JP2006259167A - 転写定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーが記録シートに再付着して記録シートを汚すことを防止でき良好な転写定着を継続して行うことが可能な転写定着装置、及びこれを備え良好な画像形成を継続して行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体３上に形成されたトナー像Ｔが転写される転写定着部材１３を有し、記録シートＰ上にトナー像Ｔを転写させると共に定着させる転写定着装置１２において、転写定着後の転写定着部材１３の表面に付着した残留トナーの濃度を検知する濃度検知手段６０と、転写定着部材１３の表面に圧接して残留トナーを転写定着部材１３の表面より除去するクリーニング部材６１と、濃度検知手段６０により検知された残留トナー濃度に応じてクリーニング部材６１の動作を制御する制御手段４０とを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは像担持体上に形成されたトナー像を記録シート上に転写させると共に定着させる転写定着装置の構成に関する。

従来の電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機等の画像形成装置において、像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を中間転写体に転写した後にこれに記録シートを重ね合わせ、重ね合わせた中間転写体及び記録シートを加熱すると共に加圧し、中間転写体上の画像を記録シートに転写すると共に定着する画像形成装置が、例えば「特許文献１」あるいは「特許文献２」において提案されている。

また、像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検知する反射型濃度センサによって転写部材表面からの反射光を検出し、この検出値に基づいて転写部材のクリーニング動作を制御する制御手段を有する画像形成装置が、例えば「特許文献３」に開示されている。

特開２０００−２６７４６９号公報 特開２００２−２４４４５０号公報 特開２０００−１４７９５４号公報

しかし「特許文献１」に開示された技術では、転写定着を行う転写定着部材にクリーニング部材が設けられておらず、転写定着部材上に付着したトナーが記録シートに再付着して記録シートを汚してしまうという問題点がある。また「特許文献２」に開示された技術では、転写定着部材をクリーニングするクリーニング部材が常に一定の割合で転写定着部材をクリーニングしているため、トナー濃度が高い部分においてはトナーがクリーニングしきれずに残ってしまい、この残ったトナーが記録シートに再付着して記録シートを汚してしまうという問題点がある。また「特許文献３」に開示された技術では、転写装置であるために記録シートへの定着は行われず、さらに反射型濃度センサが常に転写部材の表面を検知していないことから、トナーが記録シートに再付着して記録シートを汚してしまう虞がある。

本発明は上述の問題点を解決し、トナーが記録シートに再付着して記録シートを汚すことを防止でき良好な転写定着を継続して行うことが可能な転写定着装置、及びこれを備え良好な画像形成を継続して行うことが可能な画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、像担持体上に形成されたトナー像が転写される、定着機能を有する移動体である転写定着部材を有し、記録シート上に前記トナー像を転写させると共に定着させる転写定着装置において、転写定着後の前記転写定着部材の表面に付着した残留トナーの濃度を検知する濃度検知手段と、前記転写定着部材の表面に圧接して前記残留トナーを前記転写定着部材の表面より除去するクリーニング部材と、前記濃度検知手段により検知された残留トナー濃度に応じて前記クリーニング部材の動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の転写定着装置において、さらに前記クリーニング部材は前記転写定着部材の表面に対する圧接力を変更可能であり、前記制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記圧接力を増加することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の転写定着装置において、さらに前記クリーニング部材は前記転写定着部材の移動に伴い回転可能な回転体であり、前記制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記クリーニング部材を前記転写定着部材の移動速度よりも速い周速度で回転駆動することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の転写定着装置において、さらに前記濃度検知手段は前記記録シートの幅方向に移動自在であり、前記制御手段は前記トナー像の濃度が最も高い高濃度位置に前記濃度検知手段を移動させ、前記高濃度位置において前記濃度検知手段が前記残留トナー濃度を検知することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の転写定着装置において、さらに前記転写定着部材の周面に対して接離自在である、前記クリーニング部材による前記残留トナーの除去を補助する補助クリーニング部材を有することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の転写定着装置において、さらに前記制御手段は、前記残留トナー濃度が所定値未満の場合には前記補助クリーニング部材を前記転写定着部材の周面より離間させ、前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記補助クリーニング部材を前記転写定着部材の周面に接触させることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の転写定着装置において、さらに前記補助クリーニング部材がブレードまたはブラシを有することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の転写定着装置において、さらに前記補助クリーニング部材が耐熱性を有することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の転写定着装置において、さらに前記転写定着部材がローラであることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の転写定着装置において、さらに前記転写定着部材がベルト部材を有することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか１つに記載の転写定着装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、さらに前記濃度検知手段により前記転写定着部材に記録シートが巻き付いたことが検知された場合に装置の作動を停止させることを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１１または１２記載の画像形成装置において、さらに前記像担持体上に形成されたトナー像を転写してこれを前記転写定着部材に再転写する移動体である中間転写体を有することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の画像形成装置において、さらに前記中間転写体の表面に付着した残留トナーの濃度を検知する第２の濃度検知手段と、前記中間転写体の表面に圧接して前記残留トナーを前記中間転写体の表面より除去する動作可能な第２のクリーニング部材と、第２の濃度検知手段により検知された残留トナー濃度に応じて第２のクリーニング部材の動作を制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、さらに第２のクリーニング部材は前記中間転写体の表面に対する圧接力を変更可能であり、第２の制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記圧接力を増加することを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１４記載の画像形成装置において、さらに第２のクリーニング部材は前記中間転写体の移動に伴い回転可能な回転体であり、第２の制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には第２のクリーニング部材を前記中間転写体の移動速度よりも速い周速度で回転駆動することを特徴とする。

