JP4618480B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、像担持体に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置及び画像形成装置に関するものである。
像担持体に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置として、像担持体に残留した現像剤をクリーニングブラシによってクリーニングするものが知られている。この種のクリーニング装置において、クリーニングブラシに付着した現像剤がクリーニングブラシから現像剤回収部材に移動するように、クリーニングブラシ及び現像剤回収部材に電圧を印加し、クリーニングブラシに現像剤が蓄積しないようにすることは公知である(特許文献1参照)。
特開2002−108157号公報
しかしながら、像担持体に残留した現像剤をクリーニングする場合に電圧を印加するクリーニング用バイアス電源、及び、クリーニングブラシに付着した現像剤を回収する場合に電圧を印加する回収用バイアス電源がそれぞれ必要になり、クリーニング装置を小型化できないことがある。
そこで、本発明は、1つのバイアス電源により、像担持体のクリーニング部材によるクリーニング、及びクリーニング部材から現像剤の回収をすることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、ベルト状の像担持体と、導電性を有し、前記像担持体に残留する現像剤をクリーニングするクリーニングブラシと、前記像担持体を挟んで前記クリーニングブラシに対向する導電性の対向部材と、前記像担持体に残留する現像剤が前記クリーニングブラシに向けて移動するように、前記像担持体と前記クリーニングブラシとの間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、前記対向部材とは異なる他の対向部材との間に前記像担持体を挟み、前記像担持体に残留する前記現像剤とは逆の極性の現像剤をクリーニングする導電性のクリーニング部材とを有し、前記電圧印加手段は、前記対向部材及び前記他の対向部材の電位を保持する電位保持手段と、前記像担持体と前記クリーニングブラシとの間の電位を逆転させるように電位を切り替える電位切換手段とを有し、前記対向部材及び前記他の対向部材は、前記クリーニング部材の電位と前記クリーニングブラシの電位との間の電位を保持する画像形成装置にある。
また、好適には、前記クリーニングブラシは、前記対向部材及び前記他の対向部材から前記像担持体の厚さよりも離れて配設されている。即ち、クリーニングブラシと対向部材及び他の対向部材との間の体積抵抗率を、クリーニングブラシと対向部材及び他の対向部材との距離に応じて、像担持体の厚さに対する体積抵抗率よりも大きくすることができるので、クリーニングブラシと対向部材及び他の対向部材との電位差をクリーニングブラシと対向部材及び他の対向部材との距離に応じて大きくすることができる。したがって、クリーニングブラシが現像剤をクリーニングする性能を向上させることができる。また、対向部材及び他の対向部材は、導電性のクリーニング部材に対する電位差とクリーニングブラシに対する電位差とで正負が逆になり、電圧印加手段が複数のバイアス電圧を印加しなくても、導電性のクリーニング部材及びクリーニングブラシがそれぞれ逆極性の現像剤をクリーニングすることができる。
また、好適には、電荷を蓄積する電荷蓄積手段をさらに有し、前記電荷蓄積手段は、前記電位保持手段と並列に接続されている。したがって、電位保持手段の両端の電位が安定するので、電位保持手段が保持する電位を安定させることができる。
本発明によれば、1つのバイアス電源により、像担持体のクリーニング部材によるクリーニング、及びクリーニング部材から現像剤の回収をすることができる。
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概要が示されている。
なお、本実施形態では、中間転写ベルトなどの中間転写体64を用いたフルカラーの画像形成装置10を具体例として説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、中間転写体を用いずに、1つの像担持体から記録媒体に画像を直接転写するものであってもよい。
画像形成装置10は、画像形成装置本体12を有し、この画像形成装置本体12の上部には、回動支点14を中心に回動自在の開閉カバー16が設けられている。画像形成装置本体12の下部には、例えば1段の記録媒体供給ユニット18が配置されている。記録媒体供給ユニット18は、記録媒体供給ユニット本体20と、記録媒体が収納される記録媒体供給カセット22とを有する。記録媒体供給カセット22の奥端近傍上部には、記録媒体供給カセット22から記録媒体を供給するフィードロール24、及び、供給される記録媒体を1枚ずつ捌くリタードロール26が配置されている。
搬送路28は、フィードロール24から排出口30までの記録媒体通路であり、この搬送路28は、画像形成装置本体12の裏側(図1の右側面)近傍にあって、記録媒体供給ユニット18から後述する定着装置90まで略垂直に形成されている。この搬送路28の定着装置90の上流側に後述する二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72とが配置され、二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72の上流側にレジストロール32が配置されている。また、搬送路28の排出口30の近傍には排出ロール34が配置されている。
