以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、他の感光体で用いるトナーをその感光体のクリーニングブレードに供給するトナー供給モードである限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
本実施形態では、複数の感光ドラムから中間転写ベルトへ各色トナー像を転写する実施形態を説明するが、像担持体として記録材搬送ベルト、中間転写ドラム、記録材搬送ドラムを用いる画像形成装置でも本発明を実施できる。
本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。
なお、特許文献1〜3に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
<画像形成装置>
図1は第1実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図2は画像形成部の構成の説明図である。
図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト30に沿って、クリア、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部PT、PY、PM、PC、PKを配置したタンデム型フルカラープリンタである。
画像形成部PTでは、感光ドラム17Tにクリア(透明)トナー像が形成されて、中間転写ベルト30に一次転写される。画像形成部PYでは、感光ドラム17Yにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト30に一次転写される。画像形成部PMでは、感光ドラム17Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト30のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部PC、PKでは、それぞれ感光ドラム17C、17Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト30のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。
中間転写ベルト30に担持された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送され、中間転写ベルト30に重ねて二次転写部T2を挟持搬送される記録材Pへ一括二次転写される。二次転写部T2でトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置26に送り込まれ、定着装置26で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。
記録材カセット10から引き出された記録材Pは、分離ローラ11で1枚ずつに分離されてレジストローラ12へ給送される。記録材Pは、レジストローラ12で待機し、中間転写ベルト30のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部T2へ送り出される。
中間転写ベルト30は、駆動ローラ52、テンションローラ53、対向ローラ51に掛け渡して支持され、駆動ローラ52に駆動力が伝達されることにより、矢印R2方向に回転する。二次転写ローラ50は、中間転写ベルト30を挟み込むように対向ローラ51に向かって圧接されることにより、中間転写ベルト30と二次転写ローラ50との間にトナー像の二次転写部T2を形成する。
定着装置26は、中心にヒータを配置した加熱ローラ26aに加圧ローラ26bを圧接させて記録材Pの定着ニップを形成している。
従って、像担持体またはベルト部材の一例である中間転写ベルト30は、第2感光体と複数の第1感光体とからトナー像を転写されて担持可能である。すなわち、下流側に配置された第1感光体の一例である感光ドラム17Y、17M、17C、17Kは、それぞれ付設された第1現像装置を用いて現像したトナー像を中間転写ベルト30に転写可能である。第2感光体の一例である感光ドラム17Tは、付設された第2現像装置を用いて現像したトナー像を中間転写ベルト30を経由して下流側の第1感光体へ供給可能である。
画像形成部PT、PY、PM、PC、PKは、付設された現像装置20T、20Y、20M、20C、20Kで用いるトナーの色が異なる以外は、ほぼ同様に構成される。中間転写ベルト30の回転方向の最も上流側に配置された現像装置20Tは、透明トナー(透明現像剤)を収納する。現像装置20Y、20M、20C、20Kは、それぞれイエロートナー(イエロー現像剤)、マゼンタトナー(マゼンタ現像剤)、シアントナー(シアン現像剤)、ブラックトナー(ブラック現像剤)をそれぞれ収納する。
以下では、図2を参照して画像形成部PTについて説明し、他の画像形成部PY、PM、PC、PKについては、説明中の符号末尾のTを、Y、M、C、Kに読み替えて説明されるものとする。
