(57)【要約】【課題】中間転写体表面の未転写の黒色トナーとその他の色のトナーとを分別回収できるようにする。【解決手段】中間転写ベルト５３表面の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くする。そして、２次転写ローラ５５の印加電圧を調整し、２次転写後に中間転写ベルト５３表面に残留する黒色トナーに、黒色以外の色のトナー帯電極性と逆極性のトナーを発生させる。クリーニングブラシ１１に、黒色以外の色のトナー帯電極性と同極性の電圧を印加することにより、モノクロ画像形成時のみならずカラー画像形成時にも中間転写ベルト５３表面の未転写の黒色トナーをその他の色のトナーを分別して回収する。【選択図】図２
2012118435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する１次転写手段によって黒色及びその他の色のトナー画像を回転自在の中間転写体上に転写し重ね合わせてカラートナー画像とした後、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する２次転写手段によって前記カラートナー画像を前記中間転写体から被転写材にさらに転写するとともに、前記被転写材に転写せずに前記中間転写体上に残留した未転写トナーをクリーニング手段で除去する画像形成装置であって、
前記クリーニング手段は、回転自在のクリーニングブラシを有する第１クリーニング部材と、第１クリーニング部材よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側に設けた第２クリーニング部材とを備え、
前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするとともに、２次転写手段の印加電圧を調整し、２次転写後に前記中間転写体上に残留する黒色トナーに、黒色以外の色のトナー帯電極性と逆極性のトナーを発生させ、
前記クリーニングブラシに、黒色以外の色のトナー帯電極性と同極性の電圧を印加して、第１クリーニング部材によって黒トナーの少なくとも一部を除去・回収するとともに、第２クリーニング部材によって残りの未転写トナーを除去・回収することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
黒色トナー画像を中間転写体上に転写する際に１次転写手段に印加する電圧を、その他の色のトナー画像を中間転写体上に転写する際に１次転写手段に印加する電圧よりも高くして、前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
トナー画像を形成する前の、黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、その他の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くして、前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
中間転写体上に１次転写されたトナー画像が黒色トナーのみからなる場合は、２次転写手段の印加電圧を、第１クリーニング部材によって黒トナーのすべてを除去・回収できる電圧にする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２クリーニング部材がクリーニングブレード及びクリーニングブラシの少なくとも一方を有する請求項１〜４のいずれか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、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関し、より詳細には中間転写ベルトなどの中間転写体上の未転写トナーをクリーニング手段で除去する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中間転写ベルトなどの中間転写体上に各色のトナー画像を重ね合わせてフルカラーのトナー画像とし、用紙等に転写する画像形成装置では、トナー画像を用紙等に転写した後にも中間転写体上に未転写トナーが残留する。このため、転写領域よりも中間転写体回転方向下流側にクリーニング手段を設けて、未転写トナーを中間転写体から除去し回収している。
【０００３】
例えば、特許文献１では、２つのクリーニングブレードを設けて、モノクロ画像形成時は、一方のクリーニングブレードによって中間転写体から未転写の黒色トナーを除去回収しリサイクルし、カラー画像形成時は、他方のクリーニングブレードで中間転写体から未転写トナーを除去回収し廃トナーとして収容する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-133696号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、環境に対する意識の高まりを受けて未転写トナーのリサイクル率の向上が市場要求として増してきている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、モノクロ画像形成時のみならずカラー画像形成時にも中間転写体上の未転写の黒色トナーをその他の色のトナーを分別して回収できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、トナー帯電量を転写手段の印加電圧で変動させることができるという驚くべき知見を得、本発明に至った。