JP3839970B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、更に詳しくは像担持体に形成した現像剤（以下「トナー」という）像を、中間転写体に一次転写し、これを転写材に二次転写して画像を得る複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フルカラー画像を得る画像形成装置にあっては、中間転写体を用いたものがあるが、これは像担持体としての感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する工程を複数色のトナーに対して繰り返し、転写前帯電手段によって中間転写体上の未転写画像に対して電荷を付与しつつ電荷を均一にする。次に二次転写工程において中間転写体上のトナー画像を紙などの転写材に一括転写することでフルカラー画像を得るものであり、各成分色画像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることができる。
【０００３】
尚、前記二次転写行程終了後に中間転写体表面には転写しきれなかったトナーが数パーセント付着する。この転写残トナーをそのままにしておくと、次の画像形成時に転写材等に二次転写されて、画像不良を引き起こしたり、装置内部に飛散して転写材を汚してしまうことがある。このため、中間転写体を用いた画像形成装置においては中間転写体上に残留したトナーをいかにして除去するかが技術的課題になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記二次転写残トナーを除去回収するために、中間転写体に当接離間するトナー帯電手段、例えばクリーニング帯電ローラを配設し、二次転写残トナーを感光体ドラム上の電位とは逆極性に帯電させるバイアスを印加し、次行程の一次転写時に感光体ドラムから中間転写体にトナーが転写されると同時に、中間転写体上の残トナーを感光体ドラムに戻す、という一次転写同時クリーニングが考えられる。
【０００５】
しかし、前記一次転写同時クリーニングを行う場合、中間転写体上のカラートナー像は、フルカラー画像再現のために、二色以上のトナーが重ね合わされることが多くなる。その結果、中間転写体から紙などの転写材へ二次転写される場合、転写残トナーが増える。その結果、帯電クリーニング手段としてのクリーニング帯電ローラは、前記二次転写残トナーを反対極性に帯電させて、感光体ドラムへ回収させるが、残トナー量が多くなると、残トナー全てを反対極性に帯電させることができず、一部はクリーニング帯電ローラに付着する。
【０００６】
そして、連続プリントされるとクリーニング帯電ローラに付着するトナーは蓄積され、これが保持しきれなくなると中間転写体上に吐き出され、画像劣化や、ローラ表面にトナー固着等を引き起こすおそれがある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間転写体に残留したトナーのみならず、接触帯電手段に付着したトナーも確実に回収することができる画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体上に順次形成される複数色のトナー像を中間転写体に順次一次転写し、前記中間転写体に形成されたトナー像を一括して転写材に二次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記中間転写体上に残留したトナーに電荷を付与するために前記中間転写体に接離可能な接触帯電手段を有し、前記中間転写体の画像領域外で前記接触帯電手段の接離を行うと共に、前記中間転写体への接触帯電手段の接触時間をＴc 、前記中間転写体への画像形成周期をＴp 、前記中間転写体に接触した接触帯電手段へのバイアス印加時間をＴｂとしたとき、Ｔｐ＜Ｔｂ＜Ｔｃの関係を有するよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成にあっては、中間転写体に残留したトナーに電荷を付与するために中間転写体に接触した接触帯電手段から中間転写体に吐き出されたトナーに対しても接触帯電手段から電荷が付与されるために、中間転写体に残留した転写残トナー及び接触帯電手段から吐き出されたトナーの双方を確実に回収することが可能となる。
【００１０】
このため、接触帯電手段に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することも防止できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１乃至図５に本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す。尚、図１は電子写真プロセスを利用したカラーレーザープリンタの概略断面説明図であり、図２は中間転写体の断面説明図、図３は中間転写体の抵抗測定構成の説明図であり、図４は接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラの断面説明図、図５は画像形成中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出しクリーニングの概念説明図である。
【００１３】
ここでは、まず画像形成装置の全体構成について説明し、次にクリーニング帯電ローラに付着したトナーのクリーニング構成について説明する。
【００１４】
｛画像形成装置の全体構成｝
図１において、１は第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラムと記す）であり、図１の矢印に示す反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００１５】
感光体ドラム１は回転過程で、一次帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光３を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【００１６】
次いで、その静電潜像がイエロー現像器４Ｙにより第１色であるイエロートナーＹにより現像される。イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｂｋの各現像器は不図示の回転駆動装置によって図１の矢印方向に回転し、各々の現像器が現像過程で感光体ドラム１と対向するように配設されている。
【００１７】
中間転写体５は矢示の反時計方向に感光体ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。感光体ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光体ドラム１と中間転写体５とのニップ部を通過する過程で、中間転写体５に印加される一次転写バイアス電源Ｅ1 により形成される電界と圧力により、中間転写体５の外周面に中間転写されていく。以後この行程を一次転写という。
【００１８】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。尚、本実施形態では中間転写体５として中抵抗の弾性ローラを使用している。
【００１９】
次に、６は二次転写手段としての転写ベルトで、中間転写体５に対応して平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。転写ベルト６はバイアスローラ６ａとテンションローラ６ｂとによって支持され、バイアスローラ６ａには、二次転写バイアス電源Ｅ2 によって所望の二次転写バイアスが印加され、テンションローラ６ｂにもバイアスローラ６ａと同じバイアスが印加されている。
【００２０】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源Ｅ1 から印加される。中間転写体５に転写されたトナーは転写前帯電器７の帯電によって電荷が均一化される。
【００２１】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次転写実行工程において、転写ベルト６及び中間転写体に残留したトナーに電荷を付与する接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラ８は中間転写体５から図示しない機構によって接離可能としている。
【００２２】
中間転写体５上に重畳転写された合成カラートナー画像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセットからレジストローラ９、転写前ガイド10を通過して中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源Ｅ2 からバイアスローラ６ａに印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体５から転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。以後この行程を二次転写という。
