(57)【要約】【課題】高寿命で高品質のフルカラー画像形成装置およびその中間転写体クリーニング方法を提供することにある。【解決手段】第１の像担持体１１上に形成されたトナー像を中間転写体４１上に一次転写し、前記中間転写体４１上のトナー像を第２の像担持体９０に二次転写し、前記中間転写体４１に接触し二次転写後の前記中間転写体４１上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させ、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに前記第１の像担持体１１に転移させて前記中間転写体４１のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置において、残トナーを帯電させる残トナー帯電手段５２が弾性層５２ａを有し、その表面に導電性繊維５２ｃを設けた。【選択図】      図１
2004348060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の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し、前記中間転写体上のトナー像を第２の像担持体に二次転写し、前記中間転写体に接触して二次転写後の前記中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させ、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに前記第１の像担持体に転移させて前記中間転写体のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置において、残トナーを帯電させる残トナー帯電手段が弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたことを特徴とするフルカラー画像形成装置。
【請求項２】
前記弾性層が発泡体であることを特徴とする請求項１記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項３】
前記導電性繊維が前記弾性層の表面にブラシ状に配設されることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項４】
前記導電性繊維が前記弾性層表面に静電的に吸着され、予め前記弾性層表面に塗布された接着剤により固定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項５】
前記弾性層の硬度がアスカーＣで１０度以上７０度以下であることを特徴とする請求項ないし４のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項６】
前記残トナー帯電手段の抵抗値が１０４〜１０１０Ωの範囲であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項７】
前記残トナー帯電手段が回転体であることを特徴とする請求項ないし６のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項８】
前記導電性繊維の長さが０．３〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項９】
前記導電性繊維の太さが０．１〜１５デシテックの範囲であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置。
【請求項１０】
第１の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し、前記中間転写体上のトナー像を第２の像担持体に二次転写し、前記中間転写体に接触し二次転写後の前記中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させ、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに前記第１の像担持体に転移させて前記中間転写体のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置の中間転写体クリーニング方法において、前記残トナー帯電手段が弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたことを特徴とする画像形成装置の中間転写体クリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いたカラー画像形成装置およびその中間転写体クリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置では、第１の像担持体（以下感光体）上に形成されたトナー画像を紙などの第２の像担持体（以下転写材）に転写し、その後転写材上のトナー画像を定着器によって加熱圧着を行い定着させるものが知られている（例えば、特許文献１ないし５参照）。
