JP2006189503A - クリーニング送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 確実にプラス極性及びマイナス極性の両方の極性のトナーを感光体表面から回収するとともに、長期にわたって極性制御及び帯電制御の能力を発揮しクリーニング不良が防止されるクリーニング装置及び前記クリーニング装置を備える画像形成装置。
【解決手段】 帯電制御ロール３４は、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を前記帯電制御ロール３４に印加する帯電重畳電源３８が接続されており、感光体１２にマイナス放電を起こし、帯電制御ロール３４に突入してくるマイナス極性及びプラス極性のトナーの全てをマイナス極性に揃えるようになっている。また、クリーニングブラシ３６は、周囲に多数のブラシが植毛されており、直流電圧を印加するクリーニング重畳電源４０が接続されている。クリーニングブラシ３６は、前記クリーニング重畳電源４０による電圧印加により、マイナス極性のトナーを吸着するようになっている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電潜像に対して現像剤を供給することで顕像化される顕像化像を、転写体を介して記録用紙へ転写して、画像を形成する工程を実行することで発生する、前記現像剤の残留分をクリーニングするクリーニング装置及び該クリーニング装置を備える画像形成装置に関する。

従来、転写型の電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の転写方式画像形成装置は、帯電露光によって形成された静電潜像に対して、所定の電荷が蓄積された現像剤であるトナーを配給することで、該トナーを前記静電潜像の帯電量に応じて付着させることで顕像化し、該顕像化された画像であるトナー画像を、像担持体である感光体、中間転写体、転写ロール、転写ベルト等の転写体を介した所定回数の転写を繰り返して記録用紙へ転写して、該記録用紙上のトナー画像を定着させることより画像を形成している。

しかし、通常は感光体表面に形成されたトナー画像のトナーは、全て記録用紙に転写されることはなく、一部のトナーが感光体表面に残留してしまう。従って、残留してしまったトナーが次の画像形成い悪影響を与えないように、画像形成装置は、転写後の感光体表面に残留するトナーを回収して、感光体表面をクリーニングするクリーニング手段を備えている。

このようなクリーニング手段としては、ブレード又は金属スクレーパを感光体に圧接させて付着物を掻き取るようにしたものや、無数の繊維が植毛されたブラシロールを回転させて感光体の表面を摺擦するようにしたもの等が知られている。

その中でも、導電性部材にバイアス電圧を印加し、感光体表面の付着物を静電気的に吸着させるようにしたクリーニング手段は、感光体の表面を機械的に摺擦する力が弱くても十分なクリーニング性能を発揮することができ、感光体表面の摩耗を最小限に押さえることができるという点において非常に有効なものである。

ところで、上記のようにして感光体表面の付着物を静電気的に吸着させるためには、該付着物の帯電極性がクリーニング手段に印加しているバイアス電圧の極性と逆極性であり、しかもその電荷量がある程度揃っている必要がある。しかし、転写部においてはトナーの帯電極性と逆極性の電荷が記録用紙の裏面側に付与されることから、転写部を通過した残留トナーの帯電極性や電荷量は不揃いとなり易く、しかも転写部で記録用紙と感光体とが離間する際には両者の間に剥離放電が生じ、かかる剥離放電によっても残留トナーの帯電極性や電荷量は不揃いとなり易い。

このため、前記残留トナーを静電気的に除去するクリーニング手段においては、前記不都合をなくすため、該クリーニング手段の上流側にクリーニング前帯電制御手段を設け、クリーニングに先立って感光体表面に付着する残留トナーの帯電極性及び電荷量を揃えることが従来から行われている。

クリーニング前帯電制御手段としては、コロナ放電器を用いたものがよく知られているが、放電時にオゾンの発生を伴うために、最近では導電性のブラシやロールを感光体に接触させ放電を起こすものが提案されている。例えば、クリーニング前帯電制御手段である帯電制御ブラシや帯電制御ロールに直流電圧を印加し、微小ギャップ放電をさせ、両極性ある残留トナーの極性をマイナスに揃えて、下流側のクリーニング手段にプラス極性を印加して、残留トナーのクリーニングを行っている。

しかし、直流電圧が印加された帯電制御ブラシや帯電制御ロールは、プラス極性のままマイナス極性に変化しきれなかった残留トナーで汚れ、徐々に帯電制御能力が失われる。そして、残留トナーはプラス極性のまま、下流のクリーニング手段に突入し、クリーニング不良を起こすことがあった。

上記問題に対しては、クリーニング前帯電制御手段である帯電制御ロールに直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開平９−１１４３３８号公報

