(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異物をその表面に保持して回転する回転体と、加熱されることにより粘着性を発現する１０5〜５×１０7Ｐ・Ｓの粘度である粘着層をその表面に有するクリーニングロールと、当該粘着層を加熱する加熱手段と、当該クリーニングロールを当該回転体に対して接離させる接離手段とを備える画像形成装置において、
当該クリーニングロールを回転させる回転手段と、
画像形成待機時には、粘着層を加熱すると共に、クリーングロールを回転体から離間させた状態で回転させる制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段はクリーニングロールを間欠的に回転させる請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、画像形成時には、粘着層を加熱すると共に、クリーニングロールを回転体に当接させ、
クリーニングロールは、当該回転体の回転に従動回転させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置が広く知られている。これらの画像形成装置において、画像担持体や定着部材表面をクリーニングする技術が様々提案されている。例えば、特開昭６３−１８９８７８号公報、特公平４−３１３９４号公報、特公平４−４５８２９号公報には、中間転写ベルト上の残留トナーをクリーニングする技術として、中間転写ベルト表面にロール状のクリーニング部材（クリーニングロール）を当接させ、中間転写ベルトに従動回転させる技術が提案されている。
【０００３】
このようなクリーニングロールの表面は、優れたクリーニング性を保つため、ある程度の粘着性が必要である。ある実験に拠れば、好ましいクリーニング性能を維持するためには、クリーニングロールの表面の粘度を１０5〜５×１０7Ｐ・Ｓの範囲に設定する必要がある。
【０００４】
ここで、画像形成待機時など、中間転写ベルトが停止している状態で中間転写ベルトとクリーニングロールとが当接し、しかもクリーニングロールの表面が上記範囲の粘度である場合には、クリーニングロールの表面が押しつぶされて変形してしまい、画像形成時に所望のクリーニング性能を発揮できないなどの問題が生じる。
【０００５】
一方、画像形成待機時などに、中間転写ベルトとクリーニングロールとを離間させることで、クリーニングロールの表面が中間転写ベルトにより押しつぶされるのを防止することができる。しかし、クリーニングロールの表面が上記範囲の粘度である場合には、その表面の樹脂が重力の作用により、垂れ下がり、同じく画像形成時に所望のクリーニング性能を発揮できないなどの問題が生じる。
【０００６】
図８は、クリーニングロール表面の樹脂の垂れ下がりを説明するものである。図８（ａ）（ｂ）は、いずれも多層構造のクリーニングロール断面を示しており、その中心には加熱ヒータ、その外層にはクリー二ングロールコア、その外層にはクリーニング樹脂が設けられている。図８（ａ）は、正常な状態を示しており、クリーニング樹脂層は一様な厚さを維持している。一方、図８（ｂ）は、樹脂の垂れ下がりが生じている状態を示しており、クリーニング樹脂層が重力方向（図中下方向）に垂れ下がっている。
【０００７】
他方、画像形成待機時などに、クリーニングロールの加熱を停止することにより、クリーニングロール表面が変形したり、その表面の樹脂が垂れ下がるのを防止することができる。しかし、直ちに画像形成が再開されると、クリーニングロールの表面が固くなっており、所望のクリーニング性能を発揮できない、或いは、クリーニングロールの表面が上記範囲の粘度となるまで待たねばならないなどの問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニングロールの変形や垂れ下がり防止とクリーニングロール表面の固化防止とを両立し、いつでも素早く所望のクリーニング性能を発揮することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、異物をその表面に保持して回転する回転体と、加熱されることにより粘着性を発現する粘着層をその表面に有するクリーニングロールと、当該粘着層を加熱する加熱手段と、当該クリーニングロールを当該回転体に対して接離させる接離手段とを備える画像形成装置において、当該クリーニングロールを回転させる回転手段と、画像形成待機時には、粘着層を加熱すると共に、クリーングロールを回転体から離間させた状態で回転させる制御手段とを有するものである。
【００１０】
