画像形成装置
【課題】 クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー像を担持する感光体ドラム１と、感光体ドラム１上のトナー像を転写する１次転写ローラ１０と、板状に形成されたゴム部２７ａを有し、ゴム部２７ａの先端が中間転写ベルト１３に当接するように配置され、中間転写ベルト１３の表面に残留する残トナーｔをクリーニングするブレード２７と、を備え、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮの部位では放電せず、ベルト搬送方向ＬでニップＮよりも外側の部位で放電する画像形成装置１００を構成した。
【解決手段】 トナー像を担持する感光体ドラム１と、感光体ドラム１上のトナー像を転写する１次転写ローラ１０と、板状に形成されたゴム部２７ａを有し、ゴム部２７ａの先端が中間転写ベルト１３に当接するように配置され、中間転写ベルト１３の表面に残留する残トナーｔをクリーニングするブレード２７と、を備え、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮの部位では放電せず、ベルト搬送方向ＬでニップＮよりも外側の部位で放電する画像形成装置１００を構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム又は中間転写ベルトの表面の残トナーをクリーニングするブレード式のクリーニング装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、感光体ドラムの表面に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに１次転写させた後に、転写材に２次転写させる構成が知られている。そして、２次転写の終了後に中間転写ベルトの表面の残トナーをクリーニングするために、中間転写ベルトの表面にブレードが接触する構成が知られる。こうしたクリーニング装置に関する発明として特許文献１に記載の発明が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明では、ブレードに対して、２次転写終了後の中間転写ベルトに残存するトナー（所謂残トナー）と逆極性のバイアスを印加することで、残トナーの帯電量が弱められ、残トナーが中間転写ベルトに付着する静電付着力が弱められる。その結果、ブレードは残トナーを掻き取り易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−２４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ブレードのニップの近傍で、均一に残トナーの帯電量を弱くすることができない場合があった。
【０００６】
図５（ａ）は、比較例１（従来例）に係るブレード１２７及び中間転写ベルト１３のニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を説明する説明図である。ブレード１２７の表面全体は導電性を有する部材で形成されている。矢印Ｅは、ブレード１２７の先端からの放電によって、残トナーｔが帯電される様子を表している。このように、ブレード１２７及びテンションローラ１５のニップＮの近傍から放電が始まることによって、残トナーｔが弱帯電し、残トナーｔの静電的な付着力が弱められている。残トナーｔが多い場合は、多くの残トナーｔが詰まり、全ての残トナーｔを均一に帯電することは難しい。すなわち、中間転写ベルト１３上で、ニップＮの近傍は、残トナーｔを帯電させることは容易であっても、ニップＮよりもベルト搬送方向Ｌで上流側の部位に来ている残トナーｔを帯電させることは困難であった。
【０００７】
図５（ｂ）は、比較例２（従来例）に係るブレード２２７及び中間転写ベルト１３のニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を説明する説明図である。矢印Ｆは、図５（ａ）の矢印Ｅの場合よりも強いバイアスが印加される様子を表している。このように強いバイアスを印加すれば、ニップＮの近傍だけでなく広い部分から放電を発生させることができる。こうした構成でブレード２２７に強いバイアスを印加すると、放電による移動電荷量が多くなるので、残トナーｔの帯電極性が逆極性に強く帯電してしまって、中間転写ベルト１３との静電付着力が強くなってしまう場合があった。特に残トナーｔが少ない場合は、過剰な放電により、残トナーｔを逆極性に強く帯電してしまうので、クリーニング性が悪くなってしまう。
【０００８】
従って、低温環境下などのクリーニングに厳しい条件下（ブレードが低温下で固化してベルトに追従し難くなる等）では、クリーニング不良を抑制することができなかった。残トナーｔがブレードをすり抜けてしまった場合は、ベルト移動方向（像担持体移動方向）と同じ方向にすり抜けるので、転写材にはベルト移動方向に対して同じ縦方向の汚れが発生してしまう。所謂“縦スジ”が発生してしまう場合があった訳である。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質を得ることができ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、板状に形成されたゴムブレードを有し、前記ゴムブレードの先端が前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体の表面に残留する残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備え、前記ゴムブレードは、電圧が印加されると、前記ゴムブレード及び前記像担持体が接触するニップの部位では放電せず、像担持体移動方向で前記ニップよりも外側の部位で放電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブレードのバイアスが、残トナーの帯電量を均一に弱くする。従って、残トナーの静電的な付着力が効率的に弱められ、クリーニング性が向上する。その結果、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【図３】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【図４】導電性シートの表面形状を示す平面図等である。
【図５】比較例１に係るブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す断面図等である。
【図６】クリーニング装置及びバイアス電源の配線状況を示す概念図である。
【図７】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に装置本体という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部６０が設けられる。画像形成部６０は、像担持体である感光体ドラム１、転写装置である１次転写部材としての１次転写ローラ１０等を含む。少なくとも感光体ドラム１については、プロセスカートリッジ９に含まれ、プロセスカートリッジ９として装置本体１００Ａに組み込まれる構成となっている。
【００１５】
ここでは、画像形成装置１００は、４色のトナーを用いたカラー画像形成装置であり、この動作について以下に説明する。なお、画像形成装置１００では、第１ステーションＳ１をイエロー（Ｙ）、第２ステーションＳ２をマゼンタ（Ｍ）、第３ステーションＳ３をシアン（Ｃ）、第４ステーションＳ４をブラック（Ｋ）としている。
【００１６】
第１ステーションＳ１には、感光体ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、及び、現像ユニット８ａが設けられている。像担持体（第１像担持体）である感光体ドラム１ａは、トナー像を担持するものである。帯電手段である帯電ローラ２ａは、感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電させるローラである。また、帯電ローラ２ａの上方には、露光手段である露光装置１１ａが配置されている。露光装置１１ａは、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットとして構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光体ドラム１ａ上に照射する。
【００１７】
現像手段である現像ユニット８ａは、現像スリーブ４ａ、及び、現像剤塗布ブレード７ａを有しており、その内部には非磁性一成分現像剤（以下、単にトナー５ａという）を収容している。クリーニング手段であるクリーニングユニット３ａは、感光体ドラム１ａの表面の残トナーｔをクリーニングするユニットである。これらの感光体ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、一体化されてプロセスカートリッジ９ａを構成している。
