JP2010072206A - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写残トナーや未転写トナーのいずれをクリーニングする時も高いクリーニング性能を有し、コストアップしないクリーニング装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト２３上の表面に接触して回転する第１のクリーニング部材５２ａと、第１のクリーニング部材５２ａにバイアス電圧ＶＢ１を印加する手段を制御する第１のバイアス制御手段６２ａと、中間転写ベルト２３上のトナーが転写残トナーか未転写トナーかを判別するトナー判別手段６１とを有し、中間転写ベルト２３上の未転写トナーをクリーニングする際に、第１のバイアス制御手段６１は、第１のバイアス印加手段５５ａが第１のクリーニング部材５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加を停止するように制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、感光体や中間転写体などの像担持体上に付着したトナー等の付着物を回収するためのクリーニング装置、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

従来より、電子写真プロセスを有した複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）と呼称される多機能機などの画像形成装置が用いられる。画像形成装置では、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に一次転写し、それをさらに記録紙に二次転写し、これを定着することにより画像形成を行う。

このような画像形成装置においては、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上に付着したトナーを除去するために、クリーニング装置が設けられる。

従来、このようなクリーニング装置としては、ゴム製のブレードを像担持体の表面に当接させ機械的にトナーを掻き取る方式が一般的に使用されている。また、像担持体にブラシローラを当接させ、そのブラシローラにバイアス電圧を印加し、ブラシにトナーを電気的に吸着させてクリーニングする方式も用いられている（特許文献１）。

後者の方式の場合は、ブラシに印加したバイアス電圧とは逆極性のトナーがクリーニングされることとなる。ところがトナーの電荷の極性は、用紙や中間転写ベルトに転写するために印加するバイアス電圧の影響を受けて、トナーの元来の極性とは逆極性に帯電している場合がある。

このような逆極性に帯電する現象は、感光体から記録紙に転写した場合や感光体から中間転写ベルトに転写した場合に残る感光体上のトナーよりも、中間転写ベルトから記録紙に転写した場合に残る中間転写ベルト上のトナーのほうがより顕著に発生する。

すなわち、感光体上から記録紙および中間転写ベルトに転写する場合のトナー層は、１層であるのに対し、中間転写ベルトから記録紙に転写する場合のトナー層は、中間転写ベルト上で重ね合わされるために１層から４層まで混在したトナー層となる。そして、この重ね合わされたトナー層を転写させるためには、感光体からの転写に比べてより高い転写バイアスが必要となる。したがって、中間転写ベルト上の１層等の低い付着量のトナーは、高い転写バイアスの極性の影響を受けやすくなり、トナーの元来の極性とは逆極性に帯電することとなる。

このため、後者の方式では、ブラシを単独では用いず、ブラシを２本並べて、各々のブラシには互いに異なる極性のバイアス電圧を印加し、印加した極性と逆極性のトナーを各々のブラシで回収する構成を用いることが一般的である。なお、このような２本のブラシを用いてクリーニングする装置をダブルブラシクリーニング装置と呼ぶ。
特開２００５−２２１５３７

ところが、高画質の画像を形成する画像形成装置では、画像安定化処理と呼ばれる処理が行われる。画像安定化処理では、像担持体上に画像安定化パターン（トナーパッチ）と呼ばれるトナー像を形成し、その形成したトナー像を読み取って画質制御を行う。この画像安定化処理が実施されるタイミングとしては、機械の電源投入時や、印刷工程の前後、あるいは印刷工程の間に実施される。この画像安定化処理においては、クリーニング装置では大量の未転写トナーをクリーニングしなければならない。

また、ジャム等の故障が発生した場合には、画像形成が一時中断される。そして、その後の画像形成再開時には、大量の未転写トナーをクリーニングしなければならない。

上で述べたダブルブラシクリーニング装置では、図１０で示すように上流側のブラシにマイナスのバイアス電圧を印加し、下流側のブラシにプラスのバイアス電圧を印加してクリーニングする。このダブルブラシクリーニング装置で未転写トナーをクリーニングする場合においては、未転写トナーはマイナスに印加した上流側のブラシを通過し、プラスに印加した下流側のブラシでクリーニングされる。このため、図１２に示すように、未転写トナーは、マイナスに印加した上流側のブラシを通過する際に、マイナスに印加したブラシの影響を受けチャージアップされてしまい、像担持体への電気的な付着力が増加するのでクリーニング性能が悪化する。

