JP2017032722A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】容器と回転体との間の隙間をシート部材でシールする構成において、簡単な構成で容易にシート部材を正規の位置に配置することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転体81と容器90との間をシールするシート部材11より回転体81の表面の移動方向の上流側に、回転体81の容器90に対する装着時に巻き込まれたシート部材11を回転体81との間で挟み込む押圧部材12を設け、回転体81とシート部材11との間の摩擦係数をμ1、シート部材11と押圧部材21との間の摩擦係数をμ2としたとき、μ1>μ2の関係を満たす構成とする。
【選択図】図5

Description

本発明は、粉体を収容する容器と該容器に対して装着される回転体とを備えた画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置では、ドラム状やベルト状の電子写真感光体(感光体)や静電記録誘電体に、適宜の作像プロセスにてトナー像が形成される。このトナー像は、転写材に直接転写されたり(直接転写方式)、一旦中間転写体に一次転写された後に転写材に二次転写されたりする(中間転写方式)。感光体、静電記録誘電体、中間転写体といった像担持体から被転写体へのトナー像の転写には、例えば像担持体に接触可能に配置された転写部材が用いられる。このような画像形成装置には、トナーを像担持体や転写部材から回収するクリーニング手段が設けられている。回収すべきトナーは、例えば、転写工程後に残留したトナー(転写残トナー)、非画像領域に付着したトナー(かぶりトナー)、各種制御用画像のトナー(パッチトナー)などである。
例えば、電子写真プロセスを用いた中間転写方式の画像形成装置では、画像と転写材との位置合わせや色味調整などのためのパッチが中間転写体上に形成されることがある。中間転写体上のパッチは、画像と画像との間(紙間)などの非画像領域に形成されるため、二次転写部材に転写されることがある。二次転写部材に転写されたトナーは、クリーニング手段により除去されてクリーニング容器に回収される。二次転写部材としては、ローラや、複数のローラに掛け回された無端状のベルトなどの回転体が用いられる。この画像形成装置では、二次転写部材とクリーニング容器との間に隙間があると、そこからクリーニング容器内のトナーが外部へと飛散し、画像形成装置内を汚してしまうことがある。そこで、二次転写部材とクリーニング容器との間の隙間をシール部材でシールすることが行われる。上記二次転写部材とクリーニング容器との間に限らず、画像形成装置においては、広く粉体を収容する容器と回転体との間の隙間を埋めるために、シール部材が用いられる。
シール部材としては、例えば、合成繊維の毛で形成されたブラシ状の部材やPETで形成されたシート状の部材(PETシート)などが用いられることがある。ブラシ状の部材やPETシートを用いる場合、回転体に対する接触圧が比較的大きくなりやすく、回転体へのトナーの融着を起こしやすい。これに対して、シール部材として、ポリウレタンで形成されたシート状の部材(ウレタンシート)が用いられることがある。ウレタンシートは、比較的剛度が低く、回転体に対する接触圧が過度になり難いため、トナーと直接摺動する箇所に適したシール部材であると言える。
特許文献1は、感光体と現像装置との間の隙間からのトナーの飛散を抑えるために、感光体の表面にウレタンシートを当接させることを開示する(特許文献1)。
特開2007−140062号公報
しかしながら、上記ウレタンシートなどのシート状のシール部材(ここでは、単に「シート部材」ともいう。)を用いる場合、容器に対して回転体を装着する際に、次のような課題があることがわかった。
つまり、回転体を容器に対して装着する際に、シート部材が回転体の下部に潜り込んでしまうことがある。そのため、組立時やサービス担当者が回転体を交換する際の作業時などに、目視で確認してシート部材が正規の位置になるよう手作業で引き出す(捲り出す)必要が生じる場合がある。このようにシート部材を引き出すことは、作業を繁雑とし、また回転体やシート部材を傷つける原因となる。
この点、例えば、シート部材を容器から取り外せるようにして、回転体の交換時などに回転体を取り付けた後にシート部材を取り付けるようにしたり、回転体の着脱に同期してシート部材が回転体から退避する構成にしたりすることが考えられる。しかし、この場合、装置の構成の複雑化や大型化をもたらしやすい。
そこで、本発明の目的は、容器と回転体との間の隙間をシート部材でシールする構成において、簡単な構成で容易にシート部材を正規の位置に配置することが可能な画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、粉体を収容し開口部を有する容器と、前記容器に対して装着され前記開口部から前記容器の外部に表面の少なくとも一部を露出させて回転可能な回転体と、自由端が前記回転体の表面の移動方向の下流側を向いた正規状態で、前記回転体の表面の移動方向と略直交する方向に沿って前記回転体の表面に接触して、前記回転体と前記容器との間をシールする、前記容器に取り付けられたシート部材であって、前記回転体が前記容器に対して装着される際の前記回転体の移動軌跡内に自由端が位置しているシート部材と、前記正規状態にある前記シート部材と前記回転体との接触部よりも前記回転体の表面の移動方向の上流側で前記回転体の表面に押圧される、前記容器に取り付けられた押圧部材であって、自由端が前記回転体の表面の移動方向の上流側を向いた状態にある前記シート部材を前記回転体との間で挟み込むことが可能な位置に配置された押圧部材と、を有し、前記回転体と前記シート部材との間の摩擦係数をμ1、前記シート部材と前記押圧部材との間の摩擦係数をμ2としたとき、μ1>μ2の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、容器と回転体との間の隙間をシート部材でシールする構成において、簡単な構成で容易にシート部材を正規の位置に配置することが可能となる。
画像形成装置の概略断面図である。 二次転写装置の概略断面図である。 ベルトユニットのクリーニング容器に対する装着時の様子を示す二次転写装置の概略断面図である。 ベルトユニットの装着時のシート部材の挙動を示す拡大断面図である。 シート部材の自動引き出し時のシート部材の挙動を示す拡大断面図である。 二次転写ベルトの駆動ローラ、シート部材、押圧部材の配置関係を示す模式図である。 シート部材の自動引き出し時にかかる力を説明するための模式図である。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