【００１８】
次に画像形成動作について説明する。画像形成動作がスタートすると、感光体ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト１３（中間転写体）等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。最初に第１ステーションＳ１の動作について説明する。感光体ドラム１ａは帯電ローラ２ａに電源２０ａから供給されるバイアスによって一様に負極性に帯電され、続いて露光装置１１ａからの走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００１９】
一方で、現像ユニット８ａの内部のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像スリーブ４ａに塗布される。そして、現像スリーブ４ａには、現像バイアス電源２１ａよってバイアスが供給され、感光体ドラム１ａが回転して感光体ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像スリーブ４ａと対向する位置に到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化される。こうして、感光体ドラム１ａ上には第１色目（本実施例では、Ｙ）のトナー像が形成される。
【００２０】
なお、第２〜第４ステーションＳ２〜Ｓ４も第１ステーションＳ１と同様の構成及び動作をするので、第１ステーションＳ１の説明を援用するものとし、同一番号の部材の符号の添え字にｂ、ｃ、ｄを付して説明を省略する。
【００２１】
一方、像担持体（第２像担持体）である中間転写ベルト１３（中間転写体）は、４つの感光体ドラム１の表面に対向して配置され、トナー像を担持するベルトである。中間転写ベルト１３は、支持ローラ２４、駆動ローラ１４、テンションローラ１５といった３本の張架部材に張架されている。支持ローラ２４は、２次転写ローラ２５に対向する位置に配置されている。転写手段（２次転写手段）である２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１３の表面に転写されたトナー像を転写材Ｐに２次転写するローラである。
【００２２】
テンションローラ１５の配置によって、中間転写ベルト１３には適切なテンションが負荷されている。駆動ローラ１４が駆動すると、中間転写ベルト１３は感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して順方向に略同速度で移動する。
【００２３】
また、１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄの各々は、中間転写ベルト１３の内周面側で、感光体ドラム１ａ〜１ｄの各々と対向する位置に配置されている。転写手段（１次転写手段）である１次転写ローラ１０は、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１３の表面に１次転写するローラである。
【００２４】
１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは、電圧供給手段である１次転写電源２２ａ〜２２ｄに接続されている。２次転写ローラ２５は２次転写電源２６に接続されている。コントローラ５０は、各色の１次転写位置の間の距離に応じて、色毎に、一定のタイミングで書き出し信号を遅らせながら送信する。そして、コントローラ５０は、露光装置１１ａ〜１１ｄが静電潜像を各々の感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に形成するように制御し、１次転写電源２２ａ〜２２ｄを制御して１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄにトナーと逆極性の電圧を印加するように制御する。
【００２５】
以上の工程により、順に中間転写ベルト１３に各々のトナー像が転写され、中間転写ベルト１３の表面には多重画像が形成される。
【００２６】
その後、露光装置１１が静電潜像を作像するタイミングに合わせて、転写材カセット１６に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ１７によりピックアップされ、不図示の搬送ローラによりレジストローラ１８にまで搬送される。そして、転写材Ｐは中間転写ベルト１３上のトナー像に同期してレジストローラ１８によって、中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５とで形成される当接部へ搬送される。その後、２次転写ローラ２５には２次転写電源２６により、トナーと逆極性の電圧印加を行い、転写材Ｐ上に中間転写ベルト１３上に担持された４色の多重トナー像は一括して２次転写される。
【００２７】
尚、中間転写ベルト１３の構成としては、厚さが１００μｍ、体積抵抗率が１０１０ΩｃｍのＰＶＤＦを用いている。張架部材としての駆動ローラ１４は、Ａｌ芯金にカーボンを導電剤として分散した体積抵抗率が１０２Ωｃｍ、肉厚が１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆したφ２５ｍｍのものを用いている。張架部材としてのテンションローラ１５は、φ２５ｍｍのＡｌの金属棒を用いており、テンションは片側が１９．６Ｎ、総圧が３９．２Ｎとしている。
【００２８】
尚、本実施例では、１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは、φ８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に体積抵抗率が１０６Ωｃｍで厚みが４ｍｍに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径φ１６ｍｍのものを用いた。２次転写ローラ２５は、φ１２ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に体積抵抗率が１０８Ωｃｍで厚みが４ｍｍに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径φ２０ｍｍのものを用いた。また、２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１３に対して、１５０〜２５０ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、且つ中間転写ベルト１３が搬送されるベルト搬送方向Ｌに対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。
【００２９】
定着手段である定着装置１９は、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を定着する装置である。２次転写終了後の転写材Ｐは定着装置１９へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（所謂プリント、コピー）として装置本体１００Ａの外部へと排出される。
【００３０】
２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留した転写残トナーと、転写材Ｐが搬送されることによって発生する紙粉は、以下のようになる。すなわち、中間転写ベルト１３に当接配置されたベルトクリーニング装置（以下、単にクリーニング装置９２７という）により、その表面から除去・回収される。尚、本実施例の画像形成装置１００ではクリーニング装置９２７としてウレタンゴムで形成された弾性を有するクリーニングブレード（以下、単にブレード２７という）を用いた。
【００３１】
図２（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。図２（ａ）に示されるように、クリーニング装置９２７は、クリーニングブレード（以下、単にブレード２７という）を有する。クリーニング手段であるブレード２７は、板状に形成されたゴムブレードであるゴム部２７ａを有し、ゴム部２７ａの先端が中間転写ベルト１３に当接するように配置されている。ブレード２７は、２次転写ローラ２５がトナー像を転写した後に中間転写ベルト１３の表面に残留する残留トナーである残トナーｔをクリーニングする部材である。
【００３２】
ブレード２７は、金属板金（以下、単に板金部２７ｂという）と、板金部２７ｂの先端に一定の食い込み量で保持した前述のゴム部２７ａと、を有する。ゴム部２７ａは、ウォーレス硬度６９度のポリウレタンゴムで成形されている。