しかしながら、前記特許文献１の方式では、放電開始電圧の絶対値の２倍以上のピークトゥピーク電圧を含む電圧を印加しているために、両極性の放電が発生してしまっていた。両極性の放電が発生すると、一旦マイナス極性となったプラス極性のトナー及びもともとマイナス極性だったトナーも、プラス極性となってしまう。こうして、極性がプラスとマイナスの両方のトナーが存在してしまい、結局、下流側のクリーニングブラシのクリーニング不良を起こしてしまうことがあった。

本発明は上記事実を考慮し、確実にプラス極性及びマイナス極性の両方の極性のトナーを感光体表面から回収するとともに、長期にわたって帯電制御の能力を発揮する帯電制御技術を利用することでクリーニング不良を防止するクリーニング装置及び該クリーニング装置を備える画像形成装置を得ることを目的とする。

請求項１の発明は、静電潜像に対して現像剤を供給することで顕像化される顕像化像を、転写体を介して記録用紙へ転写して、画像を形成する工程を実行することで発生する、前記現像剤の残留分をクリーニングするクリーニング装置であって、前記現像剤が残留する転写体における前記現像剤の転写後の残留分を除去するためのクリーニング部材と、前記クリーニング部材によってクリーニングされる位置よりも上流側に配置され、前記残留分の現像剤に対して、少なくとも帯電極性が変化するように帯電制御する現像剤帯電制御部材と、直流電圧と交流電圧とを重畳することで、前記転写体と前記現像剤帯電制御部材との間の電界の向きを変化させ、かつ単一極性の放電をさせる電圧を前記現像剤帯電制御部材に印加する電圧印加手段と、を有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、静電潜像に対して現像剤を供給することで顕像化される顕像化像を、転写体を介して記録用紙へ転写して、画像を形成する工程を実行することで発生する、前記現像剤の残留分をクリーニング装置がクリーニングする。

転写後には、現像剤帯電制御部材が、転写体における前記現像剤の残留分を帯電制御する。

続いて、前記現像剤帯電制御部材によって帯電制御される位置よりも下流側に配置されたクリーニング部材が、帯電制御後の前記残留分の現像剤を除去する。クリーニング部材がクリーニングするのは、帯電制御されて転写体への静電的な付着力が弱い現像剤であるため除去しやすい。

ところで、前記現像剤帯電制御部材に電圧を印加するのは、電圧印加手段である。前記電圧印加手段は、直流電圧と交流電圧とを重畳することで、前記転写体と前記現像剤帯電制御部材との間の電界の向きを変化させ、かつ単一極性の放電をさせる電圧を前記現像剤帯電制御部材に印加する。

現像剤帯電制御部材に印加される電圧は、単一極性の放電のみを起こす電圧のため、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転している現像剤が存在したとしても、逆極性を正規の帯電極性に反転させることができ、全ての現像剤の帯電極性を正規極性とすることができる。また、単一極性の放電のみを起こす電圧のため、正規極性である現像剤の帯電極性が反転することもない。

また、転写体と現像剤帯電制御部材との間の電界の向きを変化させることができるため、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転している現像剤が残ったとしても、現像剤帯電制御部材に該現像剤が付着したり離れたりが繰り返されるために、逆極性に反転している現像剤が現像剤帯電制御部材に付着したままとなって、汚れてしまうことはない。

従って、本発明は、現像剤の帯電極性を正規極性に揃え、なおかつ、現像剤帯電制御部材が現像剤によって汚れることを防止できる。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を、前記転写体への帯電が起こる最小の印加電圧から前記転写体の帯電電圧が飽和するときの印加電圧までの範囲内で設定することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅は、転写体の帯電が起こる最小の印加電圧から転写体の帯電電圧が飽和するときの印加電圧までの範囲内で設定される。

よって、印加電圧の振幅を転写体の帯電電圧が飽和するときの印加電圧よりも小さくすることにより、無駄な放電が起こることがなくなる。また、最小の印加電圧の振幅が転写体の帯電が起こる電圧であることから、転写体の帯電は正常に行われる。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を、前記転写体への帯電が起こる最小の印加電圧の絶対値の２倍より小さい値に設定することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅は、転写体の帯電が起こる最小の印加電圧の絶対値の２倍より小さい値に設定される。

こうして、前記振幅の電圧を印加された現像剤帯電制御部材は、単一極性の放電のみを起こして、転写体を帯電できる。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の発明において、前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を示すピークトゥピーク電圧を、以下に示す（１）式の範囲に設定することを特徴とする。

