(57)【要約】【課題】転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができ、連続して画像形成を行った場合でも高品質なフルカラー画像を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明は、像担持体１１、帯電手段１３、露光手段２０、現像手段３０、中間転写体４１、一次転写手段４５、二次転写手段５１を有し、中間転写体４１に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段４２を有し、逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に像担持体１１に転移させることで中間転写体４１のクリーニングを行なう画像形成装置において、現像手段３０の現像ローラ３２上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ一次転写手段４５に印加される一次転写バイアスの絶対値が１０００Ｖ以下となるようにした。【選択図】　　　　図１
2004133288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置において、
前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１０００Ｖ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、
前記一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、
前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の画像形成装置において、
前記残トナー帯電手段は帯電ブラシであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１，２または３記載の画像形成装置において、
前記残トナー帯電手段は帯電ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置のクリーニング方法において、
前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲であり、前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲であることを特徴とする画像形成装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、詳細には中間転写体を用いたフルカラー画像形成装置、およびその画像形成装置のクリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置では、像担持体（例えば感光体）上に形成されたトナー画像を転写材に転写し、その後、転写材上のトナー画像を定着器によって加熱・加圧定着を行い、定着させている。この方法において形成される画像はモノクロ画像である。また、フルカラー画像を形成する装置としては、転写材を転写ドラムなどの転写材担持体に保持させた状態で、感光体に順次現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を転写材に順次転写し、その後、転写材担持体から剥離させた転写材を定着器によって加熱・加圧定着を行い、定着するようにしたものもある。
【０００３】
一方、トナー画像を転写材担持体上の転写材に直接転写するのではなく、例えば下記の特許文献１に開示されるように、感光体に順次現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を一旦中間転写体に順次転写し、中間転写体上に重ね合わせた４色のトナー画像を転写材に一括転写した後、定着器によって定着する画像形成装置が知られている。この画像形成装置においては、転写材を転写材担持体に保持させる必要が無いため薄紙（４０ｇ／ｍ２）や厚紙（２００ｇ／ｍ２）、はがき、封筒など、様々な種類の転写材が使用可能であり、転写材汎用性が高いという利点を有する。また、前記中間転写体としては中間転写ドラム、または中間転写ベルトが一般的に用いられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１１５６２号公報
【特許文献２】
特開平５−３０３３１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した中間転写体を用いた画像形成装置には次のような問題点があった。
前述した中間転写体を用いた画像形成時において、前記中間転写体に形成されたトナー像は二次転写手段によって第二の像担持体（以下転写材と呼ぶ）に転移される。この時、転写材に転移しきれずに中間転写体上に残った転写残トナーを除去する必要がある。この転写残トナーを除去する方法としては、例えば特許文献２において、中間転写体に弾性体からなるクリーニングブレードを当接させ転写残トナーを掻き取る方法が提案されている。しかしながら、この方法ではブレードの当接時または離間時の摩擦抵抗変動が駆動に与える影響により中間転写体の回動に変動をきたすため、色ずれやバンディングの発生原因となる。また、クリーニングブレードによるビビリ音の発生等の異音が問題となることもある。これはブレードの摩擦係数が上昇する高温・高湿環境下で顕著である。さらに、長期間の使用においては中間転写体の表層削れという問題も生じる可能性がある。
【０００６】
このような課題を解決するための１つの方法として、残トナー帯電手段を用いて中間転写体上の残トナーの極性を正規の帯電極性と反対の極性になるように帯電を行ない、一次転写にて感光体に転移させ、感光体側に設けられたクリーニング手段によって回収するというものがある。