本発明によれば、濃度検知手段によって転写定着部材上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じて制御手段がクリーニング部材の動作を制御するので、残留トナー濃度が高いときにのみクリーニング性能を向上させてトナーの除去効果を高るので、転写定着部材に余計な負荷をかけることなくかつ効果的に転写定着部材のクリーニングを行うことができ、転写定着部材上での残留トナーを効果的に低減して記録シートへのトナー付着による異常画像の発生を防止できると共に、転写定着部材への負荷を低減して転写定着部材の寿命を延ばすことができる。

図１は、本発明の第１の実施形態を示す画像形成装置の概略図である。同図において、画像形成装置としてのタンデム型カラー複写装置１は、装置本体中央部に画像形成部１Ａを、その下方に給紙部１Ｂを有しており、画像形成部１Ａの上方には図示しない画像読取部が設けられている。

画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２が配設されており、中間転写ベルト２の上方には、その周面を中間転写ベルト２の上面にそれぞれ当接させる状態で４個の像担持体としての感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂが、中間転写ベルト２の転写面に沿ってそれぞれ配設されている。感光体ドラム３Ｙは黄色画像を、感光体ドラム３Ｍは赤色画像を、感光体ドラム３Ｃは青色画像を、感光体ドラム３Ｂは黒色画像をそれぞれ形成する。

各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂは、それぞれ図１において反時計回り方向に回転し、その周囲には回転過程において画像形成処理を実行するための、帯電装置４、光書き込み装置５、現像装置６、一次転写ローラ７、ドラムクリーニング装置８が配設されている。各符号に付されているＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂはそれぞれ各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂに対応しており、各現像装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂには各色に対応したカラートナーがそれぞれ収容されている。

中間転写ベルト２は駆動ローラ９と従動ローラ１０とに掛け渡されており、中間転写ベルト２は駆動ローラ９が回転駆動することにより図１に矢印で示す方向に移動する。中間転写ベルト２を介して従動ローラ１０と対向する位置には、中間転写ベルト２の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１１が配設されている。駆動ローラ９には、図示しない二次バイアス印加手段によりバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）電圧が印加される。

上述の構成より、感光体ドラム３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体ドラム３Ｙ上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置６Ｙにより供給されたトナーによってトナー像として可視像化され、このトナー像は所定のバイアスが印加される一次転写ローラ７Ｙによって中間転写ベルト２上に一次転写される。他の感光体ドラム３Ｍ，３Ｃ，３Ｂにおいても同様の画像形成がなされ、各色のトナー像は中間転写ベルト２上に順次転写されて重ね合わせられる。一次転写後、各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ上に残留したトナーは各ドラムクリーニング装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂによって除去され、図示しない除電ランプによって各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂの電位が初期化されて次の作像工程に備えられる。

給紙部１Ｂは、記録シートとしての用紙Ｐを積載収容する給紙トレイ１６と、給紙トレイ１６内の用紙Ｐを最上位のものから順次１枚ずつ分離給送する給紙ローラ１７と、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ対１８と、用紙Ｐを一時停止し斜めずれを修正した後に所定のタイミングで送り出すレジストローラ対１９とを有している。

駆動ローラ９の右方近傍には転写定着装置１２が配設されている。転写定着装置１２は、転写定着部材としての転写定着ローラ１３、加圧手段である圧縮コイルばね２１によって転写定着ローラ１３に所定の圧接力で圧接された加圧ローラ１４、加熱手段であるハロゲンヒータ１５、濃度検知手段としての反射濃度センサ６０、クリーニング部材としてのクリーニングローラ６１等を有している。

転写定着ローラ１３及び加圧ローラ１４は、アルミニウム等の金属からなるパイプ状の芯金５３と、芯金５３の表面に設けられた厚み０．０５〜０．５ｍｍ程度の弾性体層と、この弾性体層の表面にコーティングされたあるいはチューブにより被覆された１０〜３０μｍのＰＦＡあるいはＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂材料からなる離型層とにより構成されている。各ローラ１３，１４の内部には、各ローラ表面上のトナー像を加熱するための図示しないハロゲンヒータが設けられている。図示しないハロゲンヒータは、各ローラ１３，１４の表面温度を測定するために各ローラ１３，１４の非画像領域にそれぞれ設けられた図示しないサーミスタからの温度情報に基づき、図示しない温度コントローラによってそのオンオフを制御される。転写定着ローラ１３は、用紙Ｐの長さ分のトナー像を保持する必要があるため、その外周長は用紙Ｐの搬送方向長さ以上となるように構成されている。

上述の構成中、各ローラ１３，１４の離型層をカーボン等の導電物質を分散させた導電性のフッ素系樹脂材料で構成して芯金５３と接続することで、離型層間に転写バイアスを印加することが可能となる。これにより転写バイアスを低電圧とすることができると共に転写時のトナー飛散を抑制できる。

