JP4707128B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などのうち、特に、２成分または１成分現像剤を用い、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して、複数の作像手段の各々の像担持体上にそれぞれ異なる色のトナー画像を形成し、それらのトナー画像を順次転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、画像形成装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。
【０００３】
カラー画像形成装置には、１つの像担持体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して像担持体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるリボルバ型のものと、図２１に示すように、並べて備える複数の像担持体４にそれぞれ個別に現像装置９を備え、各像担持体４上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシート２に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【０００４】
ところで、近年、この種の画像形成装置にあっても、環境問題や省資源の観点から、転写されずにシートから回収されたトナーを再度現像装置に戻してリサイクル使用することが奨励される。しかし、リボルバ型のものでは、回収トナーが混色を生ずることから、リサイクル使用は困難であった。タンデム型のものでは、混色のおそれはさほどない。
【０００５】
ところが、タンデム型画像形成装置では、像担持体４からシート２へと単色トナー画像を順次転写していく際に、すでにシート２上に存在するトナーが逆に像担持体４側へと戻ってしまう逆転写が起き、多少の混色を生ずる問題はあった。
【０００６】
また、シート２には、白色度を上げるべく、またシート２の酸性度を調整すべく、炭酸カルシウムやタルク（Mg3（Si4010）(OH)2）、カオリン（Al２O３・2Si O２・2H２O）などの紙添加物を添加する。また、シート２には、紙粉が付着している。
【０００７】
このような紙粉や紙添加物などの紙付着物は、元来帯電系列を考慮すると正極に帯電しにくく、ほとんどが負極に帯電している。ただし、帯電極性というものは接触する相手やまわりの環境に左右されるので、シート２上に付着する紙付着物はすべてが負極に帯電しているわけではない。
【０００８】
そこで、例えば像担持体４上のトナー画像をシート２に転写させるべくシート２と接触すると、図２０に示すように、負極に帯電しているトナー１は電気的な引力を受けてシート２に転写するが、逆にシート２上に付着していた紙付着物のうち正極に帯電しているもの３は、トナーと入れ替わるように、像担持体４側へと移動することとなる。
【０００９】
また、負極に帯電している紙付着物５は、シート２上にそのまま残るが、帯電量の弱い、中性に近い紙付着物６は、物理的に一部が像担持体４に付着することとなる。紙添加物は、シート２の特性を維持するために欠かせない物質であるが、像担持体４に付着するとフィルミングや像流れの原因となる問題があった。
【００１０】
なお、図２０において、符号７は、転写装置の一例である導電ローラであり、像担持体４に対して正極性バイアスを印加して像担持体４上のトナー画像を転写してシート２に画像を記録するものである。また、図２１において、符号８は、シート２を搬送するシート搬送ベルトである。
【００１１】
このような問題を解決するために、各像担持体上に形成した単色トナー画像を順次転写していったん中間転写体上に合成トナー画像を形成して後、そのトナー画像を一括転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるタンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置が提案されている。
【００１２】
この方式であれば、像担持体にシートが直接接触しないことから、像担持体への逆転写を少なくすることができるとともに、像担持体に紙付着物を付着する機会を大幅に減少し、像担持体上の転写残トナーをリサイクル使用する可能性を大きく高めることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなタンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置でも、シート上の紙付着物が中間転写体に付着し、その中間転写体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入するおそれがあった。また、中間転写体に付着した紙付着物が像担持体に転移し、その像担持体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入するおそれがあった。
【００１４】
そこで、この発明の第１の目的は、タンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置において、リサイクルトナー中に、紙粉等の紙付着物が混入することを防いで画像品質を長期的に維持する紙付着物除去装置を提供することにある。
【００１５】
この発明の第２の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、構成簡単にして小さな占有スペースで、シート上の紙付着物を効果的に除去することにある。
【００１６】
この発明の第３の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、紙付着物除去部材がシート上を摺擦することなく紙付着物を除去して、除去した紙付着物が再びシートに付着するおそれを少なくすることにある。
【００１７】
この発明の第４の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、紙付着物除去部材がシートに接触することなく紙付着物を除去して、除去した紙付着物が再びシートに付着するおそれをなくすことにある。
【００１８】
この発明の第５の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、シート上の紙付着物の除去効率を向上することにある。
【００１９】
この発明の第６の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、正負いずれの極性でも、シート上の紙付着物を除去可能とすることにある。
【００２０】
この発明の第７の目的は、加えて、上記目的を達成した紙付着物除去装置を有するカラー画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
この発明の第８の目的は、加えて、カラー画像形成装置において、像担持体上の転写残トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクルの構成を簡素化することにある。
【００２２】
この発明の第９の目的は、加えて、カラー画像形成装置において、中間転写体上の転写残トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクルの構成を簡素化することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、複数の作像手段の各々の像担持体上に形成したトナー画像をそれぞれ転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
前記中間転写体上の転写残トナーを、前記複数の作像手段の中のブラックの作像手段で用いる現像装置に戻して再使用するトナーリサイクル装置と、前記シートを搬送するシート搬送路のシート搬送方向における画像転写位置上流に設けて、シートに付着している紙付着物を除去する紙付着物除去装置とを備え、
その紙付着物除去装置は、前記シート搬送路を挟んで設ける一対の紙付着物除去部材と、それらの紙付着物除去部材に前記シートへの画像転写時と同極性の電界を印加して前記シート上の紙付着物を前記紙付着物除去部材に付着する同極性電界印加手段と、前記一対の紙付着物除去部材の一方の紙付着物除去部材に対向して設けるチャージャと、そのチャージャに電圧を印加して前記一対の紙付着物除去部材に正負交互の電界を付与し、前記シートに正負交互の電界を１周期以上作用する交番電荷付与手段とで構成してなる、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカラー画像形成装置において、前記紙付着物除去部材に付着した紙付着物を掻き落とす回収ブレードと、その回収ブレードで掻き落とした紙付着物を入れる回収容器とを備えてなる、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のカラー画像形成装置において、像担持体と現像装置との間に電界を印加して像担持体上の転写残トナーを現像装置に戻してなる、ことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置において、前記トナーリサイクル装置に、中間転写体クリーニング装置で前記中間転写体上から除去した転写残トナーを搬送するトナー搬送部材と、そのトナー搬送部材で搬送するトナーを前記ブラックの作像手段で用いる現像装置へと案内するトナー搬送路形成部材とを設けてなる、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項５に係る発明は、また、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置において、像担持体と中間転写体との間に電界を印加して中間転写体上の転写残トナーを像担持体に戻してなる、ことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、この発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機における全体概略構成図である。
【００３３】
図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００３４】
複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、ベース層１１を、例えばフッ素樹脂や帆布などののびにくい材料でつくり、その上に弾性層１２を設ける。弾性層１２は、例えばフッ素ゴムやアクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で被ってなる。
【００３５】
そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
【００３６】
この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。
【００３７】
また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を構成する。
【００３８】
さて、図１に示すように、タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００３９】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム作像装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。
【００４０】
２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００４１】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００４２】
さて、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム作像装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００４３】
ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００４４】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００４５】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成トナー画像を形成する。
【００４６】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４７】
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４８】
