JP2010002564A - 画像形成装置のクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置に用いられるクリーニング装置について、フィルミング除去機能をより高める。
【解決手段】２次転写後に中間転写ベルト１２表面に残留した転写残トナーＰｔを除去するクリーニング装置４０であって、中間転写ベルト表面に接触しながら回転し転写残トナーを除去するブラシローラ４と、ブラシローラ下流側に設けられ、中間転写ベルト表面に接触し、さらに残留した転写残トナーを除去する発泡体で成る清掃補助部材９とを備え、直径１０ｍｍの円形押圧面を有する押圧部材で、一辺が５ｍｍの立方体状の清掃補助部材を所定量だけ押圧した際に加わる荷重を当該清掃補助部材の被押圧面積で除した値を、清掃補助部材の像坦持体表面に対する接触圧力Ｘ［Ｎ／ｍｍ^２］として、清掃補助部材の像坦持体移動方向の発泡セル数Ｙは、Ｙ≧０．１／Ｘ＋５．２７の関係式を満たしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、モノクロ画像やカラー画像を形成する、例えば複写機，ファクシミリ装置，プリンタ或いはこれらの複合機などに適用可能な電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置のクリーニング装置に関する。

周知のように、前記のような画像形成装置では、帯電された像坦持体（例えばドラム状あるいは無端ベルト状の感光体）の表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置から供給したトナー粒子により現像して、感光体上にトナー画像を形成し、このトナー画像を転写装置によって用紙に転写することで画像形成が行われる。かかる転写装置として、無端ベルト状の像坦持体ベルト（いわゆる中間転写ベルト）等の中間転写体を備え、各色の感光体上のトナー画像を１次転写ローラで中間転写体上に逐次転写（１次転写）することで合成されたカラー画像を形成し、このカラー画像を２次転写ローラで用紙上に転写（２次転写）するようにしたものが知られている。

前記の転写工程を終えた感光体あるいは中間転写体の表面には未転写のトナー粒子やトナーへの外添剤などが残留するため、この残留トナー等（転写残トナー等）を次回の画像形成プロセスに先立って除去しておくことが必要になる。このような転写残トナー等を感光体や中間転写体の表面から除去し清浄化する手段（クリーニング手段）としては、ゴム若しくは軟質樹脂等の弾性材料でなるクリーニングブレードを感光体あるいは中間転写体の表面に当接させて転写残トナー等を掻き落とす方法（例えば、特許文献１，特許文献２参照）や、バイアス電圧を印加したブラシローラを感光体あるいは中間転写体の表面に当接させて転写残トナー等を掻き落とす方法が、一般に幅広く採用されている。

後者のブラシローラを用いるクリーニング装置としては、後でより詳しく説明するように、ブラシローラの上流側に配置され感光体あるいは中間転写体の表面と常時接触するプレ帯電ブラシと、ブラシローラに接触した状態で回転する回収ローラと、回収ローラと接触する固定のスクレーパと、ブラシローラの下流側に配置され感光体あるいは中間転写体の表面と常時接触する清掃補助部材とが、ブラシローラと併せて備えられた構成のものが知られている。そして、ブラシローラに静電的に吸着された転写残留トナー等が、ブラシローラと回収ローラの電位差によって回収ローラに移動し、前記スクレーパにより物理的に掻き落とされる。また、ブラシローラに吸着されず感光体あるいは中間転写体の表面に付着した転写残トナー等は、下流側の清掃補助部材によって物理的に掻き落とされるようになっている。

クリーニングが不十分で、感光体あるいは中間転写体の表面に転写残トナーやトナー添加剤などが付着したまま残存する、所謂フィルミングが発生すると、最終画像上に白スジや濃度ムラなどの画像欠陥となって表れることになる。例えば、特許文献３には、転写残トナーによるフィルミングを対象としたものではないが、紙粉によるフィルミングに起因する画像欠陥の発生防止を企図した構成が開示されている。
このようなフィルミングをより効果的に除去するために、クリーニング装置による清掃に加えて、研磨作用を有する例えばチタン酸カルシウムやチタン酸ストロンチウム等の添加成分をトナーに外添することが行われている。かかる研磨作用を有する成分をトナーに添加することで、感光体や中間転写体の表面を研磨してフィルミングをより効果的に除去することができる。
特開２００６−０３０８４９号公報 特開２００５−１６５０９０号公報 特開２０００−１８１３０９号公報

