JP2007121546A - 帯電ロールクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で確実に帯電ロールをクリーニングでき、帯電ロールのフィルミングも抑制できる帯電ロールクリーニング方法を得る。
【解決手段】非画像形成時に、必要に応じてクリーニングロール１００による帯電ロール１４のクリーニングを強化できるクリーニング強化工程を有しており、確実に帯電ロール１４をクリーニングでき、フィルミングも防止できる。クリーニング強化工程においても、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に従動回転させるので、クリーニングロール１００の駆動のための機構が不要で、簡単な構造となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、帯電ロールクリーニング方法に関し、さらに詳しくは、電子写真方式を採用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられ、この画像形成装置の像担持体を帯電させる帯電ロールの表面にクリーニングロールを接触させてクリーニングロールを帯電ロールと従動回転させて帯電ロールをクリーニングする帯電ロールクリーニング方法に関する。

従来の画像形成装置において、像担持体を帯電させる帯電ロールの表面にクリーニングロールを接触させて帯電ロールをクリーニングする方法がある。例えば特許文献１には、感光体ドラム上に画像が形成されている場合はクリーニングロールを帯電ロールに従動回転させ、感光体ドラムに画像が形成されていない場合はクリーニングロールを帯電ロールと逆回転させる帯電ロールクリーニング機構が記載されている。

しかし、この構成では、クリーニングロールを逆回転させるための機構が必要で、構造が複雑になる。また、クリーニングロールの逆回転によって、帯電ロールの表面に付着した外添剤をフィルミングさせてしまい、帯電能力が低下するおそれもある。
特開２００５−４３７１５号公報

本発明は上記事実を考慮し、簡単な構造で確実に帯電ロールをクリーニングでき、帯電ロールのフィルミングも抑制できる帯電ロールクリーニング方法を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明では、画像形成装置の像担持体を帯電させる帯電ロールの表面にクリーニングロールを接触させ、このクリーニングロールを帯電ロールと従動回転させて帯電ロールをクリーニングする帯電ロールクリーニング方法であって、前記画像形成装置による画像形成動作に連動して前記帯電ロールをクリーニングするクリーニング強化工程、を有することを特徴とする。

このように、クリーニングロールを帯電ロールと従動回転させてクリーニング強化工程を行い帯電ロールをクリーニングする。このため、クリーニングロールを逆回転等させるための機構が不要となり、簡単な構造となる。また、クリーニングロールの逆回転に起因する帯電ロール上での外添剤のフィルミングも防止できる。

また、クリーニング強化工程は、画像形成装置の画像形成動作に連動して実施される。すなわち、クリーニング強化工程を行わない場合でも、クリーニングロールが帯電ロールと従動回転していれば帯電ロールをクリーニングできるが、特にクリーニング強化工程を画像形成動作に連動して行うことで、より確実なクリーニングが可能となる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記クリーニング強化工程での前記帯電ロールの駆動速度が、画像形成時の駆動速度と異なっていることを特徴とする。

このように、画像形成時と異なる駆動速度で帯電ロールを回転させることで、適切なクリーニングを行うことが可能となる。たとえば、クリーニング強化工程時に、画像形成時よりも速く帯電ロールを駆動回転させれば、クリーニングロールのクリーニング能力を高めることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記クリーニング強化工程が、少なくとも非画像形成時に行われることを特徴とする。

これにより、画像形成に影響を与えることなく、クリーニング強化工程を行って帯電ロールをクリーニングできる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記クリーニング強化工程が、画像形成動作と相関するパラメータに基づいた実施タイミングで行われることを特徴とする。

画像形成動作と相関するパラメータから、帯電ロールのクリーニングを強化する必要性を推定することができる。したがって、この必要性に応じて、クリーニング強化工程を適切なタイミングで実施することができる。

なお、「画像形成動作と相関するパラメータ」としては、このパラメータを使用することで、帯電ロールのクリーニングの必要性を知ることができるものであればよく、代表的なものとしては、画像形成を行った記録媒体の枚数や、像担持体のサイクル数、画像形成に供したピクセル数を挙げることができる。このほかに、トナー使用量、帯電バイアス印加累積時間、感光体ドラムの膜減り量(膜厚減少量)等を用いてもよい。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記クリーニング強化工程での前記帯電ロールの駆動速度が、画像形成動作と相関するパラメータに基づいた駆動速度とされていることを特徴とする。

