JP2013178331A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高いプロセススピードでもクリーニングブレードの先端に安定した流動状態のトナーを滞留させて、紙粉中の粒子物質がクリーニングブレードに堆積してトナーのすり抜けを発生することを阻止できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】クリーニングブレード２１は、先端側を下方へ向けて配置され、トナー像が転写された後の中間転写ベルト２の表面に先端側を当接して転写残トナーをクリーニングする。シート部材２４とクリーニングブレード２１の先端面と中間転写ベルト２とが、クリーニングブレード２１の当接部に、下方へ向かって開放されたコの字型の空間を形成して、トナーを流動状態で滞留させる。シート部材２４は、クリーニングブレード２１の中間転写ベルト２に対向する反対側の面に沿って配置されて、先端がクリーニングブレード２１の先端面よりも突き出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、クリーニングブレードを当接させて像担持体をクリーニングする画像形成装置、詳しくは記録材から像担持体に移転してブレードエッジにせき止められた粒子物質の紙粉を除去し易くして、トナー擦り抜けの発生を抑制できる構造に関する。

電子写真プロセスを用いて形成して像担持体（感光体又は中間転写体）に担持させたトナー像を記録材に転写し、トナー像が転写された記録材を、定着装置のニップ部で加熱加圧して画像を記録材に定着させる画像形成装置が広く用いられている。

トナー像が転写された後の像担持体には、現像剤に起因する物質として転写残トナーや現像剤の外添剤が付着している。像担持体から転写残トナーや外添剤をクリーニングする装置として、クリーニングブレードを像担持体に摺擦するブレードクリーニング装置が広く用いられている（特許文献１）。

特許文献１のブレードクリーニング装置は、トナー溜まりシートを配置してクリーニングブレードの先端にトナーを滞留させて流動状態に保つことで、中間転写ベルトに付着した放電物質や外添剤を効率的にトナーにからめて除去している。

ところで、像担持体を記録材に当接させてトナー像を記録材に転写すると、紙粉が記録材から像担持体へ移転することがある。紙粉は、一般的には、セルロースの繊維断片と粒子物質（填料）とを含み、粒子物質は粒子形状が不規則でトナーよりも粒子が小さいため、クリーニングブレードのブレードエッジに凝集し易い性質がある（特許文献２）。

特許文献２のブレードクリーニング装置は、中間転写ベルトの回転方向におけるクリーニングブレードの上流側にブラシローラを配置している。ブラシローラは、粒子物質の紙粉を中間転写ベルトから掻き落して、クリーニングブレードに粒子物質の紙粉が堆積することを阻止している。

特開２００９−９８２５４号公報 特開２００７−１１４３６８号公報

近年、画像形成装置で使用される記録材の種類が増えて、紙粉の中の粒子物質が多く発生する記録材への対応が求められている。粒子物質が多く発生する記録材では、発生した粒子物質がブレードエッジに固着して成長し、ブレードエッジを持ち上げてトナーのすり抜けを発生することがある。

そこで、特許文献２に示されるように、クリーニングブレードの上流側にブラシローラを配置することが検討された。しかし、粒子物質の紙粉は粒子径が小さすぎて、ブラシローラでは十分なクリーニング効果が得られない上、ブラシローラを搭載するとブレードクリーニング装置が大型化して画像形成装置への収納に支障がある。

そこで、特許文献１を参照して、図５に示すように、トナー溜まりシートを配置してクリーニングブレードにトナーを滞留させ、外添剤等と同様に、紙粉の粒子物質をトナーにからめて中間転写ベルトから除去することが検討された。

しかし、近年、生産性の向上を目的として画像形成装置のプロセススピード、すなわち像担持体の周速度が高められている。その結果、高濃度で大面積のトナー像の連続画像形成が実行されると、短時間で大量の転写残トナーがクリーニングブレードに押し寄せてトナーが凝集してしまい、正常な流動状態を保てなくなることがある。

本発明は、高いプロセススピードでもクリーニングブレードの先端に安定した流動状態のトナーを滞留させて、粒子物質の紙粉がクリーニングブレードに堆積してトナーのすり抜けを発生することを阻止できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持して記録材に転写する像担持体と、トナー像が転写された後の前記像担持体の表面に先端側を当接して転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードとを備えたものである。そして、前記クリーニングブレードの前記像担持体に対向する反対側の面に沿って配置されて、先端が前記クリーニングブレードの先端面よりも突き出したシート部材を備える。

本発明の画像形成装置では、シート部材のクリーニングブレードの先端面から像担持体の回転方向の上流側へ向かって突き出した面が像担持体と対向してクリーニングブレードの先端面を底とする概略コの字型の空間を形成する。概略コの字型の空間は、像担持体の回転に伴って搬送される転写残トナーの滞留を助ける一方、滞留したトナーに余計な加圧や摩擦を生じさせることなく余剰なトナーをコの字の開放側へ排出させる。

