JP3962896B2 - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、レ−ザ−ビ−ムプリンタ、ファクシミリ、静電記録装置等の画像形成装置に用いられ、像担持体上の残留トナーを清掃するクリーニング装置に係り、特に、像担持体に接触回転する導電性のクリーニング回転体を具備するタイプのクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、レ−ザ−ビ−ムプリンタ、ファクシミリ、静電記録装置等の画像形成装置においては、一般的に、回転駆動する像担持体としての感光体を帯電器により帯電した後、例えば書き込みデバイスとして露光装置により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置により現像してトナー像を形成し、しかる後、このトナー像を直接あるいは中間転写体を介して、記録材に転移させ、定着装置によって記録材上のトナー像を定着することによって最終記録画像を形成するという画像形成プロセスが行われる。
一方、この種の画像形成装置は、記録材や中間転写体などの転写媒体に転写されずに感光体上に残ったいわゆる転写残トナーをクリーニング装置によって除去した後、新たな画像形成プロセスに移行するようになっている。
【０００３】
この転写残トナーを除去するクリーニング装置には、板状のブレードで機械的にトナーを除去するブレードクリーニング装置や、クリーニングファーブラシに電圧を印加してこのファーブラシにより感光体上の転写残トナーを静電的に掻き取る静電ブラシクリーニング装置（ＥＳＢ）などがある(例えば特開昭６０−１０１５７５号公報、特開昭６３−２４９１８３号公報参照)。
前者は構成が非常に単純で低コストであり、また、広いスペースも必要としない。
しかしながら、画像密度の多いカラー機や中速機以上の画像形成装置では、クリーニング性能が不十分という問題がある。
【０００４】
一方、後者は初期的なクリーニング性能は非常に高いものの、ブラシがトナーなどにより汚染されると急速にクリーニング性能が低下するため、ブラシからトナーなどを適宜取り除くために、ブラシに当接して設置する金属ロール（デトーニングロール）などの補助機構が必要である。
また、ブラシやデトーニングロールにはバイアスを印加しなければならないため、複数の電源が必要となり、高コストとなってしまう上、また、多くのデバイスが必要となるためある程度のスペースが必要となり小型化には不向きである（例えば特公平１−６０１４８号公報）。
【０００５】
そのため、最も汎用性の高いプロセススピード１５０〜２５０ｍｍ／ｓｅｃの中速機においては、主たるクリーニング装置として、ブレードを用い、補助機構としてブラシを用いるブレード＋ブラシクリーニング方式がしばしば採用されている。
このブラシは、通常絶縁性または半絶縁性のものを使用し、ブラシにバイアスを印加せずに単にトナーを掻き乱し感光体とトナーの付着を弱め、あるいは、回収経路への搬送補助材として作用している。
しかし、このシステムでは、ブラシは実際にトナーを除去するクリーニング部材としてはほとんど機能しておらず、一定以上の高速機や、ブレードクリーニング性の悪い球形トナーを用いた装置では、やはりクリーニング性が不十分でプアクリーニングが発生してしまう。
【０００６】
そこで、従来にあっては、例えば図１３に示すように、感光体５００上の転写残トナーを清掃するクリーニング装置５１０として、ブレード５１１と、このブレードの上流側に配設されるブラシ５１２とを用い、ブラシ５１２にバイアスを印加せずに、また、ブラシ５１２のトナークリーニング効果を高める方法として、ブラシの素材に導電性のものを使用し、かつ、その一端をアース５１３に接地する手法がある（例えば特開平３−１５３２８７号公報，特開昭６２−２８３３７９号公報）。
この手法によれば、ブラシ５１２にバイアスを印加しなくても前述の静電ブラシクリーニング装置と同じような効果が得られ、静電的にある程度のトナーをブラシ５１２で回収することが可能である
尚、図１３に示す画像形成装置モデルにおいて、符号５０１は感光体５００を帯電する帯電器、５０２は帯電された感光体５００上に静電潜像を形成する露光装置（図では露光装置からのビームに符号を付している）、５０３は感光体５００上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置、５０４は転写前にトナー像の極性を整える転写前処理器、５０５は記録材又は中間転写体などの転写媒体５０６に感光体５００上のトナー像を転写させる転写装置、５０７はクリーニング装置５１０の手前に配設されて転写残トナーの極性を整えるクリーニング前処理器である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のクリーニング装置にあっては、画像形成サイクルが終了した後、装置停止までの感光体５００空回転時（サイクルアウト時）に、ブラシ５１２内にトラップされていたトナーが瞬間的に感光体５００上に吐き出されるという現象がある。
このとき、その吐き出されたトナー量が多いため、当該トナーがブレード５１１を乗り越えてしまい、プアクリーニングが発生し易いという技術的課題が見出された。
これは、画像形成終了後、感光体５００の履歴残留防止のために帯電器５０１、転写装置５０５、およびクリーニング前処理器５０７の出力がオフされ、感光体５００電位がゼロ付近になった際、画像形成中にマイナスに帯電したブラシ５１２（例えば−１００〜−２００Ｖ）と感光体５００（−数十Ｖ）間に発生した電場（電位逆転領域ｍ）により、ブラシ５１２内のトナーが感光体５００上に静電的に一気に移動することにより生じる。この時のそれぞれの電位の関係を模式的に図１４に示す。
【０００８】
この対策としては、画像形成時にも適宜ブラシ５１２に溜まったトナーを感光体５００上に戻したり、適宜除去するによってある程度改善することは可能かも知れない。