ここで、画像形成待機時には、クリーニングロールを回転体から離間させるために、クリーニングロールの粘着層が回転体に押しつぶされて変形することがない。また、画像形成待機時にも、粘着層は加熱されているために、常に好適な粘度に保つことができ、直ちに画像形成が再開されても所望のクリーニング性能を発揮することができる。さらに、画像形成待機時において、粘着層がクリーニングに好適な粘度に保たれていても、クリーニングロールを回転させるために、クリーニングロールの粘着層が垂れ下がることがない。すなわち、このような構成を採用することにより、クリーニングロールの変形や垂れ下がり防止とクリーニングロール表面の固化防止とを両立し、いつでも素早く所望のクリーニング性能を発揮することができる画像形成装置を提供することができる。
【００１１】
この回転体の表面に保持される異物のうち、主なものはトナーである。そして、このトナーの熱−粘度特性と前記粘着層の熱−粘度特性とが実質的に等しいと、クリーニング性が高まる。そこで、粘着層を構成する樹脂と、トナーを構成する樹脂とを同一材料とすることが好ましい。
【００１２】
また、トナーを表面に保持する回転体としては、像担持体、定着部材、帯電部材、転写部材などが挙げられる。これら回転体の形状としては、ドラム状、ロール状、（複数のロールに張架される）無端ベルト状などを採用することができる。また、像担持体としては、感光体でもよいし、その感光体からトナー像が転写される中間転写体でもよい。なお、回転体が無端ベルト状の場合、その無端ベルト状の回転体を挟んで、クリーニングロールと対峙する対向部材（対向ロールなど）を設けることがその無端ベルトの変形などを防止する上で好ましい。
【００１３】
また、クリーニングロールの回転は、その表面の粘着層が垂れ下がらない程度の速度でよく、その回転方向は問わない。また、常に回転させておくこともできるが、間欠的に（例えば、数分おきに数回転）回転させてもよい。
【００１４】
また、前記制御手段は、画像成形時には、粘着層を加熱すると共に、クリーニングロールを回転体に当接させ、クリーニングロールを回転させるものであるが、この際のクリーニングロールの回転は、前記回転手段により行うこともできるが、構成の容易等の観点から、クリーニングロールは、当該回転体の回転に従動回転させることもできる。
【００１５】
【発明の実施による態様】
実施例  以下、実施例に基づいて本発明の実施による態様を説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の主要部の断面概略図である。同図に示すように、この画像形成装置は、中間転写ベルト（回転体）２０を用いるタイプの画像形成装置である。以下、かかる画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００１６】
この画像形成装置は、中間転写ベルト２０と、その中間転写ベルト２０を張架する第一張架ロール２１、第二張架ロール２２、加熱ロール２３、定着ロール２４、剥離ロール２５、駆動ロール２６を備えている。そして、駆動ロール２６よりも（中間転写ベルト２０の回転方向、以下同様）下流側かつ第一張架ロール２１よりも上流側の領域に中間転写ベルト２０の表面と対峙する４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応する画像形成ユニット１Ｙ〜Ｋが上流側から下流側にかけて順次配設されている。
【００１７】
中間転写ベルト２０はベース層と表面層の２層横造のものを用いた。べース層は、カーボンブラックを添加した厚さ７５μｍのポリイミドフィルムを用い、トナー画像を感光体から中間転写ベルトに静電的に、画像乱れなく転写するために、ベース層の体積抵抗率はカーボンブラックの添加量を変化させ、１０10Ωｃｍに調整した。なお、ベース層としては、例えば厚さ１０〜３００μｍの耐熱性の高いシートを使用することが可能であり、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリアミドなどのポリマーシート等を用いることが可能である。
【００１８】
また、表面層は、トナー像を感光体１０から中間転写ベルト２０に静電的に画像乱れなく転写するために、その体積抵抗率を１０14Ωｃｍに調整し、また、中間転写ベルト２０から記録紙Ｐへの同時転写定着を行うときに、トナー画像を挟み中間転写ベルト２０と記録紙Ｐの密着をよくするために、弾性体、すなわちゴム硬度２４度、厚さ５０μｍのシリコーン共重合体を用いた。シリコーン共重合体は、弾性を持ちその表面が常温でトナーに対して粘着性を示し、さらに、記録紙Ｐへトナーを効率的に移行させるために、溶融して流動化したトナーを離しやすいため、表面層には最適である。なお、表面層は、例えば厚さ１〜１００μｍの離型性の高い樹脂層を使用することが可能であり、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることが可能である。
【００１９】
