JP5707974B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置に関する。

周知のように電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置には、帯電、露光及び現像により像担持体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を記録材に転写し、転写されたトナー像を定着するタイプと、帯電、露光及び現像により像担持体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を中間転写体に転写し、中間転写体上のトナー像をさらに記録材に転写し、記録材に転写されたトナー像を定着するタイプとがある。

これらのタイプの画像形成装置は、トナー像転写後の感光体や中間転写体等の像担持体をクリーニングするクリーニング装置を備えている。

クリーニング装置でのクリーニングにより、感光体、中間転写体等像担持体上には繰り返しトナー像を形成することが可能となる。しかしながら、種々の原因でクリーニング不良が発生するためにクリーニング不良に対する対策が採られている。

特許文献１では小粒径トナーを用いた場合でも良好なクリーニングを行うために、２枚のクリーニングブレードを相互に近接して設けることが提案されている。

特許文献２では、像担持体の移動方向に関してクリーニングブレードの下流に金属製のスクレーパを設けて、像担持体表面に付着している放電生成物を除去することが提案されている。

特開２００４−４２２４号公報 特開２００７−３４１４７号公報

高性能化が進み、高画質の画像を形成する画像形成装置においては、小粒径トナー、特に、小粒径の球形トナーが用いられるようになってきている。このように、トナーの小粒径化、球形化にともなって、トナーがクリーニング装置をすり抜けることによるクリーニング不良が発生しやすくなった。

特許文献１のように、２枚のクリーニングブレードによりクリーニングを行っても、トナーのすり抜けを十分に抑制することは困難である。

特許文献２のように、金属製のスクレーパを用いれば、スクレーパによりトナーを掻き取り除去するので、クリーニング装置におけるトナーのすり抜けが原因で発生する画像不良を防止することができる。特許文献２では、ドラム状の感光体の表面に付着している放電生成物を除去している。

しかしながら、金属製のスクレーパを用いた場合、像担持体の表面に僅かな凹凸があるとスクレーパの先端が移動する像担持体に持ってゆかれたり、像担持体表面を傷つけたりするという問題が発生した。即ち、像担持体の表面に凹凸がある場合に、スクレーパの先端が移動する像担持体によりもって行かれるとか、像担持体がスクレーパにより損傷を受けるといった問題が発生した。また、凸部の周囲では、像担持体とスクレーパとの間に隙間できてトナーのすり抜けが起こる。

像担持体がベルト状であり、ローラ等のベルト支持部材に懸架される構成では、ベルト支持部材上に異物が付着している場合に、像担持体がベルト支持部材で支持されている部分において、像担持体が異物により押し上げられて像担持体表面に凹凸が発生する。また、ベルト支持部材上では、像担持体に皺や波打ちによる凹凸が発生しやすい。そして、このような凹凸により前述した不具合が発生する。

このような問題はベルト状の像担持体特有の問題であり、特許文献２では全く検討されていない。

本発明は、ベルト状の像担持体を有する画像形成装置において、スクレーパによりクリーニング不良を防止し、且つ、スクレーパの先端が像担持体により持って行かれたり、像担持体を傷つけたりすることを防止し、また、トナーのすり抜けを防止して、クリーニング装置のクリーニング性能を長期間にわたり良好に維持した画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。

１．ベルト状の像担持体と、前記像担持体を移動可能に支持し、前記像担持体の張力を調整するテンションローラと、前記テンションローラと間隔を置いて配置され、前記像担持体を移動可能に支持するベルト支持部材と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、前記像担持体をクリーニングするクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
前記クリーニング装置は、前記ベルト支持部材に対向する位置において先端が前記像担持体に当接するクリーニングブレードを有し、
前記クリーニングブレード通過後の前記像担持体上の付着物を除去する板状のスクレーパを有し、
前記スクレーパの先端が前記テンションローラと前記ベルト支持部材との間において前記像担持体に圧接するように、前記スクレーパが配置されたことを特徴とする画像形成装置。

２．前記スクレーパは金属からなることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記スクレーパは軸を中心に回転可能であり、前記スクレーパを前記像担持体に圧接させる付勢手段を有することを特徴とする前記１又は２に記載の画像形成装置。

