(57)【要約】【課題】感光体駆動のブレーキ機構を設けなくても感光体の回動とバイアス印加のタイミングを規定することによりトナー漏れを防止し、低コストでありながらクリーニング性と感光体やブレードの長寿命を両立する画像形成装置のクリーニング装置を提供する。【解決手段】導電性を付与したクリーニングブレード６Ｙ〜６Ｋとクリーニングブレード６Ｙ〜６Ｋにバイアスを印加するバイアス印加手段を備え、クリーニングブレード６Ｙ〜６Ｋにバイアスを印加して感光体１Ｙ〜１Ｋ表面の残余トナーを除去する画像形成装置において、バイアス印加手段が（１）前記感光体が駆動開始するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加開始の方が早い、（２）前記感光体が駆動停止するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加停止の方が遅いの少なくとも一方を満たすバイアス印加手段である。【選択図】図１
2005250165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を付与したクリーニングブレードと前記クリーニングブレードにバイアスを印加するバイアス印加手段を備え、前記クリーニングブレードにバイアスを印加して感光体表面の残余トナーを除去する画像形成装置において、バイアス印加手段が下記（１）か（２）の少なくとも一方を満たすバイアス印加手段であることを特徴とするクリーニング装置。
（１）前記感光体が駆動開始するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加開始の方が早い。
（２）前記感光体が駆動停止するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加停止の方が遅い。
【請求項２】
トナーの形状係数を、
形状係数＝（トナー径の絶対最大長２／トナーの投影面積）×（π／４）×１００
で表すとき、形状係数が１３５以下の重合トナーを用い、バイアスブレードの当接圧が３ｇｆ／ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記バイアス印加手段に＋ＤＣ電圧または−ＤＣ電圧を印加することを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項４】
機内の温湿度を検知する検知手段と、検知手段が検知した温湿度に応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、検知した温湿度に応じて印加電圧の絶対値を変えることを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。
【請求項５】
感光体の走行サイクルを検知する検知手段と、検知手段が検知した感光体サイクルに応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、感光体の走行サイクルに応じて印加電圧の絶対値を大きくすることを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電記録法を用いた画像形成装置において、感光体のトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電子写真法による画像形成装置は、感光体上に現像されたトナー像を記録媒体に転写しその際に残余した転写残トナーをウレタンゴム等のクリーニングブレードで除去している。感光体から一旦中間転写体へ転写する場合の中間転写体のクリーニングや、転写ロールヘ付着したトナー等をクリーニングする場合も同様にクリーニングブレードで除去している。
【０００３】
クリーニングブレードとしては導電性を付与していないものが最も一般的であるが、導電性を付与したクリーニングブレードに電圧を印加するクリーニング装置は公知である（特許文献１〜４参照）。
【０００４】
導電性のクリーニングブレードとしては、電子伝導剤やイオン導電剤を混入したゴムを用いることにより可能である。ウレタンゴムに電子伝導剤であるカーボンブラックを分散した４〜６ＬｏｇΩの単層の導電性ブレードに帯電と逆極性の電圧を印加する方法が提案されている（特許文献５参照）。また、ウレタンゴムにイオン導電剤を分散したものが提案されている（特許文献６参照）。
【０００５】
従来の非導電のクリーニングブレードは経時によるへたり、エッジ磨耗等を考慮して初期に当接圧を設定している。特に定変位の場合は経時劣化を見越して初期的に高い当接圧の設定が必要となる。
【０００６】
また、トナー形状が球形に近づく程高い当接圧設定が必要となる。しかしなから、高い当接圧が故にエッジ磨耗や感光体磨耗が加速してしまい、長寿命という観点では課題であった。
【０００７】
バイアスブレードを用いると、静電的クリーニングの作用により非導電の場合と同じトナークリーニング性能を得るために当接圧を小さく設定することができる。従って感光体やブレードの磨耗に対する長寿命化が可能となる。
