JP5581568B2 - クリーニング装置、中間転写ユニット、転写搬送ユニット、および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。詳しくは、それに用いる中間転写ユニット、転写搬送ユニットまた、それに用いるクリーニング装置に関する。

従来より、ベルト表面からローラ等を押し当ててベルトユニット（転写ベルトユニット）の這い回し自由度の向上、或いは省スペース化等を課題とした発明はされている。省スペースを目的にベルト表面からローラを押し当てる事で、ユニットの薄型化、また、同時に駆動ローラへのベルトの巻き付き角を増やす事でベルトスリップを防止し、ベルト走行性の安定化を図っている（例えば、特許文献１ 参照。）。しかしながら、これらの発明は、ベルトユニット内にローラを配置しているだけで、クリーニング装置との関連については特に触れられていない。

ベルトユニット側の寿命と、クリーニングユニット側の寿命は異なる場合が多く、例えばベルトのみを交換したいような場合がある。クリーニングユニットはベルトと接触する部分があり、接触圧もかかっているので、ベルト交換に際してはクリーニングユニットの圧解除をしなければならない。一般的にはベルトユニットに対し、クリーニングユニットが着脱可能なように構成し、クリーニングユニットを組み付けた状態でベルトユニットを画像形成装置本体に装着している。したがって、ベルト交換の場合は、クリーニングユニットごとベルトユニットを装置本体から取り出し、その後、ベルトユニットからクリーニングユニットを取り外し、次いでベルトユニットからベルトを取り外す。ベルトユニットは複数のローラに無端ベルトを掛け渡し、ベルトに対し所定の張力を掛けるようにしているので、ベルトを取り外すには、この張力の解除も必要になる。
このようなベルト交換の手順の複雑さを解消したベルトユニットとクリーニングユニットの構成が望まれている。

特開２００４−１９８６８０号公報

従来は、駆動ローラ、従動ローラにベルトを普通に巻きかけてベルトユニットを構成していた。しかし、このような構成ではベルトユニットの小型化に限界がある。駆動ローラ、従動ローラは一定レベル以上の力をベルトに掛ける必要があり、小型化するとベルトに曲がり癖がついてしまうからである。
上記対策として、特許文献１のようにベルトの外部からローラを押し当ててベルト走行路を湾曲させる構成が提案された。ところがこのような場合、ベルトを湾曲させるローラ（以下湾曲ローラと呼ぶ）はベルト交換時に外す必要がある。つまり、サービス作業手順が増えてしまったのである。
一方、従来からベルトクリーニング装置もベルト交換時にはベルトユニットから外す必要があった。そこで、特許文献１では湾曲ローラをクリーニングローラと兼用するすることが提案されている。しかしながら、このような構成では、クリーニングローラとベルトの位置関係を精度良く確保できなかった。前述のごとく、湾曲ローラは取り外し可能とするための構成が必要で、固定することができないからである。取り外し作業等による取り付け部分の摩耗も位置精度を阻害する。また、近年、画質向上のため、トナーを小径化、球形化することが行われているが、この種のトナーはクリーニングが大変困難である。クリーニング部材とベルトの位置精度確保が極めて重要なものとなったのである。
本発明は、省スペース化等の従来からの要求性能は犠牲にしないで、従来達成困難であったベルト交換性向上とクリーニング条件の位置精度確保の同時達成を課題としている。

請求項１に記載の発明では、複数の支持ローラに懸架された像担持体用の無端ベルトユニットの無端ベルト表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
該クリーニング装置は、少なくとも１個の押圧部材と、１個のクリーニング部材を一体的に有し、前記無端ベルトユニットに装着可能に構成されたクリーニングユニットと、前記クリーニング部材に対向する位置で、前記無端ベルト内周面に近接して前記クリーニングユニットの支軸がその軸芯に回動自在に取り付けられた位置固定の対向ローラと、を有し、
前記押圧部材はローラであるとともに前記クリーニングユニットに位置固定されており、且つ、前記押圧部材は前記クリーニングユニット内にあって前記無端ベルト移動方向に関し前記クリーニング部材の下流側に設けられており、
前記クリーニングユニットが装着されたとき前記押圧部材と前記クリーニング部材が前記無端ベルト表面に接触し、前記無端ベルト内周面が前記対向ローラに対し所定の巻き付き角で接触することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記押圧部材の表面粗さはＲｍａｘで３０μｍ以下であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のクリーニング装置において、前記押圧部材の前記無端ベルト幅方向の長さは、前記無端ベルトの幅以上であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置において、前記クリーニングユニットは、前記対向ローラに対する位置決めを行ってから、前記押圧部材の前記無端ベルトに対する位置決めを行うことを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、複数の転写手段と、クリーニング装置を備えた中間転写ユニットにおいて、前記クリーニング装置は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクリーニング装置であり、該クリーニング装置は前記複数の転写手段の内、前記無端ベルト走行方向に関し最上流に位置する転写手段の直前に配置したことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、複数の転写手段と、クリーニング装置を備えた転写搬送ユニットにおいて、前記クリーニング装置は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクリーニング装置であり、該クリーニング装置は前記複数の転写手段の内、前記無端ベルト走行方向に関し最上流に位置する転写手段の直前に配置したことを特徴とする。

