JP2008076858A - クリーニング装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被クリーニング部材を傷つけることなく、残留するトナー量、トナーの帯電量に関わらずクリーニング性を向上させることができ、更に、紙粉等の異物の除去も可能なクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】回転する被クリーニング部材に対して固定して接触すると共に、該被クリーニング部材との接触部位での変形がない非変形クリーニング部材と、該非変形クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向の上流に配置され、当該被クリーニング部材表面に対して回転して接触するブラシクリーニング部材と、を備え、前記被クリーニング部材表面の残留トナーを清掃することを特徴とするクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、残留トナーを清掃するクリーニング装置、及びクリーニング装置を備えた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、一次転写後に感光体上に残留する転写残トナーや、二次転写後に中間転写体上に残留する転写残トナー等をクリーニングするために、従来、ブレードを用いたブレードクリーニング方式、或いは、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。

ブレードクリーニング方式の場合、例えば、ウレタンゴム等の弾性ブレードを被クリーニング部材に押し当てて、残留トナーを掻き取る方法が用いられ、これにより、少量から大量のトナーまでクリーニング可能である。しかしながら、弾性ブレードは、被クリーニング部材との接触部位で変形するため、紙紛、キャリアなどの異物を掻き込み易く、この異物が弾性ブレードの変形部位に留まり、突発的に、クリーニング不良が発生することがある。

また、例えば、ポリイミド樹脂などの硬質樹脂を使用した中間転写ベルト等の被クリーニング部材であっては、この部材の表面に金属製スクレーパー（例えば、ＳＵＳ製）を押し当てる方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このような硬質のブレードは、被クリーニング部材との接触部位での変形が起こらないため、紙粉などの掻き込みが生じにくく、トナーの小径化、球形化を図った場合であっても、良好なクリーニング性を保つことができる。
しかしながら、金属スクレイパー等の硬質のブレードは、摺擦により被クリーニング部材を傷付け易いため、被クリーニング部材への押圧力を大きく設定することができず、大量のトナーを処理する条件では、クリーニング不良が発生する問題がある。
そこで、弾性ブレードの下流に金属スクレイパーを配置し補助的に用いることが考えられるが、金属スクレイパーへのトナー流入が極端に少なくなるため、摺動抵抗が増加し、エッジの磨耗や被クリーニング部材表面にキズを発生させる懸念がある。

一方、導電性ブラシロールを用いたブラシクリーニング方式の場合、ブレード方式のような突発的な損傷が発生し難いため、クリーニング性能の低下を抑制することができる利点を有している。しかし、クリーニングすべきトナー量の分布が広い、また、クリーニングすべきトナー帯電電荷量の分布が広い被クリーニング部材の場合には、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という難点を有している。特に、放電によって電荷量がほぼゼロに低下したトナーや、安定した電荷を持たない紙粉などの異物は、ブラシに生じさせた静電気力が作用し難いため、静電クリーニングが困難であるという難点を有している。

そこで、弾性ブレードとブラシロールとを組み合わせたクリーニング方式が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この方式では、ブラシによる静電クリーニングが困難なゼロ電荷トナーを弾性ブレードでクリーニングすることができる。しかし、弾性ブレードは紙紛などの異物の挟み込みに弱く、そこからクリーニング不良を発生してしまう。また、紙紛の挟み込みを除去するために被クリーニング部材を逆転させて弾性ブレードに挟み込まれた紙紛を除去する方法も知られているが、ブレードエッジが反対方向にせん断力を受けるためエッジダメージが生じやすくなってしまう。更に、逆転は感光体の摺擦キズなどの懸念もあり、クリーナ以外の部材への負荷も大きく頻繁に実施することは困難である。
特開２００２−９１２０１号公報 特開２００２−２３５８５号公報

本発明は前述の従来の技術を考慮して、被クリーニング部材を傷つけることなく、残留するトナー量、トナーの帯電量に関わらずクリーニング性を向上させることができ、更に、紙粉等の異物の除去も可能なクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた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、以下に示す手段が用いられる。
即ち、本発明は、
＜１＞ 回転する被クリーニング部材に対して固定して接触すると共に、該被クリーニング部材との接触部位での変形がない非変形クリーニング部材と、該非変形クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向の上流に配置され、当該被クリーニング部材表面に対して回転して接触するブラシクリーニング部材と、を備え、前記被クリーニング部材表面の残留トナーを清掃することを特徴とするクリーニング装置である。

