画像形成装置
【課題】 ブラシ部材の剛性の低下を抑制しつつ、中間転写体上の２次転写残留トナーを均一に帯電するブラシ部材を用いることで、クリーニング不良を抑制することを目的にする。
【解決手段】 中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーＴを帯電させる帯電部材は、絶縁部１６ｂと導電部１６ｃを有する複合導電性繊維１６ａで構成されるブラシ部材１６であり、複合導電性繊維１６ａの外周面を導電部１６ｃで形成する。
【解決手段】 中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーＴを帯電させる帯電部材は、絶縁部１６ｂと導電部１６ｃを有する複合導電性繊維１６ａで構成されるブラシ部材１６であり、複合導電性繊維１６ａの外周面を導電部１６ｃで形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式であって、像担持体上に形成したトナー像を中間転写体に転写した後に転写材に転写する中間転写方式を採用した複写機、レーザプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置が知られている。
【０００３】
中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置は、１次転写工程として、第１の像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像を、中間転写体に転写する。その後、この１次転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写体表面に複数色のトナー像を形成する。続けて、２次転写工程として、中間転写体表面に形成された複数色のトナー像を、紙などの転写材表面に一括して転写する。一括転写された転写材上の未定着のトナー像は、その後、定着手段により永久定着されることにより、フルカラー画像が形成される。
【０００４】
その際、２次転写工程で転写材に転写されず、中間転写体表面にトナー像の一部が残留することがある。この残留トナーを、従来から知られているクリーニング手段で回収することで、次の画像形成を開始することが可能である。
【０００５】
特許文献１には、２次転写工程後の中間転写体上の残留トナー（以下、２次転写残留トナーとする）を、帯電手段を用いて中間転写体から回収する画像形成装置が開示されている。帯電手段として用いられるローラに交流電圧を印加して、２次転写残留トナーを現像時のトナー帯電状態とは逆極性に帯電する。その後、逆極性に帯電された２次転写残留トナーは、次回の１次転写工程時に感光ドラムに逆転写され、感光ドラム上のクリーニング手段により回収される、転写同時クリーニング方式が提案されている。以上の構成とすることで、次ページの１次転写と同時に２次転写残留トナーのクリーニングが可能となりプリントスピードを遅くすることなく連続した画像形成が可能となる。
【０００６】
特許文献２には、帯電手段としてローラ部材とブラシ部材を用いる方法が提案されている。具体的には、ブラシ部材により中間転写体上の２次転写残留トナーを機械的に略均一に散らし、かつ、略均一に散らした２次転写残留トナーをローラ部材で帯電する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５０１６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２０５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の画像形成装置の構成においては、ブラシ部材を構成する導電性繊維によって、画像不良を発生させるような放電を引き起こす可能性がある。具体的には、現像時のトナー帯電状態が負極性の画像形成装置で課題を説明する。上述したブラシ部材は、中間転写体と接触することで２次転写残留トナーを機械的に略均一に散らす。さらに、直流電圧が印加されることで、２次転写残留トナーを現像時のトナー帯電状態と逆極性の正極性に帯電させる。図５（ａ）に示すようにブラシ部材６０は中間転写体６１対して所定の侵入量を設け、且つ、不図示の正極性の電圧を印加する電圧印加手段に接続されている。そのため、ブラシ部材６０を構成する導電性繊維６２は中間転写体６１表面に対して曲がって接触している。
【０００９】
従来は、ブラシ部材６０に使用される導電性繊維６２として、その全域に導電剤が分散されている導電性繊維が提案されていた。図５（ｂ）に、ブラシ部材６０を構成する導電性繊維６２全域に、導電剤が分散されている場合の断面形状を示す。全域に導電剤が分散されている導電性繊維６２では、繊維の剛性を維持したまま導電繊維全体に均一に導電剤を分散させることが製造上難しく、単位体積当りの導電繊維に対する導電剤の添加量が限られてしまう。例えば、導電剤の分散状態の悪い導電繊維の箇所は、電気的な抵抗が高くなってしまい、導電剤の分散状態の良い導電繊維の箇所は、電気的な抵抗が低くなる。従って、導電繊維の長手方向や周方向で電気的な抵抗ムラが生じやすく、中間転写体とブラシ部材６０との接触点において、上記抵抗ムラに起因して放電ムラが生じてしまい、２次転写残留トナーを均一に帯電できなくなってしまう。
【００１０】
その結果、全ての２次転写残留トナーを十分に逆極性に帯電できないため、１次転写部で感光ドラムに２次転写残留トナーを逆転写できず、中間転写体に２次転写残留トナーが残留し画像不良の要因となる。
【００１１】
特に本現象は、トナーが劣化した時や、ラフ紙など表面が粗い紙を使用した時で、転写効率が下がり２次転写残留トナーが増えた場合に、発生し易い傾向にある。また、導電性繊維の抵抗ムラを改善すべく、導電繊維に含まれる導電剤量を増やすと、導電繊維の剛性が高くなってしまい、中間転写体への傷、導電繊維の永久ひずみ等を発生させてしまう可能性がある。
【００１２】
以上のような状況を鑑み、ブラシ部材の剛性の低下を抑制しつつ、中間転写体上の２次転写残留トナーを均一に帯電するブラシ部材を用いることで、クリーニング不良を抑制することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するための本発明は、トナー像を担持する像担持体と、回転可能な無端状の中間転写体と、電圧が印加されて１次転写部において前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写する１次転写部材と、電圧が印加されて２次転写部において前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体上の残留トナーを帯電する帯電部材と、を有する画像形成装置において、前記帯電部材は、絶縁部と導電部を備える複合導電性繊維を有し、前記中間転写体の回転に伴って前記中間転写体の表面を前記複合導電性繊維で摺擦するブラシ部材であり、前記複合導電性繊維の外周面を前記導電部で形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、ブラシ部材を構成する複合導電性繊維の導電部を外周面のみに形成することで、ブラシ部材の剛性を維持しつつ中間転写体上の２次転写残留トナーを均一に帯電することが可能となった。これにより、クリーニング不良を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の画像形成装置を説明する図
【図２】実施例１おけるクリーニング構成を説明する図
【図３】実施例１おけるブラシ部材を説明する図
【図４】実施例２おけるブラシ部材を説明する図
【図５】従来例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
図１は、画像形成装置の概略図であり、図１を用いて本実施形態の画像形成装置の構成及び動作を説明する。尚、本実施形態の画像形成装置は、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つの画像形成ステーションより構成されている。第１の画像形成ステーションはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションはブラック（Ｂｋ）に対応している。画像形成動作は第１ステーション（Ｙ）を用いて説明する。
【００１７】
（画像形成装置の動作）
