JP2021033002A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像方式で、中間転写ベルトを用いる画像形成装置において、クリーニング不良による異常画像等の発生を防止する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体、像担持体に帯電を施す帯電手段、像担持体に潜像を書き込む露光手段、潜像を可視像化する現像手段、可視像を中間転写ベルトに転写する転写手段、像担持体を第１クリーニングＢＬでクリーニングする手段、および、中間転写ベルトを第２クリーニングＢＬでクリーニングする手段を備え、帯電手段により像担持体の表面に帯電を施す帯電有効幅をＡ、像担持体と帯電手段との間とのスペースをコロ部で確保したときのコロ部が像担持体に当接するコロ幅をＢ、像担持体の表面に第１クリーニングＢＬが当接する第１クリーニングＢＬ幅をＣ、中間転写ベルトの幅をＤ、中間転写ベルトに第２クリーニングＢＬが当接する第２クリーニングＢＬ幅をＥ、としたときに、Ａ＋２Ｂ≦Ｃ≦Ｅ≦Ｄなる関係を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に関して、例えば、特許文献１には、感光体と帯電ローラとのギャップ管理部材にトナーやキャリアが付着することを防止するため、帯電ローラの幅と、感光体のクリーニング装置のクリーニングブレード幅を規定する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１では、中間転写ベルトのクリーニング装置を考慮していないため、中間転写ベルトを用いる画像形成装置において、クリーニング不良が生じるという問題があった。

本発明は、二成分現像方式で、中間転写ベルトを用いる画像形成装置において、クリーニング不良による異常画像等の発生を防止することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面に帯電を施す帯電ローラを備える帯電手段と、帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、前記潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面の可視像を中間転写ベルトに転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面を、第１クリーニングブレードを用いてクリーニングする第１クリーニング手段と、前記中間転写ベルトを、第２クリーニングブレードを用いてクリーニングする第２クリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、前記帯電手段により前記像担持体の表面に帯電を施す帯電有効幅をＡ、前記像担持体と前記帯電手段との間とのスペースをコロ部で確保したときの前記コロ部が前記像担持体に当接するコロ幅をＢ、前記像担持体の表面に前記第１クリーニングブレードが当接する第１クリーニングブレード幅をＣ、前記中間転写ベルトの幅をＤ、前記中間転写ベルトに前記第２クリーニングブレードが当接する第２クリーニングブレード幅をＥ、としたときに、Ａ＋２Ｂ≦Ｃ≦Ｅ≦Ｄなる関係を有することを特徴とする。

本発明によれば、二成分現像方式で、中間転写ベルトを用いる画像形成装置において、クリーニング不良による異常画像等の発生を防止することができる。

一実施形態の画像形成装置の構成例を説明する概略図である。 従来の各部の作像幅の関係を説明する図である。 図２に示す各部の作像幅の構成で生じる問題を説明する図である。 一実施形態の作像幅の関係の一例を説明する図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略または簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本発明の一実施形態は、トナーとキャリア（磁性体）を用いる二成分現像方式で、感光体表面の可視画像を中間転写ベルトに転写する画像形成装置に関し、帯電ローラ、感光体のクリーニングブレード、中間転写ベルト、および中間転写ベルトのクリーニングブレードの幅を規定することを特徴とする。
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成例の概略を説明し、続いて本発明の特徴について説明する。

図１は、一実施形態の画像形成装置の構成例を説明する概略図である。
カラープリンタ１の本体ケース２内には、プリンタエンジン３、光ビームを出射する、露光（光書込）装置４、被転写体である記録媒体Ｐを収納する記録媒体収納部である給紙カセット５、トナー画像が転写された記録媒体Ｐを定着処理する、定着装置６、トナー画像（可視画像）を転写した後に発生した廃トナーを回収する廃トナー回収容器７等が設けられている。

プリンタエンジン３は、トナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録媒体Ｐに転写する部分である。プリンタエンジン３は、４つの感光体８（８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ）、各感光体８の周囲に非接触の帯電ローラで構成された帯電部材９、現像装置１０、プロセスカートリッジユニット（以降適宜「ＰＣＵ」と称する）のクリーニング装置１１、一次転写ローラ１２、被転写体としての中間転写ベルト１３、二次転写ローラ１４、転写ユニットのクリーニング装置１５等により構成されている。ここで、本明細書及び図面の記載において、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示しており、これらの添え字は必要に応じて割愛する。ＰＣＵおよび転写ユニットについては後述する。