＜２＞ 前記非変形クリーニング部材の微小硬度が０．１ＧＰａ以上であることを特徴とする＜１＞に記載のクリーニング装置である。

＜３＞ 前記非変形クリーニング部材の前記被クリーニング部材表面への押付け圧力が１．０〜４．０ｇｆ／ｍｍの範囲であることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載のクリーニング装置である。

＜４＞ 前記非変形クリーニング部材が金属スクレイパーで構成されることを特徴とする＜１＞乃至＜３＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜５＞ 前記非変形クリーニング部材における前記被クリーニング部材との接触部位にダイヤモンド状被膜を有することを特徴とする＜１＞乃至＜４＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜６＞ 前記ブラシクリーニング部材が、前記被クリーニング部材の移動方向に沿った上流側から順に、第１のブラシロールと、第２のブラシロールと、を有してなり、
前記第１のブラシロールに現像トナーと逆極性のバイアス電圧を印加し、前記第２のブラシに前記現像トナーと同極性のバイアス電圧を印加すると共に、当該第２のブラシロールの表面速度が当該第１のブラシロールの表面速度よりも遅いことを特徴とする＜１＞乃至＜５＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜７＞ 前記非変形クリーニング部材にトナーを供給する手段を更に備えることを特徴とする＜１＞乃至＜６＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜８＞ 前記被クリーニング部材が、中間転写体であることを特徴とする＜１＞乃至＜７＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜９＞ 前記被クリーニング部材が、ポリイミドからなるベルト状部材であることを特徴とする＜１＞乃至＜８＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜１０＞ 前記被クリーニング部材の内部の、前記第１のブラシロールの対向する位置に第１の電極ロールが、更に、前記第２のブラシロールと対向する位置に第２の電極ロールが接触配置されると共に、前記第１のブラシロールの外径＞前記第１の電極ロールの関係を満たし、且つ、前記第２のブラシロールの外径＞前記第２の電極ロールの関係を満たすことを特徴とする＜６＞乃至＜９＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜１１＞ 前記被クリーニング部材の内部の、前記非変形クリーニング部材との接触位置と離間した箇所に対向ロールが接触配置されることを特徴とする＜１＞乃至＜１０＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置である。

＜１２＞ ＜１＞乃至＜１１＞のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、被クリーニング部材を傷つけることなく、残留するトナー量、トナーの帯電量に関わらずクリーニング性を向上させることができ、更に、紙粉等の異物の除去も可能なクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明のクリーニング装置、及び画像形成装置について説明する。
本発明のクリーニング装置は、回転する被クリーニング部材に対して固定して接触すると共に、該被クリーニング部材との接触部位での変形がない非変形クリーニング部材と、該非変形クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向の上流に配置され、当該被クリーニング部材表面に対して回転して接触するブラシクリーニング部材と、を備え、前記被クリーニング部材表面の残留トナーを清掃することを特徴とする。

上記の構成とすることで、非変形クリーニング部材のより上流側で、ブラシクリーニング部材によって残留トナー量を抑制することにより、非変形クリーニング部材と被クリーニング部材との接触状態を安定化させ、ブラシクリーニング部材では完全には除去できない紙粉などの異物やゼロ電荷トナーに対するクリーニング性を良好に保つことができる。
また、非変形クリーニング部材の上流で残留トナー量を抑制することにより、非変形クリーニング部材の接触圧力を紙紛や異物を塞き止める程度に低く抑えることができる。これにより、被クリーニング部材との摺擦による傷や、トナーや外添剤の応力集中によるフィルミングを防止し、非変形クリーニング部材のエッジ磨耗が低減し、長寿命化を図ることができる。更に、摺擦により被クリーニング部材表面に傷が発生することを抑制することもでき、また、弾性ブレードを用いたクリーニング手段に比べて、低トルクで被クリーニング部材の回転への負荷を小さくすることができる。
加えて、非変形クリーニング部材の上流にブレードではなく、ブラシクリーニング部材（静電ブラシ）を用いることによって、非変形クリーニング部材への潤滑目的で、微量のトナーや外添剤を供給・制御することができ、クリーニング不良を起こすことなく適度な潤滑状態を保つことができる。

