JP5338740B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関する。

トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置において、転写ベルトや中間転写ベルト等のベルト部材をクリーニングするクリーニング装置として、安価でクリーニング性能が高いクリーニングブレードを用いたものが多い。また、クリーニングブレードによるクリーニング動作中にトナーが飛散することを防止するため、ベルト部材の回動方向においてクリーニングレードの上流側に設置してトナーの飛散を防止するシール部材を設けたクリーニング装置もある（例えば特許文献１）。

特開２００２−４０８９４号公報

画像形成装置内のベルト部材にはトナーの他に粘性があり凝集力が強い異物が付着する場合がある。例えばベルト部材が像担持体からトナー像を用紙に転写する転写ベルトの場合、両面印刷の裏面印刷時に用紙の表面に形成した画像が転写ベルトに接し、画像表面に浮き出たワックスが異物として転写ベルトに付着することがある。

ベルト部材に付着したトナーはクリーニングブレードにより綺麗に除去することが出来るが、粘性があり凝集力が強い異物がベルト部材に付着するとクリーニングブレードでは除去出来ない。場合によってはその異物がベルト部材とクリーニングブレードの間に介在してクリーニングブレードによるクリーニング動作を妨げたり、異物がフィルミング状となってクリーニングブレードの摩擦力を上昇させてブレードめくれの原因となったりすることとなる。

特許文献１に記載された技術のようにシール部材を設けたクリーニング装置でもシール部材によって凝集力が強い異物を除去することが出来ない。

そこで、本発明の目的は、ベルト部材に付着した異物を除去し、クリーニングブレードによるクリーニング不良やブレードめくれを抑制するクリーニング装置及び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、本発明に係るクリーニング装置は、
ベルト部材の表面に付着したトナーを除去するクリーニングブレードと、
前記ベルト部材の回動方向において前記クリーニングブレードの上流側に設置され、前記ベルト部材の表面に接することにより前記クリーニングブレードにより除去されたトナーの飛散を抑制するシール部材と、
前記シール部材に対向し、前記ベルト部材の裏面側から前記ベルト部材を張架する張架ローラと、
前記ベルト部材の回動方向において前記クリーニングブレードの上流側且つ前記シール部材の下流側に設置され、前記ベルト部材の回動方向に対してカウンター方向に前記ベルト部材の表面に接して前記ベルト部材の表面に付着した異物を除去する除去部材と、を有し、
前記除去部材のヤング率は、前記クリーニングブレードのヤング率より高く、
前記ベルト部材の回動方向において、前記張架ローラが前記ベルト部材に接している箇所より下流側で、前記除去部材が前記ベルト部材の表面に接しており、
前記除去部材は前記ベルト部材の表面に面接触していることを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像形成装置は、
前記クリーニング装置を有し、トナーを用いて用紙に画像を形成することを特徴とするものである。

本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置によれば、ベルト部材に付着した異物を除去し、クリーニングブレードによるクリーニング不良やブレードめくれを抑制することが出来る。

本発明に係る画像形成装置の全体構成図である。 転写ベルトとクリーニング装置の拡大断面図である。 除去部材周辺の拡大断面図である。 ベルトユニットとクリーニングユニットを示す説明図である。 ベルトユニットとクリーニングユニットが一体化された状態を示す説明図である。

［画像形成装置の概要］
図１は、本発明に係る画像形成装置１の全体構成図である。

画像形成装置１は、回転する像担持体１０の周囲に、帯電部２０、像露光部３０、現像部４０、転写ベルト（ベルト部材）５０、クリーニング部６０を配置した構成となっている。帯電部２０によって像担持体１０の表面に一様に帯電を行った後に、像露光部３０のレーザビームによって原稿から読み取られた画像データ、又はコンピュータからの印字データに基づく露光走査を行って潜像を形成し、潜像を現像部４０により反転現像して像担持体１０の表面にトナー像を形成する。

用紙収納部７０Ａから給紙された用紙Ｓは転写位置へ搬送され、転写位置において転写ベルト５０によりトナー像が用紙Ｓ上に転写される。その後、用紙Ｓは裏面の電荷が消去されて像担持体１０から分離され、搬送部７０Ｂにより搬送される。そして、定着部８０によりトナー像は用紙Ｓ上に加熱定着され、トナー像が加熱定着された用紙Ｓは、排紙ローラ７０Ｃにより排紙トレイ９０に排出される。