したがって、高いプロセススピードでもクリーニングブレードの先端に安定した流動状態のトナーを滞留させて、粒子物質の紙粉がクリーニングブレードに堆積してトナーのすり抜けを発生することを阻止できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 感光ドラムの感光層の構成の説明図である。 ベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 クリーニングブレードとシート部材の配置関係の説明図である。 シート部材の機能の説明図である。 角度交差の説明図である。 実施例２のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 クリーニングブレード当接部の拡大図である。 実施例３のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 クリーニングブレード当接部の拡大図である。 比較例３のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 比較例３のベルトクリーニング装置の問題点の説明図である。 実施例４のドラムクリーニング装置の構成の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、像担持体の回転方向の上流側へ向かって開放されたコの字型の空間にトナーを滞留させて粒子物質の紙粉を除去する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、像担持体は、中間転写ベルトの外に感光ドラム、感光ベルトを含む。記録材搬送体は、記録材搬送ベルト、二次転写ベルトを含む。画像形成装置は、像担持体からトナー像を記録材に転写する限りにおいて、フルカラー／モノクロ、１ドラム型／タンデム型、記録材搬送方式／中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト２に沿って画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部３Ｙでは、感光ドラム４Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト２に転写される。画像形成部３Ｍでは、感光ドラム４Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト２に転写される。画像形成部３Ｃ、３Ｋでは、感光ドラム４Ｃ、４Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト２に転写される。

中間転写ベルト２に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材Ｐへ一括二次転写される。分離ローラ１０３は、ピックアップローラ１０２が記録材カセット１０１から引き出した記録材Ｐを、１枚ずつに分離して、レジストローラ１０４へ送り出す。レジストローラ１０４は、中間転写ベルト２のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト２から曲率分離されて定着装置３８へ搬送され、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６のニップ部で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着される。トナー像を定着された記録材Ｐは、機体外へ排出される。

画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部３Ｙについて説明し、他の画像形成部３Ｍ、３Ｃ、３Ｋについては、以下の説明中、画像形成部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの区別を表す符号末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部３Ｙは、感光ドラム４Ｙを囲んで、帯電ローラ５Ｙ、露光装置６Ｙ、現像装置７Ｙ、一次転写ローラ８Ｙ、ドラムクリーニング装置１０Ｙを配置している。感光ドラム４Ｙは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ５Ｙは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム４Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。

露光装置６は、波長λ＝７８０ｎｍのレーザ光の走査露光を行うレーザスキャナである。露光装置６は、原稿画像を結像投影露光するアナログ露光装置でもよいし、レーザスキャナやＬＥＤアレイ等のデジタル露光装置であってもよい。露光装置６Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム４Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置７Ｙは、トナーにキャリアを混合した現像剤を攪拌してトナーを負極性にキャリアを正極性に帯電させる。帯電した現像剤は、中心にマグネット部材７ｍが固定配置された現像スリーブ７ｓに担持されて穂立ち状態で感光ドラム４Ｙを摺擦する。

現像スリーブ７ｓは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧をに印加されて、現像スリーブ７ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム４Ｙの静電像へトナーを移転させて静電像をトナー像に反転現像する。

一次転写ローラ８Ｙは、中間転写ベルト２を押圧して、感光ドラム４Ｙと中間転写ベルト２との間に一次転写部を形成する。一次転写ローラ８Ｙは、正極性の直流電圧を印加されて、感光ドラム４Ｙ上の負極性に帯電したトナー像を中間転写ベルト２へ一次転写させる。ドラムクリーニング装置１０Ｙは、感光ドラム４Ｙにクリーニングブレード９Ｙを摺擦させて、一次転写部を通過した感光ドラム４Ｙの表面に付着している転写残トナーを回収する。

＜中間転写ベルト＞
中間転写体ベルト２は、テンションローラ３１、駆動ローラ３２、及び対向ローラ３３に支持され、駆動モータ３２Ｍに駆動されて矢印Ａ方向に回転する。中間転写ベルト２は、ポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂からなる単層構造のベルト材料を用いた。中間転写ベルト２は、基材中にカーボンブラックを分散させて、表面抵抗率で１×１０^１２［Ω／□］、体積抵抗率で１×１０^９［Ω・ｃｍ］となるように抵抗調整した。

二次転写ローラ３４は、対向ローラ３３に支持された中間転写ベルト２に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。対向ローラ３３は接地電位に接続される。電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写ローラ３４に印加して、中間転写ベルト２上のトナー像を記録材Ｐへ移転させる。

＜感光ドラム＞
図２は感光ドラムの感光層の構成の説明図である。図２に示すように、感光ドラム４Ｙは、導電性を有する導電性基体上５１に、電荷発生物質を含有する電荷発生層５４と電荷輸送物質を含有合する電荷輸送層５５とを順次に積層した積層型のＯＰＣ感光層を有する。導電性基体５１の表面上には、バリアー機能と接着機能とを有する下引き層５２を設けている。下引き層５２は、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。電荷発生層５４および電荷輸送層５５を順次積層した機能分離型の感光層の上に表面保護層５６が形成されている。感光ドラム４Ｙの表面は、研磨テープ（ラッピングペーパー）、バフ研磨等により研磨されて、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２）が０．２〜２μｍである。

＜現像剤＞
現像装置７Ｙは、キャリアとトナーを重量比９１：９（トナー濃度：９％）になるように混合した現像剤を用いた。現像装置７Ｙに収容される初期の現像剤の総重量は３５０ｇとした。

