JP4004003B2 - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写装置、及び、該転写装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、複数の回転体で支持され、転写材を担持して搬送する転写ベルトと、該転写ベルト上の表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材とを備え、像担持体上に形成されたトナー像を該転写ベルト上の転写材に転写する転写装置、及び、該転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写するための転写装置が設けられている。
この転写装置としては、例えば、像担持体としての感光体と回転体としての支持ローラに支持された転写ベルトとが対向し接触する転写領域に、該転写ベルトで転写材としての転写紙を担持して搬送し、該転写紙が該転写領域を通過する際に、該転写領域に転写電界を発生させ、この転写電界によって感光体上に形成されたトナー像を転写紙に転写させるものが知られている。
【０００３】
上記構成の転写装置においては、転写ベルトと感光体とが転写紙を介して接するため、感光体上の地汚れトナーや転写時の飛散トナーなどが転写ベルト上に付着し、転写紙の裏汚れや転写不良等の不具合を引き起こす場合がある。そのため、転写ベルトに付着したトナーを除去するためのクリーニング手段を付設することが不可欠である。
【０００４】
転写ベルトのクリーニング手段としては、従来、トナーの帯電極性と逆極性のクリーニングバイアスを印加したクリーニング部材としての導電性部材で、転写ベルト表面を摺擦することにより、該転写ベルト上のトナーを静電的にクリーニング部材側に移動させる電界クリーニング方式のクリーニング手段が知られている（例えば、特開平７−６４４４４号公報、特開平９−１５２７８８号公報）。この電界クリーニング方式においては、導電性部材と転写ベルトとの間に、転写ベルト上のトナーが導電性部材に向かう静電気力を及ぼす電界（以下、バイアス電界という）が形成される。そして、このバイアス電界により、転写ベルト上のトナーがクリーニング部材側へ移動し、転写ベルト上から除去される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記電界クリーニング方式では、充分なクリーニング性能を得ることができず、クリーニング不良が発生する場合があった。特に、転写ベルトとして体積固有抵抗が１０１２〜１０１３Ωｃｍ以上の高抵抗のものを使用する場合やトナーの帯電量が大きい場合に発生しやすい。
【０００６】
高抵抗の転写ベルトを使用する場合には、抵抗の小さいベルトと比べて誘電分極しやすいこと、及び、転写時にベルトに付与された転写電荷、すなわちトナーの帯電極性と逆極性の電荷が、付与された表面に保持されやすいこと、などから、トナーが静電的に転写ベルトに吸着される力が大きくなる。また、トナーの帯電量が大きい場合にも、クーロン力あるいは鏡像力によってトナーが静電的に転写ベルトに吸着されるが大きくなる。転写ベルト上のトナーは、層状に重なっているため、このようにトナーと転写ベルトとの静電吸着力が大きい場合においては、上層部のトナーでさえも、クリーニング電界により導電性部材側へ移動させることができない場合がある。そこで、トナーと転写ベルトとの静電吸着力が大きい場合に、電界クリーニング方式により良好なクリーニング性能を得るためには、導電性部材に印加するクリーニングバイアスを大きくすることが考えられる。
【０００７】
ところが、クリーニングバイアスが大きすぎると、クリーニング部材と転写ベルトとの接触部において転写ベルトの厚み方向で絶縁破壊が生じる場合があり、電流がリークしてしまうおそれがある。そして、電流がリークすると、上記バイアス電界が形成されず、電界クリーニング方式での充分なクリーニング性能が得られなくなる。
また、クリーニングバイアスが大きすぎると、転写ベルト上のトナーに、トナーと逆極性の電荷が注入され、トナーの帯電極性が反転してしまう場合がある。このような帯電極性の反転したトナー（以下、反転トナーという）は、電界クリーニング方式ではクリーニングできないため、クリーニング性能を低下させる原因となる。
【０００８】
なお、上記反転トナーは、電荷注入により発生するだけでなく、例えば、上記感光体上の地肌部に存在する反転トナーが転写ベルトと接触するときに、転写ベルト上に付着してしまう場合もあり、このような反転トナーも、同様にクリーニング性能を低下させる原因となってしまう。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる転写装置及び該転写装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の回転体で支持され、転写材を担持して搬送する転写ベルトと、該転写ベルトの表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材とを備え、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって像担持体上に形成されたトナー像を該転写ベルト上の転写材に転写する転写装置において、上記クリーニング部材の表面に、上記ナイロン系材料からなる誘電体層を設けるとともに、上記クリーニング部材を上記転写ベルトに食い込ませて配置し、かつ、上記トナー像を形成するトナーの帯電極性と逆極性のクリーニングバイアスを上記クリーニング部材に印加するためのバイアス印加手段と、上記クリーニング部材の上記誘電体層の表面からトナーを掻き取るブレード部材とを設けたものである。
【００１１】
