JP2007140374A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムをクリーニングする回転ブラシ上に付着したトナーを、ストレスを与えることなく除去し、長期間に渡って安定したデトーニング性能を維持する。
【解決手段】感光体ドラム１２と対向する位置に、感光体ドラム１２表面をクリーニングする回転ブラシ５２を配設する。回転ブラシ５２と接触する位置に、回転ブラシ５２に付着したトナーを回収する回収部材６０を設ける。この回収部材６０は、回転ブラシ５２側に配置されたトナー付着用ロール６２と、回転ブラシ５２と反対側に配置されたトナー剥離用ロール６４と、これらのロールに懸架されて周回移動するベルト６６とを備えている。トナー付着用ロール６２には、電源６８からトナーと逆極性の電圧が印加され、トナー剥離用ロール６４には、電源７０からトナーと同極性の電圧が印加される。
【選択図】図２

Description

本発明は、トナー像が担持される感光体や中間転写体などの像担持体の表面をクリーニングする回転ブラシと、この回転ブラシに付着したトナーを回収するトナー回収機構を備えたクリーニング装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像の転写後に感光体や中間転写体などの表面に残る転写残留トナーや外添剤などをクリーニングするクリーニング装置が設けられている。

このクリーニング装置としては、例えば、感光体ドラムの表面にブラシを当接し、ブラシにトナーと逆極性のバイアスを印加することでトナーを引き付けて静電的に回収する構成が知られている。この構成では、ブラシに引き付けられたトナーをさらにブラシから回収する、いわゆるデトーニングを行う必要がある。このデトーニング機能が十分働かない場合には、ブラシ内にトナーが溜まっていくことによって回収効率が悪化し、クリーニング性が十分得られなかったり、さらには感光体上にトナーフィルミングを発生させる原因となる。

このようにブラシ上のトナーをデトーニングする構成には、トナーと逆極性のバイアスが印加された回収ロールを当接してブラシからトナーを回収するとともに、回収ロールからは表面にスクレーパーを当接して機械的に掻き落とすものが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。

しかし、特許文献１、２の構成では、スクレーパーが回収ロールに当接する際に生じるトナーへの加圧ストレスから回収ロール上にフィルミングを生じさせ、しだいにデトーニング能力が不足してくるという問題がある。この問題は、低温による定着を狙った低融点トナーを用いた場合に顕著に発生する。

また、他の構成として、回収ロールを複数の電極セグメントに分割して回転可能に構成し、回転する電極セグメントと接触するように２つの端子を配置し、２つの端子を介してそれぞれ異なる電圧を印加する構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。そして、ブラシからトナーを回収する際には、一方の端子を介してトナーと逆極性の電圧を印加し、また、回収ロールからトナーを除去する際には、他方の端子を介してトナーと同極性の電圧を印加する。

この特許文献３の構成では、回収ロールからトナーを除去する際に静電的な力を利用しており、スクレーパーなどによる機械的な力に依存していない。そのため、トナーにかかるストレスを低く抑えることができ、回収ロール上にフィルミングが発生しないという利点を有する。

しかし、特許文献３の構成では、電極のバイアスを切り替える際に、電極と端子との間の接触箇所に磨耗が生じ、時間の経過とともに接触不良が発生する。そのため、この接触不良を原因として、長時間に渡って安定したデトーニング能力を得られないという問題がある。また、特に高速で出力する場合に、回収ロールの表面に設けられた誘電体層における電位の切り替えが十分に行われず、回収ロール上のトナーを除去しきれないという問題がある。

