(57)【要約】【課題】転写ベルト上の残留トナーを確実に清掃することができ、長寿命および高品質の画像形成ができる画像形成装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置１８は、中間転写ベルト８の表面に接触した状態で回転駆動される回転式導電性ファーブラシ１９と、中間転写ベルト８の表面に接触する第１および第２固定導電性ファーブラシ５２，５４と、を備えている。第１および第２固定式導電性ファーブラシ５２，５４は、中間転写ベルト８を挟んでテンションローラ２０と向かい合うように配置されている。第１固定式導電性ファーブラシ５２は、バイアス電流を印加するバイアス印加装置Ｅを介して接地されている。第２固定式導電性ファーブラシ５４とテンションローラ２０は、スイッチング素子Ｓによって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されている。【選択図】図２
2010169707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に移動する導電性の転写ベルトの表面に接触した状態で回転駆動されるクリーニング用回転式導電性ファーブラシと、前記クリーニング用回転式導電性ファーブラシの上流側に位置して前記転写ベルトの表面に接触する第１クリーニング用固定導電性ファーブラシと、前記第１クリーニング用固定導電性ファーブラシの上流側に位置して前記転写ベルトの表面に接触する第２クリーニング用固定導電性ファーブラシと、前記転写ベルトを挟んで前記第１および第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと向かい合うように配置された導電性対向ローラと、前記第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシにバイアス電流を印加するバイアス印加装置と、前記第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと前記導電性対向ローラとを択一的に接地状態に切り替えるスイッチング手段と、を備え、
トナー量の情報データに基づいて、前記第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと前記導電性対向ローラとが、前記スイッチング手段によって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されていること、
を特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシの上流側の前記転写ベルト近傍に位置して前記転写ベルトの表面上のトナー量を検知するトナー量検知センサを備え、前記トナー量検知センサからのトナー量の情報データに基づいて、前記第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと前記導電性対向ローラとが、前記スイッチング手段によって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の画像形成装置では、中間転写ベルトなどのトナー像担持体から残留トナーを清掃するためのクリーニング装置を設けている。従来は、ゴム製のブレードを中間転写ベルト表面に当接させるものが一般的に用いられていた。しかし、ブレードによるクリーニングでは、ブレードがまくれたり、ブレードのエッジが傷んだりして、クリーニング不良や画像不良を生じることがあった。
【０００３】
そこで、ブレードの代わりにファーブラシを使用してクリーニングすることが提案されている。しかし、ファーブラシ単体ではクリーニング効果が弱く、特許文献１に記載されているように、ファーブラシと併用してファーブラシ上流側に固定ブラシを設置する技術が提案されている。あるいは、特許文献２に記載の画像形成装置のように、クリーニングファーブラシの長手方向において、多量のトナーが搬送されてくる部分のブラシの毛足長さを長くして、クリーニング効果を上げる方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５６０６号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いた場合でも、キャリブレーション（濃度調整）やカラーレジストなどの際のように、クリーニング部に多量のトナーに搬送される場合には、十分なクリーニングは不可能であった。この様な場合、現状では中間転写ベルト上の残留トナーが完全にクリーニングできるまで、中間転写ベルトを複数回空回転させることにより対応しているため、生産効率が低いという問題があった。また、特許文献２に記載の画像形成装置のように、クリーニングファーブラシの長手方向において、ブラシの毛足の長短を生じさせると、中間転写ベルト面の磨耗状態にムラが発生し、中間転写ベルトの長寿命化が困難であるという問題があった。