帯電ロールの駆動速度が高いほど、クリーニングロールの従動回転の回転速度も速くなってクリーニング能力が高まると共に、短時間でのクリーニングが可能となる。すなわち、帯電ロールのクリーニングを強化する必要性に応じて、クリーニング強化工程でのクリーニング能力を調整できる。

なお、上記の「画像形成動作と相関するパラメータ」には、たとえば、画像形成のジョブ数やジョブ間隔、画像形成を行った記録媒体の枚数や、感光体（あるいは帯電ロール）の回転数、画像形成に供したピクセル数等が挙げられるが、これに限定されない。また、これらのパラメータを複数組み合わせて、クリーニング強化工程の実施間隔を決定してもよい。

本発明は上記構成としたので、簡単な構造で確実に帯電ロールをクリーニングでき、帯電ロールのフィルミングも抑制できる。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、第１実施形態に係る４サイクル方式のフルカラーの画像形成装置１０が示されている。この画像形成装置１０の内部には、中央よりもやや右上部に、感光体ドラム１２が回転可能に配設されている。この感光体ドラム１２としては、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体からなるものが用いられ、モータ１０２（図３参照）により、矢印方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動される。このモータ１０２は、制御装置１０４からの駆動信号を受けて制御される。

感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２の略真下に配置された帯電ロール１４によって所定の電位に帯電された後、帯電ロール１４の下方に配置された露光装置１６によって、レーザービームＬＢによる画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

この感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが周方向に沿って配置された回転式現像器１８によって現像され、所定の色のトナー像となる。

このとき、感光体ドラム１２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。現像工程では回転式現像器１８が回転し、対応する色の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム１２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返され、感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって、感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム１２が３回転することによって、１つの画像が形成される。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が形成される。

感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周に中間転写ベルト２０が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト２０上に互いに重ね合わせた状態で一次転写ロール２２によって転写される。

この中間転写ベルト２０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、所定のタイミングで給紙される記録用紙２４上に、二次転写ロール２６によって一括して転写される。

一方、記録用紙２４は、画像形成装置１０の下部に配置された給紙カセット２８から、ピックアップロール３０によって送り出されるとともに、フィードロール３２及びリタードロール３４によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３６によって中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト２０の二次転写位置へと搬送される。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップインロール３８と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール２２と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト２０のラップ位置を特定するラップアウトロール４０と、二次転写ロール２６に中間転写ベルト２０を介して当接するバックアップロール４２と、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４に対向する第１のクリーニングバックアップロール４６と、第２のクリーニングバックアップロール４８と、によって所定の張力で張架されており、所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動するように、例えば、感光体ドラム１２の回転に伴って従動される。

ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成装置１０の小型化を図るため、中間転写ベルト２０が張架される断面形状が、偏平な細長い略台形状となるように構成されている。

中間転写ベルト２０は、感光体ドラム１２と、帯電ロール１４と、中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０を張架する複数のロール２２、３８、４０、４２、４６、４８と、中間転写ベルト２０用のクリーニング装置４４と、後述する感光体ドラム１２用のクリーニング装置７８と、で一体的に像形成ユニット５２を構成している。このため、画像形成装置１０の上部カバー５４を開き、像形成ユニット５２の上部に設けられた把手（図示省略）を手で持ち上げることにより、像形成ユニット５２全体を画像形成装置１０から取り外し可能となっている。

一方、中間転写ベルト２０のクリーニング装置４４は、第１のクリーニングバックアップロール４６によって張架された中間転写ベルト２０の表面に当接するように配置されたスクレーパ５８と、第２のクリーニングバックアップロール４８によって張架された中間転写ベルト２０の表面に圧接するように配置されたクリーニングブラシ６０とを備え、これらのスクレーパ５８やクリーニングブラシ６０によって除去された残留トナーや紙粉などは、クリーニング装置４４の内部に回収されるようになっている。

