JP2699486B2 - クリーニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般に画像形成装置のクリーニング装置に関
し、さらに詳しくは転写材を保持して感光体ドラムと同
期して回転する転写ドラムのクリーニング装置に関す
る。

従来の技術 一般的な電子写真複写機においては、一様に帯電した
感光体ドラムを原稿に対応した光で露光して静電潜像を
形成し、この静電潜像をトナーを含む現像剤で現像して
トナー像とし、このトナー像を用紙等の転写材に転写し
た後、定着してコピー像を得ている。転写装置として
は、トナー像上に転写材を重ねて搬送しながら転写材の
背面からトナーと逆極性のコロナ放電を行うことによ
り、転写材を感光体ドラムに密着させると同時にトナー
を転写材に静電吸着させる方式が一般的であり、各種の
構造が提案され実用化されている。特に感光体ドラムと
同期して回転駆動される転写ドラム上に転写材を保持
し、転写ドラムの内側からコロナ放電を施す転写装置
は、転写材上に多重転写を良好に行なえるという理由に
より主にカラー複写機に用いられている。

転写ドラムは通常、導電性円筒形部材の周面に開口を
設けた円筒状ドラムと、円筒状ドラムの外周面を形成す
るように前記開口に張設された転写材保持体とから構成
される。転写材保持体としては、ナイロン、ポリエステ
ル等の絶縁体をシート状或いはメッシュ（網目）状に形
成したものが使用可能であるが、転写帯電による転写材
保持体の帯電電位を低く抑えられるという利点からメッ
シュ状のものが良く用いられている。

このような転写ドラムは、転写材を担持してトナー像
の転写を繰り返すうちにトナーにより多少とも汚染され
る。このように汚染された転写ドラム上に再び転写材を
担持すると、転写材の背面が汚れコピー品質を落とすこ
とになる。そこで通常転写ドラムに付着したトナーをク
リーニングするためのクリーニング装置が設けられてい
る。

従来のクリーニング装置は回転ファーブラシを転写ド
ラムに選択的に接触させ、転写ドラム上から掻落とした
トナーを吸引ダクトを介してブロア等の吸引手段により
吸引して回収していた。クリーニングブラシを転写ドラ
ムに当接させるタイミングは、通常コピーサイクル終了
後にカム機構によりクリーニングブラシを転写ドラムへ
当接させ、転写ドラムを１回転させて転写ドラムのクリ
ーニングをしていた。又クリーニング装置のバキューム
吸引手段は現像装置のトナークラウド防止のためのバキ
ューム吸引手段とブロアを共有していたため、ブロアの
吸引力の減少を防止するために、クリーニング装置の吸
引ダクト内に切り換えバルブを設けて、クリーニング装
置の非作動時には切り換えバルブを閉じておき、作動時
にソレノイドにより切り換えバルブを開いてクリーニン
グ装置をバキューム吸引するようにしていた。

発明が解決しようとする課題 上述した従来の転写ドラムのクリーニング装置では、
クリーニングブラシを転写ドラムに当接させるためにカ
ムを駆動して行っており、このため複雑な機構となって
いた。更に吸引ダクト内に設けた切り換えバルブの切り
換えはソレノイドを作動することにより行っていたた
め、切り換え機構が高価であるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、構成が簡単で且つ安価な転写
ドラム等の被クリーニング部材のクリーニング装置を提
供することである。

課題を解決するための手段 感光体上のトナー像を転写材上に転写する画像形成装
置において、ハウジング中に回転可能にクリーニングブ
ラシを収容したクリーナユニットを揺動軸を中心にして
揺動可能に軸支し、この揺動軸と同軸上に環状駆動部材
を設ける。又、クリーニングブラシの回転軸に環状被駆
動部材を固着し、前記環状駆動部材と環状被駆動部材と
を動力伝達手段で連結するとともに、環状駆動部材を動
力源に連結する。

