JP2017009754A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブラシ繊維同士が毛倒れした状態でくっつくのを抑制することができるクリーニング装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成枚数が規定枚数に達したら(S1のYes)、接離モータを駆動して、クリーニングブラシローラを接触位置から離間位置へ移動させる(S2)。次に、クリーニングブラシローラが離間位置に到達したら(S3のYes)、クリーニングブラシローラを、クリーニング時の回転速度の2倍の回転速度で回転させて、回収ローラに回収されずにクリーニングブラシローラに留まったトナーを、クリーニングブラシローラの回転による遠心力により放出する
【選択図】図15
【解決手段】画像形成枚数が規定枚数に達したら(S1のYes)、接離モータを駆動して、クリーニングブラシローラを接触位置から離間位置へ移動させる(S2)。次に、クリーニングブラシローラが離間位置に到達したら(S3のYes)、クリーニングブラシローラを、クリーニング時の回転速度の2倍の回転速度で回転させて、回収ローラに回収されずにクリーニングブラシローラに留まったトナーを、クリーニングブラシローラの回転による遠心力により放出する
【選択図】図15
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられるクリーニング装置、及び、そのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関するものである。
プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置において、中間転写ベルト上の転写残トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置として、静電的な力を用いてトナーを除去する静電クリーニング方式のクリーニング装置を採用したものが知られている。
特許文献1に記載の静電クリーニング方式のクリーニング装置には、被清掃体たる中間転写ベルトに当接しながら回転するクリーニングブラシローラと、これに当接しながら回転する回収ローラとが設けられている。クリーニングブラシローラと回収ローラは、ケーシング内に回転自在に保持されている。クリーニングブラシローラには、クリーニング電圧が印加されており、回収ローラには、回収電圧が印加されている。
中間転写ベルトの表面上に付着している転写残トナーは、前記クリーニング電圧によって中間転写ベルト表面からクリーニングブラシローラに静電転移し、中間転写ベルトから除去される。クリーニングブラシローラに静電転移したトナーは、クリーニングブラシローラの回転によって回収ローラとの当接箇所へ搬送され、回収電圧によって回収ローラに静電転移し、クリーニングブラシローラから回収ローラに回収される。
しかしながら、上記特許文献1に記載のクリーニング装置においては、帯電量の低いトナーなど、一部のトナーが回収ローラに回収されずにクリーニングブラシローラに留まり続けることがあった。このクリーニングブラシローラに留まり続けるトナーは、ブラシが倒れてブラシ繊維同士が強く接触する中間転写ベルトとの当接領域や回収ローラとの当接領域で、ブラシ繊維に強く押し付けられることで、ブラシ繊維に固着することがあった。そして、その固着したトナーが、接着剤のような働きをし、ブラシ繊維が倒れてブラシ繊維同士が強く接触する中間転写ベルトとの当接領域や回収ローラとの当接領域で、毛倒れした状態で、ブラシ同士がくっつく場合があった。
上記課題を解決するために、本発明は、被清掃体に接触して前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するクリーニングブラシローラと、前記クリーニングブラシローラに接触して、前記クリーニングブラシローラに付着したトナーを静電的に回収する回収部材とを備えたクリーニング装置であって、前記クリーニングブラシローラを、前記被清掃体および前記回収部材から離間させる離間機構と、所定のタイミングで、前記離間機構により、前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させて、前記クリーニングブラシローラを回転駆動させる制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明によれば、ブラシ繊維同士が毛倒れした状態でくっつくのを抑制することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものである。以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態として、いわゆるタンデム型中間転写方式のプリンタ(以下、単にプリンタという)について説明する。まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、本プリンタの要部を示す概略構成図である。
本プリンタは、イエロー,マゼンタ,シアン,黒(以下,Y,M,C,Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kは、潜像担持体たるドラム状の感光体1Y,M,C,Kをそれぞれ有している。感光体1Y,M,C,Kの回りにはそれぞれ帯電装置2Y,M,C,K、現像装置5Y,C,M,K、ドラムクリーニング装置4Y,M,C,K、除電装置等を有している。プロセスユニット6Y,M,C,Kは、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。プロセスユニット6Y,M,C,Kの上方には、感光体1Y,M,C,Kの表面に対してレーザー光Lを照射して静電潜像を書き込むための光書込ユニット20が配設されている。
図1は、本プリンタの要部を示す概略構成図である。
本プリンタは、イエロー,マゼンタ,シアン,黒(以下,Y,M,C,Kと記す)のトナー像を生成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kは、潜像担持体たるドラム状の感光体1Y,M,C,Kをそれぞれ有している。感光体1Y,M,C,Kの回りにはそれぞれ帯電装置2Y,M,C,K、現像装置5Y,C,M,K、ドラムクリーニング装置4Y,M,C,K、除電装置等を有している。プロセスユニット6Y,M,C,Kは、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。プロセスユニット6Y,M,C,Kの上方には、感光体1Y,M,C,Kの表面に対してレーザー光Lを照射して静電潜像を書き込むための光書込ユニット20が配設されている。
プロセスユニット6Y,M,C,Kの下方には、像担持体たる無端状の中間転写ベルト8を具備するベルト装置としての転写ユニット7が配設されている。中間転写ベルト8の他、そのループ内側に配設された複数の張架ローラや、ループ外側に配設された二次転写装置200、テンションローラ16、ベルトクリーニング装置100、潤滑剤塗布装置300などを有している。
中間転写ベルト8のループ内側には、4つの一次転写ローラ9Y,M,C,Kと、従動ローラ10と、駆動ローラ11と、二次転写対向ローラ12と、3つのクリーニング対向ローラ13,14,15と、塗布ブラシ対向ローラ17とが配設されている。これらローラは何れも自らの周面の一部に中間転写ベルト8を掛け回してベルト張架を行う張架ローラとして機能している。なお、クリーニング対向ローラ13,14,15としての必要条件として必ずしも一定の張力を付与する働きをもたなければならないということはない。従って、中間転写ベルト8の回転にともなって従動回転するものでもよい。中間転写ベルト8は、駆動手段によって図中時計回りに回転駆動される駆動ローラ11の回転により、図中時計回り方向に無端移動せしめられる。
ベルトループ内側に配設された4つの一次転写ローラ9Y,M,C,Kは、感光体1Y,M,C,Kとの間に中間転写ベルト8を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト8のおもて面と、感光体1Y,M,C,Kとが当接するY,M,C,K用の一次転写ニップが形成されている。なお、一次転写ローラ9Y,M,C,Kには、それぞれ電源によってトナーとは逆極性の一次転写バイアスが印加される。
中間転写ベルト8のループ外側に配設された二次転写装置200は、二次転写ローラ18、分離ローラ205、光学センサユニット対向ローラ206、クリーニング対向ローラ207に張架された転写部材たる二次転写ベルト204を有している。二次転写ベルト204のループ外側には、光学センサユニット150、二次転写クリーニング装置230および二次転潤滑剤塗布装置220が配設されている。光学センサユニット150は、光学センサユニット対向ローラ206と二次転写ベルト204を挟んで対向している。二次転写クリーニング装置230は、二次転写ベルト204のクリーニング対向ローラ207に巻きついている箇所に当接する二次転ベルト清掃ブラシ208および二次転クリーニングブレード209を有している。二次転潤滑剤塗布装置220は、潤滑剤210と、二次転潤滑剤塗布ブラシ211とを有している。二次転潤滑剤塗布ブラシ211は、二次転写ベルト204のクリーニング対向ローラ207に巻きついている箇所で、二次転クリーニングブレード209よりも二次転写ベルト表面移動方向下流側の領域に当接している。
また、光学センサユニット150と二次転写ベルト204との間には、センサ非検知時にトナー等が光学素子に付着するのを防ぐため、シャッター213が設けられている。シャッター213は、モータによりON/OFF自在に構成されている。なお、本実施形態では、シャッター構成としては、メカ的シャッターとしたが、エアシャッター等と組合せてもよい。
二次転写ベルト204のおもて面に塗布する潤滑剤210には、直鎖状の炭化水素構造を持つ、脂肪酸金属塩を用いる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸から選択される少なくとも1種以上の脂肪酸を含有し、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、リチウムから選択される少なくとも1種以上の金属を含有する脂肪酸金属塩が挙げられる。とりわけその中でもステアリン酸亜鉛は、工業的規模で生産されかつ多方面での使用実績があることから、コストと品質安定性と信頼性で、最も好ましい材料である。ただし、一般に工業的に使われている高級脂肪酸金属塩は、その名称の化合物単体組成ではなく、多かれ少なかれ類似の他の脂肪酸金属塩、金属酸化物、および遊離脂肪酸を含むものであり、上述した脂肪酸金属塩もその例外ではない。
これらの潤滑剤は微量ずつ、二次転潤滑剤塗布ブラシ211により粉体の形態で供給される。具体的には、二次転潤滑剤塗布ブラシ211よりブロック上に固形成形された潤滑剤210を削り取って塗布している。また、二次転写ベルト204に潤滑剤を供給する別の方法としては、トナーに潤滑剤を外添して、所定のタイミングでこのトナーを二次転写ベルトに付着させて、供給する方法等がある。ただし、トナーに潤滑剤を外添して潤滑剤を供給する場合、その供給量が出力する画像面積に依存し、常にベルト表面全面に供給することはできない。従って、簡易な装置構成で、かつ、二次転写ベルト表面全面に安定に潤滑剤を供給しようとした場合、本実施例のように固形潤滑剤をブラシで削り取って塗布する方法が良い。
潤滑剤210を二次転潤滑剤塗布ブラシ211で削り取る為に、スプリングのような弾性体である潤滑剤加圧手段により、潤滑剤210を二次転潤滑剤塗布ブラシ211に圧接する。
潤滑剤210を二次転潤滑剤塗布ブラシ211で削り取る為に、スプリングのような弾性体である潤滑剤加圧手段により、潤滑剤210を二次転潤滑剤塗布ブラシ211に圧接する。
中間転写ベルト8のベルトループ内側に配設された二次転写対向ローラ12は、二次転写ローラ18との間に中間転写ベルト8、二次転写ベルト204を挟み込んでいる。これにより,中間転写ベルト8のおもて面と、二次転写ベルト204とが当接する二次転写ニップが形成される。なお、二次転写対向ローラ12には、電源によってトナーと同極性の二次転写バイアスが印加される。
