JP6000967B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用したカラー画像形成装置に関するものである。

従来から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に設けられた感光体ドラムを直列に配置し、順次各色のトナー像を中間転写体に重ね合わせるように１次転写し、最後に一括して中間転写体から記録材にトナー像を２次転写する画像形成装置が、複写機やレーザービームプリンターとして知られている。

中間転写体から記録材に２次転写されず、中間転写体上に残留したトナー（以下、２次転写残トナー）は、次の記録材にトナー像を２次転写する前に中間転写体から回収する必要がある。そこで、２次転写残トナーを回収する構成として、特許文献１では、２次転写残トナーを帯電手段によって帯電し、帯電した２次転写残トナーを中間転写体から回収する構成が開示されている。具体的には、帯電手段によって現像時のトナー帯電状態とは逆極性に２次転写残トナーを帯電し、その後、帯電した２次転写残トナーを中間転写体から感光体ドラムに移動させることで回収を行う。感光体ドラムに移動した２次転写残トナーは、感光体ドラムのクリーニング手段によって回収される。

特許文献２では、帯電手段としてブラシ部材を使用する構成が開示されている。中間転写体上の２次転写残トナーには、積層状態にある場合がある。積層状態の２次転写残トナーを均一に帯電する為に、特許文献２ではブラシ部材を使用することで中間転写体上に積層状態にある２次転写残トナーを散らしつつ、帯電することが可能である。

特開平９−５０１６７号公報 特開２００９−２０５０１２号公報

しかしながら、ブラシ部材に２次転写残トナーが付着することによって２次転写残トナーに対する帯電性能が低下する場合があった。ブラシ部材の帯電性能が低下すると２次転写残トナーの電荷を均一にすることが難しくなり、その結果、２次転写残トナーを中間転写体から回収できない場合がある。

ブラシ部材の帯電性能が低下する理由は、ブラシ部材によって２次転写残トナーを帯電する際、ブラシ部材を構成する複数の導電性繊維の毛先に２次転写残トナーが集中して付着してしまうからだと考えられる。毛先に大量の２次転写残トナーが付着してしまうと、中間転写体上に積層した２次転写残トナーを散らすことが難しくなり、また、２次転写残トナーを均一に帯電することが難しくなる。２次転写残トナーを均一に帯電できないと、中間転写体から２次転写残トナーを回収するのが難しくなる。

特に本現象は、トナーの電荷が低い場合や、ラフ紙など表面性が荒い紙を使用して転写効率が下がることで２次転写残トナーが増えた場合などで発生し易い。

本発明の目的は、以上のような状況を鑑み、ブラシ部材に２次転写残トナーが付着しても、付着した２次転写残トナーがブラシ部材の先端に集中するのを抑制し、効率良く中間転写体から２次転写残トナーを回収できる画像形成装置を提供することにある。

上記目的は、本発明に係る電子写真画像形成装置にて達成される。

トナー像を担持する像担持体と、回転移動可能であって、１次転写部で前記像担持体から１次転写されたトナー像を２次転写部で記録材に２次転写するための中間転写体と、前記２次転写部で記録材に２次転写されず前記中間転写体上に残留した残留トナーに接触するブラシ部材と、前記ブラシ部材に電圧を印加する電源部と、を有し、前記電源部より所定の極性の電圧が印加された前記ブラシ部材により前記残留トナーを帯電し、帯電した前記残留トナーを前記１次転写部で前記中間転写体から前記像担持体へ移動させる画像形成装置において、
前記ブラシ部材は、前記中間転写体の移動中に回転することなく固定して設けられている支持部と、一端が前記支持部に支持され他端が前記中間転写体と摺擦する複数の導電性繊維と、を備え、
前記ブラシ部材の抵抗値をＲｂ［Ω］、前記ブラシ部材と接触する接触部における前記中間転写体の抵抗値をＲｉ［Ω］としたとき、Ｒｂ≧Ｒｉであり、
前記電源部から前記所定の極性の電圧を前記ブラシ部材に印加して前記残留トナーを帯電する際、前記ブラシ部材の抵抗値と前記接触部における前記中間転写体の抵抗値の関係によって前記導電性繊維の前記一端と前記他端の間に電位差を生じさせ、前記電位差によって前記残留トナーを前記一端側まで回収しつつ帯電し、
前記電源部から前記所定の極性と逆極性の電圧が前記ブラシ部材に印加される吐き出しモードが実行されることによって、前記ブラシ部材に付着した前記残留トナーを前記中間転写体に移動させることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、２次転写残トナーを帯電する際に、ブラシ部材に２次転写残トナーが付着しても、付着した２次転写残トナーがブラシ部材の先端に集中するのを抑制し、効率良く中間転写体から２次転写残トナーを回収することが可能である。

実施例１の画像形成装置を説明する図 一実施例における２次転写残トナーを回収する方法を説明する図 中間転写ベルトの長手方向から導電性ブラシ構成を説明する図 中間転写ベルトの回転方向から導電性ブラシを説明する図 誘電性繊維の抵抗測定方法を説明する図 誘電性ブラシの抵抗測定方法を説明する図 一実施例における２次転写残トナーの移動を説明する図 導電性ブラシと中間転写ベルトを流れる電流経路の等価回路を説明する図 一実施例の導電性ブラシへのトナーの回収の様子を説明する図 比較例の導電性ブラシへのトナーの回収を説明する図 実施例２の画像形成装置を説明する図 一実施例における中間転写ベルトを説明する図