請求項１の転写装置においては、クリーニング部材表面の誘電体層と転写ベルト上のトナーとが接触すると、誘電分極により該誘電体層の表面部にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起され、該誘電体層とトナーとの間に静電吸着力が発生する。これにより、転写ベルトと誘電体層に挟まれた層状のトナーには、該誘電体層との間の静電吸着力（以下、誘電体吸着力という）と、転写ベルトとトナーとの間の静電吸着力（以下、ベルト吸着力という）とが働くことになる。ここで、トナーに働くそれぞれの静電吸着力の大きさは、トナーとの距離の二乗に反比例するため、転写ベルト表面の上層部のトナーに対しては、ベルト吸着力よりも誘電体吸着力が上回り、誘電体層側に移動させ、転写ベルト上から除去することができる。したがって、高抵抗のベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合にも、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができる。
また、誘電体層表面部には常にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起されるので、帯電極性の反転したトナーも、誘電体層表面に向かって移動させることができる。
【００１３】
また、上記誘電体吸着力が維持されるとともに、バイアス印加手段により、クリーニング部材と転写ベルトとの間に、トナーにクリーニング部材に向かうバイアス電界が形成される。これにより、転写ベルト上のトナーの一部は、該誘電体吸着力で誘電体層表面に移動し、また他の一部は、該バイアス電界で誘電体層表面に移動する。このように、誘電体吸着力とバイアス電界による静電気力とで、より多くのトナーの除去が可能になり、より良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができる。
【００１４】
また、上記誘電体層を形成する材料であるナイロン系材料は、トナーとの摩擦帯電系列上での関係が、上記トナー像を形成するための所定極性であるマイナスにトナーを帯電し得る材料である。
【００１５】
よつて、誘電体層との接触により、上記トナー像を形成するためのマイナスにトナーが帯電するので、クリーニングバイアスがより有効になり、さらに良好なクリーニング性能が得られる。
更に、ブレード部材により、上記クリーニング部材の上記誘電体層の表面からトナーを掻き取る。
請求項２の発明は、請求項１の転写装置において、上記クリーニング部材は、上記誘電体層が設けられ基体が芯金からなるハードローラであることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、上記誘電体層を形成する材料として、摩擦帯電系列上で上記転写ベルト表面部の材料との関係が、トナーと同極性に該ベルト表面を帯電し得る材料を用いる場合、上記誘電体層と転写ベルトとの接触により、誘電体層がトナーの帯電極性と逆極性に帯電する場合が考えられる。誘電体層がトナーの帯電極性と逆極性に帯電すると、転写ベルト上のトナーには、帯電電荷によってトナーがクリーニング部材に向かうように形成される電界と、上記クリーニング部材へのバイアス印加によるバイアス電界とを合わせた電界が働くことになる。これにより、トナーをクリーニング部材側に移動させるための電界がより大きくなり、誘電体層とトナーとの吸着力を大きくすることができるが、帯電極性の反転したトナーの除去が困難になるおそれがある。また、誘電体層とトナーとの吸着力が大きくなりすぎると、その後のクリーニング部材からのトナーの回収が困難になるおそれもある。
一方、上記誘電体層を形成する材料として、摩擦帯電系列上で上記転写ベルト表面部の材料との関係が、トナーと逆極性に該ベルト表面を帯電し得る材料を用いる場合、上記誘電体層と転写ベルトとの接触により、誘電体層がトナーの帯電極性と同極性に帯電する場合が考えられる。誘電体層がトナーの帯電極性と同極性に帯電すると、誘電体層表面とトナーとの吸着力が反発力に切り替わってしまい、クリーニング不良を引き起こすおそれがある。
このように、帯電極性に関わらず、誘電体層が帯電することにより、良好なクリーニング性能を維持できなくなるおそれがある。
【００１７】
そこで、請求項３の発明は、請求項１又は２の転写装置において、上記誘電体層に、抵抗制御剤を分散させたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の転写装置においては、誘電体層に抵抗制御剤を分散させることにより、誘電体層の抵抗値や誘電率を調整して、転写ベルトとの接触による誘電体層表面の帯電を防止する。これにより、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大したり、該吸着力が反発力に切り替わることがないので、良好なクリーニング性能を維持できる。また、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大するのを防止できるので、その後のクリーニング部材からのトナーの回収を容易にすることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、像担持体と、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、該転写装置として、請求項１、２、３又は４の転写装置を用いたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の画像形成装置においては、転写装置として、請求項１、２、３又は４の転写装置を用いることにより、転写ベルト上に付着した像担持体上の地汚れトナーや転写時の飛散トナーなどを良好にクリーニングすることができるので、転写ベルトのクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等の発生を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、複写機全体の構成及び動作について説明する。図１は、同複写機の概略構成図である。図１において、像担持体としての感光体ドラム１０が回転可能に取り付けられており、その周囲には、帯電装置１２、図示しない露光装置、感光体ドラム上にトナー像を形成するトナー像形成手段としての現像装置１３、クリーニング装置１５、除電装置（除電ランプ）１６等が配設されている。そして、感光体ドラム１０の下方には、転写装置２０が設けられている。