[実施例1]
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本発明の一実施例に係る画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することのできる、中間転写方式を採用したタンデム型のレーザービームプリンターである。
画像形成装置100は、複数の画像形成部(ステーション)として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像を形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、これら4つの画像形成部SY、SM、SC、SKの構成及び動作は、後述する現像工程で使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のY、M、C、Kは省略して、当該要素について総括的に説明する。
画像形成部Sは、第1の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(感光体)である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、図中矢印R1方向に回転駆動される。画像形成部Sにおいて、感光ドラム1の周囲には、その回転方向沿って順に、次の各プロセス機器が配置されている。まず、帯電手段としての帯電器2が配置されている。次に、露光手段としての露光装置(レーザースキャナー)3が配置されている。次に、現像手段としての現像装置4が配置されている。次に、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ5が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーナ6が配置されている。
回転する感光ドラム1の表面は、帯電器2により所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に略一様に帯電させられる。帯電した感光ドラム1の表面は、露光装置3によって画像情報に基づいて露光され、感光ドラム1上に画像情報に応じた静電潜像(静電像)が形成される。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置4により現像剤としてのトナーを用いて現像(可視化)され、感光ドラム1上にトナー像が形成される。現像装置4は、トナーを収容する現像剤容器と、現像剤容器に回転可能に設けられた現像剤担持体としての現像ローラとを有し、回転する現像ローラの表面に担持して感光ドラム1との対向部に搬送したトナーを、静電潜像に応じて感光ドラム1に供給する。本実施例では反転現像方式が用いられる。つまり、一様に帯電させられた後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部に、感光ドラム1の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着する。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性(正規の帯電極性)は負極性である。
なお、露光装置3によって形成される静電潜像は、小さいドット画像の集合体となっており、ドット画像の密度を変化させることで感光ドラム1上に形成するトナー像の濃度を変化させることができる。本実施例では、各色のトナー像はそれぞれ最大濃度が1.5〜1.7程度となっており、最大濃度の時のトナーの載り量は0.4〜0.6mg/cm2程度となっている。
各画像形成部SY、SM、SC、SKの各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面に接触するように、第2の像担持体としての、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト7が配置されている。中間転写ベルト7は、複数の張架ローラ(支持部材)としての駆動ローラ71、テンションローラ72、二次転写対向ローラ73に張架されている。駆動ローラ71は、駆動手段としての駆動モータ(図示せず)からの駆動力を中間転写ベルト7に伝達して、中間転写ベルト7を移動(回転)させる。中間転写ベルト7は、駆動ローラ71によって図中矢印R2方向へ回転駆動される。本実施例では、中間転写ベルト7の周速度は、250〜300mm/secである。テンションローラ72は、中間転写ベルト7の張力を一定に制御する。二次転写対向ローラ73は、中間転写ベルト7及び後述する二次転写ベルト81を介して後述する二次転写ローラ82と対向して二次転写部(二次転写ニップ)N2を形成する。
中間転写ベルト7としては、例えば、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂又は各種ゴムなどに帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させたものなどを好適に用いることができる。中間転写ベルト7の体積抵抗率は1×109〜1×1014Ω・cm程度、厚みは0.07〜0.1mm程度が好適である。
中間転写ベルト7の内周面(裏面)側において、各感光ドラム1に対応して、上述の各一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に向けて付勢され、中間転写ベルト7と感光ドラム1とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)N1を形成する。また、中間転写ベルト7の外周面(表面)側において、二次転写対向ローラ73と対向する位置に、二次転写手段としての二次転写装置10が配置されている。詳しくは後述するように、二次転写装置10は、無端状のベルトで構成された二次転写ベルト81と、二次転写ベルト81の内周面側に配置された二次転写ローラ82と、を有する。二次転写ローラ82は、中間転写ベルト7及び二次転写ベルト81を介して二次転写対向ローラ73に向けて付勢され、中間転写ベルト7と二次転写ベルト81とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)N2を形成する。また、中間転写ベルト7の外周面側において、駆動ローラ71と対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としての中間転写ベルトクリーナ74が配置されている。
