JP2005070527A - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間転写体でのクリーニング機能を有効に発揮させることによりこれに画像転写する側の潜像担持体側での損傷を防止して地汚れや画像中へのトナーの混入による不良画像の発生を防止することができる構成を備えたクリーニング装置を提供する。
【解決手段】 複数の潜像担持体毎に形成された色毎の画像を順次転写され、重畳転写された画像を転写材に一括転写する構成を備えた中間転写体を対象とするクリーニング装置であって、上記中間転写体に接触して外中間転写体に残留付着しているトナーの極性を同一極性化するためのバイアスを印加可能なクリーニングブラシと、上記中間転写体の移動方向における上記クリーニングブラシの前方位置に配置されて上記中間転写体表面に所定圧力により当接可能な押し当て部材とを備えていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、クリーニング装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、像担持体の一つである中間転写体のクリーニング装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。
画像形成装置には、単一色のみでなくフルカラー画像を含む多色画像を形成可能な構成を備えたものがあり、後者の場合には、給送される転写材の搬送課程で各色毎の画像を転写材上に重畳転写する方式あるいは各色の画像を像担持体として備えられている中間転写体に順次転写し、中間転写体上で重畳された画像を転写材に対して一括転写する方式がある。

ところで、画像形成に用いられる潜像担持体である感光体や上述した方式のうちで中間転写体を用いる方式の場合、画像転写後の感光体や中間転写体にはトナーや紙粉あるいは種々の添加物などが残留付着することがある。
中間転写体に紙粉などの残留付着物が存在していると、これによって感光体表面が損傷を受け、感光体のクリーニング不良の発生による機能不良に陥り画像上に地汚れを発生させてしまうことがあった。

従来、上述した残留付着物の除去のために用いられる構成として、クリーニングブレードを感光体や中間転写体表面に当接させる構成のほかに、定期的にクリーニングブレードに対して弾性板を摺擦させることにより清掃してブレード端部に堆積している付着物を除去する構成（例えば、特許文献１，２）、ブレードの端部を摺擦するブラシを設けた構成（例えば、特許文献３）がある。また、トナーなどの除去性を向上させるために残留付着しているトナーをクリーニングブラシなどにより同一極性に設定し、この後で実行されるクリーニング行程でのトナーの静電転移性を向上させるようにすることもある。

実開平３−５８６６８号公報（特許請求の範囲） 特開平５−３２３８４６号公報（段落「００２７」欄） 特許第２７５９８１３号（第５頁右欄第２８行乃至４７行）

しかし、中間転写体を用いた場合におけるクリーニング行程において、クリーニングブラシなどによるバイアスを作用させた場合、トナーのクリーニング性は向上するものの、これ以外の残留付着物の除去性は依然として向上しないままであるために感光体との間に線速差が生じていると感光体表面が残留付着物によりこすられてしまい、感光体の表面が損傷を受けることになる。

感光体表面が損傷を受けると、感光体を対象としたクリーニング装置でのクリーニング機能が有効に作用しないこととなり、結果として、クリーニング不良による地汚れの発生が起こる。また、上述したようにクリーニングブレードの先端を感光体に当接させて残留付着物を堰き止めることで除去する場合には、堰き止められたトナーがクリーニングブレードの先端に堆積すると、衝撃が作用した際に剥落あるいは重力により落下しやすくなり、中間転写体に担持されている画像中に混入して異常画像を発生することがある。

従来、このような不具合を回避するために、異物の付着を抑えることを考慮して感光体や中間転写体に離型剤を塗布して表面の摩擦係数を低減することが行われる場合もあるが、早期に摩擦係数を均一化することは困難であるばかりでなく経時的には摩擦係数が初期段階と異なってしまい、設備を設ける割には初期の効果を維持することが困難である。

本発明の目的は、上記従来のクリーニング行程、特に中間転写体を対象とした場合のクリーニング行程での問題に鑑み、中間転写体でのクリーニング機能を有効に発揮させることによりこれに画像転写する側の潜像担持体側での損傷を防止して地汚れや画像中へのトナーの混入による不良画像の発生を防止することができる構成を備えたクリーニング装置および画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、複数の潜像担持体毎に形成された色毎の画像を順次転写され、重畳転写された画像を転写材に一括転写する構成を備えた中間転写体を対象とするクリーニング装置であって、上記中間転写体に接触して外中間転写体に残留付着しているトナーの極性を同一極性化するためのバイアスを印加可能なクリーニングブラシと、上記中間転写体の移動方向における上記クリーニングブラシの前方位置に配置されて上記中間転写体表面に所定圧力により当接可能な押し当て部材とを備えていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、上記押し当て部材は、ブレード部材で構成され、該ブレード部材における先端から上記中間転写体の移動方向における該ブレード部材の先端から所定の距離の範囲で面接触（腹当り）する構成であることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記押し当て部材は、少なくとも画像形成時以外の時期に上記中間転写体に対して接離可能に設けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載のクリーニング装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、中間転写体に対するクリーニングブラシとは別に潜像担持体からの転写行程に至る前に中間転写体に当接可能な押し当て部材を設けることでクリーニングブラシでは除去しきれない紙粉などの異物の除去性を高めることができる。