二次転写ローラ18は駆動源により駆動されて図1で反時計方向に回転し、二次転写ベルト204を矢示D方向に周回移動(回転という)させる。二次転写ローラ18の駆動モータは、パルスモータ等何でもよいが、後述するトナーパターン作成時と画像出力時で二次転写ベルト204の線速を変えることができるものとなっている。線速の変更は、パルスモータならば、入力する時間当たりのパルス数を調整すれば良いし、直流モータならば入力電圧等を調整することで変更できる。この場合、従動ローラである分離ローラ205、光学センサユニット対向ローラ206、クリーニング対向ローラ207のいずれかの回転数を検知しフィードバック制御して線速の精度を維持することが望ましい。
また、3つのクリーニング対向ローラ13,14,15は、ベルトクリーニング装置100のクリーニングブラシローラ101,104,107との間に中間転写ベルト8を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト8のおもて面と、各クリーニングブラシローラ101,104,107とが当接するクリーニングニップが形成されている。ベルトクリーニング装置100は中間転写ベルト8と一体的に交換可能になっている。しかし、ベルトクリーニング装置100と中間転写ベルト8とで寿命設定が異なる場合には、ベルトクリーニング装置100を中間転写ベルト8とは独立してプリンタ本体に着脱可能としてもよい。ベルトクリーニング装置100の詳細については、後述する。
本プリンタは、転写紙Pを収容する給紙カセット31や、給紙カセット31から転写紙Pを給紙路に給紙する給紙ローラ32などを有する給紙部30を備えている。また、給紙部30から送られてきた転写紙を受け入れて二次転写ニップに向けて所定のタイミングで送り出すレジストローラ対33を、上述した二次転写ニップの図中右側方に備えている。
また、二次転写ニップから送り出される転写紙Pを受け入れて、その転写紙Pに対してトナー像の定着処理を施す、加熱ローラ41と加圧ローラ42とを有する定着装置40を、上述した二次転写ニップの図中左側方に備えている。また、必要に応じて、現像装置5Y,M,C,Kに対してY,M,C,Kトナーを補給するY,M,C,K用のトナー補給装置も備えている。
近年,転写紙として広く用いられてきた普通紙に加え、デザインとして表面に凹凸を有する特殊紙やアイロンプリントなどの熱転写に用いる特殊な記録紙が用いられることが増えている。このような特殊紙を用いると、カラートナーを重ね合わせた中間転写ベルト8上のトナー像を転写紙に二次転写する際に、従来の普通紙の場合よりも転写不良が発生し易くなる。
そこで、この画像形成装置では、中間転写ベルト8の転写ニップを形成する表面側に硬度の低い弾性層を設けた弾性中間転写ベルトを使用し、二次転写ニップ部でトナー層や平滑性の悪い転写紙に対して変形できるようにしている。
そこで、この画像形成装置では、中間転写ベルト8の転写ニップを形成する表面側に硬度の低い弾性層を設けた弾性中間転写ベルトを使用し、二次転写ニップ部でトナー層や平滑性の悪い転写紙に対して変形できるようにしている。
このように、中間転写ベルト8に硬度の低い弾性層を設けて弾性をもたせることにより、中間転写ベルト8の表面が局部的な凸凹に追従して変形できる。それにより,トナー層に対して過度に転写圧を高めることなく、良好な密着性が得られ、文字等の転写中抜けがなくなる。また,平滑性の悪い用紙等に対しても、転写ムラのない均一性に優れた転写画像を得ることができる。
この画像形成装置における中間転写ベルト8は、好ましくは基層、弾性層、および表面のコート層から構成される。
この画像形成装置における中間転写ベルト8は、好ましくは基層、弾性層、および表面のコート層から構成される。
中間転写ベルト8の弾性層に用いられる材料としては、弾性材ゴム、エラストマー等の弾性部材が挙げられる。
具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。
具体的には、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、EPDM、NBR、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、熱可塑性エラストマー等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。
弾性層の厚さは,硬度及び層構成にもよるが、0.07〜0.5[mm]の範囲が好ましい。さらに好ましくは0.25〜0.5[mm]の範囲がよい。また、中間転写ベルト8の弾性層の厚さが0.07[mm]以下と薄いと、二次転写ニップ部で中間転写ベルト8上のトナーに対する圧力が高くなり、転写中抜けが発生しやすくなる。また、トナーの転写率も低下する。
弾性層の硬度は、10°≦HS≦65°(JIS−A)であることが好ましい。中間転写ベルト8の層厚によって最適な硬度は異なるが、硬度が10°(JIS−A)より低いと転写中抜けが生じやすい。逆に硬度が65°(JIS−A)より高いと、ローラヘの掛け渡しが困難になるとともに、長期の張り渡しによって延伸するために耐久性が低くなり、早期の交換が必要になる。
弾性層の硬度は、10°≦HS≦65°(JIS−A)であることが好ましい。中間転写ベルト8の層厚によって最適な硬度は異なるが、硬度が10°(JIS−A)より低いと転写中抜けが生じやすい。逆に硬度が65°(JIS−A)より高いと、ローラヘの掛け渡しが困難になるとともに、長期の張り渡しによって延伸するために耐久性が低くなり、早期の交換が必要になる。
中間転写ベルト8の基層は、伸びの少ない樹脂で構成している。具体的に基層に用いられる材料としては、ポリカーボネート、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体等の各種共重合体、フッ素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の各種樹脂等からなる群より選ばれる1種類あるいは2種類以上を使用することができる。
また、伸びの大きなゴム材料などからなる弾性層の伸びを防止するために、基層と弾性層との間に帆布などの材料で構成された芯体層を設けてもよい。
芯体層に用いられる伸びを防止する材料としては、例えば、綿、絹などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維などの合成繊維を使用することができる。また、上記合成繊維と、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より選ばれる1種あるいは2種以上を用いることができる。それらの糸状あるいは織布状のものを使用することができる。
芯体層に用いられる伸びを防止する材料としては、例えば、綿、絹などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維などの合成繊維を使用することができる。また、上記合成繊維と、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維、鉄繊維、銅繊維等の金属繊維からなる群より選ばれる1種あるいは2種以上を用いることができる。それらの糸状あるいは織布状のものを使用することができる。
中間転写ベルト8の表面のコート層は、弾性層の表面をコーティングするためのものであり、平滑性のよい層からなる。
そのコート層に用いられる材料としては、特に制限はないが、一般的に中間転写ベルト8の表面へのトナーの付着力を小さくして、二次転写性を高める材料が用いられる。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類あるいは2種類以上を使用する。あるいは、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料、たとえば、フッ素材脂、フッ素化合物、フッ化炭素、酸化チタン、シリコンカーバイド等の粒子を1種類あるいは2種類以上使用してもよい。必要に応じて粒径を変えたものを分散させて使用することもできる。また、フッ素系ゴム材料のように、熱処理を行うことによって表面にフッ素層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。
そのコート層に用いられる材料としては、特に制限はないが、一般的に中間転写ベルト8の表面へのトナーの付着力を小さくして、二次転写性を高める材料が用いられる。例えば、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の1種類あるいは2種類以上を使用する。あるいは、表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料、たとえば、フッ素材脂、フッ素化合物、フッ化炭素、酸化チタン、シリコンカーバイド等の粒子を1種類あるいは2種類以上使用してもよい。必要に応じて粒径を変えたものを分散させて使用することもできる。また、フッ素系ゴム材料のように、熱処理を行うことによって表面にフッ素層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。
また、基層、弾性層又はコート層には、必要に応じて抵抗を調整する目的で、金属粉末や導電性金属酸化物等を混入することができる。
金属粉末としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等が使用される。導電性金属酸化物としては、例えば酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物(ITO)等を用いることができる。
導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。
金属粉末としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等が使用される。導電性金属酸化物としては、例えば酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物(ITO)等を用いることができる。
導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。
中間転写ベルト8の表面は、ベルト表面を保護するために、中転潤滑剤塗布装置300により潤滑剤が塗布されている。中転潤滑剤塗布装置300は、ステアリン酸亜鉛塊などの固形潤滑剤302と、固形潤滑剤302と当接し、回転によって固形潤滑剤から掻き取って得た潤滑剤粉末を中間転写ベルト8表面に塗布する塗布部材たる塗布ブラシローラ301とを備えている。本実施形態では中転潤滑剤塗布装置300を備えているが、使用するトナーや中間転写ベルトの材質、表面摩擦係数により、必要ない場合もあり、必ずしも塗布しなければならないものではない。
次に、このように構成したこの実施形態の画像形成装置の動作について説明する。
パーソナルコンピュータ等のホスト装置からこの画像形成装置に画像情報が送られてくると、後述する制御部が、転写ユニット7の駆動ローラ11を矢示A方向へ回転駆動させ、中間転写ベルト8を矢示B方向へ一定速度で回動させる。駆動ローラ11以外の中間転写ベルト8を張り渡している各ローラは、中間転写ベルト8の回動に伴って従動回転する。
パーソナルコンピュータ等のホスト装置からこの画像形成装置に画像情報が送られてくると、後述する制御部が、転写ユニット7の駆動ローラ11を矢示A方向へ回転駆動させ、中間転写ベルト8を矢示B方向へ一定速度で回動させる。駆動ローラ11以外の中間転写ベルト8を張り渡している各ローラは、中間転写ベルト8の回動に伴って従動回転する。
また、メインモータを駆動して、各プロセスユニット6Y,6M,6C,6Kの感光体1Y,1M,1C,1Kを矢示方向で一定速度で回転駆動させる。
そして、各感光体1Y,1M,1C,1Kの表面を各帯電装置2Y,2M,2C,2Kによって一様に帯電させる。その各感光体1Y,1M,1C,1Kの帯電後の表面に対して、光書込ユニット20からの各色の画像情報に応じたレーザ光LY,LM,LC,LKの照射によって、それぞれ静電潜像を形成する。
そして、各感光体1Y,1M,1C,1Kの表面を各帯電装置2Y,2M,2C,2Kによって一様に帯電させる。その各感光体1Y,1M,1C,1Kの帯電後の表面に対して、光書込ユニット20からの各色の画像情報に応じたレーザ光LY,LM,LC,LKの照射によって、それぞれ静電潜像を形成する。
