JP2005099361A - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルト状部材上の残留トナーのトナー量や環境による影響を排除したクリーニング装置及びこのクリーニング装置を用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー本来の極性と異なる極性のクリ−ニングバイアス２が印加され且つ残留トナーＴが静電的に吸着せしめられるクリーニング部材３と、このクリーニング部材３のベルト状部材１搬送方向上流側に設けられ、前記残留トナーＴの少なくとも一部を掻き取り且つトナー本来の極性と同極性の帯電バイアス４が印加せしめられたトナー回収部材５とを有し、前記クリーニング部材３及び前記トナー回収部材５のベルト状部材１を挟んで対向する位置には夫々対向部材６（具体的には６ａ，６ｂ）を配設し、前記クリーニング部材３に対向する対向部材６ａを、前記クリーニング部材３よりベルト状部材１搬送方向下流側に偏倚配設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で用いられるクリーニング装置に係り、特に、ベルト状部材上に残留する残留トナーを清掃するクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

電子写真方式を利用したカラープリンタ、カラー複写機等の画像形成装置として、中間転写方式を採用したカラー画像形成装置を例に挙げると、例えば感光体ドラムの周囲に、帯電、露光、現像及びクリーニングの各電子写真デバイスを配設する一方、前記感光体ドラムの一次転写位置に対し、例えば中間転写ベルトを対向配置し、感光体ドラム上に各色成分（イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））トナー像を形成し、この各色成分トナー像を一次転写位置にて静電的作用により中間転写ベルト上に順次一次転写した後、前記中間転写ベルト上で重ね合わされた合成一次転写像を、二次転写位置にて、静電的作用により記録材へ二次転写して、所望のカラー画像を記録材上に形成するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

中間転写方式では、中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する際には、中間転写ベルト上のトナーが全て記録材へ転写されるわけでなく、その一部が中間転写ベルト上に残留する。
そこで、二次転写位置よりも中間転写ベルト走行方向下流側に、中間転写ベルト上に残留したトナーを取り除くためのクリーニング装置が設けられている。このクリーニング装置には、中間転写ベルト上の残留トナーを掻き取るために、クリーニングのタイミングに合わせてクリーニング部材を接離するようにしたものが用いられる。
特に、カラー画像を記録材に一括転写するようにした中間転写方式では、一次転写時、二次転写時と少なくとも２回の転写電界が中間転写ベルトに作用するため、中間転写ベルトに電荷蓄積が生じ易く、その結果中間転写ベルト上の残留トナーの良好なクリーニングは難しいものとなっている。
ここで、クリーニング部材としては、弾性ブレードやファーブラシまたは導電性ロール等が知られている。

この種のクリーニングロールを使用したクリーニング方式には、中間転写ベルト上の残留トナーを静電的にクリーニングロールに吸着させるようにして回収する方式（例えば特許文献２，３参照）と、帯電制御ロールにより中間転写ベルト上の残留トナーの極性を揃えた後に、回収用のクリーニングロールで回収する方式(例えば特許文献４〜７参照)とがある。

特開平５−３２３７０４号公報（実施例の欄、図２） 特開平１０−３３３４４７号公報（発明の実施の形態の欄、図２） 特開平１１−７２２６号公報（発明の実施の形態の欄、図４） 特開平１−１０５９８０号公報（実施例の欄、図１） 特開平４−８１７８５号公報（実施例の欄、図１） 特開平９−４４００７号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開２０００−２８４６０６号公報（発明の実施の形態の欄、図１） 特開平４−６９６８２号公報（実施例の欄、図２） 特開平８−２６２８７９号公報（実施例の欄、図１） 特開２００１−１０９３５１号公報（発明の実施の形態の欄、図２〜図４） 特開２００１−２６５１８７号公報（発明の実施の形態の欄、図３、図４） 特開２０００−３５６９０９号公報（実施例の欄、図２、図４）

しかしながら、クリーニングロールを使用したクリーニング装置のうち、前者の方式にあっては、クリーニングロールにトナーと逆極性のバイアスを印加しクリーニングロールに吸着させた後、クリーニング用ブレードやブラシ等でクリーニングロールに吸着した残留トナーを掻き取る。
このとき、静電的に吸着することができるトナーは同一極性に帯電が揃ったトナーとなるが、二次転写残留トナーの帯電分布は必ずしも均一ではなく、異なる極性のトナーが混在しているため、回収できないトナーが中間転写ベルト上に留まり、次の画像形成時に混入するという技術的課題が生ずる。
このため、二次転写残留トナーを十分に回収するために、後者の方式を採用する場合がある。

後者の方式（極性を揃えた後にトナーを回収する方式）では、あらかじめ帯電制御ロールにより二次転写残留トナーの帯電分布を揃えた後クリーニングロールに吸着させるようにするため、異なった極性のトナーが残留するという技術的課題は小さい。
しかしながら、カラー画像のように、中間転写ベルト上に多くの二次転写残留トナーが残留した場合は、あらかじめ帯電制御ロールにより二次転写残留トナーの帯電分布を揃えようとしても、重畳したトナー層のために下層のトナー層まで極性を揃えることが困難となる。

