(57)【要約】【課題】簡単な構成で、高速回転するベルト部材から本体筐体内へと飛散、蓄積するトナーを抑制できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】転写ベルトユニットのフレームの一部にはバネ材等の導通部材が設けられており、転写ベルトユニットがドラムから離間した状態の場合、導通部材がレジユニットと定搬枠とに接地することで、レジユニットは接地される。転写ベルトユニットがドラムに当接すると導通部材はレジユニットと定搬枠から離れ、レジユニットはフロートとなる。通紙時にレジユニットに帯電していた電荷は、転写ベルトの離間時に放出され、レジユニットの電位を下げることで、レジユニットへの飛散したトナーの吸着を抑制する。【選択図】図７
2017021164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接転写ベルトユニットと、
通紙時には前記転写ベルトユニットをドラムに当接させ、
非通紙時には前記転写ベルトユニットをドラムから離間させる転写ベルト着脱機構と、
前記転写ベルトに記録材を供給する供給ガイドと、
を備えた画像形成装置において、
当接時には前記供給ガイドを電位的にフロートとし、
離間時には前記供給ガイドを電位的に接地することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
直接転写ベルトユニットと、
通紙時には前記転写ベルトユニットをドラムに当接させ、
非通紙時には前記転写ベルトユニットをドラムから離間させる転写ベルト着脱機構と、
前記転写ベルトに記録材を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットを保持し、かつ本体枠を通じて電位的に接地されている定搬枠と、
を備えた画像形成装置において、
前記転写ベルトユニットのフレームの一部に前記供給ユニットと前記定搬枠導通部とを接地可能な導通部材を備え、
前記転写ベルトがドラムに当接する際は、前記導通部材は前記供給ユニットと前記定搬枠から離間し、
前記転写ベルトがドラムから離間した際は、前記導通部材は前記供給ユニットと前記定搬枠とを接地することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記導通部材の転写ユニットでの保持部は、
転写ユニットの他の部材に対して電位的にフロートとなるように構成することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト部材を用いてトナーのトナー像を転写する画像形成装置、詳しくはベルト部材に付着したトナーの、通紙面への飛散を抑制する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写ベルト、記録材搬送ベルト、転写ベルトといったベルト部材を用いて、トナーのトナー像を、像担持体から記録材へ転写する画像形成装置が広く用いられている。ベルト部材にトナーが付着して連れ回ると、ゴースト画像、トナー像の色ムラ、記録材の裏汚れ等の画像品質の低下をもたらすため、ベルトクリーニング装置を配置してベルト部材からトナーを除去している。ベルトクリーニング装置としては、ウレタンゴム等のクリーニングブレードを被清掃面に接触させるクリーニングブレード方式が一般的である。
【０００３】
ところで、ベルト部材の表面にゴム弾性層が存在する場合、像担持体と記録材の密着性が高まるので、転写効率の点では都合が良いが、クリーニングブレードによるトナーのクリーニングが困難になる。ゴム弾性層が変形してクリーニングブレードをめり込ませ、摺擦の摩擦力が増大して、びびり振動を発生し易くなるからである。
【０００４】
このため、特許文献１に示されるように、ゴム弾性層を表面に配置した中間転写ベルトに対しては、ウエブクリーニング装置や静電ブラシクリーニング装置を用いてトナーを除去していた。
【０００５】
また、特許文献２〜３には、後述するように、本体筐体内で像担持体やベルト部材から飛散するトナーを抑制するための各種の対策が示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１２２６２５号公報
【特許文献２】特開２００９−１４５４６３号公報
【特許文献３】特開平０７−０３６２６４号公報