その各感光体1Y,1M,1C,1Kの表面に形成した静電潜像を現像装置5Y,5M,5C,5Kによって各色のトナーによって現像して、Y,M,C,Kのトナー像を得る。そのY,M,C,Kのトナー像は、前述したY,M,C,K用の各一次転写ニップにおいて中間転写ベルト8の外側の面に順次重ね合わせて一次転写される。それにより、中間転写ベルト8の表面に4色重ね合わせたフルカラーのトナー像が形成される。
一方、給紙部30では、給紙ローラによって給紙カセット31から用紙等の転写紙Pを1枚ずつ送り出し、それを搬送部によってレジストローラ対33にその先端部が挟み込まれるまで搬送する。そして、中間転写ベルト8上のフルカラーのトナー像に同期させ得るタイミングで、レジストローラ対33が回転駆動して、その転写紙Pを矢示aで示すように二次転写ニップに送り込む。二次転写ニップでは、トナーを中間転写ベルトから転写紙Pへ動かすような電界が形成されているので、転写紙Pがその二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト8上のフルカラーのトナー像が転写紙Pに一括して二次転写される。
これにより、転写紙Pの表面にフルカラー画像を形成する。フルカラー画像形成後の転写紙Pは、静電吸着力によって二次転写ベルト204に貼り付いて、その回動方向に搬送される。そして、分離ローラ205の曲率分離によって二次転写ベルト204から剥離されて、搬送ベルト装置212へ送られ、搬送ベルト装置212によって定着装置40へ搬送される。その定着装置40でトナー像が定着処理された転写紙は、排出ローラ対等によって、機外の排紙トレイ上へ排出される。本実施形態では、搬送ベルト装置212を設け、搬送ベルト装置212により二次転写ニップを抜けた転写紙Pを定着装置40に搬送しているが、二次転写ベルト204により二次転写ニップを抜けた転写紙Pを定着装置40に搬送してもよい。
Y,M,C,Kのトナー像をそれぞれ中間転写ベルト8に一次転写した後の感光体1Y,1M,1C,1Kの表面は、ドラムクリーニング装置4Y,4M,4C,4Kによって転写残トナーのクリーニング処理が施される。その後、除電ランプで除電された後、再び帯電装置2Y,2M,2C,2Kで一様に帯電され、次の画像形成に備える。
また、フルカラーのトナー像を転写紙Pに二次転写した後の中間転写ベルト8の表面は、ベルトクリーニング装置100によって転写残トナーのクリーニング処理がなされた後、中転潤滑剤塗布装置300によって潤滑剤が塗布される。
それから、二次転写ベルト204の表面も二次転クリーニングブレード209と二次転ベルト清掃ブラシ208によりクリーニングされる。二次転写ベルト204は、昨今広く用いられているポリイミドからなるベルトを用いている。通常の画像出力では、二次転写ベルト204上には、本来、トナーが着かないはずであるが、中間転写ベルト8上の紙間にわずかなトナーが付着することがあり、これが二次転写ベルト204に付着するため、クリーニングが必要となる。また、本実施形態においては、後述するように、トナーパターンを二次転写ベルト204に付着させるため、トナーパターンに相当するトナーを取り除くようにする必要がある。二次転ベルト清掃ブラシ208,二次転クリーニングブレード209の条件は以下の通りである。
また、フルカラーのトナー像を転写紙Pに二次転写した後の中間転写ベルト8の表面は、ベルトクリーニング装置100によって転写残トナーのクリーニング処理がなされた後、中転潤滑剤塗布装置300によって潤滑剤が塗布される。
それから、二次転写ベルト204の表面も二次転クリーニングブレード209と二次転ベルト清掃ブラシ208によりクリーニングされる。二次転写ベルト204は、昨今広く用いられているポリイミドからなるベルトを用いている。通常の画像出力では、二次転写ベルト204上には、本来、トナーが着かないはずであるが、中間転写ベルト8上の紙間にわずかなトナーが付着することがあり、これが二次転写ベルト204に付着するため、クリーニングが必要となる。また、本実施形態においては、後述するように、トナーパターンを二次転写ベルト204に付着させるため、トナーパターンに相当するトナーを取り除くようにする必要がある。二次転ベルト清掃ブラシ208,二次転クリーニングブレード209の条件は以下の通りである。
二次転写クリーニングブレードの条件
・クリーニングブレード加圧方式:圧管理(加圧)方式
・ブレード材質:ポリウレタンゴム(バンドー化学 X002)
・当接角:83[deg]
・当接圧:0.23[N/cm]
・クリーニングブレード加圧方式:圧管理(加圧)方式
・ブレード材質:ポリウレタンゴム(バンドー化学 X002)
・当接角:83[deg]
・当接圧:0.23[N/cm]
二次転ベルト清掃ブラシの条件
・ブラシ材質:導電性アクリルブラシ(東レ製 SA−7)
・ブラシ形態:直毛
・太さ :330T/48F
・植毛密度 :10000〜60000[本/inch2]
・毛足長さ :4[mm]
・ブラシ回転数:350〜950[rpm]
二次転ベルト清掃ブラシ208はトナーを散らす機能を達成できれば良く、ベルト移動方向に対して順方向逆方向ともに問題なく使用できる。
・ブラシ材質:導電性アクリルブラシ(東レ製 SA−7)
・ブラシ形態:直毛
・太さ :330T/48F
・植毛密度 :10000〜60000[本/inch2]
・毛足長さ :4[mm]
・ブラシ回転数:350〜950[rpm]
二次転ベルト清掃ブラシ208はトナーを散らす機能を達成できれば良く、ベルト移動方向に対して順方向逆方向ともに問題なく使用できる。
図2は、実施形態の画像形成装置における制御ブロック図である。
図2において、制御部140は、図1に示した実施形態の画像形成装置全体を制御するコントローラであり、CPU及びROM、RAM、入出力回路等からなるマイクロコンピュータを備えている。
この制御部140は、図1に示した各部を駆動制御して、前述した印刷時における転写紙への画像形成(プリント、印刷)処理を実行する。また、電源投入時あるいは所定枚数の画像形成ごとに、画像濃度調整及び色ずれ補正などの画像品質を調整するための処理、さらに、現像装置に関するリフレッシュモードの処理も行う。
図2において、制御部140は、図1に示した実施形態の画像形成装置全体を制御するコントローラであり、CPU及びROM、RAM、入出力回路等からなるマイクロコンピュータを備えている。
この制御部140は、図1に示した各部を駆動制御して、前述した印刷時における転写紙への画像形成(プリント、印刷)処理を実行する。また、電源投入時あるいは所定枚数の画像形成ごとに、画像濃度調整及び色ずれ補正などの画像品質を調整するための処理、さらに、現像装置に関するリフレッシュモードの処理も行う。
まず、画像濃度調整について説明する。
制御部140は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度調整を実行する。
画像濃度調整は、まず、図3に示すような、トナーパターンとしての各色の階調パターンSk,Sm,Sc,Syを二次転写ベルト204上における光学センサユニット150の各光学センサ151Y,151M,151C,151Kに対向する位置に自動形成する。各色の階調パターンは、10個の画像濃度が異なる2[cm]×2[cm]の面積のトナーパッチからなっている。各色の階調パターンSk,Sm,Sc,Syを作成するとき、制御部140は、その他の被制御部145に含まれる帯電装置2Y,2M,2C,2Kに印加する電圧を制御する。そして、感光体1Y,1M,1C,1Kの帯電電位を、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。次に、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体1Y,1M,1C,1Kにそれぞれ形成せしめながら、それらをY、M、C、K用の現像装置5Y,5M,5C,5Kによって現像する。この現像の際、制御部140は、現像バイアス回路141を制御して、Y、M、C、K用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体1Y,1M,1C,1K上にはY、M、C、Kの階調パターン像が形成される。これらは、二次転写ベルト204の主走査方向(ベルト幅方向)に所定の間隔で並ぶように二次転写される。このときの、各色の階調パターンにおけるトナーパッチのトナー付着量は最小で0.1[mg/cm2]、最大で0.55[mg/cm2]ほどあり、また、トナーQ/d分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性にそろっている。
制御部140は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度調整を実行する。
画像濃度調整は、まず、図3に示すような、トナーパターンとしての各色の階調パターンSk,Sm,Sc,Syを二次転写ベルト204上における光学センサユニット150の各光学センサ151Y,151M,151C,151Kに対向する位置に自動形成する。各色の階調パターンは、10個の画像濃度が異なる2[cm]×2[cm]の面積のトナーパッチからなっている。各色の階調パターンSk,Sm,Sc,Syを作成するとき、制御部140は、その他の被制御部145に含まれる帯電装置2Y,2M,2C,2Kに印加する電圧を制御する。そして、感光体1Y,1M,1C,1Kの帯電電位を、プリントプロセスにおける一様なドラム帯電電位とは異なり、値を徐々に大きくする。次に、レーザー光の走査によって階調パターン像を形成するための複数のパッチ静電潜像を感光体1Y,1M,1C,1Kにそれぞれ形成せしめながら、それらをY、M、C、K用の現像装置5Y,5M,5C,5Kによって現像する。この現像の際、制御部140は、現像バイアス回路141を制御して、Y、M、C、K用の現像ローラに印加される現像バイアスの値を徐々に大きくしていく。このような現像により、感光体1Y,1M,1C,1K上にはY、M、C、Kの階調パターン像が形成される。これらは、二次転写ベルト204の主走査方向(ベルト幅方向)に所定の間隔で並ぶように二次転写される。このときの、各色の階調パターンにおけるトナーパッチのトナー付着量は最小で0.1[mg/cm2]、最大で0.55[mg/cm2]ほどあり、また、トナーQ/d分布を測定すると、ほぼ正規帯電極性にそろっている。
二次転写ベルト204に形成された各トナーパターンSk,Sm,Sc,Syは、二次転写ベルト204の無端移動に伴って、各光学センサ151Y,151M,151C,151Kとの対向位置を通過する。この際、光学センサ151Y,151M,151C,151Kは、各階調パターンのトナーパッチに対する単位面積あたりのトナー付着量に応じた量の光を受光し、その受光量に応じた検知信号を出力する。この検知信号は、制御部140に入力される。
次に、制御部140のマイクロコンピュータが、その各光学センサ151Y,151M,151C,151Kの検出信号の電圧とトナー付着量変換アルゴリズムとから、各色の階調パターンの各トナーパッチにおけるトナー付着量を算出する。そして、算出した付着量に基づいて作像条件を調整する。具体的には、トナーパッチにおけるトナー付着量を検知した結果と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとに基づいてその直線グラフを示す関数(y=ax+b)を回帰分析によって計算する。そして、この関数に画像濃度の目標値を代入することで適切な現像バイアス値を演算し、Y、M、C、K用の現像バイアス値を特定する。画像形成時において、制御部140は、現像バイアス回路141を制御して、Y,M,C,K用の現像装置5Y,5M,5C,5Kの各現像ローラに印加する現像バイアス電圧を特定した現像バイアス値に調整する。
また、制御部140のメモリ(例えばROM)内には、数十通りの現像バイアス値と、それぞれに個別に対応する適切なドラム帯電電位とが予め関連付けられている作像条件データテーブルが格納されている。各プロセスユニット6Y,6M,6C,6Kについて、それぞれこの作像条件テーブルの中から、特定した現像バイアス値に最も近い現像バイアス値を選び出し、これに関連付けられたドラム帯電電位を特定する。画像形成時において、制御部140は、その他の被制御部145に含まれる図1に示した帯電装置2Y,2M,2C,2Kに印加する電圧を制御して、感光体1Y,1M,1C,1Kの帯電電位を特定したドラム帯電電位に調整する。
本実施形態では、各階調パターンを二次転写ベルト上で検知する。これにより、中間転写ベルト上の検知より画像出力工程の下流で検知することになり、例えば二次転写率の変動も加味した濃度制御ができる。よって、中間転写ベルト上で階調パターンを検知する場合に比べて、より画質を安定化することができる。
