(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、転写後に像担持体に残留したトナーを回収し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、
記録材を担持搬送する記録材担持搬送部材と、
各々の前記画像形成部で形成されたトナー像を記録材担持搬送部材上の記録材に転写するための複数の転写帯電部材と、
前記記録材担持搬送部材に当接して、前記記録材担持搬送部材をクリーニングする板状クリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
非画像形成時に前記板状クリーニング部材にトナーを供給するために前記記録材担持搬送部材上に転写されるトナー像は、前記記録材担持搬送部材の移動方向において前記板状クリーニング部材に対して複数の画像形成部のなかで最も下流側の画像形成部のみで形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、転写後に像担持体に残留したトナーを回収し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
各々の前記画像形成部で形成されたトナー像を中間転写体に転写するための複数の転写帯電部材と、
前記中間転写体に当接して、中間転写体をクリーニングする板状クリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
非画像形成時に前記板状クリーニング部材にトナーを供給するために前記中間転写体上に転写されるトナー像は、前記中間転写体の移動方向において前記板状クリーニング部材に対して複数の画像形成部のなかで最も下流側の画像形成部のみで形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材担持搬送部材の移動方向において前記板状クリーニング部材よりも上流側にあり、複数の画像形成部のなかで最も下流側に位置する画像形成部は、黒色のトナー像を形成する画像形成部であ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４】
前記中間転写体の移動方向において前記板状クリーニング部材よりも上流側にあり、複数の画像形成部のなかで最も下流側に位置する画像形成部は、黒色のトナー像を形成する画像形成部であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記非画像形成時に形成されるトナー像のトナー量は０．０１ｍｇ以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記移動方向と直交する方向における前記非画像形成時に形成されるトナー像端部と前記板状クリーニング部材の端部間の長さは５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複数の画像形成部（以下、「ステーション」という）を備え、各ステーションでそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式を採用したカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
上記の各ステーションでは、像担持体を帯電装置で帯電した後、半導体レーザやＬＥＤなどで画像信号に応じて露光書き込みを行い、像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段によってトナー像として顕像化し、このトナー像を転写装置によって転写紙やフィルムなどの記録材に転写する。そして、転写後の記録材を定着装置に搬送し、定着装置でトナー像を定着して画像を得ている。
【０００４】
また、最近の画像形成装置には、フルカラー化・高速化に対応するため、複数のステーションに記録材を搬送する記録材担持搬送手段である搬送ベルトなどのベルト走行体を用いる構成をとるものが増えつつある。そして、このベルト走行体表面上に付着したトナーを除去するクリーニング手段として、従来から種々の提案がなされているが、エッジをベルト走行体に当接させて付着トナーを掻き落とし除去する、ゴムなどの弾性材料からなる板状クリーニング部材であるクリーニングブレードが、構成が簡単で、かつ低コストであり付着トナー除去機能も優れているので、既に、広く実用化されていることはよく知られているとおりである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のカラー画像形成装置において、装置の長期使用にともない、ベルト走行体の表面に例えばＮＯｘ、トナー樹脂などが付着することによって、ベルト走行体の表面の摩擦係数がアップし、クリーニングブレードのエッジ部とベルト走行体との間（当接部分）の摩擦力も大きくなる。このため、スティック状態におけるクリーニングブレードのエッジ部に蓄積されるエネルギーが大きくなり、スティック−スリップ（Ｓｔｉｃｋ−Ｓｌｉｐ）運動が、振幅＞適正値、振動数＜適正値となる。なお、適正値とはクリーニング作用が安定になされる範囲と定義する。
【０００６】
ここで、スティック−スリップ運動とは、ベルト走行体表面上の残留トナーを除去するのに必要な力でクリーニングブレードをベルト走行体表面に圧接させたとき、そのクリーニングブレードのエッジ部とベルト走行体の当接部分で、まず当接部分に働く摩擦力によりベルト走行体表面に密着したエッジ部がベルト走行体の進行方向に変形（ずり変形、圧縮変形）し、つぎにその応力に伴うエッジ部に蓄積されたエネルギーが復元力（反発弾性力）として働き元の状態に戻る現象をいう。
【０００７】
この現象が進行するとクリーニングブレードのエッジ部がベルト走行体表面上に追従することなく跳ね上がり、トナーのすり抜け、ベルト走行体表面上へのトナーのすり付け（トナー融着、フィルミング）が起こり、さらには異音（ブレード鳴き）や異常振動（ビビリ）が発生したり、エッジ部がベルト走行体の回転方向に沿うように反転するいわゆるブレードめくれが発生するほか、エッジ部やベルト走行体の表面が破損（ブレードエッジ欠け、ベルト走行体表面の傷）する可能性もある。
【０００８】
この問題を解決するために、クリーニングブレードのエッジ部におけるベルト走行体との当接部に黒鉛、ボロンナイトライド、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、二酸化ケイ素などの無機物質や、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリアミド（ナイロン樹脂）、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリイミドなどの有機物質の固形粉末（潤滑剤）を塗布することによって摩擦力を軽減する対策が一般的にとられている。
【０００９】
しかし、装置の長期使用にともなってクリーニングブレードのエッジ部から潤滑剤がなくなり、再び摩擦力が増加するため、クリーニングブレードのエッジ部とベルト走行体間における摩擦力軽減のための抜本的な解決とはならない。また、この対策をとるためには、上記の潤滑剤をクリーニングブレードのエッジ部に定期的に供給するための様々な装置が必要で、その結果、クリーニング装置の構成が複雑となり、コストの大幅なアップとなってしまう。
【００１０】
また、クリーニングブレードとベルト走行体間の摩擦力の軽減を図る方法として、ベルト走行体との当接面にナイロン樹脂層を配設したクリーニングブレード（以下、「ナイロンコートブレード」という）を用いる方法がある。このナイロンコートブレードを用いた場合、そのエッジ部とベルト走行体間の摩擦力を軽減することは十分可能である。
【００１１】
しかし、ナイロン樹脂はポリウレタンと異なりエラストマーとしての性質を持たないため、クリーニングブレードのエッジ部におけるスティック−スリップ運動による残留トナーのクリーニング作用はみられず、残留トナーを塞き止め、掻き落とすといった作用をしている。そのため残留トナーのすり抜けを完全になくすためにはクリーニングブレードのベルト走行体表面に対する圧接力をポリウレタンブレードの場合よりもかなり高くする（ポリウレタンブレードの約２倍）必要があり、結果としてクリーニングブレードによるベルト走行体表面の削れ量が増加したり、傷を付けたりするなどの不具合が生じ、そのためベルト走行体の寿命が低下するといった問題が生じる。
【００１２】
