JP5142612B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，トナー像の中間転写に用いられる中間転写ベルトを備える画像形成装置に関し，特に，その中間転写ベルト上に残留する極性の異なるトナーのクリーニングを行うことのできる画像形成装置に関するものである。

一般に，複写機やプリンタ装置などの画像形成装置には，感光体ドラム上に現像されたトナー像を中間転写ベルトの表面に一次転写（中間転写）し，その中間転写ベルトに転写されたトナー像を用紙に二次転写する方式がある。この方式が採用された画像形成装置では，中間転写ベルトから用紙にトナー像が二次転写された後，該中間転写ベルト上に残留したトナーを除去するクリーニング装置が必要となる。
例えば，中間転写ベルトの表面に接触するファーブラシに，トナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加することで，該ファーブラシによって電気的（静電気的）に，中間転写ベルト上に残留したトナーを回収するクリーニング装置が知られている。ところが，中間転写ベルト上に残留したトナーには，現像装置などで正規の帯電極性に帯電されたトナー（以下，「正規極性トナー」という）の他に，二次転写の際に逆極性となったトナー（以下，「逆極性トナー」という）が含まれることがある。この場合，前記クリーニング装置では，正規極性トナーを除去することはできても，逆極性トナーを除去することはできない。

一方，特許文献１には，中間転写ベルトの表面に接触する二つのファーブラシに，異なる極性のバイアス電圧を印加することにより，中間転写ベルトに残留した正規極性トナー及び逆極性トナーの両方を除去することのできる画像形成装置が開示されている。
具体的に，前記特許文献１に開示された画像形成装置には，中間転写ベルトに接触する二つのファーブラシに対応する二つの帯電ローラを有するクリーニング装置が設けられている。一方，中間転写ベルトの裏面には，その二つのファーブラシの対向位置に，一つの対向ローラが配置されており，該対向ローラは電気的に接地されている。そして，二つの帯電ローラに異なる極性の直流電圧が印加されることにより，二つのファーブラシと一つの対向ローラとの間に生じる二つの電場によって，中間転写ベルトに残留した正規極性トナー及び逆極性トナーが，その二つのファーブラシで回収される。
特開２００１−３３７５４２号公報

しかしながら，前記特許文献１に開示された画像形成装置では，クリーニング装置に，二つのファーブラシ及び該ファーブラシ各々に対応する二つの帯電ローラを設ける必要があるため，該クリーニング装置の小型化が阻害される。そして，前記クリーニング装置は，画像形成装置において中間転写ベルトの外側に配置されるため，該クリーニング装置の配置に必要なスペースが拡大することで，該画像形成装置の小型化が阻害されるという問題が生じる。
したがって，本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，中間転写ベルトに残留した両極性のトナーを除去するために用いられるクリーニング装置の小型化を実現することのできる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は，所定の極性に帯電されたトナーで形成されたトナー像が中間転写される中間転写ベルトと，前記中間転写ベルトの曲部で前記中間転写ベルトの裏面に接触して前記中間転写ベルトを張架し，該中間転写ベルトの走行方向に所定の間隔を空けて並設された二つのローラ部材と，前記中間転写ベルトを挟んで二つの前記ローラ部材に対向して配置され，前記中間転写ベルトから転写対象物への前記トナー像の転写後に該中間転写ベルト上に残留した残留トナーを回収する二つのクリーニングローラと，二つの前記クリーニングローラに接触して該クリーニングローラ各々からトナーを回収する一つの回収ローラと，前記回収ローラの電位を基準として前記ローラ部材各々に異なる極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と，二つの前記ローラ部材の間に設けられた絶縁体からなる壁面を有する遮蔽部材と，を備えてなることを特徴とする画像形成装置として構成される。ここに，前記クリーニングローラは例えば導電性ブラシであることが考えられる。
このように構成された画像形成装置では，前記中間転写ベルト上に残留した残留トナーに含まれる両極性のトナーを除去することができる。そして，従来装置（例えば，特許文献１参照）では，二つのファーブラシ及び該ファーブラシ各々に対応する二つの帯電ローラの合計４個のローラをクリーニング装置に設ける必要があったが，本発明に係る画像形成装置では，二つの前記クリーニングローラ及び一つの前記回収ローラの合計３個のローラを，前記中間転写ベルトの外側に配置されるクリーニング装置に設けておけばよいため，該クリーニング装置の小型化，ひいては当該画像形成装置の小型化を実現することができる。