キャリアは、フェライト粒子をシリコン樹脂でコートしたものを用いており、２４０［ｋＡ／ｍ］の印加磁場に対する飽和磁化が２４［Ａｍ^２／ｋｇ］である。また、３０００［Ｖ／ｃｍ］の電界強度における比抵抗が１×１０^７［Ω・ｃｍ］〜１×１０^８［Ω・ｃｍ］、重量平均粒径５０μｍである。

トナーは、少なくともバインダ、着色剤、荷電制御剤から構成される。ここでは、バインダ樹脂としてスチレンアクリル系樹脂を使用している。しかし、スチレン系、ポリエステル系、ポリエチレンなどの樹脂を使用することもできる。着色剤としては、種々の顔料や各種染料など、着色剤を１種単独で使用してもよいし、複数種類を併せて使用してもよい。荷電制御剤としては、必要に応じて補強のための帯電制御剤を含有してもよい。補強のための帯電制御剤としては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料等を利用できる。トナーの重量平均粒径は５．７μｍである。

トナーは、ワックスを含む。ワックスは、定着時の定着部材からの離型性、定着性の向上のために含有される。ワックスは、パラフィンワックス、カルナバワックス、ポリオレフィンなどが使用でき、バインダ樹脂中に混錬分散させて使用する。ここでは、バインダ、着色剤、荷電制御剤、ワックスを混錬分散させた樹脂を、機械式粉砕機により粉砕したものを用いた。

トナーは、外添剤を含む。外添剤は、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、あるいは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナーに添加して、トナーの紛体流動性や帯電量を調整している。外添剤粒子の粒径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。ここでは、平均粒径５０ｎｍの酸化チタンを重量比で０．５ｗｔ％添加し、平均粒径２ｎｍと１００ｎｍのアモルファスシリカをそれぞれ０．５ｗｔ％、１．０ｗｔ％ずつ添加した。

＜ベルトクリーニング装置＞
図３はベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図１に示すように、ベルトクリーニング装置２０は、中間転写ベルト２にクリーニングブレード２１を摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト２に付着している転写残トナーを回収する。

二次転写部Ｔ２における中間転写ベルト２から記録材Ｐへのトナー像の転写プロセスにおいて、中間転写ベルト２上のトナー像を構成するトナーのすべてが記録材Ｐに転写されるわけではない。二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト２上には、少量の転写残トナーが残っていて、転写残トナーは、ベルトクリーニング装置２０に搬送されて、クリーニングブレード２１によって回収される。

図３に示すように、ベルトクリーニング装置２０は、固定系のクリーニングブレード２１を搭載している。ベルトクリーニング装置２０のハウジング２６の上部にクリーニング板金支持台２７が固定されている。クリーニングブレード２１は、クリーニング板金２２に固定されて一体に交換可能な部品を構成している。クリーニング板金２２は、ビス２０９を用いて、クリーニング板金支持台２７上に位置決め固定されている。クリーニングブレード２１は、ビス２０９を緩めて、クリーニング板金支持台２７に対するクリーニング板金２２の固定を解除した状態で、中間転写ベルト２に対する侵入量を調整される。

クリーニングブレード２１は、テンションローラ３１に支持された中間転写ベルト２の外側面に先端を当接させている。テンションローラ３１は、クリーニングブレード対抗ローラを兼ねて、矢印２３の方向に回転する。

クリーニングブレード２１は、適度の弾性と硬度を有するゴム材料を使用する必要がある。具体的には、摩擦により中間転写ベルト２を傷付けず、耐摩耗性が大きいという理由でポリウレタンゴム材料を採用している。永久歪が小さいことを考えれば、二液性熱硬化型ポリウレタンを採用してもよい。ポリウレタンの外、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム等も採用できる。ここでは、クリーニングブレード２１は、ポリウレタンゴム材料を成型して、長さ３４０ｍｍ、厚み２ｍｍ、高さ方向の幅１５ｍｍに形成され、クリーニング板金２２に支持されない自由端の長さが８ｍｍである。

クリーニングブレード２１を下向きに配置して上向きに回転する被清掃面を摺擦する構成は、クリーニング能力の高い構成として一般的である。この場合、クリーニングブレード２１のブレードエッジ２０３は、テンションローラ３１の中心線を通る水平な破線２１１よりも低い位置で中間転写ベルト２に当接していることが好ましい。ブレードエッジ２０３を水平な破線２１１よりも高い位置で中間転写ベルト２に当接させると、ブレードエッジ２０３が食い込み方向に圧縮される傾向となって、中間転写ベルト２に対する当接状態が不安定になり易い。

ハウジング２６の下部は、回収したトナー２９の収容部となっていて、回収トナー搬送スクリュー２５が配置されている。回収トナー搬送スクリュー２５は、回収トナーをベルトクリーニング装置２０の一端側に搬送して外部の回収容器に回収させる。飛散防止シート２０４は、ハウジング２６内のトナーの外部への飛散を防止する。飛散防止シート２０４は、厚さ２０μｍ〜５０μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂のシート材料で形成され、先端を中間転写ベルト２に当接させて配置される。