従って、本発明の主な目的は、長期使用においても低コストで良好なクリーニング性能を維持しつつ、異音や異常振動、めくれの発生を防止できる板状クリーニング部材を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、クリーナレスシステムを備えた画像形成装置であっても、再転写を防止できる画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００１９】
本発明の一態様によれば、像担持体と、転写後に像担持体に残留したトナーを回収し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、
記録材を担持搬送する記録材担持搬送部材と、
各々の前記画像形成部で形成されたトナー像を記録材担持搬送部材上の記録材に転写するための複数の転写帯電部材と、
前記記録材担持搬送部材に当接して、前記記録材担持搬送部材をクリーニングする板状クリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
非画像形成時に前記板状クリーニング部材にトナーを供給するために前記記録材担持搬送部材上に転写されるトナー像は、前記記録材担持搬送部材の移動方向において前記板状クリーニング部材に対して複数の画像形成部のなかで最も下流側の画像形成部のみで形成されることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２０】
また、本発明の他の態様によれば、像担持体と、転写後に像担持体に残留したトナーを回収し、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、
前記画像形成部で形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
各々の前記画像形成部で形成されたトナー像を中間転写体に転写するための複数の転写帯電部材と、
前記中間転写体に当接して、中間転写体をクリーニングする板状クリーニング部材と、
を有する画像形成装置において、
非画像形成時に前記板状クリーニング部材にトナーを供給するために前記中間転写体上に転写されるトナー像は、前記中間転写体の移動方向において前記板状クリーニング部材に対して複数の画像形成部のなかで最も下流側の画像形成部のみで形成されることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２１】
上記各発明における一実施態様によれば、前記記録材担持搬送部材の移動方向において前記板状クリーニング部材よりも上流側にあり、複数の画像形成部のなかで最も下流側に位置する画像形成部は、黒色のトナー像を形成する画像形成部である。
【００２２】
上記各発明における他の実施態様によれば、前記中間転写体の移動方向において前記板状クリーニング部材よりも上流側にあり、複数の画像形成部のなかで最も下流側に位置する画像形成部は、黒色のトナー像を形成する画像形成部である。
【００２３】
また、上記各発明における他の実施態様によれば、前記非画像形成時に形成されるトナー像のトナー量は０．０１ｍｇ以上である。
【００２４】
上記各発明における他の実施態様によれば、前記移動方向と直交する方向における前記非画像形成時に形成されるトナー像端部と前記板状クリーニング部材の端部間の長さは５０ｍｍ以下である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
本発明の第１実施例について図１および図２により説明する。
【００２８】
まず、図１により、本実施例の画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機について説明する。
【００２９】
本実施例のカラー複写機は、複数の画像形成部（以下、「ステーション」という）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを備え、各ステーションＰａ〜Ｐｄでそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写してカラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式を採用している。
【００３０】
各ステーションＰａ〜Ｐｄでは  感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄによって一様に帯電され、これに画像信号にしたがってレーザ発振器１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄがレーザ光を照射する。感光ドラム１ａ〜１ｄ上のレーザ光が照射された部分には静電潜像が形成され、現像器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによって現像剤であるトナーにより現像されて可視像化される。
【００３１】
カセット６にはシート材などの記録材Ｐが積載されており、給送ローラ７によって１枚ずつ分離給送されレジストローラ対８によって斜行を矯正された後に、記録材担持搬送手段である搬送ベルト９上に吸着され、各ステーションＰａ〜Ｐｄに搬送される。感光ドラム１ａ〜１ｄに担持されているトナー像は搬送ベルト９によって搬送されたシートＰに転写帯電手段である転写装置５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによって転写され、その後、シートＰが定着装置１１に送られ、熱と圧力を加えられることによりトナー像が定着され、機外に排出される。
【００３２】
トナー像を転写した後の感光ドラム１ａ〜１ｄ上に残留したトナーはクリーニング装置４によって除去され、再び画像形成に供される。
【００３３】
また、記録材Ｐを定着装置１１に搬送した後の搬送ベルト９に残留したトナーはクリーニング装置１３によって除去され、つぎの画像形成に備える。
【００３４】
本実施例で用いたトナーは、コアにエステル系ワックスを内包し、樹脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層にスチレンポリエステルの構成からなる懸濁重合法によって作製した重合トナーに、チタン酸ストロンチウムを外添したものと、重合法により作製した樹脂磁性キャリアとの混合物を二成分系現像剤として使用した。
【００３５】
[転写搬送手段]
本実施例の転写搬送手段は、不図示の支持枠体に支持された２本のローラ、すなわち、摩擦力により搬送ベルト９を駆動する駆動ローラ１２ａ、および搬送ベルト９に一定圧のテンションをかけるテンションローラ１２ｂと、搬送ベルト９とを有し、また、感光ドラム１ａ〜１ｄに対して駆動ローラ１２ａを中心として揺動し、当接／離間することができる構成を有し、作像動作中のみ感光ドラム１ａ〜１ｄに近接し、感光ドラム１ａ〜１ｄと同じ走行速度で搬送ベルト９が駆動することにより記録材Ｐを搬送し、感光ドラム１ａ〜１ｄに搬送ベルト９を挟んで対向するように設けられた転写装置５ａ〜５ｄによって感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する。
【００３６】
本実施例の搬送ベルト９の材質は、抵抗調整のためにカーボンを含有したポリイミド樹脂であるが、その他にポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂など、数多くのポリストマーやエラストマーを素材として用いてもかまわない。
【００３７】
転写装置５ａ〜５ｄは、本実施例では非接触のコロナ帯電器を用いたが、接触式の例えばローラ帯電器、ブレード帯電器などでもなんら問題はない。上述のように、非作像時に搬送ベルトは感光ドラムから離間し、感光ドラムを保護する構成となっている。
【００３８】
［クリーニング装置］
搬送ベルト９のクリーニング装置１３は、除電装置１６と、搬送ベルト９側に開口部を有するケーシング１４を備えており、この開口部にウレタンゴムなどからなる板状クリーニング部材であるクリーニングブレード１５を支持部材１５ａによって取り付けている。クリーニング装置１３は転写搬送手段の支持枠体に装着されており、クリーニングブレード１５は一辺のエッジを、搬送ベルト９を挟んで駆動ローラ１２に対向するように当接しており、搬送ベルト９上の残留トナーがエッジに達するとこれにより掻き落とされる。掻き落とされたトナーはケーシング１４内に落下し、残留トナーを排出するための搬送手段としてスクリュー（不図示）により、クリーニング装置１３から排出される。このように構成により、残留トナーによってケーシング１４内が残留トナーにより詰まることがない。