また、フルカラー画像を形成する従来の画像形成装置としては、転写材を転写ドラムなどの転写材担持体に保持させた状態で、感光体に現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を転写材担持体上の転写材に順次転写し、その後、転写材担持体から剥離させた転写材を定着器によって加熱圧着を行い定着し、フルカラー画像を得るものが公知である。
一方、トナー画像を転写材担持体上の転写材に転写するのではなく、例えば特許文献１に開示されるように、感光体に現像されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を中間転写体上に順次重ね合わせ（以下、一次転写と呼ぶ）、中間転写体上に形成された４色のトナー画像を転写材に一括転写（以下、二次転写と呼ぶ）した後、定着器によって定着する画像形成装置も市場にて流通し始めている。
上述のカラー画像形成装置の特徴は、転写材を従来の画像形成装置のように転写材担持体に保持させる必要が無いため、薄紙（４０ｇ／ｍ２）や厚紙（２００ｇ／ｍ２）、はがき、封筒などさまざまな種類の転写材に転写可能であり、転写材の汎用性が高いという利点を有する。
【特許文献１】特開平５−１１５６２号公報
【特許文献２】特許第３２６７５０７号
【特許文献３】特開２００１−２２２１６９公報
【特許文献４】特開２０００−２８４６０６公報
【特許文献５】特開平５−３０３３１０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した中間転写体を用いた画像形成装置には次のような問題点があった。即ち、前述した中間転写体を用いた画像形成時において、前記中間転写体に形成されたトナー像は二次転写手段によって第２の像担持体（以下転写材と呼ぶ）に転移される。この時、転写材に転移しきれず中間転写体上に残った転写残トナーを除去する必要がある。この転写残トナーを除去する方法としては、特許文献５において中間転写体に弾性体からなるクリーニングブレードを当接させ転写残トナーを掻き取る方法が提案されている。
しかしながら、この方法ではブレードの当接時または離間時の摩擦抵抗変動が駆動に与える影響により中間転写体の回動に変動をきたすため、色ずれやバンディングの発生原因となる。
また、クリーニングブレードによるビビリ音の発生等の異音が問題となることもある。これは摩擦係数の上昇する高温高湿環境下で顕著である。さらに、長期間の使用においては中間転写体の表層削れという問題も生じる可能性がある。
このような課題を解決するための１つのクリーニング方法として、例えば、既述の特許文献１および特許文献４における技術が提案されている。このクリーニング方法は残トナー帯電手段によって中間転写体上の残トナーの極性を正規の帯電極性と反対の極性になるように帯電を行なう。その後一次転写にて感光体に転移させ、感光体側に設けられたクリーニング手段によって回収する。
また、残トナーが正規の帯電極性と同極性に帯電する残トナー帯電手段を設け、その下流側に設けた正規の帯電極性と逆極性のバイアスを印加した残トナー回収手段によって残トナーの回収を行なうクリーニング方法が、例えば特許文献３によって提案されている。
【０００４】
しかしながら、これらの方法を用いた場合においても次のような問題点があった。即ち、二次転写残トナー量が多く、かつ帯電極性が正規の帯電極性（例えばマイナス極性）の逆極性（例えばプラス極性）の割合が多い場合には、一次転写部での感光体への転移量も多くなり、感光体から中間転写体への正規の転写工程が阻害されることがある。
この現象がひどくなると、感光体から転移するトナー画像の形状が正規の転写トナーにネガ状の抜けを生じさせる、所謂ネガ残像となってしまう。ブレードで擦り取るように中間転写体上の紙粉等の異物を取り除くことができないため、一次転写部の圧力によって感光体を傷付けることがある。
中間転写体から感光体に転移される二次転写残トナーと、感光体上の一次転写残トナーの両方を感光体クリーニングブレードによって掻き取らなければならず、感光体クリーニングブレードの損傷による寿命低下が起こり得る。
図８は残トナー帯電手段として回転ブラシを使用した従来例を示す概略断面図である。残トナー帯電手段として図８に示す回転ブラシ５２を用いた場合、毛先同士の間隔が開いてしまい、残トナーとの接触機会が不十分となることでクリーニング不良が起こる。
また、残トナー帯電手段に付着したトナーを再度中間転写体に戻すための吐き出し工程が余分に必要となる。
そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、高寿命で高品質のフルカラー画像形成装置およびその中間転写体クリーニング方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、第１の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し、前記中間転写体上のトナー像を第２の像担持体に二次転写し、前記中間転写体に接触し二次転写後の前記中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させ、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに前記第１の像担持体に転移させて前記中間転写体のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置において、残トナーを帯電させる残トナー帯電手段が弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたフルカラー画像形成装置を最も主要なことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記弾性層が発泡体である請求項１記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記導電性繊維が前記弾性層の表面にブラシ状に配設される請求項１ないし２のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記導電性繊維が前記弾性層表面に静電的に吸着され、予め前記弾性層表面に塗布された接着剤により固定される請求項１ないし３のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要なことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記弾性層の硬度がアスカーＣで１０度以上７０度以下である請求項ないし４のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記残トナー帯電手段の抵抗値が１０４〜１０１０Ωの範囲である請求項１ないし５のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記残トナー帯電手段が回転体である請求項ないし６のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記導電性繊維の長さが０．３〜１０ｍｍの範囲である請求項１ないし７のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、前記導電性繊維の太さが０．１〜１５デシテックの範囲である請求項１ないし８のいずれか１項記載のフルカラー画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明は、第１の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し、前記中間転写体上のトナー像を第２の像担持体に二次転写し、前記中間転写体に接触し二次転写後の前記中間転写体上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させ、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに前記第１の像担持体に転移させて前記中間転写体のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置中間転写体クリーニング方法において、前記残トナー帯電手段が弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたフルカラー画像形成装置の中間転写体クリーニング方法を最も主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は中間転写体を中間転写ベルトとした本発明のフルカラー画像形成装置の全体構成を示す概略断面図である。
図１に符号１で総括的に示されるフルカラー画像形成装置の感光体ベルトユニット１０において、感光体ベルト１１は矢印Ａの方向に回転するように駆動ローラ１４および従動ローラ１５、１６により張架されている。
この感光体ベルト１１の近傍には感光体クリーニングユニット１２、  帯電器１３、露光手段２０、中間転写ベルトユニット４０などが配置されている。現像手段３０はイエロー現像器３１Ｙ、マゼンタ現像器３１Ｍ、シアン現像器３１Ｃ、  ブラック現像器３１Ｋの４個の現像器から構成されている。
フルカラー画像形成時は、イエロー現像器３１Ｙ、マゼンタ現像器３１Ｍ、シアン現像器３１Ｃ、ブラック現像器３１Ｋの順で可視像を形成し、各色の可視像が中間転写ベルト４１に順次重ね転写（以下、一次転写と呼ぶ）されることでフルカラー画像が形成される。
中間転写ベルト４１は、駆動ローラ４４、一次転写バイアスローラ４５、そして従動ローラ４６および４７により張架されており、図示しない駆動モータによって駆動されるようになっている。
中間転写ベルト４１の端部にはベルト位置検出マーク４９が設けられている。マークセンサ４３によってマークが検出されたタイミングで各色の画像形成プロセスを開始することにより、各色画像の正確な色重ねが可能となる。
【０００７】
ところで、中間転写ベルト４１に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、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）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることができる。なお、必要に応じ中間転写ベルト４１の表面に離型層をコートしても良い。
