JP2007218979A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速印刷を阻害することなく、複数色の全てのトナー像形成プロセスで像担持体表面に対して好適なクリーニングを遂行することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置であるプリンタ１は、単一の像担持体である感光体ドラム２１に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行する。プリンタ１は、第１番目の色であるイエロートナー像Ｙｔが一次転写される前に、中間転写ベルト８表面のトナー像非形成領域に、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔを供給する。このトナーは、一次転写する各色のトナー像とトナー像との間で、所定量づつ順次中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写される。これにより、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔとして研磨効果の高い黒色トナーを供給し、これを各色のトナー像形成プロセスにおける感光体ドラム２１表面の研磨に利用することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成動作は以下のようである。感光体ドラムの表面は帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光手段のＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置で現像することにより、感光体ドラム表面にトナー像が形成される。そして、このトナー像は、感光体ドラムと転写部材とを接触、或いは近接させて構成した転写領域に用紙を挿通する時に、用紙に転写される。

このような画像形成装置においては、トナー像を用紙に転写させた後、微量のトナーが用紙に転写されずに感光体ドラム表面に付着したまま残留してしまうことがある。この感光体ドラム表面に付着した残留トナーは、次の新たな画像形成の障害となるので、そのクリーニングが必要となる。このような目的で用いられるクリーニング方法としては、感光体ドラム表面に回転部材であるクリーニングローラや回転ブラシ等を押し付けることにより、回転部材に残留トナーを移動させて回収する方法や、感光体ドラム表面にクリーニングブレードを接触させて残留トナーを掻き取る方法、或いはこれらの方法を組み合わせたクリーニング方法が広く知られている。

一方、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いた場合には、その感光体表面に、帯電装置の放電によって放電生成物が付着し易いことが知られている。この放電生成物が水分を吸収すると、感光体表面の電気抵抗が低下して、静電潜像を乱す像流れという不具合が発生することがある。このため、トナーに微量の研磨剤を混入したり、トナー粒子自体が研磨効果の高い形状であるのものを利用したりして、回転部材である研磨ローラとクリーニングブレードとを併用して感光体表面に付着した残留トナーを除去するとともに、トナーを研磨ローラ表面に保持させ、このトナーによって感光体表面に付着した放電生成物を研磨するようにしてクリーニングする方法が知られている。

上記のように、研磨ローラを用いて感光体ドラム表面に付着した放電生成物の除去を行うクリーニング方法の一例を、特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載された画像形成装置は、通常の印刷動作モードとは別に、用紙への非転写期間に、現像装置から感光体ドラムにトナーを供給、研磨して感光体表面をリフレッシュするリフレッシュモードを備えている。
特開平１１−３０１４号公報（第２−３頁、図１）

特許文献１に記載された画像形成装置のように、通常の印刷動作モードとは別の、感光体ドラム表面のリフレッシュモードを備えることにより、クリーニング性能が向上して、像流れの発生を抑制することができる。しかしながら、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形の画像形成装置では、現像する順番が後になるに連れてリフレッシュモードによる研磨効果が低下する。

これに対して、各色に対する現像、一次転写、クリーニングといったトナー像形成プロセス毎に、像担持体のクリーニング装置において、各色のトナーを用いて像担持体表面を研磨することも考えられるが、使用する全ての色のトナーを、研磨効果の高いトナーで構成できるとは限らない。例えば、カラーの色調を損なう恐れがあるので十分に研磨材を混入できなかったり、高画質化を目指して粒子表面が引っ掛かりの少ない球形をなすトナー粒子を使用したりする等の場合がある。一般的に、画質への影響が少ない黒色トナーには、粉砕法で製造した全体として不定形で表面が引っ掛かり易い形状のトナー粒子が、黒色以外の画質を優先するカラートナーには、重合法で製造した全体として球形に近く表面が引っ掛かり難い形状のトナー粒子が採用される傾向がある。これにより、黒色トナーはトナー粒子自体の研磨効果が高く、黒色以外のカラートナーは研磨効果が低い。したがって、このようなカラートナーのトナー像形成プロセスでは、像担持体表面の研磨を十分に実行することができず、像流れが発生する可能性がある。

