JP2010072330A - クリーニング方法および装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に溝による凹凸があるような像担持ベルトを用いた場合でも、クリーニング不良の発生が抑えられ、しかもコストの上昇や画質の低下などを可及的に抑えること。
【解決手段】トナー像を担持する中間転写ベルト２３をクリーニングするクリーニング装置ＫＳ１であって、中間転写ベルト２３の裏側の面において接触するように配置されかつ接地電位に接続されたローラ３６ｂと、中間転写ベルト２３の表側の面であってかつ中間転写ベルト２３とローラ３６ｂとの接触位置から走行方向に離れた位置において接触するように配置された第１のブラシ５２ａと、第１のブラシ５２ａに高電圧を印加する電源装置５５ａとを有してなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、感光体や中間転写体などの像担持体上に付着したトナー等の付着物を回収するためのクリーニング方法および装置、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、電子写真プロセスを有した複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼称される多機能機などの画像形成装置が用いられる。画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、それをさらに記録紙に二次転写し、これを定着することにより画像形成を行う。

このような画像形成装置においては、中間転写ベルトに付着したトナーやその他の異物を除去するために、クリーニング装置が設けられる。

従来において、このようなクリーニング装置として、２つのブラシローラを走行方向に離れた位置に並べて配置する、所謂ダブルブラシクリーニングシステムがしばしば用いられている（特許文献１）。

すなわち、図５に示すように、２つのブラシローラ８１ａ，８１ｂを、ベルトローラ８４に対向する位置において、中間転写ベルト８５の表面に当接させる。その２つのブラシローラ８１ａ，８１ｂに、互いに異なる極性のバイアス電圧を印加する。これにより、各ブラシローラ８１ａ，８１ｂに印加した極性と逆極性のトナーをそれぞれ吸着して回収する。

また、ブラシローラを含む２つの電極を中間転写ベルトの一方の表面において走行方向に沿って離して配置したクリーニング装置も提案されている（特許文献２）。
特開２００６−１１９２２６ 特開２００４−３１００６０

しかし、上に述べた従来のクリーニング装置では、中間転写ベルトの裏側の面に傷があった場合に、その傷の部分でのクリーニングがうまくいかず、中間転写ベルト上にトナーが残ってしまうという、クリーニング不良の問題がある。

すなわち、通常、中間転写ベルト８５は、合成樹脂の押し出し成形によって製造される。その場合に、成形型のリップ部に劣化した樹脂などが付着することがあり、これによって成形品である中間転写ベルト８５の表面または裏面に押し出し方向に沿って、幅１〜２ｍｍ、深さ数μｍ程度の溝が形成されてしまうことがある。つまり、中間転写ベルト８５の表面に多数の溝による凹凸が形成されてしまう。

そのため、例えば特許文献１のクリーニング装置８０による場合に、ベルトローラ８４の表面と中間転写ベルト８５の裏側の面とは、中間転写ベルト８５の表面の凹凸を介して接触することになるので、その部分の電気的接触にムラが生じ、中間転写ベルト８５の全体に均一な電流が流れない。その結果、電流の流れない部分または少ない部分にトナーが残ってしまい、クリーニングにムラが生じる。

例えば図６に示すように、中間転写ベルト８５の裏側の面に凹凸がある場合に、ブラシローラ８１ａに印加された高電圧による電流は、ベルトローラ８４と接触する凸部８８に集中して流れ、凹部８７には流れる電流は少ない。その結果、凹部８７に対応する表側の部分においてトナーが残り易くなり、クリーニング不良が発生する。

この問題は、中間転写ベルトに溝のない平滑な表面を有する成形品を用いるか、または成形品には溝があってもその後に成形品の表面の凹凸を無くして平滑にするための加工を加えることによって解消可能ではあるが、いずれもコストが大幅に上昇してしまう。

また、中間転写ベルトの電気抵抗を下げることによって問題を解消することも考えられる。その場合には、成形材料の電気抵抗率ρｓを約６×１０⁹ Ω／□（□は平方センチメートル）以下に低くする必要がある。

