JP2006058733A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久力が大きく研磨力の優れた手段を用いて、中間転写体又は感光体のフィルミングを解消してスジ、ムラの発生のない安定した画像形成が持続できる、クリーニング研磨ユニットを設けた画像形成装置を提供することを課題目的にする。
【解決手段】 中間転写体又は感光体に付着したトナーをクリーニングするブラシクリーニングローラを有する画像形成装置であって、該ブラシクリーニングローラの上流側に前記中間転写体や前記感光体と異なる線速で該中間転写体又は該感光体に対して接触回転する研磨ローラと、クリーニングによる廃トナーを貯留する貯留部とを有し、該貯留部の廃トナーの適正量が前記研磨ローラに付着するように付着量調整機構を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、無端ベルト状中間転写体や感光体のフィルミングを解消させる研磨手段を設けた画像形成装置に関する。

タンデム方式のフルカラーの画像形成装置の中間転写体や感光体のクリーニング装置において、ブレード方式のものは摩耗によってクリーニング不良が発生しやすく耐久性が良くない。これに替えてブラシローラを用いて静電的にクリーニングすることが行われても、ブラシローラ自体は耐久性が強化されるがフィルミングによるスジやムラの画像不良は同じように発生する。フィルミングはトナー中に添加されている滑剤のステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）やステアリン酸カルシュウム（ＣａＳｔ）、トナー中に含まれるワックス等が無端ベルト状中間転写体や感光体の表面に付着したものであり、付着部分で転写性が落ち、画像のスジやムラになる。その付着部分の転写性が変わる原因は、第１に付着部分の電気抵抗値が上がり、その部分の転写電荷が弱くなるため、転写されにくくなることであり、また、第２にはフィルミング部分のトナーの付着力が強くなるため転写材に転写しにくくなることである。これらが、スジ、ムラの大きな原因となっていると考えられる。

このようなフィルミングの現象を解消させるために、特許文献１では無端ベルト状中間転写体に設けたクリーニングブレードの上流部に該クリーニングブレードに供給する廃トナー供給部を設けているが、クリーニングブレードのめくれの損傷には効果が得られているが、十分なフィルミング除去効果は得られていない。
特開平１１−３８７７８号公報

このようなフィルミングの現象を解消するために、研磨材料としてラッピングフィルムを用いて、研磨を試みてもその目が細かいと目詰まりを起こすし、粗いと中間転写体や感光体に傷を発生させることになる。また、ブラシローラやスポンジローラを接触摺動回転させても研磨力は小さく十分ではない。

本発明はこのような問題を解消して耐久力が大きく研磨力の優れた手段を用いて、フィルミングを解消してスジ、ムラの発生のないクリーニング手段及び研磨手段を設けた画像形成装置を提供することを課題目的にする。

この目的は次の技術手段（１）〜（３）の何れかによって達成される。

（１）中間転写体又は感光体に付着したトナーをクリーニングするブラシクリーニングローラを有する画像形成装置であって、該ブラシクリーニングローラの上流側に前記中間転写体又は前記感光体と異なる線速で該中間転写体又は該感光体に対して接触回転する研磨ローラと、クリーニングによる廃トナーを貯留する貯留部とを有し、該貯留部の廃トナーの適正量が前記研磨ローラに付着するように付着量調整機構を設けたことを特徴とする画像形成装置。

（２）前記研磨ローラは前記中間転写体や前記感光体に対して、逆線速方向に接触回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

（３）前記研磨ローラにはバイアスが印加されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

クリーニング手段にブラシクリーニングローラを用い、その上流にブラシローラで除去される廃トナーによって研磨する研磨ローラを設け、中間転写体又は感光体を研磨するようにした本発明の画像形成装置により、フィルミングの発生が無くなりスジムラの故障のない良質の画像が安定して得られるようになった。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。

この画像形成装置１００は、タンデム構成のフルカラーの画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、中間転写体のユニットとして無端ベルト状中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着器２４とから成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、像露光手段３Ｙ、現像器４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電装置２Ｍ、像露光手段３Ｍ、現像器４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電装置２Ｃ、像露光手段３Ｃ、現像器４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電装置２Ｋ、像露光手段３Ｋ、現像器４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。

中間転写体ユニットとしての無端ベルト状中間転写体ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体としての無端ベルト状中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する無端ベルト状中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体として用紙等の記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ５Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録材Ｐは、定着器２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写手段としての二次転写ローラ５Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した無端ベルト状中間転写体７０は、クリーニング研磨ユニット６０により残留トナーが除去されると共に、その廃トナーの一部を使って研磨されて無端ベルト状中間転写体７０上のフィルミングの発生が解消される。これについては後で詳述する。