また、特許文献１に記載された画像形成装置では、通常の印刷動作時とは別の、用紙への非転写期間に、像担持体表面のリフレッシュモードを実行するので、連続印刷時に像流れが発生する可能性がある時には、連続印刷を一時中断してリフレッシュモードを実行しなければならない場合が起こり得る。これにより、単位時間当りの印刷枚数が低下し、昨今の画像形成装置に要求される印刷の高速化を阻害される恐れがある。また、画像形成装置の消費電力も増加する。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行する画像形成装置において、高速印刷を阻害することなく、全ての色のトナー像形成プロセスで像担持体表面に対して好適なクリーニングを遂行することが可能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、本発明は、複数の異なる色のトナーを用い、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行するものであって、像担持体から中間転写体に一次転写し、中間転写体から用紙に二次転写するとともに、トナー像の一次転写後、クリーニング装置により前記像担持体表面に残留する付着物をクリーニングする画像形成装置において、第１番目の色の前記トナー像が一次転写される前に、前記中間転写体表面のトナー像非形成領域に、前記像担持体表面クリーニング用のトナーを供給し、このトナーを、一次転写する各色のトナー像とトナー像との間で、所定量づつ順次中間転写体から像担持体に転写することとした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記像担持体表面クリーニング用トナーは、黒色トナーであることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、一次転写バイアスを印加する一次転写電源を備え、この一次転写電源は、前記トナー像を一次転写する時と、前記像担持体表面クリーニング用トナーを前記中間転写体から像担持体に転写する時とで、バイアス電圧の極性を切り替えることとした。

本発明の構成によれば、複数の異なる色のトナーを用い、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行するものであって、像担持体から中間転写体に一次転写し、中間転写体から用紙に二次転写するとともに、トナー像の一次転写後、クリーニング装置により像担持体表面に残留する付着物をクリーニングする画像形成装置において、第１番目の色の前記トナー像が一次転写される前に、中間転写体表面のトナー像非形成領域に、像担持体表面クリーニング用のトナーを供給し、このトナーを、一次転写する各色のトナー像とトナー像との間で、所定量づつ順次中間転写体から像担持体に転写することとしたので、像担持体表面クリーニング用トナーとして研磨効果の高いトナーを供給し、これを各色のトナー像形成プロセスにおける像担持体表面の研磨に利用することができる。これにより、例えば、高画質化を図るため、カラートナーに、全体として球形に近く表面が引っ掛かり難い形状をなすようなトナー粒子を使用した場合であっても、そのカラートナーのトナー像形成プロセスで、像担持体表面の研磨を十分に実行することが可能となる。そして、このような像担持体表面のクリーニングは、各色のトナー像形成プロセスで実行するのであって、用紙への非転写期間に改めてクリーニング時間を設ける必要はない。したがって、単位時間当りの印刷枚数の低下を防止することができる。このようにして、高速印刷を阻害することなく、全ての色のトナー像形成プロセスで像担持体表面に対して好適なクリーニングを遂行することが可能な画像形成装置を得ることができる。

また、画質への影響が少ない黒色トナーには、全体として不定形で表面が引っ掛かり易い形状のトナー粒子が採用される傾向があり、そのトナー粒子自体の研磨効果が高い。そこで、本発明の画像形成装置において、像担持体表面クリーニング用トナーは黒色トナーであることとしたので、像担持体表面の研磨効果を向上させることが可能となる。また、画質への影響が少ない黒色トナーには、研磨剤を混入し易いので、像担持体表面に対して、さらに効果的なクリーニングを遂行することができる。

また、一次転写バイアスを印加する一次転写電源を備え、この一次転写電源は、トナー像を一次転写する時と、像担持体表面クリーニング用トナーを中間転写体から像担持体に転写する時とで、バイアス電圧の極性を切り替えることとしたので、トナー像の一次転写と、像担持体表面クリーニング用トナーの像担持体への転写とを、より簡便な構成、及び制御で実行することができる。これにより、像担持体と中間転写体との間で、トナーを移動させる効率が向上し、像担持体表面に対して、より一層効果的なクリーニングを遂行することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１１に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明する。図１は、画像形成装置の一例であるカラープリンタの概略構造を示す模型的垂直断面左側面図である。このカラープリンタは、中間転写ベルトを用いたタイプである。図１において右方がプリンタの前面側、左方が背面側である。

