(57)【要約】【課題】  クリーナレス構成を有するカラーの画像形成装置においては、混色を抑制しつつ帯電性能の低下を抑制することが困難であった。【解決手段】  帯電ローラ２は、現像手段５に収容されたトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂであって、感光ドラム１に再転写されたトナーを回収することが可能な凹部２２ｂを表面に有する。【選択図】  図３
2019040141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する第１の像担持体と、前記第１の像担持体に当接して第１の転写部を形成する移動可能なベルトと、前記ベルトの移動方向に関し前記第１の像担持体よりも下流側に配置され、前記第１の像担持体に担持されるトナー像と異なる色のトナー像を担持する第２の像担持体と、前記第２の像担持体を帯電する帯電部材と、トナーによって前記第２の像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、を備え、前記第２の像担持体と前記ベルトとが当接することで第２の転写部を形成し、トナーの正規の帯電極性である第１の極性に帯電したトナーであって、前記第２の像担持体の回転によって前記第２の転写部を通過した後に前記第２の像担持体に残留したトナーを、前記現像手段で回収することが可能な画像形成装置において、
前記帯電部材は、前記現像手段に収容されたトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部であって、前記第１の転写部において前記第１の像担持体から転写された後に前記第２の転写部にて前記第２の像担持体に移動したトナーを回収することが可能な前記凹部を表面に有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材に前記第１の極性の電圧を印加する電源を備え、前記電源から前記帯電部材に電圧を印加することにより、前記帯電部材は前記第２の像担持体を帯電しつつ、前記第１の転写部において前記第１の像担持体から転写された後に前記第２の転写部において前記第２の像担持体に移動したトナーを回収することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の転写部において前記第１の像担持体から転写されたトナーは、前記第２の転写部にて発生する放電によって前記第１の極性とは逆の極性である第２の極性に帯電した場合に、前記第２の像担持体に移動した後に前記帯電部材に回収されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ベルトに移動したトナーを回収する回収手段を備え、前記現像手段は前記第２の像担持体に対して当接又は離間が可能な現像部材を有し、前記第２の像担持体にトナー像を形成しない非画像形成時において、前記現像部材を前記第２の像担持体から離間させた状態で、前記第２の極性に帯電したトナーを、前記帯電部材から前記第２の像担持体に移動させた後に前記第２の転写部にて前記第２の像担持体から前記ベルトに移動させ前記回収手段によって回収することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の像担持体の回転方向に関して、前記第２の転写部から前記帯電部材と前記第２の像担持体とが接触する位置までの間に、前記第２の像担持体に当接する当接部材を有さないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電部材は、トナーの体積平均粒径以上の大きさの球状粒子を表面に含む弾性層を有するローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記球状粒子は、絶縁性の樹脂粒子であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記帯電部材は、熱膨張性のマイクロカプセル粒子が膨張することによってトナーの体積平均粒径以上の大きさの空間が表面に形成された弾性層を有するローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ベルトは中間転写ベルトであり、前記第１の像担持体及び前記第２の像担持体に担持されたトナー像は、前記第１の像担持体及び前記第２の像担持体から前記中間転写ベルトに１次転写された後に前記中間転写ベルトから転写材に２次転写されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記中間転写ベルトの外周面に当接する２次転写部材と、前記２次転写部材に電圧を印加する転写電源と、を備え、前記転写電源から前記２次転写部材に電圧を印加して前記中間転写ベルトに電位を形成することにより、前記第１の転写部及び前記第２の転写部において前記中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、前記２次転写部材と前記中間転写ベルトが当接する位置において前記中間転写ベルトから転写材にトナー像を２次転写することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記ベルトは、転写材を搬送する搬送ベルトであり、前記第１の像担持体及び前記第２の像担持体に担持されたトナー像は、前記搬送ベルトによって搬送される転写材に順次重ねて転写されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じた表面粗さ計を用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じて前記帯電部材の表面の形状を測定した場合に得られる突出山部高さＲｐｋと、コア部のレベル差Ｒｋが、トナーの体積平均粒径Ｄに対して、下記（式１）の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
Ｒｐｋ＋Ｒｋ≧Ｄ・・・（式１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置として、搬送ベルトや中間転写ベルトなどのベルトの移動方向に関して複数の画像形成部をそれぞれ配置したタンデム型の画像形成装置の構成が知られている。各色の画像形成部は、それぞれ像担持体としてのドラム状の感光体（以下、感光ドラムと称する）を有している。各色の感光ドラムに担持された各色のトナー像は、転写材搬送ベルトによって搬送される紙やＯＨＰシートなどの転写材に転写されるか、または、中間転写ベルトに１度転写された後に転写材に転写された後に、定着手段によって転写材に定着される。
【０００３】
特許文献１には、各色の感光ドラムから転写材又は中間転写ベルトにトナー像の転写が完了した後に感光ドラム上に残留したトナー（転写残トナー）を回収するクリーニング手段を設けない構成（以下、クリーナレス構成と称する）が開示されている。このようなクリーナレス構成においては、転写残トナーは、感光ドラムの回転とともに移動して現像手段に回収されることで、感光ドラムから取り除かれ、清掃される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２６２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成においては、ベルトの移動方向に関して、上流側に配置される感光ドラムから転写材又は中間転写ベルトに転写されたトナーが、下流側に配置される感光ドラムに転写（再転写）される可能性がある。具体的には、下流側の感光ドラムとベルトとの間で発生する放電によって上流側の感光ドラムから転写材又は中間転写ベルトに転写されたトナーの極性が反転した場合に、極性が反転したトナーが下流側の感光ドラムに静電的に引き付けられ、再転写される。