しかしながら、この方法を用いた場合においても次のような問題点があった。すなわち、正規の帯電極性と反対の極性に帯電された残トナーが一次転写部位を通過する際に、一次転写部位の電位差による放電によって残トナーが正規の帯電極性に変化してしまうため、感光体に転移できずにクリーニング不良が発生する。ここで感光体に転移できなかった残トナーは正規転写された次頁のトナー画像と共に転写材に転写されるため、ポジ残像となって現れる。このため一次転写バイアスは極力低く設定することが望ましい。しかし、トナー帯電量により前記一次転写バイアスを高く設定できない場合があることが判明した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、従来技術の問題点を解決し、転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができ、連続して画像形成を行った場合でも高品質なフルカラー画像を得ることができる画像形成装置を提供すること、およびその画像形成装置のクリーニング方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置において、前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１０００Ｖ以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲であることを特徴とするものである。
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲であることを特徴とするものである。
さらに請求項４に係る発明は、請求項１，２または３記載の画像形成装置において、前記残トナー帯電手段は帯電ブラシであることを特徴とするものである。さらに請求項５に係る発明は、請求項１，２または３記載の画像形成装置において、前記残トナー帯電手段は帯電ローラであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６に係る発明は、第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置のクリーニング方法において、前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲であり、前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲であることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の構成、動作および作用を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す図であって、中間転写体として中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置１の概略構成図である。図１において、符号１０は画像形成部であり、符号１１は画像形成部１０の略中央に配置された第一の像担持体である。この第一の像担持体１１は図中の矢印Ａの方向に回転する感光体ベルトであり、この感光体ベルト１１は駆動ローラ１４および従動ローラ１５，１６により張架されている。この感光体ベルト１１の周囲には感光体クリーニングユニット１２、帯電器１３、潜像形成手段である露光手段２０、トナー像形成手段である現像手段３０、反射濃度センサー９１、中間転写ベルトユニット４０などが配置されている。
【００１２】
帯電器１３は、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャなどからなり、感光体ベルト１１の表面を均一に帯電する。
露光手段２０は、半導体レーザ（ＬＤ）等からなる光源２１と、回転多面鏡等からなる光偏向器２２と、複数のミラー２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、走査結像レンズ２４などから構成され、感光体ベルト１１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像データに応じて変調されたレーザ光Ｌを露光して各色の静電潜像を形成する。
現像手段３０は、イエロー現像器３１Ｙ、マゼンタ現像器３１Ｍ、シアン現像器３１Ｃ、ブラック現像器３１Ｋの４個の現像器から構成されており、各色の現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、ケース３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ内に現像剤担持体である現像ローラ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋと、トナー供給ローラ（符号省略）、弾性ブレード（符号省略）、トナー攪拌・搬送スクリュー３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，３３Ｋ等を備えた構成である。
【００１３】
フルカラー画像形成時は、露光手段２０により感光体ベルト１１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で静電潜像が形成され、この各色の静電潜像は、イエロー現像器３１Ｙ、マゼンタ現像器３１Ｍ、シアン現像器３１Ｃ、ブラック現像器３１Ｋの順で現像され可視像化され、各色のトナー像が順次形成される。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で形成されるトナー像は、その形成順に中間転写ベルト４１に順次重ね合わせて転写され（以下、感光体ベルトから中間転写ベルトへの転写を一次転写と呼ぶ）、中間転写ベルト４１上に４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像が形成される。