しかしながら、前述のような研磨作用を有する成分をトナーに添加した場合、その研磨作用による有効なフィルミング除去を期待できるものの、その反面、感光体や中間転写体の表面を繰り返し研磨することにより、感光体や中間転写体の寿命の低下を招くという難点がある。このため、前述のような添加剤の含有量を低減することが求められている。また、近年では、環境保護の観点からも、前述のような成分の添加の抑制が求められる傾向にある。

しかし、このように研磨作用を有する成分の含有量を少なくすると、それだけフィルミング除去機能は低下するので、少なくともこの低下分に見合うだけ、クリーニング装置によるフィルミング除去機能を高めることが求められることになる。

そこで、この発明は、表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置に用いられるクリーニング装置について、フィルミング除去機能をより高めることを目的としてなされたものである。

本願発明者は、上記の目的を達成するために種々研究開発を重ねる中で、像坦持体表面に生じたフィルミングを物理的に掻き落として除去するクリーニング材料として、表面に略連続的な気泡状のポーラスが多数形成された例えばポリウレタンフォーム等の発泡体を用いることを着想し、かかる発泡体を用いた場合、当該発泡体とクリーニング対象の像坦持体表面との相対移動方向の発泡セル数や発泡体の硬度、更には発泡体が像坦持体表面に当接する際の食い込み量などが、発泡体のフィルミング除去能力に密接に関係していることを見出した。すなわち、前記発泡セル数が多くなるほど、また、前記発泡体硬度が高いほど、更に前記発泡体の食い込み量が大きくなるほど、発泡体のフィルミング除去能力が向上する。

これは、当該発泡体と像坦持体表面との相対移動方向の発泡セル数が多くなるほど、フィルミングを削り落とす作用を有するセルエッジが多くなるからであり、また、発泡体硬度が高いほど、更に、食い込み量が大きいほど、発泡体が像坦持体表面に強く（高い接触圧力で）当接して、より効果的にフィルミングを削り落とすことができるからである、と考えられる。そして、ブラシローラを用いるクリーニング装置の清掃補助部材に前記発泡体を用い、発泡セル数Ｙと接触圧力Ｘとが一定の式で規定される関係を満たすように諸要素を設定することで、像坦持体表面に発生するフィルミングを極めて効果的に除去できることを見出した。

そこで、本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置は、表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置に設けられ、前記像坦持体表面に坦持されたトナー像が転写された後に、前記像坦持体表面に残留した転写残トナーを除去する画像形成装置のクリーニング装置であって、
前記像坦持体表面に接触しながら回転し、前記像坦持体表面から前記転写残トナーを除去して回収するブラシローラと、
前記像坦持体表面の移動方向における該ブラシローラの下流側に設けられ、前記像坦持体表面に接触し、さらに残留した転写残トナーを除去する発泡体で成る清掃補助部材と、を備え、
直径１０ｍｍの円形の押圧面を有する押圧部材で、一辺が５ｍｍの立方体状の清掃補助部材を所定量だけ押圧した際に加わる荷重を前記清掃補助部材の被押圧面積（２５ｍｍ^２）で除した値を、前記清掃補助部材の前記像坦持体表面に対する接触圧力Ｘ［Ｎ／ｍｍ^２］として、前記清掃補助部材の像坦持体移動方向の発泡セル数Ｙが、
Ｙ≧０．１／Ｘ＋５．２７
の関係式を満たす、ことを特徴としたものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置であって、
前記像坦持体表面に坦持されたトナー像が転写された後に前記像坦持体表面に残留した転写残トナーを除去するために、本発明に係るクリーニング装置を備えている、ことを特徴としたものである。