【０００６】
クリーナレス構成においては、各色の感光ドラムにトナーを回収するクリーニング手段を別途設けていないことから、下流側の感光ドラムに再転写されたトナーは、感光ドラムに当接する帯電部材の表面に付着するか、若しくは現像手段に回収される。この時、下流側の画像形成部の現像手段に異なる色のトナーが回収されると混色が発生するおそれがあり、また、帯電部材も表面にトナーが付着すると、感光ドラムを帯電する帯電性能が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、クリーナレス構成を有する画像形成装置において、混色の発生を抑制しつつ、帯電部材の帯電性能の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、トナー像を担持する第１の像担持体と、前記第１の像担持体に当接して第１の転写部を形成する移動可能なベルトと、前記ベルトの移動方向に関し前記第１の像担持体よりも下流側に配置され、前記第１の像担持体に担持されるトナー像と異なる色のトナー像を担持する第２の像担持体と、前記第２の像担持体を帯電する帯電部材と、トナーによって前記第２の像担持体に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、を備え、前記第２の像担持体と前記ベルトとが当接することで第２の転写部を形成し、トナーの正規の帯電極性である第１の極性に帯電したトナーであって、前記第２の像担持体の回転によって前記第２の転写部を通過した後に前記第２の像担持体に残留したトナーを、前記現像手段で回収することが可能な画像形成装置において、前記帯電部材は、前記現像手段に収容されたトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部であって、前記第１の転写部において前記第１の像担持体から転写された後に前記第２の転写部にて前記第２の像担持体に移動したトナーを回収することが可能な前記凹部を表面に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クリーナレス構成を有する画像形成装置において、混色の発生を抑制しつつ、帯電部材の帯電性能の低下を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。
【図２】実施例１における再転写が発生する機構と、再転写されたトナーを回収する構成を説明する模式図である。
【図３】実施例１の帯電部材の構成を説明する模式図である。
【図４】実施例１の帯電部材の表面形状の測定位置を説明する模式図である。
【図５】比較例１及び比較例２の画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。
【図６】実施例１における、再転写トナーの吐き出し動作を説明する模式図である。
【図７】実施例１における、再転写トナーの吐き出しシーケンスを説明する図である。
【図８】実施例１の変形例の画像形成装置を説明する模式図である。
【図９】実施例２の帯電部材の構成を説明する模式図である。
【図１０】実施例４の画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
【００１２】
（実施例１）
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施例の画像形成装置１００の構成を説明する概略断面図である。図１に示すように、本実施例の画像形成装置１００は、ａ〜ｄの複数の画像形成部を設けている所謂タンデム型の画像形成装置である。第１の画像形成部ａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成部ｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成部ｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成部ｄはブラック（Ｂｋ）の各色のトナーによって画像を形成する。これら４つの画像形成部は一定の間隔をおいて一列に配置されており、各画像形成部の構成は収容するトナーの色を除いて実質的に共通である部分が多い。したがって、以下、第１の画像形成部ａを用いて本実施例の画像形成装置を説明する。
【００１３】
第１の画像形成部ａは、ドラム状の感光体である感光ドラム１ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、帯電ローラ２ａに電圧を印加する帯電電源３ａと、露光手段４ａと、現像手段５ａと、を有する。感光ドラム１ａは、トナー像を担持する像担持体であり、駆動源（不図示）からの駆動力を受けて図示矢印Ｒ１方向（反時計回り）に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。なお、本実施例における画像形成部ａ〜ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄに当接するクリーニング部材が設けられていない、所謂クリーナレスの構成を有する。
【００１４】
コントローラなどの制御手段（不図示）が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム１ａは回転駆動される。感光ドラム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４ａ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手段５ａにより現像され、感光ドラム１ａにイエロートナー像として可視化される。本実施例においては、現像手段５ａに収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性（第１の極性）であり、帯電ローラ２ａによる感光ドラム１ａの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像している。しかし、これに限らず、感光ドラム１ａの帯電極性とは逆極性である正極性（第２の極性）に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する画像形成装置にも本発明を適用できる。
【００１５】
帯電部材としての帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａの表面に当接しており、感光ドラム１ａ表面との摩擦により感光ドラム１ａの回転に従動して回転する。また、帯電ローラ２ａは、直径５．５ｍｍの芯金に、厚さが１．５ｍｍで体積抵抗率が１×１０６Ωｃｍ程度の導電性弾性体からなる弾性層が設けられたローラ部材である。帯電電源３ａは、帯電ローラ２ａの金属軸に接続されており、制御手段（不図示）によって制御され、画像形成動作に応じて所定の電圧を帯電ローラ２ａに印加する。
【００１６】
帯電電源３ａから帯電ローラ２ａに−１１００［Ｖ］の電圧を印加したときの感光ドラム１ａの表面電位は−５００［Ｖ］程度（トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４で測定）であった。なお、本実施例においては、画像形成部ａ〜ｄに対してそれぞれ個々に帯電電源３ａ〜３ｄを設けたが、これに限らず、一部の画像形成部で帯電電源を共通化しても良く、また、全ての画像形成部で共通の帯電電源を用いても良い。
【００１７】
