JP2008170958A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーナレスプロセスを採用した画像形成装置において、感光体フィルミングや混色による画質劣化を防止する技術を提供する。
【解決手段】 現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、互いに異なる複数の導電性材料を積層してなり、所定の転写位置にて前記像担持体からトナー像をベルト面上に転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを、前記所定の転写位置で前記像担持体に対して押圧するとともに、該中間転写ベルトに対して所定のバイアス電圧を印加する転写部とを備え、前記中間転写ベルトにおける複数の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど体積抵抗値が高くなるように設定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クリーナレスプロセスを採用した画像形成装置に関し、特に感光体フィルミングや混色による画質劣化を防止する技術に関するものである。

従来、それぞれが異なる色のトナーを供給する複数の現像器により現像を行なうカラー画像形成装置が知られる。このような従来の画像形成装置では、中間転写ベルト上または転写材上に転写されたトナーが、下流側の転写部で感光体側に逆転写してしまう場合がある。この逆転写したトナーは、感光面上のトナーを除去するためのクリーナが設けられていない装置では、そのまま現像器内に入り込んでしまい、いわゆる混色の問題が発生する。このようなトナーの混色は、印字される画像の色相の変動の原因となり、色再現性の低下を招く。

このような逆転写の発生を抑制するため、画像形成ユニット間にコロナ帯電器を設け逆転写を防止する技術（例えば、特許文献１を参照）や、表面接触幅が裏面接触幅より小さくなるように形成し逆転写による混色を防止する技術（例えば、特許文献２を参照）や、転写効率を改善し、フィラーを含有させることで耐久性を向上させ、各層間で１００倍以上の抵抗差を設けた３層構造の中間転写体を設ける技術（例えば、特許文献３を参照）などが開示されている。
特開平６−７５４８４号公報 特開２０００−３１５０２３号公報 特開平１１−３３８２６６号公報公報

しかしながら、上記従来技術では、表面層の材質によっては感光体ダメージ（傷や穴等）の発生を抑制することができず、感光体ダメージを原因とするフィルミングが発生してしまう場合があった。

また、特開平１１−３３８２６６号公報に記載の技術のように、３層構造の中間転写体の各層の間に１００倍以上の抵抗差を設けた場合、最も抵抗値が高い層の抵抗値の値によっては中間転写体の転写性能の低下を招いてしまうおそれがあり、逆転写を防止しつつ転写性能を維持するという観点では、当該従来技術が中間転写体の各層の抵抗値の最適な関係を開示するものであるとは言い難い。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、クリーナレスプロセスを採用した画像形成装置において、感光体フィルミングや混色による画質劣化を防止する技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る画像形成装置は、現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、互いに異なる複数の導電性材料を積層してなり、所定の転写位置にて前記像担持体からトナー像をベルト面上に転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを、前記所定の転写位置で前記像担持体に対して押圧するとともに、該中間転写ベルトに対して所定のバイアス電圧を印加する転写部とを備え、前記中間転写ベルトにおける複数の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど体積抵抗値が高くなるように設定されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、互いに異なる複数の導電性材料を積層してなり、所定の転写位置にて前記像担持体からトナー像をベルト面上に転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを、前記所定の転写位置で前記像担持体に対して押圧するとともに、該中間転写ベルトに対して所定のバイアス電圧を印加する転写部とを備え、前記中間転写ベルトにおける隣接する少なくとも２つの層の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数が大きくなるように設定されていることを特徴とするものである。

以上に詳述したように本発明によれば、クリーナレスプロセスを採用した画像形成装置において、感光体フィルミングや混色による画質劣化を防止する技術を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、カラー現像器とモノクロ現像器が個別に配置されている４回転タイプの像担持体を有する本実施の形態によるカラー画像形成装置を示す断面図である。図１において、本実施の形態による画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム３を有し、この感光体ドラム３を４回転させることにより、シートにカラー現像剤像を形成する。本実施の形態による画像形成装置１は、現像器によって感光体ドラム３上にトナー像を形成するとともに、感光体ドラム３上に残留しているトナーを現像器によって回収するクリーナレスプロセスを採用している。