この問題点を解決するためには、上下流のブラシへの印加するバイアス電圧の極性を前述した条件とは逆に設定し、上流側のブラシへはプラスのバイアス電圧を印加し、下流側のブラシへはマイナスのバイアス電圧を印加する方法が考えられる。しかし、この方法では、ブラシ材料がトナーに対してプラスに摩擦帯電するナイロンなどの材料の場合には、ブラシに接触したトナーはマイナスに摩擦帯電する。そのため、下流側のブラシにマイナスのバイアス電圧を印加にするとクリーニングするプラス帯電のトナーがマイナス帯電に極性が変化し、ブラシに印加しているバイアス電圧の極性と反発し、像担持体にトナーが戻ってしまう。その結果、画像不良が発生する。

しかしながら、ブラシの材料としては、トナーに対してマイナスに摩擦帯電する材料では有用な材料がなく、強度、ブラシ繊維および接触する像担持体の耐摩耗性、耐疲労性、加工性またはコストの面からみてもナイロンが最も有用である。

また、特許文献１の装置は、転写残トナーのクリーニングする場合には、２個の回転体（ブラシローラなど）に互いに反対極性のクリーニング電圧を印加し、未転写トナーのクリーニングする場合には、現像に寄与するトナーの帯電極性と反対の極性のクリーニング電圧を２個の回転体に印加するクリーニング装置である。

このように、特許文献１の装置のように、未転写トナーのクリーニング時のみ、上下流のブラシへの印加するバイアス電圧を両方ともプラスにする方法も考えられる。しかし、この方法では、図１３に示すように、転写残トナーのクリーニング時には、上流側のブラシにマイナスのバイアス電圧を印加し、未転写トナーのクリーニング時には、上流側のブラシにプラスのバイアス電圧を印加するようにバイアス電源を切り換える必要が生じる。その結果、必要な高圧電源が増え、コストアップする。

本発明は、上に述べた問題に鑑み、転写残トナーと未転写トナーのどちらをクリーニングする場合も高いクリーニング性能を有し、かつ高圧電源の数を増加する必要がなくコストアップすることのないクリーニング装置、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るクリーニング装置は、像担持体上に付着したトナーを除去するクリーニング装置であって、前記像担持体の表面に接触して回転する第１のクリーニング部材と、前記第１のクリーニング部材にバイアス電圧を印加する第１のバイアス印加手段と、前記第１のバイアス印加手段を制御する第１のバイアス制御手段と、前記第１のクリーニング部材の下流側に配置されて前記像担持体の表面に接触して回転する第２のクリーニング部材と、前記第２のクリーニング部材にバイアス電圧を印加する第２のバイアス印加手段と、前記第２のバイアス印加手段を制御する第２のバイアス制御手段と、を有し、前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする際に、前記第１のバイアス制御手段は、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加するように制御し、かつ前記第２のバイアス制御手段は、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するように制御し、前記像担持体上の未転写トナーをクリーニングする際に、前記第１のバイアス制御手段は、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のクリーニング部材へのバイアス電圧の印加を停止するように制御し、かつ前記第２のバイアス制御手段は、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するように制御する。

このような構成によれば、未転写トナーが第１のクリーニング部材を通過する際に、マイナスにチャージアップするのを防止することができ、未転写トナーのクリーニング性能を向上させることができる。

好ましくは、前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し圧接状態と退避状態とに移動するための移動手段と、前記移動手段を制御する移動制御手段と、を有し、前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする際に、前記移動制御手段は、前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し圧接状態となるように前記移動手段を制御し、前記像担持体上の未転写トナーをクリーニングする際に、前記移動制御手段は、前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し退避状態となるように前記移動手段を制御する。

また、前記像担持体上のトナーが転写残トナーであるか未転写トナーであるかを判別するトナー判別手段を有する。

また、前記トナー判別手段は、像形成のために前記像担持体が動作しているときにジャムが発生した場合に、ジャムが発生した時点において前記像担持体の転写位置よりも上流側において付着したトナーについては未転写トナーであると判別する、
また、前記トナー判別手段は、画像安定化処理によって前記像担持体上に付着したトナーを未転写トナーであると判別する、

本発明によると、転写残トナーやトナーパッチなどの未転写トナーも、いずれをクリーニングする場合にも高いクリーニング性能を有し、かつコストアップしないクリーニング装置を提供することができる。

図１は本発明の一実施形態の画像形成装置１の概略の構成を示す図、図２は第１の実施形態におけるクリーニング装置ＫＳ１の構成を示す図、図３は未転写トナーと転写残トナーとの判別方法を説明するための図、図４はクリーニング装置ＫＳ１の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式のプリンタであり、タンデム方式のプリントエンジンを内蔵し、中間転写ベルト２３上に各色の画像を形成し、記録紙ＰＡに転写してフルカラーの画像を出力する。

なお、本実施形態では、プリンタである場合について説明するが、コピー、スキャナ、ファクシミリ、ネットワークプリンティング、ドキュメントサーバ、およびファイル転送などの様々な機能を集約した装置である複合機またはＭＦＰ（Multi Function Peripherals）などと呼ばれるものなどであってもよい。

