JP2012032514A

JP2012032514A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2012032514A
Application number: JP2010170728A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Okura; 朋久大倉
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: JP5427725B2

Abstract

【課題】中間転写ベルトに過大な応力を加えることなく中間転写ベルト表面に付着する外添剤を除去可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト８の進行方向に対し二次転写ローラ９の下流側には、中間転写ベルト８に対し接触または離間する弾性材料で形成されたブレード部材４８と、中間転写ベルト８を挟んでブレード部材４８と対向する対向部材４９と、対向部材４９に隣接して配置された音波振動発生装置５０とで構成される外添剤除去機構４７が設けられている。外添剤除去機構４７は、ブレード部材４８の端縁４８ａを中間転写ベルト８の外周面に接触させた状態で、音波振動発生装置５０から対向部材４９に超音波を放射することにより、対向部材４９を介してブレード部材４８を微小振動させて中間転写ベルト８の表面に付着した外添剤を除去する外添剤除去モードを実行する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数色のトナー像を中間転写体に順次転写して形成されたカラー画像を記録媒体上に一度に転写する中間転写式のカラー画像形成装置に関するものである。

従来、種々の画像形成装置が提案されているが、その中に、複数の画像形成部により無端状の中間転写ベルト上に異なる色のトナー像を順次転写（一次転写）して重ね合わせた後、記録媒体上に一度に転写（二次転写）して定着させ、カラー画像を形成する中間転写式のカラー画像形成装置がある。

このようなカラー画像形成装置においては、画像形成装置に用いられ像を形成する粉体トナーが、各プロセスへの適性を有するためには、流動性、耐凝集（ケーキング）性、定着性、帯電性、クリーニング性等に優れている必要がある。そして、流動性、耐凝集性を高めるためにシリカ、酸化チタン等の無機酸化物、樹脂等の微粒子から成るトナー外添剤（以下、単に外添剤という）をトナーに添加することがしばしば行われている。このとき、外添剤とトナー粒子表面の付着状態はプロセス適合性を大きく左右する。また、トナー粒子との付着力の弱い、あるいはトナー粒子に未付着の外添剤は、周辺部材へ移行して付着し易く、各種の画像欠陥や、部材特性の変化を生じる原因となることが知られている。

一方、二次転写後の中間転写ベルト上にはトナー像の一部が残留するため、次のトナー像が中間転写ベルト上に一次転写される前に残留トナーを除去するベルトクリーニング手段を設ける必要がある。ベルトクリーニング手段としては、例えば特許文献１に記載されているような、ベルトに弾性のあるブレード状の部材や回転ブラシ等のクリーニング部材を接触させて摩擦力によりトナーを除去する方法や、クリーニング部材にトナーと逆極性のバイアスを印加して静電的にトナーを除去する方法が知られている。

従来のベルトクリーニング手段を用いてベルト上の残留トナーのクリーニングを行うとき、クリーニング部でトナーに応力がかかって外添剤とトナー粒子の付着状態が変化するため、トナー自体のクリーニングを行うことができても、トナー粒子から脱離して中間転写ベルト表面に付着した外添剤を回収できない場合があった。

例えば、バイアスを印加したブラシ状のクリーニング部材を用いてベルト表面に付着した外添剤を除去する場合、ブラシを構成する繊維の外径は数１０μｍ程度であり、ベルト表面に強く押圧したとしても、外径数μｍの外添剤は掻き落とすことができるが、数１０〜数１００ｎｍの小径の外添剤を掻き落とすのは困難であった。

また、ゴム材等で形成された弾性ブレードを用いて外添剤を除去する場合、一度の摺擦で除去するためにはベルト表面に強く押圧する必要があるが、弾性のある中間転写ベルトに弾性ブレードを強く押圧するとスティックスリップが発生するためベルト搬送速度が変動し、色ずれ等の画像不良の原因となる。また、中間転写ベルトから弾性ブレードに強い応力が加わるため、耐久使用においてブレードが破損してしまうおそれもある。

特に、感光体として耐久性能に優れたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラムを用いる場合、ドラムの硬度が高いため、中間転写ベルトも硬度が高いと一次転写にて高い圧力がかかり、トナーが塑性変形を起こして転写不良を起こしてしまう。そのため、中間転写ベルトにゴム材料を用いた弾性層を設け、ベルトの硬度を下げる場合がある。