しかし、このように電気抵抗率ρｓを下げた場合には、ドットの飛び散りなどが生じ、転写された画質が低下するので、クリーニング不良を発生させないような電気抵抗率ρｓの低い成形材料を用いることは実際的ではない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、表面に溝による凹凸があるような像担持ベルトを用いた場合でも、クリーニング不良の発生が抑えられ、しかもコストの上昇や画質の低下などを可及的に抑えることのできるクリーニング方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態のクリーニング装置は、トナー像を担持する像担持ベルトをクリーニングするクリーニング装置であって、前記像担持ベルトの裏側の面において接触するように配置されかつ接地電位に接続された電極部材と、前記像担持ベルトの表側の面であってかつ前記像担持ベルトと前記電極部材との接触位置から走行方向に離れた位置において接触するように配置された導電ブラシと、前記導電ブラシに高電圧を印加する電源装置とを有する。

電極部材と像担持ベルトとの接触位置と導電ブラシと像担持ベルトとの接触位置とが走行方向に離れていることにより、像担持ベルトの裏側の面に凹凸がある場合でも、像担持ベルトの導電ブラシとの接触部分において電流は像担持ベルトの走行方向に沿ってほぼ均一に流れ、クリーニング不良の発生が抑えられる。

前記電極部材として、その外周面の一部に前記像担持ベルトが接触して当該像担持ベルトの走行とともに回転する少なくとも表面が導電性を有するローラを用いることができる。

前記ローラの上流側および下流側の両方において、２つの前記導電ブラシを設けてもよい。

本発明によると、表面に溝による凹凸があるような像担持ベルトを用いた場合でも、クリーニング不良の発生が抑えられる。しかもコストの上昇や画質の低下なども可及的に抑えることができる。

〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態の画像形成装置１の概略の構成を示す図、図２は画像形成装置１のクリーニング装置ＫＳ１の部分を拡大して示す図、図３はクリーニング装置ＫＳ１における中間転写ベルト２３の部分を拡大して示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式のプリンタであり、タンデム方式のプリントエンジンを内蔵し、中間転写ベルト２３上に各色の画像を形成し、記録紙ＰＡに転写してフルカラーの画像を出力する。

なお、本実施形態では、画像形成装置１がプリンタである場合について説明するが、種々の機能を集約した複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）などと呼ばれる装置であってもよい。

画像形成装置１には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マジェンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがタンデム形式で配置される。各作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、感光体ドラム４１、帯電チャージャ４２、感光体ドラム４１の表面を露光して静電潜像を形成する露光部４３、静電潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成する現像部４４、トナー像を中間転写ベルト２３に転写する転写ローラ２２、および感光体ドラム４１の表面をクリーニングするクリーナ４５などからなる。

中間転写ベルト２３は、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上部に沿うように、ローラ３５，３６ａ，ｂ，ｃの間に張りわたされ、ローラ３５の回転によって図１の矢印Ｍ１方向に走行する。各転写ローラ２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト２３を圧接させる圧接位置と、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから中間転写ベルト２３を離間させる離間位置との間で移動可能である。中間転写ベルト２３が感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに圧接することにより、各色のトナー像が中間転写ベルト２３上に一次転写される。その結果、中間転写ベルト２３上には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナー像が重畳したフルカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルト２３上のトナー像は、二次転写ローラ２８によって記録紙ＰＡに二次転写される。その後、記録紙ＰＡは定着部２９で定着され、排紙トレイ３０上に排出される。ローラ３６ｂの近傍には、中間転写ベルト２３上に付着したトナーをクリーニングするためのクリーニング装置ＫＳ１が設けられている。

制御部２１は、ＣＰＵ、メモリ、制御用回路、通信インタフェース、および磁気記憶装置などによって構成され、原稿読取装置で読み取った画像データ、または図示しないパーソナルコンピュータなどから出力された画像データに対して画像処理を行い、また、画像形成装置１の各部の動作を制御する。

なお、中間転写ベルト２３は、例えばポリカーボネイト、ＰＰＳ、またはフッ素樹脂を含有した樹脂を用い、押し出し成形により製作した樹脂ベルトである。厚さは例えば８０μｍ〜２００μｍ程度である。つまり、中間転写ベルト２３は、その裏側の面の表面粗さは５μｍ以上である。

また、ローラ３６は、少なくともその表面が金属材料によって形成されており、ローラ３６の全体が接地電位となるように、電源の零電位点または筐体などに電気的に接続されている。