ところで，前記中間転写ベルト上に残留した残留トナーには，帯電状態が不安定なトナーが含まれることも考えられる。また，前記残留トナーでは，前記所定の極性のトナーに比べて，前記所定の極性と逆極性のトナーの量は少ないことが多い。
そこで，前記バイアス電圧印加手段は，前記中間転写ベルトの走行方向の上流側に設けられた前記ローラ部材に前記所定の極性と逆極性のバイアス電圧を印加し，前記中間転写ベルトの走行方向の下流側に設けられた前記ローラ部材に前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加するものであることが望ましい。即ち，先に前記中間転写ベルトの走行方向の上流側で，前記所定の極性と逆極性の少量のトナーが回収され，その後，下流側で前記所定の極性と同極性の多量のトナーが回収されるように構成することが望ましい。
これにより，前記残留トナーに含まれた帯電状態が不安定なトナーは，上流側である程度の前記所定の極性を帯びた後，下流側で回収される前記所定の極性に帯電された多量のトナーと共に回収されるため，前記中間転写ベルト上に残留しにくく，より確実に回収されることになる。

本発明によれば，前記中間転写ベルト上に残留した両極性のトナーを除去することができるクリーニング装置の小型化及びこれを備える当該画像形成装置の小型化を実現することができる。
また，先に前記中間転写ベルトの走行方向の上流側で，前記所定の極性と逆極性の少量のトナーを回収し，その後，下流側で前記所定の極性と同極性の多量のトナーが回収されるように構成することにより，前記残留トナーに含まれた帯電状態が不安定なトナーを，より確実に回収することが可能となる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。なお，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置に設けられた中間転写装置Ｘの要部模式図，図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置に設けられたクリーニング装置Ｙの要部模式図である。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置は，例えば，プリンタ装置や複写機，ファクシミリ装置，これらの複合機などであって，感光体ドラム上に現像されたトナー像を中間転写ベルトの表面に一次転写（中間転写）し，その中間転写ベルトに転写されたトナー像を用紙に二次転写する方式が採用されたものである。なお，本実施の形態で説明する構成要素の他は，従来周知の中間転写方式の画像形成装置と特に変わるところがないため説明を省略する。
そして，本発明の実施の形態に係る画像形成装置は，後述の中間転写装置Ｘ及びクリーニング装置Ｙの構成に特徴を有しており，該クリーニング装置Ｙの小型化，ひいては当該画像形成装置の小型化を図るものである。

まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る画像形成装置が有する中間転写装置Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，前記中間転写装置Ｘは，シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色に対応して設けられた感光体ドラム１１〜１４からトナー像が順に重ねて一次転写（中間転写）される無端状の中間転写ベルト２０や，前記中間転写ベルト２０の内側で該中間転写ベルト２０を所定のテンションで張架する張架ローラ２１〜２４，前記中間転写ベルト２０の表面に転写されたトナー像を用紙に二次転写する転写ローラ２５，後述のバイアス電源３１，３２などを有して概略構成されている。
前記中間転写装置Ｘでは，前記感光体ドラム１１〜１４各々が，該感光体ドラム１１〜１４各々に対応して設けられた不図示の一次転写ローラとの間で前記中間転写ベルト２０を圧接しながら回転することによって，前記感光体ドラム１１〜１４に形成されたトナー像が，前記中間転写ベルト２０に一次転写される。
以下，本実施の形態では，前記感光体ドラム１１〜１４から前記中間転写ベルト２０に転写されるトナー像は，不図示の現像装置で予め正極性（所定の極性の一例）に帯電されたトナーで形成されたものであるとする。なお，負極性（所定の極性の一例）に帯電されたトナーを用いる画像形成装置では，以下で説明する各極性を逆に捉えて適用すればよい。

前記張架ローラ２１，２２（ローラ部材の一例）は，前記中間転写ベルト２０の裏面に接触し，該中間転写ベルト２０の走行方向に後述の間隙ｄ１（所定の間隙の一例）を空けて並設されている。前記張架ローラ２１は，前記張架ローラ２２よりも前記中間転写ベルト２０の走行方向の下流側に配置されている。
前記張架ローラ２３は，該張架ローラ２３が連結されたＤＣモータ２３ａの駆動力を前記中間転写ベルト２０に伝達するものである。前記中間転写装置Ｘでは，前記駆動モータ２３ａによって前記張架ローラ２３が矢印Ｒ１方向に回転されることにより，前記中間転写ベルト２０が矢印Ｒ２方向に回転走行する。
前記張架ローラ２４及び前記転写ローラ２５は，前記中間転写ベルト２０を挟持しており，該中間転写ベルト２０と不図示の搬送経路から搬送される用紙とを圧接させた状態で回転することにより，その用紙に前記中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像を二次転写するものである。なお，このとき，前記転写ローラ２５には，前記中間転写ベルト２０上に転写されたトナー像を形成するトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧，即ち負極性のバイアス電圧が不図示の電源から印加されている。