また、ａ−Ｓｉドラムを用いる場合、高湿環境下においてドラム表面に放電生成物が付着し易く、放電生成物が大気中の水分を取り込むことでドラム表面の抵抗が低下するため、ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こることにより画像が乱れる、いわゆる像流れ現象が発生することがある。そこで、放電生成物が付着したドラム表面層をドラムクリーニング部で所定量ずつ研磨しながら使用する方法が考案されている。このとき、クリーニング部の滞留トナーで硬いドラム表面層を研磨できるように、トナー外添剤として例えば酸化チタンのような硬い材料を多く用いることがある。

即ち、ａ−Ｓｉドラムを用いる場合、軟らかい中間転写ベルトと硬い外添剤という組み合わせになるため、中間転写ベルトの表面に外添剤サイズの傷がつき、そこから外添剤が付着し始め、凝集してしまう。ベルト表面にシリカなどの高抵抗の外添剤が付着していくと、ベルト表面に数μｍの厚みの高抵抗層が形成されることになる。その結果、トナーの静電的付着力が大きくなり、転写性やクリーニング性が悪化していく。

一方、感光体ドラムや中間転写ベルトに振動を与えることによりトナーの付着力を弱める技術が知られている。例えば特許文献２には、圧電素子を用いてクリーニングブレードを振動させることにより、ブレードニップ部でのトナーのすり抜けやブレード端縁のめくれを抑制して感光体ドラムのクリーニング性能を向上させる方法が開示されている。

また、特許文献３には、中間転写ベルトを直接、若しくは非転写面に接触する部材を介して間接的に振動させる超音波発生装置を備え、中間転写ベルトから記録媒体への転写性能を向上させる方法が開示されている。

特開２００５−４３６２９号公報特開２００４−１１７４３８号公報特開２００６−３１３２８３号公報

しかしながら、特許文献２の方法は、感光体ドラム上のトナーのクリーニング性能を向上させるための技術であり、特許文献３の方法は、中間転写ベルトとトナーとの剥離性を高めてトナーの転写性能を向上させるための技術であるため、いずれも中間転写ベルト表面に強固に付着した外添剤の除去に用いることはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、中間転写ベルトに過大な応力を加えることなく中間転写ベルト表面に付着する外添剤を除去可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、１つ以上の像担持体と、該像担持体表面に形成された複数色のトナー像が順次積層される無端状の中間転写体と、該中間転写体を挟んで前記像担持体に圧接され、前記像担持体上に現像された複数色のトナー像を前記中間転写体上に一次転写してフルカラー画像を形成する１つ以上の一次転写手段と、該一次転写手段により前記中間転写体上に積層された複数色のトナー像を記録媒体上に一度に転写する二次転写手段と、該二次転写手段による記録媒体上への二次転写後、前記中間転写体の表面に残留したトナーを除去する中間転写体クリーニング手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の外周面に端縁が接触するように配置されるブレード部材と、該ブレード部材に対向し、且つ前記中間転写体の内周面に接触するように配置される対向部材と、該対向部材に音波振動を与える音波振動発生装置と、を有する外添剤除去機構を前記ベルトクリーニング手段とは別個に設け、非画像形成時に前記中間転写体の表面に付着した外添剤を除去する外添剤除去モードを実行可能としたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記ブレード部材は前記中間転写体の外周面に対し接離可能に設けられており、画像形成時は前記ブレード部材が前記中間転写体の外周面から離間していることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記対向部材は、前記中間転写体の移動方向に所定の幅を有しており、前記中間転写体に対する前記ブレード部材の端縁の接触位置は、前記中間転写体の移動方向における前記対向部材の上流側端部よりも下流側寄りであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記中間転写体は、基材層と該基材層の表面に積層される弾性層とを含む複数の層から成る積層中間転写ベルト、若しくは、弾性層のみから成る単層中間転写ベルトであることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、従来のようにクリーニング部材を用いて中間転写体の表面に付着した外添剤を物理的に、または静電的に除去する方法に比べてブレードに過大な曲げ応力を加えることなく外添剤の効果的な除去が可能となる。また、外添剤除去モードが通常のトナークリーニングとは独立して非画像形成時に実行されるため、ブレード部材の振動による中間転写体の移動速度の変動を防止することができ、色ずれ等の画像不良の発生も抑制できる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、ブレード部材を中間転写体の外周面に対し接離可能に設け、画像形成時はブレード部材を中間転写体の外周面から離間させることにより、ブレード部材の接触によるスティックスリップの発生を防止することができ、色ずれ等の画像不良の発生をより効果的に抑制できる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、中間転写体に対するブレード部材の端縁の接触位置を、中間転写体の移動方向における対向部材の上流側端部よりも下流側寄りとすることにより、ブレード部材の端縁よりも上流側の領域で中間転写体を微小振動させてブレード部材の接触前に外添剤と中間転写体との付着力を低下させ、且つブレード部材と中間転写体との間に高周波数で振幅の小さい振動を発生させるという２つの効果を発現することができるため、１０〜１００ｎｍと外径の小さい外添剤も効果的に除去することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、中間転写体として、基材層と該基材層の表面に積層される弾性層とを含む複数の層から成る積層中間転写ベルト、若しくは、弾性層のみから成る単層中間転写ベルトを用いることにより、応力集中による画像の中抜け現象を防止して良好な二次転写性能を維持しつつ、外添剤の付着による転写性能やトナークリーニング性能の低下も抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略断面図図１における画像形成部Ｐａ周辺の部分拡大図本発明の画像形成装置の制御経路の一例を示すブロック図本発明の画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す概略図図４における外添剤除去機構の拡大図本発明の画像形成装置に用いられる中間転写ベルトの一構成例を示す断面拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明のタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）が形成される感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、画像形成部Ｐａの上流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光して静電潜像を形成する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