感光体８は、円筒状に形成されて駆動モータ（図示せず）が連結され、駆動モータからの駆動力により中心線回りに回転する。感光体８の外周面には静電潜像が形成される感光層が設けられている。
帯電部材９は、感光体８の外周面に配置されている。この帯電部材９に対して電源部（図示せず）から電圧印加されることにより、感光体８の外周面が一様に帯電される。

露光装置４は、画像データに応じた光ビームを出射し、一様に帯電された感光体８の外周面を露光する。この露光により、感光体８の外周面に画像データに応じた静電潜像が形成される。
尚、図１では露光装置４としてＬＥＤを想定して各感光体８に近接した位置に設置しているが、露光装置４は、レーザー光をポリゴンにより走査し感光体を露光するＬＤラスター方式であっても効果は同じである。

現像装置１０は、感光体８に対してトナーを供給する。供給されたトナーは感光体８の外周面に形成されている静電潜像に付着し、感光体８の外周面上の静電潜像がトナー画像として顕像化される。

中間転写ベルト１３は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトであり、駆動ローラ１６と入口ローラ１７とテンションローラ１８との回りに巻回され、駆動モータ（図示せず）に連結された駆動ローラ１６が回転駆動されることにより矢印Ａ方向に回転する。入口ローラ１７とテンションローラ１８とは、中間転写ベルト１３が矢印Ａ方向へ回転することにより中間転写ベルト１３との摩擦力によって従動回転する。

一次転写ローラ１２は中間転写ベルト１３の内周面側（ループの内側）に配置されており、これらの一次転写ローラ１２に転写用電圧が印加されることによって各感光体８上のトナー画像が中間転写ベルト１３上に転写される。各感光体８上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト１３上に順次転写されて重ね合わされ、中間転写ベルト１３上にはカラーのトナー画像が形成される。

第１クリーニング手段としての、ＰＣＵのクリーニング装置１１は、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後の感光体８の外周面を、第１クリーニングブレード（以降適宜「ＰＣＵクリーニングＢＬ」と称する）を用いてクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後に感光体８の外周面上に残留しているトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。

中間転写ベルト１３上に形成されたカラーのトナー画像は、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ１４とが当接された転写位置に記録媒体Ｐが送り込まれたタイミングで二次転写ローラ１４に転写用電圧が印加されることにより、記録媒体Ｐに転写される。記録媒体Ｐは、給紙カセット５内から給紙されて搬送ローラ１９やレジストローラ２０により搬送され、トナー画像を転写された後に定着装置６に送り込まれる。トナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置６内で熱と圧力とを加えられて定着処理され、この定着処理により溶融したトナー画像が記録媒体Ｐに定着される。定着処理が終了した記録媒体Ｐは本体ケース２の上面部に形成されている排紙トレイ２１上に排紙される。

第２クリーニング手段としての、転写ユニットのクリーニング装置１５は、カラーのトナー画像が記録媒体Ｐに転写された後の中間転写ベルト１３の外周面を、第２クリーニングブレード（以降適宜「転写クリーニングＢＬ」と称する）を用いてクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１３の外周面上に残留したトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。

廃トナー回収容器７は、クリーニング装置１１、１５で回収された廃トナーがクリーニング装置１１、１５から投入され、投入された廃トナーを貯溜する部分である。廃トナー回収容器７は本体ケース２に対して着脱可能に取付けられており、廃トナー回収容器７内の廃トナーが満杯状態に近付いた場合に本体ケース２から取り外され、空の廃トナー回収容器７が取付けられる。

プリンタエンジン３の構成部材である感光体８と、各感光体８の周囲に配置された現像装置１０とクリーニング装置１１とはユニット化してケース２２内に収納され、プロセスカートリッジ２３（２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ）が形成されている。各プロセスカートリッジ２３は本体ケース２内に着脱可能に装着されている。感光体８と現像装置１０とクリーニング装置１１とがプロセスカートリッジ２３としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になり、また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、感光体８と現像装置１０とクリーニング装置１１とはユニット化したプロセスカートリッジ２３を例に挙げて説明したが、プロセスカートリッジの構成としては様々のものがあり、例えば、帯電部材９、現像装置１０、クリーニング装置１１の少なくとも一つと感光体８とをケース内に収納してユニット化したものが挙げられる。

本明細書では、「プロセスカートリッジユニット」（ＰＣＵ）は、上述した「プロセスカートリッジ」のいずれかとする。
また、「転写ユニット」は、中間転写ベルト１３、クリーニング装置１５、駆動ローラ１６、入口ローラ１７、およびテンションローラ１８等をケース内に収納してユニット化したものとする。

