JP5037917B2 - 画像形成装置および像担持体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、および、これに採用される像担持体ユニットに関するものである。

上記画像形成装置では、市場からの要求に伴いカラー化が進んでいる。そのひとつとして、像担持体としての感光体と感光体上にトナー像を形成するトナー像形成手段とを備えたものを複数個並べて配置し、各感光体上に形成された単色のトナー像を順次転写して重ね合わせてカラー画像を形成する、いわゆるタンデム型画像形成装置が広く用いられている。また、タンデム型画像形成装置では、複数の感光体を単体、または、トナー像形成手段と一体として枠体を設け、画像形成装置本体に対して枠体を介して脱着可能な複数の感光体ユニットの形態としたものが広く用いられている。これにより、感光体やトナー像形成手段を寿命にあわせて簡易に交換することができる。

また、タンデム型画像形成装置に用いられる転写方式として、中間転写ベルト等の中間転写体を用いる方式のものがある。この転写方式では、感光体上に形成されたトナー像を表面移動する中間転写ベルト上に順次１次転写して重ね合わせ、中間転写体ベルト上から重ね合わせトナー像を記録体に一括２次転写するものである。また、中間転写ベルト上の重ね合わせトナー像を記録体に２次転写した後、次回の画像形成に影響のないように中間転写ベルト上の２次転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段を設けている（特許文献１）。

この中間転写ベルトや中間転写クリーニング手段も、その寿命にあわせて交換することが必要であり、画像形成装置本体から着脱可能となっている。しかしながら、中間転写ベルトと中間転写体クリーニング手段とをそれぞれ個別に取り外し交換する構成の画像形成装置は交換手順が複雑である。このため、中間転写ベルトと中間転写体クリーニング手段のどちらを交換する時も、専門のサービスマンが交換作業を行うことが一般的である。全ての交換をサービスマンに依頼することは、依頼するたびに人件費がかかり、交換コストの増大につながる。また、サービスマンに依頼せず、自身で交換可能なユーザーにとっても、中間転写ベルトと中間転写体クリーニング手段の両方を交換する際に、それぞれ個別に取り外すことは作業負担の増大につながる。

特許文献２のように、中間転写ベルトと中間転写体クリーニング手段を一体として交換することで交換手順を容易とし、一般のユーザーでも交換することが可能とするものもある。しかし、中間転写クリーニング手段は、中間転写ベルトに比較して格段に寿命が短く頻繁に交換する必要があり、寿命の短い中間転写体クリーニング手段にあわせて中間転写ベルトも交換すると、部材の無駄が発生してコストパフォーマンス性が悪くなる。

特開平２０００−２９３０４４号公報 特開平２００５−１８１８２０号公報

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、タンデム型の中間転写体を用いた画像形成装置において、消耗部材の交換におけるユーザーメンテナンス性とコストパフォーマンス性の向上を図ることができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にそれぞれトナー像を形成するトナー像形成手段と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を表面移動する中間転写体に順次転写する一次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録媒体に一括転写する二次転写手段と、該中間転写体上に当接して二次転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング手段とを備え、該複数の像担持体は画像形成装置本体に対してそれぞれ脱着可能な複数の像担持体ユニットの形態を成す画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して最上流部に配置される像担持体ユニットの枠体における該表面移動方向上流側の上記中間転写体に対向する端面部に弾性部材を介して布材を設けて上記中間転写体クリーニング手段を構成し、該中間転写体クリーニング手段を、画像形成装置本体に対して該像担持体ユニットと一体的に取り外し可能にしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記中間転写体クリーニング手段が上記像担持体ユニットに対して脱着可能であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記像担持体ユニットを本体に装着する際、上記中間転写体が該像担持体ユニットの像担持体より離間するよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記中間転写体がベルト状であり、上記中間転写体クリーニング手段と対向する該中間転写体の裏面側にクリーニング対向ローラを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して上記中間転写体クリーニング手段の上流に、該中間転写体表面をクリーニングする第２の中間転写体クリーニング手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記中間転写体クリーニング手段は布材であり、上記第２の中間転写体クリーニング手段は弾性ブレードであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置の本体に脱着可能である像担持体ユニットであって、上記中間転写体の表面移動方向上流部に配置される像担持体ユニットである。