図１に示すように、プリンタ１の本体２の内部下方には、用紙カセット３が配置されている。用紙カセット３の内部には、用紙Ｐが積まれて収容されている。そして、この用紙Ｐは、図１において用紙カセット３の右上方に向けて送り出される。用紙カセット３は、本体２の前面側、すなわち図１において右方から水平に引き出すことが可能である。

用紙カセット３の用紙搬送方向下流には、給紙用用紙搬送路４、給紙用搬送ローラ５、レジストローラ６、及び画像形成部２０が配置されている。画像形成部２０には、その中心に、回転体の像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。感光体ドラム２１は、図１において反時計方向に回転する。感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って順に帯電装置２２、現像装置２３、及びドラム用のクリーニング装置３０が配置されている。

現像装置２３は、その主たるところが図１において時計方向に回転する回転体であるロータリーラック２３ａで構成され、このロータリーラック２３ａに計４台の現像器が周方向に等間隔に配置されている。４台の現像器とは、イエロー用の現像器２３Ｙ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、シアン用の現像器２３Ｃ、及びで黒色用の現像器２３Ｋである。ロータリーラック２３ａは、図示しない駆動手段により回転せしめられ、４台の現像器を順次感光体ドラム２１と対向する位置に移動させて、感光体ドラム２１表面に各色のトナー像を形成させるものである。

画像形成部２０の上方には光学部７が備えられ、ここからレーザ光Ｌが感光体ドラム２１に向かって照射される。図中の一点鎖線がレーザ光Ｌを示す。

感光体ドラム２１のすぐ下方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト８が配置されている。中間転写ベルト８は、感光体ドラム２１に下方から圧接し、一次転写ローラ４１を備えた一次転写部４０を形成している。中間転写ベルト８は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図１において時計方向に回転する。

中間転写ベルト８が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部５０が配置されている。二次転写部５０は、二次転写ローラ５１を備えている。これら中間転写ベルト８と二次転写ローラ５１とが圧接して形成される二次転写ニップ部に用紙Ｐが挿通される。なお、二次転写ローラ５１は、図１において上下方向に移動可能であって、必要に応じて中間転写ベルト８に対して圧接したり、離間したりする。二次転写部５０の用紙搬送方向下流には、ベルト用のクリーニング装置６０が備えられている。このベルト用クリーニング装置６０のクリーニングローラ６１も、必要に応じて中間転写ベルト８に対して圧接したり、離間したりする。

画像形成部２０、及び二次転写部５０の用紙搬送方向下流には、定着部９、排出用用紙搬送路１０、及び用紙排出部１１が配置されている。用紙排出部１１は、本体２の上面に、印刷済みの用紙Ｐを外部から取り出し可能な位置に設けられている。

定着部９、及び二次転写部５０の下方であって、用紙カセット３との間には、両面印刷用用紙搬送路１２が配置されている。両面印刷用用紙搬送路１２は、排出用用紙搬送路１０の途中から分岐し、定着部９の下方、及び二次転写部５０の下方を通り、レジストローラ６のすぐ上流で給紙用用紙搬送路４に合流している。

続いて、上記プリンタ１の画像形成部２０周辺の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。

図２に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、前述のように、感光体ドラム２１の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電装置２２、現像装置２３、及びドラム用クリーニング装置３０が配置されている。感光体ドラム２１と中間転写ベルト８とが圧接する一次転写部４０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、現像装置２３とドラム用クリーニング装置３０との間に設けられている。

感光体ドラム２１は、プリンタ１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を１０〜３０μｍの膜厚で設けた無機感光体のドラムで、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（例えば２１０ｍｍ／ｓｅｃ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。

帯電装置２２は、その内側に、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラ２２ａを備えている。帯電ローラ２２ａは、芯金と、その外側に設けられた導電層と、さらにその外側に設けられた抵抗層とを備えている。帯電ローラ２２ａは、所定の圧力で感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。この帯電ローラ２２ａにより、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。

現像装置２３は、先に説明したように、その主たるところがロータリーラック２３ａで構成され、このロータリーラック２３ａに計４台の現像器が周方向に等間隔に配置されている（図１参照）。各現像器には、感光体ドラム２１の近傍に、感光体非接触型の現像ローラ２３ｂが設けられている。現像ローラ２３ｂには、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性の現像バイアスが印加される。この現像ローラ２３ｂにより、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２１の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。トナーは、図示しないトナー供給容器に収容され、現像装置２３の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、補給される。なお、現像ローラは感光体接触型のものであっても構わない。