前述のようにして感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写部N1において、一次転写ローラ5の作用により、回転する中間転写ベルト7上に静電的に転写(一次転写)される。このとき、一次転写ローラ5には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の一次転写バイアス(一次転写電圧)が印加される。これにより、一次転写部N1に一次転写電流が供給される。例えばフルカラー画像の形成時には、各感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成された各色のトナー像が、各一次転写部N1において中間転写ベルト7上に順次重ね合わせるようにして転写される。これにより、中間転写ベルト7上に4色のトナー像が重ね合わされたフルカラー画像用の多重トナー像が形成される。一次転写工程後に感光ドラム1上に残留したトナー(一次転写残トナー)などの付着物は、ドラムクリーナ6によって感光ドラム1上から除去されて回収される。
中間転写ベルト7上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト7の回転によって二次転写部N2へ送られる。一方、転写材カセット(図示せず)に収納されている紙(記録用紙)などの転写材(記録媒体、記録材)Pが、給送ローラ(図示せず)によって1枚ずつ給送され、レジストローラ21により二次転写部N2に搬送される。レジストローラ21は、搬送されてきた転写材Pを一旦停止させ、中間転写ベルト7上のトナー像が二次転写部N2に搬送されてくるのに同期して転写材Pを二次転写部N2へ供給する。転写材Pの搬送方向において二次転写部N2の上流側には、転写材Pの搬送経路を規制する搬送ガイドとしての次のガイド部材22a、22bが配置されている。まず、中間転写ベルト7の表面側に、転写材Pが中間転写ベルト7の表面へ近づく挙動を規制する二次転写上流上ガイド部材22aが配置されている。また、転写材Pが中間転ベルト7の表面側から離れていく挙動を規制する二次転写上流下ガイド部材22bが配置されている。転写材Pは、これらのガイド部材22a、22bの間を通過する。つまり、これらのガイド部材22a、22bによって、転写材Pがレジストローラ21から二次転写部N2に搬送されるまでの搬送パスが規制されている。
そして、中間転写ベルト7上のトナー像は、二次転写部N2において、二次転写装置10の作用によって、中間転写ベルト7と二次転写ベルト81との間に挟持されて搬送される転写材P上に、静電的に転写(二次転写)される。このとき、二次転写ローラ82には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)の二次転写バイアス(二次転写電圧)が印加される。これにより、二次転写部N2に二次転写電流が供給される。二次転写工程後に中間転写ベルト7上に残留したトナー(二次転写残トナー)などの付着物は、中間転写ベルトクリーナ74によって中間転写ベルト7上から除去されて回収される。
トナー像が転写された転写材Pは、中間転写ベルト7から分離され、また二次転写ベルト81から分離された後に、定着前搬送装置23によって定着装置24へと搬送される。そして、転写材Pは、定着装置24によってその上の未定着トナー像が定着させられた後に、画像形成装置100の装置本体の外部に排出(出力)される。
2.二次転写装置の基本的な構成
次に、本実施例における二次転写装置10の基本的な構成について説明する。図2は、二次転写装置10の概略断面図である。二次転写装置10は、ベルトユニット8と、クリーニングユニット9と、を有して構成される。
まず、ベルトユニット8について説明する。ベルトユニット8は、転写部材としての無端状のベルトで構成された二次転写ベルト81を有する。二次転写ベルト81は、複数の張架ローラ(支持部材)としての二次転写ローラ82、分離ローラ83、テンションローラ84、駆動ローラ85に張架されている。二次転写ローラ82は、二次転写対向ローラ73との間で中間転写ベルト7及び二次転写ベルト81を挟持して、二次転写部N2を形成する。分離ローラ83は、二次転写部N2を通過した後の転写材Pを二次転写ベルト81から分離する。テンションローラ84は、付勢手段としてのバネ(図示せず)によって二次転写ベルト81の内周面側から外周面側に向けて付勢され、二次転写ベルト81にテンション(張力)を付与する。駆動ローラ85は、駆動手段としての駆動モータ(図示せず)からの駆動力を二次転写ベルト81に伝達して、二次転写ベルト81を移動(回転)させる。二次転写ベルト81は、駆動ローラ85によって図中矢印R3方向に回転駆動される。また、ベルトユニット8は、後述する上流ファーブラシ91の対向部材としての対向ローラ86を有している。
上記各ローラは、二次転写ベルト81の回転方向に沿って、二次転写ローラ82、分離ローラ83、テンションローラ84、対向ローラ86、駆動ローラ85の順に配置されている。二次転写ローラ82、分離ローラ83、テンションローラ84、対向ローラ86は、いずれも二次転写ベルト81の回転に伴って従動して回転する。
二次転写ベルト81としては、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させたものなどを好適に用いることができる。二次転写ベルト81の体積抵抗率は1×109〜1×1014Ω・cm程度、厚みは0.07〜0.1mm程度が好適である。また、二次転写ベルト81は、引っ張り試験法(JIS K 6301)で測定したヤング率の値が100MPa以上、10GPa以下程度と、十分に硬いことが好ましい。本実施例では、二次転写ベルト81は、ポリイミド(PI)を用いて形成されている。
