JP4214715B2

JP4214715B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4214715B2
Application number: JP2002151051A
Authority: JP
Inventors: 博之三津; 真樹須藤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: CN1258697C; CN1459680A; US6785491B2; US20030219275A1; JP2003345140A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に係り、特に、感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体を介して記録シートへ転写するタイプの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像データに応じて感光体ドラムの表面にトナー像を形成した後、かかるトナー像を記録シートに転写し、転写されたトナー像を記録シートに加熱定着することで記録画像を得ている。また、近年のフルカラー複写機、フルカラレーザビームプリンタにおいては、感光体ドラム上に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、かかる中間転写体上でイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの４色のトナー像を重ね合わせ、これら合成トナー像を記録シートに一括して二次転写することでフルカラー記録画像を形成するものも知られている。
【０００３】
トナー像の転写効率を１００％に保つことは困難であるため、記録シートや中間転写体へトナー像を転写した後の感光体ドラムの表面には、転写されなかったトナーが残留してしまう傾向にある。このため、従来より、トナー像の転写部位の下流側にクリーニング装置が設けられ、次のトナー像の形成に先立って残留トナーの除去を行うのが通例となっている。しかし、この種のクリーニング装置としては、スクレーパによって感光体ドラムの表面からトナーを掻き落とすように構成したものや（特開平６−１４８９１０号公報）、高速回転するブラシロールによって感光体ドラムの表面を摺擦するように構成したもの（特開平４−２９２８３号公報）が主流であり、感光体ドラムの寿命が機械的な摩耗によって短命化し易いといった欠点があった。
【０００４】
このことから、近年では、トナー像の転写効率を高めることによって感光体ドラムのクリーニング負担を軽減し、感光体ドラムの機械摩耗を軽減した画像形成装置が登場している（特開２００１−０７５４４８号公報）。具体的には、転写効率に優れた球形トナーを使用すると共に、トナー像が一次転写される中間転写体を剛体の中間転写ドラムとし、かかる中間転写ドラムの表面に抵抗率を調整した弾性層を設けることで、トナー像の転写効率を高め、感光体に対してクリーニング装置を設けることなく、継続的な画像形成動作を可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、中間転写ドラムから記録シートへのトナー像の転写効率は、温度・湿度等の環境要因や記録シートの種類、かかる記録シートの含水率等に影響を受けるため、感光体ドラムに比して転写効率を高め難い。また、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色毎に感光体ドラムを備えた所謂タンデム型のカラー画像形成装置の場合、中間転写ドラム上には各色トナー像が重なりあっていることから、転写すべきトナーの総量が感光体ドラムに比べて多い。従って、中間転写ドラム上には感光体ドラムよりも転写残留トナーが多量に発生し易く、かかる残留トナーは記録画像中にゴースト像として現れるので、中間転写ドラムに対してはクリーニング装置を設けるニーズが高い。
【０００６】
しかし、中間転写ドラムの表面には感光体ドラムとの間の転写効率を高める目的で弾性層が形成されていることから、スクレーパを中間転写ドラムの表面に圧接させたのでは、かかる弾性層が損傷し易いといった問題点がある。特に、転写効率に優れた球形トナーはウレタンゴム等の弾性体スクレーパでは安定的に除去することが困難であり、どうしてもＳＵＳ等からなる金属製スクレーパを用いることが必要となり、そのような金属製スクレーパを用いた場合には弾性体表面を傷つけてしまい、転写効率を損ねてしまう蓋然性が極めて高い。
【０００７】