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、カラー画像形成装置の一例を示す概略図であり、図１を用いての本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。尚、本実施例の画像形成装置は、ａ〜ｄの画像形成ステーションを設けているいわゆるタンデムタイプのプリンタである。第１の画像形成ステーションａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションｄはブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する。各画像形成ステーションの構成は、収容するトナーの色以外では同じであり、以下、第１の画像形成ステーションａを用いて説明する。

第１の画像形成ステーションａは、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光体ドラムという）１ａと、像担持体用（感光体ドラム用）の帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像器４ａと、クリーニング装置５ａと、を備える。感光体ドラム１ａは矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動しトナー像を担持する像担持体である。さらに、現像器４ａは、イエローのトナーを収容し感光体ドラム１ａにイエロートナーを現像するための装置である。クリーニング装置５ａは、感光体ドラム１ａに付着したトナーを回収するための部材であり、本実施例では、感光体ドラム１ａに当接するクリーニング部材であるクリーニングブレードと、クリーニングブレードが回収したトナーを収容する廃トナーボックスをクリーニング装置５ａは備える。

画像信号によって、画像形成動作を開始すると感光体ドラム１ａは回転駆動される。感光体ドラム１ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理され、露光手段３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。ここで、現像器に収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。

各画像形成ステーションａ〜ｄと対向する位置には、回転可能な中間転写体として中間転写ベルト１０が配置されている。各画像形成ステーションは、中間転写体の回転方向に沿って、一列に配列されている。中間転写ベルト１０は、樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端状ベルトであり、駆動ローラ１１、テンションローラ１２、２次転写対向ローラ１３の３軸で張架され、テンションローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されている。中間転写ベルト１０は、感光体ドラム１と当接した対向部で同方向に移動する向きに、感光体ドラム１と略同一の周速度で回転駆動される。

１次転写部材としての１次転写ローラ１４ａ〜１４ｄは、外径６ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０^７Ω・ｃｍ、厚み３ｍｍに調整したＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）とエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１２ｍｍのものを用いている。中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａ〜１ｄに対し、９．８Ｎの加圧力で当接させ、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。

感光体ドラム１ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト１０との１次転写部（以下、１次転写ニップと称す）を通過する過程で、１次転写電源１５ａより１次転写電圧（１５００Ｖ）が印加された１次転写ローラ１４ａによって、中間転写ベルト１０の上に転写される（１次転写）。感光体ドラム１ａ表面に残留した１次転写残トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去される。

以下、同様にして、第２，３，４の画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄによって第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。

中間転写ベルト１０上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２０が形成する２次転写ニップを通過する過程で、給紙手段５０により給紙された記録材Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。

２次転写部材としての２次転写ローラ２０は外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。また、２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０に対して、５０Ｎの加圧力で当接し、２次転写部（以下、２次転写ニップ）を形成している。２次転写ローラ２０は中間転写ベルト１０に対して従動回転し、また、中間転写ベルト１０上のトナーを紙等の記録材に２次転写している時には２５００Ｖの電圧が印加されている。

その後、４色のトナー像を担持した記録材Ｐは定着器３０に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。

次に、中間転写ベルト１０から記録材に２次転写されず残留した２次転写残トナーの回収方法を説明する。本実施例の画像形成装置は、帯電手段によって２次転写残トナーを帯電し、帯電した２次転写残トナーを中間転写ベルト１０から感光体ドラム１に移動させることで、２次転写残トナーを回収する。

２次転写残トナーの帯電手段として、中間転写ベルト１０の回転方向において２次転写ニップよりも下流側で、各１次転写ニップよりも上流側に配置されたブラシ部材である導電性ブラシ１６を有する。さらに、補助の帯電手段として、導電性ブラシ１６よりも下流側で各１次転写ニップよりも上流側に配置された導電性ローラ１７を有する。

導電性ブラシ１６は、導電性を有する繊維を備える。導電性ブラシ１６には、導電性ブラシ１６用の電源部であるブラシ高圧電源６０から、トナーの正規の帯電極性と逆極性（本実施例では正極性）の電圧が印加され、２次転写残トナーを帯電する構成となっている。尚、ブラシ高圧電源６０は、導電性ブラシ１６に対して、トナーの正規の帯電極性と同極性の電圧（本実施例では負極性）の電圧も印可可能である。また、ブラシ高圧電源６０は、導電性ブラシ１６に直流電圧のみを印加する。直流電圧のみを印加する理由は、２次転写残トナーを中間転写ベルト１０から飛び散らせることを抑制するためである。導電性ブラシ１６に交流電圧を印加する構成も考えられるが、交流電圧を印加すると、場合によっては２次転写残トナーが中間転写ベルト１０から飛散し易くなってしまう。

また、導電性ブラシ１６の先端位置は、前述した中間転写ベルト１０の表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置され、中間転写体に対して周速差を有している。本実施例の特徴である導電性ブラシ１６の構成については、後述する。