【００３９】
ここで、クリーニングブレード１５を搬送ベルト９に当接する設定条件としては、図２に示すように、当接圧Ｆ、当接角度θ、自由長Ｌ、およびクリーニングブレード１５の板厚ｔが挙げられる。本実施例では、クリーニングブレード１５の搬送ベルト９への当接圧Ｆを安定化させるために、不図示のばねによる加圧方式を用いている。クリーニングブレード１５の当接圧はＦ＝１０００ｇｆ（＝９．８Ｎ）、当接角度はθ＝３０°、自由長はＬ＝１０ｍｍ、板厚はｔ＝２ｍｍとした。
【００４０】
本実施例で用いたクリーニングブレード１５は、材質がポリウレタンゴムからなり、物性値はＪＩＳの加硫ゴムの試験方法に従って実測したところ、Ａ硬度が７３°、反発弾性率が５０％であった。
【００４１】
上記のような掻き落しタイプのクリーニング手段の観点からいえば、搬送ベルト９は継ぎ目のない、いわゆるシームレスベルトであることが望ましい。しかし、継ぎ目のあるベルトの場合は、継ぎ目部分でクリーニングブレードをベルトから離間するなどの手段も十分考えられる。
【００４２】
ところで、搬送ベルト９のクリーニング装置１３として、前述のとおりゴムなどの弾性体からなるブレード方式を使用しているが、これはブレード方式の構造が単純で小型であり、コスト面からも有利である理由による。また、クリーニングブレード１５の材質としては、上記のように、耐薬品性、耐摩耗性、成形性、機械的強度などの点から熱可塑性エラストマーの一種であるポリウレタンゴムを用いている。また、本実施例ではクリーニングブレード１５を、走行する搬送ベルト９の表面に対してカウンタ方向からクリーニングブレード１５を圧接させる方式をとっている。
【００４３】
この方式におけるクリーニング作用メカニズムは、搬送ベルト９表面上の残留トナーを除去するのに必要な力（５ｇｆ／ｃｍ＝０．４９Ｎ／ｍ）でクリーニングブレード１５を搬送ベルト９の表面に圧接させたとき、そのクリーニングブレード１５のエッジ部と搬送ベルト９の当接部分で、まず当接部分に働く摩擦力により搬送ベルト表面に密着したクリーニングブレード１５のエッジ部が搬送ベルト９の進行方向に変形（ずり変形、圧縮変形）し、つぎにその応力に伴うクリーニングブレード１５エッジ部に蓄積されたエネルギーが復元力（反発弾性力）として働き元の状態に戻るいわゆるスティック−スリップ（Ｓｔｉｃｋ−Ｓｌｉｐ）運動によるものと考えられる。
【００４４】
したがって、クリーニングブレード１５を用いたクリーニング装置１３において、安定したクリーニング性を得るためには、スティック−スリップ運動の振幅および振動数の適正化が必要であり、これは、クリーニングブレード１５のエッジ部と搬送ベルト９の表面における当接部分の摩擦力、クリーニングブレード１５の形状、クリーニングブレード１５の材料物性（ヤング率、ポアソン比、モジュラス（応力−歪み曲線））などを調整することにより得ることができる。
【００４５】
しかし、前述のように、装置の長期使用にともない、スティック−スリップ運動は、振幅＞適正値、振動数＜適正値となる。そして、この現象が進行すると、上記にて詳しく説明したように、さまざまな不具合が発生する。
【００４６】
そこで、画像形成時以外の所定タイミングにおいて、主走査方向全域あるいはそれに近い幅をもち、副走査方向には数ｍｍ〜数十ｍｍのべたあるいはハーフトーンのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、搬送ベルト９上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させる構成とした。このトナーによる研磨および潤滑作用を活用することによって、長期使用においても、クリーニングブレード１５がそのエッジ部と搬送ベルト表面との摩擦によりエッジ部が搬送ベルトの走行方法に沿うように反転する、いわゆるブレード捲れの発生を防止することができた。
【００４７】
なお、本実施例におけるオビ画像形成のシーケンスは、以下に示すタイミングで行った。
【００４８】
１）画像形成装置の主電源の立ち上げ時
２）画像形成５００イメージ毎
のそれぞれのタイミングで、主走査方向全域、副走査方向には１０ｍｍのべたのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、搬送ベルト９上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させる。
【００４９】
以上に説明したような、トナーによって搬送ベルト９の表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【００５０】
またこの低コストの構成によって、搬送ベルト９表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジの潤滑性をアップさせる効果により、異音や異常振動の発生を防止し、クリーニング作用の安定化を図ることができた。
【００５１】
なお、オビ画像の領域や、オビ画像を形成するタイミングなどは、本実施例の限りではないが、ランニングコストの面からみてできる限りトナー消費を少なくできる方向、すなわちオビを形成する面積を少なく、かつ形成する回数も少ない方法が望ましい。
【００５２】
実施例２
つぎに、本発明の第２実施例について図３〜図５により説明する。
【００５３】
本実施例における画像形成装置の構成および動作は第１実施例と略同一なので説明を省略する。
【００５４】
本実施例においては、クリーニングブレードの変形を検知する検知手段として歪みゲージを具備し、歪みゲージから得られた信号をもとに画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、搬送ベルト上に直接像形成を行い、その画像を形成するトナーをクリーニングブレードに到達させることを特徴としている。以下にその説明を行う。
【００５５】
図３および図４に示すように、クリーニングブレード１５の、搬送ベルト９の移動方向下流側の面に検知手段である歪みゲージ１７が貼着されている。
【００５６】
また、本実施例の歪みゲージ１７は３線式でゲージ率２．１の共和電業製ＫＦＧ−０２−１２０−Ｃ１−１１Ｌ３Ｍ３Ｒを使用し、ブリッジ回路１８（図５（ｂ））としては共和電業製ＤＢ−１２０Ｐを使用し、図５（ａ）に示すように、クリーニングブレード１５のエッジからｄ１＝１ｍｍ離れて搬送ベルト９の移動方向に沿うように貼着した。なお、歪みゲージ１７は長方形をなし、支持体１７ａの内側ｄ２＝１ｍｍの位置に、長さｄ３＝２ｍｍのセンサ本体１７ｂが配置されている。
【００５７】
歪みゲージ１７における歪みε0は下記の式（１）による出力電圧ｅ0から相対的に算出できる。
【００５８】
ｅ0＝Ｅ／４（Ｋｓ・ε0）  …  （１）
本実施例における画像形成装置は、クリーニングブレード１５に貼りつけた歪みゲージ１７から出力されたクリーニングブレード１５の歪み量を受信する制御装置２０を有しており、クリーニングブレード１５と搬送ベルト９が非当接状態にある際のクリーニングブレード５の歪み量を１とした場合、該歪み量を１から５の範囲内に維持することを特徴としている。
【００５９】
式（１）において、Ｋｓ：ゲージ率、Ｅ：ブリッジ電圧である。
【００６０】
本実施例において、歪みゲージ１７からの出力（信号）は、制御装置２０によってモニターされており、歪み量５を検知した場合には、第１実施例にて説明したのと同様のオビ画像形成シーケンスを実行し、歪み量が３になった時点でオビ画像形成シーケンスは終了し、通常状態に復帰する。
【００６１】
このような構成によって、搬送ベルト９の表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９の表面状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果とによりクリーニング作用の安定化が達成される。
【００６２】
以上に説明したような、トナーによって搬送ベルト９の表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【００６３】
また、ランニングコストの面からみてできる限りトナー消費を少なくできる方向、すなわちオビを形成する面積を少なく、かつ形成する回数も少ない方が望ましく、本実施例における画像形成装置は、クリーニングブレードの歪みを検知し、ブレードめくれが発生しそうな場合にのみオビ画像を形成する動作を行うため、オビ形成の回数を減少させることができ、ランニングコストを低下させる効果も得られた。