なお、クリーニング装置４４は、揺動軸６２を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に配置されており、最終色のトナー像の二次転写が終了するまでは、中間転写ベルト２０の表面から離間した位置に退避するとともに、最終色のトナー像の二次転写が終了すると、中間転写ベルト２０の表面に当接するように構成されている。

さらに、中間転写ベルト２０からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置６４へと搬送され、この定着装置６４によって加熱及び加圧されてトナー像が記録用紙２４上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録用紙２４は、排出ロール６６によって画像形成装置１０の上部に設けられた排出トレイ６８上にそのまま排出される。

―方、両面プリントの場合には、定着装置６４により第一面（表面）にトナー像が定着された記録用紙２４を、排出ロール６６によって排出トレイ６８上にそのまま排出せずに、排出ロール６６によって記録用紙２４の後端部を狭持した状態で、排出ロール６６を逆転させるとともに、記録用紙２４の搬送径路を両面用の用紙搬送路７０に切り替え、この両面用の用紙搬送路７０に配設された搬送ロール７２によって、記録用紙２４の表裏を反転した状態で、再度、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送して、記録用紙２４の第二面（裏面）にトナー像を転写する。そして、記録用紙２４の第二面（裏面）のトナー像を定着装置６４によって定着させ、記録用紙２４を排出トレイ６８上に排出する。

さらに、画像形成装置１０には、オプションによって、画像形成装置１０の側面に手差しトレイ７４が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ７４上に載置された任意のサイズ及び種類の記録用紙２４は、給紙ロール７６によって給紙され、搬送ロール７３及びレジストロール３６を介して、中間転写ベルト２０の二次転写位置へ搬送されることにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙２４にも画像を形成することが可能となっている。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面は、感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置７８のクリーニングブレード８０によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

図２に示すように、感光体ドラム１２の下方部には、感光体ドラム１２と接触するように帯電ロール１４が配置されている。この帯電ロール１４は、導電性のシャフト１４Ａの周囲に帯電層１４Ｂが形成されたものであり、シャフト１４Ａが回転可能に支持されている。

シャフト１４Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われていてもよい。

帯電ロール１４の帯電層１４Ｂを構成する上記導電性弾性層は、例えば、弾性を有するゴム等の弾性材、導電性弾性層の抵抗を調整するカーボンブラックやイオン導電材等の導電材、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカおよび炭酸カルシウム等の充填剤等、通常ゴムに添加され得る材料を加えてもよい。通常ゴムに添加される材料を添加した混合物を、導電性のシャフト１４Ａの周面に被覆することにより形成される。抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。また、上記弾性材は発泡体であってもかまわない。

上記導電性弾性層を構成する弾性材としては、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムおよびこれらのブレンドゴムが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの微粉末を挙げることができる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；を挙げることができる。

これらの導電剤は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、１〜６０質量部の範囲であることが好ましく、一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム材１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲であることが好ましい。

帯電層１４Ｂを構成する上記表面層は、トナー等の異物による汚染の防止のためなどに形成しているものであり、表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく特に限定するものではない。ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロン、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、メラミン樹脂、フッ素ゴム、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体等を挙げることができる。

このうち外添剤汚れの観点から、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンが好ましく用いられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。ここで、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロンよりなる重合単位が共重合体中に含まれる割合は、重量比で合わせて１０％以上であるのが好ましい。上記重合単位が１０％以上の場合は、調液性および表面層塗布時における成膜性に優れるとともに、特に繰り返し使用時における樹脂層の磨耗や樹脂層への異物付着が少なく、ロールの耐久性が優れ、環境による特性の変化も少なくなる。

上記高分子材料は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。また、当該高分子材料の数平均分子量は、１，０００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、１０，０００〜５０，０００の範囲であることがより好ましい。

また上記表面層には導電性材料を含有させ、抵抗値を調整することができる。該導電性材料としては、粒径が３μｍ以下であるものが望ましい。

また、抵抗値の調整を目的とした導電剤として、マトリックス材に配合されるカーボンブラックや導電性金属酸化物粒子、あるいはイオン導電剤のような、電子及び／又はイオンを電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したもの等を用いることができる。