一次転写部４０には、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム２１に接触する一次転写ローラ４１が設けられている。一次転写ローラ４１は、芯金と、その外側に設けられた導電性弾性層とを備えている。導電性弾性層は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で形成されている。この一次転写ローラ４１が設けられた箇所に、感光体ドラム２１と中間転写ベルト８とが接触する一次転写ニップ部が形成される。一次転写ローラ４１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト８に接触することによって、中間転写ベルト８の回転に従って回転する。

また、一次転写ローラ４１には、転写バイアスが必要に応じて一次転写電源４２から印加される。一次転写電源４２は、転写バイアスの極性や高さを、状況に応じて自在に変更することが可能である。

なお、中間転写ベルト８は、合成樹脂のみで形成した単層の導電性樹脂ベルト、またはそのような合成樹脂表面にゴム層を積層した導電性弾性ベルトで構成されている。そして、中間転写ベルト８は、直径１２０ｍｍ（周長３７７ｍｍ）、厚さ８０〜５００μｍであって、ドラム軸線方向に感光体ドラム２１と略同じ長さで延びる円筒形状をなし、複数のローラに巻き掛けられて支持されている。

感光体ドラム２１用のクリーニング装置３０は、そのハウジング３１の内側に、クリーニングブレード３２、研磨部材である研磨ローラ３３、及び排出部材である排出スクリュー３４を備えている。

クリーニングブレード３２は、ウレタンゴムで板状に構成され、感光体ドラム２１とほぼ同じ軸線方向長さを有し、感光体ドラム２１に接触している。クリーニングブレード３２は、感光体ドラム２１に対して、接触箇所が所定の線圧を有するように設けられている。クリーニングブレード３２は、中間転写ベルト８へのトナー像一次転写後、感光体ドラム２１表面に残留したトナー等の付着物を掻き取るようにクリーニングする。

研磨ローラ３３は、クリーニングブレード３２のドラム回転方向上流側に、感光体ドラム２１に接触させて設けられている。研磨ローラ３３は、芯金の周りに、発泡エチレンプロピレンゴム（発泡ＥＰＤＭ）を設けた形で構成されている。研磨ローラ３３は、その軸部の両端に備えられた図示しない付勢手段により、感光体ドラム２１に対して所定の力で押し付けられて設けられている。研磨ローラ３３は、感光体ドラム２１表面やクリーニングブレード３２周辺のトナーを回収し、研磨ローラ３３表面に付着したトナーによって感光体ドラム２１表面をクリーニング（研磨）したり、そのトナーを排出スクリュー３４の方に送り出したりする役目を果たす。

研磨ローラ３３は、モータ等で構成される図示しない駆動手段により回転せしめられる。この研磨ローラ３３の駆動手段は、研磨ローラ３３の周速度を変えたり、回転方向を切り替えたり、研磨ローラ３３を感光体ドラム２１の回転に従って回転させたりすることができる。

感光体ドラム２１表面を効率良くクリーニングするためには、研磨ローラ３３を所定の表面速度で回転させる必要がある。したがって、研磨ローラ３３を、感光体ドラム２１との接触箇所における表面が感光体ドラム２１表面と同じ方向に移動する向きに回転させる場合、研磨ローラ３３の表面速度は感光体ドラム２１のそれの０．８倍が望ましい。研磨ローラ３３を、感光体ドラム２１との接触箇所における表面が感光体ドラム２１表面と異なる方向に移動する向きに回転させる場合、研磨ローラ３３の表面速度は感光体ドラム２１のそれの１．２倍が望ましい。

排出スクリュー３４は、ハウジング３１内において、研磨ローラ３３を隔ててさらに感光体ドラム２１から離れた位置に設けられている。排出スクリュー３４は、感光体ドラム２１表面から除去され、クリーニング（研磨）に使用されたハウジング３１内のトナーを、ハウジング３１の外へ排出する役目を果たす。

ここで、画像形成に使用する現像剤であるトナーについて説明する。

図１で示したロータリーラック２３ａの黒色用現像器２３Ｋに収容された黒色トナーは、磁性粉として鉄粉を含有した磁性トナーであるとともに、粉砕法で製造した不定形トナーである。一方、カラー用現像器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃに収容されたイエロートナー、マゼンタトナー、及びシアントナーは、磁性粉を含有しない非磁性トナーであるとともに、重合法で製造した球形トナーである。

