JP2008083131A - 画像形成装置の清掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃装置でスコロトロン放電装置の汚れを除去し、安定した画像が確保できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】清掃部材である可とう部材の自由長を、根本から像担持体表面までの距離よりも長くして、移動することにより、グリッド電極の表裏両面を清掃する。
【選択図】図１

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の清掃装置に関し、特に、スコロトロン放電装置を用いた画像形成装置の清掃装置に関する。

中間転写体を用いた電子写真方式の画像形成装置では、感光体である像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に転写し（一次転写）、該中間転写体上のトナー像を転写材上に転写する（二次転写）ものが知られており、特にカラーの画像形成装置に多く用いられている。カラー画像形成装置では、像担持体上に順次形成される所定極性に帯電した各色のトナー像を一次転写手段により中間転写体に重ね合わせて転写した後、その中間転写体上のトナー像を二次転写手段により転写材上に一括して転写している。

かかるカラー画像形成装置においては、トナー１粒子当たりの帯電量はほぼ均一であることから、中間転写体上のトナー層電位は所定面積内でのトナー付着量によって決まり、中間転写体上のトナー像のうち複数色のトナーが重ね合わされた部分の帯電電位は、１色のトナーのみが付着している部分の帯電電位よりも大きくなる。例えば、中間転写体上のトナー像がベタ部及びハーフトーン部を有する場合、ベタ部の帯電電位はハーフトーン部よりも大きくなる。

また、像担持体から中間転写体へトナー像を転写する一次転写手段を通過した後のトナー像内での帯電電位のばらつきは、環境によっても発生する場合がある。

このように中間転写体上のトナー像の電位のばらつきが大きいと、転写特性が互いに異なる部分が同一トナー像内に存在することになる。この転写特性の異なるすべての部分を同じ転写条件下で転写材に転写しようとすると、中間転写体から転写材への二次転写時に様々な画像不良が発生しやすい。

そこで、特許文献１には、トナーの帯電量を補正するため、中間転写体上に一次転写されたトナー像に対してＡＣ、ＤＣなどのコロナ放電による帯電を行い、帯電量を均一化する二次転写前除電手段を設けることが記載されている。

しかし、上記二次転写前除電手段は、帯電量を均一化するため、重ね合わせトナー像、即ち、高電位部の総電荷量を低下させると、同時に低電位部（トナー低付着量部）も除電してまい、ハーフトーン画像荒れ等の画像不良を発生する。

また、トナー付着量が多くトナー層電位が高い場合は、転写電荷不足が発生し、濃度むらや、転写電荷を大きくしたときの放電が発生する。

このような上記問題を防止するために、二次転写手段の上流側にスコロトロン帯電器を有する二次転写前除電手段を配置して中間転写体上のトナー像の除電を行っている。

しかし、二次転写前除電手段では、例えば負電荷を有するトナー層に対して正電位の放電を行い、トナー層電位を低下させるが、一部のトナー層は逆帯電する。グリッド電極には負電位を印加してトナー層電位を制御するため、正帯電トナーはグリッド電極と中間転写体の電界によりグリッド電極側に引きつけられ、グリッド電極に付着する。グリッド電極が汚れると、グリッド電極としての機能が低下するため、トナー層電位の制御性が低下し、トナー低付着量部で電位低下が生じ、ハーフトーン画像荒れ等の画像不良が発生する。従って、耐久性の低下により安定した制御性を得る事が困難となり、トナーが付着したグリッド電極を清掃する対策が必要になる。

そして、グリッド電極の清掃方法として、グリッド電極の裏面（被放射体に対向する側）を清掃する機能を有するスコロトロン放電装置で清掃時にグリッド電極の張力を緩め、被放射体から遠ざかる方向にグリッド電極を押しつつ清掃部材を圧接、走行させて清掃する方法（例えば、特許文献２参照）や、グリッド電極を感光体側から抑えるグリッド電極抑え部材を設けることにより、簡単な構成でグリッド電極と感光体との距離を保つ方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
特開平１０−２７４８９２号公報 特開平８−６２９５０号公報 特開平１０−１６１３８９号公報