画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。

二次転写ローラ５Ａは、ここを記録材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、無端ベルト状中間転写体７０に圧接する。

また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ，８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。

筐体８は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とから成る。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの図示左側方には無端ベルト状中間転写体ユニット７が配置されている。無端ベルト状中間転写体ユニット７は、ローラ７１，７２，７３，７４，７６，７７を巻回して回動可能な無端ベルト状中間転写体７０、一次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ及びクリーニング研磨ユニット６０とから成る。

筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

このように感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状中間転写体７０上に各色のトナー像を一次転写して重ね合わせ、それを一括して記録材Ｐに二次転写し、定着器２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を無端ベルト状中間転写体７０に転移させた後の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、クリーニング手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋで転写時に各感光体上に残された残留トナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

本発明の実施の形態例の画像形成装置の詳しい諸元は次のようになる。

（１）プロセススピード：２２０ｍｍ／ｓである。

（２）各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ：直径が６０ｍｍのＯＰＣ、即ち有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散させたものを塗布した、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚２５μｍのものを用いた。

（３）感光体非画像部の電位：電位センサで検知し、制御可能範囲が−９００Ｖ〜−５００Ｖのフィードバック制御が可能にしてあり、全露光時の電位は−５０〜０Ｖにしてある。

（４）露光：レーザー走査方式で、半導体レーザー（ＬＤ）を用い、パワーは３００μＷである。

（５）現像：２成分現像剤方式である。

（６）トナー：乳化重合トナーで粒径が６．５μｍであり、Ｙトナーの滑剤添加量は０．１５質量％、Ｍトナーの滑剤添加量は０％、Ｃトナーの滑剤添加量は０％、ＢＫトナーの滑剤添加量は０．０５質量％である。

（７）中間転写体：表面抵抗率１×１０¹¹Ω／□、体積抵抗率１×１０⁸Ω・ｃｍで材質がポリイミドである半導体樹脂ベルトの無端ベルト状中間転写体７０を採用した。その張力は４９Ｎに設定した。

（８）一次転写ローラ：直径２０ｍｍの発砲ローラであり、その抵抗値は１×１０⁶Ωであり、一次転写の転写制御は定電流制御を用いている。中間転写体背面に発泡ローラーを設置し、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する方式であり、その押圧力は４．９Ｎに設定した。

（９）２次転写手段：無端ベルト状中間転写体７０をバックアップローラ７４と二次転写ローラ５Ａで挟み込んだ構成で抵抗値はともに１×１０⁷Ω、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する。

上記構成のタンデムフルカラーの画像形成装置における中間転写体である無端ベルト状中間転写体のクリーニング及び研磨の実施の形態例について説明する。

無端ベルト状中間転写体上にある２次転写後の転写残や画像安定化制御のトナーパッチはクリーニング研磨ユニット６０で除去される。フレーム６１内に組みこまれたクリーニング研磨ユニット６０は図２のように構成されている。

無端ベルト状中間転写体７０の搬送方向に対し逆転方向に当接されたブラシクリーニングローラ６３により、無端ベルト状中間転写体７０の付着トナーが除去される。ブラシクリーニングローラ６３の諸元は表１のようになる。

除去されたブラシクリーニングローラ６３上の付着トナーは、更に清掃ローラ６４（材質がＳＵＳで直径８ｍｍ）により除去され、清掃ローラ６４からはスクレーパ６４Ａにより掻き落とされて除去される。除去されたトナーは貯留部６８に溜められる。ブラシクリーニングローラ６３に対向しているベルト張架ローラの役目をするガイドローラ７１は接地され、清掃ローラ６４には＋５００Ｖが印加され、トナーは静電的に除去される。清掃ローラに電圧を印加することで、ブラシローラにも電圧がかかるので両電圧値を＋５００Ｖにするとブラシローラ６３から清掃ローラ６４にトナーが付きにくくなる。

ブラシローラ６３の上流部に研摩ローラ６６が無端ベルト状中間転写体７０に当接されている。研磨ローラ６６の諸元は表２のようになる。

該無端ベルト状中間転写体７０の搬送方向に対し逆向きに回転する研磨ローラ６６は、貯留部６８の廃トナーを付着することで、研摩力を強めている。付着量調整板６７（材質がＰＥＴで５０μｍ厚）により、研摩に適量な廃トナー量が調整される。廃トナー量が多すぎても研摩力は強くならず、逆にトナーを無端ベルト状中間転写体７０に戻してしまいクリーニング不良となってしまうためである。

