JP4835709B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回動可能な像担持体と前記像担持体表面に接するクリーニング部材とを有する画像形成装置に関する。

カラー画像を形成可能な複写機などの画像形成装置には、例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色用の感光体ドラムを中間転写ベルトに沿って配列し、各感光体ドラム上に形成されたトナー像を、回動する中間転写ベルト表面に順次重ね合わせて一次転写し、中間転写ベルト表面に一次転写された各色トナー像を一括して記録シート上に二次転写する、いわゆるタンデム方式のものがある。

このような構成では、中間転写ベルト上のトナー像の全てが記録シートに二次転写されることが望ましいが、実際にはその一部が転写されずに中間転写ベルト表面に残ってしまう。そこで、中間転写ベルト上に残ったトナー（残留トナー）を清掃するためのクリーニング部が二次転写位置よりベルト走行方向下流側の位置に設けられている。
クリーニング部には、例えばバイアス電圧が印加されたクリーニングブラシを中間転写ベルト表面に当接させ、電気的に残留トナーをクリーニングブラシに吸着させてベルト表面から除去する静電吸着方式などがある。クリーニングブラシに吸着された残留トナーは、クリーニングブラシに隣接して設けられている回収ローラにより回収される。

この静電吸着方式を用いる場合、バイアス電圧をクリーニングブラシに印加しなければ、クリーニングブラシに留まっている（ブラシの毛に付着している）残留トナーをクリーニングブラシに引き付けておくことができない。そのため、バイアス電圧を印加させずに中間転写ベルトを回動させると、ベルト表面に当接しているブラシの毛が中間転写ベルトの回動によって機械的に動き、その動きによってブラシ内に溜まっている残留トナーがベルト表面側に出て来て、ベルト表面に付着しベルト表面を汚すことになる。そこで、まずバイアス電圧をクリーニングブラシに印加してから、その後に中間転写ベルトの回動を開始する制御が行われている。

特開２００６−５８４２２号公報（図９など） 特開昭６０−１０７６８４号公報（第４図など）

しかしながら、上記のような中間転写ベルトの停止中にクリーニングブラシにバイアス電圧を印加する制御を行うと、電圧印加開始から中間転写ベルトの回動開始までの間、バイアス電圧が印加され続け、これにより中間転写ベルトの、クリーニングブラシと当接しているベルト部分に不要な電荷が溜まることになってしまう。
クリーニング部のベルト走行方向下流側の端部には、トナー噴煙を防止するための噴煙防止シールが設けられていたり、クリーニング部よりもベルト走行方向下流側の近傍の位置には、中間転写ベルト表面に接触して、クリーニングブラシでは除去できなかったトナーの外添剤などを摺り落とす発泡スポンジなどからなるフィルミング防止部材が設けられていたりする。そのため、中間転写ベルトの回動が開始されると、電荷の溜まったベルト部分が噴煙防止シールとフィルミング防止部材の位置を通過する際に、噴煙防止シールとフィルミング防止部材に付着しているトナーが、そのベルト部分に溜まった電荷に引き付けられてベルト表面に移動して、ベルト表面を汚してしまうというおそれがある。

このような問題は、中間転写ベルトに限られず、像担持体上の残留トナーを電気的に除去するクリーニング部を有する構成、例えば像担持体として感光体ドラムが用いられる構成などに同様に生じ得る。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、クリーニング部材にバイアス電圧を先に印加してから、その後に像担持体の回動を開始する制御を行うことにより、像担持体上の残留トナーを電気的に除去する構成において、像担持体表面の汚れの発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、回動可能な像担持体と、前記像担持体表面に担持されたトナー像を被転写材に静電転写する転写部と、前記像担持体表面に接し前記転写後にその表面に残ったトナーを清掃するクリーニング部材とを有し、前記像担持体の回動開始に先立って、前記像担持体表面を清掃するための、前記トナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を前記クリーニング部材に印加させる画像形成装置であって、前記クリーニング部材よりも前記像担持体の回動方向上流に位置し、前記像担持体表面に接する別のクリーニング部材を備え、前記逆極性のバイアス電圧は、基準値をＶｒとしたとき、電圧印加開始から前記像担持体の回動開始までの間および前記像担持体の回動開始から所定時間経過時点までの間の値Ｖｃが、Ｖｒ＞０のとき０＜Ｖｃ＜Ｖｒ、Ｖｒ＜０のときＶｒ＜Ｖｃ＜０の範囲にあり、前記所定時間経過時点に値ＶｃからＶｒに切り換えられ、前記別のクリーニング部材には、前記像担持体の回動開始に先立って、前記像担持体表面に残っている、前記正規帯電極性とは逆の極性に帯電しているトナーの清掃のための、前記正規帯電極性と同極性のバイアス電圧が印加され、前記所定時間は、前記像担持体の周面上における、前記別のクリーニング部材との接触位置から回動方向に前記クリーニング部材との接触位置までの間の距離を当該像担持体の回動速度で除した値であることを特徴とする。

また、回動する感光体上に作像された静電潜像をトナーで現像することにより当該感光体上にトナー像を形成し、当該感光体上に形成されたトナー像を、回動する中間転写体に転写し、当該中間転写体上に転写されたトナー像を、搬送されるシートに転写する構成であり、前記像担持体が前記感光体であり前記転写材が前記中間転写体である、または、前記像担持体が前記中間転写体であり前記転写材が前記シートであることを特徴とする。

