JP3924561B2 - 転写ベルト装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像形成装置の転写ベルトに付着したトナーの除去方法に関する。

画像形成装置では、マシン設置環境周りの雰囲気（温湿度など）に合ったプロセス条件を設定するためにプロセスコントロールパッチを転写ベルト上に形成しセンサにより濃度を測定するプロセスコントロール処理が行われる。この処理は、電源ＯＮ時もしくは一定時間通電放置後に行われる。このように、通常使用条件下の印字動作の場合でも転写ベルト上に不要トナーが発生する。また、印字動作中に転写用紙のジャム等により転写ベルト上に不要トナーの付着が発生する。

この不要トナーを完全に除去しない限り印字用紙の裏面側にトナー汚れが付着するばかりか、トナーを用紙に定着させる定着ローラまでもがトナー汚れとなってしまう。その結果、画像品位の低下が発生する。そこで転写ベルトのクリーニング機構が必要となる。

転写ベルト上のトナーなどのトナーを除去するクリーニング機構として、一般的に、メカクリーニング、電界クリーニングが用いられている。

メカクリーニングは図２（ａ）に示すように、転写ベルトに付着したトナーを取り除くために、ゴムブレードなどの弾性部材を転写ベルトに押し付け、付着したトナーを機械的に取り除く手法が用いられている。

従来の転写ベルトクリーニングは、駆動もしくは従動ローラ３などの転写ベルト２の張力を確保するためのテンションローラが転写クリーニングブレード４ａのバックアップローラに兼用されている（例えば、特許文献１参照。）。

電界クリーニングは、図２（ｂ）に示すように転写ベルトに付着したトナーを取り除くために転写ベルトとクリーニング部材との間に電界を印加してクリーニングを行う方法である。クリーニング部材に、感光体７から転写ベルト２にトナーを吸引するために印加する印加電界と逆極性の電界を印加する、それによって、転写ベルト２上に存在する不要トナーを除去する（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−３３０３９５号公報 特開平０７−１６８４５４号公報

しかしながら、従来のメカクリーニングにおいては、転写ベルトにおける駆動もしくは従動ローラと接触している場所にクリーニングブレードを当接すると、転写ベルト裏面にキャリアもしくはトナー等の異物があるときは、上記ローラとブレードの当接圧力によってキャリアもしくはトナーが転写ベルト、若しくはローラに付着し、転写ベルト表面の凹凸が発生する事となり、ライフ経過後の転写ベルトのクリーニング不良、凹凸に起因する転写工程の不均一から印字品位の低下が発生する。

また、転写ベルトのクリーニング不良は、印字用紙の裏汚れの要因にもなり、転写ベルトから定着装置に搬送された場合、定着ローラを汚し、定着不良を引き起こす。最悪の場合は、転写ベルトもしくはクリーニングブレード等の破損が発生してマシン自身の故障原因となった。

また、電界クリーニングの場合においては、転写ベルト抵抗値が環境変動をするためにクリーニング電圧が、転写ベルトの耐圧を超える場合があり、この場合には転写ベルトに放電を生じてしまう。また付着トナーの帯電量もしくは帯電極性が変動していることがあるため（トナーは、必ずしも飽和帯電量に帯電しているわけではない。また、転写ベルト上に付着するトナーが同一極性という保障もない。すなわち、転写工程での電界で、飽和帯電でないトナーは印加電界の作用で逆極性に転移する事がある。）、所定電界を印加しても転写ベルト上の付着トナーを完全に除去する事は出来ない。

本発明の目的は、転写ベルトとクリーニングブレードの当接圧もしくは当接角度等を常に安定させるためには、補助ローラを設置することにより、安定した加圧力を加えた状態で転写ベルト上の不要トナーをクリーニングすると共に、転写ベルトに一定の張力を常に加えて転写ベルトとクリーニングブレードの当接圧もしくは当節角度等を常に安定させ、転写ベルトとクリーニングブレードとの設置条件を使用環境条件・マシンライフ条件・印字サイクル条件に関係なく常に安定した状態とすることにある。