用紙Ｓの両面に画像形成を行う場合には、定着部８０により加熱定着された用紙Ｓを搬送路切り替え板７０Ｄにより通常の排紙通路から分岐する。反転搬送部７０Ｅにおいてスイッチバックして表裏反転した用紙Ｓは裏面に画像が形成され、定着部８０を経た後、排紙ローラ７０Ｃにより排紙トレイ９０に排出される。

転写ベルト５０の下方には転写ベルト５０に付着したトナー等を除去するクリーニング装置１００が設置されている。クリーニング装置１００により常時、転写ベルト５０の表面が綺麗に維持され、画像形成装置１から排出される用紙Ｓがトナー等により汚れることはない。

次に転写ベルト５０とクリーニング装置１００の構造について詳しく説明する。

［転写ベルトとクリーニング装置の概要］
図２は、転写ベルト５０とクリーニング装置１００の拡大断面図である。

図２に示すように、転写ベルト５０は複数本のローラにより張架されており、転写ベルト５０は駆動ローラ５１の駆動力により図２の矢印方向に回動する。像担持体１０と対向する位置には転写ローラ５２が設置されており、像担持体１０と転写ローラ５２Ａが対向する位置において像担持体１０上のトナー像が用紙Ｓに転写される。転写ベルト５０の材質はポリイミドであり、転写ベルトの厚さは１００μｍである。

転写ベルト５０の下方に設置されたクリーニング装置１００は、主にクリーニングブレード１０１、トナー貯留ローラ１０２、トナー排出規制部材１０３、ケーシング１０４、搬送スクリュー１０５、シール部材１０６、除去部材１０７により構成されている。

クリーニングブレード１０１は転写ベルト５０の表面に付着したトナーを除去する。クリーニングブレード１０１は張架ローラ５３に対向し、転写ベルト５０の回動方向に対してカウンター方向に転写ベルト５０の表面に接している。クリーニングブレード１０１の材質はウレタンゴムであり、クリーニングブレード１０１の厚さは２ｍｍである。またクリーニングブレードの自由長は９ｍｍであり、転写ベルト５０に対するクリーニングブレード１０１の当接圧は３０Ｎ／ｍである。

クリーニングブレード１０１のめくれを防止するため、トナー貯留ローラ１０２とトナー排出規制部材１０３によりトナー溜まりＴを形成し、クリーニングブレード１０１のエッジ部にはトナーが常時供給される（トナー貯留ローラ１０２とトナー排出規制部材１０３が本発明における「トナー溜まり形成部」に該当する）。

トナー排出規制部材１０３は可撓性の部材であり、トナー排出規制部材１０３の一部がトナー貯留ローラ１０２の表面に接触している。クリーニングブレード１０１により除去されたトナーの一部はトナー貯留ローラ１０２とトナー排出規制部材１０３の間をすり抜け、ケーシング１０４の下方に落下する。ケーシング１０４の下方に溜まったトナーは搬送スクリュー１０５によりクリーニング装置１００の一箇所に収集されて廃棄される。

シール部材１０６は転写ベルト５０の回動方向においてクリーニングブレード１０１の上流側に設置されている。シール部材１０６は可撓性の部材であり、シール部材１０６が湾曲して転写ベルト５０に接している。従って、クリーニングブレード１０１の上流側においてシール部材１０６によりクリーニング装置１００の内部が密閉され、トナーの飛散により転写ベルト５０が汚れることはない。シール部材１０６の材質はポリエチレンであり、シール部材１０６の自由長は５ｍｍである。

転写ベルト５０に付着したトナーはクリーニングブレード１０１によって除去されるが、転写ベルト５０に付着した粘性があり凝集力の強い異物は除去部材１０７により除去される。図２に示すように、除去部材１０７は転写ベルト５０の回動方向においてクリーニングブレード１０１の上流側且つシール部材１０６の下流側に設置され、転写ベルト５０の回動方向に対してカウンター方向に転写ベルト５０の表面に接している。

図３は、除去部材１０７周辺の拡大断面図である。

転写ベルト５０は両面印刷の裏面印刷時に用紙Ｓの表面に形成した画像が接し、画像表面に浮き出たワックスが異物Ｘ（粘性があり凝集力の強い異物）として転写ベルト５０に付着することがある。当該異物を除去すべくクリーニングブレード１０１やシール部材１０６とは別に除去部材１０７が設置されている。

