JP2007041279A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニング性能が向上したブラシ方式のクリーニング装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 像担持体上に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化し、当該トナー像を、中間転写ベルトに転写し、さらに転写材に転写後、前記中間転写ベルト上に残留するトナーを、バイアス電圧が印加されたブラシローラを有するクリーニング手段により除去する画像形成装置において、前記ブラシローラからトナーを除去するフリッカーローラと、当該フリッカーローラに当接しトナーを掻落するスクレーパと、前記フリッカーローラに接し、前記スクレーパよりも上流側にトナー滞留部材を設置したことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、中間転写体を清掃するブラシローラにバイアス電圧を印加したクリーニング手段を有する画像形成装置に関する。

従来、中間転写ベルトを用いた電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体である感光体に形成したトナー像を中間転写ベルトに１次転写し、その中間転写ベルト上のトナー像を用紙（記録紙）等の転写材に２次転写するものが知られている。すなわち、感光体上に形成された所定の極性に帯電しているトナー像を静電気力を利用して中間転写ベルトに転写した後、その中間転写ベルトのトナー像を静電気力を利用して転写材上に転写する。

このような中間転写ベルトを用いた画像形成装置は、静電気力を利用して、各感光体上に形成したトナー像を順次中間転写ベルト上に重ね合わせ、さらに、重ね合わせトナー像を転写材に一括転写することができるので、カラー画像形成装置としてに広く用いられている。

ここで、２次転写を終えた中間転写ベルトには微量のトナーが残存しており、これを放置しておくと、次の画像を形成する場合に、残存トナーによる画像汚れが発生する。

そこで、転写後の中間転写ベルト上の残留トナーを除去するために、ポリウレタンなどの合成ゴム製の板状のクリーニングブレード（以下、単にブレードともいう。）を用い、このエッジ部を中間転写ベルト面に押しつけ、トナーを堰き止めて除去するブレード方式を採用されている。

しかしながら、前記感光体とブレードとの間の摩擦係数が増大し、ブレードがめくれ、異物が挟まりクリーニング不良となる不便が起こり易い。そこで、ブレードの上流側に、ブレードによって剥落した余剰トナーを潤滑剤として再度像担持体面に付与する発砲潤滑ロールを配置し、上述のような不便を防止する方法（例えば、特許文献１参照）や、感光体と接触するブレードの面の反対側の面に、さらに先端が、ブレード先端エッジ部よりも前方に突出して像担持体から掻き落とされたトナーを捕集し、捕集されたトナーを潤滑剤として志度像担持体面に付与する方法（例えば、特許文献２参照）や、中間転写ベルト上のトナーをブレードにて掻き落とし、掻き落とされたトナーの一部をブラシローラにて再度中間転写ベルト面に付与する方法（例えば、特許文献３参照）等のようにトナーを潤滑剤として用い、前述のような不便を回避する技術が提案されている。

近年、画像改善のため重合トナー、小粒径トナーが使われはじめ、ブレードに代わる方法として、バイアス電圧を印加したブラシローラによって静電的にトナーを回収する、所謂バイアスクリーニング法が考えられる。

中間転写ベルト上に残った転写残トナーをブラシローラ（以下、単にブラシともいう。）でクリーニングする場合を例に挙げると、通常の転写後に中間転写ベルト上に残ったトナーは正と負の極性のものが両方存在する場合が多く、１本のブラシにバイアス電圧を印加し、全ての転写残トナーを除去することは困難である。そこで、２本のブラシを併用し、それぞれに正と負の電圧を印加する方法が知られている。

ブラシによるクリーニング装置は、ブラシがトナーで汚れた状態ではクリーニング性能が低下する。そこで、常に良好なクリーニング性能を得るためには、ブラシからトナーを除去することが必要である。

ブラシからのトナー除去は、まずバイアス電圧が印可された導電性の、当該ブラシからトナー回収ローラであるフリッカーローラに静電的にトナーを移動させ、フリッカーローラ表面から金属等のスクレーパ部材でトナーを機械的に掻き取る構成が一般的である。
特開平７ー１８１８５６号公報 特開平９ー１６０４６号公報 特開２００５ー４３５０４号公報

しかしながら、前記フリッカーローラ表面からスクレーパでトナーを機械的に掻き落とす構成の場合、スクレーパの先端部分の磨耗が問題となり、耐久性を通してスクレーパによる掻き取り性能が維持できない問題がある。すなわち、スクレーパでの掻き取りが不十分な場合、その部分のブラシのトナーが除去できなくなるためブラシによるクリーニング性能が低下し、画像上のクリーニング不良が発生する。

本発明は、前記スクレーパの先端部の磨耗を防止し、クリーニング性能が向上したクリーニング手段を有する画像形成装置を提供すること目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

