JP2006349967A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写手段のクリーニングに掛る時間を短縮でき、高寿命で、しかも裏汚れが発生しない良好な画像を高効率で得ることができるような画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 表面にトナー像を担持する像担持体と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することにより前記像担持体上のトナー像を前記転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段の表面に付着したトナーを前記像担持体へ移動させるために前記転写手段にバイアスを印加する転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、前記転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成の開始時と終了時に行なわれ、前記画像形成開始時および終了時には、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によってクリーニング動作の有無が決定されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、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、特に、接触転写方式でトナー画像を転写材に転写する場合の転写電圧印加手段のクリーニング技術を有する画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置では、像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段として、非接触式のコロナ帯電器が使用されてきた。しかし、この転写手段はコロナ放電を生じさせる為に高電圧を印加させなければならず、このことが原因で高濃度のオゾンが発生するという問題を有していた。このため近年、転写材の裏面に直接バイアス電圧を印加する接触転写方式を用いるケースが多くなってきている。このような接触転写方式ではコロナ帯電器に比べ低い電圧で転写が可能であり、またオゾンの発生も非常に少なく、更に接触転写手段により転写材が像担持体との間に挟みこまれた状態で転写されるため、像担持体と転写材の密着性に優れるという利点を持っている。

しかしながら、このような接触転写方式を採用した画像形成装置では、この接触転写手段が像担持体と直接接するためにトナーの付着が課題となるという新たな問題点が生じている。例えば、転写ニップ部手前で紙詰まりが発生した場合、像担持体上のトナー像は転写ニップ部に到達するが、転写材は紙詰まりにより転写ニップ部に到達できないため、像担持体上のトナー像は接触転写手段に直接転写してしまい、このトナーが次プリントの転写材裏面を汚損したり、接触転写手段の抵抗値が変化したりすることによって、部分的な転写不良を引き起こしてしまうという問題点がある。

特にフルカラープリンターではトナー層が複数である場合が多く、接触転写手段に大量に付着したトナーの影響は大きいものとなる。そこで従来、接触転写手段にクリーニングブレードやファーブラシを当接させることによってクリーニングするようにしたクリーニング装置が提案されている。このような接触式のクリーニング装置では、常に接触転写手段の表面を清掃できるため、クリーニングモード等のシーケンスを設ける必要が無いが、このようにクリーニングブレードやファーブラシを当接させる方法では以下に述べるような問題が発生する。

まず、クリーニングブレードを常時当接させることによりブレードエッジ部の摩耗が激しくなり、クリーニング性能を維持するために、ブレード単体か、場合によっては周辺部材ごと定期的な交換が必要となる。また、接触転写手段の表面摩擦係数が上昇するような場合には、クリーニングブレードのめくれが発生することもある。

これに対応するために、特許文献１では、画像領域外に潤滑材を塗布してブレードのめくれを防止する方法が提案されている。しかしながら、この方法は端部からのめくれには効果があるが、画像領域でのブレード磨耗には何ら効果を見出せないというのが実情である。

また、特許文献２では、潤滑材は使用せずに非画像領域において像担持体にトナー像を形成することによって、ブレードのめくれ防止をする方法が提案されている。しかしながら、この特許文献2に開示された方法ではトナー像を形成することでトナーを消費してしまうため、廃棄されるトナーが増えてしまい不経済である。

このような接触式のクリーニング手段を用いない方法として、特許文献３では、転写部位に転写材が存在しない時に転写手段が１回転以上する間、所定極性の電圧を印加し、さらに極性を反転して転写手段が１回転以上する間、電圧を印加する方法が提案されている。

また、特許文献４では、転写ローラのクリーニングを行う際にクリーニングバイアス極性の正負を切り換える方式も提案されている。

さらに、特許文献５では、帯電手段および現像手段を動作させない状態で、画像形成起動時の転写部位に転写材が到達する前に転写ローラに印加するクリーニングバイアス極性の正負を切り換える方式も提案されている。
特開平１４−０４９２７５号公報 特開平１４−０７２７１３号公報 特公平０２−５５７７１０号公報 特開平０５−２７６０５号公報 特開平６−３１４０３５号公報

