JP2006267283A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシクリーニング方式において、残留するトナー量に関わらず中間転写体のクリーニング性を向上する。
【解決手段】 中間転写ベルト２２上の残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーナ５６に２本のブラシロール５８Ａ、５８Ｂを設け、ベルト回転方向の上流側に配置したブラシロール５８Ａの表面速度を高速に、下流側に配置したブラシロール５８Ｂの表面速度を低速にする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に係り、詳細には、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を記録媒体に二次転写する中間転写体方式の画像形成装置に関する。

電子写真技術により、感光体上に形成したトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を用紙に二次転写する中間転写体方式の画像形成装置では、ジャム時などに用紙に転写されずに中間転写体上に残留した単色から多重色の大量の未転写トナーをクリーニングする必要がある。また、用紙への転写後に中間転写体上に残留する転写残トナーは、未転写トナーに比べてトナー量は少ないが、単色から多重色にわたるトナー量分布の広いトナーが転写部で放電を受けることで一部のトナーの帯電極性が逆極性になり、中間転写体への付着力が増加してしまうため、より確実にクリーニングする必要がある。さらに、ジョブスタートや用紙間で形成される制御用トナー像についてもクリーニングする必要がある。

これらの未転写トナー、転写残トナー、及び制御用トナー像等の残留トナーを中間転写体上からクリーニングするためのクリーニング手段は、従来、ブレードを用いたブレードクリーニング方式、あるいは、導電性ブラシロールを用いたブラシクリーニング（静電クリーニング）方式を採用している。

ブレードの場合、上記の少量から大量のトナーまでクリーニング可能であるが、紙紛、キャリアなどの異物の混入によるクリーニング不良やブレードエッジ欠けなどの突発的な故障、あるいは、被クリーニング部材表面との摺擦によるブレードエッジ磨耗があるため、長期的に安定したクリーニング性能を維持することが困難である。

これに対し、ブラシロールではブレードのような突発的な故障は発生しにくいため、クリーニング性能の低下を抑制できる利点がある。しかし、中間転写体では上述したようにクリーニングすべきトナー量の範囲が広いため、クリーナに突入するトナーの電荷量が異なり、ブラシに生じさせた静電気力のみで全てのトナーをクリーニングするには限界がある。また、機械的な掻き取り力を高めるためにはブラシロールの周速（表面速度）を上げることも有効であるが、単一のブラシで周速を上げた場合、大量のトナーはクリーニングしやすくなるが、微量のトナーに対してはすり抜けやトナークラウドの発生量増加による再付着が起こりやすくなる。

これに関し、記録材搬送部材の清掃手段において、通常の画像形成時とジャム回避時でブラシロール（ファーブラシ）の周速を変更することにより、画像形成時に記録材搬送部材上の非通紙部に付着する少量のかぶりトナーと、非画像形成時のジャム時に付着する大量のジャムトナーに対応する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ブラシロールの上流側に設けた帯電ロールに負極性のバイアスを印加し、トナーを負極性に帯電させてから、正極性のバイアスを印加したブラシロールによりクリーニングする技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１０−２６９１８ 特開２００１−２０１９４９号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、ブラシ周速の切り替え手段が必要になるため装置が大型化してしまう。またこの技術を中間転写体に適用する場合、通常の画像形成時においても通紙部には転写残トナー、非通紙時にはかぶりトナーや制御用トナー、というようにトナー量分布の広いトナーをクリーニングする必要がある。通常の画像形成時の通紙時と非通紙時とでブラシ周速を変更すると、狙いのブラシ周速に達するまでの過渡時間が生じてしまい、画像形成の生産性が低下してしまう。

中間転写体の場合は通紙時においても、単色から多重色にわたるトナー量分布の広い転写残トナーをクリーニングする必要があり、さらに高温高湿下の含水紙などで転写効率が低下したときには転写残トナー量が増加しさらにトナー量分布が広がり、ブラシ周速の変更で対応することは困難である。

一方、特許文献２の技術では、残留トナーがクリーナを通過した場合に極性は正極となるため、例えば感光体と中間転写体との間の転写部で、その正極性に帯電した残留トナーを感光体に回収することも可能となる。しかしこの場合は、ブラシの機械的な掻き取り力が弱いため、大クリーナを通過してしまうトナー量が多くなり、感光体で回収しきれずに中間転写体上にトナーが滞留してしまう。

