JP2018124385A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】廃トナーを収容するハウジングから除去ローラーへのトナーの逆流を防止可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト５３、ファーブラシローラー６２、金属ローラー６３、ハウジング６４、スクリュー部材６７及びシール材６６を備える。中間転写ベルト５３は感光体ドラムに担持されたトナー像が転写されるものである。ファーブラシローラー６２は中間転写ベルト５３に残存するトナーを除去する。金属ローラー６３はブラシローラー６２で除去された廃トナーを静電気力によりファーブラシローラー６２から回収する。ハウジング６４は金属ローラー６３によって回収された廃トナーを受け入れる上部開口６４１を有し、廃トナーを収容する。スクリュー部材６７はハウジング６４に収容された前記廃トナーを搬送する。シール材６６は上部開口６４１において金属ローラー６３とハウジング６４との隙間を塞ぐ。【選択図】図２

Description

本発明は、中間転写ベルトのクリーニングを行うことが可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式により画像形成を行う画像形成装置では、シートへのトナー像の転写後に中間転写ベルトの表面に残存したトナーがクリーニング装置によって除去される。前記クリーニング装置では、例えば中間転写ベルトのトナーは、回転ブラシなどの除去ローラーによって除去され後に、静電気力によって回収ローラーに回収される。回収ローラーで回収されたトナーは、例えばブレードで掻き取られてハウジングによって規定される収容空間に収容される。収容空間のトナーは、ハウジング内に配置されたスクリュー部材によって搬送され、廃トナーボックスなどに収容される。

ところで、ハウジングは、除去ローラーの側方に配置されることがある。この場合、ハウジングには、ハウジングから除去ローラーへのトナーの逆流を防止するために、除去ローラーに対面する起立状にシール材が配置される（特許文献１参照）。

特開２０１６−６２０６４号公報

しかしながら、ハウジングの開口部が側方に開放している場合、シール材は、下端部が固定され、上端部が回収ローラーに接触する自由端とされる。そのため、シール材の固定部分にトナーが滞留した場合、ハウジング内の圧力が上昇し、自由端とされたシール材の上端部に対して除去ローラー側に向けた力が作用する。その結果、シール材の上端部に所定以上の力が作用した場合、シール材の上端部と回収ローラーとの間に隙間が生じ、この隙間から除去ローラーに向けてトナーが逆流することがある。

本発明は、廃トナーを収容するハウジングから除去ローラーへのトナーの逆流を防止可能な画像形成装置を提供することを目的にする。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、像担持体、中間転写ベルト、除去ローラー、回収ローラー、ハウジング、スクリュー部材、及びシール材を備える。前記像担持体は、トナー像を担持する。前記中間転写ベルトは、前記像担持体に担持されたトナー像が転写されるものである。前記除去ローラーは、前記中間転写ベルトに接触して回転し、前記中間転写ベルトに残存するトナーを除去する。前記回収ローラーは、前記除去ローラーに接触して回転し、前記除去ローラーによって除去された廃トナーを静電気力により前記除去ローラーから回収する。前記ハウジングは、前記回収ローラーによって回収された前記廃トナーを受け入れる上部開口を有し、前記回収ローラーによって回収された前記廃トナーを収容する。前記スクリュー部材は、前記ハウジングに収容された前記廃トナーを搬送する。前記シール材は、前記回収ローラーに接触し、前記上部開口において前記回収ローラーと前記ハウジングとの隙間を塞ぐ。

本発明によれば、廃トナーを収容するハウジングから除去ローラーへのトナーの逆流を防止可能な画像形成装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置を模式的に示す断面図である。 図２は、図１に示す画像形成装置のクリーニング装置及びその周辺の構成を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０について説明する。

図１に示される画像形成装置１０は、少なくとも印刷機能を備えた装置であり、例えばカラープリンターである。画像形成装置１０は、トナーを含む現像剤を用いて、シート部材である印刷用紙に画像を印刷する。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の具体例は、例えばプリンター、複写機、ファクシミリ、又はこれらの機能を備えた複合機である。また、画像形成装置１０は、カラー画像を形成可能なものであるが、本発明の画像形成装置は、モノクロの画像を形成可能に構成されたものであってもよい。

