JP2010134141A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、記録用紙の裏面側が汚れるおそれがなく、かつ、磨耗によるクリーニング不良が生じにくい画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】記録用紙に転写可能な範囲を超えるトナー像を像担持体に形成可能な画像形成部１００と、像担持体に担持されたトナー像を媒体に転写させる転写体２００と、転写体２００に当接離間可能な接離機構を有し、当接して転写体に付着した残留トナーを除去可能なクリーニング部３９０と、転写体の表面に付着した残留トナー量を検出する検出センサ４００とを備える画像形成装置１であって、検出センサ４００から検出される残留トナー量が所定量以上の場合に、検出センサ４００から検出される残留トナー量が所定量以下となるまでクリーニング部３９０を転写体２００に当接し続けて付着した残留トナーを除去することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、媒体に画像を形成する画像形成装置に関し、特に転写体に付着する残留トナーの除去機構に関する。

従来の画像形成装置において、感光体ドラムからトナー像が転写される中間転写体は、記録用紙等の媒体を転写体とで挟持することによって、その媒体にトナー像を転写している。
ここで、下記特許文献１に記載の技術によれば、中間転写体に付着するトナーを除去するため、転写体から中間転写体に向けて電界を発生させて、中間転写体に残留しているトナーを転写体に付着させて除去する方法が開示されている（特許文献１の「電源９」と「電源１０」参照）。
また、一方で、中間転写体から転写体に移動し付着したトナー（以下「残留トナー」という）を除去するために、弾性ブレードやブラシ等を転写体に常時当接させて、転写体が所定回数回転して、残留トナーを除去する方法が開示されている（特許文献１の「クリーナ８」参照）。
特開２００５−３５２５０９号公報

ここで、上記特許文献１に記載の発明によれば、中間転写体が担持するトナー像は、媒体にほとんど転写されるため、媒体に転写後の中間転写体に残留するトナーも微量である。よって、転写体に移動し付着する残留トナーも微量であって、転写体が所定回数回転する程度によって、転写体に付着する残留トナーを除去することは可能である。
しかしながら、例えば縁無し印刷を設定している場合など、中間転写体が担持するトナー像が媒体よりも大きい場合には、トナー像が媒体からはみ出して転写体に付着する。従って、前記した場合に比べ転写体に付着する残留トナーは著しく多くなり、転写体の回転が所定回数回転する程度であるとすると、転写体に付着する残留トナーを除去しきれずに記録媒体の裏面側が汚れるという問題がある。

また、前記問題に対し、転写体の回転数を増やすことも考えられるが、残留トナーが微量である場合に、転写体が多回転することは、過剰なクリーニンングとなってしまう。つまり、転写体に当接する弾性ブレード等の磨耗が著しくなり、クリーニング不良が発生しやすくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は前記問題に鑑み、媒体の裏面側が汚れるおそれがなく、かつ、磨耗によるクリーニング不良が生じにくい画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像を媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記媒体に転写可能な範囲を超えるトナー像を前記像担持体に形成可能な画像形成部と、前記媒体を前記像担持体とで挟持して、前記像担持体に担持された前記トナー像を前記媒体に転写させる転写体と、前記転写体に当接離間可能な接離機構を有し、前記転写体に当接して前記転写体に付着した前記トナー像の一部である残留トナーを除去可能なクリーニング部と、前記転写体に付着した残留トナー量を検出する検出センサとを備え、前記検出センサから検出される前記残留トナー量が所定値以上の場合に、前記媒体に前記トナー像の転写を中断するとともに、前記検出センサから検出される残留トナー量が所定値未満となるまで前記クリーニング部を前記転写体に当接し続けて前記転写体に付着した残留トナーを除去することを特徴とする。

前記発明によれば、検出センサを備えるため、転写体に付着する残留トナー量を検出することができる。また、残留トナー量が所定量以上であると判断した場合、つまり、転出体のクリーニングが必要と判断した場合、転写体にクリーニング部を当接させて残留トナーを除去するため、転写体に付着した残留トナーを除去することができる。
そして、そのクリーニング部の当接についても、検出センサから検出される残留トナー量が所定量未満となるまで、つまり、クリーニングが不要となるまで当接し続けるため、クリーニング不足と過剰なクリーニングを回避することができ、媒体の裏面側が汚れるおそれがなく、かつ、磨耗によるクリーニング不良が生じにくくなる。

