JP7528602B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、一般に、転写ベルト上に残留したトナーがクリーニングブレードで除去される（例えば、特許文献１参照）。しかし、単体のクリーニングブレードだけではトナーを除去しきれないことがあるため、その下流にステンレス製等の板状のスクレーパーを補助クリーニング機構として設ける場合がある。

特開２０１８－４０８２３号公報

しかしながら、スクレーパーに対して転写ベルトを介して対向ローラーを対向させた場合、対向ローラー上に異物が付着することでホッチキス状の拭き残しが発生しうる。他方、スクレーパーに対向ローラーを対向させない場合には、転写ベルトの波打ちによりスクレーパーとの当接状態にムラができ、トナーの拭き残しが生じやすい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ベルト状の像担持体を好適に清掃することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るクリーニング装置は、
トナー像を搬送方向に搬送するベルト状の像担持体の表面に当接して当該表面を清掃する板状の複数の清掃部材を備え、
前記複数の清掃部材は、
前記像担持体を介して対向部材と対向する第１の清掃部材と、
前記第１の清掃部材よりも前記像担持体の搬送方向の下流側に配置され、前記像担持体を介して対向する部材が配置されない第２の清掃部材と、
を含み、
前記第１の清掃部材及び前記第２の清掃部材は、金属製またはＪＩＳＡ硬度が７８度以上の樹脂製であり、
前記第１の清掃部材は、ブレード状に形成され、前記像担持体の表面に対して前記搬送方向とはカウンター方向に当接することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
前記像担持体と、
上記のクリーニング装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト状の像担持体を好適に清掃することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施形態に係るクリーニング装置周辺の概略断面図である。 実施形態に係る２つの補助スクレーパーの先端部の拡大図であって、各補助スクレーパーと中間転写ベルトとがなす当接角度を示す図である。 実施形態に係る補助スクレーパーと中間転写ベルトとがなす当接角度の大小による影響を説明するための図である。 実施形態に係る第２スクレーパーの先端部を搬送方向の上流側から見た図である。

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。

［画像形成装置の概略構成］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す図である。
この図に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、自動原稿搬送部１０、スキャナー部２０、画像形成部３０、給紙部５０等を備える。

自動原稿搬送部１０は、原稿トレイに置かれた原稿Ｄを一枚ずつ所定の搬送経路に搬送する。
スキャナー部２０は、搬送される原稿Ｄに光源を照射し、原稿Ｄから反射される反射光を受光する。スキャナー部２０は、受光した光信号を電気信号（画像データ）に変換して画像形成部３０に出力する。
給紙部５０は、記録材Ｐを収容する複数の給紙トレイ５１～５３を備え、所定の搬送路により記録材Ｐを画像形成部３０に給紙する。

画像形成部３０は、イエロー作像部Ｙと、マゼンタ作像部Ｍと、シアン作像部Ｃと、ブラック作像部Ｋと、中間転写ベルト３７と、二次転写ローラー３８と、クリーニング装置４０とを備える。
各作像部ＹＭＣＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像（トナー像）を感光体３２に形成し、感光体３２に形成されたＹＭＣＫ各色のトナー像を中間転写ベルト３７に一次転写する。各作像部ＹＭＣＫは、感光体３２と、帯電装置３３と、露光装置３４と、現像装置３５と、一次転写ローラー３６とを備える。
なお、各作像部ＹＭＣＫの構成及び動作はいずれも同様であるため、以下、イエロー作像部Ｙを例に挙げて説明する。

感光体３２は、表面に画像（トナー像）を担持するドラム状の像担持体である。この感光体３２は、ドラム状の金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂からなる感光層が形成された有機感光体により構成され、図中の反時計回りに回転駆動される。感光層を構成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

帯電装置３３は、感光体３２の表面を一定の電位に均一に帯電させる。
露光装置３４は、スキャナー部２０からの画像データに基づいて感光体３２の非画像領域を露光し、露光した部分の電荷を除去することで感光体３２の画像領域に静電潜像を形成する。
現像装置３５は、感光体３２に形成された静電潜像上に現像剤であるトナーを供給し、感光体３２にトナー像を形成する。