【００３３】
ブレード２７は、中間転写ベルト１３を張架するテンションローラ１５に対して所定の設定角α＝２２°、侵入量β＝０．２ｍｍを満たすように固定されている。設定角αは、ゴム部２７ａの先端部が変形せずに感光体ドラム１に侵入したと仮定したときの、ゴム部２７ａの先端面とテンションローラ１５との交点と接する、テンションローラ１５の接線とゴム部２７ａの側面とのなす角度である。侵入量βは、ゴム部２７ａの先端面とテンションローラ１５との交点Ｊ１とゴム部２７ａのテンションローラ１５への侵入側の縁部Ｊ２との間の距離である。
【００３４】
この場合、実際にはゴム部２７ａは、中間転写ベルト１３に対する一定の当接圧、中間転写ベルト１３との当接部位の一定のニップ長及び、ゴム部２７ａの先端面と中間転写ベルト１３との当接部の接線方向との一定の角度を保って安定化している。
【００３５】
図２（ｂ）は、ゴム部２７ａ及び中間転写ベルト１３で形成されるニップＮを示す拡大断面図である。図２（ｂ）に示されるように、ブレード２７のゴム部２７ａの先端は、中間転写ベルト１３に対して撓んで当接している。ゴム部２７ａは、エッジ頂点２７ｃの近傍で、中間転写ベルト１３と当接するようになっている。そして、テンションローラ１５の周方向でニップＮが形成されている。
【００３６】
図３（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線部分を拡大したブレード２７のゴム部２７ａの構成を拡大した拡大図である。この図３（ｂ）を参照しつつ、ブレード２７のゴム部２７ａにおけるニップＮの近傍の形状に関して説明する。
【００３７】
ニップＮの位置は、ブレード２７の部品交差や、耐久によるゴムの摩耗で多少変わるものの、エッジ頂点２７ｃで形成される。ゴム部２７ａには、エッジ頂点２７ｃから左斜め下方向へ所定の距離２７ｄだけ離れた箇所から厚さ２００μｍの導電性シート２７ｉ−１、２７ｈ−１が順に接着されている。また、ゴム部２７ａには、エッジ頂点２７ｃから左斜め上方向へ所定の距離２７ｅだけ離れた箇所から厚さ２００μｍの導電性シート２７ｉ−２、２７ｈ−２が順に接着されている。
【００３８】
即ち、ゴム部２７ａの表面では、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮ（エッジ頂点２７ｃを含む）よりも外側の部位には、導電性を有する導電性部材である導電性シート２７ｉが接着されて設けられている。そして、導電性シート２７ｉの表面には、凹凸である凹部２７ｙ及び凸部２７ｘ（図４参照）が形成されている。また、ニップＮの部位（所定の距離２７ｄ、２７ｅの部位）は、導電性を有しない。
【００３９】
すなわち、ニップＮから所定の距離２７ｄ、２７ｅの部位は、絶縁されている。導電性シート２７ｈ、２７ｉの材質は、超高分子ポリエチレンにカーボンブラックの導電粒子を分散させて体積抵抗率を１×１０４ （Ω・ｃｍ）以下としたものを使用した。こうした構成によって、後述するが、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び中間転写ベルト１３が接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりも像担持体移動方向であるベルト搬送方向Ｌの外側の部位で放電する。
【００４０】
図４（ａ）は、導電性シート２７ｉの表面形状を示す平面図である。図４のＡ−Ａ線は、図３（ｂ）の紙面と直交する方向（ブレード２７の長手方向）に対応している。図４のＢ−Ｂ線は、図３（ｂ）の紙面に沿う方向（ブレード２７の基端から先端へと向かう方向）に対応している。図４（ａ）に示されるように、導電性シート２７ｉの表面には、複数の凸部２７ｘ及び凹部２７ｙが形成されている。そして、凸部２７ｘ及び凹部２７ｙは、ベルト搬送方向Ｌに対して不連続になるように配置されている。このようにすることで、ニップＮの長手方向に対して、様々な位置から残トナーｔを帯電できるようになるので、残トナーｔの長手方向の帯電を均一にすることができるようになる。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４（ｂ）中で、寸法Ｅ１は、凸部２７ｘの中心位置同士の間隔で、寸法Ｅ２は、凹部２７ｙの中心位置同士の間隔である。また、図４（ｂ）中で、寸法Ｄ１は凹部２７ｙの上側同士の間隔で、寸法Ｄ２は凹部２７ｙの下側同士の間隔である。また、図４（ｂ）中で、寸法ｈは、凸部２７ｘの高さである。
【００４２】
クリーニングに効果的な凹凸形状を検討したところ、寸法Ｅ１、Ｅ２は５０μｍから１００μｍが良かった。この距離は、離れすぎると、放電ポイントが少なくなってしまう為に残トナーｔを均一に弱帯電することができない。一方、近すぎると、放電ポイントである凸部２７ｘの部分に電界が集中しなくなるので、均一な放電がし難くなる。従って本実施例では、寸法Ｅ１、Ｅ２は８０μｍとした。
【００４３】
また寸法Ｅ１と寸法Ｄ１の差つまり、凸部２７ｘの幅は、２０μｍ以下が良好であった。凸部２７ｘの幅は小さければ、放電ポイントである凸部２７ｘに電界が集中しやすくなるからである。本実施例では、成形可能な範囲で、かつ効果的なクリーニングが得られる形状として寸法Ｄ１を７０μｍとし、寸法Ｅ１と寸法Ｄ１の差が１０μｍとなるようにした。
【００４４】
また凸部２７ｘの高さｈについては、３０μｍ以上で良好であった。凸部２７ｘの高さｈが高いと、凸部２７ｘと凹部２７ｙの電界の差が生じて、凸部２７ｘに放電が集中しやすくなるからである。本実施例では、成形可能な範囲で、かつ効果的なクリーニングが得られる形状として寸法ｈの高さを４０μｍとした。
【００４５】
このようにニップＮの近傍以外の表面に導電性の凹凸部を設けて、ニップ近傍の表面を絶縁性とすることで、ニップＮから離れたところの凸部２７ｘに電界を集中させることができるので、低い電界強度で、ニップＮから遠いところだけに、放電することがきる。従って、ニップＮの遠い位置で、残トナーｔの帯電量を均一に小さくすることができる。
【００４６】
図５（ａ）は、比較例１に係るブレード１２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す断面図である。図５（ａ）に示されるように、比較例１（従来例に相当する）の構成では、ブレード１２７の表面全体が導電性であって、ニップＮの近傍も導電性であったので、主に、ニップＮの近傍で残トナーｔを帯電させる構成であった。従って、残トナーｔが多い場合は、多くの残トナーｔが詰まることになるので、全ての残トナーｔを均一に帯電することは難しい。特に中間転写ベルト１３におけるニップＮよりもベルト搬送方向Ｌの上流側にある残トナーｔを帯電させることが困難であった。
【００４７】
図５（ｂ）は、比較例２に係るブレード２２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す断面図である。図５（ｂ）に示されるように、比較例２（従来例に相当する）の構成では、より強いバイアスを印加すれば、ニップＮの近傍だけでなく広い部分から放電を発生させることができる。しかし、ブレード２２７に強いバイアスを印加すると、放電による移動電荷量が多くなるので、残トナーｔの帯電極性が逆極性に強く帯電してしまって、中間転写ベルト１３との静電付着力が強くなってしまう場合があった。特に残トナーｔが少ない場合は、過剰な放電により、残トナーｔを逆極性に強く帯電してしまうので、クリーニング性が悪くなってしまったわけである。
【００４８】
本実施例では、凸部２７ｘの頂点は平らである（図４（ｂ）参照）が、より放電をしやすいように針状であってもよい。導電性シート２７ｈ、２７ｉには、画像形成装置１００の残トナーｔが正規に帯電される極性と逆極性でかつ直流の、＋１５００Ｖを印加するようになっている。＋１５００Ｖにした理由は後述する。バイアスは、板金部２７ｂから給電される。バイアス印加は、中間転写ベルト１３が駆動回転されるのと同時に給電されるようになっている。
【００４９】
図６は、クリーニング装置９２７及びバイアス電源２７ｇの配線状況を示す概念図である。この図６を参照しつつ、ブレード２７にバイアスを印加した時に、バイアスによって残トナーｔの帯電挙動とクリーニングの関係を説明する。
【００５０】
バイアス電源２７ｇからブレード２７の板金部２７ｂを通じてゴム部２７ａの表面に印加されたバイアスによって、残トナー５１は、ニップＮの上流で＋極性側に帯電する放電を受ける。残トナー５２は、ブレード２７の先端から供給されるバイアスによって、−極性であったものが、弱−極性または、弱＋極性に帯電される。これにより、中間転写ベルト１３の付着力が弱まることになる。このように、残トナー５２は、中間転写ベルト１３との静電付着力が弱まった状態で、ブレード２７のニップＮの位置に到達するので、容易にブレード２７で掻きとることができるようになるわけである。
【００５１】
