JP2010072250A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体上に残存するトナーに対する異常放電の発生を防止して、トナーの保持手段への回収効率の向上を図ることができ、回収不良による画像不良の発生を回避することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を担持する移動可能な像担持体と、像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、中間転写体上の残存トナーを中間転写体から静電的に吸着保持させる保持手段と、を有する画像形成装置において、中間転写体の裏面に支持手段を有し、中間転写体と保持手段で形成される接触領域Ａが、中間転写体と支持手段で形成される接触領域Ｂ内となるように配置し、中間転写体の帯電系列が、保持手段の帯電系列よりも、保持手段に保持させる残存トナーと同極性側とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものであり、より詳細には、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、主にオフィスで使用されているプリンターの多くはモノクロプリンターであった。しかし、電子写真方式によるカラー画像形成装置（カラープリンター）の低価格化が進むことで、カラープリンターがモノクロプリンターに置き換わる形で普及してきている。モノクロプリンターがカラープリンターに置き換わる際には、従来使用していたモノクロプリンター並みの印字速度が要求される。その要求に応えるカラープリンターの構成として、例えば、特許文献１に記載されているタンデム型と呼ばれる構成のカラープリンターが提案されている。このタンデム型のカラープリンターは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）トナーそれぞれのトナー画像をドラム状の第１の像担持体上に形成し、第１の転写手段により第２の像担持体上に各色のトナー像を転写する。そして、給送部材により搬送された転写材に対し、第２の転写手段により第２の像担持体上のトナー像を一括して転写材に転写し、最後に定着するカラー画像形成方式である。

図１０は、タンデム型カラー画像形成装置Ａを説明する概略断面図である。

所定の速度で回転する第１の像担持体としての感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の表面を、ローラ状の帯電手段２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が所定の電位に帯電処理する。所定の電位に帯電された感光ドラム１に対し、画像パターンに応じて露光装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）により照射光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像を可視化する現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）によりトナー像が感光ドラム１上に形成される。感光ドラム１上に形成された各色トナー像は、第１の転写手段５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）としての１次転写ローラにより第２の像担持体としての中間転写ベルト６上に、各色のトナー像が重なり合うようにタイミングを制御して転写される。１次転写ローラ５には所定のバイアスが印加されている。中間転写体６上に形成されたカラー画像は、所定のタイミングで給送された転写材Ｓに対し、第２の転写手段７としての２次転写ローラにより転写材Ｓ上に転写される。１次転写ローラ５、２次転写ローラ７には所定のバイアスが印加されることにより各転写工程を達成している。所定のバイアスとは、トナー像を吸引する目的から、トナー像とは逆極性のバイアスが印加される。転写材Ｓ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、加熱、加圧工程を行う定着装置８により転写材Ｓに対して定着され、カラー画像として機外に排出される。１次転写時に感光ドラム１上に残存したトナーは、感光ドラム１のクリーニング装置９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）により回収され、次なる画像形成に備える。同様に、２次転写時に中間転写ベルト６上に残存したトナーは、中間転写体６のクリーニング装置１０により回収し、次なる画像形成に備える。

中間転写体６のクリーニング装置１０としては、例えば、特許文献２に記載されている構成のカラープリンターにて提案されている。つまり、このカラープリンターでは、中間転写体６上のトナーを、中間転写体６上に配置した導電性のブラシローラにより静電的に回収、保持する。次いで、導電性ブラシローラを一時保持されたトナーを、非画像形成時、具体的には画像形成動作の開始前または終了後、複数の画像を形成する場合には、画像形成とこれに続く画像形成の間の所定時間、再度中間転写体に転移させる。さらに感光体に転移させ、感光体のクリーニング装置に回収する。

また、特許文献３に記載のカラープリンターでは、中間転写体上のトナーを中間転写体上に配置した複数の導電層と抵抗層からなるローラ或いは導電性の発泡ゴムからなるローラによって、静電的に回収、保持する。次いで、一時保持されたトナーを、残トナー通過後の画像転写領域間の非画像転写領域において再度中間転写体に転移させ、さらに感光体に転移させ、感光体のクリーニング装置に回収する構成とされる。
特開平７−２８２９４号公報 特開平１１−２０２６４２号公報 特開平１１−７２０２号公報