本発明に係るクリーニング装置によれば、ブラシローラの下流側に設けられる清掃補助部材に発泡体を用い、該発泡体について、直径１０ｍｍの円形の押圧面を有する押圧部材で、一辺が５ｍｍの立方体状の清掃補助部材を所定量だけ押圧した際に加わる荷重を前記清掃補助部材の被押圧面積（２５ｍｍ^２）で除した値を、前記清掃補助部材の前記像坦持体表面に対する接触圧力Ｘ［Ｎ／ｍｍ^２］として、前記清掃補助部材の像坦持体移動方向の発泡セル数Ｙが、Ｙ≧０．１／Ｘ＋５．２７の関係式を満たすように設定したことにより、像坦持体表面に発生するフィルミングを効果的に除去することができる。

また、本発明に係る画像形成装置によれば、像坦持体表面に残留した転写残トナーを除去するために前記本発明に係るクリーニング装置を備えたことにより、像坦持体表面に発生するフィルミングを効果的に除去することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのタンデム型カラープリンタの構成を概略的に示す説明図である。
この画像形成装置（プリンタ）１０は、その内部のほぼ中央部に、中間転写体としての中間転写ベルト１２を備えている。中間転写ベルト１２は、例えば半導電性材料からなっており、３個のローラ１４，１６，１８の外周部に支持されて、矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。この中間転写ベルト１２は、表面にトナー像を坦持して所定方向に回転（進行）する一種の像坦持体である。

中間転写ベルト１２の下部水平部の下側には、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色トナーにそれぞれ対応する四つの作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが、中間転写ベルト１２に沿って並んで配置されている。各作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する一種の像坦持体である感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋをそれぞれ備えている。

各感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの周囲には、その回転方向に沿って上流側から順に、感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの表面を均一に帯電させる帯電器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋと、均一に帯電した感光体ドラム表面に各色画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成するプリントヘッド部２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋと、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を各色トナーで現像してトナー画像とする現像器２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋと、中間転写ベルト１２を挟んで感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋに対向する位置で中間転写ベルト１２の内側に接触して設けられ、感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト１２上に一次転写するための１次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと、１次転写後に感光体ドラム表面に残留するトナーを回収してクリーニングする感光体ドラム用のクリーナ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋと、がそれぞれ配置されている。

各感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、本例では負帯電性の感光体ドラムであり、各現像器２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋで用いられているトナーは負帯電性トナーである。プリントヘッド部２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋは、例えば、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。
前記中間転写ベルト１２のローラ１８で支持された部分の外側には、２次転写ローラ３４が圧接されている。２次転写ローラ３４と中間転写ベルト１２との接触部が転写領域３６になっている。２次転写ローラ３４は、図示しない退避機構により中間転写ベルト１２と非接触となる位置へ退避可能に構成されている。

尚、具体的に図示しなかったが、１次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋには電源（１次転写電源）からそれぞれ１次転写電圧が印加される。この１次転写電圧の作用により、各作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの表面に形成された各色トナー画像が静電的に引き付けられて、中間転写ベルト１２上に１次転写されるようになっている。また、２次転写ローラ３４は２次転写電源（不図示）により２次転写電圧が印加される。中間転写ベルト１２の支持ローラ１８は接地されている。この２次転写電圧の作用により中間転写ベルト１２上に形成されたトナー画像は、転写領域３６に搬送されてくる記録媒体（ここでは記録紙、以下「用紙」という。）に静電的に引き付けられて２次転写されるようになっている。このように、中間転写ベルト１２は、感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの表面に形成された各色トナー画像を一次転写し、この１次転写した各色トナー画像を所定の記録媒体（用紙）に２次転写させるものである。

前記中間転写ベルト１２のローラ１６で支持された部分の外側には、２次転写後に中間転写ベルト１２上に残留するトナー（転写残トナー）を掻きとってクリーナ・ハウジング４１内に回収するためのクリーニング装置４０が配設されている。このクリーニング装置４０もまた、２次転写ローラ３４と同様に、図示しない退避機構により中間転写ベルト１２と非接触となる位置へ退避可能に構成されている。この中間転写ベルト用のクリーニング装置４０の内部構造および作用については、後で詳しく説明する。