本発明においては、中間転写クリーニング手段を、本体に対して脱着可能な像担持体ユニットに設けることにより、中間転写クリーニング手段の交換を像担持体ユニットの交換と一体的におこない、容易に交換可能とする。また、中間転写クリーニング手段の交換と一体的に交換する像担持体ユニットは、一般的に中間転写体よりも寿命が短いので、中間転写クリーニング手段を中間転写体と一体化して交換するものに比べ部材の無駄の発生を抑制することができる。

以上、本発明によれば、タンデム型の中間転写体を用いた画像形成装置において、消耗部材の交換におけるユーザーメンテナンス性とコストパフォーマンス性の向上を図ることができるという優れた効果がある。

以下、本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るタンデム型間接転写方式の画像形成装置の構成及び動作について説明する。図１は、本実施形態に係るタンデム型間接転写方式の画像形成装置の全体の概略構成図である。図１の画像形成装置は、図中矢印方向に無端表面移動する中間転写体としての中間転写ベルト１０を備えている。この中間転写ベルト１０の上方には、中間転写ベルト１０の回転方向上流側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋと記す）のトナー像を担持する４つのドラム状の感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを備えている。感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの周囲には、それぞれ各色トナー像を形成するトナー像形成手段が配置され、枠体により一体的に支持され、画像形成装置本体に脱着可能な像担持体ユニット８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの形態をなしている。また、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの上方には、光書込装置（図示せず）が配設されており、画像情報に基づいて発したレーザ光をそれぞれの感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに向けて発射して感光体表面を露光走査することにより、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像が形成される。また、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに対向する中間転写ベルト１０の内側には、各感光体上１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに形成されたトナー像を中間転写ベルト１０に転写するための１次転写手段としての１次転写ローラ９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを備えている。また、像担持体ユニット８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋよりも中間転写ベルト１０の回転方向下流部には、中間転写ベルト１０上の画像を記録体に転写するための２転写手段としての２次転写ローラ２０を備えている。また、２次転写ローラ２０よりも記録体の搬送方向下流部には、記録体上の未定着トナーを定着する定着装置２１を備えている。

各色のトナー像形成手段は、画像形成物質として、互いに異なる色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）のトナーを収容しているが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下Ｙトナー像を生成するためのトナー像形成手段で構成・動作を説明し、あとは省略する。図２は、トナー像形成手段の概略構成図である。感光体１Ｙの周りに、帯電ローラ２Ｙを備えた帯電装置、現像装置４Ｙ、クリーニングブレード５Ｙを備えたドラムクリーニング装置、除電装置６Ｙが順に配設されている。これらは、上述のように枠体７Ｙに一体的に支持される像担持体ユニット８Ｙの形態をなしている。

図２において、回転駆動される感光体１Ｙは、帯電ローラ２Ｙにより表面を一様帯電せしめられ、光書き込み装置（図示せず）よってレーザー光３Ｙを露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。Ｙ用の静電潜像は、Ｙ現像剤を収容する現像装置４ＹによってＹトナー像に現像される。そして、１次転写ローラ９Ｙにより中間転写ベルト１０上に１次中間転写される。クリーニングブレード５Ｙは、１次転写後の感光体１Ｙ表面に残留したトナーを除去する。また、除電装置６Ｙは、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のトナー像形成手段においても、同様にして感光体（１Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）上に（Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）トナー像が形成されて、表面移動する中間転写ベルト１０上に順次１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上に４色重ね合わせ像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト１０上の４色トナー像は、中間転写ベルト２の表面移動に伴って２次転写ローラ２０との対向部に搬送され、２次転写ローラ２０との間に送り込まれた記録体の表面に２次転写される。２次転写された４色トナー像は、定着装置２１により記録体上に定着され、フルカラー画像が形成される。

一方、２次転写後の中間転写ベルト１０には、記録紙Ｐに転写されなかった２次転写残トナーが付着している。ここで、２次転写残トナーとは、２次転写されなかったトナーと、トナーから遊離した外添剤成分が含まれる。このような転写残トナーは、次回の画像形成時、感光体１表面と中間転写ベルト１０のニップ部において逆転写して感光体１表面に転写される。感光体１表面に逆転写されたものは、帯電ローラ３、現像装置４、あるいは、クリーニングブレード５等の接触による機械的な圧力を受け、感光体１表面で固着し、帯電不良、露光ビームを阻害をおこし、感光体の表面電位を不安定にする。このため、黒ポチ、あるいは白ポチといった異常画像を発生する。また、感光体１上に硬度の大きい固着物が発生すると、感光体１表面をクリーニングするクリーニングブレード５のエッジでは除去できずに、逆にクリーニングブレードエッジ部に傷やチッピングといった現象を発生し、その部分から感光体１上の転写残トナーがすり抜けてしまい、スジ上の画像欠陥を引き起こす要因となる。