【００２３】
トナー画像転写を受けた転写材Ｐは、定着器11へ導入されて加熱定着される。転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体５上の転写残トナーはクリーニング帯電ローラ８が当接し、全てのトナーが感光体ドラム１上の電位とは逆極性に帯電され、一次転写部で感光体ドラム１に転写されて、感光体ドラムクリーナ12でクリーニングされる。
【００２４】
ここで、本実施形態で用いたカラー画像形成装置の主要各部材について、より具体的に説明する。
【００２５】
本発明で用いた、カラー画像形成装置は、Ａ３対応のレーザービームプリンタであり、カラーＡ３: ３ppm 、Ａ４: ６ppm のプリントスピードを有している。プロセススビードは、120mm/sec である。
【００２６】
感光体ドラム１の外径は60mm、中間転写体５の外径は180mm であり、ギア比は外径比に同じにしている。中間転写体５はＡ４画像を２枚分保持できるので、プリントスピードを変えずとも上記のスループットを確保できる。
【００２７】
上記中間転写体５、中間転写体クリーニングローラ８及び転写ベルト６について以下に詳述する。
【００２８】
（中間転写体）
中間転写体５は、例えば円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層を有するローラ形状、更にはその弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するローラ形状のものである。
【００２９】
図２の中間転写体５の概略断面図に示すように、中間転写体５は剛体である円筒状導電性支持体５ａに外周に弾性層５ｂが形成され、その外周に表層５ｃが形成されている。
【００３０】
円筒状導電性支持体５ａとして、厚さ３mmのアルミニウムの円筒を用いている。中間転写体５に用いる弾性層５ｂは抵抗値を重視してエピクロルヒドリンゴムにアクリロニトリル−ブタジエンゴム（NBR ）を混合させ、導電材としてケッチェンブラックを分散して体積抵抗率を制御したものを用いている。その肉厚は、転写ニップの形成、回転による色ズレ、材料コスト等の面で0.5 〜７mmが望ましく、本実施形態では５mmの肉厚としている。また、表層５ｃの膜厚は、下層の弾性層の柔軟性を、更にその上層あるいは感光体ドラム表面に伝えるために、薄層にすることが好ましく、具体的には５〜20μm が望ましく、本実施形態では15μm としている。尚、中間転写体５のトータルの外径は180mm である。
【００３１】
中間転写体の表層５ｃは二次転写残トナーのクリーニング性に大きく影響するために重要である。表層５ｃにはウレタン樹脂をバインダーに、抵抗制御の導電材としてほう酸アルミニウムウィスカー、離型性向上を目的としてPTFEパウダーを分散したものを用いた。
【００３２】
体積抵抗率の測定は上記弾性層５ｂを100 ×100mm 、厚さを適宜のシート状に切り出しAdvantest 社製R8340A及びR12704を用い、印加電圧１kV、Discharge ５sec 、Charge 30sec 及びmeasure 30sec の条件で測定した。
【００３３】
上記中間転写体５の実使用抵抗を図３に示す方法で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性層、離型層を含め、中間転写体５としての抵抗のことである。
【００３４】
図３において、不図示の回転駆動体によってアルミシリンダ13ａが回転し、それにならって中間転写体５が従動回転する。その当接圧は、実機使用状態と同等としており、総圧１kgf である。中間転写体５のアルミ基体である支持体５ａには、高圧電源13ｂより一定の直流電圧Vdc が印加される。中間転写体５の弾性層５ｂ、表層５ｃを通過して流れる電流は、アルミシリンダ13ａに流入し、標準抵抗13ｃを介して接地される。標準抵抗13ｃの両端の電圧をＶr （Ｖ）とすると、中間転写体５の抵抗値Ｒc は、Ｒc ＝106 / Ｖr （Ω）として求められる。その結果、本実施形態に係る中間転写体５の全体の抵抗値は、５×106 Ωであった。
【００３５】
中間転写体５に印加されるバイアスは、ＤＣバイアス200 〜300 Ｖである。尚、本実施形態では用いないが逆バイアスの設定も可能である。
【００３６】
（クリーニング帯電ローラ）
次に、中間転写体上に形成したトナー像を転写材Ｐに転写した後の二次転写残トナーをクリーニングするために、前記トナーを帯電させる接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラ８について説明する。
【００３７】
クリーニング帯電ローラ８は接触型の帯電手段であり、本実施形態では複数層を有する弾性ローラであるとして構成されている。図４に本実施形態で実際に使用したクリーニング帯電ローラ８の概略断面図を示す。
【００３８】
本実施形態で用いたクリーニング帯電ローラ８は、例えば円筒状の導電性支持体８ａ上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層８ｂを有するローラ形状、更にはその弾性層の上層に一層以上の被覆層８ｃを有するローラ形状のものである。
【００３９】
円筒状の導電性支持体８ａはステンレス等の金属を使用し、弾性層８ｂは体積抵抗率で106 〜1011Ωcm（１kV印加時）のゴム、又はスポンジで構成されるものである。被覆層８ｃの材質は、感光体ドラム１上を帯電する一次帯電ローラ２と同様、中間転写体クリーニングを実現する上で重要な要素となる。抵抗制御と表面の微視的な抵抗ムラを抑えるために、２層構成として機能分離し、下層の弾性層８ｂで大まかな抵抗値に制御し、表層の被覆層８ｃで微調整している。
【００４０】
被覆層８ｃの抵抗は、中間転写体５と接して放電するために充分な表面抵抗を有している必要がある。その値としては、106 〜1015Ω（１kV印加時）が有効である。
表面抵抗の測定には100 ×100mm の導電性シートに、同様な条件で被覆層を塗布したサンプルを作り、Advantest 社製Ｒ8340Ａ及びＲ12704 を用い、印加電圧１KV、Discharge ５sec 、Charge 30sec 及びmeasure 30sec の条件で測定した値である。
【００４１】
本実施形態で使用したクリーニング帯電ローラ８の構成は、外径12mmのステンレス製芯金からなる導電性支持体８ａ上に、弾性層８ｂとして厚さｔ＝３mmのウレタンスポンジ、体積抵抗率107 Ωcm（１kV印加時）を構成し、被覆層８ｃとして、フッ素樹脂を用いた。その厚さは200 μm 、表面抵抗値は1014Ωである。外径は約18mmである。
【００４２】
上記ローラの実使用抵抗を前述した図３に示す方法で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性層、被覆層を含め、クリーニング帯電ローラとしての抵抗のことである。その結果クリーニング帯電ローラの実使用抵抗は２×109 Ωであった。
【００４３】
尚、実験の結果、クリーニング帯電ローラ８に望まれる実使用抵抗値は、上記測定方法で５×106 〜５×109 Ωの範囲で使用可能である。
【００４４】
また被覆層８ｃの厚みは100 〜300 μm で効果があることを確認した。
【００４５】
クリーニング帯電ローラ８に印加されるバイアスは、ＤＣ成分として、正バイアス20μA 定電流制御（発生電圧: ４〜５kV）及び逆バイアス−２kV、ＡＣ成分として５kVpp、1000Hzが各々独立に印加可能となっている。
【００４６】
（転写ベルト）
次に、二次転写手段としての転写ベルト６について以下に述べる。転写ベルト６を支持しているバイアスローラ６ａとテンションローラ６ｂは同じ材質で構成しても、他の材質で構成していても一向に構わない。本実施形態では体積抵抗率５×104 （100 Ｖ印加時）のEPDMを用いた。硬度はJIS A で60度である。両ローラは直径14mmのSUS 芯金上に外径20mmになるように構成した。
【００４７】
転写ベルト６では、その外径寸法は65×300mm のチューブ形状で、厚さは300 μm 、体積抵抗率は前述の測定方法と同様で、108 〜1012Ωcmである。
【００４８】
本実施形態では、表層にフッ素樹脂、基層にウレタンエラストマーの２層構成の転写ベルトを用い、体積抵抗率1011Ωcm、表面抵抗1012〜1013Ωに制御している。
【００４９】
