JP6347234B2

JP6347234B2 - クリーニング装置及び画像形成装置

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Publication number: JP6347234B2
Application number: JP2015149489A
Authority: JP
Inventors: 英之介菊地
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP2017032642A; CN106406058A; CN106406058B; US9772583B2; US20170031301A1

Description

本発明は、中間転写ベルト等の像担持体の表面に残存したトナー等の残留物を回収するクリーニング装置と、このクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンター、ファクシミリ又は複合機等の画像形成装置は、中間転写ベルトや感光体ドラム等の像担持体に保持されたトナー画像を用紙に転写するように構成される。このような画像形成装置には、トナー画像を転写した後で、像担持体の表面に付着した残トナーや紙粉等の残留物を捕集するクリーニング装置を備えたものがある。

クリーニング装置は、例えば、回転ブラシ（ファーブラシ）と、回収ローラーと、クリーニングブレードと、回収スクリューとを備える。そして、像担持体の表面と接触する回転ブラシが、像担持体の表面に付着した残留物を捕集し、回転ブラシと接触する回収ローラーが、回転ブラシで捕集された残留物を回収する。クリーニングブレードは、回収ローラーに対してカウンター方向で当接して、回収ローラーで回収された残留物を回収スクリューへと落下させる。

例えば、特許文献１に開示されたクリーニング装置では、弾性体ブレード（クリーニングブレード）が像担持体から残留トナーを掻き取って、残留トナー回収部材（回収スクリュー）へと落下させるように構成される。このクリーニング装置は、クリーニングブレードと像担持体との当接部よりも像担持体の回転方向上流側に、シール部材を像担持体の表面に当接配置することで、残留トナーの堆積や像担持体側への漏れを防止している。

特開２００８−０９６６３０号公報

上記の回収ローラーを備えたクリーニング装置にシール部材を適用する場合、クリーニングブレードが当接された回収ローラーに対して、シール部材が当接して設けられる。しかしながら、この場合、シール部材を良好に作用させるためには、シール部材の静止摩擦係数だけでなく、回収ローラーの材質や表面粗さ等のパラメーターを考慮してクリーニング装置を構成する必要がある。

例えば、回収ローラーの表面粗さが極端に低い場合には、回収ローラーとシール部材との間にトナーや紙粉等の残留物の目詰まりが発生し易い上に、回収ローラーは、回転ブラシで捕集された付着物を回収し難くなってしまう。また、回収ローラーの表面粗さが極端に高い場合には、クリーニングブレードによるトナーの掻き取り性が悪化してしまう。

なお、クリーニングブレードの掻き取り性は、トナーの球形度が球形に近いほど悪化する。回収ローラーの表面粗さを低くすることで、トナーの球形度に拘らずクリーニングブレードの掻き取り性を良好にすることができるが、この場合、上記したように、回収ローラーとシール部材との間で残留物の目詰まりが発生してしまう。

また、回収ローラーを、付着力のより高い材質で形成することにより、回収ローラーの表面粗さを下げた場合でも、回収ローラーとシール部材との間の残留物の目詰まりが解消される。しかしながら、トナーの球形度に合わせて回収ローラーの表面粗さを極端に下げていくと、回収ローラーとクリーニングブレードとの密着性が高くなり、クリーニングブレードのブレード捲れなどの弊害を招く恐れがある。

そこで、本発明は上記の事情を考慮し、トナーの球形度等の使用状態に拘らず、クリーニング装置の安定したクリーニング性を確保することを目的とする。

本発明のクリーニング装置は、トナー像を表面に担持する像担持体の表面と接触しつつ回転可能に配置されたクリーニング部材と、前記クリーニング部材の回転方向において前記像担持体よりも下流側で前記クリーニング部材と接触しつつ回転可能に配置された回収ローラーと、前記回収ローラーの回転方向において前記クリーニング部材よりも下流側で前記回収ローラーに対してカウンター方向に接触して配置されたクリーニングブレードと、を備え、前記回収ローラーは、軸方向において中央部よりも端部の方が大きい表面粗さを有するように形成されることを特徴とする。

このように、回収ローラーにおいてトナーを掻き取る頻度の高い領域（軸方向中央部）で表面粗さを下げると共に、他の領域（軸方向両端部）にかけて表面粗さを上げることによって、回収ローラーによってトナーの回収を良好に行うと共に、軸方向全体に亘ってクリーニングブレードと回収ローラーとの密着性を弱めることができる。このような構成を採用することで、クリーニング装置が回収するトナーの球形度等の使用状態に拘らず、回収ローラーと接触するクリーニングブレードの掻き取り性を、軸方向の両端部よりも中央部で高めると共に、クリーニングブレードのブレード捲れを特に軸方向の両端部で防止することが可能となる。従って、トナーの球形度等の使用状態に拘らず、クリーニング装置の安定したクリーニング性を確保することができる。

