JP6319216B2 - クリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、コピー機やプリンター等の画像形成装置は、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニング装置を備えている。クリーニング装置は、像担持体に対向する開口部が形成されたハウジングと、像担持体の外周面に当接して像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニングブレードと、を有する。また、ハウジングの開口部の像担持体回転方向上流側には、ハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制するために、像担持体の外周面に接触するシール部材が設けられる。

なお、ハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制するためにシール部材を設けたクリーニング装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１５−７５６３８号公報

しなしながら、シール部材を設けたクリーニング装置では、シール部材と像担持体との接触部分に紙粉等が滞留してシール部材の先端部が像担持体の外周面から浮き上がり、シール部材と像担持体との隙間から廃トナーが漏出するという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制することが可能なクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成のクリーニング装置は、像担持体に対向する開口部と像担持体の表面から掻き取られた廃トナーを収容する廃トナー収容部とが形成されたハウジングと、ハウジングの開口部の像担持体回転方向下流側に配置され、先端部を像担持体の回転方向上流側に向けて像担持体の外周面に当接し、像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニングブレードと、ハウジングの開口部の像担持体回転方向上流側に配置され、先端部を像担持体の回転方向下流側に向けて像担持体の外周面に接触することによりハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制する第１シール部材と、ハウジングの開口部の像担持体回転方向上流側で、第１シール部材よりも像担持体回転方向下流側に配置され、先端部を像担持体の回転方向下流側に向けて像担持体の外周面に接触することによりハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制する第２シール部材と、を備える。

本発明の第１の構成によれば、ハウジングの開口部の像担持体回転方向上流側に、像担持体の外周面に接触することによりハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制する第１シール部材および第２シール部材を備える。すなわち、像担持体の回転方向に沿って２枚のシール部材を設ける。これにより、ハウジングと像担持体との隙間からハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態のベルトクリーニング装置を備えた画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態のベルトクリーニング装置および中間転写ベルト周辺の構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態のベルトクリーニング装置周辺の構造を示した断面図である。 本発明の第２実施形態のクリーニング装置周辺の構造を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態によるベルトクリーニング装置３０を備えた画像形成装置１００について説明する。

画像形成装置１００（ここではカラープリンター）は、本実施形態では、異なる４色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）に対応する４つの感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄを並列配置して画像形成を行う、４連タンデム型のカラープリンターである。

画像形成装置１００の装置本体内には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、図１では左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（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、シアン、マゼンタおよ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〜１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図１において反時計回りに回転する中間転写ベルト（像担持体）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用紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着装置１３において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回りに回転させながら、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用紙Ｐは、装置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およ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。中間転写ベルト８および二次転写ローラー９は、ベルト駆動モーター（図示せず）により感光体ドラム１ａ〜１ｄと同一線速で回転駆動される。また、画像形成部Ｐｄには、中間転写ベルト８の表面に残存する残留トナーを除去するためのベルトクリーニング装置（クリーニング装置）３０が配置されている。

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の周囲および下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して画像データに基づく露光を行う露光ユニット５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上でトナー像の転写後に残留した現像剤（トナー）を回収、除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄとが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置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、次いで露光ユニット５によって画像データに基づいて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラーを備え、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。

なお、後述のトナー像の形成によって各現像ユニット３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像ユニット３ａ〜３ｄにトナーが補給される。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５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上のイエロー、シアン、マゼンタおよ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７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラー１０及び駆動ローラー１１に掛け渡されており、上記ベルト駆動モーターによる駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回りに回転を開始すると、用紙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と中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、ニップ部において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置１３へと搬送される。

定着装置１３に搬送された用紙Ｐは、加熱ローラーと加圧ローラーとで構成される定着ローラー対１３ａの定着ニップ部を通過する際に加熱および加圧されてトナー像が用紙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用紙Ｐは、搬送ローラー対１５を経て用紙搬送路１８の分岐部に配置された分岐部材２１によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路２２に送られて両面コピーされた後に）、排出ローラー対１９を介して排出トレイ２０に排出される。