また、本実施例では、バイアス印加部材としての二次転写ローラ82は、芯金(芯材)上に、イオン導電系発泡ゴム(NBRゴム)の弾性層を設けて構成されている。この二次転写ローラ82は、外径が24mm、表層の表面粗さRzが6.0〜12.0(μm)、電気抵抗値がN/N(23℃、50%RH)環境において2kVを印加して測定したとき1×105〜1×107Ωである。また、弾性層の硬度は、Asker−C硬度で30〜40程度である。そして、二次転写ローラ82には、二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源(高圧電源)87(図1)が接続されている。二次転写バイアス電源87は、供給バイアスが可変であり、二次転写ローラ82に所望の二次転写バイアスを印加できるようになっている。二次転写ローラ82に二次転写バイアスが印加されることで、二次転写部N2へ供給された転写材Pに中間転写ベルト7上のトナー像が転写されると共に、供給された静電気力によって転写材Pが二次転写ベルト81へ吸着される。本実施例では、例えば+40〜60μAの電流が流れるように、二次転写ローラ82に二次転写バイアスが印加される。
二次転写ローラ82の表面に掛け回されている二次転写ベルト81は、図中矢印R3方向に移動することで、二次転写部N2で二次転写ベルト81の表面に吸着された転写材Pを下流側に搬送する。二次転写ベルト81上の転写材Pは、二次転写ベルト81の回転方向において二次転写ローラ82の下流に隣接して配置された分離ローラ83の位置に到達した時点で、分離ローラ83の曲率によって二次転写ベルト81の表面から分離される。二次転写ベルト81から分離された転写材Pは、前述のように、定着装置24へと搬送される。
次に、クリーニングユニット9について説明する。クリーニングユニット9のクリーニング対象である二次転写ベルト81上には、次のようなトナーが転写される。連続画像形成中の画像と画像との間(紙間)におけるかぶりトナー、濃度制御パッチなどの調整用トナー像のトナー、ジャム(紙詰まり)時に中間転写ベルト7上に形成されていたトナー像のトナーなどである。このようなトナーなどの付着物は、転写材Pの裏汚れの原因などになるため、二次転写ベルト81上から除去することが望まれる。そのため、本実施例では、二次転写装置10には、静電ファーブラシクリーニング方式を用いたクリーニングユニット9が設けられている。
クリーニングユニット9は、クリーニング容器90を有する。クリーニング容器90は、粉体を収容し開口部を有する容器の一例である。クリーニング容器90は、上述のベルトユニット8の支持体(筐体、枠体)としての機能も有している。詳しくは後述するが、図3に示すように、ベルトユニット8は、クリーニング容器90に対して着脱自在に装着される。ベルトユニット8がクリーニング容器90に装着された状態で、二次転写ベルト81は、その表面の移動方向における駆動ローラ85に掛け回された部分の一部から分離ローラ83に掛け回された部分の一部までがクリーニング容器90の外部に露出する。この状態で、二次転写ベルト81は回転する。ベルトユニット8の二次転写ベルト81は、容器に対して装着され該容器の開口部から少なくとも表面の一部を露出させて回転可能な回転体の一例である。
また、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、クリーニング部材としての回転可能なローラ状のファーブラシ(ファーブラシローラ)である、上流ファーブラシ91及び下流ファーブラシ94を有する。二次転写ベルト81の回転方向において上流側に上流ファーブラシ91が配置され、下流側に下流ファーブラシ94が配置されている。より詳細には、上流ファーブラシ91は、二次転写ベルト81の回転方向においてテンションローラ84よりも下流、かつ、駆動ローラ85よりも上流の位置で二次転写ベルト81の外周面(表面)に接触するように配置されている。そして、二次転写ベルト81を介して上流ファーブラシ91と対向する位置には、対向部材としての対向ローラ86が、二次転写ベルト81の内周面(裏面)に接触して配置されている。本実施例では、対向ローラ86は、金属製のローラで構成され、電気的に接地されている。下流ファーブラシ94は、駆動ローラ85に掛け回された二次転写ベルト81の外周面に接触するように配置されている。本実施例では、上流ファーブラシ91、下流ファーブラシ94は、芯材上に導電性ナイロン製のブラシが植毛されて構成されている。上流ファーブラシ91、下流ファーブラシ94は、それぞれ図中矢印方向に回転駆動される。
また、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、上流ファーブラシ91に接触して回転可能な上流回収ローラ92を有する。上流回収ローラ92は、上流ファーブラシ91が二次転写ベルト81上から回収したトナーなどの付着物を回収すると共に、上流ファーブラシ91にバイアスを印加するバイアス印加部材(バイアスローラ)の機能を有する。また、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、下流ファーブラシ94に接触して回転可能な下流回収ローラ95を有する。下流回収ローラ95は、下流ファーブラシ94が二次転写ベルト81上から回収したトナーなどの付着物を回収すると共に、下流ファーブラシ94にバイアスを印加するバイアス印加部材の機能を有する。上流回収ローラ92、下流回収ローラ95には、それぞれクリーニングバイアス電源(図示せず)が接続されている。そして、上流回収ローラ92にはトナーの正規の帯電極性とは逆極性(本実施例では正極性)が印加され、下流回収ローラ95にはトナーの正規の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)のバイアスが印加される。上流回収ローラ92、下流回収ローラ95は、それぞれ図中矢印方向に回転駆動される。
また、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、上流回収ローラ92に当接して配置された除去部材としての上流クリーニングブレード93を有する。上流クリーニングブレード93は、上流回収ローラ92上に回収されたトナーなどの付着物を掻き取る。また、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、下流回収ローラ95に当接して配置された除去部材としての下流クリーニングブレード96を有する。下流クリーニングブレード96は、下流回収ローラ95上に回収されたトナーなどの付着物を掻き取る。
さらに、クリーニングユニット9は、クリーニング容器90の内部に、搬送部材としての回収スクリュー97を有する。
