JP6394527B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、中間転写ベルトに付着した残留トナーを除去するベルトクリーニング装置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(像担持体)上に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトに付着した残留トナーを除去するベルトクリーニング装置を備えている。
例えば特許文献1には、複数の感光体ドラム(像担持体)と、中間転写ベルトと、中間転写ベルトを回転可能に張架する複数の張架ローラーと、中間転写ベルトに付着した残留トナーを除去するベルトクリーニングユニット(ベルトクリーニング装置)と、を備えた画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、複数の張架ローラーは、複数の感光体ドラムの配列方向の一方端に配置され、中間転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラーと、複数の感光体ドラムの配列方向の他方端に配置されるテンションローラー(従動ローラー)と、を含んでいる。そして、ベルトクリーニングユニットは、中間転写ベルトを挟んでテンションローラーに対向するように、テンションローラーよりも外側の位置に配置されている。
特開2014−109593号公報
しなしながら、特許文献1の構成では、ベルトクリーニング装置がテンションローラーよりも外側の位置に配置されているので、画像形成装置の設置面積が大きくな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、設置面積が大きくなるのを抑制することが可能な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の構成の画像形成装置は、複数の像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像が転写される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトを回転可能に張架する複数の張架ローラーと、先端部を中間転写ベルトの回転方向上流側に向けて中間転写ベルトの外周面に当接して中間転写ベルト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を有するベルトクリーニング装置と、中間転写ベルトを挟んでクリーニングブレードに対向し、中間転写ベルトの内周面に接触するように配置される対向ローラーと、を備える。複数の張架ローラーは、複数の像担持体の配列方向の一方端に配置され、中間転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラーと、前記配列方向の他方端に配置される従動ローラーと、を含み、ベルトクリーニング装置は、駆動ローラーよりも中間転写ベルトの回転方向下流側で、従動ローラーよりも中間転写ベルトの回転方向上流側に配置され、対向ローラーの頂点は、駆動ローラーの頂点および従動ローラーの頂点と同じ高さ、又は駆動ローラーの頂点および従動ローラーの頂点よりも上方に配置され、クリーニングブレードの中間転写ベルトに当接する先端エッジ部は、対向ローラーの頂点よりも中間転写ベルトの回転方向上流側に配置される。
本発明の第1の構成によれば、ベルトクリーニング装置は、駆動ローラーよりも中間転写ベルトの回転方向下流側で、従動ローラーよりも中間転写ベルトの回転方向上流側に配置される。これにより、複数の像担持体の配列方向においてベルトクリーニング装置を駆動ローラーと従動ローラーとの間に配置することができるので、画像形成装置の設置面積が大きくなるのを抑制することができる。
また、中間転写ベルトを挟んでクリーニングブレードに対向し、中間転写ベルトの内周面に接触するように配置される対向ローラーを設ける。これにより、クリーニングブレードの圧接力を対向ローラーによって受けることができるので、中間転写ベルトが逃げて(クリーニングブレードとは反対側に撓んで)クリーニング性が低下するのを抑制することができる。
また、クリーニングブレードの中間転写ベルトに当接する先端エッジ部は、対向ローラーの頂点よりも中間転写ベルトの回転方向上流側に配置される。これにより、中間転写ベルトの回転速度が不安定になったり、クリーニングブレードの先端が中間転写ベルトの回転方向下流側に湾曲したり(ブレードめくれが発生したり)するのを抑制することができる。
本発明の一実施形態の画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の画像形成装置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。 本発明の一実施形態の画像形成装置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。 本発明の一実施形態の画像形成装置のベルトクリーニング装置および駆動ローラー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。
図1〜図4を参照して、本発明の一実施形態の画像形成装置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(像担持体)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。
中間転写ベルト8は図2に示すように、複数(ここでは2つ)の張架ローラーに回転可能に張架されている。張架ローラーは、感光体ドラム1a〜1dの配列方向(図2の左右方向)の一方端(図2の右端)に配置され、中間転写ベルト8を回転駆動させる駆動ローラー11と、前記配列方向の他方端(図2の左端)に配置される従動ローラー10と、を含んでいる。