【００２２】
転写装置２０は、回転体としての駆動ローラ２２及び従動ローラ２３に支持され、転写材としての転写紙Ｐを担持して搬送する転写ベルト２１を備えている。この駆動ローラ２２及び従動ローラ２３は、金属などの導電性のローラであり、それぞれ接地されている。また、転写ベルト２１の周囲には、転写バイアスローラ３０及び転写ベルト２１の表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングローラ４０などが設けられている。
【００２３】
転写ベルト２１は、ゴム部材からなる無端ベルトにフッ素系材料を表面コーティングした高抵抗のものであり、その体積固有抵抗は１０１４Ωｃｍである。また、転写ベルト２１は、図中矢印方向に回動し、図示しない押し上げレバーを押し上げることにより感光体ドラム１０へ当接され、転写終了後、押し上げレバーにより感光体ドラム１０から離間されるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、転写バイアスローラ３０には、転写用の出力電流Ｉ１を出力する定電流電源３１が接続されており、この転写バイアスローラ３０と定電流電源３１とにより転写ベルト２１にトナーの帯電極性とは逆極性のプラスの転写用電荷を付与する電荷付与手段を構成している。この転写バイアスローラ３０から転写ベルト２１に供給された電荷の一部は、駆動ローラ２２及び従動ローラ２３に流れ込み、帰還電流Ｉ２及びＩ３として定電流電源３１に戻される。また、感光体ドラム１０と転写ベルト２１とが対向し接触する転写領域で、感光体１０側に流れる転写に寄与する実効的な転写電流Ｉ４が一定電流となるように、次の数１で示す関係が得られるように出力電流Ｉ１を制御する。
【数１】
Ｉ４＝Ｉ１−Ｉ２−Ｉ３
【００２５】
上記構成において、感光体ドラム１０は、帯電装置１２によりその表面を一様に帯電された後、露光装置からの光信号Ｌを照射され静電潜像を形成される。この静電潜像は現像装置１３により現像され、顕像としてのトナー像が形成される。なお、本実施形態においては、スチレンアクリルを母材としたマイナス帯電トナーを使用している。
【００２６】
そして、転写バイアスローラ３０によって上記転写領域に転写電界が形成され、感光体ドラム１０上のトナー像が、転写ベルト２１上の転写紙Ｐに転写され、その後、図示しない定着装置へ搬送されて定着される。
【００２７】
一方、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面は、クリーニング装置１５により未転写トナーが除去され、次の帯電に備えて除電装置１６により残留電荷が除電される。
【００２８】
次に、転写ベルト２１のクリーニングについて説明する。
図１において、転写ベルト２１はクリーニングローラ４０により表面がクリーニングされる。このクリーニングローラ４０は、図２に示すように、ローラ基体としての芯金４１の外周に層厚約１００μｍの誘電体層４２を被覆したものである。本実施形態においては、誘電体層４２として、抵抗制御剤としてのカーボンブラックを分散させたナイロン系材料からなるチューブを使用している。また、転写ベルト２１に対してクリーニングローラ４０を約１ｍｍ食い込ませ、図１中矢印方向に、転写ベルト２１と等速で回転させる。なお、本実施形態においては、クリーニングローラ４０として、ローラ基体が芯金４１からなるハードローラを用いたが、ローラ基体が例えば弾性体からなるソフトローラを用い、駆動ローラ２２や別途設けた裏当て部材等に対向配置させて、転写ベルト２１に食い込ませるように構成してもよい。また、ハードローラ及びソフトローラに関わらず、転写ベルト２１側をベルト内周面側に設けた裏当て部材により押圧し、クリーニングローラ４０に当接させるように構成してもよい。
【００２９】
上記構成において、クリーニングローラ４０表面の誘電体層４２と転写ベルト２１上のマイナス帯電トナーとが接触すると、誘電分極により誘電体層４２表面部にトナーの帯電極性と逆極性、すなわちプラスの電荷が誘起され、誘電体層４２とトナーとの間に静電吸着力が発生する。このとき、転写ベルト２１と誘電体層４２に挟まれた層状のトナーには、該誘電体層との間の静電吸着力（以下、誘電体吸着力という）と、転写ベルトとトナーとの間の静電吸着力（以下、ベルト吸着力という）とが働くが、トナーに働くそれぞれの静電吸着力の大きさは、トナーとの距離の二乗に反比例するため、転写ベルト２１表面の上層部のトナーに対しては、ベルト吸着力よりも誘電体吸着力が上回る。このため、転写ベルト２１上にある上層部のトナーが誘電体層側に移動して、転写ベルト上から除去される。また、誘電体層４２表面部には常にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起されるので、帯電極性の反転したトナーも、誘電体層表面に向かって移動させることができる。クリーニングローラ４０の誘電体層４２表面に移動したトナーは、ゴムブレード４４により掻き取られて回収される。
【００３０】
なお、トナーを誘電体層４２表面へより確実に移動させるために、図１の構成に加えて、クリーニングローラ４０にトナーの帯電極性と逆極性のプラスのクリーニングバイアスを印加するバイアス印加手段を設けてもよい。
図３は、バイアス印加手段を設けた転写装置２０の構成例である。クリーニングローラ４０の芯金４１に、バイアス印加手段としての定電圧電源４５が接続され、例えばプラス４００Ｖのバイアスが印加されるようになっている。なお、図示の例では、バイアス印加手段として、転写用の電荷付与手段である上記定電流電源３１とは別に定電圧電源４５を設けているが、感光体ドラム１０への転写電流Ｉ４をより正確に制御するために、定電流電源３１がクリーニングローラ４０へのバイアス印加手段としての電源を兼ねるように構成してもよい。
【００３１】
