JP2006309003A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で中間転写ベルト上の残留物を完全にクリーニングする。
【解決手段】 ベルトクリーニング装置は中間転写ベルト１１に当接してその残留物を除去する第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０を有し、第１のクリーニングブラシには帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって負帯電し易い材料を用い、第２のクリーニングブラシには帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって正帯電し易い材料を用いて、第１及び第２のクリーニングブラシと中間転写ベルトの表面とが、第１のクリーニングブラシ＜中間転写ベルト＜第２のクリーニングブラシで規定される帯電列の関係を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルト等の中間転写体を備え、転写後中間転写体に残留する残留物を除去するためのクリーニング装置に関するものである。

一般に、電子写真プロセスを用いたフルカラー画像形成装置として、中間転写ベルトを用いて中間転写ベルト上にトナー像を順次重ね合わせて転写して（１次転写）、カラートナー像を形成した後、２次転写位置で記録媒体（記録用紙、以下単に用紙と呼ぶ）に中間転写ベルト上のカラートナー像を転写してカラー画像形成を行うようにしたものがある（このようなカラー画像形成装置は、タンデム型画像形成装置と呼ばれる）。

カラートナー像転写後には、中間転写ベルト上に残留トナーが付着しており、さらには、用紙の紙粉等も付着しているため、転写後中間転写ベルトをクリーニング装置でクリーニングする必要がある。一般にこのようなクリーニング装置として、ブレード又はファーブラシが用いられている。

ところが、ブレードを用いて残留トナー等の残留物をクリーニングしようとすると、特に中間転写ベルトが弾性ベルトである際には、ブレードのめくれ及び残留トナーのすりぬけ等が発生し、中間転写ベルトを十分にクリーニングすることができない。このため、ファーブラシを用いて中間転写ベルトのクリーニングを行うことが多く、ファーブラシを用いれば、ファーブラシにクリーニング電圧を印加して静電的に残留物をファーブラシに吸着させることもできる。

トナーとして正帯電トナーを用いると、ファーブラシにマイナスのクリーニング電圧を印加することになり、つまり、トナーと逆極性のクリーニング電圧をファーブラシに印加することになるものの、中間転写ベルト上の残留物には負帯電のトナーも僅かながら含まれており、その結果、中間転写ベルト上の残留物、特に、残留トナーを完全にクリーニングすることが困難となってしまい、所謂クリーニング不良が生じることがある。

このような不具合を防止するため、トナーと逆極性で少なくとも中間転写ベルトの１周分又は画像形成領域のクリーニングを行った後、正規なトナーと同極性のバイアスにバイアスローラへの印加電圧を変更し、さらに少なくとも中間転写ベルトの１周分又は画像形成領域のクリーニングを行うようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、二次転写領域を通過した未転写トナーをブレード及び導電性ローラ部材を備えた補助手段によって機械的及び静電的に除去する際、導電性ローラ部材の電位状態を、当該補助手段によるクリーニング機能が低下するアイドル電位状態に切り換えるようにしたものがある（特許文献２参照）。

また、クリーニング装置が、残留トナーを静電的に吸着して回収するための二つのクリーニング部材と、これらクリーニング部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とを備えて、クリーニング部材を２次転写位置と１次転写位置との間に配置するとともに、一方のクリーニング部材を２次転写位置に対して中間転写ベルトの移動方向下流側に、他方のクリーニング部材を一方のクリーニング部材に対して中間転写ベルトの移動方向下流側に配設して、一方のクリーニング部材に所望のトナー帯電極性と異極性のバイアスを印加し、他方のクリーニング部材に所望のトナー帯電極性と同極性のバイアスを印加するようにしたものがある（特許文献３参照）。

特開２０００−１９８６２公報 特開２００３−１７７５８４公報 特開２００２−２２９３４４公報

ところが、特許文献１においては、トナーと逆極性のクリーニング電圧を中間転写ベルトの１周分印加した後、トナーと同極性のクリーニング電圧を中間転写ベルトの１周分印加して、残留トナーを完全にクリーニングしようとしているものの、クリーニングの際の少なくとも中間転写ベルトを２周させなければならず、クリーニングに時間をようしてしまうという課題がある。さらには、クリーニング電圧の極性を逆に変更した際、既に回収したトナーが中間転写ベルトに吐き出されてしまうという課題がある。