また、用紙搬送不良により二次転写されなかったトナーの場合は、更にトナーが重畳しているため、極性を揃えて回収するということが難しく、高画質が求められるカラー画像形成装置では画像欠陥につながるという技術的課題がある。
更に、カラープリンタ、カラー複写機等の画像形成装置で用いられることがある二成分現像方式の場合は、一成分現像方式に比べ、トナーがキャリアとの摩擦帯電により高い電荷を帯びるため、帯電制御ロールにより二次転写残留トナーの帯電分布を揃えようとしても、帯電分布が幅広くなっていることがあり、十分均一に揃えることが難しく、また、本来の極性と異なる極性に揃えようとすると更に難しくなり、十分なクリーニングが行われないという技術的課題がある。

また、従来における他のクリーニング方式として、例えばクリーニング部材としてのブラシロールに先立ってトナー回収ロールを配設し、このトナー回収ロールにより物理的にトナーを回収し、一定量のトナーを残留させる方式（二段階トナー回収方式）が提案されている（例えば特許文献８参照）。
ところが、この態様にあっては、二箇所でトナー回収を行う必要があるため、トナーの回収スペースを二箇所にわたって広く確保しなければならないばかりか、回収したトナーの搬送系を共通化する場合にはレイアウト上の制約も生じてしまう点で好ましいとは言えない。

更に、従来の他のクリーニング方式として、中間転写ベルトに摺擦するブラシを備え、このブラシには中間転写ベルト上のトナーと同極性の電圧を印加することで、ブラシで中間転写ベルト上のトナーを移動させた後、トナーと同極性の電圧を中間転写ベルトに印加して、中間転写ベルトと感光体のニップ部で移動したトナーを感光体側へ戻す又はブレードにてクリーニングするクリーニング方式も知られている（例えば特許文献９参照）。
ところが、この種のクリーニング方式にあっては、同極性の電圧が印加されたブラシでトナーを移動させるにしても、中間転写ベルトに対するトナーの静電的付着力を減少させていないため、感光体に戻したり若しくはブレードクリーニングしようとしても、残留トナーが多い場合には十分に取り除くことが困難となる。
特に、低コストを狙った弾性ゴムをベースとした弾性中間転写ベルトを使用する場合、クリーニング部材の中間転写ベルトを挟んで対向する位置には対向部材を設け、ベルトの塑性変形を考慮したクリーニング方式を採ることが必要となる。

更に、長期に亘って弾性中間転写ベルトを使用していると、機械的伸びや環境（特に吸湿）による抵抗値変化が発生したり、クリーニング部材にも経時的な抵抗値変化やへたり等が発生する。
そのため、場合によっては、初期のクリーニング性能が確保できず、クリーニング性能が劣化する懸念がある。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、残留トナーの状況（残留トナー量または残留トナーの種類）や環境に影響されることなく、残留トナーのクリーニング性能をより確実に保つことができるクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

上述の課題に対し、本件発明者らは、先に、中間転写ベルト等のベルト状部材上の残留トナーを清掃するため、トナー回収部材によって残留トナーの一部を機械的に掻き取ると共に、残った残留トナーへトナー本来の極性のバイアスを印加し、このトナー回収部材の下流側にあるクリーニング部材にトナー回収部材とは逆のバイアスを印加することで、トナー回収部材を通過した後の残留トナーをクリーニング部材にて除去する方式を提案した（例えば特願２００３−５８５０３号参照）。
本件発明者らは、上述したクリーニング装置モデルに関し、更に、詳細にクリーニング性能評価を行った結果、以下に述べるように、クリーニング性能に及ぼす大きな要因として、クリーニング部材とその対向部材との位置関係にあるとの知見を得た。

一般的に、クリーニング部材と対向部材との関係に着目すると、次のような構成が知られている。
例えば、一つの張架ロールを共通の対向部材として、互いに異なる正負のバイアスが印加された導電性部材（又は接触部材）とクリーニング部材とを配置する例がある（例えば特許文献１０，１１参照）。
しかしながら、このように対向部材を一つで構成した場合、対向部材が大きくなり、クリーニング装置のレイアウトに対する設計自由度が低下すると共に、画像形成装置の小型化の妨げともなる。また、導電性部材とクリーニング部材間で、直流及び交流（直流重畳含む）のように印加するバイアスを分けたり、定電流回路及び定電圧回路のように印加するバイアス回路の機能分けを行ったりする場合の妨げともなる。

このような不具合を解消するには、例えば特許文献１１に示すように、接触帯電部材とクリーニング部材とが対向する位置に夫々対向部材を配置し、接触帯電部材で残留トナーの極性を揃え、クリーニング部材でクリーニングするようにすればよく、この態様によれば画像形成装置の小型化を実現することができる。
しかしながら、この態様においては、クリーニング部材と対向部材との中心軸間を結ぶ中心線がベルト状部材と略直交するように、両部材が対向配置しているため、両部材の狭いニップ域を介してクリーニングバイアスによる電界が作用する。
このとき、更に、トナーをクリーニング部材側へ吸引するための有効電界が実際に作用する領域は、クリーニング部材とベルト状部材とが当接した部位から下流側の領域であり、前記ニップ域幅の略半分と一層狭くなる。
特に、長期に亘って使用すると、ベルト状部材やクリーニング部材の経時劣化等によってベルト状部材が伸びたり、クリーニング部材がへたってくると、クリーニング部材での対向部材との電界領域がより狭くなる懸念があるため、初期のクリーニング性能を確保することが困難となる可能性がある。

