(57)【要約】【課題】高品質なフルカラーの画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１と、像担持体１上に形成されたトナー像が転写される中間転写体１０と、中間転写体１０上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニット１９とを備え、クリーニングユニット１９は、中間転写体１０に対して接離可能な導電性部材４０とクリーニングブレード４１を有する画像形成装置であって、導電性部材４０に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加するバイアス電源１００を備えた。【選択図】      図１
2005010500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加するバイアス電源を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、バイアス電源は、通常のクリーニング時には一方の極性のバイアスを印加し、導電性部材とクリーニングブレードが中間転写体から離間する直前には他方の極性のバイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１記載の画像形成装置において、バイアス電源は、通常のクリーニング時には両方の極性のバイアスを交互に印加することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、導電性部材は回動可能な導電性ブラシであり、導電性ブラシとクリーニングブレードは互いに接触するように配設され、且つ導電性ブラシは中間転写体の回転方向に対し逆方向に回転するように駆動されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、クリーニングブレードは中間転写体の回転方向に対してカウンタとなる方向に配設されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシとクリーニングブレードは一体で接離可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシの抵抗値が１０４〜１０１０Ωの範囲であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシは潤滑剤塗布ブラシを兼ねることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置における中間転写体クリーニング方法であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加することを特徴とする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】
この発明は、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画像形成装置に関し、詳細には中間転写体を用いたフルカラーの画像形成装置及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】
電子写真式の画像形成装置では、像担持体（以下、感光体、という）上に形成されたトナー画像を転写材に転写し、その後転写材上の該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。また、例えば、特許文献１、２に開示されるようなフルカラー画像を形成する装置としては、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して定着する画像形成装置が公知である。
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３に開示されるように、一旦中間転写体上に重ねあわせた４色のトナー画像を転写材に一括転写した後、定着器によって定着するフルカラー画像形成装置もある。さらに、このような中間転写体を用いたフルカラー画像形成装置には、例えば、特許文献４に開示されているように、各色ごとに設けられた複数の感光体を直列に配設し、中間転写体が１回転する間に全色のトナーを重ね転写することで、プリント速度を高めたフルカラー画像形成装置も市場で稼動し始めている。
上述の装置においては転写材を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転写材種類が使用可能であり、転写材の汎用性が高いという利点を有する。前記中間転写体としては中間転写ドラム、または中間転写ベルトが一般的に用いられる。
【０００３】
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。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二の像担持体（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、例えば、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技術が提案されている。
しかしながら、この技術ではブレードの離間時にブレード先端に滞留したトナーが中間転写体上に残り、画像上にスジとなって発現したり、滞留したトナーが落下して画像上にトナー落ちとして発現する場合があった。
このような課題を解決するために、例えば、特許文献６記載の技術は、クリーニングブレード先端の滞留トナーを、その下流側に配設したブラシで掻き取るようにしたものである。
さらに、このような課題を解決するための別の技術として、例えば、特許文献７に開示されているように、クリーニングブレードを用いずに転写残トナー帯電手段を用いて中間転写体上の転写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い、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という技術がある。
