JP4393342B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、転写手段に付着したトナーを静電的に除去するクリーニング手段を備えた画像形成装置に関する。
特許文献1には、転写手段を機械的にクリーニングする、図11のような構成が記載されている。
感光ドラム101上に形成したトナー像を、複数のローラ102〜106に掛け渡した中間転写ベルト107に一次転写し、その後、二次転写ローラ109によって記録材上に二次転写する。二次転写ローラ109は、その軸109aが、揺動中心136を中心に揺動する揺動アーム137によって支持されている。揺動アーム138の基端部は、引っ張りばね138によって付勢されるとともに、偏心カム139によって駆動される。これにより、二次転写ローラ109は、中間転写ベルト107に接離される。二次転写ローラ109に付着したトナー(転写残トナー)は、表面に当接されたクリーニングブレード133によって機械的に払拭される。
また、特許文献2には、図12に示すように、中間転写ベルト208に対して静電クリーニングを用いているものが記載されている。ローラ203〜205に掛け渡された感光ベルト201上に形成されたトナー像は、ローラ209〜212に掛け渡された中間転写ベルト208に転写される。対向ローラとしてのローラ209によって形成される中間転写ベルト208のクリーニング領域にはクリーニング手段213が設けられている。クリーニング手段213は、軸222を中心に揺動するアーム221に固定されたクリーニング容器230を有している。クリーニング容器230内には、第1のバイアスローラ224及びこれに接触する第1のファーブラシ223と、第2のバイアスローラ227及びこれに接触する第2のファーブラシ226と、1つの搬送スクリュー229が配設されている。第1のファーブラシ223と第2のファーブラシ226とを中間転写ベルト208に接触させ、これらに相互に逆極性のバイアスを印加することにより、中間転写ベルト208上のトナーを除去するようにしている。
特開平11−52757号公報 特開2001−337542号公報
しかしながら、上述の特許文献1に記載されているものは、長期の使用に伴ってクリーニングブレードの摺擦によって二次転写ローラ109が磨耗するため、転写不良が発生する。また、二次転写ローラに静電的に付着している転写残トナーを、クリーニングブレードによって確実に除去することが難しい。
一方、特許文献2に記載されているものは、クリーニング手段に対してクリーニングバイアスを印加するため、他の部材に対するリークを防止しつつ良好なクリーニングを行うことが困難である。
なお、転写手段のクリーニングが十分に行われない場合には、記録材に裏面にトナーが付着する、いわゆる裏汚れが発生する。
本発明は、クリーニング手段に付着したトナーを静電的に良好に除去し、裏汚れを防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体の外面に接触して、接地されている前記中間転写体上のトナー像を記録材へ転写する転写ローラと、フロートになっており、前記転写ローラからトナーを静電的に回収するファーブラシと、前記ファーブラシからトナーを静電的に除去する静電ローラと、前記静電ローラからトナーを掻き取る掻き取り部材と、前記転写ローラと前記ファーブラシと前記静電ローラとを一体で支持する支持部材と、前記静電ローラにクリーニングのためのバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有する画像形成装置において、前記転写ローラの軸方向において前記画像形成手段がトナー像を形成可能な幅をL1とし、前記転写ローラの幅をL2とし、前記ファーブラシの幅をL3とし、前記静電ローラの幅をL4とし、前記掻き取り部材の幅をL5とするとき、L2 > L3 >L1 と、L4 > L5 >L3 とを満たし、前記支持部材は、前記静電ローラの軸を支点として、前記ファーブラシと前記転写ローラを揺動可能に構成されることで、前記転写ローラが前記中間転写体に対して接離可能に構成されており、前記バイアス印加手段との電気的接点が揺動動作の支点である前記静電ローラの軸に設けられることで、前記転写ローラが前記中間転写体に接している場合と離れている場合のいずれにおいても、バイアス印加によるクリーニングが可能であることを特徴とする。