さらに、前記クリーニング部材よりも前記像担持体の回動方向上流に位置し、前記像担持体表面に残っているトナーに前記正規帯電極性と同極性の電圧を付与して、当該トナーの極性を当該正規帯電極性と同極性に揃える帯電部材を備えることを特徴とする。
また、前記クリーニング部材は、導電性のブラシローラまたは発泡ローラであることを特徴とする。

このようにバイアス電圧を電圧印加開始から像担持体の回動開始までの間、基準値Ｖｒよりも低い値Ｖｃに抑えることにより、像担持体の停止中に当該像担持体の、クリーニング部材との接触部分に不要な電荷が溜まることを抑制でき、従来のような不要な電荷が溜まることに起因する像担持体のトナー汚れの発生を防止することが可能になる。

実施の形態１に係るプリンタの全体の構成を示す図である。 プリンタに備えられるクリーナの構成を拡大して示す図である。 プリンタに備えられる制御部によるバイアス出力等の制御のタイミングチャートを示す図である。 実施の形態２に係るクリーナの構成を示す図である。 実施の形態３に係る下流側クリーニングバイアス電圧の切り換わりの様子を示すタイミングチャートである。 実施の形態４に係るクリーナの構成例を示す図である。 実施の形態４に係るクリーニングバイアス電圧の切り換わりの様子を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）を例にして説明する。
＜実施の形態１＞
（１）プリンタの全体の構成
図１は、プリンタ１０の全体の構成を示す図である。

同図に示すように、プリンタ１０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部１１と、給送部１２と、定着部１３と、制御部１４などを備え、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続され、外部の端末装置（不図示）からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるカラーの画像形成を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成部分の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。

画像プロセス部１１は、Ｙ〜Ｋ色のそれぞれに対応する作像部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、中間転写ベルト２１などを備えている。
作像部２０Ｙは、感光体ドラム１、その周囲に配設された帯電器２、露光部３、現像器４、一次転写ローラ５、感光体ドラムを清掃するためのクリーナ６などを備えており、感光体ドラム１にＹ色のトナー像を作像する。他の作像部２０Ｍ〜２０Ｋは、基本的に作像部２０Ｙと同様の構成であり、同図では、符号を省略している。

中間転写ベルト２１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ２２と従動ローラ２３に張架されて、駆動モータ７０（図２）の駆動力により同図矢印Ａ方向に周回駆動される。
給送部１２は、記録用のシートとしての用紙Ｓを収容する給紙カセット３１と、給紙カセット３１内の用紙Ｓを搬送路３９に向けて１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ３２と、繰り出された用紙Ｓを搬送路３９上を搬送する搬送ローラ対３３と、搬送される用紙Ｓを二次転写位置３６に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対３４と、二次転写位置３６において中間転写ベルト２１を挟んで従動ローラ２３に圧接される二次転写ローラ３５などを備えている。

定着部１３は、定着ローラと加圧ローラを圧接させて定着ニップを確保すると共にヒータにより定着ローラを加熱して定着に必要な温度（例えば１９０℃）を維持する。
制御部１４は、外部の端末装置からの画像信号をＹ〜Ｋ色用のデジタル信号に変換し、各作像部の露光部３に配されたレーザダイオードを駆動するための駆動信号を生成する。生成された駆動信号により作像部毎に、露光部３のレーザダイオードが駆動されて、レーザビームＬが出射され、感光体ドラム１が露光走査される。この露光走査を受ける前に、各作像部の感光体ドラム１は、帯電器２により一様に帯電されており、レーザビームＬの露光により、感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される。以下、帯電器２により感光体ドラム１がマイナス帯電され、レーザビームＬにより画像の形成されるべき部分が露光される帯電、露光方式の構成例を説明する。

各静電潜像は、現像器４によりトナーで現像される。トナーは、ここでは正規帯電極性がマイナスのものが用いられ、いわゆる反転現像方式になっている。各色のトナー像は、一次転写ローラ５と感光体ドラム１間に作用する静電力により中間転写ベルト２１上に一次転写される。この際、各色の作像動作は、トナー像が中間転写ベルト２１上の同じ位置に重ね合わせて転写されるようにタイミングをずらして実行される。中間転写ベルト２１上に多重転写された各色トナー像は、中間転写ベルト２１の周回により二次転写位置３６に移動する。

上記作像動作のタイミングに合わせて、給送部１２からは、タイミングローラ対３４を介して用紙Ｓが給送されて来ており、その用紙Ｓは、中間転写ベルト２１と二次転写ローラ３５の間に挟まれて搬送され、二次転写ローラ３５と従動ローラ２３間に作用する静電力により、中間転写ベルト２１上の各色トナー像が一括して用紙Ｓ上に二次転写される。
二次転写位置３６を通過した用紙Ｓは、定着部１３に搬送され、定着ニップを通過する際に、トナー像が加熱、加圧されて用紙Ｓに定着された後、排出ローラ対３７を介して排出され、収容トレイ３８に収容される。用紙Ｓに二次転写されずに中間転写ベルト２１の表面（以下、「ベルト表面」という。）に残った残留トナーは、中間転写ベルト２１の周回走行路の外側であり、二次転写位置３６からベルト走行方向（回動方向）に作像部２０Ｙまでの間の位置に配設されたクリーナ２４により清掃される。