更に、非クリーニング時（クリーニングブラシが被ク
リーニング部材に当接しないとき）のブラシ回転負荷ト
ルクを前記クリーナユニットを揺動させて被クリーニン
グ部材に当接させるのに必要なトルクよりも大きく設定
するとともに、動力源トルクをクリーニング中のブラシ
回転負荷トルクとクリーナユニット揺動トルクとの和よ
りも大きく設定する。

又、吸引ダクト内に設けた切り換え弁手段の切り換え
をクリーナユニットの揺動運動に連動するように構成す
る。即ち、クリーニングブラシが被クリーニング部材か
ら離れているときには切り換え弁手段が閉じ、接触して
いるときには開くように構成する。

作用 動力源により環状駆動部材を駆動すると、動力伝達手
段を介して環状駆動部材の回転トルクが環状被駆動部材
に伝達されるが、非クリーニング時のブラシ回転負荷ト
ルクがクリーナユニットを揺動させて被クリーニング部
材に当接させるのに必要なトルクよりも大きく設定され
ているため、クリーニングブラシは回転せずにクリーナ
ユニットが揺動軸を中心にして揺動してクリーニングブ
ラシが被クリーニング部材に当接する。被クリーニング
部材によりクリーナユニットのそれ以上の揺動運動が阻
止されるため、クリーニングブラシは被クリーニング部
材に当接すると回転を開始し、被クリーニング部材上の
トナー粉末を掻落とす。

このとき切り換え弁手段はクリーナユニットの揺動運
動に連動して開くため、被クリーニング部材上から掻落
とされたトナーは吸引ダクトを介してバキューム吸引さ
れ回収される。クリーニングが終了し駆動が断たれる
と、クリーナユニットは自重により揺動軸を中心にして
揺動して被クリーニング部材から自動的に離れる。この
ため安全装置等を設ける必要がなく、クリーニング装置
が被クリーニング部材へ悪影響を及ぼすことがない。

実 施 例 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

先ず第８図を参照して本発明のクリーニング装置を適
用するのに適したカラー複写機の構成を説明する。

同図において、透明ガラス等からなる原稿載置台１の
上面に原稿を載置し、原稿カバー２をセットして複写動
作を開始すると、ハロゲンランプ等からなる露光ランプ
３が原稿の走査露光を開始する。露光ランプ３から直接
又はリフレクタ４を介して原稿に照射された光は、原稿
像に対応した光となってミラー5,6,7を経てレンズ８を
通過し、更にミラー9,10で反射して色分解フィルター11
へと送られる。この場合、露光ランプ３、リフレクタ
４、ミラー５は図で右方向に移動するとともに、ミラー
6,7はミラー５の移動速度の２分の１の速度で同じく右
方向に移動する。従って、走査露光中は原稿面からレン
ズ８に到るまでの光路長が一定に保たれる。

色分解フィルター11ではブルー、グリーン、レッドの
フィルター11a,11b,11cのうち先ずブルーのフィルター1
1aに光を透過して色分解した光像を、ミラー12に反射さ
せて感光体ドラム13へ送る。光導電性物質からなる表面
を有する感光体ドラム13は、帯電コロトロン14によりそ
の表面を一様に帯電された後に、図で時計方向に回転し
ながら色分解フィルター11を通した光像を結像し、原稿
像及びブルーのフィルター11aに対応した静電潜像が感
光体ドラム13上に形成される。

感光体ドラム13上に形成された静電潜像は、イエロー
のトナーを供給する現像装置15により現像され、可視像
化される。この場合、感光体ドラム13上に付着するトナ
ーの量は、光像が照射された後に感光体ドラム上に残存
する電荷量に対応するようになっている。

