JP2008170493A - クリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高いクリーニング性を維持しつつ、中間転写体の劣化を防いで耐久性向上を図ることができるクリーニング装置を提供すること。
【解決手段】中間転写ベルト（中間転写体）５をクリーニングするクリーニングブラシ（クリーニング部材）３１と、該クリーニングブラシ３１を回転駆動するクリーニングモータ（駆動手段）３３と、クリーニングブラシ３１の回転数を可変する回転数可変手段を備え、クリーニングブラシ３１を中間転写ベルト５との当接部において中間転写ベルト５の回転方向とは逆方向に回転させながら、該クリーニングブラシ３１にトナーの帯電とは逆極性のバイアスを印加して中間転写ベルト５上の転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置３０において、非転写トナーをクリーニングするときのクリーニングブラシ３１の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中間転写体上に残留する転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用するカラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置においては、複数の像担持体上にそれぞれ形成されたトナー像を中間転写体上に重ねて一次転写した後、該中間転写体上に重畳転写されたトナー像を記録材上に一括二次転写する方式が採用されるが、中間転写体上に残留する転写残トナー又は非転写トナーはクリーニング装置によってクリーニングされる。

ここで、上記クリーニング装置は、中間転写体をクリーニングするクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転駆動する駆動手段と、クリーニング部材の回転数を可変する回転数可変手段を含んで構成されている。このクリーニング装置においては、クリーニング部材を中間転写体に当接させて該中間転写体の回転方向とは逆方向に回転させながら、該クリーニング部材にトナーとは逆方向のバイアスを印加することによって、中間転写体上の転写残トナー又は非転写トナーがクリーニング部によって掻き取られるとともに、クリーニング部材に印加されるバイアスによってクリーニング部材に吸着されることによって中間転写体がクリーニングされる。

斯かるクリーニング方法は、クリーニング部材として特にブラシを用いた場合に有効であり、被クリーニング部材である中間転写体の材質に関わらずクリーニングが可能であるという特長を有している。因に、高質画像を得るためには中間転写体に弾性ベルトを用いると良いが、中間転写ベルトに弾性ベルトを用いるとクリーニング部材として弾性ブレードを用いることができない。

又、クリーニング部材としてブラシを用いるクリーニング方法では、ブラシに印加するバイアスの値を各プロセス条件に合わせて最適化するとともに、ブラシの周速（回転数）を大きくすればクリーニング性が高められることが知られている。
特開平１１−１５３９１２号公報

しかしながら、ブラシを高速で回転させるとクリーニング性は高められる反面、中間転写体に対するストレスが増加し、中間転写体の表面が機械的に劣化するという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高いクリーニング性を維持しつつ、中間転写体の劣化を防いで耐久性向上を図ることができるクリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、中間転写体をクリーニングするクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転駆動する駆動手段と、前記クリーニング部材の回転数を可変する回転数可変手段を備え、前記クリーニング部材を前記中間転写体との当接部において前記中間転写体の回転方向とは逆方向に回転させながら、該クリーニング部材にトナーの帯電とは逆極性のバイアスを印加して中間転写体上の転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置において、中間転写体をクリーニングするクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転駆動する非転写トナーをクリーニングするときの前記クリーニング部材の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ジャム発生後又はキャリブレーション後の前記中間転写体上の非転写トナー量が設定値以上であるときの前記クリーニング部材の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像を現像してトナー像として顕像化する現像装置と、潜像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する転写装置と、前記中間転写体上に残留する転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置を有する画像形成装置において、前記クリーニング装置を請求項１又は２記載のクリーニング装置で構成したことを特徴とする。

請求項１及び２記載の発明によれば、例えばジャム発生後又はキャリブレーション後の中間転写体上の非転写トナー量が多いときのみクリーニング部材の周速を上げて該クリーニング部材の非転写トナーへの単位時間当たりの接触回数を増やすようにしたため、非転写トナーをより強い力で掻き落とすことができ、高いクリーニング性を確保することができる。そして、中間転写体上に残留する転写残トナーをクリーニングする際には、クリーニング部材の周速は比較的低く抑えられるため、クリーニング部材から中間転写体に負荷されるストレスが低く抑えられて該中間転写体の機械的な劣化が防がれ、中間転写体の耐久性が高められる。

請求項３記載の発明によれば、中間転写体上に残量する転写残トナー及び非転写トナーがクリーニング装置によって確実にクリーニングされるため、高質画像を安定的に得ることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の正断面図であり、図示の画像形成装置はタンデム型のカラーレーザプリンタであって、その本体１００内の中央部には、ブラック画像形成ユニット１ＢＫ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ、シアン画像形成ユニット１Ｃ及びマゼンタ画像形成ユニット１Ｍが一定の間隔で一列に配置されている。

