JP4871578B2

JP4871578B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4871578B2
Application number: JP2005347219A
Authority: JP
Inventors: 望月　　淳
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007155846A

Description

本発明は、ドラムクリーナを有するプロセスユニットと、ドラムクリーナが無く現像同時クリーニングを行うプロセスユニットとを備えたプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いたプリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着の各工程によって、紙等の転写材上にトナー像を形成する。

上述のクリーニング工程においては、転写工程で感光ドラム上に残ったトナー（転写残トナー）を感光ドラムにクリーニング部材（例えば、クリーニングブレード）を摺擦させることで感光ドラム上から払拭する。このため、感光ドラム表面を摩耗させて、感光ドラムの寿命を短くするといった問題があった。

この問題を解決するための１つの方策として、クリーナ方式の画像形成装置が提案されている。これは、感光ドラム上の転写残トナーを現像器において「現像同時クリーニング」で感光ドラム上から除去・回収して再利用するものである。現像同時クリーニングは、次工程以降の現像工程時にかぶり取りバイアスによって、トナーで現像されるべきではない感光ドラム上の非画像部に存在する転写残トナーを現像器に回収する方法である。ここで、かぶり取りバイアスとは、現像器に印加する直流電圧と感光ドラム表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋのことをいう。この方法によれば、クリーニング装置が感光ドラム表面を摺擦することがないため、感光ドラムの長寿命化に有利である。このような現像同時クリーニング方式を用いた画像形成部を、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色分具備し、これらのトナー像を重ね合わせて４色フルカラーの画像形成を行う画像形成装置も提案されている。

ところが、現在オフィスで用いられる文書は、Ｋ単色の文字原稿が多いことから、特にＫを作像する感光ドラムが他のＹ，Ｍ，Ｃの感光ドラムに比べて消耗が早く、Ｋの感光ドラムの交換頻度が高くなってしまうという課題がある。

特許文献１においては、現像同時クリーニング構成を用いた、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色を作像するための複数の感光ドラムを具備する画像形成装置について記載されている。特にＫの感光ドラムの寿命を他のＹ，Ｍ，Ｃの感光ドラムの寿命よりも延ばすために、Ｋの感光ドラムと転写媒体（中間転写体）との転写部における周速差（速度差）を、他の色とは異ならせる構成が提案されている。これによると、感光ドラムと転写媒体の周速差を設けた場合には、転写効率は向上するものの、その相対速度差により像担持体が摩耗し、また傷を生じるとされている。このため、複数色の重ね合わせ転写がなされるために転写トナー量の多いＹ，Ｍ，Ｃに対しては、感光ドラムと中間転写体の周速差を設けることにより、転写効率を確保する設定としている。これによって感光ドラムの寿命は犠牲になるが、転写効率は保障されるとしている。一方、カラー画像の作像時に墨入れ等にしか用いられないＫは、転写トナー量が少ないために転写効率を十分に達成できるとしている。このため、感光ドラムと中間転写体の周速差による感光ドラムの摩耗を抑えるために周速を同じにして、感光ドラムの寿命を延ばす構成をとっている。以上の構成により、使用頻度の高いＫの感光ドラムの寿命を延ばし、他のＹ，Ｍ，Ｃの感光ドラムと同等の交換頻度を達成している。

また、特許文献２には、Ｋの画像形成ステーションのクリーナは、他の３色の画像形成ステーションのクリーナよりも感光ドラムの摩耗を少なくするようなものが配設されている構成が開示されている。

特開２００２−１６２８０４号公報特開２００３−１６２１０７号公報

しかしながら、近年はＫ単色の文字原稿と同時に、写真等のＫの転写トナー量が多い印字も必要とされ始めている。このような画像を印字した場合には、特許文献１の構成では、周速差を設けないＫの転写部において、十分な転写効率が確保されない。また、周速差を設けているＹ，Ｍ，Ｃの転写部においても、現像同時クリーニング方式を採用していることから、混色による色味変化という問題が発生する場合があった。