この発明は上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。

（１） 複数のローラに張架されて感光体ドラムに対向する画像形成領域を含むループ状の経路を所定の搬送方向に搬送される転写ベルトを備え、この転写ベルトを介して感光体ドラム上の画像情報を用紙上に転写する転写ベルト装置において、
前記転写ベルトの外周面に当接するクリーニングブレードを備えたクリーニングユニットを、前記複数のローラのうち前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する特定のクリーニング位置ローラの前記搬送方向上流側近傍で、かつ前記転写ベルトの内側面が前記複数のローラのいずれにも接しない位置に配置し、
前記クリーニング位置ローラは、前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する複数ローラのうちで前記搬送方向の配置間隔が最も狭い２つのローラのうちの前記搬送方向下流側のローラであり、
前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する複数ローラのうちの前記搬送方向上流側のローラが、前記転写ベルトに一定張力を加える補助ローラであり、かつ
前記転写ベルトにおけるクリーニング位置ローラと補助ローラとの間で振動が発生しないように、前記補助ローラが前記クリーニング位置ローラに近接配置され、かつ
前記クリーニング位置ローラは、前記転写ベルトに搬送力を供給する駆動ローラであり、
前記クリーニングユニットは、前記クリーニングブレードとともに、シートからのトナーの発散を防止するトナー飛散防止シート、ユニット内のトナーを所定の回収位置に搬送する廃トナー回収用スクリューを含む部材を内包するユニットであることを特徴とする。

この構成では、クリーニングユニットのクリーニングブレードの内側面が複数のローラのいずれにも接しない位置において転写ベルトの外周面に接触する。したがって、転写ベルト裏面にキャリアもしくはトナー等の異物がある場合に、ローラとブレードとの間で圧縮されることがない。
また、クリーニングユニットを最も狭い間隔のローラ間に配管しているため、クリーニングブレードが当接しても大きなたわみが生じることがない。
さらに、補助ローラが転写ベルトに一定張力を加える。したがって、転写ベルトに十分な張力が作用している部分にクリーニングブレードが当接し、クリーニングブレードの当接によって転写ベルトに大きなたわみを生じることがない。
転写ベルトにおいて駆動ローラが搬送力を供給する部分の上流側にクリーニングシートが配置される。したがって、転写ベルトに十分な張力が作用している引っ張り側となる部分にクリーニングブレードが当接し、クリーニングブレードの当接によって転写ベルトに大きなたわみを生じることがない。
前記クリーニングブレードとともに、トナー飛散防止シート、廃トナー回収用スクリューを含む部材を内包している。したがって、ブレードによって転写ベルトから除去されたトナーはトナー飛散防止シートによってユニット内に確実に収納された後、廃トナー回収用スクリューによって所定の回収位置に搬送される。

この発明によれば、以下の効果を奏することができる。

（１）クリーニング不良ばかりでなく転写ベルト又はクリーニングブレードの破損の虞など、を防ぐことができる。

（２）ローラとローラ間の張力が大きくクリーニングブレードによるたわみがあまり生じず、転写ベルトの波うちを抑えることができる。

（３）張力が大きくたわみがあまり生じないので転写ベルトの波うちを抑えることができる。

（４）張力が大きくたわみがあまり生じないので転写ベルトの波うちを抑えることができる。

（５）トナーを十分に回収することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置であるデジタルカラー複写機１の構成を示す正面断面の略図である。複写機本体１の上面には、原稿台１１１及び操作パネルが設けられ、複写機本体１の内部に画像読取部１１０および画像形成部２１０が設けられた構成である。原稿台１１１の上面には原稿台１１１に対して開閉可能な状態で支持され、原稿台１１１面に対して所定の位置関係をもって両面自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ；Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）１１２が装着されている。

両面自動原稿送り装置１１２は、まず原稿の一方の面が原稿代１１１の所定位置において画像読取部１１０に対向するよう原稿を搬送し、この一方の面についての画像読取が終了した後に、他方の面が原稿台１１１の所定位置において画像読取部１１０に対向するよう原稿を反転して原稿台１１１に向かって搬送する。そして、両面自動原稿送り装置１１２は、原稿の片面のみあるいは両面の画像を読み取ることができるように原稿を搬送し、１枚の原稿についての画像読取が終了した後にこの原稿を排出し、次の原稿についての読取搬送動作を実行する。

以上の原稿の搬送および表裏反転の動作は、複写機全体の動作に関連して制御される。 画像読取部１１０は、両面自動原稿送り装置１１２により原稿台１１１上に搬送されてきた原稿の画像を読み取るために、原稿台１１１の下方に配置されている。画像読取部１１０は原稿台１１１の下面に沿って平行に往復移動する第１及び第２の走査ユニット１１３，１１４と、光学レンズ１１５と、光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ１１６とを有している。