以上説明した、中間転写体６のクリーニング装置１０として静電的に回収、保持する構成を採用した場合、回収、保持手段の構成や、保持手段、及び中間転写体６の材質によって回収効率が大きく異なる場合がある。

例えば、保持手段の配置によっては中間転写体上に残存する不要なトナー、所謂、二次転写残トナー等を回収する際にこの転写残トナーに対して異常放電を発生させてしまう場合がある。その結果、転写残トナーの極性を反転させてしまい、回収効率を低下させてしまうといった問題が発生する場合がある。

また、保持手段と中間転写体との帯電系列によっては摺擦による摩擦帯電によって中間転写体上の残存トナーの極性を反転させてしまう場合や、回収する際に必要な電位差が小さくなることがある。この場合は、電界強度の低下発生を生じさせるために同様に回収効率を低下させてしまうといった問題が発生する場合がある。

このように回収効率が低下した場合、回収不良が発生し、回収されずに中間転写体に残ったトナーは次の画像形成時に画像不良として現れることになる。

本発明の目的は、中間転写体上に残存するトナーに対する異常放電の発生を防止して、残存トナーの保持手段への回収効率の向上を図ることができ、回収不良による画像不良の発生を回避することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に吸着保持させる保持手段と、を有する画像形成装置において、
前記中間転写体の裏面に支持手段を有し、前記中間転写体と前記保持手段で形成される接触領域Ａが、前記中間転写体と前記支持手段で形成される接触領域Ｂ内となるように配置し、前記中間転写体の帯電系列が、前記保持手段の帯電系列よりも、前記保持手段に保持させる前記残存トナーと同極性側であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、中間転写体と保持手段で形成される接触領域Ａが、中間転写体と支持手段で形成される接触領域Ｂ内となるように配置することで、中間転写体上に残存するトナーへの異常放電を防ぐことが可能になり、トナーの極性の反転を防止することができる。また、中間転写体の帯電系列が、保持手段の帯電系列よりも、保持手段に保持させるトナーと同極性側とすることで、トナー回収に必要な中間転写体から保持手段への電界を安定して形成することが可能になる。これにより、トナーの保持手段への回収効率の向上を図ることが可能になり、回収不良による画像不良の発生を回避することができる。

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。

実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例である４色フルカラープリンタ、即ち、カラー画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。

＜画像形成装置の全体構成＞
図１を参照してカラー画像形成装置Ａの全体構成について説明する。図１に示すカラー画像形成装置Ａは、水平方向に並設された４個の第１の像担持体としての感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備えている。この感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって回転駆動され、図１の反時計回りの方向に移動可能とされる。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、スキャナ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、及び、一次転写部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が配置される。

帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の表面を均一に帯電し、スキャナ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光ドラム１上の静電潜像を形成する。現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。転写ローラで構成した一次転写部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は、感光ドラム１上のトナー像を、図１の時計方向に回転搬送する中間転写体６（以下、「中間転写ベルト」と呼ぶ。）に一次転写する。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、二次転写対向ローラ６２及び従動ローラ６３により張設されて矢印方向に回転移動する。

感光ドラム１の周囲には、更に、中間転写ベルト６上のトナー像を転写材に転写させる二次転写部材７、及び、一次転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が配置されている。

更に、従動ローラ６３に対向して、中間転写体クリーニング装置１０が配置されており、中間転写体クリーニング装置１０は、回転可能に支持された回収ローラ１０１を備えている。回収ローラ１０１には、電源１５（図２参照）が接続され、クリーニングバイアスが印加可能とされる。回収ローラ１０１は、中間転写ベルト６表面に残った、所謂、二次転写残トナーをはじめとする中間転写ベルト上に残存するトナー（以下、「残存トナー」という。）を除去する機能をなす。

ここで、感光ドラム１と、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置９は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジを形成し、カラー画像形成装置Ａに着脱可能なものとなっている。また、本実施例ならびに後述する他の実施例において使用されるトナーは、ほとんどが負極性に帯電している。

