け渡すことで、本来その感光体から転写されるべきトナーと逆転写されたトナーが混ざり合うことを防止し、さらに部材に上記の範囲のバイアスが印加されることで、トナーの受け渡し効率が向上し、転写直後の感光体表面の電位凹凸を緩和することで残像を防止することができる。

また上述の他の態様の装置において、像担持体上に当接した部材が中間転写体に接触しないことを特徴とすることで、非接触で受け渡すことで、画像を乱すことはないように構成し、あるいは像担持体上に当接した部材によって、残留トナーを重力落下により中間転写体上に受け渡たす機構を搭載することで、最小限の構成で低コストなクリーナレス現像システムを成立させることを可能とし、また像担持体と１次転写手段が中間転写ベルトを介在してのみ間接的にバイアス印加を行うことを特徴とすることで、オフセット転写により、像担持体と中間転写体の接触する長さ、すなわちニップ幅を増やし、ニップの中心からの距離を稼ぐことでプレニップ放電を低減させ、逆転写し易い＋極性のトナーが発生するのを低減させ、さらには直下にローラがある場合には、１次転写ニップ内での圧力を分散させて画質劣化を防ぐこともできる。

なお上述の他の態様の装置においても、プロセスカートリッジとして、像担持体と現像装置などから構成され、転写後の像担持体上の残留トナーを回収する装置を具備しない、クリーナレス方式であるプロセスカートリッジを各色ごとに具備し、印刷時には、現像装置によって像担持体上にトナー像を形成する行程を複数の現像装置について一括して行い、中間転写体上に各色の画像が重なるように一括して１次転写し、形成されたカラートナー像を転写材上に２次転写する行程を有し、中間転写体の鉛直上方に配置されたプロセスカートリッジを用い、このプロセスカートリッジのうちの少なくとも１つの像担持体には、１次転写後に像担持体上に残留するトナーをプロセスカートリッジに備え付け、像担持体の１次転写ニップ下流側に当接した部材によって中間転写体上に受け渡す機構を備える構成とすることができる。

本発明に係る画像形成装置のさらにその他の実施の態様として考えられるものとして、像担持体と現像装置などから構成された複数のプロセスカートリッジを有し、印刷時には、現像装置によって像担持体上にトナー像を形成する行程を複数の現像装置について一括して行い、装置本体の底面に対して角度を持って配置された中間転写体上に各色の画像が重なるように一括して１次転写し、形成されたカラートナー像を中間転写体上に１次転写する行程を有し、プロセスカートリッジは中間転写体の鉛直上方向に位置し、少なくとも１つの像担持体には、１次転写後に前記像担持体上に残留するトナーを前記像担持体上に腹当たりに当接した清掃部材を有し、当接した部材で残留トナーを一時回収し、像担持体が所定の期間ごとに逆回転することで一時回収した残留トナーを中間転写体上に移動させることを特徴とする画像形成装置が考えられ、この態様では、像担持体上に逆転写されたトナーを腹当たりの清掃部材によって一時回収し、逆回転により中転上に落とすことで省スペースで低コストなクリーナ機構を実現でき、また中間転写体上に落とすことで、像担持体から転写されるべきトナーと逆転写されたトナーが混ざり合うことを防止することができる。

そして、この態様の場合、像担持体が逆回転するタイミングを非画像部とし、１次回収した残留トナーを中間転写体上の非画像部に落とすことで、画像部の乱れを防ぐことができる。また前述の所定の期間は、プロセスコントロール実行間隔であるものとし、プロセスコントロールの前後に逆回転の制御を入れることで、１次回収した残留トナーを定期的に非画像部に落とすことができる。また前記所定の期間を像担持体の累積回転数に応じて決め、あるいは中間転写体の累積回転数に応じて決める構成とすることも可能である。さらに像担持体が逆回転する時は、所定のバイアス電圧の制御を行い、清掃部材への印加バイアスを制御することで、逆回転時に１次回収した残留トナーが中間転写体上に落ち易くすることもできる。

なお本願特許請求の範囲並びに明細書の記載において、プロセスコントロールとは、位置合わせ調整、トナー濃度調整、ガンマ補正、定着温度制御など画質に影響を与える様々な特性値を適性にするために制御をいう。

発明の実施対象の一例である画像形成装置全体を示す図 本発明の第２実施例の要部を示す概念的断面図 本発明の第３実施例の要部を示す概念的断面図 本発明の第４実施例の要部を示す概念的断面図 本発明の第５実施例の要部を示す概念的断面図 本発明の第６実施例の要部を示す概念的断面図