特に押し当て部材は中間転写体に対して設定された圧力を以て当接しているので、中間転写体に付着している異物は押し当て部材の押し込みと中間転写体の反発動作とにより中間転写体から浮き上がりやすくなることで中間転写体から除去されやすくなり、異物が潜像担持体に転移することがない。これにより、潜像担持体表面が異物により傷つけられることがなくなることにより潜像担持体でのクリーニング機能の向上および寿命を確保することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、押し当て部材が中間転写体の移動方向におけるブレード先端から所定の距離の範囲で面接触する構成であるので、ブレード先端のみを接触させる場合と違って単位面積あたりの接触圧力が小さくできる。これによりクリーニングブラシによるバイアス印可を受けるトナーのすり抜け量を多くすることができる。この結果、トナーの堆積を回避してトナーの剥落や落下による中間転写体上の画像への混入を防止して異常画像の発生を防止することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、押し当て部材が少なくとも画像形成時以外の時期に中間転写体に対して接離可能であるので、堆積したトナーや紙粉などの異物を中間転写体に担持されている画像中に混入させることなく回収することができ、これにより、画像中への混入による異常画像の発生を防止することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、中間転写体を用いた場合に該中間転写体に残留する異物の除去が確実に行えることにより、潜像担持体の損傷防止と寿命を延ばすと共に異常画像の発生を防止することが可能となる。

以下、実施例に基づき、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態による定着装置が用いられる画像形成装置の模式図であり、同図に示す画像形成装置は、複数色の画像形成が可能なカラープリンタ（以下、画像形成装置としてカラープリンタと称する）である。

図１においてカラープリンタ１は、内部にベルト状の感光体２を備えており、感光体２は、複数のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃに掛け回されて図示矢印方向に移動することができる。

感光体２の周辺には、感光体２の移動過程において画像形成処理を実行するための帯電装置３、書き込み装置４、現像装置５、１次転写装置６、クリーニング装置７がそれぞれ配置されている。

書き込み装置４は、画像情報に応じてレーザ光を出射可能な光源である半導体レーザ４Ａ、回転多面鏡４Ｂ、光路形成用の反射鏡４Ｃを備えている。書き込み装置４では、画像情報に応じた走査光を感光体２に対して主走査方向および副走査方向にそれぞれ出射して感光体２上に画像に対応した静電潜像が形成される。

現像装置５は、色分解色と補色関係にある色のトナーを感光体２に供給して静電潜像を可視像処理する。このため、現像装置５には、色分解色と補色関係にある色のトナーである、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および階調性を整えるためと白黒画像の際に用いられるブラック（Ｂ）のトナーを収容した現像ユニット（便宜上、図１において各ユニットの符号を５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂで示す）が装備されている。

各現像ユニットは、それぞれ同様な構成を備えており、いま、図１において、イエロートナーを収容しているユニットを対象として説明すると、感光体２に対してトナーを供給する現像スリーブ５Ｙ１と、現像スリーブ５Ｙ１に向けて帯電攪拌したトナーを供給する供給パドル５Ｙ２およびトナー補給を行うトナーカートリッジ５Ｙ３とを主要部として備えている。
各色のトナーを収容している現像ユニットは、感光体２に対して接離する方向（図１中、矢印Ｒで示す方向）に往復動可能であり、色分解された色と補色関係にある色に対応した静電潜像を可視像処理する際に感光体２に接近することにより、現像スリーブ５Ｙ１を介して感光体２上の静電潜像に対してトナーを供給することができる。