また、ブラシロールによって中間転写ドラムを清掃した場合、経時的な使用によって中間転写ロール表面の弾性層に凹凸が生じ易く、トナー像の転写効率が低下する一因になってしまうといった問題点がある。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、弾性層によって被覆された中間転写ドラムの表面から転写残留トナーを確実に除去することができ、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成し得ると共に、中間転写ドラムの損傷もなく、長期にわたって高画質の記録画像を形成し続けることが可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、上記トナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、上記像担持体と最終転写ロールとの間に配置されると共に像担持体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する少なくとも一つの中間転写体と、この中間転写体に対して配置されると共に該中間転写体上に付着するトナーを捕獲して回収ボックスへと廃棄するトナー排出部材とを備えた画像形成装置を前提とし、上記中間転写体が円筒状に形成された金属基体の周囲を弾性層で被覆した中間転写ドラムとして構成され、更に、上記トナー排出部材が、上記中間転写ドラムに接しながら回動する回収ロールと、この回収ロールの表面に付着したトナーを掻き落とすスクレーパとを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
このような技術的手段において、上記回収ロールの周速は中間転写ドラムの周速と同一であっても差し支えないが、中間転写ドラムに付着するトナーをより効率よく除去するという観点からは、回収ロールの周速を中間転写ドラムのそれに対して異ならせるのが好ましい。但し、この周速差余りに大きいと、トナーが中間転写ドラムの表面に擦り付けられ、かかる表面に薄く固着する所謂フィルミング現象が生じるので、上記周速差は感光体ドラムの周速の２％以内に留めるのが好ましい。
【００１１】
また、上記回収ロールとしては、金属製ロールを直接中間転写ドラムに対して圧接させるように構成しても良いし、金属ロールの表面を弾性体で被覆するようにしても良い。但し、トナーとして球形トナーが使用される場合には、回収ロールに付着した球形トナーを掻き落とすスクレーパとして金属板が適していることから、かかる金属製スクレーパによる回収ロールの損傷を考慮すると、回収ロールそれ自体も単なる金属製ロールとするのが好ましい。
【００１２】
更に、上記回収ロールは中間転写ドラムにある程度の圧力で接し、かかる中間転写ドラム上のトナーを機械的に転移させるものであれば差し支えないが、より効果的に中間転写ドラム上のトナーを除去するという観点からすれば、回収ロールと中間転写ドラムとの間に電位勾配を形成し、かかる電位勾配に基づいてトナーを中間転写ドラムから回収ロールへ電気的に転移させるように構成するのが好ましい。
【００１３】
中間転写ドラムと回収ロールとの間に電位勾配を形成する手法としては、中間転写ドラムに転写バイアスが印加されている点からすれば、抵抗を介して回収ロールを接地させ、かかる抵抗値に基づいた電位差を中間転写ドラムと回収ロールとの間に形成するようにしても良い。また、上記回収ロールに対して直接クリーニングバイアスを印加することも考えられる。
【００１４】
一方、転写されずに中間転写ドラム上に残留する不要トナーには、本来の帯電極性のままの正極性トナーの他に、転写電界を通り抜ける際にパッシェン放電や転写ニップ内での電荷注入によって極性反転してしまったトナー、すなわち逆極性トナーが存在する。このため、上記回収ロールに対してクリーニングバイアスを印加する場合、かかるクリーニングバイアスによって電気的に捕獲することができるトナーはいずれか一方の極性のトナーのみである。従って、正極性及び逆極性の双方の不要トナーを中間転写ドラム上から除去するためには、画像形成動作の未実行中、すなわち画像形成動作の実行前や実行後に実行されるクリーニングモードを設け、上記中間転写ドラムと回収ロールとの間に形成される電位勾配が、画像形成動作時とクリーニングモード実行時とで逆転するように構成するのが好ましい。このように画像形成動作時とクリーニングモード時とで電位勾配を逆転させるように構成すれば、画像形成動作時には正極性トナー又は逆極性トナーのいずれか一方を中間転写ドラムから回収ロールへ転移させる一方、クリーニングモード時には他方の極性のトナーを中間転写ドラムから回収ロールへ転移させることができ、クリーニングモードの終了時には中間転写ドラムに付着していた正極性トナー及び逆極性トナーの双方を該中間転写ドラム上から除去することができる。
【００１５】