しかしながら、前記いずれの文献に開示された技術においても、極性を反転させて、毎回、各転写ローラについて１回転以上時間印加を行うために、画像形成動作全体に掛る時間が長くなり、生産性の低下を招来していたという問題もある。

本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、転写手段のクリーニングに掛る時間を短縮でき、高寿命で、しかも裏汚れが発生しない良好な画像を高効率で得ることができるような画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することにより前記像担持体上のトナー像を前記転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段の表面に付着したトナーを前記像担持体へ移動させるために前記転写手段にバイアスを印加する転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、前記転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成の開始時と終了時に行われ、前記画像形成開始時および終了時には、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によって前記クリーニング動作の有無が決定されることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記画像形成開始時および終了時の転写手段のクリーニング動作は、少なくとも前記画像形成装置の最大画像幅未満の転写材に画像形成を行った時に行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記転写手段は、回動可能な弾性ローラであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記転写手段は、回動可能な無端状の転写ベルトであることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、重合法で製造された重合トナーであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００から１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００から１８０の範囲にあることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を順次中間転写体上に転写する一次転写手段と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することにより前記中間転写体上のトナー像を前記転写材に転移させる二次転写手段と、前記二次転写手段の表面に付着したトナーを前記中間転写体へ移動させるために前記二次転写手段にバイアスを印加する二次転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、前記二次転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成の開始時と終了時に行われ、前記画像形成開始時および終了時には、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によって前記クリーニング動作の有無が決定されることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７に記載の画像形成装置において、前記画像形成開始時および終了時の二次転写手段のクリーニング動作は、少なくとも前記画像形成装置の最大画像幅未満の転写材に画像形成を行った時に行うことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項７又は８に記載の画像形成装置において、前記転写手段は、回動可能な弾性ローラであることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項７又は８に記載の画像形成装置において、前記転写手段は、回動可能な無端状の転写ベルトであることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項７から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、重合法で製造された重合トナーであることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項７から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００から１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００から１８０の範囲にあることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項７から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像担持体は静電潜像担持体であり、前記静電潜像担持体上のトナー画像を前記中間転写体が複数回回動しながら順次一次転写することでフルカラー画像形成を行うことを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１３に記載の画像形成装置において、前記像担持体は静電潜像担持体であり、前記静電潜像担持体を複数個有することでフルカラー画像形成を行うことを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、無端状に形成された単層の中間転写ベルトであることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、無端状に形成された複数層の中間転写ベルトであることを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、ドラム状に形成された中間転写ドラムであることを特徴とする。

本発明によれば、表面にトナー像を担持する像担持体と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することによって前記像担持体上のトナー像を前記転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段の表面に付着したトナーを前記像担持体へ移動させるために前記転写手段にバイアスを印加する転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、前記転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成動作の開始時と画像形成動作の終了時とに行い、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によってクリーニング動作の有無が決定されるようにしたことによって、画像形成時の画像形成前または画像形成後、若しくはその両方において、転写手段のクリーニングに要する時間を短縮でき、高寿命で、しかも裏汚れが発生しない良好な画像を高効率で得ることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の画像形成装置の一実施形態例であるレーザープリンターの画像形成部を示したものである。図中、１は図において矢印の方向に回転する円筒形の感光体ドラムであり、この感光体ドラム１の回りには、感光体クリーニングユニット２と、帯電器４と、露光手段５（本実施形態では、レーザー光学ユニット）と、現像器６などが、図１に示すように配設されている。

なお図中、３は感光体クリーニングユニット２のゴムブレードであり、本実施形態の現像方式は非磁性二成分現像による反転現像であり、トナー極性はマイナス帯電であるとする。

本実施形態では、感光体ドラム１は外径４０ｍｍの有機感光体を用い、感光体ドラム１は周速１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、図示しないメインモータにより矢印の方向に等速回転している。なお上記した数値は、単なる例示であって、本発明がこれらの数値および図１に示すような構成に制限されないことは、言を待たない。

このような本実施形態では、帯電器４は感光体ドラム１に接触し、感光体ドラム１の回転により従動回転しており、図示しない高圧電源によりＡＣおよびＤＣバイアスが印加されることによって、感光体ドラム１の表面が一様に−５００Ｖに帯電する。その後、感光体ドラム１は露光手段５によって露光され、前記露光部は現像器６によって現像される。本発明では、用いるトナーは重合法によって生成された重合トナーであることが好ましい。