ところが、前者の対策にあっては、ブラシ５１２内のトナーは静電的に付着しているため、感光体５００上にトナーを戻すにはブラシ５１２そのものにバイアスを印加して電位をコントロールすることになるが、ブラシ５１２によるクリーニング機能そのものが低下してしまうという事態は避けられない。
また、後者の対策にあっては、ＥＳＢクリーニング装置で用いられているデトーニングロールのような新たなデバイスを用いることで、ブラシ上に付着したトナーをデトーニングロール側に転移除去することは可能であるが、サイクルアウト時にブラシ５１２と感光体５００との接触部に残留しているトナーが感光体５００側に吐き出される事態を積極的に阻止することはできない。
尚、このような技術的課題は、導電性のクリーニングブラシを使用した態様に限られるものではなく、例えば導電性のクリーニングロールを使用した態様についても同様に生ずる。
【０００９】
本発明は、上述したような技術的課題を解決するためになされたものであって、導電性のクリーニング回転体を具備した態様において、クリーニング回転体のクリーニング性能を最大限に発揮させ、かつ、サイクルアウト時の瞬間的なトナー吐き出しによるプアクリーニングの発生を抑制したクリーニング装置を提供することものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、像担持体１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置５において、少なくとも像担持体１に接触回転する導電性のクリーニング回転体６と、このクリーニング回転体６と基準電位部との間に介在されて両者間を接続する電流方向規制手段８とを備え、前記電流方向規制手段８は、少なくともクリーニング回転体６側から像担持体１へトナーが再転移する方向に流れる電流を抑制する一方向整流素子８ａと、この一方向整流素子８ａによる電流許容方向を反転させる反転機構８ｂとを有することを特徴とするものである。
【００１１】
このような技術的手段において、クリーニング装置５の態様としては、導電性のクリーニング回転体６を備えていればよく、必ずしも単独で使用するものに限らない。
ここで、クリーニング回転体６には、ブラシ状、ロール状いずれも含む。
また、クリーニング装置５としては、例えば下流側にクリーニングブレード等のクリーニング部材７を配設してなる組合せ態様や、クリーニングブラシにフリッカーバーを付設したり、クリーニングロールにデトーニングロールを付設する等いずれの態様をも含む。
更に、電流方向規制手段８としては、図１（ｂ）又は（ｃ）に示すように、一方向整流素子８ａ（例えばダイオードなど）を具備することが必要である。
この場合、一方向整流素子８ａを具備することで、クリーニング回転体６から像担持体１に向かうトナーの吐き出しが起こる方向の電流を流さなくすることができ、この作用によって、例えばサイクルアウト時に、清掃性に影響を与えることなく、トナーの吐き出し量を低減することが可能である。
【００１２】
また、サイクルアウト時におけるクリーニング回転体６から像担持体１側へのトナーの吐き出し量をより少なくするという観点からすれば、定期的あるいは必要時に、クリーニング回転体６から像担持体１側へトナーが吐き出されるというトナー吐き出しプロセスを行い、クリーニング回転体６に付着しているトナー量そのものを低減させるようにすればよい。
この場合、本発明において、電流方向規制手段８としては、図１（ｃ）に示すように、一方向整流素子８ａによる電流許容方向を反転させる反転機構８ｂを備えることが必要である。
本態様によれば、反転機構８ｂにて電流許容方向を反転させると、クリーニング回転体６からのトナーの吐き出しが促進されるため、クリーニング回転体６表面を清掃することができる。
このため、サイクルアウト時のクリーニング回転体６からトナーの吐き出し量をより低減できる。
【００１３】
ここで、反転機構８ｂとしての代表的態様としては、図１（ｃ）に示すように、一方向整流素子８ａとは電流許容量が逆方向である逆方向整流素子８ｃと、これらの整流素子８ａ，８ｃを切り替え選択する切替手段８ｄとを備えたものが挙げられるが、これに限定されるものではない。
特に、本態様においては、下流側にクリーニングブレード等のクリーニング部材７を備えた態様が効果的であり、トナー吐き出しプロセスで吐き出されたトナーを下流側のクリーニング部材７で掻き取ることができる。
尚、クリーニング回転体６の下流側にクリーニング部材７を設けない態様であっても、例えば吐き出されたトナーを像担持体１表面を通じて現像装置側まで搬送して再利用するなどしても差し支えない。
【００１４】
また、図１（ａ）（ｃ）に示す態様において、定期的にトナー吐き出しプロセスを実行させるには、所定間隔毎又はインタイメージ領域に対応して電流方向規制手段８の電流許容方向を通常方向から反転させ、クリーニング回転体６から像担持体１へトナーが再転移するトナー吐出プロセスを実行させる制御手段１０を具備させるようにすればよい。
本態様によれば、画像形成プロセスに影響しない所定のタイミングでトナー吐出プロセスを行えば、クリーニング回転体表面を定期的に清掃可能である。
【００１５】
更に、図１（ａ）（ｃ）に示す態様において、必要時にトナー吐き出しプロセスを実行させるには、未転写トナー量が異常に多く発生する異常プロセスから復帰する条件下で、電流方向規制手段８の電流許容方向を通常方向から反転させ、クリーニング回転体６から像担持体１へトナーが再転移するトナー吐出プロセスを実行させる制御手段１０を具備させるようにすればよい。
ここで、異常プロセスとは、ジャムなどで未転写トナー像が像担持体１上にそのまま残存するようなプロセスを指す。