感光体ドラム３は直径１００ｍｍの円筒形状であり、図示矢印方向へ回転可能に設けられている。感光体ドラム３の周囲には回転方向に沿って以下のものが配置されている。まず帯電チャージャ５が感光体ドラム３の表面に対向して設けられている。この帯電チャージャ５は、感光体ドラム３を一様に負（−）帯電させる。帯電チャージャの代わりに、導電性ローラやブラシあるいはブレード等による接触帯電も可能である。

感光面の移動方向における帯電チャージャ５よりも下流側（図１中下方）には、帯電した感光体ドラム３を露光装置７により露光して静電潜像を形成する露光位置が設定されている。また、感光面の移動方向における露光位置よりも下流側には黒色（ブラック）の現像剤を収容し、この現像剤で露光装置７により形成された静電潜像を反転現像する現像器９Ｂｋが設けられている。また、感光面の移動方向における現像器９Ｂｋよりも下流側には、イエロートナーを収容する現像器９Ｙ、マゼンタトナーを収容する現像器９Ｍおよびシアントナーを収容する現像器９Ｃが、感光体ドラム３に対して回転可能に支持されている（回転現像ユニット）。

さらに、感光面の移動方向における回転現像ユニットよりも下流側には、感光体ドラム３上に形成されたカラートナー像を１次転写位置Ｔ１にて１次転写し、カラー画像を保持する中間転写ベルト１１が設置されている。感光体ドラム３が４回転して、中間転写ベルト１１上にカラー画像が形成されると、中間転写ベルト１１上に形成された現像剤像は、２次転写位置Ｔ２で、搬送されてきた用紙Ｐに一括転写される。感光面の移動方向における感光体ドラム３と中間転写ベルト１１との当接位置（１次転写位置Ｔ１）よりも下流側には、除電ランプ１９が設けられている。

除電ランプ１９は、１次転写後、感光体ドラム３の表面電荷を一様な光照射によって除電する。この除電ランプ１９による除電により画像形成の１サイクルが完了し、次の画像形成プロセスにおいて、再び帯電チャージャ５が未帯電の感光体ドラム３を一様に帯電する。このプロセスを４回繰り返すことで、中間転写ベルト上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のカラートナー像が形成される。中間転写ベルト１１は、感光体ドラム３の長手方向におけるサイズとほぼ等しい幅に設定されている。中間転写ベルト１１は、無端状（シームレス）ベルトの形状をしており、中間転写ベルト１１を所定の速度で回動させる駆動ローラ１５および従動ローラ１３、ベルトに張力を与えるテンションローラ１４上に担持されている。駆動ローラ１５及び従動ローラ１３はそれぞれ図示矢印方向にそれぞれ回転可能に設けられている。駆動ローラ１５の回転に伴って、中間転写ベルト１１が回転し、従動ローラ１３が従動回転する。中間転写ベルト１１上には、その他、当接離間可能なクリーニング装置１０が配置されている。クリーニング装置１０は、ゴムブレードやブラシを備えている。カラー画像を中間転写ベルト１１上に１次転写している間は、クリーニング装置１０はベルトから離間している。トナー像が用紙Ｐに２次転写された後、中間転写ベルト１１の表面にクリーニング装置１０が当接される。

中間転写ベルト１１は、少なくとも２種類の導電性材料が積層された複層構造となっている。

中間転写ベルト１１の各層を構成する具体的な材料としては、例えば、カーボンを均一に分散させたポリイミドの他に、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等にカーボン等の導電粒子を分散させたものが採用できる。この他、導電粒子を用いず、組成調整によって電気抵抗を調整した高分子フィルムを用いても良い。さらにはこの様な高分子フィルムにイオン導電性物質を混入したもの、あるいは比較的電気抵抗が低いシリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム材を採用することもできる。

この中間転写ベルト１１は、１０ｅ１０Ωｃｍの電気抵抗を有し、半導電性を示す。中間転写ベルト１１の材料としては、体積抵抗値が１０ｅ８〜１０ｅ１３Ωｃｍの半導電性を示す材料であれば良い。中間転写ベルトの構成の詳細については後述する。

駆動ローラ１５に対向して、２次転写ローラ１０８が配置されている。２次転写ローラ１０８は中間転写ベルト１１に対して当接離間の動作が可能で、中間転写ベルト１１上にトナー像を１次転写しているときは離間している。中間転写ベルト１１上に４色のカラートナー像が形成された後、２次転写ローラ１０８は中間転写ベルト１１に当接し、２次転写領域Ｔ２を形成し、搬送されてきた用紙Ｐに対してトナー像を一括で２次転写させる。中間転写ベルト１１と感光体ドラム３との当接位置（１次転写領域Ｔ１）近傍には、１次転写手段としての転写装置（転写部）２３が感光体ドラム３に対向して設けられている。すなわち転写装置２３は、対応する感光体ドラム３の上方において中間転写ベルト１１に背面接触して設けられ、中間転写ベルト１１を介して感光体ドラム３と対向する。