【特許文献４】特開２０００−１７２０８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示されるクリーニング装置は、クリーニングブレード方式に比較して、設置スペースが大きく部品点数が多いため、コストや小型化の観点から見れば好ましくない。
【０００８】
また、ベルト部材が高速度で回転している場合（例えば５００ｍｍ／ｓｅｃ以上）、クリーニングブレードの当接圧力を低くすることで、低い摩擦抵抗でクリーニングブレードを使用できることが判明した。
【０００９】
そこで、ゴム弾性層を有する転写ベルトを用いる画像形成装置（図１参照）で高速画像形成を行う実験を行ったところ、本体筐体内でのトナー飛散量が増えて本体筐体内を汚してしまうことが判明した。トナーは、電気力によってベルト部材に付着しているため、連れ回る過程で帯電が失われると、支持回転体による転写ベルトの湾曲面で遠心力に振り飛ばされて空中へ飛散するからである。
【００１０】
特に、クリーニングブレードを用いるベルトクリーニング装置の下流側に、転写ベルトに記録材を供給する供給ユニットを配置している場合（図１参照）に飛散トナーの影響が大きいことが判明した。
【００１１】
転写ベルトの湾曲面、即ち、ベルトを支持し、駆動するローラ近辺にはレジガイドを有するレジユニットが配置されている。レジユニットは転写抜けによる画像不良を防止するため、電位的にフロートに設定されている。従って、転写紙が転写部とレジガイドに位置する際、転写部の電荷が転写紙を通じてレジユニットにチャージされる。その結果、飛散したトナーは帯電したレジユニットに引き寄せられ、レジユニットの通紙ガイド等に付着、堆積し、記録材の裏汚れを発生させる。
【００１２】
そこで、クリーニングブレードの当接圧力を高めたり、クリーニングブレードを用いるベルトクリーニング装置の下流側に別のベルトクリーニング装置を配置することが提案された。しかし、この場合、転写ベルトに連れ回るトナーが少なくなり過ぎて、クリーニングブレードがびびり振動を発生し易くなることが判明した。高速回転するベルト部材でクリーニングブレードに安定したクリーニング性能を確保させるためには、ある程度のトナーが転写ベルトに付着していることが必要であることが判明した。
【００１３】
本発明は、簡単な構成で、高速回転するベルト部材に付着したトナーによる、本体筐体内への飛散トナーを抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、転写ベルトユニットのフレームの一部にバネ材等の導通部材が設けられており、転写ベルトユニットがドラムから離間した状態の場合、導通部材がレジユニットと定搬枠とに接地することで、レジユニットを電位的に接地する。転写ベルトユニットがドラムに当接すると導通部材はレジユニットと定搬枠から離れ、レジユニットは電位的にフロートとなる。通紙時にレジユニットに帯電していた電荷は、転写ベルトの離間時に放出され、レジユニットの電位を下げることで、レジユニットへの飛散したトナーの吸着を抑制する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像形成装置によれば、レジユニットの帯電を防止するため、転写ベルトに付着しているトナーをレジユニットに飛散・吸着させない。また、トナーフィルターを設けないため、ランニングコストが安価である。更に転写不良といった画像不良を発生させない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】搬送ユニットの引き出し構造の説明図である。
【図３】転写ベルトのクリーニング構成の説明図である。
【図４】トナーの飛散と付着の説明図である。
【図５】転写ユニットに設けた導通部材の説明図である。
【図６】導通部材を設けた搬送ユニットの斜視図である。
【図７】転写ユニットの離間時の説明図である。
【図８】転写ユニットの当接時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明は、転写ベルトユニットのドラムへの着脱に伴い、転写ベルトへの記録材の供給ユニットの電位的な接地状態を切換える限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。従って、帯電方式、静電像形成方式、フルカラー／モノクロの区別無く、また、中間転写方式、記録材搬送方式、転写ベルト方式の区別無く、ベルト部材を用いる画像形成装置で実施できる。
