JP3862472B2 - 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、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、詳しくは画像形成装置における記録材担持体のクリーニング手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの出力端末を全て兼ね備えた複合機が市場で広く受け入れられるようになってきている。このようなネットワーク対応の出力端末として電子写真プロセスを用いた画像形成装置が広く受け入れられてきているが、メンテナンスなしで本体が正常に稼働し続ける限界枚数、いわゆるDutyCycleが大きな問題の一つとして挙げられてきている。DutyCycleの最大の律速となっている一つには像担持体の寿命があり、またエコロジーの観点から廃棄物をなくす、すなわち消耗品を減らすこと、消耗品の寿命を延ばすこと、信頼性を向上させること等が大きな課題となってきている。
【０００３】
また従来のアナログ装置からデジタル化が進んでいるが、本体コストはアナログ装置と等価もしくはそれ以下とすることも課題となっている。更に従来の複写機並びにプリンタは白黒機が主流であったが、オフィスにおいても原稿もしくは出力ファイルのフルカラー化が急増している。従って前記アナログ等価デジタル機というばかりか、本体コスト並びにランニングコストにおいても白黒等価フルカラープリンタが課題となってきている。そのため、ＴＣＯ（使用者から見た全体的な必要費用）を画期的に下げることが可能な技術が望まれている。
【０００４】
このような状況の中で、近年、複数の感光体ドラムと、記録材を担持搬送する転写ベルトを備え、この転写ベルトに担持された記録材にそれぞれの感光体ドラムに形成された異なる色のトナー像を順次重ねて転写することによってカラー画像を得るカラー画像形成装置、いわゆる４連タンデム方式のカラー画像形成装置が主流となってきている。
【０００５】
また、上記画像形成装置において、記録材担持体としての転写ベルト上には種々の付着物（感光体ドラムから飛散してきたトナー、ジャム時や紙間時に感光体ドラムから転写されたトナー、記録材の２面目に像形成を行う時に１面目のトナー像定着の際に記録材に付着した離型剤オイル等）が付着しているため、クリーニング手段としてカウンタブレード方式、ファーブラシ方式、離型剤オイルを転写ベルトから除去するためのオイルクリーナローラ、オイルクリーナウェブなどを設けることが提案されている。また、このような離型剤オイルを使用しなくても良いオイル内添をした重合法により製造されたトナーも提案されている。
【０００６】
このように、記録材担持体としての転写ベルト（エンドレスベルト）に紙などの記録材を吸着、搬送し、画像形成を行う画像形成装置の一例について図５に基づいて簡単に説明する。
【０００７】
画像形成装置は内部に感光体ドラム205を具備し、該感光体ドラム205上にトナー像が形成される。感光体ドラム205に隣接して記録材担持体としての転写ベルト206が設置され、感光体ドラム205上に形成されたトナー像が転写ベルト206上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置209で加熱及び加圧により前記トナー像が定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【０００８】
感光体ドラム205の外周には、露光ランプ201、感光体ドラム帯電器202、露光装置203、現像器204、転写帯電器207、及びクリーナ208が設けられ、更に装置の上方部には図示されていないが光源装置やポリゴンミラーが設置されている。
【０００９】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーが回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって変更し、ｆθレンズにより感光体ドラム205の母線上に集光して露光することにより、感光体ドラム205上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００１０】
現像器204には図示しないトナー供給装置によりトナーが所定量充填されている。現像器204は感光体ドラム205上の潜像を現像してトナー像として可視化する。
【００１１】
記録材Ｐは図示しない記録材カセットに収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ213を経て転写ベルト206に供給され、転写ベルト206による搬送で感光体ドラム205と対向した転写部に順次送られる。
【００１２】
転写ベルト206は、ポリカーボネイト樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シート、ポリアミド樹脂シート、ポリイミド樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートにカーボンブラックなどの樹脂フィラーを分散して絶縁性の樹脂の体積抵抗率107〜1015Ωcm程度を低く調整した材料からなっており、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ものか、或いは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１３】
駆動ローラ211によりこの転写ベルト206が回転し、一定速度に達すると、記録材Ｐがレジストローラ213から転写ベルト206に送り出され、記録材Ｐが転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がＯＮとなり、それを基準として所定のタイミングで感光体ドラム205に対して画像形成を行う。そして感光体ドラム205の下側の転写部で転写帯電器207が電界又は電荷を付与することにより、感光体ドラム205上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。記録材Ｐはレジストローラ213から転写ベルト206上に送り出されると、直ちに吸着帯電器214と吸着帯電器対向ローラ215によって転写ベルト206と共に挟持され、吸着帯電器214によって電界或いは電荷が付与されることによって、転写ベルト206に静電的に保持され搬送される。
【００１４】
転写帯電器207は、コロナ放電のような非接触帯電器、又は帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレードのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器ではオゾンが発生してしまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く画像が安定的に形成されないなどの問題点がある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強いなどのメリットがある。
【００１５】
次に、トナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト206の搬送方向下流部で分離帯電器216により除電されて静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト206の末端から離脱する。特に低湿度環境では記録材も乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルトとの間の静電吸着力が大きくなり、分離帯電器216の効果は大きくなる。通常、分離帯電器216はトナー像が未定着の状態で記録材Ｐに除帯電するため、非接触帯電器が用いられる。分離帯電器216の出力は、Ｖp-p＝10kV、500Hz程度の交流電圧が使われる。また、トナーの飛散などの画像不良の防止のため、前記交流出力に加えて100μA程度のプラス或いはマイナスの直流成分を重畳する場合がある。
【００１６】
転写ベルト206の末端から離脱した記録材Ｐは定着装置209へ搬送される。定着装置209は、定着ローラと、加圧ローラと、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材と、各ローラ内に設置された加熱ヒータと、定着ローラにジメチルシリコンオイルなどの離型剤オイルを塗布する塗布ローラと、そのオイル溜めと、加圧ローラの表面温度を検知して定着温度を制御するサーミスタと、から構成される。トナー像を形成された記録材Ｐは定着により記録材Ｐへの固定が行われ、コピー画像が形成され、排紙トレイに排出される。
【００１７】
転写が終了した感光体ドラム205はクリーナ208により転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像形成に備えられる。
【００１８】
そしてまた記録材Ｐを分離した後の転写ベルト206は、記録材担持側に接地された導電性ファーブラシ210とその対向として接地された駆動ローラ211を当接することによって、転写ベルト206上に残留したトナー及びその他の異物を清掃すると共に蓄積した電化の除去（除電）を行っている。導電性ファーブラシ210は導電性ウェブ（不織布）を用いることもできる。
【００１９】
更に、クリーニング手段としては、従来から幾多の提案がなされているが、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードによって前記残留トナーを掻き落とすようなものが、その構成が簡単でコンパクトで低コストであり、しかもトナー除去機能も優れているので、広く実用化されている。このクリーニングブレードのゴム材料としては、高硬度で、しかも弾性に富み、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に使用されている。
【００２０】
以上述べたような画像形成装置では、記録材Ｐの静電吸着手段として、吸着帯電器214と吸着帯電器対向ローラ215からなる一対のローラ対を用いているが、もちろん静電吸着手段として転写帯電手段と同様に、コロナ放電のような非接触帯電器、又は帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレードのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いても良い。ただし、非接触系を用いた場合には、記録材Ｐと転写ベルト206の接触状態が保証されていないため、別途に押圧部材を設けて、記録材Ｐと転写ベルト206の密着性を確保する必要がある。
【００２１】
このように記録材Ｐを静電吸着し搬送することを安定して行うためには、当然のことながら、記録材Ｐの紙幅に対して全幅の吸着帯電が必要である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように、転写ベルト206のクリーニング手段として、該転写ベルト206の表面に当接して清掃を行うクリーニングブレードを用いる場合、以下に述べるような問題がある。
【００２３】
まず第１に、耐久により、前記クリーニングブレードによる転写ベルトと該転写ベルト上の残留物との摩擦力が上がっていることが実験により確認されている。これは耐久により形成されたフィルミング膜により、クリーニングブレードと転写ベルト表面、転写ベルト上の残留物と転写ベルト表面の密着度、親和性が上昇し、摩擦力を上昇させていると考えられる。そして、この摩擦力の上昇は、クリーニングブレードのせん断応力が上昇することと考えられる。
【００２４】
その結果、クリーニングブレードのチッピング（局所的なエッジ欠け）、永久ひずみせん断応力の増大による発熱量の増大によるトナー融着の発生、転写ベルトの破断につながるような転写ベルト内部応力増大による疲労摩耗の増大の発生につながっていると考えられる。そして、この摩耗量が大きくなれば、転写ベルト自体の膜厚が減少してしまい、転写ベルトの交換を頻繁に行わなければならない可能性がある。
【００２５】
第２に、近年、重合トナーが、転写効率向上、定着の離型剤レスということで、多様化されつつある。しかしながら、重合法で製造されたトナーは一般的に真球度が高い。この真球度が上がれば、従来一般的に使用されているカウンタブレード方式では、トナーのすり抜けが多く、クリーニングブレードに局所的なせん断力がかかりエッジ欠けを生じてしまうおそれもある。
【００２６】
第３に、トナーの粒径が小さくなるに連れて、ドット再現性や解像度に優れた現像を行うことができ、トナー画像のシャープネスや画像品位は向上するが、この場合においても、比表面積が大きくなるために、単位重量あたりのトナーの転写ベルトへの付着力が大きくなり、転写ベルトのクリーニング性が悪化するおそれがある。更にトナーの粒径が小さくなるに連れて、トナーの流動性が悪化するため、より多量の添加剤を必要とするが、これにより、上記のようなクリーニングブレードの摩耗や欠け、転写ベルト表面に局所的なスジ傷が発生するといった問題がある。
【００２７】
以上、これらの問題点は相反している点があるが、上記転写ベルト表面の付着物を低減させ、その表面の摩擦力を小さくするには、転写ベルト自体の膜強度を小さくして摩耗しやすくさせることが考えられる。その結果、付着物を取り除くクリーニングブレードとの接触面積を、転写ベルト自体の削れ粉により小さくさせることで摩擦力を低減させている。
【００２８】
しかしながら、このような構成の場合、転写ベルトの摩耗量が増大して転写ベルト自体の寿命が短くなってしまう。また、転写ベルトの摩耗量が増大するとその表面の粗さも次第に大きくなってしまい、この粗さが大きくなっていくと、クリーニングブレードからのトナーもしくはトナー中の外添剤のすり抜け量が増大する。このすり抜け量が増大することにより、クリーニングブレードの局所的な負荷も増大してエッジ欠けが発生しやすくなるという問題がある。
【００２９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、転写ベルトの寿命と信頼性を向上させることである。
【００３０】
【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の代表的な構成は、記録材を担持搬送する記録材担持体と、前記記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成する像形成手段と、前記記録材担持体を清掃するクリーニングブレードを有するクリーニング手段を備えた画像形成装置において、前記記録材担持体の 100 万枚通紙後の平均的な表面粗さ Rz が 0.41 μ m 以上 1.03 μ m 以下となるように、前記クリーニング手段は、反発弾性率 30 ％以上 45 ％以下のクリーニングブレードを用い、前記記録材担持体に対する総圧を 1.5kgf 以上 1.7kgf 以下に設定し、前記記録材担持体は、ヤング率 3.2 × 10 4 kg/cm 2 以上、引張強度 1500kg/cm 2 以上 3200kg/cm 2 以下、初期の表面粗さRzが0.32 μ m 以上 0.92 μ m 以下であることを特徴とする。