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する１次転写手段によって黒色及びその他の色のトナー画像を回転自在の中間転写体上に転写し重ね合わせてカラートナー画像とした後、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する２次転写手段によって前記カラートナー画像を前記中間転写体から被転写材にさらに転写するとともに、前記被転写材に転写せずに前記中間転写体上に残留した未転写トナーをクリーニング手段で除去する画像形成装置であって、前記クリーニング手段は、回転自在のクリーニングブラシを有する第１クリーニング部材と、第１クリーニング部材よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側に設けた第２クリーニング部材とを備え、前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするとともに、２次転写手段の印加電圧を調整し、２次転写後に前記中間転写体上に残留する黒色トナーに、黒色以外の色のトナー帯電極性と逆極性のトナーを発生させ、前記クリーニングブラシに、黒色以外の色のトナー帯電極性と同極性の電圧を印加して、第１クリーニング部材によって黒トナーの少なくとも一部を除去・回収するとともに、第２クリーニング部材によって残りの未転写トナーを除去・回収することを特徴とする。
【０００８】
ここで、黒色トナー画像を中間転写体上に転写する際に１次転写手段に印加する電圧を、その他の色のトナー画像を中間転写体上に転写する際に１次転写手段に印加する電圧よりも高くして、前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするようにしてもよい。あるいは、トナー画像を形成する前の、黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、その他の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くして、前記中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするようにしてもよい。
【０００９】
また、中間転写体上に１次転写されたトナー画像が黒色トナーのみからなる場合は、２次転写手段の印加電圧を、第１クリーニング部材によって黒トナーのすべてを除去・回収できる電圧にするのが好ましい。
【００１０】
そしてまた、前記第２クリーニング部材はクリーニングブレード及びクリーニングブラシの少なくとも一方を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置では、中間転写体上の２次転写前の黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、それ以外の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするとともに、２次転写手段の印加電圧を調整し、２次転写後に中間転写体上に残留する黒色トナーに、黒色以外の色のトナー帯電極性と逆極性のトナーを発生させ、クリーニングブラシに、黒色以外の色のトナー帯電極性と同極性の電圧を印加することにより、モノクロ画像形成時のみならずカラー画像形成時にも中間転写体上の未転写の黒色トナーをその他の色のトナーを分別して回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す構成断面図。
【図２】黒色トナーとその他の色のトナーとの、各段階における帯電量分布を示す図である。
【図３】モノクロ画像形成時の、２次転写前後の中間転写ベルト表面の黒色トナーの帯電量分布の一例を示す図である。
【図４】モノクロ画像形成時の、２次転写前後の中間転写ベルト表面の黒色トナーの帯電量分布の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１４】
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図を示す。画像形成装置の装置本体Ｄは、主に原稿画像を読み取るイメージリーダ部１０と、読み取った画像を印刷するプリンタ部２０とから構成される。イメージリーダ部１０は、不図示の原稿ガラス板の上に載置された原稿を、スキャナを移動して読み取る公知のものである。原稿画像は、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の三色に色分解されて、不図示のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサにより電気信号に変換され、Ｒ・Ｇ・Ｂの画像データが得られる。
【００１５】
イメージリーダ部１０で得られた各色成分ごとの画像データは、制御部３０において各種処理が行われた上、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各再現色の画像データに変換される。