画像形成装置は、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１を備え、この感光ドラム１は矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。この感光ドラム１は、トナー像を担持する像担持体である。感光ドラム１ａはこの回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性電位に一様に帯電処理され、次いで像露光手段３ａにより像露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が感光ドラム１ａに形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において第１の現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。
【００１８】
回転可能な中間転写体１０は、張架部材１１、１２、１３に張架される無端状の中間転写ベルトである。中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａと略同一の周速度で回転移動する。感光ドラム１ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０との当接部（以下、１次転写部と称す）を通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（１次転写）。その際、１次転写部材である１次転写ローラ１４ａに１次転写電源１５ａより１次転写電圧が印加されている。感光ドラム１表面に残留した１次転写残留トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去される。
【００１９】
以下、同様にして、各画像形成ステーションで、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
【００２０】
中間転写ベルト１０上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と２次転写部材である２次転写ローラ２０とで形成する２次転写部を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された転写材Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。その際、２次転写ローラ２０に２次転写電源２１により２次転写電圧が印加されている。その後、４色のトナー像を担持した転写材Ｐは定着器３０に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに固定される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。
【００２１】
また、２次転写後に中間転写ベルト１０表面に残留した２次転写残留トナーＴは、帯電手段により、中間転写ベルト上（中間転写体上）に均一に散らされ、且つ、均一に帯電される。帯電手段は、２次転写ニップよりも中間転写ベルトの回転方向における下流側、且つ、１次転写ニップよりも上流側に配置されている。
【００２２】
帯電手段は、中間転写ベルトの回転方向における上流側に配置される第１の帯電部材である帯電ブラシ１６と、下流側に配置される第２の帯電部材である帯電ローラ１７を有する。２次転写残留トナーは、転写材に転写されたトナー像のパターンによって、中間転写ベルト上にまばらに残留している。２次転写残留トナーを効率良く帯電するには、中間転写ベルト上で略一層に散らした状態で、帯電部材によって帯電したほうが良い。
【００２３】
本実施例では、２次転写残留トナーＴを帯電ブラシ１６によって、均一に中間転写ベルト上に散らし、かつ、帯電する。その後、帯電ローラ１７により、帯電された２次転写残留トナーは、次の画像に対する１次転写時に感光ドラム１ａに逆転写される。この際、感光ドラム１ａに付着した２次転写残留トナーＴは１次転写残留トナーと共に感光体クリーニング装置５ａによって除去される。
【００２４】
（転写構成）
１次転写ローラ１４ａ〜１４ｄは、外径６ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０７Ω・ｃｍ、厚み３ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１２ｍｍのものを用いている。中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａ〜１ｄに対し、９．８Ｎの加圧力で当接させ、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。また、感光ドラム１ａ〜１ｄのトナーを１次転写している時には、１次転写電圧として、１５００Ｖの電圧が印加されている。
【００２５】
中間転写ベルト１０は、厚さ１００μｍで、導電剤としてカーボンを混合することにより体積抵抗率を１０１０Ω・ｃｍに調整したポリイミド樹脂を用いている。電気的特性としては、電子導電性の特性を示し、周辺の雰囲気中の温湿度に対する抵抗値変動が小さいのが特徴である。また、中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１、テンションローラ１２、２次転写対向ローラ１３の３軸で張架され、テンションローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されている。
【００２６】
２次転写ローラ２０は外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。また、２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０に対して、５０Ｎの加圧力で当接させ、中間転写ベルト１０に対して従動回転する。また、中間転写ベルト１０上のトナーを紙等の転写材に２次転写している時には、２次転写ローラ２０には２次転写電源２１より２次転写電圧として２５００Ｖの電圧が印加されている。
【００２７】
２次転写残留トナーＴの帯電手段として、ブラシ部材１６とローラ部材１７を用いている。ブラシ部材１６は、導電性を有する繊維で構成されている。ブラシ部材１６には、高圧電源６０から、１０００Ｖの電圧が印加され、２次転写残留トナーＴを帯電する構成となっている。本実施例の特徴であるブラシ部材１６の構成については、後述する。
【００２８】
ローラ部材である帯電ローラ１７（導電性ローラ）としては、体積抵抗率１０９Ω・ｃｍのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。導電性ローラ１７は、中間転写ベルト１０を介して２次転写対向ローラ１３に対し総圧９．８Ｎで不図示のバネにより加圧され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、同方向に従動して回転する。また、導電性ローラ１７には、高圧電源７０から、１５００Ｖの電圧が印加され、２次転写残留トナーＴを帯電する構成となっている。尚、本実施例では導電性ローラ１７としてウレタンゴムを用いたが特に限定されるものではなく、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリンなどであっても良い。
【００２９】
（中間転写ベルトクリーニング方法）
以上説明した構成において、中間転写ベルト１０のクリーニング方法について図２を用いて説明する。
【００３０】
本実施例において、上述したように現像器４ａ〜ｄでトナーは負極性に帯電された後、感光ドラム１ａ〜１ｄに現像される。感光ドラムに現像されたトナーは、１次転写電源１５ａ〜ｄにより正極性の電圧を印加された１次転写ローラ１４ａ〜ｄにより中間転写ベルト１０に１次転写される。２次転写電源２１より正極性の電圧を印加された２次転写ローラ２０により、中間転写ベルト１０から紙等の転写材Ｐにトナーは転写される。
【００３１】
図２に示すように、２次転写後に中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残留トナーＴには、２次転写ローラ２０に印加した正極性の電圧の影響により正、負両方の極性のトナーが混在する。また、転写材Ｐ表面の凹凸の影響を受け、２次転写残留トナーＴは局所的に複数層に重なって中間転写ベルト１０上に残留する（図２中Ａ）。複数層になっている２次転写残留トナーは、一層の２次転写残留トナーに比べて帯電し難い。そこで、本実施例では、ブラシ部材１６を設けている。
【００３２】