図３の構成例においては、上記誘電体吸着力が維持されるとともに、定電流電源３１によるクリーニングローラ４０と転写ベルト２１との間の電位差で、トナーにクリーニングローラ４０側に向かうバイアス電界が形成される。これにより、転写ベルト２１上のトナーの一部は、該静電気力で誘電体層４２表面に移動し、また他の一部は、該バイアス電界で誘電体層４２表面に移動する。このように、誘電体吸着力とバイアス電界による静電気力とで、より多くのトナーの除去が可能になり、より良好に転写ベルト２１表面をクリーニングすることができる。なお、このとき、クリーニングローラ表面には誘電体層４２が設けられているので、クリーニングバイアスはトナーに注入されず、反転トナーを発生させるおそれも生じない。
【００３２】
上記誘電体層４２の材料としては、摩擦帯電系列上でのトナーとの関係が、トナー像を形成する所定極性、すなわち、本実施形態においてはマイナスにトナーを帯電し得る材料を用いることが望ましい。このような材料として、本実施形態においてはナイロン系材料を使用したが、これによれば、誘電体層４２との接触により、マイナス帯電トナーがさらにマイナスに帯電するので、クリーニングバイアスをより有効になり、さらに良好なクリーニング性能を得ることができる。なお、本実施形態のナイロン系材料からなるチューブは、丈夫で安価であるという点においても、誘電体層４２の材料として好適である。
【００３３】
また、誘電体層４２には、必要に応じて抵抗制御剤を分散させ、誘電体層４２の抵抗値や比誘電率を制御することが望ましい。これにより、転写ベルト２１との接触による誘電体層４２表面の帯電を防止して、誘電体層４２とトナーとの吸着力が過剰に増大したり、該吸着力が反発力に切り替わることがなく、良好なクリーニング性能を維持することができる。また、その後のクリーニングローラ４０からのトナーの回収を容易にすることができる。なお、本実施形態においては、抵抗制御剤としてカーボンブラック使用したが、カーボンブラックは、摩擦帯電系列上で本実施形態のトナーとの関係が、トナーを異常帯電させにくい材料であるという点においても好適である。
【００３４】
以上、本実施形態によれば、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる。また、転写ベルト２１のクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等の発生を防止できるので、良好な画像を形成することができる。
【００３５】
実際に、本実施形態の複写機で１万枚（Ａ４横）コピーを行い、上記クリーニングローラ４０でクリーニングを行った後の転写ベルト２１上の残トナーを、無色透明の粘着テープによりテープ面側に転写し、テープ上のトナーの光学濃度（ＩＤ）を、マクベス濃度計を用いて測定したところ、クリーニングローラ４０へバイアスを印加しない場合には、光学濃度（ＩＤ）は０．６乃至０．７程度であり、プラス４００Ｖのバイアスを印加した場合には、光学濃度（ＩＤ）は０．０２であった。これに対して、誘電体層のない金属製のクリーニングローラを上記転写装置２０に搭載して同様にコピーを行い、この金属製クリーニングローラにより転写ベルト２１のクリーニングを行ったところ、プラス４００Ｖのバイアスを印加した場合で、光学濃度（ＩＤ）は１．３であった。この結果、上記クリーニングローラ４０を使用することにより、良好なクリーニング性能が得られることが確認できた。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる。
【００３７】
また、バイアス電界による静電気力が加わることにより、転写ベルト表面をいっそう良好にクリーニングすることができる。
【００３８】
更に、バイアス印加手段によるトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電界がより有効にトナーに働くので、さらに良好なクリーニング性能を得ることができる。
【００３９】
また特に、請求項３の発明によれば、誘電体層の帯電を防止して、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大することや、該吸着力が反発力に切り替わることを防止できるので、良好なクリーニング性能を維持することができるとともに、クリーニング部材側に移動したトナーの回収が容易になるという優れた効果がある。
【００４０】
請求項４の発明によれば、転写ベルトのクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等が発生することなく、良好な画像を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同複写機に搭載されたクリーニングローラの断面図。
【図３】同複写機における転写装置の他の構成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１３ 現像装置
１５ クリーニング装置（感光体ドラム用）
１６ 除電装置
２０ 転写装置
２１ 転写ベルト
２２ 駆動ローラ
２３ 従動ローラ
３０ 転写バイアスローラ
３１ 定電流電源
４０ クリーニングローラ
４１ 芯金
４２ 誘電体層
４４ 回収ブレード
４５ 定電圧電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写装置、及び、該転写装置を備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、複数の回転体で支持され、転写材を担持して搬送する転写ベルトと、該転写ベルト上の表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材とを備え、像担持体上に形成されたトナー像を該転写ベルト上の転写材に転写する転写装置、及び、該転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写するための転写装置が設けられている。