また、特許文献２の構成では、Ｋの感光ドラムの摩耗は低減されるものの、クリーナによる摺擦が発生するため、依然として摩耗は発生する。

そこで、本発明は、十分な転写効率を確保しつつ、像担持体の摩耗が少ない画像形成部と混色が発生しにくい画像形成部とを設けるようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、第１像担持体上の静電像を第１トナーで現像して第１トナー像を形成するとともに、前記第１像担持体上の第１トナーを回収する第１現像器と、第２像担持体に接し、前記第２像担持体上の第２トナーを除去する除去手段と、前記除去手段によって前記第２トナーの除去された前記第２像担持体上の静電像を第２トナーで現像して第２トナー像を形成する第２現像器と、転写バイアスを印加して前記第１像担持体上の前記第１トナー像を転写媒体に転写する第１転写手段と、転写バイアスを印加して前記第２像担持体上の前記第２トナー像を前記転写媒体に転写する第２転写手段と、を有する画像形成装置において、前記第２像担持体から前記転写媒体に転写された前記第２トナー像に重ね合わせて前記第１像担持体から前記第１トナー像を転写可能であって、前記第１像担持体の移動する速さと前記転写媒体の移動する速さとの差は、前記第２像担持体の移動する速さと前記転写媒体の移動する速さとの差よりも大きく、前記第１転写手段に印加する転写バイアスは、前記第２転写手段に印加する転写バイアスよりも小さい、ことを特徴とする。

本発明によると、第２像担持体は、除去手段によって第１トナーを除去するので、混色は発生しにくいが、除去手段との摺擦による摩耗によって寿命が低下しがちである。また、第１像担持体は、除去手段がなく除去手段による摺擦がないので、混色は発生しやすいが、寿命を延ばすことができる。

ここで、像担持体から転写媒体へのトナー像の転写効率を高める方法として、転写バイアスを高める方法と、両者間の速度差を大きくする方法とがある。ところで、転写バイアスを高めた場合には、これに伴って再転写するトナーが増加しがちとなる。

そこで、除去手段の摺擦がない第１像担持体は、転写バイアスを高めることによる再転写トナーの増加を抑制するために、転写媒体との間の転写速度差を、除去手段の摺擦がある第２像担持体よりも大きくして、転写効率を高めるようにしている。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式、中間転写体方式、タンデム方式の４色フルカラーのプリンタである。同図は、このプリンタ（以下「画像形成装置」という。）を正面側、すなわち画像形成装置の操作時にユーザが位置する側から見た縦断面図に相当する模式図である。

同図を参照して、画像形成装置の構成及び動作を説明する。

図１に示す画像形成装置は、それぞれ色の異なる画像（トナー像）を形成する４個のプロセスユニット（画像形成部）Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを備えている。この順に、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のトナー像を形成するプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄである。各色のプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのそれぞれの感光ドラム１に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像は、それぞれ中間転写ベルト（転写媒体）５１との間に形成される一次転写部ｄ（図２，図４参照）において、順次に中間転写ベルト５１上に転写されて、重ね合わされる。こうして中間転写ベルト５１上に形成された４色のトナー像は、二次転写部において紙等の記録材Ｐ上に一括で二次転写される。トナー像の二次転写後の記録材Ｐは、定着装置（定着手段）７によって記録材Ｐ上に定着される。これにより１枚の記録材Ｐの片面に対する４色フルカラーの画像形成が終了する。

図１に示すように、本実施の形態では、ＫのプロセスユニットＰｄ（第１の画像形成部群）には、感光ドラム（第１像担持体）１、帯電ローラ（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像器（第１現像器）４が配設されている。しかしＫのプロセスユニットＰｄには、感光ドラム１をクリーニングするための専用のクリーニング装置（除去手段）は配設されていない。つまりＫのプロセスユニットＰｄは、現像同時クリーニング方式を採用している。なお、第１像担持体としての感光ドラム１上に形成されるトナー像は第１トナー像となる。

これに対し、Ｙ，Ｍ，Ｃのプロセスユニット（第２の画像形成部群）Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃには、感光ドラム（第２像担持体）１、帯電ローラ２、露光装置３、現像器（第２現像器）４が配設されている。しかし、ＫのプロセスユニットＰｄにはなかった専用のクリーニング装置（除去手段）６が配設されている。なお、第２像担持体としての感光ドラム１上に形成されるトナー像は第２トナー像となる。なお、上述の画像形成部群とは、画像形成部が１個の場合も含むものとする。