【０００８】
しかしながら、前記のごとく従来よりも当接圧を小さく設定した場合の不具合も発生する。
【０００９】
ＤＣモーターやＡＣサーボモーターなどを用いて特にブレーキ機構を備えない機械によっては、機械停止瞬間に感光体が惰性回転する。バイアス印加のタイミングとしては、感光体の駆動と同期させるものや、帯電器、現像器、バイアスブレードの位置による印加タイミング制御（かぶり、ＢＣＯ対策）が一般的である。例えば感光体の帯電域や転写域を考慮したものが特許文献７に開示されているが、感光体の回動との関係は明記されていない。この様な場合は、停止時にバイアス印加がオフになっているにもかかわらず、感光体が惰性回転してしまうことがあり、静電的作用のない低圧力の状態となるのでクリーニング部に堆積している被クリーニングトナーが漏れてしまう。
【００１０】
感光体の惰性回転を防止するためにブレーキ機構を設けたものが提案されているが、ブレーキ機構を設けるということで、高コストとなる（特許文献８参照）。
【００１１】
また、感光体駆動開始と同時にバイアスが印加される場合、感光体駆動開始瞬間にバイアス印加の立ち上がりが遅いと適性なクリーニングバイアスが印加されずに感光体が回転するため、クリーニング部に堆積している被クリーニングトナーが漏れてしまう。
【特許文献１】特開昭５７−６０３６３号公報
【特許文献２】特開昭５７−６４２７９号公報
【特許文献３】特開昭５８−７６８７５号公報
【特許文献４】特開昭５８−７８１８２号公報
【特許文献５】特開平１０−６９１９６号公報
【特許文献６】特開２０００−３２７９１０号公報
【特許文献７】特開２０００−３９８２６号公報
【特許文献８】特開２００１−１３８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記従来技術における課題を解決するものであり、バイアスを印加するクリーニングブレードにおいて、感光体駆動のブレーキ機構を設けないくても感光体の回動とバイアス印加のタイミングを規定することによりトナー漏れを防止し、低コストでありながらクリーニング性と感光体やブレードの長寿命を両立する画像形成装置のクリーニング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置のクリーニング装置は、導電性を付与したクリーニングブレードと前記クリーニングブレードにバイアスを印加するバイアス印加手段を備え、前記クリーニングブレードにバイアスを印加して感光体表面の残余トナーを除去する画像形成装置において、バイアス印加手段が下記（１）か（２）の少なくとも一方を満たすバイアス印加手段であることを特徴とする。
【００１４】
（１）前記感光体が駆動開始するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加開始の方が早い。
【００１５】
（２）前記感光体が駆動停止するよりも前記バイアス印加手段のバイアス印加停止の方が遅い。
【００１６】
前記構成において、トナーの形状係数を、形状係数＝（トナー径の絶対最大長２／トナーの投影面積）×（π／４）×１００で表すとき、形状係数が１３５以下の重合トナーを用い、バイアスブレードの当接圧を３ｇｆ／ｍｍ以下にする。
【００１７】
前記バイアス印加手段には＋ＤＣ電圧または−ＤＣ電圧を印加する。その際に、さらに機内の温湿度を検知する検知手段と、検知手段が検知した温湿度に応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、検知した温湿度に応じて印加電圧の絶対値を変える、あるいは、感光体の走行サイクルを検知する検知手段と、検知手段が検知した感光体サイクルに応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、感光体の走行サイクルに応じて印加電圧の絶対値を大きくする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のクリーニング装置によれば、電圧印加によりトナークリーニング性が向上するので、従来よりもクリーニングブレードの当接圧を低減することができ、ブレードや感光体の磨耗低減、つまり長寿命を達成しつつクリーニング性も満足できる。
【００１９】
また、感光体駆動のブレーキ機構を設けなくともトナー漏れが防止できるため、低コスト  省スペースとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に基づいて本発明の画像形成装置のクリーニング装置を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明を適用した中間転写体を用いたタンデムカラー電子写真複写機の概略構成を示している。
【００２２】
