JP4744267B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。特に、複数の異なる色のトナーを用いて、像担持体から中間転写体表面にトナー像を一次転写し、この中間転写体表面に一次転写されたトナー像を用紙に二次転写する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラム表面に形成されるトナー像を用紙に転写する方法としては、感光体ドラムに直接用紙を接触させてトナー像を転写する方法や、また別のドラムやベルトで構成される中間転写体に一旦トナー像を一次転写した後、この中間転写体に一次転写されたトナー像を用紙に二次転写する方法が利用されている。これらのうち、複数の異なる色を用いてフルカラー印刷を行う場合には、後者の中間転写体を用いた転写方法が広く利用されている。この場合、中間転写体に複数の色のトナーを順次一次転写して中間転写体表面に多重トナー像を形成し、出来上がったこの多重トナー像を最後に用紙に二次転写する。

このような転写方法では、トナー像を用紙に二次転写させた後に、微量のトナーが転写されずに中間転写体表面に残留してしまうことがある。この中間転写体表面の残留トナーは、次の新たな画像形成の障害となるので、そのクリーニングが必要となる。このような目的で用いられるクリーニング方法としては、中間転写体表面にローラや回転ブラシ等の回転部材を押し付けることにより回転部材に残留トナーを移動させて回収する方法や、中間転写体表面にブレードを接触させて残留トナーを掻き取る方法、或いはこれらの方法を組み合わせたクリーニング方法が広く知られている。

中間転写体表面の残留トナーのクリーニング方法として、ローラや回転ブラシ等の回転部材を用いる場合には、通常クリーニング時に、回転部材にトナーの帯電電荷と逆極性のクリーニングバイアスを印加する。その結果、静電気力によって中間転写体表面の残留トナーを回転部材に移動させることができ、残留トナーを容易に回収、クリーニングすることが可能である。

しかしながら、二次転写バイアスを印加してトナー像を用紙に転写させる際の転写電荷の注入や、用紙が中間転写体から分離する際に生じる剥離放電等により、中間転写体に残留するトナーが逆極性に帯電してしまうことがある。中間転写体に残留するトナーが逆極性に帯電すると、この残留トナーのクリーニング時にローラや回転ブラシ等の回転部材に印加されるクリーニングバイアスと同極性となり、残留トナーの回収、クリーニングが困難になる恐れがある。中間転写体表面にクリーニングできないトナーが残留したままであると、次回の画像形成プロセスに悪影響を及ぼし、本来画像が存在せず真っ白であるべき箇所にトナーが付着する画像不良が発生する。なお、このようなトナーの極性変化は、トナーの色や磁性の種類等により二次転写前のトナーの帯電量が異なることに起因することが分かっている。

そこで、上記のような極性変化によって回収、クリーニングできない中間転写体表面の残留トナーに対して、クリーニングバイアスの印加方法に工夫を凝らし、良好なクリーニング性能を得ることができるクリーニング方法が提案され、その一例を特許文献１に見ることができる。
特開２０００−１９８６２号公報（第３−４頁、図１−３）

特許文献１に記載された画像形成装置の中間転写体のクリーニング方法は、正規なトナーと逆極性のバイアスで少なくとも中間転写ベルトの１周分または画像形成領域のクリーニングを行った後、さらに正規なトナーと同極性のバイアスで少なくとも中間転写ベルトの１周分または画像形成領域のクリーニングを行うこととしている。しかしながら、この方法では、中間転写体に残留する、逆極性に帯電したトナーをクリーニングするために、中間転写ベルトを最大２周分回転させなければならない場合があり、クリーニングに多くの時間を必要とする。さらに、クリーニング時間の増加は、単位時間あたりの印刷枚数を低下させる恐れもあり、昨今の画像形成装置に要求される高速化を阻害することとなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、複数の異なる色のトナーを用いて、トナー像を、像担持体から中間転写体に一次転写した後、中間転写体から用紙に二次転写して印刷する画像形成装置において、中間転写体表面に残留するトナーに対して、クリーニング不良の発生、及びクリーニング時間の増加を防止することができ、好適なクリーニング性能を保持することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、複数の異なる色のトナーを用いて、像担持体から中間転写体表面に黒色のモノクロトナー像、または黒色トナーと黒色以外のトナーとが混在する多重トナー像を一次転写し、この中間転写体表面に一次転写されたトナー像を、二次転写バイアスを印加することにより用紙に二次転写するとともに、二次転写後、中間転写体表面に残留するトナーを、トナーの帯電電荷と逆極性のクリーニングバイアスを印加してクリーニングする画像形成装置において、前記トナー像を用紙に二次転写する時に印加する前記二次転写バイアスの高さを、用紙に対する各色トナーの使用比率に応じて可変とすることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記黒色のモノクロトナー像を二次転写する時に印加する前記二次転写バイアスが、前記多重トナー像を二次転写する時に印加する二次転写バイアスより低いこととした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記黒色トナーが磁性トナーであり、前記黒色以外のトナーが非磁性トナーであることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、二次転写前の、前記黒色トナーの帯電量が、前記黒色以外のトナーの帯電量より低いこととした。