特許文献２においては、導電性ローラ部材の電位状態を、補助手段によるクリーニング機能が低下するアイドル電位状態に切り換えるようにして、クリーニング性能を向上させているものの、つまり、クリーニング前にバイアス電圧を印加して残留トナーの極性を揃えるようにしているものの、このような制御を行うと、クリーニング装置自体が大型化するばかりでなく、複雑となってしまうという課題がある。

特許文献３においては、二つのクリーニング部材を２次転写位置と１次転写位置との間に配置するとともに、一方のクリーニング部材を２次転写位置に対して中間転写ベルトの移動方向下流側に、他方のクリーニング部材を一方のクリーニング部材に対して中間転写ベルトの移動方向下流側に配設して、一方のクリーニング部材に所望のトナー帯電極性と異極性のバイアスを印加し、他方のクリーニング部材に所望のトナー帯電極性と同極性のバイアスを印加して、残留トナーを完全に除去しているものの、二つのクリーニング部材に対してそれぞれバイアス印加手段を備えなければならないから、クリーニング装置自体が大型化、且つ複雑化するという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、簡単な構成で中間転写ベルト上の残留物を完全にクリーニングすることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、所定の方向に回転駆動される中間転写ベルトと、該中間転写ベルトの移動方向に沿って配置され各色毎のトナー像を担持する像担持体を有する複数の画像形成ユニットと、前記像担持体上のトナー像を順次前記中間転写ベルト上に転写する１次転写手段と、前記中間転写ベルト上のトナー像を２次転写位置で記録媒体に転写する２次転写手段と、２次転写後前記中間転写ベルトに残留する残留物をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記クリーニング手段は前記中間転写ベルトに当接して前記残留物を除去する第１及び第２のクリーニング部材を有し、前記第１のクリーニング部材には帯電列において前記中間転写ベルトとの摩擦によって負帯電し易い材料が用いられ、前記第２のクリーニング部材には帯電列において前記中間転写ベルトとの摩擦によって正帯電し易い材料が用いられており、前記第１及び前記第２のクリーニング部材と前記中間転写ベルトの表面とが、第１のクリーニング部材＜中間転写ベルト＜第２のクリーニング部材で規定される帯電列の関係を満足していることを特徴とするものである。

本発明では、トナーの正規帯電極性と逆極性を有するクリーニング部材が前記２次転写位置側に配置されていることが好ましく、さらには、前記第１及び前記第２のクリーニング部材はファーブラシであって、前記中間転写ベルトはポリウレタンにシリコンが分散された弾性ベルトであることが好ましい。

以上のように、本発明の画像形成装置は、クリーニング手段が第１及び第２のクリーニング部材を備えて、第１のクリーニング部材には帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって負帯電し易い材料を用い、第２のクリーニング部材には帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって正帯電し易い材料を用いて、第１及び第２のクリーニング部材と中間転写ベルトの表面とが、第１のクリーニング部材＜中間転写ベルト＜第２のクリーニング部材で規定される帯電列の関係を満足するようにしたので、中間転写ベルト上の残留物が正負いずれの極性の帯電を帯びていても、第１及び第２のクリーニング部材で中間転写ベルト上の残留物を完全にクリーニングすることができ、クリーニング不良が生じることがないという効果があり、さらには、第１及び第２のクリーニング部材にクリーニングバイアスを印加する必要がなく、画像形成装置を小型化することができるという効果がある。

本発明では、トナーの正規帯電極性と逆極性を有するクリーニング部材を２次転写位置側に配置するようにしたので、逆極性に帯電されたトナーを確実に除去することができ、しかも第１及び第２のクリーニング部材としてファーブラシを用いるようにしたので、トナーのすり抜けを確実に阻止できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は画像形成装置として用いられるタンデム型カラープリンターの一例を概略的に示す図であり、図示のプリンター１０においては、外部コンピュータ（図示せず）から送られる原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力とのいずれかを選択する。プリンター１０は中間転写ベルト１１を有しており、中間転写ベルト１１は駆動ローラ１２、従動ローラ１４、及び補助ローラ（テンションローラ）１３に張架されて、駆動ローラ１２の駆動によって実線矢印で示す方向に回転駆動される。