一次転写ローラー３６は、感光体３２に形成されたトナー像を中間転写ベルト３７に一次転写する。
中間転写ベルト３７は、ローラー３７１、３７２（図２参照）を含む複数のローラーに張架され、表面に画像（トナー像）を担持してその搬送方向Ｔに搬送するベルト状の像担持体であり、ローラーの回転に伴って回転駆動される。中間転写ベルト３７は、一次転写ローラー３６により、対向するそれぞれの感光体３２に圧着され、当該感光体３２の表面に現像されたトナー像が一次転写される。

二次転写ローラー３８は、中間転写ベルト３７を介して二次転写対向ローラー３８１に当接して配置され、二次転写ローラー３８と二次転写対向ローラー３８１との間で形成される転写ニップを記録材Ｐが通過することにより、中間転写ベルト３７上のトナー像が、記録材Ｐに二次転写される。
二次転写ローラー３８における記録材Ｐの排出側には、定着装置３９が配置されている。定着装置３９は、搬送されてきた記録材Ｐ上に形成されたトナー像を加熱及び加圧し、当該記録材Ｐにトナー像を定着させる。

［クリーニング装置］
図２は、クリーニング装置４０周辺の概略断面図である。
クリーニング装置４０は、二次転写後の中間転写ベルト３７を清掃するものであり、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト３７に付着している残留トナー等（残留トナーや紙紛、外添剤等の残留物）を除去する。
具体的には、図２に示すように、クリーニング装置４０は、クリーニングブレード４１と、貯留ローラー４２と、廃トナースクリュー４３と、２つの補助スクレーパー４４（第１スクレーパー４４１、第２スクレーパー４４２）とを備え、中間転写ベルト３７を張架するローラー３７１の周辺に設けられている。
なお、以下では、中間転写ベルト３７の搬送方向Ｔにおける下流側を単に「下流側」、搬送方向Ｔにおける上流側を単に「上流側」という場合がある。

クリーニングブレード４１は、本発明に係る第３の清掃部材の一例である。クリーニングブレード４１は、その先端が中間転写ベルト３７を介してローラー３７１と対向した状態で中間転写ベルト３７の表面に当接しており、中間転写ベルト３７の表面に付着する残留トナー等を掻き取る（拭き取る）。クリーニングブレード４１は、板状に形成されて、中間転写ベルト３７の幅方向（図２の紙面垂直方向）の略全長に亘ってその表面と当接するとともに、中間転写ベルト３７の搬送方向Ｔに対してカウンター方向に当接している。
また、本実施形態のクリーニングブレード４１は、硬度７４度（ＪＩＳＡ：以下同様）のウレタンゴムブレードである。ただし、クリーニングブレード４１は、硬度７８度未満のゴム製のものであればよい。このように、クリーニングブレード４１として比較的に低い硬度のゴムブレードを用いることにより、大量の残留トナー等を拭き取ることができる。

貯留ローラー４２は、クリーニングブレード４１よりも搬送方向Ｔの上流側であってクリーニングブレード４１の下方に配置され、中間転写ベルト３７の表面に当接するように設けられている。この貯留ローラー４２は、図示しない駆動手段により、中間転写ベルト３７の搬送方向Ｔに沿った回転方向に回転する。
貯留ローラー４２の表面のうち、中間転写ベルト３７との当接位置とは反対側の位置には、略上下に立設された金属製の貯留板４２１が当接している。こうして中間転写ベルト３７、貯留ローラー４２及び貯留板４２１に囲まれた空間が、クリーニングブレード４１により中間転写ベルト３７の表面から拭き取られた残留トナー等を貯留する貯留空間を形成する。
廃トナースクリュー４３は、図示しない駆動手段により回転可能に構成され、上方の貯留空間から落下してきた残留トナー等を回収して排出する。