さらに、特許文献１〜３では、ブラシに回収ロールを当接しており、ブラシと回収ロールとのニップ幅を広げるには、ロール径を大きくする必要がある。そのため、特に高速で出力する場合には、ニップ幅を十分に確保することができず、ブラシからトナーを回収しきれないという問題がある。
特開昭５７−７８５７９号公報 特開昭６２−１６８１８７号公報 特開昭５４−１３０１３９号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ブラシから回収した回収部材上のトナーを、ストレスを与えることなく除去し、長期間にわたって安定したデトーニング性能を維持することを課題とする。また、高速で出力する場合にも、ブラシからトナーを回収しきれないという不具合を解消することを課題とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係るクリーニング装置は、トナー像が担持される像担持体に接触するように配置され、前記像担持体からトナーをクリーニングする回転ブラシと、前記回転ブラシ上のトナーを静電的に回収するトナー回収機構と、を備えたクリーニング装置であって、前記トナー回収機構は、前記回転ブラシに対向して回転可能に支持され、トナーと逆極性のトナー付着用ロールと、前記回転ブラシから離間して回転可能に支持され、トナーと同極性のトナー剥離用ロールと、前記トナー付着用ロールと前記トナー剥離用ロールに懸架され、前記回転ブラシに接触して周回移動するベルトと、を備えることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、トナー付着用ロールとトナー剥離用ロールにベルトが懸架され、ベルトは回転ブラシに接触して周回移動する。回転ブラシに対向してトナーと逆極性のトナー付着用ロールが支持されており、回転ブラシ上のトナーが静電的に引き付けられてベルト上に付着する。ベルト上に付着したトナーは、ベルトの周回移動により、回転ブラシから離間して支持されたトナー剥離用ロールの位置に移動する。トナー剥離用ロールはトナーと同極性であり、トナーとの間で斥力が働くため、トナーがベルト上から剥離される。これにより、トナーにストレスをかけることなくベルト上のトナーが除去され、低融点のトナーを用いた場合でもベルト上にフィルミングが発生しにくい。また、ベルトを懸架するトナー付着用ロールをトナーと逆極性とし、トナー除去用ロールをトナーと同極性とするので、端子との接触不良などが発生せず、長期間にわたって安定したデトーニング性能が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記ベルトが前記回転ブラシと接触する位置では、前記ベルトの裏面を支持して前記回転ブラシと前記ベルトとの接触長を大きくする支持部材を少なくとも一つ設けたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ベルトが回転ブラシと接触する位置では、ベルトの裏面を支持する支持部材が設けられており、回転ブラシとベルトとの接触長が大きくなる。このため、トナー付着用ロールの径を大きくしなくても回転ブラシとベルトとの接触長を大きくすることができ、高速で出力する場合でも回転ブラシ上のトナーが安定してベルトに回収され、ブラシからトナーを回収しきれないという不具合が解消される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置において、前記ベルトからトナーを剥離する位置の直前で前記ベルトの裏面に当接するトナーと同極性の固定電極が設けられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、ベルトからトナーを剥離する位置の直前で、ベルトの裏面にトナーと同極性の固定電極を当接するので、中抵抗のベルトを用いた場合でも電気特性のディレイ（遅れ）による影響が少なくなる。このため、高速で出力する場合でもクリーニング不良の発生が抑制される。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のクリーニング装置において、前記ベルトと前記回転ブラシの接触長より、前記トナー剥離用ロールの前記ベルトのラップ長を小さくしたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、ベルトと回転ブラシの接触長より、トナー剥離用ロールのベルトのラップ長を小さくすることで、トナー剥離用ロールにベルトを直角または鋭角となるように巻き掛けることが可能となる。これにより、ベルト上に付着したトナーをトナー剥離用ロールの位置でベルト表面から除去しやすくなる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のクリーニング装置において、前記ベルトの表面に、トナーの粒径以上の深さの複数の凹部が形成されていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、ベルトの表面にトナーの粒径以上の深さの複数の凹部が形成されており、ベルトに付着したトナーが凹部内に保持され、ベルトの周回移動によって搬送される。このため、ベルトに付着したトナーが搬送されずにトナー付着用ロール付近に留まってしまうことがなく、安定したデトーニング性能が維持される。従って、画像を高速で出力する場合にもクリーニング不良の発生が抑制される。