本発明に好適に用いられるトナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０の範囲にあることが好ましく、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。

図２および図３は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。

形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長であるＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長であるＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合、トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、トナー表面の凹凸が顕著になる。

形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所株式会社製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ株式会社製）に導入して解析して計算される。

トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり、従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するとともに転写手段に付着した場合のクリーニング性も低下するため好ましくない。また、トナー粒径は体積平均粒径で４〜１０μｍ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ったりするので、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、解像度の悪化により高精細な画像を得ることができない。本実施形態では、トナー粒径の体積平均粒径６．５μｍのものを用いた。

転写材２５は、給紙ローラ２６と搬送ローラ２７によってレジストローラ２８部まで搬送され、感光体ドラム１上にトナー画像が形成されるまで待機している。また、転写材２５は、感光体ドラム１上のトナー像が転写ローラ２１と感光体ドラム１とによって形成される転写ニップ部に到達するタイミングを見計らって、レジストローラ２８によって前記転写ニップ部に搬送される。転写材２５の幅（搬送方向に対して直角方向の長さ）は、用紙収納トレイ３１内の紙幅検出手段、または操作者から入力された紙幅情報指定手段によって、予め認識されている。

転写ローラ２１には高圧電源１００によりトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、感光体ドラム１上のトナー像は転写材２５に転写される。その後、転写材２５は定着手段３０によって定着後排紙される。ここで転写ローラ２１は導電性材料によって１０⁶〜１０¹⁰Ωの抵抗値に調整された弾性体（たとえばウレタン等のエラストマー）を被覆することで構成されており、その硬度を４０°（アスカーＣによる硬度）に調整したものを用いた。

転写ローラ２１の抵抗値測定は、導電性の金属製板に転写ローラ２１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で、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加し、その印加時に流れる電流値を測定することによって算出される（Ｒ（Ω）＝１０００（Ｖ）／印加時に流れる電流値（Ａ））。

なお、高圧電源制御手段１０１はトナーと逆極性の転写バイアス（以下、転写バイアスという）およびトナーと同極性のクリーニングバイアス（以下、クリーニングバイアスという）の印加切替え、およびバイアス値の制御を行う。前記各バイアスは転写バイアスが可変定電流電源であり、クリーニング時の設定値は８μＡに設定されている。一方、クリーニングバイアスは可変定電圧電源を使用し、クリーニングバイアスは、−１５００Ｖに設定されている。

本実施形態では、下記に示す各タイミングで転写ローラクリーニングを行うように設定した。
［設定タイミング］
（１）電源投入後のウォームアップ時
（２）紙詰まり発生、または緊急停止後の再ウォームアップ時
（３）画像形成動作開始時
（４）画像形成終了時

以下、上記した設定タイミングについて説明する。

まず、（１）の電源投入後のウォームアップ時ついて説明する。電源投入後、定着手段３０の温度が所定温度に到達した後、感光体駆動モータが駆動開始されて、感光体１が回転する。所定時間経過後、転写ローラ２１に、まず、クリーニングバイアスが印加され、これによって転写ローラ２１のクリーニングが行なわれる。転写ローラ２１が３回転する間、クリーニングバイアスが印加され、続いて転写ローラ２１が１回転する間、転写バイアスが印加される。

次に、（２）の紙詰まり発生、または緊急停止後の再ウォームアップ時について説明する。紙詰まり、または何らかの異常検知によって画像形成動作が停止した後、再ウォームアップ動作が行なわれる場合に行われるクリーニング動作であり、これは、上記（１）と同様の動作を行う。ただし紙詰まりの場合には多量のトナーが転写ローラ２１に付着している場合があるので、本実施形態の動作では、転写ローラ２１の回転数を、それぞれ、クリーニングバイアス時に６回転、転写バイアス時に２回転させるようにしている。

