(57)【要約】【課題】像担持体上の残留トナーの帯電性能を除去可能なレベルまで向上させる。【解決手段】中間転写ベルト６４上の残留トナーを再帯電ロール１１２によって再び帯電する。中間転写ベルト６４の体積抵抗率と再帯電ロール１１２の体積抵抗率との差を１×１０４以下とし、中間転写ベルト６４又は中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２にイオン導電剤を分散させる。【選択図】図３
2007249121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、
前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、
前記像担持体の体積抵抗率と前記帯電部材の体積抵抗率との差を１×１０４Ω・ｃｍ以下とし、且つ、前記像担持体又は前記像担持体と前記帯電部材とに、イオン導電剤を分散させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電部材に印加される電流の絶対値が２．５μＡ／ｃｍだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が１２μＣ／ｇ以上増加され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】
前記像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、前記帯電部材の体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１０Ω・ｃｍとした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】
前記像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、前記帯電部材の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍとした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５】
前記帯電部材が可撓性のチューブであり、
前記チューブ内に挿通され、前記チューブを前記像担持体と対向する領域が径方向へ変位できるように張架する回転軸を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転軸が導電性を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記チューブの内周面に導電層を形成したことを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
温度及び湿度の少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された温度及び湿度の少なくとも一方に応じて、前記帯電部材へ印加されるバイアスを可変制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に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、転写媒体に転写されずに像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写体（像担持体）を用いる画像形成装置では、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に一次転写させ、中間転写体に転写されたトナー像を転写手段により紙等の転写媒体へ二次転写させるが、二次転写の際に転写媒体に転写されずに中間転写体上にトナーが残留することがあるので、中間転写体上に残留したトナー（以下、残留トナーという）を除去するクリーニング機構が設けられている。ここで、中間転写体上の残留トナーの多くは、正規の帯電極性の逆極性に帯電されているが、全ての残留トナーがそうであるわけではなく、一部は、中和されて電荷を持たなかったり、正規の帯電極性を維持していたりする。このため、中間転写体上の残留トナーを、再び帯電して極性を正又は負の何れかに揃えてから、クリーニング機構のブレード等の清掃部材に静電的に回収させようとしている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
【０００３】
特許文献１では、中間転写体上の残留トナーを再び帯電する帯電部材として、導電性ローラーや導電性ブラシが挙げられ、これらを被覆するコーティング材料として、ゴム、エラストマー、樹脂等が挙げられている。また、特許文献２、３では、帯電部材として、コロナ帯電器や複数層を有する弾性ロールが挙げられている。この弾性ロールは、円筒状の導電性支持体上に、少なくともゴム、エラストマー、樹脂からなる弾性層を形成し、さらに弾性層の上に被覆層を形成したもので、この被覆層の材質として、酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物を導電材として分散させて電気抵抗を制御したナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられている。また、弾性ロールの一例として、支持体を、外径φ１４ｍｍのステンレス製芯金、弾性層を、厚さがｔ＝３ｍｍ、体積抵抗率が１×１０５Ω・ｃｍ（１ｋＶ印加時）のウレタンスポンジ、被覆層を、酸化チタンを分散させたメトキシメチル化ポリアミドとしたものが挙げられている。
【０００４】
また、特許文献４では、帯電部材として、アクリルスポンジからなる低抵抗スポンジ層、アクリルウレタンからなり、体積抵抗率が１×１０７〜１×１０１１Ω・ｃｍの抵抗層、フッ素樹脂からなり、体積抵抗率が１×１０１４〜１×１０１８Ω・ｃｍの表面離型層の３層からなるロールが挙げられている。
【０００５】
ここで、特許文献２乃至４では、帯電部材に分散させる導電材を、導電性金属酸化物粒子としているが、導電性金属酸化物粒子は分散の均一性が低いので、帯電部材の電気抵抗の均一性が低くなり、電流のリークが発生する等して放電現象の均一性が低くなる。
【０００６】
