JP2005292416A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像を像担持体から転写材に転写し、回転する転写部材を有し、この転写部材に転写される高濃度トナーを完全に除去し、転写材において、裏汚れや両面印刷時に生じる画像欠陥を防止できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写部材クリーニング装置５０は、転写部材５の回転周囲にクリーニングブレード５１ａ及び回転体である回転クリーニング部材５２ａを配置し、転写部材５回転方向で、上流から下流に、像担持体４０から転写材に現像剤像が転写される位置、クリーニングブレード５１ａ、回転クリーニング部材５２ａの順で配置され、転写部材クリーニング装置５０によるクリーニング動作時にて、クリーニングブレード５１ａから、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤がすり抜ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体から転写材に現像剤像を転写する転写部材のクリーニング装置を備えた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来、静電プロセスを用いている画像形成装置では、写真画質にも迫る高画質化や印刷機にも迫るような高速化に対応した技術が求められている。高速化且つ高画質化の達成のために、色味安定性、濃度均一性等の維持が課題となるが、そのために、非画像部に制御画像を形成し、その画像の反射濃度等を検知し、フィードバックを行なうことによって、安定した画像を維持する技術が広く用いられている。

ここで用いる制御画像は、非画像形成中に、特に紙間に形成される場合には、通常画像形成による画像形成物に付着しないように、画像形成中にいずれかのクリーニング部材で除去（クリーニング）しなければならない。直接に画像が形成される感光体や中間転写体等の像担持体表面をクリーニングするには、感光体から中間転写体や紙等の転写材への転写部にて、或いは、中間転写体から紙への転写部にて、転写バイアスを正規の画像形成時とは逆に印加することで、制御画像を転写させずに、感光体或いは中間転写体のクリーニング用に備えられたクリーニング部材により画像を形成する現像剤（トナー）をクリーニングすることができる。

しかしながら、前述の通りに近年の高速化技術への流れの中で、紙間に形成される制御画像を正規の画像形成時と逆にバイアスを印加することが時間的にも紙間の距離的にも非常に困難となってきている。

逆のバイアスを印加することが困難な場合、制御画像は、特に、中間転写方式の画像形成においては、像担持体上から中間転写体上へ、中間転写体から二次転写部材へと転写されてしまい、特に、二次転写部材でのクリーニング装置が無い場合は、二次転写部材の汚れのために、転写材の裏汚れや搬送不良等に起因する欠陥画像を引き起こしてしまうことがあった。

そこで、二次転写部材に転写される高濃度制御画像をクリーニングする転写部材クリーニング装置が必要になってくるが、一般的にはクリーニング能力が高い、ブレード方式が広く用いられている。更には、二次転写部材もブレード方式によるクリーニング能力が向上するように、表層にフッ素コーティング等をおこなうことによって、ブレードの走行性を安定させたものを用いるのが一般的である。

しかしながら、二次転写部材としては、紙搬送性の観点から表層を荒らしたものを使用することが多く、こうした場合、現像工程において非画像形成部に付着する、低濃度トナー、例えば現像かぶりトナー等はブレード方式でもクリーニングすることができるが、制御画像等の高濃度画像を完全にクリーニングするためには、ブレードの当接圧力を増加したり、当接角度を大きくする、つまり、ブレードのニップ部での線圧を大きくしなければならない。

ところが、二次転写部材とクリーニングブレードは共に弾性体のために、摩擦力が大きく、ブレードニップ部での線圧を大きくすると、クリーニングブレードの捲れが生じやすくなるという問題があった。

そこで、表層が荒れている二次転写部材をクリーニングするために、ブレード方式に比べて被クリーニング部材の表面形状の制約が少ない、静電クリーニング方式が提案されている。具体的には、特許文献１に記載されているような静電ファーブラシクリーニングが一般的である。

静電ファーブラシクリーニングとは、導電性ファーブラシにトナーの極性と逆極性のバイアスを印加することで、二次転写部材上のトナーをファーブラシに転写することでクリーニングをおこなう方式であり、表層が荒れた二次転写部材でも、ファーブラシの先端が二次転写部材の表面上の荒れた部分まで毛が入り込むために、良好にクリーニングできることが有利な点である。

しかしながら、静電ファーブラシでは被クリーニング部材の表面形状に制約が少ないが、静電的にクリーニングするために、ブレード方式に比べて、クリーニング能力は劣り、高濃度トナーを完全に除去することが困難であり、わずかなすりぬけトナーの蓄積によって、二次転写部材の表層がトナーで汚れて紙等の転写材に転写してしまい、裏汚れや両面コピー時の画像欠陥を引き起こしてしまうことがあった。
特開２００１−３５６６１４号公報