次に、転写材上に後述する転写を行った後に、イエロ
ーの残留トナーはクリーニング装置30により感光体ドラ
ム13から掻落とされ、感光体ドラム13は帯電コロトロン
14により再び一様に帯電される。一方、露光ランプ３、
リフレクタ４及びミラー5,6,7は再び元の位置にリセッ
トされ、且つ色分解フィルター11をグリーンのフィルタ
ー11bにセットして上述と同様の走査露光を行うことに
より、感光体ドラム13上のグリーンのフィルター11bで
色分解された静電潜像が形成される。この静電潜像はマ
ゼンタのトナーを供給する現像装置16により現像され、
可視像化される。

同様にして３度目の走査露光の際にはレッドのフィル
ター11cに切り換わって、シアンのトナーを供給する現
像装置17が作動するようになっている。

一方、給紙トレー18上に載置された図示しない転写用
紙は、フィードローラ19により複写機内に送られレジス
トレーションローラ20により正確なタイミングをとられ
た後、転写ドラム21の回転周面上の幅方向に複数個設け
られたグリッパー22にその先端を送り込まれる。グリッ
パー22は転写ドラム21の内側に設けられたカム23又は24
に当接しているときに開き、カム23及び24から外れてい
るときに閉じるようになっており、更にカム23,24は必
要に応じて転写ドラムの内側に移動するか、若しくは転
写ドラム21の軸方向に移動してグリッパー22に作用しな
いようになっている。

転写ドラム21は、転写用紙を把持するグリッパー22を
有し、円筒形の周面に開口を設けた円筒状ドラム部材
と、前記開口に円筒形外周面を形成するように張設され
たナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン等の絶縁体
から形成されたメッシュ（網目）状又はフィルム状の転
写用紙保持体とから構成される。

グリッパー22にその先端を把持された転写用紙は、転
写ドラム21の回転にともなって転写ドラム21の周りに巻
き付けられるように保持される。次いで、転写ドラム21
の内部の、感光体ドラム13に対向する位置に設けられた
転写コロトロン25と感光体ドラム13との間を転写用紙が
通過する際に、転写コロトロン25によりトナーと逆極性
のコロナ放電を行うと、感光体ドラム13上のトナーは先
ずイエローから、感光体ドラムと同期して図で反時計方
向に回転する転写ドラム21上の転写用紙上に載せられ、
次いでマゼンタ、シアンの順で転写ドラム21が１回転す
る毎に各トナーが所定量だけ転写用紙上に重合わせられ
るように載せられる。従って、上述した転写の動作中
（転写ドラムは合計３回転する）は転写用紙が確実に転
写ドラム21上に保持されている必要があるために、グリ
ッパー22を開かせるためのカム23及び24は転写ドラム21
の内側方向若しくは軸方向に移動してカム23及び24と干
渉しないようになっている。

斯くして転写ドラムの１回転毎に３色のトナーを順に
所定量だけ所定の位置に載せられた転写用紙は、その先
端がカム24に対応する位置に到達すると、グリッパー22
が開いて把持状態が解除され、搬送ベルト26上に送り出
される。搬送ベルト26により図で左方向に搬送された転
写用紙は、定着器27を通過する際に多重転写像としての
トナー重畳層が熱と圧力とによって定着され、永久像化
された後に搬送ローラ28を経て排出トレー29に排出され
る。

転写ドラム21の駆動系は特に図示していないが、例え
ば感光体ドラムの駆動ギヤに噛み合うギヤを転写ドラム
と一体的に設け、感光体ドラムにより転写ドラムを同期
して駆動するように構成することができる。

32は転写ドラム21に付着したトナーをクリーニングす
るための本発明に係るクリーニング装置であり、以下第
１図乃至第７図を参照して本発明のクリーニング装置の
実施例を詳細に説明する。第１図、第２図、第４図〜第
６図は装置をリア側から見た図である。

