JP2005258167A

JP2005258167A - クリーニング装置

Info

Publication number: JP2005258167A
Application number: JP2004070842A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Fujiwara; 大輔藤原
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】タンデム型画像形成装置において、複数のローラによって張架される中間転写ベルトのクリーニング装置の配置位置によって、装置が複雑となり、故障率、サービス性の悪化を招いていた。
【解決手段】クリーニング装置を画像形成ユニットの最近傍上流の張架ローラに配置してクリーニング領域を形成し、このクリーニング領域において、バックアップローラを張架ローラで代行させ、クリーニング装置内におけるクリーニング部材と回収ローラのニップ量と、クリーニング部材と中間転写ベルトのニップ量を各ローラの軸受保持部材の当接によって確保する構成とした。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に適用されるクリーニング装置に関する。

一般に、電子写真プロセスを用いたタンデム型フルカラー画像形成装置として、中間転写ベルト（中間転写体）を用いて中間転写ベルト上にトナー像を順次重ね合わせて転写して（１次転写）、カラートナー像を形成した後、２次転写位置で記録媒体（記録用紙、以下単に用紙と呼ぶ）に中間転写ベルト上のカラートナー像を転写してカラー画像形成を行うようにしたものがある。一方、用紙転写搬送ベルト上を搬送される用紙上に順次トナー像を重ね合わせて転写してカラー画像形成を行うようにしたものもある。（このようなカラー画像形成装置は、直接タンデム型カラー画像形成装置と呼ばれる）。

上述のようなタンデム型画像形成装置において、トナー像が用紙に転写された後の中間転写ベルト表面は、完全にトナーが用紙に転写されている訳でなく、通常は用紙に転写されない残留トナーが残っている。この残留トナーは次の画像形成サイクルにおいては不要なもので、残留トナーをそのままにしておくと、残留トナーが余計な汚れとして次の画像に現れる等、印字品質を低下させる原因となる。

そこで、従来より、転写処理後の中間転写ベルト表面に残留するトナーを回収するためのクリーニング装置が採用されている。クリーニング装置は、転写後の中間転写ベルト表面に対向して配置され、中間転写ベルト表面に残留するトナーをファーブラシやクリーニングブレード等によって掻き落として回収している。

クリーニング装置のクリーニング部材と中間転写ベルト表面とのニップ量を維持することにより、残留トナーは掻き落とし可能となるが、このニップ量が維持できないと、クリーニング不良や中間転写ベルトに傷を発生させたり、ひいては破損まで至ることがある。

クリーニング部材と感光体ドラムとのニップ量維持方法としては、クリーニング部材の両端に回転可能なコロを設け、このコロを感光体表面に当接させ一定間隔を得ていた。

しかしながら、従来の感光体ドラム面に直接コロ等の回転体を当接させる技術を中間転写ベルトに応用する場合には、この中間転写ベルト自体に剛性が無いため、コロ等の正確な当接量を確保することができなかった。
こういった問題を対処するクリーニング装置と中間転写ベルトのニップ量を維持する従来方法としては、張架ローラの一つを支点とさせ、姿勢保持手段を新たに設け、クリーニング部材に対向する位置にバックアップローラ等を設けたたものがある。（特許文献１参照）
特開２００１−２２１８７号公報（請求項１、第２図）