符号１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した潜像担持体である感光体ドラムであり、矢線Ａ方向への回転に伴いその表面には周知の電子写真プロセスによって画情報に応じた静電潜像が形成される。すなわち、プリント開始となると、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋは帯電器７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの接触帯電ロール２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋによって所定の暗電位まで帯電された後、図示外のレーザビームスキャナから発せられた光ビームＢｍＹ、ＢｍＭ、ＢｍＣ、ＢｍＫによって画像信号に応じた露光がなされる。感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋにはクリーニングブレード６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが当接され、クリーニングブレード６Ｙ〜６Ｋにはバイアス印加手段によりバイアスが印加され、感光体表面の残余トナーを除去する。
【００２３】
この感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに対向してイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋがあり、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに形成された静電潜像を現像してトナー像Ｔを形成するようになっている。
【００２４】
また  符号１１は感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋの表面に当接されたベルト状の中間転写体であり、複数の口−ルに張架されて矢線Ｂ方向へ回動する。上記感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに形成されたトナー像Ｔは、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋと上記中間転写体１１とが接する一次転写位置で感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋから中間転写体１１の表面に転写される。この一次転写位置において、中間転写体１１の裏面側には抵抗値が１０６〜１０８Ωに調整された発泡ウレタンゴム製の一次転写ロール１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋが配設されており、この一次転写口−ル１２Ｙ〜１２Ｋにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム１上のトナー像Ｔは中間転写体１１に静電転写される。
【００２５】
例えば４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋ上にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）のトナー像Ｔがそれぞれ形成され、これらトナー像Ｔは順次中間転写体１１に一次転写される。一方、中間転写体１１は最初に一次転写されたイエローのトナー像Ｔを保持したまま順次マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像Ｔがイエローのトナー像Ｔに重ねて転写される。
【００２６】
ここで、中間転写体１１の端部かつ非画像部には反射型の基準マーク１３が一枚貼られており、対向して設けられている発光、受光検知センサ１４が基準マーク１３を検知することによってすべてのプロセスのタイミングが規定されている。
【００２７】
このようにして中間転写体１１に一次転写されたトナー像Ｔは、中間転写体１１の回動に伴って記録媒体３１の搬送経路に面した二次転写位置へと搬送される。二次転写位置では導電性の二次転写ロール１５が中間転写体１１に接しており、フィードローラ３２によって所定のタイミングでトレイ３３から搬出された記録媒体３１は、この二次転写ロール１５と中間転写体１１との間に挟み込まれる。また、二次転写位置における中間転写体１１の裏面側には上記二次転写ロール１５の対向電極をなすバックアップロール１６が配設されており、二次転写ロール１５とバックアップロール１６間に、トナーを記録媒体３１に引き寄せる電圧を印加すると、中間転写体１１に担持されたトナー像Ｔは上記二次転写位置において記録媒体３１に静電転写される。
【００２８】
そして、トナー像Ｔを保持した記録媒体３１は定着器２１に送り込まれてトナー像の定着処理がなされる。
【００２９】