第１の走査ユニット１１３は原稿画像表面を露光する露光ランプと、原稿からの反射光像を所定の方向に向かって偏向する第１ミラーとを有し、原稿台１１１の下面に対して一定の距離を保ちながら所定の走査速度で平行に往復移動する。

第２の走査ユニット１１４は、第１の走査ユニット１１３の第１ミラーにより偏向された原稿からの反射光像をさらに所定の方向（光学レンズ１１５）に向かって偏向する第２ミラーおよび第３ミラーを有し、第１の走査ユニット１１３と一定の速度関係を保って平行に往復移動する。

光学レンズ１１５は、第２の走査ユニットの第３ミラーにより偏向された原稿からの反射光像を縮小し、縮小された光像をＣＣＤラインセンサ１１６上の受光面に結像させる。

ＣＣＤラインセンサ１１６は、結像された光像を順次光電変換して電気信号として出力する。ＣＣＤラインセンサ１１６は、白黒画像あるいはカラー画像を読み取り、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分に色分解したラインデータを出力することのできる３ラインのカラーＣＣＤである。このＣＣＤラインセンサ１１６により電気信号に変換された原稿画像情報は、さらに、図示しない画像処理部に転送されて所定の画像処理が施される。

次に、画像形成部２１０の構成、および画像形成部２１０に係わる各部の構成について説明する。

画像形成部２１０の下方には、用紙トレイ内に積載して収容されている用紙（記録媒体）Ｐを１枚ずつ分離して画像形成部２１０に向かって供給する給紙機構２１１が設けられている。そして１枚ずつ分離供給された用紙Ｐは、画像形成部２１０の画像形成にタイミングを合わせて画像形成部２１０に搬送される。

画像形成部２１０の下方には、転写搬送ベルト機構２１３が配置されている。転写搬送ベルト機構２１３は、駆動ローラ２１４と従動ローラ２１５との間に略平行に伸びるように張架された転写搬送ベルト（転写担持体）２１６に用紙Ｐを静電吸着させて搬送する。 さらに、用紙搬送路における転写搬送ベルト機構２１３の下流側には、転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させるための定着装置２１７が配置されている。この定着装置２１７の一対の定着ローラ間におけるニップ部を通過した用紙Ｐは、搬送方向切り換えゲート２１８を経て、排出ローラ２１９により複写機本体１の外壁に取り付けられている排紙トレイ２２０上に排出される。

画像形成部２１０における転写搬送ベルト２１６の上方には、転写搬送ベルト２１６に近接して、第１の画像形成ステーションＰａ，第２の画像形成ステーションＰｂ、第３の画像形成ステーションＰｃ、および第４の画像形成ステーションＰｄが、用紙搬送経路の上流側から下流側に向かってこの順に並設されている。

転写搬送ベルト２１６は駆動ローラ２１４によって、図１において矢印Ｚで示す方向に摩擦駆動され、前述したように給紙機構２１１を通じて給送される用紙Ｐを静電気力により把持し、用紙Ｐを画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄへと順次搬送する。

各画像ステーションＰａ〜Ｐｄは、実質的に同一の構成を有している。各画像ステーションＰａ〜Ｐｄは、図１に示す矢印Ｆ方向に回転駆動される感光体ドラム２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、および２２２ｄをそれぞれ含んでいる。

各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの周辺には、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄをそれぞれ一様に帯電する帯電器２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄと、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に形成された静電潜像をそれぞれ現像する現像装置２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄと、現像された感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上のトナー像を用紙Ｐへ転写する転写用電極として機能する転写ローラ２２５ａ、２２５ｂ、２２５ｃ、２２５ｄと、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に残留するトナーを除去するクリーニング装置２２６ａ、２２６ｂ、２２６ｃ、２２６ｄと、が感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの回転方向に沿って順次配置されている。

また、各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄの上方には、レーザ書込ユニット２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ、２２７ｄがそれぞれ設けられている。レーザ書込ユニット２２７ａ〜２２７ｄは、画像データに応じて変調されたドット光を発する半導体レーザ素子（図示せず。）、半導体レーザ素子からのレーザビーム主走査方向に偏向させるためのポリゴンミラー（偏向装置）２４０と、ポリゴンミラー２４０により偏向されたレーザビームを感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ表面に結像させるためのｆθレンズ２４１やミラー２４２、２４３などから構成されている。