また、特許文献１乃至４では、帯電部材の特性については検討されているが、中間転写体の特性も、残留トナーの帯電性能に影響を与える因子であり、帯電部材と中間転写体との組み合わせによって、放電現象の均一化が得られるか否かが分かれる。現在実用化されている中間転写体の体積抵抗率は１×１０８〜１×１０１４Ω・ｃｍであるが、従来考案されている再帯電部材と、実用化されている中間転写体とを無作為に組み合わせてみたところ、残留トナーを回収可能な十分なレベルに帯電させることはできておらず、１次転写部での混色が発生し、画質不良が発生した。
【０００７】
なお、像担持体に潜像を形成するために像担持体を帯電する帯電部材と、像担持体との間の放電の均一性を向上させるために、該帯電部材と像担持体との組み合わせについて検討した例が、特許文献５、６に記載されているが、残留トナーを帯電する帯電部材と、像担持体との組み合わせについて検討した例は過去には無い。
【特許文献１】特開２００１−２２２１６９号公報
【特許文献２】特開平９−４４００７号公報
【特許文献３】特許３３４２２８８号公報
【特許文献４】特開２００１−１１７４２４号公報
【特許文献５】特開２００１−１３７６７号公報
【特許文献６】特開２００３−９１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、像担持体上の残留トナーの帯電性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体から転写媒体へトナー像を転写させる転写手段と、前記転写媒体に転写されずに前記像担持体に残留したトナーを帯電する帯電部材と、を備える画像形成装置であって、前記像担持体の体積抵抗率と前記帯電部材の体積抵抗率との差を１×１０４Ω・ｃｍ以下とし、且つ、前記像担持体又は前記像担持体と前記帯電部材に、イオン導電剤を分散させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の画像形成装置では、像担持体に担持されたトナー像が転写手段によって転写媒体へ転写され、その際に転写媒体へ転写されずに像担持体に残留したトナー（残留トナー）が、帯電部材によって帯電される。
【００１１】
ここで、像担持体の体積抵抗率と帯電部材の体積抵抗率との差を１×１０４Ω・ｃｍ以下とし、且つ、像担持体又は像担持体と帯電部材とに、イオン導電剤を分散させている。これによって、後述する実験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
【００１２】
請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材に印加される電流の絶対値が２．５μＡ／ｃｍだけ増加されるのに対して前記像担持体に残留したトナーの帯電量の絶対値が１２μＣ／ｇ以上増加されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の画像形成装置では、帯電部材に印加される電流の絶対値が２．５μＡ／ｃｍだけ増加されるのに対して、像担持体上の残留トナーの帯電量の絶対値が１２μＣ／ｇ以上増加されるように、帯電部材と像担持体との組み合わせを選択している。これによって、後述する実験で確認されているように、残留トナーを像担持体から除去可能な十分なレベルまで帯電でき、残留トナーが原因の画質不良を許容レベルまで抑制できる。
【００１４】
請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、前記帯電部材の体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１０Ω・ｃｍとしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の画像形成装置では、像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、帯電部材の体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１０Ω・ｃｍとしている。これによって、後述する実験で確認されているように、像担持体と帯電部材との組み合わせの他の例と比較して、帯電部材に印加される電流の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が、高くなり、画質レベルが高くなる。
【００１６】
請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、前記帯電部材の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍとしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の画像形成装置では、像担持体の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍ、帯電部材の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍとしている。これによって、後述する実験で確認されているように、数ある像担持体と帯電部材との組み合わせの中で、帯電部材に印加される電流の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が、最も高くなり、画質レベルが最も高くなる。
【００１８】
請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置であって、前記帯電部材が可撓性のチューブであり、前記チューブ内に挿通され、前記チューブを前記像担持体と対向する領域が径方向へ変位できるように張架する回転軸を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の画像形成装置では、帯電部材が可撓性のチューブで、チューブ内に相通された回転軸によって張架されている。ここで、チューブの像担持体と対向する領域が径方向へ変位できるようになっており、残留トナーに与えられるストレスが軽減されている。
【００２０】
請求項６に記載の画像形成装置は、請求項５に記載の画像形成装置であって、前記回転軸が導電性を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の画像形成装置では、回転軸が導電性を有するので、回転軸にバイアスを印加することで、帯電部材としての可撓性のチューブと像担持体との間に放電を発生させることができる。