本発明によると、画像可能幅をL1、転写手段の幅をL2、クリーニング手段の幅をL3としたときに、これらL1、L2、L3がL2>L3>L1を満たすようにすることで、クリーニング手段に印加されるバイアスが転写手段の両端部にリークすることを防止して、確実で良好なクリーニングを行うことができる。
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同じ符号を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
<実施の形態1>
図1に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式、中間転写体方式の4色フルカラーのプリンタであり、同図はこのプリンタ(以下「画像形成装置」という。)の概略構成を模式的に示す、正面側から見た縦断面図である。
同図に示す画像形成装置は、感光ドラム(像担持体)1を備えている。感光ドラム1の周囲には、この感光ドラム1表面を帯電する一次帯電器(帯電手段)2、帯電後の感光ドラム1表面に静電潜像を形成する露光装置(露光手段)4、静電潜像をトナー像として現像する現像装置(現像手段)3、感光ドラム1上のトナー像が転写される中間転写ベルト(中間転写体)8、転写残トナーを除去するクリーニング装置(ドラムクリーニング手段)7等が配設されている。また、被転写体である記録材P(例えば、紙、透明フィルム)の搬送方向に沿って上流側から順に、給紙カセット12、給紙ローラ13、レジストローラ14、二次転写ローラ(転写手段)5、搬送ベルト16、定着装置6、搬送ローラ17、排紙ローラ18等が配設されている。
上述構成の画像形成装置の概略の動作は、以下のとおりである。帯電、露光、現像により、感光ドラム1上にイエロー(Y)のトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト8上に一次転写する。同様の工程を、残りの3色、すなわちマゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)についても繰り返し、中間転写ベルト8上で4色のトナー像を重ね合わせる。これら4色のトナー像を、記録材P上に一括で二次転写し、その後、定着する。これにより、4色フルカラーの画像を形成する。以下、さらに詳述する。
図1に示すように、画像形成装置は、像担持体としてドラム形の電子写真感光体(感光ドラム)1を備えている。感光ドラム1は、駆動手段(不図示)によって矢印R1方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。
感光ドラム1表面は、一次帯電器2によって所定の極性・電位に一様に帯電される。同図に示す一次帯電器2は、コロナ放電器によって構成されている。
一様に帯電された感光ドラム1は、露光装置4によって静電潜像が形成される。露光装置4は、レーザ光Lを発光させるレーザユニット4a、レーザ光Lを水平走査させるポリゴンミラー4b、ポリゴンミラー4bを高速回転させるスキャナモータ4c、レーザ光Lを結像させるfθレンズ4d、水平走査開始点を示すBD信号を検知する検知器4e、レーザ光Lを感光ドラム1に導く反射ミラー4f等を有している。また、レーザ光Lは、レーザユニット4aの入力信号である画像信号(VDO信号)によってオン/オフ変調される。
露光装置4は、中間転写体としての中間転写ベルト8上に感光ドラム1上のトナー像を転写する際の転写位置を考慮して決定される画像書き出し位置を、上述の検知器4eが検知し、この検知器4eからの基準信号(TOP信号)に同期して画像信号(VDO信号)により変調されたレーザ光Lが感光ドラム1上を走査露光する。これにより、1色目のイエローの画像信号(VDO信号)に対応する静電潜像が感光ドラム1上に形成される。