図2に示すように、画像形成部PTは、感光ドラム17Tの周囲に、帯電装置19T、露光装置18T、現像装置20T、一次転写ローラ22T、及びクリーニング装置24Tを配置している。
感光ドラム17Tは、アルミニウム製シリンダの表面に帯電極性が負極性の有機感光層を形成しており、所定のプロセススピードで矢印R1方向に回転する。
帯電装置19Tは、ワイヤ電極19aに高電圧を印加して発生させたコロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム17Tに照射して、感光ドラム17Tの表面を一様な暗部電位VDに帯電させる。
露光装置18Tは、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナであり、走査線に展開した画像信号に応じて二値変調されたレーザ光を出力して感光ドラム17Kを走査露光する。感光ドラム17T表面のレーザ光で照射された位置の電位が明部電位VLに低下することで、感光ドラム17Tの表面には、画像情報に対応した静電像が書き込まれる。露光装置18Tは、感光体17Tの表面に600dpi(ドット/インチ)の解像度で静電像を書き込む。
現像装置20Tは、透明な非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を攪拌して非磁性トナーを負極性、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極20mの周囲で回転する現像スリーブ20sに薄層状態で担持され、固定磁極20mの磁界によって磁気穂を形成して感光ドラム17Tを摺擦する。
電源D4は、負極性の直流電圧Vdcに交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ20sに印加する。これにより、現像スリーブ20sよりも相対的に正極性となった感光ドラム17Tの露光された領域にトナーが付着して静電像が反転現像される。
一次転写ローラ22Tは、両軸端をばね付勢されて感光ドラム17Tとの間に中間転写ベルト30を挟み込み、感光ドラム17Tと中間転写ベルト30との間にトナー像の一次転写部T1を形成する。一次転写ローラ22Tは、回転軸を兼ねた心金部の周囲に導電性のゴムスポンジの弾性層を配置して構成され、抵抗層の抵抗値が1×105Ωmに調整されている。
電源DTは、一次転写ローラ22Tに、トナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧を印加して、感光ドラム17Tに担持されたトナー像を中間転写ベルト30へ一次転写させる。
制御部110は、電源DTにタイミング信号を送信して、転写電圧を、通常の一次転写に用いる正極性の直流電圧と、後述するトナー供給モードで用いる負極性の直流電圧とに切り替える。
また、制御部110は、画像形成ジョブに先立たせて、複数段階の試験電圧を一次転写ローラ22Tに印加して電流値を測定し、測定結果に基いて所定の転写電流に相当する転写電圧を設定する。そのようにして設定された転写電圧として、例えば、通常画像形成時においては、+1000Vの電圧が一次転写ローラ22Tに印加される。
<クリーニング装置>
図3はトナー供給モードの説明図である。
ベルトクリーニング装置27は、中間転写ベルト30にクリーニングブレード90Bを摺擦させて二次転写部T2を通過した中間転写ベルト30に付着した転写残トナーを除去する。中間転写ベルト30の表面に、クリーニングブレード90Bが中間転写ベルト30の回転方向と逆方向(カウンタ方向)に当接している。
クリーニング装置24Tは、感光体ドラム17Tにクリーニングブレード90Tを摺擦させて、一次転写部T1を通過した感光ドラム17Tの表面に付着した転写残トナーを除去する。感光ドラム17Tの表面に、クリーニングブレード90Tが感光ドラム17Tの回転方向と逆方向(カウンタ方向)に当接している。
クリーニングブレード90Tの材質としては、エラストマー等のように適度の弾性と硬度を有する材料であれば任意のものを使用することができる。一般的な材質としては、ポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴムが挙げられる。フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等も挙げられる。
特に、摩擦により感光ドラム17Tを傷付けない程度の弾性を有し、且つ、高い耐摩耗性を示すポリウレタンが好ましい。
尚、永久歪が小さいことを考慮して、二液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールA、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を使用できる。