しかしながら、特許文献１では、その図２に記載されているようにクリーニング部材が張架ローラの間に配置されている。このような位置では、中間転写ベルトはローラとローラとで張った状態のため、クリーニング部材に対向する中間転写ベルトの裏面にバックアップローラ等の、中間転写ベルトを押さえる部材や、クリーニング部材と中間転写ベルトとのニップ量を保持するための姿勢保持部材等が必要となり、機構を複雑として十分な性能が確保できないばかりか、仮に故障が発生した場合には修理のためのサービスマンの作業性を悪くしていた。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、請求項１の発明では、クリーニング装置として複数のローラによって張架される中間転写ベルト上の残留トナーを清掃するための回転可能なクリーニング部材を備えたクリーニング装置において、
前記クリーニング装置と前記中間転写ベルトとは、前記複数のローラのうちの１つのローラ張架位置にて、前記クリーニング部材を回転保持する第１の保持部材外周と前記中間転写ベルトを張架保持するローラを回転保持する第２の保持部材外周とを当接させてクリーニング領域を形成したことにより、
簡素な構成でクリーニング性能を確保でき、故障の少ない安定した性能を確保すると共に、たとえ中間転写ベルトを調整する場合が生じたとしてもサービスマンの作業性の良いクリーニング装置を得ることが可能となる。

また、本発明では、クリーニング部材をファーブラシとすることが望ましい。

また、本発明のクリーニング装置では、ファーブラシからトナーを電気的に回収するトナー回収ローラを備え、このトナー回収ローラの軸受部とファーブラシの軸受部とを同一部材に形成し、トナー回収ローラ軸部を支点としてファーブラシを揺動可能とすることが望ましい。

さらに、本発明によれば、ファーブラシとトナー回収ローラの各回転中心からファーブラシ先端までの距離（ファーブラシの半径）およびトナー回収ローラ表面までの距離（トナー回収ローラの半径）との和とそれぞれの回転中心間距離との差として規定されるニップ量をaとし、ファーブラシの半径とクリーニング領域におけるファーブラシの回転中心と中間転写ベルトとの最短距離との差で規定される中間転写ベルトとのニップ量をbとしたとき、a＞bの関係を満たすことにより、ファーブラシが中間転写ベルトに当る毛の長さよりファーブラシがトナー回収ローラに当る毛の長さを長く設定することになり、ファーブラシからのトナーの回収が確実に行われ、トナーのファーブラシから中間転写ベルトへの戻りのないクリーニング装置が得られる。

また、張架ローラが中間転写ベルトに張力を与えるために揺動するローラである場合は、ファーブラシが中間転写ベルトに与える押圧力が中間転写ベルトに与える張力より小さくすることで、複数配置される張架ローラのどれにでもファーブラシを取り付けることが可能となるクリーニング装置が得られる。

以上のように、請求項１の発明によれば、上述した構成を採用することで、構成部品を少なくして、クリーニング性能を確実に保つことが出来る。

請求項２記載の発明によれば、クリーニング部材をファーブラシとすることで、中間転写ベルトにかかる負荷を少なくして中間転写ベルトの残留トナーを回収することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、一体構成したトナー回収ローラ軸を支点として揺動させることにより、トナー回収ローラからトナーを掻き取るブレードとトナー回収ローラの位置関係を一定に保つことが出来る。

請求項４記載の発明によれば、所定の当接量の関係を備えることで、ファーブラシからトナーをトナー回収ローラに確実に回収可能となる。

請求項５記載の発明によれば、複数配置される中間転写ベルトの張架ローラのどれにでもクリーニング用ファーブラシを配置することが可能となる。当接する部材が両方とも揺動する場合でも、中間転写ベルトの張力を邪魔することなくファーブラシのニップ量を一定間隔に保つ設定が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１はカラー画像形成装置として用いられる中間転写タンデム型カラープリンタ１００の一例を概略的に示す図であり、図示のプリンタ１００においては、外部コンピュータ（図示せず）から送られる画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力とのいずれかを選択する。図１において、１２はアモリファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体、有機感光体（ＯＰＣ）などで構成した像担持体である感光体、１３は帯電ユニット、１４は露光ユニット、１１は現像装置で、中間転写タンデム型カラー画像形成装置においてはこれら感光体１２、帯電ユニット１３、露光ユニット１４、現像装置１１などで構成される画像形成ユニット１０が、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの色数分配列されている。２１はこれら画像形成ユニット１０で形成されたトナー像を重ねて転写するための中間転写体である中間転写ベルト、２２はこの中間転写ベルト２１の駆動ローラ、１２０は定着装置、３０は中間転写ベルト２１の表面に残った残留トナーをクリーニングするためのクリーニング装置、２００は最終転写部材で、転写紙、記録紙、印刷紙、カード、封筒、葉書、ラベル紙、ＯＨＰシートなどであり、１１０は給紙カセットである。