したがって、記録媒体供給ユニット18の記録媒体供給カセット22からフィードロール24により送り出された記録媒体は、リタードロール26により捌かれて最上部の記録媒体のみ搬送路28に導かれ、レジストロール32により一時停止され、タイミングをとって後述する二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間を通って現像剤像が転写され、この転写された現像剤像が定着装置90により定着され、排出ロール34により排出口30から開閉カバー16の上部に設けられた排出部36へ排出される。この排出部36は、排出口部分が低く、正面方向(図1の左方向)に向けて徐々に高くなるよう傾斜している。
画像形成装置本体12には、例えば略中央部にロータリ現像装置38が配置されている。ロータリ現像装置38は、現像器本体40内にイエロー(Yellow)、マゼンタ(Magenta)、シアン(Cyan)及び黒(Black)の4色の現像剤像をそれぞれ形成する現像器42a〜42dを有し、ロータリ現像装置中心44を中心として左回り(図1において反時計回り)に回転する。現像器42a〜42dそれぞれは、現像ロール46a〜46dを有し、例えばコイルスプリングなどの弾性体48a〜48dにより、現像器本体40の法線方向に押圧されている。
ロータリ現像装置38には、例えば感光体からなる像担持体50が当接するように配置されており、現像ロール46a〜46dは、像担持体50に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体40の外周から半径方向に、例えば2mm突出している。また、現像ロール46a〜46dそれぞれの両端には、現像ロール46a〜46dの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングロール(図示せず)が現像ロール46a〜46dと同軸で回転するように設けられている。つまり、現像ロール46a〜46dのトラッキングロールが像担持体50の両端に設けられたフランジ(図示せず)に当接し、現像ロール46a〜46dと像担持体50との間に所定の隙間が形成され、像担持体50上の潜像がそれぞれの色の現像剤で現像される。
像担持体50の下方には、該像担持体50を一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置52が設けられている。また、像担持体50には、該像担持体50の回転方向の帯電装置52よりも上流側に像担持体用クリーナ54が当接している。像担持体用クリーナ54は、例えば一次転写後に像担持体50に残留する現像剤を掻き取るクリーニングブレード56と、クリーニングブレード56が掻き取った現像剤を回収する現像剤回収ボトル58とから構成される。
なお、現像剤回収ボトル58の背面側(図1において右側)は、例えばリブなどが形成され、記録媒体が滑らかに搬送されるように曲面にされて搬送路28の一部を形成している。
ロータリ現像装置38の下方には、帯電装置52により帯電された像担持体50に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置60が配置されている。また、ロータリ現像装置38の上方には、ロータリ現像装置38によって可視化された現像剤像を一次転写位置で一次転写され、後述する二次転写位置まで搬送する中間転写装置62が設けられている。
中間転写装置62は、例えば中間転写ベルトなどの中間転写体64、一次転写ロール66、ラップインロール68、ラップアウトロール70、二次転写バックアップロール72、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76から構成される。中間転写体64は、例えば弾性を有し、ロータリ現像装置38の上方で長辺と短辺とを有するように略扁平に張られている。中間転写体64の上面側の長辺は、例えば画像形成装置本体12の上部に設けられた排出部36に対して略平行となるように張られている。また、中間転写体64は、該中間転写体64の長辺下方で一次転写ロール66の上流に配置されたラップインロール68と、一次転写ロール66の下流に配置されたラップアウトロール70との間で像担持体50にラップ状に当接する一次転写部(像担持体ラップ領域)を有し、像担持体50に所定の範囲だけ巻きついて、像担持体50の回転に従動する。このように、中間転写体64は、一次転写ロール66によって像担持体50上の現像剤像を例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写された現像剤像を後述する二次転写ロール80に向けて搬送する。
なお、ラップインロール68及びラップアウトロール70は、像担持体50から離間している。
さらに、中間転写体64の裏側(図1の右側面)には、ラップアウトロール70及び二次転写バックアップロール72により、平面部(短辺)が形成されており、この平面部が二次転写部となって搬送路28に臨むようにされている。
なお、二次転写部において、中間転写体64と搬送路28との間が、例えば12°の角度になるように、ラップアウトロール70は配置されている。
スクレーパバックアップロール74は、二次転写後に中間転写体64に残留する現像剤を後述するスクレーパ84が掻き取ることを補助し、ブラシバックアップロール76は、二次転写後に中間転写体64に残留する現像剤を後述するブラシロール86が掻き取ることを補助する。