露光手段４ａは、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー、光学系レンズ等を備えており、ホストコンピュータ（不図示）から入力される画像情報に基づいてレーザ光を照射し、感光ドラム１ａの表面に静電潜像を形成する。本実施例では、露光手段４ａから感光ドラム１ａに最大光量で露光した際の感光ドラム１ａの表面電位Ｖｌが−１００［Ｖ］となるように、露光手段４ａの光量を調整した。
【００１８】
現像手段５ａは、現像部材としての現像ローラ５１ａと、イエロートナーと、を有し、感光ドラム１ａにトナーを供給することで感光ドラム１ａに形成された静電潜像をトナー像として現像する。現像ローラ５１ａは、感光ドラム１ａに対して当接及び離間が可能であり、感光ドラム１ａと所定の当接幅を持って当接した状態でトナーを供給する。現像ローラ５１ａは、感光ドラム１ａの周速度よりも早い周速度で図示矢印Ｒ１方向と反対の方向（時計回り）に回転する。
【００１９】
現像ローラ５１ａ〜５１ｄには現像電源（不図示）が接続されており、現像ローラ５１ａ〜５１ｄは、画像形成動作に応じて所定の電圧（本実施例においては−３００［Ｖ］）を印加される。なお、本実施例においては、画像形成部ａ〜ｄに対して、共通の現像電源から各画像形成部の現像ローラ５１ａ〜５１ｄに電圧を印加する構成を用いたが、これに限らない。一部の画像形成部で現像電源を共通化しても良く、また、現像ローラ５１ａ〜５１ｄに関してそれぞれ個々に現像電源を設けても良い。
【００２０】
本実施例におけるトナーは、懸濁重合法で製造した非磁性一成分トナーであり、正規帯電極性が負極性で、ベックマン・コールター株式会社製のレーザ回折式粒度分布測定器ＬＳ−２３０で測定した体積平均粒径は６．０μｍ程度である。また、表面性を改質するために、トナーの重量に対して１．５％程度の酸化ケイ素粒子をトナーの表面に付着させており、酸化ケイ素粒子の体積平均粒径は２０ｎｍ程度である。本実施例においては、懸濁重合法で製造したトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕法や、乳化重合法等の他の重合法を用いて製造されたトナーであってもよい。
【００２１】
中間転写体としての中間転写ベルト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で移動可能なベルトであり、張架ローラ１１、１２、１３の３軸で張架され、各感光ドラム１ａ〜１ｄと略同一の周速度で回転駆動される。中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａと当接して１次転写部Ｎａを形成し、感光ドラム１ａに形成されたイエロートナー像は、１次転写部Ｎａを通過する過程で感光ドラム１ａから中間転写ベルト１０に１次転写される。
【００２２】
中間転写ベルト１０の内周面側には、中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａと対向する位置に転写部材としての金属ローラ１４ａが設けられており、金属ローラ１４ａには電位形成手段としての１次転写電源１５が接続されている。金属ローラ１４ａは、中間転写ベルト１０の移動方向に関して、感光ドラム１ａの下流側に配置されている。また、金属ローラ１４ａは、外径６ｍｍのストレート形状のニッケルメッキされたＳＵＳ丸棒で構成され、中間転写ベルト１０の移動方向と直交する長手方向の所定領域に亘って中間転写ベルト１０と接触し、中間転写ベルト１０の回転に伴って従動回転する。
【００２３】
画像形成動作に応じて、１次転写電源１５は金属ローラ１４ａに５００［Ｖ］電圧を印加する。これにより、導電性の中間転写ベルト１０に電位が形成され、感光ドラム１ａから中間転写ベルト１０にイエロートナー像が１次転写される。なお、本実施例においては、金属ローラ１４ａ〜１４ｄに共通の１次転写電源１５から電圧を印加する構成を用いたが、これに限らず、金属ローラ１４ａ〜１４ｄに電圧を印加する転写電源をそれぞれ個々に設けても良く、若しくは一部だけ共通化しても良い。
【００２４】
以下、同様にして、第２，３，４の画像形成部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１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０には、目的のカラー画像に対応した４色のトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト１０に担持された４色のトナー像は、２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１０が接触して形成する２次転写部を通過する過程で、給送手段４０により給送された紙やＯＨＴなどの転写材Ｐの表面に一括で２次転写される。
【００２５】
２次転写部材としての２次転写ローラ１６は、外径６ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０８Ω・ｃｍ、厚み６ｍｍ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。なお、発泡スポンジ体のゴム硬度は３０°（アスカー硬度計Ｃ型）である。２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１０の外周面に接触しており、中間転写ベルト１０を介して対向部材としての対向ローラ１３に約５０Ｎの加圧力で押圧して２次転写部を形成している。２次転写ローラ１６には、２次転写電源１７が接続されており、２次転写電源１７が２次転写ローラ１６に電圧を印加することで、２次転写部において中間転写ベルト１０から転写材Ｐにトナー像が２次転写される。なお、２次転写電源１７は、１００〜４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力することが可能であり、本実施例においては、２５００［Ｖ］の電圧を印加することで２次転写部において中間転写ベルト１０から転写材Ｐにトナー像を２次転写した。
【００２６】
２次転写部において中間転写ベルト１０に担持されていた４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、その後、定着手段３０に導入され、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転写材Ｐに固定される。２次転写後に中間転写ベルト１０に残ったトナーは、クリーニング手段１８により清掃、除去される。クリーニング手段１８は、中間転写ベルト１０を介して対向ローラ１３に対向して設けられ、中間転写ベルト１０に残ったトナーを回収する回収手段である。また、クリーニング手段１８は、中間転写ベルト１０の外周面に接触するクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって中間転写ベルト１０から除去されたトナーなどを収容する廃トナー容器と、を有する。
【００２７】
なお、本実施例の画像形成装置１００は、１次転写部Ｎａを通過した後に感光ドラム１ａに残ったトナーが、帯電ローラ２ａと感光ドラム１ａとが接触する帯電部に到達するまでの間に、感光ドラム１ａに当接してトナーを回収する当接部材を設けていない。より具体的には、感光ドラム１ａの回転方向に関して、１次転写部Ｎａから帯電部までの間に、感光ドラム１ａに当接するクリーニングブレードなどの回収部材を有していない、所謂クリーナレスの構成を有している。したがって、感光ドラム１ａから中間転写ベルト１０にトナー像を１次転写した後に感光ドラム１ａに残った転写残トナーは、帯電部を通過した後に現像手段５ａに回収される。このとき、感光ドラム１ａは、帯電ローラ２ａと露光手段４ａとによって再び帯電、露光されることにより、感光ドラム１ａの表面には画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００２８】