（２）クリーナ２４の構成
図２は、クリーナ２４の構成を拡大して示す図であり、ベルト表面の残留トナーが除去される様子を合わせて示している。残留トナーとして同図には、正規帯電極性のマイナス帯電している残留トナー２８と、正規とは逆極性のプラス帯電している残留トナー２９が示されている。ここで逆極性に帯電している残留トナー２９とは、現像器４内での攪拌時の磨耗等による劣化や一次、二次転写時の高電圧（プラス極性）の印加などに起因して、本来の極性ではなく逆極性に帯電したものである。現像器４内のトナーには、トナー帯電分布においてマイナス帯電しているものがほとんどであるが、その中には帯電量の少ない（ゼロに近い）特性のトナー粒子が少ないとはいえ、ある程度の割合で存在し、このような特性のトナー粒子が逆極性に帯電する残留トナーとしてベルト表面に残り易い。通常、逆極性に帯電した残留トナー２９と正規極性に帯電した残留トナー２８の割合は同程度ではないが、同図ではこれらが除去される様子を判り易く示すために、双方の残留トナーの量を同程度の割合で示している。

同図に示すように、クリーナ２４は、第１クリーニングブラシ５１と、第１回収ローラ５２と、第１スクレーパ５３と、第１クリーニングバイアス出力部５４と、第２クリーニングブラシ５５と、第２回収ローラ５６と、第２スクレーパ５７と、第２クリーニングバイアス出力部５８と、噴煙防止シール５９などを備える。
第１クリーニングブラシ５１は、金属製の導電性材料からなる中実または中空の棒材である芯金５１１と、芯金５１１の外周に植設された導電性のブラシ繊維からなるブラシ部５１２を備える。ブラシ部５１２は、ベルト表面に接触している。芯金５１１は、回転軸として回転可能にクリーナ２４の筐体５０に支持されており、駆動モータ７１からの駆動力が駆動伝達機構（不図示）を介して与えられて、中間転写ベルト２１の走行方向に対し逆向きの矢印Ｂ方向に回転（カウンター回転）駆動される。

ブラシ繊維は、例えばナイロン、ポリエステル、アクリル、レーヨンなどの樹脂にカーボンを分散させ、導電性を付与させた材料からなる。例えば、繊度は１Ｄ〜１０Ｄ、密度は５０〜３００〔ｋＦ／ｉｎｃｈ^２〕、原糸抵抗は１０^５〜１０^１３〔Ω〕の範囲に設定される。また、ベルト表面に対して食い込み量は０．５〜２．０〔ｍｍ〕に設定される。
第１回収ローラ５２は、金属、導電樹脂等の導電性を有する中実または中空の棒材からなり、第１クリーニングブラシ５１を挟んで中間転写ベルト２１に対峙する位置に配置され、第１クリーニングブラシ５１のブラシ部５１２に接触する。第１回収ローラ５２は、クリーナ２４の筐体５０に回転可能に支持されており、駆動モータ７２からの駆動力が駆動伝達機構（不図示）を介して与えられて、第１クリーニングブラシ５１の回転方向に対し逆向きの矢印Ｃ方向に回転駆動される。摩擦抵抗を低減するために、表面に研磨やメッキ、コーティングなどの処理を施しても良い。また、第１クリーニングブラシ５１に対して食い込み量は０．５〜２．０〔ｍｍ〕に設定される。

第１スクレーパ５３は、金属またはゴム等からなるブレード状の部材であり、その先端が第１回収ローラ５２の周面に当接している。第１スクレーパ５３の厚み、圧接角、圧接力等は、トナーの種類やトナー外添剤、第１回収ローラ５２の材質に応じて設定される。
第１クリーニングバイアス出力部５４は、トナーの正規帯電極性と同極性（マイナス）のバイアス電圧を出力する。出力されたバイアス電圧は、第１回収ローラ５２を介して第１クリーニングブラシ５１に印加される。このバイアス電圧の印加により、第１クリーニングブラシ５１と中間転写ベルト２１間に電位差が生じ、両者間には、逆極性に帯電したトナーに対して中間転写ベルト２１から第１クリーニングブラシ５１に向かう方向の静電力を作用させる電界が形成される。この電界による静電作用およびブラシ部５１２によるトナー掻き取り作用によりベルト表面上の逆極性に帯電した残留トナー２９がベルト表面から離れて第１クリーニングブラシ５１のブラシ部５１２に吸着される。

同様に、第１回収ローラ５２と第１クリーニングブラシ５１間には、その電位差により、逆極性のトナーに第１クリーニングブラシ５１から第１回収ローラ５２に向かう方向の静電力を作用させる電界が形成され、第１クリーニングブラシ５１に吸着された残留トナー２９が第１回収ローラ５２に移動してその周面に吸着される。第１回収ローラ５２の周面に吸着された残留トナー２９は、第１スクレーパ５３により第１回収ローラ５２の周面から掻き落とされて、筐体５０内の回収部（不図示）に回収される。