【００１９】
本実施形態では、トナー像の形成に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。なお、特許文献１〜４に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図２は搬送ユニットの引き出し構造の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１０１に形成したトナー像を転写ベルト１０５ａに担持した記録材Ｐに転写するモノクロ高速プリンタである。
【００２１】
像担持体の一例である感光ドラム１０１の周囲に、コロナ帯電器１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、転写ユニット１０５、ドラムクリーニング装置１０６が配置される。感光ドラム１０１は、アルミニウムシリンダの外周面に感光層が形成され、５００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２２】
コロナ帯電器１０２は、コロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム１０１の表面を一様な負極性の電位に帯電させる。露光装置１０３は、入力画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１０１の表面に画像の静電像を書き込む。現像装置１０４は、感光ドラム１０１に形成された静電像をトナー像に現像する。
【００２３】
転写ユニット１０５は、感光ドラム１０１と転写ベルト１０５ａとの間に転写部Ｔ１を形成する。記録材カセット１１０に格納された記録材Ｐは、分離ローラ１１１で１枚ずつに分離してレジストローラ１２０ａへ送り出される。レジストローラ１２０ａは、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、感光ドラム１０１のトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｔ１へ記録材Ｐを送り込む。
【００２４】
転写ユニット１０５へ正極性の直流電圧が印加されることにより、感光ドラム１０１に担持されたトナー像が、転写ベルト１０５ａに担持されて転写部Ｔ１を通過する記録材Ｐへ転写される。
【００２５】
トナー像を転写された記録材Ｐは、転写ベルト１０５ａから曲率分離して定着装置１０７へ送り込まれ、定着装置１０７で加熱加圧を受けて表面にトナー像を熱定着された後に本体筐体１００Ｋ外へ排出される。ドラムクリーニング装置１０６は、感光ドラム１０１にクリーニングブレードを摺擦させて、記録材Ｐへの転写を逃れて感光ドラム１０１に残った転写残トナーを回収する。
【００２６】
図２に示すように、搬送ユニット２００は、左右のスライドガイド２０１に支持されて本体筐体１００Ｋから正面側（感光ドラム１０１の長手方向）へ挿抜可能に支持されている。搬送ユニット２００の正面に配置されたハンドル５を、図１に示す位置から左回りに９０度回転させると、搬送ユニット２００を本体筐体１００Ｋに固定するロック機構が解除されて、搬送ユニット２００が正面側へ引き出し可能となる。搬送ユニット２００を正面側へ引き出した状態で、転写ユニット１０５は、上方へ取り出し可能である。転写ユニット１０５を取り出した後に、レジユニット１２０も上方へ取り出し可能である。
【００２７】
図３は転写ベルトのクリーニング構成の説明図である。図３に示すように、ベルト部材の一例である転写ベルト１０５ａは、複数の支持回転体の一例である駆動ローラ１０５ｂと張架ローラ１０５ｃとに張架されて感光ドラム１０１に当接して回転する。転写ユニット１０５は、駆動ローラ１０５ｂと張架（従動）ローラ１０５ｃとによって転写ベルト１０５ａを張架しており、転写ベルト１０５ａの内側に転写ローラ１０５ｄが配置される。
【００２８】
転写ローラ１０５ｄは、感光ドラム１０１に支持された転写ベルト１０５ａの内側面に所定の押圧力で圧接して、転写ベルト１０５ａと感光ドラム１０１との間に転写部Ｔ１の圧接ニップを形成する。転写ベルト１０５ａは、駆動ローラ１０５ｂに駆動されて、感光ドラム１０１の周速とほぼ等しい５００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で搬送される。