４．前記スクレーパは前記テンションローラと一体に変位することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

５．前記クリーニング装置は、前記像担持体の移動方向に関し、前記クリーニングブレードの上流に配置されたトナー貯留部材を有することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

６．前記スクレーパは、前記像担持体の移動方向に関し、前記クリーニング装置の下流に配置されていることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

７．前記トナー像形成部は、感光体、前記感光体上に潜像を形成する潜像形成装置、前記感光体上の潜像を現像して前記感光体上にトナー像を形成する現像装置及び前記感光体上のトナー像を前記像担持体に転写する転写装置を有することを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

８．前記トナー像形成部は、前記感光体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有することを特徴とする前記７に記載の画像形成装置。

９．前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有することを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

１０．前記トナー像形成部において形成されるトナー像を構成するトナーは、潤滑剤を含有することを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

１１．前記トナー像形成部において形成されるトナー像を構成するトナーは、ワックスを含有することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

本発明においては、像担持体上の付着物を除去するスクレーパが、複数の支持部材の間において、像担持体に圧接する。

これにより、スクレーパが確実に像担持体上のトナーや異物を除去するとともに、移動する像担持体によりスクレーパの先端が持って行かれたり、像担持体の表面を傷つけたりすることが防止される。また、スクレーパをトナーがすり抜けることが十分に防止される。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 スクレーパ１０が配置された画像形成装置の部分を示す図である。 テンションローラ６Ｃを示す図である。 スクレーパ１０を示す図である。 モノクロ画像形成モードとカラー画像形成モードとにより変位するテンションローラ６Ｃを示す図である。 トナーのすり抜けを示す図である。

以下に本発明の実施の形態に基づいて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限定されない。

＜画像形成装置＞
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。図１に示す画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、４個のトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと、転写体ユニット３０と、二次転写装置７Ａと、クリーニング装置９と、スクレーパ１０と、定着装置４０とを備える。

イエロー色のトナー像を形成するトナー像形成部２０Ｙは、感光体１Ｙ、帯電装置２Ｙ及び露光装置３Ｙからなる潜像形成装置、現像装置４Ｙ、潤滑剤塗布装置５Ｙ、転写装置としての一次転写装置７Ｙ並びにクリーニング装置８Ｙを有する。マゼンタ色のトナー像を形成するトナー像形成部２０Ｍは、感光体１Ｍ、帯電装置２Ｍ及び露光装置３Ｍからなる潜像形成装置、現像装置４Ｍ、潤滑剤塗布装置５Ｍ、転写装置としての一次転写装置７Ｍ並びにクリーニング装置８Ｍを有する。シアン色のトナー像を形成するトナー像形成部２０Ｃは、感光体１Ｃ、帯電装置２Ｃ及び露光装置３Ｃからなる潜像形成装置、現像装置４Ｃ、潤滑剤塗布装置５Ｃ、転写装置としての一次転写装置７Ｃ並びにクリーニング装置８Ｃを有する。黒色トナー像を形成するトナー像形成部２０Ｋは、感光体１Ｋ、帯電装置２Ｋ及び露光装置３Ｋからなる潜像形成装置、現像装置４Ｋ、潤滑剤塗布装置５Ｋ、転写装置としての一次転写装置７Ｋ並びにクリーニング装置８Ｋを有する。

潤滑剤塗布装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれ感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面にステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を塗布する。なお、潤滑剤はトナーの成分としてトナー中に含有されていてもよく、潤滑剤塗布装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを設けない構成とすることも可能である。

転写体ユニット３０はベルト状の像担持体としての中間転写体６と、ベルト状の像担持体を支持するベルト支持部材としての複数のローラ６Ａ〜６Ｃとで構成され、中間転写体６は図示しないモータの駆動で回転するローラ６Ｅの駆動で、矢印Ｗ２のように周回移動する。ローラ６Ａは二次転写装置７Ａに対向するバックアップローラであり、転写電圧が印加された二次転写装置７Ａとで転写電界を形成する。ローラ６Ｃは後に説明するように中間転写体６の片寄りを修正するテンションローラである。

