JP2013182153A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を伴わず、また部材の耐久性を損なわずに、用紙の裏汚れを招かない程度に２次転写体表面のトナー汚れを効率的にクリーニングすることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の画像形成装置１は、２次転写体９Ｃに対して接離可能に配置されて２次転写体に付着したトナーを掻き取る第１クリーニング手段１５と、記録媒体が２次転写位置を通過していないときに２次転写対向ローラ２Ｃにトナーと逆極性のバイアスを印加することにより、２次転写体９Ｃ上に残留付着しているトナーを中間転写体２に転移させる第２クリーニング手段とを有し、第１クリーニング手段１５と第２クリーニング手段は所定条件に従って動作することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタのフルカラー化、高速化及び高画質化が進み、オフセット印刷レベルの高精細な画像形成も可能になった。特に、オンデマンド出版物の分野において、比較的手軽で、また少部数への対応が可能であることから、これまで印刷法で作製してきた出版物をフルカラー複写機やフルカラープリンタで作製する傾向が顕著になっている。その結果、版を起こす手間をかけずにプリント作成ができるという迅速性がビジネスチャンスを拡大し、最近では一部の商用軽印刷分野でオフセット印刷との競合が始まっている。

このような静電プロセスを用いた画像形成装置では、中間転写ベルトが広く用いられており、また、多種多様な用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含む画像が形成されるものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙などとも称される）への高画質な画像を求めるニーズに対しては２次転写ベルトを用いたものが好適である。すなわち、２次転写ベルトに用紙を吸着させることで、薄紙など剛性の低い用紙に対しても皺や変形を形成することなく、またジャムを引き起すことなく安定して２次転写部を通過させることができる。

一方このような画像形成装置では、２次転写ベルト上に付着したトナーをクリーニングする必要があり、クリーニングを行わないと用紙の裏面に汚れ等が発生する。フルカラー化、高速化によりクリーニングがより困難になっているが、商用印刷では商品である印刷物に裏汚れ等を発生させないようにすることが非常に重要である。

２次転写ベルトの汚れを除去する方法としては、従来から２次転写ベルトを機械的にクリーニングする方法と電気的にクリーニングする方法が用いられている。
２次転写ベルトの機械的なクリーニング方法は、クリーニングブレード、ローラ、ブラシ等のクリーニング部材を、所定圧力で２次転写ベルトに押付け、この接触圧力で２次転写ベルト上の汚れトナーを回収するものである。

しかしながら、従来の画像形成装置ではクリーニング部材が２次転写ベルトに常に当接しているため、両者の摺擦によって２次転写ベルト表面の損耗やクリーニング部材の磨耗が生じてこれらの寿命が低下し、結果として画像形成装置の寿命低下を招き、部品交換を行ってもランニングコストが増大するという問題があった。

一方、２次転写ベルトの電気的なクリーニング方法は、２次転写ベルト上に付着している汚れトナーにバイアスを印加することで汚れトナーを回収する方法である。しかしながら、このように静電的にトナーを回収するだけでは、２次転写ベルトからの汚れトナーの転移は完全ではなく不十分である。

そこで、機械的にクリーニングする方法と電気的にクリーニングする方法を併用する方法が知られている（特許文献１，２）。

特許文献１には、感光ドラム上に形成されたトナー像を転写紙に転写させる無端状の転写ベルトの裏面側に配列されたバイアスローラと、転写ベルトに接触して転写ベルトに残留付着しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードを備え、バイアスローラをもクリーニング手段として用い、転写紙が転写部を通過していないときにバイアスローラにバイアス電圧を印加して転写ベルト上に残留付着しているトナーを感光ドラムに転移させ、転写紙の裏汚れを防止する画像形成装置が開示されている。

しかし、この技術は昨今のフルカラー化、高速連続印刷化には対応しておらず、クリーニング性能が十分ではない。例えば、用紙サイズ混載の両面連続印刷などでは、両面印刷中に非画像部に対応した２次転写ベルト上に蓄積した汚れが印刷面である第２面を汚してしまう。

特許文献２には、２本以上のローラに懸架され、且つ像担持体と接触して転写ニップを形成する無端状の転写ベルトを有し、転写ベルトにバイアスを印加して像担持体上のトナー像を静電的に転写材に転写する転写手段と、転写ベルトにブレードを圧着解除可能にして、ブレードの圧着時に転写ベルトに付着したトナーを剥ぎ取る第１クリーニング手段と、転写ベルトに付着したトナーを静電ローラにより除去または転写ベルトに付着したトナーをファーブラシにより除去する第２クリーニング手段とを備え、第２クリーニング手段は常時作用させ、所定シーケンスのみ第１クリーニング手段も作用させる画像形成装置が開示されている。