二次転写ベルト81に転写されたトナーは、二次転写ベルト81から、上流回収ローラ92によって正極性のバイアスが印加された上流ファーブラシ91に転移される。そして、上流ファーブラシ91に転移したトナーは、上流回収ローラ92に転移して、上流クリーニングブレード93によって掻き取られる。上流回収ローラ92には正極性のバイアスが印加されており、正規の帯電極性に帯電したトナーが上流ファーブラシ91によって二次転写ベルト81から回収される。ほとんどの負極性のトナーは、上流回収ローラ92に転移し、上流クリーニングブレード93によって掻き取られる。しかし、二次転写ベルト81上から上流ファーブラシ91には転移したものの、上流ファーブラシ91から上流回収ローラ92に転移せずに、上流ファーブラシ91と上流回収ローラ92との接触部を通過するトナーがある。このトナーは、再度二次転写ベルト81に接触したときに、上流ファーブラシ91から二次転写ベルト81に戻ってしまうことがある。このトナーは、正極性のトナーであることが多いため、下流回収ローラ95によって負極性のバイアスが印加された下流ファーブラシ94に転移される。そして、下流ファーブラシ93に転移したトナーは、下流回収ローラ95に転移して、下流クリーニングブレード96によって掻き取られる。
上述のようにして上流クリーニングブレード93、下流クリーニングブレード96によって掻き取られたトナーは、直下の回収スクリュー97上に落ちる。そして、このトナーは、回収スクリュー97によって回収トナー経路(図示せず)へと運ばれ、最終的に廃トナー回収ボックス(図示せず)へと搬送される。
3.シール部材
次に、二次転写装置10におけるクリーニング容器90と二次転写ベルト81との間の隙間をシールするシール部材について説明する。ここで、二次転写ベルト81の表面の移動方向と略直交する方向(張架ローラ82、83、84、85の回転軸線と略平行)を「スラスト方向」ともいう。また、スラスト方向において、図2の紙面手前側に対応する端部側を「前側」、図2の紙面奥側に対応する端部側を「奥側」とする。
図2を参照して、クリーニング容器90の内部には、ファーブラシ91、94やクリーニングブレード93、96によって掻き落とされたトナーが充満している。そのため、そのトナーが、ベルトユニット8とクリーニング容器90との間の隙間から、クリーニング容器90の外部へ漏れ出そうとする。ファーブラシ91、94の近傍では、ファーブラシ91、94が二次転写ベルト81の表面のトナーを掻き取り、回転に伴ってトナーを飛散させる。特に、下流ファーブラシ94の近傍には、クリーニング容器90の開口部90a(図3)を形成するスラスト方向に延びる縁部(クリーニング容器90から露出した二次転写ベルト81の表面の移動方向上流側のクリーニング容器90の縁部)90bがある。そのため、その縁部90bと二次転写ベルト81との間の隙間から、二次転写ベルト81の回転による気流に乗ってトナーが吹き出しやすい。
そのため、クリーニング容器90の上記縁部90bと二次転写ベルト81との間の隙間はシール部材でシールされる。本実施例では、このシール部材として、比較的剛度が低いシート状のシール部材であるシート部材11を用いる。特に、本実施例では、このシート部材11として、ポリウレタン製のシートであるウレタンシートを用いる。
シート部材11は、スラスト方向に沿って配置される長手方向と、該長手方向と略直交する短手方向とにそれぞれ所定の長さを有し、所定の厚さを有する、平面視略矩形の可撓性を有するシートである。そして、シート部材11は、短手方向の一方の端部(固定端)側の所定範囲がスラスト方向に沿ってクリーニング容器90の縁部90bに固定され、他方の端部(自由端)側の所定範囲が駆動ローラ85に掛け回された二次転写ベルト81の表面に接触する。本実施例では、シート部材11は、二次転写ベルト81のスラスト方向の略全域に接触する。また、本実施例では、シート部材11は、二次転写ベルト81の表面に上方から接触するように配置されており、自重で二次転写ベルト81の表面にならうように変形して二次転写ベルト81の表面に対し面接触する(図5(b)参照)。これにより、シート部材11は、クリーニング容器90の縁部90bと二次転写ベルト81との間の隙間からトナーが飛散するのを抑制するシール機能を果たす。つまり、シート部材11は、自由端が二次転写ベルト81の表面の移動方向の下流側を向いた状態(後述する正規状態)で、スラスト方向に沿って二次転写ベルト81の表面に接触して、二次転写ベルト81とクリーニング容器90との間をシールする。
ここで、スラスト方向の略全域において二次転写ベルト81に接触するシール部材として、二次転写ベルト81の表面に押圧されるブラシ状の部材や発泡材を使用すると、これらが飛散したトナーを回収してしまう。そのため、二次転写ベルト81の表面との摩擦によってトナーの融着が発生し、画像不良の原因となったり、負荷トルクが大きくなったりする。また、そのシール部材として、比較的剛度の高いPETシートなどのシート部材を使用すると、二次転写ベルト81を傷つけたり、そのシート部材の使用による摩耗によってシール性能が変化したりする可能性がある。そのため、本実施例のように、比較的剛度が低く、接触圧を比較的低くできるものを使用することが好ましい。
3.装着動作
次に、ベルトユニット8のクリーニング容器90に対する装着動作について説明する。図3は、ベルトユニット8のクリーニング容器90に対する装着時の様子を示す二次転写装置10の概略断面図である。図4(a)、(b)は、ベルトユニット8の装着時のシート部材11の挙動を示す拡大断面図である。
本実施例では、ベルトユニット8は、鉛直方向においてクリーニングユニット9の上方に配置される。そして、ベルトユニット8のクリーニング容器90に対する装着は、クリーニング容器90に対し上方から落とし込むようにして行われる。そして、シート部材11は、ベルトユニット8をクリーニング容器90に組み付ける際のベルトユニット8の移動範囲内にその先端(自由端)が位置するように配置されている(図3、図4(a))。つまり、シート部材11の自由端は、二次転写ベルト81がクリーニング容器90に対して装着される際の二次転写ベルト8の移動軌跡内に位置している。換言すれば、シート部材11の自由端は、二次転写ベルト81がクリーニング容器90に対して装着される際に、二次転写ベルト81の移動方向に見た場合の二次転写ベルト81の輪郭で形成される領域の内部に位置している。そのため、シート部材11は、二次転写ユニット8がクリーニング容器90に装着されたときに、二次転写ベルト81に踏みつけられ、クリーニング容器90の内側に巻き込まれた状態となる(図4(b))。
なお、図3、図4(a)では、ベルトユニット8が装着される前の状態で、シート部材11は、その短手方向が直線上に延びているものとして図示されている。ただし、シート部材11は、その剛度によっては、ベルトユニット8が装着される前の状態でも、クリーニング容器90の内部へと下方に屈曲していることがある。