【００３３】
更に、前記記録材担持体は、少なくとも表面にポリイミド樹脂層を有していることを特徴とする。
【００３６】
また、前記像形成手段は、トナー像を担持する複数の像担持体と、各像担持体が担持するトナー像を前記記録材担持体が担持する記録材に転写する転写帯電部材と、を備え、前記記録材担持体に担持された記録材には複数のトナー像が順次重ねて転写されることを特徴とする。
【００３７】
本発明によれば、ＴＣＯを考慮して、記録材担持体の寿命と信頼性を向上させるために、例えば高強度、低摩擦部材、並びに所定の表面粗さの部材を用いて、記録材担持体の摩耗量を極力防ぎ、且つクリーニング不良やクリーニングブレードの反転を発生させない、融着を発生させない表面状態を維持可能な記録材担持体を採用することにより、該記録材担持体の寿命を向上させることが可能となる。また、画像形成装置の信頼性を大きく向上させることが可能となり、且つ装置のプロダクティビティが画期的に飛躍しても対応可能なクリーニング手段を有する画像形成装置を提供することが可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
〔第１実施形態〕
図１〜図３を用いて、第１実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。
【００４０】
装置内には第１，第２，第３，第４画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００４１】
画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本実施形態では電子写真感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを具備し、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して記録材担持体としての転写ベルト71が設置され、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト71上に担持して搬送される記録材Ｐ上に転写される。更に各色のトナー像を転写した記録材Ｐは、定着装置９での加熱及び加圧によりトナー像を定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【００４２】
感光体ドラムへの作像については、まず原稿台10上に原稿Ｇを複写すべき面を下側にしてセットする。次にコピーボタンを押すことにより複写が開始される。図示していない原稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニットとなって原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換してプリンタ部に送る。プリンタ部においては、上記画像信号を受けて以下のようにして静電潜像を形成する。感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、中心支軸を中心に所定の周速度で矢印方向に回転駆動され、その回転過程に矢印方向に回転駆動される磁気ブラシ帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光される固体レーザー素子の光を高速で回転する回転多面鏡によって走査することにより感光体ドラム面には原稿画像に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００４３】
感光体ドラム回りの帯電、現像工程については、図３に従って説明する。尚、各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの構成は同様であるので、ここでは感光体ドラム３ａ回りを例示して説明する。
【００４４】
ここで、本発明に用いられる感光体ドラム３ａとしては、通常用いられる有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が109〜1014Ωcmの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電も実現でき、オゾン発生の防止、並びに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。そこで本実施形態においては、負帯電の有機感光体で、直径30mmのアルミニウム製のドラム基体上に下記の第１〜第５の５つの層を下から順に設けた感光体ドラムを用いた。
【００４５】
第１層は下引き層であり、アルミニウム基体（以下アルミ基体と称する）の欠陥等をならすために設けられている厚さ20μmの導電層である。
【００４６】
第２層は正電荷注入防止層であり、アルミ基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１×106Ωcm程度に抵抗調整された厚さ１μmの中抵抗層である。
【００４７】
第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層であり、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００４８】
第４層は電荷輸送層であり、ポリカートネイト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【００４９】
第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダにSnO2超微粒子を分散した材料の塗工層である。具体的には絶縁性樹脂に光透過性の絶縁フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径約0.03μmのSnO2粒子を樹脂に対して70重量パーセント分散した材料の塗工層である。
【００５０】
このように調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の適当な塗工法にて厚さ３μmに塗工して電荷注入層とした。
【００５１】
本実施形態においては帯電器として、磁気ブラシ帯電方式を用いている。本実施形態において用いた磁気ブラシ帯電器２ａは、内部に固定マグネットが設けられた回転自在の外径16mmの非磁性スリーブ31上に、磁性粒子が磁界によってブラシ状に形成されて、非磁性スリーブ31の回転に伴い磁性粒子が搬送される。また、上記非磁性スリーブ31は感光体ドラム３ａに対しカウンタ方向（図３中矢印方向）に回転しており、本実施形態においては、感光体ドラム３ａの回転速度100mm/secに対し磁気ブラシ帯電器は回転速度150mm/secで回転している。上記非磁性スリーブ31に、帯電電圧を印加することにより、磁性粒子から電荷が感光体ドラム３ａ上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に帯電される。尚、回転速度については速いほと帯電均一性が良好になる傾向にある。
【００５２】
また帯電部材として用いる磁性キャリアとしては、粒径の平均粒径が10〜100μm、飽和磁化が20〜250emu/cm3、抵抗が１×102〜１×1010Ωcmのもの、好ましくは感光体ドラムにピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると抵抗が１×106Ωcm以上のものを用いることが好ましい。帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施形態においては、平均粒径25μm、飽和磁化200emu/cm3、抵抗５×106Ωcmの磁性粒子を用いている。
【００５３】
ここで、キャリアの抵抗値は、底面積が228mm2の金属セルにキャリアを２ｇ入れた後、6.6kgで加重し、100Vの電圧を印加して測定している。
【００５４】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。
【００５５】
また、感光体ドラムに対して形成されるニップ幅を略６mmになるよう調整している。
【００５６】
次に、帯電器に周波数が1000Hzで矩形状の交流電圧を印加したときの印加バイアスの振幅と１周目帯電電位について説明する。前述の振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。更に詳しく説明すると、帯電器に印加したバイアスのＤＣ成分をＶdcとし、このとき帯電された感光体ドラム３ａ上の表面電位をＶsとすると、これらの差分であるΔＶ＝｜Ｖdc−Ｖs｜が略40Ｖ以下になると帯電の均一性も良好になる。そこで、本実施形態においては、直流電圧−700Ｖに対して矩形状の交流電圧1000Hz、800Ｖを重畳したバイアスを帯電器に印加することにより良好な帯電性を得ることができた。
【００５７】
ここで、現像工程について説明する。図３において、１ａは本実施形態において用いた２成分磁気ブラシ現像用の現像装置である。図中41は現像スリーブ、42は現像スリーブ41内に固定配置されたマグネットローラ、43，44は攪拌スクリュー、45は現像剤を現像スリーブ41表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、46は現像容器である。現像スリーブ41は、少なくとも現像時においては、感光体ドラム３ａに対し最近接領域が約500μmになるように配置され、現像剤が感光体ドラム３ａに対して接触する状態で現像できるように設定されている。本実施形態において用いた２成分現像剤はトナー粒子は粉砕法によって製造された平均粒径６μmのネガ帯電トナーとして平均粒径20nmの酸化チタンを重量比１％外添したものを用い、キャリアとしては飽和磁化が205emu/cm3の平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。また、このトナーをキャリアを重量比６：94で混合したものを現像剤として用いた。
【００５８】
ここで、前記感光体ドラム３ａに形成された静電潜像を、上記の現像装置１ａを用いて２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤に循環系について説明する。まず、現像スリーブ41の回転に伴いＮ２極で汲み上げられた現像剤は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送される過程において、現像スリーブ41に対して垂直に配置された規制ブレード45によって規制され、現像スリーブ41上に薄層形成される。ここで薄層形成された現像剤が、現像主極Ｓ１極によって搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤によって前記静電潜像を現像し、その後Ｎ３極、Ｎ２極の反発磁界によって現像スリーブ41上の現像剤は、現像容器46内に戻される。
【００５９】
現像スリーブ41には図示しない電源から直流電圧及び交流電圧が印加され、本実施形態では、直流電圧として−500Ｖ、交流電圧としてＶpp＝1500Ｖ、Ｖf＝2000Hzが印加されている。一般に２成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる。このため、通常、現像装置１ａに印加する直流電圧と感光体ドラム３ａの表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。
【００６０】
図１に示す現像装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。
【００６１】
ところで、カラー用トナーの特性としては、先ず２成分系現像剤としては懸濁重合法により作製した重合トナーと、重合法により作製した樹脂磁性キャリアとの混合物を使用した。得られた現像剤のＴ／Ｄ比は８％であった。磁性キャリアとしては、１キロエルステッドの磁界中の磁化量が100emu/cm3であり、且つ個数平均粒径が40μmであって、更に比抵抗が1013Ωcmのものを使用した。また、非磁性重合トナーとしては、重量平均粒径が８μmであって、比重が1.05g/cm3の単位質量当たりの平均電荷量が25μc/gであるトナーを用いた。
【００６２】
本発明で用いられる重合トナーとしては、その形状係数SF-1が100〜140及びSF-2が100〜120の範囲内である略球形トナーものが高転写効率を維持するためには好ましい。本発明においては形状係数SF-1及びSF-2を、（株）日立製作所製の走査型電子顕微鏡FE-SEM(S-800)を用い、100個のトナー粒子を無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介してニレコ（株）製の画像解析装置(Luzex3)に導入して解析を行い、下式より算出し得られた値を形状係数SF-1及びSF-2と定義した。
【００６３】
【数１】
【００６４】
このような球状トナーを用いることで、転写効率95％以上を常に確保可能となり、クリーニングレスシステムの不可欠な構成要素となっている。
【００６５】
このトナー像は、次いで転写装置７により記録材Ｐに転写される。図１に示すように、転写装置７は記録材担持体としての無端状の転写ベルト71を駆動ローラ72及び従動ローラ73間に懸架し、図１中矢印方向に回動される。更に転写装置７内には転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを備え、該転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、転写ベルト71の内側から各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ方向に加圧力を発生しつつ、高圧電源より給電されることで記録材Ｐの裏側からトナーと逆極性の帯電を行うことにより各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上のトナー像を順次記録材Ｐの上面に転写する。
【００６６】