感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置3によって現像される。現像装置3は、回転可能なロータリ3aと、これに搭載された4個(4色)の現像器、すなわちイエロー,マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)の各色の現像剤を収納した現像器3Y,3M,3C,3Bkとを有している。現像装置4は、現像に供される色の現像器が、ロータリ3aの回転によって感光ドラム1表面に対向する現像位置に配置される。図1では、第1色目のイエローの現像器4Yが現像位置に配置されている。感光ドラム1上の静電潜像は、この現像器4Yによってトナーが付着され、イエローのトナー像として現像される。
こうして感光ドラム1上に形成されたトナー像は、中間転写体としての中間転写ベルト8上に転写される。中間転写ベルト8は、駆動ローラ10a、従動ローラ10b、テンションローラ10c、二次転写対向ローラ10dに掛け渡されており、また一次転写ローラ10eによって感光ドラム1表面に押圧されている。これにより、感光ドラム1と中間転写ベルト8との間には、一次転写部(一次転写ニップ部)T1が形成される。中間転写ベルト8は、駆動ローラ10aに回転によって矢印R8方向に、感光ドラム1のプロセススピードとほぼ同じ速度で回転駆動される。感光ドラム3に形成された上述のイエローのトナー像は、一次転写ローラ10eにトナーと逆極性の一次転写バイアスが印加されることで、一次転写部T1において中間転写ベルト8上に一次転写される。
トナー像転写後の感光ドラム1は、一次転写時に中間転写ベルト8に転写されないで表面に残ったトナー(一次転写残トナー)がクリーニング装置7によって除去され、次のマゼンタの画像形成に供される。
イエローについて行った上述と同様の工程、すなわち帯電、露光、現像、一次転写、クリーニングを残りの3色についても繰り返し行って、中間転写ベルト8上で4色のトナー像を重ね合わせる。
さらに、給紙カセット12に収納されている記録材Pは、検知器4eからの基準信号(TOP信号)に基づいた所望のタイミングで給紙ローラ13によって給紙され、搬送ローラによってレジストローラ14まで搬送されて、一旦、停止される。そして、記録材Pは、中間転写ベルト8上のトナー像とタイミングを合わせるようにして、レジストローラ14により、二次転写部T2に供給される。ここで、二次転写部T2は、中間転写ベルト8表面側における、上述の二次転写対向ローラ10dに対応する位置に配置された二次転写ローラ5と中間転写ベルト8との間に形成される。なお、二次転写ローラ5は、中間転写ベルト8に対して接離可能に構成されていて、中間転写ベルト8上に4色のトナー像が転写されるまでは、中間転写ベルト8から離間されている。この二次転写部T2に供給された記録材Pは、二次転写ローラ5に二次転写バイアスが印加されることにより、二次転写部T2において、中間転写ベルト8上の4色のトナー像が表面に一括で二次転写される。
表面にトナー像が転写された記録材Pは、搬送ベルト16によって定着装置6に搬送され、ここで、加熱・加圧されて表面に4色のトナー像が溶融固着されて定着される。トナー像定着後の記録材Pは、搬送ローラ17a,17bによって、排紙トレイ18上に排出されて積載される。これにより1枚の記録材Pの片面に対する4色フルカラーの画像形成が終了する。
一方、トナー像転写後の中間転写ベルト8は、記録材Pに転写されないで表面に残ったトナー(二次転写残トナー)がベルトクリーナ11によって除去される。また、二次転写ローラ5に付着したトナーは、ファーブラシ22、静電ローラ20を介して掻き取り部材21によって除去される。また、マルチ給紙トレイ19及び給紙ローラ15を用いることにより、複数種類の記録材Pの給紙が行えるようになっている。
上述のように、二次転写部T2近傍には、中間転写ベルト8上のトナー像を記録材Pに二次転写する二次転写対向ローラ10d及び二次転写ローラ5が配設され、また図2,図3に示すように、二次転写ローラ5上のトナーを回収するファーブラシ22、このファーブラシ22に付着しているトナーを回収する静電ローラ20、この静電ローラ20に付着したトナーを掻き落とす掻き取り部材21が配設されている。