導電剤のカーボンブラックとして、具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。

上記カーボンブラックはｐＨ４．０以下であり、一般的なカーボンブラックに比べ、表面に存在する酸素含有官能基の効果により、樹脂組成物中への分散性がよく、前記ｐＨ４．０以下のカーボンブラックを配合することにより、帯電均一性をよくすることができ、さらに抵抗値の変動を小さくすることができる。

上記抵抗値を調整するための導電性粒子である導電性金属酸化物粒子は、酸化錫、アンチモンがドープされた酸化錫、酸化亜鉛、アナターゼ型酸化チタン、ＩＴＯ等の導電性を有した粒子で、電子を電荷キャリアとする導電剤あれば何れも用いることができ、特に限定されるものではない。これらは、単独で用いても２種類以上を併用することができる。また、本発明を阻害しない限り、何れの粒径であってもよいが、抵抗値調整および強度の点より、好ましくは酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫、アナターゼ型酸化チタンであり、更に、酸化錫、アンチモンドープがされた酸化錫が好ましい。

このような導電性材料によって抵抗制御を行うことにより、表面層の抵抗値は環境条件によって変化せず、安定な特性が得られる。

さらに、上記表面層には、フッ素系あるいはシリコーン系の樹脂が用いられている。特に、フッ素変性アクリレートポリマーで構成されることが好ましい。また、表面層の中に微粒子を添加してもよい。これにより、表面層が疎水性となって帯電ロール１４への異物の付着が防止されるように作用する。また、アルミナやシリカのような絶縁性の粒子を添加して、帯電ロール１４の表面に凹凸を付与し、感光体ドラム１２との摺擦時の負担を小さくして帯電ロール１４と感光体ドラム１２相互の耐磨耗性を向上させることも可能である。

また、帯電ロール１４の径はφ８ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍからφ１４ｍｍで、帯電層１４Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であると周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、また放電回数が減るので、汚れや帯電性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が８ｍｍ以下であると画像形成装置１０を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、また放電回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

この帯電ロール１４であるが、所定の帯電性能を有するものであれば上記の構成に限定されるものでないことは言うまでもない。

帯電ロール１４の感光体ドラム１２と反対側の下方部には、帯電ロール１４の表面に接触するロール状のクリーニングロール１００が設けられている。このクリーニングロール１００は、シャフト１００Ａの周囲にスポンジ層１００Ｂが形成されたものであり、シャフト１００Ａが軸受け１１０によって回転可能に支持されている。

クリーニングロール１００は帯電ロール１４に所定の荷重で押圧され、スポンジ層１００Ｂが帯電ロール１４の周面に沿って弾性変形してニップ部１０１を形成している。感光体ドラム１２は、図示しないモータによって図２中の時計回り（矢印２の方向）に回転駆動され、感光体ドラム１２の回転により帯電ロール１４が矢印４の方向に従動回転する。また、帯電ロール１４の回転によりロール状のクリーニングロール１００が矢印６の方向に従動回転する。

そして、このようにクリーニングロール１００が従動回転することにより、帯電ロール１４の表面のトナーや外添剤などの汚れがクリーニングロール１００によってクリーニングされる。

クリーニングロール１００のシャフト１００Ａの材質としては、快削鋼、ステンレス鋼等が使用されており、摺動性などの用途に応じ材質および表面処理方法は適時選択され、導電性を有さない材質についてはメッキ処理など一般的な処理により加工され導電化処理が行われてもよく、もちろんそのまま使用してもよい。また、クリーニングロール１００は、スポンジ層１００Ｂを介して帯電ロール１４と適度なニップ圧力で接触するため、ニップ時に撓みのない強度を持った材質またはシャフト長に対して十分剛性をもったシャフト径が選択される。

スポンジ層１００Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなる。このスポンジ層１００Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂又はゴムを材質としたものより選択される。スポンジ層１００Ｂは、帯電ロール１４との従動摺擦により外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電ロール１４の表面にスポンジ層１００Ｂの擦れによるキズをつけないために、また、長期にわたり千切れや破損が生じないようにするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好ましく用いられる。

ポリウレタンとして特に限定するものではなく、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルやアクリルポリールなどのポリオールと、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどのイソシアネートの反応を伴っていれば良く、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど鎖延長剤が混合されていることが好ましい。また、水やアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物などの発泡剤を用いて発泡させるのが一般的である。さらに必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えればよい。