＜粒子物質の紙粉＞
近年、電子写真方式の画像形成装置においては多機能化が進められ、様々な種類の記録材への対応が求められている。多機能化に伴って、画像形成装置において指定された記録材や推奨された記録材以外の記録材が使用される場合も増えている。いくつかの種類の記録材においては、画像形成に伴って粒子物質の紙粉が多く発生することが問題とされている。画像形成装置の高速化に伴って、通常の記録材であっても、画像形成の単位時間当たりに発生する粒子物質の紙粉の量が増える傾向にある。

画像形成に伴って記録材から発生する粒子物質の紙粉は、画像形成装置の機能や出力画像の品質に影響を及ぼすことがある。粒子物質の紙粉に関する問題の１つは、粒子物質の紙粉がクリーニングブレードのブレードエッジに固着してトナーのすり抜けを誘発することである。

画像形成装置１において推奨される記録材は、次のように製造されている。広葉樹パルプ（Ｌ．Ｂ．Ｋ．Ｐ）に、填料として、乾燥重量基準で６重量％の酸化チタン、６重量％のカオリン、０．５重量％の硫酸バンド、０．３％のロジンサイズ剤が添加される。これに３．２重量％の水溶性バインダを混合してパルプ懸濁液が調整される。パルプ懸濁液は、長網抄紙機で抄紙され、乾燥されて、抄紙後水分が５％になるように調整された上質紙ができる。

画像形成装置１において推奨される記録材は、後述するように、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで２０万枚の連続画像形成を実行しても、トナーのすり抜けが発生しないことが確認されている。粒子物質の紙粉がクリーニングブレードのブレードエッジに固着しないことが確認されている。

しかし、填料に炭酸カルシウムが含まれている場合、特に重質炭酸カルシウムが含まれている場合、クリーニングブレードのブレードエッジに粒子物質の紙粉が固着し易くなって、トナーのすり抜けが発生してしまう。

図３に示すように、シート部材２４を有しない場合（比較例１）のベルトクリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１を下向きに配置しているので、クリーニングブレード２１のブレードエッジに滞留したトナーが重力の作用で落下し易い。このため、ブレードエッジにやって来る粒子物質の紙粉をからめて除去するために十分な量のトナーを、クリーニングブレード２１のブレードエッジに滞留させておくことが難しい。粒子物質の紙粉は、粒子径が小さいことに加えて、比重が軽く、中間転写ベルトに吸着し易い性質を有するため、ある程度のトナーが滞留していないと、中間転写ベルト２とブレードエッジの当接部へ進入し易い。また、上述した重質炭酸カルシウムは、破砕形成されているため、粒子の外形が不規則で、互いに凝集して固着し易い。重質炭酸カルシウムを含む粒子物質の紙粉が記録材から大量に発生すると、重質炭酸カルシウムがクリーニングブレード２１のブレードエッジに固着して、次々と粒子物質の紙粉をせき止めて大きな塊に成長することが確認されている。

以下の実施例では、クリーニングブレード２１に沿ってシート部材２４を配置することで、プロセススピードの高速化に伴う、粒子物質の紙粉がブレードエッジに固着する問題を解決して、クリーニング性能を長期間、高く維持することを可能にしている。

＜実施例１＞
図４はベルト幅方向におけるクリーニングブレードとシート部材の配置関係の説明図である。図５はシート部材の機能の説明図である。図６は角度交差の説明図である。図５中、（ａ）はシート部材がある場合、（ｂ）はシート部材が無い場合である。

図３に示すように、像担持体の一例である中間転写ベルト２は、トナー像を担持して記録材に転写する。クリーニングブレード２１は、先端側を下方へ向けて配置され、トナー像が転写された後の中間転写ベルト２の表面に先端側を当接して転写残トナーをクリーニングする。

壁面の一例であるシート部材２４は、クリーニングブレード２１の先端面を介して中間転写ベルト２の表面に対向して、クリーニングブレード２１と中間転写ベルト２の当接部に、下方へ向かって開放されたコの字型の空間を形成する。シート部材２４は、クリーニングブレード２１の中間転写ベルト２に対向する反対側の面に沿って配置されて、先端がクリーニングブレード２１の先端面よりも突き出している。

シート部材２４は、クリーニングブレード２１よりも弾性係数の高い材料を用いてクリーニングブレード２１の厚みよりも薄く形成されている。シート部材２４は、中間転写ベルト２の回転方向に直角な方向の両端部を中間転写ベルト２の記録材に接する範囲よりも外側に位置させている。シート部材２４は、絶縁性の樹脂材料で形成されている。クリーニングブレード２１の厚みが１．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であって、シート部材２４の先端がクリーニングブレード２１の先端面よりも突き出す量が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

支持部材の一例である支持金具２４１は、クリーニングブレード２１から中間転写ベルト２を離隔させた状態では、シート部材２４を、クリーニングブレード２１の中間転写ベルト２に対向する反対側の面から離れた位置に支持する。クリーニングブレード２１に中間転写ベルト２を当接させた状態では、シート部材２４にクリーニングブレード２１の先端側が接触している。

シート部材２４は、中間転写ベルト２とクリーニングブレード２１の先端面と共働して、クリーニングブレード２１の先端にトナー溜まりの空間を形成する。転写残トナーＫＴが常にシート部材２４内の空間で滞留を起こして矢印２０１方向に流動し、フレッシュなトナーがクリーニングブレード２１のブレードエッジに供給されつつ、ある程度の時間保持される。