ここで、図4(b)に示すようにシート部材11が巻き込まれた状態では、シート部材11の先端の姿勢が安定しないことから、スラスト方向の略全域での安定したシール効果が見込めない。そのため、作業者が手作業でシート部材11を正規の位置に引き出す(捲り出す)ことが考えらえる。しかし、手作業でシート部材11を引き出すためには、一般に狭い所での作業になるため先端の鋭い工具などの使用が要求されることがある。そのため、二次転写ベルト81やシート部材11に傷をつけやすく、画像不良やトナーの飛散の悪化の原因となり得る。
また、シート部材11をクリーニング容器90から取り外せるようにして、ベルトユニット8をクリーニング容器90に装着した後にシート部材11をクリーニング容器90に取り付けることが考えられる。あるいは、ベルトユニット8のクリーニング容器90に対する着脱に同期してシート部材11がベルトユニット8から退避する機構を設けることが考えられる。しかし、これらの方法では、作業が繁雑になったり、部品点数の増加や複雑な機構が必要となったりする。
さらに、ベルトユニット8側にシート部材11を取り付ける構成も考えられるが、ベルトユニット8自体の部品交換の際の作業が煩雑となる。
これらの理由などから、本実施例では、シート部材11は、クリーニング容器90側に取り付けられ、ベルトユニット8の移動範囲に侵入する格好で保持されている。
なお、ベルトユニット8のクリーニング容器90に対する装着は、画像形成装置100の組立時だけではなく、ベルトユニット8(特に二次転写ベルト81)の交換のためにベルトユニット8をクリーニングユニット90に対し着脱する際にも行われる。
4.シート部材の自動引き出し
次に、本実施例におけるシート部材11の自動引き出しについて説明する。図5(a)、図5(b)は、シート部材11の自動引き出し時のシート部材11の挙動を示す拡大断面図である。なお、ここでは、前述の図4(b)に示すようなシート部材11の状態を「巻き込み状態」、図5(a)に示すようなシート部材11の状態を「正規状態」ともいう。
本実施例では、ベルトユニット8の通常の動作状態では二次転写ベルト81の表面に押圧されシート部材11には接触しない押圧部材12をクリーニング容器90に設ける。上記通常の動作状態とは、後述する装着後の最初の動作によってシート部材11が正規状態とされた後のベルトユニット8の動作時の状態である。押圧部材12は、ベルトユニット8をクリーニング容器90に装着する際に、ベルトユニット8により巻き込み状態とされたシート部材11を二次転写ベルト81との間で挟み込んで押圧するように配置される。典型的には、このときシート部材11は、押圧部材12によってのみ二次転写ベルト81との間で挟み込まれる。そして、ベルトユニット8の装着後の最初の動作時に、巻き込み状態のシート部材11を二次転写ベルト81の回転によって自動で引き出し(捲り出し、巻き起こし)、正規状態とする。このため、ベルトユニット8をクリーニング容器90に装着する際に、シート部材11が巻き込み状態となっても、操作者は特別の操作を行う必要はない。そして、その後の最初の画像形成装置100(すなわちベルトユニット8)の起動時に、自動でシート部材11が正規の位置に配置された正規状態となる。以下、更に詳しく説明する。
図2〜図5を参照して、本実施例では、シート部材11の近傍に押圧部材12が設けられている。より詳細には、押圧部材12は、二次転写ベルト81の表面の移動方向において正規状態にあるシート部材11の上流側、かつ、スラスト方向において駆動ローラ85の両端部に対応する位置において、クリーニング容器90に取り付けられている。押圧部材12は、クリーニング容器90の縁部90bに隣接してクリーニング容器90の内側に向けて延在する、駆動ローラ85に巻き掛けられた二次転写ベルト81と対向するクリーニング容器90の面に固定されている。本実施例では、押圧部材12としては、PTFE製の繊維で形成されたパイルを用いる。
押圧部材12は、シート部材11が正規状態にあるときに、駆動ローラ85に巻き掛けられた二次転写ベルト81の表面に押圧される。本実施例では、押圧部材12は、ベルトユニット8がクリーニング容器90に装着されることで、二次転写ベルト81と共に駆動ローラ85とクリーニング容器90との間で圧縮される。これにより、押圧部材12は二次転写ベルト81の表面に押圧される。この押圧部材12は、シート部材11が正規状態にあるときに、縁部90bの近傍において駆動ローラ85の前側と奥側とでスラスト方向にトナーが飛散することを抑制する端部シール部材としての機能も有している。
図6は、駆動ローラ85、シート部材11、押圧部材12の配置関係を示す模式図である。二次転写部N2に供給される転写材Pのスラスト方向の長さの最大値を通紙幅Sとする。また、中間転写ベルト8上に形成される画像のスラスト方向の長さの最大値を画像領域Tとする。また、スラスト方向における前側と後側の押圧部材12間の距離を押圧部材間領域Uとする。このとき、本実施例では、T<S<U(ただし、より小さい領域はより大きい領域内に含まれる)の関係になっている。特に、T<U(ただし、より小さい領域はより大きい領域内に含まれる)の関係になっていることで、トナーの融着を抑制することができる。つまり、押圧部材12が画像領域内に配置されていると、押圧部材12がトナーを回収して、二次転写ベルト81との摩擦によってトナーの融着を引き起こしやすくなるが、画像領域外に配置することでこれを抑制することができる。
前述のように、ベルトユニット8をクリーニング容器90に対して装着する際に、シート部材11が巻き込まれる。このとき、本実施例では、クリーニング容器90に押圧部材12が設けられているため、図4(b)に示すようにシート部材11はスラスト方向の両端部において二次転写ベルト81と押圧部材12との間に挟み込まれた状態となる。本実施例では、このとき押圧部材12のみが二次転写ベルト81との間でシート部材11を挟持している。
このように、正規状態にあるシート部材11と二次転写ベルト81との接触部よりも二次転写ベルト81の表面の移動方向の上流側で二次転写ベルト81の表面に押圧される(圧接する)押圧部材12が設けられている。そして、この押圧部材12は、シート部材11の自由端が二次転写ベルト81の表面の移動方向の上流側を向くようにシート部材11が変形した場合にシート部材11を二次転写ベルト81との間で挟み込むことが可能な位置に配置されている。つまり、押圧部材12は、自由端が二次転写ベルト81の表面の移動方向の上流側を向いた状態にあるシート部材11を二次転写ベルト81との間で挟み込むことが可能な位置に配置されている。