また，前記中間転写装置Ｘには，前記張架ローラ２１，２２各々に予め設定された直流電圧をバイアス電圧として印加するバイアス電源３１及びバイアス電源３２が設けられている。具体的に，前記バイアス電源３１は，前記中間転写ベルト２０の走行方向の下流側に配置された前記張架ローラ２１に正極性のバイアス電圧を印加し，前記バイアス電源３２は，前記中間転写ベルト２０の走行方向の上流側に配置された前記張架ローラ２２に負極性のバイアス電圧を印加する。なお，前記バイアス電源３１，３２により前記張架ローラ２１，２２に印加されるバイアス電圧の極性は，後述のクリーニング装置Ｙに設けられた回収ローラ４３の電位を基準とするものである。例えば，前記回収ローラ４３がアースに接地されている場合には，そのアースの電位である０が基準となる。ここに，前記バイアス電源３１及び前記バイアス電源３２がバイアス電圧印加手段の一例である。
なお，当該バイアス電源３１，３２は，当該画像形成装置を統括的に制御する不図示の制御部などによって制御され，前記中間転写ローラ２０から用紙へのトナー像の転写後，該中間転写ローラ２０上に残留する残留トナーを除去する際に稼働され，前記張架ローラ２１，２２にバイアス電圧を印加する。

ところで，前記バイアス電源３１，３２によってバイアス電圧が印加される前記張架ローラ２１，２２は，その相互の間隔が狭ければ，該張架ローラ２１，２２の間で放電（火花）が生じるおそれがある。
そこで，前記中間転写装置Ｘでは，前記張架ローラ２１，２２各々の表面の間隙ｄ１［ｍｍ］を，前記張架ローラ２１，２２の間で放電が生じないように予め設定しておくことが望ましい。具体的には，前記間隙ｄ１が安全規格のＵＬ規格に適合するように設定することが考えられる。なお，ＵＬ規格では，バイアス電圧差が２．８Ｖ以下であれば，前記間隙ｄ１が４．２［ｍｍ］／１［ｋＶ］の関係で規定される（なお，バイアス電圧差が２．８Ｖを超える場合には，ＵＬ規格で別に規定された条件に従う）。したがって，例えばＶ１＝＋１ｋＶ，Ｖ２＝−１．７ｋＶであれば，前記間隙ｄ１を，ＵＬ規格で規定された上記関係に従って１１．３４［ｍｍ］以上に設定することにより，前記張架ローラ２１，２２間の放電は防止される。

次に，図２を用いて，本発明の実施の形態に係る画像形成装置に設けられたクリーニング装置Ｙについて説明する。
図２に示すように，前記クリーニング装置Ｙは，前記中間転写ベルト２０を挟んで前記張架ローラ２１，２２各々に対向して配置された二つのクリーニングローラ４１，４２と，前記クリーニングローラ４１，４２に接触して該クリーニングローラ４１，４２各々からトナーを回収する一つの回収ローラ４３と，前記回収ローラ４３に付着したトナーを掻き取るクリーニングブレード４４とを備えて概略構成されている。
前記クリーニングローラ４１，４２は，例えば抵抗率１０⁷［Ω］の導電性を有するファーブラシ（導電性ブラシ）であって，前記中間転写ベルト２０から用紙へのトナー像の転写後に該中間転写ベルト２０上に残留した残留トナーを回収するものである。具体的に，前記クリーニングローラ４１，４２は，前記中間転写ベルト２０に接触しながら該中間転写ベルト２０の走行方向とは反対方向に回転することにより，該中間転写ベルト２０上のトナーを掻き取る。
前記回収ローラ４３は，前記クリーニングローラ４１，４２の両方に接触しながら回転することによって，該クリーニングローラ４１，４２からトナーを掻き取るものである。また，前記回収ローラ４３は，導電性を有する金属部材などであって，電気的に接地（グランド接続）されている。これにより，前記回収ローラ２０に接触する前記クリーニングローラ４１，４２各々も，該回収ローラ２０を介して電気的に接地されることになる。
前記クリーニングブレード４４は，ウレタンなどで形成されたものであって，該クリーニングブレード４４によって前記回収ローラ４３から掻き取られたトナーは，不図示のトナー搬送用のスクリューなどによって廃棄トナー収容部などに搬送される。