【０００６】
それゆえに、本発明の主たる目的は、転写ベルト上の残留トナーを確実に清掃することができ、長寿命および高品質の画像形成ができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、一方向に移動する導電性の転写ベルトの表面に接触した状態で回転駆動されるクリーニング用回転式導電性ファーブラシと、クリーニング用回転式導電性ファーブラシの上流側に位置して転写ベルトの表面に接触する第１クリーニング用固定導電性ファーブラシと、第１クリーニング用固定導電性ファーブラシの上流側に位置して転写ベルトの表面に接触する第２クリーニング用固定導電性ファーブラシと、転写ベルトを挟んで第１および第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと向かい合うように配置された導電性対向ローラと、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシにバイアス電流を印加するバイアス印加装置と、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと導電性対向ローラとを択一的に接地状態に切り替えるスイッチング手段と、を備え、トナー量の情報データに基づいて、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと導電性対向ローラとが、スイッチング手段によって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されていること、を特徴とする、画像形成装置である。
【０００８】
請求項１の発明では、転写ベルトの表面上の残留トナー量が通常である場合には、スイッチング手段によって導電性対向ローラが接地状態に切り替えられる。従って、バイアス印加装置からの電流は、バイアス印加装置に繋がっている第１クリーニング用固定式導電性ファーブラシ、導電性転写ベルト、導電性対向ローラの順に流れた後、アースに落ちる。このとき、電流は、転写ベルト上の残留トナーに電荷を付与して帯電量をアップさせる。これにより、クリーニング用固定式導電性ファーブラシの下流に位置しているクリーニング用回転式導電性ファーブラシの残留トナー取り込み量が増加する。
【０００９】
一方、キャリブレーション（濃度調整）やカラーレジストなどにより、転写ベルトの表面上の残留トナー量が一時的に多くなった場合には、スイッチング手段によって、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシが接地状態に切り替えられる。従って、バイアス印加装置からの電流は、バイアス印加装置に繋がっている第１クリーニング用固定式導電性ファーブラシ、導電性転写ベルト、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシの順に流れた後、アースに落ちる。このとき、電流は転写ベルト上の帯電した残留トナーの一部を引き付けて、転写ベルトをその搬送方向とは逆方向に流れる。これにより、一部の残留トナーが、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシに取り込まれる。
【００１０】
このように、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシが一部の残留トナーを取り込むため、その分クリーニング用回転式導電性ファーブラシへ送られる残留トナー量が減少する。従って、一時的に多量の残留トナーがクリーニング部に送られてきても、クリーニング用回転式導電性ファーブラシの除去能力を超えないように、残留トナーの一部が第２クリーニング用固定導電性ファーブラシによって一旦堰き止められるので、クリーニング効果が低下しない。
【００１１】
その後、転写ベルトの表面上のトナー量が通常に戻ると、スイッチング手段によって第２クリーニング用固定導電性ファーブラシから導電性対向ローラへ切り替えられ、導電性対向ローラが接地状態となる。従って、バイアス印加装置からの電流は、第１クリーニング用固定式導電性ファーブラシ、導電性転写ベルト、導電性対向ローラ、アースと流れる。これにより、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシに取り込まれていた残留トナーが転写ベルトへ戻され、クリーニング用回転式導電性ファーブラシにて除去される。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシの上流側の転写ベルト近傍に位置して転写ベルトの表面上のトナー量を検知するトナー量検知センサを備え、トナー量検知センサからのトナー量の情報データに基づいて、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシと導電性対向ローラとが、スイッチング手段によって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１３】