中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残留トナーＴに対して中間転写ベルト１０の回転方向に対し上流側に位置するブラシ部材１６は、回転移動する中間転写ベルト１０に対して固定配置され、且つ、中間転写ベルト１０に対して所定の侵入量で配置されている。ブラシ部材１６は、中間転写ベルトの回転に伴って中間転写ベルトの表面を摺擦する。そのため、中間転写ベルト１０上に複数層に堆積していた２次転写残留トナーＴは、ブラシ部材１６と回転移動する中間転写ベルト１０の速度差により機械的に略一層の高さに散らされる（図２中Ｂ）。
【００３３】
また、ブラシ部材１６は、ブラシ高圧電源６０より正極性の電圧（本実施例では１０００Ｖ）が印加され、２次転写残留トナーＴは、ブラシ部材１６が形成する帯電部を通過時に現像時のトナー極性と逆極性である正極性に帯電される。正極性に帯電しきれなかった負極性トナーは、ブラシ部材１６に一部回収される。その後、ブラシ部材１６を通過した２次転写残留トナーＴは、中間転写ベルト１０の回転方向に移動し、導電性ローラ１７に到達する。導電性ローラ１７には、ローラ高圧電源７０により正極性の電圧（本実施例では１５００Ｖ）が印加されている。ブラシ部材１６を通過し、正極性に帯電された２次転写残留トナーＴは、導電性ローラ１７が形成する帯電部を通過時に更に帯電され、転写同時クリーニングを実現させるために最適な正電荷を付与される（図２中Ｃ）。
【００３４】
最適な電荷が付与された２次転写残留トナーＴは、１次転写部において１次転写ローラ１４ａに印加された正極性の電圧により感光ドラム１ａに逆転写され、感光ドラム１ａ上に配置されたクリーニング装置５ａへ回収される。
【００３５】
尚、本実施例ではブラシ部材１６の中間転写ベルト１０の回転方向下流側に導電性ローラ１７を配置している。その目的は、２次転写残留トナーＴのブラシ部材１６通過後の帯電量を、より均一にすることである。従って、導電性ローラ１７が無くても、２次転写残留トナーＴの帯電量が所定の範囲内であれば、ブラシ部材１６のみで２次転写残留トナーＴは帯電することができる。２次転写残留トナーＴの帯電量は、２次転写時の温度、湿度などの環境、中間転写ベルト１０上のトナー帯電量、紙等の転写材種類などで変化することが多い。そのため、導電性ローラ１７を用いることで、前述の２次転写残留トナーＴの帯電量のバラツキに対応することができる。
【００３６】
次に、ブラシ部材１６の構成について、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて説明する。中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーＴを帯電させる帯電部材は、絶縁部１６ｂと導電部１６ｃを有する複合導電性繊維１６ａで構成されるブラシ部材１６である。複合導電性繊維の断面図において、導電部１６ｃが絶縁部１６ｂを覆い、導電部１６ｃが複合導電性繊維の外周面を形成する。
【００３７】
ブラシ部材１６を構成する複合導電性繊維１６ａの断面図である図３（ａ）を用いて説明する。複合導電性繊維１６ａの絶縁部１６ｂ及び導電部１６ｃはナイロンを主成分とする。絶縁部１６ｂを導電部１６ｃが覆い、導電部１６ｃが外周面を形成している。絶縁部１６ｂは、複合導電性繊維の芯を形成している。導電部１６ｃには導電剤としてカーボンを使用し、複合導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍである。また、複合導電性繊維１６ａの導電部１６ｂの割合は、体積比で１０％である。
【００３８】
また、複合導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍである。図３（ｂ）は、複合導電性繊維１６ａの集合体として構成されるブラシ部材１６を説明する図である。図３（ｂ）に示すように、ブラシ部材１６は絶縁性ポリエステルで構成される基布１６ｄに複合導電性繊維１６ａを織り込みブラシを構成し、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金１６ｅ上に基布１６ｄを導電性接着剤で接着している。ブラシ部材１６は、バータイプの固定部材である。ブラシ部材１６は、単糸繊度５ｄｔｅｘ、密度１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２であり、複合導電性繊維１６ａの長さＡは５ｍｍであり、中間転写ベルト１０回転方向に５列が植毛されている。本実施例では、ナイロンを主成分とする複合導電性繊維１６ａを用いてブラシ部材１６を構成しているが、特に限定されるものではなく、ポリエステル、アクリルなどでも良い。
【００３９】
また、２次転写残留トナーＴを帯電するには複合導電性繊維１６ａの断面図における導電部１６ｂの露出量は、合計５〜３０％程度が好ましい。２次転写残留トナーＴの塊を略一層の高さに散らすには複合導電性繊維１６ａの密度は、２０ｋＦ／ｉｎｃｈ２〜３００ｋＦ／ｉｎｃｈ２が好ましい。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置されている。
【００４０】
次に本実施例の作用について説明をする。従来例のブラシ部材１６（導電性ブラシ）を構成する複合導電性繊維は、上述したように導電性を付与するためにカーボンを繊維全域に分散した構成となっている。導電性を向上するには、カーボン量を多くする必要があるが、カーボンを多く混入してしまうと、複合導電性繊維の剛性を低下させてしまう。そのため、繊維の剛性を維持したまま導電繊維全体に均一にカーボンを分散させることが難しく、所定の剛性を得るために単位体積当りのカーボンの添加量が限られてしまう。
【００４１】
従って、導電繊維の長手方向や周方向で抵抗のムラが生じやすく、中間転写体と各ブラシ部材との接触点において、上記抵抗ムラに起因して放電の大きさにばらつきが生じてしまう。各ブラシ部材の放電の大きさにばらつきが生じると、２次転写残留トナーを均一に帯電できなくなってしまう。その結果、カーボンの分散状態の悪い高抵抗部分では２次転写残留トナーを十分に逆極性に帯電できないため、１次転写部で感光ドラムに逆転写できず、クリーニング不良画像となってしまう。この問題は、転写効率が低下した場合に特に顕著に発生する。
【００４２】
表１に、トナーが劣化した場合と、転写材の表面性の粗さに応じた転写効率の変化を示す。トナーの劣化した場合は、プロセスカートリッジの使用量（耐久枚数）で示している。また、ラフ氏は、普通紙に比べて表面性の粗い紙である。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示したように、トナーが劣化した場合や、ラフ紙など表面性の粗い紙を使用した場転写効率は低下する傾向にある。その理由は、以下のように考えられる。トナーは流動性確保及び付着力低減のため外添剤が添加されており、通紙枚数が増えるにつれ、トナーに添加された外添剤はトナー母体の表面から離脱したり、表面に埋没したりしてしまい、流動性の低下及び付着力の上昇を招いてしまう。このような劣化トナーは、転写性を低下させ、２次転写残留トナー量を多くしてしまう。更に、表面粗さの大きいラフ紙を用いた場合、ラフ紙の表面と中間転写ベルト１０との間で、転写材の表面性に応じた微小空間が発生してしまい、電界が乱れることにより２次転写性が低下し、２次転写残留トナー量が増えてしまう。これにより、ブラシ部材で全ての２次転写残留トナーを逆極性に均一帯電するのが困難となり、上述したクリーニング不良が悪化する傾向がある。
【００４５】
これに対し、本実施例のブラシ部材１６は、ブラシ繊維の導電部１６ｃを、複合導電性繊維１６ａの外周面にのみに設ける構成である。絶縁部１６ｂは、複合導電性繊維の芯を形成している。この構成により、内側の絶縁部１６ｂで繊維の剛性を維持しつつ、外周面の導電部１６ｃへのカーボン添加量を増やすことが可能になる。中間転写ベルト１０に接触する繊維全域にカーボンを分散させることが可能になり、抵抗ムラを改善する効果がある。つまり、ブラシ部材１６の繊維の導電構成として、中間転写ベルト１０と接触する外周面にのみ導電性を付与することで、内側の絶縁部１６ｂで剛性を保ちつつ、外周面の導電部１６ｃに帯電性を持たせた機能分離したブラシ繊維とすることが可能である。
【００４６】
また、本実施例において、中間転写ベルト１０は、導電剤として電子系の抵抗特性を示すカーボンを分散したものを使用しているため、ベルト面に微小な抵抗ムラが存在する。具体的には、電子導電性の物質はカーボンなどの導電性フィラー間をトンネル効果によって電子がホッピングしながら移動することによって起きるものであるため、導電性フィラーの分散状態に抵抗値が依存するためである。しかしながら、外周面のみに導電部を形成したブラシ部材１６を使用することにより、電子導電性の抵抗特性を示す中間転写ベルトでも、上述したクリーニング不良を発生させずに使用することが可能となる。
【００４７】