また、クリーニングブレード90Tの厚みは通常1.5mm〜4mmとされ、好ましくは1.5mm〜3mmである。厚みが1.5mmより薄くなると、クリーニング性能を発揮する圧が得られなくなる。また、厚みが4mmを超えて厚くなると、圧が高くなり過ぎると同時に、ゴム材としてのしなやかさがなくなり、対象物に対する追従性がなくなる。
図3に示すように、クリーニングブレード90T、90Y、90M、90C、90Kは、先端にトナーを滞在させた状態で正常なクリーニング性能を発揮できる。クリーニングブレードの先端にトナーが無くなると、びびり振動を生じたり、過剰な摩擦熱が発生してトナーを融着させたりして、正常なクリーニング性能を維持できなくなる。
このため、画像形成装置100では、非画像形成時に、トナー供給モードを実行して、クリーニングブレード90T、90Y、90M、90C、90Kの先端に透明トナーを供給する。非画像形成時の例は、起動前回転時、ジョブ前回転時、所定出力枚数ごとの画像間隔、ジョブ終了後の停止回転時、電源オフ時等である。
<透明トナー>
ところで、画像形成装置100における透明トナー像の使用方法は以下である。
(1)画像域全面に透明トナーを載せることで、出力された画像全体を光沢のある画像とする。
(2)有色トナーの画像域の一部に透明トナーを載せることで、出力された画像の一部に光沢のある画像を形成する。
(3)有色トナーの画像域外の白地部の一部に透明トナーを載せることで、白地部の一部に光沢のある画像を形成する。
(1)では、感光ドラム17Tの表面を帯電装置19Tにより均一に帯電した後、露光装置18Tにより画像域全面を露光する。現像装置20Tにより画像域全面に透明トナー像が現像されて中間転写ベルト30に一次転写される。その後、各色(Y、M、C、K)のトナー像が感光ドラム17Y、17M、17C、17Kに形成されて透明トナー像の上に一次転写され、二次転写部T2では、記録材P上に透明トナー像が最上面となるように二次転写される。
(2)では、感光ドラム17Tの表面を帯電装置19Tにより均一に帯電した後、露光装置18Tにより光沢を出したい領域のみを露光する。現像装置20Tにより上記領域のみに透明トナー像が現像されて中間転写ベルト30に一次転写される。その後、各色(Y、M、C、K)のトナー像が感光ドラム17Y、17M、17C、17Kに形成されて透明トナー像及び白地部の上に一次転写され、二次転写部T2では、カラー画像の一部分の最上面に透明トナー像が配置されるように二次転写される。
(3)では、感光ドラム17Tの表面を帯電装置19Tにより均一に帯電した後、露光装置18Tにより光沢を出したい領域のみを露光する。現像装置20Tにより上記領域のみに透明トナー像が現像されて中間転写ベルト30に一次転写される。その後、各色(Y、M、C、K)のトナー像が感光ドラム17Y、17M、17C、17Kに形成されて白地部の上に一次転写され、二次転写部T2では、カラー画像と離れて透明トナー像が配置されるように二次転写される。
画像形成装置100では、有色トナー、透明トナーともに粉砕トナーを用いており、トナーの結着樹脂としてはポリエステル樹脂を用いている。
粉砕法でトナーを作製する場合に用いる他の結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン置換体の単重合体がある。スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体もある。スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体もある。スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体もある。ポリ塩化ビニル、エノール樹脂、天然変成フェノール樹脂、天然変成マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂もある。フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂なども挙げられる。架橋されたスチレン系共重合体および架橋されたポリエステル樹脂も好ましい結着樹脂である。
画像形成装置100では、現像装置20Tで用いられる透明トナーが、現像装置20Y、20M、20C、20Kで用いられる各色の有色トナーに比較して平均粒径が大きい。現像装置20T、20Y、20M、20C、20Kは、平均粒径で5〜8μmのトナーを用いることができる。現像装置20Y、20M、20C、20Kで用いるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの有色トナーは、平均粒径5.5μm、現像装置20Tで用いる透明トナーは平均粒径8μmである。すなわち、透明トナーについては、平均粒径が他の有色トナーよりも大きいトナーを用いている。
一般的に、感光ドラムに形成された静電像に対して忠実なトナー像を現像して、小ポイント文字や細線の再現性を確保するためには、トナーの平均粒径を小さくすることが好ましい。