ベルトクリーニング装置30は、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。クリーニングブレード32の中間転写ベルト8に対する食い込み量は、例えば1.0mm以上に設定されている。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、中間転写ベルト8の内周面に接触するように設けられ、クリーニングブレード32の圧接力を受ける対向ローラー40が配置されている。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。対向ローラー40は、例えば10mm以上の直径を有し、対向ローラー40の中心と駆動ローラー11の中心との間の水平方向(図3の左右方向)の距離が約40mmになるように配置されている。
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。
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)に取り付けられている。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。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。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。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、本実施形態では図4に示すように、対向ローラー40の頂点(最上部)P40aは、駆動ローラー11の頂点P11および従動ローラー10の頂点と同じ高さ、又は駆動ローラー11の頂点P11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。
図3に示すように、クリーニングブレード32の中間転写ベルト8に当接する先端エッジ部32aは、対向ローラー40の頂点P40aよりも中間転写ベルト8の回転方向上流側(図3の右側)に配置されている。先端エッジ部32aは、対向ローラー40の頂点P40aから例えば0.5mm以上中間転写ベルト8の回転方向上流側に配置されている。
また、先端エッジ部32aは、駆動ローラー11の頂点P11(図4参照)を通過する水平面Saと対向ローラー40の外周面とが交差する交差位置P40bよりも中間転写ベルト8の回転方向下流側(図3の左側)に配置されている。
また、図4に示すように、駆動ローラー11から対向ローラー40に向かう中間転写ベルト8の水平面に対する傾斜角をθ1とし、駆動ローラー11から対向ローラー40に向かう中間転写ベルト8に対するクリーニングブレード32の傾斜角をθ2とすると、θ1<θ2となっている。具体的には、傾斜角θ1は、0°≦θ1≦15°を満たし、傾斜角θ2は、10°≦θ2≦40°を満たしている。また、傾斜角θ1およびθ2は、θ2−θ1≦30°を満たしている。本実施形態では、傾斜角θ1は約5°であり、傾斜角θ2は約25°である。なお、図4の破線Sbは、駆動ローラー11から対向ローラー40に向かう中間転写ベルト8の延長面を示している。
本実施形態では、上記のように、ベルトクリーニング装置30は、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、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る。これにより、感光体ドラム1a〜1dの配列方向(図1の左右方向)においてベルトクリーニング装置30を駆動ローラー11と従動ローラー10との間に配置することができるので、画像形成装置100の設置面積が大きくなるのを抑制することができる。
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に対向し、中間転写ベルト8の内周面に接触するように配置される対向ローラー40を設ける。これにより、クリーニングブレード32の圧接力を対向ローラー40によって受けることができるので、中間転写ベルト8が逃げて(クリーニングブレード32とは反対側に撓んで)クリーニング性が低下するのを抑制することができる。
また、クリーニングブレード32の中間転写ベルト8に当接する先端エッジ部32aは、対向ローラー40の頂点P40aよりも中間転写ベルト8の回転方向上流側(図3の右側)に配置される。これにより、中間転写ベルト8の回転速度が不安定になったり、クリーニングブレード32の先端が中間転写ベルト8の回転方向下流側に湾曲したり(ブレードめくれが発生したり)するのを抑制することができる。なお、先端エッジ部32aが対向ローラー40の頂点P40aよりも中間転写ベルト8の回転方向下流側(図3の左側)に配置された場合、クリーニングブレード32周辺において中間転写ベルト8に大きな撓みが生じて中間転写ベルト8を一定速度で回転させることができなくなるという不都合がある。また、クリーニングブレード32の先端が中間転写ベルト8の回転方向下流側に湾曲する(ブレードめくれが発生する)場合があるという不都合もある。
また、上記のように、先端エッジ部32aは、対向ローラー40の頂点P40aから0.5mm以上中間転写ベルト8の回転方向上流側(図3の右側)に配置される。これにより、部材の寸法誤差や取付誤差があっても、先端エッジ部32aが対向ローラー40の頂点P40aよりも中間転写ベルト8の回転方向下流側に配置されるのを確実に防止することができる。
また、上記のように、クリーニングブレード32の中間転写ベルト8に対する食い込み量は、1.0mm以上である。これにより、クリーニングブレード32を中間転写ベルト8に確実に当接させることができる。
また、上記のように、駆動ローラー11から対向ローラー40に向かう中間転写ベルト8の水平面に対する傾斜角をθ1とし、駆動ローラー11から対向ローラー40に向かう中間転写ベルト8に対するクリーニングブレード32の傾斜角をθ2とすると、θ1<θ2である。これにより、良好なクリーニング性を確保することができる。
また、上記のように、傾斜角θ1は、0°≦θ1≦15°を満たし、傾斜角θ2は、10°≦θ2≦40°を満たす。これにより、良好なクリーニング性を容易に確保することができる。
また、上記のように、傾斜角θ1およびθ2は、θ2−θ1≦30°を満たす。これにより、クリーニングブレード32の先端が中間転写ベルト8の回転方向下流側に湾曲する(ブレードめくれが発生する)のを抑制することができる。
