JP2014167507A - クリーニング装置、これを用いた転写装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱による廃トナー搬送経路の温度上昇や、搬送不具合の発生という問題を解決し、装置の小型化を達成可能とする。
【解決手段】クリーニング装置内で紙粉除去部材１０１を通過した後、中間転写ベルト上の残留トナーをクリーニングブレード１０２によってかき取る。かき取った残留トナーは廃トナー搬送スクリュー１０３上に落下する。廃トナー搬送スクリュー１０３に落下したトナーは廃トナー搬送スクリュー１０３の回転動作によって移動し、搬送される。この搬送経路において主に高温による影響のため、廃トナーの搬送不良が発生しやすいので、気流経路１０４をクリーニング装置内部の廃トナー搬送経路近傍に配置、廃トナー搬送経路の温度上昇を妨げ、搬送不良の発生を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、転写体の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と、これを用いて中間ベルトなどの転写体をクリーニングする、転写装置、画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用した画像形成装置においては、高画質化を目的としてトナーを小粒径化させる傾向になっている。また同時に画像印刷の生産性を上げるため、トナーの融点を低くするようになってきている。このような小粒径化及び低融点化はトナーの流動性を悪くするため、クリーニングによって除去された廃トナーはその搬送経路内で搬送不良やトナー固着といった不具合が発生しやすくなっている。

これについて特許文献１では、搬送スクリューの形状やシート状の部材追加によって搬送経路内での搬送不具合に対処している。しかし、画像形成装置の稼動に伴う発熱により、廃トナー搬送経路の温度が上昇し、そのことにより搬送不具合が発生することがわかっている。

その対策として冷却のための気流をクリーニング装置の周囲に配置した画像形成装置が考案されている。しかし、形状作成の容易さと軽量化のためケースの材質は主に樹脂であるため冷却効率が悪い。また、画像形装置全体の大型化につながっている。そこでクリーニング装置内部の廃トナー搬送経路近傍に気流経路を配置する方式も特許文献２により提案されている。

またクリーニング装置は固形潤滑剤を有し、中間転写体に塗布する構成が広く利用されているが、温湿度による環境の影響により潤滑剤の消費量は変動することがわかっている。具体的には高温時に消費量が狙いの値よりも低下し、潤滑剤が十分に中間転写体に塗布できなくなる。この場合、中間転写体の摩擦抵抗が上昇し、当接させているブレードがめくれる危険性が生じる。

対応策としては高温時でも十分な、潤滑剤塗布量を得ることができる設計が求められる。しかし、その場合は潤滑剤の寿命を満足する潤滑剤の総量が多くなり、装置の大型化とコスト増加が懸念される。また、固形潤滑剤はクリーニング装置の中心部付近にあるため、外部からの温度調整が困難であった。

そこで本発明においては、クリーニング装置内部に配置する気流経路の位置を、上述した発熱による廃トナー搬送経路の温度上昇や、搬送不具合の発生という問題を解決すると同時に、装置の小型化を達成可能とすることを目的とする。

本発明のクリーニング装置は、転写装置が有する中間転写体に残留したトナーを除去するクリーニング装置において、装置内部に有する廃トナー搬送経路と固形潤滑剤の間に、冷却用の気流経路を有することを特徴とする。

本発明の実施形態に係るクリーニング装置では、その内部の廃トナー搬送経路と固形潤滑剤の近傍に気流経路を配置することで、装置全体の大型化や部品点数の増加によるコスト上昇につながることなく廃トナー搬送領域と固形潤滑剤付近の温度上昇を防止することが可能となる。

本発明の実施対象となる代表的な電子写真方式の画像形成装置の一例を概念的に示す断面図 クリーニング装置の断面図（Ａ）、廃トナー搬送スクリュー１０３を中心とする搬送経路の断面図（Ｂ） 本発明の実施形態２を示すグラフ図 固形潤滑剤の領域と、領域外を示す断面図

以下、本発明の実施形態に係るクリーニング装置、転写装置、画像形成装置の実施形態を図面を参照して説明する。

＜実施形態１＞
図１は、本発明の実施対象となる代表的な電子写真方式の画像形成装置の一例を概念的に示す断面図である。図中、符号１００は複写装置本体、２００は複写装置本体１００が載置される給紙テーブル、３００は複写装置本体１００上に取り付けられるスキャナ、４００はスキャナ３００上に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。複写装置本体１００には、中央に無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルト１０）が設けられている。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回されて、図中時計回りに回転搬送可能である。