第２クリーニングブラシ５５、第２回収ローラ５６および第２スクレーパ５７は、基本的に第１クリーニングブラシ５１、第１回収ローラ５２、第１スクレーパ５３と同様の構成になっている。第２クリーニングブラシ５５は、駆動モータ７３の駆動力により回転駆動され、第２回収ローラ５６は、駆動モータ７４の駆動力により回転駆動される。
第２クリーニングバイアス出力部５８は、トナーの正規帯電極性と逆極性（プラス）のバイアス電圧を出力する。出力されたバイアス電圧は、第２回収ローラ５６を介して第２クリーニングブラシ５５に印加される。

このバイアス電圧の印加により、中間転写ベルト２１と第２クリーニングブラシ５５間に、正規帯電極性と同極性に帯電したトナーに中間転写ベルト２１から第２クリーニングブラシ５５に向かう方向の静電力を作用させる電界が形成される。また、第２回収ローラ５６と第２クリーニングブラシ５５間には、第２クリーニングブラシ５５から第２回収ローラ５６に向かう方向の静電力を作用させる電界が形成される。

これによりベルト表面上の正規帯電極性と同極性に帯電した残留トナー２８は、ベルト表面から離れて第２クリーニングブラシ５５のブラシ部に吸着され、吸着された残留トナー２８は、第２回収ローラ５６に移動してその周面に吸着する。第２回収ローラ５６の周面に吸着された残留トナー２８は、第２スクレーパ５７により掻き落とされて、筐体５０内の回収部に回収される。

噴煙防止シール５９は、筐体５０の、中間転写ベルト２１に対向する側の開口上部と下部にそれぞれ貼着されており、回収された残留トナーがクリーナ２４内部から外部に噴出するのを防止する。
中間転写ベルト２１の周回走行路の外側であり、クリーナ２４からベルト走行方向に作像部２０Ｙまでの間の位置には、フィルミング防止摺擦部材６０が配設されている。フィルミング防止摺擦部材６０は、ポリウレタンフォームやウレタンフォーム、ゴムスポンジ材など発泡セルを有する弾性部材からなり、第１、第２クリーニングブラシ５１、５５では除去できなかったトナー外添剤などをベルト表面から擦り落とし、自身の発泡セル内に取り込むことによりベルト表面を清掃する。フィルミング防止摺擦部材６０は、厚みが３〜７〔ｍｍ〕、密度が４５〜１００〔ｋｇ／ｍ^３〕、硬度が４〜１５〔ｋＰａ〕（２５％圧縮時硬度）、セル数が４０〜１２０〔個／２５ｍｍ〕、ベルト表面との接触幅が８〜２０〔ｍｍ〕、ベルト表面に対する食い込み量が０．５〜２〔ｍｍ〕程度に設定される。

第１クリーニングバイアス出力部５４による上流側クリーニングバイアスと第２クリーニングバイアス出力部５８による下流側クリーニングバイアスそれぞれの出力制御、駆動モータ７０による中間転写ベルト２１の回動制御、駆動モータ７１、７３による第１、第２クリーニングブラシ５１、５５の回転制御、および駆動モータ７２、７４による第１、第２回収ローラ５２、５６の回転制御は、制御部１４により実行される。

（３）制御部１４によるバイアス出力等の制御の詳細
図３は、制御部１４によるバイアス出力等の制御のタイミングチャートを示す図であり、（ａ）は、実施例を、（ｂ）は、比較例を示している。
図３（ａ）に示すように、まず第１クリーニングバイアス出力部５４に指示して上流側クリーニングバイアスを出力させると共に、第２クリーニングバイアス出力部５８に指示して下流側クリーニングバイアスを出力させる（時点ｔ１）。この時点ｔ１では、中間転写ベルト２１は停止状態にある。上流側クリーニングバイアスの電圧値（第１クリーニングブラシ５１の電圧値）は、Ｖｕ（負）であり、下流側クリーニングバイアスの電圧値（第２クリーニングブラシ５５の電圧値）は、Ｖｒ（正）よりも低いＶｃ（＞０）、例えばＶｃ＝０．５×Ｖｒとされる。

ここで、Ｖｕ、Ｖｒの値は、中間転写ベルト２１の走行中において、そのベルト表面上の残留トナー２８、２９を静電的に吸着してベルト表面から除去するのに適した電圧値（基準値）である。
そして、時点ｔ１から所定時間Ｔ１が経過した時点ｔ２で、駆動モータ７０〜７４を駆動させて中間転写ベルト２１、第１、第２クリーニングブラシ５１、５５および第１、第２回収ローラ５２、５６の回転駆動を開始させると共に、第２クリーニングバイアス出力部５８に指示して下流側クリーニングバイアスの電圧値をＶｃからＶｒに切り換える。

このように中間転写ベルト２１、第１、第２クリーニングブラシ５１、５５等の回転開始に先立って、中間転写ベルト２１等の停止中に上流側と下流側のクリーニングバイアスの出力を開始させるのは、上述のようにブラシに留まっている残留トナーをブラシに引き付けておくためであり、これによりブラシ内の残留トナーが外に飛び出てベルト表面に付着することが防止される。