また、現像装置の現像性能を高め、一次転写・二次転写の転写性を高めるためには、トナー、キャリア、感光ドラム、中間転写ベルトに対するトナーの付着力を軽減すべくトナーの円形度を高くすることが好ましい。
しかし、平均粒径が小さいトナーや粒子の円形度が高いトナーを用いた場合、クリーニングブレードを使用したクリーニング装置のクリーニング性能が低下して、クリーニング不良が発生し易くなる。クリーニング不良が発生すると、次画像にクリーニング不良トナーが付着して画像品質が低下するばかりでなく、除電/帯電/現像不良による画像の乱れが発生してしまう。
しかし、後述するように、有色トナーに対しては、小粒径化や高円形度化は必要であるが、透明トナーには、小粒径化や高円形度化はそれほど必要ではない。このため、画像形成装置100では、透明トナーの平均粒径を意図的に大きくして、各色の有色トナーの画像形成部のクリーニングブレードの先端へ定期的に供給するトナー供給モードの制御を行っている。
透明トナーについて、他の有色トナーよりも大粒径にしても問題が無い理由は、透明トナーの画像には、小ポイントの文字を忠実に表現するような、解像度が求められていないからである。有色トナーを小粒径化したり、粒子の円形度を高めたりする利点は、小ポイント文字形成等の微小領域、微小ドットの再現性を静電像に忠実に現像できるという点である。
しかし、透明トナーによる小ポイント文字形成等の微小領域、微小ドットの再現性を向上させても、肉眼では全く認識できない。このため、透明トナーについては、特許文献1に示されるように、画像の解像度を損なうことなく、意図的に平均粒径を大きくすることが可能である。
<トナー供給モード>
図4はクリーニングブレードの先端におけるトナーの滞在性の説明図である。
図3に示すように、画像形成装置100では、トナー供給モードにおいて、画像形成部PY、PM、PC、PKにおけるクリーニング補助用トナーとして透明トナーを使用する。これにより、クリーニング補助用トナーとして各色トナーを供給する場合よりも、クリーニングブレード90Y、90M、90C、90Kの先端におけるトナーの滞在性が改善される。クリーニング補助用トナーとして透明トナーを使用することが好ましい理由は、透明トナーが他の有色トナーと比較して、粒径が大きいからである。
図4は、図3における画像形成部PYの感光ドラム17Yとクリーナー24Yの拡大図である。図4中、(a)、(c)は感光ドラムの軸方向から見た図、(b)、(d)は感光ドラムの回転方向上流側から見た図である。
図4の(a)、(b)に示す平均粒径が小さいトナーに比較して、図4の(c)、(d)に示す平均粒径が大きいトナーがクリーニング補助トナーとして有用である。
図4の(a)に示すように、平均粒径が小さいイエロートナーのみが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、当接部をすり抜けてクリーニング不良を起こし易い。平均粒径の小さなトナーは、感光ドラムとクリーニングブレードとの間に形成された僅かな隙間を、平均粒径が大きいトナーよりもすり抜け易いからである。
図4の(b)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yとの当接部にクリーニングブレード90Yの欠けや摩耗があると、平均粒径が小さいイエロートナーは隙間からすり抜けてしまう。クリーニングブレード90Yのびびり振動で、ほんの僅かな隙間ができてしまった場合でも、粒径が小さいイエロートナーは、そのわずかな隙間からすり抜けてしまう。
図4の(c)に示すように、粒径が大きい透明トナーが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、粒径が大きい透明トナーが当接部の隙間を塞いで小粒径のイエロートナーをせき止める。
図4の(d)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に、ほんの僅かな隙間ができても、粒径が大きい透明トナーは隙間からすり抜けにくい。透明トナーは、ほんの僅かな隙間の手前にとどまることで、小粒径のイエロートナーのすり抜けを防止する役目を果たす。
図3に示すように、トナー供給モードでは、クリーニング補助用の透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bを感光ドラム17Tに形成して、中間転写ベルト30に一次転写する。
そして、透明トナー帯80Y、80M、80C、80Kを中間転写ベルト30から感光ドラム17Y、17M、17C、17Kへ逆転写して、クリーニングブレード90Y、90M、90C、90Kに掻き取らせる。また、透明トナー帯80Bは、二次転写部T2を通過させてベルトクリーニング装置27のクリーニングブレード90Bに掻き取らせる。