図２は図１における中間転写ベルト２１と張架ローラやクリーニング装置３０との関係を示した概略構成図であり、２４は中間転写ベルト２１に張力を与えるテンションローラ、２３は中間転写ベルト２１から最終転写部材２００への２次転写位置に設けたバックアップローラ、２５（Y、M、C、K）は感光体１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１に転写するための１次転写ローラ、１０１は中間転写ベルト２１に重ねて転写されたトナー像を最終転写部材２００に転写するための２次転写ローラである。

図２も参照して図１に従って中間転写タンデム画像形成装置の動作について簡単に説明すると、図示していないコンピュータから印刷データが送られてくると、画像形成装置の制御部は印刷データを例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像データに分ける。そしてこの各色に対応した画像データに適切な処理を施した後に各色に対応した露光ユニット１４に送り、帯電ユニット１３で帯電された感光体２の表面を露光して静電潜像を作成し、この静電潜像を現像装置１１で現像し感光体１２の表面上にトナー像を形成する。このようにして各色に対応した感光体１２上に形成されたトナー像は、１次転写ローラ２５（Y、M、C、K）によって、駆動ローラ２２で駆動される中間転写ベルト２１上にタイミングを合わせて重ね合わせて転写され、カラートナー像が形成される。このようにして中間転写ベルト２１上に形成されたカラートナー像は、給紙カセット１１０から送り出された最終転写部材２００に２次転写ローラ１０１で２次転写して定着装置１２０で定着し、排紙する。そして中間転写ベルト２１の表面に残った残留トナーは、クリーニング装置３０で掻き取ってクリーニングし、次の画像形成に備える。

クリーニング装置は図３のクリーニング装置の断面拡大図により説明する。３２はクリーニング部材の一つのファーブラシ、３３はファーブラシによって中間転写ベルト２１から掻き取られたトナーをファーブラシ３２から電気的に回収除去するトナー回収ローラ、３４はトナー回収ローラ３３に付着しているトナーを掻き取るブレード、３１はクリーニング装置３０のフレーム、３５はトナーを廃棄ボトルへ搬送する廃スクリューで構成される。図４には図３の側面を示し、ギャップを確保する部材の３６はファーブラシ３２と回収ローラ３３の両方の軸を受ける軸受部材を保持する部材で一体に形成されたものである。２６は中間転写ベルト２１を張架するテンションローラ２４の軸受を保持する部材である。また、３７はファーブラシ３３を中間転写ベルト２１に押圧する弾性部材のバネ、図５に中間転写ベルト２１に張力を与える弾性部材のバネ２７を示す。

中間転写ベルト２１の表面に残った残留トナーはクリーニング装置３０に構成される、ファーブラシ３２によって掻き取られ次の画像形成に備える。ファーブラシ３２で掻き取られたトナーは導電性を有するトナー回収ローラ３３にファーブラシ３２の毛先を接触させてファーブラシ３２に付着しているトナーをトナー回収ローラ３３へ電気的に移転させる。トナー回収ローラ３３に移転されたトナーは、掻き取りブレード３４により掻き取られ下方に自然落下する。この落下したトナーは廃スクリュー３５によって搬送され、本体内に別途配置されている図示しないトナー廃棄ボトルに溜められる。

ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３の軸間距離をファーブラシ３２の半径とトナー回収ローラ３３の半径を加えた長さより短く設定する。短く設定する長さをaとする。この短く設定された長さaが、ファーブラシ３２の毛がトナー回収ローラ３３に接触する長さ、ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３のニップ量aとなる。また、ファーブラシ３２と中間転写ベルト２１の軸間距離も、ファーブラシ３２が中間転写ベルト２１表面に当るように、中間転写ベルト２１表面からファーブラシ３２の半径よりも長さbだけ短くした距離にファーブラシ３２の回転軸を設定する。これがファーブラシ３２と中間転写ベルト２１とのニップ量bとなる。ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３、のニップ量をa、ファーブラシ３２と中間転写ベルト２１とのニップ量b、としたときこの二つのニップ量はa＞bの関係式で表すことが出来る。これは、ファーブラシ３２がトナー回収ローラ３３に接触する長さよりも、中間転写ベルト２１に接触する長さのほうが長いと、トナー回収ローラ３３にファーブラシ２１の毛に付いたトナーの長さの差分が当らず、トナーがファーブラシ３２から回収されなくなる。この回収されなかったトナーはファーブラシに付着したまま、再度中間転写ベルト２１に接触する。トナー量が少ない時は問題とならないが、動作を継続するうちに、トナーはだんだん蓄積され、最後にはファーブラシ３２では保持しきれなくなる、このファーブラシ３２で保持しきれなくなったトナーが中間転写ベルト２１へ再度付着させてしまう可能性があり、クリーニング装置３０としての機能を果たす事が困難となる。

中間転写ベルト２１とファーブラシ３２、ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３のニップ量の確保は、中間転写ベルト２１のテンションローラ２４の回転軸受を保持する部材２６とファーブラシ３２の回転軸受を保持する部材３６とを当接させて一定間隔のニップ量bを確保し、ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３の回転軸受を保持する部材を一体で成形することにより、寸法規定で一定間隔のニップ量aを確保させる。この一体構成されたファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３の軸受を保持する部材３６をテンションローラ回転軸受を保持する部材２６に当接させるときの回転支点は、トナー回収ローラ回転軸とすることで、トナー回収ローラ３３からトナーを掻き取るブレード３４との位置関係が変化せず一定間隔に保つ構成となる。また、揺動する部材をファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３のみとすることで、廃トナー搬送スクリューは固定され、廃トナーの排出口でのトナー廃棄ボトルとの接合が確実に行える。

ファーブラシ３２の回転軸受を保持する部材３６と中間転写ベルト２１のテンションローラの回転軸受を保持する部材２６を当接させるとき、ファーブラシ３２の回転軸受を保持する部材３６の当接面をファーブラシ３２の回転軸と同心円の円弧状にし、テンションローラの回転軸受を保持する部材２６の当接面もテンションローラの回転軸と同心円の円弧状にして、円弧状の部分を当てることにより、ファーブラシ３２とトナー回収ローラ３３の軸受を保持する部材３６がトナー回収ローラ３３の軸を中心にして図４のCの様に円弧状となるため、装置の傾き等の不具合を吸収して、当接距離を一定間隔に確保し易くなる。

中間転写ベルト２１は複数の張架ローラに支持され、各々の張架ローラは役割が異なった機能を果たしている。本実施例では、張架ローラを三本として、駆動ローラ２２、2次転写対向ローラ２３、テンションローラ２４の各々の機能を持たせている。クリーニング装置３０は、２次転写が終了してから次の１次転写前までの間に行う必要があり、３本のローラ以上のローラで張架ローラを構成する場合は、テンションローラ２４をファーブラシ３２と対向する張架ローラとせずに、別の位置に配置することが行える。また、駆動ローラ２２にテンションローラ２４の機能を同時に待たせることも可能だが、構成が複雑となり故障率のアップやサービス性の低下につながる。