本態様によれば、異常プロセスが起こると、異常に多くの未転写トナー（残留トナー）がクリーニング回転体６を通過するため、このクリーニング回転体６への付着量が異常に増加してしまい、クリーニング回転体６が異常に汚れる。このため、異常プロセス直後のサイクルアウト時におけるクリーニング回転体６からトナーの吐き出し量を低減させるには、異常プロセスからの復帰サイクル時にクリーニング回転体６の付着トナーを吐き出させ、クリーニング回転体６を清掃することが好ましい。
【００１６】
また、本発明において、クリーニング回転体６と基準電位部９との関係については適宜選定して差し支えない。
例えば、クリーニング回転体６がブラシ状であれば、電流方向規制手段８を介して基準電位部９としてのアースに接地されていればよい。
更に、クリーニング回転体６がロール状であれば、電流方向規制手段８を介して基準電位部９としてのバイアス電源のバイアス印加部に接続されていればよい。
【００１７】
また、本発明は、クリーニング装置５に限られるものではなく、このクリーニング装置５が組み込まれた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明は、図１（ａ）に示すように、像担持体１と、この像担持体１上にトナー像を形成するトナー像形成手段２と、像担持体１上のトナー像を転写媒体（最終記録媒体は勿論、中間転写体をも含む）４に転写させる転写手段３と、像担持体１上の残留トナーを清掃するクリーニング装置５とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング装置５に本発明に係る各種クリーニング装置５を用いるようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、画像形成装置は、いわゆる中間転写型のカラー画像形成装置であり、例えば駆動モータにより回転駆動される感光体（本例では感光体ドラム）２０を有し、この感光体２０に対向する位置に中間転写体（本例では中間転写ベルト）３０を配設すると共に、この中間転写体３０の所定部位に二次転写装置（本例では二次転写ロール）４０を配設し、この二次転写装置４０による二次転写部位を通過した記録材搬送路の下流側に定着装置５０を配設したものである。
【００１９】
本実施の形態において、感光体２０の周囲には、感光体２０を帯電する帯電器（本例ではスコロトロン）２１と、感光体２０上に各色成分（本例では、イエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ））静電潜像を書き込むレーザ走査装置等の露光装置２２（図では露光装置からのビームに符号を付す）と、感光体２０上の各色成分静電潜像を対応する色トナーにて可視像化する現像装置（本例ではロータリー型現像装置）２３と、感光体２０上のトナー像の極性を整える転写前処理器（本例ではイレーズランプ）２４と、前記中間転写体３０と、感光体２０上に残留する未転写トナー（残留トナー）を清掃するクリーニング装置２６と、このクリーニング装置２６の上流側に設けられて未転写トナーの極性を整えるクリーニング前処理器（本例ではコロトロン）２７とが配設されている。
【００２０】
また、中間転写体（本例では中間転写ベルト）３０は、例えば複数の張架ロール３１〜３４に掛け渡され、張架ロール３１の一つを駆動ロールとして、感光体２０との対向部で同方向に回転するように循環回転せしめられている。
そして、感光体２０に対向する中間転写体３０の裏面には一次転写装置（本例では一次転写ロール）３５が配設されており、感光体２０との間に一次転写に必要な転写電界が形成されるようになっている。
更に、中間転写体３０のうち、二次転写部位の下流側には、中間転写体３０上の残留トナーを清掃する中間転写クリーニング装置３６が設けられている。
【００２１】
また、二次転写装置（本例では二次転写ロール）４０は張架ロール３４をバックアップロールとして中間転写体３０に対向配置されており、中間転写体３０との間に二次転写に必要な転写電界が形成されるようになっている。
尚、符号４１は二次転写装置４０に付設されて二次転写装置４０に転移したトナーや記録材の紙粉等を清掃する二次転写クリーニング装置である。
更に、記録材の搬送系は、二次転写装置４０の上流側に配設されたレジストロール４２にて記録材を一旦位置決めした後に二次転写部位へ搬送し、しかる後、ガイドプレート４３及び搬送ベルト４４を経て記録材を定着装置５０に搬送するようになっている。
【００２２】
また、本実施の形態において、クリーニング装置２６は、図２及び図３（ａ）に示すように、ハウジング６０の開口上縁に例えば弾性ゴムからなるクリーニングブレード（以下必要に応じてブレードと称する）６１を具備させ、このブレード６１を感光体２０上に当接させる一方、このブレード６１の上流側にはクリーニングブラシ（以下必要に応じてブラシと称する）６２を配設し、このブラシ６２を感光体２０に回転可能に接触したものである。
尚、符号６３はブラシ６２上に付着したトナーを振り落とすためのフリッカーバー、６４はハウジング６０内の回収トナーを図示外の回収装置側へ搬送するオーガー、６５はハウジング６０の開口下縁と感光体２０との間の気密に保つ弾性シールである。
【００２３】
特に、本実施の形態では、ブラシ６２は、導電性シャフト６２１に導電性ブラシ基材６２２を巻き付けてなる態様のものであり、導電性シャフト６２１は例えばダイオード７１からなる電流方向規制回路７０を介してアース８１に接地されている。
このとき、使用するトナーは負極性トナーが用いられ、ダイオード７１は、図３（ｂ）に示すように、アース８１からブラシ６２に向かう電流ｉを許容電流方向とする向きに配置されている。言い換えれば、ダイオード７１は、ブラシ６２に回収されたトナーが感光体２０側に再転移する方向に流れる電流（ブラシ６２からアース８１側に流れる電流ｉ’）を抑制するように配置されている。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