図７（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。この図７（ａ）を参照しつつ、本実施例の効果を説明する為に、ニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を、比較例１、２（従来例）の構成と比較して説明する。
【００５２】
図７（ａ）に示されるように、ブレード２７のニップＮから離れたところから放電して、弱いバイアスでも残トナーｔの帯電量を小さくすることができる。ニップＮから離れたところは、ニップＮの近傍のように残トナーｔが詰まってないので、弱いバイアスでも安定して残トナーｔを帯電することができ。弱いバイアスで放電させるので、強＋極性に残トナーｔがなることもない。以上のように、残トナーｔに対して安定して放電することができるので、残トナーｔと中間転写ベルト１３の付着力が弱まることができて、容易にブレード２７で掻きとることができる。
【００５３】
図７（ｂ）は、実施例の構成におけるクリーニング性能、及び、比較例の構成におけるクリーニング性能を比較した表である。比較例（従来例）の構成としては、ブレードとして、ニップを含めた表面全域に導電性のコーティングを施したものを使用した。
【００５４】
評価条件としては、クリーニングに厳しい１５℃の低温環境に画像形成装置１００を設置して行った。評価パターンとしては、残トナーｔが多い場合と、少ない場合のパターンを評価した。残トナーｔが多い場合として、カラーのマゼンダ色とシアン色による２次色の全面ベタ画像をプリントして評価した。残トナーｔが少ない場合として、マゼンダ色のハーフトーンパターンをプリントして評価した。全面ベタの画像は、紙に対して、隙間なく全面プリントするパターンを使用したのに対して、ハーフトーンパターンは、紙に対してトナーを形成する面積がおおよそ１０％になるように、紙全面にトナーを散りばめたパターンを使用した。
【００５５】
この２種類のパターンを用いて、クリーニングブレードに印加する電圧の水準を変えて、Ａ４サイズの画像を連続して１００枚プリントした時に、プリント画像上に“縦スジ”が発生する具合を客観的に評価した結果である。
【００５６】
図中の記号は、“縦スジ”のレベルを示すものである。○は、“縦スジ”の発生が１００枚プリントしても、まったく発生していなかったことを示す。△は、“縦スジ”の発生が微かに発生する場合であって、そのレベルは目を凝らして見ないとわからない極軽微なものも含めて発生頻度が１００枚プリントした中で、１０枚以下であった場合を示す。×は、“縦スジ”の発生が微かに発生する場合であって、そのレベルは目を凝らして見ないとわからない極軽微なものも含めて１００枚プリントした中で、１０枚を超えて発生した場合を示す。
【００５７】
表の結果で示しているように、従来の構成においては、残トナーの多い２次色ベタパターンでは、転写バイアスを上げればよくなる。一方で、残トナーの少ないハーフトーンパターンでは、２次色ベタパターンでよくなるまでバイアスを上げてしまうと、返ってクリーニングが悪くなってしまう。これは、残トナーが少ない時には、トナーに与える放電量が多くなる為に、トナーの極性が反転して逆に強い静電付着力を生じてしまう事になってしまうからである。このように、従来の構成においては、クリーニングに厳しい低温環境で、残トナーｔが多いときと少ないときとの両方で、クリーニング性を両立するバイアス条件がなかった。
【００５８】
一方、本実施例の構成においては、クリーニングに厳しい低温環境で、残トナーｔが多いときと少ないときとの両方で、クリーニング性を両立するバイアスのマージンが増えている。ブレード２７のニップＮから離れたところだけで、残トナーｔの帯電量を少なくすることができる。そのために、残トナーｔの量に関係なく、従来の構成と比較して、弱い転写バイアスを用いて、残トナーｔの帯電量を少なくして、中間転写ベルト１３との静電付着力を弱めることができるからである。また高いバイアスを使用しても、安定して放電させることができるので、残トナーｔを均一に弱い帯電量とすることができて中間転写ベルト１３との付着力を弱めることができる訳である。
【００５９】
本実施例では、残トナーｔが多い場合でも少ない場合でもクリーニング性を十分両立できる＋１５００Ｖのバイアスを使用している。本実施例は、よりクリーニングに厳しい条件で、ブレード２７をすり抜けたとしても、ブレード２７のニップＮの下流でもすり抜けた残トナーｔを帯電することができるようになっている。その為、もしすり抜けた残トナーｔがあったとしても、次にブレード２７を通過するときには確実にクリーングできるようになっている。
【００６０】
実施例の構成によれば、ブレード２７と中間転写ベルト１３の当接部であるニップＮの外側の表面に導電性を有する凸部２７ｘを配置し、電圧を印加する。ブレード２７のバイアスが、残トナーの帯電量を均一に弱くする。従って、残トナーの静電的な付着力が効率的に弱められ、クリーニング性が向上する。その結果、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質が得られる。そして、例えば、低温環境で、ブレード２７のゴム特性が低下し、残トナーのクリーニング装置９２７への回収ができなくなって、“縦スジ”を発生させてしまう現象が抑制される。
【００６１】
本実施例では、中間転写ベルト１３（中間転写体）が用いられた画像形成装置１００の例を説明したが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、ブレード２７が転写材を搬送する転写材搬送ベルト（転写材搬送体）の表面に残像した残トナーｔをクリーニングする構成であっても良い。この場合には、像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置されて転写材を搬送する転写材搬送ベルトが相当し、転写手段は、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段すなわち１次転写ローラ１０が相当する。そして、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び転写材搬送ベルトが接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりもベルト搬送方向の外側の部位で放電する。こうした構成であっても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００６２】
または、ブレード２７が感光体ドラム１の表面に残留した残トナーｔをクリーニングする構成であっても良い。この場合には、像担持体は、感光体ドラム１が相当し、転写手段は、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段すなわち１次転写ローラ１０が相当する。そして、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりも像担持体移動方向である感光体ドラム回転方向の外側の部位で放電する。こうした構成であっても、同様の効果が得られることをいうまでもない。
【００６３】
実施例の構成は、パッチトナーをクリーニングする構成に適用しても良い。この場合には、転写手段がトナー像を転写する工程が省略される。
【符号の説明】
【００６４】
１ 感光体ドラム（第１像担持体）（像担持体）
１０ １次転写ローラ（１次転写手段）（転写手段）
１３ 中間転写ベルト（第２像担持体）（像担持体）
２５ ２次転写ローラ（２次転写手段）（転写手段）
２７ ブレード（クリーニング手段）
２７ａ ゴム部（ゴムブレード）
１００ 画像形成装置
Ｎ ニップ
Ｐ 転写材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体ドラム又は中間転写ベルトの表面の残トナーをクリーニングするブレード式のクリーニング装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、感光体ドラムの表面に担持されたトナー像を、中間転写ベルトに１次転写させた後に、転写材に２次転写させる構成が知られている。そして、２次転写の終了後に中間転写ベルトの表面の残トナーをクリーニングするために、中間転写ベルトの表面にブレードが接触する構成が知られる。こうしたクリーニング装置に関する発明として特許文献１に記載の発明が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の発明では、ブレードに対して、２次転写終了後の中間転写ベルトに残存するトナー（所謂残トナー）と逆極性のバイアスを印加することで、残トナーの帯電量が弱められ、残トナーが中間転写ベルトに付着する静電付着力が弱められる。その結果、ブレードは残トナーを掻き取り易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−２４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ブレードのニップの近傍で、均一に残トナーの帯電量を弱くすることができない場合があった。