次に、各部の構成について、更に詳しく説明する。

感光ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより、図中反時計回りに回転駆動される。

帯電装置２は、一次転写部材としてのローラ状に形成された導電性ローラを備え、このローラを感光体ドラム１表面に当接させると共に、このローラに電源（不図示）によって、負極性の帯電バイアスを印加する。これにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させる。

スキャナ部３は、レーザー光学ユニットであり、不図示の駆動回路によって画像信号に応じたレーザー光Ｌが点灯制御され、帯電済みの感光体ドラム１の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。

現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、それぞれ中間転写ベルト６の回転方向上流側（図１の左側）から順にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の、負極性に帯電したトナーをそれぞれ収納している。感光体ドラム１上の静電潜像の現像時には、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体としての現像ローラと、静電潜像が形成された感光体ドラム１との間に現像バイアスを印加することにより、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。

一次転写部材５は、ローラ状に形成された導電性ローラである。例えば、ＳＵＳなどの金属からなる外径６ｍｍシャフトの周囲に外径１２ｍｍとなるよう発泡性弾性ローラが構成されたものである。発泡性弾性ローラは１０⁶〜１０⁹Ωの抵抗を有し、一次転写部材５は中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１に加圧され、不図示の電源より正極性の一次転写バイアスが印加される。これにより感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト６上に転写させる。

発泡性弾性ローラの抵抗値の測定は、次のようにして行った。

発泡性弾性ローラを長手方向両端で片側４．９Ｎの荷重をかけてアルミニウムシリンダに回転自在に当接させる。アルミニウムシリンダはモータ回転により回転することができ、アルミニウムシリンダの回転に伴い、発泡性弾性ローラも従動回転する。回転速度は前記１次転写部における発泡性弾性ローラの回転速度と同様で良い。アルミニウムシリンダを回転させた状態で、前記シャフト部分に５０Ｖの電圧を印加する。アルミニウムシリンダより下流において、検知抵抗両端の電位を測定することにより、上記測定系中を流れる電流値を測定し抵抗値を測定できる。

中間転写ベルト６は、１０⁷〜１０¹⁴Ωｃｍの体積固有抵抗率（体積抵抗率）を持たせた厚さ５０〜１５０μｍ程度の無端のフィルム状部材で構成されている。フィルム状部材としては、例えば、ポリイミド、ポリビニリデンフルオライド、などの樹脂で作製された樹脂フィルム状部材が好適に使用される。

尚、体積抵抗率は、ＪＩＳ法Ｋ６９１１に準拠した測定プローブを用い、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製高抵抗計Ｒ８３４０にて、温度は２５℃、相対湿度は５０％で、５０〜１００Ｖを印加して得た値である。

中間転写体としての中間転写ベルト６は、中間転写ベルト６を回転させる駆動ローラ６１及び中間転写ベルトの搬送性の安定のために適度なテンションが加えるための従動ローラ６２、６３の回りに張設され、矢印方向に回転移動される。上述したように、従動ローラ６２は、二次転写対向ローラであり、二次転写部材７の対向部材としての機能も有している。従動ローラ６３は、回収ローラ１０１の対向ローラとしての支持手段の機能も有している。

二次転写部材７は、一次転写部材５と同様の構成、物性を有するものである。二次転写部材７は、転写材Ｓを介して中間転写ベルト６に加圧され、不図示の電源より正極性の二次転写バイアスが印加されることにより中間転写ベルト６上のトナー像を転写材Ｓ上に転写させる。

クリーニング装置９は、例えばゴムからなる板状の部材を感光体ドラム１表面に当接させた構成とされる。現像装置４によって感光ドラム１上に現像されたトナーが中間転写ベルト６に一次転写された後、転写されないで感光ドラム１表面に残った、所謂、一次転写残トナーを除去する。

中間転写体クリーニング装置１０の回収ローラ１０１は、例えば一次転写部材５、或いは二次転写部材７と同様の構成、物性を有する発泡性弾性ローラにて構成される。回収ローラ１０１は、二次転写部材７によって中間転写ベルト６上トナーが転写材Ｓに二次転写された後転写されないで中間転写ベルト６表面に残った二次転写残トナーをはじめとする中間転写ベルト６上に残存するトナー（残存トナー）を吸着保持して除去する。