本発明の構成によれば、複数の異なる色のトナーを用いて、トナー像を、像担持体から中間転写体に一次転写した後、中間転写体から用紙に二次転写して印刷する画像形成装置において、トナー像を用紙に二次転写する時に印加する二次転写バイアスの高さを、用紙に対する各色トナーの使用比率に応じて可変とすることとしたので、トナーの色により二次転写前のトナーの帯電量が異なることに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、中間転写体に残留するトナーが逆極性に帯電するのを低減することが可能である。したがって、二次転写直後のクリーニング時に残留トナーを回収する作用を向上させることができ、クリーニング不良の発生、及びクリーニング時間の増加を防止することが可能である。その結果、好適なクリーニング性能を保持することが可能な画像形成装置を得ることができる。

また、黒色のモノクロトナー像を連続印刷する場合、他色のトナーに対して二次転写バイアスを最適化していると、本来画像が存在せず真っ白であるべき箇所にトナーが付着、堆積し易い。そこで、本発明によると、黒色のモノクロトナー像を二次転写する時に印加する二次転写バイアスが、多重トナー像を二次転写する時に印加する二次転写バイアスより低いこととしたので、二次転写時に、中間転写体に残留する黒色トナーが逆極性に帯電するのを防止することができ、上記のような不具合の発生を防止することが可能である。したがって、黒色のモノクロトナー像を連続印刷するといった場合でも、クリーニング不良の発生、及びクリーニング時間の増加を防止することができ、好適なクリーニング性能を保持することが可能である。

また、黒色トナーが磁性トナーであり、黒色以外のトナーが非磁性トナーである場合において、二次転写前の、帯電量が低い磁性トナーと、帯電量が高い非磁性トナーとに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、特に逆極性に帯電し易い磁性トナーの極性変化を防止することが可能である。したがって、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

また、二次転写前の、黒色トナーの帯電量が、黒色以外のトナーの帯電量より低い場合において、二次転写前の、帯電量が低い黒色トナーと、帯電量が高い黒色以外のトナーとに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、特に逆極性に帯電し易い黒色トナーの極性変化を防止することが可能である。したがって、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明する。図１は、画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構造を示す模型的垂直断面左側面図である。このカラープリンタは、中間転写ベルトを用いたタイプである。図１において右方がプリンタの前面側、左方が背面側である。

図１に示すように、プリンタ１の本体２の内部下方には、用紙カセット３が配置されている。用紙カセット３の内部には、用紙Ｐが積まれて収容されている。そして、この用紙Ｐは、図１において用紙カセット３の右上方に向けて送り出される。用紙カセット３は、本体２の前面側、すなわち図１において右方から水平に引き出すことが可能である。

用紙カセット３の用紙搬送方向下流には、給紙用用紙搬送路４、給紙用搬送ローラ５、レジストローラ６、及び画像形成部２０が配置されている。画像形成部２０には、その中心に、回転体の像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。感光体ドラム２１は、図１において反時計方向に回転する。感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って順に帯電装置２２、現像装置２３、及びドラム用のクリーニング装置２４が配置されている。

現像装置２３は、その主たるところが図１において時計方向に回転する回転体であるロータリーラック２３ａで構成され、このロータリーラック２３ａに計４台の現像器が周方向に等間隔に配置されている。４台の現像器とは、ブラック（黒色）用の現像器２３Ｂ、シアン用の現像器２３Ｃ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、及びイエロー用の現像器２３Ｙである。ロータリーラック２３ａは、図示しない駆動手段により回転せしめられ、４台の現像器を順次感光体ドラム２１と対向する位置に移動させて、感光体ドラム２１表面に各色のトナー像を形成させるものである。