画像形成装置１００に接続されたパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）を備え、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８を間に挟んで各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して圧接するように配置された一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより、一次転写ローラ６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間（一次転写部）に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、ベルト駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が図１において時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１３ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に近接して設けられた二次転写ローラ９と中間転写ベルト８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、ニップ部において中間転写ベルト８から用紙Ｐ上にフルカラートナー像が二次転写される。以降、フルカラートナー像をトナー像と略称する。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置５ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラ６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んで従動ローラ１０に対向するベルトクリーニングローラ１９ａを備えたベルトクリーニング装置１９が配置されている。

帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラ２１と、帯電ローラ２１をクリーニングするための帯電クリーニングローラ２３とを有している。現像装置３ａは、２本の攪拌搬送スクリュー２５と、磁気ローラ２７と、現像ローラ２９とを有するタッチダウン現像式であり、現像ローラ２９にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。

クリーニング装置５ａは、摺擦ローラ３０、クリーニングブレード３１、及び回収スクリュー３３を有している。摺擦ローラ３０は感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動されるが、その周速は感光体ドラム１ａの周速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラ３０としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラ体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。

感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラ３０との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード３１が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。クリーニングブレード３１としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード３１の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラ３０及びクリーニングブレード３１によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３３の回転に伴ってクリーニング装置５ａ（図２参照）の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子表面に研磨剤としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨剤がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

このように摺擦ローラ３０を感光体ドラム１ａに対し速度差を持って回転させることで研磨剤を含む残留トナーによって感光体ドラム１ａの表面を研磨し、摺擦ローラ３０及びクリーニングブレード３１によってドラム表面の水分や汚染物質を残留トナーと共に除去する。

次に、本発明の画像形成装置の制御経路について説明する。図３は、本発明の画像形成装置に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンタ９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。カウンタ９５は、印刷枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光ユニット４、一次転写ローラ６ａ〜６ｄ、中間転写ベルト８、二次転写ローラ９、画像入力部４０、バイアス制御回路４１、操作部６０等が挙げられる。

画像入力部４０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部４０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

バイアス制御回路４１は、帯電バイアス電源４２、現像バイアス電源４３、第１直流電源４４ａ〜４４ｂ、第２直流電源４５、及びベルトクリーニングバイアス電源４６と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源は、バイアス制御回路４１からの制御信号によって、帯電バイアス電源４２は帯電器２ａ〜２ｄ内の帯電ローラ２１に、現像バイアス電源４３は現像装置３ａ〜３ｄ内の磁気ローラ２７及び現像ローラ２９に、第１直流電源４４ａ〜４４ｄは一次転写ローラ６ａ〜６ｄに、第２直流電源４５は二次転写ローラ９に、ベルトクリーニングバイアス電源４６はベルトクリーニングローラ１９ａに、それぞれ所定のバイアスを印加する。