中間転写ベルト１１に沿って、中間転写ベルト１１の搬送方向上流側から順次４つの画像形成ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、及び１５Ｂが配置され、図示の例では、中間転写ベルト１１の回転方向上流側から順に、マゼンタ用（Ｍ）画像形成ユニット１５Ｍ、シアン用（Ｃ）画像形成ユニット１５Ｃ、イエロー用（Ｙ）画像形成ユニット１５Ｙ、及びブラック用（ＢＫ）画像形成ユニット１５Ｂが中間転写ベルト１１に沿って配列されている。

画像形成ユニット１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙ、及び１５Ｂはそれぞれアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を感光体とする感光体ドラム１６ａ〜１６ｄを備えており、各感光体ドラム１６ａ〜１６ｄの周囲にはそれぞれ帯電器（図示せず）、ＬＥＤプリントヘッドユニット（図示せず）、現像装置１６ｅ〜１６ｈ、及びドラムクリーニング装置（図示せず）等が配置されている。そして、感光体ドラム１６ａ〜１６ｄに対向して中間転写ベルト１１を挟んで１次転写ローラ１７ａ〜１７ｄが配置されている。

補助ローラ１４に対向して中間転写ベルト１１を挟んで２次転写ローラ１８が配置され、さらに、２次転写ローラ１８、つまり、２次転写位置と従動ローラ１３との間（言い換えると、２次転写位置と中間転写ベルト１１の回転方向最上流側に位置する感光体ドラムとの間）には第１及び第２のクリーニングブラシ（ファーブラシ）１９及び２０が配置され、中間転写ベルト１１に当接している。

カラーモードで画像形成を行う場合には、感光体ドラム１６ａ〜１６ｄが中間転写ベルト１１に当接した状態となって、感光体ドラム１６ａ〜１６ｄ上にそれぞれＭ〜ＢＫトナー像が形成されて、１次転写ローラ１７ａ〜１７ｄに印加された１次転写バイアス電圧によって、順次Ｍ〜ＢＫトナー像が中間転写ベルト１１上に転写されて、中間転写ベルト１１上カラートナー像が形成される。

給紙カセット（図示せず）から２次転写位置に用紙が搬送されて、２次転写ローラ１８に印加された２次転写バイアス電圧によって中間転写ベルト１１上のカラートナー像が用紙に転写される。その後、用紙は定着装置（図示せず）に搬送されて、ここでカラートナー像が定着されて、排出部（排紙トレイ：図示せず）に排紙される。一方、２次転写の後、中間転写ベルト１１上に残留する残留トナー及び中間転写ベルト１１に付着した紙粉等の残留物は後述するようにしてクリーニングブラシ１９及び２０でクリーニングされる。

なお、モノクロモードで画像形成を行う際には、中間転写ベルト１１を含む転写ベルトユニットが駆動ローラ１２の軸心を中心に回動されて、感光体ドラム１６ａ〜１６ｃが転写ベルト１１から離間した状態となり、感光体ドラム１６ｄのみが中間転写ベルト１１を挟んで転写ローラ１７ｄに当接した状態となる。そして、１次転写ローラ１７ｄに１次転写バイアス電圧が印加されて、前述したようにしてブラックトナー像が用紙に転写された後、定着装置を介して排紙されることになる。

図示の例において、中間転写ベルト１１の材質と第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０の材質を決定する際には、次のように帯電列を考慮する。一般に、電子を放出しやすいもの又は電子を受け取りやすいものの序列を帯電列と呼び、異種の物質間で接触・摩擦が行われた際、正（プラス）帯電しやすいものを上位に、負（マイナス）に帯電し易いものを下位にして、図２に示す帯電列が得られる。例えば、図２においてガラス棒を絹布で擦ると、ガラス棒は正帯電し、絹布は負帯電する。図２に示す帯電列において互いに近い位置にあるもの同士では、接触・摩擦した際の帯電量は比較的少なく、帯電列上で遠くに位置するもの同士では帯電量が大きくなる。

