JP6120598B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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転移してブレードエッジを通過した粒子物質を像担持体から効率的に除去する構造に関する。

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させるブレードクリーニング装置が広く用いられている。

一方、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転移することがある。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１）。

特許文献１の画像形成装置は、クリーニングブレードのブレードエッジに凝集した紙粉を解消するために、像担持体を定期的に逆回転させている。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、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紙粉中の粒子物質が堆積することを阻止している。

特許文献３のベルトクリーニング装置は、クリーニングブレードを像担持体の回転方向で二段階に配置して、一段階目のクリーニングブレードをすり抜けたトナーを二段階目のクリーニングブレードでせき止めて回収している。特許文献４のベルトクリーニング装置は、中間転写ベルトに研磨ブレードを当接させて、付着した異物を取り除いている。

特開平１０−１０９３９号公報 特開２００７−１２１９６５号公報 特開２００８−１２２６６３号公報 特開２０００−１９８５３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凝集固化して成長し、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、紙粉の粒子物質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。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。

また、特許文献３に示されるように、クリーニングブレードを二段階に配置しても、紙粉の粒子物質は粒子径が小さすぎて十分なクリーニング効果が得られない。１段階目のクリーニングブレードをすり抜けた、粒子物質は、２段階目のクリーニングブレードを同様にすり抜けてしまう。

そこで、特許文献３に示される２段階目のクリーニングブレードを通常のクリーニングブレードよりも弾性係数の高い樹脂ブレードに置き換えて、粒子物質を像担持体からこそぎ取ることが検討された。

しかし、後述するように、１段階目のクリーニングブレードを通過した粒子物質は帯電して電気的に像担持体に付着しているため、樹脂ブレードの当接圧を相当高めないと十分なクリーニング性能を実現できない。そして、樹脂ブレードの当接圧を高めると、堅い粒子が通過する際に、像担持体に傷が発生するおそれがある。

本発明は、比較的低い当接圧で樹脂ブレード等を像担持体に当接させても、粒子物質を、像担持体から有効に除去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、記録材に転写されるトナー像を担持する像担持体と、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を通過した前記像担持体の表面を除電する除電手段と、前記クリーニングブレードよりも高い弾性係数の材料を用いて前記クリーニングブレードよりも薄く形成され、前記除電手段を通過した後の前記像担持体の表面に前記像担持体の回転方向の上流側へ向かって先端を当接させた薄板状部材とを備える。

本発明の画像形成装置では、除電手段がクリーニングブレードを通過した粒子物質を除電して像担持体の表面に対する付着を弱めるため、粒子物質が薄板状部材によって像担持体から分離され易くなる。

したがって、比較的低い当接圧で薄板状部材を像担持体に当接させても、粒子物質を、像担持体から有効に除去できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 ブレードエッジに固着する異物の説明図である。 固着した異物の成長速度の説明図である。 比較例１のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトに対する樹脂ブレードの当接角の説明図である。 クリーニングブレードにおける粒子物質の帯電の説明図である。 実施例１のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 除電ブラシの配置の説明図である。 除電ブラシの除電回路構成の別の例の説明図である。 実施例４のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 樹脂ブレードの傾きと粒子物質の安息角との関係の説明図である。 比較例２のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 実施例５のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 実施例６のドラムクリーニング装置の構成の説明図である。 樹脂ブレードの切断面のエッジの使い方の説明図である。 実施例８のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。 金属ブレードに印加するバイアス電圧と当接圧の関係の説明図である。

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、クリーニングブレードの下流で除電した粒子物質を樹脂ブレード等で像担持体から掻き取る限りにおいて、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、中間転写ベルトには限らず、中間転写ドラム、感光ドラム、感光ベルトであってもよい。また、粒子物質が除去される限りにおいて、記録材搬送ドラム、記録材搬送ベルト、転写ベルトでも本発明を実施できる。

画像形成装置は、記録材へトナー像を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１００は、中間転写ベルト５に沿って画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ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ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５に転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、感光ドラム１Ｃ、１Ｋ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５に転写される。

中間転写ベルト５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１４は、ピックアップローラ１３が記録材カセット１６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１５へ送り出す。レジストローラ１５は、中間転写ベルト５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。記録材Ｐは、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る。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置９で加熱加圧を受けて表面に画像を定着された後に、機体外へ排出される。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ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ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの区別を示す符号末尾の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ＰＹは、感光ドラム１Ｙを囲んで、帯電ローラ３Ｙ、露光装置２Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ６Ｙ、ドラムクリーニング装置７Ｙを配置している。感光ドラム１Ｙ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方向に回転する。帯電ローラ３Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を不図示の電源から印加されて、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電する。

露光装置２Ｙ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１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４Ｙ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、固定マグネットの周囲で感光ドラム１Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１Ｙを摺擦する。不図示の現像電源は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブに印加する。これにより、現像スリーブよりも相対的に正極性となった感光ドラム１Ｙの静電像へ、現像スリーブからトナーが移動して、静電像が反転現像される。

トナー補給装置８Ｙは、画像形成の１枚ごとに、画像形成で消費されただけのトナーを現像装置４Ｙに補給して、現像装置４Ｙ内の現像剤のトナー重量比率（トナー濃度）を一定に保つ。

中間転写ベルト５の内側の感光ドラム１Ｙに対応する位置、一次転写ローラ６Ｙが配設されている。一次転写ローラ６Ｙは、中間転写ベルト５を押圧して、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５との間に一次転写部を形成する。不図示の電源が正極性の直流電圧を一次転写ローラ６Ｙに印加して、負極性に帯電した感光ドラム１Ｙ上のトナー像を、一次転写部を通過する中間転写ベルト５へ一次転写させる。

一次転写ローラ６Ｙは、導電性金属からなる直径８ｍｍ円柱型の金属部材の外周に、体積抵抗率５．０×１０^６［Ω／ｃｍ］で厚さ１．０ｍｍの導電性発泡ゴム材料を被覆して形成されている。一次転写ローラ６Ｙの重量は３００ｇである。

中間転写ベルト５の内側面を感光ドラム１Ｙへ向かって押圧する押圧機構として、一次転写ローラ６Ｙの両端部は、不図示のバネ部材によって鉛直方向上方へ、総圧１５Ｎ（１．５ｋｇｆ）にて加圧される。これにより、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５との間にトナー像の一次転写部が形成される。一次転写ローラ６Ｙに印加された電圧の電気的な作用及び押圧力によって一次転写部を通過するトナー像が中間転写ベルト５に転写される。

一次転写ローラ６Ｙの位置は、感光ドラム１Ｙの中心よりも中間転写ベルト５の搬送方向の下流側へ２．５ｍｍシフトさせてある。通常画像形成時、感光ドラム１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト５へ転写する際には、３０μＡの転写電流が一次転写ローラ６Ｙに流れる。