次に、色ずれ補正について説明する。
制御部140は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、色ずれ補正も実施する。そして、この色ずれ補正処理において、二次転写ベルト204の幅方向の一端部と他端部とにそれぞれ、図4に示すようなシェブロンパッチPVと呼ばれるY、M、C、Kの各色トナー像からなるトナーパターンとしての色ずれ検知用画像を形成する。シェブロンパッチPVは、図4に示すように、Y、M、C、Kの各色のトナー像を主走査方向から約45[°]傾けた姿勢で、副走査方向であるベルト移動方向に所定ピッチで並べたラインパターン群である。このシェブロンパッチPVの付着量は、0.3[mg/cm2]程度である。
制御部140は、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、色ずれ補正も実施する。そして、この色ずれ補正処理において、二次転写ベルト204の幅方向の一端部と他端部とにそれぞれ、図4に示すようなシェブロンパッチPVと呼ばれるY、M、C、Kの各色トナー像からなるトナーパターンとしての色ずれ検知用画像を形成する。シェブロンパッチPVは、図4に示すように、Y、M、C、Kの各色のトナー像を主走査方向から約45[°]傾けた姿勢で、副走査方向であるベルト移動方向に所定ピッチで並べたラインパターン群である。このシェブロンパッチPVの付着量は、0.3[mg/cm2]程度である。
二次転写ベルト204の幅方向の両端部にそれぞれ形成したシェブロンパッチPV内の各色トナー像を検知することで、次のことを検出する。すなわち、各色トナー像における主走査方向(感光体軸線方向)の位置、副走査方向(ベルト移動方向)の位置および主走査方向の倍率誤差、主走査方向からのスキューをそれぞれ検出する。ここで言う主走査方向とは、ポリゴンミラーでの反射に伴ってレーザー光が感光体表面上で位相する方向を示している。制御部140は、このようなシェブロンパッチPV内のY、M、Cトナー像について、Kトナー像との検知時間差を制御部140に入力される光学センサ151Y,151M,151C,151Kの検出信号から算出していく。
同図では、紙面上下方向が主走査方向に相当し、左から順に、Y、M、C、Kトナー像が並んだ後、これらとは姿勢が90[°]異なっているK、C、M、Yトナー像が更に並んでいる。制御部140は、基準色となるKとの検出時間差tyk、tmk、tckについての実測値と理論値との差に基づいて、各色トナー像の副走査方向のズレ量、即ちレジストズレ量を求める。そして、制御部140は、そのレジストズレ量に基づいて、その他の被制御部145に含まれる光書込ユニット20のポリゴンミラー一面おき、即ち、1走査ラインピッチを1単位として、感光体1に対する光書込開始タイミングを補正する。これにより、各色トナー像のレジストズレを低減する。
また、制御部140は、ベルト両端部間での副走査方向ズレ量の差に基づいて、各色トナー像の主走査方向からの傾き(スキュー)を求める。そして、その結果に基づいて、制御部140は、その他の被制御部145に含まれる光書込ユニット20の光学系反射ミラーの面倒れ補正を実施する。これにより、各色トナー像のスキューズレが低減される。
以上のように、シェブロンパッチPV内における各トナー像を検知したタイミングに基づいて光書込開始タイミングや面倒れを補正してレジストズレやスキューズレを低減する処理が、色ずれ補正処理である。このような色ずれ補正処理により、温度変化などで各色トナー像の転写紙に対する形成位置が経時的にずれていくことに起因する画像の色ずれの発生を抑えることができる。
次に、現像装置に関するリフレッシュモードの処理について説明する。
低画像面積の画像形成動作が続くと、現像装置内に長時間とどまりつづける古いトナーが増えてくるため、トナー帯電特性等が劣化した劣化トナーの量が増えていき、現像能力低下、転写性低下等を引き起こし、画像品質の悪化につながる。このような劣化トナーが現像装置内に滞留しないように、制御部140は、所定のタイミングで、現像装置からトナーを感光体1の非画像領域へ強制的に吐き出させるトナー強制消費制御であるリフレッシュモードを実行する。このトナーの強制吐き出しによってトナー濃度が低下した現像装置には、新しいトナーが補給され、これにより、現像装置内の劣化トナーが新しいトナーと入れ替えられる。
低画像面積の画像形成動作が続くと、現像装置内に長時間とどまりつづける古いトナーが増えてくるため、トナー帯電特性等が劣化した劣化トナーの量が増えていき、現像能力低下、転写性低下等を引き起こし、画像品質の悪化につながる。このような劣化トナーが現像装置内に滞留しないように、制御部140は、所定のタイミングで、現像装置からトナーを感光体1の非画像領域へ強制的に吐き出させるトナー強制消費制御であるリフレッシュモードを実行する。このトナーの強制吐き出しによってトナー濃度が低下した現像装置には、新しいトナーが補給され、これにより、現像装置内の劣化トナーが新しいトナーと入れ替えられる。
制御部140は、各現像装置5Y,5M,5C,5Kのトナー消費量と、各現像装置5Y,5M,5C,5Kの動作時間とを記憶しておく。そして、所定のタイミングで、所定期間内における現像装置の動作時間に対してトナー消費量が閾値以下の少量である否かを各現像装置について調べ、閾値以下の現像装置についてリフレッシュモードを実行する。
リフレッシュモードが実行されると、感光体上の画像間(紙間)に対応する非画像領域にトナーパターンとしてトナー消費パターンが作成され、そのトナー消費パターンを形成する際に現像装置がトナーを消費する。このようにして形成されたトナー消費パターンは、中間転写ベルト8に転写され、最終的には、二次転写ベルト204に転写される。トナー消費パターンの付着量は、現像装置の所定期間の動作時間に対するトナー消費量に基づき決定され、単位面積当りの最大付着量が、1.0[mg/cm2]ほどになることがある。
また、通常の画像形成時において、二次転写ベルト204には、ほとんどトナーが付着することがない。その結果、連続通紙などを行うと、二次転写ベルト204と二次転クリーニングブレード209との間にトナーが存在しなくなり、トナーによる潤滑効果が得られなくなる。その結果、摩擦力が高まって、二次転クリーニングブレード209の二次転写ベルト204との当接部がめくれてしまい、クリーニング不良が生じて、転写紙の裏よごれが発生するおそれがある。また、本実施形態では、上述したように、階調パターンや色ずれ補正のトナーパターンを、二次転クリーニングブレード209で除去する。これらトナーパターンを良好に除去するために、二次転クリーニングブレード209は、ある程度の当接圧で二次転写ベルト204に当接させる必要がある。そのため、二次転クリーニングブレード209のめくれが生じやすい。しかし、紙間にトナー消費パターンを作り、これを二次転写ベルト204に転写し、二次転クリーニングブレード209に入力することにより、トナーによる潤滑効果を維持することができ、クリーニングブレードの捲れを防止することもできる。
図5は、ベルトクリーニング装置100を示す拡大構成図である。同図において、ベルトクリーニング装置100は、第一クリーニングユニット100aと、これに対してベルト移動方向下流側で隣り合っている第二クリーニングユニット100bとを有している。また、第二クリーニングユニット100bに対してベルト移動方向下流側で隣り合っている第三クリーニングユニット100cも有している。
第一クリーニングユニット100aは、中間転写ベルト8の表面から転写残トナーを掻き取るクリーニング部材たる第一クリーニングブラシローラ101を有している。また、第一クリーニングブラシローラ101に当接しながら回転してブラシローラから転写残トナーを回収する回収部材たる第一回収ローラ102、第一回収ローラ102の表面上から転写残トナーを掻き取る第一掻き取りブレード103なども有している。また、第一ケーシング120aは、第一回収ローラ102から掻き取られた転写残トナーを第一ケーシング120aの外に排出する第一搬送スクリュウ110aなども有している。また、第一ケーシング120aには、中間転写ベルト8に当接して、第一ケーシング内のトナーが第一ケーシング外へ飛散するのを抑制する入口シール111aと、出口シール112aとが設けられている。
第二クリーニングユニット100bは、第一クリーニングユニット100aと同様に、次の構成を有している。即ち、クリーニング部材たる第二クリーニングブラシローラ104、第二回収ローラ105、第二掻き取りブレード106、第二搬送スクリュウ110b、第二ケーシング120b、入口シール111b及び出口シール112bである。また、第三クリーニングユニット100cも、第一クリーニングユニット100aと同様に、次の構成を有している。即ち、クリーニング部材たる第三クリーニングブラシローラ107、第三回収ローラ108、第三掻き取りブレード109、第三搬送スクリュウ110c、第三ケーシング120c、入口シール111c及び出口シール112cである。
第一クリーニングユニット100a、第二クリーニングユニット100b、第三クリーニングユニット100cは、それぞれベルトクリーニング装置のユニット保持体たるユニット保持ケーシング130に対して個別に着脱されるようになっている。
3つのクリーニングユニットのうち、最上流側に位置する第一クリーニングユニット100aでは、第一クリーニングブラシローラ101に対して、トナーの正規の帯電極性と同極性の負極性の第一クリーニングバイアスが印加される。これにより、転写残トナーのうち、正規の帯電極性とは反対極性(正極性)に帯電している逆帯電トナー粒子を第一クリーニングブラシローラ101のブラシ内に静電的に捕捉する。第一回収ローラ102には、前述の第一クリーニングバイアスよりも大きな値の負極性の回収バイアスが印加される。なお、第一クリーニングブラシローラ101は、中間転写ベルト8の表面上の正規帯電極性とは逆極性に帯電している逆帯電トナー粒子に対して正規の帯電極性である負極性の電荷を注入して逆帯電トナー粒子を正規極性に戻す極性制御手段としても機能している。
第二クリーニングユニット100bの第二クリーニングブラシローラ104には、トナーの正規の帯電極性と反対極性の正極性の第二クリーニングバイアスが印加される。これにより、転写残トナーのうち、正規帯電している正規帯電トナー粒子を第二クリーニングブラシローラ104のブラシ内に静電的に捕捉させるようにしている。第二回収ローラ105には、前述の第二クリーニングバイアスよりも大きな値の正極性の回収バイアスが印加される。
第三クリーニングユニット100cの第三クリーニングブラシローラ107には、トナーの正規帯電極性と逆極性の正極性の第三クリーニングバイアスが印加される。また、第三回収ローラ108には、前述の第三クリーニングバイアスよりも大きな値の正極性の回収バイアスが印加される。
3つのクリーニングブラシローラ(101、104、107)は、回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた複数の起毛からなるブラシ部とを具備しており、その外径はφ15〜16[mm]である。起毛は、内部が導電性カーボンなどの導電性材料からなり、表面部がポリエステルなどの絶縁性材料からなる二層構造の芯鞘構造となっている。これにより、芯は、クリーニングブラシローラ(101、104、107)に印加されるクリーニングバイアスとほぼ同じ電位になり、トナーを起毛表面に静電的に引き付けることができる。その結果、中間転写ベルト8上のトナーは、クリーニングブラシローラ(101、104、107)の起毛に捕捉される。
なお、クリーニングブラシローラ(101、104、107)の起毛を、二層構造の芯鞘構造ではなく、導電性繊維のみで構成してもよい。また、回転軸部材の法線方向に対して傾斜した姿勢で植毛されたいわゆる斜毛にしてもよい。また、負極性のクリーニングバイアスが印加される第二クリーニングブラシローラ104や第三クリーニングブラシローラ107の起毛を芯鞘構造とし、第一クリーニングブラシローラ101の起毛を導電性繊維のみで構成してもよい。負極性のクリーニングバイアスが印加される第一クリーニングブラシローラ101の起毛を導電性繊維のみで構成することで、第一クリーニングブラシローラ101からトナーへの電荷注入を発生し易くすることができる。よって、第一クリーニングブラシローラ101によって、中間転写ベルト8上のトナーを良好に負極性に揃えることができる。一方、第二クリーニングブラシローラ104や第三クリーニングブラシローラ107の起毛を芯鞘構造とすることによって、トナーへの電荷注入を抑制することができ、中間転写ベルト8上のトナーが正極性に帯電するのを抑制する。これにより、第二クリーニングブラシローラ104、第三クリーニングブラシローラ107で、静電的に除去できないトナーが生じるのを抑制できる。
