JP2008281804A - 画像形成装置及びクリーニング部材制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成処理の作業環境に応じたクリーニング性を確保することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】無端ベルト状の中間転写体の表面付着物を除去するファーブラシと、ファーブラシを回転させるモータ２８と、ファーブラシの周辺温度・湿度を検知するセンサ３０と、画像形成処理枚数を検知するカウンタ２９によるカウント数とセンサ３０による検知温度・湿度とが閾値を超えた場合にファーブラシの回転数を上げるようにモータ２８を制御する制御回路３１とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、転写紙の表面に無端ベルト状の中間転写体を介して画像形成処理を行うと共に、その中間転写体の表面に付着した残トナー等の表面付着物を除去するクリーニング部材を備えた画像形成装置及びクリーニング部材制御プログラムに関する。

従来から、プリンタ・複写機・ファクシミリやこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置には、感光体ドラム等の転写体表面に形成されたトナー像を、無端ベルト状の中間転写体に一旦転写したうえで転写紙表面にそのトナー像を転写するようにした画像形成装置が周知である。

また、中間転写体の表面にクリーニング部材を当てて、そのクリーニング部材の回転力によって中間転写体の表面付着物（残トナーや転写紙繊維屑等）を掻き落とすと共に、クリーニング部材に印加されたバイアスによって中間転写体の表面上から非転写画像・転写残画像（残トナー）を除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。

この際、特にクリーニング部材としてブラシを用いたときに有効であり、中間転写体の材料に関わらずクリーニング可能であることが特徴である。例えば、高画質を得るためには中間転写体に無端状の弾性ベルトを用いると良いが、中間転写体が弾性体だとクリーニング部材として弾性ブレードを使用することは難しい。

また、ブラシを使用した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共に、ブラシの回転数を大きくすればクリーニング性が増すことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平０７−３０６６０２号公報 特開２００３−３４５２１２号公報

ところが、上記の如く構成された画像形成装置にあっては、画像形成処理初期の中間転写体においては、表面の離型性が低いため、中間転写体の表面付着物、特に残トナーを除去し難く、クリーニング不良を発生し易いという問題が生じていた。

また、クリーニング部材周辺が高温・高湿の環境下においてもクリーニング性が悪く、クリーニング不良が発生し易いという問題も生じていた。

この際、クリーニング部材としてのブラシの回転数を大きくすればクリーニング性が増すことが知られているが、高速でブラシを回転させ続けると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摩滅するなど、経年劣化が激しいという問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、画像形成処理の作業環境に応じたクリーニング性を確保することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、無端ベルト状の中間転写体と、該中間転写体の表面付着物を除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転させる駆動部と、前記装置本体内の温度・湿度を検知する温度・湿度検知部と、画像形成処理枚数を検知するカウンタと、該カウンタによるカウント数と前記温度・湿度検知部による検知温度・湿度とが閾値を超えた場合に前記クリーニング部材の回転数を上げるように前記駆動部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。

この際、前記温度・湿度検知部は、前記クリーニング部材の周辺の温度・湿度を検知するのが好ましい。

また、前記クリーニング部材は、前記中間転写体の回動移動方向と逆方向に回転して前記表面付着物を掻き落とすと共に、バイアス印加によって残トナーを吸着することが好ましい。

さらに、本発明のクリーニング部材制御プログラムは、画像形成処理の開始に伴って中間転写体の表面付着物を除去するクリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速い高速度で回転させる初期回転制御ステップと、画像形成処理カウント値が画像形成処理開始から第１段階目の画像形成処理枚数に達した場合に装置本体内の温度並びに湿度が閾値温度並びに閾値湿度に達したか否かを監視する温度・湿度監視ステップと、閾値温度並びに閾値湿度に達した場合には画像形成処理カウント値が画像形成処理開始から第２段階目の画像形成処理枚数に達するまでは前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速い高速度のまま回転させ且つ第２段階目の画像形成処理枚数に達した場合、並びに、閾値温度並びに閾値湿度に達していない場合、には前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速く且つ前記高速度よりも遅い速度で回転させる中間回転制御ステップと、前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速く且つ前記高速度よりも遅い速度として画像形成処理開始から第３段階目の画像形成処理枚数に達した場合に、前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度で回転させる最終回転制御ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、画像形成処理の作業環境に応じたクリーニング性を確保することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置をプリンタに適用し、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の拡大図、図３は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部のブロック図、図４は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の制御ルーチンのフロー図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１は、図示しないパーソナルコンピュータやプリントサーバ等に接続されており、そのコンピュータ等から送られてくる印刷データに基づいてフルカラー画像を転写紙に転写・定着するものである。尚、プリンタ１は、図１の図示右側がオペレータ操作等を行う正面側となっている。