請求項２の発明では、トナー量検知センサが、転写ベルトの表面上のトナー量を直接検知するため、転写ベルト上の残留トナーをより一層確実に清掃することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、転写ベルトの表面上の残留トナー量が一時的に多くなっても、第２クリーニング用固定式導電性ファーブラシが一部の残留トナーを一旦取り込んで、残りの残留トナーをクリーニング用回転式導電性ファーブラシに送り込む。従って、一時的に多量の残留トナーがクリーニング部に送られてきても、クリーニング用回転式導電性ファーブラシの除去能力を超えないので、クリーニング効果が低下しない。この結果、転写ベルト上の残留トナーを確実に清掃することができ、長寿命および高品質の画像形成ができる。
【００１５】
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】クリーニング装置の拡大概略構成図である。
【図３】クリーニング装置の動作を説明するための拡大概略構成図である。
【図４】クリーニング装置の動作を説明するための拡大概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置を示す概略構成図である。無端状の中間転写ベルト８は一次転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、従動ローラ１０、駆動ローラ１１、テンションローラ２０およびバックアップローラ２２によって時計方向に回転可能に支持されている。駆動ローラ１１は中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラ９と対となっている。中間転写ベルト８の外周面には、中間転写ベルト８に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置１８が配設されている。
【００１８】
中間転写ベルト８の下方には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の作像ユニットが略一定の間隔をおいて一列に配設されている。マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは駆動手段によって反時計方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれの外周近傍には、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上を帯電する帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに残ったトナーを除去するための摺擦部材５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが設けられている。
【００１９】
レーザースキャニングユニット４から放射されたレーザ光Ｌは、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に照射され、静電潜像が形成される。レーザースキャニングユニット４の下流側には、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが配置されている。現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラック各色のトナーを感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに付与するためのものである。
【００２０】
感光体ドラム１ａの静電潜像は現像装置３ａによって現像され、マゼンタトナー像として顕像化される。顕像化された感光体ドラム１ａ上のマゼンタトナー像は中間転写ベルト８上に一次転写される。中間転写ベルト８上に１ページ分のマゼンタトナー像を一次転写すると、さらに中間転写ベルト８が回転し、以上の工程をシアン、イエロー、ブラック各色について逐次行い、中間転写ベルト８上に複数色のトナー像を重畳して形成する。
【００２１】
画像形成装置の下部には、使用頻度の高い標準的な用紙を多数枚積載収納可能な給紙カセット１６が配設され、画像形成装置の側面部には、使用頻度の少ない特殊な用紙（ＯＨＰシート、はがき、厚紙など）を積載可能な手差しトレイ（手差し給紙部）３６が配設されている。
【００２２】
標準的な用紙に印刷する場合、ピックアップローラ１２は給紙カセット１６から用紙を給紙する。用紙は画像形成装置の左側部に沿って略垂直方向に延設されたメイン搬送路３１に急激に方向転換されて搬送される。用紙は搬送ローラ対３２を通って、一旦レジストローラ対４４によって二次転写ローラ９の手前で待機させられた後、中間転写ベルト８上に重畳形成された、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの合成カラートナー像が、二次転写ローラ９によって二次転写され、定着装置１３に搬入される。合成カラートナー画像を転写された用紙は、定着装置１３で定着され、カラー印刷物として排出ローラ対１５によって機外に排出されて排紙トレイ１７上に積載される。