以下、本発明のクリーニング装置を構成する各部材について説明する。
本発明における非変形クリーニング部材は、回転する被クリーニング部材に対して固定して接触すると共に、該被クリーニング部材との接触部位での変形がないものであることを要する。
ここで、「接触部位での変形がない」とは、弾性ブレードのように、被クリーニング部材との接触部位が、該被クリーニング部材の回転方向に撓むことがないことを意味し、具体的には、微小硬度が０．１ＧＰａ以上であることを意味する。
非変形クリーニング部材の微小硬度は、該被クリーニング部材の回転方向に撓むことによる紙紛などの挟み込み防止の点から、微小硬度が０．１ＧＰａ以上であることがより好ましく、１５ＧＰａ以上であることが更に好ましく、また、上限値としては、８０ＧＰａである。
なお、上記微小硬度は、ナノインスツルメンツ社製微小硬度測定装置（ナノインデンター）にて曲率半径０．１μｍのバーコビッチ型ダイヤモンド圧子を用いて押し込み深さ１０ｎｍでより測定することができる。

本発明における非変形クリーニング部材は、微小硬度が上記の範囲であり、被クリーニング部材との接触部位での変形がないものであればよく、その形状としては、刃状、ヘラ状、断面が長方形の短冊形状が挙げられ、中でも、シート材料からの切り出しによる生産性、及び先端のエッジの加工精度の点から、短冊形状のものが好ましく、より具体的には、金属スクレイパーや、樹脂ブレードが好ましく用いられる。特に、非変形クリーニング部材として、摺動抵抗が小さく、クリーニング装置の負荷トルクを低くすることができる観点から、特に、金属スクレイパーを用いることが好ましい態様である。

本発明における非変形クリーニング部材を構成する材料としては、微小硬度が上記の範囲となるような材料を用いて構成されればよく、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ等の樹脂材料や、ＳＵＳ，リン青銅、アルミニウム等の金属材料が用いられる。

また、本発明において、非変形クリーニング部材は、被クリーニング部材へと固定して接触するように配置されるが、この際、被クリーニング部材への押付け圧力は、１．０〜５．０ｇｆ／ｍｍの範囲であることが好ましい。また、本発明において、被クリーニング部材の回転方向の上流にブラシクリーニング部材を備えることから、非変形クリーニング部材の被クリーニング部材への押付け圧力は、非変形クリーニング部材を単独で使用する場合よりも小さくすることができ、具体的には、１．０〜４．０ｇｆ／ｍｍの範囲であることがより好ましく、１．０〜３．０ｇｆ／ｍｍの範囲であることが更に好ましい。
なお、この押付け圧力は、押圧バネによる定荷重方式の場合は、バネ総荷重を被クリーニング部材（ブレード）の幅で割ったものである。また、被クリーニング部材（ブレード）を任意の食い込み量で固定した定変位方式の加圧方法の場合は、被クリーニング部材（ブレード）を任意の食い込み量で測定板に押付け、測定板の裏面に配置した共和電業製ロードセルＬＭＡ−Ａ−１０Ｎで総荷重を測定し、測定値を被クリーニング部材（ブレード）の幅で割ったものが押付け圧力となる。

また、本発明における非変形クリーニング部材は、被クリーニング部材との接触部位にダイヤモンド状被膜を有することが好ましい。このような高硬度の被膜を被クリーニング部材との接触部位に有することで、摺動抵抗の低減、磨耗の低減が可能となる。また、このダイヤモンド状被膜は、均一な薄膜であるため、紙粉等の異物の除去性に優れる。
ダイヤモンド状被膜が形成される部位は、少なくとも、被クリーニング部材との接触部位であればよいが、本発明における非変形クリーニング部材は、被クリーニング部材に対して押し当てて使用されることから、被クリーニング部材との接触部位を含む１０〜３０％の領域が被覆されていることが好ましい。なお、非変形クリーニング部材の全体にダイヤモンド状被膜が形成されていてもよい。
また、ダイヤモンド状被膜の厚さは、０．５〜８μｍの範囲であることが好ましい。