【００２９】
転写ベルト１０５ａは、弾性層が形成された表面に記録材を担持して感光ドラム１０１のトナー像を転写させる。転写ベルト１０５ａの基材はクロロプレンゴムで構成され、表層はウレタンゴムで構成され、抵抗値は１０５Ωｃｍに調整されている。転写ベルト１０５ａの厚みは０．６ｍｍ、内周長は２９８ｍｍである。駆動ローラ１０５ｂの直径はφ１６ｍｍ、張架ローラ１０５ｃの直径はφ２４ｍｍである。
【００３０】
転写ユニット１０５は、駆動ローラ１０５ｂを中心にして感光ドラム１０１に対する接離が可能に搬送ユニット２００に支持されている。通紙を行う際、通紙開始前に転写ユニット１０５は、着脱カム１０８が回転することよって、ドラム１０１に当接する。通紙を終えると、転写ユニット１０５は着脱カム１０８が回転することでドラム１０１から離間する。
【００３１】
図２に示すように、搬送ユニット２００の引き出し時には、ハンドル５の回転操作に駆動されて転写ユニット１０５の回動端が下がって、感光ドラム１０１から転写ベルト１０５ａが分離するため、感光ドラム１０１と摺擦しない。
【００３２】
図３に示すように、記録材Ｐは、レジユニット１２０に設けられたレジストローラ対１２０ａを通過した後、上側レジガイド１２０ｃと下側レジガイド１２０ｄとの間を通過して転写部Ｔ１へ送り込まれる。そして、記録材Ｐは、感光ドラム１０１と転写ユニット１０５とのニップで挟持して搬送される過程で、電源Ｄ１が転写ローラ１０５ｄに正極性の電圧を印加することにより、感光ドラム１０１のトナー像を転写される。
【００３３】
感光ドラム１０１に付着していたトナーのうち、記録材Ｐに転写されなかったものの少なくとも一部は、転写部Ｔ１で転写ベルトに移転する。記録材Ｐが通過する以外の時間も感光ドラム１０１と転写ベルト１０５ａが当接回転しているため、感光ドラム１０１から転写ベルト１０５ａへトナーが移転する。このため、転写部Ｔ１で感光ドラム１０１に接触した転写ベルト１０５ａの表面には、転写残トナーＴが付着している。転写ベルト１０５ａに付着した転写残トナーＴは、ベルトクリーニング装置１３０において、ウレタンゴムのクリーニングブレード１３１を摺擦させて、転写ベルト１０５ａからクリーニングされる。
【００３４】
ベルトクリーニング装置１３０は、転写ベルト１０５ａにクリーニングブレード１３１を当接させてトナーを回収する。供給ユニットの一例であるレジユニット１２０は、ベルトクリーニング装置１３０のベルト部材回転方向下流側で転写ベルト１０５ａに記録材Ｐを供給する。
【００３５】
ところで、ゴム材質の転写ベルト１０５ａを用いる画像形成装置１００では、転写後に転写ベルト１０５ａ上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード１３１によって転写ベルト１０５ａ上から除去する。しかし、クリーニングブレード１３１によるクリーニングの際、転写ベルト１０５ａ上の転写残トナーＴを全てクリーニングすると、クリーニングブレード１３１の先端が捲かれて変形する場合がある。クリーニングブレード１３１と転写ベルト１０５ａとの間で大きな摩擦力が作用して、クリーニングブレード１３１が捻れたり、反転したり、びびり振動を発生したりする場合がある。そして、いずれの場合もクリーニングブレード１３１は正常なクリーニング性能を発揮できなくなる。
【００３６】
そのため、所定量の転写残トナーＴがクリーニングブレード１３１の先端からすり抜けるように、転写ベルト１０５ａに対する当接角度と当接圧力とを設定してある。所定量の転写残トナーＴをすり抜けさせさせることで、クリーニングブレード１３１の通過後に、転写ベルト１０５ａ上に残ったクリーニング残トナーＴｃを、転写ベルト１０５ａとクリーニングブレード１３１との潤滑材として用いている。
【００３７】
図３に示すように、クリーニング残トナーＴｃは帯電しているため、クリーニング残トナーＴｃは、様々な帯電レベルで、電気的に転写ベルト１０５ａに付着している。クリーニング残トナーＴｃは、転写部Ｔ１からベルトクリーニング装置１３０を介して張架ローラ１０５ｃに搬送されてくるまでに帯電量を減少させて、転写ベルト１０５ａへの付着力を弱めている場合がある。
【００３８】