本発明は上記事実を考慮して、ブラシクリーニング方式において、残留するトナー量に関わらず中間転写体のクリーニング性を向上することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、感光体上に形成されたトナー像が表面に一次転写されそのトナー像を搬送して記録媒体に二次転写する中間転写体と、前記中間転写体の表面に残留する残留トナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置において、前記クリーニング手段は、前記中間転写体の表転に回転接触して前記残留トナーを除去する第１のブラシロールと、前記第１のブラシロールよりも前記搬送方向における下流側に設けられ、前記中間転写体の表転に回転接触して前記残留トナーを除去する第２のブラシロールと、を有するとともに、前記第１のブラシロールの表面速度と前記第２のブラシロールの表面速度と関係が、第１のブラシロール＞第２のブラシロールとされていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、第１のブラシロールの表面速度を速くすることにより、機械的な掻き取り力が高められて中間転写体とトナーとの付着力が弱められ、第２のブラシロールでトナーが回収しやすくなる。また、大量のトナーに対して回収率が高くなり、第２のブラシロールの負荷を低減することができる。また、機械的な掻き取り力が強められた第１のブラシロールでは、例えば静電力を発生させるために印加されるバイアスと同極性のトナーに対しても、機械的に回収又は付着力を低減し拡散する効果がある。

第１のブラシロールを通過したトナーは残留量が少なくされ、中間転写体との付着力も弱くされているため、表面速度の遅い第２のブラシロールで確実に回収することができる。この低速の第２のブラシロールでは機械的な掻き取り力が弱く大量のトナーや付着力の強いトナーをクリーニングすることは難しいが、微量のトナーに対してはすり抜けも発生しにくく、ブラシでのトナークラウドによる再付着も発生しにくい。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記第１のブラシロールの繊維径と前記第２のブラシロールの繊維径との関係が、第１のブラシロール＞第２のブラシロールとされていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、第１のブラシロールの繊維径を太くすることにより、機械的な掻き取り力が増加し、表面速度を高速化することで得られる効果が更に高められる。また、第２のブラシロールの繊維径を細くすることにより、表面速度を低速化することでの効果が高められるとともに、単位面積あたりのブラシ本数を増加することが可能となり、確実にトナーに接触しクリーニング性を向上することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置において、前記第１のブラシロールのパイル長と前記第２のブラシロールのパイル長との関係が、第１のブラシロール＜第２のブラシロールとされていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、第１のブラシロールのパイル長を短くすることにより、機械的な掻き取り力が更に高められる。また、パイル長が短くなることで、例えば第１のブラシロールで掻き取ったトナーを回収ロールで回収する場合に回収が容易になる。よって、大量のトナーが突入する第１のブラシロールでも、ブラシ内部にトナーが蓄積してクリーニング性が低下することを抑制できる。

また、第２のブラシロールのパイル長を長くすることにより、トナーを撒き散らすことなく静電気力で確実に回収することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置において、前記第１のブラシロールと前記第２のブラシロールとにそれぞれ印加するバイアスを異極性にすることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、例えば一次転写部で感光体から中間転写体に負極性のトナーを転写する方向の電界が作用している場合、中間転写体上に一次転写されたトナー像は負極性（−）に帯電しているが、中間転写体から記録媒体へ二次転写した後の転写残トナーは、放電の影響を受けて逆極性（＋）になりやすい。また、制御用トナーなどの二次転写を受けないトナーも、中間転写体上で感光体との転写部を通過するときに放電を受け、一部に逆極性のトナーが発生する。したがって、第１のブラシロールと第２のブラシロールにそれぞれ印加するバイアスを異極性とすることにより、この両極性が混在しているトナーを良好にクリーニングすることができる。

本発明の画像形成装置は上記構成としたので、残留するトナー量に関わらず中間転写体のクリーニング性を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の画像形成装置１０は、装置内の略中央に、図中の矢印Ａ方向（右回転方向）へ回転駆動する感光体１２が設けられている。感光体１２の上方には、感光体１２の表面を帯電する帯電ロールを備えた帯電装置１４が配置され、さらに装置本体内の上部に位置して、帯電装置１４により帯電された感光体１２の表面にレーザ光Ｌを照射し静電潜像を形成する露光装置１６が設けられている。