請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の中間転写ユニットを用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載の転写搬送ユニットを用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項７または８に記載の画像形成装置において、前記複数の転写手段によって形成される複数の転写ニップと、前記押圧部材の前記無端ベルト接触部とがほぼ一直線上に配置され、前記押圧部材と直近の転写手段の間の前記無端ベルト走行方向は、前記複数の転写手段間の前記無端ベルト走行方向とほぼ平行であることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトユニット内部に配置されたクリーニング対向用のローラに対し配置するクリーニングユニット側に、ベルト表面から押し当てる部材を設けたことでクリーニングユニット内のクリーニング部材のベルトに対しての位置精度、省スペース化を達成しながら、ベルト交換性、駆動ローラとの巻き付き角の確保の達成を可能にした。

図１は本発明の本発明の一実施の形態を示す図である。
同図において符号１は感光体、２は感光体クリーニング装置、３はクリーニングブレード、４は帯電装置、６，７，８，９は現像装置、１０は中間転写体（ベルト）、１１は１次転写装置、１２，１３，１４は支持ローラ、１９はベルトクリーニングユニット、２１は２次転写ローラ、２５は給紙カセット、２６は給紙ローラ、２７は搬送ローラ、２８はレジストローラ、３０は定着装置、３２は排出ローラ、４０はトナー回収用ボトル、４１は露光装置、５０は対向ローラ、１０１は１次転写バイアス制御部、１０２は２次転写バイアス制御部をそれぞれ示す。
同図はタンデム型間接(中間)転写方式の電子写真装置である。
複写装置本体には、中央に、中間転写体として用いる無端ベルト状のベルト１０を設ける。ベルト１０は、多層構造、単層構造でも構わない。多層構造であればベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなるもの、単層であればＰＶＤＦ、ＰＣ、ポリイミド等の材質を用いるものがある。なお本発明では、特にベルトの材質に関し特定する必要は無い。
そして、図１に示すとおり、図示例では支持ローラ１２，１３，１４に掛け回して図中反時計回りに回転搬送可能とする。これら支持ローラと、転写装置と、ベルト１０を一体化して中間転写体ユニットとして構成する。

この図示例では、支持ローラ１２の左に、画像転写後にベルト１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニングユニット１９を設ける。クリーニングユニット１９は、装置外部において、予め中間転写体ユニットに一体化してから装置に組み込む。また、クリーニング部材としてウレタン等のブレード状のものを用いベルト回転方向に対しカウンター方向に当接されている。なお、図示はしないが、クリーニング部材にはウレタンブレードの他に導電性ブラシやローラを用いて静電的に回収するような構成をとっても良い。また、ブレードにより回収されたトナーはクリーニング装置内の搬送部材により装置奥側へ搬送され重力等により下方へ落下させる事でトナー回収用ボトル４０内部へと収容される。図示はしないが、トナー回収用ボトルには、回収トナー量を検知する手段が設けられており、満杯時には機械を停止させる等でトナーがあふれる事を防止している。

クリーニング装置部を走行するベルト１０の走行方向とほぼ平行にベルト１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・マゼンタ・シアン・イエロ−の４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成装置を構成する。
そのタンデム画像形成装置上には、露光装置４１が設けられている。
一方、ベルト１０の支持ローラ１２の対向側には、２次転写ローラ２１を備える。
２次転写ローラの上には、シート上の転写画像を定着する定着装置３０を設ける。定着装置３０は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて構成する。