一方、クリーニング時のクリーニングバイアスによる静電吸引力によって、ベルト状部
材はクリーニング部材側へ引っ張られ、対向部材から浮き上がり、ベルト状部材と対向部材との接触状態はますます狭い領域で維持することとなり、ひいては非接触状態になって電界が作用せず、クリーニング不良になる虞がある。
特に、ベルト状部材の経時変化（特に機械的伸び）やクリーニング部材の経時変化（弾性部分のへたり等）が発生すると、クリーニング時のクリーニング部材からの静電吸引力によって、ベルト状部材がクリーニング部材側へ引っ張られ、クリーニング部材に印加される有効電界が低下する虞もある。

更にまた、クリーニング部材のクリーニング性能を確保するために、クリーニング部材そのものをリフレッシュさせながら使用する例も知られている（例えば特許文献１２参照）。
この特許文献１２では、クリーニング部材としてのクリーニングブラシに専用の回収部材を備え、この回収部材にバイアスを印加して、クリーニングブラシに蓄積したトナーを回収する提案がなされている。
しかしながら、このような提案では、リフレッシュによってクリーニング性能は維持できるかも知れないが、クリーニング部材をいくら清浄にし、掻き取り力を維持させようとしても、クリーニング部材とベルト状部材とのニップ部における状態を直接的に改善できることはないため、上述した不具合の解決手段にはなり得ない。

以上のように、クリーニング部材に対し対向部材を単にベルト状部材と略直交するように対向配置しただけでは、クリーニング性能に効く電界作用域が狭いため、安定したクリーニング性能の確保は困難である。よって、本発明は、クリーニング部材と対向部材との配置を工夫することで、クリーニング電界の有効作用領域を長くし、安定したクリーニング性能を得ようとしたものである。

すなわち、本発明は、図１に示すように、ベルト状部材１上に残留したトナーＴを清掃するクリーニング装置であって、トナー本来の極性と異なる極性のクリ−ニングバイアス２が印加され且つ残留トナーＴが静電的に吸着せしめられるクリーニング部材３と、このクリーニング部材３のベルト状部材１搬送方向上流側に設けられ、前記残留トナーＴの少なくとも一部を掻き取り且つトナー本来の極性と同極性の帯電バイアス４が印加せしめられたトナー回収部材５とを有し、前記クリーニング部材３及び前記トナー回収部材５のベルト状部材１を挟んで対向する位置には夫々対向部材６（具体的には６ａ，６ｂ）を配設し、前記クリーニング部材３に対向する対向部材６ａを、前記クリーニング部材３よりベルト状部材１搬送方向下流側に偏倚配設したことを特徴とするものである。

このような技術的手段において、ベルト状部材１は直接的に像を担持する態様（中間転写体）と間接的に像を担持する態様（搬送ベルト）とを含み、また、弾性状、剛性状のいずれであっても差し支えない。
更に、クリーニング部材３へ印加するクリーニングバイアス２には、トナーを吸着するためにトナー本来の極性とは逆の極性が用いられ、トナー回収部材５へ印加する帯電バイアス４には、クリーニング部材３でのトナー吸着を確実にするため、トナー本来の極性が用いられ、残留トナーＴの極性を揃えるようになっている。

本態様におけるクリーニング部材３は、ブラシ状であってもよいし、ロール状であってもよく、トナー回収部材５は、残留トナーＴの一部を掻き取り帯電バイアス４を印加できるものであれば、いずれの態様でもよいが、掻き取り効果を向上させる観点からはスクレーパ形状が好ましい。
また、トナー回収部材５は、その数量に制限されることはなく、残留トナーＴを確実にクリーニングする観点から、例えば、二つのトナー回収部材５を備える態様であっても差し支えなく、更に、残留トナーＴを掻き取る部材と、掻き取り後に残った残留トナーＴにトナー本来の極性と同極性の帯電バイアス４を印加する部材とに分離することも差し支えない。

本態様における対向部材６は、バイアスを印加する観点から導電性部材が好ましく、また、ベルト状部材１との摩擦を軽減する観点からは、当接する部位が曲面を有していることが好ましく、更に、回動自在なロール形状にすることが一層好ましい。
そして、本態様においては、クリーニング部材３と対向する対向部材６ａが、下流側に配設されることで、対向部位で残留トナーＴをクリーニング部材３側に安定的に移行させるようになっている。

また、本発明の他の態様としては、ベルト状部材１上に残留したトナーを清掃するクリーニング装置であって、トナー本来の極性と異なる極性のクリ−ニングバイアス２が印加され且つ残留トナーＴが静電的に吸着せしめられるクリーニング部材３と、このクリーニング部材３のベルト状部材１搬送方向上流側に設けられ、前記残留トナーＴの少なくとも一部を掻き取り且つトナー本来の極性と同極性の帯電バイアス４が印加せしめられたトナー回収部材５とを有し、前記クリーニング部材３及び前記トナー回収部材５のベルト状部材１を挟んで対向する位置には夫々対向部材６（具体的には６ａ，６ｂ）を配設し、前記クリーニング部材３に対向する対向部材６ａを、この対向部材６ａに隣接するベルト状部材１の一対の張架ロール間を結ぶ外接線よりも外側に配設し、前記クリーニング部材３側に前記ベルト状部材１を凸状に張り出させるようにした態様が挙げられる。