しかし、この技術では第２クリーニング手段である静電ローラを別途設けているため、装置の大型化やコスト増大を招く。

そこで本発明は、装置の大型化を伴わず、また部材の耐久性を損なわずに、用紙の裏汚れを招かない程度に２次転写体表面のトナー汚れを効率的にクリーニングすることができる画像形成装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記潜像担持体との対峙位置において２次転写対向ローラを含む複数のローラに掛け回された中間転写体と、前記潜像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する１次転写装置と、前記中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置と、前記２次転写対向ローラに対峙して前記中間転写体に当接する２次転写位置において前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写すると共に該記録媒体を定着装置へ搬送する２次転写体と、を備え、前記２次転写体に対して接離可能に配置されて前記２次転写体に付着したトナーを掻き取る第１クリーニング手段と、前記記録媒体が前記２次転写位置を通過していないときに前記２次転写対向ローラにトナーと逆極性のバイアスを印加することにより、前記２次転写体上に残留付着しているトナーを前記中間転写体に転移させる第２クリーニング手段とを有し、前記第１クリーニング手段と前記第２クリーニング手段は所定条件に従って動作することを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、薄紙分離性、紙搬送性等で紙種対応力のある２次転写体のクリーニングにおいて、摩耗劣化し易いがクリーニング性能の高い掻き取り方式のクリーニングと、静電的にトナーを中間転写体へ戻すためその転移は完全ではないが、劣化し難いバイアスクリーニングを状況によって使い分け又は組み合わせる。よって、第１クリーニング手段の磨耗を軽減しつつ、用紙の裏汚れ、コバ面汚れ等が生じることのない確実なクリーニングが可能となる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 クリーニング装置の概略構成図である。 第１及び第２クリーニング手段によるクリーニングの使い分け（組合せ）を示す図である。 ２次転写バイアスと第２クリーニング用バイアスの制御の一例を示す図である。 ２次転写バイアスと第２クリーニング用バイアスの制御の一例を示す図である。 別なクリーニング装置の概略構成図である。 別なクリーニング装置の概略構成図である。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
画像形成装置１は、色分解に対応した色の画像を形成可能な潜像担持体としての感光体を複数並置したタンデム方式の構成を有し、各感光体上で形成されたトナー像を中間転写ベルトに重畳転写したうえで、その重畳画像を用紙に対して一括転写することで多色画像を形成可能なフルカラープリンタである。なお、本発明の画像形成装置としては、フルカラープリンタに限らず、フルカラー複写機、ファクシミリ装置及び印刷機なども含まれる。

図１においてフルカラープリンタ１には、画像形成部１Ａが縦方向の中央部に位置し、その下方には給紙部１Ｂが、さらに画像形成部１Ａの上方には原稿載置台１Ｃ１を備えた原稿走査部１Ｃがそれぞれ配置されている。

画像形成部１Ａには、水平方向に展張面を有する中間転写ベルト２で構成された転写手段が配置されており、中間転写ベルト２の上方には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

画像形成部１Ａには、補色関係にある色のトナー（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）による画像を担持可能な感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍが、中間転写ベルト２の展張面に沿って並置されている。なお、以下の説明において、全ての感光体に共通する内容の場合には感光体を符号３により示す。各感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍは、それぞれ同じ方向（図１では、反時計方向）に回転可能なドラムで構成されている。その周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、書き込み装置５、現像装置６、転写バイアス印加手段の一つである１次転写装置７及びクリーニング装置８が配置されている。図１では、便宜上、感光体３Ｂを対象として各装置の符号にＢを付して示している。

帯電装置４は感光体３の表面を帯電させ、現像装置６は感光体上の潜像を現像してトナー像を形成し、１次転写装置７は感光体上のトナー像を中間転写ベルト２に転写し、２次転写体としての２次転写ベルト９Ｃは２次転写位置において中間転写ベルト２上のトナー像を用紙に転写すると共に用紙を定着装置１１へ搬送する。

中間転写体としての中間転写ベルト２は、各感光体を備えた作像ユニットからの可視像を順次転写される１次転写部と、複数のローラ２Ａ〜２Ｄに掛け回されて感光体との対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。展張面を構成するローラ２Ａ，２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙してトナーと同極性のバイアスが印加された２次転写対向ローラとして用いられており、ローラ２Ｄはテンションローラとして用いられている。この２次転写対向ローラ２Ｃには、後述するようにバイアス印加される電位極性を反転することができる電源が接続している。

２次転写後の中間転写ベルト２上に残留した転写残トナーは、クリーニング装置１０により除去される。クリーニング装置１０は、クリーニングブレードと、固形潤滑材を塗布する回転可能なローラ状の塗布ブラシとを備えている。クリーニングブレードは、中間転写ベルト２に当接してその表面から転写残トナーを掻き取る。塗布ブラシは、回転しながら、加圧バネにより押しつけられている固形潤滑剤を掻き取って中間転写ベルト２に塗布する。このように、クリーニング装置１０は、中間転写ベルト２上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置としての機能と、中間転写ベルト２表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置としての機能を兼ね備えている。本実施例のクリーニング装置１０はブレード方式で構成されるが、静電クリーニング方式であってもよい。静電クリーニング方式の場合は、クリーニングローラ若しくはクリーニングブラシにバイアスを印加し、中間転写ベルト上に付着した残トナーを静電吸着してクリーニングする。