図４に示すように、クリーニングブレード２１は、テンションローラ３１に支持された中間転写ベルト２に先端を当接させている。最大サイズの記録材が通過する範囲よりも少し大きな範囲で、クリーニングブレード２１に沿ってシート部材２４が配置される。感光ドラム４Ｙに現像幅一杯に形成したトナー帯を中間転写ベルト２へ転写することで、クリーニングブレード２１のブレードエッジへトナーを供給することも可能である。

図５の（ａ）に示すように、クリーニングブレード２１の先端面に滞留したトナーは、中間転写ベルト２に付着した粒子物質の紙粉Ｓがくることをブロックする。粒子物質の紙粉Ｓは、滞留した古いトナーにからめて中間転写ベルト２から掻き落され、コの字型の開口部から下方へ落下する古いトナーとともにクリーニングブレード２１の先端面から出ていく。シート部材２４をつけることで、トナーが常時クリーニングブレード２１の先端近傍で滞留するようになり、中間転写ベルト２に付着した粒子物質の紙粉Ｓをブレードエッジに近づけない。

図５の（ｂ）に示すように、シート部材２４が無い場合、トナーＫＴは、すぐに自重で落下し、付着力が強い粒子物質の紙粉はブレードエッジで凝集し、トナーサイズに成長してブレードエッジを持ち上げて、トナーすり抜けのクリーニング不良を発生する。

図５の（ａ）に示すように、シート部材２４は、クランク形状に曲げ成型された支持金具２４１に接着固定されている。支持金具２４１は、クリーニング板金２２とクリーニング板金支持台２７との間に挟み込んで固定される。

シート部材２４は、ウレタンやＰＥＴ樹脂などが一般的である。その他に考えられるものとしては、アクリル系、ビニル系、の熱可塑性樹脂やフェノール、尿素、メラミン、アルキッド、エポキシなどの熱硬化性樹脂も使用可能である。シート部材２４は、清掃対象物に近いため、絶縁性の材料が好ましい。シート部材２４のＪＩＳ−Ｋ６９１１に規定される表面抵抗が１×１０^６［Ω／□］〜１×１０^１６［Ω／□］が好ましい。シート部材２４の表面抵抗が１×１０^６［Ω／□］より小さくなると像担持体の画像形成中電流が流れて画像不良が発生してしまう。シート部材２４の表面抵抗が１×１０^１６［Ω／□］より高いと材料的に限定されてしまい実用的な選択ができない。

シート部材２４の厚みは、０．１〜５ｍｍが好ましい。シート部材２４の厚みが０．１ｍｍより薄いと、シート材料に波打ち振動が発生して、安定してトナーを保持することができない。シート部材２４の厚みが５ｍｍより厚くなると、クリーニングブレード２１に接触した際に不必要な加重がかかって、クリーニングブレード２１のブレードエッジに沿った接触圧の均一性を損なわせるため、クリーニング性能に支障をきたす。

図３に示すように、シート部材２４がクリーニングブレード２１の先端面から下方へ突き出す突出し量２０７は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。突出し量２０７が０．５ｍｍより短い長さだと、短すぎて、クリーニングブレード２１の先端面にトナーを保持する役割を果たせないので、本発明の意味をなさない。また、突出し量２０７が３ｍｍより長いと、クリーニングブレード２１の先端面に対するトナーの供給に応じた排出が機能せず、過剰にトナーが滞留してパッキング現象を起して、クリーニング性能に支障をきたす。

シート部材２４と中間転写ベルト２の対向距離２０５は、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましい。対向距離２０５が０．５ｍｍより近いと、テンションローラ３１の偏心などでシート部材２４が中間転写ベルト２に接触する可能性がある。また、対向距離２０５が４ｍｍより離れると、粒子物質の紙粉に対処できる量のトナーをクリーニングブレード２１の先端面に保持できず、粒子物質の紙粉をブレードエッジに到達させない機能を十分に果たせない。

クリーニングブレード２１が中間転写ベルト２に接触しない状態では、シート部材２４とクリーニングブレード２１に対して平行に隙間を持って配置されていることが好ましい。しかし、クリーニングブレード２１が中間転写ベルト２に接触した状態では、シート部材２４がクリーニングブレード２１に対して接触圧が限りなく小さい（数値で例えると０〜０．００９８Ｎ／ｃｍ）状態で接触又は隙間なく近接していることが好ましい。シート部材２４は、中間転写ベルト２に対するブレードエッジの当接圧に影響を及ぼすことなく、クリーニングブレード２１の先端面にトナーを滞留させる概略コの字型の空間を形成することが求められる。

図６に示すように、シート部材２４は、クリーニングブレード２１に平行な姿勢から多少傾いていても、トナーを滞留させる機能はおちない。クリーニングブレード２１とシート部材２４との角度は、平行から±５°までが好ましい。角度公差が＋５°以上の場合、シート部材２４がクリーニングブレード２１を押圧して、ブレードエッジに不必要な圧力が作用して、クリーニングブレード２１のクリーニング性能を損なわせる。角度公差が−５°以上の場合、シート部材２４と中間転写ベルト２との対向距離が先端側で拡大してトナーを滞留させる能力が不足して、粒子物質の紙粉を除去する効果が損なわれる。