画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１０は、複数の画像形成部１〜４、中間転写ユニット５、露光装置１４、二次転写装置１５、定着装置１６、ベルトクリーニング装置６、トナー補給装置４０、給紙トレイ１７、及び排紙トレイ１８を備える。これらの構成要素は、画像形成装置１０の外部フレーム（不図示）や内部フレームなどを構成する筐体１１に取り付けられている。

画像形成部１〜４は、並設された複数の感光体ドラム２１それぞれに色の異なるトナー像を電子写真方式によって形成する。前記トナー像は、回転する中間転写ベルト５３に順次重ね合わさるように転写される。図１に示される例では、中間転写ベルト５３の画像形成部１〜４側の移動方向１９の下流側から順に、ブラック用の画像形成部１、イエロー用の画像形成部２、シアン用の画像形成部３、及びマゼンタ用の画像形成部４がその順番で一列に配置されている。

画像形成部１〜４それぞれは、トナー像を担持する感光体ドラム２１（本発明の像担持体の一例）、帯電装置２２、現像装置２３、及び一次転写装置２４を備える。感光体ドラム２１の表面は帯電装置２２によって帯電され、帯電された感光体ドラム２１の表面が露光装置１４によって露光される。これにより、感光体ドラム２１の表面に静電潜像が形成される。現像装置２３は、前記静電潜像をトナーによって現像する。そして、感光体ドラム２１上のトナー像が一次転写装置２４によって中間転写ベルト５３に転写される。

中間転写ユニット５は、駆動ローラー５１（本発明の支持ローラーの一例）、従動ローラー５２及び中間転写ベルト５３を有する。駆動ローラー５１及び従動ローラー５２は、それぞれ回転軸５１１，５２１を有しており、図１の反時計回り方向に回転可能である。駆動ローラー５１及び従動ローラー５２は、位置が逆であってもよい。この場合、従動ローラー５２が本発明の支持ローラーに該当する。中間転写ベルト５３は、感光体ドラム２１に担持されたトナー像が転写されるものである。前記トナー像は、複数色のトナー像（本実施形態では４色）からなる。また、中間転写ベルト５３は、駆動ローラー５１及び従動ローラー５２によって回転駆動可能に支持される。これにより、中間転写ベルト５３は、表面が各感光体ドラム２１の表面に接しながら回転可能となる。中間転写ベルト５３が回転駆動されると、中間転写ベルト５３の表面が感光体ドラム２１と一次転写装置２４との間を通過する。その際に、複数の感光体ドラム２１に担持された各色のトナー像が重ね合わさるように順に中間転写ベルト５３に転写される。

中間転写ユニット５の上方に複数のトナー補給装置４０が設けられている。本実施形態では、ブラック、イエロー、シアン及びマゼンタの各色に対応する４つのトナー補給装置４０が設けられている。これらのトナー補給装置４０は、いずれも同じ構成である。

トナー補給装置４０は、現像装置２３にトナーを補給する補給トナーボトル４１、及び補給トナーボトル４１が装着される容器装着部４２を備える。容器装着部４２は、補給トナーボトル４１の外周部分全体を覆うように補給トナーボトル４１を支持する。

二次転写装置１５は、中間転写ベルト５３に転写されたトナー像を給紙トレイ１７から搬送されてきた印刷用紙に転写する。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送部によって定着装置１６に搬送される。定着装置１６は、加熱ローラー１６Ａと加圧ローラー１６Ｂとを有する。定着装置１６は、トナー像が転写された印刷シートに対して熱と圧力を加えながら搬送する。これにより、トナー像が溶融して印刷シートに定着される。トナー像が定着された印刷シートは、更に下流側へ搬送されて、中間転写ユニット５の上方に配置された排紙トレイ１８に排出されて保持される。

