JP2005308991A

JP2005308991A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005308991A
Application number: JP2004124394A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Hirayama; 泰也平山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2004-04-20
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: JP4497996B2

Abstract

【課題】本発明は、弾性層を有する中間転写体上に付着したトナーおよび外添剤を効果的に除去し、常に高品位な画像形成を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体11と、中間転写体16と、前記トナー像を前記中間転写体16に転写する一次転写手段15と、前記中間転写体16上のトナー像をシートに転写する二次転写手段35と、前記二次転写手段35より前記中間転写体16の回転方向下流側に配置され、該中間転写体16上の転写残トナーを除去するための第１のクリーニング手段50と、前記第１のクリーニング手段50より前記中間転写体16の回転方向下流側に配置され、該中間転写体16上の転写残トナーを除去するための第２のクリーニング手段60と、前記第２のクリーニング手段60を前記中間転写体16に対して離接させる離接手段66とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に弾性層を有する無端状ベルトを中間転写体として用いた画像形成装置に関する。

従来の複写機、プリンター等の画像形成装置においては、静電記録方式や電子写真記録方式などが多く用いられている。その一つに、少なくとも一つの感光体ドラム（像担持体）上にトナー像を形成し、そのトナー像をいったん中間転写体上に順次重ね合わせるように一次転写してから、一括してシートに二次転写する中間転写方式が知られている（特許文献１参照）。中間転写方式は、各色のトナー像を感光体ドラムからシートに順次転写する多重転写方式に対して、多様なシートに安定した画像転写が可能であるという利点を有する。

従来の中間転写方式の画像形成装置について図４を用いて説明する。図４（ａ）に示す画像形成装置は複数の画像形成部90ａ〜90ｄを備え、感光体ドラム91ａ〜91ｄ上に各色のトナー像を形成する。トナー像は図示矢印方向に回転する中間転写ベルト92（中間転写体）に一次転写手段93ａ〜93ｄによって重畳的に一次転写され、二次転写手段94によって一括してシートに二次転写される。シートに転写されたトナー像は、定着装置95によって永久定着される。

中間転写ベルト92は、複数のローラに架張され回動する無端状のベルト部材が使用される。材質としては樹脂製であり、通常、厚さ５０〜２００μｍ程度のＰＶＤＦ、ポリイミド、ＰＥＴ、等の樹脂材料のフィルムで形成されている。ここで、二次転写位置より中間転写ベルト92の回転方向下流側には、クリーニング装置96が配置されている。クリーニング装置96は弾性ブレード97を備えており、二次転写終了後の中間転写ベルト92上の転写残トナーを弾性ブレード97によって掻き落とすことによりクリーニングし、次回の画像形成に備えている。

ところで、中間転写ベルトには、樹脂製のベルト部材の表面にゴム製の弾性層を形成した構成も知られている（特許文献２参照）。この場合、中間転写ベルトは、ＰＶＤＦ、ポリイミド、ＰＥＴ等の基材の表面に、厚さ０．１〜１ｍｍ程度のシリコンゴム、ウレタンゴム等の弾性層が形成されている。このようなゴム弾性材で形成した中間転写ベルトによれば、感光体ドラムとの当接で形成されるニップが安定し、画像品位のさらなる安定化を図ることができる。また、弾性層が変形してシートの表面に追従するため、表面に凹凸のあるシートを用いた場合でも、トナー像の安定した転写を行うことができる。

しかし、表面に弾性層を有する中間転写ベルトは、樹脂製の中間転写ベルトに比して表面が軟らかく、耐磨耗性に劣るため、図４（ａ）に示すような弾性ブレード97を用いたクリーニングを行うことができない。そこで図４（ｂ）に示すように、ファーブラシ99を備えたクリーニング装置98を用い、静電気的にトナーを除去する方法がある（特許文献３参照）。

特開２０００−２９３０４４特開２０００−３６９３６０特開２０００−２２９３４４

しかし、トナーに添加されている帯電制御剤等の外添剤は、粒径が小さく中間転写ベルトに対する吸着力が強い。このため、上記ファーブラシを用いたクリーニング装置によっては、静電気的に完全に除去することが難しく、中間転写ベルト92を汚染し、画像不良の原因となってしまうおそれがある。