具体的には、次のようにシート部材２４を設けた。厚さ５０μｍのＰＥＴ樹脂シート材料（商品名：ルミラー）を幅１０．０ｍｍ×長さ３４０ｍｍに切断してシート部材２４とした。クリーニングブレード２１の垂直からの傾き角度を２５°、シート部材２４の垂直からの傾き角も２５°とした。シート部材２４のクリーニングブレード２１の先端面からの突出し量を２．０ｍｍに設定した。

キヤノン株式会社製複写機ｉＲ−ＡＤＶ−Ｃ７０６５の改造機である画像形成装置１にベルトクリーニング装置２０を搭載した。低温低湿環境（１５℃／２０％）にて上述した各種の記録材を用いて、それぞれ２０万枚の連続画像形成を行って、クリーニングブレード２１のブレードエッジの評価と、トナーすり抜けの評価を行った。画像形成条件は、粒子物質の紙粉が発生し易い低画像比率を想定してトナー載り量０．０１ｇ／Ａ４サイズとし、Ａ４サイズ記録材を横送りする２０００枚のジョブを１００回繰り返した。実験結果を表２に示す。

表２に示すように、いずれの種類の記録材においても、最後まで、クリーニングブレード２１のブレードエッジに粒子物質の紙粉の固着は観察されず、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。また、後述する比較例３のようなクリーニングブレード２１の先端面におけるトナーの凝集が発生せず、トナーの凝集に付随して発生するクリーニングブレード２１の微振動も発生しなかった。

なお、上述したシート部材２４のサイズ及び配置は、画像形成装置１の１分当たりの印刷枚数が５０枚以上８０枚未満であることを前提として、実際のトナー滞留状態を動画撮影して定めた。１分当たりの印刷枚数が２０枚以上１００枚未満の範囲であれば、同様な効果を実現できた。１分当たりの印刷枚数が２０枚より少ないと、単位時間当たりの粒子物質の紙粉の発生量が少ないため、シート部材２４を取り付けなくても、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。１分当たりの印刷枚数が１００枚より多くなると、トナー供給が過剰になって粒子物質の紙粉の問題は発生しなかった。

また、ベルトクリーニング装置２０は、揺動系のクリーニングブレード２１を搭載してもよい。揺動系の場合、クリーニングブレード２１をハウジング２６に対して揺動可能に配置し、バネ加重によって中間転写ベルト２に向かって付勢して、クリーニングブレード２１の先端を中間転写ベルト２に当接させる。

また、ベルトクリーニング装置２０は、クリーニングブレード２１を上向きに配置し、シート部材２４をクリーニングブレード２１の下面に沿って取り付ける構成でも、適正なトナー溜まりを形成して同様な効果を実現することができる。

＜実施例２＞
図７は実施例２のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図８はクリーニングブレード当接部の拡大図である。図３に示すように、実施例１では、クリーニングブレード２１とシート部材２４とを隙間を開けて平行に配置した。これに対して、実施例２では、図７に示すように、クリーニングブレード２１とシート部材２４とを密着させて配置した。これ以外の構成は実施例１と同様であるため、図７中、実施例１と共通する構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例１で用いたシート部材２４をそのまま使用してクリーニングブレード２１とクリーニング板金２２との間に挟み込んで固定した。ブレードエッジに沿った当接圧への影響を避けるため、シート部材２４はクリーニングブレード２１に重っているが、接着等の固定はされていない。シート部材２４は、厚さ５０μｍ、幅１０．０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのＰＥＴ樹脂シート材料である。クリーニングブレード２１の垂直からの傾き角度を２５°、シート部材２４の垂直からの傾き角も２５°とした。図８に示すように、シート部材２４のクリーニングブレード２１の先端面からの突出し量は２．０ｍｍである。

実施例２のベルトクリーニング装置２０Ｂを画像形成装置１に実装して、低画像比率を想定した１０万枚の連続画像形成を行い、実施例１と同様に粒子物質の紙粉に対するクリーニング性能を評価した。その結果、上述したいずれの記録材においても、最後まで、クリーニングブレード２１のブレードエッジに粒子物質の紙粉の固着は観察されず、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。トナーの凝集も発生せず、クリーニングブレード２１の微振動も発生しなかった。

＜実施例３＞
図９は実施例３のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図１０はクリーニングブレード当接部の拡大図である。図９に示すように、実施例３では、シート部材２４を、クリーニング板金２２の厚み分、実施例２よりもクリーニングブレード２１から離間させた位置に配置した。これ以外の構成は実施例１と同様であるため、図９中、実施例１と共通する構成には図３と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例１で用いたシート部材２４をそのまま使用して、クリーニング板金支持台２７とクリーニング板金２２との間に挟み込んで固定した。シート部材２４は、厚さ５０μｍ、幅１０．０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのＰＥＴ樹脂シート材料である。クリーニングブレード２１の垂直からの傾き角度を２５°、シート部材２４の垂直からの傾き角も２５°である。図１０に示すように、シート部材２４のクリーニングブレード２１の先端面からの突出し量は２．０ｍｍである。