請求項６に記載の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、トナーにストレスをかけることなくベルトに付着したトナーが回収され、低融点のトナーを用いた場合でもベルト上にフィルミングが発生しにくい。また、ベルトを懸架するトナー付着用ロールをトナーと逆極性とし、トナー剥離用ロールをトナーと同極性とするので、端子との接触不良などが発生せず、長期間にわたって安定したデトーニング性能が得られる。

本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置では、回転ブラシからベルトに回収したトナーを、ストレスを与えることなくベルト上から除去することができる。このため、ベルト上のフィルミングの発生を防止できると共に、長期間にわたって安定したデトーニング性能を維持できる。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の第１実施形態に係るクリーニング装置５０を備える画像形成装置１００が示されている。

この画像形成装置１００は、図示しないパーソナルコンピュータ等の画像データ入力装置から送られてくるカラー画像情報に基づいて画像処理を行い、電子写真方式によって記録用紙Ｐにカラー画像を形成するものである。

画像形成装置１００には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。なお、以降、ＹＭＣＫを区別する必要がある場合は、符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの何れかを付して説明し、ＹＭＣＫを区別する必要が無い場合は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、バックアップロール３４と複数の張架ロール３２によって張架された無端状の中間転写ベルト３０の進行方向に対して、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの順番で直列に配列されている。また、中間転写ベルト３０は、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの像担持体としての感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋと、それぞれ対向して配設される一次転写ロール１６Ｙ、１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋとの間を挿通している。

つぎに、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの構成と画像形成の動作とを、イエロートナー画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙを代表して説明する。

感光体ドラム１２Ｙの表面は、接触帯電器１３Ｙにより一様に帯電される。つぎに、露光装置１４Ｙによりイエロー画像に対応する像露光がなされ、感光体ドラム１２Ｙの表面にイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。

イエロー画像に対応する静電潜像は、現像装置１５Ｙの現像バイアスが印加された現像ロール１８Ｙに担持されたトナーによって現像され、イエロートナー画像となる。イエロートナー画像は、一次転写ロール１６Ｙの圧接力と、一次転写ロール１６Ｙに印加された転写バイアスによる静電吸引力と、によって、中間転写ベルト３０上に一次転写される。

この一次転写では、イエロートナー画像は全て中間転写ベルト３０に転写されず、一部が転写残留イエロートナーとして、感光体ドラム１２Ｙに残留する。また、感光体ドラム１２Ｙの表面には、トナーの外添剤なども付着している。一次転写後の感光体ドラム１２Ｙは、クリーニング装置５０Ｙとの対向位置を通過し、回転ブラシ５２Ｙによって感光体ドラム１２Ｙの表面の転写残留トナーなどが除去される。このクリーニング装置５０Ｙの詳細については後述する。

その後、感光体ドラム１２Ｙの表面は、つぎの画像形成サイクルの為、接触帯電器１３Ｙで再び帯電される。

図１に示すように、画像形成装置１００では、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの相対的な位置の違いを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて行われ、中間転写ベルト３０上に、順次、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色トナー像が重ねられ、多重トナー像が形成される。

そして、所定のタイミングで二次転写位置Ａへと搬送されてきた記録用紙Ｐに、転写バイアスが印加された二次転写ロール３６の静電吸引力によって、中間転写ベルト３０から多重トナー像が一括して、記録用紙Ｐに転写される。

多重トナー像が転写された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト３０から分離された後、定着装置３１へと搬送され、熱と圧力とにより記録用紙Ｐに定着されてフルカラー画像が形成される。

記録用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の転写残留トナーは、中間転写ベルト用クリーナー３３で回収される。