これにより、画像形成部PY、PM、PC、PKのクリーニング装置24Y、24M、24C、24Kのクリーニング性能を高めて、各有色トナーのクリーニング不良を防止する。また、ベルトクリーニング装置27のクリーニング性能を高めて、中間転写ベルト30のクリーニング不良も防止する。
図2に示すように、トナー供給モードでは、感光ドラム17Tの表面を帯電装置19Tにより均一に帯電した後、露光装置18Tにより、クリーニング補助用の透明トナー帯画像を露光する。
図3に示すように、現像装置20Tは、透明トナーを用いて透明トナー帯画像の静電像を透明トナー帯80Y、80M、80C、80Kに現像する。感光ドラム17Tに形成された透明トナー帯80Y、80M、80C、80Kは、一次転写ローラ22Tに正極性の転写電圧を印加することで、中間転写ベルト30に一次転写される。
感光ドラム17Yのクリーニング装置24Yにクリーニング補助用の透明トナー帯80Yを送る場合、一次転写部TYを透明トナー帯80Yが通過するタイミングで一次転写ローラ22Yに負極性の転写電圧を印加する。通常の一次転写の際に用いる転写電圧とは逆極性の転写電圧を印加することによって、中間転写ベルト30から感光ドラム17Yへ透明トナー帯80Yが逆転写される。
同様にして、クリーニング装置24M、24C、24Kに透明トナー帯80M、80C、80Kを送る場合、それぞれのタイミングで一次転写ローラ22M、22C、22Kに負極性の転写電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト30から感光ドラム17M、17C、17Kへそれぞれ透明トナー帯80M、80C、80Kが逆転写される。
ベルトクリーニング装置27に透明トナー帯80Bを送る場合、一次転写ローラ22Y、22M、22C、22Kに正極性の転写電圧を印加して一次転写部TY、TM、TC、TKを素通りさせる。さらに、透明トナー帯80Bが二次転写部T2を通過するタイミングで二次転写ローラ50に、通常の二次転写時とは逆極性である負極性の直流電圧を印加して、二次転写部T2も素通りさせる。これにより、ベルトクリーニング装置27のクリーニングブレード90Bの先端に透明トナー帯80Bのトナーが供給される。
一次転写ローラ22Y、22M、22C、22Kに負極性の転写電圧が印加されている間、感光ドラム17Y、17M、17C、17Kから有色トナー像を中間転写ベルト30へ転写することはできない。このため、記録材に転写するためのトナー像が配置される通常画像域に透明トナー帯80Y、80M、80C、80Kを形成することは望ましくない。通常画像域と通常画像域との間隔(いわゆる紙間)、起動立ち上げ時、連続画像形成終了後等に、透明トナー帯80Y、80M、80C、80Kを形成することが望ましい。
以下、画像形成部PY、PM、PC、PKのクリーニング装置24Y、24M、24C、24Kに、透明トナー帯画像80Y、80M、80C、80Kを送る実施例について述べる。
<実施例1>
図5は実施例1における透明トナー帯の配置の説明図、図6は実施例1における転写電圧の制御の説明図、図7はトナー供給モード制御のフローチャートである。
図5に示すように、実施例1のトナー供給モードでは、感光ドラム17Tに形成された通常画像域の間隔に、ストライプ状の透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bが一つずつ形成される。
ストライプ状の透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bの長さL1は、A4サイズ横送りの画像域の長さL1:290mmと略同一とした。しかし、クリーニング装置24Y、24M、24C、24Kのクリーニングブレードの掻き取り長さ:310mm以内であれば画像域よりも長くてよい。
透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bの幅L2は、15mmであり、通常画像域の間隔SL:25mmに対して10mmの余裕を設けてある。
図3を参照して図6に示すように、SL−L2=10mmは、透明トナー帯を感光ドラム17Y、17M、17C、17Kに逆転写する際の転写電圧の切り替えに要する時間から決定している。間隔SL:25mmが一次転写部を通過する間に、転写電圧を通常極性から逆極性へ切り替えて一次転写部に幅L2:15mmの透明トナー帯を通過させる。そして、再び通常極性へ切り替えて、次の画像域を中間転写ベルト30へ一次転写する。
トナー供給モードでは、通常画像域の間隔SL:25mmで転写電圧を反転させているが、トナー供給モード以外では、通常画像域の間隔SLを通じて通常極性の転写電圧:+1000を印加したままである。通常画像域の間隔SL:25mmで特に0Vに切り替えたりはしない。
また、トナー供給モードで一次転写部に透明トナー帯が存在している場合であっても、他の感光ドラムに逆転写する透明トナー帯であった場合には、通常極性の転写電圧:+1000Vを印加したままである。
