JP2017219551A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回収ローラー端部へのトナー溜まりの発生を防ぐことのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置1は、表面にトナー像が形成される像担持体7と、トナー像を転写紙に転写した後の像担持体7の表面に接触して該表面に付着した残留物を捕集する回転ブラシ41と、回転ブラシ41に捕集された残留物を除去する回収ローラー42と、回収ローラー42に回収された残留物を掻き落とすクリーニングブレード43、を備える。像担持体7のトナー像形成領域7cの最大幅をA、回転ブラシ41の全幅をB、回収ローラー42の全幅をC、クリーニングブレード43の全幅をD、としたとき、A<B<D<Cの関係式が成立する。【選択図】図3
Description
本発明は、像担持体からトナーを除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、トナー像が転写紙に転写された後に像担持体上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去されている。フルカラー対応の画像形成装置では、像担持体として中間転写ベルトが使用されている。
中間転写ベルトのクリーニング装置では、中間転写ベルトの表面から回転ブラシによって機械的及び電気的にトナーを掃きとり、この回転ブラシから回収ローラーにトナーを静電気力で移動させ、回収ローラーに付着したトナーをクリーニングブレードによって掻き落とすことで、中間転写ベルトのクリーニングが行われている。中間転写ベルト上に残留したトナーを確実に回収してトナーによる汚染問題を防ぐためには、中間転写ベルト上のトナー像形成領域の幅に対して、回転ブラシや回収ローラー、クリーニングブレードの幅を適正に設定して、トナー溜まり等を形成しないようにすることが必要である。
例えば、特許文献1には、回転ブラシの幅≧回収ローラーの幅≧クリーニングブレードの幅、と規定した画像形成装置が提案されている。
しかしながら上記特許文献1の画像形成装置では、回収ローラーの両端部において、回転ブラシから回収ローラーに回収されたトナーがクリーニングブレードで掻き取られずに残留するので、回収ローラーの端部にトナー溜まりが発生する虞がある。
そこで本発明は上記事情を考慮し、中間転写ベルト上のトナー像形成領域の幅に対して、回転ブラシや回収ローラー、クリーニングブレードの幅を適正に設定することで、回収ローラー端部へのトナー溜まりの発生を防ぐことのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、回転可能に設けられて、表面にトナー像が形成される像担持体と、トナー像を転写紙に転写した後の前記像担持体の表面に接触して該表面に付着した残留物を捕集する回転ブラシと、前記回転ブラシに捕集された残留物を除去する回収ローラーと、前記回収ローラーに回収された残留物を掻き落とすクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置であって、前記像担持体のトナー像形成領域の最大幅をA、前記回転ブラシの全幅をB、前記回収ローラーの全幅をC、前記クリーニングブレードの全幅をD、としたとき、A<B<D<Cの関係式が成立するように構成したことを特徴とする。
このような構成を採用することにより、像担持体上のトナー像形成領域の端部で飛散したトナーを回収ローラーに達する前に回転ブラシに捕集することができ、さらに、回転ブラシから回収ローラーに回収されたトナーを、幅方向において余裕をもってクリーニングブレードで掻き取ることができるので、回収ローラー端部にトナー溜まりが発生することを防止できる。
本発明の画像形成装置において、前記回転ブラシの全幅Bは、前記トナー像形成領域の最大幅Aよりも4mm以上長く、かつ、前記回転ブラシの幅方向各端部は前記トナー像形成領域の幅方向各端部よりもそれぞれ2mm以上外側に離間していることを特徴としても良い。
このような構成を採用することにより、トナー像形成領域の端部から飛散したトナーを回収ローラーに達する前に回転ブラシに確実に捕集することができるので、回収ローラーのトナー溜まりの発生を防ぐことができる。
本発明の画像形成装置において、前記回転ブラシと前記回収ローラーと前記クリーニングブレードとは支持部材に支持されており、該支持部材は前記像担持体に接近又は離間する方向に移動可能に設けられていることを特徴としても良い。
このような構成を採用することにより、回転ブラシが経時変化して像担持体からのトナー捕集性能が低下した場合は、回転ブラシを像担持体に接近させることで、像担持体からのトナー捕集性能を高めることができる。
本発明の画像形成装置において、前記回転ブラシと前記回収ローラーとは同じ回転速度で反対方向に回転し、かつ、前記回転ブラシは前記像担持体の回転方向に対してカウンター方向から接触するように構成されており、前記回転ブラシ及び前記回収ローラーの回転速度は、前記像担持体の回転速度よりも速くなるように変更可能であることを特徴としても良い。