画像形成装置１０の下部には、給紙カセット４２が着脱可能に配置されている。給紙カセット４２内に積載収容された用紙Ｓは、給紙ローラ４４の回転によって最上部のものから順に１枚ずつ搬送路４６に送り出されることになる。
搬送路４６は、給紙カセット４２から、タイミングローラ対４８のニップ部、２次転写領域３６及び定着ユニット５０を順次通って、排紙トレイ１１まで延びている。タイミングローラ対４８は、給紙カセット４２から送られてきた用紙Ｓを、中間転写ベルト１２上の画像と同期をとって転写領域３６に給紙するためのものである。

タイミングローラ対４８の近傍には、タイミングセンサ５２が配置されている。タイミングセンサ５２は、給紙カセット４２から搬送路４６へ送り出された用紙Ｓの先端がタイミングローラ対４８でニップされたことを検出するためのものである。タイミングセンサ５２により用紙Ｓの先端が検出されると、タイミングローラ対４８はその回転を一旦停止し、その後、中間転写ベルト１２上のトナー画像と同期をとって用紙Ｓを転写領域３６に給紙するようになっている。

また、タイミングローラ対４８の一方のローラ４８ａに対向して紙厚センサ５４が配置されている。紙厚センサ５４は、タイミングローラ対４８に用紙先端がニップされたときの前記ローラ４８ａの移動量を検知するもので、これにより用紙が普通紙であるか、厚みのある厚紙又はＯＨＰ用シートであるかを判別できるようになっている。

定着ユニット５０は、一対のローラ５６，５８に支持されて矢印Ｂ方向に回転駆動される定着ベルト６０と、この定着ベルト６０を介してローラ５６に圧接されて矢印方向に従動回転する定着ローラ６２を備えており、トナー画像が２次転写された用紙が通過する定着ベルト６０と定着ローラ６２とのニップ部が定着領域６４となっている。定着ベルト６０は、ヒータ（不図示）により加熱される。

前記画像形成装置１０は、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成された制御ユニット（不図示）を備えており、この制御ユニットにより当該画像形成装置１の構成要素の作動制御が行われるようになっている。

以上のように構成された画像形成装置１０では、外部からの画像信号を受けると、前記制御ユニット（不図示）が作像データの展開を行うと共に、帯電器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋによって感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋが一様に帯電された後に、プリントヘッド部２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋによって感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの画像形成領域にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する静電潜像が形成される。次いで、現像器２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋが、前記静電潜像に対するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー画像を感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ上に逐次形成する。

感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ上に形成されたトナー画像は、１次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋによって中間転写ベルト１２上に順次転写（１次転写）され、重ね合わされることで、カラー画像が形成される。この中間転写ベルト１２に形成されたカラー画像が、２次転写ローラ３４によって所定の用紙Ｓに転写（２次転写）される。

そして、中間転写ベルト１２上のカラー画像が用紙に転写された後に中間転写ベルト１２に残留したトナー（転写残トナー）は、前記中間転写ベルト１２用のクリーニング装置４０で掻き落とされてクリーナ・ハウジング４１内に回収されるようになっている。

次に、前記中間転写ベルト１２用のクリーニング装置４０について説明する。
図２に詳しく示すように、前記クリーニング装置４０は、バイアス電圧を印加したブラシローラ４を用いる方式のもので、基本的には、このブラシローラ４を中間転写ベルト１２の表面に接触させて、転写残トナーＰｔをクリーナ・ハウジング４１内に掻き落とすように構成されている。

クリーナ・ハウジング４１内には、中間転写ベルト１２の進行方向（矢印Ａ参照）における上流側から順に、プレ帯電ブラシ２，ブラシローラ４及び清掃補助部材９が、中間転写ベルト１２の表面と接触するように配設されている。また、ブラシローラ４の背面側（中間転写ベルト１２と反対側）には回収ローラ６が配置され、該回収ローラ６の外周部には、クリーナ・ハウジング４１に対して固定されたスクレーパ７が接触している。