また、請求項２における画像形成装置は、前記画像形成部が前記媒体に転写可能な範囲を超える前記トナー像を形成すると判断した場合に、前記クリーニング部と転写体に当接させて、画像を形成することを特徴とする。

これによれば、媒体に転写可能な範囲を超えるトナー像を形成した場合には、転写体に残留トナーが付着することとなるが、クリーニング部と転写体に当接している状態で印刷を開始するため、その印刷時における転写体の回転によって残留トナーを除去することができる。従って、改めて、印刷を開始する場合において、前記するクリーニングを行う必要がなく、印刷完了時間の短縮を図ることができる。

また、請求項３における画像形成装置は、前記媒体に転写可能な範囲は、媒体の用紙サイズであることを特徴とする。

本発明によれば、クリーニング不足または過剰なクリーニングを回避して、転写体に付着する残留トナー量に対応したクリーニングを行うことで、媒体の裏面側が汚れるおそれがなく、かつ、磨耗によるクリーニング不良が生じにくい画像形成装置を提供することができる。

次に、本発明の実施形態における画像形成装置につき、図面を参照して詳細に説明する。尚、図１は、実施形態における画像形成装置の全体を断面視した全体図であり、図２は、実施形態における画像形成装置が有する制御部の構成図であり、図３は、実施形態における画像形成装置が転写体のクリーニングを行う工程を示す図である。

（画像形成装置１）
画像形成装置１は、記録用紙等の媒体に画像を形成する装置であって、本実施形態における画像形成装置１は、図１に示すように、主に媒体に転写するトナー像を形成する画像形成部１００と、画像形成部１００が形成したトナー像を媒体に転写させる転写体２００と、媒体に転写されたトナー像を定着させる定着ユニット３００と、媒体を搬送する搬送部３７０と、転写体２００に付着した残留トナーをクリーニングするクリーニング部３９０と、転写体の表面に付着した残留トナー量を検出する検出センサ４００と、前記する画像形成部１００等の動作を制御する制御部５００（図２参照）とからなる。
なお、本実施形態において、画像が転写される媒体を記録用紙として、以下説明する。

（画像形成部１００）
画像形成部１００は、図１に示すように、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のそれぞれ各色のトナー像を形成する画像形成ユニット１１０Ｂ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃと、各色のトナー像が順次転写積層されて形成されたカラートナー像を担持する中間転写体１５０とからなる。

画像形成ユニット１１０Ｂ、１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃのそれぞれは、同じ構成であって、各色のトナー像の担持体である感光ドラム１１１Ｂと、感光ドラム１１１Ｂの表面を帯電させる帯電ローラ１１２Ｂと、情報に基づいてＬＥＤ光を照射し感光ドラム１１１Ｂ上に静電潜像を形成する露光手段１１３Ｂと、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する現像ローラ１１４Ｂと、その現像ローラ１１４Ｂにトナーを供給する供給ローラ１１５Ｂと、各色に着色された非磁性トナーを収納するトナーカートリッジ１１６Ｂとを備える。
また、感光ドラム１１１Ｂと、帯電ローラ１１２Ｂと、現像ローラ１１４Ｂと、供給ローラ１１５Ｂは、図示しない駆動モータによって回動し、その図示しない駆動モータは、後記する画像形成制御部５４０（図２）によって制御される。
また、露光手段１１３Ｂは、後記するコマンド・画像処理部５１０（図２）から信号を受けて制御され、また、帯電ローラ１１２Ｂは、後記する電圧制御部５６０（図２）が制御する電圧印加部（図示せず）によって電圧が供給される。