導電性ローラ１７としては、体積抵抗率１０^９Ω・ｃｍのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。導電性ローラ１７は、中間転写ベルト１０を介して２次転写対向ローラ１３に対し総圧９．８Ｎで不図示のバネにより加圧され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。また、導電性ローラ１７には、ローラ用高圧電源７０から、１５００Ｖの電圧が印加され、２次転写残トナーを再度帯電する構成となっている。尚、本実施例では導電性ローラ１７としてウレタンゴムを用いたが特に限定されるものではなく、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、エピクロルヒドリンなどであっても良い。

以上説明した構成において、中間転写ベルト１０から２次転写残トナーを回収する方法について図２を用いて説明する。

図２に示すように、２次転写後に中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残トナーは、２次転写ローラ２０に印加した正極性の電圧の影響により正、負両方の極性が混在する。また、記録材Ｐ表面の凹凸の影響を受け、２次転写残トナーは局所的に複数層に重なって中間転写ベルト１０上に残留する（図２中Ａ）。

中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残トナーに対して中間転写ベルト１０の回転方向に対し上流側に位置する導電性ブラシ１６は、回転移動する中間転写ベルト１０に対して固定配置され、かつ中間転写ベルト１０に対して所定の侵入量で配置されている。そのため、また、導電性ブラシ１６通過時には、中間転写ベルト１０上に複数層に堆積していた２次転写残トナーは、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト１０の間に発生する周速差により略一層の高さに散らされる（図２中Ｂ）。

また、導電性ブラシ１６にはブラシ用高圧電源６０より正極性の電圧を印加し、定電流制御を行うことで（本実施例では１０μＡ）２次転写残トナーを回収する。導電性ブラシ１６に回収されず中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残トナーは、通過時に正極性に帯電される。

尚、導電性ブラシ１６に回収された２次転写残トナーは、後述する吐き出しモードを実行することによって、導電性ブラシ１６から中間転写ベルト１０に移動させ、１次転写ニップで、中間転写ベルト１０から感光体ドラム１ａへ移動させる。よって、上述のように２次転写残トナーを帯電する際に、導電性ブラシ１６は２次転写残トナーを一時的に回収していることになる。

その後、導電性ブラシ１６を通過した２次転写残トナーは、中間転写ベルト１０の回転方向に移動し、導電性ローラ１７に到達する。導電性ローラ１７には、ローラ高圧電源７０により正極性の電圧（本実施例では１５００Ｖ）が印加されている。導電性ブラシ１６を通過し、正極性に帯電された２次転写残トナーは、導電性ローラ１７通過時に更に帯電される。（図２中Ｃ）。最適な電荷が付与された２次転写残トナーは、１次転写部において１次転写ローラ１４ａに印加された正極性の電圧により、中間転写ベルト１０から感光体ドラム１ａに移動し、感光体ドラム１ａ上に配置されたクリーニング装置５ａで回収される。

連続して複数の記録材に対して画像形成を行う場合は、１次転写ニップにおいて、正極性に帯電された２次転写残トナーの中間転写ベルト１０からの回収と、次の記録材に対する感光体ドラム１からの１次転写を同時に行うことが可能である。

尚、本実施例では導電性ブラシ１６の中間転写ベルト１０の回転方向下流側に補助の帯電手段として導電性ローラ１７を配置しているが、その目的とするところは、導電性ブラシ１６通過後の帯電量をより均一にすることである。帯電量を均一化することで、１次転写ニップで中間転写ベルト１０から感光体ドラム１へトナーを移動させ易い効果がある。２次転写残トナーの量が多い時は導電性ブラシ１６で回収しきれず中間転写ベルト１０上に残留するトナー量も増加するので、本実施例のように補助の帯電手段である導電性ローラ１７によって再度帯電することで、１次転写ニップで２次転写残トナーを確実に回収できるようにしている。

次に、本実施例の特徴について、図３Ａ、３Ｂ、図４Ａ、４Ｂを用いて説明する。

本実施例は、中間転写ベルト１０上の２次転写残トナーを導電性ブラシ１６により帯電する画像形成装置において、導電性ブラシ１６の抵抗値をＲｂ［Ω］、中間転写ベルト１０と導電性ブラシ１６が接触する面積における中間転写ベルト１０の抵抗をＲｉ［Ω］としたとき、Ｒｂ≧Ｒｉという関係満たすことを特徴としている。

具体的には、中間転写ベルト１０は、厚さ９０μｍで、導電剤としてカーボンを混合することにより体積抵抗率を１×１０^９Ω・ｃｍに調整した無端状のポリイミド樹脂を用いている。電気的特性としては、電子導電性の特性を示し、雰囲気中の温湿度に対する抵抗値変動が小さいのが特徴である。

体積抵抗率の範囲としては、転写性の観点から１×１０^８〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲が好ましい。体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍより小さくなると、１次転写部で隣接するステーションから電流の流れ込みによる画像不良が発生し易くなる。体積抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍよりも大きくなると、中間転写ベルトのチャージアップによってベルトの表面電位が上昇してしまい、感光体ドラムとの間で異常放電による画像不良が発生してしまう。体積抵抗率の測定方法は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）を用い、測定プローブはＵＲ（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１２）を用い、測定時の室内温度は２３℃、室内湿度は５０％に設定し、印加電圧５００Ｖ、測定時間１０ｓｅｃの条件で行っている。

