JP2007078803A - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数の張架部材2に張架されて循環移動するベルト部材1と、このベルト部材1に接触してベルト部材1上のトナーを清掃する回転ブラシ3と、この回転ブラシ3とベルト部材1を挟んで対向して配置される対向部材4と、回転ブラシ3と対向部材4との間にクリーニングバイアスが印加可能なバイアス印加手段5とを備え、ベルト部材1と接触する対向部材接触領域(A)のベルト部材搬送方向幅はベルト部材1と接触する回転ブラシ接触領域(B)のベルト部材搬送方向幅より狭く、対向部材接触領域(A)は回転ブラシ接触領域(B)の回転ブラシ3の回転方向出口側に偏倚配置されると共に、二つの接触領域の少なくとも一部は互いにオーバーラップしている。
【選択図】 図1
Description
そして、静電ブラシを用いて残留トナーを回収するには、トナー回収のための電界を残留トナーに有効に作用させるため、中間転写ベルト裏面側に対向電極が必要となる。
このとき、中間転写ベルトと静電ブラシとの接触幅よりも中間転写ベルトと対向電極の接触幅を広く取ることにより、静電ブラシ側のニップ域全域に亘って電界が発生し、良好なクリーニング性能が確保できるとされていた。また、対向電極としては、通常、中間転写ベルトの張架ロールのうち、比較的外径が大きく、張架ロールと中間転写ベルトとの接触幅が広い駆動ロールなどが用いられることが多い。
感光体101の周囲には、感光体101を帯電する帯電ロール102、帯電された感光体101に潜像を形成するレーザ露光器103、感光体101上の静電潜像を現像する現像器104、感光体101上に形成されたトナー像を中間転写ベルト110上に転写する一次転写ロール105が配設されている。
また、中間転写ベルト110は、3個の張架ロール111〜113に掛け渡され、張架ロール111を駆動ロールとして循環移動するように構成されている。そして、中間転写ベルト110上に形成された多重化トナー像を記録材に転写する二次転写ロール114が張架ロール113をバックアップロールとして、中間転写ベルト110にリトラクト可能に設けられている。
そして、張架ロール111に対向する位置に、クリーニング装置120がリトラクト可能に設けられている。
また、クリーニング装置120内に2個の静電ブラシ121、および、静電ブラシ121を清掃する清掃ロール122が収容されるようになっている。
上述の方式では、中間転写ベルトの裏面に静電ブラシの接触幅を跨って弾性部材を設け、静電ブラシを中間転写ベルト側に押し当てるようにしたので、張架ロールを対向電極とする方式に比べ確かに小型化に繋がるようになる。しかしながら、このような弾性部材を固定配置する場合には、この部材が中間転写ベルトを常時摺擦するようになり、中間転写ベルト裏面の摩耗や傷、異音が懸念される。また、弾性部材や中間転写ベルト裏面にトナーや異物が固着することによるクリーニング不良、弾性部材の摩耗粉がベルト裏面を介して転写ロールに転移することによる画質ディフェクトの発生も懸念される。
また、本発明における回転ブラシ3及び対向部材4の組合せ数量は特に限定されず、1組でもよいし、複数組備えるようにしてもよい。
更に、対向部材4は、クリーニングバイアスが印加可能な導電性を備えていればよく、対向部材4自体が固定された態様であってもよいし、回転する態様であっても差し支えなく、また、対向部材4がベルト部材1との接触領域を有する構成であれば、対向部材4がベルト部材1を張架するようになっていてもよいし、単に接触配置される態様であってもよい。尚、ベルト部材1への負荷を軽減する観点から対向部材4は回転部材(ロール部材)が好ましい。
そして、本発明においては、回転ブラシ3、対向部材4、ベルト部材1の夫々の接触位置を上述のように設定することで、ベルト部材1上のトナー(主として残留トナー)を回転ブラシ3で剥離する剥離ポイント(回転ブラシ接触領域のうち回転ブラシ3の回転方向出口側を意味し、C点に相当する)にてパッシェン則等による異常放電を抑えながらクリーニング電界を有効に作用させることができるようになる。
更に、回転ブラシ3及び対向部材4を複数備える態様にあっては、少なくとも2組の回転ブラシ3と対向部材4との間に印加されるクリーニングバイアスの極性を異なるものとすることが好ましく、これによれば、ベルト部材1上のトナーに広い帯電分布があってもクリーニング性能を確保することができるようになる。