【００６４】
本実施例においては、歪み量が５を検知すると、第１実施例で説明したオビ画像形成シーケンスを実行し、歪み量が３になった時点でオビ画像形成シーケンスは終了するとしたが、クリーニングブレードや搬送ベルトの材質などの画像形成装置の条件によってこのシーケンス実行の条件は適正化されることが望ましい。
【００６５】
なお、歪みゲージは、上記の型式のものに限定されることなく、また、貼着位置も限定されるものでないことはもちろんである。
【００６６】
実施例３
つぎに、本発明の第３実施例について図６により説明する。本実施例は、本発明を、中間転写ベルトを備えた画像形成装置に適用したことを特徴とする。
【００６７】
まず、図６により、本実施例の画像形成装置の全体的構成および機能について説明する。なお、前出の部材と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００６８】
本実施例の画像形成装置は、駆動ローラ１２ａ、従動ローラ１２ｂ、および二次転写対向ローラ１２ｃに張設され、矢印Ｘ方向に走行する中間転写体である中間転写ベルト９０を備えており、その平面部上方には、ほぼ同様の構成の画像形成部（ステーション）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。
【００６９】
第１実施例にて説明したようにして、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像を形成する。
【００７０】
マゼンタのトナー像は感光ドラム１ａと中間転写ベルト９０とが当接する一次転写部に到来すると、一次転写帯電手段である一次転写装置５ａによって、印加される第１の転写バイアスにより中間転写ベルト８１へ転写される。マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト８１は、つぎの画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて、上記と同様の工程で感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像が、マゼンタトナー像上へ転写される。
【００７１】
同様に、記録材Ｐが画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの一次転写部において、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、給紙カセット６から給紙ローラ７によって取り出された記録材Ｐがレジストローラ８に到達し、さらにトナー像と同期をとられて二次転写対向ローラ１２ｃと二次転写帯電手段である二次転写装置４０とが形成する二次転写部に搬送され、ここで二次転写装置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上に転写される。記録材Ｐはさらに定着装置１１に搬送されてここで熱と圧力を加えられてトナー像が定着され、機外へと排出される。
【００７２】
記録材Ｐに転写された後に残留する中間転写ベルト９０上の残留トナーは、クリーニング装置１３によって回収される。このクリーニング装置１３は、第１実施例にて説明したポリウレタンゴムからなるクリーニングブレード１５を備えており、そのエッジを中間転写ベルト９０に当接させて付着トナーを掻き落とし除去している。
【００７３】
しかしながら、上記にて詳しく説明したように、クリーニングブレード１５によるベルト表面の削れ量が増加したり、傷を付けたりするなどベルトの寿命が低下するなどといった問題が生じる。
【００７４】
そこで、画像形成時以外の一定タイミングにおいて、主走査方向全域あるいはそれに近い幅をもち、副走査方向には数ｍｍ〜数十ｍｍのべたあるいはハーフトーンのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、中間転写ベルト９０上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させる構成とした。
【００７５】
なお、本実施例におけるオビ画像形成のシーケンスは、以下に示すタイミングで行った。
【００７６】
１）画像形成装置の主電源の立ち上げ時
２）画像形成５００イメージ毎
のそれぞれのタイミングで、主走査方向全域、副走査方向には１０ｍｍのべたのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、中間転写ベルト９０上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させる。
【００７７】
以上に説明したような、トナーによって中間転写ベルト９０の表面の付着物を研磨し、中間転写ベルト９０の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【００７８】
このトナーによる研磨および潤滑作用を活用することで、クリーニングブレード１５のエッジ部と中間転写ベルト９０の表面との摩擦によりエッジ部が中間転写ベルト９０の走行方法に沿うように反転する、いわゆるブレード捲れの発生を防止することができた。
【００７９】
またこの構成によって、中間転写ベルト９０表面の付着物を研磨し、中間転写ベルト９０表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果により、異音や異常振動の発生を防止し、クリーニング作用の安定化を図ることができる。
【００８０】
実施例４
つぎに、本発明の第４実施例について図７により説明する。
【００８１】
本実施例の画像形成装置は、第３実施例と概略同様の構成、すなわち中間転写ベルト９０および、クリーニングブレード１５を具備したクリーニング装置１３を備えるとともに、第２実施例にて説明したのと同様の歪みゲージ１７がクリーニングブレード１５の中間転写ベルト９０側に貼着されている。
【００８２】
本実施例において、歪みゲージ１７からの出力は、制御装置２０によってモニターされており、上述のようにあらかじめ設定された歪み量５を検知した場合には、第１実施例にて説明したオビ画像形成シーケンスを実行し。歪み量が３になった時点でオビ画像形成シーケンスは終了し、通常状態に復帰する。
【００８３】
このような構成によって、中間転写ベルト９０の表面の付着物を研磨し、中間転写ベルト９０の表面状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果とによりクリーニング作用の安定化が達成されるとともに、オビ形成の回数を減少させることができ、ランニングコストを低下させる効果も得られた。
【００８４】
以上に説明したような、トナーによって中間転写ベルト９０の表面の付着物を研磨し、中間転写ベルト９０の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【００８５】
実施例５
つぎに、本発明の第５実施例について図８〜図１６により説明する。
【００８６】
本実施例の画像形成装置は第１実施例と概略同様の構成を備えているが、クリーナレスシステムおよび磁気ブラシ帯電装置を備えている点で異なっている。従って、下記の説明では、第１実施例と異なる部分について主に説明し、その際、前出の部材と同一機能を有する部材には同一符号を付して説明する。
【００８７】
［クリーナレスシステム］
本実施例の画像形成装置では、転写部で記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１ａ〜１ｄの表面に残ったトナーを除去する専用のクリーニング手段は備えてない、いわゆるクリーナレスシステムを有している。すなわち、転写残トナーは、引き続く感光ドラム１ａ〜１ｄの回転で接触帯電部材としての磁気ブラシ帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに至り、感光ドラム１ａ〜１ｄに接触している磁気ブラシ部に一時的に回収され、その回収トナーが再び感光ドラム１ａ〜１ｄに吐き出されて最終的に現像器４ａ〜４ｄに回収され、感光ドラム１ａ〜１ｄは繰り返して作像に供される。
【００８８】