そこで、中間転写ベルト１０に当接し、２次転写残トナーをクリーニングするための中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング部材１１を設ける。本実施形態の画像形成装置では、ベルトクリーニング部材１１を、中間転写ベルト１０の表面移動方向に最上流部のＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙの枠体７Ｙの上流部に設ける。このような位置に、ベルトクリーニング部材１１を設けることにより、中間転写ベルト１０が次回形成される画像のトナー像を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋより転写される位置よりも上流側で中間転写ベルト１０をクリーニングすることができる。また、一般的に中間転写ベルト１０よりも交換頻度の多い感光体１Ｙを含む像担持体ユニット８Ｙにベルトクリーニング部材１１を設けて同時に交換することにより、容易に交換可能になると共に、無駄の発生を抑制することができる。なお、このようにベルトクリーニング部材１１を設けるのは、中間転写ベルト１０の表面移動方向に最上流部のＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙのみであり、像担持体ユニット８Ｍ，Ｃ，Ｂｋには設けない。

次に、ベルトクリーニング部材１１について説明する。ベルトクリーニング部材１１としては、一般的にクリーニングブレードとして用いられている弾性ブレードが挙げられる。図３は、弾性ブレード１２を、Ｙトナー像用像担持体ユニット８Ｙの枠体７Ｙの上流部に設けものの斜視図である。なお、図３で、トナー像形成手段は図示を省略する。図４は、弾性ブレード１２を設けたＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙを中間転写ベルト１０の移動方向上流側からみた図である。弾性部材としては、従来より慣用されている樹脂、例えばウレタン系，スチレン系，オレフィン系，塩化ビニル系，ポリエステル系，ポリアミド系，フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂の中から適宜選択して用いることができる。弾性ブレードは、比較的粒径分布の広い転写残トナーを安定してクリーニングすることが可能である。

また、使用するトナーに応じて、ベルトクリーニング部材１１を適宜変えることがある。例えば、トナーの母体樹脂の周りに、流動性を付与するための無機物の外添剤、または、トナーに内添あるいは外添されている離型性を向上させるためのワックスを付着させるものがある。このようなトナーを用いると、転写残トナー中には外添剤が遊離した成分でトナー自体と比較し粒径の極めて小さいものが多く含まれるようになる。そこで、ベルトクリーニング部材１１としては、繊維状の布、例えばポリエステル繊維、ナイロン繊維、セルロース繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維およびパルプ繊維といったものを使用すると、粒径の極めて小さいものを除去する効果を高めることができる。図５は、繊維状の布１３を設けたＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙを中間転写ベルト１０の移動方向上流側からみた図である。さらに、ベルトクリーニング部材１１として不織布などの多孔質性の布材を使用すると、自身の孔の中に粒径の小さい成分を吸収することにより、除去する効果を高めることができる。また、多孔質性の布材は圧縮により成型されているので、ベルトクリーニング部材１１からの繊維の脱落も少なく、異物の発生源となりにくいので、クリーニング性が良好になる。

さらに、繊維状の布１３の拭き取り性を向上させるために、図６に示すように、繊維状の布１３と枠体７Ｙとの間に弾性部材１４を挟み込み、中間転写ベルト１０への押し圧をあげることが好ましい。弾性部材１４としては、ウレタン系、ポリエステル系，ポリアミド系，フッ素系樹脂等のゴム状のものや、スポンジ、発砲部材など挙げられる。中でも、押し圧を調整しやすいスポンジが好ましい。