中間転写体５の感光体ドラム１に対する当接圧は10kgf 。クリーニング帯電ローラ８の中間転写体５に対する当接圧１kgf 。転写ベルト６の中間転写体５に対する当接圧は５kgf である。
【００５０】
また、本実施形態の画像形成装置は、感光体ドラム１上の暗電位（一次帯電による非画像部電位）Ｖd ＝−550 Ｖ、明電位（レーザ露光による画像部電位）ＶI ＝−150 Ｖであり、現像方法はＹＭＣトナーの場合は非磁性１成分ジャンピング現像、現像バイアスＶdc＝−400 Ｖ、Ｖac＝1800Ｖpp、周波数＝2300Ｈｚであり、Ｂｋトナーは磁性１成分ジャンピング現像、現像バイアスＶdc＝−400 Ｖ、Ｖpp固定＝1600Ｖpp、Duty55：45、周波数＝2300Hzである。また、プロセススピード＝120mm/sec であり、一次転写バイアスは１色目が＋200 Ｖで、２色目は＋300 Ｖ、３色目は＋300 Ｖ、４色目は＋200 Ｖである。
【００５１】
｛クリーニング構成｝
前述した構成の画像形成装置にあっては、中間転写体５に一次転写されたトナー像を転写材Ｐに転写した後、クリーニング工程において中間転写体５に残留したトナーに対してクリーニング帯電ローラ８を中間転写体５の非画像領域に接触させてバイアス印加し、転写残トナーを逆極性に帯電させることでこれを感光体ドラム１に転移させ、感光体ドラムクリーナ12に回収させるようにしている。
【００５２】
しかし、二次転写残トナーが多い場合、全てのトナー極性を反対極性に再帯電させることができず、その一部がクリーニング帯電ローラ８の表面に付着することがある。そのような状態で連続プリントされると、クリーニング帯電ローラ８上へのトナー付着が進行し、クリーニング帯電ローラ８のトナー保持能力が限界に達したときに、中間転写体５上にトナーを吐き出したり、或いはそのまま放置するとクリーニング帯電ローラ８表面にトナーが固着するおそれがある。
【００５３】
そこで、本実施形態では中間転写体５の転写残トナーを感光体ドラム１を介して回収すると共に、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーを積極的に中間転写体５に吐き出し、これを感光体ドラム１を介して回収するようにしている。
【００５４】
これを具体的に説明すると、前述したレーザープリンタでカラープリントする場合、クリーニング帯電ローラ８は中間転写体５上の画像が画かれない部分（非画像領域）で当接し、二次転写残トナーを帯電した後、再び非画像領域で離間する。この非画像領域へのクリーニング帯電ローラ８の接触の際に、図５に示すように、該ローラ８に付着したトナーを中間転写体５に吐き出す。尚、図５は中間転写体５を水平に展開した概念図であり、画像領域は感光体ドラム１からトナー像が一次転写される領域であり、非画像領域は一次転写されない領域であって、その左端と右端は同一地点である。
【００５５】
中間転写体５は矢印Ａ方向へ回転し、画像領域は図５▲１▼▲４▼▲７▼の領域であり、非画像領域は▲２▼▲３▼▲５▼▲６▼の領域である。そして、感光体ドラム１からの一次転写は図５▲１▼▲７▼の領域と▲４▼の領域とで一次転写工程とクリーニング工程とが交互に行われ、中間転写体５へのクリーニング帯電ローラ８の接離は非画像領域において行われる。
【００５６】
ここでは、図５▲１▼▲７▼の領域で一次転写を行い、図５▲４▼の領域で二次転写残トナーのクリーニング帯電を行う例で説明する。前プリントのクリーニングによってトナーが付着したクリーニング帯電ローラ８は図５の▲２▼の領域に接触する。このとき、クリーニングバイアスがＯＦＦの状態であるため、該ローラ８に付着したトナーは静電気的、機械的に中間転写体５に転移する（図５の当接時吐き出しトナー）。
【００５７】
次に約200ms 後、クリーニング帯電ローラ８には二次転写残トナークリーニングバイアスであるＤＣバイアスとＡＣバイアスを重畳して印加し、中間転写体５上の残トナーを帯電させるクリーニング工程にはいる（図５▲３▼▲４▼▲５▼の領域）。このバイアス印加によって前のプリント後に中間転写体５に残留した二次転写残トナーが逆極性に帯電されると共に（図５▲４▼の領域）、その前後の非画像領域（図５▲３▼▲５▼の領域）において前回及び今回クリーニング工程におけるクリーニング帯電ローラ８の離間時に中間転写体５に吐き出されたトナーが逆極性に帯電される。このクリーニングバイアス印加時はクリーニング帯電ローラ８から中間転写体５へトナーは転移しない。
【００５８】
その後、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に接触している非画像領域において、クリーニングバイアスをＯＦＦする。このバイアスＯＦＦによってクリーニング帯電ローラ８に付着しているトナーが中間転写体５に吐き出される（図５▲６▼の領域）。そして、クリーニング帯電ローラ８が画像形成領域へ入る前に中間転写体５から離間する。
【００５９】
前述のように、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５の非画像領域で当接、離間すると共にクリーニングバイアスのＯＮ、ＯＦＦを調整し、且つ中間転写体５へのクリーニング帯電ローラ８の接触時間をＴc 、中間転写体５への画像形成周期をＴp 、中間転写体５に接触したクリーニング帯電ローラ８へのバイアス印加時間をＴｂとしたとき、Ｔｐ＜Ｔｂ＜Ｔｃの関係を有するように、クリーニング帯電ローラ８の中間転写体５への当接時間を中間転写体５の画像転写１周期よりも長くすることにより、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーを積極的に中間転写体５に吐き出し、且つこの吐き出されたトナーに対しても帯電バイアスを印加して電荷が付与される。
【００６０】
即ち、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５に接触させた直後に中間転写体５に吐き出されたトナー（図５▲２▼）は１周期後の図５▲５▼において帯電され、中間転写体５から離間直前に吐き出されたトナーは（図５▲６▼）は１周期後の図５▲３▼において帯電される。
【００６１】
よって、中間転写体５に残留した転写残トナー及びクリーニング帯電ローラ８から吐き出されたトナーの双方が確実に感光体ドラム１に転移し、このドラム１から感光体ドラムクリーナ12に回収される。このため、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することはない。
【００６２】
尚、本実施形態においては、非画像領域が90mmでこの領域の通過時間は約740ms である。クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に当接するタイミングは、画像形成後（画像領域▲１▼の後端）から100ms 後に当接し、その200ms 後にクリーニングバイアスを印加する。
【００６３】
一方、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５から離間するタイミングは、画像領域先端（画像領域▲７▼の先端）手前400ms でクリーニングバイアスをＯＦＦし、画像先端手前200ms でクリーニング帯電ローラ８を離間させるようにしている。
【００６４】
また、フルカラープリントでは、前記工程の繰り返しによって画像形成が行われた後、最終工程の後回転にはいる。本実施形態ではこの後回転では中間転写体５上に存在する残トナーを全てクリーニング帯電ローラ８によって再帯電して感光体ドラム１を介して感光体ドラムクリーナ12に回収させ、転写残トナーの完全回収を図るようにしている。
【００６５】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態として、画像形成終了時の後処理時、即ち後回転中にクリーニング帯電ローラ８からトナーを吐き出し、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーをクリーニングする構成を図６を参照して説明する。尚、図６は後回転中のクリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出し概念説明図である。
【００６６】
図６(a) に示すように、プリント最終周でトナー像を転写材に転写した後の中間転写体５に残留した二次転写残トナーがクリーニング帯電ローラ８の位置に到達する以前に、クリーニング帯電ローラ８はクリーニングバイアスＯＦＦ状態で中間転写体５に当接する。このとき、前述した第１実施形態で述べたと同様に、クリーニング帯電ローラ８の当接による吐き出しトナーが中間転写体５上に付着する（図６(a) の当接吐き出しトナー）。
【００６７】