ここで記録材Ｐは給紙搬送装置から感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの回転と同期をとって適正なタイミングを持って、該感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと転写ベルト71がつくる各転写部へ順次搬送される。本実施形態においては、転写ベルト71は、誘電体樹脂にカーボンブラックなどの導電性フィラーを分散して抵抗調整を施したシートからなっており、本実施形態では、体積抵抗率1012Ωcm、膜厚75μmのポリイミド樹脂からなるものを用い、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ものか、或いは継ぎ目を有さない（シームレス）ベルトを用いている。
【００６７】
また、記録材担持体としての転写ベルト71は、その表面の実機動作上での摩耗量が10000回転当たり0.01μm以上1.0μm以下となるような物性値のベルトを用いている。具体的には、本実施形態における転写ベルト71は、引張強度3200kg/cm2、ヤング率6.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.92μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71によれば、実機上も摩耗量は、0.05μm/10000回転であった。
【００６８】
更に転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとしては、抵抗が１×105〜１×107Ωで、板厚が２mm、長さ306mmのものを用いている。この転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに＋15μAのバイアスを定電流制御により印加して転写を行っている。
【００６９】
このようにして、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成されたトナー像は、転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって記録材上に静電転写される。
【００７０】
以上のように同様にして、第１画像形成部Ｐａ〜第４画像形成部Ｐｄでの画像形成、転写が順次行われる。
【００７１】
記録材Ｐは給紙トレイ17から供給され、搬送ローラ及びレジストローラ12を経て転写ベルト71に供給され、転写ベルト71による搬送で各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００７２】
駆動ローラ72によりこの転写ベルト71が回転し、一定速度に達すると、記録材Ｐがレジストローラ12から転写ベルト71に送り出され、記録材が転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がＯＮとなり、それを基準として所定のタイミングで各感光体ドラムに対して画像形成を行う。そして、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下側の転写部で転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが電界又は電荷を付与することにより、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは転写前に吸着帯電器11ａと吸着帯電器対向ローラ11ｂによって、転写ベルト71上に静電吸着力で保持され、定着装置９に搬送される。
【００７３】
吸着帯電器11ａは帯電と同時に記録材Ｐと転写ベルト６の密着を安定化する目的から帯電ローラを用いている。
【００７４】
次にトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト71の搬送方向下流部で分離帯電器16により除電されて静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト71の末端から離脱する。特に低湿度環境では記録材も乾燥して電気抵抗が高くなるため転写ベルト71との間の静電吸着力が大きくなり、分離帯電器16の効果は大きくなる。分離帯電器16はトナー像が未定着の状態で記録材Ｐに除帯電するため非接触帯電器が用いられる。分離帯電器16の出力はVp-p＝10kV、500Hz程度の交流電圧が使われる。また、トナーの飛散などの画像不良の防止のため、前記交流出力に加えて100μA程度のプラス或いはマイナスの直流成分を重畳する。
【００７５】
転写ベルト71の末端から離脱した記録材Ｐは定着装置９へ搬送される。定着装置９は、定着ローラ51と、加圧ローラ52と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材と、各ローラ内に設置された加熱ヒータの表面温度を検知して定着温度を制御するサーミスタとから構成される。トナー像を形成された記録材Ｐは定着により記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像が形成され、排紙トレイ18上に排出される。
【００７６】
尚、図において、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはレイヨン製ファーブラシであり、正負極性ともに共存する転写残トナーを正極性にして、磁気ブラシ帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに転写残トナーを回収させやすくするためのものであり、印加バイアスは＋500Vである。
【００７７】
そしてまた記録材Ｐを分離した後の転写ベルト71は、記録材担持側に接地された導電性ファーブラシ８と、該導電性ファーブラシ８の対向として接地された駆動ローラ72を当接することによって転写ベルト71上に残留したトナー及びその他の異物を清掃するとともに蓄積した電荷の除去（除電）を行っている。更に、転写ベルト71上の残留したトナーは、転写ベルト71の表面にクリーニングブレード５を当接して、拭い取るようにしている。
【００７８】
前記転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレード５は、ゴム硬度77°(JsiA)、反発弾性率45％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度０°、当接角度25°、転写ベルト71に対しての総圧1.5kgfで構成されている。
【００７９】
図２に示すように、第１実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト71は、引張強度3200kg/cm2、ヤング率6.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.92μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）、初期動摩擦係数0.3（HEIDON、トライボギアミューズTYPE:94B）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz1.03μmであった。このような高強度、低摩擦部材、並びに所定の表面粗さの部材を用いて、転写ベルト71の摩耗量（0.05μm/10000回転）を極力防ぎ、且つクリーニング不良、クリーニングブレードの反転を発生することなく、且つ画像不良を発生することはなかった。画出し耐久試験を行った結果、上述の転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８０】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、本実施形態においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。本実施形態では、転写ベルト71は、引張強度1500kg/cm2、ヤング率3.2×104kg/cm2、表面粗さRz0.32μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz0.41μmであった。
【００８１】
図２に示すように、第２実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト表面の実機上の摩耗量は、0.3μm/10000回転であった。画出し耐久試験を行った結果、転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８２】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、本実施形態においては、転写ベルトのクリーニング部材であるクリーニングブレード以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。本実施形態では、転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレード５は、ゴム硬度70°(JsiA)、反発弾性率30％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度10°、当接角度20°、転写ベルト71に対しての総圧1.7kgfで構成されている。
【００８３】
図２に示すように、第３実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト表面の実機上の摩耗量は、0.05μm/10000回転であった。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz0.78μmであった。画出し耐久試験を行った結果、転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８４】
〔比較例〕
尚、以下に、本発明を適用した上記実施形態との比較例を３つ例示する。
【００８５】
先ず、比較例１に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例１においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例１では、転写ベルトは、ポリカーボネイトを用い、引張強度660kg/cm2、ヤング率2.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.60μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。
【００８６】
図２に示すように、比較例１では、以上のような構成において、転写ベルトの実機上の摩耗量は、2.0μm/10000回転であった。画出し耐久試験、10万枚通紙後を行った結果、転写ベルトの表面粗さはRz4.50μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）に達し、スジ状のクリーニング画像不良を発生した。
【００８７】
次に、比較例２に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例２においては、転写ベルトのクリーニング手段を構成するクリーニングブレード以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例２では、転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレードは、ゴム硬度70°(JsiA)、反発弾性率10％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度10°、当接角度20°、転写ベルトに対しての総圧2.0kgfで構成されている。
【００８８】
図２に示すように、比較例２では、以上のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、低温低湿環境下（15℃／10％）において、クリーニング不良が発生、常温環境下（23℃／55％）においても転写ベルトは約15万枚で表面に摺擦傷が発生し、画像上顕在化する不具合が発生した。
【００８９】
次に、比較例３に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例３においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例３では、転写ベルトは、引張強度140000kg/cm2、ヤング率2.9×104kg/cm2、表面粗さRz1.80μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）、初期動摩擦係数0.2（HEIDON、トライボギアミューズTYPE:94B）の物性値のものを用いている。
【００９０】
図２に示すように、比較例３では、以上のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、低温低湿環境下（15℃／10％）において、クリーニング不良が発生、常温環境下（23℃／55％）においても転写ベルトは約15万枚で表面に摺擦傷が発生し、画像上顕在化する不具合が発生した。
【００９１】
〔第４実施形態〕
図４は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００９２】
図４に示すように、本画像形成装置は、複数の画像形成ユニットＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋを有し、画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋは、中間転写ベルト105の上側の軌道上に中間転写ベルト105の移動方向に沿って、この順で配列されている。
【００９３】
画像形成ユニットＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは各々感光体ドラム101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋを有し、それぞれフルカラー画像の色分解成分像としての負帯電極性のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成がなされる。本実施形態では、これら各感光体ドラム101ｙ〜101ｋを直径30mm、長さ300mmのＯＰＣ（有機）感光体とし、100mm/秒の周速度（プロセススピードと同じ）で矢印の反時計回り方向に回転駆動した。
【００９４】
感光体ドラム101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋの周囲には、一次帯電器102ｙ，102ｍ，102ｃ，102ｋ、画像露光器104ｙ，104ｍ，104ｃ，104ｋ、現像器103ｙ，103ｍ，103ｃ，103ｋ、一次転写ローラ106ｙ，106ｍ，106ｃ，106ｋが配設されている。
【００９５】