感光体ドラム２１のすぐ下方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト３０が配置されている。中間転写ベルト３０は、感光体ドラム２１に下方から圧接し、一次転写ニップ部を形成している。中間転写ベルト３０は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図１において時計方向に回転する。

中間転写ベルト３０が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部４０が配置されている。二次転写部４０は、二次転写ローラ４１を備えている。これら中間転写ベルト３０と二次転写ローラ４１とが圧接して形成される二次転写ニップ部に用紙Ｐが挿通される。なお、二次転写ローラ４１は、図１において上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト３０に対して圧接したり、離間したりする。二次転写部４０の用紙搬送方向下流には、ベルト用のクリーニング装置５０が備えられている。このベルト用クリーニング装置５０のクリーニングローラ５２も、必要に応じて中間転写ベルト３０に対して圧接したり、離間したりする。

画像形成部２０の上方には光学部７が備えられ、ここからレーザ光Ｌが感光体ドラム２１に向かって照射される。図中の一点鎖線がレーザ光Ｌを示す。

画像形成部２０、及び二次転写部４０の用紙搬送方向下流には、定着部８、排出用用紙搬送路９、及び用紙排出部１０が配置されている。用紙排出部１０は、本体２の上面に、印刷済みの用紙Ｐを外部から取り出し可能な位置に設けられている。

定着部８、及び二次転写部４０の下方であって、用紙カセット３との間には、両面印刷用用紙搬送路１１が配置されている。両面印刷用用紙搬送路１１は、排出用用紙搬送路９の途中から分岐し、レジストローラ６のすぐ上流で給紙用用紙搬送路４に合流している。

上記構成のプリンタ１は、次のように印刷動作を行う。

印刷前の用紙Ｐは、用紙カセット３に積み重ね状態で収容され、ここから１枚ずつ分離して送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙用用紙搬送路４に進入し、給紙用搬送ローラ５により搬送されて、レジストローラ６に到達する。レジストローラ６は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部２０で中間転写ベルト３０表面に形成されるブラックトナー像（黒色のモノクロトナー像）、またはカラートナー像（多重トナー像）とのタイミングを計り、用紙Ｐを二次転写部４０へと送り出す。

一方、外部コンピュータ（図示せず）からの文字や図形、模様等の画像データ信号がプリンタ１に送信され、この画像データに基づき、光学部７にて制御されるレーザ光Ｌが照射される。これにより、画像形成部２０において、感光体ドラム２１表面に原稿画像の静電潜像が形成される。なお、この静電潜像については、各色に対応した静電潜像が、各色の画像形成プロセス毎に順番に形成される。

次に、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のうち、まず第１色目であるブラックのトナー像を感光体ドラム２１表面に形成するため、ブラック用現像器２３Ｂが感光体ドラム２１と対向するように、ロータリーラック２３ａが回転する。ブラック用現像器２３Ｂは、感光体ドラム２１表面の静電潜像を現像してブラックのトナー像を形成する。その後、トナー像は、感光体ドラム２１と中間転写ベルト３０とが圧接して形成される一次転写ニップ部にて、中間転写ベルト３０表面に一次転写される。

一次転写後、感光体ドラム２１表面に残留したブラックのトナーは、ドラム用クリーニング装置２４よって除去される。そして、中間転写ベルト３０は、次の色の一次転写を行うため、感光体ドラム２１に対する所定の一次転写位置と一致するように一回転する。形成するトナー像がブラックトナー像である場合、ここで一次転写の工程は終了する。形成するトナー像がカラートナー像である場合、引き続き、第１色目と同様の現像、転写、クリーニングの画像形成プロセスが、第２色目から第４色目まで各色毎に繰り返され、中間転写ベルト３０表面には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。なお、各色のトナー像が順次中間転写ベルト３０に一次転写される間、二次転写部４０の二次転写ローラ４１及びベルト用クリーニング装置５０のクリーニングローラ５２は中間転写ベルト３０から離間している。

そして、ブラックトナー像、または４色のカラートナー像が中間転写ベルト３０表面に形成されると、二次転写ローラ４１は中間転写ベルト３０に圧接する。トナー像は、レジストローラ６によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、中間転写ベルト３０と二次転写ローラ４１とが圧接して形成される二次転写ニップ部にて転写される。この時、二次転写ローラ４１には、トナーを用紙Ｐに移動させるための二次転写バイアスが印加される。二次転写後、中間転写ベルト３０表面に残留したトナーは、中間転写ベルト３０に圧接したベルト用クリーニング装置５０よって除去される。