除去部材１０７の材質はポリエチレンテレフタレートであり、平板形状となっている。除去部材１０７の材質はポリエチレンテレフタレート以外の樹脂材料でもよいし、金属薄板等であってもよい。

除去部材１０７のヤング率はクリーニングブレード１０１のヤング率より高く、具体的には除去部材１０７のヤング率は４ＧＰａ（１ＧＰａ以上であることが好ましい）であり、クリーニングブレード１０１のヤング率は７ＭＰａである。クリーニングブレード１０１より除去部材１０７が硬いため、ワックス等の凝集力の強い異物Ｘを転写ベルト５０から除去することが可能となる。なお、シール部材１０６のヤング率はシール性を考慮してクリーニングブレード１０１のヤング率より低く、具体的には１．５ＭＰａである。

異物Ｘに対するクリーニング性を考慮し、除去部材１０７の材質、ヤング率の他に転写ベルト５０に対する除去部材１０７の当接条件等が決定されている。この点を図３を用いて詳しく説明する。

図３における「ａ」は張架ローラ５４が転写ベルト５０に接している箇所の長さであり、「ｂ」は張架ローラ５４が転写ベルト５０に接している箇所の端と除去部材１０７の先端ＥＧとの距離である。また、「ｃ」は除去部材１０７が転写ベルト５０に接している箇所の長さである。

転写ベルト５０に付着した異物Ｘを除去するためには、除去部材１０７を一定の荷重で転写ベルト５０に当接し、且つ除去部材１０７の先端ＥＧが転写ベルト５０から離れないようにする必要がある（先端ＥＧが異物Ｘを転写ベルト５０から掻き取るため）。

除去部材１０７の先端ＥＧのみを転写ベルト５０に接するようにすることは精度面でかなり困難である。また、張架ローラ５４が転写ベルト５０に接している箇所の反対面において除去部材１０７を一定の荷重で転写ベルト５０に接するようにすると、除去部材１０７の先端ＥＧが反り返って先端ＥＧが転写ベルト５０から離れてしまう可能性がある。

そこで、本発明に係る画像形成装置１では、転写ベルト５０の回動方向において、張架ローラ５４が転写ベルト５０に接している箇所より下流側で除去部材１０７を転写ベルト５０の表面に当接させている。張架ローラ５４が転写ベルト５０に接している箇所より下流側、つまり張架ローラ５４が転写ベルト５０に接しない箇所で除去部材１０７を転写ベルト５０に当接させているため、除去部材１０７の先端ＥＧが反り返ることなく、除去部材１０７の先端ＥＧが転写ベルト５０に接するようになる。

また、図３における「ｃ」で示すように、除去部材１０７が転写ベルト５０に一定の幅で面接触するようにしているため、転写ベルト５０やクリーニング装置１００の組立のバラツキが生じても、少なくとも除去部材１０７の先端ＥＧが転写ベルト５０から離れることはない。

なお、実験を通じて転写ベルト５０に対する除去部材１０７の当接圧を検討したところ、当接圧は１０〜６５ｍＮ／ｃｍの範囲内が好ましく、特に１５〜６０ｍＮ／ｃｍの範囲内が好ましいことが分かった。当接圧が低いと除去部材１０７のクリーニング性能が低下し、当接圧が高いとクリーニングブレード１０１に供給されるトナーが減り、ブレードめくれ等の問題が発生しやすいためである。本実施形態では当接圧を３０ｍＮ／ｃｍとしている。

また、除去部材１０７が転写ベルト５０に接している箇所の長さである図３における「ｃ」に関して実験を通じて検討したところ、０．５〜４．０ｍｍの範囲内が好ましく、特に１．０〜３．５ｍｍの範囲内が好ましいことが分かった。０．５ｍｍ未満であればクリーニング装置１００の組立によっては除去部材１０７の先端が転写ベルト５０に接しない可能性があり、４．０ｍｍより越えると除去部材１０７により転写ベルト５０に傷が発生するからである。本実施形態では図３における「ｃ」を２．５ｍｍとしている。

また、図３における「ｂ＋ｃ」の長さは、１０ｍｍを越えると転写ベルト５０のうねりの影響があり、除去部材１０６の先端ＥＧが転写ベルト５０から離れる可能性があるため、１０ｍｍ以内の長さに設定することが好ましい。本実施形態では図３における「ｂ＋ｃ」の長さを７ｍｍとしている。