感光体１２の右側方には、感光体１２上に形成された静電潜像をトナー像に現像するロータリ現像装置１８が隣接配置されている。このロータリ現像装置１８は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃｙａｎ）及び黒（Ｂｌａｃｋ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを備えている。

感光体１２の下方には、ロータリ現像装置１８によって可視化されたトナー像が転写される中間転写ベルト２２が設けられており、さらに中間転写ベルト２２を挟んで一次転写ロール２４が対向配置されている。この感光体１２と中間転写ベルト２２の接触部が一次転写部Ｔ１とされている。

感光体１２の左側方には、一次転写後に感光体１２上に残留する転写残トナーを除去する感光体クリーナ２６が隣接配置されている。この感光体クリーナ２６には、感光体１２の表面に圧接して転写残トナーを掻き取るクリーニングブレード２８が設けられている。

中間転写ベルト２２は、駆動ロール３４、二次転写バックアップロール３６、及びブラシバックアップロール３８に巻き掛けられ、感光体１２の回転に同期して同方向に回転移動する。これにより、中間転写ベルト２２は、一次転写部Ｔ１で一次転写ロール２４により感光体１２上のトナー像がイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写されたトナー像を下記の二次転写部Ｔ２（二次転写ロール４４）に向けて搬送する。

中間転写ベルト２２の下方には、搬送路４０を挟んで搬送ベルト４２が設けられている。搬送ベルト４２は、二次転写バックアップロール３６に対向して配置された二次転写ロール４４、及び駆動ロール４６に巻き掛けられ、中間転写ベルト２２の回転に同期して同方向に回転移動する。この中間転写ベルト２２と搬送ベルト４２の間が二次転写部Ｔ２とされ、二次転写ロール４４は、二次転写バックアップロール３６の補助により、中間転写ベルト２２に一次転写されたトナー像を二次転写部Ｔ２で用紙Ｐに二次転写する。また、この二次転写ロール４４は、中間転写ベルト２２が３回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの３色のトナー像を搬送する間は中間転写ベルト２２から離間しており、黒のトナー像が転写されると中間転写ベルト２２に略当接する。

搬送ベルト４２を回転支持する二次転写ロール４４の左側方には、中間転写ベルト２２から搬送ベルト４２上に付着するトナーを除去する搬送ベルトクリーナ４８が隣接配置されている。搬送ベルトクリーナ４８には、上述した感光体クリーナ２６と同様に、搬送ベルト４２の表面に圧接して付着トナーを掻き取るクリーニングブレード５０が設けられている。

中間転写ベルト２２を回転支持するブラシバックアップロール３８の右側方には、二次転写後に中間転写ベルト２２上に残留する転写残トナーを除去する中間転写ベルトクリーナ５６が接離可能に設けられている。この中間転写ベルトクリーナ５６は、中間転写ベルト２２がトナー像を搬送する間は中間転写ベルト２２から離間しており、クリーニング時に中間転写ベルト２２に当接する。この中間転写ベルトクリーナ５６は、クリーニング時に中間転写ベルト２２の表面に圧接しつつ中間転写ベルト２２の回転方向と反対方向に回転駆動して転写残トナーを擦り取る２本のブラシロール５８Ａ、５８Ｂ、各ブラシロール５８Ａ、５８Ｂからトナーを回収する２本の回収ロール６０Ａ、６０Ｂ、及び、各回収ロール６０Ａ、６０Ｂからトナーを掻き落とす２個のスクレーパ６２Ａ、６２Ｂを備えている。

画像形成装置１０の下部左側には、用紙Ｐが収納される給紙トレイ６４が設けられている。給紙トレイ６４の右側近傍には、給紙トレイ６４から用紙Ｐを搬送路４０に送り出すフィードロール６６、及び、送り出される用紙Ｐを１枚ずつ捌くリタードロール６８が配置されている。

装置内における下部右側には、加熱ロール７２及び加圧ロール７４を備えた定着装置７０と、その右側に一対の排出ロール７６、７８とが設けられている。この排出ロール７６、７８と対応する装置右側壁部位には排出口８０が形成されており、排出口８０の下縁部には、右側方（外側）へ延出された排紙トレイ８２が設けられている。また、用紙Ｐが搬送される搬送路４０は、フィードロール６６から二次転写部Ｔ２、搬送ベルト４２上、及び定着装置７０を経由して、排出ロール７６、７８まで延設されている。