外添剤除去機構４７は、後述する外添剤除去モードが実行されると、中間転写ベルト８の表面に付着した外添剤を除去する。外添剤除去機構４７の詳細な構成については後述する。

操作部６０には、液晶表示部６１、各種の状態を示すＬＥＤ６２が設けられており、ユーザは操作部６０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部６１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタドライバから行われる。

図４は、本発明の画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す概略図である。図１及び図２と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。図４に示すように、一次転写ローラ６ａ〜６ｄには一次転写電圧を印加するための第１直流電源４４ａ〜４４ｄが接続されている。また、二次転写ローラ９には二次転写電圧を印加するための第２直流電源４５が接続されている。

中間転写ベルト８の進行方向（図４の時計方向）に対し二次転写ローラ９の下流側、且つベルトクリーニングローラ１９ａの上流側には、中間転写ベルト８に対し接触または離間する弾性材料で形成されたブレード部材４８と、中間転写ベルト８を挟んでブレード部材４８と対向する対向部材４９と、対向部材４９に隣接して配置された音波振動発生装置５０とで構成される外添剤除去機構４７が設けられている。

図５は、図４における外添剤除去機構の部分拡大図である。外添剤除去機構４７は、図４の実線で示すようにブレード部材４８の端縁４８ａを中間転写ベルト８の外周面に接触させた状態で、音波振動発生装置５０から対向部材４９に超音波を放射することにより、対向部材４９を介してブレード部材４８を微小振動させて中間転写ベルト８の表面に付着した外添剤を除去する外添剤除去モードを実行する。

この外添剤除去モードは、画像形成装置１００のウオームアップ時やスリープ（省電力）モードからの復帰時、或いは所定枚数の印字終了後等の非画像形成時に所定のタイミングで自動的に実行される。なお、操作部６０からユーザが任意のタイミングで外添剤除去モードの実行を入力できるようにしても良い。

ブレード部材４８としては、例えば、厚さ２ｍｍのポリウレタンゴム製のブレードが好適に用いられる。ブレード部材４８が薄すぎるとブレード部材４８の強度が低下するため、中間転写ベルト８への押圧が安定せず、耐久使用時の破損も発生し易くなる。一方、ブレード部材４８が厚すぎると中間転写ベルト８とブレード部材４８との間の微小振動を吸収してしまい、外添剤の除去性能が低下する。また、ブレード部材４８が軟らかい場合は振動を吸収しやすくなるため、アスカＣ硬度で７０°以上の硬い材料を用いることが好ましい。

対向部材４９は、中間転写ベルト８の内面に接触する板金部材であり、例えば厚さ１ｍｍ、副走査方向（ベルト進行方向）１０ｍｍ、主走査方向（ベルト幅方向）３００ｍｍのステンレス板金を用いる。そして、対向部材４９に対するブレード部材４８の副走査方向の押圧中心位置は、対向部材４９の副走査方向の長さ（１０ｍｍ）の中心とする。

音波振動発生装置５０は、対向部材４９に対し中間転写ベルト８の反対側に配置されており、所定の周波数の超音波を対向部材４９に放射して対向部材４９を微小振動させる。超音波振動の周波数が１００ｋＨｚ以上になると、外添剤同士、或いは外添剤と中間転写ベルト８との摩擦熱により外添剤が中間転写ベルト８上で溶融してしまい、外添剤の除去が困難になるとともに中間転写ベルト８を劣化させてしまうおそれがある。そのため、音波振動発生装置５０から放射する超音波の周波数は１００ｋＨｚ未満とする必要があり、５０ｋＨｚ程度が好ましい。

外添剤除去モードが実行されると、音波振動発生装置５０により対向部材４９が所定の周波数で微小振動し、対向部材４９に接触している中間転写ベルト８も微小振動する。これにより、中間転写ベルト８上に付着している外添剤も微小振動するため、外添剤同士の付着力や外添剤と中間転写ベルト８との付着力が低減され、中間転写ベルト８表面から外添剤が容易に離脱するようになる。そして、離脱し易くなった外添剤は中間転写ベルト８に接触するブレード部材４８との摩擦力で擦り取られる。