また、3つのクリーニングブラシローラ(101、104、107)については、中間転写ベルト8に対して1[mm]の食い込み量で食い込ませている。そして、駆動手段によって、当接位置で起毛を、中間転写ベルト8移動方向とは逆方向(カウンター方向)に移動させるようにブラシローラを回転駆動している。当接位置において、起毛をカウンター方向に移動するよう回転させることで、クリーニングブラシローラと中間転写ベルト8との線速差を大きくすることができる。これにより、中間転写ベルト8のある箇所が、クリーニングブラシローラとの当接範囲を抜けるまでの間における起毛との接触確率が増え、良好に中間転写ベルト8からトナーを除去することができる。
各クリーニングブラシローラ101,104,107は、中間転写ベルト8を挟んでそれぞれクリーニング対向ローラ13,14,15に対向配置されている。クリーニング対向ローラ13,14,15も導電性であり、それぞれクリーニングブラシローラ101,104,107との間にクリーニング電界を形成するために接地されている。
なお、この例ではクリーニング部材として導電性のクリーニングブラシローラを用いたが、これに限るのではなく、クリーニング部材としてスポンジローラなどの導電性樹脂ローラ等を用いてもよい。クリーニングブラシローラは、中間転写ベルトから除去したトナーが回収ローラに回収されず、クリーニングブラシローラから中間転写ベルトに再付着する再付着トナーが発生する可能性がある。しかし、スポンジローラなどの導電性樹脂ローラは、ブラシローラに比べて、トナー除去能力は劣るが、再付着トナーが発生し難いというメリットがある。第三クリーニングユニット100cについては、中間転写ベルト8にトナーが再付着すると、第三クリーニングユニット100cの下流側には、クリーニング手段がないため、この再付着トナーを除去できず、画像に影響が及んでしまう。一方で、第三クリーニングユニットで除去するトナーは、少ない。従って、第三クリーニングユニット100cを、スポンジローラなどの導電性樹脂ローラにして、第一、第二クリーニングユニットは、クリーニングブラシローラにするのが好ましい。
次に、各クリーニング部100a,100b,100cにおけるクリーニングブラシローラとクリーニング対向ローラとの配置関係について、説明する。クリーニングブラシローラとクリーニング対向ローラとの配置関係は、各クリーニングユニット100cで同じであるので、以下の説明では、第一クリーニングブラシローラ101とクリーニング対向ローラ13の配置関係を例にして説明する。
図6は、第一クリーニングブラシローラ101とクリーニング対向ローラ13の配置を示したものである。
この図における中間転写ベルト8の移動方向は、図中右から左である。クリーニング対向ローラ13は、φ14[mm]のアルミローラであり、中間転写ベルト8と自らの表面との摩擦力で従動回転する。また、クリーニング対向ローラ13は、アースに接続されている。このクリーニング対向ローラ13の全周のうち、図中の点Bから点Cに至る弧状の領域(以下、対向ニップという)に対して、中間転写ベルト8が掛け回されている。同図における点Aは、クリーニング対向ローラ13の断面の中心点であり、点Dは、対向ニップにおけるベルト移動方向の中心点である。一方、第一クリーニングブラシローラ101は、中間転写ベルト8のおもて面に対して、ニップ入口点Fからニップ出口点Gまでの領域(以下、ブラシニップという)で中間転写ベルト8に接触している。この図の点Hは、ブラシニップのベルト移動方向の中心点である。そして、本ベルトクリーニング装置100では、図6に示すように、対向ニップにおけるベルト移動方向の中心点Dとブラシニップのベルト移動方向の中心点Hの位置がベルトを介して一致する配置になっている。また、ブラシニップの方が、対向ニップよりも長くなっている。
この図における中間転写ベルト8の移動方向は、図中右から左である。クリーニング対向ローラ13は、φ14[mm]のアルミローラであり、中間転写ベルト8と自らの表面との摩擦力で従動回転する。また、クリーニング対向ローラ13は、アースに接続されている。このクリーニング対向ローラ13の全周のうち、図中の点Bから点Cに至る弧状の領域(以下、対向ニップという)に対して、中間転写ベルト8が掛け回されている。同図における点Aは、クリーニング対向ローラ13の断面の中心点であり、点Dは、対向ニップにおけるベルト移動方向の中心点である。一方、第一クリーニングブラシローラ101は、中間転写ベルト8のおもて面に対して、ニップ入口点Fからニップ出口点Gまでの領域(以下、ブラシニップという)で中間転写ベルト8に接触している。この図の点Hは、ブラシニップのベルト移動方向の中心点である。そして、本ベルトクリーニング装置100では、図6に示すように、対向ニップにおけるベルト移動方向の中心点Dとブラシニップのベルト移動方向の中心点Hの位置がベルトを介して一致する配置になっている。また、ブラシニップの方が、対向ニップよりも長くなっている。
3つの回収ローラ(102、105、108)としては、何れもSUS(ステンレス鋼)製のローラからなるものを用いている。なお、回収ローラ(102、105、108)は、次のような機能を発揮できるものであれば、どのような材料からなっていてもかまわない。即ち、クリーニングブラシローラ(101、104、107)に付着したトナーを起毛と回収ローラとの電位勾配によってクリーニンブラシローラから回収ローラに転位させる機能である。例えば、回収ローラとして、導電性芯金に数[μm]〜100[μm]の高抵抗弾性チューブを被せたり、絶縁コーティングしたりして、ローラ抵抗をlogR=12〜13[Ω]にしたものを用いてもよい。回収ローラとして、SUSローラからなるものを用いることにより、コストダウンや印加電圧を低く抑えることができ、省電力化を図ることができるというメリットがある。一方、ローラ抵抗をlogR=12〜13[Ω]にすることによって、回収ローラへの回収時におけるトナーへの電荷注入を抑制し、トナーが回収ローラの印加電圧の極性と同極性になり、トナー回収率が低下するのを抑制することができる。
3つのクリーニングブラシローラ(101、104、107)の条件は、次の通りである。
・ブラシ材質:BR−1(内部が絶縁性材料からなり、表面部が導電性材料からなる芯鞘構造)
・繊度 :320T/48F
・原糸抵抗:11.5〜11.7[logΩ/cm]
・密度:70kF/inch2
・ブラシ抵抗:107±0.5[Ω]
・メーカー:東英産業製
・ブラシ材質:BR−1(内部が絶縁性材料からなり、表面部が導電性材料からなる芯鞘構造)
・繊度 :320T/48F
・原糸抵抗:11.5〜11.7[logΩ/cm]
・密度:70kF/inch2
・ブラシ抵抗:107±0.5[Ω]
・メーカー:東英産業製
3つのクリーニングブラシローラ(101、104、107)の条件としては、次のようなものでもよい。
・ブラシ材質:導電性ポリエステル(繊維内部に導電性カーボンを内包し、繊維表面はポリエステル、いわゆる芯鞘構造)
・ブラシ抵抗:10E6〜10E8[Ω]
・ブラシ植毛密度:7万〜10万[本/inch2]
・ブラシ繊維径:約25〜35[μm]
・ブラシ先端の毛倒れ処理:あり
・ブラシ径φ:14〜22[mm]
・中間転写ベルト8へのブラシ繊維喰い込み量:1[mm]
・回転軸部材印加電圧[V]
第一クリーニングブラシローラ:−2000〜−2400[V]
第二クリーニングブラシローラ:+1600〜2000[V]
第三クリーニングブラシローラ:+800〜1200[V]
・ブラシ材質:導電性ポリエステル(繊維内部に導電性カーボンを内包し、繊維表面はポリエステル、いわゆる芯鞘構造)
・ブラシ抵抗:10E6〜10E8[Ω]
・ブラシ植毛密度:7万〜10万[本/inch2]
・ブラシ繊維径:約25〜35[μm]
・ブラシ先端の毛倒れ処理:あり
・ブラシ径φ:14〜22[mm]
・中間転写ベルト8へのブラシ繊維喰い込み量:1[mm]
・回転軸部材印加電圧[V]
第一クリーニングブラシローラ:−2000〜−2400[V]
第二クリーニングブラシローラ:+1600〜2000[V]
第三クリーニングブラシローラ:+800〜1200[V]
また、ブラシ植毛密度、ブラシ抵抗、繊維径、印加電圧、繊維種類、ブラシ繊維喰込量はシステムによって最適化できるため、これに限らない。また、使用できる繊維の種類としては、ナイロン、アクリル、ポリエステルなどがある。
3つの回収ローラ(102、105、108)の条件は、次のとおりである。
・回収ローラ芯金材質:SUS303
・回収ローラへのブラシ繊維喰い込み量:1.5[mm]
・回収ローラ芯金印加電圧:
第一回収ローラ:−2400〜−2800[V]
第二回収ローラ:+2000〜+2400[V]
第三回収ローラ:+1000〜+1400[V]
回収ローラ材質、ブラシ繊維喰込量、印加電圧はシステムによって最適化できるため、これに限らない。
・回収ローラ芯金材質:SUS303
・回収ローラへのブラシ繊維喰い込み量:1.5[mm]
・回収ローラ芯金印加電圧:
第一回収ローラ:−2400〜−2800[V]
第二回収ローラ:+2000〜+2400[V]
第三回収ローラ:+1000〜+1400[V]
回収ローラ材質、ブラシ繊維喰込量、印加電圧はシステムによって最適化できるため、これに限らない。
3つの掻き取りブレード(103、106、109)の条件は次の通りである。
・材質:SUS304
・ブレード当接角度:20[°]
・ブレード厚み:0.1[mm]
・回収ローラへのブレード喰い込み量:1.0[mm]
ブレード当接角度、ブレード厚み、回収ローラへの喰い込み量は、システムによって最適化できるため、これに限らない。
・材質:SUS304
・ブレード当接角度:20[°]
・ブレード厚み:0.1[mm]
・回収ローラへのブレード喰い込み量:1.0[mm]
ブレード当接角度、ブレード厚み、回収ローラへの喰い込み量は、システムによって最適化できるため、これに限らない。
図5において、二次転写ニップを通過した転写残トナーは、中間転写ベルト8の移動に伴って、入口シール111aとベルトとの当接部を越え、第一クリーニングブラシローラ101の位置に移送される。第一クリーニングブラシローラ101には、トナーの正規帯電極性(負極性)のクリーニングバイアスが印加されている。中間転写ベルト8と第一クリーニングブラシローラ101の表面電位との電位差で形成される電界により、中間転写ベルト8上の正極性に帯電したトナーが第一クリーニングブラシローラ101のブラシに静電的に吸着する。また、このとき、電荷注入や放電により、ブラシから負の電荷を受け取り一部のトナーは正規極性(負極性)に帯電しベルト上に残る。
第一クリーニングブラシローラ101に転移した正極性のトナーは、第一クリーニングブラシローラ101よりも値が大きな負極性の回収バイアスが印加された第一回収ローラ102との当接位置まで移送される。そして、第一クリーニングブラシローラ101の表面電位と第一回収ローラ102の表面電位との電位差で形成される電界により、第一クリーニングブラシローラ101のブラシ内の転写残トナーが第一回収ローラ102上に静電的に転移する。その後、第一掻き取りブレード103によって第一回収ローラ102の表面から掻き落とされた後、第一搬送スクリュウ110aにより、第一クリーニングユニット100aからトナー貯留部に搬送される。
第一クリーニングブラシローラ101により除去できたかった中間転写ベルト8上の転写残トナーは、第二クリーニングブラシローラ104のとの当接位置に移送される。第二クリーニングブラシローラ104には、トナーの正規帯電極性と逆極性(正極性)の電圧が印加されており、中間転写ベルト8と第二クリーニングブラシローラ104表面電位との電位差で形成される電界により、中間転写ベルト8上の負極性に帯電したトナーを静電的に吸着して第二クリーニングブラシローラ104へ移動させる。その後、第二回収ローラ105に静電転移した後、第二掻き取りブレード106によって第二回収ローラ105上から掻き落とされた後、第二搬送スクリュウ110bにより、第二クリーニングユニット100bからトナー貯留部に搬送される。