この転写装置としては、例えば、像担持体としての感光体と回転体としての支持ローラに支持された転写ベルトとが対向し接触する転写領域に、該転写ベルトで転写材としての転写紙を担持して搬送し、該転写紙が該転写領域を通過する際に、該転写領域に転写電界を発生させ、この転写電界によって感光体上に形成されたトナー像を転写紙に転写させるものが知られている。
【０００３】
上記構成の転写装置においては、転写ベルトと感光体とが転写紙を介して接するため、感光体上の地汚れトナーや転写時の飛散トナーなどが転写ベルト上に付着し、転写紙の裏汚れや転写不良等の不具合を引き起こす場合がある。そのため、転写ベルトに付着したトナーを除去するためのクリーニング手段を付設することが不可欠である。
【０００４】
転写ベルトのクリーニング手段としては、従来、トナーの帯電極性と逆極性のクリーニングバイアスを印加したクリーニング部材としての導電性部材で、転写ベルト表面を摺擦することにより、該転写ベルト上のトナーを静電的にクリーニング部材側に移動させる電界クリーニング方式のクリーニング手段が知られている（例えば、特開平７−６４４４４号公報、特開平９−１５２７８８号公報）。この電界クリーニング方式においては、導電性部材と転写ベルトとの間に、転写ベルト上のトナーが導電性部材に向かう静電気力を及ぼす電界（以下、バイアス電界という）が形成される。そして、このバイアス電界により、転写ベルト上のトナーがクリーニング部材側へ移動し、転写ベルト上から除去される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記電界クリーニング方式では、充分なクリーニング性能を得ることができず、クリーニング不良が発生する場合があった。特に、転写ベルトとして体積固有抵抗が１０１２〜１０１３Ωｃｍ以上の高抵抗のものを使用する場合やトナーの帯電量が大きい場合に発生しやすい。
【０００６】
高抵抗の転写ベルトを使用する場合には、抵抗の小さいベルトと比べて誘電分極しやすいこと、及び、転写時にベルトに付与された転写電荷、すなわちトナーの帯電極性と逆極性の電荷が、付与された表面に保持されやすいこと、などから、トナーが静電的に転写ベルトに吸着される力が大きくなる。また、トナーの帯電量が大きい場合にも、クーロン力あるいは鏡像力によってトナーが静電的に転写ベルトに吸着されるが大きくなる。転写ベルト上のトナーは、層状に重なっているため、このようにトナーと転写ベルトとの静電吸着力が大きい場合においては、上層部のトナーでさえも、クリーニング電界により導電性部材側へ移動させることができない場合がある。そこで、トナーと転写ベルトとの静電吸着力が大きい場合に、電界クリーニング方式により良好なクリーニング性能を得るためには、導電性部材に印加するクリーニングバイアスを大きくすることが考えられる。
【０００７】
ところが、クリーニングバイアスが大きすぎると、クリーニング部材と転写ベルトとの接触部において転写ベルトの厚み方向で絶縁破壊が生じる場合があり、電流がリークしてしまうおそれがある。そして、電流がリークすると、上記バイアス電界が形成されず、電界クリーニング方式での充分なクリーニング性能が得られなくなる。
また、クリーニングバイアスが大きすぎると、転写ベルト上のトナーに、トナーと逆極性の電荷が注入され、トナーの帯電極性が反転してしまう場合がある。このような帯電極性の反転したトナー（以下、反転トナーという）は、電界クリーニング方式ではクリーニングできないため、クリーニング性能を低下させる原因となる。
【０００８】
なお、上記反転トナーは、電荷注入により発生するだけでなく、例えば、上記感光体上の地肌部に存在する反転トナーが転写ベルトと接触するときに、転写ベルト上に付着してしまう場合もあり、このような反転トナーも、同様にクリーニング性能を低下させる原因となってしまう。
【０００９】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる転写装置及び該転写装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の回転体で支持され、転写材を担持して搬送する転写ベルトと、該転写ベルトの表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材とを備え、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって像担持体上に形成されたトナー像を該転写ベルト上の転写材に転写する転写装置において、上記クリーニング部材の表面に、上記ナイロン系材料からなる誘電体層を設けるとともに、上記クリーニング部材を上記転写ベルトに食い込ませて配置し、かつ、上記トナー像を形成するトナーの帯電極性と逆極性のクリーニングバイアスを上記クリーニング部材に印加するためのバイアス印加手段と、上記クリーニング部材の上記誘電体層の表面からトナーを掻き取るブレード部材とを設けたものである。
【００１１】
請求項１の転写装置においては、クリーニング部材表面の誘電体層と転写ベルト上のトナーとが接触すると、誘電分極により該誘電体層の表面部にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起され、該誘電体層とトナーとの間に静電吸着力が発生する。これにより、転写ベルトと誘電体層に挟まれた層状のトナーには、該誘電体層との間の静電吸着力（以下、誘電体吸着力という）と、転写ベルトとトナーとの間の静電吸着力（以下、ベルト吸着力という）とが働くことになる。ここで、トナーに働くそれぞれの静電吸着力の大きさは、トナーとの距離の二乗に反比例するため、転写ベルト表面の上層部のトナーに対しては、ベルト吸着力よりも誘電体吸着力が上回り、誘電体層側に移動させ、転写ベルト上から除去することができる。したがって、高抵抗のベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合にも、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができる。