ドラムクリーニング装置７Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部を通過した感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを回収する。ドラムクリーニング装置７Ｙは、感光ドラム１Ｙの転写残トナーを掻き落とすクリーニングブレードと、掻き落とされたトナーを捕集するすくいシートから構成される。

中間転写方式の画像形成装置は、給紙装置や定着装置位置を比較的自由に設定することができる。給紙装置および定着装置を感光ドラムの下方に配置して、記録材の搬送方向での小型化が可能である。中間転写方式の画像形成装置は、記録材が撓むことができる十分な余裕をもって定着装置を配置できる。

＜感光ドラム＞
感光ドラム１Ｙは、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上にＯＰＣ（有機光半導体）を塗布して５層構造の感光層を設けた帯電極性が負極性の有機感光体である。

１層は、厚さ２０μｍの導電層からなる下引き層であって、アルミニウム基体の欠陥等を均すために設けられている。第２層は、アラミン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１０×１０^６Ωｃｍ程度に抵抗調整した厚さ１μｍの中抵抗層からなる正電荷注入防止層であって、ドラム基体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する。

第３層は、ジアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの電荷発生層であって、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。第４層は、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したＰ型半導体の電荷輸送層である。感光体表面に帯電された負電荷は、電荷輸送層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送する。

第５層は、絶縁性樹脂のバインダにＳｎＯ_２超微粒子を分散した材料を塗工して形成された電荷注入層である。電荷注入層は、具体的には、絶縁性樹脂に光透過性の絶縁フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化（導電化）し、この樹脂に対して粒径０．０３μｍのＳｎＯ_２粒子を７０重量パーセント分散した材料を塗工している。このように調合した塗工液をディッピング法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の適当な塗工法で厚さ約３μｍに塗工して、電荷注入層を形成している。

なお、感光ドラム１Ｙは、有機感光体の外、アモルファスシリコン感光体、金属酸化物系感光体などを用いることができる。感光体の表面層の抵抗値は、１０^９〜１０^１４Ωｃｍであることが好ましい。放電に頼らない電荷注入帯電を実現できるので、オゾン発生の防止、および消費電力の低減に効果があり、帯電性についても向上させることが可能だからである。

＜現像剤＞
現像装置４Ｙは、キャリア（磁性）とトナー（非磁性）を混合した二成分現像剤を用いて感光ドラム１Ｙの静電像を現像する。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４Ｙ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。

以上のような構成のトナーの粒径を、シスメックス社製、粉体粒度画像解析装置ＦＰＩＡ−３０００で測定したところ、重量平均粒径は５．７μｍであった。

＜中間転写ベルト＞
中間転写ベルト５は、駆動ローラ２１とテンションローラ２６と、対向ローラ２３とに掛け渡して支持され、駆動ローラ２１の図中時計回りの回転によって、矢印Ｒ２方向に回転する。駆動ローラ２１は、接地され金属軸部材の周面に導電ゴム材料の被覆層を配置して、抵抗値が１×１０^３Ω〜１×１０^５Ωに調整されている。感光体ドラム１Ｙの周速度、及び中間転写ベルト５の周速度は、プロセススピードと等しく、３００ｍｍ／ｓｅｃである。

二次転写ローラ２４は、接地電位に接続された対向ローラ２３によって支持された中間転写ベルト５の外周面に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。転写電源Ｄ２は、正極性の直流電圧を二次転写ローラ２４に印加して、二次転写部Ｔ２を通過する中間転写ベルト５上のトナー像を記録材Ｐへ転写させる。

中間転写ベルト５は、厚さ８５μｍのポリイミド樹脂フィルムの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。

＜ベルトクリーニング装置＞
ベルトクリーニング装置２０は、中間転写ベルト５にクリーニングブレード１０を摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト５に付着した転写残トナーを回収する。クリーニングブレード１０によって中間転写ベルト５から掻き落とされたトナーは、搬送スクリュー３１によって、本体手前側に配置された不図示の回収トナー容器に蓄えられる。

クリーニングブレード１０は、ウレタンゴム材料を用いて厚さ１ｍｍ〜２ｍｍに成型されている。クリーニングブレード１０は、中間転写ベルト５の回転方向に対してカウンタ方向に先端を当接させ、先端の当接角が２０度になるように中間転写ベルト５へ向かってバネ加圧されている。

クリーニングブレード１０の材質は、適度の弾性と硬度を有するゴム材料であれば任意のものを使用することができる。一般的なものとして、例えばポリウレタン、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を挙げることができる。フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマー等も挙げることができる。特に、摩擦により中間転写ベルト５を傷付けない程度の弾性を有し、且つ、高い耐摩耗性を示すポリウレタンが好ましい。永久歪が小さいことを考慮して、二液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることができる。本実施例では、ヤング率８ＭＰａのウレタンゴムブレードを用いた。

すくいシート３２は、ポリエチレンテレフタレート樹脂の厚さ２０〜５０μｍのシート材料を切断して形成される。すくいシート３２の先端は、中間転写ベルト５の回転方向に対して順方向となるように中間転写ベルト５に接触している。すくいシート３２は、クリーニングブレード１０の先端に一旦蓄積して落下するトナーが外部へボタ落ちしないように、ベルトクリーニング装置２０内に回収する。

最近では、画像形成装置において、Ａ３ノビサイズと呼ばれるラージサイズ紙への対応が求められている。ラージサイズ紙への対応に伴い、中間転写ベルトの幅が広くなり、クリーニングブレードの長さも長くなる。クリーニングブレードが長くなると、クリーニングブレードの全長にわたるブレード歪み量のばらつきが大きくなってトナーのすり抜けが発生し易くなる。このため、クリーニングブレードへトナー帯を頻繁に供給してブレードエッジに少量のトナーが保持される状態を保つ必要がある。

しかし、連続画像形成を一時的に中断して感光ドラムにトナー帯を形成して中間転写ベルトに転写するトナー帯の供給は、ダウンタイムを発生して画像形成装置の生産性を損なわせる。このため、ベルトクリーニング装置のクリーニングブレードが長くなっても、トナー帯の供給頻度を増やさないことが求められている。

＜記録材と紙粉＞
図２はブレードエッジに固着する異物の説明図である。図３は固着した異物の成長速度の説明図である。最近では、画像形成装置において、広範囲の紙質の記録材への対応が求められている。記録材の種類によっては、粒子物質（紙の填料、タルク）を多く含むものがある。プロセススピードが低い場合は、現像剤の外添剤への対応と同様に、クリーニングブレードの先端に少量のトナーを滞留させておけば、粒子物質をトナーにからめて、転写残トナーと一緒に中間転写ベルト５から回収できると考えられていた。