図２〜図４を参照して、各色のプロセスユニットについて詳述する。ここで、図２はＫのプロセスユニットＰｄを示す。図３は各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの感光ドラム１及び帯電ローラ２の層構成を示す縦断面図である。また図４は、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを示している。

（１）感光ドラム
本実施の形態では、像担持体として回転ドラム形の電子写真感光体（感光ドラム）１が使用されている。感光ドラム１は、感光層として、負帯電特性の有機光導電体（ＯＰＣ）を有している。この感光ドラム１は、図３の層構成模型図に示すように、アルミニウム製シリンダによって形成された導電性ドラム基体１ａの表面に、内側（図３中の下側）から順に下引き層１ｂ、光電荷発生層１ｃ、電荷輸送層１ｄの３層を塗り重ねて構成されている。ここで、下引き層１ｂは、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させるためのものである。なお、ＯＰＣは、光電荷発生層１ｃと電荷輸送層１ｄとによって構成されている。感光ドラム１は、外径３０ｍｍであり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって図２，図４中の矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。

（２）帯電ローラ
帯電手段は、上述の感光ドラム１表面を所定の極性・電位に一様に帯電するものであり、本実施の形態では、帯電ローラ２が使用されている。

帯電ローラ２は、長手方向の長さが３２０ｍｍである。帯電ローラ２は、図３の層構成模型図に示すように、芯金（支持部材）２ａの外周に、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄとを内側から順に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃは帯電ローラ全体として均一な抵抗を得るための導電層である。そして、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠陥があった場合に、リークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

図３に示すように、帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）によって回転自在に保持させている。この軸受部材は、それぞれ押圧ばね２ｅによって感光ドラム方向に付勢されている。帯電ローラ２は、これにより、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させており、感光ドラム１の回転に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。

帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１から所定の条件の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施の形態において、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。

具体的には、直流電圧は、−６００Ｖである。また交流電圧は、周波数ｆが１０００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐが１４００Ｖの正弦波である。これら直流電圧と交流電圧とが重畳された振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム１表面は、−６００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

さらに具体的には、本実施の形態の帯電ローラ２の仕様は以下のとおりである。

芯金２ａ：直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ：カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３・体積抵抗値１０^２〜１０^９Ω・ｃｍ・層厚３．０ｍｍ・長さ３２０ｍｍ
中間層２ｃ：カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０^２〜１０^６Ω・ｃｍ、層厚７００μｍ、
表層２ｄ：フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化スズ、カーボンを分散、体積抵抗値１０^７〜１０^１０Ω・ｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ

図３に示すように、帯電ローラ２の表面には、可撓性を有するクリーニングフィルムで形成された帯電ローラクリーニング部材２ｆが当接されている。この帯電ローラクリーニング部材２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、かつ同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇによって一端が固定されている。帯電ローラクリーニング部材２ｆは、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇがプリンタの駆動モータ（不図示）によりギヤ列を介して長手方向に対し一定量の往復運動がなされ、帯電ローラ２の表面が帯電ローラクリーニング部材２ｆで摺擦される。これにより帯電ローラ２表面の付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。

（３）露光装置
図２及び図４に示すように、情報書き込み手段として、露光装置３が使用される。本実施の形態では、露光装置３として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナが用いられる。露光装置３は、画像読み取り装置（不図示）等のホスト装置から画像形成装置側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力する。これにより、回転中の帯電後の感光ドラム１表面を、露光位置ｂにおいてレーザ走査露光（イメージ露光）する。感光ドラム１表面は、このレーザ走査露光によりレーザ光照射部分の電位が低下することで画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。

（４）現像器
図２及び図４に示すように、感光ドラム１の回転方向に沿っての露光位置ｂの下流側には、現像手段としての現像器４が配設されている。現像器４は、感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供給して静電潜像を可視化するものであり、本実施の形態では、二成分磁気ブラシ現像方式を採用して、反転現像を行っている。