黒色の不定形トナーは、次に示すような粉砕法で製造した。まず、ポリエステル系樹脂にカーボンブラックを５重量部（ポリエステル系樹脂の重量を１００とした時の重量）、及び電荷制御剤（ＣＣＡ）としてニグロシンＮ２１（オリエント化学（株）製）を混合し、２本ロール混練機にて１００°Ｃで３０分混練した。これを粗粉砕した後、衝突板方式のジェット気流粉砕機で微粉砕した。そして、空気式分級機により分級し、体積平均粒径７．８μｍの粉体を得た。この粉体に疎水性シリカ粉末を１．５重量部加え、粉体混合機にて混合することにより不定形トナーを得ることができる。この黒色の不定形トナーの平均円形度を、シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによって計測した結果、０．９４０であった。現像ローラ２３ｂ上における黒色トナーの状態は、帯電量がプラス５〜２０μＣ／ｇ、付着量が０．６〜１．２ｍｇ／ｃｍ²である。

黒色以外のカラー３色の球形トナーは、次に示すような重合法で製造した。まず、スチレン８０重量部、２−エチルヘキシルメタクリレート２０重量部、着色剤５重量部、低分子量ポリプロピレン３重量部、電荷制御剤（４級アンモニウム塩）２重量部、及びジビニルベンゼン（架橋剤）１重量部の混合溶液に、重合開始剤２重量部、及び２−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）２重量部を加えた。これを精製水４００重量部に加え、さらに懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム５重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．１重量部を加えた。そして、これをプライミクス（株）製乳化・分散機を用いて回転数７０００ｒｐｍで２０分間攪拌し、窒素雰囲気下において７０°Ｃ、１００ｒｐｍで１０時間重合反応させることにより、体積平均粒径６．４μｍの球形トナーを得た。こうして製造された球形トナーの平均円形度は、シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによって計測した結果、０．９７０であった。現像ローラ２３ｂ上における３色のカラートナーの状態は、帯電量がプラス１５〜５０μＣ／ｇ、付着量が０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²である。

シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによる円形度は、具体的には次のようにして測定した。予め不純固形物などを除去した水１００〜１５０ｍｌ中に、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塩を０．１〜０．５ｍｌ加えた。そして、これに測定試料であるトナーを０．１〜０．５ｇ加えた。さらに、測定試料を分散した懸濁液は超音波分散器で１〜３分間分散処理を行い、分散濃度を３０００〜１００００個／μｌとして、前記分析装置により円形度を測定した。

次に、プリンタ１の一連の印刷動作について、図１及び図２に加えて、図３〜図１１を用いて説明する。図３は画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図にして、中間転写ベルトにドラム表面クリーニング用トナーを供給した状態を示すもの、図４は同じく第１色目を一次転写した状態を示すもの、図５は同じくドラム表面クリーニング用トナーを所定量中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すもの、図６は同じくドラム表面クリーニング用トナーが研磨ローラに到達した状態を示すもの、図７は同じく第２色目を一次転写した状態を示すもの、図８は同じく二度目にドラム表面クリーニング用トナーを所定量中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すもの、図９は同じく三度目にドラム表面クリーニング用トナーを所定量中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すもの、図１０は同じく第４色目を一次転写した状態を示すもの、図１１は同じくトナー像を二次転写している状態を示すものである。

図１に示すように、印刷前の用紙Ｐは、用紙カセット３に積み重ね状態で収容され、ここから１枚ずつ分離して送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙用用紙搬送路４に進入し、給紙用搬送ローラ５により搬送されて、レジストローラ６に到達する。レジストローラ６は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部２０で中間転写ベルト８表面に形成されるトナー像とのタイミングを計り、用紙Ｐを二次転写部５０へと送り出す。

一方、画像形成部２０では、図２に示す帯電装置２２の帯電ローラ２２ａにより、感光体ドラム２１の表面を所定の極性及び電位で一様に帯電させる。この時の帯電電位は、通常プラス３００Ｖ程度である。