一次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋはそれぞれトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに対向して配置され、中間転写体６をそれぞれ感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに押圧する転写ローラを有する。一次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの転写ローラはそれぞれ、導電性のゴムからなるローラ及び転写ローラに転写電圧を印加する電源（図示せず）を有する。

二次転写装置７Ａは導電性のゴム性の転写ローラ及び該転写ローラに転写電圧を印加する電源（図示せず）を有する。

クリーニング装置９は二次転写後の中間転写体６をクリーニングするものであり、板状のゴムからなるクリーニング手段としてのクリーニングブレード９Ａにより、中間転写体６上の転写残トナー、紙粉、潤滑剤等を掻き取り除去する。

トナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおいて、矢印Ｗ１のように回転する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、それぞれ一次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより中間転写体６に転写される。中間転写体６上には、トナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋにおいて形成されたトナー像が重なってカラートナー像が形成される。中間転写体６上のカラートナー像は二次転写装置７Ａにより記録材Ｐに転写される。記録材Ｐ上のカラートナー像が定着装置４０により定着される。転写後の中間転写体６はクリーニング装置９によりクリーニングされる。
＜スクレーパ＞
図２はスクレーパ１０が配置された画像形成装置の部分を示す図、図３はテンションローラ６Ｃを示す図、図４はスクレーパ１０を示す図である。

スクレーパ１０はクリーニング装置９の下流、且つ、一次転写装置７Ｙの上流に配置され、スクレーパ１０は中間転写体６上に付着しているトナー、潤滑剤、ワックス等を掻き取る。スクレーパ１０には、例えば、厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ板のような金属又は樹脂からなる板状部材が用いられる。また、スクレーパ１０は中間転写体６の移動方向に関して下流側において鋭角の挟み角で中間転写体６と交叉する方向に延びた先端で中間転写体６に接触する。即ち、スクレーパ１０は中間転写体６にカウンター式で接触する。テンションローラ６Ｃとスクレーパ１０とは支持部材１１に取り付けられている。

更に、スクレーパ１０は、ローラ６Ｂとテンションローラ６Ｃとの間において、中間転写体６に圧接するように設置される。ローラ６Ｂとテンションローラ６Ｃとの間のようにベルト支持部材とベルト支持部材との間では、中間転写体６を支持する部材が存在しない。したがって、ローラ６Ｂとテンションローラ６Ｃとの間で中間転写体６に対してこれを押す力が作用しないときは、中間転写体６はこの部分において点線で示すように平面を形成する。スクレーパ１０の先端がこのように平面を形成している中間転写体６に圧接すると、中間転写体６は実線のように屈曲する。

スクレーパ１０は基部の軸１０２を中心に回転可能であり、矢印Ｗ３の方向に回転するように付勢手段としてのバネ１０３で付勢されている。図４において、スクレーパ１０は板状の支持部材１０１に基部で固定されている。支持部材１０１は両端に設けられた軸１０２を中心に回転可能であり、軸１０２、１０２に設けられたバネ１０３、１０３により支持部材１０１、スクレーパ１０が矢印Ｗ３の方向に回転するように付勢される。

テンションローラ６Ｃは、図３に示すようにバネ６ＣＡにより矢印Ｗ４で示すように上方に付勢されており、中間転写体６に対して一定の張力を付与する。このようにテンションローラ６Ｃは中間転写体６の張力を調整する。何らかの原因で、中間転写体６の張力に変動があったときは、バネ６ＣＡにより、ローラ軸６ＣＢが上下に移動して一定の張力に調整される。ローラ軸６ＣＢは支持部材１１に回転自在に支持されている。前述のように、スクレーパ１０は支持部材１１で支持されているので、ローラ軸６ＣＢとスクレーパ１０とは一体に変位する。

このように、安定した張力でローラ６Ｂとテンションローラ６Ｃに張架された中間転写体６にスクレーパ１０が一定の圧力で圧接するので、スクレーパ１０の中間転写体６に対する接触角が安定し、スクレーパ１０による良好な掻き取りが行われる。その結果、中間転写体６上のトナー、潤滑剤、ワックス等の付着物が良好に除去される。