また、磁気ブラシ装置による回収トナーは、磁気ブラシ帯電装置２ａ〜２ｄに取り込まれたトナーが磁気ブラシキャリア（磁性粒子、帯電キャリア）との接触により感光体電位と同極の電荷を付与されている場合、感光体電位と磁気ブラシ帯電装置２ａ〜２ｄに印加される印加バイアスとの電位差ΔＶによって発生する電界により磁気ブラシ中から感光体表面に吐き出される。
【００８９】
特開平９−９６９４９号公報などに開示されるように、この現像を利用した、非作像時（非画像形成時）に帯電バイアスのＡＣ成分（交流成分）の振幅Ｖｐｐを減少させたり、ＡＣ成分の印加を停止させることで、電位差ΔＶを大きくし、積極的にトナーを吐き出させて磁気ブラシの電気抵抗上昇を抑える方法が知られている。
【００９０】
［磁気ブラシ帯電装置］
つぎに、本実施例の磁気ブラシ帯電装置２ａ〜２ｄについて、図９により説明する。なお、下記の説明では、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの磁気ブラシ帯電装置を示す符号の添え字（ａ〜ｄ）は省略する。
【００９１】
本実施例の磁気ブラシ帯電装置２は、大きく分けて、磁気ブラシ帯電部材（磁気ブラシ帯電器）２Ａと、導電性磁性粒子（帯電キャリア）２４を収容した容器（ハウジング）２Ｂと、磁気ブラシ帯電器２Ａに対して帯電バイアスを印加するためのバイアス印加電源Ｅ２とからなる。
【００９２】
本実施例の磁気ブラシ帯電器２Ａはスリーブ回転タイプであり、マグネットロール（磁石）２１と、このマグネットロール２１に外嵌させた非磁性ステンレス製スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）２２と、スリーブ２２の外周面にスリーブ内部のマグネットロール２１の磁気力で磁気拘束させて形成保持させた磁性粒子２４の磁気ブラシ部２３とからなる。
【００９３】
マグネットロール２１は非回転の固定部材であり、スリーブ２２はこのマグネットロール２１の外回りを矢印ｂの方向に不図示の駆動系により所定の周速、本実施例では２２５ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転駆動される。また、スリーブ２１は感光ドラム１に対してスペーサコロなどの手段で５００μｍ程度の隙間を保持して配置してある。
【００９４】
容器２Ｂには、スリーブ２２に対向するように非磁ステンレス製の磁気ブラシ層厚規制ブレード２５が取り付けられており、スリーブ２２ｂ表面とのギャップが９００μｍになるように配置されている。
【００９５】
容器２２の磁性粒子２４はその一部がスリーブ２２の外周面にマグネットロール２１の磁気力で磁気拘束されて磁気ブラシ部２３として保持される。磁気ブラシ部２３はスリーブ２２の回転駆動に伴い、スリーブ２２と一緒にスリーブ２２と同方向に回転する。このとき磁気ブラシ部２３の層厚はブレード２５により均一厚さに規制される。そして、その磁気ブラシ部２３の規制層厚がスリーブ２２と感光ドラム１との対向隙間部の間隔より大きいため、磁気ブラシ部２３はスリーブ２２と感光ドラム１との対向部において感光ドラム１に対して所定幅のニップ部を形成して接触する。この接触ニップ部が帯電ニップ部Ｎである。従って、感光ドラム１は帯電ニップ部Ｎにおいて磁気ブラシ帯電器２Ａのスリーブ２２の回転に伴い回転する磁気ブラシ部２３で摺擦される。この場合、帯電ニップ部Ｎにおいて感光ドラム１の移動方向と磁気ブラシ部２３の移動方向は逆方向となり、相対移動速度は速くなる。
【００９６】
スリーブ２２と磁気ブラシ層厚規制ブレード２５には電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加される。而して、感光ドラム１が回転駆動され、磁気ブラシ帯電器２Ａのスリーブ２２が回転駆動され、電源Ｅ２から所定の帯電バイアスが印加されることで、感光ドラム１の周面が本実施例の場合は注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００９７】
スリーブ２２内に固定配置されているマグネットロール２１は、スリーブ２２と感光ドラム１の最近接位置ｃとの角度θを感光ドラム回転方向上流側２０°から下流側１０°の範囲に入るようにすることが望ましく、上流側１５°〜０°であればさらによい。それより下流だと主極位置に磁性粒子が引きつけられ、帯電ニップ部Ｎの感光ドラム回転方向下流側に磁性粒子の滞留が発生しやすくなり、また、上流すぎると、帯電ニップＮを通過した磁性粒子の搬送性が悪くなり、滞留が発生しやすくなる。また、帯電ニップ部Ｎに電極がない場合は、磁性粒子に働くスリーブ２２への拘束力が弱くなり、磁性粒子が感光ドラム１に付着しやすくなるのは明らかである。ここで述べている帯電ニップ部Ｎは、帯電時に磁性ブラシ部２３の磁性粒子が感光ドラム１と接触している領域を示す。本実施例では、上流側θ＝１０°の位置に約９００Ｇの磁極Ｎ１を配置した。
【００９８】
電源Ｅ２による帯電バイアスは、本実施例ではＤＣ成分にＡＣ成分が重畳しているバイアスを用いている。
【００９９】
帯電ニップ部Ｎにおける、磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２３による感光ドラム１面の摺擦と、磁気ブラシ帯電器２Ａへの帯電バイアスの印加により、磁気ブラシ２３を構成している帯電用磁性粒子２４から電荷が感光ドラム１上に与えられ、感光ドラム１面が所定の磁性・電位に一様に接触停電される。本実施例の場合は、感光ドラム１はその表面に電荷注入層を具備させたものであり、電荷注入帯電により感光ドラム１の帯電処理がなされる。すなわち、感光ドラム１面が帯電バイアスＤＣ＋ＡＣのＤＣ成分に対応した電位に帯電される。スリーブ２２は回転速度が速いほど帯電均一性が良好になる傾向にある。
【０１００】
磁気ブラシ帯電器２Ａによる感光ドラム１の電荷注入帯電は、図１０の等価回路に示すような、抵抗ＲとコンデンサＣの直列回路とみなすことができる。このような回路の場合、抵抗値をｒ、感光体の静電容量をＣｐ、印加電圧をＶ０、帯電時間（感光ドラム表面のある点が帯電ニップ部Ｎを通過する時間）をＴ０とすると、感光ドラムの表面電位Ｖｄは式（２）で表される。
【０１０１】
Ｖｄ＝Ｖ０（１−ｅｘｐ（Ｔ０／（Ｃｐ・ｒ）））  …  式（２）
帯電バイアスＤＣ＋ＡＣにおいて、ＤＣ成分は必要とされる感光ドラム１の表面電位と同値、本実施例では−７００Ｖとした。
【０１０２】
画像形成時（作像時）におけるＡＣ成分は、そのピーク間電圧Ｖｐｐは、１００Ｖ以上、２０００Ｖ以下、特に３００Ｖ以上、１２００Ｖ以下が好ましい。ピーク間電圧Ｖｐｐがそれ以下では、帯電均一性、電位の立ち上がり向上の効果が薄く、それ以上では、磁性粒子の滞留や感光ドラムへの付着が悪化する。周波数は１００Ｈｚ以上５０００Ｈｚ以下、特に５００Ｈｚ以上２０００Ｈｚ以下が好ましい。それ以下では、磁性粒子の感光ドラムへの付着悪化や、帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が薄くなり、それ以上でも帯電均一性、電位の立ち上がり性向上の効果が得られにくくなる。ＡＣの波形は矩形波、三角波、ｓｉｎ波などがよい。本実施例では、ピーク間電圧Ｖｐｐは７００Ｖを用いた。
【０１０３】
磁気ブラシ部２３を構成する磁性粒子２４は、本実施例では、焼結した強磁性体（フェライト）を還元処理したものを用いたが、他に樹脂と強磁性体粉を混練して粒子状に成形したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電性カーボンなどを混ぜたものや、表面処理を行ったものも同様に用いることができる。磁気ブラシ部２３の磁性粒子２４は感光ドラム表面のトラップ準位に電荷を良好に注入する役割と、感光ドラム上に生じたピンホールなどの欠陥に帯電電流が集中することに起因する帯電部材および感光体の通電破壊を防止する役割とを兼ね備えていなければならない。
【０１０４】
従って、磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値は１×１０4Ω〜１×１０9Ωであることが好ましく、特に１×１０4Ω〜１０7Ωであることが好ましい。磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値が１×１０4Ω未満ではピンホールリークが生じやすくなる傾向があり、１×１０9Ωを超えると良好な電荷の注入がしくくなる傾向にある。
【０１０５】
また、抵抗値を上記範囲内に制御するためには、磁性粒子２４の体積抵抗値は１×１０4Ω・ｃｍ〜１×１０9Ω・ｃｍであることが望ましく、特に１×１０4Ω・ｃｍ〜１×１０7Ω・ｃｍであることが望ましい。