２次転写装置９は、駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回され、２次転写装置９が位置する２次転写位置において中間転写ベルト２と同方向に移動可能な２次転写ベルト９Ｃを備えており、２次転写ベルト９Ｃを駆動ローラ９Ａにより駆動している。なお、前述した１次転写装置７のバイアス特性にもよるが、駆動ローラ９Ａに帯電特性を備えさせて用紙を静電吸着するように構成することもできる。２次転写装置９では、２次転写ベルト９Ｃにより用紙を搬送する過程で中間転写ベルト２に重畳された多色画像を一括転写によって、あるいは担持されている単一色の画像をそれぞれ用紙に転写することができる。

２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙が給送されるようになっている。給紙部１Ｂは、複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１から繰り出される用紙の搬送路に配置された複数の搬送ローラ１Ｂ２と、２次転写位置前方に位置するレジストローラ１Ｂ３とを備えている。本実施例では、給紙部１Ｂには、給紙トレイ１Ｂ１から繰り出される用紙の搬送路に加えて、給紙カセット１Ｂ１内に収容されていない種類の用紙を２次転写位置に向けて給送できる構成が備えられている。この構成は、画像形成部１Ａの壁面の一部を起倒可能に設けた手差しトレイ１Ａ１と繰り出しコロ１Ａ２とを備えている。給紙カセット１Ｂ１からレジストローラ１Ｂ３に向かう用紙の搬送路途中には、手差しトレイ１Ａ１から繰り出された用紙の搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送される用紙もレジストローラ１Ｂ３によってレジストタイミングが設定されるようになっている。

書き込み装置５（図１では便宜上、符号５Ｂで示してある）は、原稿走査部１Ｃに有する原稿載置台１Ｃ１上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｂ、３Ｙ、３Ｃ、３Ｍに対して画像情報に応じた静電潜像を形成するようになっている。

原稿走査部１Ｃには、原稿載置台１Ｃ１上の原稿を露光走査するスキャナ１Ｃ２が備えられており、さらに原稿載置台１Ｃ１の上面には、自動原稿給送装置１Ｃ３が配置されている。自動原稿給送装置１Ｃ３は、原稿載置台１Ｃ１上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。

書き込み装置５により形成された感光体３上の静電潜像は、現像装置６（図１では、便宜上、符号６Ｂで示してある）によって可視像処理され、１次転写装置７により中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色のトナー像が重畳転写されると、トナー像は２次転写装置９により２次転写位置、すなわち中間転写ベルト２と２次転写ローラ９Ａとの当接位置（２次転写ニップ）において用紙に一括して２次転写される。

２次転写された用紙は２次転写装置９により定着装置１１に搬送され、ここで表面に担持している未定着画像を定着される。定着装置１１は、詳細を図示しないが加熱ローラにより加熱される定着ベルトと定着ベルトに対向当接する加圧ローラとを備えたベルト定着構造を備えている。定着ベルトと加圧ローラとの当接領域、つまりニップ領域を設けることにより、別ローラ方式の定着構造に比べて用紙への加熱領域を広げることができるようになっている。定着装置１１を通過した用紙は、定着装置１１の後方に配置されている搬送路切り換え爪１２によって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ１３又は反転されて再度レジストローラ１Ｂ３に向けて給送される。

画像形成装置１における１次転写装置７（図１では、便宜上、符号７Ｂで示してある）は、正極の転写バイアスを印加するローラであって、図示しない軸受けと圧縮スプリングなどの弾性体により中間転写ベルト２を介して感光体３に対して所定圧力で押圧されている。

また、１次転写装置７Ｂは、感光体３の中心位置との対向位置に対して１〜２ｍｍほど中間転写ベルト２の移動方向下流側にオフセットされた位置で、中間転写ベルト２と連動して回転するようになっている。これは、正規転写位置よりも前に転写バイアスによる転写が開始されて画像の流れなどの異常画像を発生させるプレ転写を防止するためである。

また、１次転写装置７は、金属芯金に中抵抗の電気特性を持つゴム材料を巻き付けた形態で構成されている。本実施例では、１次転写装置７は中抵抗の発泡ゴムで構成されており、その体積抵抗率は１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０^７〜１０^９Ω・ｃｍの範囲である。材料は発泡ゴムに限定されず、中抵抗のソリッドゴムも同様に用いることが可能である。また２次転写対向ローラ２Ｃは、金属芯金に中抵抗の電気特性を持つゴム材料を巻き付けた形態で構成されている。本実施例では、２次転写対向ローラ２Ｃは中抵抗ソリッドゴムで構成されており、その体積抵抗率は１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０^７〜１０^９Ω・ｃｍの範囲である。２次転写ローラ９Ａは中抵抗の発泡ゴムで構成されており、その体積抵抗率は１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０^７〜１０^９Ω・ｃｍの範囲である。