本発明の目的は、現像剤像を像担持体から転写材に転写するために転写バイアスが印加される転写部材を有し、この転写部材に転写される高濃度トナーを完全に除去し、転写材において、裏汚れや両面印刷時に生じる画像欠陥を防止できる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤にて現像剤像が形成される像担持体と、回転体であり、前記現像剤像を前記像担持体から転写材へ転写する転写部材と、該転写部材に付着した現像剤を除去するクリーニング動作を行う転写部材クリーニング装置と、を有する画像形成装置において、
前記転写部材クリーニング装置は、前記転写部材の回転周囲にクリーニングブレード及び回転体である回転クリーニング部材を配置し、前記転写部材回転方向で、上流から下流に、前記像担持体から前記転写材に前記現像剤像が転写される位置、前記クリーニングブレード、前記回転クリーニング部材の順で配置され、
前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、前記クリーニングブレードから、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤がすり抜けることを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明の一実施態様によると、前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、前記クリーニングブレードが、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤を前記転写部材に残留させて、それ以上の量を前記転写部材から除去し、前記クリーニングブレードによる現像剤の除去後に前記回転クリーニング部材が、残留した現像剤を除去する。そして、前記回転クリーニング部材は、ファーブラシであることが好ましい。

本発明の他の実施態様によると、前記回転クリーニング部材は導電性部材で構成され、前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、現像剤と逆極性のバイアスが印加され、又、前記回転クリーニング部材には、導電性ローラが配置され、該導電性ローラには、ブレードが当接され、前記導電性ローラには、現像剤と逆極性のバイアスが印加されることが好適であり、更には、前記回転クリーニング部材には、前記現像剤と逆極性のバイアスが、前記導電性ローラを通して印加されてもよい。

本発明の他の実施態様によると、前記転写部材は、表面にコーティング層を有する弾性部材で構成され、表面層の表面粗さＲｚが、１．５μｍ＜Ｒｚ＜１０μｍである。

本発明の他の実施態様によると、前記クリーニングブレードは、前記転写部材の回転方向に対してカウンタ方向から当接し、前記クリーニングブレードと前記転写部材との当接角度は、５°〜２０°であり、当接圧力は１５ｇ／ｃｍ〜３０ｇ／ｃｍである。

本発明の他の実施態様によると、現像剤として、粒径が５μｍ〜６μｍのものを使用する。

本発明の他の実施態様によると、前記像担持体は、第１の像担持体より前記現像剤像が一次転写される第２の像担持体である。

本発明の画像形成装置は、現像剤にて現像剤像が形成される像担持体と、回転体であり、現像剤像を像担持体から転写材へ転写する転写部材と、転写部材に付着した現像剤を除去するクリーニング動作を行う転写部材クリーニング装置と、を有する画像形成装置において、転写部材クリーニング装置は、転写部材の回転周囲にクリーニングブレード及び回転体である回転クリーニング部材を配置し、転写部材回転方向で、上流から下流に、像担持体から転写材に現像剤像が転写される位置、クリーニングブレード、回転クリーニング部材の順で配置され、転写部材クリーニング装置によるクリーニング動作時にて、クリーニングブレードから、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤がすり抜けるようにすることで、転写部材に高濃度現像剤像が転写されても、現像剤を完全に転写部材から除去し、転写材としての紙の裏汚れ、両面印刷の際に画像欠陥のない画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本実施例では、本発明が適用される画像形成装置の一例として、第１の像担持体として、４つの感光体１０１を備えた、電子写真方式且つタンデム方式の画像形成装置を挙げる。

又、本実施例の画像形成装置は、図１に示すように、第２の像担持体として、無端状のベルト状中間転写体（中間転写ベルト）４０を備えた中間転写方式の画像形成装置である。中間転写ベルト４０は、支持体として駆動ローラ４１、テンションローラ４２、及びバックアップローラ４３に巻回されている。弾性を有する中間転写ベルト４０の、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間の水平部に沿って、感光体１０１毎にそれぞれ感光体１０１に作用する画像形成手段と一体化された、同構成の４個の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配設されている。画像形成部Ｐａを例にその構成を説明する。

画像形成部Ｐａは、回転可能に配置された像担持体であるドラム状の電子写真感光体（感光ドラム）１０１ａを備えている。感光ドラム１０１ａの周囲には、一次帯電器２ａ、露光装置１ａ、現像装置（現像器）３ａ、及びクリーニング装置７ａ等の画像形成手段であるプロセス機器が配置されている。他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、画像形成部Ｐａと同様の構成を備えており、それぞれ感光ドラム１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、一次帯電器２ｂ、２ｃ、２ｄ、露光装置１ｂ、１ｃ、１ｄ、現像器３ｂ、３ｃ、３ｄ、クリーニング装置７ｂ、７ｃ、７ｄを備えている。これら画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの異なる点は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤像（トナー像）を形成する点である。