転写定着ローラ１３の周面近傍にはリフレクタ３２に覆われたハロゲンヒータ１５が配設されており、駆動ローラ９の周面上に位置する中間転写ベルト２と転写定着ローラ１３との間の部位には断熱プレート２０が配設されている。ハロゲンヒータ１５は、その作動を後述する制御手段４０によって制御される。断熱プレート２０は、転写定着ローラ１３から中間転写ベルト２への熱放射（熱移動）を抑制する熱遮蔽部材あるいは熱移動抑止部材として機能する。断熱プレート２０は中間転写ベルト２から熱転写定着ローラ１３への二次転写を阻害しない状態で中間転写ベルト２への熱放射を極力抑えるように開口部を有する形状に形成されており、図示しない装置本体に固定されている。熱移動抑止部材としては放射率の低い金属光沢を有する板状のものが望ましく、特に２枚の金属シートを微小空隙あるいは断熱材を挟んで配置すると優れた効果を得ることができる。また、ノート型パーソナルコンピュータのＣＰＵ冷却用等に用いられるマイクロヒートパイプ構造を内包する薄板を用いた場合には熱移動抑止部材を低温に保つため熱移動を抑制することができる。この断熱プレート２０により、中間転写ベルト２の温度上昇をある程度低減でき、中間転写ベルト２の熱による劣化を抑制できる。

上述の構成より、中間転写ベルト２上に一次転写されたトナー像Ｔは、駆動ローラ９と転写定着ローラ１３とが接触あるいは微少間隙をもった状態で、図示しない二次バイアス印加手段により駆動ローラ９に印加されるバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）により転写定着ローラ１３に静電気力によって二次転写される。二次転写されたトナー像Ｔは、ハロゲンヒータ１５が発する輻射エネルギをリフレクタ３２により集光することにより加熱されて半溶融状態となる。転写定着ローラ１３の表面温度は、カラー複写装置１の電源がオンされてから複写工程に入るまでの間に、リフレクタ３２の内部と加圧ローラ１４の内部に設けられた図示しないハロゲンヒータとにより所定の温度となるように制御される。転写定着ローラ１３の表面温度としては、中間転写ベルト２に対して過度の温度負荷をかけない１００℃以下、望ましくは約８０℃以下となるように制御される。

加圧ローラ１４内部の図示しないハロゲンヒータは複写工程に入るとオフされ、電力はハロゲンヒータ１５にのみ供給される。複写工程に入り、トナー像Ｔがハロゲンヒータ１５による加温領域を通過した後において、トナー像Ｔを形成するトナー層中の温度分布は転写定着ローラ１３に接触している側よりもハロゲンヒータ１５に向いている側、すなわち用紙Ｐと接触する側が高くなっている。具体的には、転写定着ローラ１３と接触している部分が上述のように約８０℃であるのに対し、ハロゲンヒータ１５側を向いた部分は用紙Ｐに対して十分な定着強度を得ることができる温度が必要である。本発明者等の検討により、十分な定着強度を得るに必要なトナー像Ｔと用紙Ｐとの接触界面温度は、１１０〜１２０℃であることが判った。用紙Ｐに比して格段に熱容量が小さいトナー粒子は、用紙Ｐに接触した瞬間に温度が急激に低下してしまうため、転写定着ローラ１３と加圧ローラ１４との圧接部である転写定着ニップ部の出口において定着工程が完了するためには、転写定着ニップ部の入口でトナー温度を上昇させておく必要があることは明らかであり、転写定着ニップ部の出口においてトナー像Ｔと用紙Ｐとの接触界面温度が１１０〜１２０℃程度となるようにハロゲンヒータ１５の作動（温度あるいは電力）が制御される。

上述の構成により、中間転写ベルト２上のトナー像Ｔ０は、図２に示すように、転写定着ローラ１３に転写された後にその周面上においてハロゲンヒータ１５により加熱されて半溶融状態のトナー像Ｔ１となり、加圧ローラ１４の圧接により用紙Ｐ上に定着されたトナー像Ｔ２となる。なお加熱手段として、ハロゲンヒータ１５に代えて図３に示す誘導加熱方式を採用してもよい。図３において、転写定着ローラ１３の内部には銀等の金属層を有する発熱層が設けられており、転写定着ローラ１３に近接配置された誘導コイル５０の作用により、発熱層に渦電流が発生して発熱することにより、トナー像Ｔ０が溶融してトナー像Ｔ１へと変性する。変性したトナー像Ｔ１は、転写定着ニップ部を通過することにより用紙Ｐに定着されてトナー像Ｔ２となる。

転写定着ローラ１３の周面近傍には、図１〜図３に示すように反射濃度センサ６０及びクリーニングローラ６１が配設されている。ＬＥＤ素子を有しこれより発光されたＬＥＤ光の反射光を検知するセンサである反射濃度センサ６０は、図４に示すように図示しない装置本体に固定されたリード６６上に配置されており、モータ６４によってリード６６が回転することにより図４に矢印で示す用紙Ｐの幅方向に往復移動する。反射濃度センサ６０により検知された反射光はその強度に応じた信号として後述する制御手段４０に出力され、モータ６４はその作動を後述する制御手段４０によって制御される。