不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１２、１３，１４の１つを回転駆動して他の支持ローラを従動回転し、ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段でその感光体１を回転して各感光体１上にそれぞれ、ブラック・マゼンタ・シアン・イエローの単色画像を形成する。そして、ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写してベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、上記スタートスイッチが押されたとき、給紙テーブルの給紙ローラ２６の１つを選択回転し、ペーパーバンクに多段に備える給紙カセット２５の１つからシートを繰り出し、分離ローラで１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラ２７で搬送して複写機本体内の給紙路に導き、レジストローラ２８に突き当てて止める。
そして、ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２８を回転し、ベルト１０と２次転写ローラとの間にシートを送り込み、２次転写ローラ２１で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、２次転写ローラ２１で搬送して定着装置３０へと送り込み、定着装置３０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排出ローラ３２で排出し、排紙トレイ上にスタックする。
画像転写後のベルト１０は、ベルトクリーニングユニット１９で、画像転写後にベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置による再度の画像形成に備える。

図２はクリーニング装置の構成を説明するための図である。
同図において符号６０は残トナー搬送スクリュウ、６１はクリーニング部材、６２は潤滑剤塗布ローラ、６３は潤滑剤をそれぞれ示す。
先に述べたように２次転写ローラ２１での紙転写後のベルト上の残留トナーを除去する為のクリーニングユニット１９は、ベルト内のクリーニング対向ローラ５０に対向して配置する構成となっている。対向ローラ５０は位置固定であって、クリーニングユニット１９と協働してクリーニング機能を果たすので、クリーニングユニット１９と対向ローラ５０を合わせてクリーニング手段となる（以下クリーニング装置と呼ぶ）。クリーニングユニット１９内は同図に示すようにクリーニング部材としてのクリーニングブレード６１がベルト１０を介して対向ローラ５０に対し位置決めされ、クリーニングブレード６１のベルト１０に対する接触圧を、対向ローラ５０が受けるように互いの位置関係が定められる。ただし、ベルト１０と対向ローラ５０が同断面図において点接触であると、クリーニングブレード６１の接触位置が極めて高い精度を要求されることになる。そこで、後述のように、対向ローラ５０に対し、ベルト１０を若干巻き付けて、両者の接触範囲を広げるように工夫がなされている。
転写性確保、ベルトクリーニング性確保の為に本実施例のようにステアリン酸亜鉛等による潤滑剤６３を塗布ムラを無くす為にブラシ（ゴム、スポンジ、金属等でも良い）で作られた潤滑剤塗布ローラ６２を介し、ベルト１０に塗布するような構成を取ってもよい。

本発明においては、クリーニングユニット１９側に対向ローラ５０に対してベルト１０を巻きつける（接触範囲を広げる）為の押圧部材としての押圧ローラ１９ａを備えている。この押圧ローラ１９ａは、クリーニングユニット側に固定されており、ユニット側にセットした状態にてクリーニングユニット内のクリーニング部材と一体的に構成される。クリーニングユニットの装着前の状態においては、対向ローラ５０はベルト１０に対し、近接した位置にはあるが特に接触を保証されていない状態におかれている。
クリーニングユニットの装着によって、押圧ローラ１９ａとクリーニングブレード６１がベルトに対し接触する構成になっている。押圧ローラ１９ａがベルト１０を押し込む量は予め所定の量が定められており、クリーニングユニットと中間転写体ユニットの間に設けられた図示しないストッパ手段によって規制される。

具体的な例としては、クリーニングユニット１９の図示しない支軸が、対向ローラ５０の回転中心に回動自在に取り付けられるようになっており、クリーニングブレード６１の位置（対向ローラ５０の軸芯からの距離）が規定される。次いで、クリーニングユニット１９を反時計回りに回動することによって、中間転写体ユニットとクリーニングユニットとの間に設けられた図示しないストッパ手段によって、押圧ローラ１９ａのベルト１０に対する押し込み量が規定される。通常は上記の位置が定まったら、ネジ止め等によりクリーニングユニットを中間転写体ユニットに対して固定する。
このように構成することによって、押圧ローラ１９ａの位置決めをする際、その前に位置決めしたクリーニングブレード６１の対向ローラ５０の軸芯に対する距離が変化することはない。