現像手段５ａと感光ドラム１ａとが当接する位置に到達した転写残トナーは、ほぼ負極性である。したがって、感光ドラム１ａの表面電位（非露光部が−５００［Ｖ］、露光部が−１００［Ｖ］）と現像ローラ５１ａに印加される電圧（−３００［Ｖ］）との差により形成される電界で、負極性の転写残トナーの一部は現像手段５ａに回収される。言い換えると、非露光部においては、電界の向きは負極性トナーを感光ドラム１ａから現像ローラ５１ａに移動させる方向であるため、転写残トナーは感光ドラム１ａから現像ローラ５１ａに移動し、現像手段５ａに回収される。
【００２９】
一方で、露光部における電界の向きは、負極性トナーを現像ローラ５１ａから感光ドラム１ａに移動させる方向であるため、現像ローラ５１ａに担持された負極性トナーが感光ドラム１ａに移動し、感光ドラム１ａの露光部にトナー像が現像される。このとき、感光ドラム１ａに残留している転写残トナーも静電潜像の現像に使用される。このように、本実施例の現像手段５ａは、感光ドラム１ａに形成された静電潜像を現像するのとともに感光ドラム１ａに付着した負極性のトナーを回収することが可能である。
【００３０】
本実施例の画像形成装置においては、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。
【００３１】
［再転写トナー］
画像形成装置１００のように、中間転写ベルト１０の移動方向に関して、それぞれが異なる色のトナー像を担持する複数の感光ドラム１ａ〜１ｄを設けたタンデム式の画像形成装置においては、クリーナレス構成を用いる事によって再転写という現象が発生する。ここで、再転写とは、上流側の感光ドラム１ａ〜１ｃから中間転写ベルト１０に転写されたトナー像が下流側の感光ドラム１ｂ〜１ｄと中間転写ベルト１０とが接触する位置を通過する際に、下流側の感光ドラム１ｂ〜１ｄに移動する現象である。
【００３２】
以下、画像形成部ａと、中間転写ベルト１０の移動方向に関して画像形成部ａよりも下流側に設けられる画像形成部ｂを用いて、再転写が発生する機構と、再転写されたトナーを回収する構成について説明する。図２（ａ）は、イエロー（Ｙ）のトナー像を担持する感光ドラム１ａ（第１の像担持体）から中間転写ベルト１０に転写されたトナーが、マゼンタ（Ｍ）のトナー像を担持する感光ドラム１ｂ（第２の像担持体）に再転写される機構を説明する模式図である。図２（ｂ）は、感光ドラム１ｂに再転写されたイエロートナーが帯電ローラ２ｂによって回収されている状態を説明する模式図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、１次転写部Ｎａ（第１の転写部）において感光ドラム１ａから中間転写ベルト１０に転写されたイエローのトナー像は、中間転写ベルト１０の移動にともなって画像形成部ｂの１次転写部Ｎｂ（第２の転写部）に到達する。１次転写部Ｎｂでは、感光ドラム１ｂと中間転写ベルト１０との間の電位差によって放電が発生する場合があり、中間転写ベルト１０に転写されたイエローのトナー像がこの放電によって帯電されると、トナーの帯電極性が反転することがある。この時、帯電極性が反転して正極性に帯電した一部のトナーは、中間転写ベルト１０と感光ドラム１ｂとの間の電位差によって、負極性に帯電した感光ドラム１ｂに再転写される。
【００３４】
中間転写ベルト１０から感光ドラム１ｂに再転写されたイエロートナーは、現像手段５ｂに回収されてしまうと、現像手段５ｂに収容されたマゼンタトナーとは異なる色であるイエロートナーが混入することによって、混色が発生するおそれがある。そこで、本実施例においては、図２（ｂ）に示すように、１次転写部Ｎｂにおいて中間転写ベルト１０から感光ドラム１ｂに再転写されたイエロートナーを帯電ローラ２ｂによって回収し、混色の発生を抑制している。
【００３５】
なお、感光ドラム１ｂに再転写されたイエロートナーを帯電ローラ２ｂによって回収する構成においては、正極性に帯電したトナーは、画像形成部ｂの帯電部を通過する度に帯電ローラ２ｂに回収される。即ち、画像形成動作を繰り返していくと、帯電ローラ２ｂに回収されるトナーが蓄積していく。
【００３６】
帯電ローラ２ｂの表面にトナーが付着した場合、感光ドラム１ｂと帯電ローラ２ｂとの接触面積が変化することによって帯電ローラ２ｂが感光ドラム１ｂを帯電する帯電性能が変化する。これによって、感光ドラム１ｂに形成される表面電位が変化し、画像濃度にムラが生じることで画像不良を招いてしまう。そこで、本実施例においては、帯電ローラ２ａ〜２ｄの構成を、表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部を有する構成とすることにより、混色の発生を抑制しつつ帯電部材の帯電性能の低下を抑制している。
【００３７】
［帯電部材の構成］
次に、本実施例の帯電ローラ２ａ〜２ｄの構成について、図３（ａ）〜（ｂ）を用いて説明する。なお、帯電ローラ２ａ〜２ｄの構成は共通であるため、以下の説明においては各帯電ローラ２ａ〜２ｄをまとめて帯電ローラ２と称する。
【００３８】
図３（ａ）は、本実施例における帯電部材としての帯電ローラ２の概略断面図であり、図３（ｂ）は、帯電ローラ２の表面形状を説明する概略的な模式図である。図３（ａ）に示すように、帯電ローラ２は、芯金２１と、芯金２１の表面に形成された弾性層２２とを有する。また、図３（ｂ）に示すように、弾性層２２は、球状粒子２２ａと、球状粒子２２ａに粗面化されることによって弾性層２２の表面に形成された凹部２２ｂと、を有する。なお、芯金２１は、導電性を有し、弾性層２２を支持することが可能であって、且つ、帯電ローラ２の強度を維持することが可能なものであればよい。
【００３９】
次に帯電ローラ２の製造方法について、その概略を説明する。
【００４０】
まず、弾性層２２を構成する導電性ゴム組成物と弾性層２２の表面を粗面化するための球状粒子２２ａを含む未加硫ゴム組成物を調製する。弾性層２２の表面を粗面化する球状粒子２２ａとしては、樹脂粒子や熱膨張性のマイクロカプセル粒子を用いる事ができ、本実施例においては、トナーよりも大きな粒子径の樹脂粒子を用いた。なお、本実施例の構成においては、球状粒子２２ａの粒子径は６μｍ以上３０μｍ以下のものが好ましい。
【００４１】
また、樹脂粒子の材質は特に限定されるものではないが、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂等から選ばれる少なくとも一つの樹脂でできた球状樹脂粒子や、シリカ、アルミナ、ジルコニアから選ばれる少なくとも一つの無機物からできた球状無機微粒子等が好ましい。
【００４２】
その後、適度に粗面化された表面形状を形成するため、この未加硫ゴム組成物を、クロスヘッド押出成形機を用いて成形する。クロスヘッド押出成形機とは、所定の長さの芯金２１と、未加硫ゴム組成物とを同時に送り込むことによって、芯金２１の外周に所定の厚さの未加硫ゴム組成物が均等に被覆された未加硫ゴムローラがクロスヘッドの出口から押し出される成形機である。クロスヘッド押出成形機にて成形した未加硫ゴム組成物は、芯金２１の長手方向の中央部の外径が端部の外径よりも大きく、所謂クラウン形状に成形される。この時、未加硫ゴムローラの表面には、帯電ローラ２の表面を粗面化するために添加した球状粒子２２ａが露出している。
【００４３】
このようにして得られた未加硫ゴムローラは、ギアオーブンによる熱風炉加熱や遠赤外線による加硫などの加熱処理によって加熱され、帯電ローラ２が得られる。なお、未加硫ゴムローラに加熱処理を行って得たローラの表面に対しては、更に加熱処理や、紫外線照射処理や、電子線照射処理等の表面処理を行ってもよく、表面に保護層を形成するなどして多層構成の帯電ローラ２としても良い。