２｜Ｖｔｈ｜−α≦Ｖｐｐ＜２｜Ｖｔｈ｜ … （１）
但し、
Ｖｔｈ：転写体への帯電が起こる最小の印加電圧
Ｖｐｐ：交流電圧のピークトゥピーク電圧
α：電圧印加手段により印加する印加電圧によって定まる所定の電圧
である。

請求項４の発明によれば、電圧印加手段が現像剤帯電制御部材に印加する交流電圧の振幅を示すピークトゥピーク電圧は、上記（１）式の範囲に設定される。αは印加電圧に基づいて設定される値であり、αを設けることで、最適な振幅の電圧を特定することができる。例えば、像担持体の帯電が起こる最小の印加電圧の絶対値（｜Ｖｔｈ｜）が６００Ｖ、直流電圧が５５０Ｖ、帯電前の像担持体の表面電位が０Ｖの場合のαは５５０Ｖであるが、特に線形な関係を持つものではない。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の発明において、前記現像剤帯電制御部材が回転自在で表面が面状のロール形状であることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、現像剤帯電制御部材がロール形状で回転自在である。よって、例えば毛体を備えるブラシ形状の部材とは異なり、転写体から引き寄せてしまった現像剤が吸着しにくく、汚れにくい。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の発明において、前記クリーニング部材が回転自在なブラシ形状であることを特徴とする。

請求項６の発明によれば、クリーニング部材がブラシ形状で回転自在である。よって、転写体から引き寄せた現像剤を吸着しやすい。

請求項７の発明は、前記請求項１乃至請求項６の何れか１項記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする。

請求項７の発明によれば、転写後に、前記クリーニング手段が、前記転写体における現像剤の残留分をクリーニングする。転写体としては、例えば、顕像化像が形成される像担持体、像担持体に形成された顕像化像を直接又は中間転写体を介して記録用紙に転写する転写手段、及び前記中間転写体が該当する。

以上説明した如く、本発明は、確実にプラス極性及びマイナス極性の両方の極性のトナーを感光体表面から回収するとともに、長期にわたって帯電制御の能力を発揮する帯電制御技術を利用することでクリーニング不良を防止するクリーニング装置及び該クリーニング装置を備える画像形成装置を得るという優れた効果を有する。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下では説明の便宜上、具体的数値を挙げることがあるが、本発明はこれらの数値に限定されないことはもちろんである。

図１に示すように、カラー画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に回転する感光体１２が備えられている。

前記感光体１２の表面には、感光体１２の表面を一様帯電する帯電ロール１４が当接している。また、前記帯電ロール１４の感光体１２の回転方向下流側には、感光体１２の表面に静電潜像を書き込むための光ビームを照射する露光装置１６が配置されている。さらに、前記露光装置１６の下流側には、前記静電潜像をトナー像に現像するロータリー現像装置１８が当接している。

前記ロータリー現像装置１８には、シアン（Ｃ）のトナー像を現像する現像器１８Ｃ、マゼンタ（Ｍ）のトナー像を現像する現像器１８Ｍ、イエロー（Ｙ）のトナー像を現像する現像器１８Ｙ、及びブラック（Ｋ）のトナー像を現像する現像器１８Ｋが設けられており、例えば、Ｙ色の画像データに対応したトナー像を現像する場合、ロータリー現像装置１８が回転することにより現像器１８Ｙが感光体１２に近接し、現像器１８Ｙによる現像処理により感光体１２上にＹ色のトナー像が形成される。

前記ロータリー現像装置１８の感光体１２の回転方向下流側には、中間転写ベルト２０が当接されている。

前記中間転写ベルト２０は、感光体１２の表面に当接するようベルト搬送ロール２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄに巻き掛けられ、矢印Ｂ方向に回動する。該中間転写ベルト２０と感光体１２とが当接する部分には一次転写ロール２２が配置されており、該一次転写ロール２２は、感光体１２上に形成されたトナー像の帯電極性と逆極性の電圧を中間転写ベルト２０に印加し、感光体１２から中間転写ベルト２０へトナー像を静電吸引して一次転写させる。

前記プリンタ１０は、底部に給紙トレイ２６を備える。前記給紙トレイ２６にセットされた記録用紙Ｐは、１枚ずつ給紙トレイ２６から矢印Ｃ方向の搬送方向下流側へ給紙され、転写部２８へ搬送されるようになっている。