実施例３のベルトクリーニング装置２０Ｃを画像形成装置１に実装して、低画像比率を想定した１０万枚の連続画像形成を行い、実施例１と同様に粒子物質の紙粉に対するクリーニング性能を評価した。その結果、上述したいずれの記録材においても、最後まで、クリーニングブレード２１のブレードエッジに粒子物質の紙粉の固着は観察されず、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。トナーの凝集も発生せず、クリーニングブレード２１の微振動も発生しなかった。

＜比較例１＞
実施例１のベルトクリーニング装置からシート部材を取り外して比較例１のベルトクリーニング装置とした。比較例１のベルトクリーニング装置を画像形成装置１に実装して、低画像比率を想定した１０万枚の連続画像形成を行い、実施例１と同様に粒子物質の紙粉に対するクリーニング性能を評価した。その結果、画像形成装置１のメーカー推奨紙の場合は、最後まで、クリーニングブレード２１のブレードエッジに粒子物質の紙粉の固着は観察されず、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。

しかし、記録材Ａにおいては５０００枚、記録材Ｂにおいては５万枚でトナーすり抜けのクリーニング不良が発生し、取り外したクリーニングブレード２１のブレードエッジには、粒子物質の紙粉が固着した異物が観察された。異物は、蛍光Ｘ線分析を行って炭酸カルシウムであることを確認した。

＜比較例２＞
図５の（ａ）に示すように、実施例１のベルトクリーニング装置からシート部材２４を取り外して、厚さ１８８μｍ、幅２０．０ｍｍ、長さ３４０ｍｍのＰＥＴ樹脂シート材料のシート部材２４に交換して比較例２のベルトクリーニング装置とした。シート部材２４の幅が２０．０ｍｍなので、シート部材２４のクリーニングブレード２１の先端面からの突出し量は１２．０ｍｍとなり、クリーニングブレード２１の先端面に深いコの字型のトナー溜まりが形成される。

比較例２のベルトクリーニング装置を画像形成装置１に実装して、低画像比率を想定した１０万枚の連続画像形成を行い、実施例１と同様に粒子物質の紙粉に対するクリーニング性能を評価した。その結果、画像形成装置１のメーカー推奨紙の場合は、最後まで、クリーニングブレード２１のブレードエッジに粒子物質の紙粉の固着は観察されず、トナーすり抜けのクリーニング不良は発生しなかった。

しかし、記録材Ａ、記録材Ｂ、記録材Ｃ、メーカー推奨紙のいずれにおいても６万枚でトナーすり抜けのクリーニング不良が発生した。そして、取り外したクリーニングブレード２１のブレードエッジには、粒子物質の紙粉が固着した異物が観察されず、代わりにトナーの凝集塊が観察された。この結果から、クリーニングブレード２１の先端面に形成されるトナー溜まりが深くなると、低画像比率を想定した画像形成でも、トナーが空間内で長期間滞留して摩擦することでパッキングを起こしていることが判明した。トナーの凝集塊によってクリーニングブレード２１のブレードエッジが持ち上げられてトナーすり抜けが発生していることが確認された。

＜比較例３＞
図１１は比較例３のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図１２は比較例３のベルトクリーニング装置の問題点の説明図である。

図１１に示すように、比較例３のベルトクリーニング装置２０Ｈでは、溜めプレート５０１を設けてクリーニングブレード２１の先端面にトナーの滞留空間を囲い込んでいる。クリーニングブレード２１の先端面に比較例２よりもさらに深いトナー溜まりが形成されている。

溜めプレート５０１は、厚さ１００μｍのＰＥＴ樹脂シートで構成され、下端をハウジング２６の下部に固定して先端をクリーニングブレード２１に軽く当接させている。溜めプレート５０１の面には、溜まったトナーをハウジング２６内へ落下させるためのスリット状の開口部が多数形成されている。

図１２に示すように、比較例３のベルトクリーニング装置２０Ｈでは、高濃度大面積の画像を高速で大量に画像形成すると、クリーニングブレード２１のブレードエッジにトナーが溜まりすぎる。溜めプレート５０１の開口部を通じたトナーの排出が間に合わず、溜めプレート５０１をハウジング２６内へ大きくたわませてトナー溜まりのトナーが溢れ出すようになる。こうなると、トナー溜まりで摩擦を受けたトナーが相互に凝集してクリーニングブレード２１を持ち上げてトナーすり抜けを発生すると考えられる。

比較例３のベルトクリーニング装置を画像形成装置１に実装して、高画像比率を想定したトナー載り量０．５ｇ／Ａ４サイズにて、１０万枚の連続画像形成を行い、実施例１と同様に粒子物質の紙粉に対するクリーニング性能を評価した。その結果、記録材Ａ、記録材Ｂ、記録材Ｃ、メーカー推奨紙のいずれにおいても、２万枚ぐらいでクリーニングブレード２１微振動が発生し始め、トナーすり抜けが発生した。その後、図１２に示すように、トナーの自重で溜めプレート５０１が変形して、トナーすり抜けは一旦収まったが、８万枚をすぎたあたりから、記録材Ａ、記録材Ｂにおいては、トナーすり抜けが再び発生するようになった。

したがって、クリーニングブレード２１のブレードエッジが微振動を発生してトナーのすり抜けを発生する場合もある。クリーニングブレード２１の微振動を抑えることができなければ、結局は微振動が発生してクリーニング不良を起こしてしまう。