コートに用いる材料としては、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（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＥＡ（パ−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）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。
また、上述したような樹脂フィルムベルト以外に、ゴム、エラストマ等の材料を用いた弾性層を有する中間転写体を用いることも可能である。
ところで、中間転写ベルト４１の体積抵抗率および表面抵抗率であるが、体積抵抗率が１０９〜１０１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率が１０１０〜１０１５Ω／□の範囲であることが望ましい。
中間転写ベルト４１の抵抗測定方法として、デジタル超高抵抗微少電流計（アドバンテスト社製：Ｒ８３４０Ａ）にプローブ（内側電極直径５０ｍｍ、リング電極内径６０ｍｍ：ＪＩＳ−Ｋ６９１１準拠）を接続した。これを用いて中間転写ベルト４１の表裏に１０００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して放電５秒、放電１０秒で測定を行なった。
二次転写ユニット５０は、二次転写バイアスローラ５１、およびこの二次転写バイアスローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離させる図示しない接離機構などで構成されており、転写材９０の裏面に当接しバイアスを印加することで二次転写を行なう。
二次転写バイアスローラ５１はＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０５〜１０１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成されており、この構成のまま使用しても良いし、必要に応じてその表面にフッ素樹脂等の高離型性フィルムを被覆しても良い。
なお、高圧電源（図示せず）は極性の異なるバイアスを印加するバイアス印加手段（図示せず）と極性を制御するバイアス極性制御手段（図示せず）とから構成されている。
【０００８】
転写材９０は給紙ローラ８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、レジストローラ８２によって、中間転写ベルト４１面の４色重ね画像の先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。
二次転写バイアスローラ５１は駆動ギヤ（図示しない）によって駆動力が与えられており、その周速は中間転写ベルト４１の周速に対して、略同一となるよう調整されている。
二次転写バイアスローラ５１は通常中間転写ベルト４１面から離間しているが、中間転写ベルト４１面に形成された４色の重ね画像を転写材９０に一括転写するときにタイミングを取って押圧され、高圧電源によって所定のバイアス電圧を印加することにより転写材９０への転写を行う。
転写材９０に転写された４色重ね画像は定着ユニット６０で定着されたあと排紙される。複数色のカラー連続プリント時には、転写材９０後端が二次転写バイアスローラ５１を十分通過するタイミングでバイアス電圧がオフされ、その後次ページの中間転写ベルト４１上にトナーを付着させないために、接離機構によって中間転写ベルト４１より離間される。
また、単枚プリントあるいは連続プリント時の最終ページの二次転写終了時には二次転写バイアスローラ５１を中間転写ベルト４１面から離間させず、転写バイアスとは逆極性のクリーニングバイアス（本実施の形態では−１ｋＶ）を一定時間印加（本実施例では転写ローラ４回転相当時間）する。
さらに続けて転写バイアスと同極性のバイアス（本実施の形態では１ｋＶ）を一定時間印加（本実施の形態では転写ローラ２回転相当時間）することで、二次転写バイアスローラ５１表面に付着したトナーを中間転写ベルト４１に転移させ二次転写バイアスローラ５１表面に付着したトナーのクリーニングを行なう。
なお、二次転写バイアスローラ５１から中間転写ベルト４１に転移させられたトナーは、ベルトクリーニングユニット４２によって中間転写ベルト４１から回収される。中間転写ベルト４１に接離可能なベルトクリーニングユニット４２は中間転写ベルト４１に接離可能で、クリーニングローラ５２、バイアスローラ５３、クリーニングブレード５４およびクリーニングローラ５２を中間転写ベルト４１に対して接離させる図示しない接離機構などで構成されている。
ここで、上述した本発明のフルカラー画像形成装置の構成を要約すれば、第１の像担持体（感光体ベルト）１１と、前記第１の像担持体１１の表面を帯電させる帯電手段（帯電器）１３と、前記第１の像担持体１１にトナー像を形成するトナー像形成手段（露光手段）２０とを備えている。