また、中間転写ドラム上に残留する逆極性トナーは電位勾配を逆上って中間転写ドラムから感光体ドラムへ転移してしまうので、画像形成動作時に逆極性トナーを中間転写ドラム上から除去しないと、かかる逆極性トナーによって感光体が汚れてしまい、最終的には感光体を帯電させている帯電器が汚れてしまい、感光体の帯電むらの原因、ひいては記録画像の濃度むらの原因となる。従って、画像形成動作時に正極性トナー及び逆極性トナーの双方を中間転写ドラムから除去し、濃度むらのない高品位の記録画像を形成するという観点からすれば、中間転写ドラムの回転方向に関して上記トナー排出部材よりも上流側に、かかる中間転写ドラムの表面に接触すると共に該中間転写ドラムの表面に付着しているトナーを電気的に捕獲するトナー仮保持部材を設け、画像形成動作時は上記トナー排出部材とトナー仮保持部材が中間転写ドラムの表面から互いに逆極性のトナーを除去するように構成するのが好ましい。そして、クリーニングモード実行時には、上記トナー仮保持部材に捕獲されているトナーを中間転写ドラムに転移させ、これを上記トナー排出部材で除去するように構成するのが良い。このように構成すれば、トナー像の転写後に中間転写ドラム上に残留するいずれの極性の不要トナーも画像形成動作時に除去することができ、逆極性トナーによる帯電器の汚れ、ひいては記録画像の濃度むらを防止することが可能となる。また、正極性トナー及び逆極性トナーの夫々に対して個別にトナー排出部材を設ける必要がなく、画像形成装置の小型化を図ることが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００１７】
このフルカラープリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）及びシアン（Ｃ）の各色毎に作像エンジン１を有する所謂タンデム型のプリンタであり、各作像エンジン１では色毎の画情報に応じたトナー像を所定のタイミングで感光体ドラム１０上に形成するようになっている。また、各感光体ドラム１０に形成されたトナー像は第１中間転写ドラム２に一次転写された後、この第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へと二次転写され、最終的には第２中間転写ドラム３に接する最終転写ロール４によって、かかる第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ最終転写されるようになっている。
【００１８】
上記第１中間転写ドラム２は２色の作像エンジンに対して１本づつ、計２本が設けられており、一方の第１中間転写ドラム２ａに対してはイエロー及びマゼンタの作像エンジン１Ｙ，１Ｍからトナー像が転写され、他方の第１中間転写ドラム２ａに対してはブラック及びシアンの作像エンジン１Ｋ，１Ｃからトナー像が転写され、各第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ上では２色のトナー像が重ね合わされるようになっている。また、上記第２中間転写ドラム３は一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂの双方に対して接しており、一方の第１中間転写ドラム２ａからイエロー及びマゼンタのトナー像が転写された後に、他方の第１中間転写ドラム２ｂからブラック及びシアンのトナー像が転写され、４色のトナー像が第２中間転写ドラム３上で重なり合うようになっている。また、トナー像が転写された記録シートＰは定着器５を経て図示外の排紙トレーへ排出されるようになっている。
【００１９】
従って、この実施例のプリンタでは、第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ、第２中間転写ドラム３の回転方向からして、各色のトナー像が作像エンジンから記録シートＰへの最終転写位置に到達するまでのプロセス距離は、ブラック、シアン、イエロー、マゼンタの順番に遠くなっており、これら４色のトナー像を第２中間転写ドラム３上で重ね合わせるには、マゼンタの作像エンジン１Ｍにおけるトナー像の書き出しタイミングがもっとも早くなる。
【００２０】
各作像エンジン１は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させる帯電ロール１１と、画情報で変調された光ビームＢｍで感光体ドラム１０を露光するレーザ光学ユニット（図示せず）と、露光によって感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナー現像する現像器１２と、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面から不要トナーを除去して一時的に保持しておくトナー仮保持部材１３とから構成されており、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂは上記現像器１２の下流側において感光体ドラム１０に接している。従って、感光体ドラム１０の回転に伴い、かかる感光体ドラム１０の表面に対しては帯電、露光、現像、転写の各工程が連続して行われ、各色の画情報に応じたトナー像が第１中間転写ドラム２ａ，２ｂに一次転写される。
【００２１】
以上説明してきた各構成部材のうち、各色の感光体ドラム１０、帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３は単一のドラムユニット６として一体化されており、また、一対の第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３は単一の画像転写ユニット７として一体化されており、例えば感光体ドラム１０の劣化等によって画像品質が低下する場合等には、上記ドラムユニット６を帯電ロール１１と共にそのまま交換するようになっている。