長期的に安定したクリーニング性を維持するには、帯電ロール１４に付着した外添剤やトナーなどの異物をクリーニングロール１００の発泡体のセル内に取り込み、セル内で回収した異物が凝集して適度な大きさになると、クリーニングロール１００から帯電ロール１４を介して感光体ドラム１２に戻し、感光体ドラム１２をクリーニングするクリーニング装置７８に回収することで、クリーニング性能の維持継続がなされていると考えられている。

そのため、クリーニングロール１００のセル数は４０〜８０個／２５ｍｍであることが好ましく、４５〜７５個／２５ｍｍであることがより好ましい。このようなセル数に設定することで、セルの中に外添剤などの異物を取り込みやすく、かつ取り込んだ外添剤などの異物を帯電ロール１４、感光体ドラム１２へ転移しやすくなる。セル数が８０個／２５ｍｍより多いとセル径が小さい為に外添剤の取り込み性が低下し、逆にセル数が４０個／２５ｍｍより少ないとセル径が大きくなりすぎ、取り込んだ外添剤を帯電ロール１４へ転移させる適度な大きさまで固めることが困難となる。

また、クリーニングロール１００の径（大径部１０６の径）はφ８ｍｍからφ１５ｍｍ、より好ましくはφ９ｍｍからφ１４ｍｍで、スポンジ層１００Ｂの肉厚が２ｍｍから４ｍｍであることが好ましい。直径が１５ｍｍ以上であるとクリーニングロール１００の周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が減り、またクリーニング回数が減るので、クリーニング性能に対する長期安定性には優れるものの小型化の観点から不利である。直径が９ｍｍ以下であると画像形成装置を小型化できるので優位であるが、周面１箇所あたりの外添剤に接触する回数が増え、またクリーニング回数が増えるので、長期安定性に対し不利となる。

また、クリーニングロール１００の帯電ロール１４への喰込量は、クリーニングロール１００の厚さの１０％〜６０％が好ましく、２０％〜５０％がより好ましい。このような範囲に喰込量を設定することで、適切なニップ幅とニップ圧力を得ることができ、帯電ロール１４の表面を微小に削り取りやすくなる。喰込量が１０％より小さいと、ニップ幅とニップ圧力が不足し、帯電ロール１４を微小に削り取ることができない。また、喰込量が６０％より大きいと、クリーニングロール１００を安定して帯電ロール１４に圧接することができず、帯電ロール１４の表面を均一に削り取ることができない。

また、スポンジ層１００Ｂの中に、トナーに外添される外添剤からなる研磨粒子を含有することが好ましい。研磨粒子としては、ＳｅＯ_２などが用いられる。このような研磨粒子を含有することにより、クリーニングロール１００によって帯電ロール１４の表面を微小に削り取りやすくなる。

ここで、本実施形態にかかる画像形成装置１０のクリーニング方法では、図４及び図５に示すように、通常の画像形成動作と異なるタイミング、すなわち画像を形成していない非画像形成時に、必要に応じてクリーニングロール１００による帯電ロール１４のクリーニングを強化できるクリーニング強化工程を有している。図４のタイミングチャートに示すように、本実施形態のクリーニング強化工程では、通常の画像形成のジョブ指令を制御装置１０４（図３参照）が受けたときに、この初期においては通常ジョブ（画像形成）を開始することなく、クリーニング強化工程を行う。クリーニング強化工程では、制御装置１０４は、通常のジョブに対応したプロセススピードよりも速いプロセススピードで感光体ドラム１２を回転させる。したがって、クリーニング強化工程では、通常の画像形成時よりも高いクリーニング能力でクリーニングできる。たとえば、帯電ロール１４上に付着した放電生成物や外添剤等の付着物を効率よく除去できる。

そして、予め決められた所定時間だけ、上記のクリーニング強化工程を行った後、通常ジョブに移行して、画像形成を行う。

なお、クリーニング強化工程において、図５にも示すように通常のジョブよりもプロセススピードを上げることが好まく、特に、画像形成装置１０の設定プロセススピードの最大値とすることが、クリーニング能力を高める点では好ましい。