図2に示すように、二次転写ローラ5は、その両端部を揺動アーム(支持部材)25,26によって支持され、同様にファーブラシ22と静電ローラ20もそれぞれの両端部を揺動アーム25,26によって支持されている。これら揺動アーム25,26は、静電ローラ20の軸20aを中心にほぼ上下方向に揺動可能に構成されている。これら揺動アーム25,26は、その基端側に偏心カム29,30が当接されている。これら偏心カム29,30は、モータ(不図示)によって軸31を中心に回転され、これにより、揺動アーム25,26は、その先端側が軸20aを中心にほぼ上下方向に揺動する。この揺動アーム25,26の揺動に伴って、図4に示すように、二次転写ローラ5及びファーブラシ22は実線で示す位置と点線で示す位置とに揺動する。これにより、二次転写ローラ5は、中間転写ベルト8の外面に当接する作動位置(実線)と中間転写ベルト8から離間する退避位置(点線)の間を揺動する。つまり、二次転写ローラ5は、モータの回転による揺動アーム25,26の揺動動作によって、中間転写ベルト8に対して接離される。この二次転写ローラ5は、4色フルカラーの画像が形成される際には、最終色のトナー像が感光ドラム1から中間転写ベルト8に一次転写されるまで、中間転写ベルト8から離間している。そして、最終色のトナー像が感光ドラム1から中間転写ベルト8に一次転写されている最中に、中間転写ベルト8に当接され、二次転写が行われるようになっている。
上述の静電ローラ20の軸の一方の端部には、駆動モータ(不図示)によって駆動されるギヤ23が固定され、他方の端部にはギヤ7が固定されている。このギヤ23は、二次転写ローラ5の軸の一方の端部に固定されたギヤ24に噛合されており、またギヤ27は、ファーブラシ28の他方の端部に固定されたギヤ28に噛合されている。これにより、駆動モータによってギヤ23が回転されると静電ローラ20が図4中の矢印R20方向に回転し、またギヤ4を介して二次転写ローラ5が矢印R5方向に回転する。さらに、静電ローラ21の回転はギヤ27,28を介してファーブラシ22に伝達され、ファーブラシ22は矢印R22方向に回転する。このように駆動モータの回転によって静電ローラ20が回転し、二次転写ローラ5及びファーブラシ22が静電ローラ20と反対方向に回転する。したがって、二次転写ローラ5とファーブラシ22とは同方向に回転するようになっている。
二次転写ローラ5は、中間転写ベルト8に当接される前に、ファーブラシ22、静電ローラ20とともに所定時間回転するように構成されており、これによりクリーニングが行われる。また、二次転写ローラ5は、中間転写ベルト8から離れた後にも同様に、ファーブラシ22、静電ローラ20とともに所定時間回転され、これによりクリーニングが行われる。
次に、二次転写ローラ5のクリーニング方法について詳述する。中間転写ベルト8上に転写されたトナーはある極性をもっており、さらに二次転写を行う際に二次転写対向ローラ10dにバイアスを印加することによって記録材Pに転写される。よって、二次転写ローラ5上にある転写残トナーはほぼ同一の極性をもったトナーである。
ここで、図5を用いて二次転写部T2近傍の電気的な構成について説明する。まず、バイアス印加手段から、静電ローラ20に二次転写ローラ5上にある転写残トナーとは逆極性のバイアスを印加する。そして、ファーブラシ22は電気的にフロートであり、二次転写ローラ5は接地されている。ここで、二次転写ローラ5は静電ローラ20の軸20aを支点として揺動するため、静電ローラ20に高圧入力(バイアス印加)の際は、図6に示すように、従来から知られている方法を用いて、軸20aの端部(電気的接点)から板ばね33によって入力することが容易に可能となる。