第二クリーニングブラシローラ104によって除去し切れなかった負極性のトナーは、ベルトの移動に伴って第三クリーニングブラシローラ107との当接位置まで移送される。このように移送される負極性のトナーの量はごく少量である。このトナーは、第三クリーニングブラシローラ107、第三回収ローラ108に順次静電的に転移した後、第三掻き取りブレード109によって第三回収ローラ108上から掻き落とされる。そして、第三搬送スクリュウ110cにより、第三クリーニングユニット100cからトナー貯留部に搬送される。
また、上述では、各回収ローラ102,105,108、各クリーニングブラシローラ101,104,107に電圧を印加しているが、各回収ローラ102,105,108を金属ローラにして、回収ローラにのみ電圧を印加する構成でもよい。この場合は、クリーニングブラシローラの繊維抵抗による電位降下によって、回収ローラとの接触部を介する形態で、回収ローラに印加されたバイアス電圧よりも幾分低いバイアス電圧がクリーニングブラシローラに印加されている状態となる。これにより、回収ローラとクリーニングブラシローラとの間に電位差が形成され、回収ローラ方向へ電位勾配によりクリーニングブラシローラから回収ローラへトナーを静電的に移動させることができる。
また、上記では、第一クリーニングユニット100aで正規帯電極性とは逆極性の正極性トナーを除去し、第二、第三クリーニングユニット100b,100cで正規帯電極性の負極性トナーを除去しているが、各クリーニングユニットが除去するトナーの極性は、トナーの特性、装置の構成などにより適宜決めればよい。例えば、本ベルトクリーニング装置100に、階調パターンなどのトナーパターンが入力される装置構成においては、第一クリーニングユニット100aで負極性トナーを除去するように構成し、トナーパターンのほとんどを占める負極性トナーを第一クリーニングユニット100aで大まかに除去する。第二クリーニングユニット100b、第三クリーニングユニット100cの一方を、負極性トナーを除去するように構成して、第一クリーニングユニット100aで取り切れなかった負極性トナーを除去し、他方を、正極性トナーを除去するように構成して、中間転写ベルト8上の正極性トナーを除去するように構成する。
中間転写ベルト上のトナーを良好に除去したり、回収ローラに良好にトナーを回収するための重要な要素として、接触幅や食い込み量が挙げられる。ところが、経時使用により、クリーニングブラシローラが毛倒れし、接触幅や食い込み量が減少する場合がある。
ブラシの毛倒れについて、本出願人が鋭意研究した結果、次のことが原因であることがわかった。すなわち、クリーニングブラシローラから回収ローラへトナーを受け渡す過程で、トナーの帯電量が極度に低いような一部のトナーは回収ローラに回収されず、クリーニングブラシローラに留まる。このクリーニングブラシローラに留まったトナーは、ブラシ繊維が倒れてブラシ繊維同士が強く接触する中間転写ベルト8との接触部や回収ローラとの接触部で、強い圧力を受けてブラシ繊維に固着する。この固着したトナーは、接着剤のような働きをし、中間転写ベルトとの接触部や回収ローラとの接触部など、ブラシ繊維が毛倒れしてブラシ繊維が密着する箇所でブラシ繊維同士をくっつける。固着トナーが少ない場合は、固着トナーのブラシ繊維同士をくっつける力よりもブラシ繊維のコシが勝り、中間転写ベルト8との接触部や回収ローラとの接触部を抜けるとブラシ繊維のコシによりブラシ繊維同士のくっつきが剥がれ、毛倒れから復帰する。しかし、経時使用により、固着トナーが増加していくと、固着トナーのブラシ繊維同士をくっつける力が、ブラシ繊維のコシに勝り、上記接触部を抜けた後も、ブラシが毛倒れした状態でブラシ繊維同士がくっついたままとなる。これが、毛倒れの原因であることがわかったのである。
そこで、本実施形態においては、図7に示すように、クリーニングブラシローラを、中間転写ベルト8および回収ローラから離間可能に構成する。そして、クリーニングブラシローラを、中間転写ベルト8および回収ローラから離間させた状態で、クリーニングブラシローラを高速回転させて、クリーニングブラシローラに留まったトナーを、遠心力で放出するようにした。以下の説明では、第一クリーニングユニット100aについて説明するが、第二、第三クリーニングユニット100b,100cについても同様な構成である。
図8は、第一クリーニングブラシローラ101を中間転写ベルト8および第一回収ローラ102に対して接離させる接離機構160を示す概略構成図である。この図8は、第一クリーニングブラシローラ101が、中間転写ベルト8、第一回収ローラ102に接触する接触位置(図7の点線の位置)にあるときを示している。
接離機構160は、第一クリーニングブラシローラ101の軸方向両端に設けられており、接離モータ166から駆動力を受けて回転駆動する接離ギヤ161を有している。接離ギヤ161には、第一クリーニングブラシローラの軸101aの端部を受ける軸受165に当接して、第一クリーニングブラシローラを図中上方に移動させる接離レバー161aが設けられている。
第一ケーシング120aの両側面には、図中上下方向に延びる長穴121が設けられている。また、第一ケーシング120aの両側面には、第一クリーニングブラシローラの軸101aを、上記接触位置または中間転写ベルト8および第一回収ローラ102から離間する離間位置で回転自在に支持するための軸支持部材162が長穴121に重なるように設けられている。また、長穴121を介した第一ケーシング120a内部と外部との連通を塞ぐ塞ぎ部材163が、両面テープなどにより軸支持部材162に貼り付けられている。
第一クリーニングブラシローラ101の軸101aは、上記長穴121、軸支持部材162および塞ぎ部材163を貫通しており、その軸端部は、軸受165により受けられている。軸受165は、図中上下方向に延びるガイド穴123に図中上下方向に移動可能に支持されている。このガイド穴123には、圧縮スプリング164が保持されており、軸受165を介して軸101aを接離レバー161a側に付勢している。
また、第一クリーニングブラシローラ101の一端側には、第一クリーニングブラシローラ101を回転駆動する駆動モータから駆動力が伝達される出力プーリ171が軸101aと一体的に回転するように取り付けられている。
図9は、軸支持部材162を示す図である。
図9に示すように、軸支持部材162は、図中鎖線で示す長穴121の縁に重なるように、第一ケーシング120aの側面に取り付けられている。軸支持部材162は、第一クリーニングブラシローラの軸101aを接触位置で回転自在に支持する第一支持部162aと、上記軸101aを離間位置で回転自在に支持する第二支持部162bと、第一支持部162aと第二支持部162bとを連結する連結部162cとを有している。軸支持部材162は、弾性プラスチック材質で構成されており、連結部162cが、図中X1方向に弾性変形可能となっている。連結部162cの短手方向(図中左右方向)の長さは、第一クリーニングブラシローラの軸101aの直径よりも短くなっている。図に示す一点鎖線は、塞ぎ部材163を示している。
図9に示すように、軸支持部材162は、図中鎖線で示す長穴121の縁に重なるように、第一ケーシング120aの側面に取り付けられている。軸支持部材162は、第一クリーニングブラシローラの軸101aを接触位置で回転自在に支持する第一支持部162aと、上記軸101aを離間位置で回転自在に支持する第二支持部162bと、第一支持部162aと第二支持部162bとを連結する連結部162cとを有している。軸支持部材162は、弾性プラスチック材質で構成されており、連結部162cが、図中X1方向に弾性変形可能となっている。連結部162cの短手方向(図中左右方向)の長さは、第一クリーニングブラシローラの軸101aの直径よりも短くなっている。図に示す一点鎖線は、塞ぎ部材163を示している。
第一クリーニングブラシローラに力を加えて、第一クリーニングブラシローラを接触位置から離間位置へ移動させるとき、クリーニングブラシを移動させる力により、連結部162cが図中矢印X1へ移動し、連結部162cが広がる。これにより、軸101aが、連結部162cを移動して、軸101aが、図中鎖線の位置(第一支持部162a)から図中実線の位置(第二支持部162b)へ移動する。軸101aが第二支持部へ移動すると、連結部162cが、元の形状に戻り、連結部162cの短手方向長さが、軸の直径よりも狭くなる。これにより、軸101aが、第二支持部162bに止められ、第二支持部162bに回転自在に支持される。
図10は、塞ぎ部材163を示す図である。
塞ぎ部材163は、スポンジ素材で構成され、短手方向中央には、軸101aが貫通するための切れ目163aが、長手方向に形成されている。
塞ぎ部材163は、スポンジ素材で構成され、短手方向中央には、軸101aが貫通するための切れ目163aが、長手方向に形成されている。
図11は、第一クリーニングブラシローラの軸101aが塞ぎ部材163を貫通している様子を示す図である。
図11に示すように、第一クリーニングブラシローラの軸101aは、塞ぎ部材163の切れ目163aを押し広げるようにして、塞ぎ部材163を貫通している。図中一点鎖線は、軸支持部材162を示しており、軸支持部材162は、塞ぎ部材163により覆われている。これにより、長穴121及び軸支持部材162を介した第一ケーシング120aの内部と外部との連通を、塞ぎ部材163により塞ぐことができる。その結果、第一ケーシング内の廃トナーが、長穴121及び軸支持部材162を介して外部へ漏れ出すのを防止することができる。
図11に示すように、第一クリーニングブラシローラの軸101aは、塞ぎ部材163の切れ目163aを押し広げるようにして、塞ぎ部材163を貫通している。図中一点鎖線は、軸支持部材162を示しており、軸支持部材162は、塞ぎ部材163により覆われている。これにより、長穴121及び軸支持部材162を介した第一ケーシング120aの内部と外部との連通を、塞ぎ部材163により塞ぐことができる。その結果、第一ケーシング内の廃トナーが、長穴121及び軸支持部材162を介して外部へ漏れ出すのを防止することができる。
第一クリーニングブラシローラ軸101aが、図中実線の位置(離間位置)から図中鎖線の位置(接触位置)へ移動するときは、軸101aは、切れ目163aを押し広げながら移動する。軸101aが通過すると、広がった切れ目163aが直ちに縮み、穴を塞ぐ。従って、軸101a移動時にも、第一ケーシング内部の廃トナーが、外部に漏れ出すことがない。
図12は、第一クリーニングブラシローラ101を回転駆動するブラシ駆動機構170の概略構成図である。
図12に示すように、ブラシ駆動機構170は、タイミングベルト172を有している。タイミングベルト172は、駆動モータ174の駆動力が伝達される駆動プーリ173、2個のテンションプーリ172a,172b、出力プーリ171に張架されている。2つのテンションプーリ172a,172bは、タイミングベルト172が、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動方向と平行となるように、タイミングベルト172を張架している。これにより、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動の際に、第一クリーニングブラシローラの軸101aに取り付けられた出力プーリ171が、タイミングベルト172の裏面に沿って移動することができる。その結果、タイミングベルト172が、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動の妨げとなることがなく、スムーズに第一クリーニングブラシローラを移動させることができる。
図12に示すように、ブラシ駆動機構170は、タイミングベルト172を有している。タイミングベルト172は、駆動モータ174の駆動力が伝達される駆動プーリ173、2個のテンションプーリ172a,172b、出力プーリ171に張架されている。2つのテンションプーリ172a,172bは、タイミングベルト172が、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動方向と平行となるように、タイミングベルト172を張架している。これにより、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動の際に、第一クリーニングブラシローラの軸101aに取り付けられた出力プーリ171が、タイミングベルト172の裏面に沿って移動することができる。その結果、タイミングベルト172が、第一クリーニングブラシローラの接触位置と離間位置との間の往復移動の妨げとなることがなく、スムーズに第一クリーニングブラシローラを移動させることができる。