感光体２０は駆動モータにより回転駆動され、帯電器２１により均一にマイナス数百ボルトに帯電された後、露光装置２２により露光されて静電潜像が形成され、現像装置２３により現像されてトナー像となる。
この際、現像装置２３には図示外のバイアス電源から現像バイアスが印加され、逆極現像の場合、負に帯電されたトナーが感光体２０上に現像される。
そして、感光体２０上のトナー像は一次転写装置３５によってプラスの印加バイアスを与えられることにより中間転写体３０に転写され、中間転写体３０上のトナー像は二次転写装置４０により記録材に転写され、しかる後、定着装置５０にて記録材上のトナー像が定着せしめられる。
【００２５】
一方、記録材に転写されなかった感光体２０上の転写残トナーは、クリーニング前処理器２７により例えばマイナスのバイアスが与えられた後、クリーニング装置２６に突入する。
すると、クリーニング装置２６に内に突入した転写残トナーは、その一部がブラシ６２により静電的に回収され、残りはブレード６１によって感光体２０表面から除去される。
また、中間転写体３０上の転写残トナーは中間転写クリーニング装置３６により回収される。
【００２６】
ここで、クリーニング装置２６のサイクルアウト時の動作に着目してみると、画像形成サイクルが終了した時点でサイクルアウトされるが、このとき、感光体２０上の履歴残留防止という観点から、帯電器２１、一次転写装置３５、及び、クリーニング前処理器２７の出力がオフされ、図３（ｂ）に示すように、感光体２０電位Ｖ_Pがゼロ付近になる。
この状態においては、図３（ｂ）に示すように、ブラシ６２の導電性シャフト６２１はアース８１電位と等しい電位Ｖ₀であるが、ブラシ６２の先端部は画像形成中にマイナスに帯電した状態にあるため、ブラシ６２（例えば−１００〜−２００Ｖ）と感光体２０（−数十Ｖ）間には、図４に示すように、ブラシ６２内のトナーが感光体２０上に静電的に一気に移動する方向に向かう電場（電位逆転領域ｍ）が発生する。
【００２７】
ところが、本実施の形態では、ブラシ６２は、ダイオード７１を介してアース８１に接地されているため、サイクルアウトの瞬間には、ブラシ６２から感光体２０に逆電流が流れるが、直ぐにこれを妨げるようにダイオード７１の接合界面にプラス電位が誘起され、その後、逆電流の流れが阻止される。尚、ダイオード７１の整流作用により逆電流が流れなくなると、図４に示すように、ダイオード７１に発生したプラス電位は徐々に消失していく。
このため、上述した電位逆転領域ｍは、ダイオード７１のない態様に比べて飛躍的に短縮される。
よって、サイクルアウト時に、ブラシ６２から感光体２０に再転移するトナー量は極めて少なくなり、この再転移したトナーがブレード６１を乗り越えてプアクリーニングが発生することは有効に防止される。
尚、本実施の形態において、中間転写クリーニング装置３６などの詳細については特に言及していないが、クリーニング装置２６に付設した電流方向規制回路７０を付加してもよいことは勿論である。
また、このような本実施の形態に係るクリーニング装置の性能については後述する実施例１にて確認した。
【００２８】
◎実施の形態２
図５は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、クリーニング装置２６の電流方向規制回路７０が実施の形態１と異なるものになっている。尚、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
本実施の形態において、電流方向規制回路７０は、図６に示すように、アース８１からブラシ６２に向かう電流を許容電流方向とする向きに配置されているダイオード７１と、このダイオード７１とは逆方向に向かう電流を許容電流方向とする向きに配置されている逆方向ダイオード７２と、両ダイオード７１，７２のいずれかを切り替えてアース８１側へ選択的に接地する切替スイッチ７３とを備えている。
【００２９】
そして、切替スイッチ７３は、制御装置７５からの切替制御信号に応じて切替動作するようになっている。
本実施の形態では、制御装置７５は、インターイメージ間のタイミング、あるいは、ジャム等のように、未転写トナー量が異常に多く発生する異常プロセスから復帰するサイクルに応じて、切替制御信号を送出し、トナー吐出サイクルを実行するようになっている。
尚、制御装置７５による切替制御信号の送出タイミングとしては、インターイメージ間のタイミングに替えて、あるいは、インターイメージ間のタイミングに加えて、例えばジョブエンド時のサイクルアウト前に後処理サイクルを設け、この後処理サイクルに応じて切替制御信号を送出し、トナー吐出サイクルを実行するようにしてもよい。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
本実施の形態において、画像形成装置の画像形成プロセスは、実施の形態１と略同様である。
ここで、クリーニング装置２６のサイクルアウト時の動作過程は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、所定のタイミングで、トナー吐出プロセスが実行されるようになっている。
本例では、制御装置７５は、画像形成サイクルのインターイメージに入る瞬間において、電流方向規制回路７０に切替制御信号を送出し、切替スイッチ７３を切り替えることで逆方向ダイオード７２をアース８１に接地する。
すると、それまでブラシ６２から感光体２０に向かって流れていた電流は、ダイオードにとって逆電流になり、図７に示すように、逆方向ダイオード７２の接合界面にマイナス電圧が誘起される。その結果、短い時間であるが、感光体２０からブラシ６２に向かって電流が流れる。
【００３１】
この状態において、ブラシ６２に付着したままのトナーは感光体２０に向かって再転移するという、トナー吐出プロセスが行われる。
このとき、ブラシ６２から感光体２０に吐き出されるトナー量は、主として先の画像形成サイクルでブラシ６２に残存付着したものであるから、それほど多くはなく、吐き出されたトナーは下流側のブレード６１にて確実に掻き取られる。
