JP2011064819A - 転写ベルトユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルトのベルト寄り規制手段の設置数の減少を可能とし、画像形成装置内のトナー汚れを防止する中間転写ベルトユニットを提供する。
【解決手段】現像剤で形成された画像を搬送する中間転写ベルトと、前記中間転ベルトを駆動する駆動ローラと、前記中間転写ベルトと接するように設けられたクリーニング部材と、前記中間転写ベルトを介して前記クリーニング部材と対向する位置に取り付けたローラ形状の対向部材と、を備え、前記クリーニング部材は中間転写ベルトの搬送方向の直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対しクリーニング部材の一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させ、前記対向部材は駆動源からの駆動力を受けて回転することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の転写ベルトユニット及び画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、現像工程で感光体等の像担持体上に形成したトナー像を、転写ベルト等の中間転写体を介して、画像を形成しているが、トナー像転写後の中間転写ベルト表面には、転写残のトナーが残留する。

このため中間転写ベルト表面から残留トナーを除去するクリーニング装置が設けられる。クリーニング装置は様々なものが存在するが、弾性部材から成るクリーニングブレードやクリーニングローラ、ファーブラシ、磁気ブラシ等が用いられることがある。

特にクリーニングブレードは構成の簡単さ、交換の容易さ及び低コストで製作可能な点からメリットを有し、現在では広く実施されている。

近年においては画質向上の為、トナーの小粒径化、球形化が進められているが、小粒径化、球形化されたトナーを用いた場合には上記クリーニング装置を用いても
トナーのすり抜けが発生し、転写体表面上の残留トナークリーニング不良による画像不良が問題となっている。

クリーニング不良改善の技術としては、クリーニング部材を中間転写ベルトの搬送方向の直交軸に対し、クリーニング部材の一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう角度を有して当接させたことを特徴とする方法が公知である（特許文献１及び特許文献２）。

上記技術によりクリーニング部材の当接圧を上げることなく効率よく残留トナーの回収が可能となったが、転写ベルトにクリーニング部材を当接することにより、中間転写ベルトが搬送方向の左右いずれかの側に寄るベルト寄りが発生する。

このベルト寄りの問題に対し、従来技術ではブレードに対向する位置に対向部材としてローラが無く、ベルトを片側に寄せることができなかった。その為中間転写ベルトの搬送方向の左右両側にベルト寄り規制手段を設ける必要がありコストアップとなっていた。

また、中間転写ベルト寄り規制手段と中間転写ベルトの接触位置近傍に、ベルトの厚さ方向でベルト表面から押圧してベルトに発生するうねりを抑止するベルト端押さえ部材を配置し、中間転写ベルトの耐久性を向上させた構成（特許文献３）が公知であるが、ベルト端押さえ部材をクリーニング部材が残留トナーを搬送する側の下流に配置した場合に、クリーニング部材の端部から漏れたトナーがベルト端押さえ部材に衝突し、画像形成装置内をトナーで汚すという問題もあった。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、低コストで製造可能且つ画像形成装置内のトナー汚れを防止する転写ベルトユニット及び前記転写ベルトユニットを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の転写ベルトユニットは、現像剤で形成された画像を搬送する中間転写ベルトと、前記中間転ベルトを駆動する駆動ローラと、前記中間転写ベルトと接するように設けられたクリーニング部材と、前記中間転写ベルトを介して前記クリーニング部材と対向する位置に取り付けたローラ形状の対向部材と、を備え、前記クリーニング部材は中間転写ベルトの搬送方向の直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対しクリーニング部材の一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させ、前記対向部材は駆動源からの駆動力を受けて回転することを特徴とする。

本発明によれば中間転写ベルト寄り規制手段や転写ベルトに発生するうねりを抑止するベルト端押さえ部材をベルトの搬送方向の左右いずれか一方に設ければ足りる為、転写ベルトユニット製造コストの削減が可能となる。