【００１４】
本実施例では、感光体ベルト１１の露光された部位に現像トナーが付着して可視化される反転現像方式である。より具体的には、
感光体表面電位：−５５０Ｖ、
感光体露光部電位：−８０Ｖ、
の潜像条件にて、マイナス極性に帯電したトナーを感光体露光部に静電的に付着させて現像が行なわれる。
【００１５】
本実施例の各色の現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋでは、非磁性一成分トナーを用いた感光体接触現像方式で現像を行なう。
各色の現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋで用いるトナーについては後述するが、その粒径は８μｍであり、トナー供給ローラによって現像ローラ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋにコートされ、更に弾性ブレードでトナー薄層形成とトナーの帯電が行われ、ＤＣ−３００Ｖの現像バイアスで現像される。
【００１６】
本実施例において、感光体ベルト１１から中間転写ベルト４１への一次転写を行なう際の一次転写バイアスは定電圧で制御され、後述する一次転写バイアスローラ４５に＋３００Ｖを印加することで一次転写が行われる。印加される電圧値の詳細については後述する。
【００１７】
中間転写ベルト４１は，駆動ローラ４４、一次転写バイアスローラ４５、および従動ローラ４６，４７，４８により張架されており，図示しない駆動モータによって図中の矢印Ｂ方向に駆動されるようになっている。
中間転写ベルト４１の端部にはベルト位置検出マーク４９が設けられており、マークセンサ４３によってマークが検出されたタイミングで各色の画像形成プロセスを開始することにより、各色画像の正確な色重ねが可能となる。
【００１８】
ところで、中間転写ベルト４１に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることができる。尚、必要に応じて中間転写ベルト４１の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、　ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニルデン）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これらに限定されるものではない。
また、上述したような樹脂フィルムベルト以外に、弾性層を有する中間転写体を用いることも可能である。
【００１９】
ところで、中間転写ベルト４１の体積抵抗率および表面抵抗率であるが、体積抵抗率が１０９〜１０１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率が１０１０〜１０１５Ω／□の範囲であることが望ましい。
中間転写ベルト４１の抵抗測定方法であるが、デジタル超高抵抗微少電流計（アドバンテスト社製：Ｒ８３４０Ａ）にプローブ（内側電極直径５０ｍｍ，リング電極内径６０ｍｍ：ＪＩＳ−Ｋ６９１１準拠）を接続し、中間転写ベルト４１の表裏に１０００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して、
ｄｉｓｃｈａｒｇｅ：５ｓｅｃ、
ｃｈａｒｇｅ：１０ｓｅｃ、
で測定を行なった。
【００２０】
図１において、符号５０は二次転写ユニットであり、二次転写バイアスローラ５１、および該二次転写バイアスローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離させる図示しない接離機構などで構成されており、転写材９０の裏面に当接しバイアスを印加することで二次転写を行なう。二次転写バイアスローラ５１はステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０５〜１０１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性発泡体を被覆することで構成されている。尚、二次転写バイアスローラ５１は、この弾性発泡体のまま使用しても良いし、必要に応じてその表面にフッ素樹脂等の高離型性フィルムを被覆しても良い。ここで抵抗値は、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ１４を設置し、芯金両端部に片側４．９Ｎ（両側で合計９．８Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。
【００２１】
転写材９０は給紙カセット８０から給紙ローラ８１ａにより給紙され、搬送ローラ８１ｂ，８１ｃによりレジストローラ８２へ搬送され、レジストローラ８２によって、中間転写ベルト４１面の４色重ね画像の先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて二次転写部に給紙される。
二次転写バイアスローラ５１は駆動ギヤ（図示しない）によって駆動力が与えられており、その周速は中間転写ベルト４１の周速に対して、略同一となるよう調整されている。
【００２２】
二次転写バイアスローラ５１は、通常、図示しない接離機構により中間転写ベルト４１面から離間しているが、中間転写ベルト４１面に形成された４色の重ね画像を転写材９０に一括転写するときにタイミングを取って押圧され、高圧電源１００によって所定のバイアス電圧を印加することにより転写材９０への転写を行う。転写材９０に転写された４色重ね画像は、定着手段６０の定着ベルト６１と加圧ローラ６２により加熱・加圧されて定着された後、排紙トレイ８４に排紙される。