その後、未定着のブラックトナー像、またはカラートナー像を担持した用紙Ｐは、定着部８へと送られ、熱ローラ及び加圧ローラによりトナー像が定着される。定着部８から排出された用紙Ｐは、排出用用紙搬送路９を通って上方へ送られ、本体２の上面に設けられた用紙排出部１０に排出される。

両面印刷を行う場合、定着部８から排出された用紙Ｐは、排出用用紙搬送路９を通って用紙排出部１０に排出される直前に、その搬送方向が逆方向に切り替えられる。そして、用紙Ｐは、両面印刷用用紙搬送路１１に送られ、レジストローラ６のすぐ上流で給紙用用紙搬送路４に合流せしめられて、再度二次転写部４０へと送られる。

次に、上記プリンタ１の詳細な構成を、図１に加えて、図２を用いて説明する。図２は、プリンタの中間転写体周辺を示す垂直断面部分拡大図である。

図１、及び図２に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、感光体ドラム２１のすぐ下方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト３０が配置されている。感光体ドラム２１のさらに下方であって、中間転写ベルト３０の下部近傍には、二次転写部４０と、ベルト用クリーニング装置５０とが設けられている。

感光体ドラム２１は、プリンタ１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１、及び図２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を設けた無機感光体のドラムで、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（１５０ｍｍ／ｓ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。

中間転写ベルト３０は、図１、及び図２に示すように、一次転写ローラ３１、テンションローラ３２、駆動ローラ３３、及びガイドローラ３４に巻き掛けられている。中間転写ベルト３０は、ポリイミド等の合成樹脂のみで形成した単層の樹脂ベルト、またはそのような合成樹脂表面にゴム層を積層した弾性ベルトで構成される。中間転写ベルト３０は、表面抵抗率が１×１０⁹〜１×１０¹¹Ω／□、体積抵抗率が１×１０⁸〜１×１０¹²Ω・ｃｍ（（株）ダイアインスツルメンツ製ハイレスタで測定）であり、厚さが７０〜７００μｍである。

一次転写ローラ３１は、図２に示すように、中間転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に下方から接触する形で、一次転写ニップ部に設けられている。一次転写ローラ３１は、芯金３１ａと、その外側に設けられた導電性弾性層３１ｂとを備えている。導電性弾性層３１ｂは、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で形成されている。一次転写ローラ３１の芯金３１ａには、一次転写バイアスが、必要に応じて図示しない一次転写電源から印加される。一次転写ローラ３１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト３０に接触することによって、中間転写ベルト３０の回転に従って回転する。なお、中間転写ベルト３０表面に一次転写されたトナー像は、帯電量５〜１００μＣ／ｇで正帯電している。具体的には、ブラックトナー像が５〜２０μＣ／ｇ、カラートナー像が３０〜１００μＣ／ｇである。

駆動ローラ３３は、図２に示すように、二次転写部４０において、中間転写ベルト３０を介して二次転写ローラ４１に対向する形で設けられている。駆動ローラ３３は、その表面層が、アルミニウム等の金属、または低電気抵抗のゴム等で形成され、接地されている。駆動ローラ３３は、図示しない駆動装置に連結され、中間転写ベルト３０を用紙搬送速度とほぼ同じ速度になるように回転させる。

二次転写部４０の二次転写ローラ４１は、図２に示すように、中間転写ベルト３０を介して駆動ローラ３３に下方から接触する形で設けられている。二次転写ローラ４１は、芯金４１ａと、その外側に設けられた導電性弾性層４１ｂとを備えている。導電性弾性層４１ｂは、カーボン等の導電性材料を分散させたスポンジ等で形成され、総電気抵抗が１×１０⁸Ωである。二次転写ローラ４１の芯金４１ａには、二次転写バイアスが、必要に応じて二次転写電源４２から印加される。なお、二次転写電源４２は、二次転写バイアスの高さを、印刷条件に応じて変更することが可能である。二次転写ローラ４１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト３０に接触することによって、中間転写ベルト３０の回転に従って回転する。