（中間転写体１５０）
中間転写体１５０は、中間転写ベルト１５１と、中間転写ローラ１５２ａ〜１５２ｄと、駆動ローラ１５３ａ〜１５３ｃとからなる。
中間転写ベルト１５１は、図１に示すように、駆動ローラ１５３ａ〜１５３ｃが回動することによって、矢印の方向に回動可能なように、駆動ローラ１５３ａ〜１５３ｃに伸張懸架している。これによって、中間転写ベルト１５１は、画像形成ユニット１１０Ｂ等の感光ドラム１１１Ｂ等が担持する各色のトナー像が順次転写され、カラーのトナー像が中間転写ベルト１５１上に形成されることとなる。また、中間転写ベルト１５１は、トナー像が転写し易いように高抵抗の半導電性プラスチックフィルムからなっている。

また、中間転写ローラ１５２ａ〜１５２ｄは、画像形成ユニット１１０Ｂの感光ドラム１１１Ｂに対向する位置に配設され、中間転写ベルト１５１を感光ドラム１１１Ｂ等とで挟持している。また、感光ドラム１１１Ｂ等が担持するトナー像を中間転写ベルト１５１に転写し易いように、中間転写ローラ１５２ａ〜１５２ｄは後記する電圧印加部の第１印加手段（図示せず）によって電圧が供給される。
駆動ローラ１５３ａ〜１５３ｃは、図示しない駆動モータによって回動し、その図示しない駆動モータは、後記する画像形成制御部５４０によって制御される。

（転写体２００）
転写体２００は、図１に示すように、転写ベルト２１０と転写ローラ２２０ａ、２２０ｂとからなる。転写ベルト２１０は、転写ローラ２２０ａ、２２０ｂに伸張懸架しており、転写ローラ２２０ａ、２２０ｂが回動することによって、矢印の方向に回動する。また、転写ベルト２１０は、トナー像が転写し易いように高抵抗の半導電性プラスチックフィルムからなっている。

転写ローラ２２０ａ、２２０ｂは、図示しない駆動モータによって回動し、その図示しない駆動モータは、後記する画像形成制御部５４０（図２）によって制御される。また、転写ローラ２２０ａは、後記する電圧印加部の第２印加手段によって電圧が印加される。中間転写ベルト１５１に担持されたトナー像が記録用紙に転写可能なように、転写ローラ２２０ａは、懸架する転写ベルト２１０が記録用紙を中間転写ベルト１５１とで挟持可能なように、駆動ローラ１５３ａと対向する位置に配設されている。

（電圧印加部）
図示しない電圧印加部は、トナー像が転写され易いように、駆動ローラ１５２ａ〜１５２ｃと転写ローラ２２０ａに電圧を印加する手段であって、帯電ローラ１１２Ｂ等や駆動ローラ１５２ａ〜１５２ｃに電圧を印加する第１印加手段と、転写ローラ２２０ａに電圧を印加する第２印加手段とからなる。また、第１印加手段と第２印加手段は、後記する電圧制御部５６０（図２）によって制御される。

（定着ユニット３００）
定着ユニット３００は、記録用紙上に転写されたトナー像を定着させるために、記録用紙に所定の熱と圧力を加える部材であり、ヒートローラと加圧ローラとからなる。具体的に定着ユニット３００のヒートローラが、用紙に転写されたトナー像を所定温度で加熱することによってトナー像を融解させて、定着ユニット３００の加圧ローラが、その融解したトナー像を所定圧力で加圧することによって用紙上にトナー像の定着を行う。

（搬送部３７０）
搬送部３７０は、図１に示す破断線の矢印で示す方向に記録用紙の搬送を行う機構であって、ピックアップローラ３７１と、レジストローラ３７２とから構成されている。
ピックアップローラ３７１は、積載されている記録用紙の最上側に位置する記録用紙に当接して、図示しない用紙トレイから記録用紙の供給を行う。また、レジストローラ３７２は、ピックアップローラ３７１から供給された記録用紙を中間転写ベルト１５１と転写ベルト２１０との間への搬送を行う。
また、前記したピックアップローラ３７１と、レジストローラ３７２は、図示しない駆動部により、図１に示す矢印方向に、用紙を搬送するように回動する。また、その図示しない駆動部の動作は後記する搬送制御部５５０（図２）によって制御される。