先ず第１図乃至第３図を参照して説明する。第１図は
第３図のＩ−Ｉ線断面図、第２図は第３図のII方向矢視
図、第３図は本発明実施例の一部断面平面図であり、下
側が装置のリア側で上側がフロント側である。第３図に
おいて、21は転写ドラムであり、回転自在に支持されて
いる。33は揺動軸であり、フレーム34に固定されてい
る。36はクリーナユニットであり、ハウジング37中に軸
受38,39を介してクリーニングブラシ40が回転自在に収
容されて構成されている。ハウジング37の転写ドラム21
に対向する側には開口が設けられており、クリーニング
ブラシ40が転写ドラム21に接触できるようになってい
る。クリーナユニット36は支持部材41,42により揺動軸3
3に揺動可能に取付けられている。

第１図及び第３図に最も良く示されているように、揺
動軸33にはアイドラー・プーリ43が軸受を介して回転自
在に取付けられている。アイドラー・プーリ43は請求の
範囲に記載した環状駆動部材に対応する。44は駆動モー
タであり、駆動モータ44のモータ・プーリ45とアイドラ
ー・プーリ43とにわたりタイミングベルト46が掛け回さ
れている。47はクリーナ・プーリであり、クリーニング
ブラシ40の軸49に固着されている。アイドラー・プーリ
43とクリーナ・プーリ47とにわたりタイミングベルト48
が掛け回されている。

第２図に最も良く示されているように、クリーニング
ブラシ40の軸49の端部には例えば合成樹脂製のブレーキ
ドラム50が固着されており、このブレーキドラム50には
ブレーキバンド51が掛け回されている。ブレーキバンド
51の一端部はネジ52で固定され、他端部はスプリング53
を介して固定されている。ブレーキバンド51は、例えば
ステンレス鋼板に布材を貼付して構成されており、布材
がブレーキドラム50に摩擦接触することにより、ブレー
キ力が印加される。

上述のように構成したことにより、クリーナユニット
36は駆動モータ44の駆動力により揺動軸33を中心にして
揺動して、クリーニングブラシ40が転写ドラム21に当接
してから、クリーニングブラシ40が回転される構成にな
っているが、以下にクリーナユニット37を揺動して持ち
上げるための関係式について第４図を参照して説明す
る。

モータ44の駆動トルクをT_Mとすれば、アイドラー・プ
ーリ43に加わるトルクT_Iは、モータ・プーリ45の歯数を
Z_M、アイドラー・プーリ43の歯数をZ_Iとすると、 T_I＝T_M×Z_I÷Z_M となる。

クリーナ本体の重さをＷ、揺動中心から重心Ｇまでの
距離をＬとすると、持ち上げトルクは、 T_U＝Ｌ×Ｗ×cosθ となる。

ブレーキ負荷をT_Bとすると、ブレーキはT_B＞T_Uの負荷
が必要であり、又、持ち上げるためには、T_I＞T_Uでなけ
ればならないので、 T_M×Z_I÷Z_M＞Ｌ×Ｗ×cosθ となる。即ち、上述した不等式から、 T_M＞Z_M÷Z_I×Ｌ×Ｗ×cosθ ……（１） が得られる。

又、クリーニング中の負荷トルクはモータのトルク以
下でなければならないので、ブレーキ負荷をT_B、クリー
ニング中のブラシ負荷をT_Cとすると、 T_B＋T_C＜T_I×Z_C÷Z_I＝T_M×Z_C÷Z_M となる。よって、 T_M＞Z_M÷Z_C×（T_B＋T_C） ……（２） が得られる。

故に、上述した（１）式、（２）式の関係が成り立つ
ように各パラメータを決定してやれば良い。

例えば、Z_M＝16、Z_I＝36、Z_C＝30とし、更にＬ×Ｗ＝
1.65kg・cm、θ＝30゜とすると、クリーナ本体を持ち上
げるのに必要なトルクは、 T_U＝Ｌ×Ｗ×cosθ＝1.43kg・cm であるから、ブレーキ負荷トルクT_Bを2kg・cm、クリー
ニング中のブラシ回転負荷トルクT_Cを0.5kg・cmに設定
すると、 T_M＞Z_M÷Z_I×1.43（持ち上げるのに必要なトルク）＝0.
63kg・cm T_M＞Z_M÷Z_C×（T_B＋T_C）（クリーニングに必要なトル
ク）＝1.33kg・cm よってモータトルクT_Mが1.5km・cmのモータを選択す
れば、本実施例を作動させることができる。