すなわち、制御部110は、電源DYを制御して、通常の連続画像形成ジョブ中において、透明トナー帯80Yを感光ドラム17Yに逆転写させる場合にのみ、通常画像域と逆極性(トナーと同極性)である−1000Vを印加させる。
制御部110は、同様に、電源DM、DC、DKを制御して、通常画像域の間隔SL:25mmで、必要な透明トナー帯だけを感光ドラム17M、17C、17Kに逆転写して、クリーニング装置24M、24C、24Kに供給する。
制御部110は、電源D2を制御して二次転写部T2においても同様の制御を行う。二次転写ローラ50を通常画像域が通過する過程では電圧:+2000Vを印加しているが、ベルトクリーニング装置27へ送る透明トナー帯80Bが通過する過程では、トナーと同極性の電圧:−1500Vを印加する。
図3を参照して図7に示すように、制御部110は、画像形成ジョブが開始されると、連続画像形成枚数のカウントを開始する(S13)。制御部110は、A4サイズ換算の連続画像形成枚数が50枚以上のジョブにおいて、連続画像形成枚数が50枚に達したとき(S14)に、実施例1のトナー供給モード(S15)を実行する。
制御部110は、トナー供給モード(S15)を実行すると、連続画像形成枚数及び積算画像形成枚数のカウントをリセットして(S16)、連続画像形成枚数及び積算画像形成枚数のカウントを開始する。その後、連続画像形成枚数が50枚に達するごとに、実施例1のトナー供給モード(S15)を実行し、ジョブ終了(S18)後、連続画像形成枚数のカウントをリセットする(S20)。
一方、連続画像形成枚数が50枚よりも少ないジョブにおいては、積算画像形成枚数が50枚に達したジョブの終了時に実施例2のトナー供給モードを実行する。
制御部110は、画像形成ジョブが開始されると、前回の画像形成終了までの積算画像形成枚数を読み込んで(S11)、その続きから今回の画像形成をカウントして加算する(S12)。
制御部110は、連続画像形成枚数(S13)とは別にカウントされる積算画像形成枚数(S12)が、ジョブ終了時(S18)において50枚に達していると(S19のYES)、実施例2のトナー供給モード(S21)を実行する。
制御部110は、トナー供給モード(S21)を実行すると、連続画像形成枚数及び積算画像形成枚数のカウントをリセットする(S22)。
<実施例2>
図8は実施例2における透明トナー帯の配置の説明図、図9は実施例2における転写電圧の制御の説明図である。
図3を参照して図8に示すように、実施例2では、感光ドラム17Tに形成されるジョブの最終画像Gnの後に続けて、ストライプ状の透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bを形成する。そして、ストライプ状の透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bを中間転写ベルト30へ一次転写してクリーニング装置22Y、22M、22C、22K、及びベルトクリーニング装置27に送る。
透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bの長さL1、および幅L2は、図5を参照して実施例1で説明したものと同一に設定した。
しかし、通常の画像形成が終了後であるため、透明トナー帯80Y、80M、80C、80K、80Bの間隔L3は、それぞれ5mmに設定した。
図3を参照して図9に示すように、制御部110は、電源DYを制御して、透明トナー帯80Yを感光ドラム17Yに逆転写させる場合にのみ、トナーと同極性である−1000Vを印加させる。それ以外のタイミングでは、通常極性の転写電圧:+1000Vを印加したままである。
制御部110は、同様に、電源DM、DC、DKを制御して、それぞれ透明トナー帯80M、80C、80Kだけを感光ドラム17M、17C、17Kに逆転写して、クリーニング装置24M、24C、24Kに供給する。それ以外のタイミングでは、通常極性の転写電圧:+1000Vを印加したままである。
制御部110は、電源D2を制御して、ベルトクリーニング装置27へ送る透明トナー帯80Bが二次転写部T2を通過する過程では、トナーと同極性の電圧:−1500Vを二次転写ローラ50に印加する。
実施例1と実施例2のトナー供給モードを実行することにより、各有色トナー像については粒径の小さいことで画像性を良好に保ちつつ、クリーニング性の良い透明トナーを各有色トナーのクリーニング装置に供給できる。このため、クリーニング不良の発生が少ない画像形成装置100を提供できた。
<実施例3>
図10はクリーニングブレードの先端におけるトナーの滞在性の説明図である。
実施例3では、図1〜図9を参照した画像形成装置を使用しており、トナー供給モードに用いる透明トナーの平均粒径は、他の有色トナーの平均粒径と同じである。しかし、透明トナーは、他の有色トナーに比較して粒子の円形度(球形度)が低いため、実施例1の平均粒径が大きい透明トナーと同様に、クリーニングブレードの先端における滞在性能が高い。透明トナーについては、特許文献2に示されるように、画像の解像度を損なうことなく、意図的に扁平な粒子形状として円形度(球形度)を低くすることが可能である。
