JP2021117252A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面移動部材上の未定着トナーのクリーニング不良の発生を抑制することができるクリーニングを提供する。【解決手段】表面移動部材１０に当接し、電圧が印加され、表面移動部材１０のトナーを静電的に自らの表面に移動させるクリーニング部材５２１、５２２，５２３と、クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収するトナー回収部材５２４、５２５、５２６と、トナー回収部材表面に摺擦し、該トナー回収部材上のトナーを掻き落とす除去部材５２７、５２８、５２９と、からなるクリーニングユニットを備え、クリーニングユニットの静電容量が０．３ｎＦ以上であるクリーニング装置。【選択図】図４

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置の中間転写体（中間転写ベルト）等の表面移動部材のクリーニング装置として、当接するクリーニング部材に電圧を印加して、付着物を表面移動部材上から静電的に除去する静電クリーニング装置が知られている。

画像形成装置は、所定のタイミングでトナーパターンを形成し、画像品質を改善する処理が行われる。この画像品質改善処理により中間転写ベルト上に形成されたトナーパターンは、未転写トナーとしてクリーニング装置で除去される。また、ジャムの発生による未転写トナーや、低温低湿度環境下で転写紙への転写を行った後に中間転写ベルト上に残留したトナー等も同様にクリーニング装置で除去される。
しかしながら、大量の未転写のトナーが静電クリーニング装置に入力された場合、中間転写体からトナーを除去しきれず、クリーニング不良が生じるという課題があった。

クリーニング不良の発生を抑制するために、複数のクリーニング部材を中間転写ベルト回転方向に順に並べて配置したクリーニング装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のクリーニング装置は、３本のクリーニングブラシローラのうち中間転写ベルト回転方向最下流側に、正規帯電極性のトナーを除去する正規帯電トナークリーニングブラシローラを設け、該正規帯電トナークリーニングブラシローラよりも上流側に、逆帯電トナーを除去する逆帯電トナークリーニングブラシローラを設け、さらに上流側には、正規帯電極性のトナーをおおまかに除去するプレクリーニングブラシローラを設ける構成が開示されている。このように最上流側のプレクリーニングブラシローラで未転写トナーのほとんどを占める正規帯電極性のトナーを大まかに除去することにより、下流側に配置されたトナークリーニングブラシローラに入力されるトナー量が少なくなり、クリーニング不良の発生を抑制できることが記載されている。

一方、静電クリーニング装置においてクリーニング部材の静電容量が小さい場合は電位が簡単に逆転してしまい、所望のクリーニング機能が得られないという問題があった。
これに対し、クリーニング部材の電位を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２には、像担持体（感光体）上の残留トナーを回収するクリーニングブラシについて、整流素子とコンデンサを並列に介してアース電極に接続する構成が開示されている。コンデンサを取付けることにより、ブラシの電位を低く保つことが有効であることが記載されている。

しかしながら、上述の技術によっても静電クリーニング装置のクリーニング機能が十分得られない場合があり、ベルト状の中間転写体（表面移動部材）に対する静電クリーニング装置において、中間転写体に付着した大量の未転写のトナーが静電クリーニング装置に入力された場合、中間転写体からトナーを除去しきれずクリーニング不良が生じるという課題が依然として存在している。
また、静電クリーニング装置において、クリーニング機能の向上に寄与する要素が特定されておらず、効果的な対策を講じることが困難となっている。

そこで本発明は、表面移動部材上のトナーのクリーニング不良の発生を抑制することができるクリーニングを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のクリーニング装置は、表面移動部材に当接し、電圧が印加され、前記表面移動部材のトナーを静電的に自らの表面に移動させるクリーニング部材と、前記クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収するトナー回収部材と、前記トナー回収部材表面に摺擦し、該トナー回収部材上のトナーを掻き落とす除去部材と、からなるクリーニングユニットを備え、前記クリーニングユニットの静電容量が０．３ｎＦ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、表面移動部材上のトナーのクリーニング不良の発生を抑制することができるクリーニング装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成図である。 トナーの形状係数を説明するために模式的に表した図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の概略構成図である。 クリーニング装置の解析箇所を示す説明図である。 クリーニング装置のクリーニング機能向上に寄与する要素の解析結果を示すグラフである。 クリーニングユニットの静電容量の測定方法を示す説明図である。 ＬＣＲメータの端子とクリーニングユニットとの接続関係を示す説明図である。 クリーニングユニットの静電容量と、クリーニング機能との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本実施形態の画像形成装置は、像担持体と、前像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を表面移動部材としてのベルト状の中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に担持したトナー像を記録材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体の表面に付着した付着物たるトナーを除去する後述の本発明に係るクリーニング装置とを備えている。