続いて、転写装置２３に関する部分についてさらに詳細に説明する。転写装置２３は、カーボンを分散して導電性とした導電性発泡ウレタンローラである。φ１０ｍｍの芯金に、外径φ１８ｍｍのローラを成形している。芯金とローラ表面間の電気抵抗は約１０ｅ６Ωである。芯金には電圧印加手段である正（＋）の定電圧直流電源２５が接続されている。このように、転写装置２３は、中間転写ベルト１１を、第１転写領域で感光体ドラム３に対して押圧するとともに、中間転写ベルト１１に対して所定のバイアス電圧を印加する。

転写装置２３における給電装置は、ローラに限らず、導電性ブラシ、導電性ゴムブレード、導電性シート等でも良い。導電性シートは、カーボン分散したゴム材や樹脂フィルムで、シリコンゴムやウレタンゴムやＥＰＤＭ等のゴム材や、ポリカーボネート等の樹脂材でもよいが、体積抵抗値が１０ｅ５〜１０ｅ７Ωｃｍのものが望ましい。

図１において、画像形成装置１の下部には用紙Ｐを収容する給紙カセット２６が設けられている。画像形成装置本体には、給紙カセット２６から用紙Ｐを１枚ずつピックアップするピックアップローラ２７が設けられている。ピックアップローラ２７と、中間転写ベルト１１との間にはレジストローラ対２９が回転可能に設けられている。レジストローラ対２９は所定のタイミングで、用紙Ｐを中間転写ベルトと２次転写ローラが対向する２次転写部へ供給する。

また、図１中、２次転写部上部には現像剤を用紙Ｐ上に定着するための定着器３３と、この定着器３３にて定着された用紙Ｐが排出される排紙トレイ３４が設けられている。

プロセスユニットＵは、感光体ドラム３と、ブラックトナー現像器９Ｂｋ（回収部に相当）および回転現像ユニットのうち少なくともいずれかとを一体的に支持し、画像形成装置１本体に対して着脱自在となっている。図１に示すように、本実施の形態では、一例として、プロセスユニットＵは、回転現像ユニットと、感光体ドラム３と、ブラックトナー現像器９Ｂｋとを備えている。もちろん、プロセスユニットＵの構成は、画像形成装置におけるスペースの制約や部品の配置等に応じて、感光体ドラムや現像器以外の部分を含ませる構成とすることもできる。

次に、上述のように構成された画像形成装置におけるカラー画像形成プロセスについて述べる。画像形成装置１前面にある不図示の操作パネル（Control panel）を介して画像形成処理開始が指示されると、感光体ドラム３は不図示の駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電チャージャ５は、感光体ドラム３の感光面を一様に約−６００Ｖに帯電させる。露光装置７は、帯電チャージャ５によって一様に帯電された感光体ドラム３に、画像形成すべき画像に応じた光を照射し、感光面上に静電潜像を形成する。現像器９は、現像剤により静電潜像を現像しイエローの現像剤像を形成する。

感光体ドラム３上に形成されたイエロートナー像が、感光体ドラム３，中間転写ベルト１１および転写部材２３により形成される１次転写領域Ｔ１に到達すると、転写部材２３には約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。転写部材２３と感光体ドラム３との間には転写電界が形成され、感光体ドラム３上のイエロー現像剤像は、この転写電界に従って、中間転写ベルト１１と接する１次転写領域Ｔ１にて、中間転写ベルト１１上に転写される。１次転写後に感光体上に残留しているイエロートナーは、イエローの現像器により現像同時クリーニングされる。

イエロー現像器による現像が終了すると、マゼンタの現像器９Ｍの現像ローラが感光体ドラム３に対向するように回転する。

続いて、マゼンタトナーの現像処理に進み、１次転写領域Ｔ１にて、中間転写ベルト１１上に、マゼンタトナー像が転写される。マゼンタトナーの残転写トナーは、マゼンタ現像器で、同時回収現像を行なう。以下、シアントナー像形成プロセスにおいても同様、シアン現像器９Ｃによる現像処理が行われる。