次に、本実施形態の画像形成装置１０に設けられた中間転写ベルトクリーナ５６の構成について説明する。

図２に示されるように、本実施形態の中間転写ベルトクリーナ５６に設けられた２本のブラシロール（クリーニングブラシ）５８Ａ、５８Ｂは、導電性を有するロール軸９０Ａ、９０Ｂの外周面に、例えばナイロン繊維等からなる多数の導電性ブラシ９２Ａ、９２Ｂを放射状に植毛して形成したものである。

ここで、中間転写ベルト２２の回転移動方向（トナー像の搬送方向）における上流側に配置されたブラシロール５８Ａと、下流側に配置されたブラシロール５８Ｂとでは、下記表１に示されるように、ブラシロール５８Ａの表面速度を速く、ブラシロール５８Ｂの表面速度を遅くしている（ブラシロール５８Ａの表面速度＞ブラシロール５８Ｂの表面速度）。

またこれに加えて、ブラシロール５８Ａの繊維径を太く、ブラシロール５８Ｂの繊維径を細くしてもよく（ブラシロール５８Ａの繊維径＞ブラシロール５８Ｂの繊維径）、さらに、ブラシロール５８Ａのパイル長を短く、ブラシロール５８Ｂのパイル長を長くしてもよい（ブラシロール５８Ａのパイル長＞ブラシロール５８Ｂのパイル長）。

また、ブラシロール５８Ａに印加するバイアスは、感光体１２上から中間転写ベルト２２上にトナー像を転写する転写バイアスと同じ極性（負極）にしており、ブラシロール５８Ｂに印加するバイアスは逆極性（正極）にしている。

次に、上記の構成とされた本実施形態の画像形成装置１０によるカラー画像形成動作について説明する。

画像形成装置１０に画像形成信号が入力されると、感光体１２が帯電装置１４により一様に帯電され、この帯電された感光体１２には、画像形成信号に基づいて露光装置１６からレーザ光Ｌが照射される。このレーザ光Ｌにより、感光体１２の表面が露光され、静電潜像が形成される。感光体１２上に形成された静電潜像は、ロータリ現像装置１８の現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋによってイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー像を現像され、一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト２２に重ねて一次転写される。また、一次転写後に感光体１２上に残留する転写残トナーは、感光体クリーナ２６のクリーニングブレード２８によって掻き取られ除去される。

一方、給紙トレイ６４に収納された用紙Ｐは、フィードロール６６により送り出され、リタードロール１８により捌かれて最上部の用紙Ｐのみが搬送路４０に導かれ、所定のタイミングで二次転写ロール４４と二次転写バックアップロール３６との間、すなわち二次転写部Ｔ２に送り込まれる。この二次転写部Ｔ２で、中間転写ベルト２２に一次転写されているトナー像が用紙Ｐに二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト４２に搬送されて定着装置７０に導かれ、加熱ロール７２と加圧ロール７４とによる熱圧力によってトナー像が定着される。そしてこのトナー像の定着により画像形成された用紙Ｐは、排出ロール７６、７８により排出口８０から排紙トレイ８２へ排出される。

また、二次転写後に中間転写ベルト２２の画像領域に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ５６のブラシロール５８Ａ、５８Ｂによって擦り取られ除去され、搬送ベルト４２に付着したトナーは、搬送ベルトクリーナ４８のクリーニングブレード５０よって掻き取られ除去される。以上の動作により、画像形成装置１０によって用紙にカラー画像が形成される。

次に、上記構成とされた画像形成装置１０による作用について説明する。

本実施形態の画像形成装置１０では、中間転写ベルト２２上のトナーが中間転写ベルトクリーナ５６によって除去される際に、ブラシロール５８Ａの表面速度を速くしていることにより、機械的な掻き取り力が高められて中間転写ベルト２２とトナーとの付着力が弱められ、ブラシロール５８Ｂでトナーが回収しやすくなる。また、ジャム時などに用紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト２２上に残留した大量のトナーに対して回収率が高くなり、ブラシロール５８Ｂの負荷を低減することができる。また、機械的な掻き取り力が強められたブラシロール５８Ａでは、静電力を発生させるために印加されるバイアスと同極性（本実施形態の場合は負極）のトナーに対しても、機械的に回収又は付着力を低減し拡散する効果がある。