なお、本実施例では、中間転写ベルト１０の材料としてポリイミド樹脂を使用したものの、熱可塑性樹脂であれば、他の材料でもよく、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロ二トリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の材料及びこれらの混合樹脂を使用しても良い。

次に、ブラシ部材である導電性ブラシ１６ついて図３Ａ、３Ｂを用いて説明をする。図３Ａは、導電性ブラシ１６を中間転写ベルト１０の回転方向から見た断面図であり、Ｌは中間転写ベルト１０の回転方向と直交する方向である長手方向の長さである。Ａは導電性ブラシの高さを示している。図３Ｂは、図３Ａの断面図であり、Ｗは中間転写ベルト１０の回転方向の長さを示す。

導電性ブラシ１６を構成する導電性繊維１６ａはナイロンを主成分とし、導電剤としてカーボンを使用し単糸繊度３００Ｔ／６０Ｆ（５ｄｔｅｘ）である。この場合の単糸繊度は、１本の糸が６０フィラメントの繊維で構成され、その重さが３００Ｔ（デシテックス：１００００ｍ分の長さの重さが３００ｇ）であることを示している。

上述したような導電性繊維１６ａの集合体として構成される導電性ブラシ１６は、図３Ａ、３Ｂに示すように絶縁性ナイロンで構成される基布１６ｄに、導電性繊維１６ａを織り込むことでブラシを構成し、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金１６ｅ上に基布１６ｄを導電性接着剤で接着している。即ち、基布１６ｄは支持部であり、導電性繊維１６ａは支持部によって一端が支持されている。そして、導電性繊維の支持部によって支持されていない他端側が中間転写ベルト１０と摺擦する。ブラシ高圧電源６０は、ＳＵＳ板金１６ｅに電圧を印加することで、導電性接着剤で接着された基布１６ｄを介して、導電性繊維１６ａに電圧が印加される。

導電性繊維１６ａの密度は１００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２、導電性繊維１６ａの長さＡは５ｍｍ、長手幅Ｌは２２５ｍｍ、搬送方向幅Ｗは４ｍｍであり、中間転写ベルト１０の回転方向に５列が植毛されている。

導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたりの抵抗（Ω／ｃｍ）の測定方法は、図４Ａに示されるように、測定対象の導電性繊維１６ａを幅１０ｍｍ（Ｄ）で配置された２本のφ５金属ローラ８３で張架し、片側１００ｇの錘８４にて荷重をかける。この状態で、測定用電源８１から２００Ｖの電圧を、金属ローラ８３を介して導電性繊維１６ａに印加し、その時の電流値を測定用電流計８２で読み取り、１０ｍｍ（１ｃｍ）あたりの導電性繊維１６ａの抵抗値（Ω／ｃｍ）を算出している。なお、導電性繊維の抵抗範囲としては、本実施例の特徴であるベルト抵抗との関係の観点から１×１０^１０〜１０^１３Ω／ｃｍの範囲が好ましい。詳細については後述する。

上述のように、ブラシ部材である導電性ブラシ１６は、複数の導電性繊維１６ａが中間転写体ベルト１０に接触する構成である。導電性繊維１６ａ自体の抵抗のばらつきも考慮して、導電性ブラシ１６全体の抵抗を測定によって求める。図４Ｂを用いて、導電性ブラシの抵抗値Ｒｂの測定方法について説明する。導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ［Ω］の測定方法は、図４Ｂに示されるように、測定対象の導電性ブラシ１６をφ３０の金属ローラ８５に侵入量１．０ｍｍで当接させ、電源８１から２００Ｖの電圧を、導電性ブラシ１６に印加し、その時の電流値を電流計８２で読み取り、導電性ブラシ１６の抵抗値（Ω）を算出している。

中間転写ベルト１０と導電性ブラシ１６が接触する部（接触部）における中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉ［Ω］は、以下のように求めることができる。中間転写ベルト１０と導電性ブラシ１６とが接触する接触部の面積は、図３Ａ、３Ｂの導電性ブラシ１６から考えると、導電性ブラシ１６の接触面積から求めることが可能である。本実施例では、ベルト回転方向における幅Ｗ４ｍｍ、長手幅Ｌ２２５ｍｍである。

よって、中間転写ベルトの体積抵抗率と、中間転写ベルト１０の厚みと、接触面積から中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉを求めることが可能である。例えば、中間転写ベルト１０の体積抵抗率を１×１０^９Ω・ｃｍ、厚みを９０μｍとした場合、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉは、１×１０^９Ω・ｃｍ×９０μｍ／（４ｍｍ×２２５ｍｍ）＝１．０×１０^５Ωとなる。

本実施例は、上述の導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、中間転写ベルト１０と導電性ブラシ１６が接触する面積における中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉ［Ω］が、Ｒｂ≧Ｒｉを満たすことが特徴である。