図２において、クリーニング装置ＫＳ１は、第１のブラシ５２ａ、第２のブラシ５２ｂ、第１の回収ローラ５３ａ、第２の回収ローラ５３ｂ、第１のスクレーパ５４ａ、第２のスクレーパ５４ｂ、第１のバイアス印加部５５ａ、および第２のバイアス印加部５５ｂなどから構成される。

第１のブラシ５２ａは、中間転写ベルト２３が張りわたされたローラ３６ａ〜ｃのうちの真ん中のローラ３６ｂと対向する位置から少し外れた位置において、中間転写ベルト２３の表面に接触するように配置される。また、第２のブラシ５２ｂは、中間転写ベルト２３の回転方向Ｍ１における第１のブラシ５２ａの下流側に、第１のブラシ５２ａと同様にローラ３６ｂと対向する位置から少し外れた位置において、中間転写ベルト２３の表面に接触するように配置される。

さらに詳しく説明すると、中間転写ベルト２３はローラ３６ｂの表面と中心角αに渡って接触するが、第１のブラシ５２ａは中心角αの端よりも上流側にずれた位置ＣＴａにおいて接触し、第２のブラシ５２ｂは中心角αの端よりも下流側にずれた位置ＣＴｂにおいて接触する。

第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、いずれも導電性を有するローラブラシであって回転可能であり、図示しないギヤまたはベルトなどによって回転駆動される。図２において、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、中間転写ベルト２３の走行方向に対して、それらの外周面が逆の方向に走行するような方向に回転する。

第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂのブラシ繊維の材質は、いずれも導電性のナイロンであり、ナイロン樹脂に導電性の材料としてカーボンが分散されている。また、ブラシ繊維を構成する原糸の単位長さ当たりの抵抗は、１０¹⁰〜１０¹³Ω程度の範囲である。

第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂには、ローラ３６ｂとは反対側の位置に配置された第１の回収ローラ５３ａまたは第２の回収ローラ５３ｂが接触する。

第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂは、いずれも金属材料を用いて製作され、導電性を有する。第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂは、いずれも回転可能であり、図示しないギヤまたはベルトによって回転駆動され、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂのそれぞれの回転方向とは逆の方向に回転する。

第１の回収ローラ５３ａの表面には第１のスクレーパ５４ａが、第２の回収ローラ５３ｂの表面には第２のスクレーパ５４ｂが、それぞれ押圧された状態で設けられている。

第１のバイアス印加部５５ａは、第１の回収ローラ５３ａを介して第１のブラシ５２ａにマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加する。第２のバイアス印加部５５ｂは、第２の回収ローラ５３ｂを介して第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加する。つまり、第１のブラシ５２ａでは、中間転写ベルト２３上に付着しているプラスに帯電したトナーを吸着し、第２のブラシ５２ｂでは、中間転写ベルト２３上に付着しているマイナスに帯電したトナーを吸着することとなる。

なお、バイアス電圧ＶＢ１，ＶＢ２の印加量は、例えば、定電流制御の場合に５〜３０μＡ程度であり、定電圧制御の場合に１０００〜２０００Ｖ程度である。

ところで、図３に示されるように、第１のブラシ５２ａと中間転写ベルト２３とのニップ幅のセンターは、中間転写ベルト２３とローラ３６ｂとの接点の最上流側の位置ＣＳ１よりも上流側にずれた位置ＣＴａであり、第２のブラシ５２ｂと中間転写ベルト２３とのニップ幅のセンターは、中間転写ベルト２３とローラ３６ｂとの接点の最下流側の位置ＣＳ２よりも下流側にずれた位置ＣＴｂである。

具体的には、例えば、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂと中間転写ベルト２３とのニップ幅がいずれも４ｍｍ程度であるとすると、中間転写ベルト２３上における位置ＣＳ１と位置ＣＴａとの間の距離Ｌ１および位置ＣＳ２と位置ＣＴｂとの間の距離Ｌ２は、いずれもその半分の２ｍｍ程度以上に設定する。これによって、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂが中間転写ベルト２３に接触する位置において、中間転写ベルト２３の裏側の面にはローラ３６ｂが接触しないこととなる。