次に、図６(b) に示すように、後回転１周目ではクリーニングバイアスを印加してクリーニングを行う。この周回で前記クリーニング帯電ローラ８の当接による吐き出しトナーは再帯電され、感光体ドラム１に転移（クリーニング）して感光体ドラムクリーナ12に回収される。
【００６８】
その後、本実施形態では、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５に当接させたまま印加バイアスを振って、クリーニング帯電ローラ８上に付着したトナーを吐き出す。各バイアスの印加時間は約１秒で、外径18mmのクリーニング帯電ローラ８が約２周回る時間である。
【００６９】
即ち、後回転１周目では、ＤＣ正バイアスとＡＣバイアスを重畳したクリーニングバイアスのうち、ＤＣ正バイアスをＯＦＦし、ＡＣバイアスのみを印加する。このＡＣバイアスにより、クリーニング帯電ローラ８と中間転写体５との間でジャンピング（交互運動）していた無極性のトナーは、中間転写体５に吐き出される（図６(b) のＡＣ吐き出しトナー）。
【００７０】
次いで後回転２周目では、図６(c) に示すように、中間転写体５上の二次転写残トナーはクリーニングされているので、その部分（ここでは画像領域に相当する）に、まずＤＣ逆バイアスのみを印加し、次いで全てのバイアスをＯＦＦする。前記ＤＣ逆バイアスでは負極性に帯電しているトナーが、バイアスＯＦＦ状態では機械的に付着しているトナーが吐き出される（図６(c) のＤＣ逆バイアス吐き出しトナー及び無極性トナーの吐き出し）。
【００７１】
この周回の後半から、印加バイアスをＤＣ正バイアスとＡＣバイアスを重畳したクリーニングバイアスにに変更し、先に吐き出されたＡＣバイアスのみ印加されたときのトナーをクリーニングする（図６(c) のＡＣ吐き出しトナーのクリーニング）。
【００７２】
最後の３周目では、図６(d) に示すように、クリーニングバイアスで、ＤＣ逆バイアスでは負極性に帯電しているトナーと、バイアスＯＦＦ状態で機械的に付着しているトナーをクリーニングする（図６(d) のＤＣ逆バイアス吐き出しトナーのクリーニング及び無極性トナーのクリーニング）。
【００７３】
最後に、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５から離間するときは、クリーニング帯電ローラ８の表面にトナーが付着していないので、クリーニングバイアスをＯＦＦした状態でクリーニング帯電ローラ８を中間転写体５から離間させても中間転写体５上にはクリーニング帯電ローラ８からの吐き出しによるトナーは残らない。
【００７４】
前述のようにして画像形成の後回転中においてクリーニング帯電ローラ８のクリーニングを完全に行うことで、クリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出しによる画像不良やクリーニング帯電ローラ８表面のトナー固着等を防止することができる。
【００７５】
〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態として、画像形成開始直前の前処理時、即ち前回転中にクリーニング帯電ローラ８からトナーを吐き出し、クリーニング帯電ローラ８表面のクリーニングする構成を図７を参照して説明する。尚、図７は前回転中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出し概念説明図である。
【００７６】
図７(a) に示すように、プリントシーケンスの回転開始直後の前回転時に、クリーニング帯電ローラ８の当接位置における非画像領域で、クリーニング帯電ローラ８をクリーニングバイアスＯＦＦ状態で中間転写体５に当接させてトナーを吐き出す（図７(a) の当接吐き出しトナー）。当接時間は約１秒で、クリーニング帯電ローラ８の２周分相当である。その後、クリーニング帯電ローラ８にはクリーニングバイアスを印加する。
【００７７】
次にプリント１周目においては、図７(b) に示すように、中間転写体５に一次転写されたトナー像はクリーニング帯電ローラ８位置には到達していないため、継続してクリーニングバイアスを印加し、クリーニング帯電ローラ８が当接して１周の後、先に吐き出されたトナーを再帯電し、感光体ドラム１に回収させる（図７(b) の当接吐き出しトナーのクリーニング）。
【００７８】
この場合、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に当接してトナーを吐き出した後、前記クリーニングバイアスを印加せず、クリーニング帯電ローラ８を一旦離間させても１周の後に改めてクリーニング帯電ローラ８を当接させ、吐き出されたトナーを再帯電してやれば、その効果に変わりはない。
【００７９】
このようにトナーを吐き出す場合、クリーニング帯電ローラ８に付着するトナーは大部分吐き出されるので、クリーニング帯電ローラ８の離間時に再びトナーが吐き出されることはほとんど無い。
【００８０】
前述のように、画像形成の前回転中においてクリーニング帯電ローラ８のクリーニングを実施した場合でも、クリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出しによる画像不良や、クリーニング帯電ローラ８表面トナー固着等を防止することができる。
【００８１】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では電子写真画像プロセスを例示したが、本発明の画像形成装置は静電記録プロセス、磁気記録プロセスであっても同様に適用することができる。従って、前述した実施形態では像担持体として電子写真感光体を例示したが、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等であってもよい。
【００８２】
また、中間転写体としてはドラム形状に限定するものではなく、ベルト形状であってもよい。
【００８３】
また、転写材としては転写紙、記録紙、印刷紙、カード、封筒、ハガキ等であり、材質も紙に限定する必要はなく、プラスチックシート等であってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、中間転写体に残留したトナーに電荷を付与するために中間転写体に接触した接触帯電手段から中間転写体に吐き出されたトナーに対しても接触帯電手段から電荷が付与されるために、中間転写体に残留した転写残トナー及び接触帯電手段から吐き出されたトナーの双方を確実に回収することが可能となる。
【００８５】
このため、接触帯電手段に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することも防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真プロセスを利用したカラーレーザープリンタの概略断面説明図である。
【図２】中間転写体の断面説明図である。
【図３】中間転写体の抵抗測定構成の説明図である。
【図４】接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラの断面説明図である。
【図５】画像形成中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出しクリーニングの概念説明図である。
【図６】後回転中のクリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出し概念説明図である。
【図７】前回転中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出し概念説明図である。
【符号の説明】
Ｅ1 …一次転写バイアス電源
Ｅ2 …二次転写バイアス電源
Ｐ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電ローラ
３ …画像露光
４Ｂｋ…ブラック現像器
４Ｃ …シアン現像器
４Ｍ …マゼンタ現像器
４Ｙ …イエロー現像器
５ …中間転写体
５ａ …円筒状導電性支持体
５ｂ …弾性層
５ｃ …表層
６ …転写ベルト
６ａ …バイアスローラ
６ｂ …テンションローラ
７ …転写前帯電器
８ …クリーニング帯電ローラ
８ａ …導電性支持体
８ｂ …弾性層
８ｃ …被覆層
９ …レジストローラ
10 …転写前ガイド
11 …定着器
12 …感光体ドラムクリーナ
13ａ …アルミシリンダ
13ｂ …高圧電源