画像形成装置１には、Ｙ（イエロー），Ｍ（マジェンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色の作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋがタンデム形式で一列に配置されている。各作像ユニット２４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ、感光体ドラム４１、感光体ドラム４１の表面を均一に帯電させる帯電チャージャ４２、各色の画像データに応じて感光体ドラム４１の表面を露光することにより静電潜像を形成する露光部４３、静電潜像を各色のトナーで現像してトナー像を形成する現像部４４、中間転写ベルト２３を挟んで各感光体ドラム４１に対向する位置に配置された転写ローラ２２、感光体ドラム４１の表面に付着したトナーを回収してクリーニングするクリーナ４５などからなる。

なお、本明細書および図面において、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する部材について、それぞれの符号の末尾にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号をそれぞれ付すことがある。

中間転写ベルト２３は、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上部に沿うように、ローラ３５，３６の間に張りわたされ、ローラ３５の回転によって図１の矢印Ｍ１方向に走行する。各転写ローラ２２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対して中間転写ベルト２３を圧接させる圧接位置と、各感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから中間転写ベルト２３を離隔（離間または退避ともいう）させる離隔位置との間で、移動可能となっている。中間転写ベルト２３が感光体ドラム４２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに圧接することによって、感光体ドラム４２の各色のトナー像が中間転写ベルト２３に順次一次転写される。その結果、中間転写ベルト２３上には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナー像が重畳したフルカラーのトナー像が形成される。

中間転写ベルト２３に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ２８によって、給紙カセット２７からニップ部ＮＰに向けて給紙された記録紙ＰＡに二次転写される。記録紙ＰＡは、その後、定着部２９で定着され、排紙トレイ３０に排出される。さらに、ローラ３６の近傍に、中間転写ベルト２３上に付着したトナーをクリーニングするためのクリーニング装置ＫＳ１が設けられている。

制御部２１は、ＣＰＵ、メモリ、制御用回路、通信インタフェース、および磁気記憶装置などによって構成され、原稿読取装置３５で読み取った画像データ、または図示しないパーソナルコンピュータなどから出力された画像データに対して画像処理を行うとともに、画像形成装置１の各部の動作を制御する。以下においては、特に、画像安定化処理の実施情報や、ジャムなどの故障情報を後述するトナー判別部６１へ送信する。

図２において、第１の実施形態におけるクリーニング装置ＫＳ１は、第１のブラシ５２ａ、第２のブラシ５２ｂ、第１の回収ローラ５３ａ、第２の回収ローラ５３ｂ、第１のスクレーパ５４ａ、第２のスクレーパ５４ｂ、第１のバイアス印加部５５ａ、第２のバイアス印加部５５ｂ、第１のバイアス制御部６２ａ、第２のバイアス制御部６２ｂ、トナー判別部６１などから構成される。

第１のブラシ５２ａは、中間転写ベルト２３が張りわたされたローラ３６に対向する位置で、中間転写ベルト２３の表面に接触するように配置される。また、第２のブラシ５２ｂは、中間転写ベルト２３の回転方向Ｍ１における第１のブラシ５２ａの下流側に、第１のブラシ５２ａと同様にローラ３６に対向する位置で、中間転写ベルト２３の表面に接触するように配置される。

第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、いずれも回転することが可能であり、図示しないギヤまたはベルトなどによって回転駆動する。また、図２において、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、中間転写ベルト２３の回転方向と同じ方向、つまりそれぞれの表面において接触している外周は互いに逆の方向に回転するようになっている。また、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂのブラシ繊維の材質は、いずれも導電性のナイロンであり、ナイロン樹脂に導電性の材料としてカーボンが分散されている。また、ブラシ繊維を構成する原糸の単位長さ当たりの抵抗は、１０¹⁰〜１０¹³Ωの範囲である。

第１の回収ローラ５３ａは、第１のブラシ５２ａを挟んでローラ３６と反対側の位置で、第１のブラシ５２ａに接触するように配置される。また、第１の回収ローラ５３ａと同様に、第２の回収ローラ５３ｂは、第２のブラシ５２ｂを挟んでローラ３６と反対側の位置で、第２のブラシ５２ｂに接触するように配置される。

第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂは、いずれも金属材料を用いて作製されており、表面は導電性を有する。また、第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂは、いずれも回転することが可能であり、図示しないギヤまたはベルトによって回転駆動する。また、図２において、第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂは、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂの回転方向とは逆の方向に回転するようになっている。