また、転写材９０に両面プリントを行なう場合には、定着後の転写材９０は、搬送路切換爪８５により両面用反転搬送装置７０に送り込まれ、両面用反転搬送装置７０内で搬送路切換爪７１と反転用ローラ対７２でにより表裏を反転され、次の作像動作にタイミングを合わせてレジストローラ８２に搬送される。
【００２３】
複数色のカラー連続プリント時には、転写材９０後端が二次転写バイアスローラ５１を十分通過するタイミングでバイアス電圧がオフされ、その後、次ページの中間転写ベルト４１上トナーを付着させないために、接離機構によって中間転写ベルト４１より離間される。また、単枚プリントあるいは連続プリント時の最終ページの二次転写終了時には、二次転写バイアスローラ５１を中間転写ベルト４１面から離間させず、転写バイアスとは逆極性のクリーニングバイアス（本実施例では−１ｋＶ）を一定時間印加（本実施例では転写ローラ４回転相当時間）し、さらに続けて転写バイアスと同極性のバイアス（本実施例では１ｋＶ）を一定時間印加（本実施例では転写ローラ２回転相当時間）することで、二次転写バイアスローラ５１表面に付着したトナーを中間転写ベルト４１に転移させ、二次転写バイアスローラ５１表面に付着したトナーのクリーニングを行なう。
尚、二次転写バイアスローラ５１から中間転写ベルト４１に転移させられたトナーはベルトクリーニングユニット４２によって中間転写ベルト４１から回収される。
【００２４】
ベルトクリーニングユニット４２は、中間転写ベルト４１に接離可能なベルトクリーニングユニットであり、クリーニングブラシ４２ａ、バイアスローラ４２ｂ、クリーニングブレード４２ｃおよび該クリーニングブラシ４２ａを中間転写ベルト４１に対して接離させる図示しない接離機構などで構成されている。本実施例で用いたクリーニングブラシ４２ａは、２００テックス／５０フィラメント、密度は１０００００本／ｉｎｃｈ２、ブラシ径はφ２２ｍｍ、芯金径φ１０ｍｍ、毛足長さは６ｍｍとした。ブラシ材質としてＰＥＴにカーボンブラックを混錬し抵抗調整された繊維を用いた。ブラシ抵抗の測定は金属平板にブラシを、その毛先が１ｍｍ食込むように固定し、芯金に１ｋＶ印加した時の電流値から算出した。本実施例のブラシ抵抗は前述した方法で５×１０８Ωと測定されたものを用いた。尚、ブラシ抵抗の使用可能範囲は検討の結果、１０４〜１０９Ωであることが分かった。
【００２５】
ここでベルトクリーニングユニットの動作の概略を図２を参照して説明する。フルカラー画像を形成するときは中間転写ベルト４１上に４色のトナー画像が形成されるまで、図示しない接離機構によって中間転写ベルト４１面から離間させられており、中間転写ベルト４１上の画像が転写材９０に二次転写された後の転写残トナーが該ベルトクリーニングユニット４２に到達するタイミングに合わせ、図示しない接離機構によって中間転写ベルト４１に当接される。クリーニングブラシ４２ａは当接するタイミングに合わせ、図示しないクラッチにより回動されると同時に、バイアスローラ４２ｂには高圧電源１１０によってクリーニングバイアスが印加される。本実施例ではクリーニングバイアスとして、８００Ｖの定電圧印加を行なった。尚、クリーニングバイアスの検討を行なった結果２００〜２０００Ｖの範囲で使用可能なことがわかった。
【００２６】
ところで、本実施例の場合、トナーの帯電極性は二次転写前までは−極性であるが、二次転写後の残トナー極性は＋極性が多く含まれる。これは二次転写時の放電により極性反転するためで、二次転写バイアスを高くすると＋極性トナーの割合も多くなる。このように＋極性に帯電した残トナーが一次転写ニップ部に到達すると、一次転写バイアスにより形成された転写電界によって通常の一次転写とは逆に中間転写ベルト４１から感光体ベルト１１に転移する。しかしながら、二次転写残トナーの極性は必ずしも全てが＋極性ではなく、−極性や帯電量が０に近いものも混在しており、残トナー帯電量の分布を測定したところ−１０〜＋１０［μＣ／ｇ］であった。これは転写材９０の材質やその吸湿状態、二次転写が行われる雰囲気環境などによって残トナーの受ける放電状態が変化するからである。このため、前述したようにクリーニングブラシ４２ａに正極のクリーニングバイアスを印加することによって、−極性の残トナーはクリーニングブラシ４２ａに吸着し、その後クリーニングブラシ４２ａとバイアスローラ４２ｂとの電位差で残トナーはバイアスローラ４２ｂに転移する。さらにバイアスローラ４２ｂに転移した残トナーはクリーニングブレード４２ｃによって掻き落とされる。帯電量が０に近いものや、＋極性に帯電している残トナーは、正極のクリーニングバイアスが印加されているクリーニングブラシ４２ａには吸着されないため電荷注入のみが行われ、平均的に＋極性に帯電されることで中間転写ベルト４１上から感光体ベルト１１に転移させることが可能となる。本実施例では、クリーニングブラシ４２ａ通過後の残トナー帯電量は＋２０〜＋４０［μＣ／ｇ］であった。
【００２７】
ここで、中間転写ベルト４１から感光体ベルト１１への逆転写に関する、一次転写部位での電位差について述べる。
一次転写バイアス（本実施例ではプラス極性）が高い場合、一次転写部位での電位差は当然大きくなり、前述したクリーニングブラシ４２ａを通過したプラス帯電トナーが一次転写部位に突入すると、微小空隙での放電により帯電極性が反転（マイナス極性化）してしまう。このため、反転してしまった残トナーは一次転写部で感光体表面側に転移できなくなり、転移できずに残った中間転写ベルト上の残トナーは、次プリントの画像上に残像として発生することになる。このため、残像を発生させない一次転写バイアスとしては、後述するように１０００Ｖ以下、好ましくは１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲に設定する。
【００２８】