このダイヤモンド状被膜としては、ｔａ−Ｃ（テトラヘデラルアモルファスカーボン）膜、ＤＬＣ（ダイヤモンド ライク カーボン）膜等が挙げられ、特に、ｔａ−Ｃ膜が好ましい。
このようなダイヤモンド状被膜を形成する方法としては特に限定されないが、プラズマ化学気相蒸着法や、カソーディックアーク法により形成されることが好ましい。より具体的には、ｔａ−Ｃ膜は、フィルター・カソード・バキューム・アーク（ＦＣＶＡ）法により成膜することができる。

次に、本発明のクリーニング装置を構成するブラシクリーニング部材について説明する。本発明におけるブラシクリーニング部材は、前述の非変形クリーニング部材よりも被クリーニング部材の移動方向の上流に配置され、被クリーニング部材表面に対して回転して接触するものである。
ここで、本発明におけるブラシクリーニング部材は、ブラシロールにより構成されていることが好ましく、クリーニング性能を向上させる観点から、複数のブラシロール、より具体的には、２つの導電性ブラシロールから構成されていることがより好ましい態様である。
２つの導電性ブラシロールから構成されるブラシクリーニング部材の詳細については、以下、図面を用いて説明する。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るクリーニング装置及び画像形成装置について説明する。ここで、図１は、本発明の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の要部を示す構成図である。また、図２は、本発明の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構成図である。

図２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、更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、更に中間転写ベルト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、張架ロール３０、二次転写バックアップロール３２、及び駆動ロール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。
なお、駆動ロール３８は、後述のように、金属スクレイパー６２の対向ロールを兼ねたものである。

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３２に対向して配置された二次転写ロール４４、及び張架ロール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。なお、二次転写ロール４４はトルクリミッターを介して駆動源が接続され、中間転写ベルト２２に等速で従動回転する。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３２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に接触する。

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の外周には、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１００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１００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に接触する。

本実施態様では、この中間転写ベルトクリーナ１００に本発明のクリーニング装置が適用されており、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本の導電性ブラシロール（第１のブラシロール、第２のブラシロール）５６Ａ、５６Ｂ、各ブラシロール５６Ａ、５６Ｂからトナーを回収する２本の回収ロール５８Ａ、５８Ｂ、及び、各回収ロール５８Ａ、５８Ｂからトナーを掻き落とす２個のスクレイパー６０Ａ、６０Ｂを備えている。更に、ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの下流側に、中間転写ベルト２２に圧接する非変形クリーニング部材としての金属スクレイパー６２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、本発明のクリーニング装置を適用した中間転写ベルトクリーナ１００の具体的な構成について説明する。

図１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１００に設けられた２本の導電性ブラシロール（クリーニングブラシ）５６Ａ、５６Ｂは、金属や導電性を有する樹脂等の導電性シャフト９０Ａ、９０Ｂの外周面に、ブラシ繊維９２Ａ、９２Ｂを放射状に植毛して形成したものである。
ここで、ブラシ繊維９２Ａ、９２Ｂとしては、例えば、ナイロン、アクリル、ポリエステル、レーヨンなどの基材に、カーボンブラックなどの導電剤を配合した導電性繊維が用いられ、この実施形態では、導電性ナイロンを使用している。また、ブラシ繊維９２Ａ、９２Ｂの太さは、本実施形態では６デニール（Ｄ）のものを使用しているが、０．１〜１５デニール（Ｄ）のものまで使用することができる。

更に、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂのブラシ密度は、特に低速でトナーを塞き止めるためには、一定以上の表面密度が必要であり、植毛部の密度をＦ［ｋ本／平方インチ］、繊維の太さをＤ［デニール］とすると、Ｆ／Ｄ≧１０に設定するのが望ましい。本実施形態では、繊維の太さが６［デニール］、密度が１５０［ｋ本／平方インチ］に設定されており、Ｆ／Ｄ＝２５となっている。

また、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの直径は、種々設定することが可能であるが、本実施形態では、ブラシ径が１６ｍｍ、シャフト径が１０ｍｍで、ブラシの基布を含めたブラシの毛の長さＰＨは、３ｍｍに設定されている。また、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの中間転写ベルト２２表面に対する食い込み量ＤＰは、０．８ｍｍに設定されている。なお、上記食い込み量ＤＰとブラシの毛の長さＰＨとの比ＤＰ／ＰＨは、０．１≦ＤＰ／ＰＨ≦０．５に設定するのが望ましい。