また、前記第１の像担持体１１上に形成されたトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）４１上に一次転写する一次転写手段（中間転写ベルトユニット）４０と、第２の像担持体（転写材）９０の裏面に接触し前記中間転写体４１上のトナー像を前記第２の像担持体９０に二次転写する二次転写手段（二次転写ユニット）５０とを備えている。
さらに、前記中間転写体４１に接触し二次転写後の中間転写体４１上の残トナー像を正規の帯電極性の逆極性に帯電させる残トナー帯電手段（二次転写バイアスローラ）５１を備え、前記逆極性に帯電させた残トナーが一次転写部位を通過するさいに第１の像担持体１１に転移させることで中間転写体４１のクリーニングを行なうフルカラー画像形成装置である。
【０００９】
図２は本発明のフルカラー画像形成装置に使用するクリーニングローラの第１の実施の形態を示す断面図である。クリーニングローラ５２は芯金５２ａ、芯金５２ａの外周に均一厚に設けた弾性層５２ｂ、弾性層５２ｂの表面に植設したブラシ毛５２ｃによって構成されている。
芯金５２ａに用いる材料としては、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＵＭ（快削鋼）等の金属が使用できる。本実施の形態ではＳＵＳの材料で、その径をφ８ｍｍに仕上げたものを用いた。
弾性層５２ｂに用いる材料としては、ゴム、エラストマ等が使用可能であり、例えばゴム、エラストマとしては、天然ゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム等を１種類または２種類以上使用できる。
また、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム等を１種類または２種類以上使用できる。本実施の形態ではウレタンゴムを発泡させ、そのアスカーＣ硬度を２０±５度に調整したものを用いた。
弾性層５２ｂの硬度は小さいほうが望ましい。これは、中間転写ベルト４１に対して適度な圧力でブラシ毛５２ｃを当接させるためであり、硬度が高すぎると中間転写ベルト４１の表面を傷つけてしまい、長期に渡っては表面を摩耗させてしまうためである。
一方、硬度を小さくしすぎると中間転写ベルト４１への当接圧が不足し、中間転写ベルト４１から二次転写残トナーを掻き取る作用に不足が生じることが分かった。弾性層５２ｂの硬度に関しては検討の結果、アスカーＣ硬度において１０〜７０度の範囲が望ましいことがわかった。
【００１０】
ブラシ毛５２ｃに用いる材料としては、ナイロン（ＮＹ）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリブタジエン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
また、ケトン樹脂、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
さらに、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体およびスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
またさらに、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレンアクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂及びアクリル・ウレタン樹脂等）等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
さらに、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂および変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
【００１１】
本実施の形態ではナイロンに抵抗調整のためにカーボンブラックを混錬したものを用い、その太さは３．３Ｄｔｅｘ（デシテックス：１００００ｍ当たり３．３ｇ）、長さは２ｍｍのものを用いた。ここで、ブラシ毛の長さについては検討の結果、０．３〜１０ｍｍの範囲で使用可能であることがわかった。
ブラシ毛の長さが０．３ｍｍを下回るとブラシ毛自体のコシが強いため、中間転写ベルト４１の表面を傷つけ易く、やがて表面を摩耗させてしまい画像に影響が出てしまう。一方、ブラシ毛の長さが１０ｍｍを上回るとブラシ毛自体が撓みやすくなるため、残トナーの掻き取り力が不十分となるため、クリーニング不良やネガ残像を発生させてしまう。
したがってブラシ毛の長さは、０．３〜１０ｍｍの範囲が望ましく、より望ましくは０．５〜８ｍｍ、更に望ましくは０．８〜６ｍｍの範囲である。また、ブラシ毛の太さについては検討の結果、０．１〜１５Ｄｔｅｃの範囲で使用可能であることがわかった。
ブラシ毛の太さが０．１Ｄｔｅｘを下回ると、ブラシ毛自体のコシが弱く残トナーの掻き取り力が不十分となるため、クリーニング不良やネガ残像を発生させてしまう。