次に本発明の一実施形態について説明する。まず、一実施形態の画像形成装置において着目する各部を説明した後、上述した課題の詳細とその解決手段について説明する。
一実施形態では、以下の各部が関係する。なお、（ ）内は、図１の構成要素との対応を記載している。
・潜像を担持する像担持体（感光体８）
・像担持体の表面に均一に、ＤＣバイアス電圧にＡＣバイアス電圧を重畳して帯電を施す帯電ローラを備える帯電手段（帯電部材９）
・帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段（露光装置４）
・像担持体の表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段（現像装置１０）
・像担持体の表面の可視像を中間転写ベルト（中間転写ベルト１３）に転写する転写手段（一次転写ローラ１２）
・転写後の像担持体の表面を、ＰＣＵクリーニングＢＬを用いてクリーニングする第１クリーニング手段（クリーニング装置１１）
・中間転写ベルトを、転写クリーニングＢＬを用いてクリーニングする第２クリーニング手段（クリーニング装置１５）

現像手段には、一成分現像と二成分現像とあるが、二成分現像はトナーとキャリアを使って、トナー濃度とトナーの帯電量をコントロールし、良質な画像出力を可能とする。
転写手段としては、像担持体から直接紙等に転写する方式と、一度中間転写ベルトに画像を色重ねし、その後紙等に転写する間接転写方式があるが、後者の方が幅広い紙の種類に対応できる。
また、帯電手段には、像担持体に対して、接触式と非接触式の帯電装置が考案されており、一般的に潤滑剤を使うシステムは、潤滑剤の帯電装置へ汚れを考慮し、帯電装置を非接触で用いる。帯電装置を非接触で用いるときには、例えば、特許文献１の図４に開示されているように、帯電ローラの両端部にコロ部を設けることにより、帯電ローラと感光体との画像領域にある一定の微小ギャップを得るようにすることができる。本実施形態でも、コロ部を設ける構成例とする。

次に、上述した課題の詳細とその解決手段について説明する。従来の画像形成装置では、転写ユニットのクリーニング装置幅まで考慮して規定していない。そのため、帯電ローラの両端部に設けたコロ部のクリーニング性が悪化したときに、画像端部を汚してしまう問題があった。例えば、コロ部にキャリアが入力され、クリーニング不良が起きていた。

具体的には、特許文献１のように、帯電有効幅＋帯電コロ幅×２≦クリーニング幅の関係性が成立していなければ、帯電ローラのコロ部にトナーが入力され、その箇所で感光体と帯電ローラのコロ部との間にトナーが入り込んでしまう。
しかし、上記関係性であったとしても、二成分現像方式で、感光体表面に形成された可視画像を中間転写ベルトに転写する方式の画像形成装置においては、問題が起きることがわかった。これは以下の事情によると考えられる。

二成分現像方式の画像形成装置では、条件によっては、キャリア付着（キャリアが感光体に付着する現象）が生じるという課題がある。例えば、感光体ドラム上の画像部と非画像部の境目で、電界の強い画像形成においては、エッジキャリフという課題もある。また、記録媒体のジャムの異常が起きた場合、画像形成装置内を汚さないために、即断をする場合もあるが、そういった電界の変化が強い場合、キャリア付着が起きやすくなる。
このようなキャリア付着が起きたとき、感光体と帯電ローラのコロ部の間にキャリアが混入すると、感光体表層に大きな傷を作り、クリーニング不良が起きてしまう。

その感光体-帯電コロの位置に当たる箇所で起きた、ＰＣＵクリーニングＢＬによるクリーニング不良ですり抜けたトナーを、転写ユニットの転写クリーニングＢＬで堰き止め、回収することができれば、問題ない。
しかしながら、ＰＣＵクリーニングＢＬですり抜けたトナーを回収するために、ただ単純に、転写クリーニングＢＬの幅を大きくすると、今度は転写ユニットの転写クリーニングＢＬ端部にトナー入力がされず、転写クリーニングＢＬが捲れてしまう懸念もある。
そこで、本発明の一実施形態においては、帯電手段、ＰＣＵクリーニングＢＬ、中間転写ベルト、および転写クリーニングＢＬの幅を規定することで、この課題を解決する。