中間転写体64の長辺上方には、例えば反射型フォトセンサなどのセンサ78が開閉カバー14の裏面(内側)に固定されることによって設けられている。センサ78は、中間転写体64上に形成された現像剤のパッチを読取り、中間転写体64の回転方向における位置を検出するとともに、現像剤の濃度検知を行う。
中間転写装置62の二次転写バックアップロール72には、搬送路28を挟んで二次転写ロール80が対峙している。つまり、二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間が二次転写部における二次転写位置となっており、二次転写ロール80は、二次転写バックアップロール72の補助により、中間転写体64に一次転写された現像剤像を二次転写位置で記録媒体に二次転写する。ここで、二次転写ロール80は、中間転写体64が3回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの3色の現像剤像を搬送する間は中間転写体64から離間しており、黒の現像剤像が転写されると中間転写体64に当接するようにされている。
中間転写体64の反像担持体側端には、中間転写体用クリーナ82が当接するように設けられている。中間転写体用クリーナ82は、例えば二次転写後に中間転写体64に残留する現像剤を掻き取ってクリーニングするスクレーパ84、スクレーパ84によるクリーニング後に残った現像剤をさらに掻き取るブラシロール86、スクレーパ84及びブラシロール86によって掻き取られた現像剤を回収する現像剤回収ボトル88を有し、揺動軸89を軸として揺動するようにされている。つまり、中間転写体64が現像剤像を搬送する間は、スクレーパ84及びブラシロール86は、中間転写体64から離間しており、所定のタイミングでこれらが一体となって中間転写体64に当接するようにされている。
二次転写位置の上方には、定着装置90が配置されている。定着装置90は、加熱ロール92と加圧ロール94とを有し、二次転写ロール80及び二次転写バックアップロール72により記録媒体に二次転写された現像剤像を記録媒体に定着させ、排出ロール34に向けて搬送する。
像形成ユニット96は、中間転写装置62、像担持体50、帯電装置52、像担持体用クリーナ54及び中間転写体用クリーナ82を一体化したものである。この像形成ユニット96は、開閉カバー16の排出部36の直近下方に配置され、画像形成装置本体12に対して着脱自在となっており、開閉カバー16を開くことにより着脱される。
また、画像形成装置10の内部には、画像形成装置10を構成する各部を制御する制御部98が設けられている。
次に、中間転写体用クリーナ82の詳細について説明する。
図2は、中間転写体用クリーナ82及びその周辺の詳細を示す模式図である。
上述したように中間転写体用クリーナ82は揺動軸89を軸として揺動し、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接することにより、二次転写後に中間転写体64に残留する現像剤をクリーニングする。スクレーパ84は、例えばステンレスなどの導体の薄板である。ブラシロール86は、例えば導電性の処理がなされたアクリル又はゴムなどからなるブラシである。また、ブラシロール86は、ブラシバックアップロール76に略平行な軸を回転軸として回転することにより、中間転写体64に残留する現像剤を掻き取ると共に、現像剤回収ボトル88に固定された当接部材99に当接し、掻き取った現像剤を現像剤回収ボトル88内に落下させる。なお、ブラシロール86は、体積抵抗率が例えば103〜104Ω・cmにされている。
また、ブラシロール86には、電圧印加部100が接続されている。電圧印加部100は、電源102、切換スイッチ104及び調整抵抗106を有する。電源102は、切換スイッチ104がオンにされることにより、ブラシロール86に例えば約3000Vのバイアス電圧(V2)を印加する。切換スイッチ104は、例えば制御部97の制御により、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接する前にオンにされ、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64から離間した後にオフにされる。切換スイッチ104がオフにされると、ブラシロール86は、調整抵抗106を介してグランド(GND)に接続されるようになっている。調整抵抗106は、切換スイッチ104がオフにされることにより、ブラシロール86とグランドとを接続すると共に、ブラシロール86の電圧の変化を調整する。
スクレーパ84は、接地線108を介してグランドに接続されている。
スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76は、例えば体積抵抗率が10−4Ω・cm以下の導体からなり、電位保持部110が接続されて略同電位になっている。電位保持部110は、例えばツェナーダイオードなどの整流器112、コンデンサなどの電荷蓄積部材114及び調整抵抗116を有する。整流器112は、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76とグランドとの間に、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76の電位を保持する向きに接続されている。電荷蓄積部材114は、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76とグランドとの間で整流器112と並列に接続されている。調整抵抗116は、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76と、整流器112及び電荷蓄積部材114との間に直列に設けられており、電荷蓄積部材114と共に、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76の保持電位(V1)及び電位の変化を調整する。