しかしながら、上記特許文献に記載されたグリッド清掃機構では、電荷の放射対象物側の汚れを除去する処置のみに傾倒し、完全な清掃がなされない欠点がある。

すなわち、前記特許文献２の方法は、機構構成が複雑であり、またグリッド電極両面を清掃するためには別に反対側用の清掃部材を新たに設置する必要がある。

グリッド電極の位置規制に関し、特許文献３の方法は帯電時グリッドの位置決め用の規制部材であるが、グリッド電極清掃用ブラシについては規制する効果はないため、グリッド電極の裏面の清掃効果は期待できない。

本発明は、スコロトロン放電装置のグリッド電極の表裏両面を清掃でき、安定した画像が確保できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成することができる。
１．像担持体と、
該像担持体に対し帯電または除電処理を行うスコロトロン放電装置と、
該スコロトロン放電装置におけるグリッド電極に接し清掃する可とう部材と、
該可とう部材を長手方向に移動するための手段を有する清掃装置において、
前記可とう部材の自由長は、前記可とう部材の根本から前記像担持体表面までの距離よりも長く、前記可とう部材が前記像担持体に当接した状態で移動することを特徴とする画像形成装置の清掃装置。
２．前記可とう部材は、前記グリッド電極の孔を通過して、前記像担持体表面にて屈曲後、前記可とう部材の先端が、前記グリッド電極の裏面に当接することを特徴とする１に記載の画像形成装置の清掃装置。
３．前記可とう部材が、ブラシであることを特徴とする１または２に記載の画像形成装置の清掃装置。
４．前記可とう部材が、フェルトであることを特徴とする１または２に記載の画像形成装置の清掃装置。
５．前記可とう部材が、スポンジであることを特徴とする１または２に記載の画像形成装置の清掃装置。
６．前記像担持体は中間転写体であり、前記スコロトロン放電装置は前記中間転写体の搬送方向上流側に配設された一次転写手段と、下流側に配設された二次転写手段との間に配置されていることを特徴とする１乃至５の何れかに記載の画像形成装置の清掃装置。

本発明によれば、清掃部材である可とう部材の自由長を、根本から像担持体表面までの距離よりも長くして、像担持体表面に当接した状態で移動することにより、グリッド電極の表裏両面を清掃する。

本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

以下、本発明に係わるグリッド電極を清掃する清掃装置を具備したスコロトロン放電装置を有する画像形成装置について説明する。

なお、本実施の形態における清掃装置は、感光体のスコロトロン放電装置（帯電器）と、中間転写体に適応されるスコロトロン放電装置（除電器）とは同構造であり、ここでは除電器に適応して説明する。

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は感光体、１１はスコロトロン放電装置である帯電器である。１２は画像書き込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像装置、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はクリーニングブレード、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を示す。画像形成手段１は感光体１０、帯電器１１、現像装置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１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に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。

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。

一般に、転写率向上のため感光体１０と中間転写ベルト２０に速度差（感光体＞中間転写ベルト）を設けた場合、１次転写と２次転写の間にあるローラでベルトを駆動するのが、ベルトのたわみが発生しにくく、ベルトの速度変動を低減させるのに有利である。

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１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、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において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の半導電性シームレスベルトである。

１次転写ローラ２５には、トナー（本実施の形態では負極性）と反対極性（本実施の形態では正極性）の直流電圧が印加され、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。

２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な２次転写ローラで、トナーと逆極性の電圧が印加され、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。

２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、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た除電ローラ２７によって中間転写ベルト２０上の残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって残留トナーが掻き落とされる。

３０は、スコロトロン放電装置（帯電／除電）である２次転写前除電器で、最終の現像装置（Ｋ）と２次転写ローラ２６との間に設けられている。当該スコロトロン放電装置を使用することにより、被放電面の高電位部を除電し、低電位部をそのまま維持することができる。なお、２次転写前除電器３０についての詳細については後述する。

３１は、２次転写前除電器３０に対向する位置にあり、中間転写ベルト２０の内面に軽接触する導電性ブラシである。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。

４は定着装置で、ハロゲンランプ４６によって熱せられる加熱ローラ４１と不図示の加圧機構によって加圧される加圧ローラ４２とで構成され、ニップＴでトナー像を担持した転写材を挟持、加圧して定着する。

Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等を制御する制御手段であるコントロール部である。

以下、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１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１次転写される。

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１次転写される。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１次転写され、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。その後、２次転写前除電器３０で当該Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの重ね合わせトナー像は除電される。

少なくとも２色以上の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）の転写領域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２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（不図示）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。