一方、トナー像の二次転写が終了した中間転写体１１はクリーナ１７のクリーニングブレード１７ａによって残留トナーが除去される。上記バックアップロール１６は、絶縁性ロールを半導電性の薄層フィルムで被覆して形成されている。この薄層フィルムは厚さ  １０μｍ〜２００μｍに形成され、その表面抵抗率が１０７〜１０１１Ω／口（口：単位面積）に調整されている。更に、バックアップロール１６には中間転写体１１との当接位置から円周方向へ２０〜４０ｍｍの距離をおいて電極ロール１９が当接しており、電極ロール１９にはトナーと同極性の電圧が適宜印加されるようになっている。
【００３０】
一方、二次転写ロール１５は接地された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地位置と等電位に保つため、その体積抵抗率は１０７Ω・ｃｍ以下の低抵抗であることが望ましい。この二次転写ロール１５の周面にはクリーナ１８のポリウレタンゴム製のクリーニングブレード１８ａが常時当接しており、転写ロール１５に付着したトナーを除去している。
【００３１】
また、中間転写体１１は、ポリイミド、ポリカーボネイト等の単層ベルトであり、例えば厚さ０．１ｍｍに形成されている。中間転写体はベルト状以外にドラム状を使用しても良いのは勿論である。
【００３２】
本発明で用いたトナーは乳化重合法により作成し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー粒子は体積平均粒径、粒度分布がほぼ同じであり、コールターカウンター（コールター社製）で測定した体積平均粒径が３〜７μｍであることが好ましく粒度分布指標（ＧＳＤ）は１．２３であった。
【００３３】
トナーの形状は形状係数で表し、光学顕微鏡（ミクロフォトＦＸＡ：ニコン社製）で得た該トナーの拡大写真を、イメージアナライザーＬｕｚｅｘ３（ＮｌＲＥＣＯ社製）により画像解析を行って次式
形状係数＝（トナー径の絶対最大長２／トナーの投影面積）×（π／４）×１００
により算出した値である。トナーの形状係数は、トナーの投影面積と、それに外接する円の面積の比で表わしており、真球の場合１００となり、形状が崩れるにつれ増加する。形状係数は、トナー粒子複数個に対して計算され、その平均値を代表値とする。本発明では、形状係数１３５以下のトナーを用いた。転写性が悪化するために形状係数が小さい方が好ましいが、本発明では、クリーニングし難い、すなわち形状係数が小さいものを用いた場合にクリーニング性を向上させるバイアスブレードに関してであり、クリーニングに関しては形状係数１３５を超えても問題ない。
【００３４】
また、トナーに、平均粒径１０〜３００μｍの、シリカおよびチタニア等の無機微粒子、０．２〜３μｍの研磨剤、３〜１５μｍの潤滑剤を適宜量外添し、平均粒径３５μｍのフェライトビーズからなるキャリアと混合し現像剤とした。
【００３５】
なお、トナーとしては、本製造法により作成したトナー以外にも懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合法、混練粉砕法等により形成されたものを使用しても良いのは勿論である。
【００３６】
以上の様な構成及びトナーにおいて、本発明の具体的実施例を示す。
【００３７】
従来の非導電のクリーニングブレードでは形状係数１３５の場合当接圧の初期設定で４ｇｆ／ｍｍ程度が必要で、形状係数１１５のほぼ球形の場合では６ｇｆ／ｍｍ程度が必要となる。これは定変位設定時の経時でのエッジ磨耗やへたりを考慮した初期設定である。
【００３８】
カーボンブラックを分散させて体積固有抵抗値を１０６Ω・ｃｍに調整した導電性のクリーニングブレードを用いた場合、経時変化も含めて非導電の場合と同等のクリーニング性が得られたのは、形状係数１３５では２ｆｇ／ｍｍ、形状係数１１５では３ｇｆ／ｍｍであった。つまり、バイアスブレードを用いた場合は当接圧設定が半減でき、感光体磨耗やブレードエツジ磨耗も低減でき、長寿命化が可能となる。
【００３９】
なお、バイアス極性及び絶対値に関しては、上記抵抗値のバイアスブレードを用いた場合は＋５００〜＋１ｋＶ、−８００〜−１５ｋＶ程度で効果があったバイアスの絶対値については、ブレードの抵抗値との相関があり、抵抗値が大きい場合はバイアスの絶対値も大きな値が必要となる。
【００４０】
導電性の付与には、電子伝導剤として、カーボンブラックの他に金属（Ｃｕ，Ａｌ，Ｎｉ，Ａｇ等）、金属酸化物、グラファイト、導電性高分子等を用いても良い。また、イオン導電剤でも良く、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等のアルカリ金属塩や４級アンモニウム塩、臭化物、亜硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩等を用いても良い。また、電子伝導剤とイオン伝導剤を混ぜ合わせた複合でも構わない。
【００４１】
次に、形状係数１３５及び１１５のトナーを用い、上記バイアスブレードの当接圧をそれぞれ２ｇｆ／ｍｍ、３ｇｆ／ｍｍに設定した時のトナー漏れを表１に示す。クリーニング性評価の条件としては、１０℃、１５％ＲＨの低温低湿環境下で、未転写ベタ画像を数枚バイアスブレードに突入させ、機械停止後の、ブレード下流側感光体表面に付着したトナーの有無、つまりはトナー漏れの有無を確認した。なお、機械駆動時のトナークリーニングはできている。