用紙搬送路１８は、具体的には、搬送ローラー対１５の下流側において左右二股に分岐し、一方の経路（図１では左方向に分岐する経路）は排出トレイ２０に連通するように構成されている。そして、他方の経路（図１では右方向に分岐する経路）は両面搬送路２２に連通するように構成されている。用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１３を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラー対１９から装置外部にまで突出させる。

その後、排出ローラー対１９を逆回転させるとともに分岐部材２１を略水平に揺動させることにより、用紙Ｐは分岐部材２１の上面に沿って両面搬送路２２へ案内され、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により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着装置１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ２０に排出される。

次に、ベルトクリーニング装置３０およびその周辺の構造について説明する。

ベルトクリーニング装置３０は図２に示すように、駆動ローラー１１よりも中間転写ベルト８の回転方向下流側で、かつ、従動ローラー１０よりも中間転写ベルト８の回転方向上流側に配置されている。ベルトクリーニング装置３０は図３に示すように、ハウジング３１と、クリーニングブレード３２と、回収スクリュー３３と、シート状の第１シール部材３４および第２シール部材３５と、を含んでいる。

ハウジング３１は、中間転写ベルト８に対向する開口部３１ａと、中間転写ベルト８の表面から掻き取られた廃トナーを収容する廃トナー収容部３１ｂと、を有する。

クリーニングブレード３２は、ハウジング３１の開口部３１ａの中間転写ベルト８の回転方向下流側（図３の左側）に固定されている。また、クリーニングブレード３２は、中間転写ベルト８の外周面に当接し、中間転写ベルト８に付着した残留トナーを除去する。クリーニングブレード３２としては、例えばポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、先端部を中間転写ベルト８の回転方向上流側に向けて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３２の材質及び硬度、寸法、中間転写ベルト８への食い込み量及び圧接力等は、中間転写ベルト８の仕様に応じて適宜設定される。

また、中間転写ベルト８を挟んでクリーニングブレード３２の対向位置には、クリーニングブレード３２の圧接力を受けるクリーニング対向ローラー４０が配置されている。クリーニング対向ローラー４０は、駆動ローラー１１と同じ駆動源（ベルト駆動モーター）からの駆動力によって中間転写ベルト８と同じ線速で図３の反時計回り方向に回転される。なお、クリーニング対向ローラー４０の頂点（最上部）は、駆動ローラー１１の頂点および従動ローラー１０の頂点よりも少しだけ上方に配置されている。

クリーニングブレード３２によって中間転写ベルト８の表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー３３の回転に伴ってベルトクリーニング装置３０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。

第１シール部材３４は、ハウジング３１の開口部３１ａの中間転写ベルト８の回転方向上流側（図３の右側）に取り付けられている。第１シール部材３４の一端部（図３の右端）はハウジング３１に接着固定され、他端部（図３の左端）は自由端を形成している。第１シール部材３４の自由端は、中間転写ベルト８の回転方向下流側に向けて中間転写ベルト８の外周面に接触している。第１シール部材３４は、ハウジング３１と中間転写ベルト８との隙間からハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを抑制する。第１シール部材３４としては、例えば、厚さ１００μｍのウレタンシートが用いられるが、ウレタンシート以外の薄板状のシートでもよい。

第２シール部材３５は、ハウジング３１の開口部３１ａの中間転写ベルト８の回転方向上流側（図３の右側）で、第１シール部材３４よりも中間転写ベルト８の回転方向下流側（図３の左側）に取り付けられている。第２シール部材３５の一端部（図３の右端）はハウジング３１に接着固定され、他端部（図３の左端）は自由端を形成している。第２シール部材３５の自由端は、中間転写ベルト８の回転方向下流側に向けて中間転写ベルト８の外周面に接触している。第２シール部材３５は、ハウジング３１と中間転写ベルト８との隙間からハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを抑制する。第２シール部材３５としては、例えば、厚さ１００μｍのウレタンシートが用いられるが、ウレタンシート以外の薄板状のシートでもよい。

ここで、本実施形態では、第１シール部材３４の中間転写ベルト８の外周面に対する傾斜角をθ１とし、第２シール部材３５の中間転写ベルト８の外周面に対する傾斜角をθ２とすると、θ１＞θ２となっている。具体的には、傾斜角θ１は、３０°＜θ１＜９０°を満たし、傾斜角θ２は、１０°＜θ２＜４０°を満たしている。なお、本実施形態では、第１シール部材３４および第２シール部材３５の剛性、表面粗さ、摩擦係数は互いに略等しい。