図7は、巻き込み状態にあるシート部材11などにかかる力を示す模式図である。シート部材11と二次転写ベルト81との間の摩擦係数をμ1、シート部材11と押圧部材12との間の摩擦係数をμ2とする。より詳細には、μ1は、巻き込み状態にあるシート部材11の二次転写ベルト81側(回転体側)の面(正規状態にあるシート部材11の二次転写ベルト81とは反対側の面)と二次転写ベルト11の表面との間の摩擦係数である。また、μ2は、巻き込み状態にあるシート部材11の押圧部材12側の面(正規状態にあるシート部材11の二次転写ベルト81側の面)と押圧部材12の表面との間の摩擦係数である。このとき、μ1>μ2の関係となっている。
また、シート部材11が巻き込み状態にあるとき、押圧部材12が二次転写ベルト81を介してシート部材11を駆動ローラ85に対して押し付けている。そのため、シート部材11と二次転写ベルト81との境界、シート部材11と押圧部材12との境界にそれぞれかかる応力Nは等しい。
ここで、駆動ローラ85上の二次転写ベルト81がシート部材11を引き出す(捲り上げる)力μ1・NをF1とし、押圧部材12がシート部材11を保持しようとする力μ2・NをF2とする。また、シート部材11が図4(b)の状態から図5(a)の状態になるとき、引き出されるシート部材11は徐々に折り曲げられながら正規状態の正規の位置へと移動していく。折り曲げられるときに発生するシート部材11のコシによる反力、すなわちシート部材11の曲げ弾性力のうち、駆動ローラ85の回転方向の分力をF3とする。このとき、シート部材11を引き出す力F1に対する、シート部材11を保持する力F2とシート部材11のコシによる曲げ弾性力の分力F3の合力の関係が、F1>(F2+F3)となると、シート部材11は引き出される。仮にシール部材として剛度が比較的高いPETシートなどのシート部材などを使用し、F1<(F2+F3)となると、シート部材を引き出すことはできない。
一例として、本実施例では、シート部材11として、ウレタンシートである、厚さ100μmの日本マタイ製ウレタンシートエスマーURSを使用している。このウレタンシートに代えて、厚さ50μmのPETシートを使用した場合、厚さは薄いがウレタンシートに比べて剛度が高く、上記F3が大きくなるため、上述のような自動引き出しを実現することはできない。また、シート部材の剛度が高いことは、ベルトユニット8の着脱作業を阻害しやすく、また座屈・剥がれなどのリスクも増加しやすい。
一例として、本実施例における摩擦係数μ1、μ2は次のようになっている。摩擦係数μ1は、本実施例のシート部材11と実質的に同じウレタンシート製の試験片を巻きつけたローラを、本実施例の二次転写ベルト81と実質的に同じPI製試験片に300gの重りによって押しあて、ローラを回転した際の接線方向の力より算出した。同様に、摩擦係数μ2は、本実施例のシート部材11と実質的に同じウレタンシートを巻き付けたローラを、本実施例の押圧部材12と実質的に同じPTFE製の試験片に300gの重りによって押しあて、ローラを回転した際の接線方向の力より算出した。気温20℃湿度、30%環境下で摩擦係数を測定したとき、静摩擦係数μ1は1.59、静摩擦係数μ2は0.66であった。このように、本実施例では、上述のμ1>μ2の関係を満たしている。
なお、上記摩擦係数μ1、μ2の値は、ウレタンシート試験片、PI試験片、PTFE試験片が画像形成装置100において使用されていない、シート部材11、二次転写ベルト81及び押圧部材12のいずれもが新品であるときに対応するものである。シート部材11は、画像形成装置100において使用されると、正規状態における二次転写ベルト81側の面にトナーが付着する。一方、シート部材11の正規状態における二次転写ベルト81とは反対側の面には、有意にはトナーは付着しない。また、画像形成装置100において使用されることで、押圧部材12の二次転写ベルト11と接触する面にもトナーが付着することがある。ここで、通常、二次転写ベルト81の交換頻度の方が、シート部材11や押圧部材12の交換頻度よりも高い。そこで、画像形成装置100において使用されたクリーニング容器90(すなわちシート部材11及び押圧部材12)に対して、ベルトユニット8(すなわち二次転写ベルト81)を交換する場合を考える。この場合、シート部材11が巻き込み状態になったとき、シート部材11のトナーが付着している面と、押圧部材12のトナーが付着していることのある面とが接触する。そして、新品の二次転写ベルト81の表面とシート部材11のトナーがほとんど付着していない面とが接触する。部材間にトナーなどの粉体が存在すると、該部材間の摩擦係数は低下する方向となる。しかし、巻き込み状態のシート部材11と押圧部材12との間にしか有意にトナーが付着していないため、シート部材11や押圧部材12が画像形成装置100において使用された後も、上記μ1>μ2の関係は維持される。
なお、ベルトユニット8の交換時などには、シート部材11は巻き込み状態から正規状態へと比較的短時間で戻される。しかし、例えば、画像形成装置100の組立時から画像形成装置100が最初に起動されるまでの期間など比較的長時間巻き込み状態で維持されることも企図し得る。シート部材11は、長期間屈曲された状態に維持されるとクセが付くことがある。しかし、シート部材11の材料や寸法(短手方向の長さなど)によっては、クセが付いても自重により変形して、二次転写ベルト81の表面に十分になうように接触し十分なシール効果を発揮することができる。したがって、シート部材11を巻き込み状態で維持できる時間は、シート部材11の材質や寸法などに応じて、適宜設定すればよい。
以上のように、本実施例によれば、二次転写ベルト81によって踏まれて二次転写ベルト81と押圧部材12とに挟み込まれたシート部材11は、その後の最初のベルトユニット8の動作時に二次転写ベルト81の回転に追従して自動的に引き出される。これにより、煩雑な操作や複雑な機構を要することなく、また二次転写ベルト81やシート部材11を傷つけることを抑制しつつ、シート部材11を正規の位置に配置することができる。
[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
