JP2009128553A - クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したクリーニング性を実現することができるクリーニング装置を提供する。
【解決手段】離間状態で中間転写ベルト８の表面と接触する一対の静電ファーブラシ２７と、該一対の静電ファーブラシ２７にクリーニングバイアスを印加する電源回路３１と、一対の静電ファーブラシ２７の一方に現像に寄与するトナー帯電極性と同極性のクリーニングバイアスを印加し且つ一対の静電ファーブラシ２７の他方にトナー帯電極性と逆特性のクリーニングバイアスを印加すると共に一対の静電ファーブラシ２７間でのクリーニングバイアスの極性を所定のタイミングで周期的に交互に切り換える制御回路３５と、を備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像転写後の像担持体の表面と接触して該像担持体の表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置に関する。

近年、例えば、電子写真方式にて画像形成する画像形成装置においては、多種多様な転写紙への高画質な画像形成を求めるというニーズから、転写紙に多色画像を転写する像担持体として中間転写体を用いる画像形成装置が広く利用されている。

即ち、画像データに基づいて一次転写体（像担持体）としての感光体ドラム等の表面に形成されたトナー像（多色画像）は、二次転写体（像担持体）としての中間転写体に重ね転写（一次転写）した後、その中間転写体から転写紙に転写（二次転写）される。

また、中間転写体としては、中間転写ベルトが広く用いられているが、この中間転写ベルトとしては、一般的にポリイミド等に代表される樹脂ベルトが高画質・長寿命等の特性を有していることからからも広く採用いられている。

一方、転写紙に多色画像を転写した後の中間転写ベルトには、残存トナー等が付着しているため、その残存トナー等をクリーニング装置によって除去した後に、次の画像形成処理を行っている。

このクリーニング装置としては、中間転写ベルトに樹脂ベルトを採用した場合、その表面性等を考慮したクリーニング能力を高く維持するため、ブレード方式が広く用いられている。

ところが、最近では、更なる高画質化・高速化が要求され、ブレード方式によるクリーニング能力の安定化もあって、現像剤（トナー）においても、その粒子の小粒径化及び非球形化へと変化してきている。

これにより、中間転写ベルトとしての樹脂ベルトでは、トナーの変化に伴って転写の際に生じる、中抜け現象が問題となってきている。

この中抜け現象とは、トナー像を転写紙に転写する際、トナー像に大きな圧力が加わることで、トナー像が応力変形してトナー粒子間の凝集力が増大し、トナー像の一部分が転写紙に転写しきれずに中間転写ベルトの表面に残留してしまう現象で、特に、トナー像としての文字やライン画像等で顕著に現れる。

そこで、この中抜け現象を解消するために、中間転写ベルトとしての樹脂ベルトに替えて層構成に少なくとも一層の弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが一般的に採用されていた。

この弾性中間転写ベルトは、層構成に少なくとも一層の弾性層を有すために柔軟性を備え、転写紙に転写する際のトナー像に作用する圧力を低減することができ、中抜け現象の発生抑制効果があることが知られている。また、二次転写の際の転写紙との密着性がよいことから、一般的な普通紙に対する転写効率を向上することができるばかりでなく、厚紙に対する転写性や、凹凸を有する紙への転写性にも効果を発揮することができる。

しかしながら、弾性中間転写ベルトをクリーニングする場合、ブレード方式を用いると表層が弾性を有するために、弾性中間転写ベルトに対するクリーニングブレードの接触負荷が大きくなる。

このため、クリーニングブレードのエッジ先端が、ベルト表層に喰い込んでしまい、クリーニングブレードのエッジ先端の挙動が不安定となって、クリーニング不良を引き起こす要因となるという問題が生じていた。

また、弾性中間転写ベルトとクリーニングブレードとの間での摩擦力が増大することに伴い、クリーニングブレードにめくれ・びびり・鳴き等の問題が発生し易くなるうえ、弾性中間転写ベルトの表層に傷やトナー融着等が発生するといった弊害が起こり、画質を乱してしまう虞があった。

そこで、上記の弊害を避けるために、近年では、クリーニングブレードに替えて弾性中間転写ベルトとの接触負荷の少ない静電ファーブラシを採用するブラシ方式が一般的となってきている。

このブラシ方式のクリーニング装置の構成としては、中間転写ベルトの表面と接触するように芯金に多数のブラシ繊維等を巻き付けた円筒状の静電ファーブラシと、静電ファーブラシに所定量食込ませて静電ファーブラシで掻き取った残存トナーを回収する回収ローラと、回収ローラの表面とカウンタ接触して回収ローラで回収した残存トナーを掻き取るクリーニングブレード等を備えている。