このような構成を採用することにより、像担持体のクリーニング性能が低下した場合は、回転ブラシ及び回収ローラーの回転速度を早くすることで、像担持体からのトナー捕集性能を高めることができる。
本発明の画像形成装置において、前記像担持体は無端状の中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトの回転方向に沿ってタンデム型に配置された複数の画像形成部を備えることを特徴としても良い。
このような構成を採用することにより、フルカラー対応の画像形成装置における中間転写ベルトのクリーニング装置において、回収ローラーのトナー溜まりの発生を防ぐことができる。
本発明によれば、像担持体上のトナー像形成領域の端部で飛散したトナーを回収ローラーに達する前に回転ブラシに捕集することができ、さらに、回転ブラシから回収ローラーに回収されたトナーを、幅方向において余裕をもってクリーニングブレードで掻き取ることができるので、回収ローラー端部にトナー溜まりが発生することを防止できる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。
まず、図1を用いてカラープリンター1(画像形成装置)の全体の主な構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下、図1における紙面手前側を、カラープリンター1の正面側(前側)とし、左右の向きは、プリンター1を正面から見た方向を基準として説明する。
カラープリンター1は、箱型形状のプリンター本体2を備えている。プリンター本体2の下部には、給紙カセット3から転写紙を給紙する給紙部4が設けられており、プリンター本体2の上部には排紙トレイ5が設けられている。プリンター本体2の内部には、上方に、それぞれ異なる色(例えば、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの4色)のトナーを収容したトナーコンテナ6が配置されている。トナーコンテナ6の下方には、中間転写ベルト7(像担持体)が、駆動ローラー8Rと従動ローラー8Lとの間に、図1の反時計回り方向に回転するように架設されている。中間転写ベルト7の一端(図の右端)には、二次転写部9が形成されており、他端には、クリーニング装置10が設けられている。中間転写ベルト7の下方には、トナーの色に対応した4個の画像形成部12が、中間転写ベルト7の回転方向に沿ってタンデム型に配置されている。
各画像形成部12には、感光体ドラム13が回転可能に設けられている。感光体ドラム13の周囲には、帯電装置14と、現像装置15と、転写ローラー16と、クリーニング装置17、除電装置18とが、感光体ドラム13の回転方向に沿って順に配置されている。さらに、各画像形成部12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21が配置されている。また、二次転写部9の上方には定着装置22が設けられており、定着装置22の上方には、排紙トレイ5に面した排紙部23が設けられている。
また、プリンター本体2の内部には、給紙部4から、二次転写部9と定着装置22を通って排紙部23へ向かって延びる転写紙の搬送経路24が設けられている。
次に、このような構成を備えたプリンター1の画像形成動作を説明する。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、帯電装置14によって感光体ドラム13の表面が帯電された後、露光装置21からのレーザー光(図1の鎖線P参照)により感光体ドラム13に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム13の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置15により対応する色のトナー像に現像される。トナー像は、転写ローラー16によって中間転写ベルト7の表面に一次転写される。以上の動作を各画像形成部12が順次繰り返すことによって、中間転写ベルト7上にフルカラーのトナー像が形成される。感光体ドラム13上に残留したトナー及び電荷は、クリーニング装置17及び除電装置18によって除去される。
一方、給紙部4によって給紙カセット3又は手差しトレイ(図示省略)から取り出された転写紙は、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9へと搬送され、二次転写部9において、中間転写ベルト7上のフルカラーのトナー像が転写紙に二次転写される。中間転写ベルト7上に残留したトナーは、クリーニング装置10によって除去される。トナー像を二次転写された転写紙は、搬送経路24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において転写紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された転写紙は、排紙部23から排紙トレイ5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はクリーニング装置の正面図であり、図3はクリーニング装置のトナー像形成領域、回転ブラシ、回収ローラー、クリーニングブレードの幅関係を示す図である。