【０００６】
図５（ａ）は、比較例１（従来例）に係るブレード１２７及び中間転写ベルト１３のニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を説明する説明図である。ブレード１２７の表面全体は導電性を有する部材で形成されている。矢印Ｅは、ブレード１２７の先端からの放電によって、残トナーｔが帯電される様子を表している。このように、ブレード１２７及びテンションローラ１５のニップＮの近傍から放電が始まることによって、残トナーｔが弱帯電し、残トナーｔの静電的な付着力が弱められている。残トナーｔが多い場合は、多くの残トナーｔが詰まり、全ての残トナーｔを均一に帯電することは難しい。すなわち、中間転写ベルト１３上で、ニップＮの近傍は、残トナーｔを帯電させることは容易であっても、ニップＮよりもベルト搬送方向Ｌで上流側の部位に来ている残トナーｔを帯電させることは困難であった。
【０００７】
図５（ｂ）は、比較例２（従来例）に係るブレード２２７及び中間転写ベルト１３のニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を説明する説明図である。矢印Ｆは、図５（ａ）の矢印Ｅの場合よりも強いバイアスが印加される様子を表している。このように強いバイアスを印加すれば、ニップＮの近傍だけでなく広い部分から放電を発生させることができる。こうした構成でブレード２２７に強いバイアスを印加すると、放電による移動電荷量が多くなるので、残トナーｔの帯電極性が逆極性に強く帯電してしまって、中間転写ベルト１３との静電付着力が強くなってしまう場合があった。特に残トナーｔが少ない場合は、過剰な放電により、残トナーｔを逆極性に強く帯電してしまうので、クリーニング性が悪くなってしまう。
【０００８】
従って、低温環境下などのクリーニングに厳しい条件下（ブレードが低温下で固化してベルトに追従し難くなる等）では、クリーニング不良を抑制することができなかった。残トナーｔがブレードをすり抜けてしまった場合は、ベルト移動方向（像担持体移動方向）と同じ方向にすり抜けるので、転写材にはベルト移動方向に対して同じ縦方向の汚れが発生してしまう。所謂“縦スジ”が発生してしまう場合があった訳である。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質を得ることができ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、板状に形成されたゴムブレードを有し、前記ゴムブレードの先端が前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体の表面に残留する残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備え、前記ゴムブレードは、電圧が印加されると、前記ゴムブレード及び前記像担持体が接触するニップの部位では放電せず、像担持体移動方向で前記ニップよりも外側の部位で放電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブレードのバイアスが、残トナーの帯電量を均一に弱くする。従って、残トナーの静電的な付着力が効率的に弱められ、クリーニング性が向上する。その結果、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【図３】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【図４】導電性シートの表面形状を示す平面図等である。
【図５】比較例１に係るブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す断面図等である。
【図６】クリーニング装置及びバイアス電源の配線状況を示す概念図である。
【図７】ブレード、中間転写ベルト、及び、テンションローラの構成を示す拡大断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に装置本体という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部６０が設けられる。画像形成部６０は、像担持体である感光体ドラム１、転写装置である１次転写部材としての１次転写ローラ１０等を含む。少なくとも感光体ドラム１については、プロセスカートリッジ９に含まれ、プロセスカートリッジ９として装置本体１００Ａに組み込まれる構成となっている。
【００１５】
ここでは、画像形成装置１００は、４色のトナーを用いたカラー画像形成装置であり、この動作について以下に説明する。なお、画像形成装置１００では、第１ステーションＳ１をイエロー（Ｙ）、第２ステーションＳ２をマゼンタ（Ｍ）、第３ステーションＳ３をシアン（Ｃ）、第４ステーションＳ４をブラック（Ｋ）としている。
【００１６】
第１ステーションＳ１には、感光体ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、及び、現像ユニット８ａが設けられている。像担持体（第１像担持体）である感光体ドラム１ａは、トナー像を担持するものである。帯電手段である帯電ローラ２ａは、感光体ドラム１の表面を所定の電位に帯電させるローラである。また、帯電ローラ２ａの上方には、露光手段である露光装置１１ａが配置されている。露光装置１１ａは、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットとして構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光体ドラム１ａ上に照射する。
【００１７】
現像手段である現像ユニット８ａは、現像スリーブ４ａ、及び、現像剤塗布ブレード７ａを有しており、その内部には非磁性一成分現像剤（以下、単にトナー５ａという）を収容している。クリーニング手段であるクリーニングユニット３ａは、感光体ドラム１ａの表面の残トナーｔをクリーニングするユニットである。これらの感光体ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニット８ａは、一体化されてプロセスカートリッジ９ａを構成している。
【００１８】
次に画像形成動作について説明する。画像形成動作がスタートすると、感光体ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト１３（中間転写体）等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。最初に第１ステーションＳ１の動作について説明する。感光体ドラム１ａは帯電ローラ２ａに電源２０ａから供給されるバイアスによって一様に負極性に帯電され、続いて露光装置１１ａからの走査ビーム１２ａによって画像情報に従った静電潜像が形成される。
【００１９】
一方で、現像ユニット８ａの内部のトナー５ａは、現像剤塗布ブレード７ａによって負極性に帯電されて現像スリーブ４ａに塗布される。そして、現像スリーブ４ａには、現像バイアス電源２１ａよってバイアスが供給され、感光体ドラム１ａが回転して感光体ドラム１ａ上に形成された静電潜像が現像スリーブ４ａと対向する位置に到達すると、静電潜像は負極性のトナーによって可視化される。こうして、感光体ドラム１ａ上には第１色目（本実施例では、Ｙ）のトナー像が形成される。
【００２０】
なお、第２〜第４ステーションＳ２〜Ｓ４も第１ステーションＳ１と同様の構成及び動作をするので、第１ステーションＳ１の説明を援用するものとし、同一番号の部材の符号の添え字にｂ、ｃ、ｄを付して説明を省略する。
【００２１】
一方、像担持体（第２像担持体）である中間転写ベルト１３（中間転写体）は、４つの感光体ドラム１の表面に対向して配置され、トナー像を担持するベルトである。中間転写ベルト１３は、支持ローラ２４、駆動ローラ１４、テンションローラ１５といった３本の張架部材に張架されている。支持ローラ２４は、２次転写ローラ２５に対向する位置に配置されている。転写手段（２次転写手段）である２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１３の表面に転写されたトナー像を転写材Ｐに２次転写するローラである。
【００２２】
テンションローラ１５の配置によって、中間転写ベルト１３には適切なテンションが負荷されている。駆動ローラ１４が駆動すると、中間転写ベルト１３は感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して順方向に略同速度で移動する。