画像形成装置Ａによって画像形成するには、装置本体下部に装着したカセット１１に収納した転写材Ｓを、給送ローラ１２によって１枚ずつ分離給送すると共に、搬送ローラ対１３により二次転写部へと搬送する。二次転写部にて、中間転写ベルト６上に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックからなるトナー像を転写材Ｓに二次転写することでカラー画像を形成する。そして、その転写材Ｓを加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２のローラ対からなる定着装置８を通過させることで熱定着させ、排出ローラ対１４で装置上部へ排出する。

＜中間転写ベルトのクリーニング態様＞
中間転写ベルト６上の残存トナーのクリーニング工程の概略は、中間転写体クリーニング装置１０における保持手段としての回収ローラ１０１が中間転写ベルト６上の残存トナーを回収し、一時的に保持した状態を維持する。一時的に保持したトナーは、画像形成終了後の後回転工程時、または、所定の間隔において回収ローラ１０１から中間転写ベルト６に吐き出し、画像形成ユニットのクリーニング装置９にて回収する。

中間転写ベルト６上の残存トナーの回収、吐き出し態様について図２から図４を用いて説明する。図２は、回収ローラ１０１を備えた中間転写体クリーニング装置１０の概略構成図である。

回収ローラ１０１は、例えば、体積抵抗１０⁶〜１０⁹Ωに抵抗値調整され、発泡径５０〜３００μｍの発泡セルを有するシリコンゴム系或いはウレタンゴム系の材料からなる発泡性弾性ローラである。発泡径の大きさは、選択する材料、装置の速度などから最適径を選択すれば良い。

回収ローラ１０１は、弾性体ゴムを中間転写ベルト６に対し０．２５〜１．５ｍｍ侵入させた状態で配設する。また、回収ローラ１０１は、駆動回転させても、中間転写ベルト６に対して従動回転させてもよい。回収ローラ１０１を駆動回転させる場合は、中間転写ベルト６の移動方向に対して順方向及び逆方向どちらに駆動回転させてもよいが、本実施例では回収ローラ１０１の耐磨耗性を考慮して順方向に駆動回転させている。また、中間転写ベルトの移動速度と回収ローラ１０１の回転速度に０〜１００％程度の速度差を設けてもよい。

回収ローラ１０１には、電源１５により正極１５１、負極１５２何れのバイアスも印加できるようになっており、画像形成装置Ａの制御部（不図示）の制御により切替えられる。回収ローラ１０１に正バイアス、負バイアスを印加する条件としては、トナーの回収、保持動作、吐出し動作により切り替えている。

図３で示すように、中間転写ベルト６上のトナー回収時には、中間転写ベルト６と回収ローラ１０１との間に、トナーが回収ローラ１０１に吸着する方向の静電電界を形成する。即ち、本実施例では、トナー（中間転写ベルト６上の残存トナー）ＴＮは負極性のトナーが主であるため、回収ローラ１０１にトナーの極性とは逆極性である正極性のバイアス１５１を印加することで回収、保持動作を行う。適切なバイアス値は、回収ローラ１０１に使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度・湿度）などによって異なるが、大体＋５００〜＋３０００Ｖ程度がよい。

なお、正極性のトナーに関して、回収ローラ１０１で回収することは不可能である。しかし、回収ローラ１０１の下流に配置された感光ドラム１は負極性に帯電されており、正極性のトナーは感光ドラム１で回収されるため、クリーニング装置１０として実質的に問題はない。

図４に示すように、回収ローラ１０１に回収、保持されたトナーを中間転写ベルト６上に転写させる吐出し時には、トナーと同極性である負極性のバイアス１５２を印加することで中間転写ベルト６への吐出し動作を行う。