【特許文献１】特許第２５７９１３７号
【特許文献２】特開平８−２９２６５５号公報
【特許文献３】特開平５−１１５６２号公報
【特許文献４】特開２００２−２２９３４４公報
【特許文献５】特開平５−３０３３１０号公報
【特許文献６】特開２００１−３０５８７１公報
【特許文献７】特開平８−２９２６２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの特開２００１−３０５８７１公報記載の技術においても、ブラシで完全に掻き取ることができず、画像上にスジが発生する場合があった。また、フルカラー画像形成装置におけるクリーニングブレードを用いたクリーニングユニットでは、前述したようにブレード先端に滞留したトナーが離間時に落下するため、クリーニングユニットを上部に配置できない等、その配置位置には制約があり設計の自由度を狭めていた。
また、特開平８−２９２６２３号公報記載の技術を用いた場合においても次のような問題点があった。転写残トナーを中間転写体から感光体に転移させる場合において、その転移率を１００％にすることができないため、次プリントの画像に混色する場合がある。
転写残トナーを中間転写体から感光体に転移させる場合において、一次転写バイアスを高く設定すると感光体と中間転写体間で発生する放電により転写残トナーの転移ができなくなるため、一次バイアスについては低く設定せざるを得ない。よって、一次転写バイアスの設定が制限されるため一次転写性に影響する場合がある。
クリーニングブレードのように中間転写体表面を摺刷しないため、トナー外添剤が中間転写体表面に微小厚膜を形成（以下フィルミングと呼ぶ）しやすく、画像ボケ等の欠陥を生じることがある。
クリーニングブレードのように中間転写体表面を摺刷しないため、紙粉やその他の異物が中間転写体クリーニング手段を通過し、一次転写ニップ部に進入するため、その紙粉や異物が一次転写ニップの形成を部分的に阻害し白斑点抜けの発生を招来させる場合がある
そこで、本発明は上記課題を解決し、高品質なフルカラーの画像形成装置及びその中間転写体クリーニング方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加するバイアス電源を備えた画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、バイアス電源は、通常のクリーニング時には一方の極性のバイアスを印加し、導電性部材とクリーニングブレードが中間転写体から離間する直前には他方の極性のバイアスを印加する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、請求項１記載の画像形成装置において、バイアス電源は、通常のクリーニング時には両方の極性のバイアスを交互に印加する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、請求項１記載の画像形成装置において、導電性部材は回動可能な導電性ブラシであり、導電性ブラシとクリーニングブレードは互いに接触するように配設され、且つ導電性ブラシは中間転写体の回転方向に対し逆方向に回転するように駆動される画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、クリーニングブレードは中間転写体の回転方向に対してカウンタとなる方向に配設される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、請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシとクリーニングブレードは一体で接離可能である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、請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシの抵抗が１０４〜１０１０Ωの範囲である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、請求項１記載の画像形成装置において、導電性ブラシは潤滑剤塗布ブラシを兼ねる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、像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置における中間転写体クリーニング方法であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加する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、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成図である。矢印の方向に回転する感光体ベルト１は、一次転写対向ローラ１６、感光体駆動ローラ１７、感光体テンションローラ１８で張架されており、この感光体ベルト１の回りには感光体クリーニングユニット２、帯電器４、露光手段５、中間転写ベルト１０などが配置されている。現像手段はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の４個の現像器から構成される。
フルカラー画像形成時は、イエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、各色の可視像が中間転写ベルト１０に順次重ね転写されることでフルカラー画像が形成される。なお、感光体ベルト１の周速（所謂プロセススピード）は１８０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。なお、符号３は感光体クリーニングユニット２のブレードである。
中間転写ベルト１０は、一次転写バイアスローラ１１、二次転写対向ローラ１２、駆動ローラ１３、テンションローラ１４、ベルトクリーニング対向ローラ１５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。なお、一次転写バイアスローラ１１は圧接バネ２７により感光体ベルト１方向に押圧されている。また、各ローラは図示しない中間転写ベルトユニット側板によって中間転写ベルト１０の両側より支持されている。