【００２２】
請求項７に記載の画像形成装置は、請求項５又は６に記載の画像形成装置であって、前記チューブの内周面に導電層を形成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の画像形成装置では、帯電部材としてのチューブの内周面に導電層が形成されているので、チューブと像担持体との間で発生する放電の均一性が向上する。
【００２４】
請求項８に記載の画像形成装置は、請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置であって、温度及び湿度の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された温度及び湿度の少なくとも一方に応じて、前記帯電部材へ印加されるバイアスを可変制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の画像形成装置では、温度及び湿度の少なくとも一方が、検出手段によって検出され、制御手段が、検出手段によって検出された温度及び湿度の少なくとも一方に応じて、帯電部材へ印加されるバイアスを可変制御する。
【００２６】
ここで、帯電部材に印加される電流の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が高くなるように、像担持体と帯電部材とが組み合わされているので、環境変動が生じた場合には、従来よりも印加電流の増加を抑制したうえで残留トナーを十分に帯電させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は上記構成にしたので、像担持体上の残留トナーの帯電性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１には、本発明の実施形態の画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２の上部に回動支点１４を中心に回動自在の開閉カバー１６が設けられていると共に、この画像形成装置本体１２の下部に例えば１段の給紙ユニット１８が配置されている。
【００３０】
給紙ユニット１８は、給紙ユニット本体２０と、用紙が収納される給紙カセット２２とを有する。給紙カセット２２の奥端近傍上部には、給紙カセット２２から用紙を供給するフィードロール２４、及び、供給される用紙を１枚ずつ捌くリタードロール２６が配置されている。
【００３１】
搬送路２８は、フィードロール２４から排出口３０までの用紙通路であり、この搬送路２８は、画像形成装置本体１２の裏側（図１の右側）近傍にあって、給紙ユニット１８から後述する定着装置９０まで略垂直に形成されている。この搬送路２８の定着装置９０の上流側に後述する二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２とが配置され、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２の上流側にレジストロール３２が配置されている。また、搬送路２８の排出口３０の近傍には排出ロール３４が配置されている。
【００３２】
即ち、給紙ユニット１８の給紙カセット２２からフィードロール２４により送り出された用紙は、リタードロール２６により捌かれて最上部の用紙のみ搬送路２８に導かれ、レジストロール３２によりー時停止され、タイミングをとって後述する二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間を通ってトナー像を転写される。そして、用紙は、この転写されたトナー像を定着装置９０により定着され、排出ロール３４により排出口３０から開閉カバー１６の上部に設けられた排出部３６へ排出される。この排出部３６は、排出口部分が低く、正面方向（図１の左方向）に向けて徐々に高くなるよう傾斜している。
【００３３】
画像形成装置本体１２には、例えば略中央部にロータリ現像装置３８が配置されている。ロータリ現像装置３８は、現像器本体４０内にイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃｙａｎ）及び黒（Ｂｌａｃｋ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する現像器４２ａ〜４２ｄを有し、ロータリ現像装置中心４４を中心として左回り（図１において反時計回り）に回転する。現像器４２ａ〜４２ｄそれぞれは、現像ロール４６ａ〜４６ｄを有し、例えばコイルスプリングなどの弾性体４８ａ〜４８ｄにより、現像器本体４０の法線方向に押圧されている。
【００３４】
ロータリ現像装置３８には、例えば回転支軸４９を軸として回転する感光体ドラム５０が当接するように配置されており、現像ロール４６ａ〜４６ｄは、感光体ドラム５０に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体４０の外周から半径方向に、例えば２ｍｍ突出している。また、現像ロール４６ａ〜４６ｄそれぞれの両端には、現像ロール４６ａ〜４６ｄの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングロール（図示せず）が現像ロール４６ａ〜４６ｄと同軸で回転するように設けられている。つまり、現像器４２ａ〜４２ｄの現像ロー４６ａ〜４６ｄは、ロータリ現像装置中心４４を中心として、それぞれ９０°の間隔で現像器本体４０の外周に配置され、現像ロール４６ａ〜４６ｄのトラッキングロールが感光体ドラム５０の両端に設けられたフランジ（図示せず）に当接し、現像ロール４６ａ〜４６ｄと感光体ドラム５０との間に所定の隙間を形成しつつ、感光体ドラム５０上の潜像をそれぞれの色のトナーで現像する。
【００３５】
感光体ドラム５０の下方には、該感光体ドラム５０を一様に帯電する帯電ロール５２が設けられている。また、感光体ドラム５０には、回転支軸４９にぶら下がるように像担持体用クリーナ５４が保持されており、感光体ドラム５０と像担持体用クリーナ５４とは一体化されている。像担持体クリーナ５４は、一次転写後に感光体ドラム５０に残留する残留トナーを掻き取るクリーニングブレード５６と、クリーニングブレード５６が掻き取った残留トナーを回収するトナー回収ボトル５８とから構成される。