そして、中間転写体１０上の合成トナー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００４９】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００５０】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する転写残トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００５１】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、個々の作像手段１８は、詳しくは、例えば図３に示すように、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、像担持体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。像担持体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
【００５２】
図示省略するが、少なくとも像担持体４０を設け、作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００５３】
作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。
【００５４】
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
【００５５】
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る（図６参照）。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。
【００５６】
一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して像担持体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
【００５７】
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
【００５８】
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により像担持体４０に転移してその像担持体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
【００５９】
ちなみに、図示例では、像担持体４０の線速を２００mm/s、現像スリーブ６５の線速を２４０mm/sとしている。像担持体４０の直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして、現像行程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μC/gの範囲である。像担持体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧＰは、従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。
【００６０】
像担持体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、像担持体４０の帯電（露光前）電位Ｖ０を−７００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。
【００６１】
ところで、現像装置６１で現像する際は、交互電界とすることが望ましい。そこで、図３に示した例では、現像時、現像装置６１の現像スリーブ６５には、不図示の電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧を印加する。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって、現像部に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ６５およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って像担持体４０に飛翔し、像担持体４０の潜像に対応して付着する。
【００６２】
振動バイアス電圧の最大値と最小値との差（ピーク間電圧）は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように、背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
【００６３】
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここで、デューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが像担持体４０に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが像担持体４０に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。また、トナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが像担持体４０に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００６４】
次に、１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
【００６５】
像担持体クリーニング装置６３は、先端を像担持体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を像担持体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
【００６６】
そして、像担持体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、像担持体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に回転してバイアスを印加する電界ローラ７７で取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で像担持体クリーニング装置６３の片側に寄せ、詳しくは後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
【００６７】
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。
【００６８】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。
【００６９】
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、像担持体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００７０】
図４は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム作像装置２０の各作像手段１８、その作像手段１８の各像担持体４０、各現像装置６１、各像担持体クリーニング装置６３、および各作像手段１８の像担持体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。
【００７１】
図５および図６には、トナーリサイクル装置８０を示す。図５に示すとおり、像担持体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
【００７２】
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図６に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。
【００７３】
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りして後、像担持体４０に転位してその像担持体４０上の潜像を現像する。
【００７４】
トナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．１〜１．５[μｍ]の範囲である。色剤は、カ−ボンブラック、フタロシアニンブル−、キナクリドン、カ−ミン等を上げることができる。帯電極性は、図示例では負帯電である。
【００７５】
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
【００７６】
ここで、形状係数は、本来ならば球形度となって、「粒子と同体積の球の表面積／実粒子の表面積＊１００％」で定義されるが、測定がかなり困難になるので、円形度で算出する。その定義は、「粒子と同じ投影面積を持つ円の周長／実粒子の投影輪郭長さ＊１００％」とする。そうすると、投影された円が真円に近づくほど、１００％に近づくことになる。
【００７７】
トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００dpi以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
【００７８】
磁性粒子は、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。粒径は、２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、抵抗は、ダイナミック抵抗で１０４〜１０６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。
【００７９】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８とし、表面はサンドブラストまたは１〜数mmの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。
【００８０】
マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、像担持体４０に対向して配設されている。
【００８１】
さて、中間転写体クリーニング装置１７では、詳しくは図７に示すように、中間転写体１０上の転写残トナーを除去する。中間転写体クリーニング装置１７には、クリーニングケース９２内に、クリーニング部材としてファーブラシ９３とクリーニングブレード９４を設け、また回収スクリュ９５を設ける。
【００８２】
ファーブラシ９３は、外周を中間転写体１０に接触してなり、不図示の駆動源からの回転を伝達して図中矢印方向に回転自在に備える。一方、クリーニングブレード９４は、例えばポリウレタン製で、先端を中間転写体１０に押し当ててなる。また、回収スクリュ９５は、それらのクリーニング部材で除去したトナーをクリーニングケース９２の片側に寄せる。
【００８３】
そのような中間転写体クリーニング装置１７には、それで除去した中間転写体１０上の転写残トナーを、タンデム作像装置２０におけるブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫに戻すトナーリサイクル装置９０を設ける。
【００８４】
トナーリサイクル装置９０には、中間転写体クリーニング装置１７で除去したトナーを搬送する、例えば図示するスプリングコイル等のトナー搬送部材９６と、そのトナー搬送部材９６で搬送するトナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫへと案内する、回収パイプ・回収チューブ等のトナー搬送路形成部材９７とを設ける。
【００８５】
そして、中間転写体１０の図中矢印方向への搬送とともにファーブラシ９３を回転し、クリーニング部材であるファーブラシ９３およびクリーニングブレード９４で、中間転写体１０上の転写残トナーを除去する。除去したトナーは、回収スクリュ９５でクリーニングケース９２の長手方向片側に寄せてトナー搬送路形成部材９７内に入れる。トナー搬送路形成部材９７内に入れたトナーは、そのトナー搬送路形成部材９７で案内しながらトナー搬送部材９６で搬送し、ブラックの現像装置６１ＢＫに戻してリサイクル使用する。
【００８６】
トナー搬送部材９６としては、スプリングコイルの他、スクリュ・ベルトなどを用いることができ、またポンプを用いることもできる。トナー搬送部材９６としてポンプを用いるときは、例えば現像装置６１ＢＫ側に設置して中間転写体クリーニング装置１７側から回収トナーを吸引する。または、エアポンプを使用し、中間転写体クリーニング装置１７側に設置して現像装置６１ＢＫへと回収トナーを送り出す。
【００８７】
ところで、上述した例では、中間転写体クリーニング装置１７とトナーリサイクル装置９０を設け、中間転写体１０上の転写残トナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫに戻した。しかし、例えば図８や図９に示すように、像担持体４０と中間転写体１０との間に電界を印加して中間転写体１０上の転写残トナーを像担持体４０に戻すようにしてもよい。
【００８８】
この例では、中間転写体１０上の転写残トナーを、現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に揃える帯電手段１０２を設けている。
【００８９】