吐き出しに適切なバイアス値は、回収ローラ１０１に使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度、湿度）などによって異なるが、大体−５００Ｖ〜−３０００Ｖ程度が良い。また、任意の一次転写部材５ａ〜５ｄにトナー極性と同極性である負極性のバイアス１５２を印加することで中間転写ベルト６上に吐き出した負極性のトナーを感光ドラム１ａ〜１ｄに二次転写させること（以下、「二次回収」と記す。）が可能となる。一次転写部材５ａ〜５ｄに印加する適切なバイアス値は、一次転写部材５ａ〜５ｄに使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度・湿度）などによって異なるが、大体−５００〜−３０００Ｖ程度がよい。二次回収性能を向上させるため、感光ドラム１ａ〜１ｄの回転速度と中間転写ベルト６の移動速度に０〜１００％程度の速度差を設けてもよい。

次に、本実施例の第一の特徴である回収ローラ１０１の配置について図５〜図７を用いて説明する。図５（Ａ）は、本実施例で用いた配置構成の概略図であり、図６（Ａ）及び図７（Ａ）は比較例を示したものである。また、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）はそれぞれの構成における接触領域での放電、トナー極性、移動の模式図である。

本実施例においては、図５（Ａ）のように従動ローラ６３と中間転写ベルト６の接触している接触領域Ｂと、回収ローラ１０１と中間転写ベルト６との接触領域Ａとの位置関係が、接触領域Ａ＜接触領域Ｂの関係を持っている。かつ、接触領域Ｂ内に接触領域Ａが内包される構成としている。ここでは、従動ローラ６３にはＳＵＳなどの金属ローラを使用し、かつ接地している。

図６（Ａ）では接触領域Ａの全てが接触領域Ｂに内包されず、ベルト搬送方向の上流側において接触領域Ａの上流部が接触領域Ｂ端部よりもはみ出す配置としている。

図７（Ａ）は接触領域Ａの全てが接触領域Ｂに内包されず、ベルト搬送方向の下流側において接触領域Ａの下流部が接触領域Ｂ端部よりもはみ出す配置としている。

本実施例である図５（Ａ）の構成においては、図５（Ｂ）のように接触領域Ａ部の近傍において中間転写ベルト６の裏面に接地された対向ローラである従動ローラ６３と中間転写ベルト６が密着している。そのため、接触領域Ａ部の近傍においては、中間転写ベルト６は安定して搬送されている。従って、この領域において、中間転写ベルト６の裏面側での放電を抑制できるため、安定した電界を形成でき、異常放電の発生によるトナーの極性の反転化（本実施例においては負極性トナーを用いているため、正極性化する場合を指す）を防止することができる。

つまり、本実施例の構成によると、中間転写ベルト６と回収ローラ１０１との間において、トナーが静電電界の影響を受ける電界形成領域が接触領域Ｂ内とされる。従って、反転トナーの発生を抑制できることで静電回収が可能になり、高回収効率を達成することが可能になる。

一方、図６（Ａ）の構成においては、同様に回収ローラ１０１に回収バイアスを印加することで静電的に回収動作を実施している。しかし、図６（Ｂ）で示しているように接触領域Ａの上流部において、中間転写ベルト６と対向ローラ６３との間に空隙が存在する領域がある。そのため、この領域においては接地されている対向ローラ６３と中間転写ベルト６裏面の空隙領域で放電が発生する。それにより、中間転写ベルト６表面に担持されているトナーが反転化（本実施例においては負帯電トナーが正帯電する）する場合が生じる。この場合は、放電によって反転化したトナーは、回収バイアスを印加することで電界による静電回収を行う際に中間転写ベルト側へトナーが引き付けられることになるため、回収ローラ１０１で回収できずに回収不良となる場合がある。

同様に、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）においては、接触領域Ａの下流部において、中間転写ベルト６と対向ローラ６３との間に空隙が存在する領域がある。この領域においては接地されている対向ローラ６３と中間転写ベルト裏面の空隙領域で放電が発生する。そのために、中間転写ベルト６表面に担持されているトナーが反転化（本実施例においては負帯電トナーが正帯電する）する場合も生じ、反転化したトナーは電界による静電回収する際に中間転写ベルト６側へトナーが引き付けられることになる。その結果、回収ローラ１０１で回収できずに回収不良となる場合がある。