各画像形成ユニット１には、感光体ドラム１０と、その感光体ドラム１０の周囲に帯電装置（図示せず）、現像装置１１、感光体クリーナ（図示せず）などを備えている。また、各画像形成ユニット１の各感光体ドラム１０と（中間転写ベルト２０を挟んで）各転写ロール１２が対峙している。
【００２０】
ブラックに対応する画像形成ユニットよりも下流かつ第一張架ロール２１よりも上流側の領域に中間転写ベルト２０の裏面に接する第一加熱板３１を、さらに、第二張架ロール２２よりも下流側かつ定着ロール２４よりも上流側の領域に中間転写ベルト２０の裏面に接する第二加熱板３２が設けられている。また、定着ロール２４よりも下流側かつ剥離ロール２５よりも上流側の領域に中間転写ベルト２０の裏面に接する冷却板３３が設けられている。
【００２１】
また、定着ロール２４には（中間転写ベルト２０を挟んで）加圧ロール２７が圧接されている。駆動ロール２６には（中間転写ベルト２０を挟んで）クリーニングロール９が接離自在に対峙している。また、これら加熱ロール２３、定着ロール２４、加圧ロール２７、クリーニングロール９、駆動ロール２６の内部には熱源が配設されている。なお、クリーニングロール９の構成及び動作については後述する。
【００２２】
次に、この画像形成装置によるフルカラー画像形成動作について簡単に説明する。帯電、露光、現像の周知の電子写真プロセスにより、各感光体ドラム１０上にはそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が形成される。その各色のトナー像は、各転写ロール１２により感光体ドラム１０表面から、中間転写ベルト２０表面へと静電的に転写される。この際、各色のトナー像が中間転写ベルト２０の回転とタイミングを合わせて次々と重ねあわされることにより、
【００２３】
最終的に中間転写ベルト２０上にフルカラートナー像が形成される。
【００２４】
そのフルカラートナー像は、第一加熱板３１、加熱ロール２３、第二加熱板３２により加熱され、定着ロール２４と加圧ロール２７との圧接部分に達する際には、溶融状態となっている。一方、フルカラートナー像が定着ロール２４と加圧ロール２７との圧接部分に達するタイミングに合わせて、図示しない用紙搬送系から記録紙Ｐがその圧接部分に搬送される。そして、搬送される記録紙Ｐは、定着ロール２４と加圧ロール２７との圧接部分において中間転写ベルト２０及びその表面のフルカラートナー像に対して加熱加圧され、中間転写ベルト２０に密着される。
【００２５】
記録紙Ｐは、中間転写ベルト２０に密着された状態で中間転写ベルト２０の回転と共に搬送されるが、その搬送途中において、冷却板３３により強制的に冷却される。そして、記録紙Ｐは、剥離ロール２５が中間転写ベルト２０に大きな曲率変化を与える部分において、記録紙Ｐそれ自体の「こし」により中間転写ベルト２０から剥離される。その際、フルカラートナー像は記録紙Ｐとともに中間転写ベルト２０から剥離される。その後、記録紙Ｐは画像形成装置外へ排出される。
【００２６】
一方、剥離後に中間転写ベルト２０の表面に僅かに残留するトナー及び紙繊維など（異物）は、中間転写ベルト２０表面に当接して従動回転するクリーニングロール９表面に保持され、中間転写ベルト２０表面から除去される。
【００２７】
以下、このクリーニングロール９の構成及びその動作を詳細に説明する。
【００２８】
図２は、このクリーニングロール９の構成を説明するものであり、図２（ａ）はクリーニングロール９の表面を、図２（ｂ）はクリーニングロール９の軸に垂直な断面をそれぞれ示している。図２（ａ）に示すように、このクリーニングロール９の表面は、その軸方向の中心部に長さＬ１の樹脂層（粘着層）９２の領域が形成されている。この長さＬ１は、中間転写ベルト２０上のトナー像の最大幅よりも長く設計されている。一方、この樹脂領域の両側には、それぞれ長さＬ２、Ｌ３の樹脂層を持たない、すなわち金属のロール基材９１が剥き出しの金属領域が形成されている。そして、一方の金属領域には、その金属領域に接触してその接触部分の温度を計測する温度センサ４１が設けられている。この温度センサ４１は、金属ばね４１Ａにより金属領域に付勢されている。
【００２９】
図２（ｂ）に示すように、このクリーニングロール９の断面は、中空状の金属のロール基材９１、そのロール基材９１の中空部分に配設されるヒータ（加熱手段）９０、ロール基材９１の表面に塗布される樹脂層９２により構成される。なお、この樹脂層９２を構成する樹脂は、この画像形成装置で使用されるトナーの樹脂と同一材料により製造されるものである。
【００３０】
図３は、クリーニングロール９の加熱、回転、接離を制御する制御系を説明するブロック図である。同図に示すように、この制御系は、制御部（制御手段）４０を中心に構成されており、その制御部４０に入力される信号としては、温度センサ４１から出力されクリーニングロール９（正確にはロール基材９１）の表面温度を示す温度信号、画像形成装置の主制御部４２から出力され画像形成装置の稼動状況を示す状況信号が挙げられる。一方制御部４０から出力される信号としては、ヒータ９０を含む加熱部（加熱手段）に入力される加熱指示信号、回転部（回転手段）５に入力される回転指示信号、接離部（接離手段）６に入力される接離指示信号が挙げられる。