続いて、（３）の画像形成動作開始時について説明する。画像形成時には、メインモータオン後に帯電器４によって感光体ドラム１がその表面を一様に帯電された後に画像データに従って露光手段５によって感光体ドラム１上に画像が露光され、感光体ドラム１上に潜像が形成され、該潜像に現像器６によってトナーが現像される。ここで転写ローラ２１にはメインモータオンした後にクリーニングバイアスが印加され、転写ローラ２１のクリーニングが行なわれる。転写ローラ２１が２回転する間、クリーニングバイアスが印加され、続いて転写ローラ２１が１回転する間、転写バイアスが印加される。その後、転写材２５が転写ローラ２１ニップ部に搬送されるタイミングに合わせて、転写ローラ２１に転写バイアス１２μＡが印加され、転写材２５への転写が行われる（図４参照）。

そして、（４）の画像形成終了時について説明する。転写材２５が転写ローラ２１ニップ部を通過後、転写バイアスは一旦オフされそのオフ後の所定時間経過した後に、転写ローラ２１の２回転相当する間、クリーニングバイアスが印加され、続いて転写ローラ２１の１回転する間、転写バイアスが印加される（図４参照）。

転写ローラ２１に付着するトナーは、像担持体に付着した現像かぶりトナーである。このため、転写ローラ２１の軸方向長さと転写材２５の幅の関係によって付着するかどうかが決定される。

図５に、転写ローラ２１長さと現像領域幅と転写材２５幅と転写ローラ２１に付着するかぶりトナーの関係を示す。この図から分かるように、転写材２５幅が狭いほど、転写ローラ２１に付着するかぶりトナーの幅も増えることになる。よって、幅の小さい転写材２５を転写した後に、より幅の大なる転写材２５に転写を行う場合には、転写ローラ２１に付着したトナーが転写材２５の裏面に転移し、裏汚れとなる。

図６に、本実施形態における転写枚数と裏汚れ発生レベルの関係を示す。図６から分かるように、本実施形態の例では、２０枚以上の転写が行われた場合に、次の画像形成時には裏汚れが許容範囲を越えることになる。

本実施形態では上述した理由から、上記（１）〜（４）の４つのクリーニングモードの内、（３）の画像形成動作開始時と、（４）の画像形成動作終了時には、以下の制御を行うように設定した。予め認識されている転写材２５の幅と、画像形成装置の使用可能な最大転写材幅（本実施形態では２９７ｍｍ）とを比較する。その結果、転写材幅＝最大転写材幅の場合には、転写終了後に（４）のモード、または次の画像形成前に（３）のモードのいずれか一方のモードのみを行うか、若しくは（３）および（４）のモードのいずれも行わないようにした。また、比較した結果、転写材幅＜最大転写材幅の場合であり、且つ通紙枚数が２０枚を越えている場合には、転写終了後に（４）、または次の画像形成時に（３）のいずれか一方のモードのみを行うか、若しくは（３）および（４）のいずれのモードも行うようにした。

以上、説明したように、転写ローラ２１のクリーニングの制御をすることによって、画像形成時の画像形成前または画像形成後、若しくはそのいずれでも転写ローラ２１のクリーニングに要する時間を短縮でき、且つ裏汚れ未発生を達成できるようになった。また、当然ながら、画像形成装置における各駆動部において回転数が少なくなり、これによって画像形成装置の機械寿命の長期化を図ることができ、その動作音に伴う騒音の軽減も同時に達成することが可能であることは言うまでもない。

（実施形態２）
本実施形態２は転写ローラではなく、転写ベルトを用いた点が前記実施形態１との違いであり、その他の構成および制御は基本的には、全て同一である。

転写ベルトユニットは、図７に示すように、転写ベルト４０、および転写ベルト４０を張架する駆動バイアスローラ４１と従動ローラ４２で構成されている。転写材２５は転写ベルト４０によって転写部位まで搬送された後に駆動バイアスローラ４１に印加される転写バイアスによって感光体ドラム１よりトナー像が転写され、その後定着器３０によって定着される。

本実施形態２に示すような、転写ベルトを用いた画像形成装置においても、実施形態１と同様の制御を行うことで、画像形成時の画像形成前または画像形成後に、若しくは画像形成前後のいずれも転写ベルト４０のクリーニングに掛る時間を短縮でき、且つ裏汚れ未発生を達成できるようになった。