従って、回収が行われる接触領域Ａの近傍においては、次の構成とするのが好ましいことが分かる。

つまり、中間転写ベルト６裏面側と対向ローラ６３間の異常放電によるトナーの反転化を防止する観点から、接触領域Ａ＜接触領域Ｂの関係を持ち、かつ、接触領域Ｂ内に接触領域Ａが入る構成とする。且つ、中間転写ベルト６裏面と対向ローラ６３が接触している領域Ｂ内に確実に接触領域Ａを配置する。

次に、本実施例の第二の特徴である中間転写ベルト６、回収ローラ１０１及びトナーの帯電系列について述べる。

本実施例においては、上述したように、トナーが負帯電特性を持っているトナーを用いている画像形成装置である。そして、回収ローラ１０１によるクリーニング動作時にはこの負帯電トナーの回収を行うために回収ローラ１０１に正バイアスを印加することで静電回収する構成を採用している。従って、回収性能効率を高めるために本実施例に用いる回収ローラ１０１と中間転写ベルト６の帯電系列が、回収ローラ１０１側がトナーと反対の極性となり、中間転写ベルト６側がトナーと同一の極性とるように材質を選定している。

尚、この場合は、トナーが負帯電特性を持つので、回収ローラ１０１が正帯電極性、中間転写ベルト６側が負帯電極性を持つ。

具体的には、本実施例においては、回収ローラ１０１にセル径１００μｍ程度のウレタン発泡ゴムを用い、中間転写ベルト６にはポリイミド単層ベルトを用いることで上記帯電系列を達成している。

図８は、摺擦による摩擦帯電によって発生するトナー回収時の中間転写ベルト６のチャージアップ及びニップ近傍の電界形成の模式図であり、本実施例で説明している帯電系列の関係を採用した場合の電界形成を説明する模式図である。

本実施例においては、中間転写ベルト６にポリイミドベルトを用い、回収ローラ１０１にウレタンスポンジローラを用いている。ポリイミドベルトとウレタンスポンジローラの帯電系列はポリイミドベルトが負帯電側、ウレタンスポンジローラが正帯電側の極性を示す。従って接触領域下流部においては、摺擦によって中間転写ベルト６の表面が負帯電側に、回収ローラ１０１が正帯電側に帯電することになる。従って、接触領域の下流部においては、回収ローラ１０１への印加バイアスのよって形成される電界だけでなく、摩擦帯電によって中間転写ベルト６と回収ローラ１０１間に、トナーが回収ローラ１０１側に回収される向きに電界が補助的に形成される。そのため、下流部においては更にトナーが回収ローラ１０１に回収される側に電界が形成されることになる。

一方、回収効率を上げるために、回収バイアスを高く設定した場合、逆に回収バイアスを高く設定し過ぎると弊害として、異常放電によるトナーの反転化によって回収効率が低下することが分かっている。従って、トナーの反転のない領域のバイアスを選択する必要があるが、中間転写ベルト６や回収ローラ１０１の材質の選定によっては最適バイアスのマージンが少ない場合もあり、良好な回収効率を得られるバイアス設定マージンの確保が困難な場合も生じてくる。

次に、本実施例の効果を説明する。

本実施例の構成においては、バイアスを必要以上に高く設定することなく、十分な回収性能を得られることが特徴である。

先ず、接触領域Ａの上流部においては、回収バイアスを必要以上に高く設定することなく、異常放電の発生を防止できる領域を用いることでトナーの反転化を防ぐことで回収効率を向上させている。

一方、接触領域Ａの下流側では本実施例の特徴である中間転写ベルト６と回収ローラ１０１との帯電系列の関係から摩擦帯電によって形成される電界が補助的にトナーの回収効率を上げる方向に作用させることができる。そのため、下流域に於いては、上流域よりも更に十分な回収性能が得られることになる。

特には、設定バイアスと帯電系列の関係を用いて、接触領域Ａの上流側では異常放電の発生のないバイアス領域を設定して反転化を防止する。また、接触領域Ａの下流側においては、中間転写ベルトと回収ローラとの帯電系列の関係を利用して、接触領域Ａの下流域の電界強度を接触領域Ａの上流側よりも大きくなるように形成する。それにより、接触領域Ａの下流域においては積極的に放電が発生する領域となるように設定する。この構成により、より強く負極性を付与できることで回収トナーの回収ローラへの保持力のアップを可能にする。