また、本発明は、クリーニング装置に限らず、静電潜像が担持される像担持体と、上述のクリーニング装置とを備えた画像形成装置をも対象とする。
また、このようなクリーニング装置を用いることで、クリーニング性能が良好な画像形成装置を提供することができるようになる。
◎実施の形態1
図2は、本発明のクリーニング装置が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す概要図である。
同図において、本実施の形態の画像形成装置は、例えば電子写真方式の4色の各色成分トナー(本実施の形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)を形成する画像形成ユニット10(10a〜10d)と、各画像形成ユニット10にて形成された各色成分トナー像が順次転写(一次転写)されて担持搬送される中間転写ベルト20とで構成されている。
本実施の形態では、中間転写ベルト20としてポリイミド樹脂を使用したが、これに限らず、ポリエステル樹脂等の他の成形材料やクロロプレンゴム等のゴム材料を使用するようにしても差し支えない。
そして、この二次転写装置30の記録材搬送方向上流側には、記録材31を二次転写部位までガイドする搬送ガイド32、更に、この搬送ガイド32の上流側には、記録材31を位置決めして搬送するレジストロール33が設けられている。
一方、二次転写装置30の下流側には、トナー像が一括転写された記録材31を搬送する搬送装置34、更に、搬送装置34の下流側には、記録材31上のトナー像を定着する定着装置35が設けられている。
本実施の形態におけるクリーニング装置40は、図3に示すように、クリーニングケース41内に、2個の回転ブラシ42,46が中間転写ベルト20に接するように配置され、共に中間転写ベルト20の移動方向とは対向部位で反対方向(Against方向)に移動するようになっている。
また、これらの回転ブラシ42,46の中間転写ベルト20を挟んで対向する位置には、導電性の対向ロール43,47が夫々の回転ブラシ42,46と若干偏倚配置(中間転写ベルト20の移動方向上流側に配置)されている。そして、本実施の形態の対向ロール43,47は中間転写ベルト20との接触部位では接触領域を形成するように中間転写ベルト20側に押圧されており、また、対向ロール43,47は共に接地されている。尚、対向ロール43,47としては導電性を有し、中間転写ベルト20との接触幅を形成可能であれば特に限定されず、弾性ロールを使用するようにしてもよいし、金属ロールを用いるようにしてもよい。更には、対向ロール43としてブラシ状であってもよい。
尚、本実施の形態では、回転ブラシ42,46の付着トナーを除去するために回収ロール44,48を用いたが、例えばフリッカーバーを用いて回転ブラシ42,46の付着トナーを払い落とすようにしてもよいし、バキュームを用いて回転ブラシ42,46の付着トナーを吸引除去する等の方式を用いるようにしてもよい。
本実施の形態における回転ブラシ46と対向ロール43(ここでは、説明を簡略化するため上流側の回転ブラシ及び対向ロールのみを示す)の中間転写ベルト20との接触状態は、図4の上段に示すようになっている。
すなわち、対向ロール43の接触領域(接触幅に相当するA領域)は、回転ブラシ42の接触領域(B領域)より狭く、回転ブラシ42が中間転写ベルト20からトナーを剥離する剥離ポイント(C点)がA領域の範囲内になるように設定されている。
そのため、両者の対向部位における中間転写ベルト20に加わる電界強度は、図4の下段のように、A領域とB領域とが重なる領域をピークに、その前後で漸減するようになっている。今、A領域がB領域と重ならない領域をD領域、両者の重なる領域をE領域、B領域がA領域と重ならない領域をF領域とすると、D領域とF領域では電界強度が漸減している。
回転ブラシ42の剥離ポイントに集中されるようになっている。
図2に示すように、各画像形成ユニット10(10a〜10d)中の感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像は、一次転写器15によって中間転写ベルト20上に順次転写され、中間転写ベルト20上には多重化されたトナー像が形成される。その後、中間転写ベルト20上に保持されたトナー像は、中間転写ベルト20の循環移動によって二次転写装置30の設置部位に至る。