そして、本態様においては、ベルト状部材１を凸状に張り出すようにすることで、クリーニングバイアス２が印加されたとき、対向部材６ａからベルト状部材１が浮き上がってクリーニングバイアス２の有効電界が低下する現象を防ぐことが可能になる。

更に、本発明の他の態様としては、クリーニング部材３に対向する対向部材６ａを、前
記クリーニング部材３よりベルト状部材１搬送方向下流側に偏倚配設すると共に、更に、前記クリーニング部材３に対向する対向部材６ａを、この対向部材６ａに隣接するベルト状部材の一対の張架ロール間を結ぶ外接線よりも外側に配設した態様が挙げられる。

本発明においては、クリーニングバイアス２及び帯電バイアス４を有効に印加する観点からは、複数の対向部材６（６ａ，６ｂ）はいずれも接地されていることが好ましい。
更に、これら複数の対向部材６（６ａ，６ｂ）の少なくともいずれかは、ベルト状部材１を張架する張架ロールを兼用する態様が好ましい。
また、クリーニング部材３は、ベルト状部材１の表面に残留した残留トナーＴを除去するためには、ブラシ形状やロール形状が好ましく、更には弾性ロール形状が好ましい。
そして、ベルト状部材１の好ましい態様としては弾性状ベルトが挙げられる。この場合、ロール形状の部材が弾性でなくても、ベルトの方が弾性を持つので、硬いロール（金属ロール）でも十分なニップ域を確保することが可能である。
更にまた、本発明は、クリーニング装置に限られるものではなく、これを用いた画像形成装置をも対象とする。

本発明に係るクリーニング装置によれば、ベルト状部材上に残留するトナーが、静電的に回収されるクリーニング部材を有し、このクリーニング部材の上流側に、残留トナーをベルト状部材上から掻き落とし且つ残ったベルト状部材上のトナーにトナー本来の極性を付与するバイアスを印加するようにしたトナー回収部材を備えているので、残留トナーの状況（残留トナー量、残留トナーの種類あるいは環境の変化等）に影響されることなく、ベルト状部材上の残留トナーのクリーニング性能を常時良好に保つことができる。
更に、クリーニング部材を、このクリーニング部材と対向する対向部材より上流側に偏倚配設することで、経時変化等に対する安定性が増し、クリーニング性能を良好に保つことが可能になる。
また、クリーニング部材を対向部材と対向配置させ、この対向部材をベルト状部材がクリーニング部材側へ張り出すように配設することで、対向部材とベルト状部材との接触を十分確保できるため、経時変化等に対する安定性も増し、クリーニング性能を良好に保つことができる。
更にまた、クリーニング部材を対向部材より上流側に偏倚配置すると共に、この対向部材をベルト状部材がクリーニング部材側へ張り出すように配設することで、クリーニング性能を更に安定させることができる。
そして、このようなクリーニング装置を用いた画像形成装置によれば、クリーニング性能の良好な作像プロセスを実現できるため、高画質画像が形成可能な画像形成装置を簡単に構築することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す概略構成図である。
同図において、画像形成装置は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０からトナー像を転写させるために前記感光体ドラム１０に接触配置される中間転写ベルト２１と、この中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを清掃するクリーニング装置４０とを有する。
本実施の形態において、感光体ドラム１０は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０を帯電する帯電装置１１と、帯電された感光体ドラム１０上に各色成分（本例ではイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の静電潜像を書き込む露光装置１２と、感光体ドラム１０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリ型現像装置１３とが配設されている。

ここで、帯電装置１１としては、例えば帯電ロールが用いられるが、コロトロン等の帯電器を用いてもよい。
また、露光装置１２は感光体ドラム１０上に光によって像を書き込めるものであればよく、本例では、例えばＬＥＤを用いたプリントヘッドが用いられるが、これに限られるものではなく、ＥＬを用いたプリントヘッドでも、レーザースキャナなど適宜選定して差し支えない。
更に、ロータリ型現像装置１３は各色成分トナーが収容された現像器１３ａ〜１３ｄを回転可能に搭載したものであり、例えば感光体ドラム１０上で露光によって電位が変化した部分に各色成分トナーを付着させるものであれば適宜選定して差し支えなく、使用するトナーも形状、粒径など特に制限はなく、感光体ドラム１０上の静電潜像上に正確に載るものであればよい。尚、本例では、ロータリ型現像装置１３が用いられているが、４台の現像装置を順に並べた配置として用いるようにしてもよい。
ただし、中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを感光体ドラム１０で回収する方式とした場合には、感光体ドラム１０で回収した感光体ドラム１０上の残留トナーを回収する機構（例えば現像剤を回収可能な現像装置など）が必要となる。

また、中間転写ベルト２１は、複数の張架ロール３２〜３８に掛け渡されており、感光体ドラム１０とは夫々別駆動系で駆動されており、例えば張架ロール３８を駆動ロールとして循環移動するようになっている。
そして、中間転写ベルト２１が感光体ドラム１０にニップする部位には中間転写ベルト２１の裏側から一次転写装置としての一次転写ロール３１が接触配置されており、所定の一次転写バイアスが印加されている。
更に、中間転写ベルト２１の張架ロール３２に対向した部位には、二次転写装置としての二次転写ロール２３が張架ロール３２をバックアップロールとして対向配置されており、例えば二次転写ロール２３に所定の二次転写バイアスが印加され、バックアップロールを兼用する張架ロール３２が接地されている。
更にまた、中間転写ベルト２１の二次転写部位の下流側で且つ一次転写部位の上流側にはクリーニング装置４０が配設されている。
また、用紙などの記録材２２は、図示外の供給トレイ等に収容されており、図示外のピックアップロールにて供給された後、二次転写部位に導かれ、図示外の定着装置を介した後、排出されるようになっている。