一次帯電器102ｙ〜102ｋは、本実施形態では、コロトロンタイプのコロナ帯電器からなる。画像形成するには、感光体ドラム101ｙ〜101ｋを回転し、この回転過程で、まず、一次帯電器102ｙ〜102ｋにより感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面を一様帯電する。本実施形態では、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面をほぼ−700Vに一様帯電した。
【００９６】
画像露光器104ｙ〜104ｋは、光路長を必要とせず、装置の小型化に有利な固体スキャナとしてＬＥＤアレイを用いた。この各ＬＥＤアレイ104ｙ〜104ｋのそれぞれの個々のＬＥＤが、図示しない画像読取装置から入力した原稿画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）制御されることにより、上記の一様帯電した感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面に画像露光がなされ、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの露光部の表面電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００９７】
現像手段としての現像器103ｙ〜103ｋは、本実施形態では、２成分磁気ブラシ現像器からなる。現像器103ｙ〜103ｋは、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を収容した現像容器に、現像スリーブ、その現像スリーブ内に固定配置されたマグネットローラ、現像剤を現像スリーブ表面に薄層塗布する規制ブレード等を備えてなっている。
【００９８】
イエロー用の画像形成ユニットＰｙにおける現像器103ｙには、イエロートナーを含有した２成分現像剤を収容しており、感光体ドラム101ｙの表面に形成されたイエロー画像に対応した静電潜像を反転現像して、イエロートナー像として可視化する。他の色の画像形成ユニットＰｍ，Ｐｃ，Ｐｋにおける現像器103ｍ，103ｃ，103ｋもこれに準じ、同様の方法でそれぞれの静電潜像を反転現像し、マゼンタ、シアン、ブラックトナー像として可視化する。
【００９９】
中間転写ベルト105は、中間転写体としてのエンドレスベルトで、駆動ローラ107、二次転写対向ローラ108及び従動ローラ109の３本のローラに巻回張設されている。この中間転写ベルト105は、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの下側の面に当接した態様で、画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋにわたって配置されており、矢印の反時計回り方向に感光体ドラム101ｙ〜101ｋと同じ周速度で回転駆動される。
【０１００】
一次転写ローラ106ｙ〜106ｋは、中間転写ベルト105の上側の軌道のベルト部分の内側に、それぞれの感光体ドラム101ｙ〜101ｋと対向して配置されている。イエロー用の画像形成ユニットＰｙの一次転写ローラ106ｙは、中間転写ベルト105を挟んで感光体ドラム101ｙの下面に当接して、一次転写部121ｙを形成している。同様に、マゼンタ、シアン、ブラック用の画像形成ユニットＰｍ，Ｐｃ，Ｐｋの一次転写ローラ106ｍ，106ｃ，106ｋは、中間転写ベルト105を挟んでそれぞれ感光体ドラム101ｍ，101ｃ，101ｋの下面に当接して、一次転写部121ｍ，121ｃ，121ｋを形成している。
【０１０１】
各一次転写ローラ106ｙ〜106ｋには、それぞれ図示しない一次転写電源からトナーとは逆極性の転写バイアスが印加され、この転写バイアスの印加によって感光体ドラム101ｙ〜101ｋ上のトナー像が、それぞれの一次転写部121ｙ〜121ｋにおいて中間転写ベルト105の表面に重ね合わせて静電的に一次転写される。これにより、中間転写ベルト105上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を重畳して合成したフルカラー画像が形成される。
【０１０２】
本発明によれば、画像形成装置は現像同時クリーニング方式を採用して、クリーナレスシステムとしてあり、現像器103ｙ〜103ｋは、それぞれの感光体ドラム101ｙ〜101ｋ上のトナー像を転写した後に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段を兼ねている。従って、各画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋには、いずれも感光体ドラム101ｙ〜101ｋの専用のクリーニング器を備えていない。ただし、クリーニング時に同時に現像を行わなくても良い。
【０１０３】
中間転写ベルト105の二次転写対向ローラ108のところには、これに中間転写ベルト105を挟んで当接して二次転写部111を形成する二次転写ローラ110が配置されている。中間転写ベルト105上に形成されたフルカラー画像は、中間転写ベルト105の回動にともなって二次転写部111に至り、二次転写ローラ110に図示しない二次転写電源からトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することにより、二次転写部に供給された記録材（記録紙）Ｐの表面に一括して二次転写される。
【０１０４】
記録材Ｐは、画像形成装置の下部に配置された給紙カセット112内に収容されている。カセット112内の記録材Ｐは、給紙ローラ113により取り出して搬送され、二次転写部111の手前のレジストローラ対114，115で一旦停止された後、中間転写ベルト105上の画像の先端が二次転写部111に到達するのとタイミングを合わせて、記録材Ｐが二次転写部111に供給される。
【０１０５】
二次転写部111でフルカラー画像が転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト105の表面から分離されて定着器116に導入され、そこで画像の熱定着を受けてフルカラーの永久像とされた後、装置外のトレイ117に排紙される。
【０１０６】
二次転写が終了した中間転写ベルト105は、二次転写で表面に残留した転写残トナー及び記録材Ｐから付着した紙粉が、従動ローラ109のところに設置したベルトクリーニング装置118によって清掃、除去される。このベルトクリーニング装置118は、前述した第１実施形態と同様な構成とした。
【０１０７】
本発明では、画像形成装置は、複数の感光体ドラムを用いて中間転写ベルト105が１回転する間に、中間転写ベルト105上のフルカラー画像を形成するようにしている。従って、１つの感光体ドラムを用いて中間転写体を複数回回転させてフルカラー画像を形成する画像形成装置の場合には、中間転写体のクリーニング装置は中間転写体に対する接離動作が必要であったが、本発明では、ベルトクリーニング装置118の接離動作が不要であり、常にクリーニングブレード119を中間転写ベルト105に当接しておくことができ、このため中間転写ベルト105表面に対し高いクリーニング性能を有する。
【０１０８】
本実施形態によれば、前述したように、感光体ドラム101ｙ〜101ｋとしてのＯＰＣ感光体を使用したが、この感光体ドラムは導電性基体としてのアルミニウム基体の周面にＯＰＣ感光層を形成してなっており、ＯＰＣ感光層は下記の４つの層を順次積層して構成されている。
【０１０９】
第１層は下引き層であり、アルミニウム基体の欠陥等をならすために設けられ、厚さ20μmの導電層とされる。
【０１１０】
第２層は正電荷注入防止層であり、アルミニウム基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１×106Ωcm程度に抵抗調整された厚さ１μmの中抵抗層とされる。
【０１１１】
第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層とされ、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【０１１２】
第４層は電荷輸送層であり、ポリカートネイト樹脂にヒドラゾンを分散したＰ型半導体からなる。従って、感光体表面に帯電された負電荷は、この層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【０１１３】
中間転写ベルト105は、ベルト材料として、例えばポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂等に対して、導電性のカーボン粒子や金属粉等を分散混合した材料が用いられる。
【０１１４】
本実施形態では、中間転写ベルト105にポリイミド系樹脂にカーボン粒子を用いた材料を用いた。その体積抵抗率は106〜1014Ωcmの範囲が好ましい。中間転写ベルト105の体積抵抗率が106Ωcm以下では、画像ににじみ、太りが生じたり、画像比率の異なる画像の形成時に転写効率が変化してしまうという問題が生じ、一方、体積抵抗率が1014Ωcm以上の中間転写ベルト105の場合には、トナー転写時に中間転写ベルト105の電位が大きくなり過ぎることによる、中間転写ベルト105と感光体ドラム101ｙ〜101ｋとの間或いは記録材Ｐとの間の異常放電が発生し、画像不良が生じる。本実施形態では、中間転写ベルト105の厚さ100μm、体積抵抗率1011Ωcmのシームレスベルトを用いた。
【０１１５】
ベルトクリーニング装置118は、前記したように、板状ゴムブレードのクリーニングブレード119を備えており、更に廃トナーや紙粉を収容する容器122、或いは別の場所に設けられた大容量の廃トナー容器に廃トナーや紙粉を輸送する搬送スクリュー等により構成される。クリーニングブレード119としてはポリウレタンゴムを用い、このゴムの諸物性のうち、５％伸長時の引張応力(JIS K6301)が80〜120kg/cm2となるものを用いた。引張応力は、クリーニングブレードを形成するゴム板をダンベル状に切り出して両端を引っ張ることにより測定した。
【０１１６】
クリーニングブレード119のゴムの引張応力が80kg/cm2以下では、ブレード119の中間転写ベルト105への押し付け力を大きくしていっても、ピーク値として得られる圧力はなかなか大きくならず、中間転写ベルト105上の転写残トナーや紙粉の十分なクリーニング性能が得られるようにしようとすると、過大な圧力をかける必要が生じ、ブレード119や中間転写ベルト105の寿命が縮まったり、ブレード119の捲れが発生したりする。ブレード119のゴムの引張応力が120kg/cm2以上の場合には、反発弾性も同時に大きくなることにより、ブレード119の中間転写ベルト105との当接部での振動が大きくなり、クリーニング不良やブレード捲れが発生しやすくなる。またブレードの永久歪みも大きくなる傾向にあるので、耐久性の点でも問題を生じる。
【０１１７】
上記構成の本実施形態の画像形成装置を用いて行ったところ、画出し耐久試験を行った結果、中間転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材担持体の摩耗量を極力防ぎ、且つクリーニング不良やクリーニングブレードの反転を発生させない、融着を発生させない表面状態を維持可能な記録材担持体を採用することにより、該記録材担持体の寿命を向上させることができる。また、画像形成装置の信頼性を大きく向上させることができ、且つ装置のプロダクティビティが画期的に飛躍しても対応可能なクリーニング手段を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模式断面図
【図２】転写ベルト、クリーニングブレード、摩耗量の関係と耐久試験結果を表す表図
【図３】前記画像形成装置における感光体ドラム回りの構成を示す模式断面図
【図４】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図
【図５】従来の画像形成装置の断面図
【符号の説明】
Ｇ …原稿
Ｐ …記録材
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成部
Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ …画像形成ユニット
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …現像装置
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …磁気ブラシ帯電器
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …感光体ドラム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …ファーブラシ
５ …クリーニングブレード
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ …転写帯電ブレード
７ …転写装置
８ …導電性ファーブラシ
９ …定着装置
10 …原稿台
11ａ …吸着帯電器
11ｂ …吸着帯電器対向ローラ
12 …レジストローラ
16 …分離帯電器
17 …給紙トレイ
18 …排紙トレイ
31 …非磁性スリーブ
41 …現像スリーブ
42 …マグネットローラ
43，44 …攪拌スクリュー
45 …規制ブレード
46 …現像容器
51 …定着ローラ
52 …加圧ローラ
71 …転写ベルト
72 …駆動ローラ
73 …従動ローラ
101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋ …感光体ドラム
102ｙ，102ｍ，102ｃ，102ｋ …一次帯電器
103ｙ，103ｍ，103ｃ，103ｋ …現像器
104ｙ，104ｍ，104ｃ，104ｋ …画像露光器
105 …中間転写ベルト
106ｙ，106ｍ，106ｃ，106ｋ …一次転写ローラ
107 …駆動ローラ
108 …二次転写対向ローラ
109 …従動ローラ
110 …二次転写ローラ
111 …二次転写部
112 …給紙カセット
113 …給紙ローラ
114，115 …レジストローラ対
116 …定着器
117 …トレイ
118 …ベルトクリーニング装置
119 …クリーニングブレード
121ｙ，121ｍ，121ｃ，121ｋ …一次転写部
122 …容器
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、詳しくは画像形成装置における記録材担持体のクリーニング手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの出力端末を全て兼ね備えた複合機が市場で広く受け入れられるようになってきている。このようなネットワーク対応の出力端末として電子写真プロセスを用いた画像形成装置が広く受け入れられてきているが、メンテナンスなしで本体が正常に稼働し続ける限界枚数、いわゆるDutyCycleが大きな問題の一つとして挙げられてきている。DutyCycleの最大の律速となっている一つには像担持体の寿命があり、またエコロジーの観点から廃棄物をなくす、すなわち消耗品を減らすこと、消耗品の寿命を延ばすこと、信頼性を向上させること等が大きな課題となってきている。