【００３２】
尚、本実施の形態では、インターイメージ領域を利用してトナー吐出プロセスを実行するようにしているが、これに限られるものではなく、これに代わって、あるいは、これに加えて、例えば画像形成サイクルのジョブエンド時において、サイクルアウト前に後処理サイクルを設け、この後処理サイクルでトナー吐出プロセスを実行するようにしてもよい。
この場合におけるブラシ６２と感光体２０との間の電位変化を図８に示す。
同図において、後処理サイクルでは、トナー吐出サイクルによりブラシ６２側のトナーが感光体２０側に再転移し、ブレード６１にて掻き取られる。
そして、後処理サイクル後にサイクルアウトされるが、このサイクルアウトに入る瞬間において、制御装置７５は、電流方向規制回路７０に切替制御信号を送出し、切替スイッチ７３を切り替えることでダイオード７１をアース８１に接地する。
【００３３】
すると、ブラシ６２（−４００Ｖ程度）と感光体２０（−数十Ｖ）間には、図８に示すように、ブラシ６２内のトナーが感光体２０上に静電的に一気に移動する方向に向かう電場（電位逆転領域ｍ）が発生する。
ところが、サイクルアウトの瞬間には、感光体２０からブラシ６２に逆電流が流れるが、直ぐにこれを妨げるようにダイオード７１の接合界面にプラス電位が誘起され、その後、逆電流の流れが阻止され、上述した電位逆転領域ｍは飛躍的に短縮される。
このように、トナー吐出サイクルにてトナーは事前に吐き出され、しかも、サイクルアウト時の電位逆転領域ｍは飛躍的に短縮されるから、サイクルアウト時に、ブラシ６２から感光体２０に再転移するトナー量は極めて少なくなり、この再転移したトナーがブレード６１を乗り越えてプアクリーニングが発生することは確実に防止される。
【００３４】
また、制御装置７５は、例えばジャム等の異常プロセスが生ずると装置を停止すると共に、ジャム処理が終了した段階で装置カバーを閉じた際に図示外のカバー開閉スイッチによる復帰信号に基づいて、電流方向規制回路７０に切替制御信号を送出し、切替スイッチ７３を切り替えることで逆方向ダイオード７２をアース８１に接地する。
このように、装置が停止してから、ジャム処理が解除されて復帰サイクルに入った瞬間において、図９に示すように、ダイオード７１から逆方向ダイオード７２に反転すると、それまで流れていた電流は逆電流となり、逆方向ダイオード７２の接合界面にマイナス電圧が誘起される。
すると、インターイメージのときと同様に、ブラシ６２から少しずつトナーが吐き出されるというトナー吐出プロセスが実行される。
特に、本実施の形態において、復帰サイクルの途中で転写前処理器２４であるイレーズランプをオンして感光体２０の電位を落とすことで、更に、トナーの吐き出しを継続することが可能である。
【００３５】
ここで、トナー吐出プロセスの実行時間については、感光体２０の回転数等により適宜選定して差し支えないが、感光体２０の回転数に応じてトナーの吐き出し量は増加するが、感光体の回転数がある程度多くなると、ブラシ６２側に残存するトナー量自体に上限がある以上、ブラシ６２側からのトナーの吐き出し量自体は変わらなくなるから、適宜範囲で選定することが必要である。
また、このような本実施の形態に係るクリーニング装置の性能については後述する実施例２にて確認した。
【００３６】
◎実施の形態３
図１０は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１，２と異なり、感光体２０上の各色成分トナー像を転写保持体９０上に保持した記録材に順次転写させるようにしたものである。尚、実施の形態１，２と同様な構成要素については実施の形態１，２と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。ここで、転写保持体９０は例えばドラム状に形成され、記録材を吸着する部位に吸着帯電器（本例ではコロトロン）９１を設け、感光体２０との転写部位に転写帯電器（本例ではコロトロン）９２を設けると共に、記録材ほを剥離する部位に剥離帯電器（本例ではコロトロン）９３を設けたものであり、記録材を静電吸着保持し、転写工程が終了した時点で剥離するようになっている。
そして、図１０中、符号９４は記録材の転写保持体９０へのレジストロール、９５は吸着帯電器９１の対向ロール、９６は記録材剥離時に記録材を転写保持体９０から押し出す剥離補助部材、９７は転写保持体９０を除電する除電器（本例では対構成のコロトロン）である。
【００３７】
また、本実施の形態において、クリーニング装置２６は、実施の形態１，２と異なり、ハウジング１００の開口上縁にブレード１０１を配設すると共に、この上流側には例えば導電性シャフトに導電性のウレタン樹脂等が被覆されたクリーニングロール（以下本実施の形態では必要に応じてロールと略記する）１０２を配設したものである。
そして、このロール１０２にはデトーニングロール１０３が接触配置されており、このデトーニングロール１０３にはスクレーパ１０４が接触配置されている。
更に、ロール１０２の導電性シャフトは、例えばダイオード７１からなる電流方向規制回路７０を介してバイアス電源８２に接続されている。
このとき、使用するトナーは負極性トナーが用いられ、ダイオード７１は、図１０に示すように、負極性のバイアス電源８２からロール１０２に向かう電流を許容電流方向とする向きに配置されている。
一方、デトーニングロール１０３にも例えば正極性のバイアス電源１０５が設けられている。尚、図中符号１０６はハウジング１００に回収されたトナーを図示外の回収装置に搬送するオーガーである。
【００３８】
本実施の形態によれば、感光体２０上に形成された各色成分トナー像は、転写保持体９０に保持された記録材に順次転写され、各色成分トナー像の転写工程が終了した後に、転写保持体９０から剥離された記録材が定着装置５０へと搬送され、記録材上のトナー像が定着せしめられる。