図２に示されるように、ベルトクリーニング装置６は、中間転写ベルト５３の表面に残存したトナーを除去して回収し、回収したトナーを後述の廃トナーボトル７１の内部に供給する。以下、中間転写ベルト５３から除去されたトナーを「廃トナー」と称する。ベルトクリーニング装置６は、中間転写ユニット５の前方側に配置されている。ベルトクリーニング装置６は、バーブラシ６１（本発明のプレブラシの一例）、ファーブラシローラー６２（本発明の除去ローラーの一例）、金属ローラー６３（本発明の回収ローラーの一例）、ハウジング６４、ブレード６５、シール材６６及びスクリュー部材６７を備える。

バーブラシ６１は、中間転写ベルト５３に残存するトナーを予備帯電させる。バーブラシ６１は、駆動ローラー５１の上方において、中間転写ベルト５３を介して駆動ローラー５１と対向する位置に設けられている。このバーブラシ６１は、基部６１１に対して複数のブラシ毛６１２を固定したものである。複数のブラシ毛６１２は、中間転写ベルト５３に接触している。本実施形態では、バーブラシ６１は、中間転写ベルト５３を回転させたときにトナーとブラシ毛６１２との間の摩擦によりトナーを予備帯電させる。

基部６１１は、絶縁性を有する合成樹脂などにより板状に形成されている。複数のブラシ毛６１２は、例えば合成樹脂製の絶縁糸により形成されている。また、ブラシ毛６１２は、帯電系列において、トナーよりもトナーの帯電極性とは反対極性側に位置することが好ましい。例えば、トナーの帯電極性がプラスである場合、ブラシ毛６１２は、トナーよりも帯電系列においてマイナス側に位置することが好ましい。このようなブラシ毛６１２は、ポリエステル系樹脂及びアクリル系樹脂により形成するのが好ましい。

なお、本発明のプレブラシは、ファーブラシローラーなどのブラシローラーとして構成してもよい。また、本発明のプレブラシは、バイアス電圧の印加によって中間転写ベルト５３に残存するトナーを予備帯電させるものであってもよい。

ファーブラシローラー６２は、中間転写ベルト５３に接触して回転し、中間転写ベルト５３に残存するトナーを除去する。ファーブラシローラー６２は、例えば金属シャフト６２１（本発明の除去ローラーの回転軸の一例）に、中間転写ベルト５３に接触させる複数のブラシ毛６２２を固定したものである。ブラシ毛６２２は、例えば導電性ポリエステル、導電性ナイロンなどの導電性樹脂により形成されている。また、ブラシ毛６２２は、絶縁性樹脂により形成してもよい。

ファーブラシローラー６２は、駆動ローラー５１の側方において、駆動ローラー５１との間に中間転写ベルト５３を介在させた状態で駆動ローラー５１に対向する位置で中間転写ベルト５３に接触している。ファーブラシローラー６２は、金属シャフト６２１に回転駆動力が入力されることによって中間転写ベルト５３と同じ方向（図２の反時計回り方向）に回転する。即ち、ファーブラシローラー６２は、中間転写ベルト５３に対してカウンター方向に回転駆動される。これにより、中間転写ベルト５３に残存するトナーが中間転写ベルト５３から効果的に掻き取られる。また、ファーブラシローラー６２の周速度は、中間転写ベルト５３の周速度よりも大きいほうが好ましい。この場合、中間転写ベルト５３から除去された廃トナーの分布密度は、中間転写ベルト５３の残存トナーの分布密度よりも小さくなる。

金属ローラー６３は、ファーブラシローラー６２に接触して回転し、ファーブラシローラー６２によって除去された廃トナーを静電気力によりファーブラシローラー６２から回収する。金属ローラー６３は、回転軸６３１を有し、少なくとも表面が金属により形成されている。金属ローラー６３は、例えば全体がステンレスにより形成される。金属ローラー６３には、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧が電圧印加部（不図示）から印加される。これにより、金属ローラー６３とファーブラシローラー６２との間に電位差が生じ、金属ローラー６３によってファーブラシローラー６２の廃トナーが回収される。また、金属ローラー６３は、回転軸６３１に回転駆動力が入力されることによってファーブラシローラー６２とは反対方向（図２の時計回り方向）に回転する。また、金属ローラー６３の周速度は、ファーブラシローラー６２の周速度よりも大きいほうが好ましい。この場合、ファーブラシローラー６２から回収された廃トナーの分布密度は、ファーブラシローラー６２の廃トナーの分布密度よりも小さくなる。