【０００３】
また従来のアナログ装置からデジタル化が進んでいるが、本体コストはアナログ装置と等価もしくはそれ以下とすることも課題となっている。更に従来の複写機並びにプリンタは白黒機が主流であったが、オフィスにおいても原稿もしくは出力ファイルのフルカラー化が急増している。従って前記アナログ等価デジタル機というばかりか、本体コスト並びにランニングコストにおいても白黒等価フルカラープリンタが課題となってきている。そのため、ＴＣＯ（使用者から見た全体的な必要費用）を画期的に下げることが可能な技術が望まれている。
【０００４】
このような状況の中で、近年、複数の感光体ドラムと、記録材を担持搬送する転写ベルトを備え、この転写ベルトに担持された記録材にそれぞれの感光体ドラムに形成された異なる色のトナー像を順次重ねて転写することによってカラー画像を得るカラー画像形成装置、いわゆる４連タンデム方式のカラー画像形成装置が主流となってきている。
【０００５】
また、上記画像形成装置において、記録材担持体としての転写ベルト上には種々の付着物（感光体ドラムから飛散してきたトナー、ジャム時や紙間時に感光体ドラムから転写されたトナー、記録材の２面目に像形成を行う時に１面目のトナー像定着の際に記録材に付着した離型剤オイル等）が付着しているため、クリーニング手段としてカウンタブレード方式、ファーブラシ方式、離型剤オイルを転写ベルトから除去するためのオイルクリーナローラ、オイルクリーナウェブなどを設けることが提案されている。また、このような離型剤オイルを使用しなくても良いオイル内添をした重合法により製造されたトナーも提案されている。
【０００６】
このように、記録材担持体としての転写ベルト（エンドレスベルト）に紙などの記録材を吸着、搬送し、画像形成を行う画像形成装置の一例について図５に基づいて簡単に説明する。
【０００７】
画像形成装置は内部に感光体ドラム205を具備し、該感光体ドラム205上にトナー像が形成される。感光体ドラム205に隣接して記録材担持体としての転写ベルト206が設置され、感光体ドラム205上に形成されたトナー像が転写ベルト206上に担持し搬送される記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置209で加熱及び加圧により前記トナー像が定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【０００８】
感光体ドラム205の外周には、露光ランプ201、感光体ドラム帯電器202、露光装置203、現像器204、転写帯電器207、及びクリーナ208が設けられ、更に装置の上方部には図示されていないが光源装置やポリゴンミラーが設置されている。
【０００９】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーが回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって変更し、ｆθレンズにより感光体ドラム205の母線上に集光して露光することにより、感光体ドラム205上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００１０】
現像器204には図示しないトナー供給装置によりトナーが所定量充填されている。現像器204は感光体ドラム205上の潜像を現像してトナー像として可視化する。
【００１１】
記録材Ｐは図示しない記録材カセットに収容され、そこから複数の搬送ローラ及びレジストローラ213を経て転写ベルト206に供給され、転写ベルト206による搬送で感光体ドラム205と対向した転写部に順次送られる。
【００１２】
転写ベルト206は、ポリカーボネイト樹脂シート、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート（ＰＥＴ樹脂）や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シート、ポリアミド樹脂シート、ポリイミド樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートにカーボンブラックなどの樹脂フィラーを分散して絶縁性の樹脂の体積抵抗率107〜1015Ωcm程度を低く調整した材料からなっており、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ものか、或いは継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられている。
【００１３】
駆動ローラ211によりこの転写ベルト206が回転し、一定速度に達すると、記録材Ｐがレジストローラ213から転写ベルト206に送り出され、記録材Ｐが転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がＯＮとなり、それを基準として所定のタイミングで感光体ドラム205に対して画像形成を行う。そして感光体ドラム205の下側の転写部で転写帯電器207が電界又は電荷を付与することにより、感光体ドラム205上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。記録材Ｐはレジストローラ213から転写ベルト206上に送り出されると、直ちに吸着帯電器214と吸着帯電器対向ローラ215によって転写ベルト206と共に挟持され、吸着帯電器214によって電界或いは電荷が付与されることによって、転写ベルト206に静電的に保持され搬送される。
【００１４】
転写帯電器207は、コロナ放電のような非接触帯電器、又は帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレードのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いる。非接触帯電器ではオゾンが発生してしまうこと、空気を介して帯電するため大気の温湿度環境変動に弱く画像が安定的に形成されないなどの問題点がある。一方、接触帯電器では、オゾンレス、温湿度環境変動に強いなどのメリットがある。
【００１５】
次に、トナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト206の搬送方向下流部で分離帯電器216により除電されて静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト206の末端から離脱する。特に低湿度環境では記録材も乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルトとの間の静電吸着力が大きくなり、分離帯電器216の効果は大きくなる。通常、分離帯電器216はトナー像が未定着の状態で記録材Ｐに除帯電するため、非接触帯電器が用いられる。分離帯電器216の出力は、Ｖp-p＝10kV、500Hz程度の交流電圧が使われる。また、トナーの飛散などの画像不良の防止のため、前記交流出力に加えて100μA程度のプラス或いはマイナスの直流成分を重畳する場合がある。
【００１６】
転写ベルト206の末端から離脱した記録材Ｐは定着装置209へ搬送される。定着装置209は、定着ローラと、加圧ローラと、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材と、各ローラ内に設置された加熱ヒータと、定着ローラにジメチルシリコンオイルなどの離型剤オイルを塗布する塗布ローラと、そのオイル溜めと、加圧ローラの表面温度を検知して定着温度を制御するサーミスタと、から構成される。トナー像を形成された記録材Ｐは定着により記録材Ｐへの固定が行われ、コピー画像が形成され、排紙トレイに排出される。
【００１７】
転写が終了した感光体ドラム205はクリーナ208により転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像形成に備えられる。
【００１８】
そしてまた記録材Ｐを分離した後の転写ベルト206は、記録材担持側に接地された導電性ファーブラシ210とその対向として接地された駆動ローラ211を当接することによって、転写ベルト206上に残留したトナー及びその他の異物を清掃すると共に蓄積した電化の除去（除電）を行っている。導電性ファーブラシ210は導電性ウェブ（不織布）を用いることもできる。
【００１９】
更に、クリーニング手段としては、従来から幾多の提案がなされているが、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードによって前記残留トナーを掻き落とすようなものが、その構成が簡単でコンパクトで低コストであり、しかもトナー除去機能も優れているので、広く実用化されている。このクリーニングブレードのゴム材料としては、高硬度で、しかも弾性に富み、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性などに卓越しているウレタンゴムが一般的に使用されている。
【００２０】
以上述べたような画像形成装置では、記録材Ｐの静電吸着手段として、吸着帯電器214と吸着帯電器対向ローラ215からなる一対のローラ対を用いているが、もちろん静電吸着手段として転写帯電手段と同様に、コロナ放電のような非接触帯電器、又は帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレードのような帯電部材を用いた接触帯電器を用いても良い。ただし、非接触系を用いた場合には、記録材Ｐと転写ベルト206の接触状態が保証されていないため、別途に押圧部材を設けて、記録材Ｐと転写ベルト206の密着性を確保する必要がある。
【００２１】
このように記録材Ｐを静電吸着し搬送することを安定して行うためには、当然のことながら、記録材Ｐの紙幅に対して全幅の吸着帯電が必要である。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のように、転写ベルト206のクリーニング手段として、該転写ベルト206の表面に当接して清掃を行うクリーニングブレードを用いる場合、以下に述べるような問題がある。
【００２３】
まず第１に、耐久により、前記クリーニングブレードによる転写ベルトと該転写ベルト上の残留物との摩擦力が上がっていることが実験により確認されている。これは耐久により形成されたフィルミング膜により、クリーニングブレードと転写ベルト表面、転写ベルト上の残留物と転写ベルト表面の密着度、親和性が上昇し、摩擦力を上昇させていると考えられる。そして、この摩擦力の上昇は、クリーニングブレードのせん断応力が上昇することと考えられる。
【００２４】
その結果、クリーニングブレードのチッピング（局所的なエッジ欠け）、永久ひずみせん断応力の増大による発熱量の増大によるトナー融着の発生、転写ベルトの破断につながるような転写ベルト内部応力増大による疲労摩耗の増大の発生につながっていると考えられる。そして、この摩耗量が大きくなれば、転写ベルト自体の膜厚が減少してしまい、転写ベルトの交換を頻繁に行わなければならない可能性がある。
【００２５】
第２に、近年、重合トナーが、転写効率向上、定着の離型剤レスということで、多様化されつつある。しかしながら、重合法で製造されたトナーは一般的に真球度が高い。この真球度が上がれば、従来一般的に使用されているカウンタブレード方式では、トナーのすり抜けが多く、クリーニングブレードに局所的なせん断力がかかりエッジ欠けを生じてしまうおそれもある。
【００２６】
第３に、トナーの粒径が小さくなるに連れて、ドット再現性や解像度に優れた現像を行うことができ、トナー画像のシャープネスや画像品位は向上するが、この場合においても、比表面積が大きくなるために、単位重量あたりのトナーの転写ベルトへの付着力が大きくなり、転写ベルトのクリーニング性が悪化するおそれがある。更にトナーの粒径が小さくなるに連れて、トナーの流動性が悪化するため、より多量の添加剤を必要とするが、これにより、上記のようなクリーニングブレードの摩耗や欠け、転写ベルト表面に局所的なスジ傷が発生するといった問題がある。
【００２７】
以上、これらの問題点は相反している点があるが、上記転写ベルト表面の付着物を低減させ、その表面の摩擦力を小さくするには、転写ベルト自体の膜強度を小さくして摩耗しやすくさせることが考えられる。その結果、付着物を取り除くクリーニングブレードとの接触面積を、転写ベルト自体の削れ粉により小さくさせることで摩擦力を低減させている。
【００２８】
しかしながら、このような構成の場合、転写ベルトの摩耗量が増大して転写ベルト自体の寿命が短くなってしまう。また、転写ベルトの摩耗量が増大するとその表面の粗さも次第に大きくなってしまい、この粗さが大きくなっていくと、クリーニングブレードからのトナーもしくはトナー中の外添剤のすり抜け量が増大する。このすり抜け量が増大することにより、クリーニングブレードの局所的な負荷も増大してエッジ欠けが発生しやすくなるという問題がある。
【００２９】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、転写ベルトの寿命と信頼性を向上させることである。
【００３０】
【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の代表的な構成は、記録材を担持搬送する記録材担持体と、前記記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成する像形成手段と、前記記録材担持体を清掃するクリーニングブレードを有するクリーニング手段を備えた画像形成装置において、前記記録材担持体の 100 万枚通紙後の平均的な表面粗さ Rz が 0.41 μ m 以上 1.03 μ m 以下となるように、前記クリーニング手段は、反発弾性率 30 ％以上 45 ％以下のクリーニングブレードを用い、前記記録材担持体に対する総圧を 1.5kgf 以上 1.7kgf 以下に設定し、前記記録材担持体は、ヤング率 3.2 × 10 4 kg/cm 2 以上、引張強度 1500kg/cm 2 以上 3200kg/cm 2 以下、初期の表面粗さRzが0.32 μ m 以上 0.92 μ m 以下であることを特徴とする。
【００３３】
更に、前記記録材担持体は、少なくとも表面にポリイミド樹脂層を有していることを特徴とする。
【００３６】