図２から図４は、作像系を構成する各部の幅関係を説明する図である。以降の説明では、一実施形態の画像形成装置の、作像系を構成する各部の幅に関して、以下の用語等を用いて説明する。
・帯電手段により像担持体の表面に帯電を施す帯電有効幅をＡ
・像担持体と帯電手段間とのスペースをコロで確保したときのコロ部が像担持体に当接するコロ幅をＢ
・像担持体の表面にＰＣＵクリーニングＢＬが当接する第１クリーニングブレード幅としてのＰＣＵクリーニングＢＬ幅をＣ
・中間転写ベルト幅をＤ
・中間転写ベルトに転写クリーニングＢＬが当接する第２クリーニングブレード幅としての転写クリーニングＢＬ幅をＥ

図２から図４において、帯電ローラコロ外側幅は、帯電有効幅にコロ幅２つ分を加算した長さ２３９ｍｍ（Ａ＋２Ｂ）を示す。また、帯電ローラコロ外側幅の外側と内側との境界を点線で表し、帯電ローラコロ外側または帯電ローラコロ内側になる領域を示す。
また、図２から図４では、一次転写ローラのフラット部分の長さである一次転写Ｒ長（フラット部）、現像手段の現像開口幅を示す。
サイドシールは、転写クリーニングＢＬと、転写ユニットのケースとの、両端の隙間を封鎖するものであり、潤滑剤を塗布している。図示していないが、ＰＣＵクリーニングＢＬとＰＣＵのケースとの、両端の隙間についても同様とする。

図２に従来の各部の作像幅の関係の一例を示す。
特許文献１では、図２に示すＰＣＵクリーニングＢＬ幅は、帯電ローラコロ外側幅以上（帯電有効幅＋コロ幅×２≦ＰＣＵクリーニングＢＬ幅）は満たしている。その一方で、転写ユニットの中間転写ベルト幅、および転写クリーニングＢＬ幅については着目していなかった。

図３は、図２に示す各部の作像幅の構成で生じる問題を説明する図である。
図２の構成の場合には、図３の一点破線で囲む箇所で、ＰＣＵのクリーニング不良が起きてしまう。その結果、そのクリーニング不良のトナーが中間転写ベルトに移り、中間転写ベルトの両端部（図３の網掛け部分）が汚れてしまい、そのトナーが転写ユニットの中を汚してしまう。

この課題を解決するには、（１）ＰＣＵクリーニングＢＬ、中間転写ベルト、および転写クリーニングＢＬの幅関係を見直すこと、または、（２）新たに中間転写ベルトの端部を清掃する部材を追加すること、が考えられる。本発明の一実施形態では、前述した（１）で問題を解決する。

実施形態１．
図４は、一実施形態の作像幅の関係の一例を説明する図である。上述したクリーニング不良の発生を削減するため、中間転写ベルト幅、および転写クリーニングＢＬ幅を適正に設定することによって、上記問題を解決する。
具体的には、中間転写ベルト幅、および転写クリーニングＢＬ幅を、以下の関係を満たすように設定する。
ＰＣＵクリーニングＢＬ幅は、帯電ローラコロ外側幅以上（帯電有効幅＋コロ幅×２≦ＰＣＵクリーニングＢＬ幅）であることに加え、転写クリーニングＢＬ幅以下および中間転写ベルト幅以下とする。加えて、転写クリーニングＢＬ幅は中間転写ベルト幅以下とする。関係式で表すと以下のようになる。
帯電有効幅＋帯電コロ×２≦ＰＣＵクリーニングＢＬ幅≦転写クリーニングＢＬ幅≦中間転写ベルト幅（Ａ＋２Ｂ≦Ｃ≦Ｅ≦Ｄ）

このように規定することにより、二成分現像方式の現像装置で、中間転写ベルトの方式を利用する画像形成装置で、異常画像（クリーニング不良）等の発生を防止することができる。また、二成分現像で環境、経時に対する画像濃度コントロールを制御し、潤滑剤塗布によって有機感光体（ＯＰＣ）を長寿命使い、中間転写ベルトによって幅広い紙種への転写を可能とする画像形成装置を、クリーニング不良等の異常画像を生じさせることなく使用することができる。

その他の実施形態．
上述した画像形成装置に関して、像担持体、もしくは中間転写ベルトに固形の潤滑剤を静電植毛ブラシによって削りながら塗布する場合、潤滑剤を塗布する幅は、それぞれのクリーニングブレードよりも狭くするとよい。
具体的には、一実施形態の画像形成装置は、像担持体と中間転写ベルトとの少なくとも一方に、固形の潤滑剤を静電植毛ブラシによって削りながら塗布する潤滑剤塗布手段をさらに備える。潤滑剤塗布手段として、例えば、特許文献１の図２等に記載の潤滑剤の塗布装置を備えるものとする。