具体的には、中間転写ベルト１０の体積抵抗率を転写性の観点から、１×１０^８〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲のものを選択した場合、中間転写ベルト１０と導電性ブラシ１６が接触する接触部の面積における中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉ［Ω］は、幅Ｗ４ｍｍ、長手幅Ｌ２２５ｍｍ、中間転写ベルト１０の厚み９０μｍから、Ｒｉ＝１×１０^５〜１０^７Ωの範囲となる。

Ｒｂ≧Ｒｉの関係を満たすために、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ［Ω］は、上記の測定方法でＲｂ＝１×１０^７〜１０^９Ωとなるように選択した。ここで、Ｒｂの上限値を１０^９Ωとした理由は、２次転写残トナーを正極性に帯電するのに必要な電圧の大きさが大きくなり、それによって、ブラシ高圧電源６０の容量が大きくなりすぎてしまうためである。これにより、Ｒｂ＝１×１０^７〜１０^９Ωを満たす為に、導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたりの抵抗（Ω／ｃｍ）が、１×１０^１０〜１０^１３Ω／ｃｍとなるものを使用した。

本実施例では、中間転写ベルト１０の体積抵抗率として、体積抵抗率を１×１０^９Ω・ｃｍを使用して、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉを１．０×１０^５Ωとした。導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ［Ω］を、１．０×１０^８Ωとした。

次に本実施例の作用について図５、図６、図７Ａ、７Ｂを用いて説明をする。

本実施例の作用は、中間転写ベルト１０よりも抵抗が高い導電性ブラシ１６を用いることで、導電性ブラシ１６の各繊維部分でトナーを回収できるような電圧降下を発生させる。導電性ブラシ１６の導電性繊維１６ａの根元側（基布１６ｄ側）の電位が、導電性繊維１６ａの毛先側（中間転写ベルト１０側）の電位に対して十分に高い構成であれば、導電性ブラシ１６に２次転写残トナーが付着した際に、２次転写残トナーを電位差によって毛先側から根元側へ移動させることが可能になる。

具体的には、図５に示される模式図に示すように、導電性ブラシ１６はブラシ高圧電源６０から電圧が印加され、ブラシ高圧電源６０を制御する制御部６６によって、流れる電流が約１０μＡになるように定電流制御される。ブラシ高圧電源６０から導電性ブラシ１６から中間転写ベルト１０を介して、対向ローラ１３に向かって電流が流れるように電流経路は形成されている。

図６は、図５の構成を等価回路にして説明する図である。導電性ブラシ１６を抵抗値Ｒｂ〔Ω〕の抵抗１６ｂ、中間転写ベルト１０を抵抗値Ｒｉ〔Ω〕の抵抗１０ｂとみなして、ブラシ高圧電源６０からＩ〔Ａ〕の定電流制御されている様子を示している。図６で説明するように、導電ブラシ１６と中間転写ベルト１０は直列に接続していると考えられる。その為、この等価回路を流れる電流をＩとすると、導電性ブラシ１６を示す抵抗１６ｂにかかる電位差Ｖｂ〔Ｖ〕はＶｂ＝Ｒｂ×Ｉ、中間転写ベルト１０を示す抵抗１０ｂにかかる電位差Ｖｉは、Ｖｉ＝Ｒｉ×Ｉとなり、電位差は抵抗値に依存する。

その結果、本実施例のように、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉより導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが高い場合（Ｒｉ≦Ｒｂ）、導電性ブラシ１６で発生する電位差Ｖｂが中間転写ベルト１０で発生する電位差Ｖｉより大きくなり、図６の等価回路では、主として導電性ブラシ１６の部分で電圧降下が発生していることになる。

図７Ａ、７Ｂは、導電性ブラシ１６の２次転写残トナーを回収の様子を模式的に示した図である。図中の矢印の向きが中間転写ベルト１０の回転方向である。図７Ａは、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉより導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが高い場合（Ｒｉ≦Ｒｂ）を説明する図であり、図７Ｂは、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉが導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが高い場合（Ｒｉ＞Ｒｂ）を説明する図である。

２次転写残トナーを正極性に帯電する際は、導電性ブラシ１６には正極性の電圧がブラシ高圧電源６０から印加されている。その為、正、負両方の極性が混在した２次転写残トナーが導電性ブラシ１６へ突入する（接触する）際には、負極性のトナーが静電的に導電性ブラシ１６に付着する。

図７Ａで示すように、Ｒｉ≦Ｒｂの場合は、導電性ブラシ１６部分の電位差Ｖｂが中間転写ベルト１０部分の電位差Ｖｉより大きくなり、即ち、導電ブラシ１６で発生する電圧降下の方が、中間転写ベルト１０で発生する電圧降下よりも回路全体として考えた時に支配的になる。その為、導電性繊維１６ａの根元にいくほど電圧値（正極性の電位）が大きくなり、トナーを静電的に引き付ける力が強くなる。即ち、導電性繊維１６ａの一端と他端の間に生じる電位差によって２次転写残留トナーを導電繊維１６ａの根元まで回収することが可能である。