金属ローラー６３は、回転軸６３１の軸心Ａ２が後述のハウジング６４の上部開口６４１よりも上方に位置し、最下点がハウジング６４の上部開口６４１よりも下方に位置するように配置されている。即ち、金属ローラー６３は、回転軸６３１の軸心Ａ２よりも下方側の一部がハウジング６４の上部開口６４１よりも下方に位置している。また、金属ローラー６３は、回転軸６３１の軸心Ａ２がファーブラシローラー６２の金属シャフト６２１の軸心Ａ３よりも下方に位置する。即ち、金属ローラー６３は、ファーブラシローラー６２よりも相対的に下方に配置されている。また、駆動ローラー５１の回転軸５１１の軸心Ａ１を通過する第１鉛直線Ｂ１と金属ローラー６３の回転軸６３１の軸心Ａ２を通過する第２鉛直線Ｂ２との距離Ｃ１は、第１鉛直線Ｂ１とファーブラシローラー６２の金属シャフト６２１の軸心Ａ３を通過する第３鉛直線Ｂ３との距離Ｃ２よりも大きい。即ち、金属ローラー６３は、ファーブラシローラー６２よりも駆動ローラー５１から相対的に遠い位置に配置されている。このように、金属ローラー６３がファーブラシローラー６２に対して相対的に下方かつ駆動ローラー５１から遠い位置に配置されることで、中間転写ベルト５３から除去した廃トナーの搬送経路において、重力に逆らって廃トナーを移動させる部分を低減できる。即ち、廃トナーの搬送経路のうちの重力に逆らって廃トナーを移動させる部分は、ファーブラシローラー６２によって廃トナーを搬送する部分であり、金属ローラー６３によって廃トナーを移動させる部分には重力に逆らう部分はない。そのため、金属ローラー６３から廃トナーが飛散することを抑制できる。一方、ファーブラシローラー６２では、ブラシ毛６２２の間に廃トナーが保持されることから、重力に逆らった経路で廃トナーを移動させる場合であっても、廃トナーの飛散を抑制できる。加えて、ファーブラシローラー６２の周速度を中間転写ベルト５３の周速度よりも大きくし、金属ローラー６３の周速度をファーブラシローラー６２の周速度を大きくした場合、中間転写ベルト５３からファーブラシローラー６２を経て金属ローラー６３によって廃トナーを移動させる間に、上述のように廃トナーの分布密度が小さくなる。このことによっても、廃トナーの移動中に廃トナーが飛散することを抑制できる。

ハウジング６４は、上部開口６４１と、フランジ部６４２，６４３と、廃トナー搬送部６４４とを有する。このハウジング６４は、金属ローラー６３によって回収された廃トナーを収容する。フランジ部６４２は、シール材６６を固定する部分であり、外方に向けて延出する。フランジ部６４３は、ブレード６５を固定する部分であり、外方に向けて延出する。廃トナー搬送部６４４は、凹形状であり、両端にフランジ部６４２とフランジ部６４３とに繋がるよう形成される。これによって、上部開口６４１も形成される。上部開口６４１は、金属ローラー６３によって回収された前記廃トナーを受け入れる。廃トナー搬送部６４４の底面には、後端部側にハウジング６４の廃トナーを排出するための排出口（不図示）が形成されている。

