(57)【要約】【課題】キャリブレーション時等の除去トナー量が多い場合であっても効率良くクリーニングを行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像が形成される感光体２０と、感光体２０に対向配置されて感光体２０に形成されたトナー像が転写されるベルト状の中間転写ベルト２２と、記録媒体の表面に中間転写ベルト２２のトナー像を転写する二次転写部１７と、二次転写部１７よりも中間転写ベルト２２の回動移動方向下流側に配置されて中間転写ベルト２２の表面付着物を除去するクリーニングデバイス２５と、二次転写部１７とクリーニングデバイス２５との間に配置されて中間転写ベルト２２上の単位面積当たりの表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材３０とを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される像担持体と、該像担持体に対向配置されて該像担持体に形成されたトナー像が転写されるベルト状の中間転写体と、記録媒体の表面に前記中間転写体のトナー像を転写する二次転写部と、前記二次転写部よりも前記中間転写体の回動移動方向下流側に配置されて前記中間転写体の表面付着物を除去するクリーニングデバイスと、前記二次転写部と前記クリーニングデバイスとの間に配置されて前記中間転写体上の単位面積当たりの表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記シート部材は、トナー極性と同極性の帯電性を有する材質からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記シート部材は、ポリウレタンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルムの何れかが用いられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記シート部材は、一端が支持されていると共に他端が自由端を構成しており、該自由端が前記中間転写体の回動移動方向上流側から下流側へ向けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか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、ベルト状の中間転写体の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイスを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式にて画像形成処理を実行する画像形成装置では、記録媒体としての多種多様な転写紙に対して高画質な画像形成が求められている。
【０００３】
これに伴い、転写紙に多色画像（カラー）を転写する中間転写体を用いる画像形成装置が広く利用されている。
【０００４】
即ち、このような画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に一旦重ね転写（一次転写）して多色画像を形成し、その後、中間転写体から転写紙に多色画像を二次転写する技術が採用されている。
【０００５】
この際、中間転写体には、無端ベルト状のものを回動移動させる中間転写ベルトが広く用いられている。また、このような中間転写ベルトとしては、一般的にポリイミド等に代表される樹脂ベルトが高画質、高寿命、高安定等を確保することができるとして広く採用されている。さらに、転写紙に多色画像を二次転写した後の中間転写ベルトの表面には、残留トナーや紙粉等の異物が残存・付着しているため、これらの異物を除去するベルトクリーニングデバイスが中間転写ベルトの二次転写部位よりも回動移動方向下流側に配置されている。
【０００６】
このクリーニングデバイスには、中間転写ベルトに樹脂ベルトが採用されていることを考慮すると、所謂、クリーニングブレード方式が広く採用されている。
【０００７】
一方、最近では、更なる高画質化、及び、クリーニングブレード方式によるクリーニング能力の安定化などの観点から、現像剤（トナー）は、小粒径化及びトナー形状の非球形化へと変化してきている。
【０００８】
ところが、中間転写ベルトに樹脂ベルトを採用した場合、トナー粒子の変化に伴って転写の際に生じる、中抜け現象が問題となってきている。
【０００９】
この中抜け現象とは、画像転写（一次転写）の際、画像に大きな圧力が加わることで、トナーが応力変形すると共に、トナー同士の凝集力が増大してしまい、画像の一部分が転写されずに像担持体上に残留してしまう現象で、特に、文字やライン画像などで顕著に現れる。
【００１０】
そして、上述した樹脂ベルトを採用した場合、転写時の画像への圧力が大きいために、中抜けが発生し易いという問題となっている。
【００１１】
そこで、この中抜けを解消するために、最近では、樹脂ベルトに代わる中間転写ベルトとして、層構成に少なくとも一層の弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが主流となってきている。
【００１２】