続いて、用紙Ｐに転写するための４色の多重トナー像を形成するに先立って、ドラム表面クリーニング用トナーが、現像装置２３から感光体ドラム２１表面に供給される。このドラム表面クリーニング用トナーは、ドラム回転方向に０．５ｍｍの幅で、ドラムの軸線方向略両端間にまで延びる３本の線状の黒色トナーで構成され、黒色用現像器２３Ｋの現像ローラ２３ｂによって供給される。このため、光学部７（図１参照）にて制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム２１に向かって照射され、その箇所が略０Ｖの画像部電位となる。その後、現像装置２３において、黒色用現像器２３Ｋが感光体ドラム２１と対向するように、ロータリーラック２３ａが回転する。

そして、図３に示すように、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔは、一次転写部４０において中間転写ベルト８表面のトナー像非形成領域に一次転写される。このトナー像非形成領域とは、中間転写ベルト８表面において、用紙Ｐに転写するための４色の多重トナー像を形成する領域外の領域であって、例えば周長３７７ｍｍの中間転写ベルト８にＡ４用紙サイズの画像を形成する場合、周方向に２９７ｍｍの長さ（Ａ４用紙の長手方向長さ）でトナー像形成領域が確保され、残りの８０ｍｍがトナー像非形成領域となる。一次転写時、一次転写ローラ４１には、一次転写電源４２により、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性と逆極性であって、マイナス４００〜マイナス２０００Ｖの一次転写バイアスが印加される。

次に、外部コンピュータ（図示せず）から受信した文字や図形、模様等の画像データに基づき、光学部７にて制御されるレーザ光Ｌが照射される。レーザ光Ｌが照射された箇所は、略０Ｖの画像部電位となる。これにより、感光体ドラム２１表面に原稿画像の静電潜像が形成される。なお、この静電潜像については、各色に対応した静電潜像が、各色のトナー像形成プロセス毎に順番に形成される。

続いて、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色の各色のうち、まず第１番目の色であるイエローのトナー像を感光体ドラム２１表面に形成するため、イエロー用現像器２３Ｙが感光体ドラム２１と対向するように、ロータリーラック２３ａが回転する。イエロー用現像器２３Ｙは、現像ローラ２３ｂにより感光体ドラム２１表面の静電潜像を現像してイエローのトナー像を形成する。

その後、図４に示すように、イエローのトナー像Ｙｔは、一次転写部４０において中間転写ベルト８表面のトナー像形成領域に一次転写される。この時、一次転写ローラ４１には、一次転写電源４２により、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性と逆極性であって、マイナス４００〜マイナス２０００Ｖの一次転写バイアスが印加される。

第１番目の色であるイエローのトナー像Ｙｔの一次転写後、中間転写ベルト８は、第２番目の色の一次転写に備えて回転を続ける。なお、各色のトナー像が順次中間転写ベルト８に一次転写される間、二次転写部５０の二次転写ローラ５１及びベルト用クリーニング装置６０のクリーニングローラ６１は中間転写ベルト８から離間している（図４参照）。

中間転写ベルト８の回転が続くと、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔの箇所が一次転写部４０に到達する。この時、一次転写電源４２は、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性と同極性であって、プラス４００〜プラス２０００Ｖの転写バイアスに切り替えて、一次転写ローラ４１に印加する。これにより、図５に示すように、３本の線状に形成されたドラム表面クリーニング用トナーＬｔのうちの１本が、中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写される。

そして、感光体ドラム２１表面に転写された黒色トナーであるドラム表面クリーニング用トナーＬｔは、図６に示すように、ドラム用クリーニング装置３０よってクリーニングされ、研磨ローラ３３表面に付着する。研磨ローラ３３は、その表面に付着したトナーにより感光体ドラム２１表面を研磨する。

また、現像装置２３においては、次に第２番目の色であるマゼンタのトナー像の一次転写を行うため、マゼンタ用現像器２３Ｍが感光体ドラム２１と対向するようにロータリーラック２３ａが回転し、感光体ドラム２１表面にマゼンタのトナー像Ｍｔを形成する。