【００２２】
上記帯電ロール１１は導電性金属からなる軸芯部材の周囲を導電性の発泡弾性体で被覆し形成されており、かかる発泡弾性体の空隙にトナーが目詰まりするのを防止するため、かかる弾性体の周囲は導電性を有する円筒状の回転フィルムで被覆されている。そして、上記軸芯部材には約−１１００ＶのＤＣ電圧が印加され、これによって回転フィルムの周面と感光体ドラム１０の周面とが形成する楔状の微少隙間において放電が発生し、感光体ドラム１０の表面は例えば約−７５０Ｖ程度に一様に帯電される。
【００２３】
帯電ロール１１に印加するバイアス電圧はこのようにＤＣ成分のみのものが好ましいが、ＡＣ成分にＤＣ成分を重畳したものであっても差し支えない。しかし、ＡＣ成分は感光体ドラム１０の表面の攻撃性がＤＣ成分に比べて強く、経時的な使用によって感光体ドラム表面の平滑性が失われ易い。このため、トナー像の転写効率を長期にわたって高いレベルで維持するためには、ＤＣ成分のみからなるバイアス電圧を帯電ロール１１に印加して、感光体ドラム１０を所定の背景部電位に帯電させるのが好ましい。
【００２４】
また、上記現像器１２は所謂磁気ブラシ現像方式を採用するものであり、各色作像エンジン１Ｙ，１Ｍ，１Ｋ，１Ｃの現像器には対応する色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されている。各現像器１２は所定の間隙を保って感光体ドラム１０に対向する現像ロール１４を備えており、上記現像剤はこの現像ロール１４上に磁気ブラシを形成し、現像ロール１４の回転に伴って感光体ドラム１０を摺擦する。また、現像ロール１４にはＡＣ成分にＤＣ成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、この現像バイアス電圧を印加しながら現像剤の磁気ブラシで感光体ドラム１０を摺擦することにより、光ビームＢｍによって露光された感光体ドラム１０上の画像部にのみトナーが付着し、トナー像が形成される。この実施例では、例えば、光ビームＢｍの露光後の画像部電位が−７５Ｖ以下程度、現像バイアス電圧はＡＣ成分が４ｋＨｚ、１．５ｋＶｐｐ、ＤＣ成分が−３００Ｖに設定されている。
【００２５】
上記トナーとしては、形状係数値ＭＬＳ２が１３０以下の球形トナーを使用するのが好ましい。このような球形トナーは感光体ドラム１０からの離型性が良好なので、感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の一次転写においてその転写効率を高めることが可能であり、感光体ドラム１０に対してクリーナを設けない所謂クリーナレス構造を実現する上で最適である。
【００２６】
更に、上記トナー仮保持部材１３は金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛が起立したブラシロールであり、帯電ロール１１に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１０の回転方向に関して帯電ロール１１の上流側に配置されている。このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０の表面を摺擦することにより、トナー像を一次転写した後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナーや逆極性トナー、帯電ロール１１による帯電時に感光体ドラム１０に付着した放電生成物を除去し、これらの物質が下流側の帯電ロール１１の表面に付着するのを防止している。感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２ａ，２ｂへのトナー像の転写効率を高めた結果として、感光体ドラム１０上に残留する正極性トナーは殆ど発生しないので、このトナー仮保持部材１３には逆極性トナーを積極的に回収するためのバイアス電圧が印加されている。もっとも、このようなバイアス電圧を作用させていても、トナー仮保持部材１３が感光体ドラム１０の表面を機械的に摺擦することから、感光体ドラム１０表面に僅かに残留する正極性トナーも該トナー仮保持部材１３に付着することになる。
【００２７】
また、トナー像の転写効率を高めたことにより、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面に付着している正極性トナー及び逆極性トナーは極僅かなので、このトナー仮保持部材１３は感光体ドラム１０から除去したこれらの不要トナーや放電生成物をプロセス外に排出するための機構、すなわちデトーニング機構を具備していない。すなわち、上記トナー仮保持部材１３は不要トナー等をプリントジョブの実行中に一時的に蓄積しておくためにのみ用いられている。そして、一時的に保持された不要トナー等は、後述するクリーニングモードにおいて感光体ドラム１０上に吐き出され、第１中間転写体２ａ，２ｂに設けられたトナー排出部材２０，３０によってプロセス外へ排出されるようになっている。このように各作像エンジン１には不要トナーのデトーニング機構を具備する必要がないので、各作像エンジン１は極めてコンパクトなものとなり、プリンタ全体としての小型化に寄与している。