【００３１】
ここで、加熱部はヒータ９０と、加熱指示信号に基づいてそのヒータ９０に電力を供給するヒータドライバとにより構成される。
【００３２】
図４は、回転部５と接離部６との構成を説明するものである。回転部５は、回転指示に基づいて回転する駆動モータ（図示せず）と、その駆動モータから回転駆動力が伝達されて回転する駆動ギア５１と、その駆動ギア５１と噛み合うことで回転し、クリーニングロール９に取り付けられる従動ギア５２などから構成されている。一方、接離部６は、接離指示信号に基づいて回転する接離モータ（図示せず）と、その接離モータから回転駆動力が伝達されて回転する偏心カム６３と、その偏心カム６３により付勢される揺動アーム６０と、その揺動アーム６０の一端に取り付けられるバネ６１と、揺動アーム６０の他端に取り付けられるロール取り付け部６２などから構成されている。
【００３３】
図４（ａ）に示す状態では、揺動アーム６０はその一端がバネ６１により引っ張られ、ロール取り付け部６２に取り付けられるクリーニングロール９は、駆動ロール２６側に付勢され、クリーニングロール９の表面は中間転写ベルト２０に当接されている。図４（ｂ）に示す状態では、図４（ａ）に示す状態から、接離モータの回転により偏心カム６３が回転し、偏心カム６３に付勢されて揺動アーム６０がその軸６０Ｊを中心に回転し、揺動アーム６０の他端に取り付けられるクリーニングロール９は中間転写ベルト２０から離間される。ここで、クリーニングロール９と中間転写ベルト２０とが完全に離間されると、駆動ギア５１と従動ギア５２が噛み合い、クリーニングロール９には駆動モータに回転駆動力が伝達され、駆動される。
【００３４】
図５は、クリーニングロール９の加熱、回転、接離を制御するタイミングを説明するタイミングチャートである。このタイミングチャートには、画像形成装置の稼動状況、クリーニングロール９の加熱状況、回転状況、接離状況をそれぞれ時間を追って示すものである。
【００３５】
時間ｔ１以前においては、画像形成装置は画像形成を行っている。この際、クリーニングロール９の表面温度は、その樹脂層９２が十分なクリーニング性能を発揮できる温度Ｔに制御され、クリーニングロール９は中間転写ベルト２０に当接され、中間転写ベルト２０の回転に従動して回転している。すなわち、制御部４０は、温度センサ４１からの温度信号に基づいて、ヒータドライバを制御し、ヒータ９０をオンオフ制御し、結果的にクリーニングロール９の表面温度を一定（温度Ｔ）に保つ。また、制御部４０は、主制御部４２からの状況信号に基づいて、接離モータを制御し、図４（ａ）に示す状態を維持する。すると、適度な粘度を発現して回転するクリーニングロール９の樹脂層９２中に、中間転写ベルト２０上のトナーが取り込まれ、適切にクリーニングが行われる。
【００３６】
時間ｔ１よりも後、時間ｔ２以前においては、画像形成装置は画像形成を停止して待機状態となる。この際、クリーニングロール９の表面温度は、その樹脂層９２が十分なクリーニング性能を発揮できる温度Ｔに（依然として）制御され、クリーニングロール９は中間転写ベルト２０から離間され、駆動モータにより回転している。すなわち、制御部４０は、画像形成時と同様に、温度センサ４１からの温度信号に基づいて、ヒータドライバを制御し、ヒータ９０をオンオフ制御し、結果的にクリーニングロール９の表面温度を一定（温度Ｔ）に保つ。また、制御部４０は、主制御部４２からの状況信号に基づいて、接離モータを制御し、図４（ｂ）に示す状態を維持する。すると、クリーニングロール９の樹脂層９は、ある程度の粘度を備えているが、中間転写ベルト２０と当接していないためその樹脂層９２が変形することがなく、クリーニングロール９が回転されているためその樹脂層９２が垂れ下がることがない。なお、本実施例では、少なくとも大気中は駆動モータは連続的に回転されるものであるが、間欠的に駆動されるものであってもよい。
【００３７】
時間ｔ２においては、再び画像形成装置は画像形成を開始する。この際、クリーニングロール９の表面温度は、その樹脂層９２が十分なクリーニング性能を発揮できる温度Ｔに制御され、クリーニングロール９は中間転写ベルト２０に当接され、中間転写ベルト２０の回転に従動して回転される。すなわち、制御部４０は、温度センサ４１からの温度信号に基づいて、ヒータドライバを制御し、ヒータ９０をオンオフ制御し、結果的にクリーニングロール９の表面温度を一定（温度Ｔ）に保つ。また、制御部４０は、主制御部４２からの状況信号に基づいて、接離モータを制御し、図４（ａ）に示す状態に移行される。すると、樹脂層９２は既に適度な粘度を発現しているため、なんらのウオームアップ時間を必要とすることなく、直ちに適切にクリーニングが行われる。