しかし、最近では、プロセススピードの高まりによって、同じ記録材でもクリーニングブレードへ単位時間当たりに流れ込む粒子物質が大幅に増えてしまった。加えて粒子物質の発生量が多い種類の記録材が使用される場合、クリーニングブレードに単位時間当たりに流れ込む粒子物質の量が多すぎて、トナーにからめて除去することが困難な場合も出て来た。

図２に示すように、紙粉の発生量が多い記録材を用いて高いプロセススピードで連続画像形成を行うと、記録材から遊離して中間転写ベルトに転移した粒子物質がベルトクリーニング装置のクリーニングブレードに突入する。突入した粒子物質がクリーニングブレードのブレードエッジに固着すると、クリーニングブレードの歪み量が大きくなってトナーのすり抜けが発生し易くなる。

画像形成装置１００にクリーニングブレードのみのベルトクリーニング装置を搭載して、紙粉の発生量が多い記録材を用いて記録材の一部分に偏った画像の連続画像形成を実行したところ、１０００枚の連続通紙でトナーのすり抜けが発生した。実験の環境条件は、室温２３℃、湿度５０％の常温常湿環境である。

そして、トナーのすり抜けが発生したベルトクリーニング装置からクリーニングブレードを取り外して、ブレードエッジの顕微鏡観察を行ったところ、トナーすり抜け箇所で異物の固着が観察された。そのままクリーニングブレードを戻して、１０００枚から５０００枚、１００００枚と連続通紙を継続していると、図３に示すように、顕微鏡観察された異物の大きさが２００μm以上のものに成長して、トナーすり抜けが悪化した。

ブレードエッジから異物を回収して蛍光Ｘ線測定により物質の同定を行ったところ、異物は記録材の紙の填料である重質炭酸カルシウム等により構成されていた。また、記録材の蛍光Ｘ線測定により、その記録材の填料が重質炭酸カルシウムを主成分とするものであることも確認された。顕微鏡観察によると、填料は、粒径３μm以下の粒子の集合体であった。

したがって、異物は、二次転写部Ｔ２を通過する記録材の紙から遊離して中間転写ベルト５に転移した填料が、中間転写ベルト５に搬送されてクリーニングブレード１０に堆積したものである。観察された異物は、ブレードエッジにせき止められて滞留した小さな異物が起点となって、後続する填料を次第に蓄積して大きく成長したものと考えられる。

クリーニングブレードのブレードエッジに填料が蓄積する現象のメカニズムは、次のようなものと考えられる。最初に、数ミクロン以下の大きさの填料がクリーニングブレード１０をすり抜けて、中間転写ベルト５に付着した状態のまま回転を続けている（連れ回っている）。中間転写ベルト５に付着した填料が次第に増えると、クリーニングブレード１０のブレードエッジに固着の起点となる填料の最初の塊ができる。その塊に、中間転写ベルト５に連れ回る填料が次々に衝突して蓄積する。

ブレードエッジに填料が蓄積し始めると、画像形成に伴ってクリーニングブレード１０に達する転写残トナーくらいでは、填料はなかなか除去されない。クリーニングブレードのブレードエッジに固着した填料は、中間転写ベルト５の通常の順方向の回転状態ではなかなか除去されない。

したがって、クリーニングブレード１０をすり抜けて中間転写ベルト５に連れ回る填料を効率的に除去できれば、クリーニングブレード１０のブレードエッジにおける填料の成長を抑制してトナーのすり抜けに至らないで済む。しかし、填料は、トナーに比較して粒子径が１／２０〜１／３程度のため、トナー粒子を想定したクリーニングブレード１０では十分に掻き取ることができない。

＜比較例１＞
図４は比較例１のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図５は中間転写ベルトに対する樹脂ブレードの当接角の説明図である。図６はクリーニングブレードにおける填料の帯電の説明図である。

図４に示すように、比較例１のベルトクリーニング装置２０Ｈでは、クリーニングブレード１０の下流側に、填料の掻き取りを想定した樹脂ブレード２５を配置して、中間転写ベルト５に連れ回る填料を清掃する。これにより、クリーニングブレード１０のブレードエッジにおける填料の成長を停止させて、クリーニングブレードのクリーニング性能を安定させ、填料がブレードエッジに固着、成長してトナーすり抜けに至ることを防止する。

図５に示すように、樹脂ブレード２５は、ＰＥＴ樹脂の厚み２００μｍのシート材料（商品名：ルミラー）を幅２０ｍｍ、長さ３４０ｍｍに切断したものである。樹脂ブレード２５は、ＰＥＴ樹脂以外の樹脂シート材料（商品名：ダイアラミー、ぺリキュール）に置き換えても、同様の効果を得ることができた。

図１５に示すように、樹脂ブレード２５は、中間転写ベルト５に当接する箇所がダレ側である必要がある。バリ側を当接させると中間転写ベルト５に摺擦傷が発生してしまう。中間転写ベルト５に深さ２μｍ以上の傷ができると、クリーニングブレード１０のブレードエッジにてトナーのすり抜けが発生するおそれがある。

樹脂ブレード２５は、ステンレス板のような金属板金材料に置き換えても同様の掻き取り効果が得られる。しかし、中間転写ベルト５に摺擦傷を作らないためには、樹脂ブレード２５は、掻き取り性能を保てる範囲でなるべく柔らかな材料が好ましい。樹脂ブレード２５の材質として適しているものはヤング率１．５〜７．０ＧＰａ程度のものである。本実施例ではヤング率４．５ＧＰａのものを用いた。中間転写ベルト５に深さ２μｍ以上の摺擦傷ができると、クリーニングブレード１０のブレードエッジにてトナーのすり抜けが発生するおそれがあるからである。また、摺擦傷の発生箇所とそれ以外の箇所とで中間転写ベルト５に担持されたトナー像の転写性にばらつきを生じるため、出力画像に摺擦傷に沿ったスジ画像が形成されるおそれがあるからである。金属板金を用いる場合は中間転写ベルトの摺擦傷を作らないように中間転写ベルトに対する侵入量を樹脂のそれよりも小さくし、中間転写体への当接面のバリ取り加工を施す必要がある。

樹脂ブレード２５は、中間転写ベルト５に対して２０度傾けた状態で中間転写ベルト５の回転方向に対してカウンタ方向に先端を当接させて、根本側をベルトクリーニング装置２０Ｈのフレームに固定している。樹脂ブレード２５は当接角α＝１０〜４０度にすることが望ましい。当接角αが大きすぎると、樹脂ブレード２５と中間転写ベルト５の当接状態が不安定になる。当接角αが小さすぎると、当接圧を十分に確保できずに填料を回収しきれなくなる。

樹脂ブレード２５の先端の中間転写ベルト５に対する侵入量は、４ｍｍ以下が望ましい。樹脂ブレード２５の先端の中間転写ベルト５に対する侵入量は、１ｍｍに設定した。侵入量を４ｍｍ以上にすると樹脂ブレード２５のエッジが当接せず、中間転写ベルト５に面当たりしてしまう。樹脂ブレード２５が面当たりすると、填料に樹脂ブレード２５のエッジが衝突しなくなり、掻き取り回収力が低下して好ましくない。