この画像形成装置においては、３つある支持ローラ１４、１５、１６のうち、支持ローラ１６の図中左側に、中間転写体のクリーニング装置（クリーニング手段）１７が設けられている。このクリーニング装置１７は、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。中間転写ベルト１０は、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間に張り渡されている。この中間転写ベルト１０の搬送方向に沿って、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４つの画像形成ユニット（画像形成手段）１８が横に並設されている。これらの画像形成ユニット１８は、タンデム画像形成部２０を構成している。また、タンデム画像形成部２０の上には露光装置２１が設けられている。

一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置（二次転写部）２２が設けられている。この２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡すことによって構成されている。そして、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てられるように配置され、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。また、２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てることによって構成されている。

２次転写装置２２は、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置しても良い。なお、図示の装置では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下側に、前述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転させるシート反転装置２８が設けられている。

次に、前記構成のカラー電子写真装置による画像形成について説明する。前記構成のカラー電子写真装置を用いてコピーをとる時には、まず原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じ、セットした原稿を押さえる。

次に、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットした時には、例えば複写装置本体１００の操作部に設けたスタートスイッチを押すこと等の所定の操作を行う。すると、原稿自動搬送装置４００によって原稿が搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動する。その後、スキャナ３００が駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４が走行する。一方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしてスタートスイッチを押すこと等の所定の操作を行った時には、直ちにスキャナ３００が駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４が走行する。

このとき第１走行体３３は、光源から光を発射するとともに、原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向ける。この反射光は、更に第２走行体３４のミラーで反射され、結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入射される。これにより、原稿内容が読取られる。

また前述のようにスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータにより支持ローラ１４、１５、１６の１つが回転駆動されるとともに、他の２つの支持ローラが従動回転され、中間転写ベルト１０が回転搬送される。これと同時に、個々の画像形成ユニット１８でその感光体（像担持体）４０が回転され、各感光体４０上にそれぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像が形成される。そして中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像が中間転写ベルト１０に順次転写され、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像が形成される。

さらに前述のようにスタートスイッチが押されると、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転され、ペーパーバンク４３に多段に設けられた給紙カセット４４の１つからシートが繰り出される。繰り出されたシートは、分離ローラ４５で１枚ずつ分離されて給紙路４６に導入され、搬送ローラ４７で搬送されるとともに、複写装置本体１００内の給紙路４８に導かれた後、レジストローラ４９に突き当てられて止められる。

また手差しトレイ５１を用いる場合には、給紙ローラ５０が回転し、手差しトレイ５１上のシートが繰り出される。繰り出されたシートは、分離ローラ５２で１枚ずつ分離された後、手差し給紙路５３に導入され、同様にしてレジストローラ４９に突き当てられて止められる。その後、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９が回転され、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートが送り込まれる。そして、２次転写装置２２による転写によって、シート上にカラー画像が記録される。

画像転写後のシートは、２次転写装置２２によって搬送されて定着装置２５へと送り込まれる。定着装置２５で熱と圧力とが加えられて転写画像が定着された後、切換爪５５の切り換で排出ローラ５６により排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。

一方、両面コピーの場合は片面に画像が転写されたシートが切換爪５５の切り換えによってシート反転装置２８に導入されて反転される。その後、再び転写位置へと導かれ裏面にも画像が記録され、その後、排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出される。

また一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、クリーニング装置１７によって画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーが除去される。その状態で、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。

ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。例えば、導電性ゴムローラを用いバイアスを印加する。導電性ゴムローラを、径φ１８ｍｍで、表面を１ｍｍ厚みの導電性ＮＢＲゴムとする。すると、電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０Ｅ９Ω（１０^９）ｃｍ程度であり、印加電圧はトナーを転写する側（表側）には−８００Ｖ程度の電圧を印加、紙裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧を印加することになる。一般的に中間転写方式は紙粉が感光体４０にまで移動しづらいため、紙粉転写を考慮する必要が少なくアースになっていても良い。

また、印加電圧として、ＤＣバイアスを印加するが、これはシートをより均一帯電させるためＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。このようにバイアスを印加したレジストローラ４９を通過した後の紙表面は、若干マイナス側に帯電している。よって、中間転写ベルト１０からシートへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わり転写条件を変更する場合がある。