近年、トナーも様々な外添剤が添加されているため、クリーニングブレード２１の先端面で長時間滞留した古いトナーは外添量が多くなり過ぎて、粒子物質の紙粉をそれ以上に回収することができなくなると考えられる。クリーニングブレード２１の先端面に相当量のトナーが滞留していても、新しいトナーへの置き換えが進まない場合は、中間転写ベルト２に付着した粒子物質の紙粉は、クリーニングブレード２１のブレードエッジに達して堆積すると考えられる。

したがって、実施例１のベルトクリーニング装置は、シート部材２４の突出し量を適正に設定することで、トナーの凝集も防ぎながら、更には、クリーニングブレード２１の微振動も抑えることができる。

＜実施例４＞
図１３は実施例４のドラムクリーニング装置の構成の説明図である。図１３に示すように、実施例４では、実施例１のベルトクリーニング装置をそのまま感光ドラム４のドラムクリーニング装置として用いた。

感光ドラム４を囲んで、帯電ローラ５、露光装置６、現像装置７、転写ローラ８、ドラムクリーニング装置２０を配置している。感光ドラム４は、帯電ローラ５Ｙを用いて一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電される。露光装置６は、画像データを展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して感光ドラム４に静電像を書き込む。

現像装置７は、帯電した現像剤を現像スリーブ７ｓに担持させて感光ドラム４にトナーを供給して静電像をトナー像に現像する。転写ローラ８は、正極性の直流電圧を印加されて、感光ドラム４上の負極性に帯電したトナー像を記録材Ｐへ一次転写させる。

ドラムクリーニング装置２０は、感光ドラム４にクリーニングブレード２１を摺擦させて感光ドラム４に付着している転写残トナーと、記録材から移転した粒子物質の紙粉を回収する。

シート部材２４は、感光ドラム４とクリーニングブレード２１の先端面と共働して、クリーニングブレード２１の先端にトナー溜まりの空間を形成する。転写残トナーが常にシート部材２４内の空間で滞留を起こして流動し、フレッシュなトナーがクリーニングブレード２１のブレードエッジに供給されつつ、ある程度の時間保持される。

＜実施例５＞
実施例１では、中間転写ベルトのベルトクリーニング装置を説明した。実施例５では、記録材搬送ベルト又は転写ベルトのベルトクリーニング装置を説明する。記録材搬送ベルト又は転写ベルトは、記録材を担持してトナー像の転写部を通過する際に粒子物質の紙粉が記録材から移転する場合がある。記録材搬送ベルト又は転写ベルトについた粒子物質の紙粉についても、実施例１と同様に、図３に示すように、シート部材２４を配置したベルトクリーニング装置２０によってクリーニングすることができる。

記録材搬送体の一例である転写ベルトは、担持した記録材へ感光ドラム又は中間転写ベルトからトナー像を転写される。クリーニングブレードは、トナー像を転写された記録材が分離された後の転写ベルトの表面に当接して汚れ物質をクリーニングする。

２ 中間転写ベルト、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ 画像形成部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 感光ドラム、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 露光装置
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 現像装置、８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ 一次転写ローラ
２０ ベルトクリーニング装置、２１ クリーニングブレード
２２ クリーニング板金、２４ シート部材、２７ クリーニング板金支持台
２６ ハウジング、３１ テンションローラ、３２ 駆動ローラ
３３ 二次転写対向ローラ、３４ 二次転写ローラ

Claims (9)

1. トナー像を担持して記録材に転写する像担持体と、
   トナー像が転写された後の前記像担持体の表面に先端側を当接して転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置において、
   前記クリーニングブレードの前記像担持体に対向する反対側の面に沿って配置されて、先端が前記クリーニングブレードの先端面よりも突き出したシート部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記シート部材は、前記クリーニングブレードよりも弾性係数の高い材料を用いて前記クリーニングブレードの厚みよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記シート部材は、前記像担持体の回転方向に直角な方向の両端部を前記像担持体の記録材に接する範囲よりも外側に位置させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記シート部材は、絶縁性の樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニングブレードの厚みが１．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であって、
   前記シート部材の先端が前記クリーニングブレードの先端面よりも突き出す量が０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記クリーニングブレードから前記像担持体を離隔させた状態では、前記シート部材を、前記クリーニングブレードの前記像担持体に対向する反対側の面から離れた位置に支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニングブレードに前記像担持体を当接させた状態では、前記シート部材に、前記クリーニングブレードの先端側が接触していることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. トナー像を担持して記録材に転写する像担持体と、
   先端側を下方へ向けて配置され、トナー像が転写された後の前記像担持体の表面に先端側を当接させて転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置において、
   前記クリーニングブレードの先端面を介して前記像担持体の表面に対向して、前記クリーニングブレードと前記像担持体の当接部に、下方へ向かって開放されたコの字型の空間を形成する壁面を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 担持した記録材へ像担持体からトナー像を転写される記録材搬送体と、
   トナー像を転写された記録材が分離された後の前記記録材搬送体の表面に当接して汚れ物質をクリーニングするクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置において、
   前記クリーニングブレードの前記像担持体に対向する反対側の面に沿って配置されて、先端が前記クリーニングブレードの先端面よりも突き出したシート部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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