比較例１のベルトクリーニング装置２０Ｈを画像形成装置１００に搭載して、上述した填料の発生量が多い記録材を用いて、連続画像形成の各段階におけるクリーニングブレード１０の観察とトナーすり抜けの評価を行った。実験の環境条件は、上述した実験と同じく、室温２３℃、湿度５０％の常温常湿環境である。

その結果、１０００枚の通紙を行った時点で樹脂ブレード２５に填料の蓄積が確認された。トナーに比較して粒子サイズが小さく形状も不規則な填料は、クリーニングブレード１０をすり抜けた後に、樹脂ブレード２５にせき止められて中間転写ベルト５から除去されたものと推定された。そして、その後も連続画像形成を継続したところ、２０万枚の通紙後でも、クリーニングブレード１０をすり抜けたと思われる填料が樹脂ブレード２５によって回収され続けた。クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が蓄積することなく、安定したクリーニング性能を維持して、トナーすり抜けには至らなかった。

また、同様の実験を室温２３℃湿度５０％よりも高温高湿環境下でも行った。比較例１のベルトクリーニング装置２０Ｈを設置することで、樹脂ブレード２５によって填料が回収され、クリーニングブレード１０に填料が蓄積しなくなり、トナーのすり抜けも発生しなくなった。

しかし、室温２３℃湿度５％の低湿度環境においては、比較例１のベルトクリーニング装置２０Ｈを設置しても、１０００枚の通紙で、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料の固着が観察された。その後、１００００枚の通紙でトナーすり抜けが発生して、クリーニング性能を維持できなかった。

そこで、室温２３℃湿度５％の低湿度環境での実験中に、クリーニングブレード１０の上流側と下流側とでそれぞれ中間転写ベルト５の表面から填料を回収して填料の帯電量Ｑ／Ｍを測定した。転写残トナーのトナー帯電量Ｑ／Ｍを測定する場合と同様に、中間転写ベルト５の表面から填料を吸引して採取し、ホソカワミクロン株式会社製の粒子分析装置Ｅ−Ｓｐａｒｔを用いて帯電量を測定して、帯電量分布のグラフを出力させた。

図６に示すように、填料の帯電量Ｑ／Ｍは、クリーニングブレード１０通過前は平均−５μＣ／ｇであったのに対し、クリーニングブレード１０通過後は平均−２５μＣ／ｇへと大幅に上昇していた。これにより、填料がクリーニングブレード１０をすり抜けるときに帯電量を増して中間転写ベルト５に対する電気的な付着力を増大させているため、樹脂ブレード２５で除去しにくくなっていると考えられた。

それぞれの温度湿度環境における填料の帯電量Ｑ／Ｍの測定結果を表１に示す。

表１に示すように、填料の帯電量Ｑ／Ｍは、低湿度環境になるほど大きくなる。低湿度環境下にあっては中間転写ベルト５と填料との間に働く静電吸着力が大きくなって樹脂ブレード２５での回収を困難にしているため、樹脂ブレード２５で回収する前に填料の除電を行う必要があると考えられた。

＜実施例１＞
図７は実施例１のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図８は除電ブラシの配置の説明図である。

図１に示すように、像担持体の一例である中間転写ベルト５は、無端状に形成されたベルト部材であって、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１０は、トナー像が転写された後の中間転写ベルト５の表面に当接して転写残トナーをクリーニングする。

除電手段の一例である除電ブラシ２８は、クリーニングブレード１０を通過した中間転写ベルト５の表面に付着した填料を除電する。導電性支持ローラの一例である対向ローラ３０は、クリーニングブレード１０と樹脂ブレード２５との間でベルト部材の内側面を支持して接地電位に接続されている。導電性ブラシ部材の一例である除電ブラシ２８は、対向ローラ３０の反対側でベルト部材を摺擦して接地電位に接続されている。

薄板状部材の一例である樹脂ブレード２５は、クリーニングブレード１０よりも高い弾性係数の材料を用いてクリーニングブレード１０よりも薄く形成される。樹脂ブレード２５は、中間転写ベルト５の下向き面において、除電ブラシ２８を通過した後の中間転写ベルト５の表面に回転方向の上流側へ向かって先端を当接させている。樹脂ブレード２５は、ベルト部材の内側面が支持されていない位置でベルト部材に当接している。樹脂ブレード２５は、厚みが５０μｍ以上１００μｍ以下のＰＥＴ樹脂シートで構成される。

図７に示すように、実施例１のベルトクリーニング装置２０では、比較例１のベルトクリーニング装置２０Ｈのクリーニングブレード１０と樹脂ブレード２５との間で中間転写ベルト５を摺擦するように除電ブラシ２８を配置した。接地電位に接続したアルミニウムの対向ローラ３０によって支持された中間転写ベルト５の外側面に除電ブラシ２８を摺擦させた。対向ローラ３０の電気抵抗は、１．０×１０^６［Ω］以下であることが望ましい。除電ブラシ２８は、材質が導電性ナイロン、毛長６ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ３５０ｍｍ、植毛密度１００ｋＦ、毛の太さ６Ｄ、中間転写ベルト５の表面に対する侵入量２ｍｍである。樹脂ブレード２５によって掻き取られた填料は重力方向に落下して回収容器２９に回収される。

図８に示すように、樹脂ブレード２５は、最大サイズの記録材の幅よりも左右に５ｍｍずつ広い範囲でクリーニングブレード１０をすり抜けた填料を回収する。除電ブラシ２８は、最大サイズの記録材の幅よりも左右に５ｍｍずつ広い範囲でクリーニングブレード１０をすり抜けた填料を除電する。クリーニングブレード１０は、現像装置で現像されてブレードエッジへ供給されるトナー帯をクリーニングするために、最大現像幅よりも左右に２ｍｍずつ広い範囲で中間転写ベルト５を摺擦する。

実施例１のベルトクリーニング装置２０を画像形成装置１００に搭載して、上述した填料の発生量が多い記録材を用いて、連続画像形成の各段階におけるクリーニングブレード１０の観察とトナーすり抜けの評価を行った。比較例１の実験よりも過酷な室温２０℃湿度５％の環境下で５０００枚の連続画像形成を行った。

その結果、樹脂ブレード２５によって重質炭酸カルシウムを主とする填料が安定して回収され続けるとともに、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が固着蓄積しないことが確認された。更に、２０万枚まで連続画像形成を行ったが、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が蓄積することはなく、最後までトナーすり抜けが発生せず、良好なクリーニング性能が維持された。