本実施の形態では、ブラック現像器がカラー現像器とは別に独立して配置されている。ブラック現像器は接触非磁性一成分現像器であり、ＢＫ現像時は、通常の（−）３５０Ｖが印加され、クリーナレスプロセスの現像同時クリーニングが行われる。カラートナー像が形成された後、引き続き、ブラックトナー画像が形成される。ブラックトナー像形成プロセス時には、ブラック現像器にて残転写ブラックトナー同時回収現像が行われる。

中間転写ベルト１１上に、４色のカラートナー像が形成されると、次は、中間転写ベルトと２次転写ローラが対向する２次転写領域Ｔ２にトナー像が到達するタイミングで、あらかじめ、ピックアップローラからピックアップされ、レジストローラ対２９まで搬送されていた用紙Ｐを、レジストローラ対２９は２次転写領域Ｔ２へ供給する。

このとき、２次転写ローラは、中間転写ベルトに対して当接動作を行い、およそ（＋）２０００Ｖの直流バイアス電圧を印加される。このバイアス電圧によって形成された転写電界により、トナー像は、用紙Ｐ上に転写される。このように１括転写された現像剤像は、定着器３３により用紙Ｐ上に定着され、カラー画像が形成される。定着済みの用紙Ｐは排紙トレイ３４上に排出される。

２次転写ローラは、転写後は離間する。２次転写終了後の中間転写ベルト１１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ１０で回収される。中間転写ベルトクリーナ１０で回収された廃トナーは不図示の搬送部によってブラック現像器へ搬送され、再利用される。

以下、本実施の形態における中間転写ベルト１１の構成の詳細について説明する。図２は、本実施の形態における中間転写ベルト１１の積層構造を示す断面図である。

図２に示すように、本実施の形態における中間転写ベルト１１は、樹脂層Ｌ１、弾性層Ｌ２および表面層Ｌ３を積層して構成される３層構造の弾性ベルトとなっている。

本実施の形態では、樹脂層（基材層）Ｌ１はポリイミド層であり、弾性層Ｌ２はウレタンゴム層であり、表面層Ｌ３はフッ素ゴム層である構成となっている。なお、弾性層Ｌ２としては、シリコンゴムやその他のゴム材料を採用してもよい。また表面層Ｌ３としては、ウレタンゴムを採用することもできる。もちろん、ここで挙げた各層の材料はほんの一例であり、これに限られるものではないが、少なくともトナーが転写される側に最も近い層が弾性材料により形成されていることが好ましい。

なお、本実施の形態では、各層の体積抵抗値の大小関係がポイントとなっている。ここで、樹脂層Ｌ１の体積抵抗値Ｃ（Ωｃｍ）は１０ｅ９Ωｃｍで、弾性層Ｌ２の体積抵抗値Ｂ（Ωｃｍ）は１０ｅ１０Ωｃｍ、表面層Ｌ３の体積抵抗値Ａ（Ωｃｍ）は１０ｅ１１．５Ωｃｍとなっている。

すなわち、中間転写ベルト１１における複数の導電性材料は、感光体ドラム３から転写されるトナーおよび転写装置２３の内いずれか負極性が設定されている側（ここでは感光体ドラム３の側）に近い層ほど体積抵抗値が高くなるように設定されている。このように、マイナス極性側の抵抗値を高くすることで、放電発生や電荷注入のブロッキング層としての働きをもたせ、従来の中間転写ベルトで問題となっていた、トナー逆チャージによる逆転写の問題が防止でき、混色の無いクリーナレスカラー画像形成装置が提供できる。

ここでは、樹脂層Ｌ１の抵抗値が１０ｅ８〜１０ｅ９Ωｃｍであるので、上層の抵抗値がこれより小さいと、その層を転写電流が横流れしてしまい、タンデム構成の画像形成装置では隣のプロセスユニットにおける転写に干渉し、悪影響を及ぼしてしまうという不具合が生じる。また、体積抵抗値が１０ｅ１３Ωｃｍ以上であると、中間転写ベルト１１におけるチャージアップが生じ、繰り返し転写に不具合を生じてしまう。