このように、弾性部材１４で中間転写ベルト１０の表面に圧力を付与する場合、押し圧を適当な値にしないと、逆に中間転写ベルト１０表面を傷つけそこからトナー成分や外添成分等を擦りぬけさせる懸念がある。また、感光体１と中間転写ベルト１０との接触状態に支障をきたす可能性もある。具体的には、感光体１と中間転写ベルト１０との接触不足により転写バイアスがムラに印加されるようになり、転写不良による画像欠損等発生することがある。このようなことを防止するために、ベルトクリーニング部材１１と対向する中間転写ベルト１０の裏側に、ベルトクリーニング部材１１の対向ローラを設けることが好ましい。対向ローラを設けることで、ベルトクリーニング部材１１と対向する中間転写ベルト１０との当接状態が安定し、中間転写ベルト１０のクリーニング性能が向上する。対向ロールは金属製のものでも、樹脂製のものでも構わない。

また、ベルトクリーニング部材１１は、像担持体ユニット８Ｙから取り外し可能であることが好ましい。これにより、ベルトクリーニング部材１１を簡易にリフレッシュすることが可能となる。また、ベルトクリーニング部材１１は、像担持体ユニットの寿命とともに交換できるので、簡便にメンテナンス性を向上させることができる。

また、中間転写ベルト１０としては、樹脂製の無端状ベルトを基材としたものを使用した。基材の材質としては、ポリイミド、ＰＥＴ，ＰＶＤＦなど公知のものを使用することができる。表面層にはシリコンゴムやウレタンゴム等のゴム層を設けることもあり、これらは２次転写部で安定した転写ニップを形成し、記録体に対して高品質なトナー像の転写を行うことができる。

また、中間転写ベルト１０は機械的に圧力を加えると表面に傷がつくことが多い。この傷より発生した表面の凹凸から外添成分など粒径の小さい成分がベルトクリーニング部材１１をすり抜けてしまい、画像上に縦スジ等を発生してしまうことがある。このような異常画像を防止するために、像担持体ユニット８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを画像形成装置本体に挿入する際に、中間転写ベルト１０は感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋと非接触になるように離間した状態とする。

また、ベルトクリーニング部材１１が設けられたＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙよりも上流側に、第２の中間転写体クリーニング手段を設置してもよい。第２の中間転写体クリーニング手段としては、大粒径の転写残トナーを除去するのに好適な弾性ブレード１２とし、ベルトクリーニング部材１１を粒径の極めて小さい転写残トナーを除去するのに好適な繊維状の布１３とする。これにより、転写残トナーの粒径に合わせて良好なクリーニングを行うと共に、ベルトクリーニング部材１１の汚染速度が緩和されるため、長寿命化を図ることができる。第２の中間転写体クリーニング手段としては、公知のもので構わない。主に弾性部材が使用され、ウレタン系，スチレン系，オレフィン系，塩化ビニル系，ポリエステル系，ポリアミド系，フッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂が使用される。

以上、本実施形態によれば、ベルトクリーニング部材１１を本体に対して脱着可能な最上流部に配置されるＹトナー用像担持体ユニット８Ｙの枠体７Ｙの上流部に設ける。これにより、ベルトクリーニング部材１１の交換をＹトナー用像担持体ユニット８Ｙの交換と同時におこない容易に交換可能とする。また、ベルトクリーニング部材１１の交換と同時に交換するＹトナー用像担持体ユニット８Ｙは、一般的に中間転写ベルト１０よりも寿命が短いので、ベルトクリーニング部材１１を中間転写ベルト１０と一体化して交換するものに比べ部材の無駄の発生を抑制することができる。
また、ベルトクリーニング部材１１として弾性ブレード１２を用いることにより、比較的粒径分布の広い転写残トナーを安定してクリーニングすることが可能である。
また、ベルトクリーニング部材１１としては、繊維状の布１３を用いることで、粒径の極めて小さいものを除去する効果を高めることができる。これは、使用するトナーが小粒径の外添剤等を多く含むものでは、転写残トナーに粒径の極めて小さい外添剤等が多くなるので、このようなトナーを用いた場合に良好なクリーニング性を得るのに特に有効である。
または、ベルトクリーニング部材１１としての繊維状の布１３と枠体７Ｙとの間に弾性部材１４を挟み込み、中間転写ベルト１０への押し圧をあげることにより、繊維状の布１３の拭き取り性を向上させる。
また、ベルトクリーニング部材１１を像担持体ユニット８Ｙから取り外し可能とすることで、ベルトクリーニング部材１１を簡易にリフレッシュすることが可能となる。
また、像担持体ユニット８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを画像形成装置本体に挿入する際に、中間転写ベルト１０は感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋと非接触になるように離間した状態とする。これにより、中間転写ベルト１０表面に傷がつくことを防止し、このような傷より発生した表面の凹凸から外添成分など粒径の小さい成分がベルトクリーニング部材１１をすり抜けてしまい、画像上に縦スジ等を発生してしまうことを防止する。
また、ベルトクリーニング部材１１と対向する中間転写ベルト１０の裏側に、ベルトクリーニング部材１１の対向ローラを設ける。対向ローラを設けることで、ベルトクリーニング部材１１と対向する中間転写ベルト１０との当接状態が安定し、中間転写ベルト１０のクリーニング性能が向上する。
また、ベルトクリーニング部材１１が設けられたＹトナー像用像担持体ユニット８Ｙよりも上流側に、中間転写ベルト１０上の転写残トナーを除去する第２の中間転写体クリーニング手段を設置する。これにより、ベルトクリーニング部材１１の汚染速度が緩和され、長寿命化を図ることができる。
また、ベルトクリーニング部材１１としての繊維状の布１３を用い、第２の中間転写体クリーニング手段として弾性ブレード１２を用いる。上流側の弾性ブレード１２で比較的体積平均粒径の大きい転写残トナーを除去し、繊維状の布１３で体積平均粒径の小さい外添剤等が多く含まれる転写残トナー除去する。これにより、転写残トナーの粒径に合わせて良好なクリーニングを行うと共に、ベルトクリーニング部材１１の汚染速度が緩和されるため、長寿命化を図ることができる。