また、中間転写ベルト２１の回動開始までの間、下流側のクリーニングバイアスの電圧値を基準値Ｖｒよりも低いＶｃに抑えているのは、中間転写ベルト２１の停止中に中間転写ベルト２１の、第２クリーニングブラシ５５と接しているベルト部分２１１（図２）に不要な電荷が溜まることを防止するためである。具体的には、バイアス電圧の基準値Ｖｒは、中間転写ベルト２１の走行中に残留トナーを効率良くベルト表面から除去するのに適した値であるが、ベルト停止中に印加すると、ベルト部分２１１の単位時間当たりに付与される電荷（ここでは、正電荷）の量がベルト走行中のときよりも多くなって、これが不要な電荷となって溜まることになる。そこで、ベルト停止中にはバイアス電圧の値を基準値Ｖｒより下げて不要な電荷が多く溜まるのを抑えるものである。

これにより、中間転写ベルト２１の回動が開始されてベルト部分２１１が下流側の噴煙防止シール５９とフィルミング防止摺擦部材６０を通過する際に、両部材に付着しているトナーがベルト部分２１１に溜まった電荷に引き付けられてベルト表面に移動することにより、ベルト表面を汚してしまうといったことが抑制される。
クリーニングバイアスの電圧値Ｖｃは、実験などから最適な値が決められるが、その下限値と上限値を定義すれば、次のようになる。すなわち、下限値は、中間転写ベルト２１または第２クリーニングブラシ５５が回転しても第２クリーニングブラシ５５のブラシ部に溜まっている残留トナーをブラシ部に引き付けて（ブラシ内に拘束して）おくことができる電圧の範囲の最小値ということができる。一方、上限値は、残留トナーがベルト部分２１１に引き付けられてベルト表面に移動してベルト表面を汚すといったことが生じない電圧範囲の最大値ということができる。

本実施の形態では、上記のようにＶｃの値をＶｃ＝０．５×Ｖｒとしている。これは、実験から求めたものである。実験の一例を以下に示す。中間転写ベルト２１としてポリイミド製のものを用い、第１、第２クリーニングブラシ５１、５５としてブラシ繊維をナイロン、繊度が２Ｄ、密度が２４０〔ｋＦ／ｉｎｃｈ^２〕、原糸抵抗が１０^１１．５〔Ω〕のものを用いた。第１、第２クリーニングブラシ５１、５５は、共にバイアス電圧の基準値Ｖｒ＝５００〔Ｖ〕、Ｔ１＝４０〔ｍｓ〕として、下流側の電圧値Ｖｃを基準値Ｖｒの半分である２５０〔Ｖ〕に設定した。

比較のために、図３（ｂ）の比較例（従来相当）の制御でも実験を行った。図３（ｂ）に示すように比較例は、下流側のクリーニングバイアスの電圧値が中間転写ベルト２１の停止中から基準値のＶｒに上げられており、この点が図３（ａ）の制御と異なっている。
クリーニングバイアスの電圧値が一律に基準値であるＶ２に固定されるので、ベルト部分２１１に不要な電荷が溜まり易い制御であるといえる。なお、比較例では、Ｔ１＝６０〔ｍｓ〕とした。Ｔ１の値が実施例より２０〔ｍｓ〕長いのは、０〔Ｖ〕から立ち上がるクリーニングバイアスの電圧値がＴ２＝５００〔Ｖ〕であり、実施例よりも電圧が高いために、立ち上がりに要する時間がより長くかかるからである。

実験では帯電から露光、現像、転写、定着までの一連の電子写真方式による画像形成を実行する装置において、上記の噴煙防止シール５９とフィルミング防止摺擦部材６０と同じ部材を装着すると共にそれらに多くのトナーを付着させた状態でプリントを実行したときに、そのトナーが中間転写ベルト２１を介して用紙に二次転写されてその用紙にトナー汚れが発生するか否かを判定した。その結果、比較例では、用紙にトナー汚れが発生したのに対し、実施例では汚れ発生には至らなかった。

中間転写ベルトとクリーニングブラシなどの部材を、その大きさや材料などを画像形成装置に一般に用いられるものに変えて同様の実験を繰り返し行ったところ、電圧値Ｖｒ、Ｖｃを、次の（式１）の関係を満たすように設定すれば、トナー汚れの発生を防止できることが判った。
０．２×Ｖｒ＜Ｖｃ＜０．８×Ｖｒ・・（式１）
装置構成に応じて（式１）で示される範囲内の適切な値に電圧Ｖｃの値を設定することができる。このような実験結果は、後述する他の実施の形態についても同様に得られた。なお、上記では中間転写ベルト２１の回動開始の際のバイアス出力制御の例を説明したが、中間転写ベルト２１の回動終了の際には、図３（ａ）に示すように中間転写ベルト２１の停止（時点ｔ３）と略同じタイミングで、クリーニングバイアスが停止（オフ）されると共にクリーニングブラシと回収ローラも停止されるように制御される。

以上説明したように本実施の形態では、トナーの正規帯電極性とは逆極性のクリーニングバイアスについて、中間転写ベルト２１の回動開始までの間の電圧Ｖｃを中間転写ベルト２１の回動開始以降における基準値のＶｒより低い値としたので、中間転写ベルト２１にクリーニングバイアスによる不要な電荷が溜まり、この電荷に起因するトナー汚れの発生を防止することができる。