13ｃ …標準抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、更に詳しくは像担持体に形成した現像剤（以下「トナー」という）像を、中間転写体に一次転写し、これを転写材に二次転写して画像を得る複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フルカラー画像を得る画像形成装置にあっては、中間転写体を用いたものがあるが、これは像担持体としての感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する工程を複数色のトナーに対して繰り返し、転写前帯電手段によって中間転写体上の未転写画像に対して電荷を付与しつつ電荷を均一にする。次に二次転写工程において中間転写体上のトナー画像を紙などの転写材に一括転写することでフルカラー画像を得るものであり、各成分色画像の重ね合わせズレ（色ズレ）のない画像を得ることができる。
【０００３】
尚、前記二次転写行程終了後に中間転写体表面には転写しきれなかったトナーが数パーセント付着する。この転写残トナーをそのままにしておくと、次の画像形成時に転写材等に二次転写されて、画像不良を引き起こしたり、装置内部に飛散して転写材を汚してしまうことがある。このため、中間転写体を用いた画像形成装置においては中間転写体上に残留したトナーをいかにして除去するかが技術的課題になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記二次転写残トナーを除去回収するために、中間転写体に当接離間するトナー帯電手段、例えばクリーニング帯電ローラを配設し、二次転写残トナーを感光体ドラム上の電位とは逆極性に帯電させるバイアスを印加し、次行程の一次転写時に感光体ドラムから中間転写体にトナーが転写されると同時に、中間転写体上の残トナーを感光体ドラムに戻す、という一次転写同時クリーニングが考えられる。
【０００５】
しかし、前記一次転写同時クリーニングを行う場合、中間転写体上のカラートナー像は、フルカラー画像再現のために、二色以上のトナーが重ね合わされることが多くなる。その結果、中間転写体から紙などの転写材へ二次転写される場合、転写残トナーが増える。その結果、帯電クリーニング手段としてのクリーニング帯電ローラは、前記二次転写残トナーを反対極性に帯電させて、感光体ドラムへ回収させるが、残トナー量が多くなると、残トナー全てを反対極性に帯電させることができず、一部はクリーニング帯電ローラに付着する。
【０００６】
そして、連続プリントされるとクリーニング帯電ローラに付着するトナーは蓄積され、これが保持しきれなくなると中間転写体上に吐き出され、画像劣化や、ローラ表面にトナー固着等を引き起こすおそれがある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、中間転写体に残留したトナーのみならず、接触帯電手段に付着したトナーも確実に回収することができる画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、像担持体上に順次形成される複数色のトナー像を中間転写体に順次一次転写し、前記中間転写体に形成されたトナー像を一括して転写材に二次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記中間転写体上に残留したトナーに電荷を付与するために前記中間転写体に接離可能な接触帯電手段を有し、前記中間転写体の画像領域外で前記接触帯電手段の接離を行うと共に、前記中間転写体への接触帯電手段の接触時間をＴc 、前記中間転写体への画像形成周期をＴp 、前記中間転写体に接触した接触帯電手段へのバイアス印加時間をＴｂとしたとき、Ｔｐ＜Ｔｂ＜Ｔｃの関係を有するよう構成したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成にあっては、中間転写体に残留したトナーに電荷を付与するために中間転写体に接触した接触帯電手段から中間転写体に吐き出されたトナーに対しても接触帯電手段から電荷が付与されるために、中間転写体に残留した転写残トナー及び接触帯電手段から吐き出されたトナーの双方を確実に回収することが可能となる。
【００１０】
このため、接触帯電手段に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することも防止できるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１乃至図５に本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す。尚、図１は電子写真プロセスを利用したカラーレーザープリンタの概略断面説明図であり、図２は中間転写体の断面説明図、図３は中間転写体の抵抗測定構成の説明図であり、図４は接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラの断面説明図、図５は画像形成中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出しクリーニングの概念説明図である。
【００１３】
ここでは、まず画像形成装置の全体構成について説明し、次にクリーニング帯電ローラに付着したトナーのクリーニング構成について説明する。
【００１４】
｛画像形成装置の全体構成｝
図１において、１は第１の画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下感光体ドラムと記す）であり、図１の矢印に示す反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００１５】
感光体ドラム１は回転過程で、一次帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系等）による画像露光３を受けることにより目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【００１６】
次いで、その静電潜像がイエロー現像器４Ｙにより第１色であるイエロートナーＹにより現像される。イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｂｋの各現像器は不図示の回転駆動装置によって図１の矢印方向に回転し、各々の現像器が現像過程で感光体ドラム１と対向するように配設されている。
【００１７】
中間転写体５は矢示の反時計方向に感光体ドラム１と同じ周速度をもって回転駆動されている。感光体ドラム１上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光体ドラム１と中間転写体５とのニップ部を通過する過程で、中間転写体５に印加される一次転写バイアス電源Ｅ1 により形成される電界と圧力により、中間転写体５の外周面に中間転写されていく。以後この行程を一次転写という。
【００１８】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体５上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。尚、本実施形態では中間転写体５として中抵抗の弾性ローラを使用している。
【００１９】
次に、６は二次転写手段としての転写ベルトで、中間転写体５に対応して平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。転写ベルト６はバイアスローラ６ａとテンションローラ６ｂとによって支持され、バイアスローラ６ａには、二次転写バイアス電源Ｅ2 によって所望の二次転写バイアスが印加され、テンションローラ６ｂにもバイアスローラ６ａと同じバイアスが印加されている。
【００２０】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次重畳転写のための一次転写バイアスは、トナーとは逆極性（＋）でバイアス電源Ｅ1 から印加される。中間転写体５に転写されたトナーは転写前帯電器７の帯電によって電荷が均一化される。
【００２１】
感光ドラム１から中間転写体５への第１〜第４色のトナー画像の順次転写実行工程において、転写ベルト６及び中間転写体に残留したトナーに電荷を付与する接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラ８は中間転写体５から図示しない機構によって接離可能としている。
【００２２】
中間転写体５上に重畳転写された合成カラートナー画像の転写材Ｐへの転写は、転写ベルト６が中間転写体５に当接されると共に、不図示の給紙カセットからレジストローラ９、転写前ガイド10を通過して中間転写体５と転写ベルト６との当接ニップに所定のタイミングで転写材Ｐが給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源Ｅ2 からバイアスローラ６ａに印加される。この二次転写バイアスにより中間転写体５から転写材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。以後この行程を二次転写という。