本実施の形態において、中間転写ベルト２１としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン等の合成樹脂又は各種のゴムに、カーボンブラック等の導電剤を適当量含有させた弾性状の中間転写ベルト２１が用いられ、その体積抵抗率は１０^６〜１０^１４Ω・ｃｍに設定されている。
この中間転写ベルト２１としては、導電性弾性層の主基材として、シリコーンゴム、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等が用いられ、導電性保護層の材料は、摩擦抵抗の低減、電気特性の環境に対する安定性、表面粗さ低減による残留トナークリーニング性能の向上といった目的を達成できるものであれば、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）、ＰＶｄＦなどのフッ素樹脂系ポリマーを、アルコール可溶性ナイロン系、シリコーン樹脂系、シランカプラー、ウレタン樹脂系のエマルジョンや有機溶媒に、溶解・分散した塗料を使用することができる。これら保護層は、上記の塗料をディップコート、スプレーコート、静電塗装、ロールコートなどにより設けることができる。さらに、保護層に表面処理または研磨を施すことにより離型性、導電性、耐磨耗性、表面クリーニング性等を改善することができる。

また、本実施の形態において、二次転写ロール２３及びクリーニング装置４０は、中間転写ベルト２１と接離可能に配設されており、カラー画像が形成される場合には、最終色の未定着トナー像が中間転写ベルト２１上に一次転写されるまで、少なくともクリーニング装置４０は中間転写ベルト２１から離間している。
ここで、二次転写ロール２３は、カーボンを分散したウレタンゴムのチューブからなる表面層と、カーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなる内部層とを備えており、当該二次転写ロール２３の表面には、フッ素コートが施されている。
この二次転写ロール２３は、その体積抵抗率が１０^３〜１０^１０Ω・ｃｍに設定され、ロール径が例えばφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば３０°（アスカＣ）に設定される。
一方、バックアップロール（張架ロール）３２は、カーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブからなる表面層と、ＥＰＤＭのゴムからなる内部層とを備えており、その表面抵抗率が１０^７〜１０^１０Ω／□、ロール径が例えばφ２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカＣ）に設定される。

更に、本実施の形態におけるクリーニング装置４０は、中間転写ベルト２１を挟んで対向部材としての張架ロール３４に対向する位置より上流側（好ましくは２ｍｍ程度）にて、中間転写ベルト２１に接離自在に接触し且つ中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを静電的に吸着するクリーニング部材としてのクリーニングブラシ４２と、このクリーニングブラシ４２の上流側に位置する対向部材としての張架ロール３３に対向する位置にて、中間転写ベルト２１に接離自在に接触し且つ中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを機械的に掻き取り、更に中間転写ベルト２１上に残った残留トナーＴの帯電量を制御するトナー回収部材としてのスクレーパ４３とを備えている。尚、張架ロール３４と張架ロール３３とは接地されている。また、符号４７は、クリーニングブラシ４２から回収されたトナーを落とすフリッカバーである。

本実施の形態におけるクリーニングブラシ４２は、芯材の周囲にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたナイロン樹脂等で構成されたブラシ材を植毛したもので、体積抵抗率が１０^６Ω・ｃｍ、外径２０ｍｍ、ベルトとの相対速度２００ｍｍ／ｓｅｃ（回転方向は中間転写ベルト２１の進行方向と同一：Ｗｉｔｈ方向）、食い込み量１ｍｍに設定されている。
また、クリーニングブラシ４２には、図３に示すように、クリーニングバイアス４４（本例では、直流成分を使用：Ｖｄｃ＝＋５００Ｖ）が印加されている。
尚、本実施の形態では、クリーニング部材としてクリーニングブラシ４２を配置しているが、これに制限するものではなく、ロール形状であってもよい。
更に、クリーニングバイアス４４としては、直流成分のみ、交流成分のみ、あるいは両成分を含むものなどいずれでも差し支えないが、残留トナー層のクリーニング効果を良好に保つという観点からすれば、少なくとも直流成分を含むバイアス、好ましくは直流成分を重畳した交流成分を含むバイアスがよい。

また、本実施の形態におけるスクレーパ４３は、例えばＳＵＳ板にエッチング加工を施したものを用い、中間転写ベルト２１への負荷が大きくなく且つ中間転写ベルト２１の摩耗や傷を防止した形状のものを備えている。
尚、スクレーパ４３は、導電性且つ剛性の点から、金属（鋼、銅合金、ＳＵＳ等）が望ましいが、これに制限するものではなく、導電性プラスチックス等でもよく、また、その形状は、スクレーパ形状に制限するものではなく、ブレード形状であっても同様の効果が可能となる。