以上説明した条件を満足するように除去部材１０７を転写ベルト５０に当接することにより、粘性があり凝集力の強い異物を転写ベルト５０から除去し、クリーニングブレードによるクリーニング不良やブレードめくれを抑制することが出来る。

特に本実施形態のようにトナー溜まりＴを形成するクリーニング装置１００では、トナー溜まりＴに異物が混入してしまうとクリーニング不良やブレードめくれが発生する確率が高くなるため、除去部材１０７を設けることがより効果的である。

また、転写ベルト５０は像担持体１０上のトナー像を用紙Ｓに転写するとともに用紙搬送部材として用紙を搬送するものであるため、除去部材１０７を設けて転写ベルト５０を綺麗に維持することにより、用紙Ｓを綺麗に出力することが出来る。従って、転写ベルト５０に対して除去部材１０７を当接させることがより効果的である。

［転写ベルトとクリーニング装置のユニット化］
転写ベルト５０とクリーニング装置１００は各々ユニット化がなされており、この点を図４、図５を用いて説明する。

図４はベルトユニットとクリーニングユニットを示す説明図であり、図５はベルトユニットとクリーニングユニットが一体化された状態を示す説明図である。

図４（ａ）はベルトユニットであり、転写ベルト５０と転写ベルト５０を張架する複数本のローラが側面板５００により固定され、ユニット化されている。図４（ｂ）はクリーニングユニットであり、少なくともクリーニングブレード１０１とシール部材１０６と除去部材１０７がユニット化されている。

そして、図５に示すようにベルトユニットとクリーニングユニットが位置決め部材ＵＴに固定される。このように転写ベルト５０とクリーニング装置１００は各々ユニット化されており、それらが位置決め部材ＵＴにより固定されているため、少なくとも除去部材１０７と転写ベルト５０の位置決めが容易に行うことが出来る。

以上、図１〜図５を用いて本発明を説明したが、本発明は当該実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

本実施形態ではベルト部材として転写ベルトを用いて説明したが、中間転写ベルト等、他のベルト部材であっても良い。

１ 画像形成装置
１０ 像担持体
２０ 帯電部
３０ 像露光部
４０ 現像部
５０ 転写ベルト
５１ 駆動ローラ
５２ 転写ローラ
５３、５４ 張架ローラ
１００ クリーニング装置
１０１ クリーニングブレード
１０２ トナー貯留ローラ
１０３ トナー排出規制部材
１０４ ケーシング
１０５ 搬送スクリュー
１０６ シール部材
１０７ 除去部材
５００ 側面板
ＵＴ 位置決め部材

Claims (6)

1. ベルト部材の表面に付着したトナーを除去するクリーニングブレードと、
   前記ベルト部材の回動方向において前記クリーニングブレードの上流側に設置され、前記ベルト部材の表面に接することにより前記クリーニングブレードにより除去されたトナーの飛散を抑制するシール部材と、
   前記シール部材に対向し、前記ベルト部材の裏面側から前記ベルト部材を張架する張架ローラと、
   前記ベルト部材の回動方向において前記クリーニングブレードの上流側且つ前記シール部材の下流側に設置され、前記ベルト部材の回動方向に対してカウンター方向に前記ベルト部材の表面に接して前記ベルト部材の表面に付着した異物を除去する除去部材と、を有し、
   前記除去部材のヤング率は、前記クリーニングブレードのヤング率より高く、
   前記ベルト部材の回動方向において、前記張架ローラが前記ベルト部材に接している箇所より下流側で、前記除去部材が前記ベルト部材の表面に接しており、
   前記除去部材は前記ベルト部材の表面に面接触していることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニングブレードのエッジ部にトナーを供給するためのトナー溜まりを形成するトナー溜まり形成部を有する請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記シール部材のヤング率は、前記クリーニングブレードのヤング率より低い請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記ベルト部材は、用紙を搬送する用紙搬送部材である請求項１から３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記ベルト部材と前記張架ローラを有するベルトユニットと、
   当該ベルトユニットと別体であり、前記クリーニングブレードと前記シール部材と前記除去部材を有するクリーニングユニットと、
   前記ベルトユニットと前記クリーニングユニットが固定され、少なくとも前記ベルト部材と前記除去部材を位置決めする位置決め部材と、
   を有する請求項１から４の何れか１項に記載のクリーニング装置。
6. 請求項１から５の何れか１項に記載のクリーニング装置を有し、トナーを用いて用紙に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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