（クリーニング部３９０）
クリーニング部３９０は、転写体２００の転写ベルト２１０に付着した残留トナーの除去を行い、クリーニングブレード３９１と図示しない接離機とクリーナ容器３９２とからなる。
クリーニングブレード３９１は、転写ベルト２１０に当接することによって、残留トナーを掻き落とす。また、その図示しない接離機は、前記するクリーニングブレード３９１を移動させることによって、クリーニングブレード３９１と転写ベルト２１０とを当接または離間させる接離機構である。尚、接離機構の当接・離間は、接離機構制御部５７０（図２）によって、制御される。また、クリーナ容器３９２は、転写ベルト２１０から掻き落とされた残留トナーを収容する容器である。

（検出センサ４００）
検出センサ４００は、図１に示すように、転写ベルト２１０に対向して配設されて、転写ベルトに付着している残留トナーの量を検出するセンサである。また、残留トナー量を検出するセンサとしては、たとえば、転写ベルト２１０に向かって光を照射し、その反射した光の受光量によって、残留トナー量を検出する反射型センサがあげられる。

（制御部５００）
図２に示す制御部５００は、この装置全体の制御を司る部位であり、主制御部と従制御部とから構成される。
主制御部は、入力された画像データをビットマップに展開等を行うコマンド・画像処理部５１０と、画像形成装置１における駆動機器の回動等の管理・制御を行う印刷制御部５２０と、転写体２００の転写ベルトに付着する残留トナー量について判断する残留トナー量判断部５３０とから構成される。尚、主制御部を構成するコマンド・画像処理部５１０等は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等及びプログラムからなる。

コマンド・画像処理部５１０は、後記するインタフェース部６００を介して操作者からの印刷指示を受けて、インタフェース部６００が受信した受信データの解釈、或いはビットマップへの展開を行う。また、そのビットマップに展開されたデータをＬＥＤ用のインタフェースにあわせて加工を行い、その加工したデータを画像形成ユニット１１０Ｂ等の露光手段１１３Ｂに転送する。
また、コマンド・画像処理部５１０は、インターフェイス部６００を介して操作者からの印刷指示内容について、指定された記録用紙よりも受信した画像データが大きいか否かを判断する。
また、コマンド・画像処理部５１０は、指定された記録用紙よりも受信した画像データが大きいと判断した場合に、縁なし印刷用のビットマップに展開を行う縁なし画像処理部５１５を備える。

印刷制御部５２０は、画像形成部１００等の動作の制御を司る部位であって、後記する画像形成制御部５４０等に制御信号の送信を行う。
残留トナー量判断部５３０は、検出センサ４００によって検出された信号を受けて、付着する残留トナーが予め記憶された閾値となる所定の残留トナー量よりも多いか否かの判断を行う。

また、従制御部は、前記する印刷制御部５２０からの信号を受けて、各機構の動作の制御を行い、画像形成制御部５４０と搬送制御部５５０と電圧制御部５６０と接離機構制御部５７０とを備える。

そのほか、画像形成装置１は、図２に示すように、インタフェース部６００を備えている。インタフェース部６００は、図示しない外部のホストコンピュータ等の外部装置から、操作者からの印刷命令や送信される画像データの受信を行う。

（使用方法）
次に実施形態の画像形成装置１における画像形成工程についての概略を説明する。

画像形成装置１は、操作者からの印刷命令をうけて、インタフェース部６００が受信した画像データを、コマンド・画像処理部５１０がビットマップ画像に展開する。
また、コマンド・画像処理部５１０は、印刷制御部５２０に指示して、定着ユニット３００のヒートローラの加温と、後記する転写体２００の転写ベルト２１０に付着する残留トナーの有無の判断等を行い、ヒートローラが所定の温度になってから印刷動作の準備が完了となる。

