JP5750423B2 - クリーニング装置及びそれを備えたベルト搬送装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング部材を用いて像担持体表面の残留トナーを除去する機構を備えたクリーニング装置に関し、特にクリーニング装置からのトナー漏れを防止する方法に関するものである。

コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、現像装置を用いて感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視化し、その可視像（トナー像）を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。像担持体表面に残存するトナーはクリーニング装置により除去され、新たなトナー像の形成が行われる。

クリーニング装置には、像担持体表面からトナーを除去するファーブラシやクリーニングローラー等のクリーニング部材と、クリーニング部材からトナーを回収する回収ローラーと、回収ローラー表面から掻き落とされたトナーを外部へ排出する搬送スパイラルと、ハウジング内部を回収ローラー側と搬送スパイラル側とに仕切るトナー受けシールと、トナー受けシールとハウジングとの間に設けられる端部シールとを有するものがある。

ここで、トナー受けシールは、スクレーパーにより回収ローラー表面から掻き落とされたトナーを搬送スパイラル側に案内し、回収ローラー側（ハウジングの外側）に向かわないようにするものである。そのため、回収ローラーの軸方向全域に亘って、回収ローラーに付着しているトナーは掻き落とさない程度のほぼ一定の接触圧で接触している必要がある。一方、端部シールは、ハウジング内からのトナー漏れを確実に防止するために、ある程度の圧力でトナー受けシールに接触している必要がある。

しかし、端部シールの接触圧を高めると、トナー受けシールの両端部が端部シールからの圧力を受けてトナー受けシールが変形し、回収ローラーに対するトナー受けシールの接触圧も変動する。その結果、回収ローラーに付着しているトナーがトナー受けシールによって掻き落とされ、ハウジングの開口部から外部に漏出するという問題があった。

そこで、端部シールからトナー受けシールの端部に加わる押圧力を緩和する方法が提案されており、例えば特許文献１には、クリーニング手段により除去されたトナーをクリーナケースに導くシート状ガイド部材（トナー受けシール）と、クリーナケースの両端面をシールするシール部材とを備え、シート状ガイド部材に切欠部を設けたり、シール部材に切欠部または段部を設けたりすることで、シート状ガイド部材の先端部のみをシール部材とオーバーラップさせる方法が開示されている。

特開２００１−４２７３５号公報

しかしながら、特許文献１のようにトナー受けシールに対する端部シールの接触面を限定したとしても、依然として端部シールの接触している部分ではトナー受けシールに対する押圧力が高くなっている。そのため、回収ローラーに対するトナー受けシールの接触圧が長手方向において不均一となり、回収ローラー上のトナーを掻き落としてしまうおそれがあった。また、トナー受けシールに対する端部シールの接触面が減少しているため、トナー受けシールと端部シールとの間からトナー漏れが発生するおそれもあった。

なお、ここではクリーニング部材からトナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーに接触するトナー受けシールとを有するクリーニング装置を例に挙げて説明したが、像担持体から残存トナーを除去するクリーニングローラーと、クリーニングローラーに接触するトナー受けシールとを有するクリーニング装置においても同様の問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー受けシールの端部におけるトナー漏れ、及びトナー受けシールにより掻き落とされたトナーの開口部からの漏れの両方を効果的に防止可能なクリーニング装置、及びそれを備えたベルト搬送装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、ハウジングと、クリーニング部材と、一対の軸受部と、トナー受けシールと、端部シールと、を有するクリーニング装置である。ハウジングは、像担持体に対向する開口部と、像担持体表面から掻き取られたトナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成される。クリーニング部材はローラー状であり、ハウジングの開口部近傍に配置され、像担持体表面の残留トナーを除去する。軸受部は、クリーニング部材の回転軸両端を回転可能に支持する。トナー受けシールは、クリーニング部材の長手方向全域に亘って対向配置され、廃トナー収容部から開口部側への廃トナーの逆流を防止する。端部シールは、ハウジングの両端部と各軸受部との隙間に配置され、ハウジングの両端部からの廃トナーの漏出を防止する。トナー受けシールは、クリーニング部材の両端部から軸受部の外周面に跨るように延在しており、軸受部は、トナー受けシールが接触する接触部の外径がクリーニング部材の外径と同一径であり、端部シールはトナー受けシールを挟んで接触部に対向するように配置される。