ただし、プロセススピードを上げない場合でも、画像形成を行うことなくクリーニングロール１００を帯電ロール１４に対し従動回転させれば、画像形成を行っている状態と比較して、放電生成物の生成及び外添剤の飛来等の影響を受けない為、クリーニング能力は高くなる。したがって、クリーニング強化工程でのプロセススピードは、画像形成装置１０の仕様や、求めるクリーニング能力に応じて、適切に設定することが可能である。たとえば、クリーニング強化工程でのプロセススピードが、画像形成時のプロセススピードより遅くても、クリーニングを強化できる場合もある。図５に示した例では、通常ジョブのプロセススピードとして、用紙の種類等に応じて、複数種設定されている例であるが、通常ジョブのプロセススピードの１つ（細い実線で示したもの）は、クリーニング強化工程でのプロセススピードと同一に設定されている。

また、クリーニング強化工程を行う条件やタイミングは、上記のようなジョブ動作前に限定されないが、ジョブ動作前（好ましくは直前）にクリーニング強化工程を行うと、特に異物の付着が少ない状態でジョブ（画像形成）を行うことができる点で好ましい。また、ジョブ動作後にクリーニング強化工程を行ってもよく、これによれば、ジョブ動作前にクリーニング強化工程を行う必要がないので、画像形成を早期に開始することができる。

また、一般に、画像形成を行った用紙枚数（Ｐｒｉｎｔ Ｖｏｌｕｍｅ、以下、適宜「ＰＶ」と略す）や、感光体ドラム１２のサイクル数、画像形成に供したピクセル数等に応じて、帯電ロール１４に付着する放電生成物や外添剤等の付着物は増えると考えられる。したがって、クリーニング強化工程を行うか必要性（行うか否か）の判断にあたっては、これらのパラメータを累積し、累積値を単独であるいは組み合わせて判断指標とすることが可能である。

図６には、このようにして、画像形成動作と相関する各種パラメータに基づいてクリーニング強化工程を行う場合の制御フローの一例が示されている。

この制御フローでは、ステップＳ２０２において、制御装置１０４内の累積カウンターをクリア（リセット）する。具体的には、累積ＰＶ、累積サイクル数、累積ピクセル数をリセットする。

ステップＳ２０４では、クリーニング強化工程を行うか否かの判断基準となる閾値を設定する。この閾値は、上記したＰＶ、サイクル数及びピクセル数のそれぞれについて設定される。

ステップＳ２０６では、クリーニング強化工程の実施条件を設定する。この実施条件としては、たとえば、
１．累積ＰＶのみが閾値を越えたときにクリーニング強化工程を実施
２．累積サイクル数のみが閾値を越えたときにクリーニング強化工程を実施
３．累積ピクセル数のみが閾値を越えたときにクリーニング強化工程を実施
４．累積ＰＶ、累積サイクル数、累積ピクセル数のいずれかが閾値をこえたときにクリーニング強化工程を実施
５．累積ＰＶ、累積サイクル数、累積ピクセル数のいずれもが閾値をこえたときにクリーニング強化工程を実施
の５つが挙げられる。ステップＳ２０６では、これらのうち１つが選択される。この選択は、たとえばオペレータが操作により行ってもよいし、予め工場等で初期設定としていずれかが選択されていてもよい。

ステップＳ２０８では、ジョブ指令の有／無を判断し、無かった場合には処理を終了する。ジョブ指令が有った場合には、ステップＳ２１０において、累積値が閾値を超えているか否かを判断する。超えていない場合には、図Ｓ２１２に移ってプリントジョブを実行する。超えている場合には、ステップＳ２１４において、クリーニング強化工程を行う。このクリーニング強化工程では、累積ＰＶ、累積サイクル数、累積ピクセル数に対応させたプロセススピードでクリーニングを行ってもよい。すなわち、これら累積値の大小に応じて、帯電ロール１4に付着した放電生成物や外添剤等の付着物の量も増減していると考えられるので、プロセススピードを調整することで、付着物の量に応じてクリーニング能力を適切に設定できる。