また、図３に示すように、第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０にはそれぞれフリッカー２１及び２２が当接し、これらフリッカー２１及び２２によって第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０で回収した残留物が剥ぎ取られて、トナー回収タンク２３に回収される。

ここで、上述の構成のプリンター１０を用いて１万枚の印字を行ってクリーニング不良があるか否かを目視によって確認した。その際、図４に示すように、赤、緑、青、黒のソリッド１００％の帯２４乃至２７を一枚の用紙に印字した後、続けて白紙状態での印字を二枚行って（合計３枚）、一万枚に達するまで、同様にして印字を行った。その結果を図５に示す。なお、正規のトナー帯電が正帯電であるトナーを用いて印字を行った。

図５において、実施例１では、中間転写ベルト１１はウレタンゴムを用いた弾性ベルトであり、一方、第２のクリーニングブラシ２０はナイロン樹脂製、第１のクリーニングブラシ１９はフッ素（テフロン（登録商標））樹脂製である。また、実施例２では中間転写ベルト１１としてウレタンゴムにシリコンコートを施した弾性ベルトを用い、第２のクリーニングブラシ２０はアクリル樹脂製、第１のクリーニングブラシ１９はフッ素（テフロン（登録商標））樹脂製である。

一方、比較例１では、中間転写ベルト１１としてウレタンゴムにシリコンコートを施した弾性ベルトを用い、第２のクリーニングブラシ２０はアクリル樹脂製、第１のクリーニングブラシ１９はナイロン樹脂製である。また、比較例２では、中間転写ベルト１１としてウレタンゴムにシリコンコートを施した弾性ベルトを用い、第１及び第２のクリーニングブラシ２０はそれぞれフッ素（テフロン（登録商標））樹脂製である。さらに、比較例３では、中間転写ベルト１１はウレタンゴムを用いた弾性ベルトであり、第２のクリーニングブラシ２０はウレタン樹脂製、第１のクリーニングブラシ１９はナイロン樹脂製である。

図５から明らかなように、実施例１及び２においては、一万枚印字後においても白紙に縦スジ等は目視されず、中間転写ベルト１１のクリーニングが良好に行われていることが確認できた。一方、比較例１においては、五千枚の印字後に白紙に縦スジが生じた。比較例１では、用紙に転写されずに残ったトナー、つまり、正帯電トナーに関してクリーニング不良が生じ、白紙に縦スジが生じてしまう。

さらに、比較例２においては、百枚の印字後に白紙に縦スジが生じた。比較例２では、転写中の転写残トナー、つまり、負帯電トナーに関してクリーニング不良が生じ、白紙に縦スジが生じてしまう。また、比較例３においては、二千枚の印字後に白紙に縦スジが生じた。比較例３では、用紙に転写されずに残ったトナー、つまり、正帯電トナーに関してクリーニング不良が生じ、白紙に縦スジが生じてしまう。

発明者の実験によれば、正規のトナー帯電が正帯電であるトナーを用いた際には、第２のクリーニングブラシ２０の材料として正帯電し易い材料を用い、第１のクリーニングブラシ１９の材料として負帯電し易い材料を用いて、第２のクリーニングブラシ２０の材料の帯電列をＰ２、第１のクリーニングブラシ１９の材料の帯電列Ｐ１、中間転写ベルト１１の表面材質の帯電列をＰ３とした際、Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ１の関係となる材料を用いれば、中間転写ベルト１１に残留する残留物を完全に除去できることが確認できた。

第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０は２次転写位置と従動ローラ１３との間に配置されるが、第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０のどちらを、２次転写位置側（中間転写ベルト１１の回転方向上流側）に配置するようにしてもよい。好ましくは、正規のトナー帯電が正帯電であるトナーを用いた際には、第１のクリーニングブラシ１９を２次転写位置側に配置し、正規のトナー帯電が負帯電であるトナーを用いた際には、第２のクリーニングブラシ２０を２次転写位置側に配置する。つまり、トナーの正規の帯電極性に関して、逆極性の帯電特性を有する材料を用いたクリーニングブラシを２次転写位置側に配置することが望ましい。