【００１６】
画像データは、制御部３０内の画像メモリ３２に各再現色ごとに記憶され、位置ズレ補正のための補正を受けた後、記録シートの供給と同期して１走査ラインごとに読み出され、発光ダイオードの駆動信号となる。
【００１７】
記録シート（被転写材）Ｐは、給紙トレイ６１から一枚づつ給紙ローラ６２で取り出され、中間転写ベルト５３とタイミングを合わせて送られる。
【００１８】
中間転写ベルト５３は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２の間に張設され、従動ローラ５２が不図示のスプリングで図１の左方向へ付勢されることにより、中間転写ベルト５３に張力が与えられている。そして、装置本体制御部３１で制御される転写モータ５４によって駆動ローラ５１が反時計方向に回転する。中間転写ベルト５３にはポリカーボネート、ポリイミド、ポリイミドアミドなどの樹脂材料が使用される。
【００１９】
中間転写ベルト５３の下方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の作像部４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ（以下、「作像部４１」と記す総称する）が所定間隔で配置されている。そして、各作像部の感光体ドラムと、中間転写ベルト５３を挟んで対向する位置に、１次転写ローラ（１次転写手段）４２Ｙ、４２Ｍ、４２Ｃ、４２Ｋが配置されている。感光体ドラム表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト５３が感光体ドラムと１次転写ローラとの間を通過する時に中間転写ベルト５３上に１次転写される。そして、給紙トレイ６１から引き出された記録シートＰが、破線Ａで示す搬送経路を通って、中間転写ベルト５３と２次転写ローラ（２次転写手段）５５とのニップ部を通過する際に、中間転写ベルト５３のトナー像が記録シートＰ上に２次転写される。その後、記録シートＰは定着部６３へ搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像が記録シートＰに定着される。
【００２０】
また、従動ローラ５２の外周部分には、クリーニング装置（クリーニング手段）１が設けられている。クリーニング装置１は、回転自在で先端部が中間転写ベルト５３に接触するクリーニングブラシ１１と、中間転写ベルト５３を摺擦するクリーニングブレード１２とを有する。クリーニングブラシ１１には高圧電源から直流電圧が印加され、印加電圧は可変制御される。後述するように、記録シートＰに転写されず中間転写ベルト５３表面に残留した未転写の黒色トナーの少なくとも一部をクリーニングブラシ１１で中間転写ベルト５３から除去・回収し、残りの未転写トナーをクリーニングブレード１２で除去・回収する。
【００２１】
図２に、黒色トナーとその以外のトナーの帯電量分布の各段階における変化を示す。図２（ａ）は、各作像部４１における感光体表面のトナーの帯電量を示す図である。この図から理解されるように、感光体表面では、黒色トナーとその他の色のトナーとの帯電量分布に差はない。次に、同図（ｂ）は、感光体から中間転写ベルト５３に１次転写された後の、中間転写ベルト５３上のトナーの帯電量を示す図である。この図から理解されるように、中間転写ベルト５３上では、黒色トナーの帯電量分布は、その他の色のトナーとの帯電量分布に比べてプラス側に移動する。この図では、黒色以外のトナーの平均帯電量が−４０μｃ／ｇであるのに対し、黒色トナーの平均帯電量は−２０μｃ／ｇとなり、平均帯電量の絶対値は黒色トナーがその他の色のトナーより低くなっている。
【００２２】
このように黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、その他の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするには、例えば１次転写ローラ４２に印加する電圧を調整すればよい。すなわち、１次転写ローラ４２には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加して、トナー像を中間転写ベルト５３に転写させるところ、１次転写ローラ４２に印加する電圧を高くするほど、中間転写ベルト５３に転写した後のトナー帯電量は帯電極性と逆極性側に移動する。したがって、黒色トナーを１次転写させる際に１次転写ローラ４２に印加する電圧を、黒色以外のトナーを１次転写する際に１次転写ローラ４２に印加する電圧よりも高くすることによって、黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、その他の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くできる。１次転写ローラ４２に印加する電圧としては、通常、５００Ｖ〜３，０００Ｖの範囲が好ましい。
【００２３】