プリンタ１は、プリンタ本体２の正面から引き出し可能な転写紙収納用の給紙カセット３と、格納状態（図１の状態）のときにプリンタ本体２の正面の外壁の一部を構成すると共に転写紙カセット３とは別の転写紙積載用の手差トレイ４と、プリンタ本体２の内部に設けられた各種駆動系等を含む画像処理部５とを備えている。

画像処理部５は、表面に静電潜像が形成されるドラム状の感光体６と、複数の現像器７を備えた回転式の現像器ユニット８と、露光器としてのレーザユニット９と、各現像器７用の補充用トナーを収容したトナーコンテナ１０（図１では１つのみ図示）と、トナーコンテナ１０に収容した補充用トナーを各現像器７に供給するトナー補給部材１１（図１では１つのみ図示）と、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト１２と、二次転写ローラ１３と、定着装置１４とを有している。

［感光体６の構成］
感光体６は、プリンタ本体２の略中央に回転自在に設けられ、その回転軸はプリンタ１の正面側から幅方向に延びるように、即ち、図１の紙面奥行き方向に延びるように設けられている。また、感光体６の上部には、感光体６の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１５が設けられている。さらに、感光体６の側方には、感光体６の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１６が設けられている。

［現像器ユニット８の構成］
現像器ユニット８は、感光体６に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体６に隣接して、その回転中心が感光体６の回転中心と略同じ高さ位置になるように設けられている。また、現像器ユニット８は、その全体が感光体６の回転中心軸線と平行な軸線回りに回転自在な円筒形状を呈し、図示しないモータやギアを含む駆動系によって回転される。さらに、現像器ユニット８は、本実施の形態では６等分割されて６色（例えば、イエロー（Ｙ）・マゼンダ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ライトマゼンダ（ＬＭ）・ライトシアン（ＬＣ）・ブラック（Ｋ））のトナーに対応する６つの現像器７が設置されている。

各現像器７は、それぞれ略同様の構成であり、感光体６に対向配置可能な現像ローラ１７等が設けられている。また、各現像器７は、トナーコンテナ１０とは離間して配置されており、これにより、現像器ユニット８のトナー収容スペースは小さく、現像器７の小型化を図っている。さらに、現像器７は、現像器ユニット８に対してそれぞれ着脱可能となっており、現像器７のメンテナンスや交換を容易に行うことができる。

尚、トナー補給部材１１を用いた現像器７に対するトナーコンテナ１０からの補給用トナーの補給方法等は公知技術のものを採用している。

［レーザユニットの構成］
レーザユニット９は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像データに基づいて、感光体６を露光するものであり、感光体６の上方に配置されている。また、レーザユニット９の内部には、図示を略するレーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等の公知の構成を備えている。さらに、レーザユニット９のレーザ光路の前方には、反射ミラー１８が設けられており、レーザユニット９から発射されたレーザ光は、この反射ミラー１８によって屈曲されて感光体６の表面に照射されるようになっている。

［トナーコンテナ１０の構成］
トナーコンテナ１０は、現像器ユニット８の各現像器７に対応した補給用トナーを収容しており、交換可能となるようにプリンタ本体２に着脱可能に設置されている。また、トナーコンテナ１０は、プリンタ１の一方の側面から他方の側面側に向って（図１の紙面奥行き方向）にイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ライトマゼンダ（ＬＭ）・ライトシアン（ＬＣ）・ブラック（Ｋ）の各色の補給用トナーを収容した６つのトナーコンテナ１０が独立して並列配置されている。

［トナー補給部材１１の構成］
トナー補給部材１１は、トナーコンテナ１０に収容された各色のトナーを、対応する現像器７に供給するためのものであり、感光体６の上方において、レーザユニット９とトナーコンテナ１０との間のスペースに配置されている。また、トナー補給部材１１は、上下方向に移動可能にトナーコンテナ１０と同数配置されており、図１の紙面奥行き方向にずれた位置で各現像器７内に臨むことで補給用トナーを各現像器７内に補給することができる。