さらにステップＳ２１６において累積カウンターをクリア（リセット）した後、ステップＳ２１２でプリントジョブを実行する。そして、ステップＳ２１８において、ジョブの実行によるＰＶ、サイクル数、ピクセル数を累積カウンターに加算し、ステップＳ２０８に戻る。

このように、本実施形態では、画像形成動作と相関する各種パラメータに基づいて、クリーニング強化工程を行う頻度や間隔を設定するので、生産性（単位時間あたりのプリント枚数）の低下を最小限にできる。

また、本実施形態では、クリーニングロール１００を帯電ロール１４に対し従動回転させてクリーニングを行っているので、クリーニングロール１００を回転駆動させるための機構が不要となり、簡単な構造となる。また、クリーニングロール１００を逆回転させたときに懸念される帯電ロール１４上での外添剤のフィルミング等も本実施形態では防止できる。

なお、本実施形態では、感光体ドラム１２の下方部に帯電ロール１４を接触させ、この帯電ロール１４の下方部にクリーニングロール１００を接触させる構成であるが、この構成に限定するものではない。例えば、感光体ドラムの上方部に帯電ロールを接触させ、この帯電ロールの上方部にクリーニングロールを接触させる構成でも本発明を適用することが可能である。

なお、本実施形態の画像形成装置１０は、回転式現像器１８を用いて感光体ドラム１２へのトナー像の形成を４サイクル繰り返したが、この構成に限定するものではない。例えば、中間転写ベルトの移動方向に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ユニットを並設する構成であっても、各画像形成ユニットの感光体ドラム、帯電ロール及びクリーニングロールに本発明を適用することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に用いられる帯電ロールとクリーニング部材の周囲の構成を示す拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムとモータ及び制御装置の関係を示す概略ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置のクリーニング強化工程及び通常ジョブのタイミングチャートである。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置のクリーニング強化工程及び通常ジョブのプロセススピードの時間変化を定性的に示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置のクリーニング強化工程及び通常ジョブの制御フローを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光体ドラム
１４ 帯電ロール
１４Ａ シャフト
１４Ｂ 帯電層
１６ 露光装置
１８ 回転式現像器
２０ 中間転写ベルト
２２ 一次転写ロール
２４ 記録用紙
２６ 二次転写ロール
２８ 給紙カセット
３０ ピックアップロール
３２ フィードロール
３４ リタードロール
３６ レジストロール
３８ ラップインロール
４０ ラップアウトロール
４２ バックアップロール
４４ クリーニング装置
４６ クリーニングバックアップロール
４８ クリーニングバックアップロール
５２ 像形成ユニット
５４ 上部カバー
５８ スクレーパ
６０ クリーニングブラシ
６２ 揺動軸
６４ 定着装置
６６ 排出ロール
６８ 排出トレイ
７０ 用紙搬送路
７２ 搬送ロール
７３ 搬送ロール
７４ トレイ
７６ 給紙ロール
７８ クリーニング装置
８０ クリーニングブレード
１００ クリーニングロール
１００ ゴム材
１００Ａ シャフト
１００Ｂ スポンジ層
１０１ ニップ部
１０２ モータ
１０４ 制御装置
ＬＢ レーザービーム

Claims (5)

1. 画像形成装置の像担持体を帯電させる帯電ロールの表面にクリーニングロールを接触させ、このクリーニングロールを帯電ロールと従動回転させて帯電ロールをクリーニングする帯電ロールクリーニング方法であって、
   前記画像形成装置による画像形成動作に連動して前記帯電ロールをクリーニングするクリーニング強化工程、
   を有することを特徴とする帯電ロールクリーニング方法。
2. 前記クリーニング強化工程での前記帯電ロールの駆動速度が、画像形成時の駆動速度と異なっていることを特徴とする請求項１に記載の帯電ロールクリーニング方法。
3. 前記クリーニング強化工程が、少なくとも非画像形成時に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の帯電ロールクリーニング方法。
4. 前記クリーニング強化工程が、画像形成動作と相関するパラメータに基づいた実施タイミングで行われることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の帯電ロールクリーニング方法。
5. 前記クリーニング強化工程での前記帯電ロールの駆動速度が、画像形成動作と相関するパラメータに基づいた駆動速度とされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電ロールクリーニング方法。

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