上記各画像形成ユニット１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍは、像担持体である感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの他、不図示の一次帯電器、ドラムクリーニング装置等を備えている。

ここで、前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動装置によって図示矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記現像装置３ａ〜３ｄは、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。尚、不図示の一次帯電器は、帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

又、一次帯電手段としての転写ローラ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが各一次転写部にて中間転写ベルト５を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト５は、駆動ローラ６と従動ローラ７及びバックアップローラ８の間に張設されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの下面側に走行可能に配置されており、前記バックアップローラ８は、二次転写部において中間転写体である中間転写ベルト５を介して二次転写ローラ９に当接可能に配置されている。又、中間転写ベルト５を挟んでこれの内外の対向する位置にはＩＤセンサ１０とセンサ用バックアップローラ１１が配されている。尚、中間転写ベルト５の材質としては、例えばポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の誘電体樹脂が選定される。

ところで、従動ローラ７の近傍には、前記中間転写ベルト５上に残留する転写残トナー又は非転写トナーを除去するためのベルトクリーニング装置（以下、単に「クリーニング装置」と称する）３０が設けられている。尚、このクリーニング３０の詳細については後述する。

更に、装置本体１００内の底部には給紙カセット１２が着脱可能に設置されている。この給紙カセット１２には複数枚の記録材である用紙Ｐが積層収容されており、この給紙カセット１２の近傍には、給紙カセット１２から用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックアップローラ１３と、取り出された用紙Ｐを水平搬送パスＬ１へと送り出すカセット用給紙ローラ１４と手差し用給紙ローラ１５が設けられている。

ところで、前記水平搬送パスＬ１の二次転写部（バックアップローラ８と二次転写ローラ９との当接部）の上流側（用紙Ｐの搬送方向上流側）には、用紙Ｐを一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写部へと送り出すレジストローラ１６が設けられている。

又、水平搬送パスＬ１の二次転写部の下流側には定着装置１７が設けられおり、この定着装置１７は、互いに当接して回転する定着ローラ１８と加圧ローラ１９を備えている。そして、装置本体１００内の一側部に縦方向に配置された垂直搬送パスＬ２は、装置本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２０まで延びており、その途中には複数の搬送ローラ２１と排紙ローラ２２が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザプリンタの画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１ＢＫ，１Ｙ，１Ｃ，１Ｍにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが図１の矢印方向（反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、不図示の一次帯電器によって一様に帯電される。又、各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面には、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザ光が照射され、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上には各色のカラー画像信号に対応した静電潜像がそれぞれ形成する。

そして、先ず、ブラック画像形成ユニット１ＢＫの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置３ａによってブラックトナーを付着させ、該静電潜像をブラックトナー像として可視像化する。このブラックトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ４ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ４ａの作用によって、図１の矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト５上に一次転写される。

上述のようにしてブラックトナー像が一次転写された中間転写ベルト５は、次のイエロー画像形成ユニット１Ｙへと移動する。そして、イエロー画像形成ユニット１Ｙにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ上に形成されたイエロートナー像が一次転写部において中間転写ベルト５上のブラックトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト５上に重畳転写されたシアン及びマゼンタトナー像の上に、シアン及びマゼンタ画像形成ユニット１Ｃ，１Ｍの各感光ドラム２ｃ，２ｄ上にそれぞれ形成されたシアン及びマゼンタトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト５上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト５上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、不図示のドラムクリーニング装置によって除去され、各感光ドラム２ａ〜２ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト５上のフルカラートナー像の先端がバックアップローラ８と二次転写ローラ９間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１２からピックアップローラ１３とカセット用給紙ローラ１４によって水平搬送パスＬ１へと送り出された用紙Ｐがレジストローラ１６によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙Ｐに、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ９によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト５から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１７へと搬送され、該定着装置１７において定着ローラ１８と加圧ローラ１９によってフルカラートナー像の熱定着を受けた後、排紙ローラ２１によって垂直搬送パスＬ２を上方に向かって搬送され、排紙ローラ２２によって排紙トレイ２０へと排出されて一連の画像形成動作が完了する。

ところで、用紙Ｐ上に転写されないで中間転写ベルト５上に残留する転写残トナー又は非転写トナーは、前記クリーニング装置３０によってクリーニングされ、中間転写ベルト５は次の画像形成に備えられるが、以下、このクリーニング装置３０の詳細について説明する。