１次転写工程において、１次転写装置７として用いられるローラへの１次転写バイアス印加のために、極性が（＋）の定電流電源を用いており、電流設定値は略２０〜４０μＡの範囲である。一方、２次転写対向ローラとして用いられるローラ２Ｃ（以下では斤力ローラともいう）への２次転写バイアス印加では、極性が（−）の定電流電源を用いており、電流設定値は略２０〜５０μＡの範囲である。このようにローラ２Ｃを斤力ローラとして用いる場合には、駆動ローラ９Ａが電気的にアースに設定されている。
アースに繋がっている駆動ローラ９Ａに対して、中間転写ベルト２上のトナーを用紙側へ押し出す方向に２次転写電界が印加されている。

本実施例の中間転写ベルト２は、具体的にはＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の材料にカーボン分散或いはイオン導電剤配合により抵抗調整した中抵抗樹脂により構成された基層５０〜１００μｍの上に、ウレタン、ＮＢＲ、ＣＲ等のゴム材料に同様にカーボン分散或いはイオン導電剤配合により抵抗調整した材料からなる弾性層を１００〜５００μｍ設け、表層には１〜１０μｍ程度の厚みを持ったフッ素系のゴム或いは樹脂（或いは、それらのハイブリッド材料でもよい）の薄層のコーティングを施した３層ベルトによって構成されている。

その体積抵抗率は１０^６〜１０^１０Ω・ｃｍ、好ましくは１０^８〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲である。また、その表面抵抗率は１０^６〜１０^１２Ω／□、好ましくは１０^８〜１０^１２Ω／□の範囲である。また、基層のヤング率（縦弾性率）は３０００Ｍｐａ以上が望ましく、駆動による伸び、曲げ、しわ、波打ちに耐えるのに十分な機械強度が必要である。このような少なくとも１つの弾性層と画像形成面に薄層を有する弾性中間転写ベルトを用いることで、厚紙や、紙繊維の密度が低い用紙や、表面に２０〜３０μｍの凹凸を有する所謂エンボス紙等の用紙においても、弾性層が凹部へ追従するため凹部へのトナー転写性が良好になるというベタ埋り改善効果が知られている。

他の中間転写ベルト２の例として、単層構成のベルトとしてＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の材料にカーボン分散或いはイオン導電剤配合により抵抗調整した中抵抗樹脂単層でも良い。また、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の材料にカーボン分散或いはイオン導電剤配合により抵抗調整した中抵抗樹脂の単層構成の中間転写ベルト２の表面側にのみベルトの層自体の体積抵抗率よりも僅かに高抵抗の表層を設けたベルトでもよい。表層厚みとしては、１〜１０μｍ程度が望ましい。これは、特に樹脂中にカーボンを分散させて抵抗制御を行うタイプのベルトで、一度定着を通過して紙中の水分量が減少して抵抗が上昇した状態の紙への２次転写工程で発生する「白ポチ」という現象が改善されることが知られている。「白ポチ」というのは、カーボン分散状態のばらつきにより転写電流が集中して流れる経路ができて、その部分のトナーがはじき飛ばされて白く抜ける現象のことである。表面に高抵抗層を設けることにより、転写電流の局所的な集中が緩和されるため、異常画像「白ポチ」が改善される。

次に、本発明の特徴部であるクリーニング装置について説明する。
本発明の特徴部は、２次転写装置９における２次転写ベルト９Ｃのクリーニング装置であって、２次転写ベルト９Ｃの表面に付着している汚れトナーを効率よく除去するための構成である。この汚れトナーは、中間転写ベルトの背面から印加された転写電界が用紙以外の部分に対しても印加されることから、中間転写ベルト上に付着している所謂「カブリトナー」が２次転写ベルト上に転写されたものである。また、汚れトナーは、用紙のジャムにより転写時に用紙が２次転写ニップに来なかった場合や、用紙と用紙の間の非画像部で濃度補正のためのテストトナー像を２次転写ベルト９Ｃに転写する場合等のものである。

この２次転写ベルト上に転写された汚れトナーを放置した状態でさらに印字処理を続けると、用紙の裏面に汚れトナーが付着し、用紙の印字品位の低下を来たすことになる。

図２は、クリーニング装置の概略構成図である。
クリーニング装置は、２次転写装置９の移動方向下流側に配置されている第１クリーニング手段としてのクリーニングブレード１５と、２次転写対向ローラ２Ｃにトナーと逆極性の電位を印加することによってトナーを中間転写ベルト２へ転移させる第２クリーニング手段とを備えて構成されている。第２クリーニング手段は、トナーと逆極性の電位を印加することができる定電流電源（不図示）であり、２次転写対向ローラ２Ｃに接続している。