ここで、回収できなかったトナーは反転化されているので次の画像形成工程時において１次転写部で感光ドラム側に転写されることになり、感光ドラム１のクリーニング装置９でクリーニングさせることが可能になる。

以上述べたように、本構成を採用することで回収効率の向上、保持力の向上及び、回収不良トナーによる画像不良の防止を達成することが可能になる。

図９は、図８で説明した電界関係を説明するベルトチャージアップモデルである。

回収バイアスとして＋１０００Ｖを印加した場合であり、ベルトの表面と回収ローラ１０１で摩擦帯電が発生した場合のベルト表面電位が＋３００Ｖ発生した場合を示している。

このモデルから分かるように接触領域Ａの下流域においては摩擦帯電分の電位差＋３００Ｖが、印加バイアスによって発生する電位差＋１０００Ｖに重畳されて電界効果としては＋１３００Ｖの効果となる。

このように、摩擦帯電の帯電系列を中間転写ベルト側が負極性側、回収ローラ１０１が正極性側となるように材質を設定する。これにより、高い回収バイアスを印加することなく、より低い回収バイアスを印加した場合においても回収時の電界強度的には十分な電界が得られるために、回収効率の向上を図ることが可能になる。

なお、本実施例は、中間転写方式のカラー画像形成装置Ａとして、水平方向に感光ドラム１ａ〜１ｄを並設した方式（インライン中間転写方式）を用いて説明を行ったが、それに限定するものではない。一つの感光ドラムに対して、１色ずつ現像し、それを中間転写体に、順次転写する方式（４パス中間転写方式）のカラー画像形成装置に適用することも可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカラー画像形成装置の全体構成図である。 本発明に従って構成される中間転写体のクリーニング装置の一実施例を示す概略構成図である。 二次転写残トナーの回収工程を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 中間転写体に吐き出されたトナーを感光体ドラムが回収する工程を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 中間転写体クリーニング装置の実施例を説明する概略構成図である。 比較例を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 比較例を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 本実施例の中間転写体クリーニング装置を説明する概略構成図である。 本実施例のチャージアップモデルを説明する模式図である。 従来のカラー画像形成装置の全体構成図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ｓ 転写材
ＴＮ 二次転写残トナー
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ スキャナ部（露光装置）
４ 現像装置
５ 一次転写部材
６ 中間転写ベルト（中間転写体）
７ 二次転写部材
８ 定着装置
９ 感光ドラムクリーニング装置
１０ 中間転写体クリーニング装置
１５ クリーニング装置の電源
１６ 一次転写部の電源
６１ 中間転写ベルト駆動ローラ
６２ 二次転写部材対向ローラ
６３ 従動ローラ（支持手段）
１０１ 回収ローラ（保持手段）

Claims (8)

1. トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に吸着保持させる保持手段と、を有する画像形成装置において、
   前記中間転写体の裏面に支持手段を有し、前記中間転写体と前記保持手段で形成される接触領域Ａが、前記中間転写体と前記支持手段で形成される接触領域Ｂ内となるように配置し、前記中間転写体の帯電系列が、前記保持手段の帯電系列よりも、前記保持手段に保持させる前記残存トナーと同極性側であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写体と前記保持手段との間に、前記残存トナーが前記保持手段に吸着する方向の静電電界を形成させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体と前記保持手段との間において、前記残存トナーが前記静電電界の影響を受ける電界形成領域が、前記接触領域Ｂ内であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記保持手段は回転可能に支持され、前記中間転写体より前記保持手段に転移した前記残存トナーは、前記保持手段に保持され続けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記保持手段の移動速度と前記中間転写体の移動速度が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記中間転写体の体積抵抗率が、１０⁷〜１０¹⁴Ωｃｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
7. 前記保持手段の抵抗が、１０⁶〜１０⁹Ωであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 前記中間転写体は、厚さ５０〜１５０μｍの無端の樹脂フィルム状部材であり、前記保持手段は、シリコンゴム系或いはウレタンゴム系の発泡性弾性ローラであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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