第１のスクレーパ５４ａは、第１の回収ローラ５３ａの表面に対し押圧され、接触するように配置される。また、第１のスクレーパ５４ａと同様に、第２のスクレーパ５４ｂは、第２の回収ローラ５３ｂの表面に対し押圧され、接触するように配置される。第１のスクレーパ５４ａおよび第２のスクレーパ５４ｂの材料は、いずれも本実施形態では耐久性と押圧力を考慮して厚さが５０〜１００μｍのステンレスの薄板を用いているが、その他の導電性を有する材料を用いてもよく、またはゴムなどの材料を用いてもよい。

第１のバイアス印加部５５ａは、第１の回収ローラ５３ａに対してマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加し、その第１の回収ローラ５３ａを介して第１のブラシ５２ａにもマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加する。また、第２のバイアス印加部５５ｂは、第２の回収ローラ５３ｂに対してプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加し、その第２の回収ローラ５３ｂを介して第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加する。

つまり、第１のブラシ５２ａでは、中間転写ベルト２３上に付着しているプラスに帯電したトナーを吸着し、第２のブラシ５２ｂでは、中間転写ベルト２３上に付着しているマイナスに帯電したトナーを吸着することとなる。

また、第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂとにバイアス電圧ＶＢ１およびＶＢ２を印加する値（印加量）は、定電流制御であれば、５〜３０μＡの範囲であり、定電圧制御であれば、３００〜１５００Ｖの範囲である。

第１のバイアス制御部６２ａは、第１のバイアス印加部５４ａに制御信号Ｓ３を送り、第１の回収ローラ５３ａへ印加するバイアス電圧ＶＢ１のオンオフを制御する。また、第２のバイアス制御部６２ｂは、第１のバイアス制御部６２ａと同様に、第２のバイアス印加部５４ｂに制御信号Ｓ４を送り、第２の回収ローラ５３ｂへ印加するバイアス電圧ＶＢ２のオンオフを制御する。

トナー判別部６１は、中間転写ベルト２３上に付着したトナーが転写残トナーＴＮＺであるか未転写トナーＴＮＭであるかを判別する。さらに、ジャムなどの故障が発生した場合にも、中間転写ベルト２３上に付着したトナーが転写残トナーの領域ＲＥＺであるか未転写トナーの領域ＲＥＭであるかを判別する。さらに、画像安定化処理によって中間転写ベルト２３上に付着したトナーを未転写トナーＴＮＭとして判別する。そして、その判別結果を信号Ｓ１およびＳ２として、それぞれ第１のバイアス制御部６２ａと第２のバイアス制御部６２ｂとに送る。そして、第１のバイアス制御部６２ａおよび第２のバイアス制御部６２ｂでは、受け取った判別結果の信号Ｓ１およびＳ２に基づいて、印加するバイアス電圧ＶＢ１およびＶＢ２のオンオフ制御を行う。

したがって、本発明のクリーニング装置ＫＳ１の基本動作は、バイアス電圧ＶＢ１およびＶＢ２が印加された第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂのブラシ繊維によって、中間転写ベルト２３上の付着トナーが電気的に吸着されクリーニングが行われるものである。さらに、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂに吸着されたトナーは、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂと第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂとの電位差を利用して、第１の回収ローラ５３ａおよび第２の回収ローラ５３ｂにそれぞれ移動し、第１のスクレーパ５４ａおよび第２のスクレーパ５４ｂによって機械的に掻き落とされる。
〔第１の実施形態〕
次に、本発明に係る第１の実施形態のクリーニング装置ＫＳ１について説明する。

クリーニング装置ＫＳ１は、トナー判別部６１による判別結果に基づいて、トナー判別部６１が転写残トナーＴＮＺであると判別した場合には、転写残トナーＴＮＺのクリーニングを行う。また、トナー判別部６１が未転写トナーＴＮＭであると判別した場合には、未転写トナーＴＮＭのクリーニングを行う。

まず、画像形成装置１の動作中において、トナー判別部６１が中間転写ベルト２３上に付着しているトナーが転写残トナーＴＮＺであると判別した信号Ｓ１およびＳ２をそれぞれ第１のバイアス制御部６２ａおよび第２のバイアス制御部６２ｂに送る。そうすると、第１のバイアス制御部６２ａは、第１のバイアス印加部５５ａに対し、第１の回収ローラ５３ａへバイアス電圧ＶＢ１を印加するよう制御信号Ｓ３を送る。そして、第１のバイアス印加部５５ａは、第１の回収ローラ５３ａおよび第１のブラシ５２ａがマイナスに帯電するようにバイアス電圧ＶＢ１を印加する。また、第２のバイアス制御部６２ｂは、第１のバイアス制御部と同様に第２のバイアス印加部５５ｂに対し、第２の回収ローラ５３ｂへバイアス電圧ＶＢ２を印加するよう制御信号Ｓ４を送る。そして、第２のバイアス印加部５５ｂは、第２の回収ローラ５３ｂおよび第２のブラシ５２ｂがプラスに帯電するようにバイアス電圧ＶＢ２を印加する。