この弾性中間転写ベルトは、層構成に少なくとも一層の弾性層を有するために柔軟性を備え、一次転写部位でのトナーに作用する圧力を低減することができることから、中抜けに効果があることが知られている。また、二次転写部位において転写紙との密着性がよいことから、一般的な転写紙に対して転写効率を向上することができるばかりでなく、転写紙として厚紙を使用した場合の転写性や、転写紙として凹凸を有する紙を使用した場合の転写性にも効果を発揮することができる。
【００１３】
しかしながら、弾性中間転写ベルトをクリーニングする場合、上述したクリーニングブレード方式を用いると、表層が弾性を有するために弾性中間転写ベルトに対するクリーニングブレードの接触負荷が大きくなるため、クリーニングブレードのエッジ先端が弾性中間転写ベルトの表層に喰い込んでしまい、クリーニングブレードのエッジ先端の挙動が不安定となってしまい、クリーニング不良の発生要因となってしまうという新たな問題が発生した。
【００１４】
そこで、このような弊害を避けるために、近年では、クリーニングブレードに替えて、弾性中間転写ベルトとの接触負荷の少ない静電ファーブラシを採用するのが一般的になってきている。
【００１５】
この静電ファーブラシ方式としては、導電性繊維を芯金に巻き付けた円筒状のブラシ部材を、バイアスを印加した状態で像担持体の表面に当接させ、トナーの極性と逆極性のバイアスを印加することによって、静電的にファーブラシに異物を吸着させることで像担持体からトナーを除去するものである。
【００１６】
尚、このようなトナーの極性と逆極性のバイアスを印加することで静電的に異物を除去する技術としては、静電ファーブラシ方式ではないものの、導電性シートの先端を中間転写ベルト表面に接触させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２６７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、上記の如く構成された画像形成装置、即ち、静電ファーブラシを採用したクリーニング方式では、キャリブレーション時のような非転写残トナーが中間転写ベルトの表面に比較的多く残っている状態では、クリーニングしきれずに、次の印字時に転写紙表面に残存トナーが転写されてしまう。
【００１８】
そのため、中間転写ベルトの表面に付着したトナー等を回収し終えるまで、クリーニングデバイスに残留トナーを複数回通過させる必要があることから、中間転写ベルトの回動移動回数が増えるという問題が生じていた。
【００１９】
従って、中間転写ベルトの表面からトナーを除去させるための時間が長くなり、実際の画像形成処理を行うまでの時間が長くなるといった問題もある。
【００２０】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、キャリブレーション時等の除去トナー量が多い場合であっても効率良くクリーニングを行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、該像担持体に対向配置されて該像担持体に形成されたトナー像が転写されるベルト状の中間転写体と、記録媒体の表面に前記中間転写体のトナー像を転写する二次転写部と、前記二次転写部よりも前記中間転写体の回動移動方向下流側に配置されて前記中間転写体の表面付着物を除去するクリーニングデバイスと、前記二次転写部と前記クリーニングデバイスとの間に配置されて前記中間転写体上の単位面積当たりの表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材と、を備えていることを特徴とする。
【００２２】
この際、前記シート部材には、トナー極性と同極性の帯電性を有する材質からなるものが好ましく、ポリウレタンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルムの何れかを用いるのがより一層好ましい。
【００２３】
また、前記シート部材は、一端が支持されていると共に他端が自由端を構成しており、該自由端が前記中間転写体の回動移動方向上流側から下流側へ向けて配置されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の画像形成装置は、キャリブレーション時等の除去トナー量が多い場合であっても効率良くクリーニングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の作用説明図である。
【００２７】
（カラープリンタ１１の全体構成）
図１において、本発明の一実施形態に係るカラープリンタ１１は、プリンタ本体１２の内部に、転写紙（図示せず）を収納する給紙カセット１３と、給紙カセット１３から転写紙を取り出す給紙部１４と、給紙カセット１３又は図示を略する手差トレイから供給された転写紙に画像形成処理を行う画像形成部１５と、給紙カセット１３又は手差トレイから供給された転写紙を転写紙搬送経路１６で案内しつつ画像形成部１５で画像形成処理したトナー像を転写する二次転写部１７と、転写後のトナー像を転写紙に定着する定着部１８とを備えている。
【００２８】
尚、二次転写部１７でトナー像を転写した転写紙は転写紙搬送経路１６を通って定着部１８で定着された後、転写紙搬送経路１６の終端部へと案内されてプリンタ本体１２の上面として兼用する排紙トレイ１２ａに向けて排出される。