【００２３】
一方、特殊な用紙（ＯＨＰシート、はがき、厚紙など）に印刷する場合、ピックアップローラ３７は手差しトレイ３６から用紙を給紙する。用紙はバイパス搬送路３５に沿って搬送される。バイパス搬送路３５は、用紙が多様であるため給紙不良を発生し易いという実情を考慮して、急激に方向転換しないように略水平方向に延設され、途中からメイン搬送路３１に合流して、メイン搬送路３１との間に共用部分を有している。用紙は搬送ローラ対（バイパスローラ対）４０，４１，４２、中間ローラ対４３を通って、一旦レジストローラ対４４によって二次転写ローラ９の手前で待機させられた後、中間転写ベルト８上に重畳形成された、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの合成カラートナー像が、二次転写ローラ９によって二次転写され、定着装置１３に搬入される。合成カラートナー画像を転写された用紙は、定着装置１３で定着され、カラー印刷物として排出ローラ対１５によって機外に排出されて排紙トレイ１７上に積載される。
【００２４】
次に、クリーニング装置１８について図２を参照して説明する。クリーニング装置１８は、導電性の中間転写ベルト８の表面に接触した状態で時計方向回りに回転駆動される回転式導電性ファーブラシ１９と、回転式導電性ファーブラシ１９の上流側に位置して中間転写ベルト８の表面に接触する第１固定導電性ファーブラシ５２と、第１固定導電性ファーブラシ５２の上流側に位置して中間転写ベルト８の表面に接触する第２固定導電性ファーブラシ５４と、回転式導電性ファーブラシ１９に接触した状態で回転駆動される導電性を有する掻取りローラ５６と、掻取りローラ５６に当接する掻取りブレード５８と、回収ローラ６０と、を備えている。
【００２５】
第１および第２固定式導電性ファーブラシ５２，５４は、中間転写ベルト８を挟んでテンションローラ２０と向かい合うように配置されている。第１固定式導電性ファーブラシ５２は、バイアス電流を印加するバイアス印加装置Ｅを介して接地されている。第２固定式導電性ファーブラシ５４とテンションローラ２０は、スイッチング素子Ｓによって択一的に接地状態に切り替えられるように構成されている。
【００２６】
第１および第２固定式導電性ファーブラシ５２，５４としては、たとえば、ブラシ全幅が１５（ｍｍ）、ブラシ全長が３１０（ｍｍ）、ブラシ毛の緯度が６（デニール）、ブラシ毛の材質がポリアミド、ブラシ毛の長さが４．５（ｍｍ）、ブラシ密度が１２０ｋ（Ｆ／ｉｎｃｈ2）、電気抵抗値が１１．５（ｌｏｇΩ）のものが用いられる。
【００２７】
回転式導電性ファーブラシ１９には定電流源（図示せず）が接続され、この定電流源から回転式導電性ファーブラシ１９に負極性の電荷が注入されている。回転式導電性ファーブラシ１９としては、たとえば、芯金に導電性繊維を織込んだ導電性布を巻き付けたものであり、定電流は芯金を介して導電性繊維に印加される。導電性繊維としては、たとえば、ポリアミドなどの樹脂にカーボンなどの導電性粒子を分散させたものが用いられる。
【００２８】
また、テンションローラ２０や中間転写ベルト８は、たとえば、基材としてカーボンブラックなどの導電性材料が添加されたゴムなどが用いられ、表面層としてシリコン樹脂などが用いられる。
【００２９】
次に、クリーニング装置１８の作用効果について、中間転写ベルト８の表面上のトナー量を検知するトナー量検知センサ５０（図１参照）からのトナー量データを利用してクリーニングする場合を例にして説明する。トナー量検知センサ５０は、第２固定式導電性ファーブラシ５４の上流側であって、中間転写ベルト８を間にしてバックアップローラ２２に対向するように位置している。
【００３０】
トナー量検知センサ５０からの中間転写ベルト８上のトナー量の情報データに基づいて、二次転写後の中間転写ベルト８上の残留トナー量は経験的に推定できる。そこで、トナー量検知センサ５０からのトナー量の情報データに基づいて、画像形成装置の制御装置が中間転写ベルト８の表面上の残量トナー量が通常であると判断した場合には、スイッチング素子Ｓによってテンションローラ２０が接地状態に切り替えられる。これにより、図３に示すように、バイアス印加装置Ｅからの電流は、第１固定式導電性ファーブラシ５２、中間転写ベルト８、テンションローラ２０の順に流れた後、アースに落ちる。中間転写ベルト８上の残留トナーはその大部分が正規極性（本実施形態では正極性）に帯電しているが、帯電量の不足しているもの、逆極性に帯電しているものも多く残存している。さらに、中間転写ベルト８上には、トナーから離脱した添加剤、紙粉などの微粒子が付着している。これらのトナーや微粒子などの残留物は、第１固定式導電性ファーブラシ５２を通過することで、前記電流によって帯電極性を正極性に調整され、中間転写ベルト８上の残留トナーなどに正電荷を付与して帯電量をアップさせる。これにより、負極性の電荷が注入されている回転式導電性ファーブラシ１９の残留トナー等の取り込み量が増加する。