２つの補助スクレーパー４４は、クリーニングブレード４１よりも搬送方向Ｔの下流側に配置され、クリーニングブレード４１をすり抜けてきた残留トナー等を中間転写ベルト３７の表面から除去する。これらの補助スクレーパー４４は、板状に形成されて、中間転写ベルト３７の幅方向の略全長に亘ってその表面と当接するとともに、中間転写ベルト３７の搬送方向Ｔに対してカウンター方向に当接している。

このうち、第１スクレーパー４４１は、本発明に係る第１の清掃部材の一例である。第１スクレーパー４４１は、クリーニングブレード４１の直ぐ下流側に配置され、その先端が中間転写ベルト３７を介してローラー３７１と対向した状態で中間転写ベルト３７の表面に当接している。ローラー３７１は駆動ローラーであってもよい。
一方、第２スクレーパー４４２は、本発明に係る第２の清掃部材の一例である。第２スクレーパー４４２は、第１スクレーパー４４１の下流側に配置され、中間転写ベルト３７を介していずれの部材にも対向することなく、その先端が中間転写ベルト３７の表面に当接している。

２つの補助スクレーパー４４の材質は、本実施形態ではいずれもステンレスである。ただし、２つの補助スクレーパー４４は、金属製または硬度７８度以上の樹脂製であればよい。このように、補助スクレーパー４４として比較的に高い硬度の材質のものを用いることで、ゴムブレードとした場合に生じるチッピングや引き連れを起こすことなく、好適に残留トナー等を除去できる。また、本実施形態では、ゴム製のクリーニングブレード４１が大量の残留トナー等を拭き取ることにより、その下流側の２つの補助スクレーパー４４には比較的に少量の残留トナー等しか到達しないため、特にチッピングや引き連れが発生しにくい。
なお、補助スクレーパー４４を金属製とした場合、当該補助スクレーパー４４の表面にダイヤモンドライクカーボンのコート層（保護層）を形成するのが好ましい。これにより、補助スクレーパー４４の母材金属の摩耗や、当該補助スクレーパー４４が中間転写ベルト３７に傷を付けることを抑制できる。

図３は、２つの補助スクレーパー４４の先端部の拡大図であって、各補助スクレーパー４４と中間転写ベルト３７とがなす当接角度を示す図であり、図４は、この当接角度の大小による影響を説明するための図である。また、図５は、第２スクレーパー４４２の先端部を搬送方向Ｔの上流側から見た図である。なお、図４及び図５では、説明の分かり易さのために、補助スクレーパー４４の当接角度や稜線の歪みを誇張して図示している。
２つの補助スクレーパー４４は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ所定の当接角度で中間転写ベルト３７と当接している。具体的には、中間転写ベルト３７の幅方向に垂直な面内において、第１スクレーパー４４１の先端面（上流側の当接面）４４１ａと中間転写ベルト３７の表面とが第１当接角度α１で当接し、第２スクレーパー４４２の先端面（上流側の当接面）４４２ａと中間転写ベルト３７の表面とが第２当接角度α２で当接している。
このとき、第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１は、第２スクレーパー４４２の第２当接角度α２よりも大きく、本実施形態では、第１当接角度α１が約８０°であり、第２当接角度α２が約７０°である。

上流側の第１スクレーパー４４１には、第２スクレーパー４４２よりも多い残留トナー等が到達する。そのため、図４（ａ）に示すように、中間転写ベルト３７との第１当接角度α１を比較的に小さくしてしまうと、先端面４４１ａと中間転写ベルト３７の間に溜まるトナーの粉圧によって、第１スクレーパー４４１が中間転写ベルト３７から離間する方向に押される。その結果、第１スクレーパー４４１をすり抜ける残留トナー等が増えてしまい、クリーニング不良が発生しやすい。
そこで、図４（ｂ）に示すように、第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１は比較的に大きい角度とし、トナーが溜まる範囲を広げて先端面４４１ａが受ける粉圧を分散させるのが好ましい。これにより、上述のクリーニング不良を抑制できる。