【０００７】
中間転写ベルト１０に用いる材質としては、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。また、上述したような樹脂フィルムベルト以外に、弾性層を有する中間転写体を用いることも可能である。
弾性層を有する中間転写体の材料としては、ゴム、エラストマー、樹脂等が使用可能であり、例えばゴム、エラストマーとしては、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、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、シンジオタクチック１、２−ポリブタジエン、水素化ニトリルゴム及び熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系及びフッ素樹脂系）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。
【０００８】
また、樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、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、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、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、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及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、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替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）、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、ポリアミド樹脂及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。
また、前記中間転写体の抵抗を調整するために、前述したゴム、エラストマー及び樹脂に各種導電剤を添加することも可能である。導電剤としては、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。
【０００９】
さらに、弾性体層上に感光体の汚染（ブリード）防止、トナー固着（フィルミング）防止、トナーの帯電制御、表面抵抗の調整、摩擦係数の制御等の目的で、種々の樹脂からなる表面被覆層を形成することが好ましい。
この表面被覆層を形成する樹脂としては、公知の材料から適宜選定して用いることができ、具体的には、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、ケトン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリブタジエン樹脂、塩素化ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、アクリル・ウレタン樹脂、アクリル・シリコーン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂、スチレン・マレイン酸樹脂、エチレン・アクリル樹脂などが使用でき、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。
本実施形態で用いた中間転写ベルト１０は、ＰＶＤＦにカーボンブラックを添加し、その厚みを１５０μｍに調整したものを用いた。ところで、中間転写ベルト４１の体積抵抗率及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１０の抵抗は、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、中間転写ベルト１０の表裏に１０００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加してｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ５ｓｅｃ、ｃｈａｒｇｅ  １０ｓｅｃで測定を行い、その測定時の環境は２２℃５５％ＲＨに固定した。
中間転写ベルト１０の体積抵抗率及び表面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、転写材剥離工程などで中間転写ベルト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。
また、体積抵抗率及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。従って、本発明における中間転写ベルト１０の体積抵抗率及び表面抵抗率は上記範囲内でなければならない。
【００１０】
ベルトクリーニングユニット１９は、中間転写ベルト１０に接離可能で、中間転写ベルト１０に対して接離させる接離機構２６などで構成されており、１色目のイエロー画像をベルト転写したあとの、２、３、４色目をベルト転写している間は、接離機構２６によって中間転写ベルト１０面から離間させられ、二次転写が行われると所定のタイミングで圧接され、転写残トナーのクリーニングを行う。
中間転写ベルト１０の端部（非画像形成領域）にはベルト位置検出マーク２３が設けられており、マークセンサ２４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。ベルトクリーニングユニット１９については後述する。