（実施形態３）
実施形態１との違いは、中間転写体を用いたカラー画像形成装置を本実施形態では使用していることである。

図８は像担持体を中間転写体（以下、中間転写ベルトという）を使用した例を示す本実施形態のカラー画像形成装置である。１は、矢印の方向に回転する感光体ベルトであり、このベルト１は、一次転写対向ローラ１６と、駆動ローラ１７と、従動ローラ１８とによって張架されている。この感光体ベルト１の回りには感光体クリーニングユニット２、 帯電手段４、露光手段５、中間転写ベルト１０などが配置されている。現像手段は、イエロー現像器６ａと、マゼンタ現像器７と、シアン現像器８と、ブラック現像器９の４個の現像器から構成される例を示している。フルカラー画像形成時には、イエロー現像器６ａ、マゼンタ現像器７、シアン現像器８および ブラック現像器９の順で可視像が形成され、各色の可視像が中間転写ベルト１０に順次重ね転写されることによって、フルカラー画像が形成される。

なお図中、３は感光体クリーニングユニット２のブレードである。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１３と、一次転写バイアスローラ１１と、二次転写対向ローラ１２と、テンションローラ１４と、クリーニング対向ローラ１５とにより張架されている。そして図示しない駆動モータによって駆動されるようになっている。なお一次転写バイアスローラ１１は圧接バネ２９により感光体ベルト１方向に押圧されている。また各ローラは、図示しない中間転写ベルトユニット側版によって中間転写ベルトの両側より支持されている。

中間転写ベルト１０は、たとえば、ＰＶＤＦ（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）等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させて、体積抵抗率を１０⁸〜１０¹²Ωｃｍであり、その表面抵抗率を１０⁸〜１０¹⁵Ωｃｍの範囲となるように調整されている。

なお、中間転写ベルト１０は、必要に応じこの表面に離型層をコート等により形成しても良い。形成される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（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（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されない。

中間転写ベルト１０は、注型法、遠心成形法等による製造方法により製造されるが、必要に応じてこのような製造方法により製造された後に、その表面を研磨しても良い。

中間転写ベルト１０の体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写材剥離工程などで中間転写ベルト１０の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。一方、体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、本発明に中間転写ベルト１０を使用される場合、その体積抵抗率および表面抵抗率は上記範囲内であることが望ましい。本実施形態で用いた中間転写ベルト１０は、ＰI（ポリイミド）にカーボンブラックを添加した単層構造の構成を採用し、その厚みを１００μｍに調整した。

なお、体積抵抗率および表面抵抗率の測定は、高抵抗抵抗率計（三菱化学株式会社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ，リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写ベルト１０の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後に測定した値を用いた。

１９は中間転写ベルト１０に接離可能なベルトクリーニングユニットで、中間転写ベルト１０に対して接離させる接離機構３３などで構成されており、1色目のイエロー画像をベルト転写したあとの２〜４色目をベルト転写しているあいだは接離機構３３によって中間転写ベルト１０面から離間させられ、二次転写が行われると、所定のタイミングで圧接され、二次転写残トナーのクリーニングを行う。中間転写ベルト１０の端部にはベルト位置検出マーク２３が設けられており、マークセンサ２４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。

２０は二次転写ユニットであり、二次転写バイアスローラ２１および該二次転写バイアスローラ２１をベルト１０に対して接離させる接離機構２２などで構成されている。二次転写バイアスローラ２１はＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０⁶〜１０¹⁰Ωの抵抗値に調整された弾性体（たとえばウレタンなどのエラストマー）が被覆された構成が採用されている。ここで、二次転写バイアスローラ１４の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなる。このため必要な転写性を得る為により高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加するため転写部ニップの前後の空隙で放電が起こる為、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。逆に、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と、単色画像部との転写性が両立できなくなる。

これは、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値が低い為、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招く。

なお、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値測定は上記同様であり、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ２１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。

また、二次転写バイアスローラ２１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１０の周速に対して、略同一となるよう調整されている。

二次転写バイアスローラ２１は、通常、中間転写ベルト１０面から離間している。この二次転写バイアスローラ２１は中間転写ベルト１０面に形成された４色の重ね画像を転写材２５に一括転写するときにタイミングを取って接離機構２２で押圧され、所定のバイアス電圧を印加することにより転写材２５への転写を行う。