このとき、感光体２０上の転写残トナーはクリーニング前処理器２７の処理を経た後、クリーニング装置２６に突入する。
すると、クリーニング装置２６に内に突入した転写残トナーは、その一部がロール１０２により静電的に回収され、残りはブレード１０１によって感光体２０表面から除去される。
そして、ロール１０２に回収されたトナーはデトーニングロール１０３を経てスクレーパ１０４にて掻き落とされる。
【００３９】
ここで、クリーニング装置２６のサイクルアウト時の動作に着目してみると、画像形成サイクルが終了した時点でサイクルアウトされるが、このとき、帯電器２１、転写帯電器９２、及び、クリーニング前処理器２７の出力がオフされ、感光体２０電位Ｖ_Pがゼロ付近になる。
この状態においては、図１０に示すように、ロール１０２（バイアス電源８２電圧）と感光体２０（−数十Ｖ）間には、ロール１０２内のトナーが感光体２０上に静電的に一気に移動する方向に向かう電場（電位逆転領域）が発生する。
ところが、本実施の形態では、ロール１０２は、ダイオード７１を介してバイアス電源８２に接続されているため、サイクルアウトの瞬間には、感光体２０からロール１０２に逆電流が流れるが、直ぐにこれを妨げるようにダイオード７１の接合界面にプラス電位が誘起され、その後、逆電流の流れが阻止される。
このため、上述した電位逆転領域はダイオード７１のない態様に比べて飛躍的に短縮される。
よって、サイクルアウト時に、ロール１０２から感光体２０に再転移するトナー量は極めて少なくなり、この再転移したトナーがブレード６１を乗り越えてプアクリーニングが発生することは有効に防止される。
尚、本実施の形態において、実施の形態２と同様な電流方向規制回路７０を設けてもよいことは勿論である。
【００４０】
【実施例】
◎実施例１
本実施例は、実施の形態１に係る画像形成装置をより具体化したものである。
本実施例での感光体２０は直径８４ｍｍの円柱状のドラムであり、感光体２０の表面層がポリカーボネートをバインダーとする高分子樹脂とトリフェニルアミン系の電荷輸送剤で構成された赤外線領域に感度を持つ有機感光体を用いた。
帯電器２１はスコロトロンを用い、ワイヤに直流電圧−５ｋＶを、グリッドに直流電圧−７５０Ｖを印加し、感光体２０表面を−７００Ｖに帯電させたのち露光装置２２によって感光体２０表面に静電潜像を形成し、続いて現像装置２３によってマイナスに帯電したトナーを感光体２０上に現像した。
また、クリーニング装置２６としては、ブレード６１＋ブラシ６２からなるクリーニングシステムが用いられるが、特に形状係数１４０未満の球形に近い形状のトナーを用いる場合、ブラシ６２からの大量の瞬間的トナー吐き出しはブレードクリーニングに対して多大な負荷となる。
プロセススピードが２００〜２６０ｍｍ／ｓｅｃ程度の場合、一回でのブレード６１へのトナーの突入量が１８０ｍｇを越えるあたりから、トナーのブレード６１すりぬけ、つまりプアークリーニングが発生することが、上述の装置を用いた別の実験によりわかっている。
【００４１】
我々は、トナー掻き取り/吐き出しの際にブラシ接地回路に発生する電流に着目し、トナー吐き出しの起こる方向の電流を流さなくすることで、ブラシの掻き取り性に影響を及ぼすこと無く吐き出し量が低減されることを見出した。これによってサイクルアウト時のプアクリーニングを大幅に改善することが出来る。
今回使用の、負帯電感光体２０と負帯電トナーを用い、転写後クリーニング前帯電器２７で電位を負方向に制御するシステムでは、ブラシ６２に突入し貯えられる転写残トナーは大部分が負極性側に帯電されている。
その結果、単純に導電性シャフト６２１を直接アース８１に落としている場合、ブラシ６２にトナーを捕獲する際にはアース８１からブラシ６２の方向に、ブラシ６２からトナーが吐き出される際には、ブラシ６２からアース８１に向けて、電流が流れる。どちらの場合も電流の絶対値は移動するトナー量によって前後するが数μＡ〜１０μＡ程度の値であった。
【００４２】
そこで、ブラシ接地回路のブラシ６２−アース８１間に、ブラシ６２側にカソードが来るようにダイオード７１を挿入する。これにより、アース８１からブラシ６２の方向、即ちブラシ６２にトナーを捕獲する方向の電流のみが回路に流れることとなる。
今回の実験では、サイクルアウト初期のブラシの電位が−１００〜−２００Ｖ、また、感光体２０は除電されて−数十Ｖに落ちているので、耐圧が２００Ｖ以上のダイオードを用いれば、逆方向の、ブラシ６２からトナーを吐き出す電流は流れない。
但し、ブラシ６２の誘電応答や静電容量による遅延効果、また、接触摺擦による転移などのために、完全に吐き出しがゼロになるわけではなく、大幅に吐出し量が低減されるに留まる。
【００４３】
本実施例による効果を評価するため、次のようなテストを行った。
予め清掃済みのブラシ６２を装置にセットし、ＹＭＣＫ４色各ハーフトーン７０％（計２８０％）の未転写像をＡ３で２枚分突入させた後、さらに、同じＹＭＣＫ４色各ハーフトーン７０％（計２８０％）の今度は転写残像をＡ３で１枚分突入させ、サイクルアウト時に装置をシャットダウンする。
この時のブラシ６２へのトナーの突入量は約８００ｍｇであり、その大半はいったんブラシ６２に静電的に回収されるが、サイクルアウト時には感光体２０の電位とブラシ６２電位の逆転のため、ブラシ６２に回収されたトナーが一気に吐き出されることとなる。この際のブラシ６２から吐き出された感光体２０上のトナー量と、ブレード６１からのトナーすり抜け量、すなわちプア−クリーニング発生の有無についてテストしダイオード７１接地の効果を確認した。
【００４４】
装置のプロセススピードは２２０ｍｍ/ｓｅｃでテストを実施した。
また、感光体２０上の未転写トナーを除去するクリーニング装置２６はポリウレタンからなるブレード６１であり、これを設置角度２２度、当接圧１.５ｇ/ｍｍの圧力で感光体に当接させたものを用いた。