あるいはまた、感光体にトナー画像を形成する前の現像装置内における黒色トナーの帯電量を他の色のトナー帯電量よりも低くすると共に、１次転写ローラ４２の印加電圧を全色トナーで同じとし、中間転写ベルト５３に１次転写された後の、黒色トナーの平均帯電量の絶対値を、その他の色のトナーの平均帯電量の絶対値よりも低くするようにしてもよい。現像装置内におけるトナーの帯電量を調整するには、例えば、トナー表面に付着させる添加剤の種類や量、トナーを構成する結着樹脂の種類、キャリアの種類などを選択・調整すればよい。
【００２４】
図２（ｃ）に、中間転写ベルト５３から記録シートＰにトナー画像が２次転写された後の、中間転写ベルト５３上に残留した未転写トナーの帯電量を示す図である。２次転写ローラ５５には、１次転写ローラ４２と同様に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加され、トナー像は中間転写ベルト５３から記録シートＰに転写される。２次転写ローラ５５にトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されることによって、１次転写の場合と同様に、トナー帯電量はその帯電極性と逆極性側に移動する。より詳細には、黒色トナーの少なくとも一部の帯電量が逆極性側に移動し、且つ他の色のトナーの帯電極性は逆極性側までは移動しないようにする。ここで、２次転写ローラ５５に印加する電圧としては、通常、３００Ｖ〜５，０００Ｖの範囲が好ましい。
【００２５】
この状態で、中間転写ベルト５３の回転によって、未転写トナーはクリーニング装置１に搬送される。図１に示すように、クリーニング装置１には、中間転写ベルト５３の回転方向上流側から順にクリーニングブラシ１１とクリーニングブレード１２とが設けられている。そして、クリーニングブラシ１１には高圧電源から、黒色以外のトナーの帯電極性と同極性の直流電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト５３表面の、逆極性に帯電している黒色トナー（図２（ｃ）の斜線領域のトナー）が選択的にクリーニングブラシ１１に付着して中間転写ベルト５３から除去され、不図示の廃トナーボックスに搬送され・回収される。回収された黒色トナーは再使用される。一方、中間転写ベルト５３表面に残る黒色トナーの一部及び他の色のトナーは、クリーニングブレード１２によって一括して中間転写ベルト５３から除去され不図示の廃トナーボックスに回収される。
【００２６】
クリーニングブラシ１１に印加する電圧は、逆極性に帯電した黒色トナーの帯電量等から適宜決定すればよいが、通常、絶対値で３００Ｖ〜５，０００Ｖの範囲が好ましい。また、クリーニングブラシ１１の回転数は、中間転写ベルト５３の周速度等を考慮して適宜決定すればよい。
【００２７】
次に、中間転写ベルト５３上に１次転写されたトナー画像が黒色トナーのみからなるモノクロ画像の場合について説明する。モノクロ画像を形成する場合には、他の色のトナーが中間転写ベルト５３表面に存在しないので、中間転写ベルト５３表面に残留した未転写の黒色トナーの帯電極性をすべて同極性にしておく。この場合、２次転写後に中間転写ベルト５３表面に残留する黒色トナーの帯電量を、図３に示すような２次転写前と同極性とする形態と、図４に示すような２次転写前と逆極性とする形態とが考えられる。かかる形態の違いは、前述のように、２次転写ローラ５５に印加する電圧によって調整できる。すなわち、２次転写ローラ５５に印加する電圧を低くすれば、図３に示すように未転写黒色トナーの帯電は２次転写前の極性と同極性となり、反対に、２次転写ローラ５５に印加する電圧を高くすれば、図４に示すように未転写黒色トナーの帯電は２次転写前の極性と逆極性となる。いずれの場合も、未転写黒色トナーの帯電極性をすべて同極性にすることが重要である。
【００２８】
そして、同極性に帯電した未転写黒色トナーが、中間転写ベルト５３の回転によってクリーニング装置１に搬送されてくると、未転写黒色トナーの帯電極性と逆極性の電圧をクリーニングブラシ１１に印加し、中間転写ベルト５３表面の未転写黒色トナーをすべて中間転写ベルト５３から除去・回収して再使用する。
【００２９】
クリーニングブラシ１１及びクリーニングブレード１２は、中間転写ベルト５３に対して離接自在に設けてもよいし、常時接触するように設けてもよい。また、クリーニングブレード１２に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラなど従来公知のクリーニング部材を用いても構わないが、通常、第２クリーニング部材としては、クリーニングブレード及びクリーニングブラシ１１が好適である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の画像形成装置では、モノクロ画像形成時のみならずカラー画像形成時にも中間転写体上の未転写の黒色トナーをその他の色のトナーを分別して回収でき有用である。
【符号の説明】
【００３１】
１    クリーニング装置（クリーニング手段）
Ｄ    画像形成装置
Ｐ    記録シート（被転写材）
１１    クリーニングブラシ
１２    クリーニングブレード（第２クリーニング部材）
４２    １次転写ローラ（１次転写手段）
５３    中間転写ベルト（中間転写体）
５５    ２次転写ローラ（２次転写手段）
【図１】
2012118435.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012118435.tif 000006