なお、ニップ幅が４ｍｍ程度であるときに、距離Ｌ１，２をその半分の２ｍｍ程度以上としたが、余裕を持たせるためにもっと大きくしてもよい。

さて、図３に示されるように、中間転写ベルト２３の裏側の表面には、上に述べた押し出し成形の際に形成された溝によって、幅１〜２ｍｍ程度、深さ数μｍ〜３０μｍ程度の凹部ＨＫと凸部ＤＫからなる凹凸が存在する。このような中間転写ベルト２３は、押し出し成形された後で、表側の表面のみを加熱プレスによって形状矯正し、平滑面としたものである。裏側の面は、凹凸の存在によって、中間転写ベルト２３の表面とローラ３６ｂの表面との接触が不均一となっている。

なお、中間転写ベルト２３の電気抵抗率ρｓは、例えば約１×１０¹¹ Ω／□程度、体積抵抗率ρｖは、例えば約５×１０⁹ Ω・ｃｍ程度である。

したがって、第１のバイアス印加部５５ａによって第１のブラシ５２ａに印加されたバイアス電圧ＶＢ１による電流ｉは、中間転写ベルト２３の周方向（長手方向）に沿って流れ、位置ＣＳ１よりも下流側において、凸部ＤＫからローラ３６ｂの表面に流れる。そのため、第１のブラシ５２ａと中間転写ベルト２３との接触部つまりニップ幅においては、その裏側の面に凹凸が存在するにも係わらず、ほぼ均一な電流ｉが流れる。

このように、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂと中間転写ベルト２３との接触部においては、電流ｉは中間転写ベルト２３の表側から裏側に向かって貫通しては流れず、周方向に流れることとなる。その結果、中間転写ベルト２３の少なくとも表側の面においては均一な電流ｉが流れてトナーのクリーニングが均一に行われ、従来のような不均一な電流に起因するクリーニング不良が発生しない。

また、第２のブラシ５ｂａと中間転写ベルト２３との接触部においても、その裏側の面に凹凸が存在するにも係わらず、ほぼ均一な電流ｉが流れ、同様にトナーのクリーニング不良が発生しない。

しかも、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂの位置をそれぞれずらすだけであるから、コストの上昇を招くことはなく、安価な中間転写ベルト２３を用いることができる。また、中間転写ベルト２３の電気抵抗率ρｓも変える必要はないから、画質への影響もない。

なお、図３において、矢印は電流の方向を必ずしも正しく示すものではない。
〔第２の実施形態〕
次に第２の実施形態の画像形成装置１Ｂについて説明する。画像形成装置１Ｂについては、クリーニング装置ＫＳ２以外の構成については上に述べた画像形成装置１と同じであるので、それらの図示および説明を省略しまたは簡略化する。

図４は第２の実施形態のクリーニング装置ＫＳ２の部分を拡大して示す図である。

図４において、クリーニング装置ＫＳ２は、第１のブラシ５２ａ、第２のブラシ５２ｂ、第１の回収ローラ５３ａ、第２の回収ローラ５３ｂ第１のバイアス印加部５５ａ、および第２のバイアス印加部５５ｂなどから構成される。

第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、中間転写ベルト２３の表側の面に接触するように設けられており、それぞれの接触部から外れた位置の中間転写ベルト２３の裏側の面には、電極部材であるローラ４１ａ，ｂが接触するように配置されている。ローラ４１ａ，ｂは、接地電位に接続されている。

すなわち、第２の実施形態のクリーニング装置ＫＳ２においても、ローラ４１ａ，ｂが中間転写ベルト２３の裏側の面において接触するように配置され、中間転写ベルト２３の表側の面であってかつローラ４１ａ，ｂとの接触位置から走行方向に離れた位置において接触するように、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂが配置されている。

したがって、第１のバイアス印加部５５ａによって第１のブラシ５２ａに印加されたバイアス電圧ＶＢ１による電流ｉは、図３において説明したのと同様に、中間転写ベルト２３の周方向に沿って流れ、その上流側において、ローラ４１ａの表面に流れる。

また、第２のバイアス印加部５５ｂによって第２のブラシ５２ｂに印加されたバイアス電圧ＶＢ２による電流ｉは、同様に、中間転写ベルト２３の周方向に沿って流れ、その下流側において、ローラ４１ｂの表面に流れる。