一方、１５Ｄｔｅｘを上回るとブラシ毛が太くコシが強くなるため、中間転写ベルト４１の表面を傷つけ易く、やがて表面を摩耗させてしまい画像に影響が出てしまう。したがって、ブラシ毛の太さは、０．１〜１５Ｄｔｅｘの範囲が望ましく、より望ましくは０．５〜１０Ｄｔｅｘ、さらに望ましくは１〜８Ｄｔｅｘの範囲である。
ブラシ毛５２ｃは芯金５２ａ、弾性層５２ｂで構成されたローラに、ブラシ毛５２ｃを固定するための接着剤を薄層状に塗布し、芯金５２ａに高電圧（２０〜４０ＫＶ前後）を印加することでブラシ毛５２ｃを静電吸着させる。接着剤はとくに限定されるものではないが、クリーニングローラ５２の抵抗を安定させるために導電性を有することが望ましい。
【００１２】
上述したような構成のクリーニングローラ５２では、ローラ表面の毛足が短くできるため毛先の間隔を狭く維持でき、中間転写ベルト４１表面との接触する確率を高くできるため残トナーを効率良く掻き取ることが可能となる。
また、低硬度の弾性層を設けたことで毛先が短いにも拘わらず、中間転写ベルト４１に対して十分なニップ幅を確保できるようになる。ここで、クリーニングローラ５２の抵抗測定方法について説明する。
抵抗値の測定は、金属平板にクリーニングローラ５２をその毛先が１ｍｍ食い込むように固定し、芯金に１ＫＶ印加したときの金属平板との間に流れた電流値から抵抗を算出した。本実施の形態のクリーニングローラ抵抗は前述した方法で５×１０８Ωと測定されたものを用いた。
ブラシ抵抗の使用可能範囲は検討の結果、１０４〜１０１０Ωであることが分かった。クリーニングローラ５２の抵抗は、前述したように１０４Ω以下であるときバイアスローラ５３との電位差が少なくなるためトナー回収性能、すなわちクリーニングローラ５２からバイアスローラ５３への残トナー転移性が低下してしまう。
このようにクリーニングローラ５２に残トナーが滞留してしまうとやがてブラシ毛内にトナー詰まりが発生するため、トナー掻き取りが不十分となると同時に、中間転写ベルト４１に残った、掻き取れなかった残トナーへの電荷注入が十分に行なえず、感光体への転移ができなくなるためクリーニング不良が発生してしまう。
一方、クリーニングローラ５２の電気抵抗値が１０１０Ωを超えると、前述した印加バイアスの範囲では電流不足により電荷注入が十分に行われずクリーニング不良となる。ここで、電圧を上げると電流は流れるようになるが高電圧による放電が発生し部分的にプラス帯電量の大きい、具体的には６０［μＣ／ｇ］以上の残トナーが発生してしまう。
このように強くプラス帯電した残トナーは中間転写ベルト４１との間に静電的吸着力が強く発生し、クリーニングローラ５２による掻き取りが不十分となり、また感光体ベルト１１への転移ができなくなるためクリーニング不良となる。したがって、クリーニングローラ５２の抵抗値範囲は１０４〜１０１０Ωであることが望ましい。
【００１３】
図３はベルトクリーニングユニットの動作を説明する概略図である。このように構成されたクリーニングローラ５２を用いたベルトクリーニングユニットの動作を説明する。クリーニングローラ５２はフルカラー画像を形成するときは中間転写ベルト４１上に４色のトナー画像が形成されるまで、接離機構によって中間転写ベルト４１面から離間させられている。
クリーニングローラ５２は、中間転写ベルト４１上の画像が転写材９０に二次転写された後の転写残トナーがベルトクリーニングユニット４２に到達するタイミングに合わせ、接離機構によって中間転写ベルト４１に当接する。
クリーニングローラ５２は当接するタイミングに合わせ、図示しないクラッチにより回動されると同時に、バイアスローラ５３には高圧電源１１０によってクリーニングバイアスが印加される。
クリーニングローラ５２の回転方向は、図３に示すように本実施の形態では中間転写ベルト４１の回転方向に対して反対方向、すなわち逆方向となるようにした。このような方向に回転するようにしたことで、十分な掻き取り力が得られる。
本実施の形態ではクリーニングバイアスとして、８００Ｖの定電圧印加を行なった。
なお、クリーニングバイアスの検討を行なった結果、６００〜１８００Ｖの範囲で使用可能なことがわかった。ところでトナーの帯電極性は本実施の形態の場合、二次転写前まではマイナス極性であるが二次転写後の残トナー極性はプラス極性が多く含まれる。これは二次転写時の放電により極性反転するためで、二次転写バイアスを高くするとプラス極性トナーの割合も多くなる。
このようにプラス極性に帯電した残トナーが一次転写ニップ部に到達すると、一次転写バイアスにより形成された転写電界によって通常の一次転写とは逆に中間転写ベルト４１から感光体ベルト１１に転移する。
【００１４】
しかしながら、二次転写残トナーの極性は必ずしもすべてがプラス極性ではなく、マイナス極性や帯電量が０に近いものも混在しており、残トナー帯電量を測定したところ−１０〜＋１０［μＣ／ｇ］であった。
これは転写材９０の材質やその吸湿状態、二次転写が行われる雰囲気環境などによって残トナーの受ける放電状態が変化するからである。このため、前述したようにクリーニングローラ５２に正極のクリーニングバイアスを印加することによって、マイナス極性の残トナーはクリーニングローラ５２に吸着する。
その後クリーニングローラ５２とバイアスローラ５３との電位差で残トナーはバイアスローラ５３に転移する。さらにバイアスローラ５３に転移した残トナーはクリーニングブレード５４によって掻き落とされる。
