(57)【要約】【課題】  弾性ベルトのクリーニング【解決手段】  対抗ローラーに音波振動装置【選択図】  図１
2005338141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する像担持体と、トナーを像担持体表面に供給する現像装置とからなる画像形成部と、画像形成部で形成されたトナー像を転写、合成するベルト状の中間転写体と、この中間転写体上に合成されたトナー像を記録材に転写した後に、中間転写体上の転写残トナーを清掃するための清掃部材を有する画像形成装置において、中間転写体は複数のローラーにより架橋された中間転写ベルトであり、これらの少なくとも１本のローラーに周期的な振動を印加する構成を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記周期的な振動を印加するローラーは、ベルト上の中間転写体を挟んでその対抗する位置に中間転写体の清掃装置が配置されるような構成を取ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記周期的な振動を印加するローラーは、画像形成装置の上流側直前のローラーに対して振動を印加するような構成を取ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記ローラーに印加される振動は、２０Ｈｚ以上の音波振動または超音波振動であることを特徴とする請求項１〜３記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、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する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドラム状あるいはベルト状の感光体である像担持体にトナー像を形成し、このトナー像をドラム上或いはベルト状の中間転写ベルトに転写し、さらにこの中間転写ベルト上のトナー像を転写紙に転写する画像形成装置は広く周知の装置である。
【０００３】
そして、近年カラー化に伴い、トナー像を像担持体上に形成する画像形成部を複数有し、複数色のトナー像を一度に中間転写体上に形成するタンデム（４ドラム）方式の電子写真方式の画像形成装置が広く認知されてきている。
【０００４】
このような装置について図２を用いて詳しく説明する。
【０００５】
画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト８１が配設している。この中間転写ベルト８１は、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。給紙カセット６０から取り出された記録材Ｐは、レジストローラ２１３を経て、同図左方に搬送される。
【０００６】
中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成ステーションＰａを例にその構成を説明する。画像形成ステーションＰａは、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１ａを備えている。感光ドラム１ａの周囲には、一次帯電器２２ａ、現像器２３ａ、等のプロセス機器が配置されている。他の画像形成ステーションＰｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、画像形成ステーションＰａと同様の構成を備えており、同図には、それぞれ感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄの周りに同様に配置されている。これら画像形成ステーション１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの異なる点は、それぞれがマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。
【０００７】
各画像形成ステーションに配置した現像器にはそれぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナーおよびブラックトナーが収納されているものとする。
【０００８】
静電潜像のトナー現像方法としては、一般に次のａ〜ｄの４種類に大別される。
【０００９】
ａ．非磁性トナーについてはブレード等でスリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送し感光体に対して非接触状態で現像する方法（１成分非接触現像）
ｂ．上記のようにしてコーティングしたトナーを感光体に対して接触状態で現像する方法（１成分接触現像）
ｃ．トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し感光体に対して接触状態で現像する方法（２成分接触現像）
ｄ．上記の２成分現像剤を非接触状態にして現像する方法（２成分非接触現像）