図１は、タンデム型中間転写方式を採用した画像形成装置の概略構成図であり、図２は中間転写ユニットを含む要部の概略構成図である。
図１の画像形成装置は、プリンタ部１００と、給紙部２００と、スキャナ部３００と、原稿搬送部４００とを備えている。スキャナ部３００はプリンタ部１００上に取り付けられ、スキャナ部３００の上に原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）からなる原稿搬送部４００が取り付けられている。

スキャナ部３００は、コンタクトガラス３２上に載置された原稿の画像情報を読取センサー３６で読み取り、読み取った画像情報を図示しない制御部に送る。制御部は、スキャナ部３００から受け取った画像情報に基づき、プリンタ部１００の露光装置２１内に配置された図示しないレーザーや発光ダイオード（ＬＥＤ）等を制御してドラム状の４つの感光体１０１、１０２、１０３、１０４に向けてレーザー書込光Ｌを照射させる。この照射により、感光体の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。

プリンタ部１００は、露光装置２１の他、１次転写ローラ（５０１、５０２、５０３、５０４）、２次転写装置６００、定着装置２５、排紙装置、図示しないトナー供給装置、トナー供給装置等を備えている。

像担持体として並列配置された４つのドラム状の感光体（１０１、１０２、１０３、１０４）は、それぞれ、図中反時計方向に回転可能に構成されている。各感光体（１０１、１０２、１０３、１０４）の回りには、各感光体上に各色トナー像を形成するトナー像形成手段が配置されている。
なお、各トナー像形成手段は、扱うトナー（色材：例えば、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラック）の色が異なる以外は、同じ構成である。

感光体の周囲には、その表面を除電する除電装置、感光体の表面を一様に帯電する帯電装置（２０１、２０２、２０３、２０４）、形成された静電潜像を現像する現像装置（４０１、４０２、４０３、４０４）が順に配置される。また、トナー像転写後の感光体表面をクリーニングする感光体クリーニング手段（３０１、３０２、３０３、３０４）が配置される。

感光体（１０１、１０２、１０３、１０４）の下方には、中間転写ユニット５００が配置されている。中間転写ユニット５００では、ベルト状の中間転写体１０が、駆動ローラと複数の支持ローラ（５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７）とに張架されて、図中時計回りに回転駆動される。

中間転写体１０を挟んで感光体（１０１、１０２、１０３、１０４）に対向する位置には、各感光体上に形成されたトナー像を中間転写体１０に転写する１次転写ローラ（５０１、５０２、５０３、５０４）が配設される。
また、中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する本発明に係るクリーニング装置５２０が配設されている。クリーニング装置５２０については後述する。

１次転写ローラ（５０１、５０２、５０３、５０４）よりも下流で、中間転写体１０を挟んで２次転写対向ローラ５１２に対向する位置には、２次転写装置６００が配設されている。
なお、２次転写装置６００は、図２に示すように２次転写ローラからなるが、数本の支持ローラと駆動ローラにより掛け渡される２次転写ベルトからなるものであってもよい。

給紙部２００は、プリンタ部１００の下方に配置された自動給紙部と、プリンタ部１００の側面に配置された手差し部とを有している。そして、自動給紙部は、ペーパーバンク４３内に多段に配置された２つの給紙カセット４４、給紙カセットから記録体たる転写紙を繰り出す給紙ローラ４２、繰り出した転写紙を分離して給紙路４６に送り出す分離ローラ４５等を有している。また、プリンタ部１００の給紙路４８に転写紙を搬送する搬送ローラ４７等も有している。

一方、手差し部は、手差しトレイ５１、手差しトレイ５１上の転写紙を手差し給紙路５３に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ５２等を有している。プリンタ部１００の給紙路４８の末端付近には、レジストローラ対４９が配置されている。このレジストローラ対４９は、給紙カセット４４や手差しトレイ５１から送られてくる転写紙を受け入れた後、所定のタイミングで中間転写体１０と２次転写装置６００との間に形成される２次転写ニップに送る。