【００２３】
トナー画像転写を受けた転写材Ｐは、定着器11へ導入されて加熱定着される。転写材Ｐへの画像転写終了後、中間転写体５上の転写残トナーはクリーニング帯電ローラ８が当接し、全てのトナーが感光体ドラム１上の電位とは逆極性に帯電され、一次転写部で感光体ドラム１に転写されて、感光体ドラムクリーナ12でクリーニングされる。
【００２４】
ここで、本実施形態で用いたカラー画像形成装置の主要各部材について、より具体的に説明する。
【００２５】
本発明で用いた、カラー画像形成装置は、Ａ３対応のレーザービームプリンタであり、カラーＡ３: ３ppm 、Ａ４: ６ppm のプリントスピードを有している。プロセススビードは、120mm/sec である。
【００２６】
感光体ドラム１の外径は60mm、中間転写体５の外径は180mm であり、ギア比は外径比に同じにしている。中間転写体５はＡ４画像を２枚分保持できるので、プリントスピードを変えずとも上記のスループットを確保できる。
【００２７】
上記中間転写体５、中間転写体クリーニングローラ８及び転写ベルト６について以下に詳述する。
【００２８】
（中間転写体）
中間転写体５は、例えば円筒状の導電性支持体上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層を有するローラ形状、更にはその弾性層の上層に一層以上の被覆層を有するローラ形状のものである。
【００２９】
図２の中間転写体５の概略断面図に示すように、中間転写体５は剛体である円筒状導電性支持体５ａに外周に弾性層５ｂが形成され、その外周に表層５ｃが形成されている。
【００３０】
円筒状導電性支持体５ａとして、厚さ３mmのアルミニウムの円筒を用いている。中間転写体５に用いる弾性層５ｂは抵抗値を重視してエピクロルヒドリンゴムにアクリロニトリル−ブタジエンゴム（NBR ）を混合させ、導電材としてケッチェンブラックを分散して体積抵抗率を制御したものを用いている。その肉厚は、転写ニップの形成、回転による色ズレ、材料コスト等の面で0.5 〜７mmが望ましく、本実施形態では５mmの肉厚としている。また、表層５ｃの膜厚は、下層の弾性層の柔軟性を、更にその上層あるいは感光体ドラム表面に伝えるために、薄層にすることが好ましく、具体的には５〜20μm が望ましく、本実施形態では15μm としている。尚、中間転写体５のトータルの外径は180mm である。
【００３１】
中間転写体の表層５ｃは二次転写残トナーのクリーニング性に大きく影響するために重要である。表層５ｃにはウレタン樹脂をバインダーに、抵抗制御の導電材としてほう酸アルミニウムウィスカー、離型性向上を目的としてPTFEパウダーを分散したものを用いた。
【００３２】
体積抵抗率の測定は上記弾性層５ｂを100 ×100mm 、厚さを適宜のシート状に切り出しAdvantest 社製R8340A及びR12704を用い、印加電圧１kV、Discharge ５sec 、Charge 30sec 及びmeasure 30sec の条件で測定した。
【００３３】
上記中間転写体５の実使用抵抗を図３に示す方法で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性層、離型層を含め、中間転写体５としての抵抗のことである。
【００３４】
図３において、不図示の回転駆動体によってアルミシリンダ13ａが回転し、それにならって中間転写体５が従動回転する。その当接圧は、実機使用状態と同等としており、総圧１kgf である。中間転写体５のアルミ基体である支持体５ａには、高圧電源13ｂより一定の直流電圧Vdc が印加される。中間転写体５の弾性層５ｂ、表層５ｃを通過して流れる電流は、アルミシリンダ13ａに流入し、標準抵抗13ｃを介して接地される。標準抵抗13ｃの両端の電圧をＶr （Ｖ）とすると、中間転写体５の抵抗値Ｒc は、Ｒc ＝106 / Ｖr （Ω）として求められる。その結果、本実施形態に係る中間転写体５の全体の抵抗値は、５×106 Ωであった。
【００３５】
中間転写体５に印加されるバイアスは、ＤＣバイアス200 〜300 Ｖである。尚、本実施形態では用いないが逆バイアスの設定も可能である。
【００３６】
（クリーニング帯電ローラ）
次に、中間転写体上に形成したトナー像を転写材Ｐに転写した後の二次転写残トナーをクリーニングするために、前記トナーを帯電させる接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラ８について説明する。
【００３７】
クリーニング帯電ローラ８は接触型の帯電手段であり、本実施形態では複数層を有する弾性ローラであるとして構成されている。図４に本実施形態で実際に使用したクリーニング帯電ローラ８の概略断面図を示す。
【００３８】
本実施形態で用いたクリーニング帯電ローラ８は、例えば円筒状の導電性支持体８ａ上に少なくともゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層８ｂを有するローラ形状、更にはその弾性層の上層に一層以上の被覆層８ｃを有するローラ形状のものである。
【００３９】
円筒状の導電性支持体８ａはステンレス等の金属を使用し、弾性層８ｂは体積抵抗率で106 〜1011Ωcm（１kV印加時）のゴム、又はスポンジで構成されるものである。被覆層８ｃの材質は、感光体ドラム１上を帯電する一次帯電ローラ２と同様、中間転写体クリーニングを実現する上で重要な要素となる。抵抗制御と表面の微視的な抵抗ムラを抑えるために、２層構成として機能分離し、下層の弾性層８ｂで大まかな抵抗値に制御し、表層の被覆層８ｃで微調整している。
【００４０】
被覆層８ｃの抵抗は、中間転写体５と接して放電するために充分な表面抵抗を有している必要がある。その値としては、106 〜1015Ω（１kV印加時）が有効である。
表面抵抗の測定には100 ×100mm の導電性シートに、同様な条件で被覆層を塗布したサンプルを作り、Advantest 社製Ｒ8340Ａ及びＲ12704 を用い、印加電圧１KV、Discharge ５sec 、Charge 30sec 及びmeasure 30sec の条件で測定した値である。
【００４１】
本実施形態で使用したクリーニング帯電ローラ８の構成は、外径12mmのステンレス製芯金からなる導電性支持体８ａ上に、弾性層８ｂとして厚さｔ＝３mmのウレタンスポンジ、体積抵抗率107 Ωcm（１kV印加時）を構成し、被覆層８ｃとして、フッ素樹脂を用いた。その厚さは200 μm 、表面抵抗値は1014Ωである。外径は約18mmである。
【００４２】
上記ローラの実使用抵抗を前述した図３に示す方法で測定した。ここで言う実使用抵抗とは、弾性層、被覆層を含め、クリーニング帯電ローラとしての抵抗のことである。その結果クリーニング帯電ローラの実使用抵抗は２×109 Ωであった。
【００４３】
尚、実験の結果、クリーニング帯電ローラ８に望まれる実使用抵抗値は、上記測定方法で５×106 〜５×109 Ωの範囲で使用可能である。
【００４４】
また被覆層８ｃの厚みは100 〜300 μm で効果があることを確認した。
【００４５】
クリーニング帯電ローラ８に印加されるバイアスは、ＤＣ成分として、正バイアス20μA 定電流制御（発生電圧: ４〜５kV）及び逆バイアス−２kV、ＡＣ成分として５kVpp、1000Hzが各々独立に印加可能となっている。
【００４６】
（転写ベルト）
次に、二次転写手段としての転写ベルト６について以下に述べる。転写ベルト６を支持しているバイアスローラ６ａとテンションローラ６ｂは同じ材質で構成しても、他の材質で構成していても一向に構わない。本実施形態では体積抵抗率５×104 （100 Ｖ印加時）のEPDMを用いた。硬度はJIS A で60度である。両ローラは直径14mmのSUS 芯金上に外径20mmになるように構成した。
【００４７】
転写ベルト６では、その外径寸法は65×300mm のチューブ形状で、厚さは300 μm 、体積抵抗率は前述の測定方法と同様で、108 〜1012Ωcmである。
【００４８】
本実施形態では、表層にフッ素樹脂、基層にウレタンエラストマーの２層構成の転写ベルトを用い、体積抵抗率1011Ωcm、表面抵抗1012〜1013Ωに制御している。
【００４９】
中間転写体５の感光体ドラム１に対する当接圧は10kgf 。クリーニング帯電ローラ８の中間転写体５に対する当接圧１kgf 。転写ベルト６の中間転写体５に対する当接圧は５kgf である。
【００５０】