【００３８】
変形例１  実施例においては、クリーニングロール９は中間転写ベルト２０をクリーニングするものであったが、本変形例のように定着ベルト（回転体）７０をクリーニングするものでもよい。以下、この変形例に係る画像形成装置を説明する。なお、実施例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
図６は変形例１に係る画像形成装置の一部の構成（定着装置）の断面概略図である。同図に示すように、この定着装置は、無端状の定着ベルト（回転体）７０と、その定着ベルト７０が張架される加熱ロール７１及び剥離ロール７３と、下側において加熱ロール７１と対峙する加圧ロール７２と、上側において加熱ロール７１と対峙するクリーニングロール９と、定着ベルト７０の回転方向の加熱ロール７１よりも下流かつ剥離ロールよりも上流の定着ベルト７０の裏面領域に配設されるヒートシンク７４などにより構成される。
【００４０】
この定着装置は、その表面に静電的に転写されたトナー像を保持する記録紙を、加熱ロール７１と加圧ロール７２との圧接部分で圧接し、その際の熱と圧力との作用により記録紙Ｐを定着ベルト７０に密着させ、記録紙Ｐを搬送途中でヒートシンク７４により冷却し、剥離ロール７３が定着ベルト７０に与える曲率変化により、その部分で記録紙Ｐを定着ベルト７０から剥離し、平滑性の高い永久像を得るものである。
【００４１】
そして、定着ベルト７０から記録紙Ｐが剥離される際に、僅かに定着ベルト７０に残留するトナーは、定着ベルト７０の回転と共に加熱ロール７１とクリーニングロール９との圧接部分に達し、クリーニングロール９表面の樹脂層９２により保持され、除去される。なお、クリーニングロール９の構成及びその制御動作は実施例のものと同様でよい。
【００４２】
変形例２  実施例においては、クリーニングロール９は中間転写ベルト２０をクリーニングするものであったが、本変形例のように加熱ロール（回転体）８０をクリーニングするものでもよい。以下、この変形例に係る画像形成装置を説明する。なお、実施例と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
図７は変形例１に係る画像形成装置の一部の構成（定着装置）の断面概略図である。同図に示すように、この定着装置は、加熱ロール８０と、下側においてその加熱ロール８０と対峙して圧接される加圧ロール８１と、上側においてその加熱ロール８０と対峙して圧接されるクリーニングロール９などにより構成される。
【００４４】
この定着装置は、その表面に静電的に転写されたトナー像を保持する記録紙Ｐを、加熱ロール８０と加圧ロール８１との圧接部分で圧接し、その際の熱と圧力との作用により記録紙Ｐ上のトナー像を記録紙Ｐに定着させ、永久像を得るものである。
【００４５】
そして、加熱ロール８０と加圧ロール８１との圧接部分から記録紙Ｐが脱する際に、僅かに加熱ロール８０上に残留するトナーは、加熱ロール８０の回転と共に加熱ロール８０とクリーニングロール９との圧接部分に達し、クリーニングロール９表面の樹脂層９２により保持され、除去される。なお、クリーニングロール９の構成及びその制御動作は実施例のものと同様でよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、クリーニングロールの変形や垂れ下がり防止とクリーニングロール表面の固化防止とを両立し、いつでも素早く所望のクリーニング性能を発揮することができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例に係る画像形成装置の断面概略図である。
【図２】図２は、クリーニングロールを説明するものである。
【図３】図３は、クリーニングロールの制御系を説明するブロック図である。
【図４】図４は、回転部と接離部の構成及び動作を説明するものである。
【図５】図５は、クリーニングロールの制御タイミングを説明するタイミングチャートである。
【図６】図６は、変形例１の画像形成装置（定着装置）の断面概略図である。
【図７】図７は、変形例２の画像形成装置（定着装置）の断面概略図である。
【図８】図８は、クリーニングロールの樹脂垂れを説明するものである。
【符号の説明】
２０…中間転写ベルト（回転体）、９…クリーニングロール、９０…ヒータ（加熱手段）、９１…ロール基材、９２…樹脂層（粘着層）、４０…制御部（制御手段）、５…回転部（回転手段）、５１…駆動ギア、５２…従動ギア、６…接離部（接離手段）、６３…偏心カム、６０…揺動アーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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