また、除電ブラシ２８の前後で填料を採取して帯電量Ｑ／Ｍを測定して除電効果を確認したところ、除電ブラシ２８通過前の平均帯電量は−２５μＣ／ｇであったのに対し、除電ブラシ２８通過後の平均帯電量は約−５μＣ／ｇであった。すなわち、除電ブラシ２８による除電効果が確認された。クリーニングブレード１０をすり抜ける際にチャージアップした填料が、除電ブラシ２８によって除電されて中間転写ベルト５に対する静電吸着力を低下させていることが確認された。このため、樹脂ブレード２５による掻き取りが容易になって、中間転写ベルト５に連れ回る填料が減ったと考えられる。

実施例１のベルトクリーニング装置２０によれば、クリーニングブレード１０をすり抜けて中間転写ベルト５に連れ回る填料を適切に除電して回収する機構を設けることで、長期にわたって安定したベルトクリーニング性能を確保できる。

填料は、記録材の裁断面から多く発生するため、記録材の搬送方向に直角な幅方向のエッジの位置で多く発生し、クリーニングブレード１０のブレードエッジの記録材の幅方向の縁に相当する位置に堆積し易い。除電ブラシは、そのように集中した填料を中間転写ベルト５の上で分散させて、個々の粒子での除電をし易くする。除電ブラシは、クリーニングブレード１０のブレードエッジの記録材の幅方向の縁に相当する２か所への填料の集中を緩和して、ブレードエッジへ堆積しにくくする。

＜実施例２＞
図９は除電ブラシの除電回路構成の別の例の説明図である。実施例１では、中間転写ベルト５に連れ回る填料を除電するために、固定の除電ブラシ２８を使用した。しかし、除電ブラシ２８の構成及び運転条件は、実施例１の態様には限定されない。除電部材としては、固定系導電ブラシ以外に、回転体の導電ファーブラシを用いることも可能である。除電装置としては、コロナ帯電器もしくは除電針を設置することも同様の効果をもたらす。

図９に示すように、図７に示す対向ローラ３０が無い場合、除電ブラシ２８の当接位置の上流側の張架ローラ２７と、下流側のテンションローラ２６とを接地電位に接続することが好ましい。中間転写ベルト５を接地電位に保つことで、除電ブラシ２８が填料を除電した際に、中間転写ベルト５側の鏡映電荷を接地電位に逃がして、填料の付着力を弱めるためである。

＜実施例３＞
実施例１、２では除電ブラシ２８を接地電位に接続した。しかし、除電ブラシ２８は、接地電位を中心値とする周波数１００Ｈｚ以上２ｋＨｚ以下、電圧１００Ｖ以上５ｋＶ以下の矩形波又は正弦波の交流電圧を印加されることで、さらに効果的に短時間（高速度）で除電を実行できる。

除電ブラシ２８に１００Ｖ以上５０００Ｖ以下の交流電圧（直流電圧成分はゼロ）を印加してもよい。印加する交流電圧の電圧（Ｖｐｐ＝１００Ｖ〜５ｋＶ）及び周波数（ｆ＝１００Ｈｚ〜２ｋＨｚ）は、湿度が低くなるほど高くなるように制御してもよい。これにより、より積極的に除電ブラシ２８による除電を行って、填料の中間転写ベルト５に対する付着力を確実に低下させることが可能である。

＜実施例４＞
図１０は実施例４のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図１１は樹脂ブレードの傾きと填料の安息角との関係の説明図である。実施例１では、中間転写ベルト５の下向き面に樹脂ブレード２５の先端を当接させた。これに対して、実施例４では、中間転写ベルト５の上向き面に樹脂ブレード２５の先端を当接させている。実施例４では、樹脂ブレード２５は、中間転写ベルト５の上向き面に先端を当接させて配置され、水平面に対する当接の傾き角度が記録材の填料の安息角よりも小さい。

図１０に示すように、実施例４では、中間転写ベルト５の回転方向におけるテンションローラ２６の下流側に除電ブラシ２８と樹脂ブレード２５とを設置した。クリーニングブレード１０をすり抜けて中間転写ベルト５に連れ回る填料を除電ブラシ２８にて除電して中間転写ベルト５に対する静電吸着力を低下させた後に、樹脂ブレード２５で掻き取って樹脂ブレード２５上に堆積させる。樹脂ブレード２５にて中間転写ベルト５から回収された填料は、実施例１のように重力方向に落下することができないため、樹脂ブレード２５上に押し上げられて蓄積していく。

このとき、水平方向に対する樹脂ブレード２５の傾き角度βが填料の安息角δ以下の角度に設定されていることが必要である。ホソカワミクロン株式会社製のパウダーテスターを用いて填料の安息角δを測定すると約４０度であった。樹脂ブレード２５の傾き角度βを振って、１０万枚の連続画像形成を実行し、画像形成終了後の填料の蓄積状態とクリーニング不良の発生の有無を評価した。

表２に示すように、樹脂ブレード２５の傾き角度βが填料の安息角δ＝４０°よりも大きい場合、中間転写ベルト５上に填料が滞留し、トナーすり抜けが発生した。

図１１の（ａ）に示すように、樹脂ブレード２５の傾き角度βが填料の安息角δよりも大きい場合、樹脂ブレード２５の上に蓄積した填料が崩壊して中間転写ベルト５上にまき散らされる。樹脂ブレード２５の上に填料が積み上がりにくくなって除電ブラシ２８と樹脂ブレード２５の間の中間転写ベルト５上に滞留する。填料が滞留した状態が継続すると、樹脂ブレード２５をすり抜ける填料が増えて中間転写ベルト５に連れ回り、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が固着し成長してトナーすり抜けが発生する。

図１１の（ｂ）に示すように、樹脂ブレード２５の傾き角度βが填料の安息角δよりも小さい場合、樹脂ブレード２５で回収された填料が樹脂ブレード２５上に積み上がる。このため、１０万枚の画像形成枚数を累積してもクリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が固着せず、トナーすり抜けが発生しない安定したクリーニング性能が維持される。

＜比較例２＞
図１２は比較例２のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。実施例１では、樹脂ブレード２５の上流側で中間転写ベルト５上の填料を除電した。これに対して、比較例２のベルトクリーニング装置２０Ｉでは、導電性の金属ブレード２５Ｂを用いて、填料の除電と同時に掻き取りを実行して、実施例１と同様な填料の除電効果が得られるか否かを検証した。

図１２に示すように、クリーニングブレード１０の下流側の実施例１の樹脂ブレード２５と同じ位置に、厚さ１００μｍの導電性ステンレス薄板材料で形成された金属ブレード２５Ｂを、中間転写ベルト５に対する侵入量を２ｍｍに設定して配置した。金属ブレード２５Ｂは接地電位に接続した。

実施例１と同様に、室温２０℃湿度５％の低湿度環境下で、１０００枚の連続画像形成を行ったところ、トナーのすり抜けが発生した。金属ブレード２５Ｂには填料の回収が確認されたが、クリーニングブレード１０のブレードエッジには、填料の固着と成長が確認された。