以下，本発明の実施の形態に係る画像形成装置において実行される前記中間転写ベルト２０のクリーニング動作について説明する。なお，当該クリーニング動作は，当該画像形成装置に設けられた不図示の制御部などによって各構成要素が制御されることにより実現される。
まず，前記中間転写ベルト２０上のトナー像は，前記張架ローラ２４及び前記転写ローラ２５によって用紙に二次転写されるが，このとき，用紙に転写されなかったトナーは前記中間転写ベルト２０上の残留する。ここで，前記中間転写ベルト２０上に残留する残留トナーには，不図示の現像装置で正規の極性に帯電されたトナー（以下，「正規極性トナー」という）や，前記転写ローラ２５に印加されたバイアス電圧によって逆極性になったトナー（以下，「逆極性トナー」という），帯電状態が安定していないトナー（以下「不安定トナー」という）などが含まれる。一般に，二次転写時に前記転写ローラ２４に印加されるバイアス電圧が適当である場合には，前記逆極性トナーや前記不安定トナーの量は，前記正規極性トナーに比べて格段に少ないものである。

そして，更に前記中間転写ベルト２０が回転走行されることにより，該中間転写ベルト２０上の前記残留トナーが付着した部分（以下，「残留トナー付着部」という）は，前記クリーニング装置Ｙに到達する。
初めに，前記残留トナー付着部は，前記張架ローラ２２及び前記クリーニングローラ４２の間に到達する。
ここで，前述したように，前記張架ローラ２２には前記バイアス電源３２によって負極性のバイアス電圧が印加され，前記クリーニングローラ４２が前記回収ローラ４３を介して接地されているため，前記張架ローラ２２及び前記クリーニングローラ４２の間には電場が形成されている。このとき，前記バイアス電源３２により前記張架ローラ２２に印加されるバイアス電圧は，前記回収ローラ４３の電位を基準として負極性となるものである。
したがって，前記残留トナー付着部に残留した残留トナーに含まれた少量の前記逆極性トナーは，その電場によって前記クリーニングローラ４２側に回収される。
このとき，前記張架ローラ２２及び前記クリーニングローラ４２の間では，前記残留トナーに前記クリーニングローラ４２側から正極性のバイアス電圧が作用するため，該残留トナーに含まれた前記不安定トナーは，ある程度の正極性に帯電される。

その後，更に前記中間転写ベルト２０が回転走行されることにより，前記残留トナー付着部は，前記張架ローラ２１及び前記クリーニングローラ４１の間に到達する。
ここで，前述したように，前記張架ローラ２１には前記バイアス電源３１によって正極性のバイアス電圧が印加され，前記クリーニングローラ４１が前記回収ローラ４３を介して接地されているため，前記張架ローラ２１及び前記クリーニングローラ４１の間には，前記張架ローラ２２及び前記クリーニングローラ４２の間とは異なる電場が形成されている。このとき，前記バイアス電源３１により前記張架ローラ２１に印加されるバイアス電圧は，前記回収ローラ４３の電位を基準として正極性となるものである。
したがって，前記残留トナー付着部に残留した残留トナーのうち，前記逆極性トナーが除去された後の多量の前記正規極性トナーは，その電場によって前記クリーニングローラ４１側に全て回収される。
特に，本実施の形態に係る画像形成装置では，前述したように，前記中間転写ベルト２０の走行方向の上流側で，前記張架ローラ２２に負極性のバイアス電圧，下流側で前記張架ローラ２１に正極性のバイアス電圧を印加している。即ち，前記残留トナーに含まれる少量の前記不安定トナーは，前記クリーニングローラ４２においてある程度の正極性に帯電された後，前記クリーニングローラ４１によって多量の前記正規極性トナーと共に回収されることになる。このように，少量の前記不安定トナーを多量の前記正規極性トナーと共に回収すれば，その不安定トナーが回収されやすくなるため，前記中間転写ベルト２０上の残留トナーをより確実に除去することができる。

以上，説明したように，本実施の形態に係る画像形成装置では，二つの前記クリーニングローラ４１，４２及び一つの前記回収ローラ４３の合計３個のローラを，前記中間転写ベルト２０の外側に配置されるクリーニング装置Ｙに設けておくことで，従来（例えば，特許文献１参照）と同様に，前記中間転写ベルト２０上に残留する両極性のトナーを除去することができる。このように，前記画像形成装置では，従来よりも前記クリーニング装置Ｙ側に必要なローラの数を減少させることができるため，前記クリーニング装置Ｙの小型化及びこれを備える当該画像形成装置の小型化を実現することができる。