転写材２５は給紙ローラ２６、搬送ローラ２７およびレジストローラ２８によって中間転写ベルト１０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給紙される。転写材２５に転写された４色重ね画像は定着手段３０で定着されたあと排紙ローラ３２によって排紙される。

本実施形態３の画像形成装置に用いられるトナーの粒径およびトナー形状は実施形態１と同様のため、説明は省略する。

本実施形態においても実施形態１と同様に、以下のタイミングで転写ローラクリーニングを行うようにした。
［クリーニングを行うタイミング］
（１）電源投入後のウォームアップ時
（２）紙詰まり発生、または緊急停止後の再ウォームアップ時
（３）画像形成動作開始時
（４）画像形成終了時
各モードに関する説明は、実施形態１と同様のため省略する。

ここで、本実施形態における転写枚数と裏汚れ発生レベルの関係を図９に示す。

図９から分かるように、本実施形態では、１０枚以上の転写が行なわれた場合には、次の画像形成時に裏汚れが許容範囲を超えることになる。実施形態１に対し許容枚数が少ない理由は、現像かぶりトナーが４色と多いためと推定される。

本実施形態では、実施形態１と同様に、上記（１）〜（４）の４つのクリーニングモードの内、（３）と（４）「については次のような制御を行うようにした。

予め認識されている転写材２５の幅と画像形成装置の使用可能な最大転写材幅（本実施例では２９７ｍｍ）と比較する。そして、転写材幅＝最大転写材幅の場合には、転写終了後に（４）のモード、または次の画像形成時に（３）のモードのいずれか一方のモードのみを行うか、若しくは（３）および（４）のいずれのモードも行わないようにした。また比較した結果、転写材幅＜最大転写材幅の場合であり、且つ通紙枚数が１０枚を越えている場合には、転写終了後に（４）、または次の画像形成時に（３）のいずれか一方のモードのみを行うか、若しくは（３）および（４）のいずれのモードも行うようにした。

以上、説明したような転写ローラ２１のクリーニング制御を行うようにした。これによって、画像形成時の画像形成前に（３）または画像形成後に（４）、若しくは前記（３）および（４）のいずれのモードでも転写ローラ２１のクリーニングに掛る時間を短縮でき、且つ裏汚れ未発生を達成できるようになった。

（実施形態４）
実施形態３との違いは、実施形態４は図１０に示すように感光体ドラム1が並列に４個配設され、フルカラー画像形成時はイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順で可視像を形成し、各色の可視像が中間転写ベルト１０に順次重ね転写されることでフルカラー画像が形成される点が実施形態３と異なっている。それ以外は実施形態３と同様である。

実施形態３に対し、感光体ドラム１が複数配設されているため、中間転写ベルト１０が複数回回転しなくとも重ね画像が得られるため、画像形成の生産性が高いという利点を有する。

このように生産性の高いフルカラー画像においても、本発明を適用することによって、前記同様に画像形成時の画像形成前または画像形成後、若しくはそのいずれも転写ローラ２１のクリーニングに掛る時間を短縮でき、且つ裏汚れ未発生を達成できるようになった。

上記の本発明の実施形態によって、クリーニング動作は、電源投入時および紙詰まりによる画像形成動作停止後の復帰モード時に行うこともできる。また、前記転写手段は、回動可能な弾性ローラ、又は、ベルトを採用したことで、像坦持体と転写材の密着性に優れた転写抜けの無い良好な画像を得る事ができる。そして、前記トナーは、重合法で製造された重合トナーを採用したことで、粒径バラツキの少ないトナーが得られ、高精細で良好な画像が得られ、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲とすることによって、さらには、転写効率の高い良好な画像を得ることが可能となる。

なお 以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載された本発明の実施の形態例であり、本発明を限定した解釈するためのものではない。たとえば、上述した実施形態において像担持体として、たとえば中間転写ベルト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、中間転写ドラム等の中間転写体、および感光体ドラム、感光体ベルト等、全ての像担持体に適用可能である。さらに、以上述べた以外にも、回転型接触転写方式の画像形成装置であれば本発明を適用できることは言うまでもない。また 以上説明した実施形態において、中間転写体は単層の中間転写ベルトで説明したが、別の様態によれば前記中間転写ベルトは複数層の中間転写ベルトであることが好ましい。さらに別の様態によれば前記中間転写体はドラム状の中間転写ドラムであることが好ましい。