【００４４】
本実施例の帯電ローラ２は、その表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂを有しており、その表面形状は、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じて測定される各種の値から、下記式１によって規定した。
Ｒｐｋ＋Ｒｋ≧Ｄ・・・（式１）
なお、Ｒｐｋは帯電ローラ２の表面の突出山部高さであり、Ｒｋはコア部のレベル差、Ｄはトナーの体積平均粒径である。Ｒｐｋ及びＲｋの値は、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じ、表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ３４００、小坂研究所社製）を使用して、以下の測定条件のもと測定を行った。
【００４５】
＜測定条件＞
測定機：表面粗さ計（商品名：サーフコーダーＳＥ３４００、小坂研究所社製）
測定長さＬ：８．０ｍｍ
カットオフ波長λｃ：０．８ｍｍ
測定速度：０．５ｍｍ／ｓｅｃ
【００４６】
図４は、帯電ローラ２の突出山部高さＲｐｋと、コア部のレベル差Ｒｋの測定を行う際の測定位置を説明する模式図である。図４に示すように、本実施例においては、芯金２１の幅方向に関して、中心部Ｃに対応する測定位置ｍ１と、中心部Ｃと一端部Ｅ１との間に対応する測定位置ｍ２と、中心部Ｃと他端部Ｅ２との間に対応する測定位置ｍ３の３カ所の表面形状をそれぞれ測定した。更に、帯電ローラ２の周方向に関して、測定位置ｍ１〜ｍ３の３カ所とは異なる位置で、測定位置ｍ１〜ｍ３にそれぞれ対応する位置の表面形状を測定した。このようにして、合計６カ所で測定された突出山部高さＲｐｋ（μｍ）、コア部のレベル差Ｒｋ（μｍ）の値の平均値を、帯電ローラ２の突出山部高さＲｐｋ（μｍ）、コア部のレベル差Ｒｋ（μｍ）とする。ここで、本実施例の帯電ローラ２は、突出山部高さＲｐｋが４．０μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが８．５μｍであった。本実施例において用いたトナーの体積平均粒径Ｄは６．０μｍであるので、帯電ローラ２は式１の関係を満たしている。
【００４７】
［作用と効果］
本実施例では、上述した式１の関係を満たす帯電ローラ２の構成によって、再転写トナーを帯電ローラ２に付着させつつ帯電ローラ２の帯電性能の低下を抑制しており、以下、比較例１と比較例２とを用いて、本実施例の作用と効果について詳細に説明する。なお、本実施例及び比較例１、比較例２においては、感光ドラム１の周速度を１００ｍｍ／ｓｅｃに設定して画像形成を行った。
【００４８】
＜比較例１＞
図５（ａ）は、比較例１の画像形成装置１０１の構成を説明する概略断面図である。図５（ａ）に示すように、比較例１は、感光ドラム１に対して接触することなく感光ドラム１を帯電する、非接触式の帯電部材であるコロナ帯電器２３ａ〜２３ｄを用いている。なお、コロナ帯電器２３ａ〜２３ｄの構成は各画像形成部ａ〜ｄにおいて共通であるため、以下の説明においては各コロナ帯電器２３ａ〜２３ｄをまとめてコロナ帯電器２３と称する。
【００４９】
ここで、コロナ帯電器２３とは、電流が供給されることによって放電を行う放電電極（不図示）と、導電性シールド（不図示）と、グリッド電極（不図示）と、を備えたスコロトロン・タイプの放電装置である。コントローラ回路などの制御手段（不図示）は、画像形成時に感光ドラム１の表面電位（非露光部の電位）が−５００［Ｖ］となるようにコロナ帯電器２３に印加する電圧を制御する。より具体的には、制御手段は、放電電極に−１０００μＡの電流を流して定電流制御を行い、グリッド電極へのＤＣ印加電圧を制御することでコロナ帯電器２３の帯電電位を調整し、感光ドラム１の表面を帯電している。なお、比較例１の画像形成装置１０１のその他の構成は実施例１と同様であるため、共通する部分に関しては実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
＜比較例２＞
図５（ｂ）は、比較例２の画像形成装置１０２の構成を説明する概略断面図である。図５（ｂ）に示すように、比較例２は、感光ドラム１に対して接触する接触式の帯電部材であって、表面の形状が実施例１の帯電ローラ２ａ〜２ｄと異なる帯電ローラ２４ａ〜２４ｄを用いている。なお、帯電ローラ２４ａ〜２４ｄの構成は各画像形成部ａ〜ｄにおいて共通であるため、以下の説明においては各帯電ローラ２４ａ〜２４ｄをまとめて帯電ローラ２４と称する。
【００５１】
帯電ローラ２４は、弾性層に表面を粗面化するための樹脂粒子や熱膨張性のマイクロカプセルからなる球状粒子を含有しておらず、実施例１と同様の測定方法で測定される突出山部高さＲｐｋは１．５μｍ、コア部のレベル差Ｒｋは３．０μｍであった。この測定結果によれば、実施例１の帯電ローラ２とは表面形状が異なり表面に凹凸形状が形成されていない比較例２の帯電ローラ２４は、前述した式１の関係を満たしていないことが分かる。なお、比較例２の画像形成装置１０２のその他の構成は実施例１と同様であるため、共通する部分に関しては実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
【表１】
2019040141.tif 000003
【００５３】
表１は、実施例１と比較例１に関して、５０００枚の転写材Ｐを連続して通紙した時の混色による色味変動の測定結果を説明する表である。混色による色味変動については、画像形成部ｃの１次転写部Ｎｃにおいて感光ドラム１ｃに再転写されたイエロートナーが現像手段５ｃに回収される場合を想定し、現像手段５ｃのシアン（Ｃ）トナーの色味を測定して評価を行った。シアントナーを収容する現像手段５ｃにイエロートナーが回収される際の色味変動を評価する理由としては、イエロートナーとシアントナーが混色した際に最も色味変動が大きくなり、画像に与える影響が大きくなるためである。
【００５４】
色味変動の測定には、Ｇｒｅｔａｇ  Ｍａｃｂｅｔｈ社製のＳｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏを用いて、５０００枚の転写材Ｐを連続して通紙した後の現像手段５ｃに収容されたシアントナーの色味と、混色していないシアントナーの色味との間の色差ΔＥを算出した。そして、色味変動の評価としては、算出された色差ΔＥの値が３以下かどうかを基準に判定した。これは、色差ΔＥ≦３が、日本色彩研究所が指定するＡ級許容差、すなわち、人がほとんど感じない色差だからである。
【００５５】
比較例１の構成は、感光ドラム１の表面の帯電を非接触式のコロナ帯電器２３を使用して行うため、画像形成部ｃの感光ドラム１ｃに再転写された再転写トナーは、帯電部を通過する際に、コロナ帯電器２３ｃからの負極性の放電を受けて負極性に帯電される。そして、負極性に帯電された再転写トナーは、現像手段５ｃの現像ローラ５１ｃと感光ドラム１ｃとが接触する位置に到達した際に、転写残トナーと同様に感光ドラム１ｃから現像ローラ５１ｃに移動して現像手段５ｃに回収される。その結果、現像手段５ｃにはシアントナーと異なる色のトナーが混入することで混色が発生し、表１に示すように、比較例１の構成において算出された色差ΔＥの値は４．５であり、基準値の３を上回っていた。
【００５６】
これに対し、実施例１の構成においては、表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂを形成した接触式の帯電ローラ２ｃを用いており、感光ドラム１ｃに再転写された再転写トナーを帯電ローラ２ｃの凹部２２ｂによって回収することが可能である。これにより、再転写トナーが現像手段５ｃに回収されることによって発生する混色を抑制することができる。表１に示すように、実施例１の構成において算出された色差ΔＥの値は１．５であり、基準値の３を下回る結果となった。