さらにクリーニング部材が廃トナーを搬送する方向と反対側に中間転写ベルトを寄せることにより、廃トナー搬出側のベルト端押さえ部材の設置が不要となる。これによりクリーニング部材の端部から漏れたトナーとベルト端押さえ部材の接触を避けることができ、画像形成装置内のトナー汚れを防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの断面構成図である。 本発明の中間転写ユニットをベルト平面に対して上方向からの構成図である。 本発明の実施形態に係る中間転写ユニットにおけるクリーニング部材の取り付け角度を示す構成図である。 本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの構成図である。 本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの構成図である。 従来の実施形態に係る転写ユニットの構成を示す図である。

以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。画像形成装置はプロセスユニット１０（感光体ドラム１、帯電器２、一成分接触現像器４等を備える）、中間転写ベルトユニット（駆動兼二次転写ローラ２１、クリーニング対向ローラ１６、一次転写ローラ５、テンションローラ２０、中間転写ベルトクリーニングユニット３２等を備える）、廃トナー収納部３３、転写材２２、給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４、二次転写ローラ２５、定着手段４０等を備えている。

１は円筒形の感光体ドラムであり、回転している。例えばФ２４の円筒形とし、周速１００〜１８０ｎｍ／ｓとすることができる。感光体ドラム１の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器２が圧接されており、感光体ドラム１の回転により従動回転しており、図示しない高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されることで感光体ドラム１は帯電されている。帯電は例えば表面電位−２００〜−１０００Ｖである。また、感光体の形状はベルト状でもよい。

感光体ドラム１は静電潜像形成手段である露光手段３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤ（Light Emitting Diode）などで行われる。

４は現像手段である一成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、感光体ドラム１の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像手段は二成分方式や非接触方式であっても良い。

１０は感光体ドラム１、帯電器２、一成分接触現像器４が一体化されたプロセスユニットである。前記プロセスユニット１０は並列に配設され、フルカラー画像形成時は４個並列に配設される。ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順で可視像を形成する。各色の可視像が、当接される中間転写ベルト１５に順次重ね転写されることでフルカラー画像が形成される。なお、プロセスユニットの数は４個に限定されず、上記４色に加えて光沢を付与するためのトナーを転写するために５個以上としても良いし、ブラックと任意のカラーの２色で画像を形成するために２個でも良い。

中間転写ベルト１５は、駆動兼二次転写対向ローラ２１、クリーニング対向ローラ１６、一次転写ローラ５、テンションローラ２０にて張架されており、図示しない駆動モータにより駆動兼二次転写対向ローラ２１を介して回転駆動されるようになっている。なおベルト張力としてテンションローラ２０の両側にて、ばねにより加圧している。テンションローラ２０はパイプ形状であり、例えばΦ１６〜Φ２１のアルミニウム製とすることができる。両端部には図３および図４のようなフランジ２６が圧入され中間転写ベルト１５の蛇行を規制する規制部材としている。フランジ２６は例えばΦ２２である。なお、フランジに代えて、ベルト端部に周知の寄り止めリブ（ガイド）を設けて、ベルトを掛け回しているローラ（テンションローラ等）の端部に突き当てることで、ベルトの寄り（蛇行）を規制するようにしても良い。

一次転写部材としては、導電ブレードや導電スポンジローラ、金属ローラ等が使用可能であるが、本実施形態ではΦ８〜Φ１２の金属ローラを用い、感光体ドラム１に対して中間転写ベルト１５の移動方向と、垂直上方向にオフセット配置させている。もちろんオフセット配置させずに感光体の直下に一次転写部材を配置しても良い。

感光体ドラム１に対して一次転写ローラ５に図示しない単独の高圧電源により所定の転写バイアス（＋５００〜＋１０００Ｖとすることができる）を共通に印加させることで中間転写ベルト１５を介して転写電界を形成し、感光体ドラム１上のトナー画像を中間転写ベルト１５に転移させる。なお、転写バイアスの値はこれに限定されない。