現像器４は、現像容器４ａ、非磁性の現像スリーブ４ｂを備えている。この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配設してある。現像器４は、また現像スリーブ４ｂ内に挿設された、固定状態のマグネットローラ４ｃ、このマグネットローラ４ｃによって現像スリーブ４ｂ表面に拘束された二成分現像剤４ｅの層厚を規制する現像剤コーティングブレード４ｄを有している。さらに、現像容器４ａ内の底部に配設された現像剤攪拌部材４ｆ、現像容器４ａ内に補給するための補給用トナーを収納したトナーホッパー４ｇを有している。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅは、トナーと磁性キャリヤの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆにより攪拌される。本実施の形態において磁性キャリヤの抵抗は約１０^１３Ω・ｃｍ、粒径は約４０μｍである。トナーは磁性キャリヤとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ−Ｄｇａｐ）が３５０μｍとなるように、感光ドラム１に近接した状態で対向配置されている。この感光ドラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部ｃである。現像スリーブ４ｂは、その表面の移動方向が、現像部ｃにおいて感光ドラム１表面の移動方向とは逆方向となるように、回転駆動される。この現像スリーブ４ｂの表面にマグネットローラ４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの一部が磁気ブラシ層として吸着保持される。そして、現像スリーブ４ｂの回転に伴って搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層される。薄層となった二成分現像剤４ｅは、現像部ｃにおいて感光ドラム１表面に対して摺擦される。このとき、現像スリーブ４ｂには電源Ｓ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施の形態において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−４５０Ｖの直流電圧と、ピーク間電圧１６００Ｖの交流電圧とが重畳された振動電圧である。

上述のように、回転中の現像スリーブ４ｂ表面に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤中のトナーが、現像バイアスによる電界によって感光ドラム１表面の静電潜像に対応して選択的に付着される。これにより、静電潜像がトナーで現像されたトナー像となる。本実施の形態では、感光ドラム１表面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。

現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の現像剤の薄層は引き続く現像スリーブ４ｂの回転に伴い現像容器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度を所定の略一定範囲内に維持させるために、現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が例えば光学式トナー濃度センサ（不図示）によって検知される。その検知情報に応じてトナーホッパー４ｇが駆動制御されて、トナーホッパー４ｇ内のトナーが現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給されたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。

（５）中間転写ユニット
図１に示す画像形成装置は、中間転写ユニット５を備えている。中間転写体ユニット５は、各感光ドラム１の下方に配設されている。中間転写ユニット５は、中間転写ベルト５１及び４個の一次転写ローラ５３（第１転写手段、第２転写手段）、中間転写ベルト駆動ローラ５５、二次転写対向ローラ５６、二次転写ローラ５７、テンションローラ５９、さらに中間転写ベルトクリーナ６０を有している。

中間転写ベルト５１は、合成樹脂からなる誘電体によって構成されている。本実施の形態では、体積固有抵抗１０^９Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３℃６０％ＲＨ）、厚みｔ＝９０μｍのＰＩ樹脂を採用した。なお、これに限定されず、１００Ｖ印加時の固有体積抵抗が１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍである中間転写ベルトであれば、材料や厚みなど、上述のものに限定されるものではない。

また、一次転写ローラ５３は、直径８ｍｍの芯金の外周面を、厚さ４ｍｍの円筒状の導電性ウレタンスポンジ層で覆うことで形成されている。抵抗値は、一次転写ローラ５３を、接地された金属ローラに５００ｇ重の荷重で加圧して、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させながら、芯金に１００Ｖの電圧を印加して測定された電流の関係から求められ、その値は約１０５Ω（２３℃６０％ＲＨ）である。

各プロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの感光ドラム１上に形成された各色のトナー像は、それぞれの転写部（一次転写部）ｄにおいて、転写ローラ５３に電源Ｓ３から印加される転写バイアスによって、順次に中間転写ベルト５１上に一次転写される。

（６）定着装置
定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ７１と、この定着ローラ７１に圧接しながら回転する加圧ローラ７２とを有している。定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプ等のヒーター７３が配設されており、ヒーター７３への電圧等を制御することにより定着ローラ７１の表面の温度調節を行っている。