また、誘電体層表面部には常にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起されるので、帯電極性の反転したトナーも、誘電体層表面に向かって移動させることができる。
【００１３】
また、上記誘電体吸着力が維持されるとともに、バイアス印加手段により、クリーニング部材と転写ベルトとの間に、トナーにクリーニング部材に向かうバイアス電界が形成される。これにより、転写ベルト上のトナーの一部は、該誘電体吸着力で誘電体層表面に移動し、また他の一部は、該バイアス電界で誘電体層表面に移動する。このように、誘電体吸着力とバイアス電界による静電気力とで、より多くのトナーの除去が可能になり、より良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができる。
【００１４】
また、上記誘電体層を形成する材料であるナイロン系材料は、トナーとの摩擦帯電系列上での関係が、上記トナー像を形成するための所定極性であるマイナスにトナーを帯電し得る材料である。
【００１５】
よつて、誘電体層との接触により、上記トナー像を形成するためのマイナスにトナーが帯電するので、クリーニングバイアスがより有効になり、さらに良好なクリーニング性能が得られる。
更に、ブレード部材により、上記クリーニング部材の上記誘電体層の表面からトナーを掻き取る。
請求項２の発明は、請求項１の転写装置において、上記クリーニング部材は、上記誘電体層が設けられ基体が芯金からなるハードローラであることを特徴とするものである。
【００１６】
ここで、上記誘電体層を形成する材料として、摩擦帯電系列上で上記転写ベルト表面部の材料との関係が、トナーと同極性に該ベルト表面を帯電し得る材料を用いる場合、上記誘電体層と転写ベルトとの接触により、誘電体層がトナーの帯電極性と逆極性に帯電する場合が考えられる。誘電体層がトナーの帯電極性と逆極性に帯電すると、転写ベルト上のトナーには、帯電電荷によってトナーがクリーニング部材に向かうように形成される電界と、上記クリーニング部材へのバイアス印加によるバイアス電界とを合わせた電界が働くことになる。これにより、トナーをクリーニング部材側に移動させるための電界がより大きくなり、誘電体層とトナーとの吸着力を大きくすることができるが、帯電極性の反転したトナーの除去が困難になるおそれがある。また、誘電体層とトナーとの吸着力が大きくなりすぎると、その後のクリーニング部材からのトナーの回収が困難になるおそれもある。
一方、上記誘電体層を形成する材料として、摩擦帯電系列上で上記転写ベルト表面部の材料との関係が、トナーと逆極性に該ベルト表面を帯電し得る材料を用いる場合、上記誘電体層と転写ベルトとの接触により、誘電体層がトナーの帯電極性と同極性に帯電する場合が考えられる。誘電体層がトナーの帯電極性と同極性に帯電すると、誘電体層表面とトナーとの吸着力が反発力に切り替わってしまい、クリーニング不良を引き起こすおそれがある。
このように、帯電極性に関わらず、誘電体層が帯電することにより、良好なクリーニング性能を維持できなくなるおそれがある。
【００１７】
そこで、請求項３の発明は、請求項１又は２の転写装置において、上記誘電体層に、抵抗制御剤を分散させたことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３の転写装置においては、誘電体層に抵抗制御剤を分散させることにより、誘電体層の抵抗値や誘電率を調整して、転写ベルトとの接触による誘電体層表面の帯電を防止する。これにより、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大したり、該吸着力が反発力に切り替わることがないので、良好なクリーニング性能を維持できる。また、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大するのを防止できるので、その後のクリーニング部材からのトナーの回収を容易にすることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、像担持体と、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、該転写装置として、請求項１、２、３又は４の転写装置を用いたことを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５の画像形成装置においては、転写装置として、請求項１、２、３又は４の転写装置を用いることにより、転写ベルト上に付着した像担持体上の地汚れトナーや転写時の飛散トナーなどを良好にクリーニングすることができるので、転写ベルトのクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等の発生を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した一実施形態について説明する。
まず、複写機全体の構成及び動作について説明する。図１は、同複写機の概略構成図である。図１において、像担持体としての感光体ドラム１０が回転可能に取り付けられており、その周囲には、帯電装置１２、図示しない露光装置、感光体ドラム上にトナー像を形成するトナー像形成手段としての現像装置１３、クリーニング装置１５、除電装置（除電ランプ）１６等が配設されている。そして、感光体ドラム１０の下方には、転写装置２０が設けられている。
【００２２】
転写装置２０は、回転体としての駆動ローラ２２及び従動ローラ２３に支持され、転写材としての転写紙Ｐを担持して搬送する転写ベルト２１を備えている。この駆動ローラ２２及び従動ローラ２３は、金属などの導電性のローラであり、それぞれ接地されている。また、転写ベルト２１の周囲には、転写バイアスローラ３０及び転写ベルト２１の表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材としてのクリーニングローラ４０などが設けられている。
【００２３】