二次転写ユニット２０は、二次転写バイアスローラ２１、及び該二次転写バイアスローラ２１を中間転写ベルト１０に対して接離させる接離機構２２などで構成されている。二次転写バイアスローラ２１はＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０６〜１０１０Ω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いる。
ここで、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加するため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。逆に、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。
これは、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値が低いため、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くからである。
【００１１】
なお、二次転写バイアスローラ２１の抵抗値は、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ２１を設置し、芯金両端部に片側４．９Ｎ（両側で合計９．８Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。なお、二次転写バイアスローラ２１の抵抗測定時も、環境を２２℃５５％ＲＨに固定した。
また、二次転写バイアスローラ２１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１０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２１は通常中間転写ベルト１０面から離間しているが、中間転写ベルト１０面に形成された４色の重ね画像を転写材２５に一括転写するときにタイミングを取って接離機構２２で押圧され、所定のバイアス電圧を印加することにより転写材２５への転写を行う。
転写材２５はピックアップローラ２８、給紙搬送ローラ２９、レジストローラ３０によって、中間転写ベルト１０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。転写材２５に転写された４色重ね画像は定着手段３１で定着されたあと排紙ローラ３２によって排紙される。
【００１２】
ここで、フルカラー画像形成について詳述する。まず感光体ベルト１は帯電器４により一様に表面電位−５００Ｖに帯電され、その後露光手段５により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト１上の静電潜像がイエロー現像器６によりイエロートナーからなる一成分現像剤で顕像化されてイエロー画像（イエロートナー像）となる。この時イエロー現像器６に印加される現像バイアスは−３００Ｖである。
一次転写バイアスローラ１１は図示しない高圧電源から二次転写バイアスが印加されて中間転写ベルト１０の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト１上のイエロー画像を中間転写ベルト１０に転移させる。この時の一次転写バイアスは７００Ｖと設定した。感光体ベルト１はイエロー画像の転写後に感光体クリーニングユニット２により転写残トナーをクリーニングされる。
次に感光体ベルト１は再度帯電器４により一様に表面電位−５００Ｖに帯電され、その後露光手段５により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト１上の静電潜像がマゼンタ現像器７によりマゼンタトナーからなる一成分現像剤で顕像化されてマゼンタ画像（マゼンタトナー像）となる。このマゼンタ現像器７に印加される現像バイアスは−３００Ｖである。
一次転写バイアスローラ１１は高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト１０の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト１上のマゼンタ画像を中間転写ベルト１０に転移させる。この時の一次転写バイアスは８００Ｖと設定した。感光体ベルト１はマゼンタ画像の転写後に感光体クリーニングユニット２によりクリーニングされる。
【００１３】
次に感光体ベルト１は再度帯電器４により一様に表面電位−５００Ｖに帯電され、その後に露光手段５により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト１上の静電潜像がシアン現像器８によりシアントナーからなる一成分現像剤で顕像化されてシアン画像（シアントナー像）となる。この時シアン現像器８に印加される現像バイアスは−３００Ｖである。
一次転写バイアスローラ１１は高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト１０の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト１上のシアン画像を中間転写ベルト１０にイエロー画像、マゼンタ画像と重ね合わせて転写させる。この時の一次転写バイアスは９００Ｖと設定した。感光体ベルト１はシアン画像の転写後に感光体クリーニングユニット２によりクリーニングされる。
さらに感光体ベルト１は帯電器４により一様に表面電位−５００Ｖに帯電され、その後に露光手段５により露光されて静電潜像が形成されることで画像の書込みが行われ、この感光体ベルト１上の静電潜像がブラック現像器９によりブラックトナーからなる一成分現像剤で顕像化されてブラック画像（ブラックトナー像）となる。この時、ブラック現像器９に印加される現像バイアスは−３００Ｖである。
一次転写バイアスローラ１１は、高圧電源から転写バイアスが印加されて中間転写ベルト１０の裏面に接触して電荷を付与することで感光体ベルト１上のブラック画像を中間転写ベルト１０にイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像と重ね合わせて転写させる。この時の一次転写バイアスは９００Ｖと設定した。感光体ベルト１はブラック画像の転写後に感光体クリーニングユニット２によりクリーニングされる。