帯電手段１０２としては、例えば図８に示すように、中間転写体１０に接触して導電ローラを設け、その導電ローラにバイアスを印加して電荷を注入したり、例えば図９に示すように、コロナチャージャを設け、放電現象で電荷を付与したりする。また、図示しないが、導電ブラシやスコロトロンチャージャなどの電荷発生装置で荷電粒子を発生し、その荷電粒子をトナーに付着させることで電荷を付与したりする。そして、中間転写体１０上の転写残トナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に揃える。
【００９０】
つまり、現像装置６１ＢＫでは、トナーを負極性に帯電して像担持体４０ＢＫに付着する。１次転写装置６２ＢＫでは、バイアスを印加し、像担持体４０ＢＫ上のトナーを中間転写体１０上に転移する。２次転写装置２２では、バイアスを印加し、中間転写体１０上のトナーをシート上に転移する。
【００９１】
ところが、２次転写装置２２では、負極性のトナーとは逆の正極性の強い電界を与えるから、中間転写体１０上の転写残トナーは正極性、すなわち現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に帯電しているものが多い。しかし、すべての転写残トナーが逆極性に帯電されているものではなく、部分的には中和されて電荷を持たないものや、前のままの負極性を維持しているものなども存在する。
【００９２】
帯電手段１０２では、そのような中間転写体１０上の各種極性の転写残トナーを、現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性である正極性に揃える。
【００９３】
上述したとおり、タンデム作像装置２０においては、ブラックの作像手段１８ＢＫは、他の色の作像手段１８Ｙ・１８Ｍ・１８Ｃより中間転写体搬送方向の上流位置に配置する。よって、中間転写体１０の搬送とともに、中間転写体１０上の転写残トナーがブラックの１次転写位置へと到達すると、１次転写装置６２ＢＫによるバイアスで、像担持体４０ＢＫ上のトナー（負極性）を中間転写体１０上に転移すると入れ換えに、中間転写体１０上の転写残トナー（正極性）を像担持体４０ＢＫ側に転移する。そして、像担持体４０ＢＫ上に転移したトナーは、像担持体クリーニング装置６３ＢＫで除去し、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１ＢＫへと戻す。
【００９４】
なお、ここで像担持体４０ＢＫ上の負極性のトナーと中間転写体１０上の正極性の転写残トナーとは、短時間接触するのみであることから、互いの電荷は相殺されない。
【００９５】
また、図８に示す例では、導電ローラの中心に導電性支持体１０５を設け、そのまわりに、ゴム・樹脂等からなる弾性層１０６を設け、そのまわりに被覆層１０７を設ける。導電性支持体１０５としては、アルミニウム・鉄・銅・ステンレス等の金属や、それらの合金の他、カーボン・金属粒子等を分散した導電性樹脂などを用いる。
【００９６】
弾性層１０６は、中間転写体１０と隙間なく当接できる硬度を有し、また印加されるバイアスに対してある程度の電気的耐圧を有するものであればよい。具体的には、アクリロニトリル−ブタジェン（ＮＢＲ）、スチレンブタジェンゴム、ブタジェンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。抵抗値としては、体積抵抗率で１０Ｅ７〜１０Ｅ１１Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）が望ましい。
【００９７】
さて、トナーリサイクル装置９０としては、図示省略するが、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性を印加して中間転写体１０上の転写残トナーを除去するクリーニング部材を設けるようにしてもよい。
【００９８】
そして、クリーニング部材に例えば正極性のバイアスをかけ、中間転写体１０上の転写残トナーのうち負極性に帯電するトナーを除去する。一方、正極性に帯電するトナーは、そのまま中間転写体１０上に残し、ブラックの１次転写位置へと到達したとき、１次転写装置６２ＢＫによるバイアスで、つまり像担持体４０ＢＫと中間転写体１０との間に電界を印加して像担持体４０ＢＫ上のトナーと入れ換えに像担持体４０ＢＫ側に転移し、像担持体クリーニング装置６３ＢＫで除去してトナーリサイクル装置８０で現像装置６１ＢＫへと戻す。
【００９９】
ところで、この発明では、例えば図４に示すように、シート搬送路Ｐの画像転写位置ａの上流にシート１１０の紙付着物を除去する紙付着物除去装置１１２を設ける。紙付着物とは、シート１１０に付着している、紙粉や紙添加物などである。紙添加物には、炭酸カルシウムやタルク（Mg3（Si4010）(OH)2）、カオリン（Al２O３・2Si O２・2H２O）などがある。
【０１００】
そして、このようにシート搬送路Ｐの画像転写位置ａの上流に紙付着物除去装置１１２を設けるから、その紙付着物除去装置１１２により画像転写位置ａの手前でシート１１０上の紙付着物を除去し、そのシート１１０上の紙付着物が中間転写体１０に付着し、その中間転写体１０上からトナーリサイクル装置９０で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。
【０１０１】
また、中間転写体１０に付着した紙付着物が像担持体４０に転移し、その像担持体４０上からトナーリサイクル装置８０で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。これにより、画像品質を長期的に維持することができる。
【０１０２】
紙付着物除去装置１１２は、具体的には、例えば図１０に示すように、紙付着物除去部材としてブラシで構成したブラシローラ１１３を備える。ブラシローラ１１３は、シート１１０に接触してそのシート搬送方向ｂに対してカウンタ方向に回転する。このブラシローラ１１３には、ブラシ中に回収ブレード１１４の先端を挿入する。回収ブレード１１４は、回収容器１１５の入口に設ける。シート搬送路Ｐを挟んでブラシローラ１１３と対向する位置には、搬送ローラ１１６を配置する。
【０１０３】
そして、シート１１０上の紙付着物をブラシローラ１１３で払拭して除去し、ブラシローラ１１３に付着した紙付着物を回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。この例によれば、ブラシで構成した紙付着物除去部材を備えるから、構成簡単にして小さな占有スペースで、シート１１０上の紙付着物を効果的に除去するとともに、シート１１０の表面に傷を付けるおそれがなく、またメンテナンスを容易とすることができる。
【０１０４】
紙付着物除去装置１１２は、また図１１に示すように、紙付着物除去部材を一対の紙付着物除去ローラ１１８で構成し、シート１１０への画像転写時と同極性の電界を印加する同極性電界印加手段１１９を備えるようにしてもよい。そして、一対の紙付着物除去ローラ１１８でシート１１０を挟んでシート搬送速度と等速で回転する一方、同極性電界印加手段１１９で電界を印加してシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１１８に付着する。各紙付着物除去ローラ１１８に付着した紙付着物は、それぞれ回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。
【０１０５】
このようにすると、一対の紙付着物除去ローラ１１８をシート１１０に接触してシート搬送速度と等速で移動し、同極性電界印加手段１１９でシート１１０への画像転写時と同極性の電界を印加するから、一対の紙付着物除去ローラ１１８がシート１１０上を摺擦することなく紙付着物を除去することができるとともに、除去した紙付着物が再びシート１１０に付着するおそれを少なくすることができる。
【０１０６】
図１１に示す例では、紙付着除去部材（一対の紙付着物除去ローラ１１８）をシート１１０に接触してシート搬送速度と等速で移動したが、紙付着除去部材をシート１１０に接触することなく設けてもよい。このようにすると、シート１１０の傷付きや汚れの発生をなくすとともに、除去した紙付着物が再びシート１１０に付着するおそれをなくすことができる。
【０１０７】
また、図１２に示すように、図１１に示すような紙付着物除去部材（一対の紙付着物除去ローラ１１８）の上流位置に、シート１１０への画像転写時と逆極性の電界を印加してシート１１０を一様に帯電する帯電手段１２０を設けるようにするとよい。図中符号１２１は、シート１１０を搬送するとともに、帯電手段１２０で電界を印加する一対の搬送ローラである。
【０１０８】
このようにすると、同極性電界印加手段１１９でシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１１８に付着する前工程として、除去しやすい極性に一様に偏らせてシート１１０上の紙付着物の除去効率を向上することができる。
【０１０９】
またさらに、紙付着物除去装置１１２として、例えば図１３に示すように、同極性電界印加手段１１９とともに、シート１１０への画像転写時と逆極性の電界を印加してシート１１０上の紙付着物を紙付着物除去部材である一対の紙付着物除去ローラ１２３に付着する逆極性電界印加手段１２４とを備えるようにしてもよい。
【０１１０】
そして、一対の紙付着物除去ローラ１２３でシート１１０を挟んでシート搬送速度と等速で回転する一方、逆極性電界印加手段１２４で電界を印加してシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１２３に付着する。各紙付着物除去ローラ１２３に付着した紙付着物は、それぞれ回収ブレード１２５で掻き落として回収容器１２６内に入れる。
【０１１１】
このようにすると、同極性電界印加手段１１９と逆極性電界印加手段１２４とを用いることで、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１１８・１２３に付着して除去することができる。
【０１１２】
図１４に示す紙付着物除去装置１１２は、紙付着物除去部材である一対の紙付着物除去ローラ１１８に同極性電界印加手段１１９で電界を印加するとともに、下紙付着物除去ローラ１１８の高抵抗表層にコロナチャージャ１２８を対向して設け、そのコロナチャージャ１２８に交番電荷付与手段１２９で電圧を印加して正負交互の電界を印加し、シート１１０に共交互電界を１周期以上作用する態様でシート１１０を通過する。
【０１１３】
紙付着物除去ローラ１１８は、非接触が好適だが、接触でもニップ通過後に交互電界が形成できている場合にはよい。
【０１１４】
このようにすると、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１１８に付着して除去することができる。しかも、図１３に示す場合より、長さを短くすることができ、小型化を図ることができる。
【０１１５】
図１５に示す紙付着物除去装置１１２は、紙付着物除去ローラ１３０の表面をエレクトレットで形成し、シート１１０が通過する際に転写電界と同極性電界印加状態になるようにエレクトレット表面を帯電させておく。これにより、複写機本体１００内に紙付着物除去用の電源を具備することなく、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１３０に静電的に紙付着物を除去することができる。
【０１１６】
また、シート１１０が通過する際に転写電界と同逆両極性の電界印加状態になるようにエレクトレット表面を帯電させておくとよい。これにより、複写機本体１００内に紙付着物除去用の電源を具備することなく、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１３０に静電的に付着して除去することができる。
【０１１７】
ここで、使用するエレクトレットは、永久電気分極作用を示す誘電体であるが、種種の熱可塑性樹脂からなるエレクトレットとしてポリ（４−メチルペンテン）や、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等は、電荷の保持性や耐久性に優れており好適である。他に、ポリスチレン系樹脂からなるエレクトレットやスチレン系重合体とエポキシ系樹脂との混合からなるエレクトレット等でもよい。
【０１１８】
なお、紙付着物除去ローラ１３０に付着した紙付着物は、同様に、回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。
【０１１９】
ところで、上述した例では、像担持体４０上から転写残トナーを回収する独立の像担持体クリーニング装置６３を設けるとともに、回収した転写残トナーをその像担持体クリーニング装置６３から現像装置６１へと戻すトナーリサイクル装置８０を設けた。しかし、像担持体４０と現像装置６１との間に電界を印加して像担持体４０上の転写残トナーを現像装置６１に戻すようにし、これらの専用の像担持体クリーニング装置６３やトナーリサイクル装置８０を不要として、図１６に示すように構成を簡素化することもできる。
【０１２０】
さて、次には、以上の図示例のカラー画像形成装置で使用するトナーについて、説明する。
【０１２１】
図示例の画像形成装置では、低軟化点物質、いわゆるワックスを含有するトナーを使用する。ワックスには、天然のものと合成のものとがある。前者で代表的なものはカルナウバワックス、後者で代表的なものはポリプロピレンである。これらの物質は、決してトナー樹脂と反応することなく単独で存在する。
【０１２２】