帯電量が０に近いものや、プラス極性に帯電している残トナー、さらに紙粉等の異物もクリーニングローラ５２のブラシ毛先によって中間転写ベルト４１から掻き取り回収され、一部はマイナス極性トナーと一緒にバイアスローラ５３に転移する。
【００１５】
図４はクリーニングローラから残トナーを回収するメカニズムを説明する概略図である。図４に示すように、また、クリーニングローラ５２上の他の残トナーおよび紙粉等の異物については、バイアスローラ５３との接点部にてブラシ毛先の跳ねによってバイアスローラ５３上に飛翔転移し、クリーニングブレード５４によって掻き落とされる。
上述したように中間転写ベルト４１上の残トナーについては、クリーニングローラ５２によってその大部分が掻き取り回収されるが、わずかながら回収されなかった中間転写ベルト４１上の残トナーはクリーニングローラ５２に印加されたバイアスによって、プラス極性の電荷注入が行われることで中間転写ベルト４１上から感光体ベルト１１に転移させられる。
本実施の形態におけるクリーニングローラ５２通過後の残トナー帯電量は＋２０〜＋４０［μＣ／ｇ］であった。なお、本実施例では中間転写ベルト４１からクリーニングローラ５２への残トナー回収率はいずれも９０％以上であった。
ここで残トナー回収率の算出方法は次式、
（クリーニングローラ５２回収トナー重量／中間転写ベルト４１上残トナー）×１００［％］
によって求めた。
本実施の形態で説明したクリーニングローラ５２を画像形成装置に組み入れ、画像形成を行なったところ、クリーニング不良、ネガ残像の発生が全くない良好なフルカラー画像が得られた。
図５は本発明によるクリーニングローラの第２の実施の形態を示す概略断面図である。図５に示すように、第１の実施の形態の弾性層５２ｂにさらに薄膜のチューブ５２ｄを被せ、その上にブラシ毛５２ｃを静電吸着および接着固定させクリーニングローラ５２としたものである。
本実施の形態では薄膜チューブ５２ｄとして厚み１００μｍのフッ素樹脂であるＰＦＡチューブを被覆させた。このように弾性層５２ｂの発泡材料にＰＦＡチューブを被覆したことで、クリーニングローラ５２の全体硬度は若干上がるものの、弾性層５２ｂ表面に生じた発泡によるセル穴を被うことが可能となるため、ブラシ毛５２ｃの植毛状態にムラが生じにくい利点がある。
第２の実施の形態のクリーニングローラ５２を画像形成装置に組み入れ、画像形成を行なったところ、クリーニング不良、ネガ残像の発生が全くない良好なフルカラー画像が得られた。
【００１６】
図６は本発明によるクリーニングローラの第３の実施の形態を示す概略図である。本実施の形態では図６に示すように、弾性層５２ｂの材質に発泡させないウレタンゴムを用いた。
このように弾性層５２ｂに発泡材料を用いないようにしたことで、クリーニングローラ５２の全体硬度は若干上がるものの、弾性層５２ｂ表面に発泡によるセル穴が無いため、ブラシ毛５２ｃの植毛状態にムラが生じにくい利点がある。
本実施の形態のクリーニング不良、ネガ残像の発生が全くない良好なフルカラー画像が得られた。
図７は本発明によるクリーニングローラの第４の実施の形態のクリーニングローラの回転方向を示す概略図である。本実施の形態では図７に示すように、クリーニングローラ５２の回転方向の違い以外の構成は第１の実施の形態と同じである。
本実施の形態ではクリーニングローラ５２の回転方向を中間転写ベルト４１の回転方向に対して同一方向となるようにした。なお、クリーニングローラ５２の回転周速は掻き取り力を上げるために中間転写ベルト４１よりも若干速めに設定するほうが望ましい。本実施の形態では、中間転写ベルト４１の１．３倍速としたが１．１〜２倍程度まで使用可能である。
２倍以上に速くすると、クリーニングローラ５２が一度掻き取った残トナーを飛散させてしまうためである。このような方向に回転するようにしたことと周速を若干速めに設定したことで、十分な掻き取り力が得られる。
本実施の形態においても、このクリーニングローラ５２を画像形成装置に組み入れ、画像形成を行なったところ、クリーニング不良、ネガ残像の発生が全くない良好なフルカラー画像が得られた。
【００１７】
以上説明したように、弾性層を有し、その表面にブラシ毛を接着固定させた構成のクリーニングローラを用いた画像形成装置としたことで、クリーニング不良、ネガ残像の発生が全くない良好なフルカラー画像が得られるようになった。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するものではない。たとえば、上述した実施の形態では、クリーニングローラ５２を構成する材料について例示したが、これに限定されるものではなく、適宜好適な材料を使用することが可能である。
中間転写体として中間転写ベルトを用いたが、中間転写ドラムでも構わない。また、像担持体として感光体ベルトを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体ドラム等、すべての像担持体に適用可能である。