また、本実施形態の画像形成装置は、感光体ドラム１上の暗電位（一次帯電による非画像部電位）Ｖd ＝−550 Ｖ、明電位（レーザ露光による画像部電位）ＶI ＝−150 Ｖであり、現像方法はＹＭＣトナーの場合は非磁性１成分ジャンピング現像、現像バイアスＶdc＝−400 Ｖ、Ｖac＝1800Ｖpp、周波数＝2300Ｈｚであり、Ｂｋトナーは磁性１成分ジャンピング現像、現像バイアスＶdc＝−400 Ｖ、Ｖpp固定＝1600Ｖpp、Duty55：45、周波数＝2300Hzである。また、プロセススピード＝120mm/sec であり、一次転写バイアスは１色目が＋200 Ｖで、２色目は＋300 Ｖ、３色目は＋300 Ｖ、４色目は＋200 Ｖである。
【００５１】
｛クリーニング構成｝
前述した構成の画像形成装置にあっては、中間転写体５に一次転写されたトナー像を転写材Ｐに転写した後、クリーニング工程において中間転写体５に残留したトナーに対してクリーニング帯電ローラ８を中間転写体５の非画像領域に接触させてバイアス印加し、転写残トナーを逆極性に帯電させることでこれを感光体ドラム１に転移させ、感光体ドラムクリーナ12に回収させるようにしている。
【００５２】
しかし、二次転写残トナーが多い場合、全てのトナー極性を反対極性に再帯電させることができず、その一部がクリーニング帯電ローラ８の表面に付着することがある。そのような状態で連続プリントされると、クリーニング帯電ローラ８上へのトナー付着が進行し、クリーニング帯電ローラ８のトナー保持能力が限界に達したときに、中間転写体５上にトナーを吐き出したり、或いはそのまま放置するとクリーニング帯電ローラ８表面にトナーが固着するおそれがある。
【００５３】
そこで、本実施形態では中間転写体５の転写残トナーを感光体ドラム１を介して回収すると共に、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーを積極的に中間転写体５に吐き出し、これを感光体ドラム１を介して回収するようにしている。
【００５４】
これを具体的に説明すると、前述したレーザープリンタでカラープリントする場合、クリーニング帯電ローラ８は中間転写体５上の画像が画かれない部分（非画像領域）で当接し、二次転写残トナーを帯電した後、再び非画像領域で離間する。この非画像領域へのクリーニング帯電ローラ８の接触の際に、図５に示すように、該ローラ８に付着したトナーを中間転写体５に吐き出す。尚、図５は中間転写体５を水平に展開した概念図であり、画像領域は感光体ドラム１からトナー像が一次転写される領域であり、非画像領域は一次転写されない領域であって、その左端と右端は同一地点である。
【００５５】
中間転写体５は矢印Ａ方向へ回転し、画像領域は図５▲１▼▲４▼▲７▼の領域であり、非画像領域は▲２▼▲３▼▲５▼▲６▼の領域である。そして、感光体ドラム１からの一次転写は図５▲１▼▲７▼の領域と▲４▼の領域とで一次転写工程とクリーニング工程とが交互に行われ、中間転写体５へのクリーニング帯電ローラ８の接離は非画像領域において行われる。
【００５６】
ここでは、図５▲１▼▲７▼の領域で一次転写を行い、図５▲４▼の領域で二次転写残トナーのクリーニング帯電を行う例で説明する。前プリントのクリーニングによってトナーが付着したクリーニング帯電ローラ８は図５の▲２▼の領域に接触する。このとき、クリーニングバイアスがＯＦＦの状態であるため、該ローラ８に付着したトナーは静電気的、機械的に中間転写体５に転移する（図５の当接時吐き出しトナー）。
【００５７】
次に約200ms 後、クリーニング帯電ローラ８には二次転写残トナークリーニングバイアスであるＤＣバイアスとＡＣバイアスを重畳して印加し、中間転写体５上の残トナーを帯電させるクリーニング工程にはいる（図５▲３▼▲４▼▲５▼の領域）。このバイアス印加によって前のプリント後に中間転写体５に残留した二次転写残トナーが逆極性に帯電されると共に（図５▲４▼の領域）、その前後の非画像領域（図５▲３▼▲５▼の領域）において前回及び今回クリーニング工程におけるクリーニング帯電ローラ８の離間時に中間転写体５に吐き出されたトナーが逆極性に帯電される。このクリーニングバイアス印加時はクリーニング帯電ローラ８から中間転写体５へトナーは転移しない。
【００５８】
その後、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に接触している非画像領域において、クリーニングバイアスをＯＦＦする。このバイアスＯＦＦによってクリーニング帯電ローラ８に付着しているトナーが中間転写体５に吐き出される（図５▲６▼の領域）。そして、クリーニング帯電ローラ８が画像形成領域へ入る前に中間転写体５から離間する。
【００５９】
前述のように、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５の非画像領域で当接、離間すると共にクリーニングバイアスのＯＮ、ＯＦＦを調整し、且つ中間転写体５へのクリーニング帯電ローラ８の接触時間をＴc 、中間転写体５への画像形成周期をＴp 、中間転写体５に接触したクリーニング帯電ローラ８へのバイアス印加時間をＴｂとしたとき、Ｔｐ＜Ｔｂ＜Ｔｃの関係を有するように、クリーニング帯電ローラ８の中間転写体５への当接時間を中間転写体５の画像転写１周期よりも長くすることにより、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーを積極的に中間転写体５に吐き出し、且つこの吐き出されたトナーに対しても帯電バイアスを印加して電荷が付与される。
【００６０】
即ち、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５に接触させた直後に中間転写体５に吐き出されたトナー（図５▲２▼）は１周期後の図５▲５▼において帯電され、中間転写体５から離間直前に吐き出されたトナーは（図５▲６▼）は１周期後の図５▲３▼において帯電される。
【００６１】
よって、中間転写体５に残留した転写残トナー及びクリーニング帯電ローラ８から吐き出されたトナーの双方が確実に感光体ドラム１に転移し、このドラム１から感光体ドラムクリーナ12に回収される。このため、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することはない。
【００６２】
尚、本実施形態においては、非画像領域が90mmでこの領域の通過時間は約740ms である。クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に当接するタイミングは、画像形成後（画像領域▲１▼の後端）から100ms 後に当接し、その200ms 後にクリーニングバイアスを印加する。
【００６３】
一方、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５から離間するタイミングは、画像領域先端（画像領域▲７▼の先端）手前400ms でクリーニングバイアスをＯＦＦし、画像先端手前200ms でクリーニング帯電ローラ８を離間させるようにしている。
【００６４】
また、フルカラープリントでは、前記工程の繰り返しによって画像形成が行われた後、最終工程の後回転にはいる。本実施形態ではこの後回転では中間転写体５上に存在する残トナーを全てクリーニング帯電ローラ８によって再帯電して感光体ドラム１を介して感光体ドラムクリーナ12に回収させ、転写残トナーの完全回収を図るようにしている。
【００６５】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態として、画像形成終了時の後処理時、即ち後回転中にクリーニング帯電ローラ８からトナーを吐き出し、クリーニング帯電ローラ８に付着したトナーをクリーニングする構成を図６を参照して説明する。尚、図６は後回転中のクリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出し概念説明図である。
【００６６】
図６(a) に示すように、プリント最終周でトナー像を転写材に転写した後の中間転写体５に残留した二次転写残トナーがクリーニング帯電ローラ８の位置に到達する以前に、クリーニング帯電ローラ８はクリーニングバイアスＯＦＦ状態で中間転写体５に当接する。このとき、前述した第１実施形態で述べたと同様に、クリーニング帯電ローラ８の当接による吐き出しトナーが中間転写体５上に付着する（図６(a) の当接吐き出しトナー）。
【００６７】
次に、図６(b) に示すように、後回転１周目ではクリーニングバイアスを印加してクリーニングを行う。この周回で前記クリーニング帯電ローラ８の当接による吐き出しトナーは再帯電され、感光体ドラム１に転移（クリーニング）して感光体ドラムクリーナ12に回収される。
【００６８】
その後、本実施形態では、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５に当接させたまま印加バイアスを振って、クリーニング帯電ローラ８上に付着したトナーを吐き出す。各バイアスの印加時間は約１秒で、外径18mmのクリーニング帯電ローラ８が約２周回る時間である。
【００６９】