実施例3において、実施例1、2と異なる点は、透明トナーの粒子の円形度が他の有色トナーに比較して相対的に低いところである。
実施例3においても、透明トナー及び他の有色トナーは、結着樹脂としてポリステル樹脂を用いた粉砕トナーである。粉砕法で円形度が異なるトナーを製造する場合に使用できる結着樹脂は、実施例1と略同一である。
画像形成装置100において、使用可能なトナーの粒径は、平均粒径で5〜8μmであるが、実施例3では、透明トナー及び他の有色トナーはいずれも平均粒径が5.5μmである。
実施例3では、透明トナーの粒子の円形度が他の有色トナーに比べて低く制御されている。トナー粒子の円形度の測定は、特開2003−295506号公報に詳しく説明されているように、以下の方法が知られている。
円形度=L0/L ・・・式1
式1中、L0は、トナー粒子の拡大投影像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Lは、512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理したときの粒子像の周囲長を示す。
実施例3では、トナー粒子の円形度は東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置 FPIA−1000を用いて以下のように測定した。
(1)容器中に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。
(2)測定試料のトナーを0.1〜0.5g加え、試料を分散した懸濁液を超音波分散器で1〜3分間分散処理を行い、分散濃度を3000〜10000個/μlとする。
(3)上記フロー式粒子像分析装置に懸濁液をセットして円形度を測定する。
粉砕トナーの球形化法としては、機械的な衝撃を与える方法や熱気流中で加熱する方法の他に、湿式による球形化処理を施すこともできる。湿式による球形化処理は、特開2000−47424号公報、特開2000−105486号公報、特開2001−27824号公報、特開平9−34166号公報に述べられている。
実施例3のように粉砕法を用いてトナーを製造する場合、球形化処理としては、特開平11−216377号公報に記載されているようなローターを回転して機械的衝撃力を与える方式を採用できる。
実施例3では、機械的衝撃力を与える方式の球形化処理により、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの有色トナーの円形度を0.98相当に高くした。ただし、透明トナーについては球形化処理を行わないことで、円形度を0.93相当に低くした。
透明トナーについて、他の有色トナーよりも円形度を低くしても問題が無い理由としては、透明トナーは、現像性、及び転写性について、他の有色トナー程のレベルを求められていないことが挙げられる。現像性、及び転写性が悪い場合、温度湿度、紙種、部材の劣化状況等の外乱因子により、静電像に対する現像後トナー量及び転写後トナー量が大きく振れて、出力される画像の色味が大きく変動する。
有色トナーの場合、色味変動については常に高レベルな精度を要求されるが、透明トナーについては、もともと色味が存在しないため、静電像に対する現像後トナー量及び転写後トナー量の振れはかなり許容できる。このため、透明トナーについては、他の有色トナーよりも円形度を意図的に低く設定することが可能となる。
図10の(a)、(b)に示す円形度が高いトナーに比較して、図10の(c)、(d)に示す円形度が低いトナーがクリーニング補助トナーとして有用である。
図10の(a)に示すように、円形度の高いイエロートナーのみが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、イエロートナーが当接部をすり抜けてクリーニング不良を起こし易い。粒子の円形度が高いトナーは、感光ドラムとクリーニングブレードとの間に形成された隙間で移動して当接位置にとどまりにくいため、粒子の円形度が低いトナーよりも隙間をすり抜け易い。
図10の(b)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yとの当接部にクリーニングブレード90Yの欠けや摩耗があると、円形度が高いイエロートナーは隙間からすり抜けてしまう。クリーニングブレード90Yのびびり振動で僅かな隙間ができても、円形度が高いイエロートナーは、僅かな隙間からすり抜けてしまう。
図10の(c)に示すように、円形度が低い透明トナーが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、円形度が低い透明トナーが当接部の隙間を塞いで円形度の高いイエロートナーをせき止める。