前述した中間転写体クリーニングには、ポリウレタンゴムに代表されるゴム製のブレードをベルトに当接させて行うのが一般的である。これは、安価で確実なクリーニング性が望めるからである。ところが、このブレードクリーニング方式において、紙粉がブレードとベルトに挟まると、クリーニング不良が発生してしまう。本実施形態では、転写紙が直接に中間転写ベルト１０に接するため、紙粉の進入は避けられない。

紙粉による影響を防ぎ、クリーニング性を確保する方法として、図２に示すように、クリーニングブレード１０２の上流側に紙粉除去部材１０１を設けることによってそれを防止する構成が採用される。紙粉除去部材１０１は、一例としてはブラシローラを用い、これを中間転写ベルト１０に当接させることにより紙粉を除去し得る。ブラシローラは中間転写ベルト１０と連れ回りにしても良いが、駆動力を与えて回転させる方が望ましい。ブラシの毛の材質は例えばＰＥＴ樹脂を使用できる。なお、クリーニングブレード１０２とブラシローラである紙粉除去部材１０１は、中間転写ベルト１０を介して同一の対抗ローラ１２０に当接している。

このような紙粉除去部材１０１をクリーニングブレード１０２の中間転写ベルト１０の移動方向で上流側に配置すると、紙粉除去と同時にトナーの除去も行うことができる。またブレードクリーニングの負担を軽減し、クリーニングブレード１０２の寿命を延ばすという効果も期待できる。

以上説明したように、図示の画像形成装置では、中間転写ベルト１０の回転方向におけるクリーニング装置１７の上流側に、中間転写ベルト１０上の紙粉を除去する紙粉除去部材１０１が設けられている。そのため、常時中間転写ベルト１０に当接するクリーニングブレード１０２に紙粉が挟まることに起因するクリーニング性の低下を、画像形成を損なうことなく簡単な構成で安価に防止することができる。

図２（Ａ）はクリーニング装置の断面図である。前述した紙粉除去部材１０１を通過した後、中間転写ベルト上の残留トナーはクリーニングブレード１０２によってかき取られる。かき取られた残留トナーは、図示しない紙粉除去ブラシによって除去されたものと合わせて廃トナー搬送スクリュー１０３上に落下する。

また図２（Ｂ）は廃トナー搬送スクリュー１０３を中心とする廃トナー搬送経路の断面図である。前述したように廃トナー搬送スクリュー１０３に落下したトナーはスクリューの回転動作によって移動し、図２（Ｂ）の右側（図１の画像形成装置の奥側）へと搬送される。この搬送経路において主に高温による影響のため、廃トナーの搬送不良が発生しやすい。ここで図２（Ｂ）では図の理解を容易にするために図２（Ａ）に示している潤滑剤塗布ローラ１０６は表示していない。

そこで図２（Ａ）のように冷却用の気流経路１０４をクリーニング装置内部の廃トナー搬送経路をなす廃トナー搬送スクリュー１０３の近傍に隣接させて配置する。このことで、廃トナー搬送経路を構成する部位付近の温度上昇を妨げることにより、搬送不良を防止することが可能になる。

すなわち本実施形態に係るクリーニング装置では、その内部の廃トナー搬送経路をなす廃トナー搬送スクリュー１０３と固形潤滑剤１０５の間で両者の近傍に気流経路１０４を配置することで、装置全体の大型化や部品点数の増加によるコスト上昇につながることなく搬送領域と固形潤滑剤付近の温度上昇を防止することが可能となる。また、同時に装置の小型化を達成することが可能となる。

また前述したように装置内の温度が上昇し、固形潤滑剤１０５近傍の温度が上昇すると、図２（Ｂ）で示すように、中間転写体に対する固形潤滑剤１０５の塗布量が減少する。なお図２（Ｂ）は同条件下での中間転写体の走行距離あたりの固形潤滑剤１０５の消費量である。すなわち、固形潤滑剤１０５の近傍に気流経路１０４を配置することで固形潤滑剤１０５近傍の温度上昇を抑えることが可能となり、中間転写体への潤滑剤の塗布量を安定化させることが可能となる。なお気流経路１０４の図２（Ａ）の紙面に垂直な方向あるいは図２（Ｂ）の紙面の左右方向でどちら向きでもよい。