以上より、中間転写ベルト１０とブラシ部材１６との接触点において放電ムラが生じなくなるため、転写残留トナーを均一に帯電できるようになる。その結果、クリーニング不良画像の発生を抑制することができる。
【００４８】
尚、本実施例では、ブラシ部材として、ブラシ状の固定部材を用いたが、上述した複合導電繊維１６ａを用いるものであれば、例えばファーブラシタイプのローラであっても、中間転写ベルトと周速度差を設けて回転させることで同様の効果を得ることが出来る。
【００４９】
本実施形態の画像形成装置の効果を調べるため、本実施例及び以下に示す比較例構成について、初期と１．５ｋ枚通紙後、更に２．５ｋ枚通紙後のクリーニング性についての評価を行った。表２に評価結果を示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
なお、通紙耐久テストは、Ｘｅｒｏｘ社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００ 坪量７５ｇ／ｍ２及び、ラフ紙としてＮＥＥＮＡＨ ＣＬＡＳＳＩＣ ＬＡＩＤ 坪量７５ｇ／ｍ２の２種類の紙種を用いて評価を行った。
【００５２】
具体的な評価方法としては、２３℃／５０％環境で濃度１００％のベタパターンを印字し、次の画像（１００％ベタ、ベタ白混合パターン）に、前の画像のパターンが出てしまうがどうかで、クリーニング性を評価した。本評価では、よりクリーニングに厳しい条件での比較となるように、２次転写残留トナー量を多くしてクリーニング性の比較をしている。評価結果については、２次転写残留トナーの帯電不良に起因するクリーニング不良画像がトナー印字部で見える場合を△、クリーニング不良画像が無い場合を○レベルとしている。
【００５３】
［比較例］
本比較例のブラシを構成する導電繊維は、繊維の断面形状として図５（ｂ）に示すように導電性を付与するためにカーボンを繊維全域に分散した構成となっている。その他の構成は実施例１と同様に、原糸抵抗は１０８Ω・ｃｍ、単糸繊度は５デニールの繊維を使用し、ブラシ密度としては１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２である。更に、上記ブラシ部材を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金に接着し、バータイプのブラシ部材としている。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置されている。
【００５４】
その結果、実施例１のブラシ部材の構成については、通紙枚数によらず良好なクリーニング性を示した。一方、従来例のブラシ部材の構成においては、ラフ紙を使用した場合、ブラシ繊維の抵抗ムラにより、トナーの帯電不良が発生し、クリーニング不良が発生してしまった。
【００５５】
以上説明した通り、本実施の形態によると、中間転写ベルト１０と接触する外周面にのみ導電性を付与することで、内側の絶縁部１６ｂで剛性を保ちつつ、中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーを均一に帯電することが可能となった。これにより、クリーニング不良画像の発生を抑制できる。
【００５６】
（実施例２）
本実施例で適用する画像形成装置の構成において、前記実施例１と同様のものには、同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。２次転写残留トナーの帯電手段として、用いているブラシ部材１６と導電性ローラ１７は、寸法、配置は実施例１と同様である。
【００５７】
本実施例のブラシ部材１６の構成は、ブラシを構成する繊維樹脂をポリエステルとする。実施例１で記載したブラシ部材１６は、繊維樹脂としてナイロンを使用しているため、低湿環境下でのブラシ部材１６の抵抗が上昇してしまいブラシへ印加する電圧を大きくする必要がある。ブラシ部材１６へ印加する電圧が大きくなりすぎると、中間転写ベルト１０へ過剰に放電してしまう場合が発生する。
【００５８】
これに対して、ポリエステルはナイロンに比べて外部環境の影響を受けにくいのが特徴であり、低湿環境では水分保持性が良く、高湿環境では水分吸水性が少ない特性を持っている。つまり、低湿環境では抵抗上昇しにくく、高湿環境では抵抗ダウンしにくくなっているため、環境変動によって電気的な抵抗が変動しにくい。
【００５９】
具体的なブラシ部材１６の構成は、実施例１と同様に、ブラシを構成する複合導電繊維１６ｆが絶縁部と導電部を有し、複合導電繊維１６ｆの外周面を導電部１６ｃで形成している。繊維断面の形状としては、図４に示すように、コア部である１６ｂは、熱可塑性樹脂であるポリエステルを主成分とする絶縁繊維で構成され、外周面である１６ｃは、上記ポリエステルにカーボンブラックなどの導電性微粒子を分散させた導電繊維で構成される。また、複合導電性繊維１６ｆの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍ、単糸繊度は５デニールの繊維を使用し、ブラシ密度としては１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２である。更に、上記ブラシ部材を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金に接着し、バータイプのブラシ部材としている。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置され、中間転写ベルト１０に対して周速差を有して当接している。
【００６０】
繊維を構成する絶縁部の外周面を導電部分が覆っているブラシ部材部材１６を用いたときの作用は、実施例１で説明した作用と同一であるため、説明を省略する。
【００６１】
本実施構成のブラシ部材１６では、ブラシを構成する繊維樹脂を吸湿性の優れたポリエステルとすることを特徴とするため、抵抗値の環境変動を少なくすることができる。特に低温低湿環境でトナーの抵抗が上がってしまった際に、環境変動によるブラシ部材の電気的な抵抗変動が少ないので、ブラシ部材に印加する電圧を大きくする必要がない。
【００６２】
これにより、同一の電圧をブラシ部材に印加した状態で環境変動が生じた場合でも、中間転写ベルト１０とブラシ部材１６との接触点において電流ムラが生じることを抑制できる。これにより、２次転写残留トナーを均一に帯電でき、その結果、クリーニング不良画像の発生を抑制することができる。
【００６３】
以上説明した通り、本実施の形態によると、ブラシ部材１６を構成する繊維の導電部分が外周面を覆うようにし、且つポリエステル樹脂の繊維を用いることで、中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーを環境に寄らず均一に帯電することが可能になる。これにより、クリーニング不良画像の発生を抑制可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 像露光手段
４ 現像器
５ クリーニング装置
１０ 中間転写ベルト
１４ １次転写ローラ
１５ １次転写電源
１６ ブラシ部材
１６ａ 複合導電繊維
１６ｂ 絶縁部
１６ｃ 導電部
１７ 導電性ローラ
１８ 補助ローラ
２０ ２次転写ローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式であって、像担持体上に形成したトナー像を中間転写体に転写した後に転写材に転写する中間転写方式を採用した複写機、レーザプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置が知られている。
【０００３】
中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置は、１次転写工程として、第１の像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像を、中間転写体に転写する。その後、この１次転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写体表面に複数色のトナー像を形成する。続けて、２次転写工程として、中間転写体表面に形成された複数色のトナー像を、紙などの転写材表面に一括して転写する。一括転写された転写材上の未定着のトナー像は、その後、定着手段により永久定着されることにより、フルカラー画像が形成される。
【０００４】
その際、２次転写工程で転写材に転写されず、中間転写体表面にトナー像の一部が残留することがある。この残留トナーを、従来から知られているクリーニング手段で回収することで、次の画像形成を開始することが可能である。
【０００５】