テンションローラ６Ｃと支持部材１１とは、バネ６ＣＡにより上方に付勢されているので、図５に６Ｃ１、６Ｃ２で示すように上下に変位する。テンションローラ６Ｃと支持部材１１とはテンション調整作用で上下に移動するが、画像形成モードに応じて上下に移動する。図５はモノクロ画像形成モードとカラー画像形成モードとにより変位するテンションローラ６Ｃを示す。

カラー画像形成モードでは、各トナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ（図１参照）の転写位置において中間転写体６を安定して走行させるために、中間転写体６にモノクロ画像形成モードに比較して強い張力が付与させる。このために、図５の６Ｃ２から６Ｃ１で示す位置にテンションローラ６Ｃが強い張力により下方に移動する。

中間転写体６の張力が変化した場合にも、スクレーパ１０の接触圧が変化しないように、スクレーパ１０を一定加重で中間転写体６に圧接させることが好ましい。このために、スクレーパ１０を中間転写体６に圧接させる付勢手段としては、定加重を付与する特性を有するものを用いることが好ましい。このような観点から、スクレーパ１０の付勢手段として、バネ１０３の代わりに錘を用いることもできる。

スクレーパ１０は、テンションローラ６Ｃに近く、平面を形成する中間転写体６に圧接するように配置されることが好ましい。具体的には、テンションローラ６Ｃと他のローラ、即ち、ローラ６Ｂ、６Ｄとの間において、スクレーパ１０が中間転写体６に圧接する。これにより、スクレーパ１０の先端が中間転写体６に引きずられたり、スクレーパ１０により中間転写体６が損傷を受けたりすることが避けられる。また、トナーのすり抜けも防止される。ローラ６Ｂやローラ６Ｄなどの位置、即ち、中間転写体６がベルト支持部材に接触し、支持されている位置に置いて、スクレーパ１０を圧接させた場合、支持部材上に異物が存在すると中間転写体６が異物により持ち上げられて、中間転写体６の表面に突出部ができる。或いは、支持部材で支持されている中間転写体６の表面に皺や波打ちによる凹凸が形成される。スクレーパ１０の先端がこのような凹凸に接触すると、凹凸により先端が持ってゆかれたり、中間転写体６の表面が損傷を受けたりする。また、凸部の周囲では、中間転写体６とスクレーパ１０との間に隙間ができるために、トナーをすり抜けが起こる。

ローラ６Ｂとテンションローラ６Ｃとの間や、ローラ６Ｄとテンションローラ６Ｃとの間で中間転写体６にスクレーパ１０を圧接させることにより、前記の望ましくない現象が十分に抑制される。

例えば、図１の例では、Ｐ１、Ｐ５で示す位置において、スクレーパ１０の先端を中間転写体６に接触させることが好ましい。

クリーニング装置９を通過した中間転写体６の表面には、トナー、潤滑剤、ワックス等が付着している。

潤滑剤は潤滑剤塗布装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに塗布され、一次転写において中間転写体６に移動したものである。また、ワックスはトナーに含有されていたものが、トナーから分離して中間転写体６に付着したものである。なお、潤滑剤はトナー中に含有されてもよく、潤滑剤を含有するトナーでは潤滑剤がトナーから分離して中間転写体６に付着する。なお、中間転写体６に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を設けてもよい。

トナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋから移動し中間転写体６に付着する潤滑剤、ワックスの量は、画像部と非画像部とでは異なり、また、画像の濃度によっても異なるために、中間転写体６上には潤滑剤やワックスが不均一な分布で堆積する。

このように、中間転写体６上に不均一な分布で付着物が存在する場合に、クリーニング装置９においてクリーニング不良が発生する。

このようなクリーニング不良は、クリーニング手段がクリーニングブレードである場合やクリーニングブラシである場合に発生するが、クリーニング手段がクリーニングブレードである場合のクリーニング不良は次に説明する現象によるものと考えられる。

中間転写体６の表面に潤滑剤やワックスの不均一な層が形成された場合、図６に示すように、クリーニングブレード９Ａのクリーニングエッジ９ＡＥに微少な捲れが起こる。そして、この捲れによりトナーがクリーニングブレード９Ａをすり抜けてクリーニング不良が発生する。

前述したスクレーパ１０はクリーニングブレード９Ａをすり抜けたトナーとともに、このような異物を除去する。その結果、中間転写体６の表面がクリーニングされるとともに、クリーニング装置９におけるクリーニング不良が防止され、高画質の画像を長期間に亘り形成することが可能となる。