そこで、クリーニングブレード１０をすり抜けた直後の填料、金属ブレード２５Ｂ上に回収された填料、金属ブレード２５Ｂをすり抜けた填料について、比較例１と同様にそれぞれ採取して個別に帯電量Ｑ／Ｍを測定した。
（１）クリーニングブレード１０をすり抜けた填料の平均帯電量：約−２５μＣ／ｇ
（２）金属ブレード２５Ｂ上に回収された填料の平均帯電量 ：約−１０μＣ／ｇ
（３）金属ブレード２５Ｂをすり抜けた填料の平均帯電量 ：約−３０μＣ／ｇ

この結果、金属ブレード２５Ｂは、接地していても、中間転写ベルト５上の填料に対する除電効果は不十分であり、除電しきれなかった高い帯電量Ｑ／Ｍの填料が金属ブレード２５Ｂをすり抜けることが確認された。更に画像形成を繰り返すと、トナーのすり抜けが発生した。

高い帯電量Ｑ／Ｍの填料が中間転写ベルト５に連れ回ってクリーニングブレード１０のブレードエッジに固着し成長することが確認された。中間転写ベルト５に連れ回る填料はクリーニングブレード１０によっては容易にクリーニングされない。しかし、クリーニングブレード１０のブレードエッジに固着が発生すると、固着した凝集塊を起点にして填料が蓄積し、トナーすり抜けを発生するほどの凝集塊に成長することが確認された。

＜実施例５＞
図１３は実施例５のベルト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、ベルト部材の一例である中間転写ベルト５は、導電性支持ローラの一例であるテンションローラ２６に対して所定角度巻き付けて配置される。クリーニングブレード１０、除電ブラシ２８、樹脂ブレード２５は、テンションローラ２６に支持された中間転写ベルト５に当接している。

実施例５のベルトクリーニング装置２０Ｄは、テンションローラ２６のみで、中間転写ベルト５をクリーニングのために支持させた。テンションローラ２６のみで、クリーニングブレード１０のニップ圧を確保するための対向ローラとして、また除電ブラシ２８との当接圧及び電荷の移動経路を確保するため対向ローラとして、二つの機能を兼ねさせた。クリーニングブレード１０、樹脂ブレード２５、及び除電ブラシ２８は、実施例１のものと同一のため、説明を省略する。

実施例５のベルトクリーニング装置２０Ｄを画像形成装置１００に搭載して、上述した填料の発生量が多い記録材を用いて、連続画像形成の各段階におけるクリーニングブレード１０の観察とトナーすり抜けの評価を行った。室温２０℃湿度５％の環境下で５０００枚の連続画像形成を行った。

その結果、樹脂ブレード２５によって重質炭酸カルシウムを主とする填料が安定して回収され続けるとともに、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が固着蓄積しないことが確認された。更に、２０万枚まで連続画像形成を行ったが、クリーニングブレード１０のブレードエッジに填料が蓄積することはなく、最後までトナーすり抜けが発生せず、良好なクリーニング性能が維持された。

また、除電ブラシ２８の前後で填料を採取して帯電量Ｑ／Ｍを測定して除電効果を確認したところ、除電ブラシ２８通過前の平均帯電量は−２５μＣ／ｇであったのに対し、除電ブラシ２８通過後の平均帯電量は約−４μＣ／ｇであった。すなわち、除電ブラシ２８による除電効果が確認された。クリーニングブレード１０をすり抜ける際にチャージアップした填料が、除電ブラシ２８によって除電されて中間転写ベルト５に対する静電吸着力を低下させていることが確認された。このため、樹脂ブレード２５による掻き取りが容易になって、中間転写ベルト５に連れ回る填料が減ったと考えられる。

実施例１のベルトクリーニング装置２０によれば、中間転写ベルト５の内側に配置して接地電位に接続する導電性の対向ローラ（２７、３０：図６）が不必要なため、画像形成装置の小型化、軽量化に有利である。

＜実施例６＞
図１４は実施例６のドラムクリーニング装置の構成の説明図である。図１５は樹脂ブレードの切断面のエッジの使い方の説明図である。

実施例１では中間転写ベルトに連れ回る填料を除電ブラシ２８と樹脂ブレード２５とを用いて回収した。これに対して、実施例６では、感光ドラムに連れ回る填料を除電ブラシ２８と樹脂ブレード２５とを用いて回収する。

図１４に示すように、ドラムクリーニング装置２０Ｅは、感光ドラム１と転写ローラのニップ部にて記録材Ｐから感光ドラム１へ転移する転写残トナーをクリーニングブレード１０により回収する。クリーニングブレード１０をすり抜けて感光ドラム１に連れ回る填料は、接地電位に接続された除電ブラシ２８に接触して除電され、感光ドラム１に対する付着力を弱められる。

樹脂ブレード２５は、除電されて付着力が弱まった填料を感光ドラム１から除去する。樹脂ブレード２５は、ＰＥＴ樹脂の厚み２００μｍのシート材料を幅２０ｍｍ、長さ３４０ｍｍに切断したものである。図１５に示すように、樹脂ブレード２５は、切断時のバリが感光ドラム１と反対側の面側に位置するように、ドラムクリーニング装置２０Ｅに取り付けられている。

＜実施例７＞
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７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。記録材搬送体の一例である転写ベルトは、担持した記録材へ像担持体からトナー像が転写される。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する。実施例１と同様に構成された除電ブラシは、クリーニングブレードを通過した転写ベルトの表面に付着した填料を除電する。実施例１と同様に構成された樹脂ブレードは、クリーニングブレードよりも高い弾性係数の材料を用いてクリーニングブレードよりも薄く形成される。樹脂ブレードは、除電ブラシ２８を通過した後の転写ベルトの表面に回転方向の上流側へ向かって先端を当接させて配置される。

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填料が記録材から転移する場合がある。記録材搬送ベルト又は転写ベルトについた填料についても、実施例１と同様に、上流側から下流側へ向かってクリーニングブレード１０、除電ブラシ２８、及び樹脂ブレード２５を順番に配置して除去することができる。

＜実施例８＞
図１６は実施例８のベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図１７は金属ブレードに印加するバイアス電圧と当接圧の関係の説明図である。図１６に示すように、実施例８は、金属ブレード２５Ｍ、電源Ｄ２５以外の構成は実施例１と概ね同一である。このため、図１６中、実施例１と共通する構成には図７と共通の符号を付して重複する説明を省略する。

図１６に示すように、薄板状部材の一例である金属ブレード２５Ｍは、厚みが５０μｍ以上１００μｍ以下の導電材料からなる。電源の一例である電源Ｄ２５は、金属ブレード２５Ｍへ、電圧値の絶対値が１０Ｖ以上５０Ｖ以下のバイアス電圧を印加する。