【００５７】
【表２】
2019040141.tif 000004
【００５８】
表２は、実施例１と比較例２に関して、５０００枚の転写材Ｐを連続して通紙する前と通紙した後の感光ドラム１ｃの表面電位の変化量を説明する表である。ここで、感光ドラム１ｃの表面電位の変化量は、実施例１の帯電ローラ２ｃ及び比較例２の帯電ローラ２４ｃに関して、５０００枚の転写材Ｐを連続して通紙する前後の表面電位をそれぞれ測定し、その差を取ることで求めた。各感光ドラム１ａ〜１ｄの表面電位が変化してしまうと、現像時の非露光部電位及び露光部電位が変わってしまうため、画像濃度変動が起きてしまう。基準としては、表面電位が１０ｖ変化すると、特にハイライト領域において人の目でも画像濃度変動が視認できるレベルとなる。なお、感光ドラム１ｃの表面電位の測定は、トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４を使用して行った。
【００５９】
実施例１及び比較例２では、接触式の帯電部材を用いていることから、感光ドラム１ｃに再転写された再転写トナーは、実施例１又は比較例２の帯電部において、感光ドラム１ｃから帯電ローラ２ｃ又は帯電ローラ２４ｃにそれぞれ回収される。これにより、画像形成動作を繰り返す度に、感光ドラム１ｃの回転に伴って、再転写トナーが帯電ローラ２ｃ又は帯電ローラ２４ｃに回収され、蓄積されていく。
【００６０】
ここで、比較例２の帯電ローラ２４ｃは、弾性層に表面を粗面化する球状粒子を含んでおらず、表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部が形成されていない。従って、帯電ローラ２４ｃに回収された再転写トナーが蓄積された場合に、帯電ローラ２４ｃの表面が再転写トナーで覆い尽くされてしまう。これにより、感光ドラム１ｃと帯電ローラ２４ｃとが当接する領域を十分に確保することが困難となることで、帯電ローラ２４ｃによって感光ドラム１ｃを十分に帯電することが困難となる。表２に示すように、比較例２における感光ドラム１ｃの表面電位の変化量は１３［Ｖ］であり、基準値である１０［Ｖ］を上回っていた。これは、帯電ローラ２４ｃに蓄積された再転写トナーによって帯電ローラ２４ｃの帯電性能が低下し、感光ドラム１ｃの表面電位が変化してしまったためである。
【００６１】
これに対し、実施例１の帯電ローラ２ｃの構成においては、感光ドラム１ｃの表面電位の変化量は５［Ｖ］であり、基準値である１０［Ｖ］を下回っていた。これは、実施例１の帯電ローラ２ｃが、トナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂを有することによって、再転写トナーを凹部２２ｂに回収することが可能であるためである。この構成により、再転写トナーを回収する際に、帯電ローラ２ｃ表面の凹部２２ｂで再転写トナーを回収し、球状粒子２２ａによって形成される凸部によって、感光ドラム１ｃと帯電ローラ２ｃとが当接する領域を十分に確保することができる。その結果、比較例２と比べて、帯電ローラ２ｃの表面に再転写トナーが蓄積していくことによる帯電ローラ２ｃの帯電性能の低下を抑制することが可能となる。
【００６２】
なお、比較例１の構成は非接触式のコロナ帯電器２３を用いているため、再転写トナーを帯電部材で回収することができず、感光ドラム１ｃの表面電位は変動しない。
【００６３】
以上説明したように、本実施例の構成によれば、クリーナレス構成の画像形成装置１００において、帯電ローラ２の表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂを形成することで、混色の発生を抑制しつつ帯電ローラ２の帯電性能の低下を抑制できる。
【００６４】
［再転写トナーの吐き出し］
図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施例における帯電ローラ２ｂに回収された再転写トナー（イエロートナー）の吐き出し動作を説明する模式図であり、図７は、帯電ローラ２ｂから再転写トナーを吐き出す際のシーケンスを説明する図である。本実施例においては、帯電ローラ２ｂの帯電性能の低下をより抑制するために、画像形成動作を行わないタイミング、例えば後回転工程等において、帯電ローラ２ｂに回収された再転写トナーの吐き出しを行っている。以下、図６（ａ）〜（ｃ）、図７を用いて、再転写トナーの吐き出しについて説明する。
【００６５】
図６（ａ）に示すように、帯電ローラ２ｂからの再転写トナーを吐き出し動作は、まず、現像ローラ５１ｂによって感光ドラム１ｂに形成された静電潜像の現像が完了した後に現像ローラ５１ｂを感光ドラム１ｂから離間させることによって開始される。その後、図７に示すように、各画像形成部ａ〜ｄから中間転写ベルト１０に転写されたトナー像の後端が最下流の画像形成部ｄの１次転写部Ｎｄを通過した時刻Ｔ１において、１次転写電源１５から金属ローラ１４ｂに印加する電圧を切り替える。本実施例においては、１次転写電源１５から金属ローラ１４ｂに印加する電圧を、５００［Ｖ］から−９００［Ｖ］に切り替えた。
【００６６】
次に、帯電ローラ２ｂに印加する電圧を０［Ｖ］に切り替えることにより、帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間に形成される電界の向きを画像形成時に形成される電界の向きと逆方向にする。帯電ローラ２ｂに回収された再転写トナーは正極性に帯電しているため、正極性の再転写トナーが帯電ローラ２ｂから感光ドラム１ｂに静電的に引き寄せられる電界を形成することで、帯電ローラ２ｂに回収した再転写トナーを吐き出すことができる。
【００６７】
ここで、帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間の放電開始電圧をＶａ［Ｖ］とする。この時、再転写トナーを吐き出す際に帯電ローラ２ｂに印加する電圧は、帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間に形成する電位差の絶対値が１００［Ｖ］以上Ｖａ［Ｖ］以下となる電圧であることが好ましい。帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間に形成する電位差の絶対値が１００［Ｖ］未満となる場合には、正極性に帯電した再転写トナーを帯電ローラ２ｂから感光ドラム１ｂに静電的に移動させるのに十分な強さの電界が形成されない。また、帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間に形成する電位差の絶対値がＶａ［Ｖ］を超える場合には、帯電ローラ２ｂと感光ドラム１ｂとの間で放電が発生することで再転写トナーの極性が反転し、感光ドラム１ｂに静電的に移動できない可能性が生じる。
【００６８】
帯電ローラ２ｂから感光ドラム１ｂに吐き出された正極性の再転写トナーは、その後、図６（ｂ）に示すように、現像手段５ｂと感光ドラム１ｂとが対向する位置を通過する。この時、現像ローラ５１ｂは感光ドラム１ｂから離間しているため、再転写トナーは現像手段５ｂに回収されず、感光ドラム１ｂの回転にともなって１次転写部Ｎｂに到達する。
【００６９】
１次転写部Ｎｂでは、感光ドラム１ｂの表面電位（−５００［Ｖ］）と金属ローラ１４ｂに印加された電圧（−９００［Ｖ］）との間の電位差により、画像形成時に１次転写部Ｎｂに形成される電界の向きと逆方向の電界の向きが形成されている。これにより、図６（ｃ）に示すように、正極性に帯電した再転写トナーは、感光ドラム１ｂから中間転写ベルト１０ｂに静電的に移動する。その後、中間転写ベルト１０に移動した再転写トナーは、中間転写ベルト１０の移動に伴って２次転写部を通過し、クリーニング手段１８により清掃、除去される。