図示しない装置本体に移動可能に支持された一対の図示しないブラケットにその支軸の両端を回転自在に支持されたクリーニングローラ６１は、図４に示すように、一端を図示しない不動部材に固定された一対の圧縮ばね６７によってその周面を転写定着ローラ１３の周面に所定の圧接力で圧接されており、モータ６５によって回転駆動される。モータ６５とクリーニングローラ６１とは図示しないワンウェイクラッチを介して駆動連結されており、モータ６５の非作動時において、クリーニングローラ６１は転写定着ローラ１３と連れ回り可能に構成されている。モータ６５の作動は、後述する制御手段４０によって制御される。

クリーニングローラ６１は、表面を研磨したステンレス等の金属パイプによって構成されており、転写定着ローラ１３よりもトナーに対する離型性が劣るように、すなわちトナーがその表面に付着し易いように構成されている。クリーニングローラ６１の周面には、クリーニングローラ６１の周面に付着したトナーを掻き取るスクレーパ６２の先端が当接している。

上述の構成より、転写定着ニップ部において用紙に対して転写定着工程が終了した後、用紙上に移動されなかった微量の残留トナーが転写定着ローラ１３上に付着した状態で反射濃度センサ６０により検知可能な位置に移動してくると、反射濃度センサ６０から発光されたＬＥＤ光がこれに照射される。このとき、転写定着ローラ１３上の残留トナーが多い場合には散乱光が多くなり正反射光が少なくなるために反射濃度センサ６０の出力が小さくなり、転写定着ローラ１３上の残留トナーが少ない場合には散乱光が少なくなり正反射光が多くなるために反射濃度センサ６０の出力が大きくなる。本発明では、反射濃度センサ６０の出力が所定の閾値以下となった場合に転写定着ローラ１３上の残留トナー濃度が高いと判断し、クリーニングローラ６１によるクリーニング効果を向上させる制御を行っている。

図５は、第１の実施形態に用いられる制御手段のブロック図である。同図において制御手段４０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する周知のマイクロコンピュータであり、反射濃度センサ６０からの出力信号及び書き込み系４１からのからの書き込み情報を入力され、モータ６４の作動を制御する反射濃度センサ移動モータドライバ４２及びモータ６５の作動を制御するクリーニングローラ駆動モータドライバ４３に対してそれぞれ動作信号を出力する。

上述の構成に基づき、以下に画像形成装置１における転写定着装置１２の動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。
画像形成動作が開始されると、書き込み系４１から送られる書き込み情報から求めた用紙幅方向における画像パターンに基づき、制御手段４０は転写定着ローラ１３周面上において残留トナー濃度が最も高い用紙幅方向における高濃度位置（図４に示す例ではベタ部）を特定し、モータ６４を駆動してこの位置に反射濃度センサ６０を移動させる。反射濃度センサ６０の移動は、トナー像Ｔの先端が転写定着ニップ部に入り込むまでに完了する。

そして、転写定着工程が完了して用紙Ｐが排出され、転写定着ローラ１３上に付着した残留トナーが反射濃度センサ６０により検知可能な位置に移動してくると、反射濃度センサ６０により残留トナー濃度に応じた出力Ｖが検知される（ＳＴ１）。出力Ｖは制御手段４０に送られて閾値Ｖｔと比較され（ＳＴ２）、出力Ｖが閾値Ｖｔ以上である場合には残留トナー濃度が低いと判断されてモータ６５の作動は行われず、クリーニングローラ６１は線速Ｖ１によって転写定着ローラ１３と連れ回りする。ＳＴ２において出力Ｖが閾値Ｖｔ未満である場合には残留トナー濃度が高いと判断されてモータ６５が作動され、クリーニングローラ６１は線速Ｖ１よりも速い線速Ｖ２で回転駆動されて（ＳＴ３）クリーニング効果の向上が図られる。

転写定着ローラ１３に付着している残留トナーは、転写定着ローラ１３よりもトナーがその表面に付着し易いクリーニングローラ６１に全て移動し、その後スクレーパ６２によって掻き取られる。クリーニングローラ６１は、移動した残留トナーがスクレーパ６２によって掻き取られることでその周面を常に清掃され、継続的に転写定着ローラ１３のクリーニングを行う。

上述の構成によれば、反射濃度センサ６０によって転写定着ローラ１３上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じて制御手段４０がクリーニングローラ６１の回転周速度を制御するので、残留トナー濃度が多いときにのみモータ６５を駆動してクリーニングローラ６１の周速度（線速）を転写定着ローラ１３の周速度よりも速くすることによりトナーの除去効果を高め、残留トナー濃度が低いときにはモータ６５を駆動せずにクリーニングローラ６１を転写定着ローラ１３と連れ回りさせるので、余計な負荷をかけることなくかつ効果的に転写定着ローラ１３のクリーニングを行うことができ、転写定着ローラ１３上での残留トナーを効果的に低減して用紙へのトナー付着による異常画像の発生を防止できると共に、転写定着ローラ１３への負荷を低減して転写定着ローラ１３の寿命を延ばすことができる。

また、用紙Ｐとして使用する紙種の違いあるいは環境、転写定着ローラ１３の経時による離型性劣化等により転写定着ローラ１３上での残留トナーが多くなった場合であっても、反射濃度センサ６０が転写定着ローラ１３上での残留トナー量を常時検知しているので、残留トナー量の変化に応じて適時的にクリーニングローラ６１の制御を行うことができ、例えば海外紙のような凹凸の大きな用紙を用いた場合であっても良好な画像形成を継続して行うことができる。