この際、回収ローラには、トナーの極性と逆極性のクリーニングバイアスが電源から印可され、静電ファーブラシと中間転写ベルトとにより形成される電流回路にて回収ローラから順次電圧が低下することで、クリーニング電界を形成している。

この電界の効果により、中間転写ベルトの表面に残存したトナー等は、静電ファーブラシに吸着された後、回収ローラに転移し、クリーニングブレードにより回収ローラから掻き取られる。

しかしながら、二次転写後の中間転写ベルトの表面の残存トナーは、現像時と同極性を持つものもあれば、二次転写時の放電の影響を受けて逆極性を持つものとが存在する。

このため、一つの静電ファーブラシを用いて片極性のクリーニングバイアスを印加しただけでは、全ての残存トナーを回収することができないという問題が発生する。

そこで、このような極性の異なる残存トナーを回収するため、中間転写ベルトの表面二箇所で独立して接触する一対のファーブラシを設置すると共に、その一対のファーブラシの各々に互いに異なった極性のクリーニングバイアスを印加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２０７４０３号公報

ところが、上記の如く構成されたクリーニング装置にあっては、二次転写後の残留トナー等は、非常に極性が不安定であり、印字パターンや使用環境によっては、転写残存トナーの全てが現像時と同極性のままであるという場合もある。

このような場合、一対のファーブラシのうちの一方によって、中間転写ベルト表面の残存トナーは全て回収することができてしまう。

従って、他方のファーブラシにて残留トナーが回収されない状態が続くと、その他方用の回収ローラに残留トナーが供給されなくなり、片寄ったクリーニングとなってしまう。

この状態にて、印字が続けられると、回収ローラと回収ローラに当接されているブレードとの間に、潤滑剤としての役割を果たす残留トナーが減少し、ブレードが巻き上がるという新たな問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、安定したクリーニング性を実現することができるクリーニング装置を提供することを目的とする。

本発明のクリーニング装置は、画像転写後の像担持体の表面と接触して該像担持体の表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置において、前記クリーニング装置は、離間状態で前記像担持体の表面と接触する一対の回転清掃体と、該一対の回転清掃体にクリーニングバイアスを印加するクリーニング電源と、前記一対の回転清掃体の一方に現像に寄与するトナー帯電極性と同極性のクリーニングバイアスを印加し且つ前記一対の回転清掃体の他方にトナー帯電極性と逆特性のクリーニングバイアスを印加すると共に前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を所定のタイミングで周期的に交互に切り換えるバイアス極性制御部と、を備えていることを特徴とする。

この際、前記バイアス極性制御部は、前記一対の回転清掃体の離間距離に対する前記像担持体の移動時間をタイムラグとして考慮したうえで、前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を切り換えるのが好ましい。

また、前記バイアス極性制御部は、画像形成処理枚数・画像形成処理時間・累積印字率の何れかが予め設定された所定値に達した時を所定のタイミングとして、前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を切り換えるのが好ましい。

本発明のクリーニング装置は、安定したクリーニング性を実現することができる。

次に、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の説明図である。

図１において、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ１は、プリンタ本体２の一面（例えば、正面）から引き出し可能な給紙カセット３と、プリンタ本体２の一面に起倒可能に設けられた手差し給紙トレイ４と、給紙カセット３又は手差し給紙トレイ４にセットされた転写紙（図示せず）を搬送する搬送経路５と、搬送経路５の上流端を構成する給紙ユニット部６と、搬送経路５の中途部に配置された二次転写ローラ７と、二次転写ローラ７と協働して転写紙の表面にトナー転写像を形成する無端ベルト状の中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８の表面に必要に応じた各色（例えば、イエロー（Ｙ）・マゼンダ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｋ））のトナーをトナー像として転写する複数の画像形成部９と、搬送経路５の終端寄りに配置されて転写紙の表面に形成されたトナー転写像を定着させる定着ユニット１０と、定着後の転写紙を搬送経路５の下流端からプリンタ本体２の排紙トレイ部１１へと排出する排出部１２とを備えている。

中間転写ベルト８は、像担持体としての機能を具備しており、層構成に少なくとも一層の弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが採用され、駆動ローラ１３、従動ローラ（テンションローラ）１４、加圧ローラ１５の間で回動移動（図示矢印参照）する。

加圧ローラ１５は中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラ７と対向配置されており、二次転写ローラ７に転写バイアスを印加することによって搬送経路５に搬送された転写紙の表面にトナー像を転写してトナー転写像を形成する。