【００７０】
本実施例においては、以上の工程により帯電ローラ２ｂに回収した再転写トナーの吐き出し動作を行っている。なお、本実施例においては、再転写トナーの吐き出しを行う際に一時的に帯電ローラ２ｂに印加する電圧を０［Ｖ］にしているが、図７に示すように、帯電ローラ２ｂに印加する電圧を０［Ｖ］にしても、感光ドラム１ｂの表面電位がほぼ変化しない。
【００７１】
ここで、感光ドラム１ｂの表面電位の暗減衰速度は約１．３Ｖ／ｓｅｃ、帯電ローラ２ｂの径は約７．０ｍｍ、感光ドラム１ｂの周速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、帯電ローラ２ｂから再転写トナーを吐き出す際の帯電ローラ２ｂの回転数は約１〜３回転である。即ち、再転写トナーを吐き出す際に帯電ローラ２ｂに印加する電圧を０［Ｖ］とする時間は１ｓｅｃ以下、若しくはそれ前後である。したがって、帯電ローラ２ｂに印加する電圧を−１１００［Ｖ］から０［Ｖ］にした場合であっても、感光ドラム１ｂの表面電位はほぼ変化せず、その影響は無視できる程度である。
【００７２】
また、本実施例においては、再転写トナーの吐き出しを行う場合、感光ドラム１ｂと帯電ローラ２ｂ及び、感光ドラム１ｂと金属ローラ１４ｂとの間に形成される電界の向きを画像形成時に形成される電界の向きとは逆方向にしている。このため、帯電ローラ２ｂから再転写トナーを吐き出す動作は画像形成を行っていない非画像形成時に行う必要があり、本実施例では、画像形成動作の終了処理工程である後回転工程において、再転写トナーの吐き出し動作を行っている。しかし、これに限らず、非画像形成時であれば再転写トナーの吐き出し動作を行うことが可能である。
【００７３】
更に、帯電ローラ２ｂの帯電性能の低下をより抑制するために、帯電ローラ２ｂに所定以上の量の再転写トナーが蓄積する前に、吐き出し動作を行うことがより好ましい。本実施例においては、連続して画像形成を行う場合には、５０枚の転写材Ｐに連続して画像形成を行う毎に１回、再転写トナーの吐き出し動作を行う構成とした。
【００７４】
なお、以上の説明において、例として画像形成部ｂを用いて再転写トナーの回収動作及び吐き出し動作について説明したが、中間転写ベルト１０の移動方向に関して、最上流の画像形成部ａを除く画像形成部ｂ〜ｄにおいても再転写トナーは発生する。そして、本実施例の帯電ローラ２の構成を用いる事によって、これらの画像形成部ｂ〜ｄに関しても、混色の抑制及び帯電性能の低下を抑制することが可能である。
【００７５】
図８は、本実施例の変形例としての画像形成装置２００の構成を説明する模式図である。本実施例においては、中間転写ベルト１０を用いた中間転写方式の画像形成装置１００について説明したが、これに限らない。図８に示すように、転写材Ｐを搬送する搬送ベルト２１０を有する直接転写方式の画像形成装置２００に本実施例の帯電ローラ２を用いることで、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００７６】
（実施例２）
実施例１では、帯電ローラ２の弾性層２２に樹脂粒子である球状粒子２２ａを含ませることによって、表面にトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２ｂが形成された帯電ローラ２の構成について説明した。これに対し、実施例２では、図９（ａ）〜（ｂ）に示すように、帯電ローラ２０２の弾性層２２２に熱膨張性のマイクロカプセル粒子である球状粒子２２２ａを含ませる点で実施例１と異なる。なお、実施例２の構成は、帯電ローラ２０２の弾性層２２２の表面に形成する凹部２２２ｂの形成方法が異なる点を除いて実施例１と同様であり、同一の部材及び構成に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図９（ａ）は、本実施例における帯電部材としての帯電ローラ２０２の概略断面図であり、図９（ｂ）は、帯電ローラ２０２の表面形状を説明する概略的な模式図である。図９（ａ）に示すように、帯電ローラ２は、芯金２２１と、芯金２２１の表面に形成された弾性層２２２とを有する。また、図９（ｂ）に示すように、弾性層２２２は、熱膨張性のマイクロカプセル粒子である球状粒子２２２ａと、球状粒子２２２ａに粗面化されることによって弾性層２２２の表面に形成された凹部２２２ｂと、を有する。なお、芯金２２１は、導電性を有し、弾性層２２２を支持することが可能であって、且つ、帯電ローラ２０２の強度を維持することが可能なものであればよい。
【００７８】
熱膨張性のマイクロカプセル粒子とは、コアシェル構造を有する粒子であり、ガス透過性の低い樹脂のシェル材料に、加熱により気化するコア材料を内包し、所定の温度で加熱されることによって熱膨張して内部が中空のバルーン状の粒子となる。本実施例においては、球状粒子２２２ａとして、熱膨張後の粒子径が６μｍ以上３０μｍ以下になる熱膨張性のマイクロカプセル粒子を用いた。
【００７９】
熱膨張性マイクロカプセル粒子のシェル材料の樹脂としては、アクリロニトリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、メタクリロニトリル樹脂等から選ばれるガス透過性の低い樹脂を用いる事が好ましい。また、加熱により気化するコア材料としては、シェル材料の軟化点以下の温度でガス化する物質が好ましく、炭素数３〜１０程度の炭化水素等を用いる事が好ましい。なお、球状粒子２２２ａの含有量は、弾性層２２２を構成する導電性ゴム組成物に対して、１体積％〜３０体積％となる量が好ましい。
【００８０】
次に帯電ローラ２０２の製造方法について、その概略を説明する。
【００８１】
まず、弾性層２２２を構成する導電性ゴム組成物と、弾性層２２２の表面を粗面化するための球状粒子２２２ａと、を含む未加硫ゴム組成物を調製する。その後、適度に粗面化された表面形状を形成するため、実施例１と同様に、未加硫ゴム組成物をクロスヘッド押出成形機を用いて成形し、未加硫ゴムローラを得る。この時、未加硫ゴムローラの表面には、帯電ローラ２０２の表面を粗面化するために添加した球状粒子２２２ａが露出している。
【００８２】
そして、未加硫ゴムローラを加熱することによって、熱膨張性のマイクロカプセル粒子が熱膨張した加硫ゴムローラを得る。その後、加硫ゴムローラの表面を研磨することで、熱膨張マイクロカプセル粒子が熱膨張することによって弾性層２２２に形成された空間に由来する凹部２２２ｂを有する帯電ローラ２０２を得る。
【００８３】
次に、実施例１と同様に、本実施例の帯電ローラ２０２に関して、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じ、表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ３４００、小坂研究所社製）を用いてＲｐｋ及びＲｋの値を測定した。その結果、本実施例の帯電ローラ２０２は、突出山部高さＲｐｋが４．０μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが５．０μｍであった。本実施例において用いたトナーの体積平均粒径Ｄは６．０μｍであるので、帯電ローラ２０２は、実施例１の帯電ローラ２と同様に式１の関係を満たす。したがって、本実施例の帯電ローラ２０２もトナーの体積平均粒径以上の大きさの凹部２２２ｂを有しており、本実施例の構成においても実施例１と同様の効果を得ることが可能である。
【００８４】
（実施例３）