また、前記像形成手段は、トナー像を担持する複数の像担持体と、各像担持体が担持するトナー像を前記記録材担持体が担持する記録材に転写する転写帯電部材と、を備え、前記記録材担持体に担持された記録材には複数のトナー像が順次重ねて転写されることを特徴とする。
【００３７】
本発明によれば、ＴＣＯを考慮して、記録材担持体の寿命と信頼性を向上させるために、例えば高強度、低摩擦部材、並びに所定の表面粗さの部材を用いて、記録材担持体の摩耗量を極力防ぎ、且つクリーニング不良やクリーニングブレードの反転を発生させない、融着を発生させない表面状態を維持可能な記録材担持体を採用することにより、該記録材担持体の寿命を向上させることが可能となる。また、画像形成装置の信頼性を大きく向上させることが可能となり、且つ装置のプロダクティビティが画期的に飛躍しても対応可能なクリーニング手段を有する画像形成装置を提供することが可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について詳しく説明する。
【００３９】
〔第１実施形態〕
図１〜図３を用いて、第１実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。
【００４０】
装置内には第１，第２，第３，第４画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００４１】
画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本実施形態では電子写真感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを具備し、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して記録材担持体としての転写ベルト71が設置され、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、転写ベルト71上に担持して搬送される記録材Ｐ上に転写される。更に各色のトナー像を転写した記録材Ｐは、定着装置９での加熱及び加圧によりトナー像を定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【００４２】
感光体ドラムへの作像については、まず原稿台10上に原稿Ｇを複写すべき面を下側にしてセットする。次にコピーボタンを押すことにより複写が開始される。図示していない原稿照明用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサが一体のユニットとなって原稿を照射しながら走査することにより、その照明走査光が、短焦点レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサに入射される。ＣＣＤセンサは受光部、転送部、出力部より構成されている。ＣＣＤ受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換してプリンタ部に送る。プリンタ部においては、上記画像信号を受けて以下のようにして静電潜像を形成する。感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、中心支軸を中心に所定の周速度で矢印方向に回転駆動され、その回転過程に矢印方向に回転駆動される磁気ブラシ帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにより負極性の一様な帯電処理を受け、その一様帯電面に画像信号に対応してＯＮ、ＯＦＦ発光される固体レーザー素子の光を高速で回転する回転多面鏡によって走査することにより感光体ドラム面には原稿画像に対応した静電潜像が順次形成されていく。
【００４３】
感光体ドラム回りの帯電、現像工程については、図３に従って説明する。尚、各画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの構成は同様であるので、ここでは感光体ドラム３ａ回りを例示して説明する。
【００４４】
ここで、本発明に用いられる感光体ドラム３ａとしては、通常用いられる有機感光体等を用いることができるが、望ましくは、有機感光体上にその抵抗が109〜1014Ωcmの材質を有する表面層を持つものや、アモルファスシリコン感光体などを用いると、電荷注入帯電も実現でき、オゾン発生の防止、並びに消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上させることが可能となる。そこで本実施形態においては、負帯電の有機感光体で、直径30mmのアルミニウム製のドラム基体上に下記の第１〜第５の５つの層を下から順に設けた感光体ドラムを用いた。
【００４５】
第１層は下引き層であり、アルミニウム基体（以下アルミ基体と称する）の欠陥等をならすために設けられている厚さ20μmの導電層である。
【００４６】
第２層は正電荷注入防止層であり、アルミ基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１×106Ωcm程度に抵抗調整された厚さ１μmの中抵抗層である。
【００４７】
第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層であり、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【００４８】
第４層は電荷輸送層であり、ポリカートネイト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【００４９】
第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダにSnO2超微粒子を分散した材料の塗工層である。具体的には絶縁性樹脂に光透過性の絶縁フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）した粒径約0.03μmのSnO2粒子を樹脂に対して70重量パーセント分散した材料の塗工層である。
【００５０】
このように調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の適当な塗工法にて厚さ３μmに塗工して電荷注入層とした。
【００５１】
本実施形態においては帯電器として、磁気ブラシ帯電方式を用いている。本実施形態において用いた磁気ブラシ帯電器２ａは、内部に固定マグネットが設けられた回転自在の外径16mmの非磁性スリーブ31上に、磁性粒子が磁界によってブラシ状に形成されて、非磁性スリーブ31の回転に伴い磁性粒子が搬送される。また、上記非磁性スリーブ31は感光体ドラム３ａに対しカウンタ方向（図３中矢印方向）に回転しており、本実施形態においては、感光体ドラム３ａの回転速度100mm/secに対し磁気ブラシ帯電器は回転速度150mm/secで回転している。上記非磁性スリーブ31に、帯電電圧を印加することにより、磁性粒子から電荷が感光体ドラム３ａ上に与えられ、帯電電圧に対応した電位に帯電される。尚、回転速度については速いほと帯電均一性が良好になる傾向にある。
【００５２】
また帯電部材として用いる磁性キャリアとしては、粒径の平均粒径が10〜100μm、飽和磁化が20〜250emu/cm3、抵抗が１×102〜１×1010Ωcmのもの、好ましくは感光体ドラムにピンホールのような絶縁の欠陥が存在することを考慮すると抵抗が１×106Ωcm以上のものを用いることが好ましい。帯電性能を良くするにはできるだけ抵抗の小さいものを用いる方がよいので、本実施形態においては、平均粒径25μm、飽和磁化200emu/cm3、抵抗５×106Ωcmの磁性粒子を用いている。
【００５３】
ここで、キャリアの抵抗値は、底面積が228mm2の金属セルにキャリアを２ｇ入れた後、6.6kgで加重し、100Vの電圧を印加して測定している。
【００５４】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散し、導電化、及び抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったもの、或いはフェライト等のマグネタイト単体表面樹脂でコーティングし抵抗調整を行ったもの等が用いられ得る。
【００５５】
また、感光体ドラムに対して形成されるニップ幅を略６mmになるよう調整している。
【００５６】
次に、帯電器に周波数が1000Hzで矩形状の交流電圧を印加したときの印加バイアスの振幅と１周目帯電電位について説明する。前述の振幅を大きくすることにより、印加バイアスのＤＣ成分と１周目帯電電位の差は小さくなる。更に詳しく説明すると、帯電器に印加したバイアスのＤＣ成分をＶdcとし、このとき帯電された感光体ドラム３ａ上の表面電位をＶsとすると、これらの差分であるΔＶ＝｜Ｖdc−Ｖs｜が略40Ｖ以下になると帯電の均一性も良好になる。そこで、本実施形態においては、直流電圧−700Ｖに対して矩形状の交流電圧1000Hz、800Ｖを重畳したバイアスを帯電器に印加することにより良好な帯電性を得ることができた。
【００５７】
ここで、現像工程について説明する。図３において、１ａは本実施形態において用いた２成分磁気ブラシ現像用の現像装置である。図中41は現像スリーブ、42は現像スリーブ41内に固定配置されたマグネットローラ、43，44は攪拌スクリュー、45は現像剤を現像スリーブ41表面に薄層形成するために配置された規制ブレード、46は現像容器である。現像スリーブ41は、少なくとも現像時においては、感光体ドラム３ａに対し最近接領域が約500μmになるように配置され、現像剤が感光体ドラム３ａに対して接触する状態で現像できるように設定されている。本実施形態において用いた２成分現像剤はトナー粒子は粉砕法によって製造された平均粒径６μmのネガ帯電トナーとして平均粒径20nmの酸化チタンを重量比１％外添したものを用い、キャリアとしては飽和磁化が205emu/cm3の平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。また、このトナーをキャリアを重量比６：94で混合したものを現像剤として用いた。
【００５８】
ここで、前記感光体ドラム３ａに形成された静電潜像を、上記の現像装置１ａを用いて２成分磁気ブラシ法により顕像化する現像工程と現像剤に循環系について説明する。まず、現像スリーブ41の回転に伴いＮ２極で汲み上げられた現像剤は、Ｓ２極→Ｎ１極と搬送される過程において、現像スリーブ41に対して垂直に配置された規制ブレード45によって規制され、現像スリーブ41上に薄層形成される。ここで薄層形成された現像剤が、現像主極Ｓ１極によって搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤によって前記静電潜像を現像し、その後Ｎ３極、Ｎ２極の反発磁界によって現像スリーブ41上の現像剤は、現像容器46内に戻される。
【００５９】
現像スリーブ41には図示しない電源から直流電圧及び交流電圧が印加され、本実施形態では、直流電圧として−500Ｖ、交流電圧としてＶpp＝1500Ｖ、Ｖf＝2000Hzが印加されている。一般に２成分現像法においては交流電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすくなる。このため、通常、現像装置１ａに印加する直流電圧と感光体ドラム３ａの表面電位間に電位差を設けることによって、かぶりを防止することを実現している。
【００６０】
図１に示す現像装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。
【００６１】
ところで、カラー用トナーの特性としては、先ず２成分系現像剤としては懸濁重合法により作製した重合トナーと、重合法により作製した樹脂磁性キャリアとの混合物を使用した。得られた現像剤のＴ／Ｄ比は８％であった。磁性キャリアとしては、１キロエルステッドの磁界中の磁化量が100emu/cm3であり、且つ個数平均粒径が40μmであって、更に比抵抗が1013Ωcmのものを使用した。また、非磁性重合トナーとしては、重量平均粒径が８μmであって、比重が1.05g/cm3の単位質量当たりの平均電荷量が25μc/gであるトナーを用いた。
【００６２】
本発明で用いられる重合トナーとしては、その形状係数SF-1が100〜140及びSF-2が100〜120の範囲内である略球形トナーものが高転写効率を維持するためには好ましい。本発明においては形状係数SF-1及びSF-2を、（株）日立製作所製の走査型電子顕微鏡FE-SEM(S-800)を用い、100個のトナー粒子を無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介してニレコ（株）製の画像解析装置(Luzex3)に導入して解析を行い、下式より算出し得られた値を形状係数SF-1及びSF-2と定義した。
【００６３】
【数１】
このような球状トナーを用いることで、転写効率95％以上を常に確保可能となり、クリーニングレスシステムの不可欠な構成要素となっている。
【００６５】
このトナー像は、次いで転写装置７により記録材Ｐに転写される。図１に示すように、転写装置７は記録材担持体としての無端状の転写ベルト71を駆動ローラ72及び従動ローラ73間に懸架し、図１中矢印方向に回動される。更に転写装置７内には転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを備え、該転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、転写ベルト71の内側から各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ方向に加圧力を発生しつつ、高圧電源より給電されることで記録材Ｐの裏側からトナーと逆極性の帯電を行うことにより各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上のトナー像を順次記録材Ｐの上面に転写する。
【００６６】
ここで記録材Ｐは給紙搬送装置から感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの回転と同期をとって適正なタイミングを持って、該感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと転写ベルト71がつくる各転写部へ順次搬送される。本実施形態においては、転写ベルト71は、誘電体樹脂にカーボンブラックなどの導電性フィラーを分散して抵抗調整を施したシートからなっており、本実施形態では、体積抵抗率1012Ωcm、膜厚75μmのポリイミド樹脂からなるものを用い、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ものか、或いは継ぎ目を有さない（シームレス）ベルトを用いている。
【００６７】