画像形成部９は、本実施の形態では中間転写ベルト８の回動移動方向に沿って４ヶ所に配置され、基本的には同一構成のものが配置されている。また、画像形成部９は、各色のトナーを収納したトナーカートリッジ１６と、トナーカートリッジ１６に収納したトナーを供給する供給部１７と、表面に供給部１７からトナーが供給されるアルミ等から構成されたドラム状（管体状）の感光体ドラム１８と、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１８に対向配置された転写ローラ１９と、感光体ドラム１８の表面に付着した残存トナー等を除去するクリーニングデバイス２０と、感光体ドラム１８の電荷を除去する除電デバイス２１と、感光体ドラム１８の表面を帯電する帯電デバイス２２と、感光体ドラム１８の表面に所定の静電潜像を形成する露光デバイス２３とを備えている。尚、各画像形成部９は、本実施の形態では、図示左側の端部にブラック用の画像形成部９（Ｋ）が配置され、以下、中間転写ベルト８の回動移動方向に沿ってシアン用の画像形成部９（Ｃ）、マゼンダ用の画像形成部９（Ｍ）、イエロー用の画像形成部９（Ｙ）の順で配置されている。

一方、二次転写ローラ７によってトナー像を転写した後の中間転写ベルト８は、図２に示すように、二次転写ローラ７よりも回動移動方向下流側に配置された一対のクリーニングユニット２４，２５を備えたクリーニング装置２６によって、その表面に残存したトナー等が除去される。

クリーニングユニット２４，２５は、中間転写ベルトの表面と接触するように多数の導電性ブラシ繊維を芯金に巻き付けた回転清掃体としての円筒状の静電ファーブラシ２７と、静電ファーブラシ２７に所定量食込ませて静電ファーブラシ２７で掻き取った残存トナーを回収する回収ローラ２８と、回収ローラ２８の表面とカウンタ接触して回収ローラ２８で回収した残存トナーを掻き取るクリーニングブレード２９と、クリーニングブレード２９で掻き取った残存トナーを搬送・捕集するスパイラル３０とを備えている。

また、クリーニング装置２６は、各回収ローラ２８並びに二次転写ローラ７にバイアスを印加する電源回路３１と、各回収ローラ２８並びに二次転写ローラ７に印加するクリーニングバイアス並びに転写バイアスの電圧並びに極性を制御するバイアス制御回路３２，３３，３４と、電源回路３１を含めた画像形成処理全般を制御する制御回路３５と、画像形成処理全般に係わる各種制御プログラムの他、本発明に係わるクリーニング制御に関する制御プログラムが格納されたＲＯＭ３６と、制御回路３５によるクリーニングバイアスの極性切り換えを所定のタイミングとしての画像処理枚数（例えば、１枚・３枚・５枚等）毎で行うように画像形成処理枚数をカウントするカウンタ３７とを備えている。

この際、制御回路３５によるクリーニングバイアスの極性切り換えを所定のタイミングとしての画像処理枚数で行う際には、転写紙１枚（完了）毎に切り換えるのが好ましい。

尚、制御回路３５とＲＯＭ３６とは、本発明に係わるクリーニング制御を実行するマイクロコンピュータを構成している。

上記の構成において、具体的には、
中間転写ベルト８は、
材質：ＣＲゴム（ＳｉＡｃコート＋ＰＴＦＥコート）＋ＰＶＤＦ
厚さ：６１８［μｍ］（ＣＲゴム：５００μｍ、ＰＴＦＥ：５μｍ＋Ｓｉ：１０μｍ）
ＰＶＤＦ：１００μｍ
体積抵抗率：１１．０［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］（５００Ｖ Ｎ／Ｎ）
表面抵抗率：１２．０［ｌｏｇ（Ω／ｓｑｒ）］（５００Ｖ Ｎ／Ｎ）
静電ファーブラシ２７は、
ブラシ材質：ＢＲ−１（ポリエステル）ＳＵＭ Ｎｉメッキ
ブラシ密度・太さ：１５０ＫＦ・３３０Ｄ／４８Ｆ
外径：φ１４（シャフト径φ６）
抵抗値：ブラシ毛／本 １２．０ｌｏｇ（Ω・ｃｍ） １００（Ｖ） Ｎ／Ｎ
線速：１２３．２（ｍｍ／ｓｅｃ）＜ベルト回動移動方向に対しカウンタ方向＞
回収ローラ２８は、
材質：ＳＵＳ
外径：φ１３
線速：１３０．６（ｍｍ／ｓｅｃ）＜ブラシ回動移動方向に対しトレーディング方向＞
クリーニングブレード２９は、
材質：ウレタンブレード＃１５７７Ｅ
自由端：６．０ｍｍ
厚み：１．６ｍｍ
とし、これらを用いた本実施例と比較例とを図３に示す。また、図４に本実施例のバイアス印加の極性変化のタイミングチャートの概要を示す（尚、比較例では極性変化は行わない）。この際、制御回路３５は、中間転写ベルト８の回動移動方向上流側に配置されたクリーニングユニット２４と中間転写ベルト８の回動移動方向下流側に配置されたクリーニングユニット２５とは、互いに離間状態で配置されているため、各クリーニングユニット２４，２５の静電ファーブラシ２７の離間距離に応じた中間転写ベルト８の回動移動時間ｔをタイムラグとして考慮したうえで、クリーニングバイアスの極性を切り換える。