１次転写装置６は、各感光体で形成された色毎の画像を順次転写される中間転写装置を構成しており、複数のローラに掛け回されて感光体２と対向する位置で同方向に移動可能な中間転写体として用いられる中間転写ベルト６Ａおよび２次転写装置６Ｂを備えている。
１次転写装置６では、感光体２に形成された画像のうちで単一色の場合、感光体２から転写された画像をそのまま２次転写装置６Ｂを介して給紙装置８から給送されたシートに２次転写し、多色画像の場合には各色毎に形成された感光体２上の画像を中間転写ベルト６Ａに重畳転写したうえで２次転写装置６Ｂによりシートに対して一括転写するようになっている。

１次転写装置６には、感光体２に対峙する中間転写ベルト６Ａの内側に転写チャージャ６Ａ１が配置され、感光体２の内側にはこれが掛け回されているローラの一つを用いて１次転写対向ローラ２Ｃが配置されている。なお、図１において、符号６Ｃは、１次転写装置６における中間転写ベルト６Ａに対向して接離可能なベルトクリーニング装置を示しており、この構成については、図２および図３において詳述する。

中間転写ベルト６Ａと２次転写装置６Ｂとが対向する２次転写位置には、給紙装置８からシートが給送される。
給紙装置８は、記録紙などのシートを収容可能な給紙カセット８Ａと、シート分離機能を備えた繰り出しローラ８Ｂと、搬送ローラ８Ｃとレジストローラ８Ｄとを備えている。本実施例では、給紙カセット８Ａ内のシートとは別のシート、例えばサイズや材質の違うシートを２次転写位置に向けて給送することもできる。このため、カラープリンタ１の壁部の一部には、手差しトレイ１Ａが設けられている。
手差しトレイ１Ａにおけるシートの繰り出し側には、給紙カセット８Ａに設けられていると同様な繰り出しローラ８Ｂが備えられ、手差しトレイ１Ａから繰り出されたシートはレジストローラ８Ｄに向け給送されるようになっている。

２次転写位置において中間転写ベルト６Ａから画像転写を受けたシートＳ（図２参照）は、定着装置９により未定着画像を定着されて排紙トレイ１０やソータ１１に排出されると共に、両面への画像形成時には反転装置１２を介して再度レジストローラ８Ｄに向け給送される。

定着装置９は、一対のローラ９Ａ、９Ｂに掛け回された定着ベルト９Ｃと、一対のローラの一つに対向当接する加圧ローラ９Ｄと、ベルト９Ｃの展張面の一部に当接している補助ローラ９Ｅとを主要部として備えている。なお、図１において、符号９Ｆおよび９Ｇは、オフセット防止剤の塗布装置および過剰塗布されたオフセット防止剤を除去するクリーニング装置である。

図１において定着装置９は、一対のローラのうちで一方のローラ９Ａが加圧ローラ９Ｄと対向当接する定着ローラであり、他方のローラ９Ｂが内部に熱源を有する加熱ローラである。なお熱源は、加圧ローラ９Ｄにも装備されている。

図２は、感光体２から画像の１次転写を実行される１次転写装置６の構成を示す図であり、同図において、１次転写装置６は、感光体２から重畳転写された画像を転写材Ｓに対して２次転写装置６Ｂを介して一括転写された後、ベルトクリーニング装置６Ｃによって残留付着しているトナーや紙粉などの異物を除去されるようになっている。
図３は、ベルトクリーニング装置６Ｃの構成を示す図であり、同図においてベルトクリーニング装置６Ｃは、揺動支点をなす支軸６Ｃ１により揺動可能なハウジング６Ｃ２を備えている。
ハウジング６Ｃ１内には、揺動端側において中間転写ベルト６Ａに接触して残留付着しているトナーに同一極性を設定するクリーニングブラシ６Ｃ３と、クリーニングブラシ６Ｃ３に対して同一極性設定用のバイアスを印加するスキャベジングローラ６Ｃ４と、スキャベジングローラ６Ｃ４に当接して表面に付着しているトナーや紙粉などの異物を回収する回収ブレード６Ｃ５と、回収ブレード６Ｃ５により回収されたトナーを図示しない回収部あるいは現像装置への再循環部に向けて移送する廃トナー回収スクリュー６Ｃ６とが備えられている。

ベルトクリーニング装置６Ｃには、中間転写ベルト６Ａの移動方向（図示矢印方向）における感光体との１次転写位置に至る前の位置でクリーニングブラシ６Ｃ２の前方に中間転写ベルト６Ａに当接可能な押し当て部材１００が設けてある。
押し当て部材１００は、可撓性あるいは弾性を有し、表面の摩擦係数が中間転写ベルト６Ａと同等若しくはそれ以下に設定されたブレード部材で構成され、ハウジング６Ｃ２の揺動に応じて中間転写ベルト６Ａに対して接離動作できるようになっている。