クリーニングブレード１５はゴムブレードで構成されており、その先端を２次転写ベルト９Ｃに接触させることで、２次転写ベルト９Ｃの表面に付着している汚れトナーを掻き取ることができるようになっている。また、ブレード１５は、２次転写ベルトに対して接離可能となっており、所定条件でのみ当接してクリーニングを行う。掻き取られた汚れトナーは、ブレード１５が収容されている回収槽１７に取り込まれる。

このクリーニング装置による第１クリーニングでは、クリーニングブレード１５の２次転写ベルト９Ｃへの当接時間は、２次転写ベルト９Ｃが１周するのに要する時間以上とする。２次転写ベルト９Ｃには、その全周にわたって汚れトナーが付着している可能性があるため、ブレード１５により全ての汚れトナーを取り除くためには、２次転写ベルト９Ｃが少なくとも完全に１周する間は第１クリーニングを実行する必要があるからである。

また、第２クリーニング手段による第２クリーニングでは、現像装置６において帯電された帯電極性である負極性（−）を有する、２次転写ベルト９Ｃ上に付着している汚れトナーを中間転写ベルト２に転移させるために、これと逆極性である正極性（＋）のバイアス電界を２次転写対向ローラ２Ｃに印加する電界制御を行う。

すると、汚れトナーと逆極性のバイアス電界を印加された２次転写対向ローラ２Ｃの静電力により、２次転写ベルト９Ｃ上に付着している汚れトナーは２次転写位置において中間転写ベルト２に転移し、その後クリーニング装置１０によって回収される。

しかし、この２次転写ベルト９Ｃ上に残留している汚れトナーが多い場合は、２次転写ベルトから中間転写ベルト２への汚れトナーの転写は完全には行われないため、第２クリーニングだけでは不十分である。しかし、例えばモノカラー印刷や片面印刷、大サイズ紙の場合などは用紙の裏面への汚れトナーの付着は少なく、第２クリーニングのみでも問題ない。

この第２クリーニングでは、バイアス電界の印加時間は、２次転写ベルト９Ｃが１周するのに要する時間以上とする。２次転写ベルト９Ｃには、その全周にわたって汚れトナーが付着している可能性があるため、２次転写位置において全ての汚れトナーを取り除くためには、２次転写ベルト９Ｃが少なくとも完全に１周する間は第２クリーニングを実行する必要があるからである。

２次転写ベルト９Ｃは、中間転写ベルト２と同様に単層若しくは複層構成のベルトとしてＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の材料にカーボン分散或いはイオン導電剤配合により抵抗調整した中抵抗樹で抵抗ムラの少ない材料によって形成されている。この２次転写ベルト上には、後述するプロセスコントロール用のテストパターンを検知する検知手段である光センサ１４が設けられている。

ここで、２次転写ベルトのクリーニングの動作条件について説明する。
第１クリーニング手段であるクリーニングブレード１５によるクリーニングは、クリーニング性能は高いが磨耗劣化による耐久性に問題がある。第２クリーニング手段によるバイアスクリーニングは、トナーを２次転写ベルト９Ｃから中間転写ベルト２へ静電的に戻すものであるが、その転移は完全ではなく、また印刷中のクリーニングは困難である。よって、これらのクリーニングを適宜使い分けることで、裏汚れ、コバ面汚れ等することなく、ブレードの磨耗を軽減して耐久性に優れ、高信頼なクリーニングが可能となる。

図３は、所定条件に従う第１及び第２クリーニング手段によるクリーニングの使い分け（組合せ）を示す。
これらの使い分け方法としては、２次転写ベルト残トナーが多い場合や、裏汚れが目立ちやすい場合（プロセスコントロール時、ジャム復帰時、両面印刷時、非画像部面積が多い場合）は、ブレードによる第１クリーニング（バイアスクリーニング併用可）を行い、それ以外の通常時は用紙が２次転写位置を通過していないときにバイアスによる第２クリーニングを行う。

また、第１クリーニング手段によるブレードクリーニングは、ブレードの損耗を防ぐために必要時以外は行わず、２次転写ベルトから離間させておく。必要時とは、第２クリーニング手段が使用できず、クリーニング性能が不十分なときである。

具体的には、フルカラー両面印刷時には第１クリーニング手段によるブレードクリーニングを行う。これは、多色のためモノカラーに比べてカブリトナーが増加すること、また両面印刷のために印刷面側（第２面）に汚れが付くため、片面の場合は裏面で目立たない汚れも目立ち易くなることによる。

また、小サイズ（例えばＡ４縦幅以下）の用紙の通紙中には、第１クリーニング手段によるブレードクリーニングを行う。これは、小サイズ紙では非通紙部面積が増加するため、通常は通紙部が少しずつ持って行く汚れトナーが２次転写ベルトに蓄積し、次の印刷ジョブで小サイズ以上の用紙を通紙した場合に蓄積した汚れトナーがこれに付着し易くなるためである。

また、紙間プロセスコントロール、非画像部プロセスコントロールの際には、第１クリーニング手段によるブレードクリーニングを行う。これは、画質調整などのためのプロセスコントロール用テストパターンを作成した場合に、そのテストパターンをクリーニングする場合である。