即ち、後回転１周目では、ＤＣ正バイアスとＡＣバイアスを重畳したクリーニングバイアスのうち、ＤＣ正バイアスをＯＦＦし、ＡＣバイアスのみを印加する。このＡＣバイアスにより、クリーニング帯電ローラ８と中間転写体５との間でジャンピング（交互運動）していた無極性のトナーは、中間転写体５に吐き出される（図６(b) のＡＣ吐き出しトナー）。
【００７０】
次いで後回転２周目では、図６(c) に示すように、中間転写体５上の二次転写残トナーはクリーニングされているので、その部分（ここでは画像領域に相当する）に、まずＤＣ逆バイアスのみを印加し、次いで全てのバイアスをＯＦＦする。前記ＤＣ逆バイアスでは負極性に帯電しているトナーが、バイアスＯＦＦ状態では機械的に付着しているトナーが吐き出される（図６(c) のＤＣ逆バイアス吐き出しトナー及び無極性トナーの吐き出し）。
【００７１】
この周回の後半から、印加バイアスをＤＣ正バイアスとＡＣバイアスを重畳したクリーニングバイアスにに変更し、先に吐き出されたＡＣバイアスのみ印加されたときのトナーをクリーニングする（図６(c) のＡＣ吐き出しトナーのクリーニング）。
【００７２】
最後の３周目では、図６(d) に示すように、クリーニングバイアスで、ＤＣ逆バイアスでは負極性に帯電しているトナーと、バイアスＯＦＦ状態で機械的に付着しているトナーをクリーニングする（図６(d) のＤＣ逆バイアス吐き出しトナーのクリーニング及び無極性トナーのクリーニング）。
【００７３】
最後に、クリーニング帯電ローラ８を中間転写体５から離間するときは、クリーニング帯電ローラ８の表面にトナーが付着していないので、クリーニングバイアスをＯＦＦした状態でクリーニング帯電ローラ８を中間転写体５から離間させても中間転写体５上にはクリーニング帯電ローラ８からの吐き出しによるトナーは残らない。
【００７４】
前述のようにして画像形成の後回転中においてクリーニング帯電ローラ８のクリーニングを完全に行うことで、クリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出しによる画像不良やクリーニング帯電ローラ８表面のトナー固着等を防止することができる。
【００７５】
〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態として、画像形成開始直前の前処理時、即ち前回転中にクリーニング帯電ローラ８からトナーを吐き出し、クリーニング帯電ローラ８表面のクリーニングする構成を図７を参照して説明する。尚、図７は前回転中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出し概念説明図である。
【００７６】
図７(a) に示すように、プリントシーケンスの回転開始直後の前回転時に、クリーニング帯電ローラ８の当接位置における非画像領域で、クリーニング帯電ローラ８をクリーニングバイアスＯＦＦ状態で中間転写体５に当接させてトナーを吐き出す（図７(a) の当接吐き出しトナー）。当接時間は約１秒で、クリーニング帯電ローラ８の２周分相当である。その後、クリーニング帯電ローラ８にはクリーニングバイアスを印加する。
【００７７】
次にプリント１周目においては、図７(b) に示すように、中間転写体５に一次転写されたトナー像はクリーニング帯電ローラ８位置には到達していないため、継続してクリーニングバイアスを印加し、クリーニング帯電ローラ８が当接して１周の後、先に吐き出されたトナーを再帯電し、感光体ドラム１に回収させる（図７(b) の当接吐き出しトナーのクリーニング）。
【００７８】
この場合、クリーニング帯電ローラ８が中間転写体５に当接してトナーを吐き出した後、前記クリーニングバイアスを印加せず、クリーニング帯電ローラ８を一旦離間させても１周の後に改めてクリーニング帯電ローラ８を当接させ、吐き出されたトナーを再帯電してやれば、その効果に変わりはない。
【００７９】
このようにトナーを吐き出す場合、クリーニング帯電ローラ８に付着するトナーは大部分吐き出されるので、クリーニング帯電ローラ８の離間時に再びトナーが吐き出されることはほとんど無い。
【００８０】
前述のように、画像形成の前回転中においてクリーニング帯電ローラ８のクリーニングを実施した場合でも、クリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出しによる画像不良や、クリーニング帯電ローラ８表面トナー固着等を防止することができる。
【００８１】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では電子写真画像プロセスを例示したが、本発明の画像形成装置は静電記録プロセス、磁気記録プロセスであっても同様に適用することができる。従って、前述した実施形態では像担持体として電子写真感光体を例示したが、静電記録誘電体、磁気記録磁性体等であってもよい。
【００８２】
また、中間転写体としてはドラム形状に限定するものではなく、ベルト形状であってもよい。
【００８３】
また、転写材としては転写紙、記録紙、印刷紙、カード、封筒、ハガキ等であり、材質も紙に限定する必要はなく、プラスチックシート等であってもよい。
【００８４】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、中間転写体に残留したトナーに電荷を付与するために中間転写体に接触した接触帯電手段から中間転写体に吐き出されたトナーに対しても接触帯電手段から電荷が付与されるために、中間転写体に残留した転写残トナー及び接触帯電手段から吐き出されたトナーの双方を確実に回収することが可能となる。
【００８５】
このため、接触帯電手段に付着したトナーがクリーニングされずに長期間放置されて固着することも防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真プロセスを利用したカラーレーザープリンタの概略断面説明図である。
【図２】中間転写体の断面説明図である。
【図３】中間転写体の抵抗測定構成の説明図である。
【図４】接触帯電手段としてのクリーニング帯電ローラの断面説明図である。
【図５】画像形成中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出しクリーニングの概念説明図である。
【図６】後回転中のクリーニング帯電ローラ８のトナー吐き出し概念説明図である。
【図７】前回転中のクリーニング帯電ローラのトナー吐き出し概念説明図である。
【符号の説明】
Ｅ1 …一次転写バイアス電源
Ｅ2 …二次転写バイアス電源
Ｐ …転写材
１ …感光体ドラム
２ …一次帯電ローラ
３ …画像露光
４Ｂｋ…ブラック現像器
４Ｃ …シアン現像器
４Ｍ …マゼンタ現像器
４Ｙ …イエロー現像器
５ …中間転写体
５ａ …円筒状導電性支持体
５ｂ …弾性層
５ｃ …表層
６ …転写ベルト
６ａ …バイアスローラ
６ｂ …テンションローラ
７ …転写前帯電器
８ …クリーニング帯電ローラ
８ａ …導電性支持体
８ｂ …弾性層
８ｃ …被覆層
９ …レジストローラ
10 …転写前ガイド
11 …定着器
12 …感光体ドラムクリーナ
13ａ …アルミシリンダ
13ｂ …高圧電源
13ｃ …標準抵抗
Claims (4)
- 像担持体上に順次形成される複数色の現像剤像を中間転写体に順次一次転写し、前記中間転写体に形成された現像剤像を一括して転写材に二次転写してカラー画像を得る画像形成装置において、
前記中間転写体上に残留した現像剤に電荷を付与するために前記中間転写体に接離可能な接触帯電手段を有し、
前記中間転写体の画像領域外で前記接触帯電手段の接離を行うと共に、前記中間転写体への接触帯電手段の接触時間をＴc 、前記中間転写体への画像形成周期をＴp 、前記中間転写体に接触した接触帯電手段へのバイアス印加時間をＴｂとしたとき、Ｔｐ＜Ｔｂ＜Ｔｃの関係を有するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 前記接触帯電手段を前記中間転写体に接触させた状態で印加バイアスをオン、オフすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記接触帯電手段に付着した現像剤を前記中間転写体の非画像領域に転写し、該現像剤を接触帯電手段で帯電させて前記像担持体を介して回収するよう構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
- 前記接触帯電手段に付着した現像剤の中間転写体への転写を、画像形成の後処理時、又は前処理時に行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
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