トナー樹脂の外側にワックスが存在することによって、いわば潤滑剤の役目を果たす。この効果により、トナー樹脂自体は痛むことなくクリーニング部材との接触でも粉砕されることはない。ちなみに、ワックスの有無による経時品質確認テストを実施したところ、ワックス未添加トナーでは、１９０Ｋ枚でトナーが劣化し凝集度がアップして現像能力が下がり、画像品質が劣化したにもかかわらず、カルナウバワックス３ｗｔ％含有のトナーでは、２５０Ｋ枚までトナーが劣化することなくリサイクルを続けて画像品質を維持することができた。
【０１２３】
トナーは、粉砕法および重合法で作成したものを使用することができる。この方法で作成したトナーは、表面を滑らかにすることが可能で、形状係数すなわち円形度が９０％以上のトナーを作成することが可能である。球形化トナーは、一般にその指標を球形度で表せる。真球を１として粉砕トナーになるに従い球形度が下がる。
【０１２４】
球形度を投影された像の円形度をＳＲとすると、ＳＲ＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長）×１００％と定義でき、トナーが真球に近いほど１００％に近い値となる。
【０１２５】
トナーの球形化の効果を従来の粉砕型（不定形）トナーと比較して説明する。
従来トナ−Ａ（シリカ０．２ｗｔ％、酸化チタン０．３ｗｔ％）に対してトナ−Ｂ（本実施例）も同様にシリカ０．５ｗｔ％、酸化チタン０．７ｗｔ％である。添加剤の主機能の一つは、トナー同士の凝集力を下げてトナーが凝集塊となることを防止し、なるべく“ほぐした状態”にして均一な現像、転写特性を得ることである。このとき、母体トナーのまわりに付着する割合を被覆率で考えると、トナーＢは球形に近いので従来トナ−Ａと比較して表面積が小さい。その分、トナ−Ｂの添加剤による被覆率が高まり、流動性が向上することで現像スリーブ６５上を移動し易く現像能力が高まる。円形度が９０以上のトナーを使用すると、表面が滑らかになることにより転写率が向上し、従来の粉砕トナーで転写率が８８％に対して９２％という値が得られる。それよって、リサイクルトナー量が減少し、リサイクル時のトナー粉砕等の影響を受けにくくなるので、画像が劣化しない。
【０１２６】
次に、（トナーの帯電量）／（トナー粒径）の分布曲線について、以下説明する。
【０１２７】
現像スリーブ６５上のトナーの粒径および帯電量分布を測定する。測定には、ホソカワミクロン株式会社製Ｅ−ＳＰＡＲＴ ＡＮＡＬＹＺＥＲを使用した。該Ｅ−ＳＰＡＲＴ ＡＮＡＬＹＺＥＲの詳しい説明は省略するが、現像スリーブ６５上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。ちなみに、本確認実験では、３０００個のトナーをサンプリングして分布の相違を見た。また、ここでは、主としてトナーの帯電量をトナー粒径で除したｑ／ｄの分布を比較する。これは、帯電量がトナーの粒径に依存することから来るものである。
【０１２８】
例で使用したトナーは、変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有する乾式トナーおよび重合法で作成したトナーが最適である。前者のトナーを使用したものを説明する。トナーの形状係数はＳＦ＝９５％である。そこで、初期的に現像スリーブ上のトナーの該粒径および帯電量分布を測定したところ、図１７示すように帯電量分布がシャープになっている。そして、その半値幅は、１．１[ｆＣ／１０μｍ]であった。
【０１２９】
シャープさに関する指標は、一般には半値幅で表され、その値が小さい方がシャープである。一般に、分布がシャープであると近い値のｑ／ｄを有するトナーが多く存在することとなり、現像能力が同じであることから均一な現像が達成できる。反対に、分布がブロードとなると存在するトナー帯電量の範囲が広がり、現像能力の範囲も広がることから、現像量の変動が生じてしまうとともに、低帯電量側が増加すると地汚れが発生しやすくなる。
【０１３０】
次に、リサイクル後の同様の半値幅を求めると、１．７[ｆＣ／１０μｍ]であった。さらに、一般の粉砕トナーを使用したシステムでリサイクル後の値を測定してみると、２．７[ｆＣ／１０μｍ]であった。
【０１３１】
図１８には、上記半値幅と地汚れの関係を示したが、２．２を越えると地汚れの限界値０．０８（ΔＩＤとして未現像転写紙に対する反射濃度の差を使用）を超えてしまうことが分かっている。これより、従来の粉砕トナーでは、リサイクル後の地汚れ特性が低下している。ところが、半値幅が２．２以下であるトナーを使用すると、リサイクルを実施しても十分な帯電量を維持して画像品質が劣化しない。
【０１３２】
次に、中間転写体１０の弾性化について、以下説明する。
【０１３３】
中間転写体１０の硬度ＨＳの範囲を、好ましくは１０≦ＨＳ≦６０゜(ＪＩＳ-Ａ)とする。ベルトを使用すると、硬度は十分低いものであるが、駆動伝達部でスリップする可能性がある。それに対して、剛体のローラを使用すると、回転すなわち走行に対するムラは極めて減少させることができる。ところが、硬度が高すぎると、精度による余裕度が狭まり、像担持体４０にうまく密着しない可能性も出てくる。そこで、中間転写体１０に弾性層１２を設けることで硬度を低くし、可撓性を持たせて像担持体４０との密着余裕度を向上させ、転写率を向上させて、リサイクルトナー量を減らすことで画像劣化を回避し画像品質を維持しようとしたものである。
【０１３４】
硬度１０゜ＪＩＳ-Ａより下のものは、寸法精度良く成形することが非常に困難である。これは、成型時に収縮・膨張を受け易いことに起因する。また、柔らかくする場合には基材へオイル成分を含有させることが一般的な方法であるが、加圧状態で連続作動時させると滲みだして来るという欠点を有している。これにより、中間転写体１０表面に坦持するトナ−を汚染させ、転写率が著しく低下することが分かった。
【０１３５】
これに対して、硬度６０゜ＪＩＳ-Ａ以上のものは、硬度が上がった分精度良く成形できるのと、オイル含有量を少なく抑えることが可能となるので、トナ−に対する汚染性は低減可能である。しかし、当接圧を考慮した使用可能範囲が狭まるので、喰い込み量または当接圧を正確に設定することが必要になる。
【０１３６】
図１９は、当接圧をパラメ−タとして中間転写体１０の硬度と像担持体４０への喰い込み量の関係を示したもので、当接圧の変動幅を中間転写ロ−ラＡでは３〜８ｇｆ／ｍｍ、中間転写ロ−ラＢでは３〜１２ｇｆ／ｍｍの範囲内に入れようとした時にその喰い込み量幅はそれぞれ０．０２ｍｍ、０．０５ｍｍとなり、中間転写ロ−ラＡでは中間転写ロ−ラＢと比較して寸法精度を約２．５倍にしなければならないこととなる。
【０１３７】
故に、中間転写ローラＢのタイプの方が余裕度が広がる。従来の比較的硬度の高い中間転写ローラＡ（硬度６１゜ＪＩＳ-Ａ）に対して本発明の中間転写ローラＢ（硬度４０゜ＪＩＳ-Ａ）では、転写率を測定すると従来の中間転写ローラＡでの９０％に対してこの発明の中間転写ローラＢでは９４％という値が得られるので、トナーのリサイクル量が減少し、リサイクル時のトナー粉砕等の影響を受けにくくなるために、画像が劣化しない。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、シート搬送路の画像転写位置上流に紙付着物除去装置を設けるから、その紙付着物除去装置により画像転写位置の手前でシート上の紙付着物を除去し、そのシート上の紙付着物が中間転写体に付着し、その中間転写体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。また、中間転写体に付着した紙付着物が像担持体に転移し、その像担持体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。これにより、画像品質を長期的に維持することができる。
【０１４３】
請求項１に係る発明によれば、加えて、紙付着物除去装置は、前記シート搬送路を挟んで設ける一対の紙付着物除去部材と、それらの紙付着物除去部材に前記シートへの画像転写時と同極性の電界を印加して前記シート上の紙付着物を前記紙付着物除去部材に付着する同極性電界印加手段と、前記一対の紙付着物除去部材の一方の紙付着物除去部材に対向して設けるチャージャと、そのチャージャに電圧を印加して前記一対の紙付着物除去部材に正負交互の電界を付与し、前記シートに正負交互の電界を１周期以上作用する交番電荷付与手段とで構成してなることで、正負いずれの極性でも、シート上の紙付着物を紙付着物除去部材に付着して除去することができる。
【０１４５】
請求項３に係る発明によれば、カラー画像形成装置において、像担持体と現像装置との間に電界を印加して像担持体上の転写残トナーを現像装置に戻すから、加えて、像担持体上から転写残トナーを回収する独立の像担持体クリーニング装置およびそれから現像装置へと回収トナーを戻すトナーリサイクル装置を不要として、トナーリサイクルの構成を簡素化することができる。
【０１４６】
請求項５に係る発明によれば、カラー画像形成装置において、像担持体と中間転写体との間に電界を印加して中間転写体上の転写残トナーを像担持体に戻すから、加えて、中間転写体上から転写残トナーを回収する独立の中間転写体クリーニング装置、およびそれから現像装置へと回収トナーを戻す、トナー搬送部材やトナー搬送路形成部材を設けたトナーリサイクル装置を不要として、トナーリサイクルの構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機における全体概略構成図である。
【図２】そのカラー複写機で用いる、中間転写体の断面構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】そのカラー複写機で用いる、ダンデム作像手段の部分拡大構成図である。
【図４】そのカラー複写機の要部拡大構成図である。
【図５】そのカラー複写機で用いる、トナーリサイクル装置を説明する分解斜視図である。
【図６】そのトナーリサイクル装置の現像装置側の破断斜視図である。
【図７】前記カラー複写機における中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図８】他の中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図９】さらにまた他の中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図１０】図１に示すカラー複写機に備える紙付着物除去装置の第１例の概略構成図である。
【図１１】第２例の概略構成図である。
【図１２】第３例の概略構成図である。
【図１３】第４例の概略構成図である。
【図１４】第５例の概略構成図である。
【図１５】第６例の概略構成図である。
【図１６】専用の像担持体クリーニング装置をなくしたカラー複写機の要部拡大構成図である。
【図１７】（トナー帯電量）／（トナー粒径）の分布曲線図である。
【図１８】その分布曲線の半値幅と地汚れとの関係図である。
【図１９】中間転写体の硬度と像担持体への喰い込み量との関係図である。
【図２０】従来のカラー画像形成装置におけるトナーおよび紙付着物の変化の状態を示す状態説明図である。
【図２１】タンデム型直接転写タイプの画像形成装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１０ 中間転写体
１７ 中間転写体クリーニング装置
１８ 作像手段
１８ＢＫ ブラックの作像手段
２０ タンデム作像装置
４０ 像担持体
６１ 現像装置
６１ＢＫ ブラックの現像装置
６３ 像担持体クリーニング装置
８０ トナーリサイクル装置
９０ トナーリサイクル装置
１１０ シート
１１２ 紙付着物除去装置
１１３ ブラシローラ（紙付着物除去部材）
１１４ 回収ブレード
１１５ 回収容器
１１８ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
１１９ 同極性電界印加手段
１２０ 帯電手段
１２１ 搬送ローラ
１２３ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
１２４ 逆極性電界印加手段
１２５ 回収ブレード
１２６ 回収容器
１２８ コロナチャージャ
１２９ 交番電荷付与手段
１３０ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
Ｐ シート搬送路
ａ 画像転写位置
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機などのうち、特に、２成分または１成分現像剤を用い、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して、複数の作像手段の各々の像担持体上にそれぞれ異なる色のトナー画像を形成し、それらのトナー画像を順次転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、画像形成装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。
【０００３】