第１の実施形態の変形例として、図４に示した各圧縮ばね６７の一端を図示しない装置本体に移動自在に支持された図示しない一対のブラケットにそれぞれ固定し、この図示しない一対のブラケットを図示しないモータ、シリンダ、ソレノイド等のアクチュエータにより移動させることにより、クリーニングローラ６１の転写定着ローラ１３に対する圧接力を変化させる構成としてもよい。図示しないアクチュエータの作動は、図５に示すクリーニングローラ加圧ドライバ４４を介して制御手段４０によって制御される。以下、この構成による画像形成装置１の動作を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

転写定着工程が完了して用紙Ｐが排出され、転写定着ローラ１３上に付着した残留トナーが反射濃度センサ６０により検知可能な位置に移動してくると、反射濃度センサ６０により残留トナー濃度に応じた出力Ｖが検知される（ＳＴ１１）。出力Ｖは制御手段４０に送られて閾値Ｖｔと比較され（ＳＴ１２）、出力Ｖが閾値Ｖｔ以上である場合には残留トナー濃度が低いと判断されて図示しないアクチュエータの作動は行われず、クリーニングローラ６１は所定の圧接力Ｐ１によって転写定着ローラ１３に圧接される。ＳＴ１２において出力Ｖが閾値Ｖｔ未満である場合には残留トナー濃度が高いと判断されて図示しないアクチュエータが作動され、クリーニングローラ６１は圧接力Ｐ１よりも大きい圧接力Ｐ２で転写定着ローラ１３に圧接されて（ＳＴ１３）クリーニング効果の向上が図られる。

上述の構成によれば、反射濃度センサ６０によって転写定着ローラ１３上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じて制御手段４０がクリーニングローラ６１の転写定着ローラ１３に対する圧接力を制御するので、残留トナー濃度が高いときにのみ図示しないアクチュエータを駆動してクリーニングローラ６１の転写定着ローラ１３に対する圧接力を大きくすることによりトナーの除去効果を高め、残留トナー濃度が低いときには図示しないアクチュエータを駆動せずにクリーニングローラ６１の転写定着ローラ１３に対する圧接力を変化させないので、余計な負荷をかけることなくかつ効果的に転写定着ローラ１３のクリーニングを行うことができ、転写定着ローラ１３上での残留トナーを効果的に低減して用紙へのトナー付着による異常画像の発生を防止できると共に、転写定着ローラ１３への負荷を低減して転写定着ローラ１３の寿命を延ばすことができる。

図８は、本発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態は、第１の実施形態と比較すると、補助クリーニング部材としての補助クリーニングローラ６３を有する点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。

補助クリーニングローラ６３は、金属あるいは耐熱樹脂からなる芯金上に耐熱樹脂製のブラシが植毛されて構成されており、図示しないブラケットに回転自在に支持されている。補助クリーニングローラ６３を支持する図示しないブラケットは装置本体に移動自在に支持されており、図示しないブラケットは図示しないアクチュエータによって、補助クリーニングローラ６３を構成するブラシの毛先が所定の圧接力で転写定着ローラ１３の周面に接触する接触位置と、上記ブラシの毛先が転写定着ローラ１３の周面より離隔する離隔位置とに選択的に位置決めされる。図示しないアクチュエータの作動は、図５に示す補助クリーニングローラ移動ドライバ４５を介して制御手段４０によって制御される。以下、第２の実施形態における画像形成装置１の動作を図９に示すフローチャートに基づいて説明する。

転写定着工程が完了して用紙Ｐが排出され、転写定着ローラ１３上に付着した残留トナーが反射濃度センサ６０により検知可能な位置に移動してくると、反射濃度センサ６０により残留トナー濃度に応じた出力Ｖが検知される（ＳＴ２１）。出力Ｖは制御手段４０に送られて閾値Ｖｔと比較され（ＳＴ２２）、出力Ｖが閾値Ｖｔ以上である場合には残留トナー濃度が低いと判断されて図示しないアクチュエータの作動は行われず、補助クリーニングローラ６３は離隔位置を占める。ＳＴ２２において出力Ｖが閾値Ｖｔ未満である場合には残留トナー濃度が高いと判断されて図示しないアクチュエータが作動され、補助クリーニングローラ６３が接触位置を占めて（ＳＴ２３）クリーニング効果の向上が図られる。

上述の構成によれば、残留トナー濃度が高いときにのみ制御手段４０が補助クリーニングローラ６３を接触位置に位置決めさせ、補助クリーニングローラ６３の回転作用によって転写定着ローラ１３と残留トナーとの間の付着力を弱めることによりトナーの除去効果を高め、残留トナー濃度が低いときには制御手段４０は補助クリーニングローラ６３を離隔位置に位置決めさせ、転写定着ローラ１３に対して余計な負荷をかけないので、残留トナーの除去効果を向上できると共に、転写定着ローラ１３への負荷を低減して転写定着ローラ１３の寿命を延ばすことができる。

上記実施形態では、補助クリーニング部材として金属あるいは耐熱樹脂からなる芯金上に耐熱樹脂製のブラシが植毛された補助クリーニングローラ６３を用いたが、補助クリーニング部材としてブレード状のものを用いてもよい。ただし、補助クリーニング部材は高温となる転写定着部材の表面に接触するため、転写定着部材の表面を傷つけずかつ自身も変形しないような、弾性及び耐熱性を有するものから構成されることが望ましい。例えば、フッ素ゴムブレードを用いてもよいし、弾性及び耐熱性を有する任意の素材で構成されたブレードであって、転写定着部材に接触する部位にフッ素樹脂コーティングを施したものでも構わない。