像担持体上に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化し、当該トナー像を、中間転写ベルトに転写し、さらに転写材に転写後、前記中間転写ベルト上に残留するトナーを、バイアス電圧が印加されたブラシローラを有するクリーニング手段により除去する画像形成装置において、前記ブラシローラからトナーを除去するフリッカーローラと、当該フリッカーローラに当接しトナーを掻落するスクレーパと、前記フリッカーローラに接し、前記スクレーパよりも上流側にトナー滞留部材を設置したことを特徴とする画像形成装置。

固定部材であるトナー貯留部材からフリッカーローラに潤滑剤としてのトナーを付与することによりスクレーパの摩耗が回避でき、クリーニング性能が向上する。

はじめに、本発明の画像形成装置について図１を基に説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は像形成体である感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２はデジタル式像露光手段である書込装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５は感光体１０のクリーニング用のブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写体である中間転写ベルト（以下、単にベルトともいう。）を示す。

画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４、補助ローラ２９に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写手段である転写ローラ２５、クリーニング手段であるクリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。なお、前記従動ローラ２４は、アルミ地肌のままの導電性アルミローラで、接地されている。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は、画像形成レーザで光信号に変換され、書込装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。当該中間転写ベルト２０の材質は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。

転写ローラ２５には、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写機能については、転写ローラの他にコロナ放電器を用いることもできる。

２６は転写ローラで、アースローラ２２からベルトを介して当接および当接解除可能である。転写ローラ２６とアースローラ２２とで形成された転写領域となるニップ部Ｓで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。

除電ローラ２７には、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加され、トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０に残留するトナーの電荷を弱めている。

クリーニング装置２８は、本発明に係わる中間転写ベルト２０のクリーニング手段であるが、詳細については後述する。

４０は定着装置で、加熱ローラ４１と圧着ローラ４２を有している。

前記加熱ローラ４１は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、その温度は、前記加熱ローラ４１に設置された不図示の接触温度センサにより検出され、制御される。

制御部Ｂは、画像形成プロセス制御、定着温度制御、転写材搬送制御、ブラシローラへの印加電圧制御等を行う。

次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。

画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。

感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。

当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に一次転写される。

その後、前記感光体１０はクリーニングのブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。

次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。

同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされる。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。

重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後前記タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）のニップ部Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに二次転写される。

その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残存トナーがブラシローラ２８１、２８３によって清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、搬送スクリュー２８７の回転によって軸方向（図において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。

前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更に定着装置４０へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２に挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。

前述したが、ブラシローラから移動したトナーを付着しているフリッカーローラ表面をスクレーパ部材でトナーを機械的に掻き落とす構成の場合、スクレーパの先端部分の摩耗が問題となり、耐久性を通してスクレーパによる掻き取り性能が維持できずクリーニング不良となる問題がある。

本発明は、このような上記の問題を回避するために考案されたものである。

以下、本発明に係わる中間転写ベルトのクリーニング処理について、実施の形態である図２を基に説明する。

図２は、図１における中間転写ベルトのクリーニング装置を拡大した図を示す。

図２（ａ）において、クリーニング装置２８は、不図示の駆動源からの動力を得て矢印方向に回転する導電性のブラシローラ２８１、２８２、正電圧が印加された導電性のフリッカーローラ２８３と負電圧が印加されたフリッカーローラ２８４、スクレーパ２８５、２８６、搬送スクリュー２８７、不図示のクリーニング装置枠体に取り付けられた固定のトナー滞留部材３０等で構成されている。

前記ニップ部Ｓで二次転写処理が終わって、中間転写ベルト２０上に正、負の極性のトナーが混在して残留し、クリーニング装置２８に送られる。はじめに、負極性のトナーはブラシローラ２８１で除去され、フリッカーローラ２８３へ付着しスクレーパ２８５で掻落され落下する。なお、正極性のトナーの一部もブラシローラ２８１にて機械的に掻き落とされ落下する。その後、残りの正極性のトナーはブラシローラ２８２で除去され、フリッカーローラ２８４へ付着する。付着したトナーはトナー滞留部材３０へ送られ、当該トナーの一部少量は、補助ブラシ３０Ａに採集され、トナー受け部材３０２に滞留し、残りのトナーはスクレーパ２８６で掻き落とされ落下する。なお、トナー受け部材３０２に滞留しているトナーは、ブラシによる回収トナー量が少ない場合でも、補助ブラシ３０Ａを介してフリッカーローラ２８４に付着することになる。

トナー滞留部材３０は、トナーの回収量が少ないブラシ側のフリッカーローラに設置されるので、トナー受け部材３０２からトナーが溢れて問題となることはない。

このトナー滞留部材３０は、滞留したトナーを再度フリッカーローラ２８４に付与する効果をもち、ブラシローラ２８２で回収されるトナー量がもともと少ない場合に、トナー滞留部材３０から付与されたトナーは潤滑剤として特に有効であり、スクレーパの摩擦抑制等に特に効果がある。この構成にすることにより、フリッカーローラ２８４とスクレーパ２８６との間の摩擦係数を低下させ、スクレーパ２８６の摩擦を低減することができる。