［中間転写ベルト１２の構成］
中間転写ベルト１２は、感光体６に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体６及びトナーコンテナ１０の下方に配置されている。この中間転写ベルト１２は、離間して配置された駆動ローラ１９及び従動ローラ２０，２１の間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト１２の感光体６と対向する部分は、一次転写ローラ２２によって感光体６に当接するように構成されている。尚、従動ローラ２０は、本実施の形態では中間転写ベルト１２の緊張状態を維持するためのテンションローラの機能を具備している。また、中間転写ベルト１２は、現像器ユニット８の下方に配置されたベルトクリーニング装置２３によって清掃される。

駆動ローラ１９は、感光体６と現像器ユニット８との接触部の略真下に配置され、その中心は現像器ユニット８の最下端よりもさらに下方に位置している。そして、図示しないモータ及びギアを含む駆動部によって駆動されるようになっている。

従動ローラ２１は、トナーコンテナ１０の底部に近接して配置されており、その高さ位置は略感光体６と同じ位置である。

一次転写ローラ２２は感光体６の下方に設けられ、これにより、中間転写ベルト１２の所定範囲が感光体６に当接されている。

ベルトクリーニング装置２３は、図２に示すように、駆動ローラ１９と対向する位置に設けられて中間転写ベルト１２の表面に摺接するファーブラシ２４と、ファーブラシ２４の上方にファーブラシ２４と接触するように配置されたクリーニングローラ２５と、先端がクリーニングローラ２５の表面に接触するように配置されたブレード２６と、ブレード２６の下方に並べて配置された回収スパイラル２７とを備えている。

また、ベルトクリーニング装置本体２３は、中間転写ベルト１２の表面付着物はファーブラシ２４によって掻き取られ、ファーブラシ２４に掻き取られた付着物はクリーニングローラ２５に回収される。そして、クリーニングローラ２５側に回収された付着物は、ブレード２６によってクリーニングローラ２５の表面から掻き落とされ、回収スパイラル２７によって図示しないトナー回収ボックスに回収される。

ファーブラシ２４は、図３に示す駆動部としてのモータ２８の駆動によって中間転写ベルト１２の回動移動方向（図２の矢印参照）と逆方向（順方向でも良い）に回転する。この際、ファーブラシ２４は、画像形成処理枚数をカウントするカウンタ２９とベルトクリーニング装置２３の周辺温度並びに湿度を検知するセンサ３０との検知結果に応じて制御回路（ＣＰＵ）３１によってモータ２８が制御されることで回転数が可変する。また、ファーブラシ２４は、高圧電源３２によってバイアス印加される。尚、センサ３０は、装置本体２の内部の温度・湿度を検知する配置で良いが、ベルトクリーニング装置２３の周辺温度並びに湿度を検知するのが好ましい。

尚、制御回路（ＣＰＵ）３１は、ＲＯＭ等のメモリ３３に格納された各種制御プログラムに基づいて画像処理部５等の画像形成処理全般に係わる制御を行う。また、メモリ３３には、本発明の画像形成装置のファーブラシ回転制御に係わる制御プログラムも格納されており、この制御プログラムを実行する制御回路３１とでマイクロコンピュータを構成している。尚、画像形成処理を実行する際の画像データ等は、このメモリ３３とは別のＲＡＭ又はＨＤＤ等の記憶媒体（図示せず）に一時的に記憶される。

［二次転写ローラ１３の構成］
二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１２に転写された画像を、搬送されてきた転写紙に転写するためのものであり、駆動ローラ１９の下方に対向配置されている。そして、この二次転写ローラ１３には、図示しない電圧印加手段によって、転写紙に対して画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

［定着装置１４の構成］
定着装置１４は、転写紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、現像器ユニット８の下方でプリンタ１の背面側に配置されている。この定着装置１４は、ヒータ（図示せず）の発熱によって加熱する加熱ローラ３４と、この加熱ローラ３４に圧接する加圧ローラ３５とを有しており、両ローラ３４，３５間に転写紙を挟持（ニップ）して搬送すると同時に転写紙表面に転写された転写像を定着させる。