本発明の第１の構成によれば、端部シールがトナー受けシールを押圧する力は軸受部の接触部のみに作用し、クリーニング部材には作用しない。そのため、端部シールの押圧力を高めても、クリーニング部材に対するトナー受けシールの接触圧はクリーニング部材の幅方向全域でほぼ一定に保たれる。従って、クリーニング部材の表面に付着したトナーがトナー受けシールの端部で掻き落とされるのを抑制することができ、掻き落とされたトナーのハウジングの開口部からの漏出を抑制することができる。また、トナー受けシールと端部シールとを隙間なく密着させることができるので、トナー受けシールと端部シールとの接触部からのトナー漏れも防止することができる。

本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 図３に示したベルトクリーニングユニット１９の外観斜視図 ベルトクリーニングユニット１９を中間転写ベルト８側から見た正面図 ベルトクリーニングユニット１９の内部構成を示す側面断面図 回収ローラー４３の軸受部５３周辺を図６の左方向から見た部分斜視図 回収ローラー４３の軸受部５３周辺の平面断面図 回収ローラー４３の軸受部５３周辺の側面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のクリーニング装置であるベルトクリーニングユニット１９を備えた画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図であり、図３は、画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。なお、図３では中間転写ユニット３０を図１の背面側から見た状態を示している。

図１の画像形成装置１００は以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、画像形成装置１００本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

以下、図２を用いて画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って帯電器２ａ、現像ユニット３ａ、クリーニング装置５ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

帯電器２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー２２と、帯電ローラー２２をクリーニングするための帯電クリーニングローラー２３とを有している。現像ユニット３ａは、２本の攪拌搬送スクリュー２４と、磁気ローラー２５と、現像ローラー２６とを有しており、現像ローラー２６にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。

クリーニング装置５ａは、摺擦ローラー２７、クリーニングブレード２８、及び回収スクリュー２９を有している。摺擦ローラー２７は感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動されるが、その周速は感光体ドラム１ａの周速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラー２７としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラー体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。

感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラー２７との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード２８が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。クリーニングブレード２８としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード２８の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラー２７及びクリーニングブレード２８によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー２９の回転に伴ってクリーニング装置５ａの外部に排出され、トナー回収容器（図示せず）に搬送されて貯留される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子表面に研磨剤としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨剤がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

図３に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ〜６ｄとを有する。また、テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。ベルトクリーニングユニット１９の詳細な構成については後述する。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット４によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。

駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。中間転写ベルト８表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラー１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｐは排出ローラー１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラー９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図４及び図５は、図３に示したベルトクリーニングユニット１９の外観斜視図、及びベルトクリーニングユニット１９を中間転写ベルト８側（図３の右方向）から見た正面図であり、図６は、ベルトクリーニングユニット１９の内部構成を示す側面断面図（図５のＡＡ′矢視断面図）である。

ベルトクリーニングユニット１９は、ハウジング４０内に、ファーブラシ４１、回収ローラー４３、スクレーパー４５、搬送スパイラル４７を備えており、ハウジング４０の一端にはファーブラシ４１、回収ローラー４３、及び搬送スパイラル４７に駆動力を入力する駆動入力ギア列４９が配置されている。ファーブラシ４１は、ハウジング４０の開口部４０ａ側において、中間転写ベルト８を介してテンションローラー１１と対向配置されている。ファーブラシ４１は、中間転写ベルト８の移動方向に対しカウンター方向（図６の反時計回り方向）に回転することにより、中間転写ベルト８上に残存するトナーや紙粉等の異物（以下、トナー等という）を掻き取る。掻き取られたトナー等はファーブラシ４１のブラシ部分に付着する。