また、上記のように、先端エッジ部32aは、駆動ローラー11の頂点P11を通過する水平面Saと対向ローラー40の外周面とが交差する交差位置P40bよりも中間転写ベルト8の回転方向下流側(図3の左側)に配置される。これにより、クリーニングブレード32の圧接力を対向ローラー40によって確実に受けることができるので、中間転写ベルト8が逃げて(クリーニングブレード32とは反対側に撓んで)クリーニング性が低下するのを容易に抑制することができる。
次に、上記効果を確認するために行った確認実験について説明する。
この確認実験では、上記画像形成装置100を用いるとともに、対向ローラー40の直径を10mmにした。そして、傾斜角θ1を0°から15°まで5°毎に設定するとともに、傾斜角θ2を10°から40°まで5°毎に設定して、クリーニングブレード32による中間転写ベルト8のクリーニング性と、ブレードめくれ(クリーニングブレードの先端が中間転写ベルト8の回転方向下流側に湾曲すること)の発生の有無と、を確認した。その結果を表1および表2にそれぞれ示す。クリーニング性については、残留トナーを完全に除去できた場合を○、残留トナーを除去できないことがあった場合を×とした。また、ブレードめくれについては、ブレードめくれが発生しなかった場合を○、ブレードめくれが発生することがあった場合を×とした。
表1を参照して、θ1<θ2とすることによって、クリーニングブレード32による中間転写ベルト8のクリーニング性を良好にできることが判明した。
表2を参照して、θ2−θ1≦30°とすることによって、ブレードめくれの発生を抑制できることが判明した。
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、カラー複写機、ファクシミリ等の、中間転写ベルト、ベルトクリーニング装置および対向ローラー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、傾斜角θ1が0°≦θ1≦15°を満たし、傾斜角θ2が10°≦θ2≦40°を満たすように構成した例について示したが、本発明はこれに限らない。傾斜角θ1およびθ2の一方又は両方が、0°≦θ1≦15°、10°≦θ2≦40°を満たさなくてもよい。
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
8 中間転写ベルト
10 従動ローラー(張架ローラー)
11 駆動ローラー(張架ローラー)
30 ベルトクリーニング装置
32 クリーニングブレード
32a 先端エッジ部
40 対向ローラー
100 画像形成装置
P11、P40a 頂点
P40b 交差位置
Sa 水平面
θ1、θ2 傾斜角

Claims (6)

  1. 複数の像担持体と、
    前記像担持体上に形成されたトナー像が転写される無端状の中間転写ベルトと、
    前記中間転写ベルトを回転可能に張架する複数の張架ローラーと、
    先端部を前記中間転写ベルトの回転方向上流側に向けて前記中間転写ベルトの外周面に当接して前記中間転写ベルト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を有するベルトクリーニング装置と、
    前記中間転写ベルトを挟んで前記クリーニングブレードに対向し、前記中間転写ベルトの内周面に接触するように配置される対向ローラーと、
    を備え、
    前記複数の張架ローラーは、前記複数の像担持体の配列方向の一方端に配置され、前記中間転写ベルトを回転駆動させる駆動ローラーと、前記配列方向の他方端に配置される従動ローラーと、を含み、
    前記対向ローラーは、前記駆動ローラーと同じ駆動源からの駆動力によって前記中間転写ベルトと同じ線速で回転され、
    前記複数の像担持体は、前記駆動ローラーよりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側で、前記従動ローラーよりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側に配置され、
    前記ベルトクリーニング装置と前記対向ローラーは、前記駆動ローラーよりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側で、前記従動ローラーよりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側に配置され、
    前記対向ローラーの頂点は、前記駆動ローラーの頂点および前記従動ローラーの頂点よりも上方に配置され、
    前記クリーニングブレードの前記中間転写ベルトに当接する先端エッジ部は、前記対向ローラーの頂点よりも前記中間転写ベルトの回転方向上流側に配置され、
    前記駆動ローラーから前記対向ローラーに向かう前記中間転写ベルトの水平面に対する傾斜角をθ1とし、前記駆動ローラーから前記対向ローラーに向かう前記中間転写ベルトの延長面に対する前記クリーニングブレードの傾斜角をθ2とすると、θ1<θ2であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記先端エッジ部は、前記対向ローラーの頂点から0.5mm以上前記中間転写ベルトの回転方向上流側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記クリーニングブレードの前記中間転写ベルトに対する食い込み量は、1.0mm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記傾斜角θ1は、0°<θ1≦15°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1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記傾斜角θ1およびθ2は、θ2−θ1≦30°を満たすことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記先端エッジ部は、前記駆動ローラーの頂点を通過する水平面と前記対向ローラーの外周面とが交差する交差位置よりも前記中間転写ベルトの回転方向下流側に配置され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。
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