図１０は、本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態は第１の実施形態と比較すると、転写定着ローラ１３の近傍に対向ローラ２２を配置した点、転写定着ローラ１３と対向ローラ２２とに掛け渡されたベルト部材としての転写定着ベルト３３を有する点、反射濃度センサ６０が転写定着ベルト３３の近傍に配置されている点、クリーニングローラ６１が転写定着ベルト３３を介して対向ローラ２２に圧接配置されている点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。この実施形態では、転写定着ローラ１３及び対向ローラ２２及び転写定着ベルト３３によって転写定着部材３４が構成される。

反射濃度センサ６０は第１の実施形態と同様に用紙Ｐの幅方向に往復移動自在に設けられており、転写定着ベルト３３の表面にＬＥＤ光を照射してこの反射光の強度に応じた信号を制御手段４０に向けて出力する。クリーニングローラ６１は対向ローラ２２との間で転写定着ベルト３３を挟み込んで圧接しており、第１の実施形態よりもそのクリーニング性が向上されている。

上述の構成において、第１の実施形態及び変形例と同様に、反射濃度センサ６０によって転写定着ベルト３３上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じてクリーニングローラ６１のクリーニング性を向上（回転駆動または圧接力可変）させることにより、第１の実施形態及び変形例と同様の作用効果を得ることができる。また、第３の実施形態ではローラではなくベルトを用いており、転写定着ニップ部の出口から中間転写ベルト２との当接位置までの距離を長く取ることができ、その間で転写定着ベルト３３の冷却を行うことができるため、中間転写ベルト２が高温になることが抑制されて耐久性を向上することができると共に、転写定着における消費電力を大幅に低減することができる。

上述した第３の実施形態の変形例として、図１１に示すように、第２の実施形態で示した移動可能な補助クリーニングローラ６３を設け、図示しないアクチュエータによって補助クリーニングローラ６３を、そのブラシの毛先が所定の圧接力で転写定着ベルト３３の表面に接触する接触位置と転写定着ベルト３３の表面から離隔する離隔位置とを選択的に占めるように構成してもよい。この構成により、第３の実施形態と同様の作用効果に加え、さらに残留トナーの除去効果を向上できると共に転写定着ベルト３３の寿命を延ばすことができる。

上述した各実施形態及び変形例において、転写定着工程を終えた用紙Ｐが転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３に巻き付くと、中間転写ベルト２が破損したり装置各部に多大な負荷がかかって装置自体が発煙あるいは発火したりするという重大な不具合が発生する虞がある。そこで、本発明の第４の実施形態として、これらの不具合の発生を防止することが可能な構成を説明する。

用紙Ｐが転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３に巻き付くと、巻き付いた用紙Ｐが反射濃度センサ６０によって検知される。このときの反射濃度センサ６０の出力は、用紙Ｐの裏面からの反射光を検出するために散乱が多く、大幅に低下した値となる。本発明者等により、残留トナーが全くない状態での転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３の表面に対する反射濃度センサ６０の出力値をＶ０、残留トナーを検知してクリーニング性能を向上させる必要がある場合の閾値の出力値をＶｔ、用紙Ｐが巻き付いたときの出力値をＶｐとすると、Ｖ０＞Ｖｔ＞Ｖｐの関係にあることが判っており、制御手段４０は用紙Ｐが転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３に巻き付いたと判断した場合に画像形成装置１の全体動作を制御する図示しない制御手段に信号を送り、この信号に基づいて図示しない制御手段が画像形成装置１の全体動作を制御する構成とする。この場合の画像形成装置１の動作を図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。

転写定着工程が完了すると、反射濃度センサ６０により転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３の表面が検知され、この検知結果に応じた出力Ｖが制御手段４０に送られる（ＳＴ３１）。出力Ｖは制御手段４０に送られて閾値Ｖｔと比較され（ＳＴ３２）、出力Ｖが閾値Ｖｔ以上である場合には残留トナー濃度が低いと判断されてクリーニング性能を向上させる各動作は行われない。ＳＴ３２において出力Ｖが閾値Ｖｔ未満である場合には、次に用紙Ｐが巻き付いたときの出力値Ｖｐと比較され（ＳＴ３３）、出力Ｖが出力値Ｖｐ以上である場合には残留トナー濃度が高いと判断されてクリーニング性能を向上させる各動作が行われる（ＳＴ３４）。ＳＴ３３において出力Ｖが出力値Ｖｐ未満である場合には、転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３に用紙Ｐが巻き付いたと判断され、制御手段４０はその旨の信号を図示しない制御手段に出力する。信号を受けた図示しない制御手段は、画像形成装置１の全体動作を非常停止させる（ＳＴ３５）。

上述の構成によれば、用紙Ｐが転写定着ローラ１３あるいは転写定着ベルト３３に巻き付いたことを検知でき、この場合に制御手段４０からの信号によって画像形成装置１全体の動作を制御する図示しない制御手段が画像形成装置１の動作を非常停止させるので、中間転写ベルト２が破損したり装置各部に多大な負荷がかかって装置自体が発煙あるいは発火したりするという重大な不具合の発生を確実に防止することができる。

