長寿命化を達成するブラシクリーニング技術
Brush Cleaning Technology to Achieve Long Product Life横 山 知 明＊

中 山 康 範＊渋 谷

Yokoyama, Tomoaki

Nakayama, Yasunori

Shibuya, Satoru

要旨
中間転写ベルトのクリーニング技術として，従来のブ暁＊

東 村 英 史＊
Higashimura, Hideji

１ はじめにレードクリーニング技術に対して，より長寿命化を達成

タンデムカラー複合機の転写方式は，近年Fig.１に示すするブラシクリーニング技術を開発した。本技術は，プ半導電の中間転写ベルトを用いた中間転写方式が主流に

レ帯電ブラシ部で中間転写ベルト上のトナーの帯電極性なってきている。中間転写方式は，感光体上に形成されをそろえ，回転駆動するクリーニングブラシの機械的なたトナー像を一旦中間転写ベルト上へ転写し（１次転力とクリーニング電流による電気的な力により，中間転写），中間転写ベルト上でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のト写ベルト上のトナーを除去すると共に，回収ローラによナー像を重ね合わせた後，用紙上へ転写する（２次転りクリーニングブラシ中のトナーを回収するものであ写）方式である。この方式は，中間転写ベルト上にトる。また，回収ローラ側からクリーニングブラシ，中間ナーを全て保持するため，転写ベルト上に用紙を保持し転写ベルトを介してプレ帯電ブラシに電流が流れるようて感光体上のトナー像を直接転写する方式に比べて，印にすることで一つの高圧電源でプレ帯電と電気的な除去

字後にベルト上に残留するトナーの量が多い。従って，を行っている。

中間転写ベルトのクリーニング技術は非常に重要な技術

本技術を採用したクリーニング装置において，従来のである。

ブレードクリーニング装置の２倍の寿命を達成した。

Abstract
This brush cleaning technology was developed for anintermediate transfer belt, to achieve a more extended life
span compared to the prior blade cleaning technology.
In this brush cleaning technology, the residual toner on
the intermediate transfer belt is evenly charged by a precharge brush, and thereafter cleaned from the intermedi-Fig.1 A schematic diagram of the intermediate transfer

ate transfer belt by a rotating cleaning brush using an electrical/mechanical method.

従来，中間転写ベルトのクリーニング技術としては，

The toner taken up into the cleaning brush is removed
by a collecting roller.

ウレタンゴム等のゴムブレードを中間転写ベルトに圧接させ，中間転写ベルト上のトナーを掻き落とすブレード

Pre-charging and electrical cleaning can be performed

クリーニング技術が一般的に用いられてきた。ブレード

with a single high voltage supply, since the electric currentクリーニングは比較的シンプルな構成で，部品点数も少flows from the side of the collecting roller through the clean-なくできるため低コスト化の面では有利であった。

ing brush, and from the intermediate transfer belt to thepre-charge brush.

しかし，耐久に伴いブレード先端エッジが磨耗し，一定の磨耗幅を超えるとトナーを全て掻き落とすことがでUnits based on this technology double their lifetime compared to the prior blade cleaning technology.

きずにクリーニング不良が発生する。トナーの特性や使用条件，使用環境によりクリーニング不良の発生に至る
枚数に差異はあるが，クリーニング部分を中間転写ユニットと一体で構成する場合，クリーニングの寿命が中間転写ユニット全体の寿命を決定する要因になっていた。
我々は，中間転写ベルトのクリーニングの長寿命化，＊コニカミノルタビジネステクノロジーズ㈱機器開発本部 機器第２開発センター 第 22 開発部

ひいては中間転写ユニットの長寿命化を達成したブラシ

KONICA MINOLTA TECHNOLOGY REPORT VOL.3（2006）103クリーニング技術を開発した。ブラシクリーニングは，電極性を一方の極性にそろえるものである。

ブレードクリーニング時のブレード先端エッジ磨耗のよ

現在，我々が使用するトナーの帯電極性は負極性であうな現象はなく耐久性は有利であることは判っていた。

るが，Fig.３に示す例のように２次転写で転写されなかっ

しかし，ブレードクリーニングのようにトナーを完全にたトナーは２次転写出力の影響で負極性のものから正極せき止める方法ではなく，微量ではあるがトナーがすり性のものまで幅広く存在する。特に，用紙が湿気を帯び抜けやすく，このすり抜けは使用条件，使用環境によりているような場合はこの現象は顕著となる。