使用環境が２０度以下の低温環境下においては、中間転写ベルト上を連れまわる填料の帯電量が常温常湿環境に比べて高くなるため、樹脂ブレードを用いての填料の除去が困難になる。図７に示す実施例１の画像形成装置で、除電ブラシ２８通過前の填料の帯電量を実測したところ、常温常湿環境下の２３℃５０％では−２５μＣ／ｇであったのに対し、低温環境下の１８℃５０％では−４０μＣ／ｇであった。そして、低温環境下の１８℃５０％では、除電ブラシ２８の通過後も、填料の平均帯電量が−１５μＣ／ｇと高くなっていた。そして、低温環境下の１８℃５０％で連続画像出力を継続すると、２０００枚程度でトナーのすり抜けが発生し、そのときのクリーニングブレードエッジには填料の凝集物が確認できたので、填料の凝集物の成長がトナーすり抜けの原因となったと考えられた。すなわち、低温環境下では、実施例１の除電ブラシ２８と樹脂ブレード２５のみではトナーすり抜けを十分に回避できないおそれがある。

そこで、図１６に示すように、樹脂ブレード２５の替わりに、金属ブレード２５Ｍを用いてバイアス電圧を印加する実験を行った。金属ブレード２５Ｍは、厚み１５０μｍの導電性のステンレス板とし、金属ブレード２５Ｍの先端の中間転写ベルト５に対する侵入量は１．５ｍｍとした。

低温環境下の１８℃５０％で、金属ブレード２５Ｍに複数種類のバイアス電圧を印加して連続画像出力を行わせて、トナーすり抜けの発生の有無を確認した。その結果、金属ブレード２５Ｍに印加するバイアス電圧が３０Ｖ以上の時には、２０万枚以上の連続画像出力を継続してもトナーすり抜けが発生せず、金属ブレード２５Ｍの先端に、填料の蓄積が確認できた。

図１７に示すように、バイアス電圧の絶対値が大きいほど金属ブレード２５Ｍの当接圧が大きくなる。金属ブレード２５Ｍにバイアス電圧を印加することによって金属ブレード２５Ｍと中間転写ベルト５との間に静電気力が発生して、その分、金属ブレード２５Ｍの先端の当接圧が増加したと考えられる。図１７は、金属ブレード２５Ｍにバイアス電圧を印加した際の当接圧を引き抜き圧測定により計測した測定結果である。

引き抜き圧測定では、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み１００μｍのＰＥＴシート試験片ＳＨの一端をデジタルフォースゲージＤＧに装着し、他端を中間転写ベルト５と金属ブレード２５Ｍの間に挟み込んだ。ＰＥＴシート試験片ＳＨを矢印Ｒ２５方向に引き抜いて、デジタルフォースゲージＤＧの出力値を読み取った。ＰＥＴシート試験片を介してデジタルフォースゲージＤＧに加わった荷重を、中間転写ベルト５と金属ブレード２５Ｍの当接圧に相当するものとして測定した。

次に、金属ブレード２５Ｍに印加するバイアス電圧を異ならせて連続画像出力を行い、バイアス電圧ごとにトナーすり抜けが発生する連続出力枚数を調べた。実験結果を表３に示す。表３中、２０万枚までトナーすり抜けが発生しなかった場合は、その時点で実験を終了して「○」とした。２０万枚未満でトナーすり抜けが発生した場合は「×」としてそのときの連続出力枚数を示した。表３中、摺擦傷は、黒すじ状の不良画像の発生の有無で評価した。金属ブレード２５Ｍが強く中間転写ベルト５に当接すると、中間転写ベルト５の表面に搬送方向に沿った摺擦傷が発生し、摺擦傷の深さが２μｍ以上になると、ハーフトーン画像の摺擦傷の位置で黒すじ状の不良画像が発生するからである。不良画像が発生した場合を「×」と評価し、発生しない場合を「○」と評価した。

表３に示すように、実施例８では、バイアス電圧が３０Ｖ以上でトナーすり抜けは発生しなくなるが、バイアス電圧が７０Ｖ以上では、中間転写ベルト５の摺擦傷が評価基準を満たさなくなる。このため、バイアス電圧を高めれば良いというものではない。

また、バイアス電圧の極性は、プラスでもマイナスでも同様の効果があるため、除電された填料に対しては、バイアス電圧の極性に依らず、静電気力的に当接圧を高めた金属ブレード２５Ｍで対処できると考えられる。

＜実施例９＞
図１に示すように、二次転写ローラ２４は、中間転写ベルト５に当接して配置され、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加されてトナー像を記録材に転写する。

図１６に示すように、電源Ｄ２５は、金属ブレード２５Ｍへ、絶対値が異なる同極性のバイアス電圧を切り替えて印加可能である。電源Ｄ２５は、二次転写ローラ２４にトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されている場合は第一のバイアス電圧を金属ブレード２５Ｍへ印加する。一方、二次転写ローラ２４にトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されている場合は第二のバイアス電圧を金属ブレード２５Ｍへ印加する。第一の前記バイアス電圧の絶対値は、第二の前記バイアス電圧の絶対値よりも小さい。

図１に示すように、連続画像出力中にクリーニングブレード１０へ到達する填料の量は、画像出力時よりも画像調整時のほうが多くなる。画像調整時の二次転写ローラクリーニングシーケンスで中間転写ベルト５に転移する填料の量は、連続画像形成時に比べて多くなる。画像出力時は、トナー像の二次転写時に、記録材の中間転写ベルト５に面した側から中間転写ベルト５へ填料が転移する。これに対して、画像調整時は、連続画像出力の過程で二次転写ローラ２４に蓄積した填料が、二次転写ローラ２４のクリーニングシーケンスに伴ってまとまって吐き出されるからである。

画像調整には、中間転写ベルト５上に形成された濃度検知用のパッチトナー像の濃度検知を兼ねて、ベルトクリーニング装置２０のクリーニングブレード１０へトナー帯を供給するシーケンスが実行される。トナー帯を供給するシーケンスは、２５０枚の連続画像出力ごとに画像間隔を拡大して実行される。画像調整時には、中間転写ベルト５上に転写された濃度検知用のパッチトナー像（トナー帯）が二次転写ローラ２４を通過した後、二次転写ローラクリーニングシーケンスが実行される。二次転写ローラクリーニングシーケンスでは、二次転写ローラ２４に付着したトナーを中間転写ベルト５へ静電気的に転移させてベルトクリーニング装置２０により回収する。二次転写ローラクリーニングシーケンスでは、二次転写ローラ２４に正極性のバイアス電圧を２０μＡの転写電流が流れるように１周分印加した後に、負極性のバイアス電圧を−２０μＡの転写電流が流れるように１周分印加する。負極性のバイアス電圧を二次転写ローラ２４に印加した際に、連続画像出力の期間に蓄積した填料が二次転写ローラ２４から中間転写ベルト５へ転移する。