（７）トナー帯電量制御手段
図２に示すように、本実施の形態においては、Ｋ（ブラック）のプロセスユニットＰｄは、感光ドラム１表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング装置を具備していない。いわゆるクリーナレス方式を採用している。このため、本実施の形態においては、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えて、現像器４において効率よく回収するために、第１のトナー（現像剤）帯電量制御手段７と第２のトナー帯電量制御手段８を設けている。これらは、感光ドラム１の回転方向に沿っての一次転写部ｄの下流側で帯電部ａよりも上流側に配置され、かつ第１のトナー帯電量制御手段７は、第２のトナー帯電量制御手段８の上流側に配置されている。

本実施の形態では、第１のトナー帯電量制御手段７と第２のトナー帯電量制御手段８は、実抵抗１０^５〜１０^７Ωのブラシ状部材であり、感光ドラム１の回転方向のブラシ幅は５ｍｍ、ブラシ長は４ｍｍに設定し、感光ドラム１表面に接触させて配設してある。そして、第１のトナー帯電量制御手段７は正極性の電圧が電源Ｓ４より印加されており、第２のトナー帯電量制御手段８は負極性の電圧が電源Ｓ５より印加されている。

図２に示すように、第１のトナー帯電量制御手段７、第２のトナー帯電量制御手段８は、それぞれ感光ドラム１表面に対して接触部ｅ，ｆで接触している。トナー像転写後に感光ドラム１表面に残った転写残トナーは、正負の両極性のものがある。第１のトナー帯電量制御手段１は、このうち、主に負極性に帯電されているトナーを、電源Ｓ４から印加される正極性の電圧により、一時的に捕集する。そして、捕集された負極性のトナーは、トナー帯電量制御手段７に印加される正極性の電圧により正極性に帯電され、その後、徐々に離脱して感光ドラム１表面に付着して搬送される。一方、一次転写部ｄを通過直後から正極性となっているトナーは、第１のトナー帯電量制御手段７により捕集されることなく、そのまま通過する。第１のトナー帯電量制御手段７の接触部ｅから下流に搬送される、正極性に帯電したトナーは、この第２のトナー帯電量制御手段８に印加される負極性の電圧により、一時的に捕集される。そして、トナー帯電量制御手段７に電源５から印加される負極性の電圧により負極性になり、その後、徐々に離脱して感光ドラム１表面に付着して搬送される。こうして、帯電極性を正規極性である負極性に揃えられた転写残トナーは、下流に位置する負極性に印加された帯電ローラ２に付着することなく、現像部ｂに搬送され、現像器４において現像時に回収され、再利用されることとなる。

（８）クリーニング装置
一方、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色のトナー像を形成するプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃには、図４に示されるように、クリーニング装置６が具備されており、トナー像転写後の感光ドラム１は、表面に残った転写残トナー等の付着物が除去される。クリーニング装置６は、クリーニングブレード６１及び搬送スクリュー６２を有している。クリーニングブレード６１は、感光ドラム１に対して、所定の角度及び圧力で加圧手段（不図示）により当接されており、感光ドラム１表面に残留したトナー等を回収する。回収された転写残トナー等は搬送スクリュー６２により搬送され排出される。

図１に示す上述の画像形成装置において、中間転写ベルト５１上で重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト５１の回転とともに二次転写部ｈ（図１参照）まで搬送される。一方、このときまでに、一次給紙カセット８０から取り出された記録材Ｐは、ピックアップローラ８１を経て搬送ローラ８２，８３によって搬送され、さらに転写前搬送ガイド８４に沿って搬送され、二次転写部ｈに供給される。このとき、二次転写対向ローラ５６と二次転写ローラ５７との間に二次転写バイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト５１上の４色のトナー像は、一括で記録材Ｐ上に二次転写される。この二次転写時に、記録材Ｐに転写されないで中間転写ベルト５１上に残った転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ６０によって除去、回収される。

４色のトナー像が二次転写された記録材Ｐは、二次転写部ｈから分離され、転写後搬送ガイド８５に沿って、定着装置７に搬送される。記録材Ｐは、ここで定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間を通過する際に表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱されることにより記録材Ｐ表面の未定着トナー像が溶融して定着される。これにより、１枚の記録材Ｐの片面に対する４色フルカラーの画像形成が終了する。