本実施形態では、上記のように、ハウジング３１の開口部３１ａの中間転写ベルト８の回転方向上流側に、中間転写ベルト８の外周面に接触することによりハウジング３１と中間転写ベルト８との隙間からハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを抑制する第１シール部材３４および第２シール部材３５を設ける。すなわち、中間転写ベルト８の回転方向に沿って２枚のシール部材を設ける。これにより、ハウジング３１と中間転写ベルト８との隙間からハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを抑制することができる。

また、上記のように、第１シール部材３４の中間転写ベルト８の外周面に対する傾斜角をθ１とし、第２シール部材３５の中間転写ベルト８の外周面に対する傾斜角をθ２とすると、θ１＞θ２である。これにより、第１シール部材３４と中間転写ベルト８との接触部分で紙粉等を滞留させることができるとともに、第２シール部材３５と中間転写ベルト８との接触部分で紙粉等が滞留するのを抑制して、第２シール部材３５の先端部が中間転写ベルト８の外周面から浮き上がるのを抑制することができる。このため、第２シール部材３５によってシール性を確保することができるので、ハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを効果的に抑制することができる。

また、上記のように、傾斜角θ１は、３０°＜θ１＜９０°を満たし、傾斜角θ２は、１０°＜θ２＜４０°を満たす。これにより、第１シール部材３４と中間転写ベルト８との接触部分で紙粉等を容易に滞留させることができるとともに、第２シール部材３５によってシール性を容易に確保することができる。

（第２実施形態）
この第２実施形態では、本発明を、感光体ドラム（像担持体）１ａ〜１ｄに付着した残留トナーを除去するクリーニング装置７ａ〜７ｄに適用する場合について説明する。また、以下の説明では感光体ドラム１ａ周辺の構成を例示するが、感光体ドラム１ｂ〜１ｄに付着したトナーを除去するクリーニング装置７ｂ〜７ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

クリーニング装置７ａは図４に示すように、一次転写ローラー６ａよりも感光体ドラム１ａの回転方向下流側で、帯電装置２ａよりも感光体ドラム１ａの回転方向上流側に配置されている。クリーニング装置７ａは、ハウジング３１と、クリーニングブレード３２と、回収スクリュー３３と、シート状の第１シール部材３４および第２シール部材３５と、を含んでいる他、クリーニングブラシ３６を含んでいる。

クリーニングブラシ３６は、クリーニングブレード３２により残留トナーを効果的に掻き取ることができるように、前処置として感光体ドラム１ａの表面に付着した一時転写後のトナーを掻き起こす掻起処置を行うものであり、感光体ドラム１ａの回転軸と平行に配置された回転軸３６ａの周面にブラシ繊維３６ｂを多数放射状に立設してブラシ状に形成したものである。クリーニングブラシ３６は、回収スクリュー３３が設けられた感光体ドラム１ａの回転方向（時計回り方向）の下流側に向かってトナーを送るように、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（反時計回り方向）に回転する。

なお、本実施形態では、上記第１実施形態と同様、第１シール部材３４の感光体ドラム１ａの外周面に対する傾斜角をθ１とし、第２シール部材３５の感光体ドラム１ａの外周面に対する傾斜角をθ２とすると、θ１＞θ２となっている。また、傾斜角θ１は、３０°＜θ１＜９０°を満たし、傾斜角θ２は、１０°＜θ２＜４０°を満たしている。

第２実施形態のその他の構造および効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、カラープリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、モノクロプリンター、カラー複写機、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニング装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、θ１＞θ２となるように第１シール部材３４および第２シール部材３５を配置した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、θ１≦θ２となるように第１シール部材３４および第２シール部材３５を配置してもよい。