そこで本発明は、弾性層を有する中間転写体上に付着したトナーおよび外添剤を効果的に除去し、常に高品位な画像形成を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、中間転写体と、前記トナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、前記中間転写体上のトナー像をシートに転写する二次転写手段と、前記二次転写手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、該中間転写体上の転写残トナーを除去するための第１のクリーニング手段と、前記第１のクリーニング手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、該中間転写体上の転写残トナーを除去するための第２のクリーニング手段と、前記第２のクリーニング手段を前記中間転写体に対して離接させる離接手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、中間転写体に、ファーブラシを用いてクリーニングを行う第１のクリーニング手段と、ウェブを用いてクリーニングを行う第２のクリーニング手段を備えている。このため、中間転写体上から２次転写残トナーと外添剤をクリーニングすることができ、常に高品位な画像形成が可能となる。

さらに本発明によれば、第２のクリーニング手段に離接手段を備え、ジャム復帰時のように、第１のクリーニング手段の回収能力を超える量（濃度）のトナーが供給された場合に中間転写ベルトから離間させる。これにより、中間転写ベルトと第２のクリーニング手段とのニップにおけるトナーフィルミングの発生を防止することができ、常に高品位な画像形成が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の実施例について図を参照して説明する。図１は本実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明する図である。

図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式を用いたカラープリンタであり、複数の画像形成部10ａ〜10ｄを並列に配している。画像形成部10ａ〜10ｄは全て共通の構成を持ち、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する。像担持体である感光体ドラム11ａ〜11ｄはその中心で軸支され、図示されない駆動手段により回転駆動される。感光体ドラム11ａ〜11ｄは、図示しない帯電手段により表面に均一な帯電量の電荷を与えられた後、レーザースキャナーユニット12ａ〜12ｄにより、記録画像信号に応じて変調されたレーザービームで走査、露光され、静電潜像が形成される。さらに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像剤（以下、これをトナーと呼ぶ）をそれぞれ収納した現像ユニット13ａ〜13ｄによって上記静電潜像がトナー画像として顕像化される。感光体ドラム11ａ〜11ｄ上のトナー画像は、中間転写ベルト16（中間転写体）に対向する位置に配置された一次転写ローラ15ａ〜15ｄによりバイアスを印加され、中間転写ベルト16に転写される。感光体ドラム11ａ〜11ｄの一次転写位置の下流側には、ドラムクリーニング装置14ａ〜14ｄが配置され、クリーニングブレードによりトナーを掻き落として感光体ドラム11ａ〜11ｄ表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が中間転写ベルト16上に順次転写される。

給送ユニット30に収納されたシートＳは、リフタ板31により所定の給送位置に保持され、給送分離ユニット32により一枚ずつ給送される。さらにシートＳは給送搬送ユニット33により搬送され、レジストユニット34によりレジスト調整された後、中間転写ベルト16上のトナー画像と同期されて、二次転写部へと搬送される。

二次転写部において二次転写外ローラ35にバイアスが印加され、中間転写ベルト16上のトナー画像はシートＳへと転写される。さらにシートＳは定着前搬送ユニット36により定着ユニット37へと搬送され、トナー像がシートＳ上へ定着される。二次転写後に中間転写ベルト16上に残留したトナー、外添剤等は、後述する第１クリーニング装置50および第２クリーニング装置60により除去される。

片面プリント工程の場合、シートＳは排出ユニット38により搬送され、排出トレイ39へと排出される。両面プリント工程の場合、シートＳは反転ユニット40へと搬送され、表裏を反転された後、両面搬送ユニット41を経て再び給送搬送ユニット33、レジストユニット34へと搬送され、裏面の画像を転写、定着され、排出トレイ39へと排出される。