［搬送経路の構成］
給紙カセット３に収納された転写紙又は手差トレイ４に装着された転写紙は、給紙部３６，３７から取り出されて排出口３８に至る搬送経路３９へと搬送され、その搬送過程にて上述した画像転写・定着処理が施される。

搬送経路３９の二次転写ローラ１３よりも上流側には、給紙部３６，３７から取り出された転写紙の下流端（先端）と中間転写ベルト１２とのタイミング調整のためのレジストローラ対４０が設けられ、搬送経路３９の定着装置１４よりも下流側には、両面印刷処理のために定着済みの転写紙をレジストローラ対４０よりも搬送経路３９の上流側へと反転搬送する反転経路４１が設けられている。この際、反転するための転写紙は、一旦、排出口３８付近にまで搬送された後、転写紙後端が反転経路４１の上流口よりも搬送経路３９の下流側へと搬送された後、スイッチバックローラ４２の反転によって反転経路４１へと送り込まれる。

尚、上述したカウンタ２９は、例えば、給紙部３６，３７とレジストローラ対４０との間の搬送経路３９を通過する転写紙の枚数をカウントする。

［画像形成動作］
上記の構成において、プリンタ１に電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着装置１４の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタ１に接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。尚、この画像形成動作中においては、トナー補給部材１１は現像器ユニット８から離間して上方の待避位置に移動させられている。

先ず、帯電ローラ１５によって感光体６が帯電された後、感光体６に対してレーザユニット９により画像データに対応した露光が行われ、感光体６に静電潜像が形成される。

次に、現像器ユニット８が回転されて、対応する色の現像器７が感光体６に対向させられる。この状態で、感光体６の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。

現像された画像は、中間転写ベルト１２に転写され、以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト１２上にはフルカラー画像が形成される。尚、感光体６に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１６により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方、給紙部３６によって取り出された給紙カセット３の最上位に位置する転写紙は、レジストローラ対４０によって中間転写ベルト１２上の画像形成位置とでタイミング合わせを行ったうえで二次転写ローラ１３へと搬送される。

二次転写ローラ１３は中間転写ベルト１２に当接しているため、二次転写ローラ１３に印加された転写バイアスにより中間転写ベルト１２上に形成されたフルカラーの画像が転写紙に転写された後、定着装置１４に案内され、この定着装置１４による加熱・加圧によって転写像が転写紙に定着される。

［トナー供給動作の構成］
上述した画像転写に伴う現像器７のトナー使用に対してトナーコンテナ１０から補給トナーを補給する場合は、現像器ユニット８を回転させて補給対象となる現像器７を所定の補給位置へと回転させた後、補給対象となる現像器７に対応するトナー補給部材１１の先端を内部に臨ませてトナーコンテナ１０からの補給用トナーをトナー補給部材１１の容積を基準として供給する。この際、現像器ユニット８は回転がロックされている。

トナー補給部材１１内の補給用トナーの補給が終了すると、トナー補給部材１１が上方に移動する。

［ファーブラシ２４の回転制御］
次に、図４のフロー図に基づいて、本発明のファーブラシ２４の回転制御の制御例を説明する。

尚、本実施の形態においては、使用トナーは球形度０．９４〜１．００の粉砕・重合両トナーである。また、ファーブラシ２４へのバイアスは−１８０Ｖ〜−１４００Ｖの範囲で印加することを想定し、ファーブラシ２４のブラシ材には原糸抵抗（Ω／ｃｍ）が８．０〜１３．０、密度（ｋＦ／ｉｎｃｈ２）が７０〜２４０のものを用いた。

（ステップＳ１）
ステップＳ１では、制御回路３１は、カウンタ２９からのカウント値により、画像形成処理の開始から１０枚目未満の画像形成処理であるか否かが監視され、１０枚目未満の場合にはステップＳ２へと移行し、１０枚目以上の場合にはステップＳ３へと移行する。

（ステップＳ２）
ステップＳ２では、制御回路３１は、画像形成処理の開始から１０枚目未満の画像形成処理であることから、モータ２８を制御してファーブラシ２４の回転時の線速を標準速度（例えば、１４７．２１ｍｍ／ｓ）の２倍の高速度としてステップＳ１へとループ（リターン）する。