このなかで、画像の高画質化や高安定性の面から、ｃの２成分接触現像法が多く用いられている。本従来例でも色トナーに関してはこの現像システムを採用している。
【００１０】
原稿のマゼンタ成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器からマゼンタトナーが供給されて静電潜像がマゼンタトナー像となる。このトナー像が感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写体８１とが当接する転写部位に到来すると、第１の転写部材２４１ａによって、印加される第１の転写バイアスによって、前記マゼンタトナー像が中間転写体８１へ転写される。マゼンタトナー像を担持した中間転写体８１は、画像形成ステーションＰｂに搬送されると、このときまでに、画像形成ステーションＰｂにおいて、前記と同様の方法で感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、前記マゼンタトナー像上へ転移される。
【００１１】
同様に中間転写体上画像が画像形成ステーションＰｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの転写部位において、イエロートナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写された後、このときまでに、給紙カセット６０から取り出された記録材Ｐが前記転写部位に達し、転写部材４０に印加される転写バイアスによって上述の４色のトナー像は記録材Ｐ上に転写され、更に定着部に搬送される。定着部では熱と圧力によってトナーを記録材上に固着させる工程を有している。トナー像が定着された記録材は排紙トレイに排紙されるが、自動で両面画像を形成する場合には、記録材反転パス（不図示）を通過し、両面用カセットに収納され、両面画像形成時に給紙される。
【００１２】
その後、中間転写体８１の、前記転写部位の下流位置に、中間転写ベルトクリーニング部材２１６が配設してあって、中間転写体８１に付着したトナー等を除去するものとする。
【００１３】
本従来例で示された中間転写ベルトは図のような積層構成を取っており、そのうちの少なくとも１層はゴム弾性を有する弾性層からなる。このようにベルト自体に弾性層を設けることにより、記録材の表面に幾ばくかの凹凸が存在しても、良好な転写が行われるようになる。
【特許文献１】特開平０６−０３５３７７号公報
【特許文献２】特開昭５９−５３８５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記のような弾性層を有する中間転写体の場合、その表面に付着したトナーを清掃することが非常に難しい。従来、清掃部材としては、ゴムブレードによるブレードクリーニングが安価で且つクリーニング性能が良好のため、よく用いられているが、中間転写体にゴム弾性がある場合、ブレード先端の挙動が不安定になり、著しく性能が劣化するという問題があった。
【００１５】
また、これ以外の清掃部材としては、円筒の周囲にブラシ毛を植毛し、回転させることにより被清掃体表面を清掃するファーブラシ装置や、磁気微粒子を用いた磁気ブラシ装置などがあり、これらの清掃部材は被清掃部材が弾性層を有していてもその性能が劣るわけではないが、そもそものクリーニング性能がブレード方式よりも劣るため、いずれも単独では十分なクリーニング性能を発揮させることが難しい。
【００１６】
さらにまた、上記従来例のような４ドラム方式の画像形成装置の場合、次のような問題もある。
【００１７】
つまり、Ｂｋ単色モード時に、多色のステーションで現像器を動作させると現像剤が使用しないのに劣化してしまうため、Ｂｋ単色時には多色の現像器を停止させることが多い。現像器が動いていると、ごく少量のトナーが感光ドラムと中間転写体の間に供給され摩擦が軽減されるが、現像器が停止してしまうと、色ステーションの感光ドラムと中間転写体の間での摩擦力が増大し、不安定な状態となり、黒ステーションでのピッチムラとなって現れることがあった。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明では、中間転写体は複数のローラーにより架橋された中間転写ベルトであり、これらの少なくとも１本のローラーに周期的な振動を印加する構成を有することにより解決する。ファーブラシの対抗ローラーに高周波の振動を印加すれば、清掃能力を飛躍的に高めた清掃部材を提供できる。
【００１９】
対抗ローラーに２０Ｈｚ以上の音波振動、超音波振動領域のような高周波振動を印加すると、被清掃部材である中間転写体表面と、その表面に付着しているトナーに振動を与え、クリーニングされやすい状態にする効果がある。
【００２０】
また画像形成装置の上流側直前のローラーに対して振動を印加するような構成を取り、特にＢｋ単色モード時などに振動を印加することにより、Ｂｋ単色モード時などに発生するピッチムラを効果的に防止することが可能となる。通常、中間転写体に低周波数の振動を与えると、画像に悪影響が出ることが多いが、高周波の振動であることにより、画像上の悪影響は全く発生しない。
【発明の効果】
【００２１】