実施例１では、帯電ローラ２の弾性層２２に球状粒子２２ａを含ませることによって弾性層２２の表面に凹部２２ｂを形成する構成について説明した。これに対し、実施例２においては、帯電ローラ２の弾性層２２に絶縁性の球状粒子２２ａを含ませる構成について説明する。なお、本実施例の構成は、弾性層２２に含ませる球状粒子２２ａが絶縁性を有する点を除いて実施例１と同様であり、同一の部材及び構成に関しては同一の符号を付して説明を省略する。
【００８５】
本実施例の帯電ローラ２は、実施例１と同様に、芯金２１と、芯金２１の表面に形成された弾性層２２とを有し、弾性層２２は、絶縁性の球状粒子２２ａと、球状粒子２２ａに粗面化されることによって弾性層２２の表面に形成された凹部２２ｂと、を有する。絶縁性の球状粒子２２ａとしては、絶縁性の樹脂粒子や絶縁性の熱膨張性のマイクロカプセル粒子を用いることができる。
【００８６】
また、本実施例の帯電ローラ２に関して、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２に準じ、表面粗さ計（サーフコーダーＳＥ３４００、小坂研究所社製）を用いてＲｐｋ及びＲｋの値を測定したところ、実施例１の帯電ローラ２と同様の結果が得られた。即ち、本実施例の帯電ローラ２は、突出山部高さＲｐｋが４．０μｍ、コア部のレベル差Ｒｋが８．５μｍであり、本実施例において用いたトナーの体積平均粒径Ｄは６．０μｍであることから、帯電ローラ２は式１の関係を満たしていた。したがって、本実施例の構成においても実施例１と同様の効果を得ることが可能である。
【００８７】
再転写トナーを帯電ローラ２で回収する場合、トナー自身の電気抵抗の影響によって帯電ローラ２の電気抵抗が変動する可能性があり、再転写トナーの回収量によって帯電ローラ２の電気抵抗が変動してしまうと、帯電性能が変化してしまうおそれがある。本実施例においては、絶縁性の球状粒子２２ａを有する帯電ローラ２を用いる事によって、帯電ローラ２の表層抵抗を高くすることがかのうである。これにより、再転写トナーによる帯電ローラ２の電気抵抗の変動を抑制することができ、その結果、帯電性能の変化が抑制され、帯電ローラ２によって再転写トナーを回収しつつ感光ドラム１の表面を均一に帯電することが可能となる。
【００８８】
（実施例４）
実施例１では、各画像形成部ａ〜ｄのそれぞれに対応して設けられる各金属ローラ１４ａ〜１４ｄに対して共通の１次転写電源１５から電圧を印加することにより各感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト１０にトナー像を１次転写する構成について説明した。これに対し、実施例４の画像形成装置４００は、図１０に示すように、各画像形成部ａ〜ｄの１次転写電源と、２次転写電源を共通化した転写電源３１７によって１次転写及び２次転写を行う構成を有する。なお、本実施例の画像形成装置４００の構成は、転写電源４１７から２次転写ローラ１６に電圧を印加することによって１次転写を行う点と、定電圧素子としてのツェナーダイオード４１５を設ける点を除いて実施例１と同様である。したがって、実施例１と共通する部材及び構成に関しては実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８９】
図１０は本実施例における画像形成装置４００の構成を説明する概略断面図である。図１０に示すように、転写電源４１７は２次転写ローラ１６に接続され、２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト４１０、対向部材としての対向ローラ１３、定電圧素子としてのツェナーダイオード４１５を介してアースに電気的に接続されている。また、金属ローラ１４は対向ローラ１３と電気的に接続され、ツェナーダイオード４１５を介してアースに電気的に接続されている。
【００９０】
定電圧素子としてのツェナーダイオード４１５は、電流が流れることにより所定の電圧（以下、降伏電圧と称する）を維持する素子であり、一定以上の電流が流れた際にカソード側に降伏電圧が発生する。本実施例においては、ツェナーダイオード４１５のカソード側（一端側）を対向ローラ１３と金属ローラ１４に接続し、アノード側（他端側）をアースに電気的に接続した。
【００９１】
本実施例の構成において、転写電源４１７から２次転写ローラ１６に電圧を印加すると、導電性の中間転写ベルト４１０と対向ローラ１３を介して２次転写ローラ１６からツェナーダイオード４１５に電流が流れる。この時、ツェナーダイオード４１５に所定の値以上の電流が流れると、ツェナーダイオード４１５のカソード側に降伏電圧が発生し、対向ローラ１３及び金属ローラ１４がツェナーダイオード４１５の降伏電圧に維持される。これにより、金属ローラ１４から感光ドラム１に１次転写電流が流れ、感光ドラム１から中間転写ベルト４１０にトナー像が１次転写される。
【００９２】
このように、本実施例のように１次転写電源と２次転写電源を共通化した構成においても、安定した１次転写性及び２次転写性を得ることが可能である。この構成により、１次転写電源を減らすことができ、電源基版の簡略化及び小サイズ化や、コストダウンを図ることが可能となる。
【００９３】
ここで、本実施例においては、安定した１次転写性を得るために、中間転写ベルト４１０として、表面抵抗率が１０６〜１０８Ω／□の、比較的電気抵抗が低い中間転写ベルトを用いている。なお、表面抵抗率の測定は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）に、リングプローブのタイプＵＲ１００（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１６）を用いて行う。その際、印加電圧１０Ｖ、測定時間１０秒の測定条件で、室内温度２３℃、室内湿度５０％の測定環境のもと行う。
【００９４】
本実施例の構成においては、１次転写を行うために中間転写ベルト４１０に電流が供給されると、より電気抵抗の低い中間転写ベルト４１０には一様な電位が形成される。これにより、中間転写ベルト４１０の移動方向に関して、１次転写部Ｎの上流において感光ドラム１と中間転写ベルト４１０との電位差によって放電（以下、上流放電と称する）が発生しやすくなる。この上流放電により、感光ドラム１と中間転写ベルト４１０が当接する１次転写部Ｎにおける感光ドラム１の電位が低下して、１次転写部Ｎを通過するトナーの極性を反転させる放電の発生が抑制される。その結果、再転写トナーの発生が抑制される。
【００９５】
したがって、本実施例の構成によれば、再転写トナーの発生を抑制することが出来るため、帯電ローラ２によって回収される再転写トナーの量を少なくすることができる。即ち、本実施例の構成においては実施例１と同様の効果が得られるだけでなく、混色の発生及び帯電ローラ２の帯電性能の低下を、より抑制することが可能である。
【００９６】
なお、本実施例においては、金属ローラ１４と対向ローラ１３を電気的に接続し、金属ローラ１４から中間転写ベルト４１０を介して感光ドラム１に電流を流す構成とした。しかし、これに限らず、金属ローラ１４を設けずに、対向ローラ１３から中間転写ベルト４１０の周方向に電流を流すことで、感光ドラム１から中間転写ベルト４１０にトナー像を転写する構成でも同様の効果を得ることができる。この時、降伏電圧に維持された対向ローラ１３から中間転写ベルト４１０の周方向に電流が流れる。
【符号の説明】
【００９７】
１  感光ドラム（第１の像担持体、第２の像担持体）
２  帯電ローラ（帯電部材）
５  現像手段
１０  中間転写ベルト
Ｎ  １次転写部（第１の転写部、第２の転写部）
２２ｂ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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