次に、本実施例に用いたトナーについて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施例に用いるトナーは少なくとも結着樹脂、帯電制御剤からなり、外添剤として少なくともシリカを含有する。
トナー粒径は５〜１０μｍの範囲であることが望ましい。これよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性が悪化し、さらに凝集しやすくなるので中抜けが発生しやすくなる。逆にこれよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度悪化により高精細な画像を得ることができない。したがって本実施例では前述したように体積平均粒径で８μｍのものを用いた。
【００２９】
本発明に用いられる結着樹脂としては定着性、帯電性等から選択される各種材質が使用できるが、本実施例のようなカラートナーに用いる結着樹脂は、カラートナーに必要な透明性、光沢性、定着性、帯電性等から特にポリエステル樹脂やポリオール樹脂が好ましい。
また、トナーに帯電を付与する目的で帯電制御剤を用い、安定した帯電量を得ることが好ましい。この場合の帯電制御剤としては、カラートナーの色調を損なうことのない透明色から白色の物質を添加し、負極性もしくは正極性にトナーを安定化付与することが好ましい。具体的には、正極性のものとして、４級アンモニウム塩類、イミダゾール金属錯体や塩類、等が用いられ、負極性のものとして、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
【００３０】
次に、着色剤としては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを得ることが可能な染顔料が使用できる。例えば、カーボンブラック、ランプブラック、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、レーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、等の染顔料等、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得る。これらの着色剤の使用量は結着樹脂に対して、通常１〜３０重量％、好ましくは１．５〜２０重量％である。
【００３１】
さらに、外添剤として本発明に用いられるシリカと合わせてトナーの流動性を向上させる目的で、酸化チタン、さらにアルミナ等を添加することが可能である。尚、必要に応じて脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等）や、ポリフッ化ビニリデン、等を添加してもよい。
本実施例ではシリカをシリコーンオイルによって表面処理を施して用いた。さらに、シリカのシリコーンオイルの処理量は、シリカ微粉末１００重量部に対し、０．５〜９０重量部程度が適当である。この範囲よりもシリコーンオイルの処理量が少ないと文字中抜けが発生する。また、シリカ表面の被覆が少なすぎるためシリカの疎水化度が上がらず、高湿環境下ではシリカの吸湿によってトナー帯電量不足が生じるため、地汚れ等が発生する。逆にこの範囲よりもシリコーンオイルの処理量が多いと流動性が悪化する原因となる。
【００３２】
ここでシリコーンオイルによって表面処理されたシリカとは、以下の内容のものを示す。
まず、本発明に用いられるシリカは、一般に湿式法もしくは乾式法で生成されたものがあるが、特に乾式法（ケイ素化ハロゲン化合物の蒸気相酸化）により生成された、いわゆるヒュームドシリカと称されるものが流動性の面から好ましい。これは従来公知の技術によって製造されるものである。例えば四塩化ケイ素ガスの酸水素焔中における熱分解酸化反応を利用するもので、基礎となる反応式は次のようなものである。
反応式：ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２＋Ｏ２→ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ
【００３３】
また、この製造行程において例えば、塩化アルミニウムまたは塩化チタン等、他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによってシリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能であり、それらも包含する。本発明に好ましく用いられるケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された市販のシリカ微粉体としては、例えば以下のような商品名で市販されているものがある。
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　　　　１３０
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　　　　２００
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　　　　３００
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　　　　３８０
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　ＴＴ　６００
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　ＭＯＸ　８０
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　ＭＯＸ１７０
ＡＥＲＯＳＩＬ（日本エアロジル社）　　　ＣＯＫ　８４
Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ　Ｃｏ．）　　　　Ｍ−５
Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ　Ｃｏ．）　　　　ＭＳ−７
Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ　Ｃｏ．）　　　　ＭＳ−７５
Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ　Ｃｏ．）　　　　ＨＳ−５
Ｃａ−Ｏ−ＳｉＬ（ＣＡＢＯＴ　Ｃｏ．）　　　　ＥＨ−５
Ｗａｃｋｅｒ　ＨＤＫ　Ｎ２０
（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＦＭＩＥＧＭＢＨ社）　　Ｖ１Ｓ
Ｗａｃｋｅｒ　ＨＤＫ　Ｎ２０
（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＦＭＩＥＧＭＢＨ社）　　Ｎ２０Ｅ
Ｗａｃｋｅｒ　ＨＤＫ　Ｎ２０
（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＦＭＩＥＧＭＢＨ社）　　Ｔ３０
Ｗａｃｋｅｒ　ＨＤＫ　Ｎ２０
（ＷＡＣＫＥＲ−ＣＨＦＭＩＥＧＭＢＨ社）　　Ｔ４０
【００３４】
また、本発明に用いられるシリコーンオイルは、特に制約はないが、下記の一般式（１）で表わされるジメチルポリシロキサンタイプ、一般式（２）で表わされるメチルハイドロジエンポリシロキサンタイプ、一般式（３）で表わされるメチルフェニルポリシロキサンタイプ等が使用できる。
【００３５】
【化１】
2004133288.tif 000003
【００３６】
【化２】
2004133288.tif 000004
【００３７】
【化３】
2004133288.tif 000005
【００３８】
また、さらに必要に応じて、アルキル変性、アミノ変性、エポキシ変性、エポキシ・ポリエーテル変性、カルボキシル変性、メルカプト変性、アルコール変性、フッ素変性等を行なってもよい。
また、シリカ微粉末をシリコーンオイルで疎水化処理する方法としては、シリコーンオイルを溶剤に溶かし、その中にシリカ微粉末を分散させた後、風乾、若しくは濾過乾燥する方法、シリカ微粉末をシリコーンオイル蒸気に接触させ、シリコーンオイルを吸着させる方法、シリカ微粉末とシリコーンオイルを直接混合する方法等が挙げられる。
【００３９】
シリカの表面処理についてはシランカップリング剤によって表面処理を施こしてもよい。
シランカップリング剤としては、一般式：
ＲｍＳｉＹｎ
〔式中Ｒはアルコオキシ基又は塩素原子を示し、ｍは１〜３の整数を示し、Ｙはアルキル基、ビニル基、グリシドキシ基又はメタクリル基を含む炭化水素基を示し、ｎは３〜１の整数を示す〕で示される。
【００４０】
例えば代表的にはジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、ヘキサメチルジシラザン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジビニルクロルシラン、ジメチルビニルクロルシラン等を挙げることができる。
【００４１】
上記シリカ微粉体のシランカップリング剤処理は、シリカ微粉体を攪拌等によりクラウド状としたものに気化したシランカップリング剤を反応させる乾式処理、または、シリカ微粉体を溶媒中に分散させシランカップリング剤を滴下反応させる湿式法等、一般に知られた方法で処理することができる。
【００４２】
以下、上記条件に基づきトナーを作成する。尚、以下において「部」は全て重量基準である。
［トナーの作成］
・結着樹脂
ポリエステル樹脂（軟化点９２℃）：７５部
ポリエステル樹脂（軟化点７０℃）：２５部
・帯電制御剤
サリチル酸誘導体金属塩：４部
・着色剤
イエロートナー用顔料：５部
（ジスアゾ系イエロー顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ１７）
マゼンタトナー用顔料：５部
（キナクリドン系マゼンタ顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ１２２）
シアントナー用顔料：２．５部
（銅フタロシアニン系シアン顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｂｌｕｅ１５）
ブラックトナー用顔料：７部
（カーボンブラック）
【００４３】
上記材料を各色毎にヘンシェルミキサーにて混合を行ない、１００〜１１０℃に加熱した２本ロールにより溶融混練した。混練物を自然放冷後、カッターミルで粗粉砕し、ジェット気流を用いた微粉砕機で粉砕後、風力分級装置を用いて各色の母体着色粒子を得た。尚、各色母体着色剤粒子の体積平均粒径は、以下のとおりであった（体積平均粒径は、コールターエレクトロニクス社製のコールアカウンターモデルＴＡ−ＩＩにより計測した）。
イエロートナー：８．０μｍ
マゼンタトナー：８．２μｍ
シアントナー　　：７．９μｍ
ブラックトナー：８．３μｍ
【００４４】
さらに、これらの各母体着色粒子１００重量部に以下の外添剤をヘンシェルミキサーにて添加し、トナーを得た。
シリカ：０．５部
（乾式法で合成されたシリカ微粉末１００部をジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６、１００ｃｓ（信越化学社製））２５部を溶剤にて希釈したものとヘンシェルミキサーにて混合処理し、乾燥後、２６０℃で加熱処理したもの。）
【００４５】
下記の表１は上述したトナーを用いた本実施例における一次転写バイアスＶＴ１と画像上に発生した残像レベルの評価結果である。
ここで残像の評価基準は、
［◎］：画像上に残像の発生は全く見られない、
［○］：ごく微量な発生が見られるが許容レベルである、
［△］：目視で発生が見られ許容できないレベルである、
［×］：はっきりと発生が見られる、
とした。
【００４６】
【表１】