次に、クリーニング装置５０について説明する。

図２に示すように、クリーニング装置５０には、感光体ドラム１２と接触する位置に、感光体ドラム１２の表面をクリーニングする回転ブラシ５２が配設されている。回転ブラシ５２は、導電性の回転部材５４の周囲に多数のブラシ繊維５６が放射状に植設されたものである。回転部材５４の支軸にはモータ８０が連結されており、モータ８０の駆動によって回転ブラシ５２は矢印Ｂ方向に回転する。回転部材５４には電源５８が接続されており、例えば、+３００Ｖのバイアスが印加される。これにより、感光体ドラム１２と回転ブラシ５２との間に電位差が生じ、マイナスの電荷を有するトナーＴが感光体ドラム１２から回転ブラシ５２に引き付けられるようになっている。また、回転ブラシ５２の径（φ）は１７ｍｍに設定されている。ブラシ繊維５６の材料として、ナイロンが用いられており、繊維径は約２．０ｄ（デニール）、繊維長さは約５．０ｍｍである。

また、クリーニング装置５０には、回転ブラシ５２の感光体ドラム１２と反対側に、回転ブラシ５２に付着したトナーを回収するトナー回収機構としての回収部材６０が設けられている。回収部材６０は、回転ブラシ５２との対向位置で回転可能に支持されたトナー付着用ロール６２と、回転ブラシ５２から離れた位置（回転ブラシ５２と逆側の位置）で回転可能に支持されたトナー剥離用ロール６４と、トナー付着用ロール６２とトナー剥離用ロール６４とに懸架された無端状のベルト６６とを備えている。ベルト６６は、トナー付着用ロール６２に懸架された位置で回転ブラシ５２のブラシ繊維５６に接触している。

トナー付着用ロール６２は導電性部材からなり、電源６８からトナーＴ（例えば、マイナス極性）と逆極性の電圧（例えば、+６００Ｖ）が印加されている。これにより、回転ブラシ５２のトナーＴがトナー付着用ロール６２上のベルト６６に静電的に引き付けられるようになっている。

また、トナー剥離用ロール６４は導電性部材からなり、電源７０からトナーＴ（例えば、マイナス極性）と同極性の電圧（例えば、−３００Ｖ）が印加されている。これにより、トナーＴとトナー剥離用ロール６４との間に斥力が働き、ベルト６６表面のトナーＴが剥離されるようになっている。

また、トナー付着用ロール６２の支軸には、モータ８２が連結されており、トナー付着用ロール６２は図２中の矢印方向に回転する。トナー付着用ロール６２の回転によりベルト６６が図２中の矢印Ｃ方向に周回移動し、これに伴いトナー剥離用ロール６４が回転する。ベルト６６は、回転ブラシ５２と接触する位置では、回転ブラシ５２の回転方向と同方向に移動している。

トナー剥離用ロール６４が設けられたベルト６６の表面の下部には、剥離されたトナーが回収される回収トレイ７２が配設されている。回収トレイ７２の内部には、トナーを一定方向に搬送するオーガ７４が設けられている。オーガ７４の搬送方向端部には、図示しないトナー回収ボックスが配設されている。

ベルト６６は中抵抗の樹脂からなり、図３に示すように、ベルト６６の表面には、複数の凹部６６Ａと凸部６６Ｂが形成されている。本実施形態では、ベルト６６の材料として、ポリイミドが用いられており、表面抵抗は約５×１０⁸Ωｃｍに設定されている。凹部６６Ａと凸部６６Ｂの高低差は、トナーＴの粒径以上に設定されており、例えば、１０μｍ〜７００μｍが好ましく、５０μｍ〜６００μｍがより好ましい。また、ベルト６６の移動速度は、７５ｍｍ／ｓ〜１４０ｍｍ／ｓに設定されている。

また、トナー付着用ロール６２とトナー剥離用ロール６４の径（φ）は約１２ｍｍであり、その回転速度は７５ｍｍ／ｓ〜１４０ｍｍ／ｓである。

また、トナーの帯電量は、−３０μＣ／ｇである。

次に、本実施形態の作用について説明する。

トナー像が中間転写ベルト３０に転写された後の感光体ドラム１２は転写残留トナーなどが付着しており、図２に示すように、感光体ドラム１２は矢印方向に回転して回転ブラシ５２との接触部を通過する。回転ブラシ５２には、電源５８からトナーの帯電極性と逆極性の電圧（例えば、+３００Ｖ）が印加されており、感光体ドラム１２上に残留したトナーＴが静電的に回転ブラシ５２に引き付けられ、回転ブラシ５２に付着する。