以下に、本実施の形態の画像形成装置が、現像同時クリーニングを採用するプロセスユニットＰｄと、感光ドラム１をクリーニングするためのクリーニング装置６を具備するプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃと、を併用する理由について述べる。

（１）Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにクリーニング装置６を設ける理由
本実施の形態のような多重転写の画像形成装置においては、「再転写」とよばれる現象が起きる場合がある。図５は、再転写現象を説明する模式図である。ここでは、ＹのプロセスユニットＰａの感光ドラム１を感光ドラム１ａ、転写ローラ５３を転写ローラ５３ａとする。また、ＭのプロセスユニットＰｂの感光ドラム１を感光ドラム１ｂ、転写ローラ５３を転写ローラ５３ｂとする。

ＹのプロセスユニットＰａの感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５３に印加される転写バイアスによって中間転写ベルト５１上に転写される。このトナー像は、下流のＭのプロセスユニットＰｂの一次転写部ｄを通過する際に、一部が中間転写ベルト５１から感光ドラム１上に再度転写されてしまう。これが再転写である。図６に、ＭのプロセスユニットＰｂの転写ローラ５３に印加する転写電圧（転写バイアス）Ｖと、そのときのＭのトナー像の転写効率及びＹのトナー像の再転写効率との関係を示す。ここでＭのトナー像については、感光ドラム１に形成されたＭのトナー像が中間転写ベルト５１へ転写されるときの転写効率を示している。またＹのトナー像については、中間転写ベルト５１上のＹのトナー像がトナー像のない感光ドラム１へ再転写されるときの再転写率を示している。図６によると、転写電圧Ｖを上げていくとＭのトナー像の転写効率は高くなっていくが、Ｍの転写効率が最大になっていない電圧から、Ｙのトナー像の再転写が始まってしまう。一般的に転写電圧は、転写効率が十分に確保される電圧に設定されるため、図６の破線で示す電圧に設定され、結果として再転写が発生してしまう。この現象が現像同時クリーニングを採用するプロセスユニットで発生した場合には、混色を引き起こしてしまう。すなわち、Ｙのトナーが、ＭやＣの現像容器に回収されて、ＭやＣの色味が変化してしまう。この混色現象は、明度の低いＫに比べて、明度の高いＹ，Ｍ，Ｃの方がより大きい影響を受ける。

そこで、本実施の形態においては、混色が許容されないＹ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃに、感光ドラム１用のクリーニング装置６を設けている。なお、第１色目であるＹのプロセスユニットＰａについては、再転写による混色がないため、必ずしもクリーニング装置６は必要ではない。ここでは、他のＭ，ＣのプロセスユニットＰｂ，Ｐｃとのプロセスユニット共通化のため、同じ構成を採用している。このように、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃで発生する再転写トナーはクリーニング装置６によって回収、排出されるため、これらのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃのプロセスユニットにおける混色の課題は解決される。

（３）ＫのプロセスユニットＰｄにおいて、現像同時クリーニングを採用する理由
本発明者の検討によれば、感光ドラム１用のクリーニング装置６による感光ドラム１の摩耗量は、感光ドラム１表面の走行距離に比例し、また、帯電ローラ２による（ＡＣ＋ＤＣ）帯電を行った場合にその摩耗量は１０倍ほどまで悪化する。仮に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色とも感光ドラム１用のクリーニング装置６を具備し、ＫのプロセスユニットＰｄのみで画像形成する際には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋすべての感光ドラム１を回転させながら、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１に対しては帯電ローラ２による帯電を行わないとする。このときのＹ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１の摩耗量はＫの感光ドラム１に対して約１／１０であり、Ｋの感光ドラム１だけが急速に摩耗することとなる。例えば、所定枚数の印字が行われたときのＫの感光ドラム１の摩耗量が１０μｍであったときに、カラーの画像比率が１０％であったとすると、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１の摩耗量は、概算で（１０μｍ×１０％）＋（１０μｍ×１／１０×９０％）＝１．９μｍとなる。すなわち、Ｋの感光ドラム１の交換頻度がＹ，Ｍ，Ｃに比べて約５倍となってしまう。