操作者は、カラー画像のコピーをとるときに、原稿搬送部４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、原稿搬送部４００を開いてスキャナ部３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットした後、原稿搬送部４００を閉じて原稿を押さえる。そして、図示しないスタートスイッチを押す。すると、原稿搬送部４００に原稿がセットされている場合には原稿がコンタクトガラス３２上に搬送された後に、コンタクトガラス３２上に原稿がセットされている場合には直ちに、スキャナ部３００が駆動を開始する。そして、第１走行体３３および第２走行体３４が走行し、第１走行体３３の光源から発せられる光が原稿面で反射した後、第２走行体３４に向かう。さらに、第２走行体３４のミラーで反射してから結像レンズ３５を経由して読取センサー３６に至り、画像情報として読み取られる。

このようにして画像情報が読み取られると、プリンタ部１００は、図示しない駆動モータで支持ローラの１つを回転駆動させながら他の支持ローラを従動回転させる。そして、これらローラに張架される中間転写体１０を無端移動させる。さらに、上述のようなレーザー書き込みや、後述する現像プロセスを実施する。そして、感光体を回転させながら画像を形成する。これらは、感光体と中間転写体１０とが当接する１次転写ニップで順次重ね合わせて静電転写されて４色重ね合わせトナー像になる。

一方、給紙部２００は、画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙すべく、３つの給紙ローラのうちのいずれか１つを作動させて、転写紙をプリンタ部１００の給紙路４８に導く。給紙路４８内に進入した転写紙は、レジストローラ対４９に挟み込まれて一時停止した後、タイミングを合わせて、中間転写体１０と２次転写装置６００との接触部である２次転写ニップに送り込まれる。すると、２次転写ニップにおいて、中間転写体１０上のトナー像と転写紙Ｐとが同期して密着する。そして、ニップに形成されている転写用電界やニップ圧などの影響によってトナー像が転写紙Ｐ上に２次転写される。

２次転写ニップを通過した転写紙は定着装置２５に送り込まれる。そして、定着装置２５の加圧ローラ２７による加圧力と、加熱ベルトによる加熱との作用によって画像が定着せしめられた後、排出ローラ５６を経てプリンタ部１００の側面に設けられた排紙トレイ５７上に排出される。
なお、２次転写装置および定着装置２５の下には、転写紙Ｐの両面に画像を記録すべく転写紙Ｐを反転する反転装置を備える態様とすることもできる。

中間転写体１０としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の材料を単層又は複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させたものを用いることができる。中間転写体１０の製造方法としては注型法、遠心成形法等が挙げられ、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
なお、必要に応じて中間転写体１０の表面に離型層をコートすることもできる。その際、コートに用いる材料として、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＰＥＡ（パーフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）、等のフッ素樹脂を使用できるが、これに限定されるものではない。

中間転写体１０は、体積抵抗率が１０^８〜１０^１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率が１０^９〜１０^１３Ωｃｍの範囲となるように調整されていることが好ましい。
中間転写体１０の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写紙剥離工程などで中間転写体１０の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。
一方、中間転写体１０の体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。
なお、上述の体積抵抗率および表面抵抗率は、高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ，リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写体１０の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後の測定値である。

１次転写ローラ（５０１、５０２、５０３、５０４）は、例えば、発泡樹脂材を金属（鉄、ＳＵＳ、ＡＩ等）製の芯金に塗布したものが挙げられる。発泡樹脂材の肉厚としては２ｍｍ〜１０ｍｍが挙げられるが、これに限定されない。

次に、本実施形態の画像形成装置に好適に使用されるトナーについて説明する。
トナーの体積平均粒径は４〜１０μｍが好ましい。体積平均粒径が４μｍよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性が悪化して凝集しやすくなり、中抜け発生の原因となったりする問題がある。一方、１０μｍよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度の悪化により高精細な画像を得ることができないという問題がある。
以下、本実施形態の画像形成装置において、体積平均粒径が６．５μｍのトナーを使用した例について説明する。

トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。

図３（Ａ）は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π）／４・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

図３（Ｂ）は、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×１００／（４π）・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。

以下、クリーニング装置５２０について説明する。
本実施形態の画像形成装置では、画像形成時に、２次転写装置６００よりも下流の中間転写体１０上に、中間転写体１０上から記録紙に転写できなかった転写残トナーが付着する。クリーニング装置５２０は、このような転写残トナーや未転写トナーを静電的に除去する。