然し、上述した実施例においてはブレーキドラム50と
ブレーキバンド51から構成されるブレーキ手段を設けて
いるが、クリーナユニット36を揺動軸33を中心に揺動さ
せるためにはブレーキ手段を必ずしも設ける必要はな
い。即ち、非クリーニング時（クリーニングブラシ40が
転写ドラム21に当接しないとき）のブラシ回転負荷トル
クをクリーナユニット36を揺動させて転写ドラム21に当
接させるのに必要なトルクよりも大きく設定することに
より、ブレーキ手段を設けることなくクリーナユニット
36を揺動軸33を中心に揺動させることができる。

次いで、第３図及び第５図乃至第７図を参照してバキ
ューム吸引部の切り換え弁手段について説明する。ハウ
ジング37には円筒状の出口部37aが形成されており、こ
の出口部37aに吸引ダクト55が連結され、吸引ダクトは
図示しないブロア等のバキューム吸引手段に接続されて
いる。ハウジング出口部37aには切り換え弁56が軸57で
回転自在に取付けられている。切り換え弁56は第７図に
最も良く示されているように、切欠58aの形成されたカ
ム58が軸57に一体的に取付けられている。カム58は引張
スプリング61により切欠60aの形成されたフレーム60に
連結されている。

第５図はクリーナユニット36が転写ドラム21から離れ
ている状態を示しており、この場合には引張スプリング
61の付勢力によりカム58の切欠58aがフレーム60の切欠6
0a中に嵌合し、切り換え弁56は閉じている。第６図に示
すようにクリーナユニット36が転写ドラム21に当接する
ように回動されると、カム58が引張スプリング61の付勢
力に打ち勝ってフレーム60の先端部分60bに乗り上げ、
切り換え弁56は開いた状態となる。このように本実施例
の切り換え弁はクリーナユニットの揺動運動に応じて閉
じたり開いたりするため、ソレノイド等のアクチュエー
タを何ら設けることなくして機械的に切り換え弁を切り
換えることができる。

以下上述した本実施例の作動について説明する。コピ
ーサイクルが終了するとクリーニング装置32を使用した
転写ドラム21のクリーニングが行われる。即ち駆動モー
タ44が回転し、この駆動力がモータ・プーリ45、タイミ
ングベルト46、アイドラー・プーリ43、タイミングベル
ト48、クリーナ・プーリ47を介してクリーニングブラシ
40に伝達される。このとき、ブレーキ負荷トルクがクリ
ーナユニット36を揺動させて転写ドラム21に当接させる
のに必要なトルクよりも大きく設定されているので、ク
リーニングブラシ40は回転せずに、クリーナユニット36
が揺動軸33を中心として時計回りに揺動し、クリーニン
グブラシ40が転写ドラム21に当接する。これによりクリ
ーナユニット36の揺動運動は停止し、クリーニングブラ
シ40が駆動モータ44の駆動力により回転されて転写ドラ
ム21に付着しているトナー粉末を掻落とす。クリーナユ
ニット36が揺動軸33を中心として時計方向に揺動する
と、第６図に示すように切り換え弁56が開き、転写ドラ
ム21から掻落とされたトナーは吸引ダクト55を介してバ
キューム吸引され回収される。このクリーニング工程は
通常転写ドラム21が１回転する間行われる。