そこで、本実施の形態におけるＫのプロセスユニットＰｄにおいては、クリーニング装置を設けない、現像同時クリーニング方式を採用している。これは、クリーニング装置による感光ドラム１の摩耗を抑え、感光ドラム１を長寿命化するためである。この構成により、Ｋの感光ドラム１の摩耗量は、感光ドラム１用のクリーニング装置がある場合の１／３〜１／１０以下に抑えられる。よって、Ｋ単色の画像形成が、フルカラー画像形成の約１０倍の頻度でなされた場合にも、Ｋの感光ドラム１の交換頻度は、他のＹ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１とほぼ同等の交換頻度に抑えられる。

しかしながら、この現像同時クリーニング方式によると、再転写トナーが現像器４に混入してしまうという課題がある。前述のように、Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃに比べて混色の影響は受けにくいが、本発明者の検討によれば、これは許容できる範囲ではなかった。よって本実施の形態では、ＫのプロセスユニットＰｄの一次転写部ｄにおいて、感光ドラム１と中間転写ベルト５１の間に周速差（速度差）を設けて転写性を向上させ、これによって転写電圧設定を下げることで、再転写を最低限に抑える構成を採用している。

図７は、本実施の形態のＫのプロセスユニットＰｄの、一次転写部ｄにおける転写効率と再転写率を示している。ＫのプロセスユニットＰｄの転写ローラ５３に印加する転写電圧を横軸に示す。各転写電圧において、Ｋの感光ドラム１に形成されたＫのトナー像が中間転写ベルト５１へ転写されるときの転写効率を左の縦軸に示す。また、中間転写ベルト５１上の他色の画像が、ＫのプロセスユニットＰｄの感光ドラム１へ再転写される割合を右の縦軸に示す。同図において、実線で示される転写効率は、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間に周速差が無い場合（実際には精度バラツキ等による振れがあるため周速差が約±０．５％以下）の値を示す。一方、一点鎖線で示す転写効率は、感光ドラム１と中間転写ベルト５１の間に周速差を１．５％設けた（ここでは中間転写ベルトのほうが速い）場合の値を示している。これによれば、周速差を設けることで転写効率が改善され、転写電圧を低めに設定することができるため、再転写を低減することができる。一方、周速差による再転写率の変化は見られない。したがって、本実施の形態のＫのプロセスユニットＰｄにおいては、感光ドラム１と中間転写ベルト５１の間に周速差を１．５％設けて、転写効率を維持しつつ再転写を抑制した。その結果、混色による影響は問題ないレベルまで改善された。

以上の構成により、ＫのプロセスユニットＰｄにおいては、感光ドラム１は、Ｙ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１よりも長寿命を達成し、かつ、現像器４における混色を最低限に抑えることができる。

一方、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃは、再転写による混色の懸念がないことから転写バイアスを高く設定することで転写性を確保することができる。このため、一次転写部ｄにおける周速差を無い設定として、中間転写ベルト５１の駆動トルクを最小限にする設定としている。

本実施の形態の、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにおいて、感光ドラム１用のクリーニング装置６を具備する構成は、前述の特許文献１の全色現像同時クリーニングの構成に比べて、感光ドラムの寿命は短くなる傾向がある。また、本実施の形態のＫのプロセスユニットＰｄにおいて、感光ドラム１用のクリーニング装置を具備しないかわりに周速差を設ける構成も、特許文献１のＫのプロセスユニットの、現像同時クリーニングかつ周速差を設けないという構成に比べて、感光ドラム１の寿命は短くなる傾向にある。このため、各色の感光ドラム１の交換頻度は高まってしまう。

しかしながら本実施の形態の構成は、写真等のトナー量の多い画像を印字した場合にも、転写不良や再転写による混色を発生させないで、使用頻度の高いＫとその他Ｙ，Ｍ，Ｃの感光ドラム１を同等の交換頻度にすることを達成している。