図10の(d)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に多少の隙間ができても、円形度が低い透明トナーは隙間からすり抜けにくい。透明トナーは、隙間の手前にとどまることで、円形度が高いイエロートナーのすり抜けを防止する役目を果たす。
以上のような理由から、実施例3では、実施例1、2と同様なトナー供給モードを、粒子の円形度が低い透明トナーを用いて行う。これにより、実施例1、2と同様にクリーニング装置24Y、24M、24C、24K、及びベルトクリーニング装置27のクリーニング性能を高く維持できる。
以上により、有色トナー像については円形度を高めて画像性を良好に保ちつつ、かつ、クリーニング性の良い透明トナーを各色のクリーニング装置に送ることで、クリーニング不良の発生のない画像形成装置100を提供できた。
<実施例4>
図11はクリーニングブレードの先端におけるトナーの滞在性の説明図である。
実施例4では、図1〜図9を参照して説明した画像形成装置100を使用している。実施例4でトナー供給モードに用いる透明トナーは、平均粒径が他の有色トナーよりも大きいとともに、粒子の円形度(球形度)が他の有色トナーに比較して低い。このため、実施例1の平均粒径が大きいだけの透明トナー、実施例3の粒子の円形度が低いだけの透明トナーに比較して、クリーニングブレードの先端における滞在性能が高い。
実施例4においても、透明トナー及び他の有色トナーは、結着樹脂としてポリステル樹脂を用いた粉砕トナーである。
有色トナーは、平均粒径が実施例1と等しく5.5μm、円形度が実施例3と等しく0.98である。透明トナーは、平均粒径が実施例1と等しく8μm、円形度が実施例3と等しく0.93である。
図11の(a)、(b)に示す平均粒径が小さくて円形度が高いトナーに比較して、図11の(c)、(d)に示す平均粒径が大きくて円形度が低いトナーがクリーニング補助トナーとして有用である。
図11の(a)に示すように、平均粒径が小さくて円形度が高いイエロートナーのみが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、イエロートナーが当接部をすり抜けてクリーニング不良を起こし易い。
図11の(b)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yとの当接部にクリーニングブレード90Yの欠けや摩耗があると、平均粒径が小さくて円形度が高いイエロートナーは隙間からすり抜けてしまう。
図11の(c)に示すように、平均粒径が大きくて円形度が低い透明トナーが感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に存在する場合、平均粒径が大きくて円形度が低い透明トナーが当接部の隙間を塞いでイエロートナーをせき止める。
図11の(d)に示すように、感光ドラム17Yとクリーニングブレード90Yの当接部に多少の隙間ができても、平均粒径が大きくて円形度が低い透明トナーは隙間からすり抜けにくい。透明トナーは、隙間の手前にとどまることで、平均粒径が小さくて円形度が高いイエロートナーのすり抜けを防止する役目を果たす。
以上のような理由から、実施例4では、実施例1、2と同様なトナー供給モードを、平均粒径が大きくて円形度が低い透明トナーを用いて行う。これにより、実施例1、2と同様にクリーニング装置24Y、24M、24C、24K、及びベルトクリーニング装置27のクリーニング性能を高く維持できる。
以上により、有色トナー像については画像性を良好に保ちつつ、かつ、クリーニング性の良い透明トナーを各色のクリーニング装置に送ることで、クリーニング不良の発生のない画像形成装置100を提供できた。
<比較例1>
有色トナーの中で、ブラックトナーは、現像性及び転写性に対して求められるレベルが低いため、イエロー、マゼンタ、シアンの各色トナーに比較して円形度が低く設定される場合が多い。使用量も多いため、ランニングコストを下げる意味でも、円形度を低く設定することが望ましい。従って、ブラックトナーでクリーニングブレードの先端へ供給するトナー帯を形成して、実施例1、2のように、他色の画像形成部PY、PM、PC、PKのクリーニング装置へ供給することが考えられる。
しかし、ブラックの画像形成部PKは、中間転写ベルトの回転方向における最も下流に位置するため、ベルトクリーニング装置27を中間転写ベルト30から離間しないと画像形成部PY、PM、PCへ、トナー帯を到達させることができない。
また、ブラックトナーで形成したトナー帯をクリーニングブレードの先端に滞在させると、すり抜けたブラックトナーが画像形成部PY、PM、PCの現像色を濁らせてしまう可能性がある。この点、透明トナーは、他の有色トナーの色味に影響が無いため最も好ましい。
しかし、透明トナーの画像形成部が無い画像形成装置であれば、最も上流側に位置して、他色への混合の影響が少ないイエロートナーの平均粒径を意図的に大きくすることが考えられる。イエロートナーの粒子の円形度を意図的に低くしたり、平均粒径と円形度との両方を他色の有色トナーと異ならせてもよい。