印刷動作は、まず最初に、印刷制御部５２０が、第１印加手段を介して、帯電ローラ１１２Ｂ等と中間転写ローラ１５２ａ〜１５２ｄに電圧を供給するように電圧制御部５６０に指示する。
つぎに、帯電ローラ１１２Ｂの帯電が安定したら、コマンド・画像処理部５１０は、ビットマップ画像を変換して露光手段１１３Ｂ等に送信する。露光手段１１３Ｂ等は画像データに対応して発光して静電潜像を形成し、現像ローラ１１４Ｂ等から供給される各色のトナーが付着して、感光ドラム１１１Ｂ等上に各色のトナー像が形成される。
また、画像形成制御部５４０は、感光ドラム１１１Ｂ等に形成された各色のトナー像が、感光ドラム１１１Ｂ等と電圧が供給された中間転写ローラ１５２ａ〜１５２ｄに挟持された中間転写ベルト１５１に順次転写積層されて、フルカラーのトナー像が形成されるようにする。
次に、搬送制御部５５０は、中間転写ベルト１５１上に形成されたフルカラーのトナー像が第２次転写位置である、転写体２００と対向する位置に到達するタイミングを見計らって、ピックアップローラ３７１、レジストローラ３７２を駆動させて、記録用紙を２次転写位置に搬送する。
また、電圧制御部５６０は、電圧印加部の第２印加手段を介して、記録用紙が２次転写位置に到達するタイミングを見計らって、転写体２００の転写ローラ２２０ａに電圧を供給する。
そして、トナー像が転写された記録用紙は、定着ユニット３００によって、所定の温度に過熱されているヒートローラと加圧ローラによって、トナー像が定着されて排出されることとなる。

（クリーニング工程）
次に、前記した転写体２００の転写ベルト２１０に付着する残留トナーの有無の判断等のクリーニング工程について、図３のフローチャートを用いて説明する。
まず、操作者から印刷指示をうける（Ｓｔａｒｔ）。
これをうけて、検出センサ４００は、転写体２００の転写ベルト２１０の表面上に付着した残留トナー量の検出を開始する。尚、検出センサ４００による残留トナー量の検出は、継続して行われる（Ｓ１０１）。
次に、残留トナー量判断部５３０は、検出センサ４００が検出した残留トナー量についての信号を受けて、転写ベルト２１０の表面に付着している残留トナーが所定量以上であるかを判断する。ここで、検出センサ４００の残留トナー量の検出が継続して行われているため、検出センサ４００からの信号を継続的にうけて、残留トナー量判断部５３０は、所定量以上であるかの判断を継続的に行うこととなる（Ｓ１０３）。

Ｓ１０３において「Ｙｅｓ」と判断された場合、接離機構制御部５７０は、図示しない接離機構を駆動させてクリーニング部３９０のクリーニングブレード３９１を転写体２００の転写ベルト２１０に当接させて、転写ベルト２１０の表面に付着する残留トナーを掻き落とすことによって、クリーニングを開始する（Ｓ１０４）。

また、クリーニング中に検出センサ４００からの信号を受けて、残留トナー量判断部５３０が所定の残留トナー量未満となったと判断した場合、接離機構制御部５７０は、図示しない接離機構により、クリーニングブレード３９１を転写ベルト２１０から離間させる（Ｓ１０６）。

Ｓ１０３若しくはＳ１０６において、転写ベルト２１０に付着した残留トナーが所定量未満と判断された場合、印刷指示されて形成するトナー像が、媒体である記録用紙に転写可能な範囲を超えるかを判断する。具体的には、コマンド・画像処理部５１０が、記録用紙よりもインタフェース部６００が受信した画像データのほうが大きいかを判断する（Ｓ１０５）。ここで、コマンド・画像処理部５１０が記録用紙よりもインタフェース部６００が受信した画像データのほうが大きいと判断した場合、縁なし画像処理部５１５によって画像データを縁なし印刷用のビットマップに展開を行う。

そして、Ｓ１０５において「Ｎｏ」と判断された場合、印刷を開始する（Ｓ１０７）。具体的には、前記したように、中間転写ベルト１５１に順次転写積層した形成されたフルカラーのトナー像を記録用紙に転写し、定着ユニット３００によってトナー像が定着されて排出して印刷動作は終了となる（Ｅｎｄ）。