回転ブラシ５２に付着したトナーＴは、矢印Ｂ方向に回転してベルト６６との接触部に搬送される。ベルト６６との接触部では、電源６８からトナー付着用ロール６２にトナーと逆極性の電圧（例えば、+６００Ｖ）が印加されている。これにより、回転ブラシ５２に付着したトナーＴが静電的にトナー付着用ロール６２上のベルト６６に引き付けられ、トナーＴがベルト６６表面に回収される。

ベルト６６に回収されたトナーＴは、ベルト６６が矢印Ｃ方向に移動することにより、トナー剥離用ロール６４が配置された位置に搬送される。トナー剥離用ロール６４には、電源７０からトナーと同極性の電圧（例えば、−３００Ｖ）が印加されており、トナーＴとトナー付着用ロール６２との間には斥力が働くので、ベルト６６上のトナーが剥離される。剥離されたトナーは回収トレイ７２へ落下し、オーガ７４によって一定方向に搬送されてトナー回収ボックス（図示省略）に回収される。

また、本発明の構成では、トナー付着用ロール６２が配置されたベルト６６の位置において、回転ブラシ５２からトナー付着用ロール６２の方向へトナーＴが引き付けられる。そのため、表面が平滑なベルトを用いた場合には、トナーＴが搬送されずにトナー付着用ロール６２の付近に留まってしまうという現象が発生する。この現象によって、ベルト上のトナーＴは適切に除去されずにデトーニング不良を引き起こす。特に、画像を高速で出力する画像形成装置の場合に顕著に発生する。したがって、本実施形態では、図３に示すように、ベルト６６の表面に複数の凹部６６Ａと凸部６６Ｂを設けることで上記現象を回避した。凹部６６Ａと凸部６６Ｂの高低差は少なくともトナーＴの粒径以上であることが好ましく、凹部６６Ａ内に付着したトナーＴが凸部６６Ｂに引っ掛かることで、トナーＴのベルト６６上での滑りを抑え、剥離位置までトナーＴを搬送することが可能となる。これにより、高速で出力する画像形成装置１００でもクリーニング不良が発生することがない。

このような画像形成装置１００では、回転ブラシ５２から回収したベルト６６上のトナーＴの除去は、機械的な力に依存して行われない。そのため、低融点トナーを用いた場合でもフィルミングが発生することがなく、これを原因としたデトーニング能力の低下は見られない。

また、回転ブラシ５２からのトナーＴの回収と、ベルト６６からのトナーＴの除去が、回転ブラシ５２、トナー付着用ロール６２及びトナー剥離用ロール６４へのバイアス印加によってなされるので、バイアスの切り替えなどの複雑な機能を設ける必要がなく、トナーの移動に必要なニップ電界を安定的に形成することができる。そのため、長期間に渡って安定してクリーニング不良の発生を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態のクリーニング装置について説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図４に示すように、この回収部材１６０では、ベルト１６６の内側の回転ブラシ５２側に、トナー剥離用ロール６４より小径のトナー付着用ロール１６２と、このトナー付着用ロール１６２の上流側にトナー付着用ロール１６２より小径の支持ロール１６８が配置されている。ベルト１６６は、トナー付着用ロール１６２と、支持ロール１６８と、トナー剥離用ロール６４によって懸架されている。そして、トナー付着用ロール１６２がモータ１８２で回転駆動されることにより、ベルト１６６が矢印Ｃ方向に周回移動する。ベルト１６６は、トナー付着用ロール１６２と支持ロール１６８とに懸架された位置で回転ブラシ５２と接触し、ニップ部が形成されている。このとき、回転ブラシ５２のブラシ繊維５６のベルト１６６への食い込み量は２ｍｍに設定されている。また、トナー付着用ロール１６２の径（φ）は約８ｍｍ、支持ロール１６８の径（φ）は約４ｍｍに設定されている。