そのため、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂと中間転写ベルト２３とのそれぞれの接触部つまりニップ幅においては、中間転写ベルト２３の裏側の面に凹凸が存在するにも係わらず、その表側の面においてほぼ均一な電流ｉが流れる。

その結果、クリーニング装置ＫＳ２においても、従来のような不均一な電流に起因するトナーのクリーニング不良が発生しない。

このように、中間転写ベルト２３の表側の接触位置と裏側の接触位置とは、上流側または下流側のいずれにずれていてもよい。

また、クリーニング装置ＫＳ２においては、中間転写ベルト２３を走行駆動するためのローラの位置とは異なる任意の位置に設けることが可能である。また、ローラの径を小さくしてもよい。したがって、画像形成装置１の構造に応じて、クリーニング装置ＫＳ２のサイズや配置を決めることが可能であり、設計の自由度が高くなる。

本実施形態では、中間転写ベルト２３上に付着したトナーその他の異物をクリーニングする場合を例に説明したが、中間転写ベルト２３ではなくその他の像担持ベルトであってもよい。

その他、中間転写ベルト２３、ローラ３６ｂ、４１ａ、４１ｂ、クリーニング装置ＫＳ１，２、および画像形成装置１の全体または各部の構成、構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概略の構成を示す図である。 画像形成装置のクリーニング装置の部分を拡大して示す図である。 クリーニング装置における中間転写ベルトの部分を拡大して示す図である。 第２の実施形態のクリーニング装置の部分を拡大して示す図である。 従来のクリーニング装置を示す図である。 従来の中間転写ベルトの部分を拡大して示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２３ 中間転写ベルト（像担持ベルト）
３６ｂ ローラ（電極部材）
４１ａ，ｂ ローラ（電極部材）
５２ａ 第１のブラシ（導電ブラシ）
５２ｂ 第２のブラシ（導電ブラシ）
５５ａ 第１のバイアス印加部（電源装置、電圧出力部）
５５ｂ 第２のバイアス印加部（電源装置、電圧出力部）
ＫＳ１，２ クリーニング装置

Claims (8)

1. トナー像を担持する像担持ベルトをクリーニングするクリーニング装置であって、
   前記像担持ベルトの裏側の面において接触するように配置されかつ接地電位に接続された電極部材と、
   前記像担持ベルトの表側の面であってかつ前記像担持ベルトと前記電極部材との接触位置から走行方向に離れた位置において接触するように配置された導電ブラシと、
   前記導電ブラシに高電圧を印加する電源装置と、
   を有してなることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記電極部材は、その外周面の一部に前記像担持ベルトが接触して当該像担持ベルトの走行とともに回転する少なくとも表面が導電性を有するローラである、
   請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記ローラの上流側および下流側の両方において、２つの前記導電ブラシが設けられており、
   前記電源装置は、２つの前記導電ブラシに対して個別に高電圧を印加するための２つの電圧出力部を有している、
   請求項２記載のクリーニング装置。
4. 前記像担持ベルトは、裏側の面の表面粗さが５μｍ以上である、
   請求項２または３記載のクリーニング装置。
5. 前記像担持ベルトは、その表面抵抗率が１×１０¹¹Ω／□以上である、
   請求項４記載のクリーニング装置。
6. 前記像担持ベルトは、ポリカーボネイト、ＰＰＳ、またはフッ素樹脂を含有した樹脂を押し出し成形により製作された樹脂ベルトである、
   請求項４または５記載のクリーニング装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置を用いた画像形成装置。
8. トナー像を担持する像担持ベルトの付着物をクリーニングするクリーニング方法であって、
   前記像担持ベルトの裏側の面において接触するようにローラ状の電極部材を配置し、
   前記像担持ベルトの表側の面であってかつ前記像担持ベルトと前記電極部材との接触位置から走行方向に離れた位置において接触するように導電性のローラブラシを配置しておき、
   前記ローラブラシと前記電極部材との間に高電圧を印加し、これにより、前記像担持ベルトの表側の面と裏側の面との間であってかつ走行方向に離れた位置の間において電流を流し、前記像担持ベルト上の付着物を前記ローラブラシによって電気的に吸着する、
   ことを特徴とするの像担持ベルト上の付着物のクリーニング方法。

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