そこで、以下の実験を行って、二次転写ローラクリーニングシーケンスにおいて中間転写ベルト５に転移される填料を定量化した。
（１）二次転写ローラクリーニングシーケンスの負極性のバイアス電圧が印加された直後に中間転写ベルト駆動を停止させて、中間転写ベルト５の負極性のバイアス電圧が印加された箇所に透明粘着テープを貼付して填料を採取する。
（２）填料の付着した透明粘着テープを黒紙に張ったものをラミネート処理し、フラットベッドスキャナにて填料の分布画像を取り込む。
（３）填料部分は白地となるため、取り込んだ画像に二値化処理を施すことにより白地部の面積、すなわち填料部分の面積を算出する。

同様な手順を用いて、連続画像形成時に中間転写ベルト５へ転移する填料を定量化した。
（１）二次転写ローラを記録材が通過した直後に中間転写ベルト駆動を停止させて、中間転写ベルト５の記録材に重なった部分に透明粘着テープを貼付して填料を採取する。
（２）、（３）は、上記と同様の作業を行った。

その結果、二次転写ローラ２４に蓄積した填料が二次転写ローラクリーニングシーケンス時にまとまって中間転写ベルト５に転移していることが確認された。通常の連続画像形成時に採取された填料面積を１とすると、二次転写ローラクリーニングシーケンス時に採取された填料面積比は３〜８であった。

次に、図１６に示す実施例８の構成において、金属ブレード２５Ｍに印加するバイアス電圧を、通常の連続画像形成時と二次転写ローラクリーニングシーケンス時とで異ならせて、トナーすり抜けと中間転写ベルト５の摺擦傷の有無を評価した。各種のバイアス電圧値の組み合わせによる実験結果を表４に示す。

表４に示すように、（連続画像形成時）＜（二次転写ローラクリーニングシーケンス時）のバイアス電圧の組み合わせでは、トナーすり抜けが発生するまでの連続画像形成枚数が増えて、中間転写ベルトの摺擦傷も発生しにくくなる。これに対して、（連続画像形成時）≧（二次転写ローラクリーニングシーケンス時）のバイアス電圧の組み合わせでは、トナーすり抜けが発生するまでの連続画像形成枚数が減って、中間転写ベルトの摺擦傷が発生し易くなる。

その理由は以下のように考えられる。二次転写ローラクリーニングシーケンスは、中間転写ベルト５に転移する填料の量が連続画像形成時よりも多いため、填料除去のためにバイアス電圧を大きくして当接圧を高める必要がある。しかし、二次転写ローラクリーニングシーケンスは、連続画像形成の２５０枚に１回の低頻度で実行され、中間転写ベルト５の表面には多くの填料が付着しているため、金属ブレード２５Ｍの当接圧を高めても、中間転写ベルト５に摺擦傷を発生しにくい。これに対して、連続画像形成の頻度は高く、中間転写ベルト５の表面に付着している填料も少ないため、高いバイアス電圧を印加して填料除去を強化すると、中間転写ベルト５に摺擦傷が発生し易くなる。

なお、実施例９では、低温常湿環境の１８℃５０％の条件下でのバイアス電圧の設定条件を説明した。しかし、更に低温環境では、填料の帯電量がさらに増加するため、金属ブレード２５Ｍに印加する電圧値を（連続画像形成時）＜（二次転写ローラクリーニングシーケンス時）とすることが望ましい。これにより、中間転写ベルト５に摺擦傷を発生させることなく、トナーすり抜けを回避することができる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ 露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 現像装置
５ 中間転写ベルト、７、ドラムクリーニング装置、９ 定着装置
１０ クリーニングブレード、２０ ベルトクリーニング装置
２３ 対向ローラ、２４ 二次転写ローラ、２５ 樹脂ブレード
２７、３０ 対向ローラ、２８ 除電ブラシ、２９ 回収容器

Claims (12)

1. 記録材に転写されるトナー像を担持する像担持体と、
   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を通過した前記像担持体の表面を除電する除電手段と、
   前記クリーニングブレードよりも高い弾性係数の材料を用いて前記クリーニングブレードよりも薄く形成され、前記除電手段を通過した後の前記像担持体の表面に前記像担持体の回転方向の上流側へ向かって先端を当接させた薄板状部材と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記薄板状部材は、前記像担持体の下向き面に先端を当接させていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記薄板状部材は、前記像担持体の上向き面に先端を当接させて配置され、水平面に対する傾き角度が重質炭酸カルシウムの安息角よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体は、無端状に形成されたベルト部材であって、
   前記除電手段は、前記クリーニングブレードと前記薄板状部材との間で前記ベルト部材の内側面を支持して接地電位に接続された導電性支持ローラと、前記導電性支持ローラの反対側で前記ベルト部材を摺擦して接地電位に接続された導電性ブラシ部材と、を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記ベルト部材は、前記導電性支持ローラに対して所定角度巻き付けて配置され、
   前記クリーニングブレードは、前記導電性支持ローラに支持された前記ベルト部材に当接していることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記薄板状部材は、前記ベルト部材の内側面が支持されていない位置で前記ベルト部材に当接していることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記薄板状部材は、厚みが５０μｍ以上１００μｍ以下のＰＥＴ樹脂シートで構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記導電性ブラシ部材は、接地電位を中心値とする周波数１００Ｈｚ以上２ｋＨｚ以下、電圧１００Ｖ以上５ｋＶ以下の矩形波又は正弦波の交流電圧を印加されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
9. 前記薄板状部材は、厚みが５０μｍ以上１００μｍ以下の導電材料からなり、
   前記薄板状部材へ電圧値の絶対値が１０Ｖ以上５０Ｖ以下のバイアス電圧を印加する電源を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記電源は、前記薄板状部材へ、絶対値が異なる同極性の前記バイアス電圧を切り替えて印加可能であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体に当接して配置され、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加されて前記像担持体のトナー像を記録材に転写する二次転写ローラを備え、
    前記電源は、前記二次転写ローラにトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されている場合は第一の前記バイアス電圧を前記薄板状部材へ印加する一方、前記二次転写ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されている場合は第二の前記バイアス電圧を前記薄板状部材へ印加し、
    前記第一の前記バイアス電圧の絶対値は、前記第二の前記バイアス電圧の絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
12. 像担持体からトナー像が転写される記録材を担持して搬送する記録材搬送体と、
    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を通過した前記記録材搬送体の表面を除電する除電手段と、
    前記クリーニングブレードよりも高い弾性係数の材料を用いて前記クリーニングブレードよりも薄く形成され、前記除電手段を通過した後の前記記録材搬送体の表面に前記記録材搬送体の回転方向の上流側へ向かって先端を当接させた薄板状部材と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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