＜実施の形態２＞
上記実施の形態では、ベルト表面に付着している、逆極性（プラス）に帯電した残留トナー２９を静電的に吸着して回収する構成例を説明したが、本実施の形態では、プラスに帯電した残留トナー２９にマイナス電圧を印加してマイナスに帯電させる構成としており、この点が異なっている。以下、説明の重複を避けるため、実施の形態１と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。

図４は、本実施の形態に係るクリーナ８０の構成を示す図である。
同図に示すように、クリーナ８０は、帯電ブラシ８１と、第１クリーニングバイアス出力部５４と、第２クリーニングブラシ５５と、第２回収ローラ５６と、第２スクレーパ５７と、第２クリーニングバイアス出力部５８と、噴煙防止シール５９などを備える。
帯電ブラシ８１は、金属等の導電性材料の薄板に、先端がベルト表面に接触する導電性のブラシ部８２を備えてなる。より詳しくは、駆動ローラ２２の軸方向に長い薄板状の導電性材料の片面に、ブラシ繊維、あるいは、ブラシ繊維が織り込まれた導電性の基布が接着されることにより、薄板から伸びた繊維が駆動ローラ２２の軸方向に並んでブラシ部８２が形成されている。ブラシ部８２に用いられるブラシ繊維は、上記第１クリーニングブラシ５１のブラシ部５１２と同じ材料のものである。

帯電ブラシ８１には、第１クリーニングバイアス出力部５４から出力されるマイナスのクリーニングバイアスが印加され、このマイナスのバイアス電圧により、ベルト表面上の残留トナーがブラシ部８２を通過する際に、その残留トナーの帯電極性がマイナスに揃えられるようになっている。具体的には、逆極性（プラス）に帯電している残留トナー２９についてはマイナス帯電に変えられ、正規（マイナス）に帯電している残留トナー２８についてはその帯電量がより増やされる。

マイナス帯電に揃えられた残留トナーは、帯電ブラシ８１よりもベルト走行方向下流側に位置する第２クリーニングブラシ５５により吸着され、ベルト表面から除去される。
このような帯電ブラシ８１を用いる構成においても、第２クリーニングブラシ５５に印加するクリーニングバイアスの電圧を上記のタイミングで値Ｖｃ、Ｖｒに切り換えることにより、トナー汚れを防止することができる。なお、残留トナーに正規帯電極性と同極性の電圧を付与して、その残留トナーの極性を正規帯電極性と同極性に揃えることができる部材であれば、ブラシ状のものに限られず、例えば導電性のシート状、ローラ状、ブレード状のものなどを用いることもできる。また、必ずしもベルト表面に接していなくても良く、コロナ放電を利用したワイヤや鋸歯電極を備えた帯電器などを用いるとしても良い。

＜実施の形態３＞
上記実施の形態では、下流側クリーニングバイアスの電圧値を、中間転写ベルト２１の回動開始までは基準値であるＶｒよりも低いＶｃに抑え、中間転写ベルト２１の回動開始と同時にＶｒに切り換えるとしたが、本実施の形態では、電圧Ｖｃを中間転写ベルト２１の回動が開始されても一定時間だけ継続して、その後にＶｒ´に切り換えるとしており、この点が異なっている。

図５は、本実施の形態に係る下流側クリーニングバイアス電圧の切り換わりの様子を示すタイミングチャートである。
同図に示すように、下流側クリーニングバイアスの電圧の値は、中間転写ベルト２１の回動開始時ｔ２以降も開始前のＶｃが継続しており、時点ｔ２からの経過時間が一定時間Ｔ２に達した時点ｔ３でＶｒ´に切り換えられるようになっている。このように中間転写ベルト２１の回動開始から一定時間Ｔ２に亘って下流側のクリーニングバイアス電圧（プラス）の値をＶｃに抑えているのは、次の理由による。

すなわち、装置構成によっては、走行中の中間転写ベルト２１の、第１クリーニングブラシ５１を通過した後のベルト部分に、第１クリーニングブラシ５１のクリーニングバイアスによるマイナス電荷が溜まり、マイナス電荷が溜まった状態のまま下流側の第２クリーニングブラシ５５に到達することが生じる場合がある。この場合、下流側のクリーニングバイアス電圧（プラス）の基準値を、このマイナス電荷の影響を考慮せずに、例えば実施の形態１の基準値Ｖｒと同じ値に設定すると、このマイナス電荷により、下流側におけるプラス電荷による静電吸着の効果が低減することになってしまう。

そこで、上流側クリーニングバイアスによるマイナス電荷の影響を受け易い構成の場合には、予め下流側のクリーニングバイアス電圧の基準値を、マイナス電荷の影響を受けない構成（例えば、実施の形態１）の基準値よりも高い値（図５の例では、Ｖｒ´）に設定して、マイナス電荷による電圧降下分を補う（マイナス電荷により電圧降下する分を予め加算しておく）ことが行われる。