押し当て部材１００の設置は、図５（Ａ）に示すようなブレード（便宜上、符号１００’で示す）先端でのエッジ部分のみが中間転写ベルト６Ａに接触するのでなく、図５（Ｂ）に示すように、中間転写ベルト６Ａの移動方向（矢印方向）におけるブレード１００の先端から所定の距離の範囲で面接触する状態で設けられ、ブレード先端のエッジ部分のみが接触する場合に比べて単位面積当たりの接触圧力が小さくなるようにされている。

押し当て部材１００の面接触の大きさ、つまり、ブレード先端から中間転写ベルト６Ａに接触する面の距離（長さ）と中間転写ベルト６Ａに残留するトナーの付着量との関係について本発明者が実験したところ、図４に示す結果を得た。
図４において明らかなように、ブレード先端からの距離に応じて中間転写ベルト６Ａに付着するトナーの量が減少しており、図５（Ａ）に示したブレード先端でのエッジによってトナーを掻き取る場合のように、エッジ部分に集中堆積して剥落や落下しやすい状態となるのと違って、押し当て部材１００をすり抜けるトナーの量が多くなることで感光体２への転写量を多くできる結果、中間転写ベルト６Ａ上でのトナーの残留付着量が少なくされていることが判る。

ベルトクリーニング装置６Ｃのハウジング６Ｃ２は、支軸６Ｃ１を中心として揺動可能に設けられており、その揺動時期として、画像形成時以外の時期が設定されている。これにより、ハウジング６Ｃ２に設けてある押し当て部材１００もハウジング６Ｃ２と揺動に連動して画像形成時期以外の時期に中間転写ベルト６Ａに対して接離動作を行い、その際に発生する慣性力を押し当て部材１００の表面に付着しているトナーや紙粉などの異物に作用させることができる。

本実施例は以上のような構成であるから、中間転写ベルト６Ａのクリーニング行程に相当していない画像形成時には、ベルトクリーニング装置６Ｃがクリーニングブラシ６Ｃ３および押し当て部材１００を中間転写ベルト６Ａから離間させた状態に維持される。

一方、中間転写ベルト６Ａのクリーニング行程時には、ベルトクリーニング装置６Ｃがクリーニングブラシ６Ｃ３および押し当て部材１００を中間転写ベルト６Ａに対して所定圧力を以て接触させる。これにより、一括転写を終えた中間転写ベルト６Ａは、感光体２との１次転写位置に至る前、つまり、クリーニングブラシ６Ｃ３に至る前の位置で押し当て部材１００に接触する。

中間転写ベルト６Ａ上に残留するトナーは、押し当て部材１００をすり抜けてクリーニングブラシ６Ｃ３によるバイアス印加により同一極性に設定されたうえで１次転写位置において感光体２に転写され、感光体２に対して設けてあるクリーニング装置７により回収される。

このとき、押し当て部材１００では、トナーのすり抜けを許容することが必要となるが、押し当て部材１００が、図５（Ａ）に示したブレード先端のエッジ部分のみの接触としないで、図５（Ｂ）に示したように所定距離の範囲で面接触させているので、エッジ部分のみを接触させた場合に発生しやすい現象である、掻き取られたトナーがエッジ部分に集中堆積して中間点転写ベルト６Ａ上に剥落あるいは落下しやすい状態となるのを防止することができる。つまり、面接触部分の存在により押し当て部材１００に向け移動するトナーは単位面積当たりの接触圧力、換言すれば、掻き取り力をエッジ部分のみの接触の場合に比較して低減させられることによりすり抜けやすい状態とされる。
この結果、押し当て部材１００に達したトナーは、すり抜けやすくされて不用意に剥落や落下することがなく、これら剥落や落下が生じた場合に中間転写ベルト６Ａの画像中にトナーが混入して色調変化などの異常画像が発生したりあるいは地汚れが発生するのを防止することができる。

一方、中間転写ベルト６Ａ上に付着している紙粉は、押し当て部材１００が所定圧力により接触していることにより、それによる押し込み力とこれに対する中間転写ベルト６Ａ側での反発動作とにより中間転写ベルト６Ａの表面から浮き上がりやすくされて離れやすくなり、この結果、クリーニングブラシ６Ｃ３により中間転写ベルト６Ａから除去されることになる。