また、トナー付着用ロール１６２及び支持ロール１６８は、導電性部材からなり、電源１７０からトナーＴ（例えば、マイナス極性）と逆極性の電圧（例えば、+６００Ｖ）が印加されている。これにより、中抵抗のベルト１６６と回転ブラシ５２との間に電位差が生じ、回転ブラシ５２のトナーＴがベルト１６６に静電的に引き付けられるようになっている。

このようなクリーニング装置では、トナー付着用ロール１６２と支持ロール１６８とを回転ブラシ５２のブラシ繊維５６と干渉する位置に配設し、これらに懸架されたベルト１６６と回転ブラシ５２とを接触させてニップ部を形成している。このため、１つのトナー付着用ロール６２（図２参照）にベルトを懸架した場合よりも回転ブラシ５２とベルト１６６との接触長（ニップ幅）を大きくことができる。また、回転ブラシ５２とのニップ部の入口で小径の支持ロール１６８を配置することで、ブラシ繊維５６を弾く、いわゆるフリッキング効果を与えることができ、回転ブラシ５２からベルト１６６へのトナーの回収が容易となる。そのため、高速で出力する場合でも十分なデトーニング性能を得ることができる。

なお、第２実施形態では、支持ロール１６８は１つであるが、複数の支持ロールを設けても良い。また、ロールに限らず、他の形状の支持部材を配置しても良い。

次に、本発明の第３実施形態のクリーニング装置について説明する。

なお、第１、第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図５に示すように、この回収部材２６０では、ベルト２６６の内側の回転ブラシ５２と反対側に、小径のトナー剥離用ロール２６４と、このトナー剥離用ロール２６４の下流側に小径の支持ロール２６５が配置されている。ベルト２６６は、トナー付着用ロール６２と、トナー剥離用ロール２６４と、支持ロール２６５によって懸架されている。そして、トナー付着用ロール６２がモータ８２で回転駆動されることにより、ベルト２６６が図５中の矢印Ｄ方向に周回移動する。ベルト２６６は、回転ブラシ５２との接触部では、回転ブラシ５２と逆方向に移動している。

また、小径のトナー剥離用ロール２６４を設けることで、ベルト２６６と回転ブラシ５２との接触長よりもトナー剥離用ロール２６４とベルト２６６とのラップ長を小さくしている。これにより、ベルト２６６をトナー剥離用ロール２６４ほぼ直角になるように巻き掛けることができる。また、ベルト２６６をトナー剥離用ロール２６４に巻き掛けた位置では、ベルト２６６は下方から上方に湾曲して移動している。

また、ベルト２６６がトナー剥離用ロール２６４と接触する直前（トナー剥離用ロール２６４の上流側直近）には、ベルト２６６の裏面と当接する板状の固定電極２６８が配設されている。トナー剥離用ロール２６４及び固定電極２６８は、導電性部材からなり、電源２７０からトナーＴ（例えば、マイナス極性）と同極性の電圧（例えば、−３００Ｖ）が印加されている。また、ベルト１６６は、中抵抗の樹脂（例えば、ポリイミド）からなり、表面抵抗は約５×１０⁸Ωｃｍに設定されている。これにより、中抵抗のベルト１６６とトナーＴとの間に斥力が働き、ベルト２６６上のトナーＴが剥離される。また、トナー剥離用ロール２６４の径（φ）は約４ｍｍ、支持ロール２６５の径（φ）は約４ｍｍに設定されている。

このようなクリーニング装置では、小径のトナー剥離用ロール２６４を設けることで、ベルト２６６をトナー剥離用ロール２６４に略直角となるように巻き掛けることができ、ベルト２６６が下方から上方に移動する際に、トナーＴがベルト２６６から剥離されやすい。また、ベルト２６６がトナー剥離用ロール２６４に到達する前に固定電極２６８にトナーＴと同極性の電圧を印加するので、中抵抗のベルト２６６による電気特性のディレイ（遅れ）に影響されない。このため、高速で出力する場合にも、クリーニング不良の発生を防止することができる。