これにより、中間転写ベルト１０上の２次転写残トナーは、導電性ブラシ１６に付着した際に、導電性繊維１６ａの毛先だけではなく根元にまで付着する（回収される）。即ち、中間転写ベルト１０から回収する２次転写残トナーは、導電性繊維１６ａの根元まで回収できることになり、導電性ブラシ１６として回収する２次転写残トナーは多くなる。また、多くの２次転写残トナーが導電性ブラシ１６に回収される為、導電性ブラシ１６による中間転写ベルト１０上の２次転写残トナーに対する帯電効率も向上する。

しかしながら、図７Ｂで示すように、Ｒｉ＞Ｒｂの場合は、導電性ブラシ１６部分の電位差Ｖｂが中間転写ベルト１０部分の電位差Ｖｉより小さくなり、即ち、中間転写ベルト１０で発生する電圧降下が導電ブラシ１６部で発生する電圧降下よりも回路全体として考えた時に支配的になる。その為、導電性繊維１６ａの毛先と根元での電位差が、中間転写ベルト１０部で発生する電位差に対して小さくなり、２次転写残トナーはより静電的に中間転写ベルト１０側に引き付けられる。これにより、図７Ｂの模式図に示されるように中間転写ベルト１０から距離が近い導電性繊維１６ａの毛先にトナー付着が集中してしまうことになる。その結果、導電性ブラシ１６は、毛先に一定以上の２次転写残トナーが付着すると、それ以上の２次転写残トナーが導電性ブラシ１６に付着することができなくなる。さらに、導電性ブラシ１６に付着しない２次転写残トナーに対する帯電効率も低下してしまう。

表１は、導電性ブラシ１６に接触する中間転写ベルトの抵抗値Ｒｉを１×１０^７Ωとした場合に、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂを変更させた場合の、導電性ブラシ１６に発生する電位差Ｖｂの大きさを説明する表である。尚、１０μＡの電流Ｉが流れるように定電流制御を行っている。電流Ｉの大きさは、中間転写ベルト１０上の２次転写残トナーを負極性から正極性に反転させることが可能な電流の大きさとして設定されており、本実施例では、１０〜２０μＡの大きさが望ましい。

Ｎｏ．１は、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが１×１０^５Ω、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉが１×１０^７Ωであり、図７Ｂで示すＲｂ＜Ｒｉという関係になっている。１０μＡの定電流制御を行うと、導電性ブラシ１６部での電位差Ｖｂは（１×１０^５Ω）×（１０μＡ）＝１Ｖとなり、ほとんど電圧降下しない。また中間転写ベルト１０部での電位差Ｖｉは、（１×１０^５Ω）×（１０μＡ）＝１００Ｖとなる。

即ち、１０μＡの定電流制御をする為に、ブラシ高圧電源６０は１０１Ｖを導電性ブラシ１６に出力し、その内１Ｖ分だけ導電性ブラシ１６部で電圧降下している。よって、図７Ｂで説明したように、２次転写残トナーは導電性ブラシ１６の先端に集中して付着するようになる。

なお、Ｎｏ．１の構成で、例えば１０００μＡの定電流制御を行えば、導電性ブラシ１６部で発生する電位差は１００Ｖとなる。しかしながら、導電性ブラシ１６に対して１０００μＡの定電流制御を行うと、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト１０の間で過剰な放電が発生し、二次転写残トナーを装置内に飛散させてしまう恐れがある。さらに、過剰な放電により、中間転写ベルト１０を過剰に帯電してしまい下流側の１次転写ニップを通過する際の１次転写性に影響を与える場合もある。また、２次転写残トナーを過剰帯電すると、導電性ブラシ１６によって正極性に帯電した２次転写残トナーを次の記録材に対する感光体ドラム１からの１次転写と同時に中間転写ベルト１０から感光体ドラム１へ移動させる場合に、不良画像の要因となる。これは、導電性ブラシ１６による２次転写残トナーに対する帯電量が大きくなりすぎるので、本来１次転写されるべきトナーを巻き込んで感光体ドラム１ａに２次転写残トナーが回収されるため、本来画像があるべきところのトナーが存在しなくなってしまうのが理由と考えられる。よって、Ｒｂ＜Ｒｉの関係では、２次転写残トナーを帯電して中間転写ベルト１０から回収するという機能と、導電性ブラシ１６の根元まで２次転写残トナーを回収するという機能を両立することが難しい。

Ｎｏ．２は、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが１×１０^７Ω、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉが１×１０^７Ωであり、本実施例の構成であるＲｉ≦Ｒｂという関係を満たしている。その結果、１０μＡの定電流制御を行うと、導電性ブラシ１６の電位差Ｖｂは１００Ｖとなり、導電性ブラシ１６部で電圧降下する。また中間転写ベルト１０部での電位差Ｖｉは、（１×１０^５Ω）×（１０μＡ）＝１００Ｖとなる。すなわち、Ｒｉ＝Ｒｂの時は、導電性ブラシ１６の電位差Ｖｂと中間転写ベルト１０部での電位差Ｖｉとなる。この場合は、導電性ブラシ１６と中間転写ベルト１０で発生する電位差がほぼ同等になるので、中間転写ベルト１０で発生する電位差が支配的になることを防ぐ。それによって、導電性ブラシ１６の毛先に２次転写残トナーが集中して付着することが抑制できる。