プレ帯電ブラシ２は、クリーナ・ハウジング４１の上流側の端部近傍に設けられた上流ホルダ部４１ｊに保持されて、中間転写ベルト１２の表面に接触している。プレ帯電ブラシ２には残留トナーＰｔと同極性の電圧が印可されており、中間転写ベルト１２上の残留トナーＰｔは、プレ帯電ブラシ２を通過することにより、残留トナーＰｔと同極性の電界によって全て同一の極性に揃えられる。

ブラシローラ４は、中間転写ベルト１２の表面に接触しながら回転するローラで、残留トナーＰｔと逆極性の電圧が印可されている。プレ帯電ブラシ２を通過した中間転写ベルト１２上の残留トナーＰｔは、ブラシローラ４に到達すると、残留トナーＰｔと逆極性の電界によって、当該ブラシローラ４に静電的に吸着される。

回収ローラ６は、ブラシローラ４の背面側（中間転写ベルト１２と反対側）の外周部に接触しながらブラシローラ４と逆方向に回転するローラで、該ブラシローラ４と同極性で電位の異なる電圧が印可されている。ブラシローラ４によって中間転写ベルト１２の表面から収集された転写残トナーＰｔは、ブラシローラ４と回収ローラ６の電位差により回収ローラ６の表面に移動し回収される。この回収ローラ６の表面に移動し回収された転写残トナーＰｔは、回収ローラ６の外周部に接触している固定スクレーパ７によって、クリーナ・ハウジング４１内に物理的に掻き落とされる。

清掃補助部材９は、クリーナ・ハウジング４１の下流側の端部近傍に設けられた下流ホルダ部４１ｋに保持されて、中間転写ベルト１２の表面に接触している。前記ブラシローラ４で回収されずに中間転写ベルト１２の表面に付着したままの転写残トナーＰｔやトナー添加剤等は、この清掃補助部材９によって物理的に掻き落とされて回収されるようになっている。

本実施形態では、このようなブラシローラ４と清掃補助部材９とを用いたクリーニング装置４０によるフィルミング除去機能をより高めるために、ブラシローラ４を通過してなお中間転写ベルト１２の表面に付着し残存する転写残トナーＰｔ等を物理的に掻き落として除去する清掃補助部材９の材料として、表面に略連続的な気泡状のポーラスが多数形成された例えばポリウレタンフォーム等の発泡体を用いた。比較的廉価で市販性が高く入手容易なポリウレタンフォームを材料として用いることで、表面に略連続的な気泡状のポーラスが多数形成された清掃補助部材９を、比較的容易かつ低コストで製作することができる。

このような発泡体を用いた場合、当該発泡体とクリーニング対象の中間転写ベルト１２の表面との相対移動方向（つまり、中間転写ベルト１２の進行方向またはその反対方向）の発泡セル数や発泡体の硬度、更には発泡体が中間転写ベルト１２の表面に当接する際の食い込み量（換言すれば接触圧力）などが、発泡体のフィルミング除去能力に密接に関係している。
そこで、前記発泡セル数，発泡体の硬度，発泡体の中間転写ベルト表面に対する接触圧力などの条件を種々に変更して組み合わせ、フィルミング除去機能に及ぼす影響等を調べる実験を行った。この実験で用いた各種発泡体の試料（試料１〜９）の材質および物性等を、表１に示す。

ポリエーテル系ポリウレタンフォーム（試料１〜３，試料６〜９）とポリエステル系ポリウレタンフォーム（試料４，５）の２種類の材質の発泡体を用いて、セル数（個），硬度（ｋＰａ），密度（ｋｇ／ｍ^３）の組み合わせが異なる９種類の試料を得た。
尚、ポリエーテル系ポリウレタンフォームとしては、例えば（株）イノアックコーポレーション製のＥＳＰ，ＥＭＯ，ＥＭＭを用いた。また、ポリエステル系ポリウレタンフォームとしては、例えば（株）イノアックコーポレーション製のＳＭ５５を用いた。