押圧ローラ１９ａのベルト１０に対する押し込み量が定まったとき、対向ローラ５０に対し、ベルト１０が所定の角度巻き付くように構成される。クリーニングブレード６１は、この範囲であれば所望のクリーニング機能を発揮することができるので、クリーニングブレード６１はこの接触位置の要求精度はそれだけ緩やかになり、構成がしやすく、製造コストの低減につながる。
押圧ローラ１９ａが接触して所定の位置になったとき、ベルト１０には張力が発生するので、前記のストッパ手段を設けずに、押圧ローラ１９ａに、いわゆるテンションローラの役割を持たせることもできる。
押圧ローラ１９ａを回転体としたことで、ベルト１０との摩擦力（負荷抵抗）が低減されるため、ベルト駆動トルクへの負荷増大を防ぐことができ、ベルト１０表面への傷付きも防止することができる。
押圧ローラ１９ａは、クリーニングブレード６１の下流側に配置することで、残留トナー除去後のベルト１０に接触するのでトナーによる汚れも防止できる。

本発明のように押圧ローラ１９ａをクリーニングユニット側に設けることで、クリーニングユニットを取り外した場合、ベルト１０への圧が解除される為、ベルト１０の交換性等も容易となり、且つクリーニング装置内の各部品と中間転写ユニット側との位置精度も向上する。理由は、ベルト１０側の対向ローラに直接クリーニング装置の位置決めを行えば、クリーニングユニットのケースに一体的に設けられているユニット内の部品は押圧ローラ１９ａと同時に絶対位置は変化してしまうが、前記ストッパを用いることにより、押圧ローラ１９ａにより決まるベルト面に対しての相対位置は常に狂う事無く配置が可能となる。
押圧ローラ１９ａにベルト１０に対するテンションローラの役割を持たせる場合は、前記ストッパを用いないで、クリーニングユニット１９の例えば同図における右上隅のＰ点を回動中心として回動できるように構成しても良い。回動方式の場合、回動力を一定のバネ力で付与することによって、ベルト１０に一定のテンションをかけることができる。

ベルト１０のクリーニング装置の寿命は、ベルト１０側の寿命と異なる事も多く、メンテナンス形態としては、中間転写ベルトユニットとベルト１０のクリーニング装置は簡単に着脱可能とし、各々のユニット毎或いは部品レベルでの交換を可能とする方法が従来からよく取られる。よって、着脱が容易なベルト１０のクリーニング装置側に押圧ローラ１９ａが設けられていれば、容易に取り外し可能であるクリーニングユニットを取り外すことで、ベルト１０を何らかの不具合で交換するような事態が生じても、容易に圧解除が可能となるので簡単に交換可能となる。さらには、ベルト１０表面側より押圧ローラを押し当てる構成としているので、本実施例のような構成をとれば、省スペースで駆動ローラ１２への巻き付き角度も増加し、ベルト１０を駆動する際のスリップに対しても余裕度が増す。

押圧ローラ１９ａの位置（ベルト面に垂直な方向：図中Ｙ方向）は感光体との１次転写ニップ位置とほぼ同じ水平高さ位置となるように前記ストッパの位置を配置すれば、装置本体より中間転写ユニットを着脱する際、なるべく少ないスペースにて行える。押圧ローラ１９ａによりベルト面は１次転写ニップ位置とＹ方向に関しほぼ同一に保っており、４個の転写手段１１ａ〜１１ｄと押圧ローラ１９ａを通るベルト１０は、見かけ上一直線になる。実際には転写ニップにおいてベルト１０は僅かに曲げられており、厳密な一直線ではないが、各転写手段間のベルト走行方向は互いに平行であり、同様に、押圧ローラ１９ａと直近の転写手段（同図の場合は１１ａ）との間のベルト走行方向もそれらと平行になっている。このようにすることにより、各転写ニップにおけるベルト１０の感光体に対する巻き付き角を等しくさせ、転写効率を一定にさせる効果がある。
またこの構成により、中間転写ユニットを本体より引き抜く時に該ユニットを若干量下げるだけでベルト面と感光体面を擦らずに引き出せ、擦れによる傷等を容易に防止する事が可能となる。また、各感光体との転写ニップ位置を結んだほぼ直線上にベルト接触状態での押圧ローラ１９ａを位置させる事で転写ニップ形状（幅や巻き付け位置）の管理が容易となり各色ニップ間距離を同一にできるので位置合わせの観点からも望ましい。