前記転写部２８には、中間転写ベルト２０が巻き掛けられたベルト搬送ロール２４Ａと、該ベルト搬送ロール２４Ａに圧接された二次転写ロール２８Ａが配設されている。二次転写ロール２８Ａは、矢印Ｄ方向に回動する。ベルト搬送ロール２４Ａと二次転写ロール２８Ａとのニップ部には、中間転写ベルト２０が挟み込まれており、記録用紙Ｐはこのニップ部を通過する際に中間転写ベルト２０からトナー像を転写されるようになっている。

そして、転写部２８の搬送方向下流側には定着ユニット３０が配設されている。前記定着ユニット３０には、高温になるヒートロール３０Ａと、該ヒートロール３０Ａに圧接されたバックアップロール３０Ｂが配設されており、記録用紙Ｐが、ヒートロール３０Ａとバックアップロール３０Ｂとのニップ部を通過する際に、トナーが溶融、凝固して記録用紙Ｐに定着されるようになっている。そして、記録用紙Ｐは、定着ユニット３０の搬送方向下流側に配置された図示しない排紙ロールによって排紙されるようになっている。

次に、図２を用いて、転写後の感光体１２に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置３２について説明する。

前記中間転写ベルト２０の前記感光体１２の回転方向の下流側には、帯電制御ロール３４及びクリーニングブラシ３６が配設されている。

前記帯電制御ロール３４は、感光体１２と平行な回転軸まわりに回転可能とされた、表面が面状のロールであり、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を前記帯電制御ロール３４に印加する帯電重畳電源３８が接続されている。帯電制御ロール３４は、前記帯電重畳電源３８による電圧印加により、感光体１２にマイナス放電を起こし、帯電制御ロール３４に突入してくるマイナス極性及びプラス極性のトナーの全てをマイナス極性に揃えるようになっている。

前記クリーニングブラシ３６は、周囲に多数の毛体が植毛されたブラシ形状である。クリーニングブラシ３６は、感光体１２と平行な回転軸まわりに回転可能とされ、感光体１２との接触部分において互いに逆方向に相対移動するように回転するようになっている。また、クリーニングブラシ３６には、直流電圧を印加するクリーニング重畳電源４０が接続されており、前記クリーニング重畳電源４０による電圧印加により、マイナス極性のトナーを吸着するようになっている。

また前記クリーニングブラシ３６には、隣接する位置に回収ロール４２が配設されており、前記回収ロール４２は、クリーニングブラシ３６に付着したトナーを回収するようになっている。前記回収ロール４２には、隣接する位置にスクレーパ４４が配設されており、前記スクレーパ４４は、回収ロール４２に回収されたトナーを回収ロール４２から掻き落すようになっている。

さらにクリーニング装置３２は、前記スクレーパ４４の近傍に、図示しない回収オウガーが備え、回収ロール４２から掻き落された残留トナーをクリーニング装置３２外に搬送するようになっている。

ここで、帯電制御ロール３４への印加電圧に対する放電開始電圧、及び感光体１２の表面電位との関係について説明する。

図３には、帯電制御ロール３４に直流電圧のみを印加し、該印加電圧を増加させていったときの印加電圧と感光体１２表面電位との関係が示されている。

感光体１２への帯電が開始されるときの印加電圧を放電開始電圧（Ｖｔｈ）と定義する。すなわち、本実施の形態では、Ｖｔｈは３Ａで示される−６００Ｖである。

また、図４には、直流電圧−５００Ｖに交流電圧を重畳し、交流電圧のピークトゥピーク電圧（Ｖｐｐ）を増加させたときのＶｐｐと感光体１２表面電位との関係が示されている。

４Ａで示されるように前記Ｖｔｈ（＝−６００Ｖ）の絶対値の２倍の値、すなわち１２００Ｖ以上にＶｐｐを増加させたときに、感光体１２の表面電位が、略印加した直流電圧−５００Ｖに飽和している。一般的に、表面電位は、Ｖｔｈの絶対値の略２倍の値で飽和することが分かっている。

図５（Ａ）には、感光体１２と帯電制御ロール３４とのニップ部の近傍が拡大して示されている。なお、図５（Ａ）に示す矢印５Ａは、対応する回転部材の回転方向を示している。ニップ部近傍の上流側には、所定の電圧を印加した場合に帯電制御ロール３４から感光体１２への放電が起こる上流側放電領域１２Ｕがあり、ニップ部近傍の下流側には、前記上流側放電領域１２Ｕと同様の下流側放電領域１２Ｌがある。