この現象に関して発明者は中間転写ベルト６Ａに付着している紙粉の状態を顕微鏡で観察したところ、紙粉が中間転写ベルト６Ａの表面に突き刺ささり、押し当て部材１００の面接触部分を通過した中間転写ベルト６Ａの表面では紙粉が存在していたと思われる箇所に窪みが確認できた。このことから、上述したように、中間転写ベルト６Ａ上に残留付着している紙粉が中間転写ベルト６Ａの表面から浮き上がり、そして離れた結果であることが実証されたことになる。

本実施例では、押し当て部材１００が中間転写ベルト６Ａに対して接離することができ、その接離時期として、画像形成時以外の時期が設定されているので、中間転写ベルト６Ａに画像が担持されていない時期に接離動作が行われる。
これにより、押し当て部材１００の面接触部分に堆積して剥落や落下しやすい状態にあるトナーを接離動作の際に発生する慣性力を利用して強制的に落下させて中間転写ベルト６Ａ上に付着させ、ベルトクリーニング装置６Ｃのクリーニングブラシ６Ｃ３によりあるいはこのクリーニングブラシ６Ｃ３によるバイアス印加後、感光体２への転写を介して感光体２に設けてあるクリーニング装置７によって除去させる。この結果、押し当て部材１００の面接触部分などに異常に多く堆積してしまい、中間転写ベルト６Ａ上の画像中に剥落や落下する虞のあるトナーを強制的に除去して中間転写ベルト６Ａ上の画像への混入による異常画像の発生を未然に防止することができる。

本実施例における押し当て部材１００の接離動作は、画像形成時以外の時期として、例えば、画像形成処理が終了したジョブエンド時やトナーの堆積量が増加する多量の画像出力の間に割り込ませることがあるプロセスコントロールの終了時などが選択される。要は、中間転写ベルト６Ａ上に担持されている画像に対して押し当て部材１００で捕集されたトナーを混入させないようにできる時期であることが重要である。これにより、通常の画像形成プロセスにおいて実行されるベルトクリーニング装置６Ｃの接離動作、つまり、画像形成時および画像形成時以外の時期とにおける接離動作さらには中間転写ベルト６Ａの挿脱時での接離動作のための機構をそのまま利用して中間転写ベルト６Ａに担持されている画像へのトナーの混入を未然に防止することが可能となる。この結果、画像内でのトナーの含有比率が混入したトナーによって変化することにより色調変化を来した異常画像の発生や地汚れなどのない高品位の画像品質を維持することが可能となる。

本実施例によれば、単に押し当て部材１００によるトナーの捕集のみでなく、捕集することで堆積したトナーが画像中に混入するのを防止するための機構を特別に設ける必要がなく、機構の付設によるコスト上昇を招くことなく異常画像の発生を防止して高品位の画像を維持させることが可能となる。

本発明の実施例によるクリーニング装置が適用される画像形成装置の一例を示す模式図である。 図１に示したクリーニング装置が用いられる中間転写装置と潜像担持体との配置構成を示す模式図である。 本発明の実施例によるクリーニング装置の構成を説明するための模式図である。 図３に示したクリーニング装置に用いられる押し当て部材の接触状態とトナーの付着量との関係を説明するための線図である。 クリーニング装置に用いられる押し当て部材の接触状態を説明するための図であり、（Ａ）は従来の例を、（Ｂ）は本実施例による場合をそれぞれ示している。

符号の説明

１ 画像形成装置の一つであるカラープリンタ
２ 感光体
６ １次転写装置
６Ａ 中間転写ベルト
６Ｃ ベルトクリーニング装置
６Ｃ３ クリーニングブラシ
１００ 押し当て部材

Claims (4)

1. 複数の潜像担持体毎に形成された色毎の画像を順次転写され、重畳転写された画像を転写材に一括転写する構成を備えた中間転写体を対象とするクリーニング装置であって、
   上記中間転写体に接触して外中間転写体に残留付着しているトナーの極性を同一極性化するためのバイアスを印加可能なクリーニングブラシと、
   上記中間転写体の移動方向における上記クリーニングブラシの前方位置に配置されて上記中間転写体表面に所定圧力により当接可能な押し当て部材とを備えてい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、
   上記押し当て部材は、ブレード部材で構成され、該ブレード部材における先端から上記中間転写体の移動方向における該ブレード部材の先端から所定の距離の範囲で面接触（腹当り）する構成であることを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１または２記載のクリーニング装置において、
   上記押し当て部材は、少なくとも画像形成時以外の時期に上記中間転写体に対して接離可能に設けられていることを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１乃至３のうちの一つ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。
   

Images