転写ベルト２１は、ゴム部材からなる無端ベルトにフッ素系材料を表面コーティングした高抵抗のものであり、その体積固有抵抗は１０１４Ωｃｍである。また、転写ベルト２１は、図中矢印方向に回動し、図示しない押し上げレバーを押し上げることにより感光体ドラム１０へ当接され、転写終了後、押し上げレバーにより感光体ドラム１０から離間されるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、転写バイアスローラ３０には、転写用の出力電流Ｉ１を出力する定電流電源３１が接続されており、この転写バイアスローラ３０と定電流電源３１とにより転写ベルト２１にトナーの帯電極性とは逆極性のプラスの転写用電荷を付与する電荷付与手段を構成している。この転写バイアスローラ３０から転写ベルト２１に供給された電荷の一部は、駆動ローラ２２及び従動ローラ２３に流れ込み、帰還電流Ｉ２及びＩ３として定電流電源３１に戻される。また、感光体ドラム１０と転写ベルト２１とが対向し接触する転写領域で、感光体１０側に流れる転写に寄与する実効的な転写電流Ｉ４が一定電流となるように、次の数１で示す関係が得られるように出力電流Ｉ１を制御する。
【数１】
Ｉ４＝Ｉ１−Ｉ２−Ｉ３
【００２５】
上記構成において、感光体ドラム１０は、帯電装置１２によりその表面を一様に帯電された後、露光装置からの光信号Ｌを照射され静電潜像を形成される。この静電潜像は現像装置１３により現像され、顕像としてのトナー像が形成される。なお、本実施形態においては、スチレンアクリルを母材としたマイナス帯電トナーを使用している。
【００２６】
そして、転写バイアスローラ３０によって上記転写領域に転写電界が形成され、感光体ドラム１０上のトナー像が、転写ベルト２１上の転写紙Ｐに転写され、その後、図示しない定着装置へ搬送されて定着される。
【００２７】
一方、トナー像転写後の感光体ドラム１０の表面は、クリーニング装置１５により未転写トナーが除去され、次の帯電に備えて除電装置１６により残留電荷が除電される。
【００２８】
次に、転写ベルト２１のクリーニングについて説明する。
図１において、転写ベルト２１はクリーニングローラ４０により表面がクリーニングされる。このクリーニングローラ４０は、図２に示すように、ローラ基体としての芯金４１の外周に層厚約１００μｍの誘電体層４２を被覆したものである。本実施形態においては、誘電体層４２として、抵抗制御剤としてのカーボンブラックを分散させたナイロン系材料からなるチューブを使用している。また、転写ベルト２１に対してクリーニングローラ４０を約１ｍｍ食い込ませ、図１中矢印方向に、転写ベルト２１と等速で回転させる。なお、本実施形態においては、クリーニングローラ４０として、ローラ基体が芯金４１からなるハードローラを用いたが、ローラ基体が例えば弾性体からなるソフトローラを用い、駆動ローラ２２や別途設けた裏当て部材等に対向配置させて、転写ベルト２１に食い込ませるように構成してもよい。また、ハードローラ及びソフトローラに関わらず、転写ベルト２１側をベルト内周面側に設けた裏当て部材により押圧し、クリーニングローラ４０に当接させるように構成してもよい。
【００２９】
上記構成において、クリーニングローラ４０表面の誘電体層４２と転写ベルト２１上のマイナス帯電トナーとが接触すると、誘電分極により誘電体層４２表面部にトナーの帯電極性と逆極性、すなわちプラスの電荷が誘起され、誘電体層４２とトナーとの間に静電吸着力が発生する。このとき、転写ベルト２１と誘電体層４２に挟まれた層状のトナーには、該誘電体層との間の静電吸着力（以下、誘電体吸着力という）と、転写ベルトとトナーとの間の静電吸着力（以下、ベルト吸着力という）とが働くが、トナーに働くそれぞれの静電吸着力の大きさは、トナーとの距離の二乗に反比例するため、転写ベルト２１表面の上層部のトナーに対しては、ベルト吸着力よりも誘電体吸着力が上回る。このため、転写ベルト２１上にある上層部のトナーが誘電体層側に移動して、転写ベルト上から除去される。また、誘電体層４２表面部には常にトナーの帯電極性と逆極性の電荷が誘起されるので、帯電極性の反転したトナーも、誘電体層表面に向かって移動させることができる。クリーニングローラ４０の誘電体層４２表面に移動したトナーは、ゴムブレード４４により掻き取られて回収される。
【００３０】
なお、トナーを誘電体層４２表面へより確実に移動させるために、図１の構成に加えて、クリーニングローラ４０にトナーの帯電極性と逆極性のプラスのクリーニングバイアスを印加するバイアス印加手段を設けてもよい。
図３は、バイアス印加手段を設けた転写装置２０の構成例である。クリーニングローラ４０の芯金４１に、バイアス印加手段としての定電圧電源４５が接続され、例えばプラス４００Ｖのバイアスが印加されるようになっている。なお、図示の例では、バイアス印加手段として、転写用の電荷付与手段である上記定電流電源３１とは別に定電圧電源４５を設けているが、感光体ドラム１０への転写電流Ｉ４をより正確に制御するために、定電流電源３１がクリーニングローラ４０へのバイアス印加手段としての電源を兼ねるように構成してもよい。
【００３１】
図３の構成例においては、上記誘電体吸着力が維持されるとともに、定電流電源３１によるクリーニングローラ４０と転写ベルト２１との間の電位差で、トナーにクリーニングローラ４０側に向かうバイアス電界が形成される。これにより、転写ベルト２１上のトナーの一部は、該静電気力で誘電体層４２表面に移動し、また他の一部は、該バイアス電界で誘電体層４２表面に移動する。このように、誘電体吸着力とバイアス電界による静電気力とで、より多くのトナーの除去が可能になり、より良好に転写ベルト２１表面をクリーニングすることができる。なお、このとき、クリーニングローラ表面には誘電体層４２が設けられているので、クリーニングバイアスはトナーに注入されず、反転トナーを発生させるおそれも生じない。
【００３２】