【００２８】
尚、図１中ではイエローの作像エンジン１Ｙにのみ符号を入れて説明したが、その他の色の作像エンジン１Ｍ，１Ｋ，１Ｃも全く同一の構成を具備している。
【００２９】
一方、上記第１及び第２中間転写ドラム２，３はＦｅやＡｌ等からなる金属パイプを０．１〜１０ｍｍ程度の導電性シリコーンゴム等の低抵抗弾性層（Ｒ＝１０²〜１０³Ω）で被覆して形成され、更に、低抵抗弾性層の表面には高離型層として厚さ３〜１００μｍのフッ素ゴム層（抵抗値はＲ＝１０⁵〜１０⁹Ω程度）が設けられており、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。第２中間転写ドラム３の抵抗値は第１中間転写ドラム２のそれよりも高く設定する必要がある。そうしないと、第２中間転写ドラム３が第１中間転写ドラム２を帯電してしまい、第１中間転写ドラム２の表面電位の制御が難しくなる。この実施例では、第１中間転写ドラム２の抵抗値が１０⁸Ω程度に、第２中間転写ドラム３の抵抗値は１０¹¹Ω程度に設定されている。
【００３０】
上記第１中間転写ドラム２上に感光体ドラム１０からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋２５０〜５００Ｖ程度である。最適な表面電位はトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動するが、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１中間転写ドラム２の表面電位は、＋４００Ｖ程度が望ましい。
【００３１】
また、第２中間転写ドラム３上へ第１中間転写ドラム２からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、＋６００〜１２００Ｖ程度である。最適な表面電位は一次転写の時と同様にトナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって変動する。また、転写に必要なのは、第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差であるので、第１中間転写ドラム２の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が−２０〜−３５μＣ／ｇの範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１中間転写ドラム２の表面電位が＋４００Ｖ程度の場合には、第２中間転写ドラム３の表面電位は、＋８１０Ｖ程度、つまり第１中間転写ドラム２と第２中間転写ドラム３との間の電位差は、＋４１０Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００３２】
更に、上記第１中間転写ドラム２及び第２中間転写ドラム３に対しては、これらの中間転写ドラムに付着している不要トナーをプロセス外へ排出するためのトナー排出部材２０，３０が夫々設けられている。図２に示すように、かかる第１トナー排出部材２０は、中間転写ドラム２に接しながら回動すると共にバイアス電圧が印加された金属製（例えば、ＳＵＳ材）の回収ロール２１と、この回収ロール２１の表面に接する金属製（例えば、ＳＵＳ材）のクリーニングブレード２２とを備えており、中間転写ドラム２上の不要トナーを静電誘引力で回収ロール２１に付着させた後、上記クリーニングブレード２２で回収ロール２１の表面から掻き落とすように構成されている。そして、掻き落とされた不要トナーはオーガ２４によって中間転写ドラムの軸方向（図２の紙面と垂直な方向）へと搬送され、プリンタののフロント側に設けられた廃棄ボックスへ送り込まれるようになっている。また、第２トナー排出部材３０も全く同様に、回収ロール３１と、クリーニングブレード３２とを備えており、中間転写ドラム２上の不要トナーを静電誘引力で回収ロール３１に付着させた後、上記クリーニングブレード３２で回収ロール３１の表面から掻き落とすように構成されている。そして、掻き落とされた不要トナーはオーガによって第１トナー排出部材と共通の廃棄ボックスへ送り込まれるようになっている。
【００３３】