一方、第２スクレーパー４４２には、第１スクレーパー４４１よりも少ない残留トナー等しか到達しない。しかし、第２スクレーパー４４２は、第１スクレーパー４４１と異なり、中間転写ベルト３７を介して対向する部材が無いため、中間転写ベルト３７との当接状態が不安定になってムラ（隙間）ができやすく、クリーニング不良が発生しやすい。
そこで、図５（ａ）に示すように、第２スクレーパー４４２の第２当接角度α２は比較的に小さい角度とするのが好ましい。これにより、図５（ｂ）に示すような第２当接角度α２が比較的に大きい場合に比べ、第２スクレーパー４４２の当接部の稜線精度（稜線の歪みの程度）の影響を抑制でき、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接状態をより安定化できる。

すなわち、第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１を相対的に大きく、第２スクレーパー４４２の第２当接角度α２を相対的に小さくすることで、第１スクレーパー４４１での残留トナー等のすり抜けを抑制しつつ、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接状態をより安定化させて、クリーニング不良を抑制できる。
なお、当接角度α１、α２の設定（決定）は、各当接角度や当接圧、摩耗幅を振りつつ、中間転写ベルト３７上のトナーの付着量を変えながらトナーのすり抜けの発生程度を確認し、最もすり抜けを抑えられる角度に設定するのが好ましい。より詳しくは、まず第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１を決定し、その状態で第１スクレーパー４４１からすり抜けるトナー量を想定した付着量の範囲で第２スクレーパー４４２の第２当接角度α２の設定を行う。そして、第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１よりも小さく、第２スクレーパー４４２に到達するトナー量が第１スクレーパー４４１のものよりも少なくなるような第２当接角度α２が最適値となる。

［実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、中間転写ベルト３７を介してローラー３７１と対向する第１スクレーパー４４１と、第１スクレーパー４４１よりも中間転写ベルト３７の搬送方向Ｔの下流側に配置され、中間転写ベルト３７を介して対向する部材が配置されない第２スクレーパー４４２とを備える。
これにより、第１スクレーパー４４１に対向するローラー３７１に異物が付着して拭き残しが発生した場合でも、第２スクレーパー４４２でこれを除去できる。また、第２スクレーパー４４２は対向部材が無いために中間転写ベルト３７との当接状態にムラができやすいものの、第１スクレーパー４４１で既に大半の残留トナー等を除去されているため、第２スクレーパー４４２でも少量の残留トナー等であれば拭き残すことはない。したがって、中間転写ベルト３７を好適に清掃することができる。

また、本実施形態によれば、補助スクレーパー４４は金属製または硬度７８度以上の樹脂製である。
このように、補助スクレーパー４４として比較的に高い硬度の材質のものを用いることで、ゴムブレードとした場合に生じるチッピングや引き連れを起こすことなく、好適に残留トナー等を除去できる。

また、本実施形態によれば、第１スクレーパー４４１の先端面４４１ａと中間転写ベルト３７の表面とのなす第１当接角度α１が、第２スクレーパー４４２の先端面４４２ａと中間転写ベルト３７の表面とのなす第２当接角度α２よりも大きい。
このように、第１スクレーパー４４１の第１当接角度α１を相対的に小さく、第２スクレーパー４４２の第２当接角度α２を相対的に大きくすることで、第１スクレーパー４４１での残留トナー等のすり抜けを抑制しつつ、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接状態をより安定化させることができる。

また、本実施形態によれば、第１スクレーパー４４１よりも搬送方向Ｔの上流側に、硬度７８度未満のゴム製のクリーニングブレード４１が配置されている。
このようなクリーニングブレード４１を用いることにより、大量の残留トナー等を拭き取ることができる。ひいては、補助スクレーパー４４に到達する残留トナー等を減らすことができ、補助スクレーパー４４でのチッピングや引き連れの発生を抑制できる。

また、本実施形態によれば、補助スクレーパー４４のうち金属製のものは、ダイヤモンドライクカーボンのコート層を有することが好ましい。
これにより、補助スクレーパー４４の母材金属の摩耗や、当該補助スクレーパー４４が中間転写ベルト３７に傷を付けることを抑制できる。