なお、第３実施形態では、ベルト２６６をトナー剥離用ロール２６４に略直角になるように巻き掛けているが、ベルト２６６を略鋭角となるように巻きかけても良い。これにより、トナーＴをベルト２６６から更に剥離しやすくなる。

次に、第１実施形態（図２参照）及び第２実施形態（図４参照）のクリーニング装置によるデトーニング効果、また、第１実施形態（図２参照）及び第３実施形態（図５参照）のクリーニング装置によるトナー除去効果を調べるテストについて説明する。

ここで、主要部材の仕様、及び主要な電気仕様を記す。

ベルト６６、１６６、２６６：ポリイミド
表面抵抗：５×１０⁸Ωｃｍ
回転速度：７５〜１４０ｍｍ／ｓ
トナー付着用ロール６２の径φ：１２ｍｍ
回転速度：７５〜１４０ｍｍ／ｓ
トナー付着用ロール１６２の径φ：８ｍｍ
回転速度：７５〜１４０ｍｍ／ｓ
トナー剥離用ロール２６４の径φ：４ｍｍ
回転速度：７５〜１４０ｍｍ／ｓ
回転ブラシ５２：ブラシ繊維：ナイロン
繊維径：２．０ｄ（デニール）
繊維長：５．０ｍｍ
回転ブラシ５２の径φ：１７ｍｍ
印加バイアス:＋３００Ｖ
トナーＴの帯電量：−３０μＣ／ｇ
なお、評価は、Ａ３サイズの記録用紙を連続して１０万枚プリントして行った。

表１に、第１実施形態のトナー付着用ロール６２、及び第２実施形態のトナー付着用ロール１６２に印加する電圧を変化させ、プロセススピードを２２０ｍｍ／ｓと４００ｍｍ／ｓの２段階に変化させたときのデトーニング効果を評価した結果を示す。なお、トナー剥離用ロール６４に印加する電圧は−３００Ｖに固定している。

デトーニング効果は目視にて観察した。表１の評価では、○は、クリーニング不良がほとんど発生しない場合、△は、クリーニング不良が発生するが、許容できるレベルである場合、×は、クリーニング不良が多く発生する場合を示している。

表１に示すように、第１実施形態の構成（図２参照）では、プロセススピードが２２０ｍｍ／ｓのとき、トナー付着用ロール６２へ印加する電圧が４００Ｖ〜８００Ｖの範囲でクリーニング不良が発生しないことが確認された。また、プロセススピードが４００ｍｍ／ｓのとき（高速のとき）は、クリーニング不良を防止するためには、トナー付着用ロール６２に印加する電圧を高く（８００Ｖ）しなければならないことが分かった。一方、第２実施形態の構成（図４参照）では、プロセススピードが４００ｍｍ／ｓのときでも、トナー付着用ロール１６２へ印加する電圧が４００Ｖ〜８００Ｖの範囲でクリーニング不良が発生しないことが確認された。したがって、ベルト１６６と回転ブラシ５２との接触長（ニップ幅）を増加させると、高速で出力する場合でもクリーニング不良の発生を防止できることが確認された。

表２に、第１実施形態のトナー剥離用ロール６４、第３実施形態のトナー剥離用ロール２６４及び固定電極２６８へ印加する電圧を変化させ、プロセススピードを２２０ｍｍ／ｓと４００ｍｍ／ｓの２段階に変化させたときのトナー除去効果を評価した結果を示す。なお、トナー付着用ロール６２に印加する電圧は＋６００Ｖに固定している。

トナー除去効果は目視にて観察した。表２の評価では、○は、クリーニング不良がほとんど発生しない場合、△は、クリーニング不良が発生するが、許容できるレベルである場合、×は、クリーニング不良が多く発生する場合を示している。