【００２９】
（画像形成部１５の構成）
画像形成部１５は、例えば、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を配置して画像形成処理を行うタンデム方式が採用されており、これら各色の補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ１９と、これら各色のトナーを図示を略するパーソナルコンピュータから送信された印刷データに含まれる画像データに基づいてトナー像を形成するドラム状の感光体２０と、感光体２０にトナーを供給する現像器２１と、感光体２０に形成されたトナー像が転写される中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト２２と、各色毎の感光体２０と中間転写ベルト２２を挟んで対向配置された一次転写ローラ２３と、中間転写ベルト２２の回動移動方向最下流側の現像器２１と二次転写部１７との間に配置されたトナー濃度検知センサ２４と、トナー濃度検知センサ２４とは略反対側に配置されて中間転写ベルト２２の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイス２５と、を備えている。
【００３０】
各感光体２０は、ドラム状のものが用いられており、現像器２１と共に中間転写ベルト２２の下方に配置されている。また、各感光体２０には、帯電器２６、露光器２７、現像器２１、一次転写ローラ２３、除電器２８が、この順（現像プロセス順）に感光体２０の周囲に配置され、これらによって実質的に画像形成部１５を構成している。また、一次転写ローラ２３と除電器２８との間には、感光体２０の表面に付着した残トナー等を除去するクリーニングデバイス２９が設けられている。これにより、各感光体２０の表面には、露光器２７から出射されたレーザビームに基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト２２にトナー像を転写することができる。
【００３１】
各現像器２１は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト２２の下方に回動移動方向に沿って隣接配置されている。
【００３２】
中間転写ベルト２２は、プリンタ本体１２内で水平方向に延びて配置された無端ベルトであり、画像形成動作に伴って循環駆動（回動移動）される。
【００３３】
感光体２０と一次転写ローラ２３との協働によって構成された各一次転写部で中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像は、給紙カセット１３又は手差トレイから転写紙搬送経路１６を通って搬送されてきた転写紙に対し二次転写部１７で転写する。
【００３４】
トナー濃度検知センサ２４は、中間転写ベルト２２のトナー像の反射濃度を測定し、その検知値に基づいて各現像器２１のトナー補給や現像器２１に印加するバイアス電圧等の現像条件、帯電器２６の帯電条件、露光器２７のレーザパワー等の露光条件、除電器２８のイレース光量、等のキャリブレーションを実行するために用いている。
【００３５】
トナー濃度検知センサ２４は、中間転写ベルト２２の回動移動方向とこの回動移動方向と直交する幅方向に複数設けることができる。この際、トナー濃度検知センサ２４は、中間転写ベルト２２の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは片焼けの場合に対応できないため、両幅付近に配置するのが好ましい。
【００３６】
一方、二次転写部１７とクリーニングデバイス２５との間には、中間転写ベルト２２の表面付着物量を調整する弾性変形可能なシート部材３０が支持部材３１を介して弾性変形可能に配置されている。
【００３７】
シート部材３０は、トナー極性と同極性の帯電性を有する材質（例えば、ポリウレタンフィルム、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルム等）から形成されている。具体的には、シート部材３０は、一端が支持部材３１に支持されていると共にその自由端が中間転写ベルト２２の回動移動方向上流側から下流側へ向けて配置することによって中間転写ベルト２２の表面付着物量を調整する機能を備えている。これにより、シート部材３０は、中間転写ベルト２２の表面に厚層状態の残トナー（＝トナー量が多い）に対しては、中間転写ベルト２２の回動移動に抗して残トナー上層部を崩す（均す）ことでシート部材３０の上流側で一時的に残トナーの一部を溜め、中間転写ベルト２２の回動移動に伴って、その溜めた残トナーを徐々に下流側へと送り出すように設定されている。
【００３８】
なお、シート部材３０は、その厚さが薄すぎた場合には残トナーを適度に溜める抗力が働かずに均し効果が弱くなり、厚すぎた場合には残トナーを適度に溜める抗力が強すぎて残トナーを過剰に掻き取ることになり、所望の機能が得られない。従って、シート部材３０の厚さは、中間転写ベルト２２の材質や回動移動速度等によって適宜選択され得る材質にもよるが、１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３９】