【００３６】
ロータリ現像装置３８の下方背面側には、帯電ロール５２により帯電された感光体ドラム５０に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置６０が配置されている。また、ロータリ現像装置３８の上方には、ロータリ現像装置３８によって可視化されたトナー像を一次転写位置で一次転写され、後述する二次転写位置まで搬送する中間転写装置６２が設けられている。
【００３７】
中間転写装置６２は、像担持体としての中間転写ベルト６４、一次転写ロール６６、ラップインロール６８、ラップアウトロール７０、二次転写バックアップロール７２、再帯電バックアップロール７４及びブレードバックアップロール７６を有する。
【００３８】
中間転写ベルト６４は、例えば弾性を有し、ロータリ現像装置３８の上方で長辺と短辺とを有するように略扁平に張られている。中間転写ベルト６４の上面側の長辺は、例えば画像形成装置本体１２の上部に設けられた排出部３６に対して略平行となるように張られている。  また、中間転写ベルト６４は、該中間転写ベルト６４の長辺下方で一次転写ロール６６の上流に配置されたラップインロール６８と、一次転写ロール６６の下流に配置されたラップアウトロール７０との間で感光体ドラム５０にラップ状に接触する一次転写部（像担持体ラップ領域）を有し、感光体ドラム５０に所定の範囲だけ巻きついて、感光体ドラム５０の回転に従動する。
【００３９】
このように、中間転写ベルト６４は、一次転写ロール６６によって感光体ドラム５０上のトナー像を例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写されたトナー像を後述する二次転写ロール８０に向けて搬送する。なお、ラップインロール６８及びラップアウトロール７０は、感光体ドラム５０から離間している。
【００４０】
このように、中間転写ベルト６４は、ラップインロール６８、ラップアウトロール７０、二次転写バックアップロール７２、再帯電バックアップロール７４及びブレードバックアップロール７６の５つのロールにより張架されており、一次転写ロール６６によって感光体ドラム５０上のトナー像を転写される。
【００４１】
さらに、中間転写ベルト６４の裏側（図１の右側面）には、ラップアウトロール７０及び二次転写バックアップロール７２により、平面部（短辺）が形成されており、この平面部が二次転写部となって搬送部２８に臨むようにされている。
【００４２】
なお、二次転写部において、中間転写ベルト６４と搬送路２８との間が、例えば１２°の角度になるように、ラップアウトロール７０は配置されている。
【００４３】
再帯電バックアップロール７４は、二次転写後に中間転写ベルト６４に残留する残留トナーを後述する再帯電ロール１１２が再帯電することを補助し、ブレードバックアップロール７６は、二次転写後に中間転写ベルト６４に残留する残留トナーを後述するブレード８６が掻き取ることを補助する。
【００４４】
中間転写装置６２の二次転写バックアップロール７２には、搬送路２８を挟んで二次転写ロール８０が対峙している。つまり、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間が二次転写部における二次転写位置となっており、二次転写ロール８０は、二次転写バックアップロール７２の補助により、中間転写ベルト６４に一次転写されたトナー像を二次転写位置で用紙に二次転写する。
【００４５】
ここで、二次転写ロール８０は、中間転写ベルト６４が３回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの３色のトナー像を搬送する間は中間転写ベルト６４から離間しており、黒のトナー像が転写されると中間転写ベルト６４に当接するようにされている。
【００４６】
なお、二次転写ロール８０と二次転写バックアップロール７２との間には、所定の電位差が生じるようにされており、例えば二次転写口―ル８０を高電圧にした場合には、二次転写バックアップロール７２はグランド（ＧＮＤ）などに接続される。
【００４７】
中間転写ベルト６４の反像担持体側端には、中間転写体用クリーナ８２が設けられている。中間転写体用クリーナ８２は、ブレード８６、トナー回収ボトル８８及び回転支軸８９を有し、回転支軸８９を軸として揺動する。ブレード８６は、例えば二次転写後に中間転写ベルト６４に残留する残留トナーを掻き取ってクリーニングする。トナー回収ボトル８８は、ブレード８６によって掻き取られたトナーを回収する。ブレード８６は、例えばステンレスの薄板からなり、電源１０４からトナーとは逆極性の電圧（本実施形態では、トナーの正規の帯電極性が負で、ブレード８６への印加電圧が正極性）がかけられている。即ち、ブレード８６は、機械的な力且つ電気的な力によって、残留トナーを中間転写ベルト６４から除去する。
【００４８】
そして、ブレード８６は、中間転写ベルト６４がトナー像を搬送する間には中間転写ベルト６４から離間し、トナー像の二次転写が開始された後に中間転写ベルト６４に当接する。
【００４９】
二次転写位置の上方には、定着装置９０が配置されている。定着装置９０は、加熱ロール９２と加圧ロール９４とを有し、二次転写ロール８０及び二次転写バックアップロール７２により用紙に二次転写されたトナー像を用紙に定着させ、排出ロール３４に向けて搬送する。
【００５０】
また、再帯電ロール１１２は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという）等のシームレスチューブを導電性の軸に被せたものからなり、電源１０６からトナーの正規の極性と同極性の電圧（本実施形態では負極性）がかけられている。即ち、再帯電ロール１１２は、中間転写ベルト６４上の残留トナーを正規の帯電極性（本実施形態では負極性）に再帯電する。
【００５１】
以下、再帯電ロール１１２による中間転写ベルト６４上の残留トナーの再帯電について詳細に説明する。
【００５２】
図２に示すように、再帯電ロール１１２は、イオン導電剤が分散されたＰＶＤＦで形成されたシームレスチューブ１１２Ｃが被せられる導電性の回転軸１１２Ａの周面に凸凹形状が施され、中間転写ベルト６４と接触する部分が凹形状となっており、ロール表面の中間転写ベルト６４と接触する部分が可撓となっている。即ち、再帯電ロール１１２は、反導電性と可撓性を有するロールである。