ところで、本実施の形態では、帯電制御ロール３４に、Ｖｔｈの絶対値の２倍以下のＶｐｐをもつ交流電圧を印加している。

図５（Ｂ）には、Ｖｔｈ＝−６００Ｖとして、Ｖｐｐ＝−１１００Ｖ、Ｖｄｃ＝−５５０Ｖの矩形波の電圧を印加した場合（本実施の形態の電圧印加）の、帯電制御ロール３４により帯電される感光体１２の表面電位の時間推移の概念が示されている。

なお、帯電制御ロール３４に帯電される直前の感光体１２の表面電位は０Ｖであるとする。

感光体１２の表面電位は、上流側放電領域１２Ｕにおける帯電制御ロール３４からの断続的なマイナス放電により、断続的にマイナス側に増加し、飽和していく。該マイナス放電により、残留トナーのうちのマイナス極性のトナーはさらに帯電量の大きいマイナス極性とされ、プラス極性のトナーはマイナス極性に帯電されることになる。従って、感光体１２と帯電制御ロール３４とのニップ部の近傍では、ほとんどのトナーがマイナス極性となる。

一方、クリーニングブラシ３６には−２００Ｖの直流電圧が印加されている。帯電制御ロール３４に帯電されたあとの感光体１２の表面電位は−５００Ｖとなっているために、クリーニングブラシ３６はマイナス極性のトナーをクリーニングすることができる。

また、感光体１２と帯電制御ロール３４との間の電界の向きは繰り返し振動しているために、帯電制御ロール３４の放電によってもマイナス極性に変化しなかったプラス極性のトナーが存在しても、該トナーは、帯電制御ロール３４表面に付着したり離れたりを繰り返すために、該トナーが帯電制御ロール３４表面に付着したままとなり、帯電制御ロール３４が汚れていってしまうことはない。

従って、帯電制御ロール３４は、振動電界の効果で、トナーで汚れにくいために、長期にわたり汚れによる帯電制御能力の低下がない。こうして、プラス極性トナーが、多量に下流側のクリーニングブラシ３６に突入するために起こるクリーニング不良を防止することができる。

このように、本実施の形態の帯電制御ロール３４を適用することで、転写後に残留した両極性のトナーをクリーニングできるようになる。また、クリーニングブラシ３６に吸着されるトナーはほとんどがマイナス極性であるので、１本の回収ロール４２と、１本のスクレーパ４４により、全てのトナーの回収ができることになる。

続いて、図６を用いて、転写後の二次転写ロール２８Ａに付着するトナーをクリーニングするクリーニング装置４６について説明する。

前記中間転写ベルト２０の前記二次転写ロール２８Ａの回転方向の下流側には、帯電制御ロール４８及びクリーニングブラシ５０が配設されている。

前記帯電制御ロール４８は、感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４と同様に、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加する帯電重畳電源５２が接続されている。

前記帯電重畳電源５２が印加する電圧は、感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４に帯電重畳電源３８が印加する電圧と同様に、二次転写ロール２８ＡへのＶｔｈにより定まる。

また、前記クリーニングブラシ５０も感光体１２をクリーニングするクリーニングブラシ３６同様に、直流電圧を印加するクリーニング重畳電源５４が接続されており、隣接する位置に回収ロール５６及びスクレーパ５８が配設されている。

さらにクリーニング装置４６は、前記スクレーパ５８の近傍に、図示しない回収オウガーが備え、回収ロール５６から掻き落された残留トナーをクリーニング装置４６外に搬送するようになっている。

以下、トナー像を記録用紙Ｐに転写するまでの流れを説明する。

感光体１２が図中反時計回りに回転すると、まず、表面が、帯電ロール１４によって均一に所定の極性電位に帯電される。

そして、更に感光体１２が回転すると、表面の帯電面が、露光装置１６によって露光され、帯電面の露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。その後、感光体１２の帯電極性と同極性に帯電している現像トナーを、現像器１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ、１８Ｋによって、帯電面の電位低下部に電気的に付着させることで、静電潜像を現像し、可視化する。そして、このトナーと逆極性の転写電圧が印加された一次転写ロール２２に、トナーが電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像が、感光体１２から中間転写ベルト２０へ転写される。

ここで、感光体１２から中間転写ベルト２０へトナー像が転写される際に、中間転写ベルト２０に転写されずに感光体１２に残留する転写残トナーが発生する。また、中間転写ベルト２０に上流側で転写されたトナーが下流側の感光体１２にオフセットするリトランスファートナーが発生する。このため、該転写残トナー、及びリトランスファートナーを感光体１２から除去する必要がある。そこで、帯電制御ロール３４及びクリーニングブラシ３６への印加電圧を調整して、感光体１２上の転写残トナー、及びリトランスファートナーを感光体１２から除去する。