【表１】
2005250165.tif 000003
【００４２】
表１中、感光体の惰性回転中バイアスオフとは、図２の停止時のタイミングチャートの（２）に示す通り、感光体の駆動停止信号と同時にバイアスもオフされる従来例であり、バイアスが切れてからも感光体が惰性回転する。この場合は惰性回転中でのトナー漏れが発生した。感光体の惰性回転中バイアスオンとは、図２の（３）に示す通り、感光体の駆動停止信号後、感光体が惰性回転し実質感光体が停止した後バイアスをオフする本発明の実施例であり、惰性回転中もバイアスが印加されており、トナー漏れは未発生であった。
【００４３】
以上の様に、実質感光体が駆動停止するよりもバイアス印加手段のバイアス印加停止の方を遅くすることによりトナー漏れを防止することができる。
【００４４】
なお、感光体が惰性回転しない様にブレーキ機構を備えている場合は実質感光体停止とバイアスオフタイミングがほぼ同時でありトナー漏れも発生しにくいが、ブレーキ機構を設けることによりコスト、スペースの点から本発明のようなブレーキ機構なくしてバイアスオフタイミングを規定した方が有利である。しかしながら、ブレーキ機構を備えていても、必ず実質感光体停止よりもバイアスオフが遅いとも限らず、本発明の通りバイアスオフを遅らせた方が良い。
【００４５】
次に、図３の駆動開始時のタイミングチャートに示すとおり、感光体駆動開始よりも前記バイアスブレードヘ印加するバイアス印加開始の方を早くし、実質感光体駆動開始よりもバイアス印加開始タイミングの方が早いことによって駆動開始時のトナー漏れも防止できた。これは、駆動瞬間のバイアス印加手段の電源立ち上がり中の、適正なバイアスになるまでの時間に発生するトナー漏れを防止している。
【００４６】
ここで、駆動開始時及び停止時の両方についてバイアスオン・オフのタイミングを規定するのが好ましいが、上記の通り、ブレーキ機構を有している場合は惰性回転が発生しないためにバイアスオンタイミングのみ規定するだけでも良い。また、モーターの立ち上がりよりもバイアス印加手段の電源立ち上がりが確実に早い場合はバイアスオフタイミングのみ規定するだけで良い。
【００４７】
トナーのクリーニング性は機内温湿度によっても変わる。従って機内の温湿度を検知する検知手段と、検知手段が検知した温湿度に応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、検知した温湿度に応じて印加電圧の絶対値を変える。例えば、常温に対し、温度が下がった場合は印加電圧を大きくし、湿度が下がった場合は印加電圧を大きくする。
【００４８】
また、感光体の走行サイクルに応じてブレードのエッジ先端は摩耗し、非導電の場合は経時でクリーニング性が低下してしまう。そこで感光体の走行サイクルを検知する検知手段と、検知手段が検知した感光体サイクルに応じて印加電圧を制御する制御手段を設け、制御手段は、感光体の走行サイクルに応じて印加電圧の絶対値を大きくすることによってエッジ摩耗時にもクリーニング性は満足できる。
【００４９】
以上、非導電とバイアスブレードを比較すると、バイアスブレードの方が半分であるが静電的作用によりクリーニング性は同等である。当接圧が半分となるために感光体やブレード摩耗も低減できた。また、トナー漏れも防止できた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の中間転写体を用いたカラー電子写真複写機の概略構成図。
【図２】駆動開始時のタイミングチャート。
【図３】停止時のタイミングチャート。
【符号の説明】
【００５１】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ：感光体
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ：接触帯電ロール
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ：現像器
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ：クリーニングブレード
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ：帯電器
１１：中間転写体  
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ：一次転写口−ル
１３：基準マーク
１４：受光検知センサ
１５：二次転写ロール
１６：バックアップロール
１７：クリーナ
１７ａ：クリーニングブレード
１８：クリーナ
１８：クリーニングブレード
１９：電極ロール
２１：定着器
３１：記録媒体
３２：フィードローラ
３３：トレイ
【図１】
2005250165.tif 000004
【図２】
2005250165.tif 000005
【図３】
2005250165.tif 000006