カラー画像形成装置には、１つの像担持体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して像担持体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるリボルバ型のものと、図２１に示すように、並べて備える複数の像担持体４にそれぞれ個別に現像装置９を備え、各像担持体４上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシート２に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【０００４】
ところで、近年、この種の画像形成装置にあっても、環境問題や省資源の観点から、転写されずにシートから回収されたトナーを再度現像装置に戻してリサイクル使用することが奨励される。しかし、リボルバ型のものでは、回収トナーが混色を生ずることから、リサイクル使用は困難であった。タンデム型のものでは、混色のおそれはさほどない。
【０００５】
ところが、タンデム型画像形成装置では、像担持体４からシート２へと単色トナー画像を順次転写していく際に、すでにシート２上に存在するトナーが逆に像担持体４側へと戻ってしまう逆転写が起き、多少の混色を生ずる問題はあった。
【０００６】
また、シート２には、白色度を上げるべく、またシート２の酸性度を調整すべく、炭酸カルシウムやタルク（Mg3（Si4010）(OH)2）、カオリン（Al２O３・2Si O２・2H２O）などの紙添加物を添加する。また、シート２には、紙粉が付着している。
【０００７】
このような紙粉や紙添加物などの紙付着物は、元来帯電系列を考慮すると正極に帯電しにくく、ほとんどが負極に帯電している。ただし、帯電極性というものは接触する相手やまわりの環境に左右されるので、シート２上に付着する紙付着物はすべてが負極に帯電しているわけではない。
【０００８】
そこで、例えば像担持体４上のトナー画像をシート２に転写させるべくシート２と接触すると、図２０に示すように、負極に帯電しているトナー１は電気的な引力を受けてシート２に転写するが、逆にシート２上に付着していた紙付着物のうち正極に帯電しているもの３は、トナーと入れ替わるように、像担持体４側へと移動することとなる。
【０００９】
また、負極に帯電している紙付着物５は、シート２上にそのまま残るが、帯電量の弱い、中性に近い紙付着物６は、物理的に一部が像担持体４に付着することとなる。紙添加物は、シート２の特性を維持するために欠かせない物質であるが、像担持体４に付着するとフィルミングや像流れの原因となる問題があった。
【００１０】
なお、図２０において、符号７は、転写装置の一例である導電ローラであり、像担持体４に対して正極性バイアスを印加して像担持体４上のトナー画像を転写してシート２に画像を記録するものである。また、図２１において、符号８は、シート２を搬送するシート搬送ベルトである。
【００１１】
このような問題を解決するために、各像担持体上に形成した単色トナー画像を順次転写していったん中間転写体上に合成トナー画像を形成して後、そのトナー画像を一括転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるタンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置が提案されている。
【００１２】
この方式であれば、像担持体にシートが直接接触しないことから、像担持体への逆転写を少なくすることができるとともに、像担持体に紙付着物を付着する機会を大幅に減少し、像担持体上の転写残トナーをリサイクル使用する可能性を大きく高めることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなタンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置でも、シート上の紙付着物が中間転写体に付着し、その中間転写体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入するおそれがあった。また、中間転写体に付着した紙付着物が像担持体に転移し、その像担持体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入するおそれがあった。
【００１４】
そこで、この発明の第１の目的は、タンデム型間接転写タイプのカラー画像形成装置において、リサイクルトナー中に、紙粉等の紙付着物が混入することを防いで画像品質を長期的に維持する紙付着物除去装置を提供することにある。
【００１５】
この発明の第２の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、構成簡単にして小さな占有スペースで、シート上の紙付着物を効果的に除去することにある。
【００１６】
この発明の第３の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、紙付着物除去部材がシート上を摺擦することなく紙付着物を除去して、除去した紙付着物が再びシートに付着するおそれを少なくすることにある。
【００１７】
この発明の第４の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、紙付着物除去部材がシートに接触することなく紙付着物を除去して、除去した紙付着物が再びシートに付着するおそれをなくすことにある。
【００１８】
この発明の第５の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、シート上の紙付着物の除去効率を向上することにある。
【００１９】
この発明の第６の目的は、加えて、紙付着物除去装置において、正負いずれの極性でも、シート上の紙付着物を除去可能とすることにある。
【００２０】
この発明の第７の目的は、加えて、上記目的を達成した紙付着物除去装置を有するカラー画像形成装置を提供することにある。
【００２１】
この発明の第８の目的は、加えて、カラー画像形成装置において、像担持体上の転写残トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクルの構成を簡素化することにある。
【００２２】
この発明の第９の目的は、加えて、カラー画像形成装置において、中間転写体上の転写残トナーを回収して現像装置に戻すトナーリサイクルの構成を簡素化することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、複数の作像手段の各々の像担持体上に形成したトナー画像をそれぞれ転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
前記中間転写体上の転写残トナーを、前記複数の作像手段の中のブラックの作像手段で用いる現像装置に戻して再使用するトナーリサイクル装置と、前記シートを搬送するシート搬送路のシート搬送方向における画像転写位置上流に設けて、シートに付着している紙付着物を除去する紙付着物除去装置とを備え、
その紙付着物除去装置は、前記シート搬送路を挟んで設ける一対の紙付着物除去部材と、それらの紙付着物除去部材に前記シートへの画像転写時と同極性の電界を印加して前記シート上の紙付着物を前記紙付着物除去部材に付着する同極性電界印加手段と、前記一対の紙付着物除去部材の一方の紙付着物除去部材に対向して設けるチャージャと、そのチャージャに電圧を印加して前記一対の紙付着物除去部材に正負交互の電界を付与し、前記シートに正負交互の電界を１周期以上作用する交番電荷付与手段とで構成してなる、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカラー画像形成装置において、前記紙付着物除去部材に付着した紙付着物を掻き落とす回収ブレードと、その回収ブレードで掻き落とした紙付着物を入れる回収容器とを備えてなる、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のカラー画像形成装置において、像担持体と現像装置との間に電界を印加して像担持体上の転写残トナーを現像装置に戻してなる、ことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置において、前記トナーリサイクル装置に、中間転写体クリーニング装置で前記中間転写体上から除去した転写残トナーを搬送するトナー搬送部材と、そのトナー搬送部材で搬送するトナーを前記ブラックの作像手段で用いる現像装置へと案内するトナー搬送路形成部材とを設けてなる、ことを特徴とする。
【００３１】
請求項５に係る発明は、また、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置において、像担持体と中間転写体との間に電界を印加して中間転写体上の転写残トナーを像担持体に戻してなる、ことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１は、この発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機における全体概略構成図である。
【００３３】
図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。
【００３４】
複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、ベース層１１を、例えばフッ素樹脂や帆布などののびにくい材料でつくり、その上に弾性層１２を設ける。弾性層１２は、例えばフッ素ゴムやアクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で被ってなる。
【００３５】
そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
【００３６】
この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。
【００３７】
また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を構成する。
【００３８】
さて、図１に示すように、タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００３９】
一方、中間転写体１０を挟んでタンデム作像装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。
【００４０】
２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００４１】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００４２】
さて、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム作像装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００４３】
ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００４４】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００４５】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成トナー画像を形成する。
【００４６】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４７】
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００４８】
そして、中間転写体１０上の合成トナー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００４９】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
【００５０】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する転写残トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００５１】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、個々の作像手段１８は、詳しくは、例えば図３に示すように、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、像担持体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。像担持体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
【００５２】
図示省略するが、少なくとも像担持体４０を設け、作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００５３】
作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。
【００５４】
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを像担持体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
【００５５】