【００５３】
ここで、回転軸１１２Ａとシームレスチューブ１１２Ｃとの接触面積が広くなっているので、シームレスチューブ１１２Ｃの内周面に導電層を積層しなくても帯電の均一性を確保することができる。また、シームレスチューブ１１２の内周面に導電層を積層しないことで、コストを低減できる。また、再帯電ロール１１２の感光体ドラム２２と対向する領域に可撓性を持たせたことで、中間転写ベルト６４上の残留トナーに与えられるストレスを低減できる。
【００５４】
なお、シームレスチューブ１０２Ｃを形成する樹脂としては、ＰＶＤＦの他に、ポリアミド（ＰＡ）、ポリイミド（ＰＩ）等が挙げられ、イオン導電性物質としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウリルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンモニウム，オクタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム，ナトリウム，カルシウム，マグネシウム等のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルフォン酸塩等が挙げられる。
【００５５】
ところで、中間転写ベルト６４上に残留した残留トナーの多くは、正規の帯電極性の逆極性に帯電されているが、全ての残留トナーがそうであるわけではなく、一部は、中和されて電荷を持たなかったり、正規の帯電極性を維持していたりする。このような残留トナーは、再帯電ロール１１２によって再び帯電されて極性を正規の極性と同じに揃えられ、正規の極性の逆極性に帯電しているブレード８６に静電的に回収される。
【００５６】
ここで、中間転写ベルト６４上の残留トナーをブレード８６へ残らず移動させるためには、再帯電ロール１１２と中間転写ベルト６４との特性値を適当に設定し、再帯電ロール１１２による中間転写ベルト６４上の残留トナーの再帯電能力を十分なレベルまで上げなければならない。このため、再帯電ロール１１２、中間転写ベルト６４の体積抵抗率、再帯電ロール１１２への印加電流値、中間転写ベルト６４上の残留トナーの帯電量の関係性について評価する実験を行った。以下、この実験について説明する。
【００５７】
中間転写ベルト６４、再帯電ロール１１２の実験用のサンプルを下記のように数種類ずつ準備し、これらの組み合わせを変化させ、再帯電ロール１１２へ印加する定電流の値を−１０〜−４０μＡと変化させて、印字を行い、そして、各条件での中間転写ベルト６４上の残留トナーの比電荷量ｑ／ｍ（μＣ／ｇ）を測定した。
【００５８】
中間転写ベルト６４上の残留トナーの比電荷量ｑ／ｍ（μＣ／ｇ）は、吸引法を用いて測定した。その結果、図３乃至図５のグラフに示すような結果が得られた。
【００５９】
なお、比電荷量測定装置は、細川ミクロン社製のイースパート（Ｅ−ＳＰＡＲＴ）アナライザ（型式ＥＳＴ−１）を使用し、この測定装置の測定条件は、窒素ブロー圧を０．３ｋｇ／ｃｍ２、シースエアー流量を０．４ｌ／ｍｉｎ、極板間電圧を１００Ｖ、供給フードをアルミ製とした。
【００６０】
また、本実験で用いたトナーは、乳化重合で得られた微粒子を凝集させたトナーである。また、結着樹脂はスチレンアクリル製であり、トナーの体積中心粒径は５．８μｍ、下記で定義される形状係数は１３２、酸化チタンと小径シリカが外添され、負極性に帯電するのものである。なお、トナーの体積中心粒径は、コールターカウンタＴＡＩＩ（ベックマン−コールター社製）にて測定した値である。その粒径測定法は、まず、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ナトリウムの５％水溶液２ｍｌ中に、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加え、これを電解液１００〜１５０ｍｌ中に添加し、そして、この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約１分間分散処理を行い、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャー径が１００μｍのアパーチャーを用いて粒度分布を測定するというものである。
【００６１】
また、形状係数は、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ：ニコン社製）で撮影した拡大写真をイメージアナライザＬＵＺＥＸ３（ＮＩＲＥＣＯ社製）により画像解析を行い、次の式にて算出したものである。
【００６２】
形状係数＝｛（トナー径の絶対最大長）２／トナーの投影面積｝×（π／４）×１００
ここで、形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表され、真球の場合１００となり、真球の形状が崩れるにつれ増加するようになる。尚、求める形状係数は、トナー粒子複数個に対する平均値を代表値としている。
【００６３】
また、中間転写ベルト６４の体積抵抗率は、実使用上の範囲が１×１０８〜１×１０１２Ω・ｃｍであると想定されるので、この範囲を選択した。
○中間転写ベルト６４のサンプル１：ＰＶＤＦにカーボンブラックを分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が９０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０８Ω・ｃｍ、直径３０ｍｍのシームレスチューブ。
○中間転写ベルト６４のサンプル２：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が９０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ、直径３０ｍｍのシームレスチューブ。
○中間転写ベルト６４のサンプル３：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が９０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０１１Ω・ｃｍ、直径３０ｍｍのシームレスチューブ。