したがって、中間転写ベルト１１における隣接する２つの層の導電性材料は、像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層の体積抵抗値をＲ２とし、正極性が設定されている側に近い層の体積抵抗値をＲ１とするとき、
Ｒ１ ＜ Ｒ２ ＜ Ｒ１×１００
の関係にあることが好ましい。

具体的には、例えば、１０ｅ８Ωｃｍ＜Ｃ＜Ｂ＜Ａ＜１０ｅ１３Ωｃｍの範囲で、上層ほど高くなるような構成にするのが好ましく、上述したブロッキング層としての機能を持たせるためには、Ｃ（Ωｃｍ）とＢ（Ωｃｍ）あるいは、Ｂ（Ωｃｍ）とＡ（Ωｃｍ）の間に１０倍程度の抵抗値の差を設けるのが好ましい。
続いて、本実施の形態において、中間転写ベルト１１における隣接する２つの層の体積抵抗値の関係を１００倍未満とすることの根拠について説明する。

積層型ベルトの表面抵抗に関して、転写ローラ側の層よりも像担持体側の層の体積抵抗値を高く設定することで、電荷注入のブロッキング、あるいは、異常放電の発生抑止といった効果により、トナーの逆チャージを防止して、逆転写を防止するということを説明してきた。しかし、それぞれの体積抵抗値の差が大きければ大きいほど良いという訳ではなく、体積抵抗値の差が大きすぎると、転写ムラが発生するという弊害が生じる。以下、これについて詳細に説明する。

ポリイミド基材層の体積抵抗が１＊１０ｅ９Ωｃｍ、ウレタンの中ゴム層の体積抵抗が、１＊１０ｅ１０Ωｃｍで、表面層の体積抵抗が、それぞれ、１＊１０ｅ１０、５＊１０ｅ１０、１＊１０ｅ１１、５＊１０ｅ１１、１＊１０ｅ１２、５＊１０ｅ１２、１＊１０ｅ１３Ωｃｍの７種類のサンプルを試作した。

図３は、７種類のサンプルの転写特性を評価した結果を示すグラフである。１＊１０ｅ１０Ωｃｍの表面層ではブロッキング層としてのはたらきが見られず、逆転写低減の効果が不十分である。５＊１０ｅ１０Ωｃｍ以上から、逆転写低減効果が見られる。しかしながら、一方で、表面層の表面抵抗が１＊１０ｅ１２Ωｃｍ以上のサンプルは、転写バイアスを上げていくと、残転写のムラが酷くなり、転写残りトナー量が急激に増大する結果であった。

図４は、図３に示す残転写特性を２パターンに分類して示す図である。転写効率９０％以上の領域で見てみると、パターン１の方が、最適転写領域が広いといえる。パターン２は急激に転写特性が悪化し、残転写トナー量が増大するため、最適転写領域が狭くなる。

すなわち、表面抵抗の差が１００倍以上では、最適転写の範囲が狭くなることがわかる。特に、クリーナレスプロセスにおいては、残転写トナーが多くなると、メモリ画像の発生原因となるため致命的である。

このように、中間転写ベルトにおける隣接する各層間の体積抵抗値の差は、小さすぎても、大きすぎても好ましくなく、それぞれ１００倍未満の範囲に収めることが望ましい。ここで、図３に示す例の場合、５＊１０ｅ１０〜５＊１０ｅ１１Ωｃｍの範囲が逆転写も無く、転写ムラも発生せず、最適な範囲となっている。

なお、本実施の形態では、中間転写ベルト１１が３層構造である例を示したが、これに限られるものではなく、図５に示すように２層構造としてもよいし、４層以上の多層構造としてもよい。図５に示す構成では、弾性層Ｌ２の体積抵抗値をＡ（Ωｃｍ）とするとき、表面層Ｌ３の体積抵抗値Ｂ（Ωｃｍ）はＡ（Ωｃｍ）よりも大きく、且つＡ（Ωｃｍ）の１００倍未満となっていることが望ましい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例であるため、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分については同一符号を付し、説明は割愛する。本実施の形態と第１の実施の形態とは、中間転写ベルトを構成する材料の特性が異なっている。

本実施の形態では、中間転写ベルト１１における隣接する少なくとも２つの層の導電性材料は、感光体ドラム３から転写されるトナーおよび転写装置２３の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数（ｅＶ）が大きくなるように設定されている。