【０１０６】
本実施例で用いた磁気ブラシ帯電器２Ａの電気抵抗値は、１×１０6Ω・ｃｍであり、帯電バイアスのＤＣ成分として−７００Ｖを印加することで、感光ドラム１の表面電位も−７００Ｖとなった。
【０１０７】
磁性粒子２４の体積抵抗値は、図１０に示す要領で測定した。すなわち、セルＡに磁性粒子２４を充填し、充填磁性粒子２４に接するように主電極１１７および上部電極１１８を配し、該電極１１７、１１８間に定電圧電源１２２から電圧を印加し、そのとき流れる電流を電流計１２０で測定することにより求めた。１１９は絶縁物、１２１は電圧計、１２４はガイドリンクを示す。その測定条件は、２３℃、６５％の環境で充填磁性粒子２４のセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ2、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極１１８の荷重１０ｋｇ、印加電圧１００Ｖである。
【０１０８】
磁性粒子２４の平均粒径および粒度分布測定におけるピークは５〜１００μｍの範囲にあることが、粒子表面の汚染による帯電劣化防止、および磁性粒子の感光ドラム１表面への付着防止の観点から好ましい。磁性粒子２ｄの平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により磁性粒子３００個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均をとる。
【０１０９】
ところで、クリーニングブレード１５による搬送ベルト表面の削れ量が増加したり、傷を付けたりするなど搬送ベルト９の寿命が低下するといった問題を解決するため、第１実施例にて説明したように、画像形成時以外の所定タイミングにおいて、主走査方向全域あるいはそれに近い幅を有し、副走査方向には数ｍｍ〜数十ｍｍのべたあるいはハーフトーンのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、搬送ベルト９上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させることで、トナーの研磨および潤滑作用を活用する方法が考えられる。この方法では、搬送ベルト９表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９の表面状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果によりクリーニング作用の安定化が達成できる。
【０１１０】
しかしながら、本実施例の画像形成装置に上記構成を適用したところ、以下に説明する問題が生じてしまった。
【０１１１】
上述のクリーナレスシステムを、本実施例のようなタンデム方式のカラー画像形成装置に適用した場合、一度記録材上に転写されたトナー像が、次色を転写する際に再度感光ドラムに転写され（以下、「再転写」という）、所望のトナー像を得られないという問題がある。すべてのカラー画像形成装置が有彩色の重ね合わせによって各種の色を再現していることを考えると、再転写は記録材全域における重ね合わせの有彩色すべてに影響を及ぼすことになる。
【０１１２】
例えば、本実施例のように、タンデム系の上記カラー画像形成装置、クリーナレスシステムとを組み合わせた場合、転写残トナーと再転写トナーとが混合したものがかぶり取りバイアスＶbackにより現像回収される。再転写トナーは転写残トナーとは色が異なっているため、再転写トナーが転写残トナーと同様に現像回収されることで、現像剤は混色を引き起こす。従って、画像形成を経るに連れて現像器内に異色のトナーが蓄積されるため、所望の色彩を得ることができなくなったしまう。この現象は再転写トナー量が多い時に特に顕著になる。この現象を以下の実験により再現した。
【０１１３】
図１２に示すように、２つのステーション（画像形成部）を用意し、記録材搬送方向上流側に位置するステーションを第１ステーション（１ｓｔ）、搬送方向下流側に位置するステーションを第２ステーション（２ｓｔ）とし、感光ドラム２０１、２０２、現像器２０３、３０３、ブラシ帯電装置（磁気ブラシ）２０３、３０２、および転写装置２０５、３０５などをそれぞれ備えている。第１、第２ステーションは、それぞれでＡ４サイズに対して６％の比率となる横オビ（主走査方向）の画像形成を行った。
【０１１４】
第２ステーションでは、画像形成中に生じた再転写トナーが第２ステーションの磁気ブラシ３０２により一旦回収され、極性をすべて負に変化させられた後、感光ドラム３０１に吐き出される。吐き出された再転写トナーは、現像部に至った際、かぶり取りバイアスによって現像器３０３に回収される。
【０１１５】
転写装置２０５、３０５による転写帯電は定電流制御にて検討を行ったが、定電圧制御でも問題ない。
【０１１６】
再転写量を定量化するため、図１２に示すとおり、再転写後の記録材上における単位面積当たりのトナー量をａ[ｇ／ｃｍ2]、感光ドラム３０１上に再転写されたトナーの単位面積当たりのトナー量をｂ[ｇ／ｃｍ2]として、再転写率ηrtrを
ηrtr＝ｂ／（ａ＋ｂ）×１００  [％]
と定義した。
【０１１７】
また、転写効率も同様に、転写後の記録材上における単位面積当たりのトナー量をａ’[ｇ／ｃｍ2]、感光ドラム２０１上に残った転写残トナーの単位面積当たりのトナー量をｂ’[ｇ／ｃｍ2]として、転写効率ηtrを、
ηtr＝ｂ’／（ａ’＋ｂ’）×１００  [％]
とした。
【０１１８】
本検討では、第１ステーションにイエロートナー、第２ステーションにマゼンタを用い、検討をスタートする時点、すなわち、マゼンタ現像器にイエロートナーがまったくない状態でのマゼンタ画像（Ａ４サイズに対して６％比率の主走査方向横帯）をイニシャルとして、１０００枚画像形成ごとにイニシャルと同様の画像を形成しながら１００枚間欠にて１００００枚通紙し、イニシャル画像と１０００枚通紙後の画像との色差ΔＥをＸ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計ＳＰ６８を用いて測定した。
【０１１９】
また本検討では、図１３に示したタイミングチャート（ドラム基準）を用いた。
【０１２０】
なお本検討において、第２ステーションにおける転写効率ηtrは９５％、再転写率ηrtrは４％であった。
【０１２１】
図１４に、通紙枚数による色差の変化の様子を示す。通紙枚数が増すにつれて色差が大きくなり、印象レベルでは同じ色として扱える色差の上限６．５も５０００枚通紙あたりから超えてしまっているのがわかる。
【０１２２】
以上から、現像によるトナーリサイクルシステム（クリーナレスシステム）により再転写トナーが現像器内に混入することで許容範囲以上の色差変動が引き起こされることがわかった。
【０１２３】
一方、前述のとおり、ブレード方式のクリーニング装置にまつわるさまざまな問題を解決するために、オビ画像を搬送ベルト上に直接形成する場合においても、上記と同様に一度搬送ベルト２０９上に転写されたトナー像が、つぎの転写部に到達した際に再転写し、結果として現像剤の混色を引き起こし、所望の色彩を得られるなくなるという問題が生じてしまう。
【０１２４】
また、再転写の存在によりオビ画像のトナー量もクリーニング部に到達する時点で減少してしまうため、所望のトナー量を得るためにあらかじめ余分なトナーをオビ画像として形成しなければならず、ランニングコストの面で大きな障害となる。
【０１２５】
この問題を解決するため、オビ画像を形成したステーションよりも記録剤搬送方向下流に位置する各転写部において、オビ画像が転写部を通過する際の転写電流／電圧を下げることとし、これにより、再転写量を軽減することができた。
【０１２６】
図１５に、図１２における第２ステーションの転写電流と第２ステーションでの再転写率との相関を示す。図１５に示すように、定電流制御における転写電流値を下げることにより、再転写を軽減することが可能である。
【０１２７】
しかし図１５から分かるように、転写電流を０μＡとしても再転写率を０％とすることはできない。これはオビ画像と感光ドラムとが物理的に接触していることから生じる、トナーと感光ドラムとの付着力、鏡映力などによるものと考えられ、物理的にトナー像と感光ドラムとが接触する構成上避けられないものと考えられる。
【０１２８】
また、上記のオビ画像と感光ドラムとの物理的接触を回避するために、オビ画像が通過する際にトナー像と感光ドラムとが接触しないようにする構成をとる方法も考えられるが、そのためにさまざまな新たな機構が必要となり、コストの面で大きな問題が生じる。