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る（図６参照）。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。
【００５６】
一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して像担持体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
【００５７】
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
【００５８】
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により像担持体４０に転移してその像担持体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
【００５９】
ちなみに、図示例では、像担持体４０の線速を２００mm/s、現像スリーブ６５の線速を２４０mm/sとしている。像担持体４０の直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして、現像行程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μC/gの範囲である。像担持体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧＰは、従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。
【００６０】
像担持体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、像担持体４０の帯電（露光前）電位Ｖ０を−７００Ｖ、露光後電位ＶＬを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。
【００６１】
ところで、現像装置６１で現像する際は、交互電界とすることが望ましい。そこで、図３に示した例では、現像時、現像装置６１の現像スリーブ６５には、不図示の電源により現像バイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動バイアス電圧を印加する。背景部電位と画像部電位は、上記振動バイアス電位の最大値と最小値の間に位置している。これによって、現像部に向きが交互に変化する交互電界が形成される。この交互電界中で現像剤のトナーとキャリアが激しく振動し、トナーが現像スリーブ６５およびキャリアへの静電的拘束力を振り切って像担持体４０に飛翔し、像担持体４０の潜像に対応して付着する。
【００６２】
振動バイアス電圧の最大値と最小値との差（ピーク間電圧）は、０．５〜５ＫＶが好ましく、周波数は１〜１０ＫＨｚが好ましい。振動バイアス電圧の波形は、矩形波、サイン波、三角波等が使用できる。振動バイアスの直流電圧成分は、上記したように、背景部電位と画像部電位の間の値であるが、画像部電位よりも背景部電位に近い値である方が、背景部電位領域へのかぶりトナーの付着を防止する上で好ましい。
【００６３】
振動バイアス電圧の波形が矩形波の場合、デューティ比を５０％以下とすることが望ましい。ここで、デューティ比とは、振動バイアスの１周期中でトナーが像担持体４０に向かおうとする時間の割合である。このようにすることにより、トナーが像担持体４０に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を大きくすることができるので、トナーの運動がさらに活発化し、トナーが潜像面の電位分布に忠実に付着してざらつき感や解像力を向上させることができる。また、トナーとは逆極性の電荷を有するキャリアが像担持体４０に向かおうとするピーク値とバイアスの時間平均値との差を小さくすることができるので、キャリアの運動を沈静化し、潜像の背景部にキャリアが付着する確率を大幅に低減することができる。
【００６４】
次に、１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
【００６５】
像担持体クリーニング装置６３は、先端を像担持体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を像担持体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
【００６６】
そして、像担持体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、像担持体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に回転してバイアスを印加する電界ローラ７７で取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で像担持体クリーニング装置６３の片側に寄せ、詳しくは後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
【００６７】
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。
【００６８】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。
【００６９】
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、像担持体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００７０】
図４は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム作像装置２０の各作像手段１８、その作像手段１８の各像担持体４０、各現像装置６１、各像担持体クリーニング装置６３、および各作像手段１８の像担持体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。
【００７１】
図５および図６には、トナーリサイクル装置８０を示す。図５に示すとおり、像担持体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
【００７２】
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図６に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。
【００７３】
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、像担持体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りして後、像担持体４０に転位してその像担持体４０上の潜像を現像する。
【００７４】
トナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．１〜１．５[μｍ]の範囲である。色剤は、カ−ボンブラック、フタロシアニンブル−、キナクリドン、カ−ミン等を上げることができる。帯電極性は、図示例では負帯電である。
【００７５】
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
【００７６】
ここで、形状係数は、本来ならば球形度となって、「粒子と同体積の球の表面積／実粒子の表面積＊１００％」で定義されるが、測定がかなり困難になるので、円形度で算出する。その定義は、「粒子と同じ投影面積を持つ円の周長／実粒子の投影輪郭長さ＊１００％」とする。そうすると、投影された円が真円に近づくほど、１００％に近づくことになる。
【００７７】
トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００dpi以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
【００７８】
磁性粒子は、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。粒径は、２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、抵抗は、ダイナミック抵抗で１０４〜１０６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。
【００７９】
現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８とし、表面はサンドブラストまたは１〜数mmの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。
【００８０】
マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｓ３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、像担持体４０に対向して配設されている。
【００８１】
さて、中間転写体クリーニング装置１７では、詳しくは図７に示すように、中間転写体１０上の転写残トナーを除去する。中間転写体クリーニング装置１７には、クリーニングケース９２内に、クリーニング部材としてファーブラシ９３とクリーニングブレード９４を設け、また回収スクリュ９５を設ける。
【００８２】
ファーブラシ９３は、外周を中間転写体１０に接触してなり、不図示の駆動源からの回転を伝達して図中矢印方向に回転自在に備える。一方、クリーニングブレード９４は、例えばポリウレタン製で、先端を中間転写体１０に押し当ててなる。また、回収スクリュ９５は、それらのクリーニング部材で除去したトナーをクリーニングケース９２の片側に寄せる。
【００８３】
そのような中間転写体クリーニング装置１７には、それで除去した中間転写体１０上の転写残トナーを、タンデム作像装置２０におけるブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫに戻すトナーリサイクル装置９０を設ける。
【００８４】
トナーリサイクル装置９０には、中間転写体クリーニング装置１７で除去したトナーを搬送する、例えば図示するスプリングコイル等のトナー搬送部材９６と、そのトナー搬送部材９６で搬送するトナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫへと案内する、回収パイプ・回収チューブ等のトナー搬送路形成部材９７とを設ける。
【００８５】
そして、中間転写体１０の図中矢印方向への搬送とともにファーブラシ９３を回転し、クリーニング部材であるファーブラシ９３およびクリーニングブレード９４で、中間転写体１０上の転写残トナーを除去する。除去したトナーは、回収スクリュ９５でクリーニングケース９２の長手方向片側に寄せてトナー搬送路形成部材９７内に入れる。トナー搬送路形成部材９７内に入れたトナーは、そのトナー搬送路形成部材９７で案内しながらトナー搬送部材９６で搬送し、ブラックの現像装置６１ＢＫに戻してリサイクル使用する。
【００８６】
トナー搬送部材９６としては、スプリングコイルの他、スクリュ・ベルトなどを用いることができ、またポンプを用いることもできる。トナー搬送部材９６としてポンプを用いるときは、例えば現像装置６１ＢＫ側に設置して中間転写体クリーニング装置１７側から回収トナーを吸引する。または、エアポンプを使用し、中間転写体クリーニング装置１７側に設置して現像装置６１ＢＫへと回収トナーを送り出す。
【００８７】
ところで、上述した例では、中間転写体クリーニング装置１７とトナーリサイクル装置９０を設け、中間転写体１０上の転写残トナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫに戻した。しかし、例えば図８や図９に示すように、像担持体４０と中間転写体１０との間に電界を印加して中間転写体１０上の転写残トナーを像担持体４０に戻すようにしてもよい。
【００８８】
この例では、中間転写体１０上の転写残トナーを、現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に揃える帯電手段１０２を設けている。
【００８９】
帯電手段１０２としては、例えば図８に示すように、中間転写体１０に接触して導電ローラを設け、その導電ローラにバイアスを印加して電荷を注入したり、例えば図９に示すように、コロナチャージャを設け、放電現象で電荷を付与したりする。また、図示しないが、導電ブラシやスコロトロンチャージャなどの電荷発生装置で荷電粒子を発生し、その荷電粒子をトナーに付着させることで電荷を付与したりする。そして、中間転写体１０上の転写残トナーを、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に揃える。
【００９０】
つまり、現像装置６１ＢＫでは、トナーを負極性に帯電して像担持体４０ＢＫに付着する。１次転写装置６２ＢＫでは、バイアスを印加し、像担持体４０ＢＫ上のトナーを中間転写体１０上に転移する。２次転写装置２２では、バイアスを印加し、中間転写体１０上のトナーをシート上に転移する。
【００９１】