次に、画像形成装置１の中間転写部について詳細に説明する。

中間転写ベルト16は、樹脂製の無端状ベルトを基材とし、その表面を弾性のゴム層で覆った構造となっている。基材の材質には、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＶＤＦ等の樹脂材料が用いられる。また弾性層の材質には、シリコンゴム、ウレタンゴム等が用いられる。この弾性層により、一次転写部および二次転写部において安定した転写ニップが形成され、種々のシートに対して高品位なトナー像の転写が可能となる。

中間転写ベルト16は、テンションローラ17、駆動ローラ18、二次転写内ローラ19に架張され、テンションローラ17により所定の張力が与えられる。駆動ローラ18は、図示しない駆動手段により回転駆動され、中間転写ベルト16は、図１中の矢印方向に駆動される。また中間転写ベルト16の近傍には、濃度測定用のパッチを読み取るためのトナーパッチ読取手段20が配設されている。

ここで本発明は、弾性層を有する中間転写体上に付着したトナーおよび外添剤を除去することを目的としている。しかし上記本発明の課題にて説明した如く、トナーに添加されている帯電制御剤等の外添剤は、粒径が小さく中間転写ベルトに対する吸着力が強い。このため、ファーブラシを用いたクリーニング装置によっては、静電気的に完全に除去することが難しい。

そこで本実施例に係る画像形成装置１においては、中間転写ベルト16をクリーニングするために、ファーブラシを用いた第１クリーニング装置50（第１のクリーニング手段）と、ウェブを用いた第２クリーニング装置60（第２のクリーニング手段）を備えている。不織布などを用いたクリーニングウェブは、上記特質を有する外添剤を有効に拭き取って除去することができる。ただし、中間転写ベルト16とクリーニングウェブのニップにトナーが突入すると、ニップ内で圧縮されたトナーが中間転写ベルト16に定着されて膜を生成してしまう。このいわゆるフィルミングを生じると中間転写ベルト16の動作上の特性が変化してしまうため、期待通りの画像形成を行うことができず、画像不良の原因となってしまう。

そこで図に示すように、第１クリーニング装置50は二次転写位置より中間転写ベルト16の回転方向下流側に配置し、そのさらに下流側、かつ感光体ドラム11ａ〜11ｄより上流側に第２クリーニング装置60を配置している。すなわち、第１クリーニング装置50によってまずトナーを除去した後に、第２クリーニング装置60によって外添剤を除去するよう構成している。これにより中間転写ベルト16表面の汚染が防止され、常に高品位な画像形成が可能となる。

図２は第１および第２のクリーニング手段を説明する図、図３は第２のクリーニング手段の動作を説明する図である。第１クリーニング装置50は、ファーブラシ51、対向ローラ21、バイアスローラ52、クリーニングブレード53を、２組備えている。対向ローラ21は中間転写ベルト16内面側に配置され、これと対向する外面側にファーブラシ51が配置されている。ファーブラシ51は、金属軸表面に導電性繊維を植設されており、導電性繊維が中間転写ベルト16表面に接触する位置に配置されて、中間転写ベルト16の進行方向に対してカウンター方向に回転駆動される（すなわち、接触部位が反対方向に進行する）。また、金属製のバイアスローラ52がファーブラシ51の導電性繊維に接触する位置に配置され、ファーブラシ51に対して順方向に回転駆動される。

バイアスローラ52には図示しないバイアス印加手段によりクリーニングバイアスが印加され、中間転写ベルト16上の二次転写転写残トナーは、静電気的に中間転写ベルト16からファーブラシ51、バイアスローラ52へと順次移動する。バイアスローラ52表面に付着したトナーは、クリーニングブレード53により掻き落とされる。２つのバイアスローラ52には、互いに逆極性のクリーニングバイアスが印加される。このため、中間転写ベルト16表面のトナーは、その帯電極性に関わらず、正負いずれかのクリーニングバイアスを印加されたファーブラシ51に静電吸着され、中間転写ベルト16表面からクリーニングされる。