クリーニング装置９において、クリーニングブレード９Ａの上流にトナー貯留部材を設けることが好ましい。トナー貯留部材としては、ブラシ等が用いられる。

前述のように、中間転写体６上の付着物はスクレーパ１０により除去されるが、付着物が除去された中間転写体６に対してトナー像を形成する画像形成工程、即ち、スクレーパ１０を通過した中間転写体６上に、トナー像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋからトナー像を転写し、二次転写装置７Ａによりカラートナー像を記録材に転写し、転写後の中間転写体６をクリーニング装置９でクリーニングする画像形成工程においては、クリーニングブレード９Ａに対して滑剤としてのトナーが中間転写体６の表面に存在することが望ましい。トナー貯留部材は、中間転写体６からトナーを回収して貯留し、中間転写体６に対して適度なトナーを付与する。

次の条件で画像形成を行った。
・スクレーパ
材質：ＳＵＳ、エッチング処理
厚さ：１ｍｍ
自由長：１０ｍｍ
スクレーパの当接荷重：１７Ｎ／ｍ
当接角度：７°
・クリーニングブレード
材質：ウレタンゴム
厚さ：２ｍｍ
自由長：９ｍｍ
当接荷重：２４Ｎ
当接角度：１７°
白黒画像形成と、カラー画像形成とを行い、３００ｋｐの画像形成において、クリーニング装置におけるトナーのすり抜けがなく、良好なクリーニングが行われた。

表１はフルカラー画像形成モードにおける中間転写体の張力を、表２は白黒画像形成モードにおける中間転写体の張力をそれぞれ示す。

張力は中間転写体にローラを押し当てて、平面を形成している中間転写体が屈曲し始めるときのローラに付与された荷重である。張力の測定は、フルカラー画像形成モード、モノクロ画像形成モードそれぞれで３回行った。

表１において、Ｐ１〜Ｐ５は図１において、Ｐ１〜Ｐ５で示す位置における中間転写体の張力である。

表１、２に示すように、３回行って得た測定値間の差が、Ｐ１、Ｐ５の位置において、小さく張力の変動が少なかった。即ち、テンションローラの近傍で中間転写体の張力が安定している。したがって、Ｐ１、Ｐ５の位置にスクレーパを設けることが好ましい。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ 帯電装置
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ 露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 滑剤塗布装置
６ 中間転写体
６Ｃ テンションローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 一次転写装置
７Ａ 二次転写装置
１０ スクレーパ
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ トナー像形成部
１０３ バネ

Claims (11)

1. ベルト状の像担持体と、前記像担持体を移動可能に支持し、前記像担持体の張力を調整するテンションローラと、前記テンションローラと間隔を置いて配置され、前記像担持体を移動可能に支持するベルト支持部材と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、前記像担持体をクリーニングするクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
   前記クリーニング装置は、前記ベルト支持部材に対向する位置において先端が前記像担持体に当接するクリーニングブレードを有し、
   前記クリーニングブレード通過後の前記像担持体上の付着物を除去する板状のスクレーパを有し、
   前記スクレーパの先端が前記テンションローラと前記ベルト支持部材との間において前記像担持体に圧接するように、前記スクレーパが配置されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記スクレーパは金属からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記スクレーパは軸を中心に回転可能であり、前記スクレーパを前記像担持体に圧接させる付勢手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記スクレーパは前記テンションローラと一体に変位することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング装置は、前記像担持体の移動方向に関し、前記クリーニングブレードの上流に配置されたトナー貯留部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記スクレーパは、前記像担持体の移動方向に関し、前記クリーニング装置の下流に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー像形成部は、感光体、前記感光体上に潜像を形成する潜像形成装置、前記感光体上の潜像を現像して前記感光体上にトナー像を形成する現像装置及び前記感光体上のトナー像を前記像担持体に転写する転写装置を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー像形成部は、前記感光体上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記トナー像形成部において形成されるトナー像を構成するトナーは、潤滑剤を含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記トナー像形成部において形成されるトナー像を構成するトナーは、ワックスを含有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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