また、画像形成装置１の動作中において、トナー判別部６１が中間転写ベルト２３上に付着しているトナーが未転写トナーＴＮＭであると判別した信号Ｓ１およびＳ２をそれぞれ第１のバイアス制御部６２ａおよび第２のバイアス制御部６２ｂに送る。そうすると、第１のバイアス制御部６２ａは、第１のバイアス印加部５５ａに対し、バイアス電圧ＶＢ１の印加を停止するよう制御信号Ｓ３を送る。そして、第１のバイアス印加部５５ａは、第１の回収ローラ５３ａおよび第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加を停止する。また、第２のバイアス制御部６２ｂは、第２のバイアス印加部５５ｂに第２の回収ローラ５３ｂにバイアス電圧ＶＢ２を印加するよう制御信号Ｓ４を送る。そして、第２のバイアス印加部５５ｂは、第２の回収ローラ５３ｂおよび第２のブラシ５２ｂがプラスに帯電するようにバイアス電圧ＶＢ２を印加する。

つまり、第１の実施形態のクリーニング装置ＫＳ１において、プラスに帯電したトナーとマイナスに帯電したトナーとが混在する転写残トナーＴＮＺをクリーニングする場合には、第１のブラシ５２ａにマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加するように制御し、第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加するように制御する。また、現像する際にマイナスに帯電した未転写トナーＴＮＭをクリーニングする場合には、第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加を停止するように制御し、第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加するように制御する。

このようなクリーニング装置ＫＳ１によると、未転写トナーＴＮＭをクリーニングする場合は、第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加が停止され、未転写トナーＴＮＭが第１のブラシ５２ａを通過する際に、マイナスにチャージアップすることがない。第１のブラシ５２ａを通過した未転写トナーＴＮＭは、プラスに帯電した第２のブラシ５２ｂによってほぼ完全に吸着され、きれいにクリーニングされる。つまり、未転写トナーＴＮＭの中間転写ベルト２３への電気的な付着力がより強くなることが防止でき、未転写トナーＴＮＭのクリーニング性能が向上する。

このように、未転写トナーＴＮＭが第１のブラシ５２ａを通過する際に、マイナスにチャージアップするのを防止することができ、未転写トナーＴＮＭのクリーニング性能を向上させることができる。

次に、転写残トナーＴＮＺと未転写残トナーＴＮＭとの判別方法について説明する。

図３に示すように、印刷工程中にジャムなどの故障が発生した場合は、二次転写の工程が途中で中断される可能性がある。このため、ジャム後のクリーニングは、転写残トナーＴＮＺと未転写トナーＴＮＭとをクリーニングする必要がある。

そこで、トナー判別部６１では、二次転写ローラ２８と中間転写ベルト２３との間に形成されるニップ部ＮＰの位置より下流側であって、かつニップ部ＮＰの位置から第１のブラシ５２ａと中間転写ベルト２３との圧接位置までの間が転写残トナーＴＮＺであると判別する。さらに、ニップ部ＮＰの位置より上流側であって、かつニップ部ＮＰの位置から最上流の作像ユニット２４Ｙの感光体ドラム４１Ｙと中間転写ベルト２３との間に形成されるニップ部ＮＰＹの位置までの間が、未転写トナーＴＮＭであると判別する。

したがって、トナー判別部６１で転写残トナーＴＮＺであると判別された中間転写ベルト２３上の領域は転写残トナーの領域ＲＥＺとなり、未転写トナーＴＮＭと判断された中間転写ベルト２３上の領域は未転写トナーの領域ＲＥＭとなる。

なお、中間転写ベルト２３上の転写残トナーＴＭＺと未転写トナーＴＺＭの位置の検知は、トナー判別部６１で判別した結果と、中間転写ベルト２３の周方向の長さや回転速度などから検出することが可能である。

このように、ジャム後のクリーニング装置ＫＳ１では、転写残トナーの領域ＲＥＺの間では転写残トナーＴＮＺのクリーニングを行い、未転写残トナーの領域ＲＥＭの間では未転写トナーＴＮＭのクリーニングを行う。なお、実際にジャム後のクリーニングを行う場合には、中間転写ベルト２３の駆動モータの立ち下げ時間分だけベルトは余分に駆動しているので、使用している駆動モータの種類に応じて、その分の調整が行われる。

さらに、トナー判別部６１では、機械の電源投入時や、印刷工程の前後、あるいは印刷工程の間に画像安定化処理が実施された時に、中間転写ベルト２３上に形成さたトナーパッチを未転写トナーＴＮＭであると判別する。