ベルト付着トナーは逆転する研摩ローラ６６によって無端ベルト状中間転写体７０沿いに貯留部６８の廃トナー受けローラ対６８Ａと６８Ｂのところに掻き落とされ、回転によって貯留部６８内に整然と溜められる。この掻き落としは研磨と共にクリーニングの機能も果たす。また研摩ローラ６６にバイアスを印加することで静電的にベルト付着トナーを除去することもできる。

ベルト付着トナーが連続して多量に来た場合、貯留部６８の廃トナーは排出部６１Ａに溢れだし、廃トナー排出スクリュー６２で排出される。貯留部６８には常に廃トナーがあり、研摩ローラ６６に供給されるので、画像印字量によらず、安定した研摩力が得られる。

このクリーニング研磨ユニット６０を装着した本発明の画像形成装置を用いて下記の条件によってランニングテストを実施した。また、比較として研磨ローラ６６の無しの場合と、研磨ローラ６６はあるが廃トナーを付着させない場合とのランニングテストも実施し、フィルミングの発生状況をコピー資料のスジムラ発生を観察して評価した。

紙種： ミノルタＣＦ８０、コニカカラー紙、コニカ５５ｋｇ、コニカＮＲＡ１００（１００％再生紙）
紙サイズ： Ａ４を１８万コピー（ｃ）、Ａ４Ｒを２万コピー（ｃ）
運行モード： 両面連続１５００ｃ＋片面連続９００ｃ＋片面１枚ずつ間欠１００ｃの合計２５００コピーのセットをフルカラーで繰返し行い、
うち、環境条件は２０℃５０％ＲＨ（常温常湿）で１０万コピー、３０℃８０％ＲＨ（高温高湿）で５万コピー、１０℃２０％ＲＨ（低温低湿）で５万コピーの割合で行い、画像印字率は３〜３０％の範囲で行った。

以上、実施テストの結果を表３に示す。ここに○はスジが全くない、△は実用できる程度ではあるが僅かにスジようのものがある、×は実用不可のスジが目立つ。

このように、本発明のクリーニング研磨ユニット６０を装着した画像形成装置により中間転写体上のフィルミングの発生は無くなり、画像形成時のスジムラの障害は大きく解消されることが確認された。

以上の実施の形態例においては無端ベルト状中間転写体についての結果について述べたが、このフィルミングの現象の除去効果は感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対してクリーニング手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの代わりに図示はしないが上述の中間転写体に対するものとほぼ同様な構成のクリーニング研磨ユニットを設け、これを搬送ベルト（前記中間転写体とほぼ同形状のもの）上の記録材に直接転写させる方式にすることによってもスジ故障のない同様の良い結果が得られることが確認された。また、モノクロ用の画像形成装置においては感光体から直接記録材に転写されるがこの場合も感光体のクリーニング手段の代わりに、図示はしないが上述の中間転写体に対するものとほぼ同様な構成のクリーニング研磨ユニットを設けることによって、スジ故障のない同様の良い結果が得られることが確認された。

尚、感光体から中間転写体への一次転写及び中間転写体から記録材への二次転写で構成される図１の様な画像形成装置においては中間転写体だけでなく感光体にもクリーニング研磨ユニットを設けることによってフィルミング除去により効果があることは勿論のことである。

本発明の画像形成装置の実施の形態としてのカラー用の画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の画像形成装置における中間転写体表面のクリーニング及び研磨のクリーニング研磨ユニットを示す拡大断面図である。

符号の説明

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ クリーニング手段
７ 無端ベルト状中間転写体ユニット
２４ ベルト式定着装置
６０ クリーニング研磨ユニット
６１ フレーム
６１Ａ 排出部
６２ 廃トナー排出スクリュー
６３ ブラシクリーニングローラ
６４ 清掃ローラ
６４Ａ スクレーパ
６６ 研磨ローラ
６８ 貯留部
６８Ａ，６８Ｂ 廃トナー受けローラ対
７０ 無端ベルト状中間転写体
１００ 画像形成装置

Claims (3)

1. 中間転写体又は感光体に付着したトナーをクリーニングするブラシクリーニングローラを有する画像形成装置であって、該ブラシクリーニングローラの上流側に前記中間転写体又は前記感光体と異なる線速で該中間転写体又は該感光体に対して接触回転する研磨ローラと、クリーニングによる廃トナーを貯留する貯留部とを有し、該貯留部の廃トナーの適正量が前記研磨ローラに付着するように付着量調整機構を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記研磨ローラは前記中間転写体や前記感光体に対して、逆線速方向に接触回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記研磨ローラにはバイアスが印加されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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