また、中間転写体３０の中間転写クリーニング装置３６もポリウレタンからなるブレードであり、これを設置角度１７度、当接圧２.２ｇ/ｍｍの圧力で中間転写体３０に当接させたものを用いた。
ブラシ６２は電気抵抗１０²〜１０⁴Ω、繊維太さ１０デニールのカーボンファイバーとナイロンの混紡ブラシを用いた。
本実施例の効果の普遍性を見るため、材料も密度も同じであるが基布幅の違うブラシ６２を２種で実験を行なった。この２つは他の実験において吐出し量に差があることが知られているものである。
ブラシ６２の導電性シャフト６２１とアース８１間にダイオード７１を挿入し、実験環境は１０℃、１５％ＲＨのクリーニングストレス下で行なった。トナーは重合法により作成された形状係数ＳＦ１＝１２０のものを用いた。
【００４５】
この実験の結果を図１１に示す。
ブラシ６２を直接アース８１に落としている▲１▼、▲２▼（比較例）の場合には、ブレード６１の突入許容値１８０ｍｇを遥かに越えて大量のトナーが吐き出されるのに対し、ブラシ６２−アース８１間にダイオード７１を導入し、ブラシ接地回路に逆電流が流れないようにした▲３▼、▲４▼（実施例）の場合では、直接接地の場合に比べ吐出し量が20%〜30%まで減少し、許容値内に収まっている。
結果として上述の条件では、▲１▼及び▲２▼はプアクリーニングが発生するのに対し、▲３▼及び▲４▼はプアクリーニングの発生はなかった。
【００４６】
◎実施例２
しかしながら、上記▲４▼の結果は吐出し量８５ｍｇと充分低減されているが、▲３▼の吐出し量は１６０ｍｇで許容値ぎりぎりであり、製造・量産上の問題などの理由から▲３▼の条件を採用しなければならないような場合には、このクリーニングシステムには安定性に不安がある。このシステムにおいて、さらに、サイクルアウト時の吐出し量を低減するために、本実施の形態２（図５，図６参照）に示すように、ブラシ接地回路の途中に、互いに逆の極性のダイオード７１，７２を２つ並べて配置し、任意にどちらかのダイオード７１，７２がブラシ接地回路に組み込まれるよう切替スイッチ７３にてスイッチングされる構成の装置を用いて、以下のような実験を行なった。
【００４７】
図５及び図６において、２つのダイオード７１，７２は接続方向が逆になっている以外は同一のものであり、また、ダイオード７１，７２のスイッチング部分以外は実施例１の装置と全く同じ構成の装置を用いている。また、ブラシ６２は図１１の▲１▼、▲３▼と同じ幅広のものを用いた。
まず、図６に示すように、切替スイッチ７３を、ダイオード７１がブラシ接地回路に組み込まれるようにセットした状態で、実施例１の場合と同様に、ＹＭＣＫ４色各ハーフトーン７０％（計２８０％）の未転写像をＡ３で２枚分突入させた後、さらに同じＹＭＣＫ４色各ハーフトーン７０％（計２８０％）の今度は転写残像をＡ３で１枚分突入させる。
【００４８】
ここで、サイクルアウトに入る前に、即ち帯電器２１、一次転写装置３５、および、クリーニング前処理器２７の出力をオンした状態のままで、逆極性のダイオード７２が回路に組み込まれるように切替スイッチ７３を切り替えて、感光体２０を何周か回転させた後、再びダイオード７１が回路に組み込まれるようにスイッチングしてから帯電器２１、一次転写装置３５、および、クリーニング前処理器２７の出力をオフしサイクルアウトさせる。
この際のブラシ６２から吐き出される感光体２０上のトナー量を調べ、図１２に示す結果を得た。
【００４９】
図１２によれば、サイクルアウト前の、逆方向ダイオード７２を接続した場合、一周あたり約３０ｍｇのトナーが吐き出されていることがわかる。
このとき、電位の逆転現象は起こっていないので、これは電気的な作用よりも、ダイオード極性が逆になっているために許容された接触による転移の効果が支配的であると推測されるが、このように前もって少量ずつブラシ６２上のトナーを吐き出させておくことによって、サイクルアウト時の吐き出し量をさらに低減でき、充分なクリーニング性を安定的に確保できるようになった。
【００５０】
また、一度に多量の転写残トナーがブラシ６２に突入する場合、例えばジャムなどの異常プロセスの場合であるが、本実施例のように、逆方向ダイオード７２を接続し、帯電器２１、一次転写装置３５、および、クリーニング前処理器２７の出力をオンした状態で、感光体２０を３周〜４周させる特別プロセス（トナー吐出プロセス）を入れることによって、プアクリーニングを確実に防止出来ることも確認した。
ここで、感光体２０の回転数について、５周より回転数を増やしても、事前吐出しの効果は減っていく一方であり意味がない。これは、トナーの事前吐き出しが積極的に電界の効果を用いておらず、かつ、ブラシ６２側に残存しているトナー量に限度があるからである。
また、通常のプリント動作の場合、インターイメージ毎、および／又は、ジョブエンド時に逆極性ダイオードにスイッチングし少量ずつトナーを吐き出させることによって、ブラシ６２上のトナー量を低減し、サイクルアウト時の吐き出し量をさらに抑えらるようにすれば、長期的に安定で充分なクリーニング性能を確保できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係るクリーニング装置によれば、導電性のクリーニング回転体を電流方向規制手段を介して基準電位部に接続し、電流方向規制手段には、少なくともクリーニング回転体側から像担持体へトナーが再転移する方向に流れる電流を抑制する一方向整流素子を具備させるようにしたので、クリーニング回転体のクリーニング性能を最大限に発揮させ、かつ、サイクルアウト時の瞬間的なトナー吐き出しによるプアクリーニングの発生を抑制することができる。
特に、本発明において、電流方向規制手段として、一方向整流素子による電流許容方向を反転させる反転機構を具備させるようにしたので、定期的若しくはジャム等の異常プロセスからの復帰サイクルなどにおいて、反転機構にて電流許容方向を反転させることで、クリーニング回転体からのトナーの吐き出しを促進でき、もって、クリーニング回転体表面を清掃することができ、サイクルアウト時のクリーニング回転体からトナーの吐き出し量をより低減できる。