したがって、トナー判別部６１では、画像形成装置１でジャムなどの故障が発生した場合や画像安定化処理が実施された場合に、制御部２１からその情報を受け取って、中間転写ベルト２３上に付着したトナーが転写残トナーＴＮＭであるか未転写トナーＴＮＺであるかを判別することが可能となる。

上に述べた第１の実施形態におけるクリーニング装置ＫＳ１の動作を説明するためのタイミングチャートを図４に示す。また、図４において、ジャムなどの故障で印刷工程が停止した場合は、第１のブラシ５２ａにマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加し、第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加するようにしているが、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂの両方とも、バイアス電圧の印加を停止してもよい。
〔第２の実施形態〕
次に、本発明に係る第２の実施形態のクリーニング装置ＫＳ２について説明する。

第２の実施形態においては、第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して、圧接状態および退避状態とに移動することが可能である。

図５は本発明の第２の実施形態のクリーニング装置ＫＳ２の構成を示す図、図６はクリーニング装置ＫＳ２の動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、第１の実施形態の画像形成装置１におけるクリーニング装置ＫＳ１と同様な機能を有する部分には同じ符号を付して説明を簡略化しまたは省略する。

図５において、クリーニング装置ＫＳ２は、第１のブラシ５２ａ、第２のブラシ５２ｂ、第１の回収ローラ５３ａ、第２の回収ローラ５３ｂ、第１のスクレーパ５４ａ、第２のスクレーパ５４ｂ、第１のバイアス印加部５５ａ、第２のバイアス印加部５５ｂ、第１のバイアス制御部６２ａ、第２のバイアス制御部６２ｂ、トナー制御部６１、移動部６３、移動制御部６４などから構成される。

移動部６３は、第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して、圧接状態と退避状態とに移動するためのものである。また、移動部６３は、図示しないモータおよびギヤまたはベルトなどによって駆動することが可能である。

また、図５に示すように、移動部６３は、第１のブラシ５２ａのみが中間転写ベルト２３に対して圧接状態と退避状態とに移動することが可能となっているが、第１の回収ローラ５３ａおよび第１のスクレーパ５４ａも第１のブラシ５２ａと同時に移動する構成でもよい。

移動制御部６４は、移動部６３に制御信号Ｓ６を送り、第１のブラシ５２ａが中間転写ベルト２３に対して圧接状態とするか退避状態とするかの移動制御を行う。

トナー判別部６１は、第１の実施形態で述べた転写残トナーＴＮＺか未転写トナーＴＮＭかを判別した結果を信号Ｓ５として、移動制御部６４に送る。そして、移動制御部６４では、受け取った判別結果の信号Ｓ５に基づいて、中間転写ベルト２３上に付着しているトナーが転写残トナーＴＮＺの場合には第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して圧接状態となるように制御し、未転写トナーＴＮＭの場合には第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して退避状態となるように制御する。

図６において、第２の実施形態におけるクリーニング装置ＫＳ２の動作を説明する。

第２の実施形態では、画像形成装置１の動作中において、トナー判別部６１が中間転写ベルト２３上に付着しているトナーが転写残トナーＴＮＺであると判別すると、その判別結果に基づいて、第１のバイアス制御部６２ａが第１のブラシ５２ａにマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加するように制御し、かつ移動制御部６４が第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して圧接状態となるように移動制御する。さらに、トナー判別部６１が未転写トナーＴＮＭであると判別した場合には、第１のバイアス制御部６２ａが第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加を停止するように制御し、かつ移動制御部６４が第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３に対して退避状態となるように移動制御する。また、第２のブラシ５２ｂに対しては、第２のバイアス制御部６２ｂが転写残トナーＴＮＺか未転写トナーＴＮＭかに関係なくプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加するように制御する。また、図６に示すように、ジャムなどの故障で印刷工程が停止した場合は、第１のブラシ５２ａにマイナスのバイアス電圧ＶＢ１を印加し、第２のブラシ５２ｂにプラスのバイアス電圧ＶＢ２を印加するようにしているが、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂの両方とも、バイアス電圧ＶＢ１およびＶＢ２の印加を停止してもよい。

つまり、第２の実施形態では、未転写トナーＴＮＭトナーをクリーニングする場合には、第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１の印加を停止し、かつ中間転写ベルト２３に対して退避状態となるように移動させ、第２のブラシ５２ｂのみでクリーニングを行う。

また、仮に第１のブラシ５２ａへのバイアス電圧ＶＢ１を印加した状態であっても、第１のブラシ５２ａを退避状態となるように移動させた場合には、第１の回収ローラ５３ａからローラ３６へのバイアス電流のリークがなくなる。