2004133288.tif 000006
【００４７】
この結果から、残像を発生させない一次転写バイアスＶＴ１は１００Ｖ〜１０００Ｖ、望ましくは１００Ｖ〜７００Ｖ、さらに望ましくは１００Ｖ〜５００Ｖの範囲であれば良いことがわかった。
【００４８】
次に、一次転写バイアスと転写性の関係を調べたところ、下記の表２、表３に示すように、現像ローラ上のトナー帯電量が一次転写性に影響していることを見出した。尚、表２はＶＴ１＝１００Ｖに固定、表３はＶＴ１＝５００Ｖに固定している。
ここで、現像ローラ上のトナー帯電量の測定は吸引式ファラデーゲージ法によって行なった。この方法は、円筒状の外筒と、その外筒と絶縁された内筒があり、その内筒の内部に吸引したトナーを滞留させるためのグラスファイバー製フィルターが配設されたものである。この内筒の先端ノズル部を現像ローラに押し付けてトナーを吸引し、内筒に蓄積した電荷量Ｑ［μＣ］を測定する。また、吸引前後の内筒の重量差から吸引したトナー重量Ｍ［ｇ］を求めることができる。ここで得られた電荷量Ｑおよびトナー重量Ｍよりトナー帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］を算出することができる。
【００４９】
ところで、本実施例における現像ローラ上のトナー帯電量制御は、現像ローラにトナー薄層を形成する弾性ブレードの押付け量および角度を適宜変化させて行なった。
また、転写性の評価基準は全面べた画像において、
［○］：転写ムラが全く見られないレベルである、
［△］：若干の転写ムラが見られるが許容できるレベルである、
［×］：はっきりと転写ムラが見られ許容できないレベルである、
とした。
【００５０】
【表２】
2004133288.tif 000007
【００５１】
【表３】
2004133288.tif 000008
【００５２】
この結果から、残トナーの感光体への転移を妨げないように一次転写バイアスＶＴ１を設定した場合、転写性を良好に得るためには、現像ローラ上のトナー帯電量が−５〜−４０μＣ／ｇであれば良いことが判明した。現像ローラ上のトナー帯電量が−５μＣ／ｇを下回ると帯電量が少なすぎて一次転写ができなくなる。一方、−４０μＣ／ｇを超えると感光体との静電吸着力が増大するため転写しずらくなり、一次転写バイアスを大きく設定しないと十分な転写効率が得られず転写不良となる。
【００５３】
尚、上記説明は反転現像法によるものであり、現像ローラ上のトナー帯電極性はマイナス極性となっているが、現像ローラ上のトナー帯電極性がプラスとなる正規現像法においても同様の結果となることが確認できた。
以上説明したように、現像ローラ上のトナー帯電量の絶対値を５〜４０μＣ／ｇの範囲となるようにしたことで、転写性を損なわずに残像の無い良好な画像が得られた。
【００５４】
［実施例２］
本実施例の画像形成装置の基本的な構成は実施例１と同様であるが、実施例１との相違は、ベルトクリーニングユニット４２におけるクリーニングブラシ４２ａをクリーニング帯電ローラ１５０に換えたことである。図３はクリーニング帯電ローラ１５０の断面図である。このクリーニング帯電ローラ１５０は、芯金１５１の周囲に弾性発泡体層１５２を設け、その表面を表層１５３によって被覆したものである。弾性発泡体層１５２はウレタン、エチレン−プロピレン−ジエン系三元系共重合体（ＥＰＤＭ）等にカーボンブラック等の導電剤を分散させ、その体積抵抗を１０６〜１０１１Ω・ｃｍに調整したものを用いる。表層１５３には、フッ素樹脂にカーボンブラックを分散させ、その体積抵抗を１０１０〜１０１４Ω・ｃｍに調整したものをコーティングすることで、クリーニング帯電ローラ１５０とした。
【００５５】
ここでクリーニング帯電ローラ１５０の抵抗値は、導電性の金属製板にクリーニング帯電ローラ１５０を設置し、芯金１５１の両端部に片側４．９Ｎ（両側で合計９．８Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出し、その値は１０８Ωであった。
【００５６】
このクリーニング帯電ローラ１５０に絶対値１２００Ｖのバイアスを印加し、二次転写後に中間転写ベルト４１に残留した残トナーをプラス帯電化させ、一次転写部で感光体ベルト１１に回収させるようにした。
本実施例においても、各現像器の現像ローラ上のトナー帯電量の絶対値を５〜４０μＣ／ｇの範囲となるようにしたことで、転写性を損なわずに残像の無い良好な画像が得られた。
【００５７】
［実施例３］
本実施例の画像形成装置の基本的な構成は実施例１と同様であるが、実施例１との相違は、実施例２と同様にベルトクリーニングユニット４２におけるクリーニングブラシ４２ａをクリーニング帯電ローラ１５０に換えたことである。また、本実施例では、バイアスローラ４２ｂおよびクリーニングブレード４２ｃは配設されず、バイアスはクリーニング帯電ローラ１５０の芯金１５１に直接印加される。したがって、二次転写後に中間転写ベルト４１に残留した残トナーはクリーニング帯電ローラ１５０によって全て帯電され、一次転写部で感光体ベルト１１に回収されるようにした。
このような構成としたことと、現像ローラ上のトナー帯電量の絶対値を５〜４０μＣ／ｇの範囲となるようにしたことで、クリーニングユニットの小型化が図られると同時に、残像の無い良好な画像が得られた。
【００５８】