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５６Ａと、下流側に配置されたブラシロール５６Ｂとでは、ブラシロール５６Ａの表面速度を速く、ブラシロール５６Ｂの表面速度を遅く（ブラシロール５６Ａの表面速度＞ブラシロール５６Ｂの表面速度）するように構成されている。
なお、導電性ブラシロール５６Ａの表面速度と導電性ブラシロール５６Ｂ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。本実施態様では、導電性ブラシロール５６Ａの表面速度と導電性ブラシロール５６Ｂの表面速度との関係は、１０：１である。

また、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂは、いずれも、中間転写ベルト２２の回転速度と異なった速度（周速）で回転するように構成されている。
具体的には、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの速度は、周速比Ｒ（ブラシ速度／ベルト速度）で、導電性ブラシロール５６Ａが１．０（０．５≦Ｒ≦１．５が望ましい）、導電性ブラシロール５６Ｂが０．１（０．０５≦Ｒ≦０．５が望ましい）となるように、それぞれ設定されている。なお、本実施形態では、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂは、は、中間転写ベルト２２の回転方向と反対方向に回転する構成を示しているが、一方又は両方が中間転写ベルト２２の回転方向と同方向に回転するように構成しても良い。

また、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂには、互いに異なった極性のバイアス電圧が、バイアス印加手段によってそれぞれ印加されるようになっている。
中間転写ベルト２２の回転方向の上流側に位置する導電性ブラシロール５６Ａには、バイアス印加手段によって、中間転写ベルト２２の表面の現像トナーの帯電極性（例えば、負極性）と逆極性の正極性のバイアス電圧（例えば、＋５００Ｖ程度）が印加されるように構成されている。また、中間転写ベルト２２の回転方向の下流側に位置する導電性ブラシロール５６Ｂには、バイアス印加手段によって、現像トナーの帯電極性（例えば、負極性）と同極性の負極性のバイアス電圧（例えば、−３００Ｖ程度）が印加されるように構成されている。なお、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂに印加されるバイアス電圧は、上記の値に限定されないことは勿論である。

中間転写ベルト２２の内部には、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの対向する位置には、電極ロール３４Ａ、３４Ｂがそれぞれ接触配置されている。電極ロール３４Ａ、３４Ｂとしては、直径８ｍｍのＳＵＳロールが用いられる。

電極ロール３４Ａ、３４Ｂの外径は、対応する導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの外径よりも小さく構成されている（導電性ブラシロール５６Ａの外径＞電極ロール３４Ａの外径、導電性ブラシロール５６Ｂの外径＞電極ロール３４Ｂの外径）。
なお、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの外径と、電極ロール３４Ａ、３４Ｂの外径との関係は、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂの外径と電極ロール３４Ａ、３４Ｂの外径との比を１．２以上にすることが好ましく、２．０以上にすることがより好ましい。
この構成とすることで、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂでの電界をシャープに形成することができ、ブラシ出口又は入り口での放電を防止し、安定した静電クリーニングを行うことができる。その結果、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂのトナー回収と吐き出しと安定化させることができる。

更に、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂには、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂで除去したトナーを回収する回収ロール５８Ａ、５８Ｂが、それぞれ接触するように配置されている。回収ロール５８Ａ、５８Ｂとしては、導電性フェノール樹脂などの合成樹脂や金属材料からなるものが用いられる。これらの回収ロール５８Ａ、５８Ｂは、外径φが１２ｍｍに設定されており、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂに対して電位差（回収ロール印加電圧−ブラシ印加電圧）が設けられている。導電性ブラシロール５６Ａと回収ロール５８Ａとの間には、図示しない電源によって＋４００Ｖ、導電性ブラシロール５６Ｂと回収ロール５８Ｂとの間には、図示しない電源によって−４００Ｖの電位差が設けられている。また、回収ロール５８Ａ、５８Ｂは、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂに対して周速差が設けられており、例えば、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂと反対方向に同じ表面速度で回転するように構成されている。導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂと回収ロール５８Ａ、５８Ｂとの食い込み量は、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂと中間転写ベルト２２との食い込み量よりも大きく設定されており、本実施形態では、０．９ｍｍに設定されている。

また、回収ロール５８Ａ、５８Ｂで回収したトナーは、スクレイパー６０Ａ、６０Ｂによって欠き落とされるようになっている。このスクレイパー６０Ａ、６０Ｂは、弾性材料、樹脂材料、金属材料など任意の材料で形成され、ここでは、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ製の薄板を使用している。