ブレード６５は、金属ローラー６３が回転したときに金属ローラー６３の表面から廃トナーを掻き取る。ブレード６５は、全体がウレタンなどの弾性材料により形成されており、支持部材６８を介してハウジング６４のフランジ部６４３に固定されている。また、ブレード６５は、ハウジング６４から金属ローラー６３に向けた右方向に略水平に延出する。ブレード６５の先端部は、金属ローラー６３に接触している。ブレード６５の金属ローラー６３との接触部分は、金属ローラー６３の回転軸６３１の軸心Ａ２よりも下方かつスクリュー部材６７の直上に位置する。これにより、ブレード６５によって金属ローラー６３から掻き取られた廃トナーは、効果的にスクリュー部材６７に向けて落下する。また、上述のように、ファーブラシローラー６２の周速度を中間転写ベルト５３の周速度よりも大きくし、金属ローラー６３の周速度をファーブラシローラー６２の周速度を大きくした場合、中間転写ベルト５３からファーブラシローラー６２を経て金属ローラー６３によって廃トナーを移動させる間に、上述のように廃トナーの分布密度が小さくなる。これにより、ブレード６５によって金属ローラー６３から廃トナーを効果的に掻き取ることができる。

シール材６６は、ハウジング６４の上部開口６４１において金属ローラー６３とハウジング６４との隙間を塞ぐものである。シール材６６は、全体がウレタンなどの弾性材料により形成されており、可撓性を有する。また、シール材６６は、ハウジング６４のフランジ部６４２に固定されている。シール材６６は、ハウジング６４のフランジ部６４２から金属ローラー６３に向けて略水平方向に突出しており、先端部が金属ローラー６３に接触している。ここで、「略水平方向」とは、水平方向を含み、水平方向に対する交差角度の絶対値が１５°以下の方向を意味する。また、シール材６６の先端部が湾曲又は屈曲している場合のように、全体として水平に突出し、一部が水平でない場合も「略水平方向に突出」に含まれる。上述のように、金属ローラー６３は、回転軸６３１に回転駆動力が入力されることによってファーブラシローラー６２とは反対方向に回転する。即ち、シール材６６の金属ローラー６３との接触部分（シール材６６の先端部）には、金属ローラー６３が回転することで下方に向けた力を作用する。このとき、金属ローラー６３には、シール材６６の弾性復元力が作用する。これにより、シール材６６と金属ローラー６３との密着性が高められるため、ハウジング６４からの廃トナーの逆流を抑制できる。

スクリュー部材６７は、ハウジング６４内に配置されており、ハウジング６４に収容された廃トナーを搬送する。スクリュー部材６７は、回転軸６７１を有し、回転軸６７１に回転駆動力が入力されることで金属ローラー６３と同方向（図２の時計回り方向）に回転する。これにより、廃トナーが前記排出口へ向けて搬送される。スクリュー部材６７の回転軸６７１の軸心Ａ４は、金属ローラー６３の回転軸６３１の軸心Ａ２よりも下方に位置する。即ち、スクリュー部材６７は、金属ローラー６３よりも相対的に下方に配置されている。

廃トナー収容部７０は、ハウジング６４の下方に設けられている。前記排出口から廃トナーが排出されると、廃トナー収容部７０が有する廃トナーボトル７１内に廃トナーが案内されて貯留される。つまり、中間転写ベルト５３の表面に残留したトナーは、ベルトクリーニング装置６によって回収されて廃トナーとして廃トナーボトル７１に収容される。

ところで、クリーニング装置のハウジングは、ファーブラシローラーなどの除去ローラーの側方に配置されることがある。この場合、シール材は、除去ローラーに対面する起立状に配置される。しかしながら、ハウジングの開口部が側方に開放している場合、シール材は、下端部が固定され、上端部が金属ローラーなどの回収ローラーに接触する起立状に配置される。そのため、シール材の固定部分に廃トナーが滞留した場合、ハウジング内の圧力が上昇し、自由端とされたシール材の上端部に対して除去ローラー側に向けた力が作用する。その結果、シール材の上端部に所定以上の力が作用した場合、シール材の上端部と回収ローラーとの間に隙間が生じ、この隙間から除去ローラーに向けて廃トナーが逆流することがある。