○中間転写ベルト６４のサンプル４：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が９０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０１２Ω・ｃｍ、直径３０ｍｍのシームレスチューブ。
○再帯電ロール１１２のサンプル１：ＰＶＤＦにカーボンブラックを分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が８０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０８Ω・ｃｍのシームレスチューブを、直径１５ｍｍのステンレス製の部材に被せたロール。
○再帯電ロール１１２のサンプル２：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が８０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０９Ω・ｃｍのシームレスチューブを、直径１５ｍｍのステンレス製の部材に被せたロール。
○再帯電ロール１１２のサンプル３：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が８０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍのシームレスチューブを、直径１５ｍｍのステンレス製の部材に被せたロール。
○再帯電ロール１１２のサンプル４：ＰＶＤＦにイオン導電剤を分散させた、厚さが１００μｍ、有効幅が８０ｍｍ、体積抵抗率が１×１０１１Ω・ｃｍのシームレスチューブを、直径１５ｍｍのステンレス製の部材に被せたロール。
【００６４】
次に、図３乃至図５のグラフに示す測定結果について考察する。
【００６５】
図３のグラフには、サンプル２の中間転写ベルト６４とサンプル１〜４の再帯電ロール１１２とを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示している。このグラフから、再帯電ロール１１２に印加する定電流の値を増加させると、４組ともほぼ正比例して残留トナーの帯電量が増加することがわかった。また、サンプル１〜３の再帯電ロール１１２を用いた３組の方が、サンプル４の再帯電ロール１１２を用いた組よりも、定電流値の増加に対して残留トナーの帯電量が増加する割合が大きくなることがわかった。
【００６６】
また、図４のグラフには、サンプル４の中間転写ベルト６４とサンプル１の再帯電ロール１１２とを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示している。このグラフから、この組み合わせでもほぼ正比例して残留トナーの帯電量が増加すること（印加電流の絶対値が２０μＡ増加するのに対して残留トナーの帯電量の絶対値が１０μＣ／ｇ増加（印加電流の絶対値が２．５μＡ／ｃｍ増加するのに対して残留トナーの帯電量の絶対値が１２μＣ／ｇ増加））がわかった。
【００６７】
また、図５のグラフには、サンプル１の中間転写ベルト６４とサンプル１、３の再帯電ロール１１２とを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示している。このグラフから、この２組は、図３、図４のグラフに示す組み合わせと比較して、定電流値の増加に対して残留トナーの帯電量が増加する割合（サンプル１の再帯電ロール１１２の場合：印加電流の絶対値が２０μＡ増加するのに対して残留トナーの帯電量の絶対値が３μＣ／ｇ増加、サンプル２の再帯電ロール１１２の場合：印加電流の絶対値が２０μＡ増加するのに対して残留トナーの帯電量の絶対値が５μＣ／ｇ増加）がはるかに小さく、また、残留トナーの帯電量もはるかに小さいことがわかった。
【００６８】
以上の実験結果をまとめたものを図６の表に示している。以下、この表からわかったことについて説明する。
（１）中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との両方の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラックとし、中間転写ベルト６４の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍ、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍとした場合、図５のグラフからわかるように、残留トナーの帯電量が非常に小さく、また、定電流値の増加量に対して残留トナーの帯電量が増加する割合も非常に小さいので、定電流値を増加させても残留トナーを十分に帯電させることができない。
（２）中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラックとし、再帯電ロール１１２の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤とし、中間転写ベルト６４の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍ、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０１０Ω・ｃｍとした場合、図５のグラフからわかるように、残留トナーの帯電量が小さく、また、定電流値の増加に対して残留トナーの帯電量が増加する割合も非常に小さいので、残留トナーの再帯電性能が十分ではない。
（３）中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤とし、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１１Ω・ｃｍとし、且つ、中間転写ベルト６４の体積抵抗率と再帯電ロール１１２の体積抵抗率との差を１×１０４Ω・ｃｍより小さくした場合、図３、図４のグラフからわかるように、残留トナーの帯電量は大きく、残留トナーの再帯電性能が十分に高い。また、図４のグラフに示すように、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍ、中間転写ベルト６４の体積抵抗率を１×１０１２Ω・ｃｍとした場合で、印加電流の絶対値が２０μＡ増加するのに対して残留トナーの帯電量の絶対値が１０μＣ／ｇ増加するが、印加電流の増加に対して残留トナーの帯電量が増加する割合が十分に大きいと言える。