本発明の実施した時の効果を確認するために、残存トナーの帯電極性の状態を意図的に変化させるために、二次転写電流の条件を−２０〜−５０μＡまで振って実験を行った。

その結果、二次転写電流が高いほど、二次転写部での放電の影響を受けて、残存トナーの極性は、現像に寄与する正規の帯電よりも逆側の帯電トナーの割合が多くなる。

また、上記の条件で、カラー印字パターン２５％原稿の画像形成処理を行った。

その結果、本実施例では、両方のクリーニングユニット２４，２５に周期的にバイアスを交互に印加しているので、ベルト回動移動方向上流側と下流側の両方の静電ファーブラシ２７から、各々の回収ローラ２８にトナーが供給されるため、回収ローラ２８とクリーニングブレード２９と間にトナーが十分に介在することにより、クリーニングブレード２９のめくれ現象は発生しなかった。

一方、比較例では、二次転写電流が−４０μＡ以上になると、トナーの現像に寄与する正規の帯電極性と逆極性のトナーが発生し、ベルト回動移動方向上流側に配置したクリーニングユニット２４ではクリーニング性を確保することができず、ベルト回動移動方向下流側に配置したクリーニングユニット２５でもトナーを回収するため、回収ローラ２８とクリーニングブレード２９との間にトナーが十分に介在し、ブレードのめくれ現象は発生しなかった。

但し、比較例では、二次転写電流が低い−２０〜−４０μＡの領域では、ほとんどのトナーが正規の帯電極性のままであるため、トナーの極性と逆極性のバイアスを印加した上流側のクリーニングユニット２４にてベルト上トナーが回収されるため、下流側のクリーニングユニット２５では回収ローラ２８にトナーが供給されないため、回収ローラ２８とクリーニングブレード２９との間に潤滑剤となるトナーが不足し、クリーニングブレード２９にめくれ現象が発生した。

このように、本発明にあっては、二次転写後の残存トナーが如何なる帯電極性をもっていたとしても、トナーの正規の帯電に対して、同極性・逆極性のバイアスの掛かった静電ファーブラシ２７によって、静電気的に回収されるとともに上流側／下流側の両方の回収ローラ２８にトナーが回収されることにより、クリーニングブレード２９のめくれを抑えることができる。

ところで、上記実施の形態では、本発明のクリーニング装置２６をカラープリンタ１に適用して説明したが、例えば、複写機や複合機等、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

また、上記実施の形態では、クリーニングバイアスの極性切り換えをカウンタ３７を用いた画像形成処理枚数で行う場合で示したが、このカウンタ３７に替えて、タイマーによる画像形成処理時間、或いは、印字率検出（公知技術）による累積印字率（累積トナー使用量を含む）等によって切り換えることも可能である。

本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 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と比較例との条件を示す比較図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置におけるクリーニングバイアスの印加タイミング例のタイミング図である。

符号の説明

８…中間転写ベルト（像担持体）
２６…クリーニング装置
２７…静電ファーブラシ（回転清掃体）
３１…電源回路（クリーニング電源）
３５…制御回路（バイアス極性制御部）

Claims (3)

1. 画像転写後の像担持体の表面と接触して該像担持体の表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置において、
   前記クリーニング装置は、離間状態で前記像担持体の表面と接触する一対の回転清掃体と、該一対の回転清掃体にクリーニングバイアスを印加するクリーニング電源と、前記一対の回転清掃体の一方に現像に寄与するトナー帯電極性と同極性のクリーニングバイアスを印加し且つ前記一対の回転清掃体の他方にトナー帯電極性と逆特性のクリーニングバイアスを印加すると共に前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を所定のタイミングで周期的に交互に切り換えるバイアス極性制御部と、を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記バイアス極性制御部は、前記一対の回転清掃体の離間距離に対する前記像担持体の移動時間をタイムラグとして考慮したうえで、前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を切り換え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. 前記バイアス極性制御部は、画像形成処理枚数・画像形成処理時間・累積印字率の何れかが予め設定された所定値に達した時を所定のタイミングとして、前記一対の回転清掃体間でのクリーニングバイアスの極性を切り換え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。

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