このように基準値を高い値に設定した場合、中間転写ベルト２１のうち、上流側の第１クリーニングブラシ５１によるマイナス電荷の溜まったベルト部分については、そのマイナス電荷による電圧降下が生じた状態で、規定の電圧である基準値にほぼ維持される。
ところが、中間転写ベルト２１には、マイナス電荷の影響を受けていない部分も存在する。具体的には、停止中（時点ｔ１〜ｔ２間）における中間転写ベルト２１の、第１クリーニングブラシ５１からベルト走行方向に第２クリーニングブラシ５５までの部分（図２の２１２）である。この部分２１２については、マイナス電荷が存在せず、ベルト回動開始と同時に第２クリーニングブラシ５５に高い電圧Ｖｒ´が印加されると、ベルト走行中とはいえ、電圧が高いゆえにプラス帯電によるプラス電荷が溜まってしまうことがある。

ベルト部分２１２にプラス電荷が溜まった状態になると、噴煙防止シール５９やフィルミング防止摺擦部材６０に付着しているトナーがベルト部分２１２に引き付けられてベルト表面を汚してしまうおそれが生じる。そこで、中間転写ベルト２１のベルト部分２１２が第２クリーニングブラシ５５を通過するのに要する時間Ｔ２（時点ｔ２〜ｔ３）、下流側の第２クリーニングブラシ５５に印加されるバイアス電圧の値をベルト停止中と同じ値であるＶｃに抑えて、プラス電荷が溜まることを防止するものである。この所定時間Ｔ２は、例えばベルト部分２１２の周長（ベルト表面上における、第１クリーニングブラシ５１との接触位置からベルト走行方向に第２クリーニングブラシ５５との接触位置までの距離）をベルト回動速度で除した値として求められる。

このように上流側のクリーニングバイアスによるマイナス電荷が溜まり易い構成においても、下流側のクリーニングバイアスの電圧値を上記のように切り換えることによりベルト表面のトナー汚れを防止することが可能になる。
なお、上記では、時間Ｔ２における下流側のクリーニングバイアスの電圧値をベルト停止中における電圧値Ｖｃと同じ値としたが、これに限られない。装置構成によって適切な値、例えばＶｃとＶｒの間の値、Ｖｃよりも小さい値などとすることができる。

＜実施の形態４＞
上記実施の形態では、クリーニングバイアス電圧の切換制御を、中間転写ベルト２１を清掃するクリーナ２４に適用した構成例を説明したが、本実施の形態では、感光体ドラムを清掃するクリーナに適用するとしており、この点が異なっている。
図６は、本実施の形態に係るクリーナ１０６の構成例を示す図であり、図７は、クリーニングバイアス電圧の切り換わりの様子を示すタイミングチャートである。

図６の符号１０１で示す部材は感光体ドラム、１０２は帯電ローラ、１０５は転写ローラであり、上記実施の形態と同様に、電子写真方式により感光体ドラム１０１上にトナー像を形成すると共に、転写ローラ１０５間の転写ニップを用紙Ｓが通過する際に、感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像をその用紙Ｓに転写する構成になっている。なお、同図では、露光部と現像器が省略されている。

クリーナ１０６は、転写後に感光体ドラム１０１上に残った残留トナー２８を清掃するものであり、クリーニングブラシ１１１と、回収ローラ１１２と、スクレーパ１１３と、クリーニングバイアス出力部１１４と、噴煙防止シール１１５などを備える。これらは、実施の形態１の第２クリーニングブラシ５５〜噴煙防止シール５９と基本的に同じ機能を有するものである。

図７に示すように、まず時点ｔ１でクリーニングバイアスが出力される。クリーニングブラシ１１１に印加されるクリーニングバイアスの電圧値は、基準値Ｖｒよりも低いＶｃ（＞０）である。電圧値をＶｃに抑えるのは、上記実施の形態における中間転写ベルト２１を清掃する構成と同様の理由による。すなわち、クリーニングバイアスの電圧値が大きいと、感光体ドラム１０１の停止中に、ドラム表面のクリーニングブラシ１１１との接触部分に不要な電荷が溜まり、感光体ドラム１０１の回転開始後に噴煙防止シール１１５に付着している残留トナーが、この溜まった電荷に引き付けられてドラム表面を汚してしまうといったことを防止するためである。

時点ｔ１から所定時間Ｔ１が経過した時点ｔ２で、駆動モータ（不図示）により感光体ドラム１０１とクリーニングブラシ１１１と回収ローラ１１２の回転駆動が開始されると共に、クリーニングバイアスの電圧値がＶｃからＶｒに切り換えられる。
このようにクリーニングバイアスの電圧値を感光体ドラム１０１の回転開始前までは、基準値のＶｒよりも低いＶｃに、回転開始時以降にＶｒに切り換えることにより、感光体ドラム１０１表面のトナー汚れを防止することができる。本実施の形態のクリーナ１０６を実施の形態１のクリーナ６に適用することも可能である。

本発明は、画像形成装置に限られず、上記のクリーニングバイアス電圧の制御方法であるとしてもよい。さらに、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。また、本発明に係るプログラムは、例えば磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ＰＤなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。

＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態１では、第１クリーニングブラシ５１が第２クリーニングブラシ５５よりもベルト走行方向上流に位置する構成としたが、これに限られず、例えば第２クリーニングブラシ５５が第１クリーニングブラシ５１よりも上流に位置する構成をとることもできる。また、回転するとしたが、回転しないものであっても良い。例えば、ブレード状の部材を用いることもできる。さらに、ベルト表面に数ミリ程度の食い込み量を有するとしたが、ベルト表面に接していれば良い。また、逆極性に帯電しているトナー２９をも清掃可能な構成としたが、逆極性に帯電するトナーがほとんど発生しない、または発生しても微少であるためにトナー汚れにまで至らないような装置構成の場合には、上流側の第１クリーニングブラシ５１等を備えない構成としても良い。