図7(a),(b),(c),(d)に、二次転写ローラ5のクリーニング時のトナーの流れを示す。二次転写ローラ5上に付着している転写残トナーは、二次転写ローラ5の矢印R5方向に回転に伴って、(a),(b)に示すように、まず静電的にファーブラシ22に回収される。その後、ファーブラシ22の矢印R22方向の回転により、(c)に示すように、静電ローラ20に回収される。そして、(d)に示すように、静電ローラ20に接触している掻き取り部材21によって掻き落とされる。静電ローラ20から掻き落とされたトナーは、トナー搬送手段(不図示)によって搬送される。なお、トナー搬送手段を設ける代わりに、二次転写部のほぼ下方にトナー回収部を設けて、トナーをため込むように構成してもよい。ここで、掻き取り部材21は静電ローラ20に接触しており、掻き取り部材21自体が揺動する必要性がないため掻き取り部材21の位置精度を向上させることができる。
ここで、図8を用いて二次転写部T2のスラスト長(二次転写ローラ5の軸に沿った方向の長さ、以下「幅」という。)の構成について説明する。まず、ファーブラシ22は、その幅L3が二次転写ローラ5の幅L2よりも狭く(L2>L3)、かつファーブラシ22及び二次転写ローラ5の幅方向の位置について、ファーブラシ22の幅L3が二次転写ローラ5の幅L2内に収まるように配置される。これにより、静電ローラ20に印加されるバイアスがファーブラシ22を介して二次転写ローラ5の両端部にリークすることを防止する。
また、ファーブラシ22は、その幅L3が画像可能幅L1によりも広く(L3>L1)、かつ画像可能幅L1がファーブラシ22の幅L3内に収まるように配置される。これにより、静電ローラ20に印加されるバイアスがファーブラシ22を介して二次転写対向ローラ10dに印加されるバイアスと干渉して記録材P上に転写されるトナー像にムラができることを防止する。
つまり、画像可能幅L1、二次転写下ローラ5の幅L2、ファーブラシ22の幅L3の関係は以下になる。
L2>L3>L1
また、画像可能幅L1とファーブラシ22の幅L3の関係は以下になることが望ましい。
L3−L1≧0.5[mm]
これは、実験によって求めた。図9(a)に示すように、画像可能幅L1とファーブラシ22の幅L3との関係がL3−L1<0.5[mm]の場合は、静電ローラ20に印加されるバイアスがファーブラシ22を介して、二次転写対向ローラ10dに印加されるバイアスと干渉して画像可能幅L1の両端部で二次転写に必要な電流I[A]が得られない。
これに対して図9(b)に示すように、画像可能幅L1とファーブラシ22の幅L3との関係がL3−L1≧0.5[mm]の場合は、静電ローラ20に印加されるバイアスがファーブラシ22を介して、二次転写対向ローラ10dに印加されるバイアスと干渉せず画像可能幅L1の両端部で二次転写に必要な電流I[A]が得られていることがわかっている。
さらに、静電ローラ20は、その幅L4がファーブラシ22の幅L3よりも広く(L4>L3)、かつファーブラシ22の幅L3が静電ローラ20の幅L4内に収まるように配置される。これにより、静電的にファーブラシ22に回収される二次転写ローラ5上に付着している転写残トナーを確実に静電ローラ20に回収することができる。
図8に示すように、掻き取り部材21は、その幅(二次転写ローラ5の幅L2方向の長さ)L5が静電ローラ20の幅(二次転写ローラ5の幅L2方向の長さ)L4よりも狭く(L5<L4)、かつ掻き取り部材21の幅L5が静電ローラ20の幅L4内に収まるように配置される。これにより、掻き取り部材21が静電ローラ20に幅方向(二次転写ローラ5の幅L2方向)に均一の圧力で接することができる。また、掻き取り部材21は、その幅L5がファーブラシ22の幅(二次転写ローラ5の幅L2方向の長さ)L3よりも広く(L5>L3)、かつファーブラシ22の幅L3が掻き取り部材21の幅L5内に収まるように配置される。これにより、静電ローラ20に回収される転写残トナーを確実に掻き取り部材21で掻き落とすことができる。
つまり、ファーブラシ22の幅L3、静電ローラ20の幅L4、掻き取り部材21の幅L5の関係は以下になる。
L4>L5>L3
以上のように、二次転写ローラ5上に付着している転写残トナーを静電的にクリーニングする画像形成装置において、二次転写ローラ5、ファーブラシ22、静電ローラ20、掻き取り部材21のスラスト長を画像可能幅L1に対して最適に設定することによって、二次転写ローラ5を確実にクリーニングすることができ、記録材Pの裏汚れを有効に防止することができる。