ベルト用クリーニング装置５０は、中間転写ベルト３０の回転方向に沿って、二次転写部４０のさらに下流側に配置されている。ベルト用クリーニング装置５０は、図２に示すように、そのハウジング５１の内側に、クリーニングローラ５２、回収ローラ５３、スクレーパ５４、及び排出スクリュー５５を備えている。また、ベルト用クリーニング装置５０は、回収ローラ用電源５６を備えている。

クリーニングローラ５２は、図２において、中間転写ベルト３０を介して駆動ローラ３３に左方から接触する形で設けられている。クリーニングローラ５２は、総電気抵抗が１×１０⁹Ω以下のブラシローラで構成されている。クリーニングローラ５２は、二次転写後、中間転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収して、クリーニングする役目を果たす。

回収ローラ５３は、クリーニングローラ５２に接触させて設けられている。回収ローラ５３は、ステンレス等の金属製のシャフトで構成されている。回収ローラ５３には、残留トナーを回収するためのバイアスが、必要に応じて回収ローラ用電源５６から印加される。

回収ローラ５３と排出スクリュー５５との間の箇所であって、回収ローラ５３の表面には、スクレーパ５４を接触させて設けられている。このスクレーパ５４により、回収ローラ５３表面の残留トナーが掻き取られる。排出スクリュー５５は、クリーニングローラ５２や回収ローラ５３を隔てて中間転写ベルト３０からさらに離れた位置に設けられている。排出スクリュー５５は、中間転写ベルト３０表面からクリーニングされ、回収ローラ５３によって回収されたハウジング５１内のトナーを、ハウジング５１の外へ排出する役目を果たす。

ここで、画像形成に使用する現像剤であるトナーについて説明する。図１で示したロータリーラック２３ａのブラック用現像器２３Ｂに収容されたブラックトナーとしては不定形トナーを、カラー用現像器２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙに収容されたシアントナー、マゼンタトナー、及びイエロートナーとしては球形トナーを用いた。

ブラックの不定形トナーは次のような方法で製造した。まず、ポリエステル系樹脂にカーボンブラックを５重量部（ポリエステル系樹脂の重量を１００とした時の重量）、及び帯電制御剤（ＣＣＡ）としてニグロシンＮ２１（オリエント化学（株）製）を混合し、２本ロール混練機にて１００°Ｃで３０分混練した。これを粗粉砕した後、衝突板方式のジェット気流粉砕機で微粉砕した。そして、空気式分級機により分級し、体積平均粒径７．８μｍの粉体を得た。この粉体に疎水性シリカ粉末を１．５重量部加え、粉体混合機にて混合することにより不定形トナーを得ることができる。このブラックの不定形トナーの平均円形度を、シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによって計測した結果、０．９４０であった。吸引法による帯電量は、約プラス１２μＣ／ｇであった。

ブラック以外のカラー３色の球形トナーは次のような方法で製造した。まず、スチレン８０重量部、２−エチルヘキシルメタクリレート２０重量部、着色剤５重量部、低分子量ポリプロピレン３重量部、電荷制御剤（４級アンモニウム塩）２重量部、及びジビニルベンゼン（架橋剤）１重量部の混合溶液に、重合開始剤２重量部、及び２−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）２重量部を加えた。これを精製水４００重量部に加え、さらに懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム５重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１重量部を加えた。そして、これを特殊機化工業（株）製乳化・分散機を用いて回転数７０００ｒｐｍで２０分間攪拌し、窒素雰囲気下において７０°Ｃ、１００ｒｐｍで１０時間重合反応させることにより、体積平均粒径６．４μｍの球形トナーを得た。こうして製造された球形トナーの平均円形度は、シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによって計測した結果、０．９７０であった。カラー３色の吸引法による帯電量は、シアンが約プラス３３μＣ／ｇ、マゼンタが約プラス２９μＣ／ｇ、イエローが約プラス３２μＣ／ｇであった。

シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによる円形度は、具体的には次のようにして測定した。予め不純固形物などを除去した水１００〜１５０ｍｌ中に、分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加えた。そして、これに測定試料であるトナーを０．１〜０．５ｇ加えた。さらに、測定試料を分散した懸濁液は超音波分散器で１〜３分間分散処理を行い、分散濃度を３０００〜１００００個／μｌとして、前記分析装置により円形度を測定した。