各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに配置した現像器３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）には、それぞれ現像剤として、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーが収納されている。

感光ドラム１０１ａは、帯電工程にて、一次帯電器２ａによって一様に帯電され、潜像形成工程（露光工程）にて、露光装置１ａから原稿のマゼンタ成分色による画像信号がポリゴンミラー等を介して感光ドラム１０１ａ上に投射されて静電潜像が形成される。次いで、現像工程にて、現像器３ａから感光ドラム１０１ａに形成された静電潜像にイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像として現像される。

このトナー像は、感光ドラム１０１ａの回転に伴って、中間転写ベルト４０と各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄとが対向する水平面にて、感光ドラム１０１ａと中間転写ベルト４０とが当接する一次転写部Ｔ１に到来すると、第１の転写手段として、一次転写部材である転写ローラ４ａから、一次転写バイアスが印加され、イエロートナー像が中間転写ベルト４０表面へ転写される一次転写工程が実行される。イエロートナー像を担持した中間転写ベルト４０は、その回転によって、イエロートナー像担持部分が次の画像形成部Ｐｂに搬送されると、このタイミングまでに画像形成部Ｐｂにおいて上記と同様の方法で感光ドラム１０１ｂ上に形成されたマゼンタトナー像が、イエロートナー像上へ転写される。同様にこの画像部分が、中間転写ベルト４０の矢印方向の回転に沿って画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの転写部Ｔ１において、シアントナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写される。

このタイミングまでに、給紙カセット９から送り出された転写材Ｐが二次転写部Ｔ２に達し、二次転写工程にて、第２の転写手段としての二次転写部材５に印加される二次転写バイアスによって上述の４色のトナー像は転写材Ｐ上に転写される。

トナー像が転写された転写材Ｐは定着部６に搬送される。定着工程にて、定着部６は、熱と圧力によってトナー像を転写材Ｐ上に固着させる。

一次転写部材４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）によって転写しきれなかった感光ドラム１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ）上の転写残トナーは、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに設けられたクリーニング装置７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）によって除去（クリーニング）される。

又、二次転写部材５によって転写しきれなかった中間転写ベルト４０上の転写残トナーは、中間転写ベルト第１クリーニング装置８１、中間転写ベルト第２クリーニング装置８２によってクリーニングされ、次の画像形成に供される。

ここで、本実施例における各画像形成手段の構成について、それぞれ詳しく説明する。尚、これらの構成はこれに限定されるものではない。

像担持体としての感光ドラム１０１は、直径８０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光ドラム１０１は、その両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達することにより、図の反時計回り方向に回転駆動される。

帯電手段としての一次帯電器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、ローラ状に形成された導電性ローラで、このローラを感光ドラム１０１表面に当接させるとともに、不図示の電源によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光ドラム１０１表面を一様に負極性に帯電させるものである。

露光手段である露光装置１（１ａ、１ｂ、１ｄ、１ｄ）は、不図示のポリゴンミラーを先端に装着したＬＥＤアレイより構成され、不図示の駆動回路により画像信号に応じて点灯制御される。

現像手段である現像器３は、それぞれ負帯電特性のブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のトナーを収納した不図示のトナー収納部３２と、このトナー収容部３２において感光ドラム１０１表面に隣接する位置に設けられ、不図示の駆動部により回転駆動され、トナー収容部３２からトナーを汲み出し、図示しない現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより、その周面にトナーを担持して感光ドラム１０１表面に搬送して現像を行う現像剤担持体である現像ローラ３１と、等から構成される。中間転写ベルト４０の移動方向上流側から順に、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの現像器３には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーが収容されている。

中間転写ベルト４０は周長２４００ｍｍの長さを有し、巻架ローラ４１、４２、４３の回転により、一秒間に３００ｍｍの回転スピードで回転している。内側には、４個の感光ドラム１０１に対向して中間転写ベルト４０に当接する一次転写部材である転写ローラ４がそれぞれ並設されている。これら転写ローラ４は不図示の転写バイアス用電源に接続されており、転写ローラ４から正極性の電圧が印加され、この電界により、感光ドラム１０１に接触中の中間転写ベルト４０に、感光ドラム１０１上に形成された負極性の各色トナー像が転写され、カラー画像が形成される。