前述したブレードクリーニングの場合、少なくとも転写残トナーは全てクリーニング部に到達するため、例えば、転写率９０％とすれば形成画像の１０％分のトナーはブレードに供給されることになる。しかし、本発明のクリーニングの場合、転写残トナーのうちの更に何％かの分しか一方のスクレーパには供給されないこととなる。２本のスクレーパに到達するトナーの比率は転写残トナーの帯電量分布により決まる。現像剤中トナーと同極性トナーは、二次転写を未転写にしてトナーを送る等、通常感光体クリーニングで行われている制御と同様のことを行うことにより供給することが可能であるが、現像剤中のトナーと逆極性のトナーについては不可能であり、少ない転写残トナーにより潤滑性を維持することが不可欠となるため、ブレードクリーニングよりも厳しい条件であるといえる。

以下、トナー滞留部材を適用することによる、スクレーパの摩耗とクリーニング性能についての効果の確認実験を下記の条件で行った。

＜実験条件＞
実験機： タンデム方式のカラー画像形成装置（図１参照）
中間転写ベルト： ＰＩ（ポリイミド）製、体積抵抗が１０⁹Ω、表面抵抗
が１０¹¹Ω
ブラシローラ： 導電性アクリルの線径６ｄ、密度１５．５ｋｆ／ｃｍ²
、中間転写ベルトとの当接部で、上流側ブラシは走行に
対し正方向、下流側ブラシは逆方向回転、線速度は２２
０ｍｍ／ｓｅｃ、ベルトとの食い込み量は１ｍｍ、両ブ
ラシローラの電位はベルト裏側の従動ローラ（アース）
とフリッカーローラとの間の電位となるように外部から
電圧を印加できるよう構成
フリッカーローラ： ステンレス製ローラで、上流側（正電圧印加）、下流側
（負電圧印加）共に、ブラシローラとの当接部で、正方
向に回転、ブラシローラとの食い込み量１ｍｍ
スクレーパ： ステンレス製板（厚さ０．０５ｍｍ、自由長８ｍｍ、先
端変形量１．５ｍｍ）を各フリッカーローラにカウンタ
当接
トナー滞留部材： 下流側ブラシローラに設置（トナー到達量の少ない側、
実写時確認）、導電性ナイロンブラシ６ｄ、７．７５ｋ
ｆ／ｃｍ²、毛長６ｍｍ、毛幅３ｍｍ×長さ３２０ｍｍ
＜プリント及び測定＞
２０％印字率原稿を連続１００プリントの実写テストを行い、終了後にフリッカーローラ上のトナーすり抜け状況を目視確認。

すなわち、フリッカーローラにトナー滞留部材を設置した場合と、何も設置しない場合との磨耗したスクレーパをそれぞれ用意し、スクレーパの摩耗量ｄ（図３参照）およびクリーニング性能を比較した。

図３は、スクレーパの取り付け及び磨耗量の測定部所を示す図である。

＜実験結果＞
表１のように、トナー滞留部材をフリッカーローラのトナー到達量が少ないスクレーパ当接部上流に設置することによって、スクレーパの磨耗が低減でき、かつ、その効果によって良好なクリーニング性能が得たれた。なお、表１において、○は良好、×は不良を示す。

以上の、確認実験の結果からも本発明の効果が実証された。

なお、図２（ｂ）に示すような、補助ブラシ３０Ａでなく、回収ブラシローラ３０Ｂにした形態のトナー滞留部材にしても同様の効果がある。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 図１における中間転写ベルトのクリーニング装置を拡大した図を示す。 スクレーパの取り付け及び磨耗量の測定部所を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成手段
１０ 感光体
１３ 現像器
２０ 中間転写ベルト
２１ 駆動ローラ
２４ 従動ローラ
２８ クリーニング装置
２８１、２８２ ブラシローラ
２８３、２８４ フリッカーローラ
２８５、２８６ スクレーパ
３０ トナー滞留部材
３０２ トナー受け部材
３０Ａ 補助ブラシ
３０Ｂ 回収ブラシローラ

Claims (3)

1. 像担持体上に形成された静電潜像を現像手段によりトナー像に顕像化し、当該トナー像を、中間転写ベルトに転写し、さらに転写材に転写後、前記中間転写ベルト上に残留するトナーを、バイアス電圧が印加されたブラシローラを有するクリーニング手段により除去する画像形成装置において、前記ブラシローラからトナーを除去するフリッカーローラと、当該フリッカーローラに当接しトナーを掻落するスクレーパと、前記フリッカーローラに接し、前記スクレーパよりも上流側にトナー滞留部材を設置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング手段は、複数のブラシローラを有し、クリーニングされたトナーの回収量の少ないブラシローラのフリッカーローラに前記トナー滞留部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー滞留部材は前記フリッカーローラに当接する固定部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

Images