画質調整用プロセスコントロールでは画像濃度制御と位置ずれ制御を行うために、テストパターンを作成、検知する。画像濃度制御は、基準パターンを現像したトナー付着量に応じて、トナー濃度やＬＤ書き込み条件変更制御等を行い、位置ずれ制御は、位置ずれパターンにより各色の画像書き込みタイミング制御を行う。検知箇所については、画像濃度制御は、通常は現像直後の下流側で感光体上や中間転写ベルト上でパターンのセンサ検知を行うが、最近は感光体径が小さいため感光体上に検知センサを設けることが困難となり、中間転写ベルト上で検知することも多い。タンデム方式の画像形成装置での位置ずれ制御は、感光体間の距離のバラツキや各色の書き込みタイミングによる位置ずれを制御するため、中間転写ベルト上での検知が必須となり、ともに中間転写ベルト上で行う。

しかしながら、本実施例では少なくとも１つの弾性層と画像形成面に薄層を有する弾性中間転写ベルトを用いており、中間転写ベルト上でのテストパターンの検知が難しいため、２次転写ベルト上でこれを行う。

理由は以下のようである。中間転写ベルト上のトナーパターンの検知では、先ずトナーのない中間転写ベルト表面、所謂地肌部のセンサ出力を例えば４．０ＶとなるようにＬＥＤ発光光量の調整を行い（Ｖｓｇ調整）、トナーパターンのセンサ出力からトナー濃度を検出している。よって、Ｖｓｇ調整にとって中間転写ベルトの光沢度が重要であり、光沢度が高いとセンサの低い発光光量でＶｓｇ調整を行うことができ、トナーに対する高いＳ／Ｎ比が得られる。しかし、弾性中間転写ベルトは、ポリイミド等の単層樹脂ベルトより光沢度が低く、中間転写ベルトからの反射光が低減するため、ＬＥＤ発光光量が多くなってトナーからの反射光量が増え、Ｓ／Ｎ比が低くなり、場合によっては制御不良となってしまうためである。

弾性中間転写ベルトの光沢度が低下するのは、弾性層、表層ともに柔軟で強度が低いために弾性ブレードで傷が付き易く、トナー粒子がブレードエッジと弾性中間転写ベルト間に巻き込まれ易くなり、よってクリーニング性が劣ってフィルミィングが発生し、傷やフィルミィングにより乱反射や吸収が増大するためである。このように、弾性中間転写ベルト上のテストパターンでプロセスコントロールを行うことは困難なため、２次転写ベルト上に転写したテストパターンを検知することで、安定したプロセスコントロールが可能となる。

このように、プロセスコントロールの際（一般的には電源ＯＮ時、印刷開始前や終了後、所定枚数印刷後など）、２次転写ベルト上にテストパターンが形成されるが、このトナーはカブリトナーよりも多量であるため、第１クリーニング手段でのブレードクリーニングによりトナー除去される。

また、プロセスコントロールは一般的に印刷中以外で行われるが、さらなる画質安定化のために印刷中においても、用紙間（直前の作像終了からそれに続く次回の作像開始の間の時間又は間隔）や非画像部でテストパターンを作成し、逐次透磁率センサのトナー濃度制御基準値（Ｖｒｅｆ）を制御する濃度制御方法も行われる場合がある。

この場合は、印刷中（用紙が２次転写位置を通過しているとき）に、２次転写ベルト上に付着するテストパターンのトナーをクリーニングする必要があり、第２クリーニング手段でのクリーニングは困難である。

また、用紙のジャムにより転写時に用紙が２次転写ニップに来なかった場合に、既に２次転写ベルト上に転写されているトナーもカブリトナーよりも多量であるため、ジャムリカバリ動作の際に、第１クリーニング手段でブレードクリーニングする。

以上のような条件においては、２次転写ベルトにクリーニングブレード１５を当接させ、これにより２次転写ベルトのクリーニングを行う。上記の条件以外ではブレード１５を２次転写ベルト９Ｃから離間しておくため、常時当接する場合に比べて、ブレードの磨耗が抑えられ、結果的に耐久性が向上する。

また、図３に示すように、クリーニング性能を上げ、またクリーニング時間を短縮するため、印刷中以外の第１クリーニング手段の動作時であるジャム後リカバリ動作時、通常プロセスコントロール時に、第２クリーニング手段によるバイアスクリーニングを併用しても良い。

一方、図３に示すように、第１クリーニング手段でのクリーニングを行わないときは、２次転写ベルトのクリーニングは第２クリーニング手段で行う。具体的には、電源ＯＮによる装置の立ち上げ時や、待機、スリープ、低電力モード等からの復帰時である。これらの場合、立ち上げ復帰シーケンス（定着のウォームアップや作像エンジンのウォームアップなど）が行われる間に第２クリーニング手段でのクリーニングを行う。