発泡体のセル数は、発泡体の中間転写ベルト表面に対する相対移動方向（以下、幅方向という）における所定幅内に存在し、図３に模式的に示すように、幅方向の直線Ｌａと交わる発泡セル数をカウント（計数）したものである。このセル数は、材質や幅（幅方向寸法）によって変化する。本実験では、清掃補助部材９の幅方向寸法を８〜１６ｍｍの間で変化させた。

発泡体の硬度は、縦２０ｍｍ×横５ｍｍ×厚さ５ｍｍの試験片を各試料について用意し、この試験片を全面圧縮して、２５％圧縮時の硬さを測定した。
各試料の密度は５０〜１１０ｋｇ／ｍ^３の範囲であり、厚さは４〜６ｍｍの範囲とした。また、食い込み量は０．５〜１．５ｍｍの範囲とした。この食い込み量は、例えば、使用前の厚さが５ｍｍの清掃補助部材９について、中間転写ベルト１２の表面に当接した際の厚さが４ｍｍになれば、食い込み量は１ｍｍと計測される。

更に、清掃補助部材９の中間転写ベルト１２の表面に対する接触圧（Ｎ／ｍｍ^２）は、次の方法で計測した。
所謂ロードセルの先端に直径１０ｍｍの円形の押圧面を有する押圧部材をセットし、一辺が５ｍｍの立方体状の発泡体（清掃補助部材９）を所定量だけ押し込んだ際に加わる荷重（Ｎ：ニュートン）を測定する。そして、その荷重を清掃補助部材９の被押圧面積（２５ｍｍ^２）で除した値を、当該清掃補助部材９の接触圧力（Ｎ／ｍｍ^２）とした。

表１で示した各試料を用いて清掃補助部材９をそれぞれ製作し、かかる清掃補助部材９を組み込んだクリーニング装置４０を備えた画像形成装置１０を用いて、幅方向セル数や接触圧力がフィルミングに起因する画像欠陥の発生に及ぼす影響、並びにかかる画像欠陥の発生を防止するために、幅方向セル数と接触圧力とが満たすべき関係を調べた。

画像形成装置１０の運転条件は、次の通りとした。
・環境条件：室内温度２３℃，室内湿度６５％
・作動速度（プリント速度）：最高３１０ｍｍ／秒
トナーとしては、研磨作用があるとされる粒径０．２〜１．０μｍのチタン酸カルシウムやチタン酸ストロンチウムを添加していないトナーを使用した。

各色５％印字で、Ａ４サイズ横通し５Ｐ／Ｊ（５枚連続ジョブ）モードの条件にて１０万面プリント後、ＰＷＭ（ドット面積比）２０％のハーフトーン・パターン上の白スジの有無を目視で検査し、この白スジが有れば不合格（×）無ければ合格（○）と判定した。

図４は、同製品（ＥＳＰ）の試料で、且つ、食い込み量を１ｍｍで一定（つまり接触圧を一定）にして、幅方向セル数を変化させた場合の試験結果を示している。尚、この試験は試料１〜３を用いたものである。
この図４の試験結果から分かるように、接触圧が一定であれば、幅方向セル数をある程度以上に保つことで、フィルミングに起因する画像欠陥（白スジ）の発生はなくなる。これは、幅方向セル数が多くなるほど、フィルミングを削り落とす作用を有するセルエッジが多くなるからであると考えられる。

また、図５は、同製品（ＥＳＰ）の試料で、且つ、発泡体の幅方向寸法を１６ｍｍで一定（つまり幅方向セル数を一定）にして接触圧を変化させた場合の試験結果を示すグラフである。
この図５の試験結果から分かるように、幅方向セル数が一定であれば、接触圧をある程度以上に保つことで、フィルミングに起因する画像欠陥（白スジ）の発生はなくなる。これは、接触圧力が高いほど清掃補助部材９が中間転写ベルト１２の表面に強く当接して、より効果的にフィルミングを削り落とすことができるからであると考えられる。