一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト４０に担持されたカラー画像は、中間転写ベルト４０に当接する、二次転写部材としての二次転写ローラ５によって、転写材Ｐに更に転写される。二次転写ローラ５は、不図示の転写バイアス用電源に接続されており、転写ローラ５から正極性の電圧が印加され、この電界により、中間転写ベルト４０に接触中の転写材Ｐに、中間転写ベルト４０上の負極性のトナー像が順次転写され、カラー画像が形成される。

二次転写ローラ５は、弾性ゴム層とコーティング層とを含む２層以上から構成され、弾性ゴム層は、セル径０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍのカーボンブラック分散の発泡層で構成され、表層となるコーティング層は、イオン導電性ポリマーが分散された厚み０．１ｍｍ〜１．０ｍｍのフッ素樹脂系材料で構成され、紙搬送性も考慮して、表面粗さＲｚ＞１．５μｍに制御している。

このフッ素樹脂系材料としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、パーフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を挙げることができる。導電剤として用いるイオン導電性ポリマーとして、例えば、カルボキシル基に４級アンモニウム塩基を結合する（メタ）アクリレートとの各種（例えばスチレン）共重合体、４級アンモニウム塩基と結合するマレイミドとメタアクリレートとの共重合体等の４級アンモニウム塩基を結合するポリマー、ポリスルホン酸ナトリウム等に見られるスルホン酸ナトリウム等に見られるスルホン酸のアルカリ金属塩を結合するポリマー、分鎖中に少なくともアルキルオキシドの親水性ユニットを結合するポリマー、例えばポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール系−ポリアミド共重合体、ポリエチレン−エピクロルヒドリン共重合体、ポリエーテルアミドイミド、ポリエーテルをセグメントとするブロック型のポリマーを挙げることができる。

二次転写ローラ５のコーティング層に分散する導電剤として、イオン導電性ポリマーを用いることで、カーボンブラックを単独で用いた場合より、転写電圧による抵抗値の変化は少なくなり、且つ、低表面エネルギーのフッ素系樹脂材料を主体として用いることで、後に説明する二次転写部材クリーニング装置のクリーニングブレードを安定して当接させることが可能であり、クリーニングブレードの捲れ、ビビリ等の弊害を低減させることが可能である。

二次転写ローラ５表面にコーティング層を有することで、クリーニングブレードの当接状態を安定化することが可能であり、且つ、表層を均一に荒らしたものを用いることで、紙搬送を安定化することが可能になる。

本実施例の画像形成装置は、上記の画像形成工程を実行することによって、紙等の転写材に所望画像が形成される通常画像形成以外に、この通常画像形成によって得られる所望画像を常に好適なものとするために、中間転写ベルト上に制御画像としてパッチと称される所定のテストパターンを形成し、このテストパターンに対して、濃度や色度等の物性を測定し、その測定結果に応じて、画像形成装置の不図示の制御手段によって上記の画像形成工程を実行する画像形成手段のそれぞれの画像形成条件、つまり、露光装置１の露光強度や現像バイアス、一次帯電器２に印加される帯電バイアスの強度等を調整して、好適な画像形成条件を設定したり、又、現像器３に収容されるトナーの補給等の制御、所謂パッチ検制御が実行されている。

本実施例においては、このパッチ検制御として、最大画像濃度制御を実行する。

最大画像濃度制御とは、耐久や環境の変化によるトナーの特性の変化に対応するために、通常画像形成の前回転若しくは大量の連続画像形成の場合は紙間において、定期的に最大画像濃度でパッチを形成し、その画像濃度の出力値を検知することによって、適正濃度を得るための画像形成条件を変更する。こうして、その時の環境に応じた画像形成条件の設定ができる。

つまり、装置環境が急激に変化した時や、現像器３内の現像剤による初期濃度設定時や、外部からの現像剤補給や交換後の装置立ち上げ時において、最大画像濃度制御を実行することで、環境に応じて、こうした最大画像濃度制御によって定められた画像形成条件にて通常画像形成を行うことで、全ての環境で適正濃度になるように画像制御できる。

装置制御手段には、最大画像濃度制御時には、パッチとなるテストパターンとして、最大画像濃度のベタ画像のデータが記憶されている。この画像信号に基づいて、一次帯電器２によって帯電済みの感光ドラム１０１上に、露光装置１により最大画像濃度となるように露光して、パッチ潜像を形成し、このパッチ潜像を現像器３に収容したトナーにより現像し、上記のパッチとする。これを、中間転写ベルト４０に転写し、中間転写ベルト４０上にパッチが形成される。中間転写ベルト４０上のパッチは、図１に示されるように、中間転写ベルト４０の駆動ローラ４１に巻架された部分に対向した位置に設置された光学センサである濃度検知センサ１１０によって、光が照射され、そのときの反射光の大小から、その濃度が測定される。この時の測定結果と露光装置１の露光強度、現像バイアス、一次転写バイアス等の画像形成条件との関係より、濃度と画像形成条件との関係を適正化し、適正な濃度の画像が常に得られるように、画像形成条件が調整される。