この第２クリーニングでは、バイアス電界の印加時間は、２次転写ベルト９Ｃが１周するのに要する時間以上とし、本実施例では５秒程度である。２次転写ベルトには、その全周にわたって汚れトナーが付着している可能性があるため、全ての汚れトナー取除くために、２次転写ベルトが少なくとも完全に１周する間クリーニングを実行することで、ベルトを確実にクリーニングすることができる。また、第２クリーニングは立ち上げ復帰シーケンスの間に終了するため、ユーザーの待ち時間を増加させることはない。

また、図３に示すように、印刷開始前（通紙前）や印刷終了後（通紙後）に第２クリーニング手段での第２クリーニングを行う。
具体的には、図４は、２次転写バイアスと第２クリーニング用バイアスの制御の一例を示す。先ず、負極性（−）の２次転写バイアスが印加されることで、２次転写（印刷）が行われる。ここで、正極性（＋）の第２クリーニング用バイアスを印加するタイミングとしては、図示のように画像形成装置のコピーボタンを押して用紙の給紙が開始されてからその先端が２次転写ニップに達するまでの所謂前回転時のみでもよい（ＩＩ）。また、前回転時に加えて、用紙の後端が２次転写ニップを出てから定着を抜けて装置の動作が停止するまでの所謂後回転中にクリーニングを行ってもよい（Ｉ）。また、後回転時のみクリーニングを行ってもよい（ＩＩＩ）。

バイアス印加時間は前回転時、後回転時でそれぞれベルト１周分でもよい。本実施例では、バイアス印加時間を５秒としている。
また、図５に示すように、ファーストプリントタイムを短縮するために前回転時と後回転時を合わせてベルト１周分としてもよい。

以上、幾つかの実施形態を示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。すなわち、所定条件によるクリーニング動作の組合せは限定されるものではない。

図６に示すように、第１クリーニング手段であるブレード１５でのクリーニング性能を向上させるために、クリーニング補助部材としてクリーニングブラシ（ファーブラシ）をブレード１５よりも２次転写ベルト９Ｃの回転方向上流側に追加してもよい。２次転写ベルト上の残留トナー等を先ずファーブラシで除去し、さらにクリーニングブレードによって２次転写ベルト表面から残留トナーを掻き落とすことでクリーニング性が向上する。また、ブレード１５の圧接力（摺擦力）をある程度弱くしても十分なクリーニング効果が得られるため、ブレードの磨耗をさらに軽減させることができる。

具体的には、転写残トナーを除去し、潤滑剤を２次転写ベルト９Ｃに付与するファーブラシ２１、ファーブラシ２１に付着した転写残トナーをフリッキングで落とすフリッカー２４、固形状態の潤滑性付与剤である潤滑剤成型体２２、潤滑剤成型体２２をファーブラシ２１に所定の圧力で押圧する押圧スプリング２３、２次転写ベルト表面の転写残トナーを除去するとともに潤滑剤を均等に引き伸ばすクリーニングブレード１５を備えている。

本実施例では、ファーブラシ２１は汚れトナーを除去する機能と潤滑材を塗布する機能を併せ持っているが、潤滑材を塗布しないように構成してもよい。クリーニングブレード１５の当接方式は、カウンター方式とトレーリング方式のいずれでもよいが、特にカウンター方式が好ましい。カウンター方式では、２次転写ベルト９Ｃに対する当接圧が小さくても汚れトナーを効率的に除去することができ、２次転写ベルトの摩耗も少ないからである。

クリーニングブレード１５の形成材料としては、ウレタンゴムであれば特に限定するものではない。特に、クリーニングブレード１５の成形工程を考慮した場合、液状の熱硬化性形成材料が用いられる。また、製造方法としては、プレポリマー法、ワンショット法及びこれらの中間である擬ワンショット法が用いられる。液状の形成材料としては、例えば、ウレタンゴム用プレポリマー及び硬化剤を主成分とするものが用いられる。
ウレタンゴム用プレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合して得られるものである。

潤滑剤成型体２２の潤滑剤としては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂が挙げられる。特に、２次転写ベルトの摩擦を低減する効果の大きいステアリン酸金属塩、さらにはステアリン酸亜鉛が好ましい。この潤滑剤成型体２２は、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩を融解固化させて棒状に加工したものを用いることができる。

ファーブラシ２１は、２次転写ベルト９Ｃの軸方向に延びる形状を有しており、２次転写ベルトとの当接部で２次転写ベルトの回転方向と同方向に回転している。押圧スプリング２３は、潤滑剤成型体２２を略全て使い切れるようにファーブラシ２１に対して付勢されている。潤滑剤成型体２２は消耗品であるためその厚みは経時的に減少するが、押圧スプリング２３による加圧によってファーブラシ２１に常時当接させることで潤滑剤を掻き取ることができ、その後２次転写ベルト９Ｃに供給・塗布する。このとき、潤滑剤成型体２２の自重又は押圧スプリング２３の調整により、感光体３への潤滑剤塗布量を調整することができる。