また、本発明に係るクリーニング装置を組み込んだ画像形成装置によれば、サイクルアウト時のクリーニング回転体からのトナーの吐き出し量を低減できるため、クリーニングに不利といわれている、高速機や、球形に近いトナーを用いる画像形成プロセスにおいて、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係るクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図、（ｂ）は電流方向規制手段の一態様を示す説明図、（ｃ）は電流方向規制手段の他の態様を示す説明図である。
【図２】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す全体構成図である。
【図３】 （ａ）は実施の形態１で用いられるクリーニング装置の詳細を示す説明図、（ｂ）は本実施の形態におけるダイオードの作用を示す説明図である。
【図４】 本実施の形態におけるクリーニング装置のサイクルアウト時の作用を示す説明図である。
【図５】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２を示す全体構成図である。
【図６】 実施の形態２で用いられるクリーニング装置の詳細を示す説明図である。
【図７】 本実施の形態におけるクリーニング装置のインターイメージ間の作用を示す説明図である。
【図８】 本実施の形態の変形形態におけるクリーニング装置のジョブエンド時の作用を示す説明図である。
【図９】 本実施の形態におけるクリーニング装置の異常プロセスからの復帰サイクル時の作用を示す説明図である。
【図１０】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３を示す全体構成図である。
【図１１】 実施例１の性能試験（ダイオード有無によるブレードへのトナー突入量とプアクリーニング発生状況）の結果を示す説明図である。
【図１２】 実施例２の性能試験（ダイオード極性切り替えによる事前吐き出しの効果）の結果を示す説明図である。
【図１３】 従来における画像形成装置の一例を示す説明図である。
【図１４】 従来におけるクリーニング装置のサイクルアウト時の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
１…像担持体，２…トナー像形成手段，３…転写手段，４…転写媒体，５…クリーニング装置，６…クリーニング回転体，７…クリーニング部材，８…電流方向規制手段，８ａ…一方向整流素子，８ｂ…反転機構，８ｃ…逆方向整流素子，８ｄ…切替手段，９…基準電位部，１０…制御手段

Claims (8)

1. 像担持体上の残留トナーを清掃するクリーニング装置において、
   少なくとも像担持体に接触回転する導電性のクリーニング回転体と、
   このクリーニング回転体と基準電位部との間に介在されて両者間を接続する電流方向規制手段とを備え、
   前記電流方向規制手段は、少なくともクリーニング回転体側から像担持体へトナーが再転移する方向に流れる電流を抑制する一方向整流素子と、この一方向整流素子による電流許容方向を反転させる反転機構とを有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   反転機構は、一方向整流素子とは電流許容方向が逆方向である逆方向整流素子と、一方向整流素子及び逆方向整流素子を切り替え選択する切替手段とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   所定間隔毎又はインタイメージ領域に対応して電流方向規制手段の電流許容方向を通常方向から反転させ、クリーニング回転体から像担持体へトナーが再転移するトナー吐出プロセスを実行させる制御手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   未転写トナー量が異常に多く発生する異常プロセスから復帰する条件下で、電流方向規制手段の電流許容方向を通常方向から反転させ、クリーニング回転体から像担持体へトナーが再転移するトナー吐出プロセスを実行させる制御手段を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
5. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   クリーニング回転体はブラシ状であり、電流方向規制手段を介して接地されていることを特徴とするクリーニング装置。
6. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   クリーニング回転体はロール状であり、電流方向規制手段を介してバイアス電源に接続されていることを特徴とするクリーニング装置。
7. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   クリーニング回転体の下流側に像担持体に接触するクリーニング部材を備えていることを特徴とするクリーニング装置。
8. 像担持体と、この像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、像担持体上のトナー像を転写媒体に転写させる転写手段と、像担持体上の残留トナーを清掃するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング装置には、請求項１ないし７いずれかに記載のクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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