一方、中間転写ベルト８は、マゼンタトナー像Ｍｔの一次転写を行うため、感光体ドラム２１に対する所定の一次転写位置と一致するように回転を続ける。そして、図７に示すように、第１番目のイエロートナー像Ｙｔに重ね合わせる形で、第２番目のマゼンタトナー像Ｍｔが中間転写ベルト８表面に一次転写される。この時、一次転写部４０においては、一次転写電源４２により、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性と逆極性であって、マイナス４００〜マイナス２０００Ｖの一次転写バイアスに切り替えて一次転写ローラ４１に印加され、マゼンタトナー像Ｍｔが中間転写ベルト８に一次転写される。

中間転写ベルト８の回転が続くと、再度ドラム表面クリーニング用トナーＬｔの箇所が一次転写部４０に到達する。この時、一次転写電源４２は、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性と同極性であって、プラス４００〜プラス２０００Ｖの転写バイアスに切り替えて、一次転写ローラ４１に印加する。これにより、図８に示すように、２本残った線状のドラム表面クリーニング用トナーＬｔのうちの１本が、中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写される。その後、ドラム用クリーニング装置３０において、研磨ローラ３３が、その表面に付着したドラム表面クリーニング用トナーＬｔにより、感光体ドラム２１表面を研磨する。

さらに中間転写ベルト８の回転が続くと、図９に示すように、これまでと同様に、第１番目及び第２番目のトナー像に重ね合わせる形で、第３番目の色であるシアンのトナー像Ｃｔが一次転写される。そして、三度目にドラム表面クリーニング用トナーＬｔの箇所が一次転写部４０に到達した時には、残った線状のドラム表面クリーニング用トナーＬｔの１本が、中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写される。その後、ドラム用クリーニング装置３０において、研磨ローラ３３が、その表面に付着したドラム表面クリーニング用トナーＬｔにより、感光体ドラム２１表面を研磨する。

続いて、図１０に示すように、第４番目の色である黒色のトナー像が一次転写されると、中間転写ベルト８表面には、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色の４色のトナー像が重ね合わされたフルカラートナー像が形成される。

引き続き次の用紙Ｐへの印刷指令をプリンタ１が受信している場合には、次のトナー像形成時のためのドラム表面クリーニング用トナーＬｔが感光体ドラム２１表面に供給される（図１０参照）。

そして、上記のようにしてトナー像が中間転写ベルト８表面で完成すると、二次転写部５０において、二次転写ローラ５１が中間転写ベルト８に圧接する。また、ベルト用クリーニング装置６０において、クリーニングローラ６１も中間転写ベルト８に圧接する。

中間転写ベルト８表面のトナー像は、図１１に示すように、レジストローラ６によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、二次転写ニップ部にて転写される。この時、二次転写ローラ５１には、トナーの帯電極性とは逆極性であって、マイナス５００〜マイナス４０００Ｖの二次転写バイアスが印加される。

二次転写後、中間転写ベルト８表面に残留したトナーは、クリーニングローラ６１よってクリーニングされる。この時、クリーニングローラ６１には、トナーの帯電極性とは逆極性であるマイナスのクリーニングバイアスが印加される。

一方、感光体ドラム２１表面では、次の用紙Ｐのための、第１番目の色であるイエローのトナー像Ｙｔが形成される。

その後、トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部９へと送られ、熱ローラ及び加圧ローラによりトナー像が定着される。定着部９から排出された用紙Ｐは、排出用用紙搬送路１０を通って上方へ送られ、本体２の上面に設けられた用紙排出部１１に排出される。

両面印刷を行う場合、定着部９から排出された用紙Ｐは、排出用用紙搬送路１０を通って用紙排出部１１に排出される直前に、その搬送方向が逆方向に切り替えられる。そして、用紙Ｐは、両面印刷用用紙搬送路１２に送られ、レジストローラ６のすぐ上流で給紙用用紙搬送路４に合流せしめられて、再度二次転写部５０へと送られる。

なお、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔは、その量や形状を任意に変更することが可能である。例えば、高湿度環境に置かれたプリンタ１の起動直後にはトナー量を多くする等、湿度条件に対応してトナー量を増減しても構わない。また、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔの供給は、任意のタイミングで、或いはプリンタ１の起動時等、定期的に実行しても構わないし、紙間で必ず実行することとしても構わない。