特許文献１には、２次転写工程後の中間転写体上の残留トナー（以下、２次転写残留トナーとする）を、帯電手段を用いて中間転写体から回収する画像形成装置が開示されている。帯電手段として用いられるローラに交流電圧を印加して、２次転写残留トナーを現像時のトナー帯電状態とは逆極性に帯電する。その後、逆極性に帯電された２次転写残留トナーは、次回の１次転写工程時に感光ドラムに逆転写され、感光ドラム上のクリーニング手段により回収される、転写同時クリーニング方式が提案されている。以上の構成とすることで、次ページの１次転写と同時に２次転写残留トナーのクリーニングが可能となりプリントスピードを遅くすることなく連続した画像形成が可能となる。
【０００６】
特許文献２には、帯電手段としてローラ部材とブラシ部材を用いる方法が提案されている。具体的には、ブラシ部材により中間転写体上の２次転写残留トナーを機械的に略均一に散らし、かつ、略均一に散らした２次転写残留トナーをローラ部材で帯電する構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５０１６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２０５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の画像形成装置の構成においては、ブラシ部材を構成する導電性繊維によって、画像不良を発生させるような放電を引き起こす可能性がある。具体的には、現像時のトナー帯電状態が負極性の画像形成装置で課題を説明する。上述したブラシ部材は、中間転写体と接触することで２次転写残留トナーを機械的に略均一に散らす。さらに、直流電圧が印加されることで、２次転写残留トナーを現像時のトナー帯電状態と逆極性の正極性に帯電させる。図５（ａ）に示すようにブラシ部材６０は中間転写体６１対して所定の侵入量を設け、且つ、不図示の正極性の電圧を印加する電圧印加手段に接続されている。そのため、ブラシ部材６０を構成する導電性繊維６２は中間転写体６１表面に対して曲がって接触している。
【０００９】
従来は、ブラシ部材６０に使用される導電性繊維６２として、その全域に導電剤が分散されている導電性繊維が提案されていた。図５（ｂ）に、ブラシ部材６０を構成する導電性繊維６２全域に、導電剤が分散されている場合の断面形状を示す。全域に導電剤が分散されている導電性繊維６２では、繊維の剛性を維持したまま導電繊維全体に均一に導電剤を分散させることが製造上難しく、単位体積当りの導電繊維に対する導電剤の添加量が限られてしまう。例えば、導電剤の分散状態の悪い導電繊維の箇所は、電気的な抵抗が高くなってしまい、導電剤の分散状態の良い導電繊維の箇所は、電気的な抵抗が低くなる。従って、導電繊維の長手方向や周方向で電気的な抵抗ムラが生じやすく、中間転写体とブラシ部材６０との接触点において、上記抵抗ムラに起因して放電ムラが生じてしまい、２次転写残留トナーを均一に帯電できなくなってしまう。
【００１０】
その結果、全ての２次転写残留トナーを十分に逆極性に帯電できないため、１次転写部で感光ドラムに２次転写残留トナーを逆転写できず、中間転写体に２次転写残留トナーが残留し画像不良の要因となる。
【００１１】
特に本現象は、トナーが劣化した時や、ラフ紙など表面が粗い紙を使用した時で、転写効率が下がり２次転写残留トナーが増えた場合に、発生し易い傾向にある。また、導電性繊維の抵抗ムラを改善すべく、導電繊維に含まれる導電剤量を増やすと、導電繊維の剛性が高くなってしまい、中間転写体への傷、導電繊維の永久ひずみ等を発生させてしまう可能性がある。
【００１２】
以上のような状況を鑑み、ブラシ部材の剛性の低下を抑制しつつ、中間転写体上の２次転写残留トナーを均一に帯電するブラシ部材を用いることで、クリーニング不良を抑制することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するための本発明は、トナー像を担持する像担持体と、回転可能な無端状の中間転写体と、電圧が印加されて１次転写部において前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写する１次転写部材と、電圧が印加されて２次転写部において前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体上の残留トナーを帯電する帯電部材と、を有する画像形成装置において、前記帯電部材は、絶縁部と導電部を備える複合導電性繊維を有し、前記中間転写体の回転に伴って前記中間転写体の表面を前記複合導電性繊維で摺擦するブラシ部材であり、前記複合導電性繊維の外周面を前記導電部で形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、ブラシ部材を構成する複合導電性繊維の導電部を外周面のみに形成することで、ブラシ部材の剛性を維持しつつ中間転写体上の２次転写残留トナーを均一に帯電することが可能となった。これにより、クリーニング不良を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１の画像形成装置を説明する図
【図２】実施例１おけるクリーニング構成を説明する図
【図３】実施例１おけるブラシ部材を説明する図
【図４】実施例２おけるブラシ部材を説明する図
【図５】従来例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施例１）
図１は、画像形成装置の概略図であり、図１を用いて本実施形態の画像形成装置の構成及び動作を説明する。尚、本実施形態の画像形成装置は、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つの画像形成ステーションより構成されている。第１の画像形成ステーションはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションはブラック（Ｂｋ）に対応している。画像形成動作は第１ステーション（Ｙ）を用いて説明する。
【００１７】
（画像形成装置の動作）
画像形成装置は、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１を備え、この感光ドラム１は矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。この感光ドラム１は、トナー像を担持する像担持体である。感光ドラム１ａはこの回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性電位に一様に帯電処理され、次いで像露光手段３ａにより像露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が感光ドラム１ａに形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において第１の現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。
【００１８】
回転可能な中間転写体１０は、張架部材１１、１２、１３に張架される無端状の中間転写ベルトである。中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａと略同一の周速度で回転移動する。感光ドラム１ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０との当接部（以下、１次転写部と称す）を通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（１次転写）。その際、１次転写部材である１次転写ローラ１４ａに１次転写電源１５ａより１次転写電圧が印加されている。感光ドラム１表面に残留した１次転写残留トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去される。
【００１９】
以下、同様にして、各画像形成ステーションで、第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写されて、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
【００２０】
中間転写ベルト１０上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と２次転写部材である２次転写ローラ２０とで形成する２次転写部を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された転写材Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。その際、２次転写ローラ２０に２次転写電源２１により２次転写電圧が印加されている。その後、４色のトナー像を担持した転写材Ｐは定着器３０に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに固定される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。