第２クリーニング装置60は、不織布のクリーニングウェブ61が、取り付けローラ62からウェブローラ63に掛け回され、巻き取りローラ64へと架張されている。クリーニングウェブ61は駆動ローラ18に対向する位置で中間転写ベルト16に当接され、中間転写ベルト16表面を摺擦することによってクリーニングが行われる。巻き取りローラ64は、図示しない駆動手段により回転駆動され、クリーニングウェブ61が巻き取られることにより、中間転写ベルト16当接部には新しいクリーニングウェブ61が順次供給される。

また、第２クリーニング装置60は回動中心65を中心に回動可能に支持され、ソレノイドなどの離接手段66により回動可能に構成されている。すなわちクリーニングウェブ61は、離接手段66によって第２クリーニング装置60全体が回動されることにより、中間転写ベルト16に対して図２に示すように当接したり、図３に示すように離間する。なお、離接手段66はソレノイドの他に、モータを使って駆動させるようにしてもよく、また回動ではなく平行移動により離接するよう構成しても良い。

ここで、通常の画像形成時に第１クリーニング装置50に供給されるトナー像は、二次転写後の転写残トナーであるため濃度が薄く、第１クリーニング装置50によりほぼクリーニングすることができる。しかし、時として第１クリーニング装置50に未転写で高濃度のトナーが供給され、トナー濃度が第１クリーニング装置50の回収能力を超える場合がある。ゴムブレードによりニップを形成しトナーをせき止めるブレードクリーニング方式と異なり、ファーブラシを用いて静電気的にトナーを回収するクリーニング方式においては、回収可能なトナー濃度に限界があるためである。

そのため、高濃度のトナー（主に未転写トナー）が供給された場合、第１クリーニング装置50はトナーを完全にクリーニングすることができず、第１クリーニング装置50を通過したトナーは第２クリーニング装置60に突入してしまう。すると上記した如く、中間転写ベルト16とクリーニングウェブ61のニップに突入したトナーは、ニップ内で圧縮され、フィルミングを引き起こし、画像不良の原因となってしまうおそれがある。

そこで本実施例においては、画像形成装置１の制御手段（不図示）は、第１クリーニング装置50に回収能力を超える濃度のトナー画像が供給される場合には、まず離接手段66を動作させて第２クリーニング装置60を中間転写ベルト16から離間させる。そして中間転写ベルト16を回転駆動させ、第１クリーニング装置50を動作させて転写残トナーを回収する。また、感光体ドラム11ａ〜11ｄに画像形成時と逆極性のバイアスを印加することにより、第１クリーニング装置50を通過した転写残トナーを感光体ドラム11ａ〜11ｄに転写させる。感光体ドラム11ａ〜11ｄ上に転写したトナーは、ドラムクリーニング装置14ａ〜14ｄによって回収する。

トナー濃度に応じて、第１クリーニング装置50およびドラムクリーニング装置14ａ〜14ｄによるトナークリーニング工程を繰り返す。そして第１クリーニング装置50に供給されるトナー濃度が、第１クリーニング装置50によって回収可能な程度にまで低下してから、制御手段は離接手段66を動作させて第２クリーニング装置60を回動させ、クリーニングウェブ61を中間転写ベルト16に当接させる。トナー濃度が第１クリーニング装置50によって回収可能な程度にまで低下したか否かについては、中間転写ベルト16の第１クリーニング装置50に対する回転数で判断することもでき、またトナーパッチ読取手段20を利用して実際のトナー濃度を検知することにより判断することもできる。

第１クリーニング装置50に回収能力を超える濃度のトナー画像が供給される場合としては、例えば画像形成中にジャム等により動作が中断された場合や、濃度測定用のパッチを形成した場合などがある。画像形成動作中にジャムが発生した場合、画像形成装置１は動作を停止し、ユーザーに対してジャム処理メッセージを表示する。ユーザーがジャム紙等、機内に残留したシートを全て取り除くと、ジャム復帰動作が開始される。このとき、中間転写ベルト16上には、各色の一次転写部から二次転写部にかけて、二次転写前のトナー画像が付着している。なお、本発明はこれらの場合に限定するものではなく、その他の高濃度のトナーが供給される場合があれば、上記制御を行うことにより本発明の利益を得ることができる。またトナー濃度検知手段（不図示）を二次転写部の下流側かつ第１クリーニング装置50の上流側に配置し、常に中間転写ベルト16上のトナー濃度を監視することにより、随時上記クリーニングの制御を実施することでも良い。

