(57)【要約】【課題】  ２本のクリーニングローラを用いてクリーニングを行う画像形成装置で、印加するクリーニング電圧を変更した際もクリーニングが良好になされるようにする。【解決手段】  第１の導電性ローラに電圧印加する第１の電圧印加手段、又は第２の導電性ローラに電圧印加する第２の電圧印加手段の、印加電圧を変更する場合、印加する電圧を段階的に変えることで、印加する電圧を変更するようにする。【選択図】        図３
2005258132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されているトナー像を用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により転写した後の前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、を有し、
前記除去手段が、前記像担持体に接して回転する第１の導電性ローラと第２の導電性ローラと、前記第１の導電性ローラおよび第２の導電性ローラのそれぞれに電圧を印加する第１の電圧印加手段および第２の電圧印加手段とを有する画像形成装置において、
第１の電圧印加手段又は第２の電圧印加手段により前記第１の導電性ローラ又は第２の導電性ローラに印加する電圧を変更する場合、印加する電圧を段階的に変えることで印加する電圧を変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置におけるクリーニング技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成においては、周知のように、帯電、露光及び現像により感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を紙等の記録材に転写し、定着して画像を形成する。像担持体としての感光体は転写後にクリーニング手段により、クリーニングされて繰り返し使用される。
【０００３】
電子写真方式の画像形成プロセスの他の例としては、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体から更に記録材にトナー像を転写し、定着するプロセスがあり、この場合に、感光体及び中間転写体等の像担持体は、転写後にクリーニングされて繰り返し使用される。
【０００４】
従来、像担持体のクリーニングには、ゴムブレードを用いたブレードクリーニングが一般に使用されているが、ゴムブレードに代わる方法として、ブラシローラ等のバイアスローラによって静電気的にトナーを回収する方法が考えられる。
【０００５】
転写ベルト上に残った転写残トナーをブラシローラでクリーニングする場合を例に挙げると、通常の転写後にベルト上に残ったトナーは、＋と−の極性のものが両方存在する場合が多く、１本のブラシローラにバイアス電圧を印加し、全ての転写残トナーを除去することは困難である。そこで、２本のブラシローラを併用し、それぞれに＋と−の電圧を印加する方法が知られている。
【０００６】
特許文献１では、複数のローラを使用し、クリーニングローラで回収したトナーをクリーニングローラから感光体に再付着させて現像装置に戻し、再使用する画像形成装置が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、２個のクリーニングブラシで感光体をクリーニングする構成であって、該２個のクリーニングブラシにトナーの帯電と反対極性の電圧を印加し、印加する電圧を一方をより高くしたクリーニング手段が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、それぞれブラシローラからなる第１除去手段、第２除去手段でクリーニングを行い、第１除去手段には、トナーの極性と反対極性、すなわち、マイナス極性のバイアスを、第２除去手段には、プラス極性のバイアスを印加し、第１除去手段で大部分のトナーを除去し、第２除去手段で、反対極性に帯電したトナー及び紙粉を除去するクリーニング手段が記載されている。
【０００９】
特許文献４には、２個のブラシでクリーニングを行うクリーニング手段であって、ブラシ間のトナーを、感光体を逆回転させることにより除去し、逆回転時に、一方のブラシに印加するバイアスの極性を変えるクリーニング手段が記載されている。
【特許文献１】特許第３３２４７２２号公報
【特許文献２】特開平６−１３０８７５号公報
【特許文献３】特開平６−３３２３４２号公報