＜実施形態２＞
図３、図４は本発明の実施形態２を示す。固形潤滑剤１０５は長手方向の長さが中間転写ベルト１０の幅に対応するため、廃トナー搬送経路をなす廃トナー搬送スクリュー１０３の軸線方向の長さよりも短い。また廃トナー搬送経路は廃トナー搬送スクリュー１０３の搬送方向下流部でより搬送不良が発生しやすい。そこで、より冷却効率を向上させるために、図４で示すように固形潤滑剤１０５の配置領域外においては気流経路１０４を廃トナー搬送経路側に近づける（図中符号１０４ａで示す部位）。その結果、より搬送不良を発生しにくくすることが可能となる。

すなわち図示の実施形態では、廃トナー搬送経路の最下流部で気流経路１０４を廃トナー搬送スクリュー１０３側へ狭めた部位１０４aを設けることにより、廃トナー搬送経路の最下流部の冷却効率を高め、搬送不良をより発生しにくくすることが可能となる。また、固形潤滑剤の消費量は温度環境により影響を受けるため、気流経路に流す温度を適切に変化させる。このことで潤滑剤の消費量を適切にすることが可能となる。

＜実施形態３＞
また、画像形成装置の置かれている環境が低温環境下で、その稼動が間欠である場合、固形潤滑剤１０５の塗布が過剰になり、必要以上の潤滑剤塗布が行われることが懸念される。そこで気流経路１０４に温風を流すことにより潤滑剤の消費量を適切にすることが可能となる。この温風は気流経路の上流側にヒーターなどの熱源を配置して気流経路１０４を通過する気流の温度を環境に応じて変化させる手段にできる。また、画像形成装置には図１の符号２５で示すように定着装置が配置されている。この定着装置を気流経路を通過する気流の温度を環境に応じて変化させる手段とし、その廃熱を利用できるように気流経路１０４を配置してもよい。その構成では、より効率的な温度調整が可能となる。

＜実施形態４＞
前述した実施形態に係るクリーニング装置のいずれかを、例えば図１で示したような画像形成装置や、その他の画像形成装置に用いることで、安定したクリーニングによる高画質画像を得られる画像形成装置を実現可能となる。また、廃トナー搬送経路での搬送不良を発生させないことで、固形潤滑剤の消費量を安定化させた画像形成装置を得ることが可能となる。

また本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１０ ：中間転写ベルト
１４〜１６ ：支持ローラ
１７ ：クリーニング装置
１８ ：画像形成ユニット
２０ ：タンデム画像形成部
２１ ：露光装置
２２ ：２次転写装置
２４ ：２次転写ベルト
２５ ：定着装置
２６ ：定着ベルト
２７ ：加圧ローラ
２８ ：シート反転装置
３０ ：原稿台
３２ ：コンタクトガラス
３３ ：第１走行体
３４ ：第２走行体
３５ ：結像レンズ
３６ ：読取りセンサ
４０ ：感光体
４２ ：給紙ローラ
４３ ：ペーパーバンク
４４ ：給紙カセット
４５ ：分離ローラ
４６ ：給紙路
４７ ：搬送ローラ
４８ ：給紙路
４９ ：レジストローラ
５０ ：給紙ローラ
５１ ：手差しトレイ
５２ ：分離ローラ
５３ ：手差し給紙路
５５ ：切換爪
５６ ：排出ローラ
５７ ：排紙トレイ
１００ ：複写装置本体
１０１ ：紙粉除去部材
１０２ ：クリーニングブレード
１０３ ：廃トナー搬送スクリュー
１０４ ：気流経路
１０５ ：固形潤滑剤
１０６ ：潤滑剤塗布ローラ
１２０ ：対抗ローラ
２００ ：給紙テーブル
３００ ：スキャナ
４００ ：原稿自動搬送装置

特開２０１０−２６６６３１号公報 特開２００７−０５７５９３号公報

Claims (6)

1. 転写装置が有する中間転写体に残留したトナーを除去するクリーニング装置において、
   装置内部に有する廃トナー搬送経路と固形潤滑剤の間に、冷却用の気流経路を有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１のクリーニング装置において、
   前記固形潤滑剤の配置領域外では前記冷却用の気流経路を前記廃トナー搬送経路に近づけて配したことを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１又は２のクリーニング装置において、
   前記気流経路を通過する気流の温度を、環境に応じて変化させる手段を有することを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかのクリーニング装置を、転写体の残留トナーをクリーニングするために有することを特徴とする転写装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかのクリーニング装置を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４の転写装置を有することを特徴とする画像形成装置。