金属スクレイパー６２は、自由長８ｍｍの板ばね構成で、食い込み量１．６ｍｍで中間転写ベルト２２に接触し、先端３ｍｍの領域に厚さ３μｍのｔａ−ｃ膜が形成されている。なお、微小硬度は、８０Ｇｐａである。
本実施形態では、金属スクレイパー６２は、中間転写ベルト２２に３．０ｇｆ／ｍｍの押付け圧力で固定して接触している。

中間転写ベルト２２の内部には、金属スクレイパー６２との接触位置と離間した箇所に、対向ロール（駆動ロール）３８が接触配置されている。このように、金属スクレイパー６２と対向ロール３８とを離間して対向されることで、金属スクレイパー６２のエッジへの応力を緩和でき、摺動抵抗を減らし、金属スクレイパー６２のエッジ磨耗や、中間転写ベルト２２の傷を低減できる。
なお、離間する距離は、１ｍｍ以上であることが好ましく、本実施態様では、中間転写ベルト２２と金属スクレイパー６２との接触位置は、中間転写ベルト２２と対向ロール（駆動ロール）３８との接触位置からベルト搬送方向に１．５ｍｍ離間した箇所とした。

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６８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３２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の表面に残留した未転写トナー、転写残トナー、及び紙粉等の異物は、中間転写ベルトクリーナ１００によってクリーニングされる。
更に、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。

以下、中間転写ベルトクリーナ１００を用いた中間転写ベルト２２の表面のクリーニングについて具体的に説明する。
中間転写ベルト２２には、通常、非画像形成時に、中間転写ベルト２２上に濃度制御用のトナー像やレジストレーション制御用のトナー像が形成され、これらのトナー像は、用紙Ｐ上に転写されないため、そのまま未転写トナーとして、大量に残留することになる。この未転写トナーは、図３に示すように、本来の帯電極性である負極性に帯電されたものである。
一方、非常に高い転写用のバイアス電圧によって発生する放電により極性が反転して、正極性に帯電し、中間転写ベルト２２上に静電的に付着して逆極の転写残トナーとなるものが存在する。また、転写用のバイアス電圧によって極性が反転しないまでも、帯電電荷量がほぼゼロに等しい値となって、中間転写ベルト２２上に残留する転写残トナーも少量だけ存在する。更に、中間転写ベルト２２の表面上には、本来の帯電極性である負極性に帯電されたまま、残留する転写残トナーも少量だけ存在する。このように、中間転写ベルト２２の表面には、図３に示すように、負電極、ゼロ電荷、正極性の転写残トナーも存在する。

中間転写ベルトクリーナ１００は、図１に示すように、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂと金属スクレイパー６０とを備えている。上述のように中間転写ベルト２２上に残留した転写残トナーや未転写トナーのうち、正規の帯電極性に帯電した量の多い未転写トナーや、正規の帯電極性に帯電した量の少ない転写残トナーは、中間転写ベルト２２の回転方向の上流側に配設され、且つ、正極性のバイアス電圧が印加された高速で回転駆動している導電性ブラシロール５６Ａによって、図４に示すように、導電性ブラシロール５６Ａのブラシ繊維９２Ａに静電的に吸着されつつ、高速で回転駆動され、次から次へと到来するブラシ繊維９２Ａに回収されて除去されることによって、確実にクリーニングすることが可能となっている。

このように、導電性ブラシロール５６Ａには、正規の帯電極性に帯電した負極性の未転写トナーや転写残トナーが、ブラシ繊維９２Ａが有する電荷量ｑとの差によって作用するクーロン力Ｆ∝ｑ／ｒ（ｒはトナー粒子とブラシ繊維９２Ａとの距離）で、ブラシ繊維９２Ａに静電的に吸着され、しかも、導電性ブラシロール５６Ａは、速い速度で回転駆動されているため、単位時間当たり中間転写ベルト２２の表面に接触するブラシ繊維９２Ａの数が多く、ブラシ繊維９２Ａによって確実に除去することができる。

また、導電性ブラシロール５６Ａは、速い速度で回転駆動されているため、中間転写ベルト２２上に残留した未転写トナーや転写残トナーに作用する機械的な摺擦力も大きく、この点からも中間転写ベルト２２上に残留した未転写トナーや転写残トナーを効果的に除去することが可能となる。