上記の如く構成したことにより、ファーブラシを用いた第１クリーニング装置50に大量の転写残トナーが供給される場合であっても、第２クリーニング装置60のクリーニングウェブ61と中間転写ベルト16との間に大量のトナーが突入することを回避することができ、中間転写ベルト16上のトナーフィルミングの発生を防止することができる。

本発明は、弾性層を有する無端状ベルトを中間転写体として用いた画像形成装置に利用することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を説明する図である。第１および第２のクリーニング手段を説明する図である。第２のクリーニング手段の動作を説明する図である。従来の中間転写方式の画像形成装置について説明する図である。

符号の説明

Ｓ …シート
１ …画像形成装置
10ａ〜10ｄ …画像形成部
11ａ〜11ｄ …感光体ドラム
12ａ〜12ｄ …レーザースキャナーユニット
13ａ〜13ｄ …現像ユニット
14ａ〜14ｄ …ドラムクリーニング装置
15ａ〜15ｄ …一次転写ローラ
16 …中間転写ベルト
17 …テンションローラ
18 …駆動ローラ
19 …二次転写内ローラ
20 …トナーパッチ読取手段
21 …対向ローラ
30 …給送ユニット
31 …リフタ板
32 …給送分離ユニット
33 …給送搬送ユニット
34 …レジストユニット
35 …二次転写外ローラ
36 …定着前搬送ユニット
37 …定着ユニット
38 …排出ユニット
39 …排出トレイ
40 …反転ユニット
41 …両面搬送ユニット
50 …第１クリーニング装置
51 …ファーブラシ
52 …バイアスローラ
53 …クリーニングブレード
60 …第２クリーニング装置
61 …クリーニングウェブ
62 …取り付けローラ
63 …ウェブローラ
64 …巻き取りローラ
65 …回動中心
66 …離接手段
90ａ〜90ｄ …画像形成部
91ａ〜91ｄ …感光体ドラム
92 …中間転写ベルト
93ａ〜93ｄ …一次転写手段
94 …二次転写手段
95 …定着装置
96 …クリーニング装置
97 …弾性ブレード
98 …クリーニング装置
99 …ファーブラシ

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
中間転写体と、
前記トナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上のトナー像をシートに転写する二次転写手段と、
前記二次転写手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、該中間転写体上の転写残トナーを除去するための第１のクリーニング手段と、
前記第１のクリーニング手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、該中間転写体上の転写残トナーを除去するための第２のクリーニング手段と、
前記第２のクリーニング手段を前記中間転写体に対して離接させる離接手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記離接手段は、前記第１のクリーニング手段の回収能力を超える量のトナーが前記中間転写体に供給される場合に、該中間転写体から前記第２のクリーニング手段を離間させることを特徴とする画像形成装置。
前記第２のクリーニング手段は、前記中間転写体に当接するウェブと、該ウェブを巻き取る巻取手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１のクリーニング手段は、前記中間転写体に当接するファーブラシを備え、バイアスを印加することにより中間転写体表面のトナーを静電気的に回収するクリーニング手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記中間転写体は、表面に弾性層を有する無端状のベルト部材であることを特徴とする、請求項１記載の画像形成装置。
トナー像を担持する像担持体と、
中間転写体と、
前記トナー像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上のトナー像をシートに転写する二次転写手段と、
前記二次転写手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、ファーブラシにバイアスを印加することにより前記中間転写体上の転写残トナーを静電気的に除去する第１のクリーニング手段と、
前記第１のクリーニング手段より前記中間転写体の回転方向下流側に配置され、該中間転写体に当接し転写残トナーを除去するウェブと、該ウェブを巻き取る巻取手段とを有する第２のクリーニング手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。