これにより、トナーを静電的に引き付ける力が強くなるため、導電性繊維１６ａの根元にまで２次転写残トナーを付着させることが可能である。

Ｎｏ．３は、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが１×１０^９Ω、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉが１×１０^７Ωであり、Ｎｏ．２と同様に本実施例の構成であるＲｉ≦Ｒｂという関係になっている。そのため、１０μＡの定電流制御を行うと、導電性ブラシ１６の電位差Ｖｂは１００００Ｖとなり、導電性ブラシ１６部で発生する電圧降下が、中間転写ベルト１０で発生する電圧降下（１００Ｖ）の１００倍になる。これにより、Ｎｏ．２同様にトナーを静電的に引き付ける力が強くなるため、導電性繊維１６ａの根元にまで２次転写残トナーを付着させることが可能である。

Ｎｏ．４は導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂが１×１０^１０Ω、中間転写ベルト１０の抵抗値Ｒｉが１×１０^７Ωであり、本実施例の構成であるＲｉ≦Ｒｂという関係になっているものの、１０μＡの定電流制御を行った場合、導電性ブラシ１６の電位差Ｖｂは１０００００Ｖとなる。即ち、Ｎｏ．４の系では、１０μＡを流す為には、１００１００Ｖの電圧をブラシ高圧電源６０により印加する必要があり、高圧電源の容量を大きくする必要が生じる。

以上説明した通り、本実施例によると、中間転写ベルト１０よりも抵抗が高い導電性ブラシ１６を用いることで、導電性ブラシ１６部で大きな電圧降下させ、２次転写残トナーを導電性繊維１６ａの根元を使って回収することができる。よって、本実施例は、２次転写残トナーを帯電する際に、ブラシ部材に２次転写残トナーが付着しても、付着した２次転写残トナーがブラシ部材の先端に集中するのを抑制し、効率良く中間転写体から２次転写残トナーを回収することが可能になる。

導電性ブラシ１６に付着した２次転写残トナーは吐き出しモードを実行して、導電性ブラシ１６から中間転写ベルト１０に移動させる。吐き出しモードは、記録材Ｐに対する印刷動作が終了した後のタイミングや、連続する記録材に対する印刷動作の間に実施することが可能である。吐き出しモードを実行する際は、導電性ブラシ１６に帯電時と逆極性（本実施例では負極性）の電圧を印加する。これによって、導電性ブラシ１６に付着した負極性の２次転写残トナーは中間転写ベルト１０へ移動する。中間転写ベルト１０上の２次転写残トナーは、１次転写ローラに１次転写時と逆極性の電圧（本実施例では、負極性）を印加することで、中間転写ベルト１０から感光体ドラム１へ移動する。これによって、導電性ブラシ１６から２次転写残トナーを除去することが可能になり、次の画像形成に備えることが可能になる。

尚、本実施の形態では、導電性ブラシ１６の制御として定電流制御を用いて説明を行ったものの、本実施例はこれに限るものではなく、例えば、定電圧制御であっても同様の効果を得ることが出来る。

本実施例で適用する画像形成装置の構成において、前記実施例１と同様のものには、同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。２次転写残トナーの帯電手段として、用いている導電性ブラシ１６についても、寸法、配置は実施例１と同様である。

実施例１の構成では、２次転写残トナーの帯電手段として、導電性ブラシ１６と導電性ローラ１７を使用していた。本実施例の大きな特徴は、中間転写ベルト１０の表層にコート層を設けることで、図８に示すように、２次転写残トナーの帯電手段として導電性ブラシ１６のみとすることを特徴としている。

また、本実施例で使用した中間転写ベルト４０の構成は、図９に示すように、コート層４１、基層４２からなる２層構成である。コート層４１は、表面に厚み２μｍのアクリル樹脂塗料を塗布することで、平滑度の高いコート層４１としている。一方、基層４２は、ポリエステルを主成分とする材料から構成され、厚みは実施例１と同様に９０μｍである。

中間転写ベルト４０の体積抵抗率は、コート層４１が付いた状態の抵抗値として、実施例１と同様の１×１０^９Ω・ｃｍとなり、導電性ブラシ１６と接触する部分における中間転写ベルト４０の抵抗値Ｒｉについても、実施例１と同様に、Ｒｉ＝１．０×１０^６Ωとなる。

上述したコート層４１は、基層４２に比べて膜厚が薄いため、中間転写ベルト４０の抵抗値Ｒｉに与える影響は小さいものの、必要に応じ、カーボンブラック等の導電剤を添加して、抵抗調整してもよい。また、コート層４１の厚みについては、平滑性及び製造上観点より、０．５〜４．０μｍの範囲が好ましい。

なお、コート層４１に塗布する樹脂の材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ウレタン、シリコーン、フッ素樹脂等の材料を使用しても良い。また、基層４２の材料に関しては、熱可塑性樹脂であれば、他の材料でもよく、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロ二トリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の材料及びこれらの混合樹脂を使用しても良い。