また、第一クリーニングブラシローラ101が接触位置にあることを検知する検知センサ175が設けられている。この検知センサ175の検知結果に基づいて、第一クリーニングブラシローラの回転速度が制御される。
図13(a)は、第一クリーニングブラシローラが接触位置(図7の点線の位置)に位置しているときの接離機構の要部を示す図である。また、図13(b)は、第一クリーニングブラシローラが離間位置(図7の実線の位置)に位置しているときの接離機構の要部を示す図である。また、図14は、第一クリーニングブラシローラが離間位置に位置しているときの接離機構を示す図である。
先の図8、図13(a)に示すように、第一クリーニングブラシローラ101が接触位置に位置するとき、接離レバー161aは、図中実線の第一クリーニングブラシローラの軸101aを受ける軸受165から離間した退避位置に位置している。このとき、軸受165は、圧縮スプリング164の付勢力によりガイド穴123の一端に突き当たっている。
接離モータ166が駆動して、接離ギヤ161が図13(a)の反時計周りに回動すると、接離レバー161aが、軸受165に当接する。この状態からさらに、接離ギヤ161が回動すると、接離レバー161aにより、圧縮スプリング164の付勢力に抗して、軸受165とともに、第一クリーニングブラシローラの軸101aが図中左斜め上方へ移動する。すると、先の図9に示した軸支持部材の連結部162c広がって、軸101aが連結部162c内を移動する。
そして、図13(b)、図14に示すように、接離ギヤ161が90°図中反時計周りに回動し、接離レバー161aの先端が軸受165に当接するタミングで、接離モータ166の駆動が停止する。このとき、先の図9に示した軸支持部材の第二支持部162bに第一クリーニングブラシローラの軸101aまで移動する。すると、連結部162cが、元の形状に戻り、軸101aが第二支持部162bに嵌り込んだ形となる。これにより、軸101aが第二支持部162bに回転自在に支持され、第一クリーニングブラシローラ101が、先の図7の実線で示した離間位置で保持される。
第一クリーニングブラシローラ101を先の図7の実線で示す離間位置から図中鎖線で示す接触位置へ移動させるときは、接離モータ166を逆回転させて、図13(b)に示す状態から、接離ギヤ161を図中時計回りに回転させる。すると、圧縮スプリング164の付勢力により、軸受165がガイド穴123にガイドされながら、図中右斜め下方へ移動する。このとき、先の図9に示した軸支持部材の連結部が圧縮スプリング164の付勢力により、広がり、第1クリーニングブラシローラの軸101aが連結部162c内を移動する。そして、90°接離ギヤが図中時計周りに回動すると、先の図13(a)に示すように、接離レバー161aが軸受165から離間し、ガイド穴123の一端に当接する。また、第一クリーニングブラシローラの軸101aが先の図9に示した軸支持部材の第一支持部162aに嵌り込んで、第一支持部162aに回転自在に支持される。これにより、第一クリーニングブラシローラが、先の図7の鎖線に示す接触位置で、保持される。
また、先の図7に示すように、第一クリーニングブラシローラ101が離間位置に位置するとき、第一クリーニングブラシローラのブラシ繊維が、第一ケーシング120aの内壁に接触しないように、第一ケーシング120aが形成されている。
図15は、回収ローラに回収されず、クリーニングブラシローラに留まったトナーを除去する除去動作のフローチャートである。
制御部140(図2参照)は、画像形成枚数をカウントしており、画像形成枚数が規定枚数に達したら(S1のYes)、接離モータ166を駆動して、クリーニングブラシローラを接触位置から離間位置へ移動させる(S2)。
制御部140(図2参照)は、画像形成枚数をカウントしており、画像形成枚数が規定枚数に達したら(S1のYes)、接離モータ166を駆動して、クリーニングブラシローラを接触位置から離間位置へ移動させる(S2)。
次に、クリーニングブラシローラが離間位置に到達したら(S3のYes)、クリーニングブラシローラを、クリーニング時の回転速度の2倍の回転速度で回転させる。この回転により、回収ローラに回収されずに、ブラシに留まっているトナーが、遠心力によりブラシ繊維から放出され、ブラシから除去される。また、このとき、クリーニングブラシローラは、中間転写ベルトや回収ローラから離間しているため、ブラシ繊維同士が強く接触することがない。よって、回収ローラに回収されずにブラシに留まったトナーが、ブラシ繊維に固着することなく、クリーニングブラシローラの回転による遠心力で放出される。これにより、ブラシ繊維にトナーが固着するのを抑制することができ、経時にわたりブラシ繊維の毛倒れを抑制することができる。その結果、経時にわたり中間転写ベルトや回収ローラとの接触幅や食い込み量を規定値に維持することができる。これにより、経時にわたり良好なクリーニング性を維持することができる。
また、クリーニングブラシローラを、中間転写ベルトや回収ローラから離間させて、回転させるので、ブラシ繊維が撓みながら中間転写ベルトや回収ローラと摺擦することがなく、ブラシの負荷を低減することができ、ブラシ繊維の摩耗やへたりを抑制することができる。
そして、クリーニングブラシローラを、規定時間、クリーニング時の回転速度の2倍の回転速度で回転させたら(S5のYes)、クリーニングブラシローラの回転駆動を停止する(S6)。クリーニングブラシローラの回転駆動が停止したら、クリーニングブラシローラを離間位置から接触位置へ移動させる(S7)。
上記除去動作は、第一、第二、第三クリーニングユニットについて、同時に行ってもよいし、各クリーニングユニット毎に規定枚数を決めて、それぞれ、所定のタイミングで除去動作を実行してもよい。また、上述では、画像形成枚数が規定枚数に達したら、クリーニングブラシローラに留まったトナーを除去する除去動作を行っているが、例えば、画像形成動作終了毎に除去動作を実施してもよい。この場合は、画像形成動作終了後に上述の除去動作を行った後、クリーニングブラシローラを接触位置へ戻さずに、離間位置に位置させ、画像形成動作のときに、離間位置から接触位置へクリーニングブラシローラを移動させるのが好ましい。こうすることで、待機時に、ブラシ繊維が撓んだ状態で、中間転写ベルト8や回収ローラに接触することがなく、長期間、装置が使用されない場合に、ブラシ繊維が、毛倒れした状態のブラシ癖が生じることがない。これにより、より一層、ブラシの毛倒れを経時にわたり抑制することができる。
以上に説明したものは一例であり、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
中間転写ベルト8などの被清掃体に接触して前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するクリーニングブラシローラと、クリーニングブラシローラに接触して、前記クリーニングブラシローラに付着したトナーを静電的に回収する回収ローラなどの回収部材とを備えたクリーニング装置であって、前記クリーニングブラシローラを、前記被清掃体および前記回収部材から離間させる接離機構160などの離間機構と、所定のタイミングで、前記離間機構により、前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させた後、前記クリーニングブラシローラを回転駆動させる制御部140などの制御手段とを備えた。
これによれば、クリーニングブラシローラを被清掃体および回収部材から離間させてクリーニングブラシローラを回転駆動させることで、このとき、ブラシ繊維が被清掃体および回収部材に撓みながら当接することがなく、ブラシが倒れてブラシ繊維同士が強く接触することがない。従って、回収部材により回収されずクリーニングブラシローラに留まったトナーがブラシ繊維に固着することなく、クリーニングブラシローラの回転による遠心力でクリーニングブラシローラから放出することができる。これにより、ブラシにトナーが固着するのを抑制することができ、ブラシ同士がくっつくのを抑制することができる。
さらに、クリーニングブラシローラは、回収部材や被清掃体と非接触であるため、ブラシが回収部材や被清掃体と摺擦したり、接触で撓んだりすることがない。これにより、ブラシへの負荷を低減することができ、ブラシの摩耗やへたりを抑制できる。
(態様1)
中間転写ベルト8などの被清掃体に接触して前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するクリーニングブラシローラと、クリーニングブラシローラに接触して、前記クリーニングブラシローラに付着したトナーを静電的に回収する回収ローラなどの回収部材とを備えたクリーニング装置であって、前記クリーニングブラシローラを、前記被清掃体および前記回収部材から離間させる接離機構160などの離間機構と、所定のタイミングで、前記離間機構により、前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させた後、前記クリーニングブラシローラを回転駆動させる制御部140などの制御手段とを備えた。
これによれば、クリーニングブラシローラを被清掃体および回収部材から離間させてクリーニングブラシローラを回転駆動させることで、このとき、ブラシ繊維が被清掃体および回収部材に撓みながら当接することがなく、ブラシが倒れてブラシ繊維同士が強く接触することがない。従って、回収部材により回収されずクリーニングブラシローラに留まったトナーがブラシ繊維に固着することなく、クリーニングブラシローラの回転による遠心力でクリーニングブラシローラから放出することができる。これにより、ブラシにトナーが固着するのを抑制することができ、ブラシ同士がくっつくのを抑制することができる。
さらに、クリーニングブラシローラは、回収部材や被清掃体と非接触であるため、ブラシが回収部材や被清掃体と摺擦したり、接触で撓んだりすることがない。これにより、ブラシへの負荷を低減することができ、ブラシの摩耗やへたりを抑制できる。
(態様2)
(態様1)であって、前記クリーニングブラシローラおよび前記回収ローラなどの回収部材を収納するケーシングなどの筐体を備え、前記クリーニングブラシローラが、前記離間位置に位置するとき、前記クリーニングブラシローラが、前記筐体と接触しないように、前記筐体を構成した。
これによれば、クリーニングブラシローラを離間位置に位置させて、回転駆動させたときに、クリーニングブラシローラのブラシ繊維が、撓みながらケーシングなどの筐体に接触し、筐体の表面を摺擦することがない。これにより、ブラシへの負荷を低減することができ、ブラシの摩耗やへたりを抑制することができる。
(態様1)であって、前記クリーニングブラシローラおよび前記回収ローラなどの回収部材を収納するケーシングなどの筐体を備え、前記クリーニングブラシローラが、前記離間位置に位置するとき、前記クリーニングブラシローラが、前記筐体と接触しないように、前記筐体を構成した。
これによれば、クリーニングブラシローラを離間位置に位置させて、回転駆動させたときに、クリーニングブラシローラのブラシ繊維が、撓みながらケーシングなどの筐体に接触し、筐体の表面を摺擦することがない。これにより、ブラシへの負荷を低減することができ、ブラシの摩耗やへたりを抑制することができる。
(態様3)
(態様1)または(態様2)であって、クリーニングブラシローラおよび回収ローラなどの回収部材を収納するケーシングなどの筐体を備え、前記筐体には、前記クリーニングブラシローラが前記被清掃体および前記回収部材に接触する接触位置と、前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置との間を移動可能なように、前記クリーニングブラシローラの軸が貫通する長穴121などの貫通穴を有し、前記クリーニングブラシローラの軸が貫通し、かつ、前記貫通穴を塞ぐ塞ぎ部材163を設けた。
これによれば、実施形態で説明したように、長穴121などの貫通穴を介して、ケーシングなどの筐体内のトナーが、筐体外部へ漏れ出すのを防止することができる。
(態様1)または(態様2)であって、クリーニングブラシローラおよび回収ローラなどの回収部材を収納するケーシングなどの筐体を備え、前記筐体には、前記クリーニングブラシローラが前記被清掃体および前記回収部材に接触する接触位置と、前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置との間を移動可能なように、前記クリーニングブラシローラの軸が貫通する長穴121などの貫通穴を有し、前記クリーニングブラシローラの軸が貫通し、かつ、前記貫通穴を塞ぐ塞ぎ部材163を設けた。