変化するトナーの帯電状態の影響も強く受けることを確

従って，クリーニングブラシに直流電圧を印加すると認していた。従って，長期に亘り安定したクリーニング

一方の極性のトナーは電気的に除去できるが，他方の極性能を確保するには，トナーの帯電状態の変化に対応す性のトナーは除去できずにクリーニング不良が発生する

ると共に中間転写ベルト上のトナーを除去する力を向上場合がある。交番電界を形成すれば両極性のトナーを除させることが重要であり，これらを実現する方策の開発去できるが，交番電界でブラシ繊維が振動し異音を発生に注力した。

する場合があった。

２ 全体構成行うためには，クリーニングに先立ちトナーの帯電極性異音の発生がない直流電圧を印加してクリーニングをを片方にそろえる機能を設ける必要があり，そのために我々が開発した技術を採用したクリーニング装置の全クリーニングブラシの上流で中間転写ベルトに接触する体構成をFig.２に示す。本装置では，２次転写後の中間転プレ帯電ブラシを設けた。そして，中間転写ベルト側か写ベルト上のトナーをプレ帯電ブラシを用いて片方の帯らプレ帯電ブラシ側に電流が流れるようにすることで，電極性にそろえ，帯電極性のそろったトナーを回転する

プレ帯電ブラシを通過するトナーの帯電極性を負極性にファーブラシ（以下クリーニングブラシと称する）に印そろえる方法を採用した。

加した電圧による電気的な除去力と，クリーニングブラ

Fig.４は，プレ帯電ブラシの通過前後の中間転写ベルトシの中間転写ベルトへの摺擦による機械的な除去力でク上のトナーの帯電極性を調べたものである。この結果よリーニングする。クリーニングしたトナーはクリーニン

り，プレ帯電ブラシを設けることでブラシ通過後のトグブラシに接触する回収ローラへ電気的に回収し，回収ナーは，ほぼ負極性にそろっていることがわかる。

ローラに当接するスクレーパで掻き落とすものである。
，クリー以下，プレ帯電ブラシ部（Pre−Charge Brush）
ニングブラシ部（C l e a n i n g B r u s h ），回収ローラ部（Collecting Roller）の詳細について順に報告する。

Fig.3 A comparison of the toner charge distribution
between before and after 2nd transfer

Fig.2 A schematic diagram of a brush cleaning system３ プレ帯電ブラシ部
前述したように，プレ帯電ブラシ部はクリーニングブラシ部の上流に配置し，中間転写ベルト上のトナーの帯

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Fig.4 A comparison of the toner charge distribution between
before and after the pre-charge brush

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プレ帯電ブラシ部の条件としては，ブラシ材料，ブラシ繊度やブラシ繊維密度，ブラシ電気抵抗，ブラシと中算により，中間転写ベルト上のトナーをクリーニングしている。

間転写ベルトの接触幅や食い込み量などの因子があり，これらの因子の最適化を検討した。また前述したよう

４．２

機械的クリーニング力に，中間転写ベルト上に転写されずに残ったトナーが正クリーニングブラシの機械的クリーニング力に影響す帯電化する現象は，２次転写出力が大きいほど顕著でる因子として，ブラシの繊度や繊維密度，ブラシの中間あったため，実験は２次転写出力を最適値より高く設定

転写ベルトへの食い込み量，ブラシの回転速度などがあした条件で行うことで安定性の向上を図った。

り，これらを最適化した。

実験の結果，プレ帯電性能にはプレ帯電ブラシの繊維実験の結果，ブラシの繊度は大きく，密度は高く，中密度やブラシと中間転写ベルトの接触幅が強く影響して間転写ベルトへの食い込み量は大きく，且つ回転速度はいることがわかった。Fig.５に，その実験の結果を示す。

大きくするほうが機械的クリーニング力は大きくなると横軸はプレ帯電ブラシの中間転写ベルトへの接触幅，いう予測された結果を得たが，逆にこの方向は放置によ

縦軸のΔEは中間転写ベルト上のトナーの有無による色差るブラシのクリープ変形には不利な方向となった。クを示し，クリーニングブラシ部をすり抜けるトナーが多リーニングブラシの一部がクリープ変形すると，変形しいほどΔEは大きな値を示す。ΔE≦１であれば画像上クた部分と変形していない部分で中間転写ベルトの走行負リーニング不良を認識できないレベルであり，クリーニ荷が異なってしまい，その結果ピッチムラと称する画像