このようにして、複数の異なる色のトナーを用い、単一の像担持体である感光体ドラム２１に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行するものであって、感光体ドラム２１から中間転写体である中間転写ベルト８に一次転写し、中間転写ベルト８から用紙Ｐに二次転写するとともに、トナー像の一次転写後、ドラム用クリーニング装置３０により感光体ドラム２１表面に残留する付着物をクリーニングするプリンタ１において、第１番目の色のトナー像であるイエロートナー像Ｙｔが一次転写される前に、中間転写ベルト８表面のトナー像非形成領域に、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔを供給し、このトナーを、一次転写する各色のトナー像とトナー像との間で、所定量づつ順次中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写するので、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔとして研磨効果の高いトナーを供給し、これを各色のトナー像形成プロセスにおける感光体ドラム２１表面の研磨に利用することができる。これにより、上記実施形態のように、高画質化を図るため、カラートナーに、全体として球形に近く表面が引っ掛かり難い形状をなすようなトナー粒子を使用した場合であっても、そのカラートナーのトナー像形成プロセスで、感光体ドラム２１表面の研磨を十分に実行することが可能となる。そして、このような感光体ドラム２１表面のクリーニングは、各色のトナー像形成プロセスで実行するのであって、用紙Ｐへの非転写期間に改めてクリーニング時間を設ける必要はない。したがって、単位時間当りの印刷枚数の低下を防止することができる。このようにして、高速印刷を阻害することなく、全ての色のトナー像形成プロセスで感光体ドラム２１表面に対して好適なクリーニングを遂行することが可能なプリンタ１を得ることができる。

また、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔは、トナー粒子自体の研磨効果が高い黒色トナーであるので、感光体ドラム２１表面の研磨効果を向上させることが可能となる。また、画質への影響が少ない黒色トナーには、研磨剤を混入し易いので、感光体ドラム２１表面に対して、さらに効果的なクリーニングを遂行することができる。

さらに、一次転写バイアスを印加する一次転写電源４２を備え、この一次転写電源４２は、トナー像を一次転写する時と、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔを中間転写ベルト８から感光体ドラム２１に転写する時とで、バイアス電圧の極性を切り替えるので、トナー像の一次転写と、ドラム表面クリーニング用トナーＬｔの感光体ドラム２１への転写とを、より簡便な構成、及び制御で実行することができる。これにより、感光体ドラム２１と中間転写ベルト８との間で、トナーを移動させる効率が向上し、感光体ドラム２１表面に対して、より一層効果的なクリーニングを遂行することが可能となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、複数の異なる色のトナーを用い、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行する画像形成装置において利用可能である。

本発明の実施形態に係るプリンタの模型的垂直断面左側面図である。 図１のプリンタの画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、中間転写ベルトにドラム表面クリーニング用トナーを供給した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、第１色目を一次転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、ドラム表面クリーニング用トナーを中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、ドラム表面クリーニング用トナーが研磨ローラに到達した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、第２色目を一次転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、二度目にドラム表面クリーニング用トナーを中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、三度目にドラム表面クリーニング用トナーを中間転写ベルトから感光体ドラムに転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、第４色目を一次転写した状態を示すものである。 画像形成部周辺を示す垂直断面拡大図にして、トナー像を二次転写している状態を示すものである。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２３ 現像装置
３０ ドラム用クリーニング装置（クリーニング装置）
３２ クリーニングブレード
３３ 研磨ローラ
４０ 一次転写部
４１ 一次転写ローラ
４２ 一次転写電源
Ｌｔ ドラム表面クリーニング用トナー（像担持体表面クリーニング用トナー）

Claims (3)

1. 複数の異なる色のトナーを用い、単一の像担持体に対して、複数色のトナー像を順次現像する形で画像形成動作を実行するものであって、像担持体から中間転写体に一次転写し、中間転写体から用紙に二次転写するとともに、トナー像の一次転写後、クリーニング装置により前記像担持体表面に残留する付着物をクリーニングする画像形成装置において、
   第１番目の色の前記トナー像が一次転写される前に、前記中間転写体表面のトナー像非形成領域に、前記像担持体表面クリーニング用のトナーを供給し、このトナーを、一次転写する各色のトナー像とトナー像との間で、所定量づつ順次中間転写体から像担持体に転写することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体表面クリーニング用トナーは、黒色トナー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。
3. 一次転写バイアスを印加する一次転写電源を備え、この一次転写電源は、前記トナー像を一次転写する時と、前記像担持体表面クリーニング用トナーを前記中間転写体から像担持体に転写する時とで、バイアス電圧の極性を切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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