表２に示すように、第１実施形態の構成（図２参照）では、プロセススピードが２２０ｍｍ／ｓのとき、トナー剥離用ロール６４へ印加する電圧が−１００Ｖ〜−５００Ｖの範囲でクリーニング不良が発生しないことが確認された。また、プロセススピードが４００ｍｍ／ｓのとき（高速のとき）は、クリーニング不良を防止するためには、トナー剥離用ロール６４へ印加する電圧の絶対値を大きく（−５００Ｖ）しなければならないことが分かった。

一方、第３実施形態の構成（図５参照）では、プロセススピードが２２０ｍｍ／ｓのとき、トナー剥離用ロール２６４へ印加する電圧が０Ｖ〜−５００Ｖの範囲でクリーニング不良が発生しないことが確認された。すなわち、トナー剥離用ロール２６４に電圧を印加しない場合にも、ベルト２６６を略直角に巻き掛けることで、トナーＴをベルト２６６から安定して剥離することができた。また、プロセススピードが４００ｍｍ／ｓのときでも、トナー剥離用ロール２６４へ印加する電圧が−１００Ｖ〜−５００Ｖの範囲でクリーニング不良が発生しないことが確認された。したがって、中抵抗のベルト２６６による電気特性のディレイ（遅れ）に影響されないことが分かった。

なお、上記画像形成装置１００では、感光体ドラム１２に付着した転写残留トナーをクリーニング装置５０で除去する例であったが、この構成に限るものではない。例えば、中間転写ベルト３０に付着した転写残留トナーを除去する際にも本発明のクリーニング装置を適用可能である。

本発明の第１実施形態に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。 図１に示す画像形成装置で用いられるクリーニング装置を示す構成図である。 図２に示すクリーニング装置のベルトの表面を示す部分拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るクリーニング装置の回収部材を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係るクリーニング装置の回収部材を示す構成図である。

符号の説明

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成ユニット
１２ 感光体ドラム（像担持体）
５０ クリーニング装置
５２ 回転ブラシ
５６ ブラシ繊維
５８ 電源
６０ 回収部材（トナー回収機構）
６２ トナー付着用ロール
６４ トナー剥離用ロール
６６ ベルト
６６Ａ 凹部
６６Ｂ 凸部
６８ 電源
７０ 電源
１００ 画像形成装置
１６０ 回収部材（トナー回収機構）
１６２ トナー付着用ロール
１６６ ベルト
１６８ 支持ロール（支持部材）
１７０ 電源
２６０ 回収部材（トナー回収機構）
２６４ トナー剥離用ロール
２６５ 支持ロール
２６６ ベルト
２６８ 固定電極
２７０ 電源

Claims (6)

1. トナー像が担持される像担持体に接触するように配置され、前記像担持体からトナーをクリーニングする回転ブラシと、前記回転ブラシ上のトナーを静電的に回収するトナー回収機構と、を備えたクリーニング装置であって、
   前記トナー回収機構は、前記回転ブラシに対向して回転可能に支持され、トナーと逆極性のトナー付着用ロールと、
   前記回転ブラシから離間して回転可能に支持され、トナーと同極性のトナー剥離用ロールと、
   前記トナー付着用ロールと前記トナー剥離用ロールに懸架され、前記回転ブラシに接触して周回移動するベルトと、
   を備えることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記ベルトが前記回転ブラシと接触する位置では、前記ベルトの裏面を支持して前記回転ブラシと前記ベルトとの接触長を大きくする支持部材を少なくとも一つ設けたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記ベルトからトナーを剥離する位置の直前で前記ベルトの裏面に当接するトナーと同極性の固定電極が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記ベルトと前記回転ブラシの接触長より、前記トナー剥離用ロールの前記ベルトのラップ長を小さくしたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記ベルトの表面に、トナーの粒径以上の深さの複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のクリーニング装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に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。

Images