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。

以下、本発明について図２を基に説明する。

図２は、本発明に係わる清掃装置を保持するスコロトロン放電装置を示す図である。なお、ここでは、２次転写前除電器３０を例にとって説明する。

図２（ａ）は、前記スコロトロン放電装置（除電）の裏面（中間転写ベルトに対向する側）から視た図で、図２（ｂ）はスコロトロン放電装置に付設した清掃装置のＶＶ断面を拡大した図、図２（ｃ）はＡ部の拡大図である。

図２（ａ）において、２次転写前除電器３０は、シールド電極３０１、電極ワイヤ３０２、ワイヤ止めブロック（前）３０３、ワイヤ止めブロック（後）３０４、グリッド電極３０５、清掃装置５等から構成されている。

前記グリッド電極３０５は、図３に示すように、薄い金属板の面に多数の孔Ｈが網目状に形成され負電圧が印加されている。なお、本実施の形態においては、グリッド電極３０５が電極ワイヤ３０２に対向する面を表面、中間転写ベルト面に対向する面を裏面という。

図３は、グリッド電極の平面を示す図である。

シールド電極３０１の素材は、コの字形のＳＵＳ（ステンレス）材で形成され、その長手方向両端部にＰＣ（ポリカーボネート）のワイヤ止めブロック（前）３０３、ワイヤ止めブロック（後）３０４が付設されている。また、両ワイヤ止めブロックにはタングステン素線の電極ワイヤ３０２が張架され、ワイヤブロック３０４側の不図示の電極プラグに電極ワイヤ３０２の一方の端部が着接し、高圧電源と接続される。

前記グリッド電極３０５は、前記シールド電極３０１の開口部長手方向に亘って両端が不図示の支持部材で固定され張設されている。

図２（ｂ）において、清掃装置５は、電極ワイヤ３０２に当接するブラシ５４と、グリッド電極３０５に当接するブラシ５３を植設したブラシ保持部材であるブロック５１と、電極ワイヤ３０２の清掃用ブラシ５７を植設するブラシ板を保持するスライド部材５２等から構成されている。

スライド部材５２はシールド電極３０１の凹部に落とし込まれ、スライド部材５２にシールド電極３０１の底部からガイド溝３０６を通してガイドピン５６が取り付けられている。

ブロック５１は、電極ワイヤ３０２に被さる状態で衝合しスライド部材５２と一体化されている。ここで、ブラシ５３の毛は、グリッド電極３０５の孔Ｈを通過して中間ベルト表面に当接し、さらに屈折したブラシ先端部が、グリッド電極３０５の裏面側に当接する（図２（ｃ）参照）。なお、清掃装置５は画像形成中は放電画像領域外（位置Ｑ、図２（ａ）参照）に位置している。

帯電極１１及び、２次転写前除電器３０に設けた清掃装置は、定期的に、例えば、画像形成装置の電源を入れた時等、初期システムチェック時に自動的に位置Ｑから長手方向にブロック５１と一体のスライド部材５２を往復移動させるための駆動手段を有している。図４にその駆動手段を示す。

図４は、シールド電極３０１の上部にネジ軸３１０が、ワイヤ止めブロック（前）３０３とワイヤ止めブロック（後）３０４の支持突起部３０３ａ、３０４ａに軸支され、ブロック（後）３０４側にはネジ軸３１０の端部に歯車３１３が設けられたところを示す斜視図である。さらに、ブロック（後）３０４にはネジ軸３１０を回転させるモータＭ１と、モータＭ１の回転軸に取り付けられたウオーム３１２が設けられ、ウオーム３１２と歯車３１３とが噛み合っているところを示す。

３１１は、ネジ軸３１０に噛み合うようにネジ溝が設けてある上部摺動台であり、モータＭ１の回転によって、長手方向に移動可能となっている。さらに上部摺動台３１１は、スライド部材５２に取り付けられたガイドピン５６を挟持して取り付けている。

このような構成からなる清掃装置５は、制御部Ｂ１からの指示により、モータＭ１が作動することにより、中間ベルトで屈曲したブラシ５３がグリッド電極３０５の表裏面を擦り、汚れを除去する。