上記回収ロール２１，３１は中間転写ドラム２，３から直接に回転駆動力を伝達されている。すなわち、回収ロール２１，３１の端部に設けたギヤは中間転写ドラム２，３の転部に設けたギヤと噛み合っており、回収ロール２１，３１は中間転写ドラム２，３と同期回転している。中間転写ドラム２，３の表面からトナーが効率よく転移してくるよう、回収ロール２１，３１には中間転写ドラム２，３の周速に対して周速差が与えられ、中間転写ドラム２，３に付着したトナーに対して回収ロール２１，３１から剪断力が作用するようになっている。但し、この剪断力が余りに大きいと、トナーが中間転写ドラム２，３上で押し潰されて固着してしまうので、上記周速差は中間転写ドラム２，３の周速の２％以内に抑えるのが好ましい。
【００３４】
また、中間転写ドラム２，３に付着するトナーを効率よく回収ロール２１，３１に転移させるためには、かかる回収ロール２１，３１がある程度の圧力で中間転写ドラム２，３に接し、中間転写ドラム２，３の弾性体層が撓むことで、両者の間にニップ領域が形成される必要がある。このため、上記回収ロール２１，３１はその回転軸芯と中間転写ドラム２，３の回転軸芯との距離が厳密に定められた状態で、かかる中間転写ドラム２，３と共に画像転写ユニット７に搭載されている。一方、このように軸芯間距離を決定せずに、回収ロール２１，３１の両軸端にトラッキングロールを設け、このトラッキングロールを中間転写ドラム２，３に圧接させることで、回収ロール２１，３１と中間転写ドラム２，３との間に所定のニップ領域を形成するようにしても良い。
【００３５】
更に、上記中間転写ドラム２，３に付着するトナーを静電誘引力で回収ロール２１，３１に転移させるためには、中間転写ドラム２，３と回収ロール２１，３１との間に電位勾配を形成する必要がある。図２では、かかる電位勾配を形成するために、上記回収ロール２１，３１に可変電源２５を接続し、ＤＣ成分からなるクリーニングバイアスを回収ロール２１，３１に対して印加している。このクリーニングバイアスは可変であり、プリントジョブの実行時と後述するクリーニングモードの実行時とでは、異なる大きさ、異なる極性のクリーニングバイアスを回収ロール２１，３１に印加し、中間転写ドラム２，３から回収ロール２１，３１へ転移させるトナーの極性を制御している。
【００３６】
プリントジョブの実行中において、第１中間転写ドラム２に対して設けられた第１トナー排出部材２０は逆極性トナーを該第１中間転写ドラム２の表面から除去している。これは、トナー像を記録シートＰへ最終転写する際に生じた逆極性トナー、及びトナー像を第２中間転写ドラム３へ二次転写する際に生じた逆極性トナーが電位勾配を逆上って感光体ドラム１０に付着するのを防止するためである。特に、マゼンタ及びシアンの現像器１２に対する他色トナーの混色を防止する上で重要である。
【００３７】
これに対し、第２中間転写ドラム３に対して設けられた第２トナー排出部材３０は、プリントジョブの実行中、正極性トナーを該第２中間転写ドラム３の表面から除去している。フルカラー画像の形成時は第２中間転写ドラム３上に４色のトナー像が重ねて形成されているので、最終転写後の第２中間転写ドラム３の表面には第１中間転写ドラム２に比較して多くの転写残留トナーが発生し易い。このため、記録シートＰへ転写されなかった正極性トナーを第２中間転写ドラム３上から確実に除去しないと、かかる正極性トナーが第２中間ドラム３の周囲を一周し、記録シートＰ上にゴースト像として転写されてしまうのである。
【００３８】
このように構成され且つ使用される上記トナー排出部材２０，３０では、中間転写ドラム２，３に付着しているトナーを静電誘引力で回収ロール２１．，３１に転移させた後、かかる回収ロール２１，３１からクリーニングブレード２２，３２によって掻き落としており、クリーニングブレード２２，３２を直接に中間転写ドラム２，３へ接触させる必要がないものとなっている。このため、球形トナーの使用を考慮して上記クリーニングブレード２２，３２をＳＵＳ材等の金属薄板とした場合であっても、中間転写ドラム２，３が傷つくことはなく、トナー像の転写効率を長期にわたって良好に保つことができるものである。
【００３９】
一方、上記第１中間転写ドラム２ａ，２ｂ及び第２中間転写ドラム３に対しては、上記感光体ドラム１０へ設けたものと同一のトナー仮保持部材２３，３３が夫々設けられている。第１中間転写ドラム２に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第１クリーナ」と記す）２３は、トナー像の二次転写部と第１トナー排出部材２０との間で各第１中間転写ドラム２の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって正極性トナーを捕まえている。本来、正極性トナーは第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されていくので、この第１クリーナ２３が捕える正極性トナーは二次転写における転写残留トナーである。しかし、二次転写では２色のトナー像のみが第２中間転写ドラム３へ転写されるので、最終転写に比べて転写残留トナーは少ない。それ故、デトーニング機構を具備しない第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上の正極性トナーの除去を行うように構成されている。