【００２３】
また、１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄの各々は、中間転写ベルト１３の内周面側で、感光体ドラム１ａ〜１ｄの各々と対向する位置に配置されている。転写手段（１次転写手段）である１次転写ローラ１０は、感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト１３の表面に１次転写するローラである。
【００２４】
１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは、電圧供給手段である１次転写電源２２ａ〜２２ｄに接続されている。２次転写ローラ２５は２次転写電源２６に接続されている。コントローラ５０は、各色の１次転写位置の間の距離に応じて、色毎に、一定のタイミングで書き出し信号を遅らせながら送信する。そして、コントローラ５０は、露光装置１１ａ〜１１ｄが静電潜像を各々の感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に形成するように制御し、１次転写電源２２ａ〜２２ｄを制御して１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄにトナーと逆極性の電圧を印加するように制御する。
【００２５】
以上の工程により、順に中間転写ベルト１３に各々のトナー像が転写され、中間転写ベルト１３の表面には多重画像が形成される。
【００２６】
その後、露光装置１１が静電潜像を作像するタイミングに合わせて、転写材カセット１６に積載されている転写材Ｐは、給送ローラ１７によりピックアップされ、不図示の搬送ローラによりレジストローラ１８にまで搬送される。そして、転写材Ｐは中間転写ベルト１３上のトナー像に同期してレジストローラ１８によって、中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５とで形成される当接部へ搬送される。その後、２次転写ローラ２５には２次転写電源２６により、トナーと逆極性の電圧印加を行い、転写材Ｐ上に中間転写ベルト１３上に担持された４色の多重トナー像は一括して２次転写される。
【００２７】
尚、中間転写ベルト１３の構成としては、厚さが１００μｍ、体積抵抗率が１０１０ΩｃｍのＰＶＤＦを用いている。張架部材としての駆動ローラ１４は、Ａｌ芯金にカーボンを導電剤として分散した体積抵抗率が１０２Ωｃｍ、肉厚が１．０ｍｍのＥＰＤＭゴムを被覆したφ２５ｍｍのものを用いている。張架部材としてのテンションローラ１５は、φ２５ｍｍのＡｌの金属棒を用いており、テンションは片側が１９．６Ｎ、総圧が３９．２Ｎとしている。
【００２８】
尚、本実施例では、１次転写ローラ１０ａ〜１０ｄは、φ８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に体積抵抗率が１０６Ωｃｍで厚みが４ｍｍに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径φ１６ｍｍのものを用いた。２次転写ローラ２５は、φ１２ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に体積抵抗率が１０８Ωｃｍで厚みが４ｍｍに調整したＮＢＲの発泡スポンジ体で覆った外径φ２０ｍｍのものを用いた。また、２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１３に対して、１５０〜２５０ｇ／ｃｍ程度の線圧で当接させ、且つ中間転写ベルト１３が搬送されるベルト搬送方向Ｌに対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。
【００２９】
定着手段である定着装置１９は、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を定着する装置である。２次転写終了後の転写材Ｐは定着装置１９へと搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（所謂プリント、コピー）として装置本体１００Ａの外部へと排出される。
【００３０】
２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留した転写残トナーと、転写材Ｐが搬送されることによって発生する紙粉は、以下のようになる。すなわち、中間転写ベルト１３に当接配置されたベルトクリーニング装置（以下、単にクリーニング装置９２７という）により、その表面から除去・回収される。尚、本実施例の画像形成装置１００ではクリーニング装置９２７としてウレタンゴムで形成された弾性を有するクリーニングブレード（以下、単にブレード２７という）を用いた。
【００３１】
図２（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。図２（ａ）に示されるように、クリーニング装置９２７は、クリーニングブレード（以下、単にブレード２７という）を有する。クリーニング手段であるブレード２７は、板状に形成されたゴムブレードであるゴム部２７ａを有し、ゴム部２７ａの先端が中間転写ベルト１３に当接するように配置されている。ブレード２７は、２次転写ローラ２５がトナー像を転写した後に中間転写ベルト１３の表面に残留する残留トナーである残トナーｔをクリーニングする部材である。
【００３２】
ブレード２７は、金属板金（以下、単に板金部２７ｂという）と、板金部２７ｂの先端に一定の食い込み量で保持した前述のゴム部２７ａと、を有する。ゴム部２７ａは、ウォーレス硬度６９度のポリウレタンゴムで成形されている。
【００３３】
ブレード２７は、中間転写ベルト１３を張架するテンションローラ１５に対して所定の設定角α＝２２°、侵入量β＝０．２ｍｍを満たすように固定されている。設定角αは、ゴム部２７ａの先端部が変形せずに感光体ドラム１に侵入したと仮定したときの、ゴム部２７ａの先端面とテンションローラ１５との交点と接する、テンションローラ１５の接線とゴム部２７ａの側面とのなす角度である。侵入量βは、ゴム部２７ａの先端面とテンションローラ１５との交点Ｊ１とゴム部２７ａのテンションローラ１５への侵入側の縁部Ｊ２との間の距離である。
【００３４】
この場合、実際にはゴム部２７ａは、中間転写ベルト１３に対する一定の当接圧、中間転写ベルト１３との当接部位の一定のニップ長及び、ゴム部２７ａの先端面と中間転写ベルト１３との当接部の接線方向との一定の角度を保って安定化している。
【００３５】
図２（ｂ）は、ゴム部２７ａ及び中間転写ベルト１３で形成されるニップＮを示す拡大断面図である。図２（ｂ）に示されるように、ブレード２７のゴム部２７ａの先端は、中間転写ベルト１３に対して撓んで当接している。ゴム部２７ａは、エッジ頂点２７ｃの近傍で、中間転写ベルト１３と当接するようになっている。そして、テンションローラ１５の周方向でニップＮが形成されている。
【００３６】
図３（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線部分を拡大したブレード２７のゴム部２７ａの構成を拡大した拡大図である。この図３（ｂ）を参照しつつ、ブレード２７のゴム部２７ａにおけるニップＮの近傍の形状に関して説明する。
【００３７】
ニップＮの位置は、ブレード２７の部品交差や、耐久によるゴムの摩耗で多少変わるものの、エッジ頂点２７ｃで形成される。ゴム部２７ａには、エッジ頂点２７ｃから左斜め下方向へ所定の距離２７ｄだけ離れた箇所から厚さ２００μｍの導電性シート２７ｉ−１、２７ｈ−１が順に接着されている。また、ゴム部２７ａには、エッジ頂点２７ｃから左斜め上方向へ所定の距離２７ｅだけ離れた箇所から厚さ２００μｍの導電性シート２７ｉ−２、２７ｈ−２が順に接着されている。
【００３８】
即ち、ゴム部２７ａの表面では、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮ（エッジ頂点２７ｃを含む）よりも外側の部位には、導電性を有する導電性部材である導電性シート２７ｉが接着されて設けられている。そして、導電性シート２７ｉの表面には、凹凸である凹部２７ｙ及び凸部２７ｘ（図４参照）が形成されている。また、ニップＮの部位（所定の距離２７ｄ、２７ｅの部位）は、導電性を有しない。
【００３９】
すなわち、ニップＮから所定の距離２７ｄ、２７ｅの部位は、絶縁されている。導電性シート２７ｈ、２７ｉの材質は、超高分子ポリエチレンにカーボンブラックの導電粒子を分散させて体積抵抗率を１×１０４ （Ω・ｃｍ）以下としたものを使用した。こうした構成によって、後述するが、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び中間転写ベルト１３が接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりも像担持体移動方向であるベルト搬送方向Ｌの外側の部位で放電する。