導電性ブラシ１６の構成に関しては、実施例１と同様の材料であり、導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたり抵抗値１×１０^１２Ω／ｃｍ、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ＝１×１０^８Ω、単糸繊度３００Ｔ／６０Ｆ（５ｄｔｅｘ）、ブラシ密度としては１００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２である。

以上の構成において、実施例１と同様に、導電性ブラシ１６の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、中間転写ベルト４０と導電性ブラシ１６が接触する面積における中間転写ベルト４０の抵抗値Ｒｉ［Ω］が、Ｒｂ≧Ｒｉという関係満たすことできる。

次に本実施例の作用について説明をする。実施例１で記載したように、中間転写ベルト１０よりも抵抗が高い導電性ブラシ１６を用いることにより導電性ブラシ１６で電圧降下させ、導電性ブラシ１６の回収性能を高めたときの作用については、実施例１で説明した作用と同一であるため、説明を省略する。

本実施構成の中間転写ベルト４０では、表層にコート層４１を設けることで、製造時に生じてしまう基層４２の凹凸を軽減することができるため、中間転写ベルト４０の表層を平滑度の高い層とすることができる。中間転写ベルト４０のコート層４１の平滑度が向上すると、記録材表面との間に発生する微小空間を小さくすることができるため、２次転写ニップ部での電界の乱れを抑制することができ、２次転写効率が向上する。

その結果、２次転写残トナー量を減らすことができ、且つ、導電性ブラシ１６の根元まで２次転写残トナーを回収可能であるので、２次転写残トナーを帯電する部材が導電性ブラシ１６のみであっても、２次転写残トナーを中間転写ベルト４０から回収することが可能である。よって、本実施例は、２次転写残トナーを帯電する際に、ブラシ部材に２次転写残トナーが付着しても、付着した２次転写残トナーがブラシ部材の先端に集中するのを抑制し、効率良く中間転写体から２次転写残トナーを回収することが可能になる。

以上により、中間転写ベルト４０を表面にコート層４１を含む構成とすることで、２次転写性が向上し、導電性ブラシ１６部で正極性に帯電させるべきトナー量を減らすことができる。これにより、導電性ブラシ１６のみでも、良好なクリーニング性を達成することができるため、画像形成装置の小型化、低コスト化が達成できる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

１ 感光体ドラム
１０ 中間転写ベルト
１６ 導電性ブラシ
２０ ２次転写ローラ
２１ ２次転写電源
３０ 定着装置
６０ ブラシ高圧電源
７０ ローラ高圧電源

Claims (10)

1. トナー像を担持する像担持体と、回転移動可能であって、１次転写部で前記像担持体から１次転写されたトナー像を２次転写部で記録材に２次転写するための中間転写体と、前記２次転写部で記録材に２次転写されず前記中間転写体上に残留した残留トナーに接触するブラシ部材と、前記ブラシ部材に電圧を印加する電源部と、を有し、前記電源部より所定の極性の電圧が印加された前記ブラシ部材により前記残留トナーを帯電し、帯電した前記残留トナーを前記１次転写部で前記中間転写体から前記像担持体へ移動させる画像形成装置において、
   前記ブラシ部材は、前記中間転写体の移動中に回転することなく固定して設けられている支持部と、一端が前記支持部に支持され他端が前記中間転写体と摺擦する複数の導電性繊維と、を備え、
   前記ブラシ部材の抵抗値をＲｂ［Ω］、前記ブラシ部材と接触する接触部における前記中間転写体の抵抗値をＲｉ［Ω］としたとき、Ｒｂ≧Ｒｉであり、
   前記電源部から前記所定の極性の電圧を前記ブラシ部材に印加して前記残留トナーを帯電する際、前記ブラシ部材の抵抗値と前記接触部における前記中間転写体の抵抗値の関係によって前記導電性繊維の前記一端と前記他端の間に電位差を生じさせ、前記電位差によって前記残留トナーを前記一端側まで回収しつつ帯電し、
   前記電源部から前記所定の極性と逆極性の電圧が前記ブラシ部材に印加される吐き出しモードが実行されることによって、前記ブラシ部材に付着した前記残留トナーを前記中間転写体に移動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記Ｒｂ［Ω］は、１×１０ ^７ から１×１０ ^９ Ωの範囲であり、前記Ｒｉ［Ω］は、１×１０ ^５ から１×１０ ^７ Ωの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体は、無端状の中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記電源部は、前記ブラシ部材に直流電圧のみを印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写体の体積抵抗率は、１×１０^８Ω・ｃｍ以上１×１０^１０Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記中間転写ベルトは、前記ブラシ部材と摺擦する面がコート層で構成されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 複数の記録材に対して連続して画像形成を行う場合、前記ブラシ部材によって帯電された前記残留トナーの前記中間転写体から前記像担持体への移動と、前記像担持体に形成されたトナー像の前記像担持体から前記中間転写体への移動が同時に行われることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体は、前記中間転写体の回転方向に沿って、複数配列されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記ブラシ部材が前記残留トナーを帯電する際に前記ブラシ部材に流れる電流が定電流になるように、前記電源から前記ブラシ部材に印加される電圧が制御されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 前記吐き出しモードは、記録材に対する印刷動作が終了した後、又は、連続する記録材に対する印刷動作の間に実行することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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