（４）中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤とし、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０８〜１×１０１０Ω・ｃｍとし、且つ、中間転写ベルト６４の体積抵抗率を再帯電ロール１１２の体積抵抗率以上、中間転写ベルト６４の体積抵抗率と再帯電ロール１１２の体積抵抗率との差を１×１０２Ω・ｃｍより小さくした場合、図３のグラフからわかるように、残留トナーの帯電量が非常に大きく、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合も非常に大きいので、残留トナーの再帯電性能が非常に高い。
（５）中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤とし、再帯電ロール１１２の体積抵抗率を１×１０８Ω・ｃｍとした場合、図２、図３のグラフからわかるように、中間転写ベルト６４の体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍのときと、１×１０１２Ω・ｃｍのときとでは、残留トナーの帯電量と、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合とが異なっている。
【００６９】
次に、上記（１）〜（５）の結果が得られた理由について説明する。
【００７０】
まず、上記（１）は、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との両方の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラックや金属粉末等の電子導電性物質としたところ、電子導電性物質が均一に分散せず、部位毎の電気抵抗値のばらつきが生じたものと考えられる。また、仮に電子導電性物質を均一に分散したとしても、電子導電性物質の微粒子が樹脂層内に点在し、そのポイントで電流がリークするものと考えられる。さらに、電子導電性物質を配合したロールでは印加電圧が高くなるほど電気抵抗値が小さくなる現象が見られるので、これによって電気の流れが急になると考えられる。従って、安定した放電が得られず、残留トナーの帯電量を好適に制御できないという結果になる。
【００７１】
次に、上記（２）は、再帯電ロール１１２の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤としたものの、中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラックとしたので、中間転写ベルト６４において電流のリークが生じ易くなり、残留トナーが帯電し難かったものと考えられる。
【００７２】
これに対して、再帯電ロール１１２の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラック、中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤と、組み合わせを逆にした場合（図２のグラフ参照）に、上記（２）の組み合わせの結果と比較して、残留トナーの帯電量が非常に大きくなっているのは、中間転写ベルト６４において電流のリークが生じ難くかったためと考えられる。
【００７３】
最後に、上記（３）〜（５）は、中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤としたところ、イオン導電剤が、電子導電性物質とは違って分子レベルで分散し、電流のリーク点になり難かったものと考えられる。また、再帯電ロール１１２の半導電性樹脂の導電剤をカーボンブラックとした場合でも、イオン導電剤を配合した中間転写ベルト６４において電気抵抗値の変動が少ないことから、リーク電流が流れ難かったものと考えられる。従って、安定した放電が得られるので、残留トナーの帯電量を好適に制御できるという結果になる。
【００７４】
以上のことから、中間転写ベルト６４の半導電性樹脂の導電剤をイオン導電剤とし、中間転写ベルト６４の体積抵抗率と再帯電ロール１１２の体積抵抗率との差を１×１０４Ω・ｃｍ以下とすることで、残留トナーの再帯電性能を十分に高くすることができるという結果が得られた。
【００７５】
ところで、画像形成装置１２は様々な環境で使用されるが、放電現象は環境（温度変化、湿度変化）に影響を受け易いことがわかっている。一般的に温度が上がると放電開始電圧は下がり、低くなると放電開始電圧は上がる。湿度が上がると放電開始電圧は上がり、低くなると放電開始電圧は下がる。従って、規定範囲内の再帯電量になるような定電流値を再帯電ロール１１２に印加していたとしても、環境が変化した場合、放電開始電圧が変化することから、再帯電ロール１１２と中間転写ベルト６４との間の電圧が変化する。例えば、温度が下がった場合、あるいは湿度が上がった場合は、放電開始電圧が上がり、今まで印加していた再帯電ロール１１２への印加電流のままだと残留トナーの再帯電量が規定値よりも小さくなってしまう。このため、温湿度センサ１０８（図１参照）によって、画像形成装置１２の内部又は外部の温度、湿度を検知し、制御部１１０（図１参照）は、温度が規定温度より低くなり、湿度が規定湿度より高くなった場合には、再帯電ロール１１２への印加電流を、規定値から上昇させる。
【００７６】
この際、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が小さくなる中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との組み合わせを選択した場合には、印加電流を増加させても残留トナーを十分に帯電させることができなかったり、または、残留トナーを十分に帯電させるために印加電流の増加量を大きくしなければならず、高圧電源の容量を大きくしなければならなかったりする。高圧電源の大容量化は、高圧電源の大型化、装置の大型化、高コスト化に繋がる。
【００７７】