また、現像方式は１成分反転現像で説明したが、正規現像、さらには２成分現像にも適用可能である。さらに、二次転写手段として転写ローラを用いたが、回転型転写ブラシなどの回転型接触転写方式はもちろんのこと、転写ブラシ、転写ブレード、転写プレートなどの転写方式でも本発明を適用可能である。
さらに、一次、二次転写バイアス、クリーニングバイアスは上記説明した値に限定されることなく、適宜好適な値に設定することが可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、残トナー帯電手段は弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたことで、残トナー帯電手段による転写残トナーの回収効率を高くできるためクリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、また中間転写体の表面に適度な圧力で当接させることができるため、良好なフルカラー画像が長期に渡って得られる。
請求項２によれば、残トナー帯電手段の弾性層を発泡体としたので、低硬度化が実現でき、中間転写体の表面に適度な圧力で当接させることができるため、クリーニング不良の無い良好なフルカラー画像が長期にわたって得られる。
請求項３によれば、導電性繊維を弾性層の表面にブラシ状に配設したので、残トナー帯電手段による転写残トナーの回収効率が高くできるためクリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、良好なフルカラー画像が得られる。
請求項４によれば、導電性繊維は前記残トナー帯電手段の弾性層表面に静電的に吸着され、予め弾性層表面に塗布された接着剤により固定されるので、残トナー帯電手段の表面に均一なブラシ毛の植毛と固定が可能となり、転写残トナーの回収効率が高く、クリーニング不良、ネガ残像の発生が無い、良好なフルカラー画像が得られる。
請求項５によれば、弾性層硬度はアスカーＣで１０度以上７０度以下であるので、中間転写体の表面に適度な圧力で当接させることができるため、クリーニング不良の無い良好なフルカラー画像が長期にわたって得られる。
【００１９】
請求項６によれば、残トナー帯電手段の抵抗値は１０４〜１０１０Ωの範囲であるので、クリーニング不良の無い良好なフルカラー画像が得られる。
請求項７によれば、残トナー帯電手段は回転体であるので、残トナー帯電手段による転写残トナーの回収効率が高く、クリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、良好なフルカラー画像が得られる。
請求項８によれば、導電性繊維の長さは０．３〜１０ｍｍの範囲であるので、繊維の曲げクセが発生しにくく、長期に渡って転写残トナーの回収効率が高く、クリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、良好なフルカラー画像が得られる。
請求項９によれば、前記導電性繊維の太さは０．１〜１５Ｄｔｅｃ（デシテックス）の範囲であるので、中間転写体の表面に適度な圧力で当接させることができ、残トナー帯電手段による転写残トナーの回収効率が高くできるためクリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、また中間転写体を損傷させないため、良好なフルカラー画像が長期にわたって得られる。
請求項１０によれば、残トナー帯電手段は弾性層を有し、その表面に導電性繊維を設けたことで、残トナー帯電手段による転写残トナーの回収効率を高くできるためクリーニング不良、ネガ残像の発生が防止でき、また中間転写体の表面に適度な圧力で当接させることができるため、良好なフルカラー画像が長期にわたって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間転写体を中間転写ベルトとした本発明のフルカラー画像形成装置の全体構成を示す概略断面図。
【図２】本発明のフルカラー画像形成装置に使用するクリーニングローラの第１の実施の形態を示す断面図。
【図３】ベルトクリーニングユニットの動作を説明する概略図。
【図４】クリーニングローラから残トナーを回収するメカニズムを説明する概略図。
【図５】本発明によるクリーニングローラの第２の実施の形態を示す概略断面図。
【図６】本発明によるクリーニングローラの第３の実施の形態を示す概略図。
【図７】本発明によるクリーニングローラの第４の実施の形態のクリーニングローラの回転方向を示す概略図。
【図８】残トナー帯電手段として回転ブラシを使用した従来例を示す概略断面図。
【符号の説明】
１  フルカラー画像形成装置、１１  第１の像担持体（感光体）、４０  一次転写手段（中間転写ベルトユニット）、４１  中間転写体（中間転写ベルト）５０  二次転写手段（二次転写ユニット）、５１  残トナー帯電手段（二次転写バイアスローラ）、５２  クリーニングローラ、５２ａ  芯金、５２ｂ  弾性層、５２ｃ  ブラシ毛（導電性繊維）、５３  バイアスローラ、９０  第２の像担持体（転写材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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