回収ローラー４３は、ファーブラシ４１の表面に接触しながらファーブラシ４１と逆方向（図６の時計回り方向）に回転することにより、ファーブラシ４１に付着したトナー等を回収する。スクレーパー４５は、回収ローラー４３の回転方向に対し下流側（回収ローラー４３の表面の移動方向に対しカウンター方向）から回収ローラー４３に接触して回収ローラー４３によって回収されたトナー等を掻き落として回収ローラー４３を清掃する。搬送スパイラル４７は、ハウジング４０の廃トナー収容部４０ｂ内に配置されており、スクレーパー４５によって回収ローラー４３から掻き落とされたトナー等をハウジング４０の外部へと搬送する。

図６に示すように、ハウジング４０内には回収ローラー４３の長手方向全域に亘ってトナー受けシール５０が対向配置されている。トナー受けシール５０は、例えばポリウレタンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で形成されたシート状の部材であり、所定の接触圧で回収ローラー４３に接触している。このトナー受けシール５０の接触圧は、回収ローラー４３に付着しているトナーは掻き落とさずに、スクレーパー４５で掻き落としたトナーが再び回収ローラー４３側に向かわないように設定する必要がある。

図７は、回収ローラー４３の軸受部５３周辺を図６の左方向から見た部分斜視図であり、図８は、回収ローラー４３の軸受部５３周辺の平面断面図（図７のＸＸ′矢視断面図）であり、図９は、回収ローラー４３の軸受部５３周辺の側面断面図（図８のＹＹ′矢視断面図）である。ここでは説明の便宜のため、ハウジング４０は記載を省略している。なお、図７〜図９では回収ローラー４３の一端（図６の紙面手前側）の軸受部５３周辺の構成について示しているが、他端（図６の紙面奥側）の軸受部５３周辺の構成も同様である。

ハウジング４０内の軸受部５３近傍には、端部シール５１が取り付けられている。端部シール５１は、例えば発泡ウレタン等の弾性材料で形成されており、ハウジング４０と軸受部５３との隙間からのトナーの漏出を防止する。

回収ローラー４３を回転支持する軸受部５３には、回転軸Ｏから外周面までの半径Ｒ２が回収ローラー４３の半径Ｒ１と同一径の接触部５５が形成されている。トナー受けシール５０の長手方向の寸法は、回収ローラー４３の長手方向の寸法よりも長く、トナー受けシール５０の端部が接触部５５に重なるように配置されている。端部シール５１はトナー受けシール５０を挟んで接触部５５と接触しており、回収ローラー４３とは接触していない。

このように配置することにより、端部シール５１がトナー受けシール５０を押圧する力（図８、図９の白矢印で表示）は接触部５５（軸受部５３）のみに作用し、回収ローラー４３には作用しない。その結果、軸受部５３に対する端部シール５１の接触圧を高めたとしても、回収ローラー４３に対するトナー受けシール５０の接触圧は回収ローラー４３の幅方向全域でほぼ一定に保たれる。従って、トナー受けシール５０が必要以上の接触圧で回収ローラー４３に接触しないため、回収ローラー４３に付着したトナーがトナー受けシール５０の端部で掻き落とされるのを抑制することができ、掻き落とされたトナーの開口部４０ａ（図６参照）からの漏出も抑制できる。

また、軸受部５３に対する端部シール５１の接触圧を高めてトナー受けシール５０と端部シール５１とを密着させることができるので、トナー受けシール５０と端部シール５１との隙間からのトナー漏れも確実に防止することができる。