なお、本実施の形態は中間転写方式を用いた画像形成装置について説明したが、記録材搬送ベルト等を用いた直接転写方式の画像形成装置に対しても、本発明を適用することは可能である。また、周速差の絶対値や各部材の抵抗値などの物性値、バイアスの設定値などは、上述の数値に限定されるものではない。

以上では、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにおいては、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間には周速差を設けない例を説明したが、周速差を設けるようにしてもよい。周速差を設けることにより、転写電圧が同じであれば、周速差を設けない場合よりも転写効率を上昇させることができる。これにより、転写残トナーが少なくなるため、感光ドラム１に対するクリーニング装置６のクリーニングブレード６１の当接圧を低くした場合でも混色のおそれがなくなる。また周速差を設けることにより、転写効率を上昇させることができるので、その分、転写電圧を低く抑制することができ、転写電圧の印加に起因する感光ドラムに対するダメージを少なくすることができる。

ここで、上述のように、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにおいては、ＫのプロセスユニットＰｄとは異なり、クリーニング装置６が設けてある。このため、転写効率上昇を目的として転写電圧を高めることに伴って再転写も増加するが、再転写されたトナーをクリーニング装置６で除去するため混色のおそれはない。したがって、上述のように、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにおいても、感光ドラム１と中間転写ベルト５１との間に周速差を設ける場合は、その周速差は、ＫのプロセスユニットＰｄにおける周速差よりも小さく設定するとよい。言い換えると、Ｙ，Ｍ，ＣのプロセスユニットＰａ，Ｐｂ，Ｐｃにおける周速差は、ＫのプロセスユニットＰｄにおける周速差ほど大きく取る必要はない。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。クリーニング装置のないプロセスユニットの構成を説明する図である。感光ドラム及び帯電ローラの層構成を説明する図である。クリーニング装置を有するプロセスユニットの構成を説明する図である。トナーの再転写を説明する図である。感光ドラムと中間転写ベルトとの間に周速差がない場合の、転写電圧と、転写効率及び再転写率との関係を示す図である。感光ドラムと中間転写ベルトとの間に周速差を設けた場合の、転写電圧と、転写効率及び再転写率との関係を示す図である。

符号の説明

１ブラックの感光ドラム（第１像担持体）
１イエロー，マゼンタ，シアンの感光ドラム（第２像担持体）
４ブラックの現像器（第１現像器）
４イエロー，マゼンタ，シアンの現像器（第２現像器）
５中間転写ユニット
６クリーニング装置（除去手段）
５１中間転写ベルト（転写媒体、中間転写体）
５３ブラックの転写ローラ（第１転写手段）
５３イエロー，マゼンタ，シアンの転写ローラ（第２転写手段）
Ｐ記録材（転写媒体）
Ｐａイエローのプロセスユニット（第２の画像形成部群）
Ｐｂマゼンタのプロセスユニット（第２の画像形成部群）
Ｐｃシアンのプロセスユニット（第２の画像形成部群）
Ｐｄブラックのプロセスユニット（第１の画像形成部群）

Claims

第１像担持体上の静電像を第１トナーで現像して第１トナー像を形成するとともに、前記第１像担持体上の第１トナーを回収する第１現像器と、第２像担持体に接し、前記第２像担持体上の第２トナーを除去する除去手段と、前記除去手段によって前記第２トナーの除去された前記第２像担持体上の静電像を第２トナーで現像して第２トナー像を形成する第２現像器と、転写バイアスを印加して前記第１像担持体上の前記第１トナー像を転写媒体に転写する第１転写手段と、転写バイアスを印加して前記第２像担持体上の前記第２トナー像を前記転写媒体に転写する第２転写手段と、を有する画像形成装置において、
前記第２像担持体から前記転写媒体に転写された前記第２トナー像に重ね合わせて前記第１像担持体から前記第１トナー像を転写可能であって、
前記第１像担持体の移動する速さと前記転写媒体の移動する速さとの差は、前記第２像担持体の移動する速さと前記転写媒体の移動する速さとの差よりも大きく、
前記第１転写手段に印加する転写バイアスは、前記第２転写手段に印加する転写バイアスよりも小さい、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記第１トナーの明度が、前記第２トナーの明度よりも低い、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１像担持体の移動する速さと前記転写媒体の移動する速さとを異ならせた、
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。