【特許文献４】特許第３０５０６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ブラシローラ１本でのクリーニング性能には限界があり、クリーニングするトナー量が多い場合には１回のブラシローラ通過では回収できないでベルト上に残る不良が発生する。機械の動作の中で最も多いトナーがクリーニングに到達するのは、画像安定化のための濃度制御用パッチや、転写途中で紙詰まり等のトラブルが発生した場合にベルト上に残ったトナーであり、何れも未転写の状態でクリーニングに到達する場合であることから、未転写でクリーニングに到達する大量のトナーに対しては２本のブラシローラともにトナーの帯電極性と反対極性の電圧を印加することにより、クリーニング部を１回通過しただけで不良の発生なく良好なクリーニング性能を得ることが可能である。
【００１１】
ここで問題となるのが、ブラシローラの電位極性の切り替え時のブラシローラに吸着されたトナーの吐き出しがクリーニングできずに転写ベルト上に残り、画像不良が発生することである。
【００１２】
画像濃度制御用のトナーパッチをクリーニングするときに上記制御を行った場合、トナーパッチをクリーニングするために両方のブラシローラにトナーと逆流電圧を印加し、その後通常の作像動作に移り、転写残トナーをクリーニングするために上流側のブラシローラに印加する電圧極性を反転する。このとき、上流側ブラシローラにはトナーが溜まっているため、急激に極性を反転すると、一気にトナーを吐き出し、下流側のブラシローラのみでは吐き出したトナーをクリーニングできない。
【００１３】
本発明は、２本のブラシローラ等のクリーニングローラを用い、クリーニング電圧を印加してクリーニングを行う画像形成装置で、クリーニングローラに印加するクリーニング電圧が変更した際も、クリーニング性能が損なわれずに像担持体がクリーンの状態に維持されて良好な画像形成が行われる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
【００１５】
（請求項１）
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されているトナー像を用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により転写した後の前記像担持体に残留しているトナーを除去する除去手段と、を有し、
前記除去手段が、前記像担持体に接して回転する第１の導電性ローラと第２の導電性ローラと、前記第１の導電性ローラおよび第２の導電性ローラのそれぞれに電圧を印加する第１の電圧印加手段および第２の電圧印加手段とを有する画像形成装置において、
第１の電圧印加手段又は第２の電圧印加手段により前記第１の導電性ローラ又は第２の導電性ローラに印加する電圧を変更する場合、印加する電圧を段階的に変えることで印加する電圧を変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、像担持体駆動時に、第１又は第２の導電性ローラに印加する電圧を変更した場合でも十分なクリーニング性能が得られることとなり、画像不良が発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は像担持体をクリーニングするクリーニング手段の改良に関する。
【００１８】
ここで像担持体は、感光体、中間転写体のように、その表面にトナー像を担持する画像形成装置の構成要素であり、ドラム状像担持体、ベルト状像担持体等がある。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の１例を示す。
【００２０】
図示の例は、イエロー画像形成部１０Ｙ、マゼンタ画像形成部１０Ｍ、シアン画像形成部１０Ｃ及び黒画像形成部１０Ｋにより、各色の画像を像担持体としての中間転写体６上に重ねて形成することにより、中間転写体６上にカラー画像を形成し、形成されたカラー画像を中間転写体６から紙等の記録材Ｐに転写し、定着手段２３により定着するカラー画像形成装置である。
【００２１】
各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、それぞれ感光体１、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、一次転写手段５及びクリーニング手段８を有する。
【００２２】
感光体１は非感光性の誘電体、ＯＰＣ感光体、ａＳｉ感光体等の像担持体の一例であるドラム状のＯＰＣ感光体からなる。
【００２３】