ところが、２次転写装置２２では、負極性のトナーとは逆の正極性の強い電界を与えるから、中間転写体１０上の転写残トナーは正極性、すなわち現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性に帯電しているものが多い。しかし、すべての転写残トナーが逆極性に帯電されているものではなく、部分的には中和されて電荷を持たないものや、前のままの負極性を維持しているものなども存在する。
【００９２】
帯電手段１０２では、そのような中間転写体１０上の各種極性の転写残トナーを、現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性である正極性に揃える。
【００９３】
上述したとおり、タンデム作像装置２０においては、ブラックの作像手段１８ＢＫは、他の色の作像手段１８Ｙ・１８Ｍ・１８Ｃより中間転写体搬送方向の上流位置に配置する。よって、中間転写体１０の搬送とともに、中間転写体１０上の転写残トナーがブラックの１次転写位置へと到達すると、１次転写装置６２ＢＫによるバイアスで、像担持体４０ＢＫ上のトナー（負極性）を中間転写体１０上に転移すると入れ換えに、中間転写体１０上の転写残トナー（正極性）を像担持体４０ＢＫ側に転移する。そして、像担持体４０ＢＫ上に転移したトナーは、像担持体クリーニング装置６３ＢＫで除去し、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１ＢＫへと戻す。
【００９４】
なお、ここで像担持体４０ＢＫ上の負極性のトナーと中間転写体１０上の正極性の転写残トナーとは、短時間接触するのみであることから、互いの電荷は相殺されない。
【００９５】
また、図８に示す例では、導電ローラの中心に導電性支持体１０５を設け、そのまわりに、ゴム・樹脂等からなる弾性層１０６を設け、そのまわりに被覆層１０７を設ける。導電性支持体１０５としては、アルミニウム・鉄・銅・ステンレス等の金属や、それらの合金の他、カーボン・金属粒子等を分散した導電性樹脂などを用いる。
【００９６】
弾性層１０６は、中間転写体１０と隙間なく当接できる硬度を有し、また印加されるバイアスに対してある程度の電気的耐圧を有するものであればよい。具体的には、アクリロニトリル−ブタジェン（ＮＢＲ）、スチレンブタジェンゴム、ブタジェンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。抵抗値としては、体積抵抗率で１０Ｅ７〜１０Ｅ１１Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）が望ましい。
【００９７】
さて、トナーリサイクル装置９０としては、図示省略するが、ブラックの作像手段１８ＢＫで用いる現像装置６１ＢＫにより像担持体４０ＢＫ上に付着したトナーと逆極性を印加して中間転写体１０上の転写残トナーを除去するクリーニング部材を設けるようにしてもよい。
【００９８】
そして、クリーニング部材に例えば正極性のバイアスをかけ、中間転写体１０上の転写残トナーのうち負極性に帯電するトナーを除去する。一方、正極性に帯電するトナーは、そのまま中間転写体１０上に残し、ブラックの１次転写位置へと到達したとき、１次転写装置６２ＢＫによるバイアスで、つまり像担持体４０ＢＫと中間転写体１０との間に電界を印加して像担持体４０ＢＫ上のトナーと入れ換えに像担持体４０ＢＫ側に転移し、像担持体クリーニング装置６３ＢＫで除去してトナーリサイクル装置８０で現像装置６１ＢＫへと戻す。
【００９９】
ところで、この発明では、例えば図４に示すように、シート搬送路Ｐの画像転写位置ａの上流にシート１１０の紙付着物を除去する紙付着物除去装置１１２を設ける。紙付着物とは、シート１１０に付着している、紙粉や紙添加物などである。紙添加物には、炭酸カルシウムやタルク（Mg3（Si4010）(OH)2）、カオリン（Al２O３・2Si O２・2H２O）などがある。
【０１００】
そして、このようにシート搬送路Ｐの画像転写位置ａの上流に紙付着物除去装置１１２を設けるから、その紙付着物除去装置１１２により画像転写位置ａの手前でシート１１０上の紙付着物を除去し、そのシート１１０上の紙付着物が中間転写体１０に付着し、その中間転写体１０上からトナーリサイクル装置９０で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。
【０１０１】
また、中間転写体１０に付着した紙付着物が像担持体４０に転移し、その像担持体４０上からトナーリサイクル装置８０で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。これにより、画像品質を長期的に維持することができる。
【０１０２】
紙付着物除去装置１１２は、具体的には、例えば図１０に示すように、紙付着物除去部材としてブラシで構成したブラシローラ１１３を備える。ブラシローラ１１３は、シート１１０に接触してそのシート搬送方向ｂに対してカウンタ方向に回転する。このブラシローラ１１３には、ブラシ中に回収ブレード１１４の先端を挿入する。回収ブレード１１４は、回収容器１１５の入口に設ける。シート搬送路Ｐを挟んでブラシローラ１１３と対向する位置には、搬送ローラ１１６を配置する。
【０１０３】
そして、シート１１０上の紙付着物をブラシローラ１１３で払拭して除去し、ブラシローラ１１３に付着した紙付着物を回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。この例によれば、ブラシで構成した紙付着物除去部材を備えるから、構成簡単にして小さな占有スペースで、シート１１０上の紙付着物を効果的に除去するとともに、シート１１０の表面に傷を付けるおそれがなく、またメンテナンスを容易とすることができる。
【０１０４】
紙付着物除去装置１１２は、また図１１に示すように、紙付着物除去部材を一対の紙付着物除去ローラ１１８で構成し、シート１１０への画像転写時と同極性の電界を印加する同極性電界印加手段１１９を備えるようにしてもよい。そして、一対の紙付着物除去ローラ１１８でシート１１０を挟んでシート搬送速度と等速で回転する一方、同極性電界印加手段１１９で電界を印加してシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１１８に付着する。各紙付着物除去ローラ１１８に付着した紙付着物は、それぞれ回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。
【０１０５】
このようにすると、一対の紙付着物除去ローラ１１８をシート１１０に接触してシート搬送速度と等速で移動し、同極性電界印加手段１１９でシート１１０への画像転写時と同極性の電界を印加するから、一対の紙付着物除去ローラ１１８がシート１１０上を摺擦することなく紙付着物を除去することができるとともに、除去した紙付着物が再びシート１１０に付着するおそれを少なくすることができる。
【０１０６】
図１１に示す例では、紙付着除去部材（一対の紙付着物除去ローラ１１８）をシート１１０に接触してシート搬送速度と等速で移動したが、紙付着除去部材をシート１１０に接触することなく設けてもよい。このようにすると、シート１１０の傷付きや汚れの発生をなくすとともに、除去した紙付着物が再びシート１１０に付着するおそれをなくすことができる。
【０１０７】
また、図１２に示すように、図１１に示すような紙付着物除去部材（一対の紙付着物除去ローラ１１８）の上流位置に、シート１１０への画像転写時と逆極性の電界を印加してシート１１０を一様に帯電する帯電手段１２０を設けるようにするとよい。図中符号１２１は、シート１１０を搬送するとともに、帯電手段１２０で電界を印加する一対の搬送ローラである。
【０１０８】
このようにすると、同極性電界印加手段１１９でシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１１８に付着する前工程として、除去しやすい極性に一様に偏らせてシート１１０上の紙付着物の除去効率を向上することができる。
【０１０９】
またさらに、紙付着物除去装置１１２として、例えば図１３に示すように、同極性電界印加手段１１９とともに、シート１１０への画像転写時と逆極性の電界を印加してシート１１０上の紙付着物を紙付着物除去部材である一対の紙付着物除去ローラ１２３に付着する逆極性電界印加手段１２４とを備えるようにしてもよい。
【０１１０】
そして、一対の紙付着物除去ローラ１２３でシート１１０を挟んでシート搬送速度と等速で回転する一方、逆極性電界印加手段１２４で電界を印加してシート１１０上の紙付着物を一対の紙付着物除去ローラ１２３に付着する。各紙付着物除去ローラ１２３に付着した紙付着物は、それぞれ回収ブレード１２５で掻き落として回収容器１２６内に入れる。
【０１１１】
このようにすると、同極性電界印加手段１１９と逆極性電界印加手段１２４とを用いることで、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１１８・１２３に付着して除去することができる。
【０１１２】
図１４に示す紙付着物除去装置１１２は、紙付着物除去部材である一対の紙付着物除去ローラ１１８に同極性電界印加手段１１９で電界を印加するとともに、下紙付着物除去ローラ１１８の高抵抗表層にコロナチャージャ１２８を対向して設け、そのコロナチャージャ１２８に交番電荷付与手段１２９で電圧を印加して正負交互の電界を印加し、シート１１０に共交互電界を１周期以上作用する態様でシート１１０を通過する。
【０１１３】
紙付着物除去ローラ１１８は、非接触が好適だが、接触でもニップ通過後に交互電界が形成できている場合にはよい。
【０１１４】
このようにすると、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１１８に付着して除去することができる。しかも、図１３に示す場合より、長さを短くすることができ、小型化を図ることができる。
【０１１５】
図１５に示す紙付着物除去装置１１２は、紙付着物除去ローラ１３０の表面をエレクトレットで形成し、シート１１０が通過する際に転写電界と同極性電界印加状態になるようにエレクトレット表面を帯電させておく。これにより、複写機本体１００内に紙付着物除去用の電源を具備することなく、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１３０に静電的に紙付着物を除去することができる。
【０１１６】
また、シート１１０が通過する際に転写電界と同逆両極性の電界印加状態になるようにエレクトレット表面を帯電させておくとよい。これにより、複写機本体１００内に紙付着物除去用の電源を具備することなく、正負いずれの極性でも、シート１１０上の紙付着物を、紙付着物除去部材である紙付着物除去ローラ１３０に静電的に付着して除去することができる。
【０１１７】
ここで、使用するエレクトレットは、永久電気分極作用を示す誘電体であるが、種種の熱可塑性樹脂からなるエレクトレットとしてポリ（４−メチルペンテン）や、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等は、電荷の保持性や耐久性に優れており好適である。他に、ポリスチレン系樹脂からなるエレクトレットやスチレン系重合体とエポキシ系樹脂との混合からなるエレクトレット等でもよい。
【０１１８】
なお、紙付着物除去ローラ１３０に付着した紙付着物は、同様に、回収ブレード１１４で掻き落として回収容器１１５内に入れる。
【０１１９】
ところで、上述した例では、像担持体４０上から転写残トナーを回収する独立の像担持体クリーニング装置６３を設けるとともに、回収した転写残トナーをその像担持体クリーニング装置６３から現像装置６１へと戻すトナーリサイクル装置８０を設けた。しかし、像担持体４０と現像装置６１との間に電界を印加して像担持体４０上の転写残トナーを現像装置６１に戻すようにし、これらの専用の像担持体クリーニング装置６３やトナーリサイクル装置８０を不要として、図１６に示すように構成を簡素化することもできる。
【０１２０】
さて、次には、以上の図示例のカラー画像形成装置で使用するトナーについて、説明する。
【０１２１】
図示例の画像形成装置では、低軟化点物質、いわゆるワックスを含有するトナーを使用する。ワックスには、天然のものと合成のものとがある。前者で代表的なものはカルナウバワックス、後者で代表的なものはポリプロピレンである。これらの物質は、決してトナー樹脂と反応することなく単独で存在する。
【０１２２】
トナー樹脂の外側にワックスが存在することによって、いわば潤滑剤の役目を果たす。この効果により、トナー樹脂自体は痛むことなくクリーニング部材との接触でも粉砕されることはない。ちなみに、ワックスの有無による経時品質確認テストを実施したところ、ワックス未添加トナーでは、１９０Ｋ枚でトナーが劣化し凝集度がアップして現像能力が下がり、画像品質が劣化したにもかかわらず、カルナウバワックス３ｗｔ％含有のトナーでは、２５０Ｋ枚までトナーが劣化することなくリサイクルを続けて画像品質を維持することができた。
【０１２３】
トナーは、粉砕法および重合法で作成したものを使用することができる。この方法で作成したトナーは、表面を滑らかにすることが可能で、形状係数すなわち円形度が９０％以上のトナーを作成することが可能である。球形化トナーは、一般にその指標を球形度で表せる。真球を１として粉砕トナーになるに従い球形度が下がる。
【０１２４】
球形度を投影された像の円形度をＳＲとすると、ＳＲ＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長）×１００％と定義でき、トナーが真球に近いほど１００％に近い値となる。