レーザ書込ユニット２２７ａにはカラー原稿画像の黒色成分像に対応する画素信号が、レーザ書込ユニット２２７ｂにはカラー原稿画像のシアン色成分像に対応する画素信号が、レーザ書込ユニット２２７ｃにはカラー原稿画像のマゼンダ色成分像に対応する画素信号が、そして、レーザ書込ユニット２２７ｄにはカラー原稿画像のイエロー色成分像に対応する画素信号がそれぞれ入力される。

これにより色変換された原稿画像情報に対応する静電潜像が各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上に形成される。そして、現像装置２２４ａには黒色のトナーが、現像装置２２４ｂにはシアン色のトナーが、現像装置２２４ｃにはマゼンダ色のトナーが、現像装置２２４ｄにはイエロー色のトナーがそれぞれ収容されており、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄ上の静電潜像は、これら各色のトナーにより現像される。

これにより、画像形成部２１０にて色変換された原稿画像情報が各色のトナー像として再現される。

上記構成のデジタルカラー複写機においては、用紙Ｐとしてカットシート状の紙が使用される。この用紙Ｐは、給紙カセットから送り出されて給紙機構２１１の給紙搬送経路のガイド内に供給されると、その用紙Ｐの先端部分がセンサ（図示せず）にて検知され、このセンサから出力される検知信号に基づいて一対のレジストローラ２１２により一旦停止される。

そして、用紙Ｐは各画像ステーションＰａ〜Ｐｄとタイミングをとって図１の矢印Ｚ方向に回転している転写搬送ベルト２１６上に送られ、画像形成ステーションＰａの手前で転写搬送ベルト２１６に静電吸着される。

各画像ステーションＰａ〜Ｐｄにおいては、各色のトナー像が、それぞれ形成され、転写搬送ベルト２１６により静電吸着されて搬送された用紙Ｐの表面上に重ね合わされる。第４の画像ステーションＰｄによる画像の転写が完了すると、用紙Ｐは、その先端部分から順次、転写搬送ベルト２１６上がら剥離され、定着装置２１７へと導かれる。最後に、トナー画像が定着された用紙Ｐは、用紙排出口（図示せず。）から排紙トレイ２２０上へと排出される。

なお、上述の例では各感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄへの光書込を行う。光書込手段として、レーザビームを露光走査するレーザ書込ユニット２２７ａ〜２２７ｄを用いたが、これに代えて、発光ダイオードアレイと結像レンズアレイなどがから成る固体走査書込光学系（ＬＥＤヘッド）を用いても良い。ＬＥＤヘッドはレーザ書込ユニットに比べ、サイズも小さく、また可動部分がなく無音である。よって、複数個の光書込ユニットを必要とするタンデム方式のデジタルカラー複写機などの画像形成装置では、好適に用いることができる。

図３は本実施形態に係る転写ベルト装置の構成図である。図３（ａ）において２は転写ベルト、３はこの発明のクリーニング位置ローラである駆動ローラ（又は従動ローラ）、４はクリーニングユニット、５は補助ローラ、６は転写ローラ、７は感光体ドラム、８は従動ローラ（又は駆動ローラ）である。

クリーニングユニット４は、クリーニングブレード４ａ、トナー飛散防止シート４ｂ、トナー回収スクリュー４ｃを備えている。クリーニングブレード４ａは転写ベルト上の不要なトナーを掻き落とす。トナー飛散防止シートは転写ベルトから掻き落とされた残留トナーが外部に飛散することを防止する。廃トナー回収スクリュー４ｃは、クリーニングユニット４内において回転自在に支持され、転写ベルトから掻き落とされた残留トナーをクリーニングユニット４の内部から外部の図示しない回収トナー貯蔵ボックスに搬送する。 クリーニングユニット４は、駆動ローラ３の搬送方向上流側近傍で転写ベルト２の内側面が複数のローラのいずれにも接しない位置に配置されている。クリーニング駆動ローラ３は転写ローラ６及び感光体７の位置する画像形成領域を除く範囲に位置する複数ローラのうちで搬送方向の配置間隔が最も狭い２つのローラのうちの搬送方向下流側のローラである。もう一方の搬送方向上流側のローラが転写ベルト２に一定張力を加える補助ローラ５である。また、駆動ローラ３は転写ベルト２に回転力を供給する。