１７はトナーマークセンサ（ＴＭセンサ）であり、正反射型や拡散型センサによって中間転写ベルト１５上のトナー像濃度、各色位置測定をおこない、画像濃度や色合わせを調整する。

３２は中間転写ベルトクリーニングユニットであり、クリーニングブレード３１により中間転写ベルト１５上の転写残トナーを掻き取ることでクリーニングを行う。クリーニングブレード材質としては、厚さ１．５〜３.０ｍｍ、ゴム硬度６５〜８０°のウレタンゴムを使用する場合がある。クリーニングブレード３１はベルト転写体の搬送方向と直交方向且つベルト面に平行する方向に対し一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させている。

掻き取られた転写残トナーは図示しないトナー搬送経路を通り中間転写体用廃トナー収納部３３に収納される。中間転写ベルト１５のクリーニングニップ部に該当する部分、あるいはクリーニングブレード３１のエッジ部、の少なくとも一方は、組み付け時に潤滑剤を塗布し、クリーニングニップ部におけるブレード捲れ上がりを防止するとともに、クリーニングニップ部にダム層を形成しクリーニング性能を高めている。なお、中間転写ベルト１５を張架している各ローラは、図示しない中間転写ベルトユニット側板によって中間転写ベルト１５の両側より支持されている。

中間転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたもの等が用いられるが、本実施形態では引張弾性率１０００〜２０００ＭＰａとなる厚さ９０〜１６０μm、幅２３０ｍｍのベルトを用いている。これ以外の寸法、材質のものであっても良い。

２５は二次転写ローラである。二次転写ローラ２５はΦ６のＳＵＳ等の金属芯金上に、導電性材料によって弾性体を被覆することでΦ１９〜Φ２２、幅２２２ｍｍに構成することもできる。その材料としては、導電性ローラや電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられるが、本実施形態ではΦ２０、アスカーC硬度３５〜５０°のローラを用いている。なお、二次転写ローラ２５の抵抗値測定は、導電性の金属製板に二次転写ローラ２５を設置し、芯金と前記金属製板との間に１００〜１ｋｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出している。

転写材２２は給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４によって、中間転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の転写バイアスを印加することで中間転写ベルト１５上のトナー画像が転写材２２に転移する。本構成において、給紙は縦型パスをとっている。転写材２２は駆動兼二次転写ローラ２１の曲率によって中間転写ベルト１５から分離され、転写材２２に転写されたトナー画像は定着手段４０によって定着されたあと排紙される。

さらに、本実施形態では転写材２２の種類によって定着時のプロセス速度を変更するようにしている。坪量の大きな転写材を用いる場合にはプロセス速度を下げ、定着ローラ対によって構成される定着ニップを転写材が通常プロセス速度の１．５〜２．５倍の時間を掛けて通過することで、トナー画像の定着性を確保できるようにしている。

図２は本実施形態に係る中間転写ユニットの断面構成図である。駆動兼二次転写ローラ２１の回転に伴って、中間転写ベルト１５は図示した方向に搬送される。二次転写部で転写材２２に転移しなかった残トナーは、ベルト上に保持されたままクリーニングブレード３１まで搬送される。

一般的に、クリーニングブレード３１で掻き取られたトナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット３２のケース内に蓄積され、スクリューによってベルト搬送と直交方向且つベルト面に平行する方向に搬送されて廃トナータンク収納部３３に収納される。

図３は図２の中間転写ユニットをベルト平面に対して上方向からの構成図である。クリーニングブレード３１をベルト転写体の搬送方向と直交方向且つベルト面に平行する方向に対し一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させるものである。
これにより、ベルト搬送中にクリーニングブレード３１にぶつかったトナーは、ブレードに沿ってベルト搬送方向の下流方向に送られ、スクリュー無しでも廃トナータンクへと導くことが出来る。スクリュー付きの構成であっても、クリーニングブレードを直交方向且つベルト面に平行する方向に対し一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させることでスクリューと合わせて、廃トナー搬送能力を向上させることが可能である。