前記回収ローラーは、電気抵抗が１０^６〜１０^１４Ωｃｍの表面層を有すると良い。

このような構成を採用することで、回収ローラーの軸方向の位置に応じた表面粗さに拘らず、高い電気抵抗によって紙粉やトナーの吸着力を高めて回収ローラーを形成することができる。

前記回収ローラーは、軸方向において中央部と両端部とで異なる研磨条件で研磨処理された金属材料で形成されると良い。

このような構成を採用することで、表面を研磨処理し易い金属材料を用いて、高い表面抵抗と高い硬度とを有する回収ローラーを形成することができる。

前記回収ローラーは、アルマイト処理が施されたアルミニウムで形成されると良い。

このような構成を採用することで、軸方向中央部で表面性が高く（表面粗さが低く）、軸方向全体で硬度の高い回収ローラーを得ることができる。

本発明の画像形成装置は、上記の像担持体と、上記のクリーニング装置とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、トナーの球形度等の使用状態に拘らず、クリーニング装置の安定したクリーニング性を確保することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るカラープリンターの構成の概略を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係るカラープリンターにおけるクリーニング装置及びその周辺を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係るカラープリンターにおけるクリーニング装置及びその周辺を示す平面図である。回収ローラーの表面粗さと、クリーニングブレードのブレード捲れと、トナー球形度が低い場合のクリーニングブレードの掻き取り性との関係を示す表である。回収ローラーの表面粗さと、クリーニングブレードのブレード捲れと、トナー球形度が高い場合のクリーニングブレードの掻き取り性との関係を示す表である。本発明の第１の実施形態に係るカラープリンターのクリーニング装置における回収ローラーの表面粗さを示すグラフである。

まず、本発明の一実施形態に係るカラープリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をカラープリンター１の前側とする。

カラープリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備え、プリンター本体２の下部には用紙（記録媒体）を収納した給紙カセット３が設けられ、プリンター本体２の上部には排紙トレイ４が設けられる。

プリンター本体２の中央部には、中間転写ベルト５（像担持体）が複数のローラー間に架設され、中間転写ベルト５の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光装置６が配置される。中間転写ベルト５の下側には、４個の画像形成部７がトナーの色（例えば、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色）ごとに設けられる。中間転写ベルト５の右端には、二次転写部８が設けられ、中間転写ベルト５の左端には、クリーニング装置１０が設けられる。二次転写部８は、中間転写ベルト５の右端側の一部と二次転写ローラー８ａとで構成される。

各画像形成部７には、感光体ドラム１１が回転可能に設けられており、感光体ドラム１１の周囲には、帯電器１２と、現像器１３と、一次転写部１４と、クリーニング部１５と、除電器１６とが、一次転写のプロセス順に配置されている。現像器１３の上方には、各画像形成部７と対応するトナーコンテナ１７が、トナーの色（例えば、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色）ごとに設けられている。一次転写部１４は、中間転写ベルト５の各画像形成部７側の一部と一次転写ローラー１４ａとで構成される。

プリンター本体２の一側（図面上右側）には、用紙の搬送経路２０が上下方向に設けられている。搬送経路２０の上流端には給紙部２１が設けられ、搬送経路２０の中流部には上記の二次転写部８が設けられ、搬送経路２０の下流部には定着装置２２が設けられ、搬送経路２０の下流端には排紙口２３が設けられる。

次に、このような構成を備えたカラープリンター１の画像形成動作について説明する。カラープリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置２２の温度設定等の初期設定が実行される。そして、カラープリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１２によって感光体ドラム１１の表面が帯電された後、露光装置６からのレーザー光（矢印Ｐ参照）により感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、トナーコンテナ１７から供給されるトナーによって現像器１３が対応する色のトナー像に現像する。このトナー像は、一次転写部１４において中間転写ベルト５の表面に一次転写される。例えば、一次転写部１４では、トナーと逆極性の電圧を一次転写ローラー１４ａに印加することで、感光体ドラム１１に形成されたトナー像が中間転写ベルト５に一次転写される。以上の動作を各画像形成部７が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、感光体ドラム１１上に残留したトナー及び電荷は、クリーニング部１５及び除電器１６によって除去される。