中間転写ベルト１０上のフルカラー画像（４色重ね画像）は、給紙装置からピックアップローラ２８、給紙搬送ローラ２９、レジストローラ３０によって給紙されてきた転写材２５へ二次転写バイアスローラ２１により転写され、転写材２５は中間転写ベルト１０から転移されてきた画像が定着手段３１で定着された後に排紙される。
【００１４】
また、本実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、上述のような４色重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードが操作表示部３４にて指定可能である。
単色モード、２色モード、３色モードのいずれかが指定された時には、上述のようなフルカラーモードにおいて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を感光体ベルト１上に形成して中間転写ベルト１０に転写する動作の代わりに、単色モードに応じた単色の画像を感光体ベルト１上に形成して中間転写ベルト１０に転写する動作、または２色モードに応じた２色の画像を感光体ベルト１上に形成して中間転写ベルト１０に転写する動作、または３色モードに応じた３色の画像を感光体ベルト１上に形成して中間転写ベルト１０に転写する動作が行われ、中間転写ベルト１０上の単色画像または２色重ね画像または３色重ね画像が二次転写バイアスローラ２１により転写材２５に転写されて定着手段３１によって定着された後に排紙される。
ここで、複数色の重ね画像を転写材２５上に形成する画像形成動作を操作部による設定枚数分だけ連続して行う時には、転写材２５後端が二次転写バイアスローラ２１を十分に通過するタイミングで後述する高圧電源１００から二次転写バイアスローラ２１への二次転写バイアス電圧がオフされ、その後中間転写ベルト１０上の次ページのトナー像を二次転写バイアスローラ２１へ付着させないために、接離機構２２によって二次転写バイアスローラ２１を中間転写ベルト１０から離間させる。
トナー粒径は体積平均粒径で４〜１０μｍの範囲であることが望ましい。これ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、さらに凝集しやすくなるので中抜けが発生しやすくなる。逆にこれよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度悪化により高精細な画像を得ることができない。
本実施形態では、トナー粒径の体積平均粒径７．５μｍのものを用いた。なお、本画像形成装置にてコピーを行う場合にはスキャナ部３３より画像の読取りを行い、各種操作及び表示は操作表示部３４にて行う。
【００１５】
【実施例１】
ここで、本発明のベルトクリーニングユニット１９に関して図２を用いて詳述する。ベルトクリーニングユニット１９には、クリーニングブラシ４０、クリーニングブレード４１が接するように配設されており、さらにクリーニングブラシ４０に１ｍｍ食い込む位置関係でトナー回収ローラ４２が配設されている。このトナー回収ローラ４２は正負の両極性に切り替え可能なバイアス電源１００（図１）に接続されており、所定のタイミングにてバイアス極性を切り替えて印加される。
前記バイアスによってクリーニングブラシ４０に付着した転写残トナーはさらに転写残トナー回収ローラ４２に回収され、回収ローラクリーニングブレード４３によって掻き落とされる。掻き落とされた転写残トナーは常時回動している搬送スクリュー４５によって一定方向に搬送され、図示しない廃トナーボトルに回収される。
クリーニングブラシ４０は、図２に示すように中間転写ベルト１０の回転方向に対して逆（カウンタ）方向に回転駆動させている。クリーニングブラシ４０の回転方向は中間転写ベルト１０の回転方向と同一方向に回転させても良いが、本発明のようにクリーニングブレード４１と接するような構成の場合には、クリーニングブラシ４０に付着した転写残トナーをクリーニングブレード４１先端にて擦り取ってしまうため、本実施例のようにカウンタ方向に回転させるほうが望ましい。
符号４４は潤滑剤であり、本実施例ではステアリン酸亜鉛を棒状に固めたもので、ステアリン酸亜鉛の原材料を溶融→予め熱してある型に注入→冷却→脱型、の手順で作成される。
潤滑剤４４は自重にてクリーニングブラシ４０に対して押圧され、回転するクリーニングブラシ４０の毛先によって研磨される。この研磨によって潤滑剤４４は微粒子状となり、微粒子はクリーニングブラシ４０に付着して搬送された後、中間転写ベルト１０表面に擦り付けられるように塗布され、さらにクリーニングブレード４１によって均一に成膜される。このように中間転写ベルト１０上に均一に成膜された順滑剤によって、中間転写ベルト１０の表面の離型性が向上し、トナー外添剤等の付着によるフィルミングや、クリーニングブレード４１のめくれ、びびり音を防止できるようになる。
【００１６】
ところで、クリーニングブラシ４０の抵抗であるが、１０４未満であると転写残トナーをクリーニングブラシ４０に付着させることはできるのだが、クリーニングブラシ４０による電圧降下が少ないためにトナー回収ローラ４２との電位差が少なくなり、クリーニングブラシ４０からのトナー回収性能、即ちクリーニングブラシ４０からトナー回収ローラ４２への転写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ブラシ４０に転写残トナーが滞留してしまうと継続的なクリーニングブラシ４０によるトナー回収ができなくなってしまうため、やがてはクリーニングブレード４１の先端にトナーが大量に溜まり、ベルトクリーニングユニット１９の離間時に落下してしまうために画像欠陥となる。
一方、クリーニングブラシ４０の抵抗が１０１０Ωを超えると電流不足となり、クリーニングブラシ４０に転写残トナーを吸着できないため、上述したような現象と同様に、やがてはクリーニングブレード４１先端にトナーが大量に溜まり、ベルトクリーニングユニット１９の離間時に落下してしまうために画像欠陥となる。以上よりクリーニングブラシ４０の抵抗は１０４〜１０１０Ωであることが望ましい。