図６に示すように、本実施の形態における中間転写ベルトは、弾性層Ｌ２および表面層Ｌ３を積層してなる２層構造となっており、弾性層Ｌ２の仕事関数Ｗ１（ｅＶ）よりも表面層Ｌ３の仕事関数Ｗ２（ｅＶ）の方が大きくなるように設定されている。

トナーがマイナスの電荷を有しており、転写装置２３の極性がプラスに設定されている装置では、転写バイアスとしてプラスの電圧を転写ローラに印加することで、トナーを中間転写ベルト上に転写している。このような構成では、トナーへのプラスの電荷の注入を防止するため、下層の仕事関数よりも上層の仕事関数が大きくなる材料で構成することにより、感光体ドラム３に近い側の層（ここでは表面層Ｌ３）がブロッキング層の機能を持つことになり、トナーの逆転写の発生を大幅に抑制することができる。

なお、本実施の形態では、中間転写ベルト１１が２層構造である例を示したが、これに限られるものではなく、例えば、図７に示すような、樹脂層Ｌ１、弾性層Ｌ２および表面層Ｌ３の３層構造とすることもできる。この場合、必ずしも仕事関数の大小関係が、

樹脂層Ｌ１の仕事関数Ｗ３＜弾性層Ｌ２の仕事関数Ｗ１＜表面層Ｌ３の仕事関数Ｗ２

である必要はなく、少なくとも隣接するいずれかの２つの層の仕事関数の関係が、感光体ドラム３から転写されるトナーおよび転写装置２３の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数（ｅＶ）が大きくなるように設定されていればよい。すなわち、仕事関数Ｗ３＜仕事関数Ｗ１もしくは仕事関数Ｗ１＜仕事関数Ｗ２の少なくともいずれかの条件が満たされていればよい。

もちろん、中間転写ベルト１１における複数の導電性材料は、感光体ドラム３から転写されるトナーおよび転写装置２３の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数が大きくなるような構成としてもよい。

また、中間転写ベルト１１は、上記の構成に限らず、４層以上の多層構造とすることもでき、隣接するいずれかの２つの層の間で上記関係が成り立っていれば、ブロッキング層としての機能を有することができる。

本実施の形態における中間転写ベルトの構成の一実施例としては、ポリイミドベルトの樹脂層（基材層）にウレタンの表面層を積層した構成や、ポリイミドベルトの樹脂層にフッ素ゴムの表面層を積層した構成が挙げられ、このような構成において逆転写トナーの低減に効果が見られた。ベルト材料の仕事関数の測定は、理研計器の「ＡＣ−１」にて測定した。ポリイミドの仕事関数を測定すると、４．９４ｅＶである。一方、ウレタン層の仕事関数を測定した結果は、５．５１ｅＶである。フッ素ゴムの仕事関数を測定した結果は、５．２８ｅＶである。

図８は、従来の中間転写ベルトを使用した場合と本実施の形態による２層構造の中間転写ベルトを使用した場合における感光体ドラム上の残転写トナーと逆転写トナーの量を評価した結果を示すグラフである。

（第３の実施の形態）
続いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。

中間転写ベルトが弾性ゴムベルトのような磨耗に対する耐久性の低いベルトである場合には、中間転写ベルトのベルト面に付着したトナーを除去するクリーニング装置として、金属ローラ、ゴムローラあるいは回転ブラシをベルト面に当接させる構成とすることが好ましい。

図９は、本実施の形態による４回転方式のカラー画像形成装置のプロセスユニット周りの構成を示す断面図である。本実施の形態による画像形成装置は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの４色の現像器が１つの回転現像ユニットに装着されており、残転写トナーを一時的に回収する回収装置５０が配置されている。一次転写領域Ｔ１での一次転写の後、感光体ドラム３上に残った転写残りトナーは、回収装置５０に回収される。

同図に示す構成では、回収装置５０は回転ブラシである。該回収装置の回転ブラシは、感光体ドラム３に対して所定のタイミングで当接離間可能となっている。ここでの回収装置５０の当接離間は、電磁クラッチを用いて所定のタイミングでカムを動作させることにより行なうことができる。