一方、給紙部２１によって給紙カセット３又は手指しトレイ（図示せず）から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部８へと搬送され、二次転写部８において、中間転写ベルト５上のフルカラーのトナー像が用紙に二次転写される。トナー像を二次転写された用紙は、搬送経路２０を下流側へと搬送されて定着装置２２に進入し、この定着装置２２において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙口２３から排紙トレイ４上に排出される。

次に、図２及び図３を参照して、クリーニング装置１０について説明する。図２に示すように、クリーニング装置１０は、ケーシング３０と、ファーブラシ３１（クリーニング部材）と、回収ローラー３２と、クリーニングブレード３３と、シール部材３４と、回収スクリュー３５とを備える。

ケーシング３０は、右端に開口部３６を有する略箱型形状で形成される。ケーシング３０は、開口部３６を中間転写ベルト５の左端に接近させた位置で、例えば、中間転写ベルト５の左端を僅かに開口部３６に進入させた位置で配置される。

ファーブラシ３１は、前後方向に長い回転軸３１ａと、回転軸３１ａから径方向に一定の長さで延びた多数のブラシ毛（図示せず）とを備えたクリーニング部材である。ファーブラシ３１の軸方向は、中間転写ベルト５の軸方向と平行している。図３に示すように、ファーブラシ３１の軸方向長さＬ２は、中間転写ベルト５の軸方向長さＬ１よりも長く、ファーブラシ３１の軸方向両端（前後両端）は、中間転写ベルト５よりも前後方向外側に位置する。そして、ファーブラシ３１は、中間転写ベルト５の左端側の表面と接触しつつ回転可能に配置され、クリーニング装置１０の動作時に正面視で反時計回りに回転する。例えば、ファーブラシ３１は、例えば、ケーシング３０内の右下部で且つ開口部３６の近傍に設けられ、ブラシ毛の先端が中間転写ベルト５に接触するように配置される。

回収ローラー３２は、前後方向に長い回転軸３２ａと、回転軸３２ａに周設させたローラー本体３２ｂとを備えた円柱形状の回収部材である。回収ローラー３２は、回転軸３２ａとローラー本体３２ｂとを一体にして構成されてもよい。回収ローラー３２の軸方向も、中間転写ベルト５の軸方向と平行している。回収ローラー３２の軸方向長さＬ３は、中間転写ベルト５の軸方向長さＬ１、ファーブラシ３１の軸方向長さＬ２、クリーニングブレード３３の前後方向長さＬ４及びシール部材３４の前後方向長さの何れよりも長く、回収ローラー３２の軸方向両端（前後両端）は、シール部材３４よりも前後方向外側に位置する。そして、回収ローラー３２は、ファーブラシ３１の回転方向において中間転写ベルト５よりも下流側でファーブラシ３１と接触しつつ回転可能に配置され、クリーニング装置１０の動作時に正面視で時計回りに回転する。例えば、回収ローラー３２は、ケーシング３０内の略中央部に設けられ、その外周面がファーブラシ３１のブラシ毛（図示せず）の先端に接触するように配置される。

回収ローラー３２は、電気抵抗が比較的高いローラー表層を有するようにアルミニウム等の金属材料で形成され、例えば、電気抵抗が１０^６〜１０^１４Ωｃｍの表面層を有して形成される。例えば、回収ローラー３２は、アルミニウム素管に陽極酸化被膜を形成させるアルマイト処理が施されて、表面抵抗及び硬度が比較的高い材質で形成される。アルマイト処理は、アルミニウム素管の表面性を維持しながらアルマイト層を形成するので、回収ローラー３２は、表面性が高い（表面粗さが小さい）アルマイト層を有すると共に、高いクリーニング性を有して構成される。

クリーニングブレード３３は、前後方向に長い板状部材である。クリーニングブレード３３の前後方向長さＬ４は、ファーブラシ３１の軸方向長さＬ２よりも長く、クリーニングブレード３３の前後両端は、ファーブラシ３１よりも前後方向外側に位置する。そして、クリーニングブレード３３は、回収ローラー３２の回転方向においてファーブラシ３１及びシール部材３４よりも下流側で回収ローラー３２に対してカウンター方向に接触して配置される。例えば、クリーニングブレード３３は、回収ローラー３２よりも左側でケーシング３０内の上部に取り付けられ、ケーシング３０内の上部から下方に延びて先端が回収ローラー３２の表面に上方から当接するように配置される。