帯電手段２及び露光手段３は潜像形成手段を構成し、像形成体が非感光性の誘電体の場合は、針電極のように、像形成体に対して像様の電荷を付与するものが潜像形成手段として用いられる。
【００２４】
現像手段４は、静電潜像をトナーで現像して可視像を形成する周知のものであるが、高解像力、高画質の画像を形成する重合トナーを含有する二成分現像剤を用いて現像を行う現像手段が好ましい。
【００２５】
重合トナーを用いた画像形成プロセスにおいては、下記に説明する本発明のクリーニング手段が特に有効である。
【００２６】
なお、重合トナーは、懸濁重合法や、必要な添加剤の乳化液を加えた液中にて単量体を乳化重合し、微粒の重合粒子を作製し、その後に、有機溶媒、凝集剤等を添加して会合する方法で作製することが出来る。会合の際にトナーの構成に必要な離型剤や着色剤等の分散液と混合して会合させて調製する方法や、単量体中に離型剤や着色剤等のトナー構成成分を分散した上で乳化重合する方法等があげられる。ここで会合とは樹脂粒子及び着色剤粒子が複数個融着することを示す。
【００２７】
即ち、重合性単量体中に着色剤や必要に応じて離型剤、荷電制御剤、さらに重合開始剤等の各種構成材料を添加し、ホモジナイザー、サンドミル、サンドグラインダー、超音波分散機等で重合性単量体に各種構成材料を溶解或いは分散させる。この各種構成材料が溶解或いは分散された重合性単量体を分散安定剤を含有した水系媒体中にホモミキサーやホモジナイザー等を使用しトナーとしての所望の大きさの油滴に分散させる。その後、撹拌機構の撹拌翼がある反応装置へ移し、加熱することで重合反応を進行させる。反応終了後、分散安定剤を除去し、濾過、洗浄し、さらに乾燥することで本発明に用いるトナーを調製する。
【００２８】
重合トナーの製造において用いられる前記水系媒体とは、少なくとも水が５０質量％以上含有されたものを示す。
【００２９】
重合トナーは例えば、特開２００１−２７２８１５号公報、特開２００１−２８１９０７号公報、特開２００２−３５１１４２号公報、特開２００３−６６６４８号公報等に記載された方法で製造される。
【００３０】
クリーニング手段８には、ゴムブレードからなるクリーニングブレード、ブラシ、あるいはこれらを併用することができる。
【００３１】
中間転写体６はバックアップローラ７Ｂ及び支持ローラ７Ｃ、７Ｄに張架され、矢印のように循環移動する。
【００３２】
転写ローラ７Ａとバックアップローラ７Ｂとは二次転写手段を構成し、中間転写体６上に形成されたカラー画像を記録材Ｐに転写する。
【００３３】
９は中間転写体クリーニング手段であり、後に説明するように、２個の導電性ローラを用いて中間転写体６をクリーニングする。
【００３４】
紙等の記録材Ｐは給紙トレイ２０に収納されており、給紙手段２１により給紙され、搬送手段２２により搬送されて転写部に供給される。転写ローラ７Ａとバックアップローラ７Ｂとからなる二次転写手段によりカラー画像が記録材Ｐに転写され、定着手段２３により定着される。
【００３５】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいてそれぞれイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像及び黒画像が形成され、中間転写体６上に転写され、中間転写体６上で重なってカラー画像が形成される。
【００３６】
形成されたカラー画像は、記録材Ｐに転写され定着される。
【００３７】
感光体１は一次転写手段５を通過した後に、クリーニング手段８によりクリーニングされて繰り返し使用され、中間転写体６は転写ローラ７Ａ及びバックアップローラ７Ｂからなる二次転写手段を通過した後に残留トナーの除去手段であるクリーニング手段９によりクリーニングされて繰り返し使用される。
【００３８】
図示の例では、感光体のクリーニング手段として、ゴムブレードを使用したブレードクリーニング手段を用いているが、感光体のクリーニング手段として、中間転写体のクリーニング手段として用いた以下に説明するクリーニング手段を用いることができる。
【００３９】
図１に示す例では、像担持体は感光体１及び中間転写体の少なくとも一つである。
【００４０】
像担持体としての感光体１に対して、感光体１上にトナー像を形成する手段、すなわち、帯電手段２、露光手段３及び現像手段４がトナー像形成手段を構成する。
【００４１】
像担持体としての中間転写体６に対して、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、２０Ｃ又は１０Ｋは、トナー像形成手段を構成する。