【００４０】
図４（ａ）は、導電性シート２７ｉの表面形状を示す平面図である。図４のＡ−Ａ線は、図３（ｂ）の紙面と直交する方向（ブレード２７の長手方向）に対応している。図４のＢ−Ｂ線は、図３（ｂ）の紙面に沿う方向（ブレード２７の基端から先端へと向かう方向）に対応している。図４（ａ）に示されるように、導電性シート２７ｉの表面には、複数の凸部２７ｘ及び凹部２７ｙが形成されている。そして、凸部２７ｘ及び凹部２７ｙは、ベルト搬送方向Ｌに対して不連続になるように配置されている。このようにすることで、ニップＮの長手方向に対して、様々な位置から残トナーｔを帯電できるようになるので、残トナーｔの長手方向の帯電を均一にすることができるようになる。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４（ｂ）中で、寸法Ｅ１は、凸部２７ｘの中心位置同士の間隔で、寸法Ｅ２は、凹部２７ｙの中心位置同士の間隔である。また、図４（ｂ）中で、寸法Ｄ１は凹部２７ｙの上側同士の間隔で、寸法Ｄ２は凹部２７ｙの下側同士の間隔である。また、図４（ｂ）中で、寸法ｈは、凸部２７ｘの高さである。
【００４２】
クリーニングに効果的な凹凸形状を検討したところ、寸法Ｅ１、Ｅ２は５０μｍから１００μｍが良かった。この距離は、離れすぎると、放電ポイントが少なくなってしまう為に残トナーｔを均一に弱帯電することができない。一方、近すぎると、放電ポイントである凸部２７ｘの部分に電界が集中しなくなるので、均一な放電がし難くなる。従って本実施例では、寸法Ｅ１、Ｅ２は８０μｍとした。
【００４３】
また寸法Ｅ１と寸法Ｄ１の差つまり、凸部２７ｘの幅は、２０μｍ以下が良好であった。凸部２７ｘの幅は小さければ、放電ポイントである凸部２７ｘに電界が集中しやすくなるからである。本実施例では、成形可能な範囲で、かつ効果的なクリーニングが得られる形状として寸法Ｄ１を７０μｍとし、寸法Ｅ１と寸法Ｄ１の差が１０μｍとなるようにした。
【００４４】
また凸部２７ｘの高さｈについては、３０μｍ以上で良好であった。凸部２７ｘの高さｈが高いと、凸部２７ｘと凹部２７ｙの電界の差が生じて、凸部２７ｘに放電が集中しやすくなるからである。本実施例では、成形可能な範囲で、かつ効果的なクリーニングが得られる形状として寸法ｈの高さを４０μｍとした。
【００４５】
このようにニップＮの近傍以外の表面に導電性の凹凸部を設けて、ニップ近傍の表面を絶縁性とすることで、ニップＮから離れたところの凸部２７ｘに電界を集中させることができるので、低い電界強度で、ニップＮから遠いところだけに、放電することがきる。従って、ニップＮの遠い位置で、残トナーｔの帯電量を均一に小さくすることができる。
【００４６】
図５（ａ）は、比較例１に係るブレード１２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す断面図である。図５（ａ）に示されるように、比較例１（従来例に相当する）の構成では、ブレード１２７の表面全体が導電性であって、ニップＮの近傍も導電性であったので、主に、ニップＮの近傍で残トナーｔを帯電させる構成であった。従って、残トナーｔが多い場合は、多くの残トナーｔが詰まることになるので、全ての残トナーｔを均一に帯電することは難しい。特に中間転写ベルト１３におけるニップＮよりもベルト搬送方向Ｌの上流側にある残トナーｔを帯電させることが困難であった。
【００４７】
図５（ｂ）は、比較例２に係るブレード２２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す断面図である。図５（ｂ）に示されるように、比較例２（従来例に相当する）の構成では、より強いバイアスを印加すれば、ニップＮの近傍だけでなく広い部分から放電を発生させることができる。しかし、ブレード２２７に強いバイアスを印加すると、放電による移動電荷量が多くなるので、残トナーｔの帯電極性が逆極性に強く帯電してしまって、中間転写ベルト１３との静電付着力が強くなってしまう場合があった。特に残トナーｔが少ない場合は、過剰な放電により、残トナーｔを逆極性に強く帯電してしまうので、クリーニング性が悪くなってしまったわけである。
【００４８】
本実施例では、凸部２７ｘの頂点は平らである（図４（ｂ）参照）が、より放電をしやすいように針状であってもよい。導電性シート２７ｈ、２７ｉには、画像形成装置１００の残トナーｔが正規に帯電される極性と逆極性でかつ直流の、＋１５００Ｖを印加するようになっている。＋１５００Ｖにした理由は後述する。バイアスは、板金部２７ｂから給電される。バイアス印加は、中間転写ベルト１３が駆動回転されるのと同時に給電されるようになっている。
【００４９】
図６は、クリーニング装置９２７及びバイアス電源２７ｇの配線状況を示す概念図である。この図６を参照しつつ、ブレード２７にバイアスを印加した時に、バイアスによって残トナーｔの帯電挙動とクリーニングの関係を説明する。
【００５０】
バイアス電源２７ｇからブレード２７の板金部２７ｂを通じてゴム部２７ａの表面に印加されたバイアスによって、残トナー５１は、ニップＮの上流で＋極性側に帯電する放電を受ける。残トナー５２は、ブレード２７の先端から供給されるバイアスによって、−極性であったものが、弱−極性または、弱＋極性に帯電される。これにより、中間転写ベルト１３の付着力が弱まることになる。このように、残トナー５２は、中間転写ベルト１３との静電付着力が弱まった状態で、ブレード２７のニップＮの位置に到達するので、容易にブレード２７で掻きとることができるようになるわけである。
【００５１】
図７（ａ）は、ブレード２７、中間転写ベルト１３、及び、テンションローラ１５の構成を示す拡大断面図である。この図７（ａ）を参照しつつ、本実施例の効果を説明する為に、ニップＮの近傍の残トナーｔが帯電される作用を、比較例１、２（従来例）の構成と比較して説明する。
【００５２】
図７（ａ）に示されるように、ブレード２７のニップＮから離れたところから放電して、弱いバイアスでも残トナーｔの帯電量を小さくすることができる。ニップＮから離れたところは、ニップＮの近傍のように残トナーｔが詰まってないので、弱いバイアスでも安定して残トナーｔを帯電することができ。弱いバイアスで放電させるので、強＋極性に残トナーｔがなることもない。以上のように、残トナーｔに対して安定して放電することができるので、残トナーｔと中間転写ベルト１３の付着力が弱まることができて、容易にブレード２７で掻きとることができる。
【００５３】
図７（ｂ）は、実施例の構成におけるクリーニング性能、及び、比較例の構成におけるクリーニング性能を比較した表である。比較例（従来例）の構成としては、ブレードとして、ニップを含めた表面全域に導電性のコーティングを施したものを使用した。
【００５４】
評価条件としては、クリーニングに厳しい１５℃の低温環境に画像形成装置１００を設置して行った。評価パターンとしては、残トナーｔが多い場合と、少ない場合のパターンを評価した。残トナーｔが多い場合として、カラーのマゼンダ色とシアン色による２次色の全面ベタ画像をプリントして評価した。残トナーｔが少ない場合として、マゼンダ色のハーフトーンパターンをプリントして評価した。全面ベタの画像は、紙に対して、隙間なく全面プリントするパターンを使用したのに対して、ハーフトーンパターンは、紙に対してトナーを形成する面積がおおよそ１０％になるように、紙全面にトナーを散りばめたパターンを使用した。
【００５５】
この２種類のパターンを用いて、クリーニングブレードに印加する電圧の水準を変えて、Ａ４サイズの画像を連続して１００枚プリントした時に、プリント画像上に“縦スジ”が発生する具合を客観的に評価した結果である。
【００５６】
図中の記号は、“縦スジ”のレベルを示すものである。○は、“縦スジ”の発生が１００枚プリントしても、まったく発生していなかったことを示す。△は、“縦スジ”の発生が微かに発生する場合であって、そのレベルは目を凝らして見ないとわからない極軽微なものも含めて発生頻度が１００枚プリントした中で、１０枚以下であった場合を示す。×は、“縦スジ”の発生が微かに発生する場合であって、そのレベルは目を凝らして見ないとわからない極軽微なものも含めて１００枚プリントした中で、１０枚を超えて発生した場合を示す。
【００５７】
表の結果で示しているように、従来の構成においては、残トナーの多い２次色ベタパターンでは、転写バイアスを上げればよくなる。一方で、残トナーの少ないハーフトーンパターンでは、２次色ベタパターンでよくなるまでバイアスを上げてしまうと、返ってクリーニングが悪くなってしまう。これは、残トナーが少ない時には、トナーに与える放電量が多くなる為に、トナーの極性が反転して逆に強い静電付着力を生じてしまう事になってしまうからである。このように、従来の構成においては、クリーニングに厳しい低温環境で、残トナーｔが多いときと少ないときとの両方で、クリーニング性を両立するバイアス条件がなかった。