【００４０】
また、第２中間転写ドラム３に対して設けられたトナー仮保持部材（以下、「第２クリーナ」と記す）３３は、第２トナー排出部材３０と第１中間転写ドラム２ａとの間で第２中間転写ドラム３の表面を摺擦しており、プリントジョブの実行中はバイアス電圧の印加によって、第２トナー排出部材３０と同様、正極性トナーを捕まえている。すなわち、最終転写後に第２中間転写ドラム３上に残留した正極性トナーは、先ず第２トナー排出部材３０によって除去された後、更に第２クリーナ３３によっても除去され、ゴースト像の発生が入念に防止されている。
【００４１】
図３は、プリントジョブ中、すなわち感光体ドラム１０で形成されたトナー像が記録シートＰに転写されている最中におけるトナーの流れを簡略的に示したものである。画像形成ジョブ中、正極性（この実施例ではマイナス極性）に帯電しいるトナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ一次転写され、更に第２中間転写ドラム３へ二次転写され、最終的には記録シートＰへ最終転写される。但し、一次転写の際に発生した逆極性トナーは帯電ロール１１へ逆流する途中でトナー仮保持部材１３によって捕獲される。また、第１中間転写ドラム２から第２中間転写ドラム３へ転写されなかった正極性の残留トナーは、感光体ドラム１０へ戻る途中で第１クリーナ２０に捕獲される。更に、第２中間転写ドラム３から記録シートＰへ転写されなかった正極性の残留トナーは、第１中間転写ドラム２へ戻る途中で第２トナー排出部材３０によってプロセス外へ排出され、この第２トナー排出部材３０を通り抜けた残留トナーは第２クリーナ３３によって捕獲される。一方、最終転写の際に極性反転してしまった逆極性トナーは、第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと逆方向へ転写され、第１トナー排出部材２０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４２】
これに対し、図４及び図５はプリントジョブの合間に行われるクリーニングモードを示すものである。このクリーニングモードは２つのステップからなり、図４は第１ステップにおけるトナーの流れを、図５は第２ステップにおけるトナーの流れを示している。
【００４３】
先ず、クリーニングモードの第１ステップでは第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３に捕獲されている正極性トナーのプロセス外への排出、及び最終転写ロール４に付着している正極性トナーのプロセス外への排出が行われる。既に説明した通り、プリントジョブの実行中は第１クリーナ２３及び第２クリーナ３３は共に正極性トナーを捕獲しているが、最終転写ロール４上にも第２中間転写ドラム３から正極性トナーが転移し、かかる最終転写ロール４の表面には徐々に正極性トナーが蓄積されている。このように最終転写ロール４に付着した正極性トナーは記録シートＰの裏面汚れを引き起こす他、記録シートＰに対するトナー像の転写不良をも引き起こす原因となる。従って、この第１ステップが開始されると、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に印加されているバイアス電圧の極性が反転され、第１クリーナ２３に捕獲されていた正極性トナーが第１中間転写ドラム２上に吐き出される一方、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナーが第２中間転写ドラム３上に吐き出される。そして、第２中間転写ドラム３上に吐き出された正極性トナーは第２トナー排出部材３０によってプロセス外へ排出される。また、第１トナー排出部材２０に印加されているバイアス電圧は極性反転され、かかる第１トナー排出部材２０は第１クリーナ２３によって第１中間転写ドラム２上に吐き出された正極性トナーをプロセス外へ排出する。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４４】
次に、クリーニングモードの第２ステップでは、トナー仮保持部材１３に捕獲され、あるいは帯電ロール１１に付着してしまった逆極性トナーのプロセス外への排出が行われる。また、意図せずして第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーのプロセス外への排出も同時に行われる。この第２ステップが開始されると、感光体ドラム１０とトナー仮保持部材１３、帯電ロール１１との間に形成されていた電位勾配が逆転され、これら帯電ロール１１及びトナー仮保持部材１３から感光体ドラム１０上に逆極性トナーが吐き出される。吐き出された逆極性トナーは感光体ドラム１０から第１中間転写ドラム２へ転移し、第１トナー排出部材２０によってプロセス外へ排出される。また、第２中間転写ドラム３と第２クリーナ３３、最終転写ロール４との間にも第１ステップと逆の電位勾配が形成され、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた逆極性トナーは第２中間転写ドラム３上に吐き出される。第２クリーナ３３から吐き出された逆極性トナーは第２中間転写ドラム３から第１中間転写ドラム２へと転移し、第１トナー排出部材２０によってプロセス外へ排出される。一方、最終転写ロール４から第２中間転写ドラム３へ吐き出された逆極性トナーは、第２トナー排出部材３０によってプロセス外へ排出される。尚、図中の数字は各部材に印加されているバイアス電圧である。