ング性能を示す指標としてΔEでの評価を行った。この結ノイズが発生しやすくなる。我々は，機械的クリーニン

果は，ブラシ繊維密度は高く且つブラシ接触幅を十分広

グ力とブラシクリープ変形のバランスを考慮し，各々のくすることでプレ帯電性能を高めることが可能であり，因子を設定した。

プレ帯電ブラシ部の荷電点を十分確保することが重要で４．３あることを示している。

電気的クリーニング力

クリーニングブラシの電気的クリーニング力に影響する因子としては，ブラシの電気抵抗および電流値がある。
クリーニングブラシ繊維の電気抵抗の影響をFig.６に示す。横軸はクリーニングブラシの電気抵抗，縦軸は前述したクリーニング性能の指標であるΔEである。実験は，ブラシの中間転写ベルトへの接触状態の差で電気抵抗の影響に差が出ないかを調べるため，クリーニングブラシの回転速度を変えて行った。この結果より，回転速度に
Fig.5 A relationship of the brush density and cleaning ability

よらずブラシ繊維の電気抵抗が高いほどクリーニング性
能は高くできることが判る。これは一定の電流がクリーニングブラシに流れた場合，ブラシ繊維の電気抵抗が高い方がブラシの電圧が高くなり，ブラシと対向する中間

４ クリーニングブラシ部転写ベルトとの電位差が大きくなるためである。

プレ帯電ブラシ部で負極性に帯電がそろったトナーは，中間転写ベルトからクリーニングするためのクリーニングブラシ部へ搬送される。以下でクリーニングブラシ部の詳細について述べる。
４．１

クリーニングブラシ部の概要

クリーニングブラシは，芯金にブラシ布を螺旋状に巻き貼り付けたローラー状の構成をしており，中間転写ベルトに所定量食い込ませ，中間転写ベルトとは逆方向に回転駆動させている。また，クリーニングブラシ側から中間転写ベルト側へ所定値の電流が流れるよう電圧を印加している。このようにして，クリーニングブラシが中間転写ベルトを摺擦することによる機械的なクリーニン

Fig.6 The cleaning ability vs. resistance of brush fiber atvarious rotation speeds of the brush roller

グ力と流れる電流による電気的なクリーニング力との合

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また，クリーニング電流についての実験結果はFig.７に示す。横軸は印加した直流電圧によりクリーニングブラ５ 回収ローラ部

シから中間転写ベルトへ流れた電流値，縦軸は前述のΔE

クリーニングブラシ中に含まれるトナー量が多くなるを示している。Fig.５で示したプレ帯電ブラシの実験と同とクリーニング性能が低下するため，クリーニングブラ様に，クリーニングブラシの繊維密度を変え実験した。

シによるクリーニングと同時に回収を行う必要がある。

結果は，クリーニング電流を所定値以上に設定すること

クリーニングブラシでクリーニングしたトナーは，ブラでクリーニング性能が確保できることを示しており，シに所定量食い込ませた回収ローラにより，前述した電我々はこれらの結果を基に使用環境等に対する安定性を流の作用で回収される。
回収ローラ部は，金属製の回収ローラと，回収ローラ考慮して電流値を設定した。

上のトナーを掻き落とすスクレーパ，掻き落とされたトナーが粉煙となりクリーニングブラシを汚すことを防ぐ粉煙防止シートで構成している。
回収ローラによる回収性能は，クリーニングブラシによる中間転写ベルト上トナーのクリーニング性能と同様の因子で決まり，各々を最適化している。
また，回収ローラ上のトナーを掻き落とす性能は，耐久に伴ってスクレーパの磨耗量が増加し，同時に回収ローラの表面粗さが粗くなることで性能低下を引き起こす。我々は，この耐久による掻き落とし性能の低下を抑えるために，スクレーパの回収ローラへの当接力や当接角度だけでなく，スクレーパ先端の微細な形状や回収
Fig.7 The cleaning ability vs. applied cleaning
current in the various brush densities

更に，本装置においてはFig.８に示すように，回収ローローラの表面状態を検討し，最適化している。

６ まとめと今後

ラからクリーニングブラシへ電流を流し，この電流を中以上説明した技術を採用したクリーニング装置は，タ間転写ベルトを介して接地したプレ帯電ブラシへ流す構

ンデムカラー複合機であるbizhub C350、bizhubC450へ搭成としている。この構成により，一つの高圧電源でプレ載した。様々な使用環境やコピー条件で耐久評価を行帯電と電気的クリーニングを行えるようにし，高圧電源い，常に安定したクリーニング性能を維持し，目標としを複数設けることでのコストアップを防いでいる。

たブレードクリーニングの２倍の耐久性を有することを確認した。
ブラシクリーニング技術は，ゴムブレードクリーニン
グ技術に比べて長寿命にできる長所を有している。従って，より長寿命化が重要な高速領域への展開が期待される。その際，前述したパラメータの再検討やブラシ材料の改良を行うことで，長寿命，高信頼性の技術として発展できると考えている。

Fig.8 An applied current-flow

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