中間転写ベルト２１を三本の張架ローラで構成するとき、テンションローラ２４の位置にクリーニング装置３０を対向させる場合は、図４に示すように、中間転写ベルト２１の張力は矢印A方向にかかり、クリーニング装置３０のファーブラシ３２は、トナー回収ローラ軸を支点として矢印B方向にバネ３７の押圧力がかかり、矢印C方向に回転する。この両者の力の作用方向は反対向きのため、力を相殺するようになる。中間転写ベルト２１のテンションを確実に張られるだけの力のあるバネ２７とし、バネ２６はこのバネ２７より弱い力として、中間転写ベルト張力を確実に確保してから、ファーブラシ３２を当接させている。

また、クリーニング装置３０が、中間転写ベルト２１を張架するローラの中で、一次転写が行われる最も近い張架ローラと対向させていることにより、清掃が終了してから、転写までの距離が短くなり、機内に浮遊しているトナー等の付着の機会を少なくすることが可能となった。

先に述べた説明では、中間転写ベルト２１上にトナー像を順次重ね合わせて１次転写し、カラートナー像を形成した後、２次転写で記録媒体の用紙等に転写を行う方式であるが、直接記録媒体の用紙等に順次転写してカラー画像を得る、直接タンデム型カラー画像形成装置の用紙搬送ベルトにも同様の構成とすることが出来る。

本発明が適用された中間転写ベルトを用いた中間タンデム型カラー画像形成装置の断面図である。本発明の実施例１が適用された中間転写ベルトを用いた中間タンデム型カラー画像形成装置の中間転写ベルトと張架ローラ関係とクリーニング装置との構成図である。本発明のクリーニング装置と中間転写ベルトの関係断面図である。図３の外観図を示す。クリーニング装置の中間転写ベルトとの関係斜視図を示す。

符号の説明

１０、画像形成ユニット
１１、感光体
１２、帯電ユニット
１３、露光ユニット
２０、中間転写ベルトユニット
２１、中間転写ベルト
２２、駆動ローラ（張架ローラの一つ）
２３、２次転写バックアップローラ（張架ローラの一つ）
２４、テンションローラ（張架ローラの一つ）
３０、クリーニング装置
３１、クリーニング装置フレーム
３２、ファーブラシ
３３、トナー回収ローラ
１００、タンデム型カラープリンタ
２００、最終記録媒体（用紙）

Claims

複数のローラによって張架される中間転写ベルト上の残留トナーを清掃するための回転可能なクリーニング部材を備えたクリーニング装置において、
前記クリーニング装置と前記中間転写ベルトとは、前記複数のローラのうちの１つのローラ張架位置にて、前記クリーニング部材を回転保持する第１の保持部材外周と前記中間転写ベルトを張架保持するローラを回転保持する第２の保持部材外周とを当接させてクリーニング領域を形成したことを特徴とするクリーニング装置。
前記クリーニング部材はファーブラシであり、前記第１の保持部は前記ファーブラシの回転軸を回転可能に保持する軸受部を保持する手段であることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
前記クリーニング装置は、前記ファーブラシからトナーを電気的に回収するトナー回収ローラを備え、このトナー回収ローラの軸受部と前記ファーブラシの軸受部とを同一部材に形成し、前記トナー回収ローラ軸部を支点として前記ファーブラシを揺動可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載のいずれかのクリーニング装置。
前記ファーブラシと前記トナー回収ローラの各回転中心からファーブラシ先端までの距離（ファーブラシの半径）およびトナー回収ローラ表面までの距離（トナー回収ローラの半径）との和とそれぞれの回転中心間距離との差として規定されるニップ量をaとし、前記ファーブラシの半径とクリーニング領域におけるファーブラシの回転中心と中間転写ベルトとの最短距離との差で規定される前記中間転写ベルトとのニップ量をbとしたとき、a＞bの関係を満たすことを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。
前記ローラが前記中間転写ベルトに張力を与えるために揺動するローラである場合は、ファーブラシが前記中間転写ベルトに与える押圧力が前記中間転写ベルトに与える張力より小さくしたことを特徴とする請求項２又は４記載のクリーニング装置。