図４は、クリーニングブレード３１をベルト搬送方向の直交方向且つベルト面に平行する方向に対し一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させた際の取り付け角度を示す図である。

ベルト搬送方向と直交方向且つベルト平面に平行する方向に対してクリーニングブレードの成す角をθとすると、θを調整することで、この搬送能力を調整することが出来る。θを大きく取ると、ベルト全幅をクリーニングする為に必要なブレード長さが長くなるが、搬送能力は向上する。θを小さくすると、必要なブレード長さは短くなるが、搬送能力は低下する。θが３０°以下であれば、必要なブレード長さもθ＝０度の時と比較して１．１５倍程度の長さで済む為、通常、角度は５〜３０°の間に設定するのが望ましい。トナー搬送能力と安定したクリーニング性能に関係性があることは証明されている。

クリーニングブレード先端に溜まった廃トナーは逃げ場が無い為、長期にわたるクリーニング動作によって、徐々にベルト搬送方向下流に押し出されてクリーニング不良が発生するという問題がある。これに対しベルト搬送方向に対しブレード上流に蓄積されるトナーを逃がす手段として、特許文献４のようなクリーニングブレード先端形状を変更したものが公知であるが、加工が複雑な為、ブレードの製造コストの上昇につながる。本実施形態では、クリーニングブレードの取り付け角度θを変えるだけで、ブレード上流に溜まるトナーの搬出量を調節でき、安価な構成で同様の効果を得ることができる。

図５は、本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの構成図である。クリーニングブレード３１の対向部材としてローラ（以下、クリーニング対向ローラ１６）を用いた構成図である。クリーニング対向ローラ１６はベルト搬送に連れまわって従動回転する構成であり、ベルト搬送トルク上昇、ベルト裏面のキズ付きを安価な手段で防止することを可能としている。なお、本実施形態においては対向ローラの材質を金属製としているが、樹脂で構成しても良いし、金属ローラの表面にフッ素樹脂等をコーティングしても良い。

図８は、従来の実施形態に係る転写ユニットの構成を示している。ベルト搬送方向下流位置にベルト端部押さえ部材４１を取り付けている。ベルトの寄り補正をベルトの端部を寄り止め部材に突き当てて規制する構成では、突き当て部でベルトが面外変形を起こし、これがきっかけとなってベルト破断に至るケースが認められた。これに対し、特許文献３のような、ベルト端部と寄り規制部材の接触位置近傍に、厚さ方向でベルト表面から押圧してベルトに発生するうねりを抑止する押さえ部材を配置した構成が公知である。

しかし、ベルト押さえ部材はブレードに対して中間転写ベルト搬送方向下流に位置しており、廃トナー搬出方向のブレード端部から漏れたトナーがベルト上に連なってできるトナースジとスラスト方向で同位置にある場合、押さえ部材に継続的にトナーが衝突して、画像形成装置内部をトナーで汚すという問題があった。

図６は、この画像形成装置内汚染の問題を鑑みて構成した実施形態である。クリーニングブレード３１に中間転写ベルト１５を介して対向するクリーニング対向ローラ１６の部材を金属ローラとしている。なお、クリーニング対向ローラ１６は樹脂で構成しても良いし、金属ローラの表面にフッ素樹脂等をコーティングしても良い。ここでは、クリーニング対向ローラ１６を駆動することにより、ベルトの寄り方向を中間転写ベルト１５の搬送方向に対して左右いずれか一方向にすることが出来る。図４のθが中間転写ベルト搬送方向の直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対して５〜３０°の範囲の場合に、クリーニングブレード３１を中間転写ベルト搬送方向に向かってブレード右側を左側よりも搬送方向下流となるよう当接した場合、中間転写ベルト１５にクリーニング対向ローラ１６の回転方向への推力が作用する為、中間転写ベルト搬送方向に対して左側に寄ろうとする力を受ける。