次に、上に述べた第１および第２の実施形態と従来装置とで中間転写ベルト２３上の未転写トナーＴＮＭをクリーニングした場合の比較を行う。

図７は本発明に係る第１および第２の実施形態と従来装置とのクリーニング比較結果を示す図、図８は実験で用いたブラシの概略の構成を示す図、図９は実験で用いたブラシの条件を示す図、図１１は従来のダブルブラシクリーニング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図７において、本発明に係る第１および第２の実施形態と従来のダブルブラシクリーニング装置ＤＫＳとで未転写トナーＴＮＭをクリーニングした場合の比較結果を示す。

この実験で用いた未転写トナーＴＮＭの付着量の条件としては、トナーパターンＴＰの付着量が多い場合と付着量が少ない場合の２種類である。トナーパターンＴＰの付着量が多い場合は、中間転写ベルト２３上の付着量が約５ｇ／ｍ^２で、ベルト幅の１／３程度の幅
である。また、トナーパターンＴＰの付着量が少ない場合は、中間転写ベルト２３上の付着量が約８ｇ／ｍ^２で、ベルト幅の１／３程度の幅である。

また、この実験に用いた第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、全て同じ条件のブラシであるが、印加極性が第１のブラシ５２ａはマイナスに帯電しており、第２のブラシ５２ｂはプラスに帯電している。

図８に示すように、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂは、金属製芯金７４上に接着層７３を設け、基布層７２上にナイロン繊維７１が設けられたシートを螺旋状に巻きつけた公知のものを使用した。なお、第１のブラシ５２ａおよび第２のブラシ５２ｂのブラシの仕様は図９に示す。

この実験の比較結果として図７が示すように、従来のダブルブラシクリーニング装置ＤＫＳでは、トナーパターンＴＰの付着量が多い場合も少ない場合にもトナーパターンＴＰを全てクリーニングすることはできなかった。なお、クリーニング後の中間転写ベルト２３上には、明らかに目視で分かる程の残トナーが検出され、実害性のある状態となった。

また、第１の実施形態のクリーニング装置ＫＳ１では、トナーパターンＴＰの付着量が少ない場合には問題なかったが、トナーパターンＴＰの付着量が多い場合ではわずかに目視で分かる程度の残トナーが検出された。しかし、クリーニング装置ＫＳ１では、従来のダブルブラシクリーニング装置ＤＫＳと比較すると未転写トナーＴＮＭのクリーニング性能が向上していることが分かる。

また、第２の実施形態のクリーニング装置ＫＳ２では、トナーパターンＴＰの付着量が多い場合も少ない場合にも、トナーパターンＴＰを全てクリーニングすることができた。したがって、クリーニング装置ＫＳ２では、従来のダブルブラシクリーニング装置ＤＫＳと比較すると未転写トナーＴＮＭのクリーニング性能はより向上していることが分かる。

なお、ブラシ繊維とトナーとは接触することによって摩擦帯電が発生する。つまり、第１のブラシ５２ａと中間転写バルト２３上との圧接位置を未転写トナーＴＮＭが通過することによって、第１のブラシ５２ａはプラスに帯電し、未転写トナーＴＮＭはマイナスに帯電する。このため、第２の実施形態では、第１のブラシ５２ａを中間転写ベルト２３から退避状態となるように移動させることによって、未転写トナーＴＮＭの中間転写ベルト２３への電気的な付着力がより強くなることが防止でき、未転写トナーＴＮＭのクリーニング性能が向上する。

上に述べた第１および第２の実施形態によると、転写残トナーＴＮＺや画像安定化処理によるトナーパッチなどの未転写トナーＴＮＭも、いずれをクリーニングする場合にも高いクリーニング性能を有し、未転写トナーＴＮＭが第１のブラシ５２ａを通過する際に、マイナスにチャージアップすることが防止できる。さらに、必要以上の高圧電源を設ける必要がない。また、ジャムなどの故障が発生した場合を想定した制御が加えられる。