潤滑剤塗布手段が像担持体に潤滑剤を塗布する場合には、潤滑剤を塗布する幅は、第１クリーニングブレード幅（ＰＣＵクリーニングＢＬ幅）より狭く（潤滑剤を塗布する幅＜第１クリーニングブレード幅Ｃ）するとよい。このようにすると、第１クリーニングブレードのめくれを防止することができる。
さらに、潤滑剤を塗布する幅は、帯電有効幅Ａに加えて像担持体とコロ部が接触する部分に潤滑剤を塗布することが好ましく、帯電有効幅Ａ＋コロ幅Ｂ×２＜潤滑剤を塗布する幅＜第１クリーニングブレード幅Ｃとするとよい。

また、潤滑剤塗布手段が中間転写ベルトに潤滑剤を塗布する場合には、潤滑剤を塗布する幅は、第２クリーニングブレード幅（転写クリーニングＢＬ幅）より狭く（潤滑剤を塗布する幅＜第２クリーニングブレード幅Ｅ）するとよい。このようにすると、第２クリーニングブレードのめくれを防止することができる。

さらに、潤滑剤塗布手段の静電植毛ブラシの毛の巻目によるトナー搬送と、第１クリーニング手段（ＰＣＵのクリーニング装置１１）内または第２クリーニング手段（転写ユニットのクリーニング装置１５）内の廃トナー搬送方向は逆方向であることが好ましい。
このようにすると、感光体もしくは中間転写ベルトのクリーニングブレードの端部まで、廃トナーを入力することができ、クリーニングブレードが捲れるといった問題がなくなる。
ユーザーの使われ方によって、偏った印字においても（例えば極端に低画像の印字が続いたり、もしくは片側に画像が寄ったりした場合においても）廃トナー搬送方向が一方向であるよりは、潤滑剤塗布ブラシと廃トナー搬送スクリューの搬送方向を逆方向にすることで、クリーニングブレードエッジ部のトナーが枯渇することはなくなり、クリーニングブレードが捲れるリスクは少なくなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

８ 感光体（像担持体）
９帯電部材（帯電手段）
４ 露光装置（露光手段）
１０ 現像装置（現像手段）
１２ 一次転写ローラ（転写手段）
１３ 中間転写ベルト
１１ クリーニング装置（第１クリーニング手段）
１５ クリーニング装置（第２クリーニング手段）

特開 ２００６‐１１３５１１号公報

Claims (4)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に帯電を施す帯電ローラを備える帯電手段と、
   帯電した前記像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、
   前記潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、
   前記像担持体の表面の可視像を中間転写ベルトに転写する転写手段と、
   転写後の前記像担持体の表面を、第１クリーニングブレードを用いてクリーニングする第１クリーニング手段と、
   前記中間転写ベルトを、第２クリーニングブレードを用いてクリーニングする第２クリーニング手段と、
   を備える画像形成装置であって、
   前記帯電手段により前記像担持体の表面に帯電を施す帯電有効幅をＡ、
   前記像担持体と前記帯電手段との間とのスペースをコロ部で確保したときの前記コロ部が前記像担持体に当接するコロ幅をＢ、
   前記像担持体の表面に前記第１クリーニングブレードが当接する第１クリーニングブレード幅をＣ、
   前記中間転写ベルトの幅をＤ、
   前記中間転写ベルトに前記第２クリーニングブレードが当接する第２クリーニングブレード幅をＥ、
   としたときに、
   Ａ＋２Ｂ≦Ｃ≦Ｅ≦Ｄ
   なる関係を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像手段は、トナーと磁性キャリアとを用いた二成分現像を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体と前記中間転写ベルトとの少なくとも一方に、固形の潤滑剤を静電植毛ブラシによって削りながら塗布する潤滑剤塗布手段をさらに備え、
   前記潤滑剤塗布手段が前記像担持体に潤滑剤を塗布する場合には、前記潤滑剤を塗布する幅は、前記第１クリーニングブレード幅より狭く、
   前記潤滑剤塗布手段が前記中間転写ベルトに潤滑剤を塗布する場合には、前記潤滑剤を塗布する幅は、前記第２クリーニングブレード幅より狭いことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記静電植毛ブラシの毛の巻目によるトナー搬送と、前記第１クリーニング手段内または前記第２クリーニング手段内の廃トナー搬送方向とは逆方向であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。