［クリーニング装置］
クリーニング装置３０は、中間転写ベルト５に当接しながら回転するクリーニング部材としてのクリーニングブラシ３１と、該クリーニングブラシ３１に当接して従動回転するクリーニング対向ローラ３２と、クリーニングブラシ３１を中間転写ベルト５との当接部において該中間転写ベルト５の回転方向とは逆方向（図１の反時計方向）に回転駆動する駆動手段としてのクリーニングモータ３３等を含んで構成されている。尚、本実施の形態では、クリーニングブラシ３１には、原糸抵抗１０８
〜１０１３（Ω／ｃｍ）、密度７０〜２４０（ｋＦ／ｉｎｃｈ２ ）ファーブラシを使用した。

ここで、クリーニング装置３０の基本構成を図２にブロック図にて示すが、前記クリーニングモータ３３は可変速モータであって、その回転数は、回転数可変手段を構成するコントローラ３４によって制御され、コントローラ３４は、ジャムセンサ３５又はキャリブレーションセンサ３６から入力される信号に基づいてクリーニングモータ３３、つまりはクリーニングブラシ３１の回転数（周速）を可変する。ここで、ジャムセンサ３５は、装置本体１００内に用紙Ｐのジャム（詰まり）が発生したときに、これを検知するものであり、キャリブレーションセンサ３６は、画像濃度をキャリブレーションするために感光ドラム２ａ〜２ｄ上にパッチ画像を形成する場合に、そのキャリブレーションを検知するためのセンサである。

又、図２に示すように、クリーニング装置３０には、コントローラ３４によって制御されてクリーニングブラシ３１にトナーの帯電とは逆極性のバイアスを印加するための高圧基板３７が設けられている。尚、本実施の形態では、クリーニングブラシ３１には−１８０〜−１４００（ｋＶ）のバイアスが印加される。

以上のように構成されたクリーニング装置３０においては、画像形成動作中にクリーニングブラシ３１がクリーニングモータ３３によって中間転写ベルト５の回転方向と逆方向に回転駆動されるとともに、クリーニングブラシ３１にトナーと逆極性のバイアスが高圧基板３７によって印加され、中間転写ベルト５上に残留する転写残トナー又は非転写トナーがクリーニングブラシ３１によって掻き取られるとともに、クリーニングブラシ３１に印加されるバイアスによってクリーニングブラシ３１に吸着されて除去され、中間転写ベルト５がクリーニングされて次の画像形成動作に備えられる。ここで、転写残トナーは、通常の画像形成動作において用紙に二次転写されないで中間転写ベルト５上に残留するトナーであり、非転写トナーは、ジャムが発生したり、キャリブレーションを行ったために用紙Ｐに転写されないで中間転写ベルト５上にそのまま残留するトナーである。尚、本実施の形態では、トナーとして球形度０．９４〜１．００の粉砕・重合トナーを使用している。

而して、本発明に係るクリーニング装置３０は、ジャム発生後又はキャリブレーション後に中間転写ベルト５上に残留する非転写トナーをクリーニングするときのクリーニングブラシ３１の周速を、通常の画像形成動作時に中間転写ベルト５上に残留する転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定することを特徴とする。このことを図３に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。

画像形成動作が開始されると（ステップＳ１）、ジャムが発生したか或はキャリブレーションを行ったか否かが判定され（ステップＳ２）、ジャムが発生せず、キャリブレーションも行われなかった場合（ステップＳ２での判定結果がＮＯである場合）には、通常のクリーニングが行われ（ステップＳ３）、クリーニングブラシ３１は、周速１４２．９８（ｍｍ／ｓ）で回転駆動され、中間転写ベルト５上に残留する転写残トナーを除去して中間転写ベルト５をクリーニングする。そして、中間転写ベルト５がクリーニングされるとクリーニング作業が終了する（ステップＳ６）。尚、本実施の形態では、中間転写ベルト５は一定周速１４２．９８（ｍｍ／ｓ）で回転駆動される。

このように、中間転写ベルト５上に残留する転写残トナーをクリーニングする際には、クリーニングブラシ３１の周速は比較的低く抑えられるため、クリーニングブラシ３１から中間転写ベルト５に負荷されるストレスが低く抑えられて該中間転写ベルト５の機械的な劣化が防がれ、中間転写ベルト５の耐久性が高められる。