そして、このスクレーパ４３の食い込み量、設定角度（中間転写ベルト２１に対しての傾斜姿勢角度）などについては中間転写ベルト２１の画像形成に問題とならない負荷荷重の範囲で適宜設定するようにすればよい。
一般的には、弾性状の中間転写ベルト２１に対して、板厚０．１ｍｍのＳＵＳ製のスクレーパ４３を使用し、先端の食い込み量を０．３ｍｍ、設定角度を１０°に設定した態様が挙げられる。

更に、スクレーパ４３に印加される帯電バイアス４５としては、直流成分のみ、交流成分のみ、あるいは両成分を含むものなどいずれでも差し支えないが、残留トナー層の電荷分布を均一に保つという観点からすれば、少なくとも直流成分を含むバイアス、好ましくは直流成分を重畳した交流成分を含むバイアスがよい。本例での帯電バイアス４５は、直流成分と交流成分とが重畳されたもの（Ｖｄｃ＝―５００Ｖ，Ｖｐｐ＝２５０Ｖ／Ｖｆ＝２．０ｋＨｚ）を使用した。
また、クリーニングブラシ４２及びスクレーパ４３はクリーニングケース４１内に配されており、中間転写ベルト２１から回収されたトナー４６が一箇所に集積せしめられる構造が可能となる。
尚、クリーニングケース４１の両端にある部材４１ａ，４１ｂは、クリーニング装置４０と中間転写ベルト２１との密着性向上のための弾性シール部材である。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
本実施の形態に係る画像形成装置において、感光体ドラム１０上に各色成分トナー像が順次形成され、一次転写位置にて中間転写ベルト２１に順次転写した後、二次転写位置にて記録材２２に一括転写される。
このような作像過程において、中間転写ベルト２１上に残留したトナーＴは、クリーニング装置４０にて除去・回収される。

ところで、二次転写後に中間転写ベルト２１上に残留したトナーＴは、二次転写ロール２３による転写バイアスのため、帯電分布が幅広く、一部逆極性に帯電したトナーも含まれる。
クリーニング装置４０では、中間転写ベルト２１上の残留トナーＴの量や種類によらず、スクレーパ４３によって機械的に残留トナーＴの大部分が掻き取られ、少量の残留トナーＴがスクレーパ４３を通過する。
そして、スクレーパ４３を通過した中間転写ベルト２１上の残留トナーＴには、例えばマイナス帯電したトナーの場合は、スクレーパ４３に印加する帯電バイアス４５により、マイナス電界が加わり、個々のトナーは本来の極性に電荷が略揃えられる。
次に、その下流側に配置されるクリーニングバイアス４４が印加されたクリーニングブラシ４２により、中間転写ベルト２１上の残留トナーＴは略完全にクリーニングブラシ４２に静電吸着される。

ここで、本実施の形態での特徴点であるクリーニングブラシ４２と張架ロール３４との配置効果について、図４（ａ）（ｂ）を基に詳細に説明する。
本実施の形態では、図４（ａ）に示すように、クリーニングブラシ４２が張架ロール３４と対向する位置より上流側に配設され、中間転写ベルト２１進行方向とクリーニングブラシ４２の回転方向が同じ方向（Ｗｉｔｈ方向）であるため、クリーニングブラシ４２が中間転写ベルト２１と離れる位置で、張架ロール３４と対向するようになっている。
このため、この部位（図のＡ領域）で残留トナーＴ（図３参照）がクリーニングブラシ４２方向へ移動する向きの電界が強く働くことから、クリーニングブラシ４２によって中間転写ベルト２１から擦り取られたトナーにクリーニングバイアス４４（図３参照）が働くため、トナーのクリーニングブラシ４２への移行が容易になる。更に、クリーニングバイアス４４が印加される領域（Ａ領域）も広くなり、クリーニング性能が向上する。

尚、仮にクリーニングブラシ４２が張架ロール３４と対向する位置にある場合（図４（ｂ）に示す）は、クリーニングブラシ４２が中間転写ベルト２１に突入する時と、中間転写ベルト２１から離脱する時の電界強度が同一となり、突入時に一旦ブラシに吸引されたトナーが離脱時に脱落してしまうことがある。
更に、クリーニングブラシ４２が中間転写ベルト２１と接触している領域が狭くなる（図のＢ領域）ために、トナーがクリーニングブラシ４２に移動するための時間も十分確保できなくなる。

また、中間転写ベルト２１が、ポリイミド樹脂等を用いた剛性ベルトの場合は、機械的強度が高く、環境による電気抵抗の変化も小さいことから、クリーニング性能の変化は気にならないが、低コストを狙った弾性ゴムを使用した弾性状の中間転写ベルトでは、環境や経時に対する機械的な伸びの変化や吸湿による電気抵抗の変化が大きいため、クリーニング性能の変化を伴う。
そのため、仮に図４（ｂ）に示すように、クリーニングブラシ４２が弾性状の中間転写ベルト２１へ当接する部位が、対抗電極（張架ロール３４）と直接対向する位置にあると、中間転写ベルト２１の経時的な抵抗値変化の影響は、図のＢ領域（ニップ領域）の体抵抗の変化がそのまま現れ、クリーニングバイアス４４による電界が変動することとなる。
一方、本例のようにクリーニングブラシ４２を上流側に配置すると、中間転写ベルト２１の抵抗値変化は図４（ａ）のＡ領域のように、体抵抗及び表面抵抗の合成分となるため、抵抗値変化の影響が減少することとなる。
したがって、本例では、クリーニング性能が安定する。