（２）上記実施の形態１では、クリーニングバイアスの電圧値Ｖｃを一定値としたが、これに限られない。例えば、０＜Ｖｃ＜Ｖｒの範囲内においてＶｃの値が段階的に上がるような制御、漸次上昇するような制御などを用いるとしても良い。すなわち、電圧値Ｖｃとは、時間的に可変する値を含む意味で用いられる。また、クリーニングバイアスの電圧値が、その印加開始から中間転写ベルト２１の回動開始までの間、Ｖｃであり、当該回動開始以降にＶｒに切り換えられるとしたが、切換時が回動開始時に限られない。トナー汚れの抑制という効果が発揮される範囲で、当該開始時の直前に切換を実行するとしても良い。すなわち、上記の回動開始までの間とは、この直前の切換を含む意味で用いられる。これらのことは、他の実施の形態でも同様である。さらに、０＜Ｖｃ＜Ｖｒの範囲内でトナー汚れ抑制の効果を得られれば良く、上記（式１）の範囲に限られることもない。

（３）上記実施の形態では、正規帯電極性がマイナス極性であるトナーを用いた構成例（Ｖｒ＞０のとき０＜Ｖｃ＜Ｖｒ）を説明したが、例えばプラス極性のトナーが用いられる場合には、上記で説明した極性が全て逆に変わり、電圧値ＶｃとＶｒは、Ｖｒ＜０かつＶｒ＜Ｖｃ＜０の関係が満たされるように構成される。
また、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタ等に適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関わらず、回動可能な像担持体表面に担持されたトナー像を被転写材に静電転写し、当該転写後に当該像担持体表面に残ったトナーを電気的に吸着して清掃する構成の画像形成装置であれば、例えば複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。ここで、上記の構成において、例えば像担持体が感光体ドラムである場合には、被転写材が中間転写ベルトになり、像担持体が中間転写ベルトである場合には、被転写材が記録用のシートということになる。像担持体としては、感光体や中間転写ベルトに限られず、例えば中間転写ドラムなどであっても良い。

さらに、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ組み合わせるとしても良い。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体上の残留トナーを電気的に除去する構成において、その残留トナーによる像担持体表面の汚れの発生を抑制する技術として有用である。

１、１０１ 感光体ドラム
６、２４、８０、１０６ クリーナ
１０ プリンタ
１４ 制御部
２１ 中間転写ベルト
２８、２９ 残留トナー
５１、５５、１１１ クリーニングブラシ
５４、５８、１１４ クリーニングバイアス出力部
７０、７１、７２、７３、７４ 駆動モータ
８１ 帯電ブラシ
Ｓ シート

Claims (4)

1. 回動可能な像担持体と、前記像担持体表面に担持されたトナー像を被転写材に静電転写する転写部と、前記像担持体表面に接し前記転写後にその表面に残ったトナーを清掃するクリーニング部材とを有し、前記像担持体の回動開始に先立って、前記像担持体表面を清掃するための、前記トナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を前記クリーニング部材に印加させる画像形成装置であって、
   前記クリーニング部材よりも前記像担持体の回動方向上流に位置し、前記像担持体表面に接する別のクリーニング部材を備え、
   前記逆極性のバイアス電圧は、基準値をＶｒとしたとき、電圧印加開始から前記像担持体の回動開始までの間および前記像担持体の回動開始から所定時間経過時点までの間の値Ｖｃが、Ｖｒ＞０のとき０＜Ｖｃ＜Ｖｒ、Ｖｒ＜０のときＶｒ＜Ｖｃ＜０の範囲にあり、前記所定時間経過時点に値ＶｃからＶｒに切り換えられ、
   前記別のクリーニング部材には、前記像担持体の回動開始に先立って、前記像担持体表面に残っている、前記正規帯電極性とは逆の極性に帯電しているトナーの清掃のための、前記正規帯電極性と同極性のバイアス電圧が印加され、
   前記所定時間は、
   前記像担持体の周面上における、前記別のクリーニング部材との接触位置から回動方向に前記クリーニング部材との接触位置までの間の距離を当該像担持体の回動速度で除した値であることを特徴とする画像形成装置。
2. 回動する感光体上に作像された静電潜像をトナーで現像することにより当該感光体上にトナー像を形成し、当該感光体上に形成されたトナー像を、回動する中間転写体に転写し、当該中間転写体上に転写されたトナー像を、搬送されるシートに転写する構成であり、
   前記像担持体が前記感光体であり前記転写材が前記中間転写体である、または、前記像担持体が前記中間転写体であり前記転写材が前記シート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。
3. 前記クリーニング部材よりも前記像担持体の回動方向上流に位置し、前記像担持体表面に残っているトナーに前記正規帯電極性と同極性の電圧を付与して、当該トナーの極性を当該正規帯電極性と同極性に揃える帯電部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング部材は、導電性のブラシローラまたは発泡ローラであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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