なお、本実施の形態では、グリッド電極３０５を清掃する清掃部材を可とう性のあるブラシとしたが、可とう性のあるフェルト部材や、スポンジ部材であっても良い。
〈実施例〉
本発明の効果を確認するための実験について述べる。
・確認実験の条件
中間転写ベルト： ＰＩ（ポリイミド）製（体積抵抗１０⁹Ω、表面抵抗 １０¹¹Ω）
帯電器及び２次転写前除電器： 放電ワイヤ（０〜５ｋＶ）、グリッド及びシールド電 極（０〜−３００Ｖ）
電極ワイヤ： タングステン素線（６０μｍ）
２次転写前除電器の対向電極： 導電性アクリルブラシ（原糸抵抗値１０²Ω、線径３ ｄ、密度２００ｋＦ／ｉｎｃｈ²）
グリッド電極と中間転写ベルト間距離：１ｍｍ（確認実験１）、１．５ｍｍ（確認実験２ ）
グリッド電極清掃装置： ナイロンブラシ（線径６ｄ、毛長３ｍｍ、密度７５ｋ Ｆ／ｉｎｃｈ²）
（実施例１）
グリッド電極と中間転写ベルトの距離が１ｍｍで平行となるように電極を設置し、グリッドの清掃装置としては、電極の内側から材質ナイロン、線径６ｄ、毛長４ｍｍ、密度７５ｋＦ／ｉｎｃｈ²のブラシを押圧させた。グリッドと毛ブラシ植毛部の距離は１ｍｍとした（中間転写ベルトがなければ毛先が２ｍｍ突き出る状態）。
・確認方法
清掃効果を確認する方法として、グリッド電極が汚れた状態で清掃装置を長手方向に動かし清掃を行い、清掃後のグリッド面をレーザ顕微鏡で観察して、トナーが覆っている面積率を測定した。グリッド電極を除電極から外し、内側と外側の両方の面積率を測定した。

グリッドが汚れ電位制御性が低下すると低トナー付着量部（低電位部）で除電過剰になることからハーフトーン画像の荒れが発生する。このことは事前の実験により、グリッド電極の汚れ面積率とハーフトーン画像の荒れ発生に相関があることがわかった。

比較例として、従来の清掃装置の構成として電極内側からブラシのみを当接させた場合も測定した。
・実験結果
確認・比較実験は表１に示す結果となった。

表１において、ハーフトーン画像に関して、○印は、均一でムラのない画像となり、ハーフトーン部のトナー層電位は除電の影響を受けていないことを示し、×印は、均一性に欠け、ガサツキのある画像となり、ハーフトーン部のトナー層が除電され、画像へ悪影響を与えていることを示している。

上記実験の結果から、本発明に係わる清掃装置の効果が確認できた。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 本発明に係わる清掃装置を保持するスコロトロン放電装置を示す図である。 グリッド電極の平面を示す図である。 シールド電極の上部にネジ軸を設け、モータと噛み合ってスライド部材を移動する移動手段を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 感光体
１１ 帯電器
２０ 中間転写ベルト
３０ ２次転写前除電器
３０１ シールド電極
３０２ 電極ワイヤ
３０５ グリッド電極
３１０ ネジ軸
３１１ 上部摺動台
３１２ ウオーム
３１３ 歯車
５ 清掃装置
５１ ブロック
５３ ブラシ
５５ 規制部材
５６ ガイドピン
Ｍ１ モータ

Claims (6)

1. 像担持体と、
   該像担持体に対し帯電または除電処理を行うスコロトロン放電装置と、
   該スコロトロン放電装置におけるグリッド電極に接し清掃する可とう部材と、
   該可とう部材を長手方向に移動するための手段を有する清掃装置において、
   前記可とう部材の自由長は、前記可とう部材の根本から前記像担持体表面までの距離よりも長く、前記可とう部材が前記像担持体に当接した状態で移動することを特徴とする画像形成装置の清掃装置。
2. 前記可とう部材は、前記グリッド電極の孔を通過して、前記像担持体表面にて屈曲後、前記可とう部材の先端が、前記グリッド電極の裏面に当接することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の清掃装置。
3. 前記可とう部材が、ブラシ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の清掃装置。
4. 前記可とう部材が、フェルト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の清掃装置。
5. 前記可とう部材が、スポンジ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の清掃装置。
6. 前記像担持体は中間転写体であり、前記スコロトロン放電装置は前記中間転写体の搬送方向上流側に配設された一次転写手段と、下流側に配設された二次転写手段との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置の清掃装置。

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