【００４５】
これにより、プリントジョブ中に帯電ロール１１、トナー仮保持部材１３、第１クリーナ２３、第２クリーナ３３及び最終転写ロール４に付着していた正極性トナー、逆極性トナーをプロセス外へ排出することができ、このクリーニングモードに引き続いて行われる次のプリントジョブでは、リフレッシュされたこれらの部材を用いて画像形成を行うことが可能となる。その結果、濃度むらやゴースト像の発生のない高品位の記録画像を記録シートＰ上に形成することができるものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の画像形成装置によれば、中間転写ドラムに付着するトナーを捕獲して回収ボックスへと廃棄するに当たり、中間転写ドラム上のトナーを該中間転写ドラムに接する回収ロール上に転移させ、スクレーパを用いて回収ロールの表面に付着したトナーを掻き落とすように構成したので、弾性層によって被覆された中間転写ドラムの表面から転写残留トナーを確実に除去することができ、ゴースト像の発生しない高画質の記録画像を形成し得ると共に、中間転写ドラムの損傷もなく、長期にわたって高画質の記録画像を形成し続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの構成を示す概略図である。
【図２】トナー排出部材の構成を示す拡大図である。
【図３】実施例に係るプリンタにおけるプリントジョブの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図４】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第１ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【図５】実施例に係るプリンタにおけるクリーニングモードの第２ステップの際のトナーの流れを示す説明図である。
【符号の説明】
１…作像エンジン、２…第１中間転写ドラム、３…第２中間転写ドラム、４…最終転写ロール、６…ドラムユニット、１０…感光体ドラム、１１…帯電ロール、１２…現像器、１３…トナー仮保持部材、２０，３０…トナー排出部材、２１，３１…回収ロール、２２，３２…スクレーパ

Claims

画情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、
上記トナー像を記録シートに対して転写する最終転写ロールと、
上記像担持体と最終転写ロールとの間に配置されると共に像担持体から記録シートへのトナー像の転写を媒介する、円筒状に形成された金属基体の周囲を弾性層で被覆した少なくとも一つの中間転写ドラムと、
この中間転写ドラムに対して配置されると共に当該中間転写ドラム上に付着するトナーを捕獲して回収ボックスへと廃棄するトナー排出部材と、
上記中間転写ドラムの回転方向に関して上記トナー排出部材よりも上流側において当該中間転写ドラムの表面に接触すると共に当該中間転写ドラムの表面に付着しているトナーを電気的に捕獲するトナー仮保持部材とを有し、
上記トナー排出部材は、上記中間転写ドラムに接しながら回動するとともにクリーニングバイアスが印加されて当該中間転写ドラム上の残留トナーを電気的に吸着する回収ロールと、この回収ロールの表面に付着したトナーを掻き落とすスクレーパとを備え、
かつ、画像形成動作の未実行中に実行されるクリーニングモードを有し、上記中間転写ドラムと上記回収ロールとの間に形成される電位勾配が、画像形成動作時とクリーニングモード実行時とで逆転するように構成し、
かつ、画像形成動作時には、上記トナー排出部材とトナー仮保持部材が中間転写ドラムの表面から互いに逆極性の不要トナーを除去する一方、クリーニングモード実行時には、上記トナー仮保持部材に捕獲されている不要トナーを中間転写ドラムに転移させてこれを上記トナー排出部材で除去するように構成していることを特徴とする画像形成装置。
上記回収ロールの周速は中間転写ドラムの周速に対して速度差を有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
上記回収ロールは金属導電性ロールであり、上記スクレーパは回収ロールの周面に先端角部を当接させた金属板であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
上記回収ロールは抵抗を介して接地され、中間転写ドラム上の残留トナーを電気的に吸着することを特徴とする請求項１又は３記載の画像形成装置。