シール部材３４は、前後方向に長いシート状部材である。シール部材３４の前後方向長さは、クリーニングブレード３３の前後方向長さＬ４よりも長く、シール部材３４の前後両端は、クリーニングブレード３３よりも前後方向外側に位置する。そして、シール部材３４は、回収ローラー３２の回転方向においてファーブラシ３１よりも下流側で回収ローラー３２と接触して配置される。例えば、シール部材３４は、ファーブラシ３１よりも左側でケーシング３０内の下部に取り付けられ、ケーシング３０内の下部から上方に延びて先端が回収ローラー３２の表面に下方から当接するように配置される。

回収スクリュー３５は、前後方向に長いスクリュー部材である。例えば、回収スクリュー３５は、ケーシング３０内の左下部に回転可能に取り付けられる。回収スクリュー３５は、回収ローラー３２、クリーニングブレード３３及びシール部材３４よりも左側に配置されていて、シール部材３４によって、回収スクリュー３５から回収ローラー３２側へのトナーの漏れや逆流が防止されている。

次に、回収ローラー３２の表面粗さと、クリーニングブレード３３のブレード捲れ及び掻き取り性との関係について図４〜図６を参照して説明する。図４及び図５において、ブレード捲れは、クリーニングブレード３３の捲れが発生しない場合を○で示し、発生する場合を×で示す。また、図４及び図５において、掻き取り性は、クリーニングブレード３３によるトナーの掻き取り性が良好な場合を○で示し、悪化する場合を×で示す。

図４は、トナーの球形度が比較的低い場合、例えば、球形度が０．９５５の場合の上記関係を示す。トナーの球形度が低い場合、回収ローラー３２の表面粗さが１．５〜２Ｒｚのときに、クリーニングブレード３３の捲れを発生させることなく、クリーニングブレード３３によるトナーの掻き取り性を良好に保つことができる。即ち、トナーの球形度が低い場合、クリーニングブレード３３の掻き取り性とブレード捲れを両立する回収ローラー３２の表面粗さが存在する。

図５は、トナーの球形度が比較的高い場合、例えば、球形度が０．９８５の場合の上記関係を示す。トナーの球形度が高い場合、クリーニングブレード３３によるトナーの掻き取り性を良好に保つためには、トナーの球形度が低い場合に比べて、回収ローラー３２の表面粗さを低くする必要がある。しかしながら、回収ローラー３２の表面粗さを低くすると、クリーニングブレード３３の捲れが発生し易くなる。即ち、トナーの球形度が高い場合、クリーニングブレード３３の掻き取り性とブレード捲れを両立するように、回収ローラー３２の表面粗さを一定に設定することは困難である。

ところで、中間転写ベルト５の表面に付着するトナーは、前後方向の中央部に比べて両端部で少ないので、中間転写ベルト５からファーブラシ３１で掻き取られて回収ローラー３２によって回収されるトナーは、軸方向の中央部３２ｃに比べて両端部３２ｄで少なくなる（図３参照）。従って、クリーニングブレード３３の掻き取り性を、軸方向の両端部よりも中央部で高める必要がある。また、クリーニングブレード３３の軸方向両端部は、トナー量が少ない回収ローラー３２の両端部３２ｄと接触するので密着性が高まり、軸方向中央部に比べてブレード捲れが発生し易くなっている。従って、クリーニングブレード３３のブレード捲れを軸方向の中央部よりも両端部で防止する必要がある。

そこで、回収ローラー３２は、軸方向（長手方向）において中央部３２ｃと両端部３２ｄとで異なる表面性（表面粗さ）を有し、中央部３２ｃよりも両端部３２ｄで表面性が低く（表面粗さが大きく）なるように構成される。例えば、アルミニウム素管からなる回収ローラー３２を作製する場合、アルミニウム素管の研磨条件を軸方向における中央部３２ｃと両端部３２ｄとで変えてアルミニウム素管に研磨処理を施した後、アルミニウム素管にアルマイト処理を行うことにより、軸方向における中央部３２ｃと両端部３２ｄとで表面性が異なる回収ローラー３２を得ることが可能になる。

図６は、回収ローラー３２の長手方向（軸方向）の位置と表面粗さとの関係を示す。なお、図６では、回収ローラー３２及びクリーニングブレード３３を模式化して示している。図６に示すように、回収ローラー３２の表面粗さは、軸方向においてクリーニングブレード３３の中央部に対応する範囲（軸方向中央部３２ｃ）では、低く、例えば、１程度に設定され、これにより、クリーニングブレード３３によるトナーの掻き取り性を良好にしている。また、回収ローラー３２の表面粗さは、軸方向両端部３２ｄで高く設定され、例えば、軸方向においてクリーニングブレード３３の両端部から（例えば、軸方向においてファーブラシ３１の各縁部とクリーニングブレード３３の各縁部との間の位置から）外側にかけて徐々に高く設定され、これにより、クリーニングブレード３３のブレード捲れを防止している。