なお、中間転写ベルト１１の材料として、ポリウレタンにシリコンを分散させたものを用いるようにしてもよく、この材料はポリウレタンと同等の帯電列であり、フッ素コートを用いた場合に比べて、コストを安価にでき、有害物質であるハロゲンを用いる必要がないという利点がある。しかも、フッ素は、帯電列において極めてマイナスに帯電し易く、トナーとの反発力又は付着力が強くなって好ましくない。つまり、負帯電トナーについては、付着力が強くなって２次転写不良が発生するばかりでなく、クリーニング不良が生じてしまい。正帯電トナーでは、反発力が強くなって１次転写不良が生じてしまう。

このようにして、第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０と中間転写ベルト１１の材料（材質）を帯電列に応じて選定することによって、残留物が正負いずれの極性の帯電を帯びていても、第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０で中間転写ベルト１１上の残留物を完全にクリーニングすることができ、クリーニング不良が生じることがない。

さらに、第１及び第２のクリーニングブラシ１９及び２０にはクリーニングバイアスを印加する必要がないから、クリーニング装置自体の構成が極めて簡単になり、その結果、画像形成装置を小型化することができる。

ベルトクリーニング装置が第１及び第２のクリーニングブラシを備えて、第１のクリーニングブラシには帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって負帯電し易い材料を用い、第２のクリーニングブラシには帯電列において中間転写ベルトとの摩擦によって正帯電し易い材料を用いて、第１及び第２のクリーニングブラシと中間転写ベルトの表面とが、第１のクリーニングブラシ＜中間転写ベルト＜第２のクリーニングブラシで規定される帯電列の関係を満足するようにしたから、中間転写ベルト上の残留物が正負いずれの極性の帯電を帯びていても、第１及び第２のクリーニングブラシで中間転写ベルト上の残留物を完全にクリーニングすることができ、クリーニング不良が生じることがない結果、タンデム型画像形成装置における中間転写ベルトのクリーニングに適用できる。

本発明による画像形成装置の一例を概略的に示す図である。 帯電列の一例を示す図である。 図１に示すクリーニング装置を詳細に示す図である。 図１に示す画像形成装置におけるクリーニング性能を確認する際の印字パターンの一例を示す図である。 図１に示す画像形成装置におけるクリーニング性能の実験結果を示す図である。

符号の説明

１０ プリンター
１１ 中間転写ベルト
１２ 駆動ローラ
１３ 補助ローラ（テンションローラ）
１４ 従動ローラ
１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ，１５Ｂ 画像形成ユニット
１６ａ〜１６ｄ 感光体ドラム
１６ｅ〜１６ｈ 現像装置
１７ａ〜１７ｄ １次転写ローラ
１８ ２次転写ローラ
１９，２０ クリーニングブラシ
２１，２２ フリッカー
２３ トナー回収タンク

Claims (3)

1. 所定の方向に回転駆動される中間転写ベルトと、該中間転写ベルトの移動方向に沿って配置され各色毎のトナー像を担持する像担持体を有する複数の画像形成ユニットと、前記像担持体上のトナー像を順次前記中間転写ベルト上に転写する１次転写手段と、前記中間転写ベルト上のトナー像を２次転写位置で記録媒体に転写する２次転写手段と、２次転写後前記中間転写ベルトに残留する残留物をクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
   前記クリーニング手段は前記中間転写ベルトに当接して前記残留物を除去する第１及び第２のクリーニング部材を有し、
   前記第１のクリーニング部材には、帯電列において前記中間転写ベルトとの摩擦によって負帯電し易い材料が用いられ、前記第２のクリーニング部材には帯電列において前記中間転写ベルトとの摩擦によって正帯電し易い材料が用いられており、
   前記第１及び前記第２のクリーニング部材と前記中間転写ベルトの表面とが、第１のクリーニング部材＜中間転写ベルト＜第２のクリーニング部材で規定される帯電列の関係を満足していることを特徴とする画像形成装置。
2. トナーの正規帯電極性と逆極性を有するクリーニング部材が前記２次転写位置側に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。
3. 前記第１及び前記第２のクリーニング部材はファーブラシであって、前記中間転写ベルトはポリウレタンにシリコンが分散された弾性ベルトであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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