一方、スクレーパ４３で掻き取られた回収トナー４６は、スクレーパ４３の帯電バイアス４５のためスクレーパ４３へ付着することなくクリーニング装置４０内に回収される。
その際、前記クリーニング装置４０内に配設されたクリーニングバイアス４４が印加されたクリーニングブラシ４２への回収トナー４６の再付着防止のため、帯電バイアス４５が印加された図示外のガードホルダ等により、クリーニングブラシ４２の一部が覆われている。

本実施の形態によれば、スクレーパ４３とクリーニングブラシ４２とが近接して設置されることが可能となり、またトナーの回収はクリーニング装置４０内にまとめることが可能であるため、画像形成装置の小型化が可能となる。

更に、クリーニングブラシ４２は、中間転写ベルト２１と常に異なる部位が接触することから、中間転写ベルト２１上の固定部位の欠陥発生につながりにくい。
また、スクレーパ４３の一部に欠陥が発生し、残留トナーＴの掻き取り不良が発生しても、下流側に配置されたクリーニングブラシ４２により除去される可能性が高いため、画像欠陥につながりにくい。
尚、仮に、スクレーパ４３にて残留トナーＴの全量をマイナス極性にシフトできなかった場合は、逆極性トナーがクリーニングブラシ４２を通過すると、トナー本来のマイナス極性に帯電したトナーとは異なる振る舞いを行い、例えば一次転写領域で中間転写ベルト２１から感光体ドラム１０へ逆転写したり、二次転写領域で記録材２２へ二次転写されなかったりするため、画像欠陥となりにくい。

また、中間転写ベルト２１が弾性状ベルトのため、張架ロール３５，３６により感光体ドラム１０と中間転写ベルト２１とは比較的広い接触領域にて接触配置されるようになっており、しかも、中間転写ベルト２１により弾性押圧されているため、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２１との間のタック面圧はそれほど高くなく、しかも、中間転写ベルト２１によるトナー像の包み込み動作が行われ、感光体ドラム１０上のトナー像が中間転写ベルト２１側に一次転写される。
このとき、中間転写ベルト２１への転写画像には、大きなタック面圧によるホロキャラクタなどの画質欠陥はなく、高い転写効率で転写されるため、記録材２２上のカラー画像品質は極めて良好に保たれる。

また、本実施の形態にあっては、クリーニング装置４０を構成するスクレーパ４３及びクリーニングブラシ４２は中間転写ベルト２１に対して過剰な負荷を与えなくて済むため、中間転写ベルト２１に独立の駆動系を設けなくても、中間転写ベルト２１は感光体ドラム１０からの駆動を受けて安定的に従動回転する。
但し、本例の従動方式にあっては、中間転写ベルト２１の追従性を確保するために、スクレーパ４３による中間転写ベルト２１に対する負荷を軽減することが必要である。
更に、このような中間転写ベルト２１を使用する場合には、中間転写ベルト２１に対するスクレーパ４３の食い込み量が変化し、スクレーパ４３による掻き取り性能を一定に保ちにくいが、本件のクリーニング装置４０は、スクレーパ４３の掻き取り性能のばらつきをクリーニングブラシ４２で吸収できるため、残留トナーＴの回収効果が大である。

尚、本実施の形態にあっては、中間転写ベルト２１のクリーニング装置４０としてクリーニングブラシ４２を使用しているが、これに限られるものではなく、クリーニングブラシ４２を使用せず、一次転写部にて中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを静電的に感光体ドラム１０に吸着させ、感光体ドラム１０の図示外のクリーニング装置により回収させるようにすることも可能である。この場合、感光体ドラム１０側に残留トナーＴを静電的に吸着させるには、スクレーパ４３で残留トナーＴを逆極性（本例では正極性）に帯電させることが必要である。

◎実施の形態２
図５は、本発明に係るクリーニング装置の実施の形態２の概略を示す説明図である。
本実施の形態に係るクリーニング装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、クリーニングブラシ４２と張架ロール３４との配置が実施の形態１と異なる。
尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。

同図において、クリーニングブラシ４２と中間転写ベルト２１を挟んで対向する位置に、張架ロール３４が配されており、更に、この張架ロール３４は、中間転写ベルト２１を隣接する張架ロール３３，３５の外接線（図の一点鎖線Ｃで示す）より外側に張り出すように配設されている。
そのため、本実施の形態では、クリーニングブラシ４２と対向電極となる張架ロール３４との間に強い電界を形成することができると共に、クリーニングバイアス４４による静電気力や中間転写ベルト２１やクリーニングブラシ４２の経時変化の影響により、中間転写ベルト２１をクリーニングブラシ４２側に引き上げる方向に力が働いても、中間転写ベルト２１が張架ロール３４と完全に離間することはなく、クリーニング性能の確保が可能となる。

◎実施の形態３
図６は、本発明に係るクリーニング装置の実施の形態３の概略を示す説明図である。
本実施の形態に係るクリーニング装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、クリーニングブラシ４２と張架ロール３４との配置が実施の形態１と実施の形態２とを合わせた位置になっている点が異なる。
尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。