本実施形態では、中間転写ベルト２３上に付着したトナーをクリーニングする場合を例に説明したが、中間転写ベルト２３ではなくその他の像担持体であってもよい。また、第１のバイアス印加部５５ａ、第２のバイアス印加部５５ｂ、トナー判別部６１、第１のバイアス制御部６２ａ、第２のバイアス制御印加部６２ｂ、移動部６３または移動制御部６４の構成は、上に述べた以外の種々のものとすることができる。要は、第１のブラシ５２ａのバイアス電圧の印加を停止させ、中間転写ベルト２３に対して退避状態とすることによって未転写トナーＴＮＭがマイナスにチャージアップすることを防止すればよい。その他、中間転写ベルト２３、ローラ３６、クリーニング装置ＫＳ、または画像形成装置１の全体または各部の構成、構造、形状、寸法、個数、材質、処理内容または処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明の一実施形態の画像形成装置の概略の構成を示す図である。 第１の実施形態におけるクリーニング装置の構成を示す図である。 未転写トナーと転写残トナーとの判別方法を説明するための図である。 クリーニング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態のクリーニング装置の構成を示す図である。 クリーニング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明に係る第１および第２の実施形態と従来装置との比較結果を示す図である。 実験で用いたブラシの概略の構成示す図である。 実験で用いたブラシの条件を示す図である。 従来のダブルブラシクリーニング装置の概略の構成を示す図である。 従来のダブルブラシクリーニング装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 マイナスに帯電したブラシを通過した未転写トナーのチャージアップを示す図である。 従来技術のクリーニング装置の概略を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２２ 転写ローラ
２３ 中間転写ベルト（像担持体）
２４ 作像ユニット
２８ 二次転写ローラ
３２ 廃トナーボックス
３５，３６ ローラ
４１ 感光体ドラム（像担持体）
５２ａ 第１のブラシ（第１のクリーニング部材）
５２ｂ 第２のブラシ（第２のクリーニング部材）
５３ａ 第１の回収ローラ（第１のクリーニング部材）
５３ｂ 第２の回収ローラ（第２のクリーニング部材）
５５ａ 第１のバイアス印加部（第１のバイアス印加手段）
５５ｂ 第２のバイアス印加部（第２のバイアス印加手段）
６１ トナー判別部（トナー判別手段）
６２ａ 第１のバイアス制御部（第１のバイアス制御手段）
６２ｂ 第２のバイアス制御部（第２のバイアス制御手段）
６３ 移動部（移動手段）
６４ 移動制御部（移動制御手段）
ＤＫＳ ダブルブラシクリーニング装置
ＫＳ１，ＫＳ２ クリーニング装置
ＮＰ，ＮＰＹ ニップ部
ＰＡ 記録紙
ＴＮａ プラスに帯電したトナー
ＴＮｂ マイナスに帯電したトナー
ＴＮＺ 転写残トナー
ＴＮＭ 未転写トナー

Claims (8)

1. 像担持体上に付着したトナーを除去するクリーニング装置であって、
   前記像担持体の表面に接触して回転する第１のクリーニング部材と、
   前記第１のクリーニング部材にバイアス電圧を印加する第１のバイアス印加手段と、
   前記第１のバイアス印加手段を制御する第１のバイアス制御手段と、
   前記第１のクリーニング部材の下流側に配置されて前記像担持体の表面に接触して回転する第２のクリーニング部材と、
   前記第２のクリーニング部材にバイアス電圧を印加する第２のバイアス印加手段と、
   前記第２のバイアス印加手段を制御する第２のバイアス制御手段と、
   を有し、
   前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする際に、前記第１のバイアス制御手段は、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加するように制御し、かつ前記第２のバイアス制御手段は、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するように制御し、
   前記像担持体上の未転写トナーをクリーニングする際に、前記第１のバイアス制御手段は、前記第１のバイアス印加手段が前記第１のクリーニング部材へのバイアス電圧の印加を停止するように制御し、かつ前記第２のバイアス制御手段は、前記第２のバイアス印加手段が前記第２のクリーニング部材に対し現像に寄与するトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するように制御する、
   ことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し圧接状態と退避状態とに移動するための移動手段と、
   前記移動手段を制御する移動制御手段と、を有し、
   前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする際に、前記移動制御手段は、前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し圧接状態となるように前記移動手段を制御し、
   前記像担持体上の未転写トナーをクリーニングする際に、前記移動制御手段は、前記第１のクリーニング部材を前記像担持体に対し退避状態となるように前記移動手段を制御する、
   請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記像担持体上のトナーが転写残トナーであるか未転写トナーであるかを判別するトナー判別手段を有する、
   請求項１または２記載のクリーニング装置。
4. 前記トナー判別手段は、像形成のために前記像担持体が動作しているときにジャムが発生した場合に、ジャムが発生した時点において前記像担持体の転写位置よりも上流側において付着したトナーについては未転写トナーであると判別する、
   請求項３記載のクリーニング装置。
5. 前記トナー判別手段は、画像安定化処理によって前記像担持体上に付着したトナーを未転写トナーであると判別する、
   請求項３記載のクリーニング装置。
6. 前記第１のクリーニング部材および前記第２のクリーニング部材は、いずれも導電性のブラシローラである、
   請求項１ないし５のいずれかに記載のクリーニング装置。
7. 前記ブラシローラのブラシ繊維は、トナーに対してプラスの摩擦帯電極性を持つ材料からなるブラシ繊維である、
   請求項６記載のクリーニング装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。

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