例えば、上述の実施例では、回転体が中間転写体から転写材にトナー像を二次転写させる転写部材としての二次転写ベルトであり、容器が二次転写ベルトから回収されたトナーを収容するクリーニング容器であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回転体は、中間転写体から転写材にトナー像を転写させる転写部材としての二次転写ローラ、感光体、あるいは現像剤担持体などであってもよい。また、容器は、二次転写ローラや感光体から回収されたトナーを収容するクリーニング容器、現像剤担持体に供給するトナーを収容する現像剤容器などであってもよい。つまり、粉体を収容する容器と該容器に対して装着される回転体との間をシールするシール部材として上述の実施例と同様のシート部材を用いることができれば、本発明を適用することができ、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
また、容器が粉体を収容するとは、容器が使用前のトナー、使用後の廃トナーなどの粉体を貯蔵することに限定されず、単に飛散しているトナーなどの粉体を容器外に出ないように封じ込めることも含む。
また、上述の実施例では、押圧部材は回転体と容器との間で圧縮されて回転体に押圧されたが、これに限定されるものではなく、押圧部材は付勢手段としてのバネなどの容器とは別個の部材によって回転体に押圧されてもよい。
また、容器に対して回転体が装着されるとは、回転体が容器に支持されることに限定されるものではなく、容器とは別個の支持部材に支持されて容器に対して所定の相対位置に配置されることも含む。
8 ベルトユニット
9 クリーニングユニット
10 二次転写装置
11 シート部材
12 押圧部材
81 二次転写ベルト
85 駆動ローラ

Claims (13)

  1. 粉体を収容し開口部を有する容器と、
    前記容器に対して装着され前記開口部から前記容器の外部に表面の少なくとも一部を露出させて回転可能な回転体と、
    自由端が前記回転体の表面の移動方向の下流側を向いた正規状態で、前記回転体の表面の移動方向と略直交する方向に沿って前記回転体の表面に接触して、前記回転体と前記容器との間をシールする、前記容器に取り付けられたシート部材であって、前記回転体が前記容器に対して装着される際の前記回転体の移動軌跡内に自由端が位置しているシート部材と、
    前記正規状態にある前記シート部材と前記回転体との接触部よりも前記回転体の表面の移動方向の上流側で前記回転体の表面に押圧される、前記容器に取り付けられた押圧部材であって、自由端が前記回転体の表面の移動方向の上流側を向いた状態にある前記シート部材を前記回転体との間で挟み込むことが可能な位置に配置された押圧部材と、
    を有し、
    前記回転体と前記シート部材との間の摩擦係数をμ1、前記シート部材と前記押圧部材との間の摩擦係数をμ2としたとき、μ1>μ2の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記μ1は、新品の前記シート部材と新品の前記回転体との間の摩擦係数であり前記μ2は、新品の前記シート部材と新品の前記押圧部材との間の摩擦係数であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記μ1は、前記正規状態にある前記シート部材の前記回転体とは反対側の面と前記回転体の表面との間の摩擦係数であり、前記μ2は、前記正規状態にある前記シート部材の前記回転体側の面と前記押圧部材の表面との間の摩擦係数であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記押圧部材は、前記回転体の表面の移動方向と略直交する方向における前記シート部材の両端部のうち少なくとも一方に隣接して配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記シート部材は、自重で前記回転体の表面にならうようにして前記回転体と面接触することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記シート部材は、ポリウレタン製のシートであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記押圧部材は、PTFE製の繊維で形成されたパイルであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  8. 前記回転体は、複数のローラに掛け回された無端状のベルトであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  9. 前記シート部材及び前記押圧部材は、前記複数のローラのうちの1つに巻き掛けられた前記ベルトに接触することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記回転体は、トナー像を担持する像担持体との間で転写材を挟持して搬送する転写部材であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  11. 前記容器は、前記回転体の表面から回収されたトナーを収容することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  12. 前記回転体は、前記容器に対して着脱自在であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  13. 粉体を収容し開口部を有する容器と、
    前記容器に対して装着され前記開口部から前記容器の外部に表面の少なくとも一部を露出させて回転可能な回転体と、
    自由端が前記回転体の表面の移動方向の下流側を向いた正規状態で、前記回転体の表面の移動方向と略直交する方向に沿って前記回転体の表面に接触して、前記回転体と前記容器との間をシールする、前記容器に取り付けられたシート部材と、
    前記正規状態にある前記シート部材と前記回転体との接触部よりも前記回転体の表面の移動方向の上流側で前記回転体の表面に押圧される、前記容器に取り付けられた押圧部材と、
    を有し、
    前記回転体が前記容器に対して装着される際に、前記シート部材の自由端が前記回転体の表面の移動方向の上流側を向くように前記シート部材が変形され、前記シート部材が前記回転体と前記押圧部材との間に挟み込まれた巻き込み状態とされた場合、その後、前記回転体が最初に回転する際に、前記回転体の回転に伴って前記シート部材が前記巻き込み状態から前記正規状態へと引き出されることを特徴とする画像形成装置。
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