さらに、中間転写ベルト２０に転写されたトナー像は、転写部２８にて、該トナーと逆極性の転写電圧が印加された二次転写ロール２８Ａに電気的に引き寄せられる。これによって、トナー像は、中間転写ベルト２０から記録用紙Ｐへ転写される。

ここで、二次転写ロール２８Ａは、記録用紙Ｐが通過していないときには、中間転写ベルト２０が直接触れている。このため、二次転写ロール２８Ａには、中間転写ベルト２０上のトナーが付着してしまう。このトナーを二次転写ロール２８Ａから除去する必要がある。そこで、帯電制御ロール４８及びクリーニングブラシ５０への印加電圧を調整して、二次転写ロール２８Ａ上のトナーを除去する。

次に、本実施の形態を評価する実験について記載する。

プリントチャートとして図７に示したチャート１５０を使用した。該チャート１５０には、べたの長い帯状のＭ１００％画像１５２が２本配置されている。

前記チャート１５０で、連続印刷を行い、帯電制御ロール３４へのトナーの堆積率を調べた。Ｍ１００％画像１５２からはプラス極性トナーが帯電制御ロール３４に突入するようになっている。

比較例として、図８（Ａ）に示す直流印加帯電制御ロール６０を用いた場合（比較例１）と、図８（Ｂ）に示す帯電制御ブラシ６４を用いた場合（比較例２）でも、同様の実験を行う。

図８（Ａ）に示すように、比較例１では、感光体１２にマイナス極性の直流電圧のみを印加する帯電直流電源６２が接続する直流印加帯電制御ロール６０と、本実施の形態と同様のクリーニングブラシ３６が当接している。

また、図８（Ｂ）に示すように、比較例２では、感光体１２に本実施の形態と同様の電圧を印加する帯電重畳電源３８が接続するブラシ状の帯電制御ブラシ６４と、本実施の形態と同様のクリーニングブラシ３６が当接している。

結果を図９に示す。横軸は印刷枚数であり、縦軸は帯電制御手段のトナー堆積率である。

比較例１では、極性変化しきれない若干のプラス極性のトナーが、感光体１２から直流印加帯電制御ロール６０に向かう電界により、直流印加帯電制御ロール６０に付着することになる。そうすると、時間が経つにつれて、徐々にプラス極性トナーが積層されていき、比較例１の直流印加帯電制御ロール６０の帯電制御能力の低下につながる。こうして、比較例１の直流印加帯電制御ロール６０に突入したプラス極性のトナーはマイナス極性に変化しきれないものが多くなり、下流側のクリーニングブラシ３６のクリーニング不良を引き起こすことになる。

また、比較例２では、トナーの極性はマイナスに制御できるものの、本実施の形態の帯電制御ロール３４と異なり、ブラシ形状であるために、毛体にトナーが入り込んでしまった。こうして、ブラシの毛体に付着してしまったトナーにより帯電制御ブラシ６４は汚れてしまい、帯電制御能力の低下を招いてしまった。

上記結果を以下の表１にまとめる。

従って、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を、ロール形状の部材に印加すること（すなわち本実施の形態）が重要であることが分かる。

図１０には、第２の実施の形態の画像形成装置であるカラーページプリンタ１１０（以下、プリンタという）が示されている。プリンタ１１０は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の感光体１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ、１１２Ｋが中間転写ベルト１２０に面して並列して配置され、中間転写ベルト１２０が１周する間に４色のトナー像を重ね合せる、タンデム式のフルカラーページプリンタである。

なお、前記第１の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、前記第１の実施の形態と同符号を付してその説明を省略する。また、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色を区別する必要がない場合は、符号の後のＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋは省略する。

各色の感光体１１２の表面には、回転方向に順に、中間転写ベルト１２０、帯電ロール１１４、現像ロール１１８が当接している。また、帯電ロール１１４と現像ロール１１８との間には、表面を露光する露光装置１１６が配置されている。

前記中間転写ベルト１２０は、感光体１１２の表面に当接するようベルト搬送ロール１２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄに巻き掛けられており、該ベルト搬送ロール１２４Ｂの近傍にはクリーニング装置１３２が設けられている。