中間転写体64は、上述したように例えば中間転写ベルトであり、体積抵抗率が例えば109〜1011Ω・cmにされている。つまり、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接している場合、スクレーパ84、ブラシロール86、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76は、体積抵抗率が109〜1011Ω・cmである抵抗を介して互いに接続される。
次に、電源102のバイアス電圧(V2)と、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76の保持電位(V1)との関係について説明する。
図3は、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接している場合におけるバイアス電圧(V2)と保持電位(V1)の関係を示す図であって、図2に示した模式図に対応する等価回路である。
上述したように、スクレーパ84、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76は導体である。スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接し、切換スイッチ104がオンの場合、電源102が例えば約3000Vのバイアス電圧(V2)を印加すると、グランドに接地されたスクレーパ84と電源102の間には、約3000Vの電位差が生じる。切換スイッチ104がオンの場合、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76は、ブラシロール86及び中間転写体64を介してバイアス電圧(V2)が印加され、電位保持部110が接続されているので、例えば約500Vの電位を保持する。スクレーパ84が接地線108を介して接地されているので、スクレーパ84とスクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76との電位差は約500Vとなり、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76と電源102との間の電位差は約2500Vとなる。
このように、スクレーパ84はスクレーパバックアップロール74よりも電位が低くなり、ブラシロール86はブラシバックアップロール76よりも電位が高くなる。よって、スクレーパ84とブラシロール86とは、中間転写体64に残留している現像剤に対して互いに逆極性の現像剤をクリーニングすることができる。
次に中間転写体用クリーナ82の作用について説明する。
中間転写体64が現像剤像を搬送する間は、スクレーパ84及びブラシロール86は、中間転写体64から離間している。中間転写体64に担持されたカラーの現像剤像が二次転写位置において記録媒体に転写されると、切換スイッチ104がオンにされ、中間転写体用クリーナ82は、揺動軸89を軸として揺動し、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接する。スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64に当接すると、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76の電位が例えば約500Vに保持され、スクレーパ84はスクレーパバックアップロール74よりも低い電位(約0V)になり、ブラシロール86はスクレーパバックアップロール74よりも高い電位になる。よって、中間転写体64に残留している正電荷又は負電荷に帯電している現像剤は、スクレーパ84又はブラシロール86のいずれかに引き付けられる。このように、スクレーパ84とブラシロール86とは、中間転写体64に残留している現像剤に対して互いに逆極性の現像剤をクリーニングする。
中間転写体64に残留している現像剤がスクレーパ84及びブラシロール86によってクリーニングされると、中間転写体用クリーナ82は、揺動軸89を軸として揺動し、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64から離間する。また、スクレーパ84及びブラシロール86が中間転写体64から離間すると、制御部97の制御により、切換スイッチ104がオフにされるようになっている。切換スイッチ104がオフになると、ブラシロール86などに対して電源102から電圧が印加されなくなると共に、ブラシロール86は、調整抵抗106を介して接地される。
一方、切換スイッチ104がオフにされても、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76は、電位保持部110が接続されているのでブラシロール86よりも高い電位となる。ブラシロール86は、調整抵抗106を介して接地されると、電源102によるバイアス電圧によって引き付けていた現像剤を引き付けることができなくなる。よって、回転しているブラシロール86に当接部材99が当接すると、現像剤がブラシロール86から容易に離れて現像剤回収ボトル88に回収される。