パッチ検制御としては、上記の最大画像濃度制御の他に様々なものがあり、中間転写ベルト４０上に形成された各色のパッチの色ズレを、色ズレセンサを用いて検知し、露光装置１の露光角度等を変更する制御や、現像器３に収容された現像剤が二成分現像装置である場合は、中間転写ベルト４０上に所定濃度設定のベタ画像のパッチを形成し、その濃度低下を検知することによって、現像器３にトナーを補給するトナー補給制御や、パッチとして階調画像を形成し、カラーセンサによって、その色度や濃度を測定することで、階調制御を行うものもある。又、こうしたパッチ検以外にも、現像器３内のトナーを更新するために、現像器３からトナーを吐き出し、これを中間転写ベルト４０上に転写させる場合もある。

本実施例では、パッチ検制御時に、最大画像濃度のベタ画像であるパッチが形成されている。このパッチは、テストモードとして、装置立ち上げ時等やユーザが指定した時の場合のように、上記のパッチ検制御が通常画像形成工程を実行している時以外に実行される場合は、中間転写ベルトクリーニング装置８１、８２によって回収される。この時には、二次転写ローラ５にはバイアスをかけないか、或いは通常画像形成時と逆極性のバイアスをかけて、二次転写ローラ５にはパッチが転写されないようにしている。

しかし、パッチ検制御が、画像形成工程の前回転時や、紙間になされている場合には、本実施例では、高速化のため、二次転写ローラ５に印加されるバイアスの極性を切り換える動作をしないようにしている。

即ち、二次転写ローラ５に、この高濃度のパッチが転写されることになり、このパッチは、二次転写ローラ５の転写部材クリーニング装置５０によってクリーニングされることとなる。

そこで、本実施例においては、クリーニング装置５０には、図２に詳しく示すように、クリーニング能力の高い、クリーニングブレード５１ａが設置されたブレードクリーニング装置５１が設けられている。クリーニングブレード５１ａは二次転写ローラ５にカウンタ当接するブレード状部材であり、ブレード５１にて除去されたトナーはクリーニング容器５１ｂに回収される。ところが、前述の通り、二次転写ローラ５は紙搬送性の観点から、表層がある程度荒れたものを用いるのが望ましいため、表層を低表面エネルギーのフッ素樹脂材料を用いて、クリーニングブレード５１ａの安定性を確保しても、上記のパッチのような高濃度トナーに対しては、完全に除去するのが困難である。

そのために、クリーニングブレード５１ａの二次転写ローラ５に対する線圧をそれほど高めなくともよいように、クリーニングブレード５１ａからすり抜けたトナーを回収するために、二次転写ローラ５回転方向でクリーニングブレード５１ａの下流側にファーブラシクリーニング装置５２が配置されている。

そして、二次転写ローラ５のクリーニング装置５０においては、従来例にて説明した静電ファーブラシクリーニングがなされる。即ち、転写部材クリーニング装置５０として、ブラシ部５２ｂを周面に設けたローラ５２ｃで構成される導電性の回転クリーニング部材であるファーブラシ５２ａを有するファーブラシクリーニング装置５２が設けられている。ファーブラシ５２ａのブラシ部分５２ｂを二次転写ローラ５周面に接触させて、二次転写ローラ５の回転に対してカウンタ方向に回転し、そして、ファーブラシ５２ａのローラ部５２ｃに電源５２ｄから、後に説明する金属ローラ５２ｆを通して、トナーと逆極性のバイアスがされる。つまり、ファーブラシ５２ａに二次転写ローラ５に付着したトナーを転写させるのである。そしてファーブラシ５２ａにて除去されたトナーは、後に詳しく説明する方法で回収容器５２ｅに回収される。

尚、回転クリーニング部材としては、ファーブラシが好適に使用されるが、他の種類のローラ部材でも効果はある。

本実施例では、二次転写ローラ５に当接するクリーニングブレード５１ａは、２ｍｍの厚さのブレード状部材であるウレタンゴムであり、二次転写ローラ５に対してカウンタ当接し、当接角度は、クリーニングブレード５１ａの捲れを防止し且つ均一にトナーを低減させ、すりぬけさせるために、５°〜２５°の範囲が望ましい。又、クリーニングブレード５１ａの当接圧も１５ｇ／ｃｍ〜３０ｇ／ｃｍの範囲が望ましい。