また、記録材担持体としての転写ベルト71は、その表面の実機動作上での摩耗量が10000回転当たり0.01μm以上1.0μm以下となるような物性値のベルトを用いている。具体的には、本実施形態における転写ベルト71は、引張強度3200kg/cm2、ヤング率6.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.92μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71によれば、実機上も摩耗量は、0.05μm/10000回転であった。
【００６８】
更に転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとしては、抵抗が１×105〜１×107Ωで、板厚が２mm、長さ306mmのものを用いている。この転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに＋15μAのバイアスを定電流制御により印加して転写を行っている。
【００６９】
このようにして、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成されたトナー像は、転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄによって記録材上に静電転写される。
【００７０】
以上のように同様にして、第１画像形成部Ｐａ〜第４画像形成部Ｐｄでの画像形成、転写が順次行われる。
【００７１】
記録材Ｐは給紙トレイ17から供給され、搬送ローラ及びレジストローラ12を経て転写ベルト71に供給され、転写ベルト71による搬送で各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと対向した転写部に順次送られる。
【００７２】
駆動ローラ72によりこの転写ベルト71が回転し、一定速度に達すると、記録材Ｐがレジストローラ12から転写ベルト71に送り出され、記録材が転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がＯＮとなり、それを基準として所定のタイミングで各感光体ドラムに対して画像形成を行う。そして、各感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下側の転写部で転写帯電ブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが電界又は電荷を付与することにより、感光体ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは転写前に吸着帯電器11ａと吸着帯電器対向ローラ11ｂによって、転写ベルト71上に静電吸着力で保持され、定着装置９に搬送される。
【００７３】
吸着帯電器11ａは帯電と同時に記録材Ｐと転写ベルト６の密着を安定化する目的から帯電ローラを用いている。
【００７４】
次にトナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト71の搬送方向下流部で分離帯電器16により除電されて静電吸着力を減衰させることによって、転写ベルト71の末端から離脱する。特に低湿度環境では記録材も乾燥して電気抵抗が高くなるため転写ベルト71との間の静電吸着力が大きくなり、分離帯電器16の効果は大きくなる。分離帯電器16はトナー像が未定着の状態で記録材Ｐに除帯電するため非接触帯電器が用いられる。分離帯電器16の出力はVp-p＝10kV、500Hz程度の交流電圧が使われる。また、トナーの飛散などの画像不良の防止のため、前記交流出力に加えて100μA程度のプラス或いはマイナスの直流成分を重畳する。
【００７５】
転写ベルト71の末端から離脱した記録材Ｐは定着装置９へ搬送される。定着装置９は、定着ローラ51と、加圧ローラ52と、その各々をクリーニングする耐熱性クリーニング部材と、各ローラ内に設置された加熱ヒータの表面温度を検知して定着温度を制御するサーミスタとから構成される。トナー像を形成された記録材Ｐは定着により記録材Ｐへの固定が行われ、フルカラーのコピー画像が形成され、排紙トレイ18上に排出される。
【００７６】
尚、図において、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはレイヨン製ファーブラシであり、正負極性ともに共存する転写残トナーを正極性にして、磁気ブラシ帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに転写残トナーを回収させやすくするためのものであり、印加バイアスは＋500Vである。
【００７７】
そしてまた記録材Ｐを分離した後の転写ベルト71は、記録材担持側に接地された導電性ファーブラシ８と、該導電性ファーブラシ８の対向として接地された駆動ローラ72を当接することによって転写ベルト71上に残留したトナー及びその他の異物を清掃するとともに蓄積した電荷の除去（除電）を行っている。更に、転写ベルト71上の残留したトナーは、転写ベルト71の表面にクリーニングブレード５を当接して、拭い取るようにしている。
【００７８】
前記転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレード５は、ゴム硬度77°(JsiA)、反発弾性率45％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度０°、当接角度25°、転写ベルト71に対しての総圧1.5kgfで構成されている。
【００７９】
図２に示すように、第１実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト71は、引張強度3200kg/cm2、ヤング率6.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.92μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）、初期動摩擦係数0.3（HEIDON、トライボギアミューズTYPE:94B）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz1.03μmであった。このような高強度、低摩擦部材、並びに所定の表面粗さの部材を用いて、転写ベルト71の摩耗量（0.05μm/10000回転）を極力防ぎ、且つクリーニング不良、クリーニングブレードの反転を発生することなく、且つ画像不良を発生することはなかった。画出し耐久試験を行った結果、上述の転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８０】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、本実施形態においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。本実施形態では、転写ベルト71は、引張強度1500kg/cm2、ヤング率3.2×104kg/cm2、表面粗さRz0.32μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz0.41μmであった。
【００８１】
図２に示すように、第２実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト表面の実機上の摩耗量は、0.3μm/10000回転であった。画出し耐久試験を行った結果、転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８２】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、本実施形態においては、転写ベルトのクリーニング部材であるクリーニングブレード以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。本実施形態では、転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレード５は、ゴム硬度70°(JsiA)、反発弾性率30％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度10°、当接角度20°、転写ベルト71に対しての総圧1.7kgfで構成されている。
【００８３】
図２に示すように、第３実施形態では、以上のような構成において、転写ベルト表面の実機上の摩耗量は、0.05μm/10000回転であった。この転写ベルト71の100万枚通紙後の任意の10点の表面粗さの平均値は、Rz0.78μmであった。画出し耐久試験を行った結果、転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【００８４】
〔比較例〕
尚、以下に、本発明を適用した上記実施形態との比較例を３つ例示する。
【００８５】
先ず、比較例１に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例１においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例１では、転写ベルトは、ポリカーボネイトを用い、引張強度660kg/cm2、ヤング率2.0×104kg/cm2、表面粗さRz0.60μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）の物性値のものを用いている。
【００８６】
図２に示すように、比較例１では、以上のような構成において、転写ベルトの実機上の摩耗量は、2.0μm/10000回転であった。画出し耐久試験、10万枚通紙後を行った結果、転写ベルトの表面粗さはRz4.50μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）に達し、スジ状のクリーニング画像不良を発生した。
【００８７】
次に、比較例２に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例２においては、転写ベルトのクリーニング手段を構成するクリーニングブレード以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例２では、転写ベルト71のクリーニング手段を構成するクリーニングブレードは、ゴム硬度70°(JsiA)、反発弾性率10％（23℃）、板厚２mm、自由長８mmで構成されている。クリーニングユニットとしては、揺動角度10°、当接角度20°、転写ベルトに対しての総圧2.0kgfで構成されている。
【００８８】
図２に示すように、比較例２では、以上のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、低温低湿環境下（15℃／10％）において、クリーニング不良が発生、常温環境下（23℃／55％）においても転写ベルトは約15万枚で表面に摺擦傷が発生し、画像上顕在化する不具合が発生した。
【００８９】
次に、比較例３に係る画像形成装置について簡単に説明する。尚、比較例３においては、転写ベルト以外は前述した第１実施形態と同様の構成で行ったため、詳しい説明は省略する。比較例３では、転写ベルトは、引張強度140000kg/cm2、ヤング率2.9×104kg/cm2、表面粗さRz1.80μm（小坂製作所製、length0.8、cutoff0.08）、初期動摩擦係数0.2（HEIDON、トライボギアミューズTYPE:94B）の物性値のものを用いている。
【００９０】
図２に示すように、比較例３では、以上のような構成において、画出し耐久試験を行った結果、低温低湿環境下（15℃／10％）において、クリーニング不良が発生、常温環境下（23℃／55％）においても転写ベルトは約15万枚で表面に摺擦傷が発生し、画像上顕在化する不具合が発生した。
【００９１】
〔第４実施形態〕
図４は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００９２】
図４に示すように、本画像形成装置は、複数の画像形成ユニットＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋを有し、画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋは、中間転写ベルト105の上側の軌道上に中間転写ベルト105の移動方向に沿って、この順で配列されている。
【００９３】
画像形成ユニットＰｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは各々感光体ドラム101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋを有し、それぞれフルカラー画像の色分解成分像としての負帯電極性のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成がなされる。本実施形態では、これら各感光体ドラム101ｙ〜101ｋを直径30mm、長さ300mmのＯＰＣ（有機）感光体とし、100mm/秒の周速度（プロセススピードと同じ）で矢印の反時計回り方向に回転駆動した。
【００９４】
感光体ドラム101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋの周囲には、一次帯電器102ｙ，102ｍ，102ｃ，102ｋ、画像露光器104ｙ，104ｍ，104ｃ，104ｋ、現像器103ｙ，103ｍ，103ｃ，103ｋ、一次転写ローラ106ｙ，106ｍ，106ｃ，106ｋが配設されている。
【００９５】
一次帯電器102ｙ〜102ｋは、本実施形態では、コロトロンタイプのコロナ帯電器からなる。画像形成するには、感光体ドラム101ｙ〜101ｋを回転し、この回転過程で、まず、一次帯電器102ｙ〜102ｋにより感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面を一様帯電する。本実施形態では、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面をほぼ−700Vに一様帯電した。
【００９６】
画像露光器104ｙ〜104ｋは、光路長を必要とせず、装置の小型化に有利な固体スキャナとしてＬＥＤアレイを用いた。この各ＬＥＤアレイ104ｙ〜104ｋのそれぞれの個々のＬＥＤが、図示しない画像読取装置から入力した原稿画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して明滅（ＯＮ／ＯＦＦ）制御されることにより、上記の一様帯電した感光体ドラム101ｙ〜101ｋの表面に画像露光がなされ、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの露光部の表面電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００９７】