二次転写装置30では、レジストロール33にて位置決め規制が行われた記録材31に対し、二次転写部位にて中間転写ベルト20上のトナー像が一括転写される。
二次転写装置30にてトナー像が一括転写された記録材31は、搬送装置34を通って定着装置35に導かれ、定着される。その後、図示外の排紙トレイ等に搬送される。
二次転写装置30にて二次転写されると、中間転写ベルト20上には帯電分布が広がった残留トナーが残るようになる。これは、二次転写においては多重化されたトナー像を記録材31上に転写させるために比較的大きな転写電界が加わるため、転写時の放電等によって中間転写ベルト20上の残留トナーはその付着力が大きくなる。
本実施の形態では、図4に示すように、A領域とB領域の重なるE領域では全体にパッシェン電界以下であり、また、回転ブラシ42にて中間転写ベルト20からトナーを剥離するトナー剥離ポイント(図のC点)ではトナー剥離電界を十分確保している。更に、A領域がトナー剥離ポイント(C点)を跨って設けられているため、C点での電界もエッジ効果が抑制された安定した電界が印加されるようになり、剥離ポイントでは回転ブラシ42の摺擦力によって残留トナーは容易に中間転写ベルト20から回転ブラシ42側へ吸着されるようになる。
更に、本実施の形態では、対向ロール43も小さくすることで、その分、剥離ポイントにクリーニングバイアスを集中することができると共に、小型化された画像形成装置を実現することができるようになる。
このような場合、剥離ポイントでトナーへ有効なクリーニング電界を加えるようにするには、回転ブラシ42と対向ロール43間に加えるバイアスを大きくして、剥離ポイントでの作用電界を持ち上げる必要がある。ところが、このようにクリーニングバイアスを持ち上げるようにすると、両者に加わる電界が異常に大きくなりすぎ、パッシェン電界を超え放電が発生し、トナー極性の反転やブラシに蓄積したトナーの吐き出しなどによりクリーニング性能が低下してしまう。
また、図2に示すように、クリーニング装置40を張架ロール21と張架ロール24との間の中間転写ベルト20に設けるようにしたので、クリーニング装置40自体を中間転写ベルト20の水平方向並びに垂直方向の投影領域内に収容することができ、中間転写ユニット(中間転写ベルト20及び画像形成ユニット10を含むユニット)としてのスペースを効率よく使用することができ、小型の画像形成装置を提供することが可能になる。
図6は、上述した実施の形態の変形形態として、回転ブラシ42,46がWith方向に回転する方式を示したもので、回転ブラシ42を代表として記したものとなっている。
そして、この場合のトナーの剥離ポイントはH領域とI領域の境界に位置する、J点になる。
この場合、中間転写ベルト20上のトナーは、G領域で回転ブラシ42側に吸引されるようになり、対向ロール43と回転ブラシ42とが共に中間転写ベルト20に接触するH領域で有効なクリーニングバイアスが作用する。そして、回転ブラシ42のブラシが中間転写ベルト20から剥離するポイント(J点)では有効なクリーニングバイアスが作用したまま、回転ブラシ42にトナーが吸着されるようになる。
また、回転ブラシ42に吸着されたトナーは、図示外の回収ロールによって回転ブラシ42から回収されるようになる。
したがって、このように回転ブラシ42を中間転写ベルト20とWith方向に回転させるようにしても、対向ロール43を図6のように配置することで、十分クリーニング性能が維持されたクリーニング装置40を提供することが可能になる。
このように、回転ブラシ42,46の速度を二次転写が行われた場合に遅くすることで、二次転写によって帯電分布が広がった残留トナーのクリーニング性能を向上させることができるようになる。
また、本実施の形態では、所謂タンデム型の画像形成装置にクリーニング装置40を適用する例を示したが、例えば中間転写ベルトを1回転させる毎に各色のトナー像を当該中間転写ベルト上に転写する、所謂サイクル方式の画像形成装置に上述のクリーニング装置を用いるようにしてもよい。また、本実施の形態では、中間転写ベルト20にクリーニング装置40を用いる態様を示したが、例えばベルト状部材であれば、感光体ベルト等に適用することも差し支えない。