また、スクレーパー４５の巻き上がりは、スクレーパー４５の端部に力が加わることにより発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、図７に示すように、スクレーパー４５の長手方向の寸法を回収ローラー４３の長手方向の寸法よりも長くしておき、スクレーパー４５の端部を接触部５５に配置している。これにより、スクレーパー４５の端部が回収ローラー４３の回転による力を受けなくなるので、スクレーパー４５の巻き上がりを抑制することができる。

なお、本実施形態では、回収ローラー４３の半径Ｒ１と軸受部５３の半径Ｒ２とを全周に亘って同一径としたが、少なくともスクレーパー４５、トナー受けシール５０、端部シール５１が接触する接触部５５が回収ローラー４３と同一径であれば良い。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態のベルトクリーニングユニット１９は、クリーニング部材がファーブラシ４１と回収ローラー４３とで構成されているが、クリーニング部材としてクリーニングローラーのみを用い、クリーニングローラーの表面からトナーを掻き落とすスクレーパーを備えた構成においても同様に適用できる。

また、上記実施形態においては、本発明を中間転写ベルト８表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングユニット１９に適用した例について説明したが、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面の残留トナーを除去するクリーニング装置５ａ〜５ｄにも同様に適用できるのはもちろんである。

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラー画像形成装置に限らず、モノクロ複写機やデジタル複合機、ファクシミリやレーザープリンター等、クリーニング装置を用いる種々の画像形成装置に適用可能である。

本発明は、クリーニング部材を用いて像担持体表面の残留トナーを除去する機構を備えたクリーニング装置に利用可能である。本発明の利用により、ローラー状のクリーニング部材の長手方向全域に亘って対向配置されるトナー受けシールの端部におけるトナー漏れ、及びトナー受けシールにおける掻き落とされたトナーの開口部からの漏れの両方を効果的に防止可能なクリーニング装置、及びそれを備えたベルト搬送装置並びに画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
８ 中間転写ベルト（像担持体）
１９ ベルトクリーニングユニット（クリーニング装置）
３０ 中間転写ユニット
４０ ハウジング
４０ａ 開口部
４０ｂ 廃トナー収容部
４１ ファーブラシ（クリーニング部材）
４３ 回収ローラー（クリーニング部材）
４５ スクレーパー
４７ 搬送スパイラル
５０ トナー受けシール
５１ 端部シール
５３ 軸受部
５５ 接触部
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 像担持体に対向する開口部と、前記像担持体表面から掻き取られたトナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成されたハウジングと、
   該ハウジングの開口部近傍に配置され、前記像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニングローラーと、該クリーニングローラー表面に付着した廃トナーを回収する回収ローラーと、で構成されるクリーニング部材と、
   前記回収ローラーの回転軸両端を回転可能に支持する一対の軸受部と、
   該軸受部により回転軸両端が回転可能に支持された前記回収ローラーの長手方向全域に亘って対向配置され、前記廃トナー収容部から前記開口部側への廃トナーの逆流を防止するトナー受けシールと、
   前記ハウジングと前記各軸受部との隙間に配置され、前記ハウジングの両端部からの廃トナーの漏出を防止する端部シールと、
   を有するクリーニング装置において、
   前記トナー受けシールは、前記回収ローラーの両端部から前記軸受部の外周面に跨るように延在しており、
   前記軸受部は、前記トナー受けシールが接触する接触部の外径が前記回収ローラーの外径と同一径であり、前記端部シールは前記トナー受けシールを挟んで前記接触部に対向するように配置されることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記回収ローラー表面の廃トナーを掻き落とすスクレーパーが、前記回収ローラーの回転方向に対しカウンター方向から前記回収ローラーの長手方向全域に接触するように配置されており、
   前記スクレーパーの両端部は前記軸受部に対向配置されることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記像担持体が中間転写ベルトであり、前記クリーニングローラーが、前記中間転写ベルト表面の残留トナーを掻き取るファーブラシであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 請求項３に記載のクリーニング装置と、該クリーニング装置によって残留トナーが除去される前記中間転写ベルトと、を備えた中間転写ユニット。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。