図2に示されるように、クリーニング装置10は、中間転写ベルト7が架設されている従動ローラー8Lに対向配置されている。中間転写ベルト7は、例えば、樹脂製の基材層7aの表層側に、弾性層7bとコーティング層(図示省略)とをこの順に設けたものである。弾性層7bは、例えばウレタンゴムで形成される。表層は、例えば、PTEF(ポリテトラフルオロエチレン)で形成される。中間転写ベルト7上のトナー像形成領域の最大幅をAとする。
また、中間転写ベルト7の回転方向において、クリーニング装置10よりも上流側には固定ブラシ31が設けられており、クリーニング装置10よりも下流側にはテンションローラー32が設けられている。
クリーニング装置10は、支持部材40と、この支持部材40に支持される、中間転写ベルト7の表面からトナーを捕集する回転ブラシ41と、回転ブラシ41からトナーを回収する回収ローラー42と、回収ローラー42に当接してトナーを掻き取るクリーニングブレード43と、回収ローラー42に当接してトナー漏れを防止するシール部材44と、掻き取られたトナーを回収するスクリュー部材45と、を有する。
支持部材40は、右面が開口した箱状の部材であり、開口が従動ローラー8Lに面するように配置されて、従動ローラー8Lに接近又は離間する方向に移動可能にプリンター本体2に支持されている。支持部材40を移動可能に支持する機構としては、例えば偏心カムを支持部材40に当接するように設け、偏心カムを回転させることで支持部材40を従動ローラー8Lの方向に移動させるようにすることができる。
回転ブラシ41は、中間転写ベルト7の表面に、中間転写ベルト7の回転移動方向(図2の反時計回り方向)に対してカウンター方向から接触するように、図2の反時計回り方向に回転可能に支持されている。回転ブラシ41の回転速度は可変であり、中間転写ベルト7の回転速度よりも20%程度高くなるように設定されている。回転ブラシ41は、例えば、導電性ポリエステルや導電性ナイロン等の導電性樹脂からなるブラシ繊維を使用したファーブラシで形成される。回転ブラシ41の全幅をBとする。
回収ローラー42は、回転ブラシ41と中間転写ベルト7との接触部C1よりも、回転ブラシ41の回転移動方向の下流側において回転ブラシ41に接触しており、図2の時計回り方向に、回転ブラシ41と同じ回転速度で回転するように支持されている。なお、回収ローラー42の回転速度は、回転ブラシ41の回転速度に応じて可変である。回収ローラー42は、例えば、アルミニウム等の金属製基材42aと、基材42aの表面をアルマイト加工することによって形成された表層42bと、を有する。回収ローラー42の全幅をCとする。
回収ローラー42には、トナーと逆極性のバイアス電流が印加される。なお、印加される電流は変更可能であり、例えば、紙詰まり時等で中間転写ベルト7上に形成されたトナー像をクリーニングする必要がある場合など、除去されるトナーの量が多い場合には、高い電流が印加される。
クリーニングブレード43は、回転ブラシ41と回収ローラー42との接触部C2よりも、回収ローラー42の回転方向の下流側において、回収ローラー42の回転方向に対してカウンター方向から回収ローラー35に当接するように支持されている。クリーニングブレード43は、例えば、ポリウレタンやPET等の樹脂で形成されている。クリーニングブレード43の全幅をDとする。
シール部材44は、回転ブラシ41と回収ローラー32との接触部C2とクリーニングブレード43との間において、回収ローラー42に下方から接触するように支持されている。このシール部材44によって、支持部材40の内部は、回転ブラシ41が配置された側の空間40aと、クリーニングブレード43で掻き落とされたトナーが収容される側の空間40bに区画されている。シール部材44は、例えば、ウレタンシートで形成されている。
スクリュー部材45は、シール部材44よりも回収ローラー42の回転方向の下流側において、クリーニングブレード43の下方に、回転可能に支持されている。
図3に示されるように、中間転写ベルト7のトナー像形成領域7cの最大幅Aと、回転ブラシ41の全幅Bと、回収ローラー42の全幅Cと、クリーニングブレード43の全幅Dと、はA<B<D<Cの関係式が成立するように設定されている。
上記構成を有するクリーニング装置10においては、中間転写ベルト7の表面に残存した残トナーや紙粉等の残留物は、中間転写ベルト7と回転ブラシ41との接触部C1において、ブラシ繊維間に捕集される。捕集された残留物は、回転ブラシ41と回収ローラー42との接触部C2において、回転ブラシ41と回収ローラー42間の電位差により、ブラシ繊維間から回収ローラー42に移行する。回収ローラー42に移行した残留物は、クリーニングブレード43によって機械的に掻き取られて落下する。掻き取られた残留物は、回収スクリュー45によって装置外へ排出される。また、シール部材44は、クリーニングブレード43側の空間40bから回転ブラシ41側の空間40aへのトナーの逆流を防止している。