【００２１】
また、２次転写後に中間転写ベルト１０表面に残留した２次転写残留トナーＴは、帯電手段により、中間転写ベルト上（中間転写体上）に均一に散らされ、且つ、均一に帯電される。帯電手段は、２次転写ニップよりも中間転写ベルトの回転方向における下流側、且つ、１次転写ニップよりも上流側に配置されている。
【００２２】
帯電手段は、中間転写ベルトの回転方向における上流側に配置される第１の帯電部材である帯電ブラシ１６と、下流側に配置される第２の帯電部材である帯電ローラ１７を有する。２次転写残留トナーは、転写材に転写されたトナー像のパターンによって、中間転写ベルト上にまばらに残留している。２次転写残留トナーを効率良く帯電するには、中間転写ベルト上で略一層に散らした状態で、帯電部材によって帯電したほうが良い。
【００２３】
本実施例では、２次転写残留トナーＴを帯電ブラシ１６によって、均一に中間転写ベルト上に散らし、かつ、帯電する。その後、帯電ローラ１７により、帯電された２次転写残留トナーは、次の画像に対する１次転写時に感光ドラム１ａに逆転写される。この際、感光ドラム１ａに付着した２次転写残留トナーＴは１次転写残留トナーと共に感光体クリーニング装置５ａによって除去される。
【００２４】
（転写構成）
１次転写ローラ１４ａ〜１４ｄは、外径６ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗率１０７Ω・ｃｍ、厚み３ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１２ｍｍのものを用いている。中間転写ベルト１０を介して感光ドラム１ａ〜１ｄに対し、９．８Ｎの加圧力で当接させ、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。また、感光ドラム１ａ〜１ｄのトナーを１次転写している時には、１次転写電圧として、１５００Ｖの電圧が印加されている。
【００２５】
中間転写ベルト１０は、厚さ１００μｍで、導電剤としてカーボンを混合することにより体積抵抗率を１０１０Ω・ｃｍに調整したポリイミド樹脂を用いている。電気的特性としては、電子導電性の特性を示し、周辺の雰囲気中の温湿度に対する抵抗値変動が小さいのが特徴である。また、中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１１、テンションローラ１２、２次転写対向ローラ１３の３軸で張架され、テンションローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されている。
【００２６】
２次転写ローラ２０は外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。また、２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０に対して、５０Ｎの加圧力で当接させ、中間転写ベルト１０に対して従動回転する。また、中間転写ベルト１０上のトナーを紙等の転写材に２次転写している時には、２次転写ローラ２０には２次転写電源２１より２次転写電圧として２５００Ｖの電圧が印加されている。
【００２７】
２次転写残留トナーＴの帯電手段として、ブラシ部材１６とローラ部材１７を用いている。ブラシ部材１６は、導電性を有する繊維で構成されている。ブラシ部材１６には、高圧電源６０から、１０００Ｖの電圧が印加され、２次転写残留トナーＴを帯電する構成となっている。本実施例の特徴であるブラシ部材１６の構成については、後述する。
【００２８】
ローラ部材である帯電ローラ１７（導電性ローラ）としては、体積抵抗率１０９Ω・ｃｍのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。導電性ローラ１７は、中間転写ベルト１０を介して２次転写対向ローラ１３に対し総圧９．８Ｎで不図示のバネにより加圧され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、同方向に従動して回転する。また、導電性ローラ１７には、高圧電源７０から、１５００Ｖの電圧が印加され、２次転写残留トナーＴを帯電する構成となっている。尚、本実施例では導電性ローラ１７としてウレタンゴムを用いたが特に限定されるものではなく、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリンなどであっても良い。
【００２９】
（中間転写ベルトクリーニング方法）
以上説明した構成において、中間転写ベルト１０のクリーニング方法について図２を用いて説明する。
【００３０】
本実施例において、上述したように現像器４ａ〜ｄでトナーは負極性に帯電された後、感光ドラム１ａ〜１ｄに現像される。感光ドラムに現像されたトナーは、１次転写電源１５ａ〜ｄにより正極性の電圧を印加された１次転写ローラ１４ａ〜ｄにより中間転写ベルト１０に１次転写される。２次転写電源２１より正極性の電圧を印加された２次転写ローラ２０により、中間転写ベルト１０から紙等の転写材Ｐにトナーは転写される。
【００３１】
図２に示すように、２次転写後に中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残留トナーＴには、２次転写ローラ２０に印加した正極性の電圧の影響により正、負両方の極性のトナーが混在する。また、転写材Ｐ表面の凹凸の影響を受け、２次転写残留トナーＴは局所的に複数層に重なって中間転写ベルト１０上に残留する（図２中Ａ）。複数層になっている２次転写残留トナーは、一層の２次転写残留トナーに比べて帯電し難い。そこで、本実施例では、ブラシ部材１６を設けている。
【００３２】
中間転写ベルト１０上に残留した２次転写残留トナーＴに対して中間転写ベルト１０の回転方向に対し上流側に位置するブラシ部材１６は、回転移動する中間転写ベルト１０に対して固定配置され、且つ、中間転写ベルト１０に対して所定の侵入量で配置されている。ブラシ部材１６は、中間転写ベルトの回転に伴って中間転写ベルトの表面を摺擦する。そのため、中間転写ベルト１０上に複数層に堆積していた２次転写残留トナーＴは、ブラシ部材１６と回転移動する中間転写ベルト１０の速度差により機械的に略一層の高さに散らされる（図２中Ｂ）。
【００３３】
また、ブラシ部材１６は、ブラシ高圧電源６０より正極性の電圧（本実施例では１０００Ｖ）が印加され、２次転写残留トナーＴは、ブラシ部材１６が形成する帯電部を通過時に現像時のトナー極性と逆極性である正極性に帯電される。正極性に帯電しきれなかった負極性トナーは、ブラシ部材１６に一部回収される。その後、ブラシ部材１６を通過した２次転写残留トナーＴは、中間転写ベルト１０の回転方向に移動し、導電性ローラ１７に到達する。導電性ローラ１７には、ローラ高圧電源７０により正極性の電圧（本実施例では１５００Ｖ）が印加されている。ブラシ部材１６を通過し、正極性に帯電された２次転写残留トナーＴは、導電性ローラ１７が形成する帯電部を通過時に更に帯電され、転写同時クリーニングを実現させるために最適な正電荷を付与される（図２中Ｃ）。
【００３４】
最適な電荷が付与された２次転写残留トナーＴは、１次転写部において１次転写ローラ１４ａに印加された正極性の電圧により感光ドラム１ａに逆転写され、感光ドラム１ａ上に配置されたクリーニング装置５ａへ回収される。
【００３５】
尚、本実施例ではブラシ部材１６の中間転写ベルト１０の回転方向下流側に導電性ローラ１７を配置している。その目的は、２次転写残留トナーＴのブラシ部材１６通過後の帯電量を、より均一にすることである。従って、導電性ローラ１７が無くても、２次転写残留トナーＴの帯電量が所定の範囲内であれば、ブラシ部材１６のみで２次転写残留トナーＴは帯電することができる。２次転写残留トナーＴの帯電量は、２次転写時の温度、湿度などの環境、中間転写ベルト１０上のトナー帯電量、紙等の転写材種類などで変化することが多い。そのため、導電性ローラ１７を用いることで、前述の２次転写残留トナーＴの帯電量のバラツキに対応することができる。
【００３６】
次に、ブラシ部材１６の構成について、図３（ａ）、図３（ｂ）を用いて説明する。中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーＴを帯電させる帯電部材は、絶縁部１６ｂと導電部１６ｃを有する複合導電性繊維１６ａで構成されるブラシ部材１６である。複合導電性繊維の断面図において、導電部１６ｃが絶縁部１６ｂを覆い、導電部１６ｃが複合導電性繊維の外周面を形成する。