クリーニング装置５２０の概略構成の一例を図４に示す。
図４に示すように、本実施形態のクリーニング装置５２０は、複数のクリーニングユニットを備えている。具体的には、第１工程ユニット、第２工程ユニット、及び第３工程ユニットの３つのクリーニングユニットで構成されている。
各クリーニングユニットは、表面移動部材である中間転写体１０に当接し、該表面移動部材のトナーを静電的に自らの表面に移動させて除去するクリーニング部材５２１、５２２、５２３と、クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収するトナー回収部材５２４、５２５、５２６と、トナー回収部材表面に摺擦し、該トナー回収部材上のトナーを掻き落として除去する除去部材５２７、５２８、５２９と、からなる。
また、クリーニング装置５２０は、各トナー回収部材（回収ローラ）、各除去部材（回収ブレード）により回収したトナーを、プリンタ本体に備えられた廃トナータンクに搬送するための搬送手段としてのトナー排出コイル５３０、５３１を備えている。

クリーニング装置５２０は、クリーニングユニットを複数備え、少なくとも一つのクリーニングユニットは、他のクリーニングユニットに含まれるクリーニング部材と異なる極性の電圧が印加されたクリーニング部材を有することが好ましい。すなわち、互いに異なる極性の電圧が印加されるクリーニング部材を少なくとも一つずつ有し、具体的には印加バイアスの極性がマイナスのクリーニング部材と、印加バイアスの極性がプラスのクリーニング部材とを少なくとも一つずつ備えることが好ましい。

クリーニング部材５２１、５２２、５２３への電圧の印加は、回転部材であるクリーニング部材の軸芯金を介して行われているが、トナーが多く付着した場合には電位が低下してしまうことがある。このような電位低下を抑制するために、クリーニング部材５２１、５２２、５２３の表面に電荷を付与する電荷付与部材を備えていてもよい。電荷付与部材としては、例えば金属の丸棒や金属の板状部材等が挙げられる。

中間転写体１０上の転写残トナーおよび未転写トナーは、中間転写体１０の移動により第１工程ユニットを構成するクリーニング部材５２１の位置に移送される。
第１工程ユニットのクリーニング部材５２１には、電源によりトナーの正規帯電極性とは逆極性の電圧が印加されており、回転しながらトナーを静電的に吸着する。
第２工程ユニットを構成するクリーニング部材５２２には、第１工程ユニットで回収されたものとは逆の極性のトナーを回収するための電圧が印加され、逆極性のトナーを静電的に吸着する。

例えば、印加バイアス極性がマイナスのクリーニング部材５２１において、２次転写後の未転写トナーの大部分をしめる正極性のトナーが大まかに除去される。これにより、第２工程ユニットのクリーニング部材５２２や第３工程ユニットのクリーニング部材５２３に入力されるトナー量を減らすことができる。
中間転写体１０の移動方向最下流のクリーニング部材５２３へ移送される中間転写体１０上のトナーは、クリーニング部材５２１及び５２２で除去されなかったものであり、トナー量としてはごく少量である。よって、クリーニング部材５２３で、残りのトナーを良好に除去することができる。

さらに、第３工程ユニットを構成するクリーニング部材５２３は、第３工程ユニットで回収されなかったトナーを下流側の感光体で回収させるために、トナーを帯電するバイアスを印加可能な構成とすることができる。

クリーニング部材５２１、５２２、５２３と中間転写体１０を挟んで対向する位置には、クリーニング対向ローラ５１３、５１４、５１５がそれぞれ配置されている。クリーニング対向ローラ５１３、５１４、５１５は導電性であり、それぞれクリーニング部材５２１、５２２、５２３との間にクリーニング電界を形成するために接地されている（不図示）。

各クリーニング部材からトナーを回収するトナー回収部材５２４、５２５、５２６は、駆動手段により回転するローラ状の部材である。
このトナー回収部材５２４、５２５，５２６は、対応する各クリーニング部材と同極性であり、クリーニング部材以上の電圧が印可されるのが望ましい。
トナー回収部材の方が高い電位を印加することによって、トナーが回収部材側に引き寄せられるため、効率よく回収することができる。

トナー回収部材５２４、５２５、５２６のトナーは、除去部材（回収ブレード）５２７、５２８、５２９により各トナー回収部材５２４、５２５、５２６上から掻き落とされ、トナー排出コイル５３０、５３１の回転により装置外に排出される。

クリーニング部材としては、例えば、クリーニングブラシ及びクリーニングローラが挙げられる。
クリーニングブラシとしては、ブラシ植毛密度、ブラシ抵抗、繊維径、印加電圧、繊維種類、ブラシ繊維の喰込量は特に限定されず、適宜選択することができる。また、使用できる繊維の種類としては、ナイロン、アクリル、ポリエステル等が挙げられる。
クリーニングローラとしては、例えば、金属製ローラの表面に樹脂を被覆し、抵抗値を調整したものが挙げられる。表面は多孔質であっても、平滑であってもよい。