また、上記実施形態では、第１シール部材３４によって紙粉等を滞留させ、第２シール部材３５によってシール性を確保するために、θ１＞θ２となるように第１シール部材３４および第２シール部材３５を配置した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば、θ１＝θ２となるように第１シール部材３４および第２シール部材３５を配置するとともに、第１シール部材３４の剛性を第２シール部材３５の剛性よりも大きくしてもよい。このように構成しても、第１シール部材３４と像担持体（中間転写ベルト８、感光体ドラム１ａ〜１ｄ）との接触部分で紙粉等を滞留させることができるとともに、第２シール部材３５と像担持体との接触部分で紙粉等が滞留するのを抑制して、第２シール部材３５の先端部が像担持体の外周面から浮き上がるのを抑制することができる。このため、第２シール部材３５によってシール性を確保することができるので、ハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを効果的に抑制することができる。

また、例えば、θ１＝θ２となるように第１シール部材３４および第２シール部材３５を配置するとともに、第１シール部材３４の像担持体に接触する表面の表面粗さを、第２シール部材３５の像担持体に接触する表面の表面粗さよりも小さくしてもよい。この場合、第１シール部材３４の像担持体に接触する表面の摩擦係数は、第２シール部材３５の像担持体に接触する表面の摩擦係数よりも大きくなる。このように構成しても、第１シール部材３４と像担持体との接触部分で紙粉等を滞留させることができるとともに、第２シール部材３５と像担持体との接触部分で紙粉等が滞留するのを抑制して、第２シール部材３５の先端部が像担持体の外周面から浮き上がるのを抑制することができる。このため、第２シール部材３５によってシール性を確保することができるので、ハウジング３１内の廃トナーが漏出するのを効果的に抑制することができる。

また、上記第２実施形態では、カラープリンターの感光体ドラム１ａの表面の残留トナーを除去するために本発明のクリーニング装置を用いる例について示したが、本発明はこれに限らない。中間転写ベルト（中間転写体）を介さずに感光体ドラム１ａから直接用紙Ｐにトナー像を転写するモノクロプリンターやモノクロ複写機等の画像形成装置の方が、感光体ドラム１ａの表面に紙粉が付着しやすい。このため、感光体ドラム１ａの表面の残留トナーを除去するために本発明のクリーニング装置を用いる場合は、カラー画像形成装置よりもモノクロ画像形成装置に用いる方が、効果的である。

また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
７ａ〜７ｄ クリーニング装置
８ 中間転写ベルト（像担持体）
３０ ベルトクリーニング装置（クリーニング装置）
３１ ハウジング
３１ａ 開口部
３１ｂ 廃トナー収容部
３２ クリーニングブレード
３４ 第１シール部材
３５ 第２シール部材
１００ 画像形成装置
θ１、θ２ 傾斜角

Claims (5)

1. 像担持体に対向する開口部と前記像担持体の表面から掻き取られた廃トナーを収容する廃トナー収容部とが形成されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口部の像担持体回転方向下流側に配置され、先端部を前記像担持体の回転方向上流側に向けて前記像担持体の外周面に当接し、前記像担持体に付着した残留トナーを除去するクリーニングブレードと、
   前記ハウジングの開口部の像担持体回転方向上流側に配置され、先端部を前記像担持体の回転方向下流側に向けて前記像担持体の外周面に接触することにより前記ハウジングと前記像担持体との隙間から前記ハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制する第１シール部材と、
   前記ハウジングの開口部の前記像担持体回転方向上流側で、前記第１シール部材よりも前記像担持体回転方向下流側に配置され、先端部を前記像担持体の回転方向下流側に向けて前記像担持体の外周面に接触することにより前記ハウジングと前記像担持体との隙間から前記ハウジング内の廃トナーが漏出するのを抑制する第２シール部材と、
   を備え、
   前記第１シール部材の前記像担持体に接触する表面の表面粗さは、前記第２シール部材の前記像担持体に接触する表面の表面粗さよりも小さいことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記第１シール部材の前記像担持体の外周面に対する傾斜角をθ１とし、前記第２シール部材の前記像担持体の外周面に対する傾斜角をθ２とすると、
   θ１＞θ２であ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. 前記傾斜角θ１は、３０°＜θ１＜９０°を満たし、前記傾斜角θ２は、１０°＜θ２＜４０°を満たすことを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記第１シール部材の剛性は、前記第２シール部材の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。