また、Ｓ１０５において「Ｙｅｓ」と判断された場合、接離機構制御部５７０は、図示しない接離機構によりクリーニングブレード３９１を転写ベルト２１０に当接させ、印刷を開始する（Ｓ１０８）。
印刷終了後、接離機構制御部５７０は、図示しない接離機構によりクリーニングブレード３９１を転写ベルト２１０から離間して（Ｓ１１０）、終了となる（Ｅｎｄ）。

以上、実施形態における画像形成装置１について説明したが、実施形態の画像形成装置１によれば、記録用紙等の媒体に印刷を開始する（Ｓ１０７とＳ１０８）前に、転写体の残留トナー量を検出し、クリーニングブレード３９１を当接させてクリーニングを行うため、転写体が媒体の裏面を汚すおそれはない。
また、転写体に付着する残留トナーが所定量未満となった場合に、クリーニングブレード３９１を離隔させるため、過剰なクリーニングによるクリーニングブレード３９１の磨耗を回避することができ、クリーニングブレード３９１の磨耗によるクリーニング不良が生じにくくなる（Ｓ１０６）。
また、記録用紙に転写可能な範囲を超えるトナー像を形成した場合に、転写体にクリーニングブレード３９１を当接させながら印刷をするため、記録用紙の転写可能な範囲を超えて転写体に付着する残留トナーを、印刷時における転写体の回動によって除去することが可能となり、改めて、印刷を開始する場合において、前記するクリーニングを行う必要がなく、印刷完了時間の短縮を図ることができる

実施形態における画像形成装置の全体を断面視した全体図である。 実施形態における画像形成装置が有する制御部の構成図である。 実施形態における画像形成装置が転写体のクリーニングを行う工程を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１００ 画像形成部
１１０Ｂ 画像形成ユニット
１１１Ｂ 感光ドラム
１１２Ｂ 帯電ローラ
１１３Ｂ 露光手段
１１４Ｂ 現像ローラ
１１５Ｂ 供給ローラ
１１６Ｂ トナーカートリッジ
１５０ 中間転写体
１５１ 中間転写ベルト
１５２ａ〜１５２ｄ 中間転写ローラ
１５３ａ〜１５３ｃ 駆動ローラ
２００ 転写体
２１０ 転写ベルト
２２０ａ、２２０ｂ 転写ローラ
３００ 定着ユニット
３７０ 搬送部
３７１ ピックアップローラ
３７２ レジストローラ
３９０ クリーニング部
３９１ クリーニングブレード
３９２ クリーナ容器
４００ 検出センサ
５００ 制御部
５１０ コマンド・画像処理部
５１５ 縁なし画像処理部
５２０ 印刷制御部
５３０ 残留トナー量判断部
５４０ 画像形成制御部
５５０ 搬送制御部
５６０ 電圧制御部
５７０ 接離機構制御部
６００ インタフェース部

Claims (3)

1. 像担持体上に形成されたトナー像を媒体に転写して画像を形成する画像形成装置において、
   前記媒体に転写可能な範囲を超えるトナー像を前記像担持体に形成可能な画像形成部と、
   前記媒体を前記像担持体とで挟持して、前記像担持体に担持された前記トナー像を前記媒体に転写させる転写体と、
   前記転写体に当接離間可能な接離機構を有し、前記転写体に当接して前記転写体に付着した前記トナー像の一部である残留トナーを除去可能なクリーニング部と、
   前記転写体に付着した残留トナー量を検出する検出センサとを備え、
   前記検出センサから検出される前記残留トナー量が所定値以上の場合に、
   前記媒体に前記トナー像の転写を中断するとともに、前記検出センサから検出される残留トナー量が所定値未満となるまで前記クリーニング部を前記転写体に当接し続けて前記転写体に付着した残留トナーを除去することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成部が前記媒体に転写可能な範囲を超える前記トナー像を形成すると判断した場合に、前記クリーニング部と転写体に当接させて、画像を形成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. 前記媒体に転写可能な範囲は、媒体の用紙サイズであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   

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