このように、ファーブラシの対抗ローラーに高周波数の振動を印加することで、ゴム弾性を有する中間転写体に対しても、非常に有効に清掃を行うことが可能となる。
【００２２】
また、画像形成装置の上流側直前のローラーに対して振動を印加するような構成を取り、特にＢｋ単色モード時などに振動を印加することにより、Ｂｋ単色モード時などに発生するピッチムラを効果的に防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施例１）
本実施例では重合法で作成したトナーを使用している。一般に重合法で作られたトナーは球形度が非常に高く、転写効率が９８％以上に保つことが比較的容易に出来る。また、中間転写方式を採用することにより、どのような条件でも比較的安定的に高転写効率を維持することが可能である。
【００２４】
トナーの球形度が悪いと、転写残トナー量が多くなってしまう。球形度に関して画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００≦ＳＦ−１≦１６０であり、かつＳＦ−２の値が１００≦ＳＦ−２≦１４０であると十分な転写効率を発揮することが可能であることがわかっている。
【００２５】
形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い１０００倍に拡大した２μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニコレ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２と定義する。
【００２６】
ＳＦ−１＝（（ＭＸＬＮＧ）２／（ＡＲＥＡ））×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝（（ＰＥＲＩＭＥ）２／（ＡＲＥＡ））×（１／４π）×１００
（式中、ＭＸＬＮＧは粒子の絶対最大長、ＰＥＲＩＭＥは粒子の周囲長、ＡＲＥＡは粒子の投影面積を示す）
形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合いを示し、形状係数ＳＦ−２はトナー粒子の凹凸の度合いを示し、１００に近ければ近い程真球に近いことを示している。
【００２７】
トナーのＳＦ−１が１６０を超えると、球形から離れて不定形に近づき、現像器内でトナーが破砕され易く、粒度分布が変動したり、帯電量分布がブロードになりやすく地かぶりや反転かぶりが生じやすい。
【００２８】
上記のような球形度の高いトナーは以下のような重合法によって作ることができる。まずトナーであるが、特公昭５６−１３９４５号公報等に記載のディスクまたは多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナーを得る方法や、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いトナーを製造することが可能である。
【００２９】
特には懸濁重合方法が特に好ましい。さらに一旦得られた重合粒子に更に単量体を吸着せしめた後、重合開始剤を用い重合せしめるシード重合方法も本発明に好適に利用することができる。
【００３０】
更にスチレンと（メタ）アクリル酸の共重合体、マレイン酸共重合体、飽和ポリエステル樹脂等の極性樹脂を添加せしめることも好ましい。
【００３１】
このようなトナーを用いることにより、転写効率を非常に高い状態で維持し、転写残トナーを非常に少なくすることが可能となる。
【００３２】
上記のごとくトナーと中間転写ベルトを用いた画像形成装置を図１に示す。
【００３３】
特に示さない部分については従来例と同一である。
【００３４】
中間転写ベルト８１の上方には、ほぼ同様の構成の４個の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されており、それぞれの感光ドラム上にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を形成し、それぞれのトナー像はそれぞれの感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、合成される。このようにして合成されたトナー像は記録材Ｐ上に転写され、その後、中間転写体８１の、前記転写部位の下流位置に、中間転写ベルトクリーニング部材２１６が配設してあって、中間転写体８１に付着したトナー等を除去するものとする。
【００３５】
中間転写ベルト８１は、ベルトの材質に電子導電性物質であるカーボンを分散したベルトを採用している。また、ベルトにカーボンを分散し、その表面抵抗率が１０１１．２〜１０１２．４Ω／□となり、その体積抵抗率が１０９〜１０１１Ω・ｃｍとなるように設定されている。
【００３６】
このベルトは図のような積層構成となっており、その中央部はクロロプレンゴムやウレタンゴムなどのゴム弾性を有する部材が用いられている。このようにベルト自体に弾性層を設けることにより、記録材の表面に幾ばくかの凹凸が存在しても、良好な転写が行われるようになる。すなわち、表面がざらざらしているような紙や、エンボス紙、和紙などの記録材でも、良好な転写が行われるようになる。