（ステップＳ３）
ステップＳ３では、制御回路３１は、カウンタ２９からのカウント値により、画像形成処理開始から１０枚目以降１００枚目未満の画像形成処理であるか否かが監視され、１０枚目以降１００枚目未満の画像形成処理である場合にはステップＳ４へと移行し、１００枚目以上の場合にはステップＳ５へと移行する。

（ステップＳ４）
ステップＳ４では、制御回路３１は、センサ３０からの温度値並びに湿度値により、クリーニング装置２３の周辺温度並びに周辺湿度が閾値温度（例えば、３２℃以上）並びに閾値湿度（例えば、８０％以上）に達したか否かが監視され、閾値温度並びに閾値湿度に達している場合にはステップＳ２へと移行し、閾値温度並びに閾値湿度に達していない場合にはステップＳ６へと移行する。

（ステップＳ５）
ステップＳ５では、制御回路３１は、カウンタ２９からのカウント値により、画像形成処理開始から１００枚目以降５００枚目未満の画像形成処理であるか否かが監視され、１００枚目以降５００枚目未満の画像形成処理である場合にはステップＳ６へと移行し、５００枚目以上の場合にはステップＳ７へと移行する。

（ステップＳ６）
ステップＳ６では、制御回路３１は、モータ２８を制御してファーブラシ２４の回転時の線速を標準速度の１．５倍に設定してステップＳ１へとループ（リターン）する。

（ステップＳ７）
ステップＳ７では、制御回路３１は、５００枚目以上の画像形成処理であるため、モータ２８を制御してファーブラシ２４の回転時の線速を標準速度（１倍）に設定してステップＳ１へとループ（リターン）する。

このように、本発明のプリンタ１によれば、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１２の表面をクリーニングするファーブラシ２４の線速を、クリーニング性の悪い画像形成処理開始初期においては、中間転写ベルト１２の表面の離型性が上がるまで早く回転させ、その周辺温度・湿度で検知した場合、或いは、所定枚数に達した場合に、中間転写ベルト１２の表面の離型性が段階的に上がったと判断して、ファーブラシ２４の線速を遅くすることにより、画像形成処理の作業環境に応じたクリーニング性を確保することができる。尚、図５に示すように、上述したステップＳ３とステップＳ４とは逆でも良い。

ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置をプリンタに適用して説明したが、例えば、複写機や複合機等のように、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の制御ルーチンのフロー図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置における制御回路の他の制御ルーチンのフロー図である。

符号の説明

１２…中間転写ベルト（中間転写体）
２４…ファーブラシ（クリーニング部材）
２８…モータ（駆動部）
２９…カウンタ
３０…センサ（温度・湿度検知部）
３１…制御回路（制御部）
３２…高圧電源

Claims (4)

1. 無端ベルト状の中間転写体と、該中間転写体の表面付着物を除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転させる駆動部と、前記装置本体内の温度・湿度を検知する温度・湿度検知部と、画像形成処理枚数を検知するカウンタと、該カウンタによるカウント数と前記温度・湿度検知部による検知温度・湿度とが閾値を超えた場合に前記クリーニング部材の回転数を上げるように前記駆動部を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度・湿度検知部は、前記クリーニング部材の周辺の温度・湿度を検知す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は、前記中間転写体の回動移動方向と逆方向に回転して前記表面付着物を掻き落とすと共に、バイアス印加によって残トナーを吸着することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 画像形成処理の開始に伴って中間転写体の表面付着物を除去するクリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速い高速度で回転させる初期回転制御ステップと、
   画像形成処理カウント値が画像形成処理開始から第１段階目の画像形成処理枚数に達した場合に装置本体内の温度並びに湿度が閾値温度並びに閾値湿度に達したか否かを監視する温度・湿度監視ステップと、
   閾値温度並びに閾値湿度に達した場合には画像形成処理カウント値が画像形成処理開始から第２段階目の画像形成処理枚数に達するまでは前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速い高速度のまま回転させ且つ第２段階目の画像形成処理枚数に達した場合、並びに、閾値温度並びに閾値湿度に達していない場合、には前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速く且つ前記高速度よりも遅い速度で回転させる中間回転制御ステップと、
   前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度よりも速く且つ前記高速度よりも遅い速度として画像形成処理開始から第３段階目の画像形成処理枚数に達した場合に、前記クリーニング部材の回転時の線速を標準速度で回転させる最終回転制御ステップと、
   をコンピュータに実行させるためのクリーニング部材制御プログラム。

Images