また、本発明は上述した構成に限定されるものではなく、例えば図10に示す構成に対しても適用することができる。図10に示す構成では、二次転写ローラ5に対してファーブラシ22が当接しており、ファーブラシ22に付着したトナーを掻き落とす掻き取り部材32を有するという構成である。そして、ファーブラシ22に対してバイアスが印加されており二次転写ローラ5のクリーニングを行い、ファーブラシ22を支点として二次転写ローラ5は揺動されるようになっている。
以上の説明では、中間転写体が中間転写ベルト8である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、中間転写体として中間転写ドラムを使用する場合にも適用することができる。そして、この場合もほぼ同様の効果を挙げることができる。
本発明を適用することができる画像形成装置の概略構成を模式的に示す、前側から見た縦断面図である。 二次転写ローラをクリーニングするためのクリーニング手段の構成を示す斜視図である。 クリーニング手段の縦断面図である。 二次転写ローラ及びクリーニング手段の動作を説明する図である。 二次転写ローラ及びクリーニング手段の電気的な構成を説明する図である。 静電ローラに電気を供給するための構成を説明する斜視図である。 (a)〜(d)は、二次転写ローラに付着したトナーを除去する動作を説明する図である。 画像可能幅L1、二次転写ローラの幅L2、ファーブラシの幅L3、静電ローラの幅L4、掻き取り部材の幅L5を説明する図である。 (a),(b)は、二次転写部における電流の関係を説明する図である。 クリーニング手段の他の構成を説明する縦断面図である。 従来のクリーニング手段を説明する図である。 従来の、他のクリーニング手段を説明する図である。
符号の説明
1 感光ドラム(像担持体)
8 中間転写ベルト(中間転写体)
20 静電ローラ(クリーニング手段)
21 掻き取り部材(掻き取り手段、クリーニング手段)
22 ファーブラシ(クリーニング手段)
L1 画像可能幅
L2 二次転写ローラの幅
L3 ファーブラシの幅
L4 静電ローラの幅
L5 掻き取り部材の幅
P 記録材(被転写体)

Claims (1)

  1. トナー像を担持する像担持体と、
    前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
    前記像担持体から転写されたトナー像を担持する中間転写体と、
    前記中間転写体の外面に接触して、接地されている前記中間転写体上のトナー像を記録材へ転写する転写ローラと、
    フロートになっており、前記転写ローラからトナーを静電的に回収するファーブラシと、
    前記ファーブラシからトナーを静電的に除去する静電ローラと、
    前記静電ローラからトナーを掻き取る掻き取り部材と、
    前記転写ローラと前記ファーブラシと前記静電ローラとを一体で支持する支持部材と、
    前記静電ローラにクリーニングのためのバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有する画像形成装置において、
    前記転写ローラの軸方向において前記画像形成手段がトナー像を形成可能な幅をL1とし、前記転写ローラの幅をL2とし、前記ファーブラシの幅をL3とし、前記静電ローラの幅をL4とし、前記掻き取り部材の幅をL5とするとき、
    L2 > L3 >L1
    と、
    L4 > L5 >L3
    とを満たし、
    前記支持部材は、前記静電ローラの軸を支点として、前記ファーブラシと前記転写ローラを揺動可能に構成されることで、前記転写ローラが前記中間転写体に対して接離可能に構成されており、
    前記バイアス印加手段との電気的接点が揺動動作の支点である前記静電ローラの軸に設けられることで、前記転写ローラが前記中間転写体に接している場合と離れている場合のいずれにおいても、バイアス印加によるクリーニングが可能であることを特徴とする画像形成装置。
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