本実施形態に係るタンデム型間接転写方式の画像形成装置の概略構成図。 トナー像形成手段の概略構成図。 弾性ブレードをＹトナー像用像担持体ユニットに設けものの斜視図。 弾性ブレードを設けたＹトナー像用像担持体ユニットを中間転写ベルトの移動方向上流側からみた正面面。 繊維状の布を設けたＹトナー像用像担持体ユニットを中間転写ベルトの移動方向上流側からみた正面面。 繊維状の布を弾性部材を介して設けたトナー像用像担持体ユニットを中間転写ベルトの移動方向上流側からみた正面面。

符号の説明

１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 感光体
２ 帯電ローラ
３ レーザー光
４ 現像装置
５ クリーニングブレード
６ 除電装置
７ 枠体
８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 像担持体ユニット
９Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ １次転写ローラ
１０ 中間転写ベルト
１１ ベルトクリーニング部材
１２ 弾性ブレード
１３ 繊維状の布
１４ 弾性部材
２０ ２次転写ローラ
２１ 定着装置

Claims (7)

1. 複数の像担持体と、該複数の像担持体上にそれぞれトナー像を形成するトナー像形成手段と、該複数の像担持体上に形成されたトナー像を表面移動する中間転写体に順次転写する一次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を記録媒体に一括転写する二次転写手段と、該中間転写体上に当接して二次転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング手段とを備え、該複数の像担持体は画像形成装置本体に対してそれぞれ脱着可能な複数の像担持体ユニットの形態を成す画像形成装置において、
   上記中間転写体の表面移動方向に関して最上流部に配置される像担持体ユニットの枠体における該表面移動方向上流側の上記中間転写体に対向する端面部に弾性部材を介して布材を設けて上記中間転写体クリーニング手段を構成し、該中間転写体クリーニング手段を、画像形成装置本体に対して該像担持体ユニットと一体的に取り外し可能にしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、上記中間転写体クリーニング手段が上記像担持体ユニットに対して脱着可能であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、上記像担持体ユニットを本体に装着する際、上記中間転写体が該像担持体ユニットの像担持体より離間するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、上記中間転写体がベルト状であり、上記中間転写体クリーニング手段と対向する該中間転写体の裏面側にクリーニング対向ローラを設けたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記中間転写体の表面移動方向に関して上記中間転写体クリーニング手段の上流に、該中間転写体表面をクリーニングする第２の中間転写体クリーニング手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、上記中間転写体クリーニング手段は布材であり、上記第２の中間転写体クリーニング手段は弾性ブレードであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置の本体に脱着可能である像担持体ユニットであって、上記中間転写体の表面移動方向上流部に配置される像担持体ユニット。

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