本発明に係る他の実施形態のクリーニング装置を図４（Ｂ）に示す。
図４（Ｂ）のクリーニング装置は、第１工程ユニット及び第２工程ユニットのクリーニング部材５２１、５２２がクリーニングブラシで構成され、第３工程ユニットのクリーニング部材５２３ａがクリーニングローラで構成されている。
また、図４（Ｂ）に示すように、クリーニングローラ５３２ａは、表面に多孔質部材または平滑部材からなる層５３２を有するクリーニングローラとしてもよい。

クリーニング部材がクリーニングブラシである場合、フリッカーを接触配置することができる。フリッカーによってクリーニングブラシに付着したトナーを弾き飛ばし、ブラシ繊維上に残ったトナーを静電的にトナー回収部材へ移動させる方ことにより、クリーニングブラシに残るトナー量は減少するのでブラシ自体のクリーニング性が向上する。

［クリーニング機能］
本発明に係るクリーニング装置は、クリーニング部材、トナー回収部材及び除去部材からなるクリーニングユニットの静電容量が０．３ｎＦ以上である。これにより、中間転写体１０上に大量のトナーが付着している未転写トナー像でも、良好に中間転写体１０から除去することができる。
また、クリーニング部材は、表面が絶縁性材料からなり、該クリーニング部材の抵抗値が５．０×１０^４Ω〜１．０×１０^９Ωであることが好ましい。抵抗値をこの範囲とすることにより、静電容量が向上し、より高いクリーニング機能が得られ、中間転写体１０上の未定着トナーのクリーニング不良の発生を抑制することができる。

上述のように、クリーニング装置のクリーニング機能向上に寄与する要素がクリーニングユニットの静電容量であることを特定し、クリーニング機能を改善するために好適な数値範囲を規定した方法を以下に示す。

クリーニング装置のクリーニング機能向上に寄与する要素として、以下に説明する項目Ａ〜Ｅについて検討を行った。
クリーニング装置における項目Ａ〜Ｅに対応する部材や測定箇所を図５示し、各項目の結果を図６に示した。

項目Ａは、クリーニング部材５２１と中間転写体１０との間のトルクである。これはクリーニング部材のメカ的特性を検討するための要素である。
項目Ｂは、クリーニングユニット（クリーニング部材５２１、トナー回収部材５２４、及び除去部材５２７）の静電容量と印可バイアスの積を、電荷量Ｑとして評価した値である。これは、クリーニング部材の電気的特性を検討するための要素である。
項目Ｃは、第１工程ユニット通過後の、中間転写体１０上に残留したトナー帯電分布である。
項目Ｄは、第２工程ユニット通過後の、中間転写体１０上に残留したトナー帯電分布である。
項目Ｅは、クリーニング部材５２１と、接触配置されたフリッカーとの間のトルクである。

項目Ａ〜Ｅについて、クリーニング機能の向上に寄与する寄与率を次のようにして求めた。
まず項目Ａ〜Ｅに影響を与える制御因子を選定し水準を振った直交表を作成する。直交表がn行であれば、n個の分散の推定値Ｖ_yを算出して、その真値を分散Ｖｙ、比例項変動をＳβ、誤差変動をＳeとすると、以下の関係式が得られる。

上記の関係式を用いて、項目Ａ〜Ｅに対する総合推定ＳＮ比は以下のように表すことができる。

この値が各項目に対する寄与率を表しており、値が大きい方が高い寄与率を示す。
その結果、各項目の個別η（ｄｂ）は図６に示すような分布が得られた。
図６に示すように項目Ｂが最も高い値を示しており、クリーニングユニットの静電容量（Ｃ）とクリーニング部材印可バイアス（Ｖ）の積である電荷量Ｑを、クリーニング機能の向上に寄与する要素として特定した。
なお、クリーニング部材印可バイアス（Ｖ）は、装置やクリーニング部材による制約があるため、クリーニングユニットの静電容量（Ｃ）について検討を進めた。

クリーニングユニットをコンデンサに見立てると、電荷の代わりに帯電するトナーを蓄えると考えられる。クリーニングユニットの静電容量を大きくすると、トナー蓄積量が増えるため、クリーニングユニットは、静電容量の大きさを基準として設計、選択することが好ましい。
図４に示すように、クリーニング部材はトナー回収部材が食い込むように当接しており、またトナー回収部材は除去部材と当接している。そのため、これらを一体としてクリーニングユニットの静電容量として定義している。