【０１２９】
さらに、仮にオビ画像が通過する際にトナー像と感光ドラムとが接触しないようにする構成をとったとしても、オビ画像を搬送ベルト上に転写する際はベルトと感光ドラムとを接触させておき、その後トナー像と感光ドラムとが接触しないようにベルトと感光ドラムとを離間させるというシーケンスをとらなければならず、その間ユーザは画像形成装置を使用不可能な状態になってしまうという不具合を生じる。
【０１３０】
そこで本実施例では、上記オビ画像を記録材搬送方向最下流に位置するステーション、すなわち、図８の画像形成部Ｐｄにおいて形成することで、上述のようなクリーニング装置１３のクリーニングブレード１５にまつわる種々の問題を解決し、かつ再転写に起因する上述の問題の発生をも防止することができた。
【０１３１】
なお、本実施例におけるオビ画像形成のシーケンスは、以下に示すタイミングで行った。
【０１３２】
１）画像形成装置の主電源の立ち上げ時
２）画像形成５００イメージ毎
のそれぞれのタイミングで、主走査方向全域、副走査方向には１０ｍｍのべたのオビ画像を感光ドラム上に形成し、転写域において転写作用を受けさせ、搬送ベルト９上に直接像形成を行い、そのオビ画像を形成するトナーをクリーニングブレード１５のエッジ部に到達させる。
【０１３３】
以上に説明したような、トナーによって搬送ベルト９の表面の付着物を研磨し、搬送ベルト９の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【０１３４】
図８から明らかなように、最終のステーションＰｄからクリーニング部１３まで、他の色のステーションは存在しないため当然再転写も発生しない。従って、再転写に起因する諸問題も発生することなく、また安定してオビ画像がクリーニング装置１３へ供給されることから、めくれなどに代表されるクリーニングブレードにまつわる諸問題の発生も抑制された。
【０１３５】
オビ画像の領域や、オビ画像を形成するタイミングなどは、本実施例の限りではないが、ランニングコストの面から見てできる限り、トナー消費を少なくできる方向、すなわち、オビを形成する面積を少なく、かつ形成する回数も少ない方が望ましい。またオビ画像のスラスト方向の長さは、クリーニングブレードと同じ長さか、あるいは超えない範囲でできるだけ近い長さであることが望ましい。
【０１３６】
本発明者らの検討において、オビ画像のスラスト長さがクリーニングブレード幅よりも１００ｍｍ以上短いと上記ブレード捲れが発生してしまった。また、オビ画像のスラスト長さがクリーニングブレード幅よりも１００ｍｍ以上短くない場合でも、オビ画像端部とクリーニングブレード端部との距離が５０ｍｍを超えてしまうと上記ブレードめくれが発生してしまった。
【０１３７】
以上から、オビ画像は具体的にはスラスト長さがクリーニングブレードスラスト幅−１００ｍｍ以上、クリーニングブレードスラスト幅以下であることが好ましい。すなわち、帯状画像は記録材搬送方向の長さがｌ[ｍｍ]であり、クリーニングブレードは、記録材搬送方向と直交する方向の長さがＬ[ｍｍ]であるとき、Ｌ−１００≦ｌ≦Ｌであることが好ましい。
【０１３８】
また、オビ画像が実際にクリーニングブレード１５のエッジ部に到達した際のオビ画像端部位置とクリーニングブレード端部位置との距離が５０ｍｍ以下であることが望ましい。つまり、オビ画像のスラスト端部とクリーニングブレードの端部との距離は５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
図１６に示すグラフは、搬送ベルトを駆動するための駆動トルクと、オビ画像のトナー量との関係を表している。図１６からオビ画像のトナー量が０．０１ｍｇ以上で安定した駆動トルクが得られるため、オビ画像トナー量は０．０１ｍｇ以上であることが望ましい。
【０１４０】
またトナー量が０．０１ｍｇに満たない場合でも、複数回に分けてトナー像をブレードエッジに供給することで０．０１ｍｇ以上となれば問題はない。さらにオビ画像もスラストに均一である必要はなく、複数のオビが群れをなすような形態でも、１本のオビと同等の効果を得られれば問題ない。
【０１４１】
また本実施例ではスラスト方向に平行なオビ画像を採用したが、本発明の意図する作用効果を達成できるものであればこの限りではない。
【０１４２】
実施例６
つぎに、本発明に係る画像形成装置の第６実施例について図１７により説明する。
【０１４３】
本実施例の画像形成装置は、上記第５実施例にて説明したクリーナレスシステムと、磁気ブラシ帯電装置とを備えるとともに、中間転写体である中間転写ベルトを有している。
【０１４４】
なお、下記の説明において前出の部材と同一機能を有する部材には同一符号を付し、また、クリーナシステムおよび磁気ブラシ帯電装置については、上記にて詳述したので、その説明を省略する。
【０１４５】
中間転写ベルトは、ポリカーボネート、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、ポリイミド、エチレン４フッ化エチレン共重合体などのような誘電体樹脂によって構成されている。本実施例では、体積抵抗率１×１０9Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧５００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ）、厚みｔ＝８０μｍの導電性ポリイミドシームレスベルトを採用したが、他の材料、体積抵抗率、および厚みのものでもかまわない。
【０１４６】
図１７に示すように、中間転写ベルト８１は、駆動ローラ１２ａ、従動ローラ１２ｂ、および二次転写対向ローラ１２ｃに張設され、矢印Ｘ方向に駆動される。
【０１４７】
中間転写ベルト８１の平面部上方には、上記実施例とほぼ同様の構成のステーション（画像形成部）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。
【０１４８】
画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれ、回転可能に支持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、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている。感光ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、それぞれ、磁気ブラシ帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄなどのプロセス機器が配置されている。
【０１４９】
現像器３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ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おり、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄでは、それぞれ、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。
【０１５０】
原稿のマゼンタ成分色による画像信号がレーザ発振器１０ａに入力され、ポリゴンミラー（不図示）などを介してレーザ光が感光ドラム１ａ上に投射されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３ａによってマゼンタトナーが供給されて現像され、マゼンタトナー像が形成される。このトナー像は感光ドラム１ａの回転に伴って、感光ドラム１ａと中間転写ベルト９０とが当接する一次転写部に到来すると、一次転写装置５ａによって、印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト９０へ転写される。
【０１５１】
マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト９０は、つぎの画像形成部Ｐｂに搬送されると、このときまでに、画像形成部Ｐｂにおいて上記と同様の工程で感光ドラム１ｂ上に形成されたシアントナー像がマゼンタトナー像上へ転写される。
【０１５２】