上述の構成において、転写定着ベルト３３の方が転写定着ローラ１３よりも用紙Ｐが巻き付きにくく、自身の腰の強さによって分離し易いため、転写定着ローラ１３を用いた構成よりも転写定着ベルト３３を用いた構成の方が安全性に優れているといえる。

次に、図１を用いて本発明の第５の実施形態を説明する。この第５の実施形態は第１の実施形態と比較すると、中間転写ベルト２の表面近傍に第２の濃度検知手段としての反射濃度センサ６０Ａ及び第２のクリーニング部材としてのクリーニングローラ６１Ａを配置した点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。

反射濃度センサ６０Ａは第１の実施形態で示した反射濃度センサ６０と同様の機能を有しており、用紙Ｐの幅方向に往復移動自在に設けられていて、中間転写ベルト２の表面にＬＥＤ光を照射してこの反射光の強度に応じた信号を、画像形成装置１の動作を制御する第２の制御手段としての図示しない制御手段に向けて出力する。クリーニングローラ６１Ａは第１の実施形態で示したクリーニングローラ６０と同様の機能を有しており、その周面を所定の圧接力で中間転写ベルト２の表面に圧接配置されている。クリーニングローラ６１Ａにはスクレーパ６２Ａの一端が当接している。

中間転写ベルト２から転写定着ローラ１３に対して熱及び電界の作用によりトナー像Ｔを転写させる二次転写工程において、中間転写ベルト２上での経時によるトナー物性のばらつきや環境の影響等により、トナー像Ｔが転写定着ローラ１３に対して１００％転写されず、中間転写ベルト２上に残ってしまう場合がある。本実施形態では、中間転写ベルト２の表面に対しても反射濃度センサ６０Ａ及びクリーニングローラ６１Ａを設け、中間転写ベルト２上での残留トナーに対する出力値が所定の閾値以下の場合に、上記各実施形態と同様にクリーニング性能を向上させる。

中間転写ベルト２上の残留トナーを検知する方法としては、第１の実施形態と同様に書き込み系４１から送られる書き込み情報から求めた用紙幅方向における画像パターンに基づき、反射濃度センサ６０Ａを最もクリーニングに不利であるベタ画像領域に移動させて検知を行う方法と、予め中間転写ベルト２の画像領域外にベタ画像のパターンを記録しておき、このトナー像を転写定着ローラ１３に転写させた後に中間転写ベルト２上に残留した残留トナーを検知する方法とがある。後者の方法では、画像パターンの中で最も残留トナー濃度が高い、すなわち最も単位面積当たりの残留トナーの付着量が多い画像パターンをテストパターンとして用いることにより、最も厳しい条件でクリーニングを行うことができる。

上述の構成とすることにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができると共に、反射濃度センサ６０Ａによって中間転写ベルト２上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じて図示しない制御手段がクリーニングローラ６１Ａのクリーニング動作を制御するので、残留トナー濃度が高いときにのみトナーの除去効果を高め、余計な負荷をかけることなくかつ効果的に中間転写ベルト２のクリーニングを行うことができ、中間転写ベルト２上での残留トナーを効果的に低減して用紙へのトナー付着による異常画像の発生を防止できると共に、中間転写ベルト２への負荷を低減して中間転写ベルト２の寿命を延ばすことができる。

図１３は、本発明の第６の実施形態を示している。この第６の実施形態は第１の実施形態と比較すると、転写定着ローラ１３を有していない点、加圧ローラ１４が中間転写ベルト２を介して駆動ローラ９に圧接配置されている点、ハロゲンヒータ１５及びリフレクタ３２が駆動ローラ９の周面上に位置する中間転写ベルト２に向けて放熱を行う点、中間転写ベルト２の表面近傍に反射濃度センサ６０及びクリーニングローラ６１を配置した点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。

反射濃度センサ６０は第５の実施形態で示した反射濃度センサ６０Ａと同様に中間転写ベルト２上における残留トナー濃度を検知する。クリーニングローラ６０はクリーニングローラ６０Ａと同様に中間転写ベルト２に圧接配置されており、上記各実施形態と同様に制御手段４０によってそのクリーニング動作を制御される。

本実施形態においては、各感光体ドラム３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂから中間転写ベルト２上に一次転写されたトナー像Ｔは、加圧ローラ１４との圧接部である転写定着ニップ部において用紙Ｐに転写定着される。この構成においては中間転写ベルト２が転写定着部材の機能を有している。

上述の構成によれば、反射濃度センサ６０によって中間転写ベルト２上の残留トナー濃度を検知し、この検知結果に応じてクリーニングローラ６１のクリーニング性を向上（回転駆動または圧接力可変）させることにより、第１の実施形態及び変形例と同様の作用効果を得ることができる。また、転写定着部材として中間転写ベルト２を用いているので用紙Ｐが巻き付きにくく安全性に優れていると共に、中間転写ローラ１３を省略できるので装置の小型化及びコストダウンを図ることができる。

上述した各実施形態及び変形例では画像形成装置として電子写真式複写装置を用いた例を示したが、画像形成装置としてはこの限ではなく、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機等の、転写定着部を有する画像形成装置であればどのようなものにおいても本発明を適用することが可能である。