［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト３７を介して第２スクレーパー４４２と対向する対向部材が設けられないこととした。そのため、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接状態が不安定になりやすい。
そこで、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接位置よりも搬送方向Ｔの上流側又は下流側であって、中間転写ベルト３７を介した第２スクレーパー４４２の反対側に、当該中間転写ベルト３７と当接する波打ち抑制部材を配置してもよい。この場合の波打ち抑制部材は、第１スクレーパー４４１の対向部材である上流側のローラー３７１であってもよいし、下流側のローラー３７２であってもよいし、その両方であってもよい（図２参照）。第２スクレーパー４４２と波打ち抑制部材との搬送方向Ｔの距離は、特に限定はされないが、これらが直接対向した場合のホッチキス状の拭き残しが発生しない程度に近いことが好ましく、例えば７ｍｍ程度である。
このような波打ち抑制部材を配置することにより、第２スクレーパー４４２と中間転写ベルト３７との当接状態をより安定化でき、クリーニング不良を抑制できる。

また、中間転写ベルト３７は、ガラスコートを施したガラスコートベルトとしてもよい。これにより、エンボス紙などの転写性の向上が見込める。中間転写ベルト３７をコートベルトとした場合、その表面性（放電生成物が生成されやすい）によりゴム製のクリーニングブレード４１で残留トナー等のすり抜けが発生しやすくなるが、本実施形態ではその下流に設けた補助スクレーパー４４によって当該残留トナー等を除去できる。すなわち、クリーニング不良を抑制しつつ、転写性を向上させることができる。

１ 画像形成装置
３７ 中間転写ベルト（像担持体）
４０ クリーニング装置
４１ クリーニングブレード（第３の清掃部材）
４４ 補助スクレーパー
３７１ ローラー（対向部材）
４４１ 第１スクレーパー（第１の清掃部材）
４４１ａ 先端面（当接面）
４４２ 第２スクレーパー（第２の清掃部材）
４４２ａ 先端面（当接面）
Ｔ 搬送方向
α１ 第１当接角度
α２ 第２当接角度

Claims (8)

1. トナー像を搬送方向に搬送するベルト状の像担持体の表面に当接して当該表面を清掃する板状の複数の清掃部材を備え、
   前記複数の清掃部材は、
   前記像担持体を介して対向部材と対向する第１の清掃部材と、
   前記第１の清掃部材よりも前記像担持体の搬送方向の下流側に配置され、前記像担持体を介して対向する部材が配置されない第２の清掃部材と、
   を含み、
   前記第１の清掃部材及び前記第２の清掃部材は、金属製またはＪＩＳＡ硬度が７８度以上の樹脂製であり、
   前記第１の清掃部材は、ブレード状に形成され、前記像担持体の表面に対して前記搬送方向とはカウンター方向に当接する、
   ことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記像担持体の幅方向に垂直な面内において、前記第１の清掃部材のうち前記搬送方向の上流側の当接面と前記像担持体の表面とのなす第１当接角度が、前記第２の清掃部材のうち前記搬送方向の上流側の当接面と前記像担持体の表面とのなす第２当接角度よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記第２の清掃部材と前記像担持体との当接位置よりも前記搬送方向の上流側又は下流側であって、前記像担持体を介した前記第２の清掃部材の反対側に配置され、前記像担持体と当接する波打ち抑制部材を備える、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記波打ち抑制部材は、前記第１の清掃部材と対向する前記対向部材である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
5. 前記複数の清掃部材は、前記第１の清掃部材よりも前記搬送方向の上流側に配置され、ＪＩＳＡ硬度が７８度未満のゴム製の第３の清掃部材を含む、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
6. 前記第１の清掃部材及び前記第２の清掃部材のうち、金属製のものは、ダイヤモンドライクカーボンのコート層を有する、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
7. 前記像担持体は、ガラスコートが施されたベルトである、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
8. 前記像担持体と、
   請求項１～７のいずれか一項に記載のクリーニング装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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