現像手段としての現像器103ｙ〜103ｋは、本実施形態では、２成分磁気ブラシ現像器からなる。現像器103ｙ〜103ｋは、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した２成分現像剤を収容した現像容器に、現像スリーブ、その現像スリーブ内に固定配置されたマグネットローラ、現像剤を現像スリーブ表面に薄層塗布する規制ブレード等を備えてなっている。
【００９８】
イエロー用の画像形成ユニットＰｙにおける現像器103ｙには、イエロートナーを含有した２成分現像剤を収容しており、感光体ドラム101ｙの表面に形成されたイエロー画像に対応した静電潜像を反転現像して、イエロートナー像として可視化する。他の色の画像形成ユニットＰｍ，Ｐｃ，Ｐｋにおける現像器103ｍ，103ｃ，103ｋもこれに準じ、同様の方法でそれぞれの静電潜像を反転現像し、マゼンタ、シアン、ブラックトナー像として可視化する。
【００９９】
中間転写ベルト105は、中間転写体としてのエンドレスベルトで、駆動ローラ107、二次転写対向ローラ108及び従動ローラ109の３本のローラに巻回張設されている。この中間転写ベルト105は、感光体ドラム101ｙ〜101ｋの下側の面に当接した態様で、画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋにわたって配置されており、矢印の反時計回り方向に感光体ドラム101ｙ〜101ｋと同じ周速度で回転駆動される。
【０１００】
一次転写ローラ106ｙ〜106ｋは、中間転写ベルト105の上側の軌道のベルト部分の内側に、それぞれの感光体ドラム101ｙ〜101ｋと対向して配置されている。イエロー用の画像形成ユニットＰｙの一次転写ローラ106ｙは、中間転写ベルト105を挟んで感光体ドラム101ｙの下面に当接して、一次転写部121ｙを形成している。同様に、マゼンタ、シアン、ブラック用の画像形成ユニットＰｍ，Ｐｃ，Ｐｋの一次転写ローラ106ｍ，106ｃ，106ｋは、中間転写ベルト105を挟んでそれぞれ感光体ドラム101ｍ，101ｃ，101ｋの下面に当接して、一次転写部121ｍ，121ｃ，121ｋを形成している。
【０１０１】
各一次転写ローラ106ｙ〜106ｋには、それぞれ図示しない一次転写電源からトナーとは逆極性の転写バイアスが印加され、この転写バイアスの印加によって感光体ドラム101ｙ〜101ｋ上のトナー像が、それぞれの一次転写部121ｙ〜121ｋにおいて中間転写ベルト105の表面に重ね合わせて静電的に一次転写される。これにより、中間転写ベルト105上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を重畳して合成したフルカラー画像が形成される。
【０１０２】
本発明によれば、画像形成装置は現像同時クリーニング方式を採用して、クリーナレスシステムとしてあり、現像器103ｙ〜103ｋは、それぞれの感光体ドラム101ｙ〜101ｋ上のトナー像を転写した後に残留した転写残トナーを除去するクリーニング手段を兼ねている。従って、各画像形成ユニットＰｙ〜Ｐｋには、いずれも感光体ドラム101ｙ〜101ｋの専用のクリーニング器を備えていない。ただし、クリーニング時に同時に現像を行わなくても良い。
【０１０３】
中間転写ベルト105の二次転写対向ローラ108のところには、これに中間転写ベルト105を挟んで当接して二次転写部111を形成する二次転写ローラ110が配置されている。中間転写ベルト105上に形成されたフルカラー画像は、中間転写ベルト105の回動にともなって二次転写部111に至り、二次転写ローラ110に図示しない二次転写電源からトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することにより、二次転写部に供給された記録材（記録紙）Ｐの表面に一括して二次転写される。
【０１０４】
記録材Ｐは、画像形成装置の下部に配置された給紙カセット112内に収容されている。カセット112内の記録材Ｐは、給紙ローラ113により取り出して搬送され、二次転写部111の手前のレジストローラ対114，115で一旦停止された後、中間転写ベルト105上の画像の先端が二次転写部111に到達するのとタイミングを合わせて、記録材Ｐが二次転写部111に供給される。
【０１０５】
二次転写部111でフルカラー画像が転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト105の表面から分離されて定着器116に導入され、そこで画像の熱定着を受けてフルカラーの永久像とされた後、装置外のトレイ117に排紙される。
【０１０６】
二次転写が終了した中間転写ベルト105は、二次転写で表面に残留した転写残トナー及び記録材Ｐから付着した紙粉が、従動ローラ109のところに設置したベルトクリーニング装置118によって清掃、除去される。このベルトクリーニング装置118は、前述した第１実施形態と同様な構成とした。
【０１０７】
本発明では、画像形成装置は、複数の感光体ドラムを用いて中間転写ベルト105が１回転する間に、中間転写ベルト105上のフルカラー画像を形成するようにしている。従って、１つの感光体ドラムを用いて中間転写体を複数回回転させてフルカラー画像を形成する画像形成装置の場合には、中間転写体のクリーニング装置は中間転写体に対する接離動作が必要であったが、本発明では、ベルトクリーニング装置118の接離動作が不要であり、常にクリーニングブレード119を中間転写ベルト105に当接しておくことができ、このため中間転写ベルト105表面に対し高いクリーニング性能を有する。
【０１０８】
本実施形態によれば、前述したように、感光体ドラム101ｙ〜101ｋとしてのＯＰＣ感光体を使用したが、この感光体ドラムは導電性基体としてのアルミニウム基体の周面にＯＰＣ感光層を形成してなっており、ＯＰＣ感光層は下記の４つの層を順次積層して構成されている。
【０１０９】
第１層は下引き層であり、アルミニウム基体の欠陥等をならすために設けられ、厚さ20μmの導電層とされる。
【０１１０】
第２層は正電荷注入防止層であり、アルミニウム基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１×106Ωcm程度に抵抗調整された厚さ１μmの中抵抗層とされる。
【０１１１】
第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層とされ、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【０１１２】
第４層は電荷輸送層であり、ポリカートネイト樹脂にヒドラゾンを分散したＰ型半導体からなる。従って、感光体表面に帯電された負電荷は、この層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
【０１１３】
中間転写ベルト105は、ベルト材料として、例えばポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂等に対して、導電性のカーボン粒子や金属粉等を分散混合した材料が用いられる。
【０１１４】
本実施形態では、中間転写ベルト105にポリイミド系樹脂にカーボン粒子を用いた材料を用いた。その体積抵抗率は106〜1014Ωcmの範囲が好ましい。中間転写ベルト105の体積抵抗率が106Ωcm以下では、画像ににじみ、太りが生じたり、画像比率の異なる画像の形成時に転写効率が変化してしまうという問題が生じ、一方、体積抵抗率が1014Ωcm以上の中間転写ベルト105の場合には、トナー転写時に中間転写ベルト105の電位が大きくなり過ぎることによる、中間転写ベルト105と感光体ドラム101ｙ〜101ｋとの間或いは記録材Ｐとの間の異常放電が発生し、画像不良が生じる。本実施形態では、中間転写ベルト105の厚さ100μm、体積抵抗率1011Ωcmのシームレスベルトを用いた。
【０１１５】
ベルトクリーニング装置118は、前記したように、板状ゴムブレードのクリーニングブレード119を備えており、更に廃トナーや紙粉を収容する容器122、或いは別の場所に設けられた大容量の廃トナー容器に廃トナーや紙粉を輸送する搬送スクリュー等により構成される。クリーニングブレード119としてはポリウレタンゴムを用い、このゴムの諸物性のうち、５％伸長時の引張応力(JIS K6301)が80〜120kg/cm2となるものを用いた。引張応力は、クリーニングブレードを形成するゴム板をダンベル状に切り出して両端を引っ張ることにより測定した。
【０１１６】
クリーニングブレード119のゴムの引張応力が80kg/cm2以下では、ブレード119の中間転写ベルト105への押し付け力を大きくしていっても、ピーク値として得られる圧力はなかなか大きくならず、中間転写ベルト105上の転写残トナーや紙粉の十分なクリーニング性能が得られるようにしようとすると、過大な圧力をかける必要が生じ、ブレード119や中間転写ベルト105の寿命が縮まったり、ブレード119の捲れが発生したりする。ブレード119のゴムの引張応力が120kg/cm2以上の場合には、反発弾性も同時に大きくなることにより、ブレード119の中間転写ベルト105との当接部での振動が大きくなり、クリーニング不良やブレード捲れが発生しやすくなる。またブレードの永久歪みも大きくなる傾向にあるので、耐久性の点でも問題を生じる。
【０１１７】
上記構成の本実施形態の画像形成装置を用いて行ったところ、画出し耐久試験を行った結果、中間転写ベルトは100万枚、クリーニングブレードは50万枚の長期に渡り、画像上顕在化する不具合もみられず良質な画像を安定に維持した。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材担持体の摩耗量を極力防ぎ、且つクリーニング不良やクリーニングブレードの反転を発生させない、融着を発生させない表面状態を維持可能な記録材担持体を採用することにより、該記録材担持体の寿命を向上させることができる。また、画像形成装置の信頼性を大きく向上させることができ、且つ装置のプロダクティビティが画期的に飛躍しても対応可能なクリーニング手段を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す模式断面図
【図２】転写ベルト、クリーニングブレード、摩耗量の関係と耐久試験結果を表す表図
【図３】前記画像形成装置における感光体ドラム回りの構成を示す模式断面図
【図４】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図
【図５】従来の画像形成装置の断面図
【符号の説明】
Ｇ …原稿
Ｐ …記録材
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ …画像形成部
Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ …画像形成ユニット
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …現像装置
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …磁気ブラシ帯電器
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …感光体ドラム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …ファーブラシ
５ …クリーニングブレード
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ …転写帯電ブレード
７ …転写装置
８ …導電性ファーブラシ
９ …定着装置
10 …原稿台
11ａ …吸着帯電器
11ｂ …吸着帯電器対向ローラ
12 …レジストローラ
16 …分離帯電器
17 …給紙トレイ
18 …排紙トレイ
31 …非磁性スリーブ
41 …現像スリーブ
42 …マグネットローラ
43，44 …攪拌スクリュー
45 …規制ブレード
46 …現像容器
51 …定着ローラ
52 …加圧ローラ
71 …転写ベルト
72 …駆動ローラ
73 …従動ローラ
101ｙ，101ｍ，101ｃ，101ｋ …感光体ドラム
102ｙ，102ｍ，102ｃ，102ｋ …一次帯電器
103ｙ，103ｍ，103ｃ，103ｋ …現像器
104ｙ，104ｍ，104ｃ，104ｋ …画像露光器
105 …中間転写ベルト
106ｙ，106ｍ，106ｃ，106ｋ …一次転写ローラ
107 …駆動ローラ
108 …二次転写対向ローラ
109 …従動ローラ
110 …二次転写ローラ
111 …二次転写部
112 …給紙カセット
113 …給紙ローラ
114，115 …レジストローラ対
116 …定着器
117 …トレイ
118 …ベルトクリーニング装置
119 …クリーニングブレード
121ｙ，121ｍ，121ｃ，121ｋ …一次転写部
122 …容器
Claims (3)
- 記録材を担持搬送する記録材担持体と、前記記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成する像形成手段と、前記記録材担持体を清掃するクリーニングブレードを有するクリーニング手段を備えた画像形成装置において、
前記記録材担持体の 100 万枚通紙後の平均的な表面粗さ Rz が 0.41 μ m 以上 1.03 μ m 以下となるように、
前記クリーニング手段は、反発弾性率 30 ％以上 45 ％以下のクリーニングブレードを用い、前記記録材担持体に対する総圧を 1.5kgf 以上 1.7kgf 以下に設定し、
前記記録材担持体は、ヤング率 3.2 × 10 4 kg/cm 2 以上、引張強度 1500kg/cm 2 以上 3200kg/cm 2 以下、初期の表面粗さRzが0.32 μ m 以上 0.92 μ m 以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記記録材担持体は、少なくとも表面にポリイミド樹脂層を有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。
- 前記像形成手段は、トナー像を担持する複数の像担持体と、各像担持体が担持するトナー像を前記記録材担持体が担持する記録材に転写する転写帯電部材と、を備え、前記記録材担持体に担持された記録材には複数のトナー像が順次重ねて転写されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
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