図7は、本発明が適用されたクリーニング装置が用いられた画像形成装置の実施の形態2を示す。本実施の形態の画像形成装置は、実施の形態1の画像形成装置と異なり、記録材搬送ベルトにて記録材を搬送し、記録材上に各色トナー像を直接転写するようにした方式となっている。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここでは、その詳細な説明は省略する。
また、張架ロール21と対向して記録材搬送ベルト60を挟んだ位置には帯電器62が設けられ、記録材搬送ベルト60上を帯電することで、記録材31が記録材搬送ベルト60上に吸着されるようになっている。更に、張架ロール21と張架ロール23との間の記録材搬送ベルト60には、本件の特徴点であるクリーニング装置40が配設されている。
更にまた、本実施の形態では、張架ロール22の記録材搬送ベルト60の進行方向下流側には、記録材31上に転写されたトナーを定着する定着装置61が設けられている。
記録材31は、帯電器62の作用により記録材搬送ベルト60上に吸着されて、順次画像形成ユニット10に到達する。画像形成ユニット10では、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が転写器15(実施の形態1の一次転写器に相当)によって順次記録材31上に転写され、4組の画像形成ユニット10(10a〜10d)によって記録材31上には多重化されたトナー像が形成されるようになる。
そして、張架ロール22の近傍にて、図示外の剥離爪等によって記録材31は記録材搬送ベルト60から剥離され、定着装置61によって定着が行われる。
Claims (8)
- 複数の張架部材に張架されて循環移動するベルト部材と、
このベルト部材に接触してベルト部材上のトナーを清掃する回転ブラシと、
この回転ブラシとベルト部材を挟んで対向して配置される対向部材と、
回転ブラシと対向部材との間にクリーニングバイアスが印加可能なバイアス印加手段とを備え、
ベルト部材と接触する対向部材接触領域のベルト部材搬送方向幅はベルト部材と接触する回転ブラシ接触領域のベルト部材搬送方向幅より狭く、対向部材接触領域は回転ブラシ接触領域の回転ブラシの回転方向出口側に偏倚配置されると共に、二つの接触領域の少なくとも一部は互いにオーバーラップしていることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置において、
対向部材接触領域は、回転ブラシ接触領域の回転ブラシの回転方向出口を少なくとも含むように設定されることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置において、
回転ブラシは、ベルト部材との対向部がベルト部材の移動方向と異なる方向に回転するものであることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置において、
対向部材はロール部材であることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置のうち、回転ブラシ及び対向部材を共に複数備える態様において、
少なくとも2組の回転ブラシと対向部材間に印加されるクリーニングバイアスの極性を異なるものとすることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置において、
クリーニング前のベルト部材上のトナーが転写工程を経過したものかどうかによって回転ブラシの回転速度を切り替える駆動制御手段を備え、
この駆動制御手段は、ベルト部材上のトナーが転写工程を経過したと判断したときはそれ以外のときより回転速度を遅くすることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1記載のクリーニング装置において、
ベルト部材面の水平投影領域内且つ垂直投影領域内に収容配置されることを特徴とするクリーニング装置。 - 静電潜像が担持される像担持体と、
請求項1〜7のいずれかに記載のクリーニング装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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