符号の説明

１：感光体ドラム
２：帯電器
３：露光手段
４：現像手段
５：１次転写ローラ
１０：プロセスユニット
１５：中間転写ベルト
１６：金属製クリーニング対向ローラ
１７：トナーマークセンサ（ＴＭセンサ）
２０：テンションローラ
２１：駆動兼２次転写対向ローラ
２２：転写材
２３：給紙搬送ローラ
２４：レジストローラ対
２５：２次転写ローラ
２６：定着手段
３１：クリーニングブレード
３２：中間転写ベルトクリーニングユニット
３３：中間転写体用廃トナー収納部
２０１ａ〜２０１ｄ：感光体
２０２ａ〜２０２ｄ、Ａ：シート部材
２０３：中間転写ベルト
２１１ａ〜２１１ｄ：１次転写ローラ
３０１：感光体
３０２：シート部材
３２１：接離機構
４０１ａ〜４０１ｄ：感光体
４０２ｂ、４０２ｃ：シート部材
４０３：中間転写ベルト
４１１ａ〜４１１ｄ：１次転写ローラ
５００：プロセスカートリッジ
５０１：感光体
５０２：シート部材
５０３：中間転写ベルト
６０１：感光体
６０２：シート部材
６０３：中間転写ベルト
６０４：ＡＣ電源
６３１：残留トナー

Claims (15)

1. 像担持体と、該像担持体に所定の極性を有するトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に対向して設ける中間転写体と、該中間転写体上に前記像担持体のトナー像を転写する１次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写する２次転写手段とを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体に当接するとともに前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加した当接部材により、前記１次転写後に前記像担持体に残留する残留トナーを前記中間転写体へ受け渡す受け渡し手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記バイアス電圧値が、−３００Ｖ〜−７００Ｖであることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記バイアス電圧を、前記当接部材が前記像担持体に当接する位置に前記残留トナーが到達する前に印加することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、かつその材質が、６ナイロン、１２ナイロン、ビニロン、サラン、レーヨン、ポリエチレン、アクリル、フッ素系（ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）樹脂のうちのいずれかであることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体が所定方向に回転可能であり、前記当接部材が前記像担持体の回転方向に対してカウンタ方向で当接することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記トナー像形成手段をそれぞれ複数対併設し、前記トナー像形成手段はそれぞれ異なる色のトナー像を対応する前記像担持体に形成し、前記中間転写体は所定方向に移動し、前記１次転写手段を前記中間転写体を介して前記複数の像担持体に対向して複数設け、前記中間転写体上に順次異なる色のトナー像を順次重ねて転写し、前記２次転写手段は前記中間転写体上に形成されたカラートナー像を記録媒体に一括して転写し、前記中間転写体上に受け渡されたトナー像を、前記中間転写体の移動方向に対して最下流に位置するとともに、黒色のトナー像を形成するトナー像形成手段で回収することを特徴とする画像形成装置。
7. 像担持体と、該像担持体に所定の極性のトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に当接し前記像担持体のトナー像を被転写体に転写した後に残留する残トナーを掻き落とす当接部材と、前記当接部材に前記所定の極性と同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記像担持体が正逆両方向に回転可能であり、
   前記受け渡し機構の前記当接部材は、前記残留トナーを該トナーと同極性のバイアス電圧の印加を一時的に受けずに保持し、前記像担持体が１次転写時の回転方向と逆方向に回転する所定の期間に、該保持した残留トナーを前記中間転写体へ受け渡すことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、前記像担持体を逆回転させるタイミングを、前記像担持体にトナー像が無い非画像部に対応させたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、プロセスコントロール実行間隔とすることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、前記像担持体の累積回転数に応じて決めることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項８または９に記載の画像形成装置において、前記所定の期間を、前記中間転写体の累積回転数に応じて決めることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項８から１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、前記像担持体と、該像担持体の前記１次転写時の回転方向に対して順方向で当接することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項８から１２のいずれかに記載の画像形成装置において、前記当接部材がシート状の部材であり、滑らかにあるいはほぼ滑らかに湾曲し、前記像担持体と、該像担持体の前記１次転写時の回転方向で前記湾曲した部分の真中あるいはほぼ真中部分が当接することを特徴とする画像形成装置。
15. 正逆両方に回転可能に構成された像担持体と、該像担持体に所定の極性のトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に当接し前記像担持体のトナー像を被転写体に転写後残留する残トナーを一時保持するとともに、前記像担持体が前記１次転写時の回転方向と逆方向に回転する所定の時期に被転写体へ受け渡す当接部材と、該受け渡し時に前記当接部材に前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを備えたプロセスカートリッジ。