なお、上記正規の帯電極性に帯電した負極性の未転写トナーや転写残トナーは、中間転写ベルト２２に対する付着力も小さいため、速い速度で回転駆動される導電性ブラシロール５６Ａによって確実に除去することができる。

一方、導電性ブラシロール５６Ａには、中間転写ベルト２２上に残留した正規の帯電極性と逆極性の正極性に帯電した転写残トナーや、帯電電荷量がほぼゼロとなった転写残トナーも流入し、これらの正規の帯電極性と逆極性の正極性に帯電した転写残トナーや、帯電電荷量がほぼゼロとなった転写残トナーも、その一部が導電性ブラシロール５６Ａの機械的な摺擦力によって除去されるが、そのまま中間転写ベルト２２上に残留するトナーも多い。

これらの正規の帯電極性と逆極性の正極性に帯電した転写残トナーや、帯電電荷量がほぼゼロとなった転写残トナーのうち、導電性ブラシロール５６Ａを通過したトナーは、その下流側に配設された導電性ブラシロール５６Ｂに到達する。

この導電性ブラシロール５６Ｂには、図１に示すように、負極性のバイアス電圧が印加されているため、正規の帯電極性と逆極性の正極性に帯電した転写残トナーや、帯電電荷量がほぼゼロとなった転写残トナーのうち、正規の帯電極性と逆極性の正極性に帯電した転写残トナーが、導電性ブラシロール５６Ｂに静電的に吸着されて除去される。

また、導電性ブラシロール５６Ｂは、図５に示すように、低速で回転駆動されているため、１本のブラシ繊維９２Ｂの弾性変形力Ｆが中間転写ベルト２２の表面に付着したトナーに作用する作用時間Δｔが、導電性ブラシロール５６Ａよりも長く、ブラシ繊維９２Ｂが転写残トナーに及ぼす機械的な力積ＦΔｔが大きいとともに、当該ブラシ繊維９２Ｂが多数本まとまって弾性変形して中間転写ベルト２２の表面に、あたかもブレード状に当接するときの機械的な摺擦力や塞き止め力によって、帯電電荷量がほぼゼロとなった転写残トナーも、中間転写ベルト２２上に塞き止めてかき取ることができ、除去することが可能となっている。

しかも、導電性ブラシロール５６Ｂは、低速ではあっても回転駆動されているため、徐々に新しいブラシ繊維９２Ｂが中間転写ベルト２２の表面に当接し、前記ブラシ繊維９２Ｂで除去したトナーを回収できるとともに、常時、新しいブラシ繊維９２Ｂでクリーニング作用を発揮することができる。

本発明において、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂは、金属スクレイパー６２にトナーを供給する手段として機能してもよい。つまり、非画像形成時などに金属スクレイパー６２にトナーを供給することで、金属スクレイパー６２と中間転写ベルト２２との潤滑性を高め、金属スクレイパー６２の磨耗や、中間転写ベルト２２の傷の発生を防止することができる。
より具体的には、中間転写ベルト２２上に、トナーバンドを作成し、導電性ブラシロール５６Ａ、Ｂの通過時に、通常より、印加するバイアスを低下させて、少量のトナーを金属スクレイパー６２に供給する方法が用いられる。
特に、導電性ブラシロール５６Ｂには、静電的に移動しにくいゼロ電荷トナーが蓄積しやすく、非画像形成時に、中間転写ベルト２２と導電性ブラシロール５６Ｂとの電界を正負に振ることにより、ゼロ電荷トナーを吐き出すことができる。このゼロ電荷トナーと用いることで、金属スクレイパー６２と中間転写ベルト２２との潤滑性を高めることができると共に、導電性ブラシロール５６Ｂのクリーニング性も回復させることができる。

更に、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂを通過したトナーや紙粉等の異物は、その下流側に配設された金属スクレイパー６２に到達する。導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂを通過したトナーや紙粉等の異物は、静電的に回収が困難であるが、中間転写ベルト２２の表面に押付けられた金属スクレイパー６２を用いることで、物理的に掻き取られることで、除去される。