ベルト端部を寄り止め部材に突き当てて規制する方式の場合、中間転写ベルト１５搬送方向左側にのみ、ベルトのうねりを防止する押さえ部材を付ければよい。同時に、θが５〜３０°の範囲であれば廃トナーの送り方向は中間転写ベルト搬送方向右側であるので、ブレード右端部からしかトナー漏れは発生せず、トナーで画像形成装置内を汚すことがなくベルトユニットの長寿命化も達成できる。

図７は、本発明の実施形態に係る中間転写ユニットの構成図である。クリーニングブレード３１を中間転写ベルト上面に配置し、クリーニングブレード３１を中間転写ベルト搬送方向と直交方向且つベルト面に平行する方向に対し一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させた場合において、当該クリーニングブレード３１と中間転写ベルト１５のニップについて、クリーニングブレード３１が廃トナーを送る側の中間転写ベルト１５端部を越える位置まで及んでいる構成とした図である。廃トナータンク３３の入り口を中間転写ベルト１５端部とクリーニングブレード３１のニップ部の直下に設けることで、廃トナータンク３３への送り機構を必要とせず、そのままトナーをタンク内へ収納することが可能である。

クリーニング部材は前期中間転写ベルトに当接させる角度が中間転写ベルトの搬送方向と直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対して５〜３０度であることが好ましい。

前記クリーニング部材は現像剤を搬出する方向と反対側のベルト搬送方向下流位置にベルト端部寄り規制部材を備えることが好ましい。

前記クリーニング部材は現像剤搬送方向の前記中間転写ベルトの端部を超える長さを有することが好ましい。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体的に様々な修正及び変更が可能である。

１ 感光体ドラム
２ 帯電器
３ 露光手段
４ 一成分接触現像器
５ 一次転写ローラ
１０ プロセスユニット
１５ 中間転写ベルト
１６ クリーニング対向ローラ
１７ トナーマークセンサ
２０ テンションローラ
２１ 駆動兼二次転写ローラ
２２ 転写材
２３ 給紙搬送ローラ
２４ レジストローラ対
２５ 二次転写ローラ
２６ フランジ
３１ クリーニングブレード
３２ 中間転写ベルトクリーニングユニット
３３ 廃トナー収納部
４０ 定着手段
４１ ベルト端押さえ部材
４２ トナー送りスクリュー
４３ 廃トナータンク入口
Ａ ベルト搬送方向
Ｂ トナー流れ方向
Ｃ 対向ローラ駆動方向
Ｄ ベルト寄り方向

特開２００２−８２５８７号公報 特開２００３−９８９２７号公報 特開２００９−２０４６９号公報 特開２００６−２５９４６６号公報

Claims (5)

1. 現像剤で形成された画像を搬送する中間転写ベルトと、
   前記中間転ベルトを駆動する駆動ローラと、
   前記中間転写ベルトと接するように設けられたクリーニング部材と、
   前記中間転写ベルトを介して前記クリーニング部材と対向する位置に取り付けたローラ形状の対向部材と、を備え、
   前記クリーニング部材は中間転写ベルトの搬送方向の直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対しクリーニング部材の一端を他方よりもベルト搬送方向下流に位置するよう当接させ、
   前記対向部材は駆動源からの駆動力を受けて回転することを特徴とする転写ベルトユニット。
2. 前記クリーニング部材は、前期中間転写ベルトに当接させる角度が中間転写ベルトの搬送方向と直交方向且つ中間転写ベルトに平行する方向に対して５〜３０度であることを特徴とする請求項１記載の転写ベルトユニット。
3. 前記クリーニング部材は、現像剤を搬出する方向と反対側のベルト搬送方向下流位置にベルト端部寄り規制部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の転写ベルトユニット。
4. 前記クリーニング部材は、現像剤搬送方向の前記中間転写ベルトの端部を超える長さを有することを特徴とする請求項１から３何れか１項に記載の転写ベルトユニット。
5. 請求項１から４の何れか1項に記載の転写ベルトユニットを有することを特徴とする画像形成装置。

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