このクリーニング装置10においては、中間転写ベルト7のトナー像形成領域7cの最大幅Aと、回転ブラシ41の全幅Bと、回収ローラー42の全幅Cと、クリーニングブレード43の全幅Dと、がA<B<D<Cの関係式が成立するように設定されているので、回収ローラー42の端部におけるトナー溜まりを防止することができる。
図4(A)及び図4(B)を参照して、トナー溜まりの発生が防止されるメカニズムについて説明する。図4(A)及び図4(B)は、中間転写ベルトと回転ブラシ、回収ローラー、クリーニングブレードの端部の位置関係を示す図であり、図4(A)は回収ローラーのトナー溜まりが防止される位置関係、図4(B)はトナー溜まりが発生する位置関係を示す。
図4(A)に示されるように、中間転写ベルト7のトナー像形成領域7cの最大幅Aよりも回転ブラシ41の全幅Bを広くすると、トナー像形成領域7cの端部に回転ブラシ41が接触した際に飛散したトナーは、回転ブラシ41がトナー像形成領域7cよりも外側に延びた部分41a(図4(A)のハッチングで示す部分)に捕集されるので、飛散したトナーは回収ローラー42には達しない。
一方、図4(B)に示されるように、トナー像形成領域7cの最大幅Aと回転ブラシ41の全幅Bとを等しくすると、トナー像形成領域7cの端部に回転ブラシ41が接触した際に飛散したトナーは、図4(B)の矢印で示されるように、回転ブラシ41を越えて回収ローラー42の端部に付着し、その結果、回収ローラー42の端部にトナー溜まりが発生する。
また、回転ブラシ41の全幅Bよりも回収ローラー42の全幅Cを広くすることで、回転ブラシ41に捕集されたトナーを確実に回収ローラー42に移動させることができる。さらにクリーニングブレード43の全幅Dを回転ブラシ41の全幅Bよりも長く、かつ、回収ローラー42の全幅Cよりも短くすることで、トナーが回収された回収ローラー42上の領域に、クリーニングブレード43が幅方向に余裕をもって接触する。つまり、回収ローラー42上のトナーが回収された領域の幅は回転ブラシ41の全幅Bとほぼ等しく、クリーニングブレード43の全幅Dは回転ブラシ41の全幅Bよりも長いので、回収ローラー42のトナー回収領域に、クリーニングブレード43が幅方向に余裕をもって接触し、回収ローラー42に回収されたトナーを確実にクリーニングブレード43で掻き落とすことができる。
なお、回転ブラシ41の各端部は、トナー像形成領域7cの各端部よりもそれぞれ2mm以上外側に離間することで、トナー像形成領域7cの端部から飛散したトナーを、回収ローラー42に達する前に回転ブラシ41に確実に捕集させることができる。
次に、中間転写ベルト7のトナー像形成領域7cの最大幅Aと、回転ブラシ41の全幅Bと、回収ローラー42の全幅Cと、クリーニングブレード43の全幅Dとの大小関係と、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔と、がトナー溜まりに及ぼす影響について実験を行った結果について説明する。
同一の実験条件下で所定の枚数の印字テストを行った後、回収ローラー42の端部のトナー溜まりを目視にて判定した結果を表1に示す。トナー溜まりが確認されなかった場合を○、トナー溜まりの発生が確認された場合を×、微量のトナー溜まりの発生が確認された場合を△とした。
表1の結果から、A<B<D<Cの大小関係を有し、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔が2mm以上の場合に、トナー溜まりが発生していないことがわかる。つまり、比較例1の、A<B<D<Cの大小関係を有していても、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔が2mmよりも小さい1.5mmの場合は、微量のトナー溜まりが発生し、比較例2のように間隔が1mmの場合は、トナー溜まりが発生している。したがって、回転ブラシ41の回転によってトナー像形成領域7cの端部から飛散したトナーを回転ブラシ41で確実に捕集するには、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔は2mm以上が必要であることがわかる。
一方、比較例3は、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部とが同じ位置の場合であるが、この場合は、図4(B)に示されるように、回転ブラシ41の回転によってトナー像形成領域7cの端部から飛散したトナーが、回転ブラシ41を通過して回収ローラー42の端部に付着してトナー溜まりが発生する。
また、比較例4のように、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔を2mmとしても、回転ブラシ41と回収ローラー42との幅が同じで、クリーニングブレード43の幅よりも広い場合は、回転ブラシ41から回収ローラー42に回収されたトナーが、回収ローラー42の両端部においてクリーニングブレード43で掻き取られないので、回収ローラー42の両端部にトナーが付着したままとなってしまう。