同様に、記録材Ｐが画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの一次転写部において、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、給紙カセット６から給紙ローラ７によって取り出された記録材Ｐがレジストローラ８に達し、トナー像と同期をとられてさらに二次転写部に搬送され、二次転写装置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上に転写される。
【０１５３】
記録材Ｐは、さらに定着装置１１に搬送され、ここで熱と圧力によってトナー像が定着され、永久像となる。
【０１５４】
記録材Ｐに転写された後に残留する中間転写ベルト８１上の残留トナーは、クリーニング装置１３によって回収される。本実施例のクリーニング装置１３も第４実施例と同様に、ポリウレタンゴムからなるクリーニングブレード１５を備えており、そのエッジを中間転写ベルト９０に当接させて付着トナーを掻き落とし除去している。
【０１５５】
また、本実施例の画像形成装置は上述したクリーナレスシステムを備えており、一次転写部で記録材に転写されずに感光ドラム１ａ〜１ｄの表面に残った転写残トナーは、引き続く感光ドラム１ａ〜１ｄの回転で磁気ブラシ帯電装置２２ａ〜２２ｄに至り、感光ドラム１ａ〜１ｄに接触している磁気ブラシ帯電器２Ａの磁気ブラシ部２３に一時的に回収され、その回収トナーが再び感光ドラム１ａ〜１ｄの面上に吐き出されて最終的に現像器２３ａ〜２３ｄに回収され、感光ドラム１ａ〜１ｄは繰り返して作像に供される。
【０１５６】
本実施例においても、第５実施例と同様に、クリーナレスシステムを採用しているため、一度中間転写ベルト９０上に一次転写されたトナー像が次色を一次転写する際に再転写することで混色を引き起こし、所望のトナー像が得られないという問題が生じる可能性がある。従って、上記のようなクリーニングブレードのめくれ問題に対して中間転写ベルト９０上にオビ画像を形成することにより回避しようとしても、上記のような再転写による色味変動の問題や、また再転写によりオビ画像のトナー量自体が減少し、所望のトナー量が得られないといった問題が生じる。
【０１５７】
そこで、本実施例では、上記オビ画像を中間転写ベルト移動方向最下流に位置するステーション、本実施例では、図１７の第４ステーションＰｄにおいて形成することにより、上述のようなクリーニングブレード１５にまつわる種々の問題を解決し、かつ再転写に起因する上述の問題の発生を防止することができた。
【０１５８】
本実施例では、主走査方向３１０ｍｍ、副走査方向１ｍｍのオビ画像を、画像形成動作ごとに中間転写ベルト９０上に形成した。図１７から明らかなように、第４ステーションＰｄからクリーニング装置１３までの間に他の色のステーションは存在しないため当然再転写も発生しない。従って、再転写に起因する諸問題も発生することなく、安定してオビ画像がクリーニング部へ供給されることから、めくれなどに代表されるクリーニングブレードにまつわる諸問題の発生も抑制された。
【０１５９】
以上に説明したような、トナーによって中間転写ベルト９０の表面の付着物を研磨し、中間転写ベルト９０の表面の状態を一定に保つ効果と、クリーニングブレード１５のエッジ部の潤滑性をアップさせる効果は、トナー粒子に外添された、チタン酸ストロンチウムによるところが大きく、他に、酸化ケイ素、酸化アルミ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ゲルマニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化ストロンチウム、酸化ホウ素、窒化ケイ素、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および炭酸アルミニウムなどの微粉末が挙げられ、モース硬度が６．０以上の研磨剤を用いれば搬送ベルト表面の付着物を研磨し、除去する効果もある。また、いずれを外添した場合においても同様の効果がある。
【０１６０】
なお、オビ画像の領域や、オビ画像を形成するタイミングなどは、本実施例の限りではないが、ランニングコストの面からみてできる限りトナー消費を少なくできる方向、すなわちオビを形成する面積を少なく、かつ形成する回数も少ない方が望ましい。
【０１６１】
また、オビ画像を不足なくクリーニング装置１５に供給するために、オビ画像が二次転写部を通過する際は、二次転写帯電装置４０は、中間転写ベルト９０から離間しておくか、あるいは二次転写バイアスを適正化してオビトナー量の絶対量を変化させない必要があることはいうまでもない。
【０１６２】
以上のべた実施例の中で、クリーナレスシステムを達成するための感光ドラム帯電装置としては、磁気ブラシ帯電装置に限るものではなく、他の例えばファーブラシ帯電、ローラ帯電に代表される他の帯電手段を用いても何ら問題はない。
【０１６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、クリーナレスシステムを備えた画像形成装置において、非画像形成時に前記板状クリーニング部材にトナーを供給するために前記記録材担持搬送部材或いは中間転写体上に転写されるトナー像は、前記記録材担持搬送部材或いは中間転写体の移動方向において前記板状クリーニング部材に対して複数の画像形成部のなかで最も下流側の画像形成部のみで形成されるので、長期使用においても低コストで良好なクリーニング性能を維持しつつ、異音や異常振動、めくれの発生を防止でき、良好な画像を得ることができ、良好な使用環境を維持でき、さらに、板状クリーニング部材、記録材担持搬送手段、および中間転写体の長寿命化を達成できる。
また、再転写を防止でき、従って、板状クリーニング部材に供給するための記録材搬送部材上に形成したトナー像のトナーが他の画像形成部の現像手段へと混入するのを防止でき、高品質画像をえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】クリーニングブレードの搬送ベルトとの当接状態を示す説明図である。
【図３】本発明に係るカラー画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図４】図３のカラー画像形成装置における搬送ベルトクリーニング装置を示す拡大図である。
【図５】図４のクリーニングブレードに貼着された歪みゲージとそのブリッジ回路を示す図である。
【図６】本発明に係るカラー画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係るカラー画像形成装置のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係るカラー画像形成装置のさらに他の実施例を示す概略構成図である。
【図９】図８のカラー画像形成装置における磁気ブラシ帯電装置を示す拡大図である。
【図１０】図９の磁気ブラシ帯電装置における帯電回路の同等回路図である。
【図１１】図９の磁気ブラシ帯電装置における磁性粒子の電気抵抗値を測定するための要領説明図である。
【図１２】クリーナレスシステムに関わる再転写の実験要領図である。
【図１３】図８のカラー画像形成装置における画像形成のタイミングチャート図である。
【図１４】通紙枚数にともなう色差を示すグラフである。
【図１５】転写電流と再転写率との関連を示すグラフである。
【図１６】オビ画像トナー量と搬送ベルトの駆動トルクとの関連を示すグラフである。
【図１７】本発明に係るカラー画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ    感光ドラム（像担持体）
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ    現像器（現像手段）
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ    転写装置（転写帯電手段）
９                        搬送ベルト（記録材担持搬送手段）
１５                      クリーニングブレード（板状クリーニング部材）
１７                      歪みゲージ（検知手段）
９０                      中間転写ベルト（中間転写体）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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