図６は、フィルミングに起因する画像欠陥の発生を防止するために、幅方向セル数と接触圧力とが満たすべき関係を調べた試験結果を示している。
この図６において、曲線Ｌｓは、フィルミングに起因する画像欠陥の発生有無のほぼ境界を示しており、この曲線Ｌｓよりも下方の領域では画像欠陥（白スジ）が生じ、上方の領域では画像欠陥（白スジ）は生じていない。
この曲線Ｌｓは、幅方向セル数をＹ，接触圧をＸとして公知の画像解析の手法を適用すれば、次式（１）で表されることが分かった。
・Ｙ＝０．１／Ｘ＋５．２７ …（１）

従って、清掃補助部材９の幅方向セル数をＹ（個），清掃補助部材９の中間転写ベルト１２の表面に対する接触圧をＸ（Ｎ／ｍｍ^２）として、このＸとＹが次式（２）
・Ｙ≧０．１／Ｘ＋５．２７ …（２）
の関係を満たすように、諸要素を設定することにより、中間転写ベルト１２の表面に発生するフィルミングを効果的に除去し、フィルミングに起因する画像欠陥の発生を有効に防止できる。

尚、以上の実施形態は、像坦持体としての中間転写ベルト１２の転写残トナーＰｔの除去回収に用いるクリーニング装置４０についてのものであったが、本発明は、かかる場合に限定されるものではなく、例えば、ベルトタイプ以外の中間転写体、或いは、他の像坦持体である感光体ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ用のクリーナ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋにも適用可能である。
このように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す説明図である。 前記画像形成装置に備えられたクリーニング装置の構成の概略を拡大して示す説明図である。 発泡体のセル数のカウント方法を説明するために発泡体表面を模式的に示した説明図である。 接触圧を一定にして発泡体の幅方向セル数を変化させた場合の試験結果を示すグラフである。 発泡体の幅方向セル数を一定にして接触圧を変化させた場合の試験結果を示すグラフである。 フィルミングに起因する画像欠陥の発生を防止するために、幅方向セル数と接触圧力とが満たすべき関係を調べた試験結果を示すグラフである。

符号の説明

４ ブラシローラ
９ 清掃補助部材
１０ 画像形成装置
１２ 中間転写ベルト
４０ （中間転写ベルト用）クリーニング装置
Ｐｔ 転写残トナー

Claims (4)

1. 表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置に設けられ、前記像坦持体表面に坦持されたトナー像が転写された後に、前記像坦持体表面に残留した転写残トナーを除去する画像形成装置のクリーニング装置であって、
   前記像坦持体表面に接触しながら回転し、前記像坦持体表面から前記転写残トナーを除去して回収するブラシローラと、
   前記像坦持体表面の移動方向における該ブラシローラの下流側に設けられ、前記像坦持体表面に接触し、さらに残留した転写残トナーを除去する発泡体で成る清掃補助部材と、を備え、
   直径１０ｍｍの円形の押圧面を有する押圧部材で、一辺が５ｍｍの立方体状の清掃補助部材を所定量だけ押圧した際に加わる荷重を前記清掃補助部材の被押圧面積（２５ｍｍ^２）で除した値を、前記清掃補助部材の前記像坦持体表面に対する接触圧力Ｘ［Ｎ／ｍｍ^２］として、前記清掃補助部材の像坦持体移動方向の発泡セル数Ｙが、
   Ｙ≧０．１／Ｘ＋５．２７
   の関係式を満たす、
   ことを特徴とする画像形成装置のクリーニング装置。
2. 前記像坦持体は、感光体上のトナー画像を１次転写し、該１次転写したトナー画像を所定の記録媒体に２次転写させる中間転写体である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置のクリーニング装置。
3. 前記発泡体はポリウレタンフォームである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置のクリーニング装置。
4. 表面にトナー像を坦持して所定方向に回転する像坦持体を備えた画像形成装置であって、
   前記像坦持体表面に坦持されたトナー像が転写された後に前記像坦持体表面に残留した転写残トナーを除去するために、請求項１から請求項３の何れかに記載されたクリーニング装置を備えている、ことを特徴とする画像形成装置。

Images