又、二次転写ローラ５回転方向でクリーニングブレード５１ａの下流に配置されているファーブラシ５２ａは、外径が１８ｍｍであり、ブラシ部５２ｂの長さは４ｍｍ、二次転写ローラ５に対する侵入量を１．０ｍｍ、ブラシ部５２ｂの密度は５０ｋＦ／ｉｎｃｈ²、ファーブラシ５２ａの抵抗は１０⁶（Ω）とした。ファーブラシ５２ａの回転方向は二次転写ローラ５の回転方向に対してカウンタ方向に二次転写ローラ５の周速の２０％とした。そして、ファーブラシ５２ａ電源５２ｄより金属ローラ５２ｆを通して＋５００Ｖのバイアスが印加されている。

ここで、ファーブラシ５２ａには、導電性ローラ、ここでは金属ローラ５２ｆが接触しており、この金属ローラ５２ｆは、外径１５ｍｍであり、バイアスローラとしてファーブラシ５２ａに１．５ｍｍの侵入量で当接させ、電源５２ｈから＋５００Ｖのバイアスを印加することで、金属ローラ５２ｆとファーブラシ５２ａの間に電位差が生じ、ファーブラシ５２ａに転写されたトナーは金属ローラ５２ｆとファーブラシ５２ａの間の電位差で金属ローラ５２ｆ側へさらに転写され、金属ローラ５２ｆに当接した、弾性を有する板状部材であるブレード（以下、「ロールブレード」と称す。）５２ｇによって除去され、回収容器５２ｅに回収される。

このように、ファーブラシクリーニング装置５２では、ファーブラシ５２ａにロールブレード５２ｇが当接された、金属ローラ５２ｆが配置され、バイアスが印加されることで、ファーブラシ５２ａと金属ローラ５２ｆとの間にファーブラシ５２ａの抵抗値に起因する電位差が生じ、二次転写ローラ５からファーブラシ５２ａに静電吸着したトナーは、上記電位差によって、金属ローラ５２ｆ側に転写される。金属ローラ５２ｆに転写されたトナーは、当接されたロールブレード５２ｇによって除去され、ファーブラシ５２ａにトナーが溜まることが防止できる。

ここで、従来例にても説明したように、ファーブラシ５２ａでは、クリーニング能力に上限があるために、クリーニングブレード５１ａからすりぬけた高濃度トナーがファーブラシ５２ａのクリーニング上限を超えないように、クリーニングブレード５１ａの設定を定める必要がある。

そこで、上記の画像形成装置で、二次転写ローラ５の表面粗さＲｚ、クリーニングブレード５１ａの当接角や当接圧の設定を変化させた、実験例１〜６の６つの条件における１０万枚の耐久試験を行なったときの、すり抜けたトナーのトナー素量に相当するトナー層数、転写材である紙の汚れ、クリーニングブレード５１ａの捲れ、二次転写ローラ５の傷、ロールブレード５２ｇの捲れの状態、又、両面印刷を行った場合の画像不良の状態を調べ、その結果を表１に示す。

尚、パッチは２枚ごとに紙間に形成され、画像幅と長さは、５ｃｍ×５ｃｍであり、トナー濃度は、０．７ｍｇ／ｃｍ²であり、トナー層で５層分に相当する。

尚、このトナー量を表すトナー層数は、像担持体上に形成されたパッチのトナーが最密充填されたと仮定したときの積層からなるトナーの層数のことであり、例えば、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０（キーエンス社）で計測されたトナー層の高さデータとトナーの粒径から最密充填としたときのトナー層数を求めることができ、トナー量をトナー層数で明らかにすることができる。

二次転写ローラ５の表面粗さＲｚが１μｍと小さいときの実験例１と実験例２では、クリーニングブレード５１ａからのすり抜けトナー層数は０となり、高濃度トナーを良好にクリーングすることができたため、二次転写ローラ５上に滞留する外添剤がなくなり、クリーニングブレード５１ａの捲れの発生、ファーブラシ５２ａにトナーが供給されずに、ファーブラシ５２ａと二次転写ローラ５との摩擦力が大きくなったことに起因する、二次転写ローラ５の傷、金属ローラ５２ｃに当接するロールブレード５２ｇの捲れが発生した。