【００４２】
また、トナー像形成手段により形成されたトナー像が転写される転写材は、像担持体としての感光体からトナー像が転写される工程においては、記録材又は中間転写体であり、像担持体としての中間転写体からトナー像が転写される工程においては、記録材である。
【００４３】
図２は図１におけるクリーニング手段９の詳細を示す。
【００４４】
クリーニング手段９は、クリーニング用の回転体としての第１、第２の導電性ローラ９１、９２、第１、第２の導電性ローラ９１、９２にそれぞれ接触するフリッカ９３、９４、フリッカ９３、９４にそれぞれ接触するスクレーパ９５、９６で構成される。
【００４５】
第１、第２の導電性ローラ９１、９２は、背後に駆動ローラ７Ｃによって支持された中間転写体６に接触している。駆動ローラ７Ｃにはコーティングのないアルミローラが用いられ、接地している。中間転写体６としては、ポリイミド等の樹脂から成る無端ベルトで、体積抵抗が１０9Ωｃｍ、表面抵抗が１０11Ω／□のものを用いている。
【００４６】
上流側に位置した第１の導電性ローラ９１は、中間転写体６に対して１ｍｍの食込み量で当接し、中間転写体６の移動速度と同速の線速３３０ｍｍ／ｓｅｃで順方向に回転する。下流側に位置した第２の導電性ローラ９２は、中間転写体６に対して１ｍｍの食込み量で当接し、線速３３０ｍｍ／ｓｅｃで反対方向に回転する。
【００４７】
第１、第２の導電性ローラ９１、９２としては、ブラシローラ、ゴムローラ、スポンジローラ等を用いることができるが、本実施例においては線径６ｄの導電性アクリルを用いたブラシローラを採用している。第１、第２の導電性ローラ９１、９２は、共にクリーニング電圧の印加がなされる構造となっていて、第１の導電性ローラ９１にはスイッチＳＷ１によって電源Ｅ１、Ｅ２に切替えられて電圧Ｖ１、Ｖ２が印加される。本発明は、像担持体の駆動中にクリーニング電圧がＶ１からＶ２、またはＶ２からＶ１に変更する場合、印加する電圧を段階的に変えることで電圧変更を行うが、これに関しては後に説明する。また、第２の導電性ローラ９２にはスイッチＳＷ２により電源Ｅ３に接続されている。
【００４８】
フリッカ９３、９４は共にフローティング状態とした金属ローラで、本実施例においてはステンレス棒を用い、第１、第２の導電性ローラ９１、９２に対し１ｍｍの食込み量でそれぞれに同方向に回転する。スクレーパ９５、９６はステンレス製厚さ０．０５ｍｍの薄板で、カウンタ方向にフリッカ９３、９４に当接する構成としている
クリーニングによって、中間転写体６に付着したトナーは、クリーニング電圧が印加された第１、第２の導電性ローラ９１、９２によって掻き取られ、第１、第２の導電性ローラ９１、９２に移動したトナーは、フリッカ９３、９４によって掻き取られ、フリッカ９３、９４上に移動したトナーは更にスクレーパ９５、９６により掻き取られて回収される。
【００４９】
本実施例においては、帯電極性が−に帯電したトナーを用いて画像形成を行っていて、制御手段ＣＲによって第２の導電性ローラ９２には電源Ｅ３によって＋５００Ｖのクリーニング電圧の印加がなされ、第１の導電性ローラ９１には電源Ｅ１、Ｅ２によって＋５００Ｖと−５００Ｖとの間の電圧を段階的に変更できる回路構造になっている。
【００５０】
画像形成を行う画像記録工程においては、二次転写手段を通過して中間転写体６上に残った転写残トナーには、＋と−の両極性のトナーが存在するので、本実施例においては、第１の導電性ローラには−５００Ｖのクリーニング電圧を印加し、第２の導電性ローラには＋５００Ｖのクリーニング電圧を印加するよう制御を行っている。かかる構成によって、画像記録工程においては、中間転写体６上の転写残トナーは総て除去されて、良好な画像形成が長期に渡って行われる。
【００５１】
中間転写体６上にトナーパッチを形成し、反射濃度を測定して画像濃度調整を行う画質制御工程では、二次転写手段は不作動の状態で、中間転写体６上の−帯電したトナーによって形成されたトナーパッチは転写工程を終えることなくそのまま中間転写体クリーニング手段９に到来する。本実施例では、大量の−帯電トナーをクリーニングするために、第１、第２の導電性ローラ９１、９２に対して共に＋５００Ｖのクリーニング電圧を印加するよう制御を行っている。かかる構成よって、画質制御工程において中間転写体６上に形成されたトナーパッチのトナーは総て除去されて、その後の画像形成に支障のない状態となる。
【００５２】