押圧ローラ１９ａの軸方向長さは、ベルト幅より長く設定するのが望ましい。理由は、ベルト１０に与えるテンションを考慮した場合、ベルト幅方向全域に亘り押圧部材が接触していた方が当然ベルト軸方向でのベルトに与えられるテンションは安定する。よって軸方向での左右のベルトテンションに偏りがなくなるため、ベルトが軸方向のどちらかによってしまう不具合を防止できる。

また、押圧ローラ１９ａはベルト表面に押し当てる為、ベルトに傷をつけて、それが原因でベルトのクリーニング部材にダメージを与え、ベルト上のクリーニングが不十分になってしまい、画像に異常（ベルトクリーニング不良）を来す可能性がある。そこで、押圧ローラ１９ａ表面は、ベルトに対して十分柔らかい材質を選定するか、もしくは金属のような硬いローラを選定する場合においても表面の荒さをＲｍａｘで３０μｍ以下とする事で、ベルト表面への傷を防止する事が可能となる。これは、押圧ローラ１９ａの表面荒さをある範囲で変化させて中間転写ベルトの耐久試験を実施した際、押圧ローラ１９ａ表面荒さがＲｍａｘで３０μｍ以下であれば数種類（ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＶＤＦ、ＰＣ）のベルト材質において問題なかったことより判断した。

以上のことより本発明のクリーニング装置は従来の発明より優れており、その装置を直接転写方式の転写搬送ユニットや、間接転写方式の中間転写ユニットとして用い、画像形成装置等に搭載すればクリーニング性能が優れた、省スペースで信頼性の高い装置の提供も可能となる。

本発明の一実施の形態を示す図である。 クリーニング装置の構成を説明するための図である。

符号の説明

１ 感光体
１０ 中間転写体（ベルト）
１１ １次転写装置
１２，１３，１４ 支持ローラ
１９ ベルトクリーニングユニット
１９ａ 押圧部材
５０ 対向ローラ
６１ クリーニング部材

Claims (9)

1. 複数の支持ローラに懸架された像担持体用の無端ベルトユニットの無端ベルト表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
   該クリーニング装置は、少なくとも１個の押圧部材と、１個のクリーニング部材を一体的に有し、前記無端ベルトユニットに装着可能に構成されたクリーニングユニットと、前記クリーニング部材に対向する位置で、前記無端ベルト内周面に近接して前記クリーニングユニットの支軸がその軸芯に回動自在に取り付けられた位置固定の対向ローラと、を有し、
   前記押圧部材はローラであるとともに前記クリーニングユニットに位置固定されており、且つ、前記押圧部材は前記クリーニングユニット内にあって前記無端ベルト移動方向に関し前記クリーニング部材の下流側に設けられており、
   前記クリーニングユニットが装着されたとき前記押圧部材と前記クリーニング部材が前記無端ベルト表面に接触し、前記無端ベルト内周面が前記対向ローラに対し所定の巻き付き角で接触することを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１に記載のクリーニング装置において、
   前記押圧部材の表面粗さはＲｍａｘで３０μｍ以下であることを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１または２に記載のクリーニング装置において、
   前記押圧部材の前記無端ベルト幅方向の長さは、前記無端ベルトの幅以上であることを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載のクリーニング装置において、
   前記クリーニングユニットは、前記対向ローラに対する位置決めを行ってから、前記押圧部材の前記無端ベルトに対する位置決めを行うことを特徴とするクリーニング装置。
5. 複数の転写手段と、クリーニング装置を備えた中間転写ユニットにおいて、
   前記クリーニング装置は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクリーニング装置であり、
   該クリーニング装置は前記複数の転写手段の内、前記無端ベルト走行方向に関し最上流に位置する転写手段の直前に配置したことを特徴とする中間転写ユニット。
6. 複数の転写手段と、クリーニング装置を備えた転写搬送ユニットにおいて、
   前記クリーニング装置は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のクリーニング装置であり、
   該クリーニング装置は前記複数の転写手段の内、前記無端ベルト走行方向に関し最上流に位置する転写手段の直前に配置したことを特徴とする転写搬送ユニット。
7. 請求項５に記載の中間転写ユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項６に記載の転写搬送ユニットを用いた事を特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７または８に記載の画像形成装置において、
   前記複数の転写手段によって形成される複数の転写ニップと、前記押圧部材の前記無端ベルト接触部とがほぼ一直線上に配置され、
   前記押圧部材と直近の転写手段の間の前記無端ベルト走行方向は、前記複数の転写手段間の前記無端ベルト走行方向とほぼ平行であることを特徴とする画像形成装置。

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