同図において、クリーニングブラシ４２は、張架ロール３４に対向する位置より上流側に配されており、更に、この張架ロール３４は、中間転写ベルト２１をクリーニングブラシ４２側に張り出すように配設されている。
したがって、クリーニング時、クリーニングバイアス４４の電界領域が広がり、クリーニングブラシ４２により擦り取られたトナーに電界が作用すると共に、中間転写ベルト２１を張架ロール３４によって張り出すようにしていることから、中間転写ベルト２１と張架ロール３４との接触も安定するため、安定したクリーニング性能を得ることが可能となる。

◎実施の形態４
図７は、本発明に係るクリーニング装置の実施の形態４の概略を示す説明図である。
本実施の形態に係るクリーニング装置の基本的構成は、実施の形態３と略同様であるが、スクレーパ４３によって帯電バイアス４５が印加されるのではなく、帯電バイアス４５は、スクレーパ４３とクリーニングブラシ４２との間に、新たに配設した残留トナーを帯電するシート状導電部材で構成される帯電部材４８によって行わせるようにした点が実施の形態３と異なる。
尚、実施の形態３と同様な構成要素については実施の形態３と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。

同図において、帯電部材４８と中間転写ベルト２１を挟んで対向する位置に対向電極としての張架ロール３９が配設されている。この張架ロール３９は、中間転写ベルト２１を帯電部材４８側へ張り出すように中間転写ベルト２１を張架すると共に、接地されている。
本実施の形態では、このような構成になっているため、スクレーパ４３では、中間転写ベルト２１上の残留トナーＴを掻き取り、残った残留トナーＴを薄層化する。
そして、帯電部材４８によって、この薄層化された残留トナーＴにトナー本来の極性を付与し（帯電バイアス４５によって行う）、帯電極性を揃えた後、クリーニングブラシ４２で静電除去するようにしたものである。
したがって、残留トナーＴの量が多くても、スクレーパ４３を通過したトナーの帯電極性を確実に揃えることができるため、安定したクリーニング性能を得ることが可能となる。
尚、本例では、帯電バイアス４５を帯電部材４８にのみ印加する例を示したが、例えば、スクレーパ４３と帯電部材４８とに同一の帯電バイアス４５を印加する態様であってもよく、また、スクレーパ４３と帯電部材４８とに異なる帯電バイアスを印加する態様であってもよい。

本発明に係るクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態１に係るクリーニング装置の概要を示す説明図である。 実施の形態１の部分拡大図である。 （ａ）（ｂ）は実施の形態１の作用を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態２に係るクリーニング装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態３に係るクリーニング装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された実施の形態４に係るクリーニング装置の概要を示す説明図である。

符号の説明

１…ベルト状部材，２…クリーニングバイアス，３…クリーニング部材，４…帯電バイアス，５…トナー回収部材，６（６ａ，６ｂ）…対向部材，７…転写装置，８…記録材，Ｔ…残留トナー

Claims (8)

1. ベルト状部材上に残留したトナーを清掃するクリーニング装置であって、
   トナー本来の極性と異なる極性のクリーニングバイアスが印加され且つ残留トナーが静電的に吸着せしめられるクリーニング部材と、
   このクリーニング部材のベルト状部材搬送方向上流側に設けられ、前記残留トナーの少なくとも一部を掻き取り且つトナー本来の極性と同極性の帯電バイアスが印加せしめられたトナー回収部材とを有し、
   前記クリーニング部材及び前記トナー回収部材のベルト状部材を挟んで対向する位置には夫々対向部材を配設し、
   前記クリーニング部材に対向する対向部材を、前記クリーニング部材よりベルト状部材搬送方向下流側に偏倚配設したことを特徴とするクリーニング装置。
2. ベルト状部材上に残留したトナーを清掃するクリーニング装置であって、
   トナー本来の極性と異なる極性のクリーニングバイアスが印加され且つ残留トナーが静電的に吸着せしめられるクリーニング部材と、
   このクリーニング部材のベルト状部材搬送方向上流側に設けられ、前記残留トナーの少なくとも一部を掻き取り且つトナー本来の極性と同極性の帯電バイアスが印加せしめられたトナー回収部材とを有し、
   前記クリーニング部材及び前記トナー回収部材のベルト状部材を挟んで対向する位置には夫々対向部材を配設し、
   前記クリーニング部材に対向する対向部材を、この対向部材に隣接するベルト状部材の一対の張架ロール間を結ぶ外接線よりも外側に配設し、前記クリーニング部材側に前記ベルト状部材を凸状に張り出させるようにしたことを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   更に、前記クリーニング部材に対向する対向部材を、この対向部材に隣接するベルト状部材の一対の張架ロール間を結ぶ外接線よりも外側に配設したことを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記複数の対向部材は、いずれも接地されていることを特徴とするクリーニング装置。
5. 請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記複数の対向部材の少なくともいずれかは、ベルト状部材を張架する張架ロールであることを特徴とするクリーニング装置。
6. 請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記クリーニング部材は、ブラシ又はロール状であることを特徴とするクリーニング装置。
7. 請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置において、
   前記ベルト状部材は、弾性状ベルトからなることを特徴とするクリーニング装置。
8. 像担持体と、
   この像担持体上のトナー像をベルト状部材に転写する転写装置と、このベルト部材上のトナー像を記録媒体に転写する第二の転写装置と、ベルト状部材上に残留したトナーを清掃する請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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