尚、以上で説明した実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するものではない。例えば上述した実施例では、クリーニング帯電ローラ１５０に絶対値１２００Ｖの直流電圧を印加しているが、交流電圧を重畳しても構わない。また、像担持体として感光体ベルト１１を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体ドラム等、全ての像担持体に適用可能である。また、中間転写体として中間転写ベルト４１を用いたが、中間転写ドラム等の他の中間転写体にも適用可能である。さらに、二次転写手段として転写ローラ５１を用いたが、回転型転写ブラシなどの回転型接触転写方式は勿論のこと、転写ブラシ、転写ブレード、転写プレートなどの転写方式でも本発明を適用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明では、第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置において、前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１０００Ｖ以下となるようにしたことにより、二次転写後の中間転写体上の残トナー像を確実に第一の像担持体に転移させて該第一の像担持体のクリーニング手段で回収することができ、転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができ、連続して画像形成を行った場合でも高品質な画像を得ることができる。
【００６０】
請求項２記載の発明では、前記一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲としたことにより、転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができる。
また、請求項３記載の発明では、前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲としたことにより、転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができる。
さらに請求項４記載の発明では、残トナー帯電手段を帯電ブラシとしたことにより、残トナーの撹乱効果が得られ、残像の発生しない良好な画像を得ることができる。
さらに請求項５記載の発明では、残トナー帯電手段を帯電ローラとしたことにより、中間転写体のクリーニングユニットを小型化できると同時に、残像の発生しない良好な画像を得ることができる。
【００６１】
請求項６記載の発明では、第一の像担持体と、前記第一の像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記第一の像担持体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記第一の像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、第二の像担持体の裏面に接触し前記中間転写体上のトナー像を前記第二の像担持体に二次転写する二次転写手段と、前記中間転写体に接触し二次転写後の中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段とを有し、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過する際に前記第一の像担持体に転移させることで前記中間転写体のクリーニングを行なう画像形成装置のクリーニング方法において、前記トナー像形成手段の現像剤担持体上のトナーの帯電量が絶対値で５〜４０μＣ／ｇであり、且つ前記一次転写手段に印加される一次転写バイアスの絶対値が１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲であり、前記残トナー帯電手段に印加される残トナー帯電バイアスの絶対値が２００Ｖ〜２０００Ｖの範囲となるようにしたことにより、二次転写後の中間転写体上の残トナー像を確実に第一の像担持体に転移させて該第一の像担持体のクリーニング手段で回収することができ、転写不良および残像の発生しない良好な画像を得ることができ、連続して画像形成を行った場合でも高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図であって、中間転写体として中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係るクリーニング方法の概要を模式的に示す画像形成装置の概略要部説明図である。
【図３】ベルトクリーニングユニット４に用いられる残トナー帯電手段の一例を示すクリーニング帯電ローラの断面図である。
【符号の説明】
１：カラー画像形成装置
１１：感光体ベルト（第一の像担持体）
１２：感光体クリーニングユニット
１３：帯電器
１４：駆動ローラ
１５，１６：従動ローラ
２０：露光手段
２１：光源
２２：光偏向器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：ミラー
２４：走査結像レンズ
３０：現像手段
３１Ｙ：イエロー現像器
３１Ｍ：マゼンタ現像器
３１Ｃ：シアン現像器
３１Ｋ：ブラック現像器
３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ：現像ローラ（現像剤担持体）
４０：中間転写ベルトユニット
４１：中間転写ベルト（中間転写体）
４２：ベルトクリーニングユニット
４２ａ：クリーニングブラシ
４２ｂ：バイアスローラ
４２ｃ：クリーニングブレード
４３：マークセンサ
４４：駆動ローラ
４５：一次バイアスローラ
４６，４７，４８：従動ローラ
４９：ベルト位置検出マーク
５０：二次転写ユニット
５１：二次転写バイアスローラ
６０：定着手段
６１：定着ベルト
６２：加圧ローラ
８０：給紙カセット
８１ａ：給紙ローラ
８１ｂ，８１ｃ：搬送ローラ
８２：レジストローラ
９０：転写材（第二の像担持体）
９１：反射濃度センサー
１００：高圧電源
１１０：高圧電源
１５０：クリーニング帯電ローラ
【図１】
2004133288.tif 000009
【図２】
2004133288.tif 000010
【図３】
2004133288.tif 000011