ファーブラシ２１は絶縁性のポリエステル繊維からなり、絶縁性の基布に縫い付けている。さらに、縫い付けたポリエステル繊維が解けないように、縫い付けたところに絶縁性の接着剤を付けている。ファーブラシ２１を絶縁性にすることにより、２次転写ベルト９Ｃの電位に対する影響を抑えることができ、極性の異なる転写残トナーを効率よく除去することができる。

本実施例では絶縁性のファーブラシを使用したが、導電性のものを用い、トナーと逆極性のバイアスを印加してクリーニングしてもよい。ブラシを縫い付けた基布を芯金に巻きつけてファーブラシが完成する。さらに、ファーブラシの回転方向順目に毛倒れしているファーブラシを使用した。

フリッカー２４の形状はＵ字ではなく、板状部材であるため、ファーブラシ２１に付着した転写残トナー等の残留物を長期にわたり安定して除去することができる。ファーブラシ２１の形状と毛倒れの効果により、フリッカー２４が存在してもトルクを低く抑えることができる。

また、潤滑剤成型体２２の削り量を少なく抑えることができるため、潤滑剤成型体２２の使用期間が延長され、寿命が向上する。

また、図７に示すように、上述したファーブラシに代えて、クリーニング補助部材としてクリーニングローラ２６をブレード１５よりも２次転写ベルト９Ｃの回転方向上流側に追加してもよい。２次転写ベルトの回転に伴って、クリーニングローラ２６が２次転写ベルトに摺接しながら回転し、中間転写ベルト上に残留したトナーを除去する。次に、クリーニングローラによって除去できなかった２次転写ベルト上のトナーをクリーニングブレードによって掻き取ることでクリーニング性が向上する。また、ブレードの当接圧を弱めても十分なクリーニング性を得ることができ、結果としてブレード磨耗が軽減され、さらに耐久性が向上する。

クリーニングローラ２６には、クリーニングローラに付着した転写残トナーを掻き落とすスクレーパ２８が設けられている。クリーニングローラ２６としては、スポンジローラやゴムローラ等の弾性ローラを使用することができるが、一般的にはスポンジローラを使用するのがよい。

さらに、このクリーニングローラ２６は、通常は２次転写ローラ９Ａに対して従動回転するように設けられるが、適当な駆動機構等を使用して、従動回転せずに２次転写ローラ９Ａの回転方向と同方向に回転するように設けることも可能である。また、導電性のクリーニングローラを用い、これにトナーと逆極性のバイアスを印加してクリーニングしてもよい。

２ 中間転写ベルト（中間転写体）
２Ｃ ２次転写対向ローラ
３ 感光体（潜像担持体）
４ 帯電装置
６ 現像装置
７ １次転写装置
９Ｃ ２次転写ベルト（２次転写体）
１０ クリーニング装置
１４ 光センサ（検知手段）
１５ クリーニングブレード（第１クリーニング手段）

特開２０００−２９３６７号公報 特開２００２−９１１８１号公報

Claims (10)

1. 静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記潜像担持体との対峙位置において２次転写対向ローラを含む複数のローラに掛け回された中間転写体と、前記潜像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する１次転写装置と、前記中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置と、前記２次転写対向ローラに対峙して前記中間転写体に当接する２次転写位置において前記中間転写体上のトナー像を記録媒体に転写すると共に該記録媒体を定着装置へ搬送する２次転写体と、を備える画像形成装置であって、
   前記２次転写体に対して接離可能に配置されて前記２次転写体に付着したトナーを掻き取る第１クリーニング手段と、前記記録媒体が前記２次転写位置を通過していないときに前記２次転写対向ローラにトナーと逆極性のバイアスを印加することにより、前記２次転写体上に残留付着しているトナーを前記中間転写体に転移させる第２クリーニング手段とを有し、
   前記第１クリーニング手段と前記第２クリーニング手段は所定条件に従って動作することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像濃度や位置ずれを調整するプロセスコントロール時、前記記録媒体のジャム後復帰時又は両面印刷時には、前記第１クリーニング手段が前記２次転写体に当接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. 装置の立ち上げ時又は待機、スリープ、低電力モードからの復帰時には、前記第２クリーニング手段が動作することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 印刷開始前及び／又は印刷終了後に前記第２クリーニング手段が動作することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１クリーニング手段の前記２次転写体への当接時間は、前記２次転写体が少なくとも１周回転する時間であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１クリーニング手段よりも前記２次転写体の回転方向上流側に、クリーニング補助部材としてのブラシを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１クリーニング手段よりも前記２次転写体の回転方向上流側に、クリーニング補助部材としてのローラを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記第２クリーニング手段によるバイアスの印加時間は、前記２次転写体が少なくとも１周回転する時間であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記中間転写体は、少なくとも１つの弾性層と画像形成面に薄層を有する弾性中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 画像濃度や位置ずれを調整するために用いるテストパターンを検知する検知手段が設けられ、該検知手段により前記テストパターンを前記２次転写体上で検知することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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