【００３７】
ブラシ部材１６を構成する複合導電性繊維１６ａの断面図である図３（ａ）を用いて説明する。複合導電性繊維１６ａの絶縁部１６ｂ及び導電部１６ｃはナイロンを主成分とする。絶縁部１６ｂを導電部１６ｃが覆い、導電部１６ｃが外周面を形成している。絶縁部１６ｂは、複合導電性繊維の芯を形成している。導電部１６ｃには導電剤としてカーボンを使用し、複合導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍである。また、複合導電性繊維１６ａの導電部１６ｂの割合は、体積比で１０％である。
【００３８】
また、複合導電性繊維１６ａの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍである。図３（ｂ）は、複合導電性繊維１６ａの集合体として構成されるブラシ部材１６を説明する図である。図３（ｂ）に示すように、ブラシ部材１６は絶縁性ポリエステルで構成される基布１６ｄに複合導電性繊維１６ａを織り込みブラシを構成し、厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金１６ｅ上に基布１６ｄを導電性接着剤で接着している。ブラシ部材１６は、バータイプの固定部材である。ブラシ部材１６は、単糸繊度５ｄｔｅｘ、密度１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２であり、複合導電性繊維１６ａの長さＡは５ｍｍであり、中間転写ベルト１０回転方向に５列が植毛されている。本実施例では、ナイロンを主成分とする複合導電性繊維１６ａを用いてブラシ部材１６を構成しているが、特に限定されるものではなく、ポリエステル、アクリルなどでも良い。
【００３９】
また、２次転写残留トナーＴを帯電するには複合導電性繊維１６ａの断面図における導電部１６ｂの露出量は、合計５〜３０％程度が好ましい。２次転写残留トナーＴの塊を略一層の高さに散らすには複合導電性繊維１６ａの密度は、２０ｋＦ／ｉｎｃｈ２〜３００ｋＦ／ｉｎｃｈ２が好ましい。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置されている。
【００４０】
次に本実施例の作用について説明をする。従来例のブラシ部材１６（導電性ブラシ）を構成する複合導電性繊維は、上述したように導電性を付与するためにカーボンを繊維全域に分散した構成となっている。導電性を向上するには、カーボン量を多くする必要があるが、カーボンを多く混入してしまうと、複合導電性繊維の剛性を低下させてしまう。そのため、繊維の剛性を維持したまま導電繊維全体に均一にカーボンを分散させることが難しく、所定の剛性を得るために単位体積当りのカーボンの添加量が限られてしまう。
【００４１】
従って、導電繊維の長手方向や周方向で抵抗のムラが生じやすく、中間転写体と各ブラシ部材との接触点において、上記抵抗ムラに起因して放電の大きさにばらつきが生じてしまう。各ブラシ部材の放電の大きさにばらつきが生じると、２次転写残留トナーを均一に帯電できなくなってしまう。その結果、カーボンの分散状態の悪い高抵抗部分では２次転写残留トナーを十分に逆極性に帯電できないため、１次転写部で感光ドラムに逆転写できず、クリーニング不良画像となってしまう。この問題は、転写効率が低下した場合に特に顕著に発生する。
【００４２】
表１に、トナーが劣化した場合と、転写材の表面性の粗さに応じた転写効率の変化を示す。トナーの劣化した場合は、プロセスカートリッジの使用量（耐久枚数）で示している。また、ラフ氏は、普通紙に比べて表面性の粗い紙である。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示したように、トナーが劣化した場合や、ラフ紙など表面性の粗い紙を使用した場転写効率は低下する傾向にある。その理由は、以下のように考えられる。トナーは流動性確保及び付着力低減のため外添剤が添加されており、通紙枚数が増えるにつれ、トナーに添加された外添剤はトナー母体の表面から離脱したり、表面に埋没したりしてしまい、流動性の低下及び付着力の上昇を招いてしまう。このような劣化トナーは、転写性を低下させ、２次転写残留トナー量を多くしてしまう。更に、表面粗さの大きいラフ紙を用いた場合、ラフ紙の表面と中間転写ベルト１０との間で、転写材の表面性に応じた微小空間が発生してしまい、電界が乱れることにより２次転写性が低下し、２次転写残留トナー量が増えてしまう。これにより、ブラシ部材で全ての２次転写残留トナーを逆極性に均一帯電するのが困難となり、上述したクリーニング不良が悪化する傾向がある。
【００４５】
これに対し、本実施例のブラシ部材１６は、ブラシ繊維の導電部１６ｃを、複合導電性繊維１６ａの外周面にのみに設ける構成である。絶縁部１６ｂは、複合導電性繊維の芯を形成している。この構成により、内側の絶縁部１６ｂで繊維の剛性を維持しつつ、外周面の導電部１６ｃへのカーボン添加量を増やすことが可能になる。中間転写ベルト１０に接触する繊維全域にカーボンを分散させることが可能になり、抵抗ムラを改善する効果がある。つまり、ブラシ部材１６の繊維の導電構成として、中間転写ベルト１０と接触する外周面にのみ導電性を付与することで、内側の絶縁部１６ｂで剛性を保ちつつ、外周面の導電部１６ｃに帯電性を持たせた機能分離したブラシ繊維とすることが可能である。
【００４６】
また、本実施例において、中間転写ベルト１０は、導電剤として電子系の抵抗特性を示すカーボンを分散したものを使用しているため、ベルト面に微小な抵抗ムラが存在する。具体的には、電子導電性の物質はカーボンなどの導電性フィラー間をトンネル効果によって電子がホッピングしながら移動することによって起きるものであるため、導電性フィラーの分散状態に抵抗値が依存するためである。しかしながら、外周面のみに導電部を形成したブラシ部材１６を使用することにより、電子導電性の抵抗特性を示す中間転写ベルトでも、上述したクリーニング不良を発生させずに使用することが可能となる。
【００４７】
以上より、中間転写ベルト１０とブラシ部材１６との接触点において放電ムラが生じなくなるため、転写残留トナーを均一に帯電できるようになる。その結果、クリーニング不良画像の発生を抑制することができる。
【００４８】
尚、本実施例では、ブラシ部材として、ブラシ状の固定部材を用いたが、上述した複合導電繊維１６ａを用いるものであれば、例えばファーブラシタイプのローラであっても、中間転写ベルトと周速度差を設けて回転させることで同様の効果を得ることが出来る。
【００４９】
本実施形態の画像形成装置の効果を調べるため、本実施例及び以下に示す比較例構成について、初期と１．５ｋ枚通紙後、更に２．５ｋ枚通紙後のクリーニング性についての評価を行った。表２に評価結果を示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
なお、通紙耐久テストは、Ｘｅｒｏｘ社製Ｂｕｓｉｎｅｓｓ４２００ 坪量７５ｇ／ｍ２及び、ラフ紙としてＮＥＥＮＡＨ ＣＬＡＳＳＩＣ ＬＡＩＤ 坪量７５ｇ／ｍ２の２種類の紙種を用いて評価を行った。
【００５２】
具体的な評価方法としては、２３℃／５０％環境で濃度１００％のベタパターンを印字し、次の画像（１００％ベタ、ベタ白混合パターン）に、前の画像のパターンが出てしまうがどうかで、クリーニング性を評価した。本評価では、よりクリーニングに厳しい条件での比較となるように、２次転写残留トナー量を多くしてクリーニング性の比較をしている。評価結果については、２次転写残留トナーの帯電不良に起因するクリーニング不良画像がトナー印字部で見える場合を△、クリーニング不良画像が無い場合を○レベルとしている。
【００５３】
［比較例］
本比較例のブラシを構成する導電繊維は、繊維の断面形状として図５（ｂ）に示すように導電性を付与するためにカーボンを繊維全域に分散した構成となっている。その他の構成は実施例１と同様に、原糸抵抗は１０８Ω・ｃｍ、単糸繊度は５デニールの繊維を使用し、ブラシ密度としては１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２である。更に、上記ブラシ部材を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金に接着し、バータイプのブラシ部材としている。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置されている。
【００５４】