又、二次転写ローラ５の表面粗さを２μｍとしたときの実験例３、実験例４、実験例５では、クリーニングブレード５１ａの当接角や当接圧が、上記の設定範囲内である、５°〜２５°、１５ｇ／ｃｍ〜３０ｇ／ｃｍの範囲内である実験例４では、すり抜けトナー層は２層と安定したために、紙の裏汚れ、クリーニングブレード５１ａの捲れ、ロールブレード５２ｇの捲れ、二次転写ローラ５の傷等の発生は見られなかった。しかし、クリーニングブレード５１ａの設定が上記の範囲外であれば、すりぬけトナー量が２層分であっても、当接圧が３５ｇ／ｃｍである実験例３では、クリーニングブレード５１ａの捲れが生じた。又、クリーニングブレード５１ａの当接圧が１０ｇ／ｃｍである実験例５では、すり抜けトナー量が５層となり、紙の裏汚れが発生した。

又、二次転写ローラ５が１３μｍとなった実験例６では、クリーニングブレード５１ａの設定を本発明の設定範囲内にしてもすり抜けトナー層は５層となり、厚さとしては７μｍとなり、紙の裏汚れが発生した。

以上の結果から、クリーニングブレード５１ａによりすり抜け量が２層であれば、紙の裏面の汚れや二次転写ローラ５の傷等の不都合が生じにくいことが明らかになった。更に、ブレード５１ａの当接圧や当接角を適当にすることにより、更に、二次転写ローラ５のクリーニングが良好にでき、各部材の破損も防止できることが明らかとなった。

つまり、少なくとも、二次転写ローラのクリーニング装置として、クリーニングブレードとファーブラシを並べて配置し、二次転写ローラ回転方向上流側にクリーニングブレードを配置する構成で、クリーニングブレードからすり抜けるトナーのトナー層が１〜３層であって、トナー量を安定的にすりぬけさせるように、クリーニングブレードの設定を行うことで、ファーブラシによってクリーニングするべき、高濃度制御画像のトナー量がトナー層で１〜３層までに低減されると共に、クリーニングブレードエッジ部で作用する摺擦力によって、トナーとトナーに付着している、帯電付与剤、流動性付与剤等の外添剤と呼ばれる微粒子を分離させることができる。

二次転写ローラに配置されたファーブラシは、クリーニングブレードをすり抜けたトナーはトナー層で１〜３層であるために、ファーブラシのクリーニング可能量以下であり、二次転写ローラ上に転写された高濃度トナーを完全に除去することが可能になる。すり抜けたトナー層が、３層以上になると、ファーブラシに転写されたトナーが、再び、二次転写ローラに付着してしまい、紙の裏汚れ等を引き起こしてしまう。

又、ファーブラシに一定量のトナー量が供給されるために、ファーブラシにトナーが常に付着し、ファーブラシと二次転写ローラとの摩擦力を低減することができ、ファーブラシのブラシ部との摺擦による傷の発生を低減させる効果がある。

更には、クリーニングブレードによって、トナー層で、１〜３層まで低減されたトナーは、トナーと外添剤に分離されている。そして、外添剤の粒径（１００ｎｍ以下）と帯電特性（電荷はほぼ０）であることから、バイアスが印加されたファーブラシでクリーニングすることは困難であり、トナーのみがファーブラシによってクリーニングされる。よって、ファーブラシ通過後の二次転写ローラ上は、トナーは完全に除去されるが、二次転写ローラ上に外添剤を残留させることができ、常に、二次転写ローラを滞留することで、クリーニングブレードへの潤滑剤としての効果が働き、クリーニングブレードの捲れを防止することができる。ここで、トナーは、粒径が５μｍ〜６μｍで、好ましくは、５．３μｍ〜５．７であることで、トナーをトナー層で１〜３層の範囲で安定的にすりぬけさせることができる。

尚、ここでトナーの粒径とは重量平均粒径のことである。トナーの重量平均粒径の測定には、コールターカウンターＴＡＩＩ型あるいはコールターマルチライザー（コールター社製）を用いている。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて、１％ＮａＣｌ水溶液を調整している。この電解水溶液１００ｍｌ〜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０．１ｍｌ〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２ｍｇ〜２０ｍｇ加える。試料を混濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理され、前記測定装置により、１００μｍのアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布とを算出し、体積分布から重量基準の重量平均粒径Ｄ４を求めている。

又、上記の表１に示す結果より、二次転写ローラのコーティング層である表面層の表面粗さＲｚが１．５μｍ＜Ｒｚ＜１０μｍで、好ましくは、２μｍ＜Ｒｚ＜５μｍであることが二次転写ローラのクリーニング性を良好にし、転写部材クリーニング装置の部材の破損を防止するのに好適なことが明らかとなった。