本発明の構成によれば、対向部材４９の音波振動を利用して中間転写ベルト８上に付着している外添剤の付着力を弱めた状態でブレード部材４８により外添剤を擦り取るので、ブレード部材４８を単に中間転写ベルト８に押圧してスリップさせるよりも遙かに高い周波数の振動をブレード部材４８に与えることができる。従って、従来のようにクリーニング部材を用いて物理的に、または静電的に除去する方法に比べてブレードに過大な曲げ応力を加えることなく外添剤の効果的な除去が可能となる。

また、図５に示すように、対向部材４９に対するブレード部材４８の端縁４８ａの副走査方向（ベルト進行方向）における押圧中心位置を、対向部材４９の副走査方向の略中心としている。即ち、ブレード部材４８の端縁４８ａと中間転写ベルト８とが接触する位置を、対向部材４９の上流側端部４９ａよりも下流側（図５の右側）としたので、ブレード部材４８の端縁４８ａよりも上流側の領域ａでも中間転写ベルト８が微小振動する。

その結果、ブレード部材４８の接触位置の上流側で外添剤と中間転写ベルト８との付着力を低下させることができ、同時にブレード部材４８と中間転写ベルト８との間に高周波数で振幅の小さい振動を発生させることができる。即ち、一つの音波振動発生装置５０で上記２つの効果を発現することができ、１０〜１００ｎｍと外径の小さい外添剤も除去することができる。

さらに、外添剤除去モードが通常のトナークリーニングとは独立して非画像形成時に実行され、画像形成時にはブレード部材４８は中間転写ベルト８から離間している（図４の破線で表示）ため、ブレード部材４８の接触や中間転写ベルト８の振動によるベルト搬送速度の変動も防止することができ、色ずれ等の画像不良の発生も抑制できる。

なお、上記実施形態では外添剤除去機構４７をベルトクリーニングローラ１９ａの上流側に配置したが、外添剤除去機構４７とベルトクリーニングローラ１９ａの配置を入れ替えて外添剤除去機構４７をベルトクリーニングローラ１９ａの下流側に配置することもできる。

図６は、本発明のカラー画像形成装置に用いられる中間転写ベルト８の一構成例を示す部分断面図である。中間転写ベルト８は、基材層８１、弾性層８２、及びコート層８３から成る３層構造の導電性ベルトであり、基材層８１が一次転写ローラ６ａ〜６ｄと、コート層８３が感光体ドラム１ａ〜１ｄとそれぞれ接触する。

基材層８１は中間転写ベルト８を構成する基本素材となって所定の剛性を付与するとともに、弾性層８２及びコート層８３を積層する際の加工条件に耐え、更に、中間転写ベルト８の製造に際し、加工作業性、耐熱性、滑り性、その他の諸物性において優れたものであることが好ましい。このような基材層８１の材質としては、例えば伸縮しにくいＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアクリルイミド）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の樹脂が用いられる。また、樹脂中に導電剤としてカーボンブラックを分散させて、５００Ｖ印加時の体積抵抗率が１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍ程度に調整される。基材層８１の厚みは７０〜２００μｍ程度が好ましい。

弾性層８２は、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するものである。中間転写ベルト８として少なくとも１００μｍ以上の弾性層８２を含む弾性ベルトを用いた場合、ドラム−ベルト間の接触ニップが安定し易くなるため好ましい。弾性層８２の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。コート層８２は基材層８１を保護するとともに離型性を付与するものである。コート層８２の材質としてはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。コート層８３の厚みは１〜１０μｍ程度が好ましい。

その他、基材層８１を含まない構成や、基材層８１、弾性層８２、コート層８３以外の他の層を含む構成であっても良いし、積層構造に限らず弾性層８２のみの単層構造としても良い。

図６に示したような弾性層８２を有する中間転写ベルト８では、画像の中抜け現象を効果的に防止できる反面、シリカや酸化チタン等の硬度の高い外添剤によってベルト表面に傷が付きやすくなる。そして、中間転写ベルト８の表面の傷に外添剤が付着し、その外添剤にさらに外添剤が凝集して付着することで中間転写ベルト８の表面に高抵抗の外添剤層が形成され、トナーとの静電的付着力が上昇して転写性能やトナークリーニング性能が低下する。