また、クリーニングデバイス２５は、図２に示すように、中間転写ベルト２２の表面に接触して中間転写ベルト２２の回動移動方向とは逆方向に回転して中間転写ベルト２２の表面に付着したトナー等の表面付着物を静電的に掻き取る静電ファーブラシ３２と、静電ファーブラシ３２で掻き取ったトナー等の表面付着物を回収する回収ローラ３３と、回収ローラ３３の表面に先端が接触するクリーニングブレード３４とを備えている。
【００４０】
以下、本発明の要部構成の具体的な実施例を説明する。
【００４１】
中間転写ベルト２２は、材質：ＣＲゴム（ＳｉＡｃコート＋ＰＴＦＥコート）＋ＰＶＤＦ、ベルト厚さ：約６１８μｍ（ＣＲゴム：５００μｍ、ＰＴＦＥ：５μｍ＋Ｓｉ：１０μｍ）、ＰＶＤＦ：１００μｍ、体積抵抗率：１１．０［ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）］（５００Ｖ  Ｎ／Ｎ）、表面抵抗率：１２．０［ｌｏｇ（Ω／ｓｑｒ）］（５００Ｖ  Ｎ／Ｎ）である。
【００４２】
シート部材３０は、本実施の形態ではポリウレタンフィルムが用いられており、自由端寸法：５ｍｍ、中間転写ベルト２２の表面接触幅：１．５ｍｍ、厚み：０．３ｍｍである。
【００４３】
静電ファーブラシ３２のブラシ材質：ＢＲ−１（ナイロン）／ＳＵＭ  Ｎｉメッキ、ブラシ密度・太さ：１５０ＫＦ・３２８Ｄ／４８Ｆ、ブラシ外径：φ１４（シャフト径φ６）、抵抗値（ブラシ毛／本）：１２．０  ｌｏｇ（Ω・ｃｍ）１００（Ｖ）  Ｎ／Ｎ、回転線速：１２３．２（ｍｍ／ｓｅｃ）である。
【００４４】
回収ローラ３３は、材質：ＳＵＳ、外径：φ１３、回転線速：１２８．６（ｍｍ／ｓｅｃ）で、静電ファーブラシ３２の回転方向に対しトレーディング方向に回転する。
【００４５】
クリーニングブレード３４は、カウンタブレード方式であり、ブレード材質：ウレタンブレード、自由端寸法：６．０ｍｍ、厚み：１．６ｍｍ、印加電圧仕様：−５００〜−１５００（Ｖ）にて可変である。
【００４６】
また、このような条件下で、以下の実験を行った。
【００４７】
実験では、中間転写ベルト２２の表面上に、トナー量０．２〜０．８ｍｇ／ｃｍ２のパッチパターンを転写させ、その後、クリーニングバイアスを５００Ｖ〜１．５ｋＶで印加し、中間転写ベルト２２の表面の残トナーを目視にて確認し、残トナーがなかった場合をクリーニング可能と判断した。
【００４８】
本発明のシート部材３０を用いなかった場合、トナー量０．７ｍｇ／ｃｍ２以上であると、回収すべきトナー量が多すぎて、クリーニング可能範囲が無かった。
【００４９】
一方、本発明のシート部材３０を用いた場合、トナー量が０．８ｍｇ／ｃｍ２であっても、クリーニング可能範囲が存在した。
【００５０】
これは、中間転写ベルト２２の表面残トナーの一部が、図２に時系列で示すように、シート部材３０に一時的に回収され、徐々に均されつつクリーニングデバイス２５へと送り出されたためと考えられる。
【００５１】
即ち、シート部材３０は、トレール方向（二次転写部１７とクリーニングデバイス２５との間）に設置されており、その先端エッジ部が中間転写ベルト２２の表面に圧接する形にはならず、また、シート部材３０の厚みも薄いことから回収能力は極めて小さい。
【００５２】
しかしながら、中間転写ベルト２２の表面に厚層状態で残っているトナー（＝トナー量が多い）では、その上層部のトナーを崩す（均す）ことが可能であり、シート部材３０の上流側で一時的に残トナーの一部を回収する（溜める）ことができる。
【００５３】
そのため、残トナー量が多いような状態においては、残トナーの一部を回収することになるが、トナー層厚の薄い状態では、ほとんどシート部材３０においては回収されない（溜まらない）。
【００５４】
また、シート部材３０に一時的に回収された残トナーは、中間転写ベルト２２が回転動作中に徐々に中間転写ベルト２２上に戻り、正規のクリーニングデバイスによって回収されることになる。
【００５５】
このように、本発明の画像形成装置（カラープリンタ１１）によれば、二次転写部１７を通過した残トナーは、クリーニングデバイス２５の手前に設置されたシート部材３０により、通過するトナー量を規制することができ、静電ファーブラシ３２の回収能力が低くても、十分に回収可能な残トナー量に均すことができ、中間転写ベルト２２の回動移動回数を増すことなくクリーニングすることができる。
【００５６】
ところで、上記実施の形態では、本発明の画像形成装置をカラープリンタ１１に適用して説明したが、例えば、プリンタ機能と複写機能とを具備したカラー複合機のように、画像形成装置全般に適用することができることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置における要部の作用説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１…カラープリンタ（画像形成装置）
１５…画像形成部
１７…二次転写部
２０…感光体（像担持体）
２２…中間転写ベルト（中間転写体）
２４…トナー濃度検知センサ（トナー濃度検知部）
２５…クリーニングデバイス
３０…シート部材
【図１】
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【図２】
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