画像制御工程から画像記録工程に移行する際は、第１の導電性ローラ９１に印加するクリーニング電圧は＋５００Ｖから−５００Ｖに切り替えられる。従来は、極性の切り替え時に、第１の導電性ローラ９１のブラシローラに付着していた−極性のトナーは極性の切り替えと共に吐き出される。一挙に吐き出されたトナーを第２の導電性ローラによってすべて回収することは困難で、中間転写体６が汚染されるのを回避することはできなかった。
【００５３】
本発明は、クリーニング電圧の切り替えを段階的に変更することによって、中間転写体６が汚染されるのを回避するもので、本実施例においては１００Ｖ／ｓｅｃの速度で、段階的に電圧変更を行っている。このような電圧制御によって、第１の導電性ローラ９１から吐出されるトナーは複数回にわかれて排出されるので、第２の導電性ローラ９２によってオーバーフローすることなく除去されて、中間転写体６は工程変更時に汚染されることもなく、画像制御工程から画像記録工程への移行は支障なく行われる。
【００５４】
図３には、画質制御工程から画像記録工程に移行する際の、制御手段ＣＲが行うクリーニング電圧の電圧制御ブロック図を示している。
【００５５】
なお、上記説明した画質制御工程以外にも、中間転写体６上のトナー像が転写手段を経ないでクリーニング手段９に到達するのは、ジャム（記録紙搬送不良）発生時がある。一般にはジャム発生と同時に画像形成動作は停止するが、ジャム処理を終えて再稼働を行うときは、クリーニング手段９には大量の−帯電したトナー像が到達する。従って再稼働当初においては、所定時間、画質制御工程と同条件の処理を行い、本発明による印加電圧を段階的に変化させることによって、再稼働時にも支障なく画像記録工程に移行することができる。
【００５６】
（テスト）
本発明者らは、上記説明した画像形成装置を用い、第１の導電性ローラ９１に印加するクリーニング電圧を＋５００Ｖから−５００Ｖに切り替える際の条件を種々変更してテストを行っている。
【００５７】
テストは、中間転写体６上に形成した送り方向長さ４２０ｍｍで、トナー付着量０．２ｍｇ／ｃｍ2、０．３５ｍｇ／ｃｍ2の２種の未転写画像について、＋５００Ｖに印加した第１の導電性ローラによってクリーニングを行い、未転写画像通過後、次のクリーニング電圧制御を行い、電圧変更が終わった状態で、画像形成および転写動作を行い、画像上にクリーニング不良に基づくかぶり状の不良が発生するか否かを目視で確認した。
【００５８】
（１）実施例１（図４参照）
＋５００Ｖ→−５００Ｖの電圧変更を、未転写画像通過１ｓｅｃ後、１００Ｖ／ｓｅｃの速度で段階的に変更。
【００５９】
（２）実施例２（図４参照）
＋５００Ｖ→−５００Ｖの電圧変更を、未転写画像通過１ｓｅｃ後、２００Ｖ／ｓｅｃの速度で段階的に変更。
【００６０】
（３）比較例１（図４参照）
＋５００Ｖ→−５００Ｖの電圧変更を、未転写画像通過１ｓｅｃ後、一気に切り替える。
【００６１】
（４）比較例２（図４参照）
＋５００Ｖ→−５００Ｖの電圧変更を、未転写画像通過１１ｓｅｃ後、一気に切り替える。
【００６２】
テスト結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2005258132.tif 000003
【００６４】
以上のように、段階的に印加電圧を変更する（１）実施例１、（２）実施例２においては、画像上にかぶり状のトナーは認められず、良好な画像を得ることができた。一方、一気に電圧切り替えを行う（３）比較例１、（４）比較例２においては、かぶりが目立ち、良好な画像は得られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態に係わるカラー画像形成装置の１例を示す図。
【図２】図１のカラー画像形成装置に使用されるクリーニング手段の詳細図。
【図３】制御手段により印加するクリーニング電圧のブロック図。
【図４】実施例及び比較例での電圧切り替えを示すグラフ。
【符号の説明】
【００６６】
８、９  クリーニング手段
９１  第１の導電性ローラ
９２  第２の導電性ローラ
９３、９４  フリッカ
９５、９６  スクレーパ
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３  電源
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
ＣＲ  制御手段
【図１】
2005258132.tif 000004
【図２】
2005258132.tif 000005
【図３】
2005258132.tif 000006
【図４】
2005258132.tif 000007