回転ブラシが感光体ドラム３に当接する第一のタイミングは、各色の現像トナー像が１次転写領域Ｔ１で転写され、その後感光体ドラム３上に残転写トナーとして残っているトナーが、現像器が切り替わり、該切り替わった現像器の中に回収されてしまうタイミングに合わせて、実際は、残転写トナーが切り替わった現像器に回収されないタイミングで回転ブラシの当接を行い、該当接部で残転写トナーを回収するときである。このとき回転ブラシには、（＋）３００Ｖのバイアス電圧が印加される。回転ブラシは、感光体ドラムと同じ方向（ｗｉｔｈ）に回転し、感光体ドラムの２倍の回転速度で回転するように駆動される。

回転ブラシが感光体ドラム３に当接する第二のタイミングは、Ｂｋ現像器が感光体ドラムに対向して、Ｂｋ現像を実施している時に、該回収ブラシより、回収したトナーを吐き出す動作を行なうタイミングである。回転ブラシには（−）６００Ｖのバイアス電圧が印加される。あるいは、（＋）３００Ｖと（−）６００Ｖのバイアス電圧を交互に繰り返して印加しても良い。これにより、ブラシから回収トナーが吐き出され、Ｂｋ現像器に回収される。本実施形態では、回収ブラシからのトナー吐き出しを、Ｂｋ現像時に行っているが、該吐き出し動作は、吐き出しモードとして独立した制御を設け、非印字時に行った方が好ましい。さらに、中間転写ベルトクリーニング装置を有する画像形成装置では、感光体ドラム上転写残りトナーの回収装置から回収されたトナーを、非印字時に排出して、中間転写ベルトクリーニング装置で回収してもよい。この場合、回収したトナーをＢｋ現像器へ搬送してリサイクルして使用する。

本実施の形態では、＋１００Ｖのバイアスを印加した金属ローラ１０ａを、転写ベルト駆動ローラと対向する位置で中間転写ベルト１１に対して当接させ、金属ローラ１０ａに付着したトナーを弾性シートにより除去する構成となっている。さらに、中間転写ベルトの移動方向における金属ローラ１０ａよりも下流側には、＋３００Ｖのバイアス電圧を印加した導電性アクリル繊維からなる回転ブラシ１０ｂを、中間転写ベルト１１に当接させることにより、金属ローラ１０ａだけでは回収しきれない残りのトナーを回収する。回転ブラシ１０ｂは、中間転写ベルト１１に対して、１．５倍の速度でウイズ方向に回転させる。

（第４の実施の形態）
続いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。

図１０は、本実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成を示す断面図である。

同図に示すように、本実施の形態では、感光体表面を帯電する帯電装置５として、静電植毛ブラシによる接触帯電方式のものを採用している。ここで、静電植毛ブラシのブラシ繊度としては、３デニール以下の細い繊維を採用しており、これにより均一な帯電が可能となる。

従来は、６デニール程度の繊度でなければ繊維の強度が足りず、織り機にてブラシ形成できなかったが、静電気で繊維を接着してブラシを形成する静電植毛法を採用することにより細い繊維の均一なブラシを形成することができる。帯電装置５では、静電植毛ブラシにより、感光体表面を帯電させるとともに、感光体上に残留しているトナーを電気的に回収する。

なお、平均粒径８０〜１５０ｎｍかつ外添量が１〜３重量％の範囲でシリカを外添したトナーの転写特性は非常に良好であり、残転写および逆転写が少ないが、比較的大粒径のシリカを外添することにより、感光体へのダメージが大きく、感光体の耐久性が必要となってくる。そこで、上述の各実施の形態のような中間転写ベルトとアモルファスシリコン感光体とを組み合わせて利用することにより、逆転写が少なく、十分な感光体寿命を満足できるクリーナレスカラー画像形成装置を提供することができる。

また、上述の各実施の形態では、トナーがマイナスの電荷を有しており（マイナス極性が設定されている側）、転写装置２３がプラス極性に設定されているが、これに限られるものではなく、トナーをプラス帯電させ、転写装置２３の側の極性をマイナスとする構成であってもよいことは言うまでもない。この場合、感光体ドラムから転写されるトナーおよび転写装置２３の内いずれか負極性が設定されている側とは、転写装置２３の側になる。

なお、上述の各実施の形態では、回転現像ユニットを用いて４回転する中間転写ベルトに対してトナー像を転写させる、いわゆる４回転中間転写方式を採用した構成を例に挙げたが、これに限られるものではなく、例えば、使用するトナー色ごとに設けられた複数のプロセスユニットを、中間転写ベルトのベルト面の移動方向に沿って配列し、中間転写ベルトを１回転させるだけで全ての色のトナーによるトナー像をベルト面上に形成する、いわゆる４連タンデム中間転写方式を採用することもできる。