従って、クリーニングブレード４ａは駆動ローラ３と補助ローラ５の間で転写ベルト２を押圧する。クリーニングブレード４ａと転写ベルト２の接点にバックアップローラが無いために、転写ベルト２の環境変動による伸縮・回転起動時などの振動・量産バラツキによるベルト周長差などにより、クリーニングブレード４ａの当接圧・食い込み量などの変化の吸収ができる。また、クリーニングブレード４ａが転写ベルトを所定圧力で押圧しているため、搬送・回転している転写ベルトがローラ間（クリーニング位置ローラ３と補助ローラ５の間）で振動する現象がなくなり、クリーニング性能の向上が図れる。

更に、上記問題点に記載した、転写ベルト２の裏面にキャリアもしくはトナー等の異物がある時は、上記ローラとブレードの当接圧力によってキャリアもしくはトナーが転写ベルト２、若しくはローラに付着し、転写ベルト２の表面の凹凸が発生することになるので、転写ベルト２のクリーニング不良、凹凸に起因する転写工程の不均一から印字品位の低下が発生する現象も低減される。

クリーニングユニット４、補助ローラ５の配置はクリーニングユニット４がクリーニング位置ローラ３に近接し、補助ローラ５は出来るだけローラ間の転写ベルト２の振動が発生しない位置であることが望ましい。

即ち、図３（ｂ）に示すように、搬送・回転する転写ベルト２は架橋される各ローラ（ここでは、駆動ローラ３。）の搬送方向上流と下流側で転写ベルト２が搬送されるときのベルト張力の引っ張り側２ａ、緩み側２ｂとなる。この現象は引っ張り側の方が転写ベルト２の搬送で振動が少なく、ベルト自体の緩みも少ない状態となる。ここでは、転写ベルト２において駆動ローラ３が搬送力を供給する部分の上流側にクリーニングブレードが配置される。したがって、転写ベルト２に十分な張力が作用している引張側２ａとなる部分にクリーニングブレード４ａが当接し、クリーニングブレード４ａの当接によって転写ベルトに大きなたわみを生じることがない。クリー二ングブレード４ａを押圧する時に安定した圧力で、一定の食い込み距離を確保できる。すなわち、安定したクリーニング性能の確保ができる。

また、クリーニングユニット４は、クリーニングブレード４ａとともに、トナー飛散防止シート４ｂ、廃トナー回収用スクリュー４ｃを含む部材を内包するユニットであるので、トナーを確実に回収することができる。

本実施形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。 従来の実施例を示す転写ベルト装置の構成図である。 本実施形態に係る転写ベルト装置の構成図である。

符号の説明

１ デジタルカラー複写機
２ 複写ベルト
３ 駆動ローラ
４ クリーニングユニット
４ａ クリーニングブレード
４ｂ トナー飛散防止シート
４ｃ トナー回収スクリュー
５ 補助ローラ
６ 転写ローラ
７ 感光体ドラム

Claims (1)

1. 複数のローラに張架されて感光体ドラムに対向する画像形成領域を含むループ状の経路を所定の搬送方向に搬送される転写ベルトを備え、この転写ベルトを介して感光体ドラム上の画像情報を用紙上に転写する転写ベルト装置において、
   前記転写ベルトの外周面に当接するクリーニングブレードを備えたクリーニングユニットを、前記複数のローラのうち前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する特定のクリーニング位置ローラの前記搬送方向上流側近傍で、かつ前記転写ベルトの内側面が前記複数のローラのいずれにも接しない位置に配置し、
   前記クリーニング位置ローラは、前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する複数ローラのうちで前記搬送方向の配置間隔が最も狭い２つのローラのうちの前記搬送方向下流側のローラであり、
   前記経路における画像形成領域を除く範囲に位置する複数ローラのうちの前記搬送方向上流側のローラが、前記転写ベルトに一定張力を加える補助ローラであり、かつ
   前記転写ベルトにおけるクリーニング位置ローラと補助ローラとの間で振動が発生しないように、前記補助ローラが前記クリーニング位置ローラに近接配置され、かつ
   前記クリーニング位置ローラは、前記転写ベルトに搬送力を供給する駆動ローラであり、
   前記クリーニングユニットは、前記クリーニングブレードとともに、シートからのトナーの発散を防止するトナー飛散防止シート、ユニット内のトナーを所定の回収位置に搬送する廃トナー回収用スクリューを含む部材を内包するユニットであることを特徴とする転写ベルト装置。

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