このため、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が大きくなる中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との組み合わせを選択する必要がある。ここで、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との適当な組み合わせとしては、体積抵抗率が１×１０９〜１×１０１２Ω・ｃｍでイオン導電剤が分散された中間転写ベルト６４と、体積抵抗率が１×１０８〜１×１０１１Ω・ｃｍでイオン導電剤又はカーボンブラックが分散された再帯電ロール１１２との組み合わせが挙げられる。図３、図４のグラフから示すように、この組み合わせでは、残留トナーの帯電量が大きくなり、また、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が大きくなるので、定常の環境においては、従来よりも印加電流を抑制したうえで残留トナーを十分に再帯電することができ、また、環境変動が生じた場合には、従来よりも印加電流の増加を抑制したうえで残留トナーを十分に再帯電することができる。
【００７８】
なお、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との組み合わせとしては、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍでイオン導電剤が分散された中間転写ベルト６４と、体積抵抗率が１×１０８〜１×１０１０Ω・ｃｍでイオン導電剤又はカーボンブラックが分散された再帯電ロール１１２との組み合わせがより好適である。
【００７９】
また、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との体積抵抗率が高くなると、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との間の放電開始電圧が高くなるので、電源容量を低減させるためには、中間転写ベルト６４と再帯電ロール１１２との材料は、体積抵抗率が低い材料を選択するべきである。また、定電流値の増加に対する残留トナーの帯電量の増加の割合が大きいほど、残留トナーの再帯電の効率性が高くなる。従って、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍの中間転写ベルト６４と、体積抵抗率が１×１０８Ω・ｃｍの再帯電ロール１１２との組み合わせが最適である。
【００８０】
以上、本実施形態の画像形成装置１２では、用紙Ｐにトナー像が転写された後の中間転写ベルト６４上と再帯電ロール１１２との間での放電の均一性が高くなっているので、残留トナーの帯電ムラが低減される。また、残留トナーの再帯電量の絶対値を十分なレベルまで大きくすることができる。従って、中間転写体用クリーナ８２による残留トナーの回収効率が改善され、１次転写部での混色が抑制されるので、画像不良の発生が抑制される。
【００８１】
次に、再帯電ロール１１２の変形例について説明する。図７に示すように、再帯電ロール１０２は、ステンレス等の導電性金属製で軸方向両端部に円板状のフランジ部１０２Ｂが形成された回転軸１０２Ａと、一対のフランジ部１０２Ｂに張架され内周部に導電層１０２Ｄが積層されたシームレスチューブ１０２Ｃとで構成されており、再帯電ロール１１２と同様、可撓性と半導電性を有するロールである。
【００８２】
ここで、回転軸１０２Ａとシームレスチューブ１０２Ｃとの接触面積が狭くなっているが、シームレスチューブ１０２Ｃの内周部に導電層１０２Ｄが積層されているので、再帯電ロール１０２の帯電の均一性を確保できる。
【００８３】
なお、本実施形態のように、再帯電部材に可撓性を持たせ、中間転写体等の像担持体に弾性を持たせることは必須ではなく、再帯電部材に弾性を持たせ、像担持体に可撓性を持たせても良く、また、再帯電部材と像担持体との両方に弾性又は可撓性を持たせても良く、さらには、再帯電部材と像担持体とを非接触としても良い。また、再帯電部材をロールとすることは必須ではなく、ブレードとしても良い。
【００８４】
また、本実施形態では、像担持体を中間転写ベルト６４として本発明を説明したが、像担持体を感光体とした構成にも本発明を適用可能である。
【００８５】
さらに、本実施形態では、専用のクリーニング機構によって、像担持上の残留トナーを回収したが、専用のクリーニング機構を設置せず、現像器に像担持体上の残留トナーを静電的に回収させ、また、再び現像させる構成にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の概略を示す側面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた再帯電ロールを示す断面図である。
【図３】サンプル２の中間転写体とサンプル１〜４の再帯電ロールとを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示すグラフである。
【図４】サンプル４の中間転写体とサンプル１の再帯電ロールとを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示すグラフである。
【図５】サンプル１の中間転写体とサンプル１、３の再帯電ロールとを組み合わせた際の印加電流−帯電量特性を示すグラフである。
【図６】再帯電ロール、中間転写体の体積抵抗率、再帯電ロールへの印加電流値、中間転写体上の残留トナーの帯電量の関係性について評価する実験の結果をまとめた表である。
【図７】図２の再帯電ロールの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１２      画像形成装置
６４      中間転写ベルト（像担持体）
８０      二次転写ロール（転写手段）
１０２Ａ  回転軸
１０２Ｃ  チューブ（再帯電部材）
１０２Ｄ  導電層
１１２Ａ  回転軸
１１２Ｃ  チューブ（帯電部材）
Ｐ      用紙（転写媒体）
【図１】
2007249121.tif 000003
【図２】
2007249121.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007249121.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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