前記クリーニング装置１３２には、前記ベルト搬送ロール１２４Ｂに圧接されて帯電制御ロール１３４及びクリーニングブラシ１３６が備えられている。

ここで、中間転写ベルト１２０から記録用紙Ｐへトナー像が転写される際に、記録用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２０に残留する転写残トナーが発生する。このため、該転写残トナーを中間転写ベルト１２０から除去する必要がある。そこで、帯電制御ロール１３４及びクリーニングブラシ１３６への印加電圧を調整して、中間転写ベルト１２０上の転写残トナーを中間転写ベルト１２０から除去する。

前記帯電制御ロール１３４は、第１の実施の形態の感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４及び二次転写ロール２８Ａを帯電制御する帯電制御ロール４８と同様に、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加する帯電重畳電源１３８が接続されている。

前記帯電重畳電源１３８が印加する電圧は、感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４に帯電重畳電源３８が印加する電圧と同様に、中間転写ベルト１２０へのＶｔｈにより定まる。

また、前記クリーニングブラシ１３６も第１の実施の形態の感光体１２をクリーニングするクリーニングブラシ３６及び二次転写ロール２８Ａをクリーニングするクリーニングブラシ５０と同様に、直流電圧を印加するクリーニング重畳電源１４０が接続されており、隣接する位置に回収ロール１４２及びスクレーパ１４４が配設されている。

さらにクリーニング装置１３２は、前記スクレーパ１４４の近傍に、図示しない回収オウガーが備え、回収ロール１４２から掻き落された残留トナーをクリーニング装置１３２外に搬送するようになっている。

図１１には、第３の実施の形態の画像形成装置であるカラーページプリンタ１６０（以下、プリンタという）が示されている。なお、前記第１の実施の形態及び前記第２の実施の形態と基本的に同一の構成、作用については、前記第１の実施の形態と同符号を付してその説明を省略する。

プリンタ１６０は、タンデム式のフルカラーページプリンタであるが、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色の感光体１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ、１１２Ｋが転写搬送ベルト１７０に面して並列して配置され、前記転写搬送ベルト１７０に搬送される記録用紙Ｐに直接４色のトナー像を重ね合せる方式である。

前記転写搬送ベルト１７０は、感光体１１２の表面に当接するようベルト搬送ロール１７４Ａ、１７４Ｂ、１７４Ｃ、１７４Ｄに巻き掛けられており、該ベルト搬送ロール１７４Ａの近傍にはクリーニング装置１８２が設けられている。

前記クリーニング装置１８２には、前記ベルト搬送ロール１７４Ａに圧接されて帯電制御ロール１８４及びクリーニングブラシ１８６が備えられている。

ここで、転写搬送ベルト１７０は、記録用紙Ｐが通過していないときには、感光体１１２が直接触れている。このため、転写搬送ベルト１７０には、感光体１１２上のトナーが付着してしまう。このトナーを転写搬送ベルト１７０から除去する必要がある。そこで、帯電制御ロール１８４及びクリーニングブラシ１８６への印加電圧を調整して、転写搬送ベルト１７０上のトナーを除去する。

前記帯電制御ロール１８４は、第１の実施の形態の感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４、二次転写ロール２８Ａを帯電制御する帯電制御ロール４８及び第２の実施の形態の中間転写ベルト１２０を帯電制御する帯電制御ロール１３４と同様に、交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧を印加する帯電重畳電源１８８が接続されている。

前記帯電重畳電源１８８が印加する電圧は、感光体１２を帯電制御する帯電制御ロール３４に帯電重畳電源３８が印加する電圧と同様に、転写搬送ベルト１７０へのＶｔｈにより定まる。

また、前記クリーニングブラシ１８６も第１の実施の形態の感光体１２をクリーニングするクリーニングブラシ３６、二次転写ロール２８Ａをクリーニングするクリーニングブラシ５０及び第２の実施の形態の中間転写ベルト１２０をクリーニングするクリーニングブラシ１３６と同様に、直流電圧を印加するクリーニング重畳電源１９０が接続されており、隣接する位置に回収ロール１９２及びスクレーパ１９４が配設されている。

さらにクリーニング装置１８２は、前記スクレーパ１９４の近傍に、図示しない回収オウガーが備え、回収ロール１９２から掻き落された残留トナーをクリーニング装置１８２外に搬送するようになっている。

なお、以上説明した実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。例えばクリーニング手段はクリーニングブラシ３６でなく、ブレードや金属スクレーパでもよい。ブレードや金属スクレーパでクリーニングする場合でも、両極性のトナーが存在してしまうとクリーニング不良が発生しやすいが、トナーの帯電極性を適切な極性に揃えると感光体とトナーの静電的な付着力を弱めることができ、クリーニングしやすい。