他方、ジャムが発生するか又はキャリブレーションが行われた場合（ステップＳ２での判定結果がＹＥＳである場合）には、中間転写ベルト５上の非転写トナー量が設定値以上であるか否かが判定され（ステップＳ４）、非転写トナー量が設定値以上である場合（ステップＳ４での判定結果がＹＥＳである場合）には、クリーニングブラシ３１の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速１４２．９８（ｍｍ／ｓ）よりも大きな値２８６．１６（ｍｍ／ｓ）に設定する（ステップＳ５）。そして、中間転写ベルト５がクリーニングされるとクリーニング作業が終了する（ステップＳ６）。このように、ジャム発生後又はキャリブレーション後の中間転写ベルト５上の非転写トナー量が多いときにはクリーニングブラシ３１の周速を上げて該クリーニングブラシ３１の非転写トナーへの単位時間当たりの接触回数を増やすようにしたため、非転写トナーをより強い力で掻き落とすことができ、高いクリーニング性を確保することができる。

これに対して、中間転写ベルト５上の非転写トナー量が設定値未満である場合（ステップＳ４での判定結果がＮＯである場合）には、通常のクリーニングがなされ、クリーニングブラシ３１を周速１４２．９８（ｍｍ／ｓ）で回転駆動しながら非転写トナーを除去して中間転写ベルト５をクリーニングする（ステップＳ３）。そして、中間転写ベルト５がクリーニングされるとクリーニング作業が終了する（ステップＳ６）。このように、中間転写ベルト５上に残留する非転写トナー量が少ない場合には、クリーニングブラシ３１の周速は比較的低く抑えられるため、クリーニングブラシ３１から中間転写ベルト５に負荷されるストレスが低く抑えられて該中間転写ベルト５の機械的な劣化が防がれ、中間転写ベルト５の耐久性が高められる。

従って、本発明に係るクリーニング装置３０によれば、高いクリーニング性を維持しつつ、中間転写ベルト５の劣化を防いでその耐久性向上を図ることができる。又、該クリーニング装置３０を備えた図１に示すカラーレーザプリンタによれば、中間転写ベルト５上に残量する転写残トナー及び非転写トナーがクリーニング装置３０によって確実にクリーニングされるため、高質画像を安定的に得ることができる。

ところで、本実施の形態では、非転写トナー量が設定値以上である場合にのみクリーニングブラシ３１の周速を大きく設定するようにしたが、ジャム発生後又はキャリブレーション後には非転写トナー量に関わらず無条件にクリーニングブラシ３１の周速を大きく設定するようにしても良い。

尚、以上は本発明を特にレーザビームプリンタ及びこれに備えられたクリーニング装置に適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタの他、複写機やファクシミリ等、他の任意の画像形成装置とこれに備えられたクリーニング装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置（レーザビームプリンタ）の正断面図である。 本発明に係るクリーニング装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係るクリーニング装置のクリーニング動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ＢＫ ブラック画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ 転写ローラ（転写装置）
５ 中間転写ベルト（中間転写体）
６ 駆動ローラ
７ 従動ローラ
８ バックアップローラ
９ 二次転写ローラ
１０ ＩＤセンサ
１１ センサ用バックアップローラ
１２ 給紙カセット
１３ ピックアップローラ
１４ カセット用給紙ローラ
１５ 手差し用給紙ローラ
１６ レジストローラ
１７ 定着装置
１８ 定着ローラ
１９ 加圧ローラ
２０ 排紙トレイ
２１ 搬送ローラ
２２ 排紙ローラ
３０ クリーニング装置
３１ クリーニングブラシ（クリーニング部材）
３２ クリーニング対向ローラ
３３ クリーニングモータ（駆動手段）
３４ コントローラ(回転数可変手段)
３５ ジャムセンサ
３６ キャリブレーションセンサ
Ｌ１ 水平搬送パス
Ｌ２ 垂直搬送パス
Ｐ 用紙

Claims (3)

1. 中間転写体をクリーニングするクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転駆動する駆動手段と、前記クリーニング部材の回転数を可変する回転数可変手段を備え、前記クリーニング部材を前記中間転写体との当接部において前記中間転写体の回転方向とは逆方向に回転させながら、該クリーニング部材にトナーの帯電とは逆極性のバイアスを印加して中間転写体上の転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置において、
   非転写トナーをクリーニングするときの前記クリーニング部材の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定することを特徴とするクリーニング装置。
2. ジャム発生後又はキャリブレーション後の前記中間転写体上の非転写トナー量が設定値以上であるときの前記クリーニング部材の周速を、転写残トナーをクリーニングするときの周速よりも大きく設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 潜像を形成する像担持体と、該像担持体上の潜像を現像してトナー像として顕像化する現像装置と、潜像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する転写装置と、前記中間転写体上に残留する転写残トナー又は非転写トナーをクリーニングするクリーニング装置を有する画像形成装置において、
   前記クリーニング装置を請求項１又は２記載のクリーニング装置で構成したことを特徴とする画像形成装置。

Images