その結果、実施例１のブラシ部材の構成については、通紙枚数によらず良好なクリーニング性を示した。一方、従来例のブラシ部材の構成においては、ラフ紙を使用した場合、ブラシ繊維の抵抗ムラにより、トナーの帯電不良が発生し、クリーニング不良が発生してしまった。
【００５５】
以上説明した通り、本実施の形態によると、中間転写ベルト１０と接触する外周面にのみ導電性を付与することで、内側の絶縁部１６ｂで剛性を保ちつつ、中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーを均一に帯電することが可能となった。これにより、クリーニング不良画像の発生を抑制できる。
【００５６】
（実施例２）
本実施例で適用する画像形成装置の構成において、前記実施例１と同様のものには、同一部材には同一符号を付し、説明を省略する。２次転写残留トナーの帯電手段として、用いているブラシ部材１６と導電性ローラ１７は、寸法、配置は実施例１と同様である。
【００５７】
本実施例のブラシ部材１６の構成は、ブラシを構成する繊維樹脂をポリエステルとする。実施例１で記載したブラシ部材１６は、繊維樹脂としてナイロンを使用しているため、低湿環境下でのブラシ部材１６の抵抗が上昇してしまいブラシへ印加する電圧を大きくする必要がある。ブラシ部材１６へ印加する電圧が大きくなりすぎると、中間転写ベルト１０へ過剰に放電してしまう場合が発生する。
【００５８】
これに対して、ポリエステルはナイロンに比べて外部環境の影響を受けにくいのが特徴であり、低湿環境では水分保持性が良く、高湿環境では水分吸水性が少ない特性を持っている。つまり、低湿環境では抵抗上昇しにくく、高湿環境では抵抗ダウンしにくくなっているため、環境変動によって電気的な抵抗が変動しにくい。
【００５９】
具体的なブラシ部材１６の構成は、実施例１と同様に、ブラシを構成する複合導電繊維１６ｆが絶縁部と導電部を有し、複合導電繊維１６ｆの外周面を導電部１６ｃで形成している。繊維断面の形状としては、図４に示すように、コア部である１６ｂは、熱可塑性樹脂であるポリエステルを主成分とする絶縁繊維で構成され、外周面である１６ｃは、上記ポリエステルにカーボンブラックなどの導電性微粒子を分散させた導電繊維で構成される。また、複合導電性繊維１６ｆの１本の単位長さあたり抵抗値は１０８Ω／ｃｍ、単糸繊度は５デニールの繊維を使用し、ブラシ密度としては１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２である。更に、上記ブラシ部材を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板金に接着し、バータイプのブラシ部材としている。また、ブラシ部材１６の先端位置は、中間転写ベルト１０表面に対して、約１．０ｍｍの侵入量で固定配置され、中間転写ベルト１０に対して周速差を有して当接している。
【００６０】
繊維を構成する絶縁部の外周面を導電部分が覆っているブラシ部材部材１６を用いたときの作用は、実施例１で説明した作用と同一であるため、説明を省略する。
【００６１】
本実施構成のブラシ部材１６では、ブラシを構成する繊維樹脂を吸湿性の優れたポリエステルとすることを特徴とするため、抵抗値の環境変動を少なくすることができる。特に低温低湿環境でトナーの抵抗が上がってしまった際に、環境変動によるブラシ部材の電気的な抵抗変動が少ないので、ブラシ部材に印加する電圧を大きくする必要がない。
【００６２】
これにより、同一の電圧をブラシ部材に印加した状態で環境変動が生じた場合でも、中間転写ベルト１０とブラシ部材１６との接触点において電流ムラが生じることを抑制できる。これにより、２次転写残留トナーを均一に帯電でき、その結果、クリーニング不良画像の発生を抑制することができる。
【００６３】
以上説明した通り、本実施の形態によると、ブラシ部材１６を構成する繊維の導電部分が外周面を覆うようにし、且つポリエステル樹脂の繊維を用いることで、中間転写ベルト１０上の２次転写残留トナーを環境に寄らず均一に帯電することが可能になる。これにより、クリーニング不良画像の発生を抑制可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 像露光手段
４ 現像器
５ クリーニング装置
１０ 中間転写ベルト
１４ １次転写ローラ
１５ １次転写電源
１６ ブラシ部材
１６ａ 複合導電繊維
１６ｂ 絶縁部
１６ｃ 導電部
１７ 導電性ローラ
１８ 補助ローラ
２０ ２次転写ローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、回転可能な無端状の中間転写体と、電圧が印加されて１次転写部において前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写する１次転写部材と、電圧が印加されて２次転写部において前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体上の残留トナーを帯電する帯電部材と、を有する画像形成装置において、
前記帯電部材は、絶縁部と導電部を備える複合導電性繊維を有し、前記中間転写体の回転に伴って前記中間転写体の表面を前記複合導電性繊維で摺擦するブラシ部材であり、前記複合導電性繊維の外周面を前記導電部で形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体は、電子導電性の抵抗特性を備える中間転写体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３】
前記複合導電性繊維は、前記絶縁部がポリエステルで構成され、前記導電部がポリエステルに導電性微粒子を分散した構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラシ部材は、所定の侵入量で前記中間転写体と当接することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記ブラシ部材よりも下流側に配置され、前記中間転写体と接触するともに前記中間転写体と同方向に回転する帯電ローラを有し、前記帯電ローラは前記ブラシ部材によって帯電された残留トナーを帯電することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、回転可能な無端状の中間転写体と、電圧が印加されて１次転写部において前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写する１次転写部材と、電圧が印加されて２次転写部において前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写する２次転写部材と、前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体上の残留トナーを帯電する帯電部材と、を有する画像形成装置において、
前記帯電部材は、絶縁部と導電部を備える複合導電性繊維を有し、前記中間転写体の回転に伴って前記中間転写体の表面を前記複合導電性繊維で摺擦するブラシ部材であり、前記複合導電性繊維の外周面を前記導電部で形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体は、電子導電性の抵抗特性を備える中間転写体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３】
前記複合導電性繊維は、前記絶縁部がポリエステルで構成され、前記導電部がポリエステルに導電性微粒子を分散した構成であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラシ部材は、所定の侵入量で前記中間転写体と当接することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記中間転写体の回転方向において前記１次転写部よりも上流側で、且つ、前記ブラシ部材よりも下流側に配置され、前記中間転写体と接触するともに前記中間転写体と同方向に回転する帯電ローラを有し、前記帯電ローラは前記ブラシ部材によって帯電された残留トナーを帯電することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１２８３７９（Ｐ２０１１−１２８３７９Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６８８５（Ｐ２００９−２８６８８５）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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