また、ブラシロール５８Ａを通過したトナーは残留量が少なくされ、中間転写ベルト２２との付着力も弱くされているため、表面速度の遅いブラシロール５８Ｂで確実に回収することができる。この低速のブラシロール５８Ｂでは機械的な掻き取り力が弱く大量のトナーや付着力の強いトナーをクリーニングすることは難しいが、微量のトナーに対してはすり抜けも発生しにくく、ブラシでのトナークラウドによる再付着も発生しにくい。

これにより、画像形成時に中間転写ベルト２２上に残留する少量の転写残トナーや非画像形成時の制御用トナー、さらに、ジャム時に中間転写ベルト２２上に残留する大量の未転写トナーなど、残留するトナー量に関わらず中間転写ベルト２２を良好にクリーニングすることができる。

なお、このブラシロール５８Ａの表面速度とブラシロール５８Ｂの表面速度との関係は、２：１以上の速度差にすることが好ましく、５：１以上の速度差にすることがより好ましい。２：１以上あれば上記のクリーニング効果が顕著となり、また５：１以上にすればより高いクリーニング効果が得られる。

また、ブラシロール５８Ａの繊維径を太くした場合には、機械的な掻き取り力が増加し、表面速度を高速化することで得られる効果が更に高められる。また、ブラシロール５８Ｂの繊維径を細くした場合には、表面速度を低速化することでの効果が高められるとともに、単位面積あたりのブラシ本数を増加することが可能となり、確実にトナーに接触しクリーニング性を向上することができる。

また、ブラシロール５８Ａのパイル長を短くした場合には、機械的な掻き取り力が更に高められるとともに、回収ロール６０Ａによる回収が容易になる。よって、大量のトナーが突入するブラシロール５８Ａでも、ブラシ内部にトナーが蓄積してクリーニング性が低下することを抑制できる。また、ブラシロール５８Ｂのパイル長を長くした場合には、トナーを撒き散らすことなく静電気力で確実に回収することができる。

また、画像形成において、一次転写部Ｔ１では感光体１２から中間転写ベルト２２に負極性のトナーを転写する方向の電界が作用しており、中間転写ベルト２２上に一次転写されたトナー像は負極性（−）に帯電しているが、中間転写ベルト２２から用紙Ｐへ二次転写した後の転写残トナーは、放電の影響を受けて逆極性（＋）になりやすい（図２の転写残トナーＴＮＡ）。また、制御用トナーなどの二次転写を受けないトナーも、中間転写ベルト２２上で感光体１２との一次転写部Ｔ１を通過するときに放電を受け、一部に逆極性のトナーが発生する。

これに対し、本実施形態では、ブラシロール５８Ａ、５８Ｂにそれぞれ印加するバイアスを異極性としていることにより、この両極性が混在しているトナー（転写残トナーＴＮＡ）を良好にクリーニングすることができる。

以上、本発明を上述した特定の実施形態により詳細に説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る中間転写ベルトクリーナを示す断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
５６ 中間転写ベルトクリーナ（クリーニング手段）
５８Ａ ブラシロール（第１のブラシロール）
５８Ｂ ブラシロール（第２のブラシロール）
９２Ａ 導電性ブラシ
９２Ｂ 導電性ブラシ
ＴＮＡ 転写残トナー（残留トナー）

Claims (4)

1. 感光体上に形成されたトナー像が表面に一次転写されそのトナー像を搬送して記録媒体に二次転写する中間転写体と、前記中間転写体の表面に残留する残留トナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置において、
   前記クリーニング手段は、
   前記中間転写体の表転に回転接触して前記残留トナーを除去する第１のブラシロールと、
   前記第１のブラシロールよりも前記搬送方向における下流側に設けられ、前記中間転写体の表転に回転接触して前記残留トナーを除去する第２のブラシロールと、
   を有するとともに、
   前記第１のブラシロールの表面速度と前記第２のブラシロールの表面速度と関係が、第１のブラシロール＞第２のブラシロールとされていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１のブラシロールの繊維径と前記第２のブラシロールの繊維径との関係が、第１のブラシロール＞第２のブラシロールとされていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１のブラシロールのパイル長と前記第２のブラシロールのパイル長との関係が、第１のブラシロール＜第２のブラシロールとされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記第１のブラシロールと前記第２のブラシロールとにそれぞれ印加するバイアスを異極性にすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。

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