【００３７】
この弾性を有する中間転写体と、前述した球形トナーの組み合わせにより、非常に高い転写効率を常に維持することができる。このため、クリーニング装置は少量の転写残トナーを除去する装置であればよいことになる。
【００３８】
しかしながら、このような弾性層を有する中間転写体の場合、その表面に付着したトナーを清掃することが非常に難しい。従来、清掃部材としては、図のようなゴムブレードによるブレードクリーニングが安価で且つクリーニング性能が良好のため、よく用いられているが、中間転写体にゴム弾性がある場合、ブレード先端の挙動が不安定になり、著しく性能が劣化するという問題があった。
【００３９】
また、転写残トナー量は、上記述べた理由により少ないものの、中間転写体と転写残トナーとの間の付着力は強く、クリーニングが難しい状態である。
【００４０】
そこで、本実施例ではファーブラシの対抗ローラーに高周波の振動を与えることにより、飛躍的に清掃能力を高めたクリーニング装置を提供する。被清掃部材である中間転写体表面と、その表面に付着しているトナーに振動を与え、中間転写体とトナー間の付着力を減少させることができる。
【００４１】
特に、ファーブラシの対抗ローラーに２００００Ｈｚ以上の高周波を印加すると、メカ的な振動がベルトには殆ど発生しないが、ブラシと対抗ローラー間に超音波が発生し、トナーと中間転写体の間の付着力が低下し、クリーニングが良好に行われる。通常、ファーブラシは、ブレードクリーニングより清掃能力が劣るため、トナー画像を担持する像担持体のクリーニングとしてはファーブラシ単独では用いられないのが普通であるが、本実施例のように、転写残が少ないシステムであることに加え、ブラシの対抗ローラーに高周波振動を印加することにより、ファーブラシ単体でのクリーニングを可能とした。通常、中間転写体に振動を与えると、画像に悪影響が出ることもあるが、高周波の振動であることと、被清掃部材がゴム弾性を有するため、振動が局所的となり、画像上の悪影響は全く発生しない。
【００４２】
ファーブラシに印加する高周波の振動は、圧電素子を使用すると良好である。例えば、ＰＺＴと呼ばれる強誘電体のチタン酸鉛ＰｂＴｉＯ３と反強誘電体のジルコン酸鉛ＰｂＺｒＯ３の固溶体のようなセラミックスを用いるのが良好であるが、もちろんその限りではなく、チタン酸バリウムなどを用いてもよい。
【００４３】
（実施例２）
図１のような４ドラム方式の画像形成装置のように、最下流のステーションにＢｋステーションを設ける場合、Ｂｋ単色モードを行うと、主走査方向に線上のムラが発生することがある。これは以下の理由によるものである。Ｂｋ単色モード時に、多色のステーションで現像器を動作させると現像剤が使用しないのに劣化してしまうため、Ｂｋ単色時には多色の現像器を停止させることが多い。現像器が動いていると、ごく少量のトナーが感光ドラムと中間転写体の間に供給され摩擦が軽減されるが、現像器が停止してしまうと、色ステーションの感光ドラムと中間転写体の間での摩擦力が増大し、不安定な状態となり、ひずみが大きくなったところで感光ドラムと中間転写ベルトの瞬間的な「ずれ」が生じ、黒ステーションでの画像上、線上ムラとなって現れることがあった。特に感光ドラムと中間転写ベルトの間に速度差（周速差）が存在する場合には、この線上ムラが顕著にあらわれる。
【００４４】
画像形成装置の上流側直前のローラーに対して振動を印加するような構成を取り、特にＢｋ単色モード時などに振動を印加することにより、Ｂｋ単色モード時などに発生するピッチムラを効果的に防止することが可能となる。
【００４５】
すなわち、ベルトを伝わる振動が、感光ドラムと中間転写ベルトの摩擦係数を下げる効果となり、不安定な状態を解消し、黒ステーションでの線上ムラを防止できる。
【００４６】
本実施例で用いられる周波数は２０Ｈｚ以上のものであるが、２００００Ｈｚ以上の超音波領域であると、ベルトを振動させる力が弱まるため、より大きな出力が必要となる。一方であまりに低周波であると、印加する振動起因のピッチムラ画像が発生してしまうため望ましくない。使用範囲の上限、下限は系により異なるが、１００Ｈｚから１０００Ｈｚ程度が良好な結果を生みやすいことが分かっている。
【００４７】
本実施例は、画像形成装置の上流側直前のローラーに対して振動を印加すればよく、図１のようにクリーナーの対抗ローラーになっている場合でも良いが、もちろんその限りではないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図
【図２】従来例を説明するための図
【符号の説明】
【００４９】
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ  画像形成部
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  像担持体
２２ａ  一次帯電器
２３ａ  現像器
８１  ＩＴＢベルト
【図１】
2005338141.tif 000003
【図２】
2005338141.tif 000004