【０１２５】
トナーの球形化の効果を従来の粉砕型（不定形）トナーと比較して説明する。
従来トナ−Ａ（シリカ０．２ｗｔ％、酸化チタン０．３ｗｔ％）に対してトナ−Ｂ（本実施例）も同様にシリカ０．５ｗｔ％、酸化チタン０．７ｗｔ％である。添加剤の主機能の一つは、トナー同士の凝集力を下げてトナーが凝集塊となることを防止し、なるべく“ほぐした状態”にして均一な現像、転写特性を得ることである。このとき、母体トナーのまわりに付着する割合を被覆率で考えると、トナーＢは球形に近いので従来トナ−Ａと比較して表面積が小さい。その分、トナ−Ｂの添加剤による被覆率が高まり、流動性が向上することで現像スリーブ６５上を移動し易く現像能力が高まる。円形度が９０以上のトナーを使用すると、表面が滑らかになることにより転写率が向上し、従来の粉砕トナーで転写率が８８％に対して９２％という値が得られる。それよって、リサイクルトナー量が減少し、リサイクル時のトナー粉砕等の影響を受けにくくなるので、画像が劣化しない。
【０１２６】
次に、（トナーの帯電量）／（トナー粒径）の分布曲線について、以下説明する。
【０１２７】
現像スリーブ６５上のトナーの粒径および帯電量分布を測定する。測定には、ホソカワミクロン株式会社製Ｅ−ＳＰＡＲＴ ＡＮＡＬＹＺＥＲを使用した。該Ｅ−ＳＰＡＲＴ ＡＮＡＬＹＺＥＲの詳しい説明は省略するが、現像スリーブ６５上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。ちなみに、本確認実験では、３０００個のトナーをサンプリングして分布の相違を見た。また、ここでは、主としてトナーの帯電量をトナー粒径で除したｑ／ｄの分布を比較する。これは、帯電量がトナーの粒径に依存することから来るものである。
【０１２８】
例で使用したトナーは、変成されたポリエステルを少なくともトナーバインダーとして含有する乾式トナーおよび重合法で作成したトナーが最適である。前者のトナーを使用したものを説明する。トナーの形状係数はＳＦ＝９５％である。そこで、初期的に現像スリーブ上のトナーの該粒径および帯電量分布を測定したところ、図１７示すように帯電量分布がシャープになっている。そして、その半値幅は、１．１[ｆＣ／１０μｍ]であった。
【０１２９】
シャープさに関する指標は、一般には半値幅で表され、その値が小さい方がシャープである。一般に、分布がシャープであると近い値のｑ／ｄを有するトナーが多く存在することとなり、現像能力が同じであることから均一な現像が達成できる。反対に、分布がブロードとなると存在するトナー帯電量の範囲が広がり、現像能力の範囲も広がることから、現像量の変動が生じてしまうとともに、低帯電量側が増加すると地汚れが発生しやすくなる。
【０１３０】
次に、リサイクル後の同様の半値幅を求めると、１．７[ｆＣ／１０μｍ]であった。さらに、一般の粉砕トナーを使用したシステムでリサイクル後の値を測定してみると、２．７[ｆＣ／１０μｍ]であった。
【０１３１】
図１８には、上記半値幅と地汚れの関係を示したが、２．２を越えると地汚れの限界値０．０８（ΔＩＤとして未現像転写紙に対する反射濃度の差を使用）を超えてしまうことが分かっている。これより、従来の粉砕トナーでは、リサイクル後の地汚れ特性が低下している。ところが、半値幅が２．２以下であるトナーを使用すると、リサイクルを実施しても十分な帯電量を維持して画像品質が劣化しない。
【０１３２】
次に、中間転写体１０の弾性化について、以下説明する。
【０１３３】
中間転写体１０の硬度ＨＳの範囲を、好ましくは１０≦ＨＳ≦６０゜(ＪＩＳ-Ａ)とする。ベルトを使用すると、硬度は十分低いものであるが、駆動伝達部でスリップする可能性がある。それに対して、剛体のローラを使用すると、回転すなわち走行に対するムラは極めて減少させることができる。ところが、硬度が高すぎると、精度による余裕度が狭まり、像担持体４０にうまく密着しない可能性も出てくる。そこで、中間転写体１０に弾性層１２を設けることで硬度を低くし、可撓性を持たせて像担持体４０との密着余裕度を向上させ、転写率を向上させて、リサイクルトナー量を減らすことで画像劣化を回避し画像品質を維持しようとしたものである。
【０１３４】
硬度１０゜ＪＩＳ-Ａより下のものは、寸法精度良く成形することが非常に困難である。これは、成型時に収縮・膨張を受け易いことに起因する。また、柔らかくする場合には基材へオイル成分を含有させることが一般的な方法であるが、加圧状態で連続作動時させると滲みだして来るという欠点を有している。これにより、中間転写体１０表面に坦持するトナ−を汚染させ、転写率が著しく低下することが分かった。
【０１３５】
これに対して、硬度６０゜ＪＩＳ-Ａ以上のものは、硬度が上がった分精度良く成形できるのと、オイル含有量を少なく抑えることが可能となるので、トナ−に対する汚染性は低減可能である。しかし、当接圧を考慮した使用可能範囲が狭まるので、喰い込み量または当接圧を正確に設定することが必要になる。
【０１３６】
図１９は、当接圧をパラメ−タとして中間転写体１０の硬度と像担持体４０への喰い込み量の関係を示したもので、当接圧の変動幅を中間転写ロ−ラＡでは３〜８ｇｆ／ｍｍ、中間転写ロ−ラＢでは３〜１２ｇｆ／ｍｍの範囲内に入れようとした時にその喰い込み量幅はそれぞれ０．０２ｍｍ、０．０５ｍｍとなり、中間転写ロ−ラＡでは中間転写ロ−ラＢと比較して寸法精度を約２．５倍にしなければならないこととなる。
【０１３７】
故に、中間転写ローラＢのタイプの方が余裕度が広がる。従来の比較的硬度の高い中間転写ローラＡ（硬度６１゜ＪＩＳ-Ａ）に対して本発明の中間転写ローラＢ（硬度４０゜ＪＩＳ-Ａ）では、転写率を測定すると従来の中間転写ローラＡでの９０％に対してこの発明の中間転写ローラＢでは９４％という値が得られるので、トナーのリサイクル量が減少し、リサイクル時のトナー粉砕等の影響を受けにくくなるために、画像が劣化しない。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、シート搬送路の画像転写位置上流に紙付着物除去装置を設けるから、その紙付着物除去装置により画像転写位置の手前でシート上の紙付着物を除去し、そのシート上の紙付着物が中間転写体に付着し、その中間転写体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。また、中間転写体に付着した紙付着物が像担持体に転移し、その像担持体上からトナーリサイクル装置で転写残トナーを回収したときそのリサイクルトナー中に紙付着物が混入することを防ぐことができる。これにより、画像品質を長期的に維持することができる。
【０１４３】
請求項１に係る発明によれば、加えて、紙付着物除去装置は、前記シート搬送路を挟んで設ける一対の紙付着物除去部材と、それらの紙付着物除去部材に前記シートへの画像転写時と同極性の電界を印加して前記シート上の紙付着物を前記紙付着物除去部材に付着する同極性電界印加手段と、前記一対の紙付着物除去部材の一方の紙付着物除去部材に対向して設けるチャージャと、そのチャージャに電圧を印加して前記一対の紙付着物除去部材に正負交互の電界を付与し、前記シートに正負交互の電界を１周期以上作用する交番電荷付与手段とで構成してなることで、正負いずれの極性でも、シート上の紙付着物を紙付着物除去部材に付着して除去することができる。
【０１４５】
請求項３に係る発明によれば、カラー画像形成装置において、像担持体と現像装置との間に電界を印加して像担持体上の転写残トナーを現像装置に戻すから、加えて、像担持体上から転写残トナーを回収する独立の像担持体クリーニング装置およびそれから現像装置へと回収トナーを戻すトナーリサイクル装置を不要として、トナーリサイクルの構成を簡素化することができる。
【０１４６】
請求項５に係る発明によれば、カラー画像形成装置において、像担持体と中間転写体との間に電界を印加して中間転写体上の転写残トナーを像担持体に戻すから、加えて、中間転写体上から転写残トナーを回収する独立の中間転写体クリーニング装置、およびそれから現像装置へと回収トナーを戻す、トナー搬送部材やトナー搬送路形成部材を設けたトナーリサイクル装置を不要として、トナーリサイクルの構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示すもので、タンデム型間接転写タイプのカラー複写機における全体概略構成図である。
【図２】そのカラー複写機で用いる、中間転写体の断面構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】そのカラー複写機で用いる、ダンデム作像手段の部分拡大構成図である。
【図４】そのカラー複写機の要部拡大構成図である。
【図５】そのカラー複写機で用いる、トナーリサイクル装置を説明する分解斜視図である。
【図６】そのトナーリサイクル装置の現像装置側の破断斜視図である。
【図７】前記カラー複写機における中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図８】他の中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図９】さらにまた他の中間転写体クリーニング装置まわりの拡大構成図である。
【図１０】図１に示すカラー複写機に備える紙付着物除去装置の第１例の概略構成図である。
【図１１】第２例の概略構成図である。
【図１２】第３例の概略構成図である。
【図１３】第４例の概略構成図である。
【図１４】第５例の概略構成図である。
【図１５】第６例の概略構成図である。
【図１６】専用の像担持体クリーニング装置をなくしたカラー複写機の要部拡大構成図である。
【図１７】（トナー帯電量）／（トナー粒径）の分布曲線図である。
【図１８】その分布曲線の半値幅と地汚れとの関係図である。
【図１９】中間転写体の硬度と像担持体への喰い込み量との関係図である。
【図２０】従来のカラー画像形成装置におけるトナーおよび紙付着物の変化の状態を示す状態説明図である。
【図２１】タンデム型直接転写タイプの画像形成装置の要部構成図である。
【符号の説明】
１０ 中間転写体
１７ 中間転写体クリーニング装置
１８ 作像手段
１８ＢＫ ブラックの作像手段
２０ タンデム作像装置
４０ 像担持体
６１ 現像装置
６１ＢＫ ブラックの現像装置
６３ 像担持体クリーニング装置
８０ トナーリサイクル装置
９０ トナーリサイクル装置
１１０ シート
１１２ 紙付着物除去装置
１１３ ブラシローラ（紙付着物除去部材）
１１４ 回収ブレード
１１５ 回収容器
１１８ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
１１９ 同極性電界印加手段
１２０ 帯電手段
１２１ 搬送ローラ
１２３ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
１２４ 逆極性電界印加手段
１２５ 回収ブレード
１２６ 回収容器
１２８ コロナチャージャ
１２９ 交番電荷付与手段
１３０ 紙付着物除去ローラ（紙付着物除去部材）
Ｐ シート搬送路
ａ 画像転写位置
Claims (5)
- 複数の作像手段の各々の像担持体上に形成したトナー画像をそれぞれ転写して中間転写体上に合成トナー画像を形成し、その合成トナー画像を転写してシートにカラー画像を形成するカラー画像形成装置であって、
前記中間転写体上の転写残トナーを、前記複数の作像手段の中のブラックの作像手段で用いる現像装置に戻して再使用するトナーリサイクル装置と、前記シートを搬送するシート搬送路のシート搬送方向における画像転写位置上流に設けて、シートに付着している紙付着物を除去する紙付着物除去装置とを備え、
その紙付着物除去装置は、前記シート搬送路を挟んで設ける一対の紙付着物除去部材と、それらの紙付着物除去部材に前記シートへの画像転写時と同極性の電界を印加して前記シート上の紙付着物を前記紙付着物除去部材に付着する同極性電界印加手段と、前記一対の紙付着物除去部材の一方の紙付着物除去部材に対向して設けるチャージャと、そのチャージャに電圧を印加して前記一対の紙付着物除去部材に正負交互の電界を付与し、前記シートに正負交互の電界を１周期以上作用する交番電荷付与手段とで構成してなる、カラー画像形成装置。 - 前記紙付着物除去部材に付着した紙付着物を掻き落とす回収ブレードと、その回収ブレードで掻き落とした紙付着物を入れる回収容器とを備えてなる、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
- 前記像担持体と前記現像装置との間に電界を印加して前記像担持体上の転写残トナーを前記現像装置に戻してなる、請求項１または２に記載のカラー画像形成装置。
- 前記トナーリサイクル装置に、中間転写体クリーニング装置で前記中間転写体上から除去した転写残トナーを搬送するトナー搬送部材と、そのトナー搬送部材で搬送するトナーを前記ブラックの作像手段で用いる現像装置へと案内するトナー搬送路形成部材とを設けてなる、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置。
- 前記像担持体と前記中間転写体との間に電界を印加して前記中間転写体上の転写残トナーを前記像担持体に戻してなる、請求項１ないし３のいずれか１に記載のカラー画像形成装置。
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