このように、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂにより、静電的に、且つ、物理的に未転写トナーや転写残トナーが除去されると共に、金属スクレイパー６２により、静電的に回収が困難な紙粉等の異物を除去することができる。
また、導電性ブラシロール５６Ａ、５６Ｂにより、金属スクレイパー６２にトナーを供給することが可能であるため、金属スクレイパー６２と中間転写ベルト２２との潤滑性を高め、金属スクレイパー６２の磨耗や、中間転写ベルト２２の傷の発生を防止することもできる。

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。
上述の実施形態では、本発明のクリーニング装置を、所謂４サイクル方式のカラー画像形成装置に適用した場合について説明したが、中間転写ベルトに対して本発明のクリーニング装置を離間させる必要がない、タンデム方式のカラー画像形成装置に適用することも、紙粉等の異物の除去性の観点から、好ましい態様である。

また、上述の実施形態では、本発明のクリーニング装置を適用する被クリーニング部材が、中間転写体（中間転写ベルト）であった場合について説明しているが、被クリーニング部材は、中間転写ロール、感光ベルト、感光ドラム、搬送ベルト、第二転写ロールであってもよい。
これらの中でも、表面に残留するトナーの量の分布が大きい、また、表面に残留するトナーの帯電の分布が大きい、更には、静電的に回収が難しい紙粉等の異物が残り易い、被クリーニング部材に対して、本発明のクリーニング装置は顕著な効果を示すことができ、そのような被クリーニング部材として中間転写ベルトが挙げられる。特に、中間転写ベルトの場合、その内部の非変形クリーニング部材との接触位置と離間した箇所に、対向ロールが接触配置されていることで得られる効果が顕著になるという観点から、最も好ましい態様となる。
加えて、上記の効果や、中間転写ベルトとしての機能を効率的に発現できる点から、被クリーニング部材が、ポリイミドから構成されるベルト状部材であることが好ましい態様である。

本発明の一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の要部を示す構成図である。 本発明の一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構成図である。 中間転写ベルト表面に残留したトナーの量及び帯電電荷量の分布を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の作用を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の作用を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２２ 中間転写ベルト（被クリーニング部材）
１００ 中間転写ベルトクリーナ（クリーニング装置）
５６Ａ 導電性ブラシロール（第１のブラシロール、ブラシクリーニング部材）
５６Ｂ 導電性ブラシロール（第２のブラシロール、ブラシクリーニング部材）
６２ 金属スクレイパー（非変形クリーニング部材）
ＴＮＡ トナー（残留トナー）

Claims (12)

1. 回転する被クリーニング部材に対して固定して接触すると共に、該被クリーニング部材との接触部位での変形がない非変形クリーニング部材と、
   該非変形クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向の上流に配置され、当該被クリーニング部材表面に対して回転して接触するブラシクリーニング部材と、
   を備え、前記被クリーニング部材表面の残留トナーを清掃することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記非変形クリーニング部材の微小硬度が０．１ＧＰａ以上である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. 前記非変形クリーニング部材の前記被クリーニング部材表面への押付け圧力が１．０〜４．０ｇｆ／ｍｍの範囲であ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. 前記非変形クリーニング部材が金属スクレイパーで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記非変形クリーニング部材における前記被クリーニング部材との接触部位にダイヤモンド状被膜を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
6. 前記ブラシクリーニング部材が、前記被クリーニング部材の移動方向に沿った上流側から順に、第１のブラシロールと、第２のブラシロールと、を有してなり、
   前記第１のブラシロールに現像トナーと逆極性のバイアス電圧を印加し、前記第２のブラシに前記現像トナーと同極性のバイアス電圧を印加すると共に、当該第２のブラシロールの表面速度が当該第１のブラシロールの表面速度よりも遅いことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
7. 前記非変形クリーニング部材にトナーを供給する手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
8. 前記被クリーニング部材が、中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
9. 前記被クリーニング部材が、ポリイミドから構成されるベルト状部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
10. 前記被クリーニング部材の内部の、前記第１のブラシロールの対向する位置に第１の電極ロールが、更に、前記第２のブラシロールと対向する位置に第２の電極ロールが接触配置されると共に、
    前記第１のブラシロールの外径＞前記第１の電極ロールの関係を満たし、且つ、前記第２のブラシロールの外径＞前記第２の電極ロールの関係を満たすことを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
11. 前記被クリーニング部材の内部の、前記非変形クリーニング部材との接触位置と離間した箇所に対向ロールが接触配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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