しかし、図４に示したような外添剤除去機構４７を設けて外添剤除去モードを実行することにより、図６のような弾性層８２を有する中間転写ベルト８を用いた場合においても外添剤を効果的に除去できるため、応力集中による画像の中抜け現象を防止しつつ、外添剤の付着による転写性能やトナークリーニング性能の低下も抑制することができる。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の画像形成装置として図１に示したようなタンデム方式のカラープリンタを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、１つの感光体ドラムの周囲に４つの現像装置を配置し、感光体ドラム上に４色の画像を順次形成し、中間転写ベルト上に重ね合わせるシングルドラム式や、感光体ドラムに対向する現像装置を順次切り換えるロータリー式のカラープリンタ、或いはタンデム式、シングルドラム式及びロータリー式のカラー複写機等の、中間転写方式の種々のカラー画像形成装置に適用することができる。

また、上述したブレード部材４８、対向部材４９の材質や寸法、音波振動発生装置５０の超音波周波数等は一例にすぎず、画像形成装置の仕様や使用環境等に応じて適宜設定すれば良い。

本発明は、中間転写方式を用いたカラー画像形成装置に利用可能であり、中間転写体の外周面に端縁が接離するように配置されるブレード部材と、該ブレード部材に対向し、且つ中間転写体の内周面に接触するように配置される対向部材と、該対向部材に音波振動を与える音波振動発生装置と、を有する外添剤除去機構をベルトクリーニング手段とは別個に設け、非画像形成時に中間転写体の表面に付着した外添剤を除去する外添剤除去モードを実行可能としたものである。

本発明の利用により、音波振動を利用して中間転写体上に付着している外添剤の付着力を弱めた状態でブレード部材により外添剤を擦り取るので、従来のようにブレード部材を単に中間転写体に押圧してスリップさせるよりも遙かに高い周波数の振動をブレード部材に与えることができ、外添剤の効果的な除去が可能となる。また、外添剤除去モードを非画像形成時に実行することにより、中間転写体の振動が画像形成に及ぼす悪影響も排除することができる。

１ａ〜１ｄ感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ帯電装置
３ａ〜３ｄ現像装置
４露光ユニット
５ａ〜５ｄクリーニング装置
６ａ〜６ｄ一次転写ローラ（一次転写手段）
８中間転写ベルト（中間転写体）
９二次転写ローラ（二次転写手段）
１９ベルトクリーニング装置（ベルトクリーニング手段）
４４ａ〜４４ｄ第１直流電源
４５第２直流電源
４７外添剤除去機構
４８ブレード部材
４９対向部材
５０音波振動発生装置
１００画像形成装置
Ｐａ〜Ｐｄ画像形成部

Claims

１つ以上の像担持体と、該像担持体表面に形成された複数色のトナー像が順次積層される無端状の中間転写体と、
該中間転写体を挟んで前記像担持体に圧接され、前記像担持体上に現像された複数色のトナー像を前記中間転写体上に一次転写してフルカラー画像を形成する１つ以上の一次転写手段と、
該一次転写手段により前記中間転写体上に積層された複数色のトナー像を記録媒体上に一度に転写する二次転写手段と、
該二次転写手段による記録媒体上への二次転写後、前記中間転写体の表面に残留したトナーを除去するベルトクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の外周面に端縁が接触するように配置されるブレード部材と、該ブレード部材に対向し、且つ前記中間転写体の内周面に接触するように配置される対向部材と、該対向部材に音波振動を与える音波振動発生装置と、を有する外添剤除去機構を前記ベルトクリーニング手段とは別個に設け、非画像形成時に前記中間転写体の表面に付着した外添剤を除去する外添剤除去モードを実行可能としたことを特徴とする画像形成装置。
前記ブレード部材は前記中間転写体の外周面に対し接離可能に設けられており、画像形成時は前記ブレード部材が前記中間転写体の外周面から離間していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記対向部材は、前記中間転写体の移動方向に所定の幅を有しており、前記中間転写体に対する前記ブレード部材の端縁の接触位置は、前記中間転写体の移動方向における前記対向部材の上流側端部よりも下流側寄りであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
前記中間転写体は、基材層と該基材層の表面に積層される弾性層とを含む複数の層から成る積層中間転写ベルト、若しくは、弾性層のみから成る単層中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。