本発明の実施形態１における画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態１におけるトナー形状ＳＦ１の説明図である。 本発明の実施形態１におけるトナー形状ＳＦ２の説明図である。 本発明の実施形態１における画像形成動作開始時と終了時のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１における転写ローラへのかぶりトナー付着状態を示す側面図である。 本発明の実施形態１における通紙枚数と裏汚れの関係を示す説明図である。 本発明の実施形態２における画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態３におけるフルカラー画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態３における通紙枚数と裏汚れの関係を示す説明図である。 本発明の実施形態４におけるフルカラー画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 感光体クリーニングユニット
３ ゴムブレード
４ 帯電器
５ 露光手段
６ 現像器
６ａ イエロー現像器
７ マゼンタ現像器
８ シアン現像器
９ ブラック現像器
１０ 中間転写ベルト
１１ 一次転写バイアスローラ
１２ 二次転写対向ローラ
１３ 駆動ローラ
１４ テンションローラ
１５ クリーニング対向ローラ
１６ 一次転写対向ローラ
１７ 駆動ローラ
１８ 従動ローラ
１９ ベルトクリーニングユニット
２０ 二次転写ユニット
２１ 二次転写バイアスローラ（転写ローラ）
２２ 接離機構
２３ ベルト位置検出マーク
２４ マークセンサ
２５ 転写材
２６ 給紙ローラ
２７ 搬送ローラ
２８ レジストローラ
２９ 圧接バネ
３０ 定着手段
３１ 用紙収納トレイ
３３ 接離機構
４０ 転写ベルト
４１ 駆動バイアスローラ
４２ 従動ローラ
１００ 高圧電源
１０１ 高圧電源制御手段

Claims (17)

1. 表面にトナー像を担持する像担持体と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することにより前記像担持体上のトナー像を前記転写材に転移させる転写手段と、前記転写手段の表面に付着したトナーを前記像担持体へ移動させるために前記転写手段にバイアスを印加する転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、
   前記転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成の開始時と終了時に行われ、前記画像形成開始時および終了時には、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によって前記クリーニング動作の有無が決定されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成開始時および終了時の転写手段のクリーニング動作は、少なくとも前記画像形成装置の最大画像幅未満の転写材に画像形成を行った時に行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記転写手段は、回動可能な弾性ローラである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。
4. 前記転写手段は、回動可能な無端状の転写ベルトである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。
5. 前記トナーは、重合法で製造された重合トナーであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００から１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００から１８０の範囲にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を順次中間転写体上に転写する一次転写手段と、転写材の裏面に接触し所定の転写電圧を印加することにより前記中間転写体上のトナー像を前記転写材に転移させる二次転写手段と、前記二次転写手段の表面に付着したトナーを前記中間転写体へ移動させるために前記二次転写手段にバイアスを印加する二次転写手段クリーニングバイアス印加手段と、前記転写材の幅方向サイズを検出する転写材幅検出手段とを有する画像形成装置において、
   前記二次転写手段のクリーニング動作は、少なくとも画像形成の開始時と終了時に行われ、前記画像形成開始時および終了時には、前記転写材幅検出手段によって検出された転写材幅と通紙枚数によって前記クリーニング動作の有無が決定されることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記画像形成開始時および終了時の二次転写手段のクリーニング動作は、少なくとも前記画像形成装置の最大画像幅未満の転写材に画像形成を行った時に行うことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記転写手段は、回動可能な弾性ローラであることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記転写手段は、回動可能な無端状の転写ベルトであることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
11. 前記トナーは、重合法で製造された重合トナーであることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００から１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００から１８０の範囲にあることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記像担持体は静電潜像担持体であり、前記静電潜像担持体上のトナー画像を前記中間転写体が複数回回動しながら順次一次転写することでフルカラー画像形成を行うことを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記像担持体は静電潜像担持体であり、前記静電潜像担持体を複数個有することでフルカラー画像形成を行うことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記中間転写体は、無端状に形成された単層の中間転写ベルトであることを特徴とする請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記中間転写体は、無端状に形成された複数層の中間転写ベルトであることを特徴とする請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記中間転写体は、ドラム状に形成された中間転写ドラムであることを特徴とする請求項７から１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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