なお、不定形のブラックトナーは磁性トナーで、ブラック以外の球形の３色カラートナーは非磁性トナーで構成されている。

続いて、上記構成の画像形成装置１による二次転写、及びベルトクリーニング動作について、図２に加えて、図３、及び図４を参照しながら説明する。図３は、磁性ブラックトナー及び非磁性カラートナーに対する、二次転写バイアスの電流値と、転写効率及びトナー極性変化との関係を示す表である。図４は、図３の関係をグラフ化したものである。なお、ブラックトナー以外のトナーとしては、３色のカラートナーからマゼンタトナーを代表して選択している。図３、及び図４において、磁性ブラックトナーは「磁性Ｂ」と、非磁性マゼンタトナーは「非磁性Ｍ」と記している。また、図３の「Ｉｔ２」は、二次転写バイアスの電流値を意味する。「残留トナー極性」とは、二次転写後、中間転写ベルト３０に残留するトナーの極性を意味し、この極性は吸引法で測定して、現像装置２３内のトナーと同極性である場合を正、逆極性である場合を逆とした。

まず、磁性ブラックトナー及び非磁性カラートナーに対する、二次転写バイアスの電流値と、転写効率及びトナー極性変化との関係を調査した。上記のように、ブラックトナー以外のトナーである非磁性カラートナーとしては、３色のカラートナーからマゼンタトナーを代表して選択した。ここで、中間転写ベルト３０表面に形成された二次転写前のトナー像において、磁性ブラックトナーと非磁性マゼンタトナーの状態を確認すると、磁性ブラックトナーの単位面積当りのトナー量は０．８９ｍｇ／ｃｍ²、帯電量は１８μＣ／ｇ、非磁性マゼンタトナーの単位面積当りのトナー量は０．７１ｍｇ／ｃｍ²、帯電量は６８μＣ／ｇであった。すなわち、中間転写ベルト３０表面において、磁性ブラックトナーの帯電量が、非磁性マゼンタトナーの帯電量より低くなっている。

上記のような磁性ブラックトナーに対して、図３、及び図４に示すように、二次転写バイアスＩｔ２を徐々に増加させて二次転写を繰り返した場合、二次転写バイアスＩｔ２が１５μＡ以上になると、二次転写後、中間転写ベルト３０に残留するトナーの極性が逆極性に変化してしまうことが分かる。そして、磁性ブラックトナーの転写効率のピークは、二次転写バイアスＩｔ２が１０〜２０μＡの範囲にある。したがって、ブラックトナーのみのトナー像を二次転写する場合、二次転写バイアスＩｔ２として約１２μＡ（図４の一点鎖線Ｘ）を印加することにより、好適な転写効率、クリーニング性能を得ることが可能である。

一方、非磁性マゼンタトナーに対して、二次転写バイアスＩｔ２を徐々に増加させて二次転写を繰り返した場合、二次転写バイアスＩｔ２が４０μＡ以上になると、二次転写後、中間転写ベルト３０に残留するトナーの極性が逆極性に変化してしまうことが分かる。そして、非磁性マゼンタトナーの転写効率のピークは、二次転写バイアスＩｔ２が３０〜５０μＡの箇所にある。したがって、ブラック以外のトナーでトナー像を二次転写する場合、二次転写バイアスＩｔ２として約３０μＡ（図４の一点鎖線Ｚ）を印加することにより、好適な転写効率、クリーニング性能を得ることが可能である。

以上、総合して判断して、本発明の画像形成装置であるプリンタ１においては、用紙Ｐに印刷するトナー像について、各色のトナー使用比率をドットカウンタ等の計測手段で計測し、二次転写バイアスの高さを、その用紙Ｐに対する各色トナーの使用比率に応じて変更する。具体的には、上記、及び図４に示すように、ブラックトナーのみのトナー像を二次転写する場合には約１２μＡ（図４の一点鎖線Ｘ）を、ブラックトナー以外のトナーでトナー像を二次転写する場合には約３０μＡ（図４の一点鎖線Ｚ）を、ブラックとブラック以外のトナーとが混在するトナー像を二次転写する場合には約２１μＡ（図４の一点鎖線Ｙ）を、二次転写バイアスとして印加する。