【００５８】
一方、本実施例の構成においては、クリーニングに厳しい低温環境で、残トナーｔが多いときと少ないときとの両方で、クリーニング性を両立するバイアスのマージンが増えている。ブレード２７のニップＮから離れたところだけで、残トナーｔの帯電量を少なくすることができる。そのために、残トナーｔの量に関係なく、従来の構成と比較して、弱い転写バイアスを用いて、残トナーｔの帯電量を少なくして、中間転写ベルト１３との静電付着力を弱めることができるからである。また高いバイアスを使用しても、安定して放電させることができるので、残トナーｔを均一に弱い帯電量とすることができて中間転写ベルト１３との付着力を弱めることができる訳である。
【００５９】
本実施例では、残トナーｔが多い場合でも少ない場合でもクリーニング性を十分両立できる＋１５００Ｖのバイアスを使用している。本実施例は、よりクリーニングに厳しい条件で、ブレード２７をすり抜けたとしても、ブレード２７のニップＮの下流でもすり抜けた残トナーｔを帯電することができるようになっている。その為、もしすり抜けた残トナーｔがあったとしても、次にブレード２７を通過するときには確実にクリーングできるようになっている。
【００６０】
実施例の構成によれば、ブレード２７と中間転写ベルト１３の当接部であるニップＮの外側の表面に導電性を有する凸部２７ｘを配置し、電圧を印加する。ブレード２７のバイアスが、残トナーの帯電量を均一に弱くする。従って、残トナーの静電的な付着力が効率的に弱められ、クリーニング性が向上する。その結果、クリーニングに厳しい条件下であっても、クリーニング不良が無い良好な画質が得られる。そして、例えば、低温環境で、ブレード２７のゴム特性が低下し、残トナーのクリーニング装置９２７への回収ができなくなって、“縦スジ”を発生させてしまう現象が抑制される。
【００６１】
本実施例では、中間転写ベルト１３（中間転写体）が用いられた画像形成装置１００の例を説明したが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、ブレード２７が転写材を搬送する転写材搬送ベルト（転写材搬送体）の表面に残像した残トナーｔをクリーニングする構成であっても良い。この場合には、像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置されて転写材を搬送する転写材搬送ベルトが相当し、転写手段は、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段すなわち１次転写ローラ１０が相当する。そして、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び転写材搬送ベルトが接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりもベルト搬送方向の外側の部位で放電する。こうした構成であっても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００６２】
または、ブレード２７が感光体ドラム１の表面に残留した残トナーｔをクリーニングする構成であっても良い。この場合には、像担持体は、感光体ドラム１が相当し、転写手段は、感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段すなわち１次転写ローラ１０が相当する。そして、ゴム部２７ａは、電圧が印加されると、ゴム部２７ａ及び感光体ドラム１が接触するニップＮの部位では放電せず、ニップＮよりも像担持体移動方向である感光体ドラム回転方向の外側の部位で放電する。こうした構成であっても、同様の効果が得られることをいうまでもない。
【００６３】
実施例の構成は、パッチトナーをクリーニングする構成に適用しても良い。この場合には、転写手段がトナー像を転写する工程が省略される。
【符号の説明】
【００６４】
１ 感光体ドラム（第１像担持体）（像担持体）
１０ １次転写ローラ（１次転写手段）（転写手段）
１３ 中間転写ベルト（第２像担持体）（像担持体）
２５ ２次転写ローラ（２次転写手段）（転写手段）
２７ ブレード（クリーニング手段）
２７ａ ゴム部（ゴムブレード）
１００ 画像形成装置
Ｎ ニップ
Ｐ 転写材
【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、
前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、
板状に形成されたゴムブレードを有し、前記ゴムブレードの先端が前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体の表面に残留する残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備え、
前記ゴムブレードは、電圧が印加されると、前記ゴムブレード及び前記像担持体が接触するニップの部位では放電せず、像担持体移動方向で前記ニップよりも外側の部位で放電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置される中間転写ベルトであり、
前記転写手段は、前記中間転写ベルトの表面に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体は、感光体ドラムであり、
前記転写手段は、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置され、転写材を搬送する転写材搬送ベルトであり、
前記転写手段は、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ゴムブレードの表面では、前記ニップよりも外側の部位は、前記ニップの部位よりも導電性が高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ゴムブレードの表面では、
前記ニップよりも外側の部位には、導電性を有する導電性部材が設けられており、
前記ニップの部位は、導電性を有しないことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ゴムブレードの表面は、前記ニップよりも外側の部位に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体上のトナー像を転写する転写手段と、
板状に形成されたゴムブレードを有し、前記ゴムブレードの先端が前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体の表面に残留する残留トナーをクリーニングするクリーニング手段と、を備え、
前記ゴムブレードは、電圧が印加されると、前記ゴムブレード及び前記像担持体が接触するニップの部位では放電せず、像担持体移動方向で前記ニップよりも外側の部位で放電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置される中間転写ベルトであり、
前記転写手段は、前記中間転写ベルトの表面に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体は、感光体ドラムであり、
前記転写手段は、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体は、感光体ドラムの表面に対向して配置され、転写材を搬送する転写材搬送ベルトであり、
前記転写手段は、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ゴムブレードの表面では、前記ニップよりも外側の部位は、前記ニップの部位よりも導電性が高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ゴムブレードの表面では、
前記ニップよりも外側の部位には、導電性を有する導電性部材が設けられており、
前記ニップの部位は、導電性を有しないことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ゴムブレードの表面は、前記ニップよりも外側の部位に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４２４７８（Ｐ２０１２−２４２４７８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０２４１（Ｐ２０１１−１１０２４１）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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