上記誘電体層４２の材料としては、摩擦帯電系列上でのトナーとの関係が、トナー像を形成する所定極性、すなわち、本実施形態においてはマイナスにトナーを帯電し得る材料を用いることが望ましい。このような材料として、本実施形態においてはナイロン系材料を使用したが、これによれば、誘電体層４２との接触により、マイナス帯電トナーがさらにマイナスに帯電するので、クリーニングバイアスをより有効になり、さらに良好なクリーニング性能を得ることができる。なお、本実施形態のナイロン系材料からなるチューブは、丈夫で安価であるという点においても、誘電体層４２の材料として好適である。
【００３３】
また、誘電体層４２には、必要に応じて抵抗制御剤を分散させ、誘電体層４２の抵抗値や比誘電率を制御することが望ましい。これにより、転写ベルト２１との接触による誘電体層４２表面の帯電を防止して、誘電体層４２とトナーとの吸着力が過剰に増大したり、該吸着力が反発力に切り替わることがなく、良好なクリーニング性能を維持することができる。また、その後のクリーニングローラ４０からのトナーの回収を容易にすることができる。なお、本実施形態においては、抵抗制御剤としてカーボンブラック使用したが、カーボンブラックは、摩擦帯電系列上で本実施形態のトナーとの関係が、トナーを異常帯電させにくい材料であるという点においても好適である。
【００３４】
以上、本実施形態によれば、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる。また、転写ベルト２１のクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等の発生を防止できるので、良好な画像を形成することができる。
【００３５】
実際に、本実施形態の複写機で１万枚（Ａ４横）コピーを行い、上記クリーニングローラ４０でクリーニングを行った後の転写ベルト２１上の残トナーを、無色透明の粘着テープによりテープ面側に転写し、テープ上のトナーの光学濃度（ＩＤ）を、マクベス濃度計を用いて測定したところ、クリーニングローラ４０へバイアスを印加しない場合には、光学濃度（ＩＤ）は０．６乃至０．７程度であり、プラス４００Ｖのバイアスを印加した場合には、光学濃度（ＩＤ）は０．０２であった。これに対して、誘電体層のない金属製のクリーニングローラを上記転写装置２０に搭載して同様にコピーを行い、この金属製クリーニングローラにより転写ベルト２１のクリーニングを行ったところ、プラス４００Ｖのバイアスを印加した場合で、光学濃度（ＩＤ）は１．３であった。この結果、上記クリーニングローラ４０を使用することにより、良好なクリーニング性能が得られることが確認できた。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１乃至４の発明によれば、高抵抗の転写ベルトを使用した場合やトナーの帯電量の大きい場合においても、従来の電界クリーニング方式よりも良好に転写ベルト表面をクリーニングすることができるとともに、反転トナーをもクリーニングすることができる。
【００３７】
また、バイアス電界による静電気力が加わることにより、転写ベルト表面をいっそう良好にクリーニングすることができる。
【００３８】
更に、バイアス印加手段によるトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電界がより有効にトナーに働くので、さらに良好なクリーニング性能を得ることができる。
【００３９】
また特に、請求項３の発明によれば、誘電体層の帯電を防止して、誘電体層とトナーとの吸着力が過剰に増大することや、該吸着力が反発力に切り替わることを防止できるので、良好なクリーニング性能を維持することができるとともに、クリーニング部材側に移動したトナーの回収が容易になるという優れた効果がある。
【００４０】
請求項４の発明によれば、転写ベルトのクリーニング不良による転写材の裏汚れや転写不良等が発生することなく、良好な画像を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同複写機に搭載されたクリーニングローラの断面図。
【図３】同複写機における転写装置の他の構成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１３ 現像装置
１５ クリーニング装置（感光体ドラム用）
１６ 除電装置
２０ 転写装置
２１ 転写ベルト
２２ 駆動ローラ
２３ 従動ローラ
３０ 転写バイアスローラ
３１ 定電流電源
４０ クリーニングローラ
４１ 芯金
４２ 誘電体層
４４ 回収ブレード
４５ 定電圧電源
Claims (4)
- 複数の回転体で支持され、転写材を担持して搬送する転写ベルトと、該転写ベルトの表面に接触して該表面をクリーニングするクリーニング部材とを備え、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって像担持体上に形成されたトナー像を該転写ベルト上の転写材に転写する転写装置において、
上記クリーニング部材の表面に、上記ナイロン系材料からなる誘電体層を設けるとともに、上記クリーニング部材を上記転写ベルトに食い込ませて配置し、かつ、上記トナー像を形成するトナーの帯電極性と逆極性のクリーニングバイアスを上記クリーニング部材に印加するためのバイアス印加手段と、上記クリーニング部材の上記誘電体層の表面からトナーを掻き取るブレード部材とを設けたことを特徴とする転写装置。 - 請求項１の転写装置において、
上記クリーニング部材は、上記誘電体層が設けられ基体が芯金からなるハードローラであることを特徴とする転写装置。 - 請求項１又は２の転写装置において、
上記誘電体層に、抵抗制御剤を分散させたことを特徴とする転写装置。 - 像担持体と、ナイロン系材料に対して摩擦帯電系列上マイナス側に位置する材料から成り、かつマイナスに帯電したトナーによって該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
上記転写装置として、請求項１、２又は３の転写装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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