これによれば、実施形態で説明したように、長穴121などの貫通穴を介して、ケーシングなどの筐体内のトナーが、筐体外部へ漏れ出すのを防止することができる。
(態様4)
(態様1)乃至(態様3)いずれかであって、前記クリーニングブラシローラが中間転写ベルト8などの被清掃体および回収ローラなどの回収部材に接触する接触位置および前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置で、前記クリーニングブラシローラの軸を回転自在に支持する軸支持部材162を設けた。
これにより、接触位置および離間位置で、クリーニングブラシローラを良好に回転駆動させることができる。
(態様1)乃至(態様3)いずれかであって、前記クリーニングブラシローラが中間転写ベルト8などの被清掃体および回収ローラなどの回収部材に接触する接触位置および前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置で、前記クリーニングブラシローラの軸を回転自在に支持する軸支持部材162を設けた。
これにより、接触位置および離間位置で、クリーニングブラシローラを良好に回転駆動させることができる。
(態様5)
(態様1)乃至(態様4)いずれかであって、クリーニングブラシローラを中間転写ベルト8などの被清掃体および回収ローラなどの回収部材から離間させたときの前記クリーニングブラシローラの回転速度を、前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するときの回転速度よりも速くした。
これによれば、離間位置でクリーニングブラシローラを、クリーニング時の回転速度と同じ速度で回転させた場合に比べて、ブラシに留まるトナーを良好に遠心力で除去することができる。
(態様1)乃至(態様4)いずれかであって、クリーニングブラシローラを中間転写ベルト8などの被清掃体および回収ローラなどの回収部材から離間させたときの前記クリーニングブラシローラの回転速度を、前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するときの回転速度よりも速くした。
これによれば、離間位置でクリーニングブラシローラを、クリーニング時の回転速度と同じ速度で回転させた場合に比べて、ブラシに留まるトナーを良好に遠心力で除去することができる。
(態様6)
トナー像を担持する中間転写ベルト8などの像担持体と、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段(プロセスユニット6、光書込ユニット20、一次転写ローラなどで構成)と、像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する二次転写装置200などの転写手段と、前記像担持体の表面に付着している付着物たるトナーを掻き取って該表面をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、クリーニング手段として、(態様1)乃至(態様5)いずれかのクリーニング装置を用いた。
これによれば、経時にわたり中間転写ベルト8などの像担持体上のトナーを良好に除去することができる。
トナー像を担持する中間転写ベルト8などの像担持体と、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段(プロセスユニット6、光書込ユニット20、一次転写ローラなどで構成)と、像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する二次転写装置200などの転写手段と、前記像担持体の表面に付着している付着物たるトナーを掻き取って該表面をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、クリーニング手段として、(態様1)乃至(態様5)いずれかのクリーニング装置を用いた。
これによれば、経時にわたり中間転写ベルト8などの像担持体上のトナーを良好に除去することができる。
6:プロセスユニット
7:転写ユニット
8:中間転写ベルト
9:一次転写ローラ
20:光書込ユニット
100:ベルトクリーニング装置
100a:第一クリーニングユニット
100b:第二クリーニングユニット
100c:第三クリーニングユニット
101:第一クリーニングブラシローラ
102:第一回収ローラ
103:第一掻き取りブレード
104:第二クリーニングブラシローラ
105:第二回収ローラ
106:第二掻き取りブレード
107:第三クリーニングブラシローラ
108:第三回収ローラ
109:第三掻き取りブレード
110a:第一搬送スクリュウ
110b:第二搬送スクリュウ
110c:第三搬送スクリュウ
111a,111b,111c:入口シール
112a,112b,112c:出口シール
120a:第一ケーシング
120b:第二ケーシング
120c:第三ケーシング
121:長穴
123:ガイド穴
130:ユニット保持ケーシング
140:制御部
160:接離機構
161:接離ギヤ
161a:接離レバー
162:軸支持部材
162a:第一支持部
162b:第二支持部
162c:連結部
163:塞ぎ部材
163a:切れ目
164:圧縮スプリング
165:軸受
166:接離モータ
170:ブラシ駆動機構
171:出力プーリ
172:タイミングベルト
172a:テンションプーリ
173:駆動プーリ
174:駆動モータ
175:検知センサ
200:二次転写装置
7:転写ユニット
8:中間転写ベルト
9:一次転写ローラ
20:光書込ユニット
100:ベルトクリーニング装置
100a:第一クリーニングユニット
100b:第二クリーニングユニット
100c:第三クリーニングユニット
101:第一クリーニングブラシローラ
102:第一回収ローラ
103:第一掻き取りブレード
104:第二クリーニングブラシローラ
105:第二回収ローラ
106:第二掻き取りブレード
107:第三クリーニングブラシローラ
108:第三回収ローラ
109:第三掻き取りブレード
110a:第一搬送スクリュウ
110b:第二搬送スクリュウ
110c:第三搬送スクリュウ
111a,111b,111c:入口シール
112a,112b,112c:出口シール
120a:第一ケーシング
120b:第二ケーシング
120c:第三ケーシング
121:長穴
123:ガイド穴
130:ユニット保持ケーシング
140:制御部
160:接離機構
161:接離ギヤ
161a:接離レバー
162:軸支持部材
162a:第一支持部
162b:第二支持部
162c:連結部
163:塞ぎ部材
163a:切れ目
164:圧縮スプリング
165:軸受
166:接離モータ
170:ブラシ駆動機構
171:出力プーリ
172:タイミングベルト
172a:テンションプーリ
173:駆動プーリ
174:駆動モータ
175:検知センサ
200:二次転写装置
Claims (6)
- 被清掃体に接触して前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するクリーニングブラシローラと、
前記クリーニングブラシローラに接触して、前記クリーニングブラシローラに付着したトナーを静電的に回収する回収部材とを備えたクリーニング装置であって、
前記クリーニングブラシローラを、前記被清掃体および前記回収部材から離間させる離間機構と、
所定のタイミングで、前記離間機構により、前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させて、前記クリーニングブラシローラを回転駆動させる制御手段とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1に記載のクリーニング装置であって、
前記クリーニングブラシローラおよび前記回収部材を収納する筐体を備え、
前記クリーニングブラシローラを前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させたとき、前記クリーニングブラシローラが、前記筐体と接触しないように、前記筐体を構成したことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1または2に記載のクリーニング装置であって、
前記クリーニングブラシローラおよび前記回収部材を収納する筐体を備え、
前記筐体には、前記クリーニングブラシローラが前記被清掃体および前記回収部材に接触する接触位置と、前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置との間を移動可能なように、前記クリーニングブラシローラの軸が貫通する貫通穴を有し、
前記クリーニングブラシローラの軸が貫通し、かつ、前記貫通穴を塞ぐ塞ぎ部材を設けたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至3いずれかに記載のクリーニング装置であって、
前記クリーニングブラシローラが前記被清掃体および前記回収部材に接触する接触位置および前記被清掃体および前記回収部材から離間する離間位置で、前記クリーニングブラシローラの軸を回転自在に支持する軸支持部材を設けたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至4いずれかに記載のクリーニング装置であって、
前記クリーニングブラシローラを前記被清掃体および前記回収部材から離間させたときの前記クリーニングブラシローラの回転速度を、前記被清掃体上のトナーを静電的に除去するときの回転速度よりも速くしたことを特徴とするクリーニング装置。 - トナー像を担持する像担持体と、
上記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、上記像担持体の表面に付着しているトナーを除去するクリーニング手段とを備え、上記像担持体の表面のトナー像を最終的に転写紙に転写する画像形成装置であって、
上記クリーニング手段として、請求項1乃至5のいずれかに記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015124052A JP2017009754A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | クリーニング装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015124052A JP2017009754A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | クリーニング装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017009754A true JP2017009754A (ja) | 2017-01-12 |
Family
ID=57763996
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015124052A Pending JP2017009754A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | クリーニング装置及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017009754A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021028665A (ja) * | 2019-08-09 | 2021-02-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 定着装置及び画像形成装置 |
-
2015
- 2015-06-19 JP JP2015124052A patent/JP2017009754A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021028665A (ja) * | 2019-08-09 | 2021-02-25 | 富士ゼロックス株式会社 | 定着装置及び画像形成装置 |
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