【００３１】
回転式導電性ファーブラシ１９に取り込まれたトナーなどの残留物は、負極性の電荷が注入されている掻取りローラ５６の外周面に付着し、さらに、掻取りブレード５８にて掻取りローラ５６から掻き落され、回収ローラ６０の回転に伴って図示しない回収容器に廃棄される。
【００３２】
一方、画像形成装置の制御装置が、トナー量検知センサ５０からの中間転写ベルト８上のトナー量の情報データに基づいて、中間転写ベルト８の表面上の残留トナー量が一時的に多くなると判断した場合には、スイッチング素子Ｓによって、第２固定式導電性ファーブラシ５４が接地状態に切り替えられる。これにより、図４に示すように、バイアス印加装置Ｅからの電流は、第１固定式導電性ファーブラシ５２、中間転写ベルト８、第２固定式導電性ファーブラシ５４の順に流れた後、アースに落ちる。このとき、電流は中間転写ベルト８上の帯電した残留トナーなどの残留物の一部を引き付けて、中間転写ベルト８をその搬送方向とは逆方向に流れる。これにより、一部の残留トナーが、第２固定式導電性ファーブラシ５４に取り込まれる。
【００３３】
このように、第２固定式導電性ファーブラシ５４が一部の残留トナーを取り込むため、その分回転式導電性ファーブラシ１９へ送られる残留トナー量が減少する。従って、一時的に多量の残留トナーがクリーニング装置１８に送り込まれても、回転式導電性ファーブラシ１９の除去能力を超えないように、残留トナーの一部が第２固定導電性ファーブラシ５４によって一旦堰き止められるので、クリーニング効果が低下しない。第１固定式導電性ファーブラシ５２を通過した残留トナーは、電流によって帯電極性を正極性に調整され、帯電量をアップさせられた後、回転式導電性ファーブラシ１９によって除去される。
【００３４】
その後、トナー量検知センサ５０からの中間転写ベルト８上のトナー量の情報データに基づいて、中間転写ベルト８の表面上のトナー量が通常に戻ったと判断されると、スイッチング素子Ｓによって第２固定導電性ファーブラシ５４からテンションローラ２０へ切り替えられ、テンションローラ２０が接地状態となる。これにより、図３に示すように、バイアス印加装置Ｅからの電流は、再び第１固定式導電性ファーブラシ５２、中間転写ベルト８、テンションローラ２０、アースと流れる。これにより、第２固定式導電性ファーブラシ５４に取り込まれていた残留トナーが中間転写ベルト８へ徐々に戻され、回転式導電性ファーブラシ１９にて除去される。
【００３５】
表１は、中間転写ベルト８上の残留トナークリーニング能力について、本発明に係る画像形成装置（実施例）と従来の画像形成装置（比較例）とを評価した試験結果を示す表である。評価試験では、中間転写ベルト８上に、それぞれトナーを０．２５ｍｇ／ｃｍ2、０．５５ｍｇ／ｃｍ2および０．７０ｍｇ／ｃｍ2の条件で均一に散布した。なお、表１中の「○」は残留トナーが完全に除去された場合、「△」は僅かであるが残留トナーが残った場合、「×」は実用上支障が生じる程度に残留トナーが残った場合を表示している。
【００３６】
【表１】
2010169707.tif 000003
【００３７】
表１より、本発明に係る画像形成装置は、一時的に多量の残留トナーがクリーニング装置１８に送られてきても、回転式導電性ファーブラシ１９の除去能力を超えないので、クリーニング効果が低下しない。この結果、中間転写ベルト８上の残留トナーを確実に清掃することができることが認められる。また、ファーブラシ１９，５２，５４の長手方向において、ブラシの毛足の長短を生じさせていないので、中間転写ベルト８面の磨耗状態にムラが発生せず、中間転写ベルト８の長寿命化が達成できる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。たとえば、前記実施形態のようにトナー量検知センサ５０を設ける代わりに、レーザースキャニングユニット４に送られてくる画像データを利用して中間転写ベルト８の表面上のトナー量を間接的に検知して、中間転写ベルト８上の残留トナーをクリーニング装置１８によって清掃するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
８  中間転写ベルト
１８  クリーニング装置
１９  回転式導電性ファーブラシ
２０  テンションローラ（導電性対向ローラ）
５０  トナー量検知センサ
５２  第１固定式導電性ファーブラシ
５４  第２固定式導電性ファーブラシ
Ｅ  バイアス印加装置
Ｓ  スイッチング素子
【図１】
2010169707.tif 000004
【図２】
2010169707.tif 000005
【図３】
2010169707.tif 000006
【図４】
2010169707.tif 000007