これに対して本実施形態の画像形成装置１０は、シール材６６が金属ローラー６３に接触し、ハウジング６４の上部開口６４１によって形成される金属ローラー６３とハウジング６４との間の隙間がシール材６６によって塞がれている。そのため、シール材６６の固定部分がハウジング６４の底部よりも上方に位置し、前記固定部分に廃トナーが滞留することが抑制される。これにより、ハウジング６４内の圧力の上昇が抑制されるため、シール材６６の先端部に対してファーブラシローラー６２に向けた力が作用することを抑制できる。その結果、シール材６６の先端部と金属ローラー６３との間に隙間が生じることを抑制できるため、ハウジング６４からファーブラシローラー６２に向けて廃トナーが逆流することが抑制される。

また、シール材６６は、ハウジング６４のフランジ部６４２から金属ローラー６３に向けて略水平方向に突出するため、前記固定部分に廃トナーが滞留することが効果的に抑制される。さらに、シール材６６の金属ローラー６３との接触部分（シール材６６の先端部）には、金属ローラー６３が回転することで下方に向けた力を作用するため、シール材６６の先端部に対してファーブラシローラー６２に向けた力が作用することが効果的に抑制される。これらのことによっても、ハウジング６４からの廃トナーの逆流を効果的に抑制できる。

１０ 画像形成装置
２１ 感光体ドラム
５１ 駆動ローラー５１
５１１ 回転軸
Ａ１ 軸心
Ｂ１ 第１鉛直線
５３ 中間転写ベルト
６１ プレブラシ
６２ ファーブラシローラー
６２１ 金属シャフト
Ａ３ 軸心
Ｂ３ 第３鉛直線
６３ 金属ローラー
６３１ 回転軸
Ａ２ 軸心
Ｂ２ 第２鉛直線
６４ ハウジング
６４１ 上部開口
６５ ブレード
６６ シール材
６７ スクリュー部材
６７１ 回転軸
Ａ４ 軸心

Claims (9)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に担持されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトに接触して回転し、前記中間転写ベルトに残存するトナーを除去する除去ローラーと、
   前記除去ローラーに接触して回転し、前記除去ローラーによって除去された廃トナーを静電気力により前記除去ローラーから回収する回収ローラーと、
   前記回収ローラーによって回収された前記廃トナーを受け入れる上部開口を有し、前記回収ローラーによって回収された前記廃トナーを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに収容された前記廃トナーを搬送するスクリュー部材と、
   前記回収ローラーに接触し、前記上部開口において前記回収ローラーと前記ハウジングとの隙間を塞ぐシール材と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記回収ローラーは、一部が前記上部開口よりも下方に位置しており、
   前記シール材は、前記ハウジングとの固定部分から前記回収ローラーに向けて略水平方向に突出し、先端部が前記回収ローラーに接触している請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記回収ローラーは、前記シール材における前記回収ローラーとの接触部分に対して下方に向けた力を作用させる方向に回転する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間転写ベルトを回転可能に支持する支持ローラーをさらに備え、
   前記除去ローラーは、前記支持ローラーとの間に前記中間転写ベルトを介在させた状態で前記支持ローラーに対向する位置で前記中間転写ベルトに接触し、
   前記回収ローラーの回転軸の軸心は、前記除去ローラーの回転軸の軸心よりも下方に位置する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記支持ローラーの回転軸の軸心を通過する第１鉛直線と前記回収ローラーの回転軸の軸心を通過する第２鉛直線との距離は、前記第１鉛直線と前記除去ローラーの回転軸の軸心を通過する第３鉛直線との距離よりも大きい請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記スクリュー部材の回転軸の軸心は、前記回収ローラーの回転軸の軸心よりも下方に位置する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記回収ローラーから前記廃トナーを掻き取るブレードをさらに備え、
   前記ブレードの前記回収ローラーとの接触部分は、前記回収ローラーの回転軸の軸心よりも下方かつ前記スクリュー部材の直上に位置する請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記除去ローラーの周速度は、前記中間転写ベルトの周速度よりも大きく、
   前記回収ローラーの周速度は、前記除去ローラーの周速度よりも大きい請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記中間転写ベルトに残存するトナーを予備帯電させるプレブラシをさらに備える請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。

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