本実施形態によれば、上述のように、カラープリンター１のクリーニング装置１０は、トナー像を表面に担持する中間転写ベルト５（像担持体）の表面と接触しつつ回転可能に配置されたファーブラシ３１（クリーニング部材）と、ファーブラシ３１の回転方向において中間転写ベルト５よりも下流側でファーブラシ３１と接触しつつ回転可能に配置された回収ローラー３２と、回収ローラー３２の回転方向においてファーブラシ３１よりも下流側で回収ローラー３２に対してカウンター方向に接触して配置されたクリーニングブレード３３と、を備え、回収ローラー３２は、軸方向において中央部３２ｃよりも端部３２ｄの方が大きい表面粗さを有するように形成される。

このように、回収ローラー３２においてトナーを掻き取る頻度の高い領域（軸方向中央部３２ｃ）で表面粗さを下げると共に、他の領域（軸方向両端部３２ｄ）にかけて表面粗さを上げることによって、回収ローラー３２によってトナーの回収を良好に行うと共に、軸方向全体に亘ってクリーニングブレード３３と回収ローラー３２との密着性を弱めることができる。これにより、クリーニング装置１０が回収するトナーの球形度等の使用状態に拘らず、回収ローラー３２と接触するクリーニングブレード３３の掻き取り性を、軸方向の両端部３２ｄよりも中央部３２ｃで高めると共に、クリーニングブレード３３のブレード捲れを特に軸方向の両端部３２ｄで防止することが可能となる。従って、トナーの球形度等の使用状態に拘らず、クリーニング装置１０の安定したクリーニング性を確保することができる。

また、本実施形態によれば、回収ローラー３２は、電気抵抗が１０^６〜１０^１４Ωｃｍの表面層を有する。これにより、回収ローラー３２の軸方向の位置に応じた表面粗さに拘らず、高い電気抵抗によって紙粉やトナーの吸着力を高めて回収ローラー３２を形成することができる。

更に、本実施形態によれば、回収ローラー３２は、軸方向において中央部３２ｃと両端部３２ｄとで異なる研磨条件で研磨処理された金属材料で形成される。これにより、表面を研磨処理し易い金属材料を用いて、高い表面抵抗と高い硬度とを有する回収ローラー３２を形成することができる。

また、本実施形態によれば、回収ローラー３２は、アルマイト処理が施されたアルミニウムで形成される。これにより、特に軸方向中央部３２ｃで表面性が高く（表面粗さが低く）、軸方向全体で硬度の高い回収ローラー３２を得ることができる。

本実施形態では、ファーブラシ３１をクリーニング部材として適用する構成を説明したが、クリーニング部材は、ファーブラシ３１に限定されない。例えば、他の実施形態では、クリーニング部材は、クリーニングローラー又は他のクリーニング部材でもよい。

また、本実施形態では、中間転写ベルト５を像担持体として適用する構成を説明したが、像担持体は、中間転写ベルト５に限定されない。例えば、他の実施形態では、像担持体は、感光体ドラム又は他の像担持体でもよい。

本実施形態では、カラープリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、モノクロプリンター、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

１カラープリンター（画像形成装置）
５中間転写ベルト（像担持体）
１０クリーニング装置
３０ケーシング
３１ファーブラシ（クリーニング部材）
３１ａ回転軸
３２回収ローラー
３２ａ回転軸
３２ｂローラー本体
３２ｃ中央部
３２ｄ端部
３３クリーニングブレード
３４シール部材
３５回収スクリュー

Claims

トナー像を表面に担持する像担持体の表面と接触しつつ回転可能に配置されたクリーニング部材と、
前記クリーニング部材の回転方向において前記像担持体よりも下流側で前記クリーニング部材と接触しつつ回転可能に配置された回収ローラーと、
前記回収ローラーの回転方向において前記クリーニング部材よりも下流側で前記回収ローラーに対してカウンター方向に接触して配置されたクリーニングブレードと、
を備え、
前記回収ローラーは、軸方向において中央部よりも端部の方が大きい表面粗さを有するように形成され、
前記回収ローラーは、軸方向において中央部と両端部とで異なる研磨条件で研磨処理された金属材料で形成されることを特徴とするクリーニング装置。
前記回収ローラーは、電気抵抗が１０６〜１０１４Ωｃｍの表面層を有す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。
前記回収ローラーは、アルマイト処理が施されたアルミニウムで形成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。
前記像担持体と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。