また、転写後の感光体に残留するトナーのクリーニングについては、第１の実施形態でのみ説明したが、第２の実施の形態及び第３の実施の形態に係る感光体にも第１の実施形態のクリーニング装置３２は適用できる。

さらに、中間転写ベルトに残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置１３２を第１の実施の形態に係る画像形成装置に適用してもよいし、二次転写ロールに残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置４６を第２の実施の形態に係る画像形成装置に適用してもよい。

また、交流電圧は矩形波である必要はなく、正弦波、三角波等でもよい。

第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の感光体を示す概略図である。 印加電圧と感光体表面電位との関係図である。 印加交流電圧のピークトゥピーク電圧と感光体表面電位との関係図である。 （Ａ）は感光体と帯電制御ロールとのニップ部の周辺を示す図であり、（Ｂ）は、本実施の形態の電圧を印加した場合の帯電制御ロールにより帯電される感光体の表面電位の時間推移の概念図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の転写部を示す概略図である。 実験に用いられたプリントチャートである。 （Ａ）は、帯電制御手段としてマイナス極性の直流電圧のみを印加した直流印加帯電制御ロールを適用した感光体の概略図であり、（Ｂ）は、帯電制御手段として本実施の形態と同様の電圧を印加したブラシ状の帯電制御ブラシを適用した感光体の概略図である。 印刷枚数に対する帯電制御手段のトナー堆積率を表すグラフである。 第２の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略図である。 第３の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略図である。

符号の説明

１０ カラー画像形成装置（画像形成装置）
１２ 感光体（転写体）
１２Ｕ 上流側放電領域
１２Ｌ 下流側放電領域
１４ 帯電ロール
１６ 露光装置
１８ ロータリー現像装置
１８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ 現像器
２０ 中間転写ベルト（転写体）
２２ 一次転写ロール
２４ ベルト搬送ロール
２８ 転写部
２８Ａ 二次転写ロール（転写体）
３０ 定着ユニット
３２ クリーニング装置
３４ 帯電制御ロール（現像剤帯電制御部材）
３６ クリーニングブラシ（クリーニング部材）
３８ 帯電重畳電源（電圧印加手段）
４０ クリーニング重畳電源
４２ 回収ロール
４４ スクレーパ
６０ 直流印加帯電制御ロール
６２ 帯電直流電源
６４ 帯電制御ブラシ
１５０ チャート
１５２ Ｍ１００％画像

Claims (7)

1. 静電潜像に対して現像剤を供給することで顕像化される顕像化像を、転写体を介して記録用紙へ転写して、画像を形成する工程を実行することで発生する、前記現像剤の残留分をクリーニングするクリーニング装置であって、
   前記現像剤が残留する転写体における前記現像剤の転写後の残留分を除去するためのクリーニング部材と、
   前記クリーニング部材によってクリーニングされる位置よりも上流側に配置され、前記残留分の現像剤に対して、少なくとも帯電極性が変化するように帯電制御する現像剤帯電制御部材と、
   直流電圧と交流電圧とを重畳することで、前記転写体と前記現像剤帯電制御部材との間の電界の向きを変化させ、かつ単一極性の放電をさせる電圧を前記現像剤帯電制御部材に印加する電圧印加手段と、
   を有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を、前記転写体への帯電が起こる最小の印加電圧から前記転写体の帯電電圧が飽和するときの印加電圧までの範囲内で設定することを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を、前記転写体への帯電が起こる最小の印加電圧の絶対値の２倍より小さい値に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のクリーニング装置。
4. 前記電圧印加手段により印加する交流電圧の振幅を示すピークトゥピーク電圧を、以下に示す（１）式の範囲に設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のクリーニング装置。
   ２｜Ｖｔｈ｜−α≦Ｖｐｐ＜２｜Ｖｔｈ｜ … （１）
   但し、
   Ｖｔｈ：転写体への帯電が起こる最小の印加電圧
   Ｖｐｐ：交流電圧のピークトゥピーク電圧
   α：電圧印加手段により印加する印加電圧によって定まる所定の電圧
   である。
5. 前記現像剤帯電制御部材が回転自在で表面が面状のロール形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載のクリーニング装置。
6. 前記クリーニング部材が回転自在なブラシ形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載のクリーニング装置。
7. 前記請求項１乃至請求項６の何れか１項記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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