次に上記実施形態の動作について説明する。
画像形成信号が送られると、像担持体50が帯電装置53により一様に帯電され、この帯電された像担持体50には、画像信号に基づいて露光装置60から光線が出射される。露光装置60からの光線は、像担持体50の表面を露光し、潜像が形成される。
像担持体50に担持された潜像は、現像位置Aにおいて現像器ユニット38により現像される。現像器ユニット38において、現像器42a〜42dは、現像剤カートリッジ100a〜100dからイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の現像剤像がそれぞれ供給される。また、現像器42a〜42dに過剰に供給された現像剤は、現像剤カートリッジ100a〜100dにそれぞれ回収される。現像器ユニット38の現像器42a〜42dにより、色ごとに現像された現像剤像は、中間転写体64に重ねて一次転写される。一次転写において、像担持体50に残留する廃現像剤は、像担持体用クリーナ54によって掻き取られ、回収される。
一方、給紙信号等により、給紙カセット22に収容された用紙は、フィードロール24により送り出され、リタードロール26により捌かれて搬送路28に導かれ、レジストロール32により一次停止され、タイミングをとって二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間に導かれる。用紙が二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間に導かれると、中間転写体64に一次転写されている現像剤像が二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72とによって用紙に二次転写される。二次転写後に、中間転写体64に残留する廃現像剤は、中間転写体用クリーナ82のスクレーパ84及びブラシロール86によって掻き取られる。スクレーパ84及びブラシロール86によって中間転写体64に残留した廃現像剤が回収されると、切換スイッチ104がオフにされ、ブラシロール86の電位がブラシバックアップロール76よりも低くなり、ブラシロール86に付着している現像剤が現像剤回収ボトル88に回収される。
現像剤像を転写された用紙は、定着装置90に導かれ、加熱ロール92と加圧ロール94とによる熱圧力によって、現像剤像を定着される。現像剤像が定着した用紙は、排出ロール34により排出口30から排出部36へ排出される。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す側面図である。 中間転写体用クリーナ及びその周辺の詳細を示す模式図である。 スクレーパ及びブラシロールが中間転写体に当接している場合におけるバイアス電圧(V2)と保持電位(V1)の関係を示す図であって、図2に示した模式図に対応する等価回路である。
符号の説明
10 画像形成装置
38 ロータリ現像装置
50 像担持体
52 帯電装置
54 像担持体クリーナ
60 露光装置
62 中間転写装置
64 中間転写体
80 二次転写ロール
82 中間転写体用クリーナ
84 スクレーパ
86 ブラシロール
88 現像剤回収ボトル
89 揺動軸
90 定着装置
96 像形成ユニット
98 制御部
99 当接部材
100 電圧印加部
102 電源
104 切換スイッチ
106 調整抵抗
108 接地線
110 電位保持部
112 整流器
114 電荷蓄積部材
116 調整抵抗

Claims (3)

  1. ベルト状の像担持体と、
    導電性を有し、前記像担持体に残留する現像剤をクリーニングするクリーニングブラシと、
    前記像担持体を挟んで前記クリーニングブラシに対向する導電性の対向部材と、
    前記像担持体に残留する現像剤が前記クリーニングブラシに向けて移動するように、前記像担持体と前記クリーニングブラシとの間に電位差を生じさせる電圧印加手段と、
    前記対向部材とは異なる他の対向部材との間に前記像担持体を挟み、前記像担持体に残留する前記現像剤とは逆の極性の現像剤をクリーニングする導電性のクリーニング部材とを有し、
    前記電圧印加手段は、
    前記対向部材及び前記他の対向部材の電位を保持する電位保持手段と、
    前記像担持体と前記クリーニングブラシとの間の電位を逆転させるように電位を切り替える電位切換手段とを有し、
    前記対向部材及び前記他の対向部材は、前記クリーニング部材の電位と前記クリーニングブラシの電位との間の電位を保持することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記クリーニングブラシは、前記対向部材及び前記他の対向部材から前記像担持体の厚さよりも離れて配設されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置
  3. 電荷を蓄積する電荷蓄積手段をさらに有し、
    前記電荷蓄積手段は、前記電位保持手段と並列に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置
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