前記実施の形態では，前記張架ローラ２１，２２各々の表面の間隙ｄ１（図２参照）を，該張架ローラ２１，２２の間に放電が生じないように設定することについて言及した。
ここでは，図３を用いて，前記間隙ｄ１をより狭くすることのできる構成について説明する。ここに，図３は本実施例に係る画像形成装置に設けられた中間転写装置Ｘ１の要部模式図である。なお，前記実施の形態で説明した画像形成装置と同様の構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
図３に示すように，本実施例に係る画像形成装置に設けられた中間転写装置Ｘ１には，前記張架ローラ２１，２２の間に，絶縁体からなる厚みｗが２００［μｍ］の壁面５１を有する遮蔽部材５０が設けられている。これにより，前記張架ローラ２１，２２の間は，前記遮蔽部材５０の壁面５１によって隔離されている。
したがって，前記張架ローラ２１，２２の表面の最短距離をｄ１０とすると，その最短距離ｄ１０は，前記張架ローラ２１の表面から前記壁面５１の先端部５１ａを周回して前記張架ローラ２２の表面に到達するまでの距離となる。即ち，前記最短距離ｄ１０は，前記張架ローラ２１の表面から前記壁面５１の先端部５１ａまでの最短距離ｄ１１と，前記張架ローラ２２の表面から前記壁面５１の先端部５１ａまでの最短距離ｄ１２と，前記壁面５１の厚みｗとの和である。

ここで，前記実施の形態では，前記張架ローラ２１に印加されるバイアス電圧Ｖ１が＋１ｋＶ，前記張架ローラ２２に印加されるバイアス電圧Ｖ２が−１．７ｋＶであるとき，前記張架ローラ２１，２２間における放電を防止するためには，該張架ローラ２１，２２間の間隙ｄ１（図２参照）が１１．３４［ｍｍ］以上であることが必要であった。
しかし，本実施例に係る画像形成装置の前記中間転写装置Ｘ１には，前記遮蔽部材５０が設けられているため，前記最短距離ｄ１１，前記最短距離ｄ１２，前記壁面５１の厚みｗとの和で算出される前記最短距離ｄ１０が１１．３４［ｍｍ］以上となるように設定すればよいことになる。例えば，前記最短距離ｄ１１及び前記最短距離ｄ１２を５．６［ｍｍ］に設定すると，前記最短距離ｄ１０が，前記壁面５１の厚み２００［μｍ］と合わせて１１．４［ｍｍ］となるため，前記張架ローラ２１，２２間の放電を防止することができる。
このように，本実施例に係る画像形成装置では，前記最短距離ｄ１０が，安全規格のＵＬ規格で規定される４．２［ｍｍ］／１［ｋＶ］の関係を満たすように設定している。したがって，前記壁面５１を貫通した場合の前記張架ローラ２１，２２間の最短距離ｄ２を，前記実施の形態で説明した間隙ｄ１（図２参照）よりも短くすることが可能である。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置に設けられた中間転写装置の要部模式図。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置に設けられたクリーニング装置の要部模式図。 本発明の実施例に係る画像形成装置に設けられた中間転写装置の要部模式図。

符号の説明

１１〜１４…感光体ドラム
２０…中間転写ベルト
２１〜２４…張架ローラ
２５…転写ローラ
３１，３２…バイアス電源
４１，４２…クリーニングローラ
４３…回収ローラ
４４…クリーニングブレード
５０…遮蔽部材
５１…壁面
Ｘ，Ｘ１…中間転写装置
Ｙ…クリーニング装置

Claims (3)

1. 所定の極性に帯電されたトナーで形成されたトナー像が中間転写される中間転写ベルトと，
   前記中間転写ベルトの曲部で前記中間転写ベルトの裏面に接触して前記中間転写ベルトを張架し，該中間転写ベルトの走行方向に所定の間隔を空けて並設された二つのローラ部材と，
   前記中間転写ベルトを挟んで二つの前記ローラ部材に対向して配置され，前記中間転写ベルトから転写対象物への前記トナー像の転写後に該中間転写ベルト上に残留した残留トナーを回収する二つのクリーニングローラと，
   二つの前記クリーニングローラに接触して該クリーニングローラ各々からトナーを回収する一つの回収ローラと，
   前記回収ローラの電位を基準として前記ローラ部材各々に異なる極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と，
   二つの前記ローラ部材の間に設けられた絶縁体からなる壁面を有する遮蔽部材と，
   を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス電圧印加手段が，
   前記中間転写ベルトの走行方向の上流側に設けられた前記ローラ部材に前記所定の極性と逆極性のバイアス電圧を印加し，前記中間転写ベルトの走行方向の下流側に設けられた前記ローラ部材に前記所定の極性と同極性のバイアス電圧を印加するものである請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニングローラが導電性ブラシである請求項１又は２のいずれかに記載の画像形成装置。

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