尚、表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１による十点平均粗さＲｚであり、測定は、接触式表面粗さ計（（株）小坂研究所製：サーフコーダーＳＥ−３４００）を用い、二次転写ローラの表面に対して、Ｒｚを測定した。測定条件は、送りスピードが０．０５ｍｍ／秒、測定長さが、二次転写ローラに対して２．５ｍｍである。

そして、二次転写ローラに当接するクリーニングブレードは、二次転写ローラの回転方向に対してカウンタ方向から当接し、クリーニングブレードと二次転写ローラとの当接角度は５°〜２０°、当接圧力は１５〜３０ｇ／ｃｍで、好ましくは、１５°〜２０°、１７ｇ／ｃｍ〜２３ｇ／ｃｍあることで、表層が荒れた二次転写ローラに対しても最大のクリーニング効果を発揮し、且つクリーニングブレードの下流側のファーブラシに対してもクリーニングが可能なトナー量であるトナー層１〜３層までに均一に、安定的に低減することができる。

以上の本発明は、中間転写方式の画像形成装置において、第２の像担持体である中間転写体から転写材にトナー像を転写する二次転写部材である転写部材に関してクリーニング装置を設けた場合について説明したが、中間転写体を設けずに、第１の像担持体である感光体から直接転写材にトナー像を転写する直接転写方式の画像形成装置においても、感光体から転写体にトナー像を転写する転写ローラ等の転写部材において、同様のブレードとファーブラシを有するクリーニング装置を設けて、本発明が適用できる。この時は、制御画像であるパッチは、感光体上に形成されたものをクリーニングする。

尚、画像形成装置の構成については、図１に示したもの以外に多数が考えられ、画像形成部の数や、色数や種類は、これに限定されるものではなく、１つの感光体に複数の現像器を配置したものでも良く、単色画像形成装置においても本発明は適用できる。又、静電記録方式の画像形成装置においても本発明は適用できる。

その他、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る転写部材及び転写部材クリーニング装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

５ 二次転写ローラ（転写部材）
４０ 中間転写ベルト（像担持体、第２の像担持体）
５０ 転写部材クリーニング装置
５１ ブレードクリーニング装置
５１ａ クリーニングブレード
５２ ファーブラシクリーニング装置
５２ａ ファーブラシ（回転クリーニング部材）
５２ｄ 電源
５２ｆ 金属ローラ（導電性ローラ）
５２ｇ ロールブレード（ブレード）
Ｐ 転写材

Claims (10)

1. 現像剤にて現像剤像が形成される像担持体と、回転体であり、前記現像剤像を前記像担持体から転写材へ転写する転写部材と、該転写部材に付着した現像剤を除去するクリーニング動作を行う転写部材クリーニング装置と、を有する画像形成装置において、
   前記転写部材クリーニング装置は、前記転写部材の回転周囲にクリーニングブレード及び回転体である回転クリーニング部材を配置し、前記転写部材回転方向で、上流から下流に、前記像担持体から前記転写材に前記現像剤像が転写される位置、前記クリーニングブレード、前記回転クリーニング部材の順で配置され、
   前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、前記クリーニングブレードから、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤がすり抜けることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、前記クリーニングブレードが、現像剤層で１〜３層に相当する量の現像剤を前記転写部材に残留させて、それ以上の量を前記転写部材から除去し、前記クリーニングブレードによる現像剤の除去後に前記回転クリーニング部材が、残留した現像剤を除去することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記回転クリーニング部材は、ファーブラシであることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
4. 前記回転クリーニング部材は導電性部材で構成され、前記転写部材クリーニング装置による前記クリーニング動作時にて、現像剤と逆極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項１、２又は３の画像形成装置。
5. 前記回転クリーニング部材には、導電性ローラが配置され、該導電性ローラには、ブレードが当接され、前記導電性ローラには、現像剤と逆極性のバイアスが印加されることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 前記回転クリーニング部材には、前記現像剤と逆極性のバイアスが、前記導電性ローラを通して印加されることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
7. 前記転写部材は、表面にコーティング層を有する弾性部材で構成され、表面層の表面粗さＲｚが、１．５μｍ＜Ｒｚ＜１０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニングブレードは、前記転写部材の回転方向に対してカウンタ方向から当接し、前記クリーニングブレードと前記転写部材との当接角度は５°〜２０°であり、当接圧力は１５ｇ／ｃｍ〜３０ｇ／ｃｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 現像剤として、粒径が５μｍ〜６μｍのものを使用することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体は、第１の像担持体より前記現像剤像が一次転写される第２の像担持体であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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