クリーニングが終了すると駆動モータ44の駆動が断た
れ、クリーナユニット36が自重により第５図に示すよう
に揺動軸33を中心にして反時計方向に揺動し、転写ドラ
ム21から自動的に離れる。このとき、切り換え弁56のカ
ム58が引張スプリング61に引っ張られてフレーム60の切
欠60a中に嵌合するため、切り換え弁56は第５図に示す
ように閉じた状態となる。これによりブロア等のバキュ
ーム吸引手段を現像装置等と共用している場合に、クリ
ーニング装置非作動時に切り換え弁56を閉じることによ
り、バキューム吸引手段の吸引力を落とすことなく現像
装置等のトナークラウドの吸引に有効に利用することが
できる。このことは本実施例のクリーニング装置が、通
常コピーサイクル終了後のシャットダウンサイクル中に
作動するように設定されているので、コピーサイクル中
は吸引手段の吸引力を現像装置のトナークラウドの吸引
等に全て差し向けられるので特に有効である。

上述した実施例では駆動力の伝達をプーリ及びタイミ
ングベルトを介して行っているが、本発明はこれに限定
されるものではなく、スプロケットとチェーンの組合
せ、或いはギヤの噛み合わせにより行うようにしても良
い。

また、上述した実施例では本発明の転写ドラムのクリ
ーニングに適用した例について説明したが、本発明のク
リーニング装置はこれに限定されるものではなく、転写
ドラムのクリーニングにも、さらにはドラム状又はベル
ト状の感光体のクリーニングにも適用可能である。

発明の効果 本発明のクリーニング装置は以下詳述したように構成
したので、カム等の複雑な機構を設けることなく、簡単
な構成で転写ドラムへのセルフコンタクトが可能な転写
ドラムのクリーニング装置を安価に提供できるという効
果を奏する。更にソレノイド等を設けることなく切り換
え弁を作動できるので、切り換え弁機構のコストダウン
を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図のＩ−Ｉ線断面図、 第２図は第３図のII方向矢視図、 第３図は本発明実施例の一部断面平面図、 第４図はクリーナユニット持ち上げのための関係式を得
るための説明図、 第５図は切り換え弁部分の断面図であり、クリーニング
装置が非作動状態を示している。 第６図はクリーニング中の切り換え弁部分の断面図、 第７図は切り換え弁の斜視図 第８図は本発明のクリーニング装置を適用するのに適し
たカラー複写機の概略構成図である。 13……感光体ドラム、 21……転写ドラム、 32……クリーニング装置、 33……揺動軸、 36……クリーナユニット、 40……クリーニングブラシ、 43……アイドラー・プーリ、 44……駆動モータ、 45……モータ・プーリ、 46,48……タイミングベルト、 47……クリーナ・プーリ、 50……ブレーキドラム、 51……ブレーキバンド、 55……吸引ダクト、 56……切り換え弁、 58……カム。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体上のトナー像を転写材上に転写する
   画像形成装置において、 ハウジング中に回転可能なクリーニングブラシを収容し
   たクリーナユニットを揺動軸を中心にして揺動可能に軸
   支し、 該揺動軸と同軸上に環状駆動部材を設け、 前記クリーニングブラシの回転軸に環状被駆動部材を固
   着し、 前記環状駆動部材と前記環状被駆動部材とを動力伝達手
   段で連結するとともに、 前記環状駆動部材を動力源に連結して構成し、 前記クリーニングブラシが被クリーニング部材に当接し
   ないときのブラシ回転負荷トルクを前記クリーナユニッ
   トを揺動させて該被クリーニング部材に当接させるのに
   必要なトルクよりも大きく設定するとともに、動力源ト
   ルクをクリーニング中のブラシ回転負荷トルクとクリー
   ナユニット揺動トルクとの和よりも大きく設定したこと
   を特徴とするクリーニング装置。
2. 【請求項２】前記ハウジング内を吸引ダクトを介して吸
   引手段に連通し、該吸引ダクト内又は吸引ダクトに連結
   したハウジングの出口部内に、クリーナユニットの揺動
   運動に連動して作動してクリーニングブラシが被クリー
   ニング部材から離れているときには閉じ、接触している
   ときには開く弁手段を設けたことを特徴とする請求項１
   記載のクリーニング装置。