本発明の第１及び第５の実施形態を採用した画像形成装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態における転写定着工程を説明する転写定着部要部の概略図である。 本発明の第１ないし第６の実施形態の変形例に用いられる加熱手段を示す概略図である。 本発明の第１ないし第６の実施形態に用いられる濃度検知手段及びクリーニング部材を説明する概略図である。 本発明の第１ないし第６の実施形態に用いられる制御手段のブロック図である。 本発明の第１ないし第６の実施形態におけるクリーニング部材の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１ないし第６の実施形態におけるクリーニング部材の他の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を説明する転写定着部要部の概略図である。 本発明の第２の実施形態における補助クリーニング部材の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を説明する転写定着部要部の概略図である。 本発明の第３の実施形態の変形例を説明する転写定着部要部の概略図である。 本発明の第４の実施形態における画像形成装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第６の実施形態を採用した画像形成装置の概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置（タンデム型カラー複写装置）
２ 中間転写体（中間転写ベルト）
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂ 像担持体（感光体ドラム）
１２ 転写定着装置
１３ 転写定着部材（転写定着ローラ）
３３ ベルト部材（転写定着ベルト）
３４ 転写定着部材
４０ 制御手段
６０ 濃度検知手段（反射濃度センサ）
６０Ａ 第２位の濃度検知手段（反射濃度センサ）
６１ クリーニング部材（クリーニングローラ）
６１Ａ 第２のクリーニング部材（クリーニングローラ）
６３ 補助クリーニング部材（補助クリーニングローラ）
Ｔ トナー像
Ｐ 記録シート（用紙）

Claims (16)

1. 像担持体上に形成されたトナー像が転写される、定着機能を有する移動体である転写定着部材を有し、記録シート上に前記トナー像を転写させると共に定着させる転写定着装置において、
   転写定着後の前記転写定着部材の表面に付着した残留トナーの濃度を検知する濃度検知手段と、前記転写定着部材の表面に圧接して前記残留トナーを前記転写定着部材の表面より除去するクリーニング部材と、前記濃度検知手段により検知された残留トナー濃度に応じて前記クリーニング部材の動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする転写定着装置。
2. 請求項１記載の転写定着装置において、
   前記クリーニング部材は前記転写定着部材の表面に対する圧接力を変更可能であり、前記制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記圧接力を増加することを特徴とする転写定着装置。
3. 請求項１記載の転写定着装置において、
   前記クリーニング部材は前記転写定着部材の移動に伴い回転可能な回転体であり、前記制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記クリーニング部材を前記転写定着部材の移動速度よりも速い周速度で回転駆動することを特徴とする転写定着装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の転写定着装置において、
   前記濃度検知手段は前記記録シートの幅方向に移動自在であり、前記制御手段は前記トナー像の濃度が最も高い高濃度位置に前記濃度検知手段を移動させ、前記高濃度位置において前記濃度検知手段が前記残留トナー濃度を検知することを特徴とする転写定着装置。
5. 請求項１ないし４の何れか１つに記載の転写定着装置において、
   前記転写定着部材の周面に対して接離自在である、前記クリーニング部材による前記残留トナーの除去を補助する補助クリーニング部材を有することを特徴とする転写定着装置。
6. 請求項５記載の転写定着装置において、
   前記制御手段は、前記残留トナー濃度が所定値未満の場合には前記補助クリーニング部材を前記転写定着部材の周面より離間させ、前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記補助クリーニング部材を前記転写定着部材の周面に接触させることを特徴とする転写定着装置。
7. 請求項５または６記載の転写定着装置において、
   前記補助クリーニング部材がブレードまたはブラシを有することを特徴とする転写定着装置。
8. 請求項７記載の転写定着装置において、
   前記補助クリーニング部材が耐熱性を有することを特徴とする転写定着装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の転写定着装置において、
   前記転写定着部材がローラであることを特徴とする転写定着装置。
10. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の転写定着装置において、
    前記転写定着部材がベルト部材を有することを特徴とする転写定着装置。
11. 請求項１ないし１０の何れか１つに記載の転写定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１１記載の画像形成装置において、
    前記濃度検知手段により前記転写定着部材に記録シートが巻き付いたことが検知された場合に装置の作動を停止させることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１１または１２記載の画像形成装置において、
    前記像担持体上に形成されたトナー像を転写してこれを前記転写定着部材に再転写する移動体である中間転写体を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３記載の画像形成装置において、
    前記中間転写体の表面に付着した残留トナーの濃度を検知する第２の濃度検知手段と、前記中間転写体の表面に圧接して前記残留トナーを前記中間転写体の表面より除去する動作可能な第２のクリーニング部材と、第２の濃度検知手段により検知された残留トナー濃度に応じて第２のクリーニング部材の動作を制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１４記載の画像形成装置において、
    第２のクリーニング部材は前記中間転写体の表面に対する圧接力を変更可能であり、第２の制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には前記圧接力を増加することを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１４記載の画像形成装置において、
    第２のクリーニング部材は前記中間転写体の移動に伴い回転可能な回転体であり、第２の制御手段は前記残留トナー濃度が所定値以上の場合には第２のクリーニング部材を前記中間転写体の移動速度よりも速い周速度で回転駆動することを特徴とする画像形成装置。
    

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