なお、クリーニングブラシ４０の抵抗値は、導電性の金属製板にクリーニングブラシ４０を１ｍｍ食い込むように設置し、クリーニングブラシ４０の芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。なお、クリーニングブラシ４０の抵抗測定時環境は２２℃５５％ＲＨに固定した。
通常の画像形成時における転写残トナーの回収について説明する。本実施例で用いるトナーは現像器内での摩擦によりマイナス極性に帯電しており、その帯電量はおおよそ−１５〜−４０μＣ／ｍｇの範囲になっている。感光体ベルト１に形成された潜像に対して現像されたトナー画像は一次転写にて中間転写ベルト１０に転移され、さらに二次転写にて転写材２５に転写される。この時に転写材２５に転移できなかった転写残トナーの極性はプラスとマイナスが混ざった状態になっている。
この転写残トナーがベルトクリーニングユニット１９部に到達する直前の所定タイミングでベルトクリーニングユニット１９は中間転写ベルト１０に当接され、同時にクリーニングブラシ４０、トナー回収ローラ４２、回収ローラクリーニングブレード４３が回転駆動される。
【００１７】
さらに本実施例では、トナー回収ローラ４２に＋１６００Ｖのバイアスを印加しており、このバイアスによって転写残トナーの内、マイナス極性のトナーについてはクリーニングブラシ４０に付着、搬送され、さらにクリーニングブラシ４０とトナー回収ローラ４２間に生じる電位差によってクリーニングブラシ４０からトナー回収ローラ４２に転移する。
一方、転写残トナー中のプラス極性トナーだが、上述した動作の中ではクリーニングブラシ４０には回収されないため、クリーニングブラシ４０を通過してしまう。クリーニングブラシ４０を通過した転写残トナーはクリーニングブレード４１によって堰き止められ、ブレード先端に滞留する（図３参照）。
この滞留した転写残トナーはそのほとんどがプラス極性のトナーであるため、転写残トナーの後端がベルトクリーニングユニット１９を通過する直前に、トナー回収ローラ４２に−１６００Ｖのバイアスを印加することで滞留トナーを回収する。この時、クリーニングブレード４１先端の滞留トナーを残さず回収するために、クリーニングブラシ４０先端部とクリーニングブレード４１が接していることが重要である。
本実施例では、ベルトクリーニングユニット１９が離間する直前にクリーニングブラシ４０が４回転する間マイナス極性の印加を行うようにし、さらに離間動作よりもバイアス印加を長くした。このようなタイミングとすることで離間動作直前までクリーニングブレード４１先端の滞留トナーを回収し続けられる。以上説明した内容のタイミングチャートを図４に示す。
なお、ジャム等が発生した場合には転写材２５に転写されず中間転写ベルト１０上に残った未転写トナーをクリーニングする必要がある。このような場合、未転写トナーはその大半がマイナス極性に帯電しているため、トナー回収ローラ４２に印加するバイアスはプラス極性だけで問題無い。
以上説明したように、このような構成としたことで、クリーニングブレード４１の先端に滞留したトナーによるスジやトナー落ちが発生せず、潤滑剤塗布効果によりクリーニングブレード４１のめくれやびびり音も発生せず、また紙粉や異物が一次転写部に入り込むことも無くなり白斑点状転写抜けの発生も無い、良好なフルカラー画像を得ることができる。
【００１８】
【実施例２】
実施例１との違いは、ベルトクリーニングユニット１９が中間転写ベルト１０に対して当接している時のクリーニングバイアス印加方法にある。実施例１ではベルトクリーニングユニット１９の離間直前にバイアス極性を反転させるようにした。これは前述した通り、クリーニングブレード４１先端に滞留したプラス極性のトナーを回収するためである。
この方式では、例えば感光体が１個で、中間転写ベルト１０に各色トナーを重ね合わせるタイプの画像形成装置においてフルカラー画像を形成する場合には、ベルトクリーニングユニット１９の当接している時間が中間転写ベルト１０上に転写残トナーの存在する間だけで、中間転写ベルト１０に各色のトナーを重ね転写している間、クリーニングユニット１９は中間転写ベルト１０から離間している。
従って、クリーニングブレード４１先端に滞留するプラス極性の残トナーは離間時ごとに回収されてしまうために大量に滞留することはない。しかしながら、単色モードのように中間転写ベルト１０上に各色を重ねる必要が無い場合はクリーニングユニット１９を中間転写ベルト１０から離間させないため、単色モードで大量枚数の連続プリントを実施した場合にはクリーニングブレード４１先端に滞留するプラス極性のトナーが回収できず、クリーニングブレード４１先端にて溢れてすり抜ける場合がある。
そのため、本実施例ではベルトクリーニングユニット１９が当接している間、印加するバイアスを交互に切り替えるようにした。本実施例のタイミングチャートを図５に示す。本実施例においては、それぞれの極性に対する印加時間をクリーニングブラシ４０が３回転する時間と設定した。
このような構成としたことで、単色モードのようにベルトクリーニングユニット１９が当接し続けるような場合においても、クリーニングブレード４１先端の滞留トナーを確実に回収でき、スジやトナー落ちが発生せず、潤滑剤塗布効果によりクリーニングブレードのめくれやびびり音も発生せず、また紙粉や異物が一次転写部に入り込むことも無くなり白斑点状転写抜けの発生も無い、良好なフルカラー画像を得ることができる。またクリーニング不良の無い良好な画像が長期に渡って得られた。
【００１９】
図６は本発明の第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成図である。第２の実施の形態は、図６に示すように中間転写ベルト１０上に各色の感光体ドラム５０及び現像器６〜９を直列に配置した画像形成装置としたものである。なお、図１と同一符号で示したユニットについては説明を省略する。
図６に示すような画像形成装置は、フルカラー画像を得る場合に、図１に示した画像形成装置のように中間転写ベルト１０を色数分回転させる必要がなく、一度の回転で各色トナーの重ね転写を行うために画像形成の生産性が高いという利点を有する。このような特徴から、ベルトクリーニングユニット１９はフルカラー画像を連続で形成する場合においても中間転写ベルト１０から離間することはない。