また、比較例5のように、回転ブラシ41の端部とトナー像形成領域7cの端部との間隔を1mmとして、回転ブラシ41と回収ローラー42とクリーニングブレード43との幅を同じにした場合は、回収ローラー42のトナー溜まりだけでなく、回収ローラー42のシャフトもトナーで汚染されると共に、クリーニングブレード43のエッジが欠けるという現象が発生した。これは、回転ブラシ41の回転によってトナー像形成領域7cの端部から飛散したトナーが、回転ブラシ41と回収ローラー42を通過して回収ローラー42のシャフトに付着したものと考えられる。また、回収ローラー42とクリーニングブレード43の幅を同じにしたことで、回収ローラー42の外周面と端面との角がクリーニングブレード43のエッジ付近に接触して、クリーニングブレード43のエッジが欠けたものと考えられる。
上記説明したように本発明の一実施形態に係るカラープリンター1においては、中間転写ベルト7のトナー像形成領域7cの端部で飛散したトナーを確実に回転ブラシ41に捕集し、回転ブラシ41から回収ローラー42に回収されたトナーを、余裕をもってクリーニングブレード43で掻き取ることができるので、回収ローラー42のトナー溜まりの発生を防ぐことができる。
また、本実施形態においては、クリーニング装置10の支持部材40は、従動ローラー8Lに対して接近又は離間する方向に移動可能に支持されているので、クリーニング性能応じてクリーニング装置10の位置を調整することができる。例えば、回転ブラシ41が経時使用によってへたってトナー捕集性能が低下した場合、支持部材40を従動ローラー8Lに近接するように移動させて中間転写ベルト7に回転ブラシ41を接近させることで、中間転写ベルト7からのトナー捕集性能を高めることができる。
また、中間転写ベルト7の回転速度をv1、回転ブラシ41の回転速度をv2、回収ローラー42の回転速度をv3とすると、各回転速度は、中間転写ベルト7の回転速度v1を基準として、通常は、v1:v2:v3=1:1.2:−1.2(マイナスは反対方向への回転を示す)に設定されている。ただし、例えば、カラープリンター1が、中間転写ベルト7を集中的にクリーニングするクリーニングモードを備えている場合は、回転ブラシ41と回収ローラー42の回転速度を上げて、v1:v2:v3=1:1.5:−1.5とすることで、中間転写ベルト7を効果的にクリーニングできる。なお、回転ブラシ41と回収ローラー42との回転速度v2、v3は、中間転写ベルト7の回転速度v1に対して25%程度上げることが好ましい。
さらに、本発明の実施形態では、カラープリンター1に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のカラープリンター1以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
1 カラープリンター(画像形成装置)
7 中間転写ベルト(像担持体)
7c トナー像形成領域
10 クリーニング装置
41 回転ブラシ
42 回収ローラー
43 クリーニングブレード
7 中間転写ベルト(像担持体)
7c トナー像形成領域
10 クリーニング装置
41 回転ブラシ
42 回収ローラー
43 クリーニングブレード
Claims (5)
- 回転可能に設けられて、表面にトナー像が形成される像担持体と、
トナー像を転写紙に転写した後の前記像担持体の表面に接触して該表面に付着した残留物を捕集する回転ブラシと、
前記回転ブラシに捕集された残留物を除去する回収ローラーと、
前記回収ローラーに回収された残留物を掻き落とすクリーニングブレードと、
を備えた画像形成装置であって、
前記像担持体のトナー像形成領域の最大幅をA、前記回転ブラシの全幅をB、前記回収ローラーの全幅をC、前記クリーニングブレードの全幅をD、としたとき、
A<B<D<C
の関係式が成立するように構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 前記回転ブラシの全幅Bは、前記トナー像形成領域の最大幅Aよりも4mm以上長く、かつ、前記回転ブラシの幅方向各端部は前記トナー像形成領域の幅方向各端部よりもそれぞれ2mm以上外側に離間していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記回転ブラシと前記回収ローラーと前記クリーニングブレードとは、支持部材に支持されており、該支持部材は前記像担持体に接近又は離間する方向に移動可能に設けられてい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。
- 前記回転ブラシと前記回収ローラーとは同じ回転速度で反対方向に回転し、かつ、前記回転ブラシは前記像担持体の回転方向に対してカウンター方向から接触するように構成されており、前記回転ブラシ及び前記回収ローラーの回転速度は、前記像担持体の回転速度よりも速くなるように変更可能であ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。
- 前記像担持体は無端状の中間転写ベルトであり、該中間転写ベルトの回転方向に沿ってタンデム型に配置された複数の画像形成部を備える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。
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