次に、クリーニングユニットの静電容量の具体的な基準値の検討を行った。
検討に用いるクリーニングユニットは、未転写トナーと逆極性のバイアスが印加される第２工程のクリーニングユニットとした。
静電容量の値は、図７及び図８に示すように、第２工程のクリーニングユニットにＬＣＲメータ６０（ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ製、４２６３Ｂ）を用いて測定を行った。なお、測定は電圧：１０００ｍＶ、周波数：１００Ｈｚにて行った。

ＬＣＲメータ６０の端子とクリーニングユニットとの接続関係を図８に示す。なお、図８では図７に示した除去部材５２８の図示を省略している。
図８に示すように、端子Ｌ_ＣＵＲと端子Ｌ_ＰＯＴをクリーニング部材５２２の両端部に接続し、端子Ｈ_ＣＵＲと端子Ｈ_ＰＯＴをトナー回収部材５２５の両端部に接続している。
ここで、クリーニング部材５２２とトナー回収部材５２５と除去部材５２８は全て当接しているため、図８に示す測定器の端子とクリーニングユニットとの接続により測定される静電容量を、クリーニングユニットの静電容量としている。

クリーニング機能は、第２工程のクリーニングユニットを通過した後の中間転写体１０上のトナー量により評価した。
クリーニング部材５２２の材質やブラシの繊維長が異なる条件で測定を行い、結果を図９のグラフに示した。

図９は、５つの異なる条件で測定した結果を示したもので、中間転写体１０上のトナー量の基準値Ｃに対し、基準値Ｃより少なくクリーニング不良がみられなかったものを「〇」、基準値Ｃより多くクリーニング不良がみられたものを「×」で示している。
図９のグラフから、クリーニングユニットの静電容量が０．３ｎＦ（図中「基準値Ｑ」）以上であると、クリーニング不良がみられないことが確認できる。

以上の結果から、静電クリーニング装置のクリーニング機能向上に寄与する要素としてクリーニングユニットの静電容量が特性され、クリーニングユニットの静電容量を０．３ｎＦ以上とすることにより中間転写体上の未定着トナーのクリーニング不良の発生を抑制することができることが確認された。
クリーニングユニットの静電容量は、クリーニングユニットを構成するクリーニング部材の材質（例えば、絶縁性等）や、クリーニング部材がブラシ部材である場合の繊維長の長さ、トナー回収部材に対する食い込み量などを適宜選択することで、０．３ｎＦ以上となるように調整することができる。

１０ 中間転写体
１０１、１０２、１０３、１０４ 感光体（像担持体）
５００ 中間転写ユニット
５０１、５０２、５０３、５０４ １次転写ローラ
５１２ ２次転写対向ローラ
５１３、５１４、５１５ クリーニング対向ローラ
５１６、５１７ 支持ローラ
５２０ クリーニング装置
５２１、５２２、５２３ クリーニング部材
５２４、５２５、５２６ トナー回収部材
５２７、５２８、５２９ 除去部材
５３０、５３１ トナー搬送コイル
６００ ２次転写装置

特開２０１６−７５９４９公報 特開２００７−３１０２９３号公報

Claims (7)

1. 表面移動部材に当接し、電圧が印加され、前記表面移動部材のトナーを静電的に自らの表面に移動させるクリーニング部材と、前記クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収するトナー回収部材と、前記トナー回収部材表面に摺擦し、該トナー回収部材上のトナーを掻き落とす除去部材と、からなるクリーニングユニットを備え、前記クリーニングユニットの静電容量が０．３ｎＦ以上であることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニング部材は表面が絶縁性材料からなり、抵抗値が５．０×１０^４Ω〜１．０×１０^９Ωであ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. 複数の前記クリーニングユニットを備え、
   少なくとも一つの前記クリーニングユニットは、他の前記クリーニングユニットに含まれる前記クリーニング部材と異なる極性の電圧が印加された前記クリーニング部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
4. 前記クリーニングユニットを構成する前記トナー回収部材と前記クリーニング部材とが同じ極性であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 前記クリーニングユニットを複数備え、
   前記表面移動部材の移動方向の最下流側に配設された前記クリーニングユニットが、クリーニングローラであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 前記クリーニングローラは、表面に多孔質部材または平滑部材からなる層を有することを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
7. 像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体上に担持したトナー像を記録材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体の表面に付着したトナーを除去するクリーニング装置とを備える画像形成装置において、
   前記クリーニング装置として、請求項１から６のいずれかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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