このようにして、複数の異なる色のトナーを用いて、トナー像を、像担持体である感光体ドラム２１から中間転写体である中間転写ベルト３０に一次転写した後、中間転写ベルト３０から用紙Ｐに二次転写して印刷する画像形成装置であるプリンタ１において、トナー像を用紙Ｐに二次転写する時に印加する二次転写バイアスの高さを、用紙Ｐに対する各色トナーの使用比率に応じて可変としたので、トナーの色により二次転写前のトナーの帯電量が異なることに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、中間転写ベルト３０に残留する逆帯電トナーの総量を低減することが可能である。したがって、二次転写直後のクリーニング時に残留トナーを回収する作用を向上させることができ、クリーニング不良の発生、及びクリーニング時間の増加を防止することが可能である。その結果、好適なクリーニング性能を保持することが可能なプリンタ１を得ることができる。

また、ブラックトナー像（黒色のモノクロトナー像）を二次転写する時に印加する二次転写バイアスが、カラートナー像（多重トナー像）を二次転写する時に印加する二次転写バイアスより低いので、二次転写時に、中間転写ベルト３０に残留する黒色トナーが逆極性に帯電するのを防止することができる。そして、ブラックトナー像を連続印刷する場合、他色のトナーに対して二次転写バイアスを最適化していることに起因して、本来画像が存在せず真っ白であるべき箇所にトナーが付着、堆積し易いといった不具合の発生を防止することが可能である。したがって、ブラックトナー像を連続印刷する場合でも、クリーニング不良の発生、及びクリーニング時間の増加を防止することができ、好適なクリーニング性能を保持することが可能である。

そして、ブラック（黒色）トナーが磁性トナーであり、ブラック以外のトナーが非磁性トナーである場合においても、二次転写前の、帯電量が低い磁性トナーと、帯電量が高い非磁性トナーとに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、特に逆極性に帯電し易い磁性トナーの極性変化を防止することが可能である。したがって、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

また、二次転写前の、ブラック（黒色）トナーの帯電量が、ブラック以外のトナーの帯電量より低い場合においても、二次転写前の、帯電量が低いブラックトナーと、帯電量が高いブラック以外のトナーとに対応させて、二次転写バイアスを設定して印加することができる。これにより、二次転写時に、特に逆極性に帯電し易いブラックトナーの極性変化を防止することが可能である。したがって、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、複数の異なる色のトナーを用いて、トナー像を、像担持体から中間転写体に一次転写した後、中間転写体から用紙に二次転写して印刷する画像形成装置において利用可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタを示す模型的垂直断面左側面図である。 図１のプリンタの中間転写体周辺を示す垂直断面部分拡大図である。 磁性ブラックトナー及び非磁性カラートナーに対する、二次転写バイアスの電流値と、転写効率及びトナー極性変化との関係を示す表である。 図３の関係を表すグラフである。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２３ 現像装置
２３ａ ロータリーラック
２３Ｂ ブラック用現像器
２３Ｃ シアン用現像器
２３Ｍ マゼンタ用現像器
２３Ｙ イエロー用現像器
３０ 中間転写ベルト（中間転写体）
４０ 二次転写部
４１ 二次転写ローラ
４２ 二次転写電源
５０ ベルト用クリーニング装置
５１ ハウジング
５２ クリーニングローラ
５３ 回収ローラ
５４ スクレーパ
５５ 排出スクリュー
５６ 回収ローラ用電源

Claims (2)

1. 黒色トナーを含む複数の異なる色のトナーを用いて、像担持体から中間転写体表面にトナー像を一次転写し、この中間転写体表面に一次転写されたトナー像を、二次転写バイアスを印加することにより用紙に二次転写するとともに、二次転写後、中間転写体表面に残留するトナーを、トナーの帯電電荷と逆極性のクリーニングバイアスを印加してクリーニングする画像形成装置において、
   前記黒色トナーが磁性トナーであり、黒色以外のトナーが非磁性トナーであり、
   前記黒色トナーと前記黒色以外のトナーとが混在する多重トナー像を用紙に二次転写する時に印加する第１の二次転写バイアスの高さを、用紙に対する各色トナーの使用比率に応じて可変とし、
   前記黒色トナーのみのモノクロトナー像を用紙に二次転写する時に印加する第２の二次転写バイアスを、前記黒色以外のトナーでトナー像を用紙に二次転写する時に印加する第３の二次転写バイアスよりも低くし、
   第１の二次転写バイアスを、第２の二次転写バイアスよりも高く、且つ、第３の二次転写バイアスよりも低く設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 二次転写前の、前記黒色トナーの帯電量が、前記黒色以外のトナーの帯電量より低いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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