このように、本実施の形態によれば、感光体クリーナレスプロセスを採用しているカラー画像形成装置において、フィルミングや混色による画質劣化の発生を抑制することができる。

本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。

カラー現像器とモノクロ現像器が個別に配置されている４回転タイプの像担持体を有する本発明の第１の実施の形態によるカラー画像形成装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における中間転写ベルト１１の積層構造を示す断面図である。 ７種類のサンプルの転写特性を評価した結果を示すグラフである。 図３に示す残転写特性を２パターンに分類して示す図である。 中間転写ベルト１１の積層構造の他の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における中間転写ベルト１１の積層構造を示す断面図である。 中間転写ベルト１１の積層構造の他の例を示す断面図である。 従来の中間転写ベルトと本実施の形態による中間転写ベルトを使用した場合における残転写トナーと逆転写トナーの量を評価した結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態による４回転方式のカラー画像形成装置のプロセスユニット周りの構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態による画像形成装置におけるプロセスユニット周りの構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置、１０ クリーニング装置、１１ 中間転写ベルト、１９ 除電ランプ、１０８ ２次転写ローラ、２３ 転写装置、２５ 定電圧直流電源、３ 感光体ドラム、３３ 定着器、５ 帯電チャージャ、５０ 回収装置、７ 露光装置、９Ｙ〜９Ｂｋ 現像器、Ｔ１ １次転写位置、Ｔ２ ２次転写位置、Ｕ プロセスユニット。

Claims (12)

1. 現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、
   互いに異なる複数の導電性材料を積層してなり、所定の転写位置にて前記像担持体からトナー像をベルト面上に転写される中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを、前記所定の転写位置で前記像担持体に対して押圧するとともに、該中間転写ベルトに対して所定のバイアス電圧を印加する転写部とを備え、
   前記中間転写ベルトにおける複数の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど体積抵抗値が高くなるように設定されている画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトにおける隣接する２つの層の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層の体積抵抗値をＲ２とし、正極性が設定されている側に近い層の体積抵抗値をＲ１とするとき、
   Ｒ１ ＜ Ｒ２ ＜ Ｒ１×１００
   の関係にある画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトは、少なくとも前記トナーが転写される側に最も近い層が弾性材料により形成されている画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体から負帯電させたトナーを前記中間転写ベルトに転写させ、
   前記転写部は、該転写部の極性が正となるバイアス電圧を印加する画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   ブラシにより、前記像担持体表面を帯電させるとともに、前記像担持体上に残留しているトナーを電気的に回収可能な帯電器を備える画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体と、前記現像器とが、プロセスユニットとして一体的に支持され、前記画像形成装置から着脱自在である画像形成装置。
7. 現像器によって像担持体上にトナー像を形成するとともに、該像担持体上に残留しているトナーを前記現像器によって回収するクリーナレスプロセスの画像形成装置であって、
   互いに異なる複数の導電性材料を積層してなり、所定の転写位置にて前記像担持体からトナー像をベルト面上に転写される中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを、前記所定の転写位置で前記像担持体に対して押圧するとともに、該中間転写ベルトに対して所定のバイアス電圧を印加する転写部とを備え、
   前記中間転写ベルトにおける隣接する少なくとも２つの層の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数が大きくなるように設定されている画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトにおける複数の導電性材料は、前記像担持体から転写されるトナーおよび前記転写部の内いずれか負極性が設定されている側に近い層ほど仕事関数が大きくなるように設定されている画像形成装置。
9. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトは、少なくとも前記トナーが転写される側に最も近い層が弾性材料により形成されている画像形成装置。
10. 請求項７に記載の画像形成装置において、
    前記像担持体から負帯電させたトナーを前記中間転写ベルトに転写させ、
    前記転写部は、該転写部の極性が正となるバイアス電圧を印加する画像形成装置。
11. 請求項７に記載の画像形成装置において、
    ブラシにより、前記像担持体表面を帯電させるとともに、前記像担持体上に残留しているトナーを電気的に回収可能な帯電器を備える画像形成装置。
12. 請求項７に記載の画像形成装置において、
    前記像担持体と、前記現像器とが、プロセスユニットとして一体的に支持され、前記画像形成装置から着脱自在である画像形成装置。

Images