よって、このような画像形成装置では実施例２と同様にクリーニングユニット１９が当接している間は両極性のバイアスを交互に印加することで、クリーニングブレード先端の滞留トナーを確実に回収でき、スジやトナー落ちが発生せず、潤滑剤塗布効果によりクリーニングブレードのめくれやびびり音も発生せず、また紙粉や異物が一次転写部に入り込むことも無くなり白斑点状転写抜けの発生も無い、良好なフルカラー画像を得ることができる。
なお以上説明した実施形態、実施例は、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。例えば、上述した実施例では、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、感光体ドラム等全ての像担持体に適用可能である。
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。
また中間転写体として中間転写ベルトを用いて説明したが、円筒状金属に導電性ゴム等を設けた中間転写ドラムでも本発明を適用可能である。また、トナー現像はマイナス帯電トナーを用いた反転現像方式にて説明したが、プラス帯電トナー及び正規現像方式であっても本発明を適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１記載の発明では、像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加するバイアス電源を備えたことで、クリーニングブレード先端に滞留した転写残トナーによるスジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項２記載の発明では、バイアス電源は、通常のクリーニング時には一方の極性のバイアスを印加し、導電性部材とクリーニングブレードが中間転写体から離間する直前には他方の極性のバイアスを印加することで、導電性部材に印加したバイアスで回収できずクリーニングブレード先端に滞留した転写残トナーを確実に回収でき、スジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項３記載の発明では、バイアス電源は、通常のクリーニング時には両方の極性のバイアスを交互に印加することで、大量枚数の画像形成を行なった場合にもクリーニングブレード先端に滞留した転写残トナーを一定間隔で確実に回収でき、スジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項４記載の発明では、導電性部材は回動可能な導電性ブラシであり、導電性ブラシとクリーニングブレードは互いに接触するように配設され、且つ導電性ブラシは中間転写体の回転方向に対し逆方向に回転するように駆動されるようにしたことで、クリーニングブレード先端に滞留した転写残トナーを導電性ブラシで確実に回収でき、且つ導電性ブラシに付着した転写残トナーをクリーニングブレードで掻き落とすことが無いため、スジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項５記載の発明では、クリーニングブレードは中間転写体の回転方向に対してカウンタとなる方向に配設されるようにしたことで、転写残トナーのすり抜けを防止し、クリーニング不良の無い良好な画像を得ることができる。
【００２１】
請求項６記載の発明では、導電性ブラシとクリーニングブレードは一体で接離可能であるようにしたことで、導電性ブラシとクリーニングブレードの相対位置関係を固定できるため、安定してスジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項７記載の発明では、導電性ブラシの抵抗が１０４〜１０１０Ωの範囲であるようにしたことで、転写残トナーを導電性ブラシで確実に回収でき、スジやトナー落下等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項８記載の発明では、導電性ブラシは潤滑剤塗布ブラシを兼ねるようにしたことで、クリーニングブレードのめくれやびびり音、さらに中間転写体表面のフィルミングを防止でき、長期に渡って良好なフルカラー画像を得ることができる。
請求項９記載の発明では、像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、中間転写体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとを備え、クリーニングユニットは、中間転写体に対して接離可能な導電性部材とクリーニングブレードを有する画像形成装置における中間転写体クリーニング方法であって、導電性部材に両極性のバイアスを印加することが可能であり、クリーニング時には両極性のバイアスを切り替えて印加することで、転写残トナーを確実に回収可能となり、スジやトナー落下、クリーニング不良等の画像不良の発生しない良好なフルカラー画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成図である。
【図２】ベルトクリーニングユニットの拡大詳細図である。
【図３】クリーニングブレード先端の滞留トナーの状態を示す図である。
【図４】実施例１のバイアス印加タイミングチャートである。
【図５】実施例２のバイアス印加タイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成図である。
【符号の説明】
１  感光体ベルト（像担持体）
１０  中間転写ベルト（中間転写体）
１９  ベルトクリーニングユニット（クリーニングユニット）
４０  クリーニングブラシ（導電性部材）
４１  クリーニングブレード
５０  感光体ドラム（像担持体）
１００  バイアス電源
【図１】
2005010500.tif 000003
【図２】
2005010500.tif 000004
【図３】
2005010500.tif 000005
【図４】
2005010500.tif 000006
【図５】
2005010500.tif 000007
【図６】
2005010500.tif 000008