レジユニット１２０は、レジユニット１２０を保持する搬送ユニット２００に対して、電位的にフロートとなるように保持されている。これは、レジガイドを導電性にして接地すると、高湿環境において転写不良を引き起こす可能性があるからである。記録材Ｐの先端が転写部Ｔ１にニップされ、かつ、記録材Ｐの後端がレジガイドに位置する際、記録材Ｐを通じて転写電流の一部がレジガイドを通じてリークしてしまい、転写に関与しなくなるのである。なお、搬送ユニット２００は、保持される画像形成装置本体を通じて電位的に接地されている。
【００３９】
ところで、通紙時において、記録材Ｐの先端が転写部Ｔ１にニップされ、かつ、記録材Ｐの後端がレジガイドに位置する際、レジユニット１２０には、記録材Ｐを通じて転写電流が帯電される。電位的にフロートであるレジユニット１２０の電位は通紙を重ねることにより、その帯電量を増していく。
【００４０】
張架ローラ１０５ｃに搬送されてきたトナーのうち、帯電量の過小なトナーは、転写ベルト１０５ａが張架ローラ１０５ｃを周回する過程で、遠心力によって転写ベルト１０５ａ上から剥離して飛散する。飛散トナーは図４のように、通紙によって帯電している上側レジガイド１２０ｃ、下側レジガイド１２０ｄ、レジステー１２０ｅ等に付着する。
【００４１】
ただし、上側レジガイド１２０ｃや下側レジガイド１２０ｄの記録材Ｐに接触する部分に付着した飛散トナーは、記録材Ｐが給送されて接触する毎に除去される。頻繁に用いる記録材Ｐのサイズが固定されている場合、このサイズの記録材Ｐが接触する領域外に付着した飛散トナーは除去されないため蓄積されていく。
【００４２】
そして、飛散トナーの蓄積後、一段大きなサイズの記録材Ｐを給送した場合、頻繁に用いるサイズの外側に相当する記録材Ｐの領域に蓄積された飛散トナーが一気に付着する。蓄積された飛散トナーの量が多かった場合は、記録材の幅方向の端部のトナー汚れが顕著となり、画像品質の低下や裏汚れの問題となる。
【００４３】
上述したように、このような飛散トナーの問題に対しては、特許文献２〜４の対策が提案されている。特許文献２では、表面に弾性層を有するベルト部材のクリーニング性能自体を向上させるため、帯電ブレードを用いてベルト部材上のトナーの極性を制御し、その後、電圧を印加したファーブラシにて電気的にクリーニングしている。
【００４４】
特許文献３では、現像装置と像担持体の対向部に近接させてダクトを配置して、飛散するトナー粒子をファンでダクトに吸引して、その後、フィルターでトナーを分離回収している。また、特許文献４では、転写部へ記録材を案内する樹脂のレジガイドに導電性を付与して接地電位に接続することにより、レジガイドが帯電してトナーを吸着することがないようにしている。
【００４５】
しかし、これらの対策には以下のような問題がある。特許文献２のクリーニング構成では、ベルト部材に残るクリーニング残トナーが皆無になるため、クリーニングブレードを用いる場合には都合が良くない。ブレードの捲かれを防止するためのクリーニング残トナーを潤滑材として一定量保つことができないからである。
【００４６】
特許文献３のクリーニング構成では、飛散トナーをダクトで吸引する場合、ダクト、ファン、フィルターを設ける必要がある。フィルターは定期メンテを要するため、イニシャルコスト、ランニングコストともに高価となる。
【００４７】
特許文献４のようにレジガイドを導電性にして接地すると、高湿環境において転写不良を引き起こす可能性がある。
【００４８】
そこで、転写ユニットのドラムへの着脱動作によって、レジユニットの電位を下げることで、レジユニットへの飛散トナーの付着を防止する実施例を以下に述べる。
【００４９】
転写ユニット１０５のフレームの一部には、材質にバネ材等を用いた導通部材１４０が設けられている（図５）。転写ユニット１０５がドラム１０１から離間した状態の場合、導通部材１４０がレジユニット１２０と搬送ユニット２００の導通部とに接地することで、レジユニット１２０は電位的に接地される（図７）。転写ユニット１０５がドラム１０１に当接すると導通部材１４０はレジユニット１２０と搬送ユニット２００から離れ、レジユニット１０５は電位的にフロートとなる（図８）。
【００５０】
通紙ジョブ中における、転写ユニット１０５がドラム１０１に当接している際は、レジユニット１２０はフロートとなっているため、転写流れは発生しない。通紙ジョブが終了し、転写ユニット１０５がドラム１０１から離間すると、導通部材１４０はレジユニット１２０と搬送ユニット２００とに接地され、レジユニット１２０は導通部材１４０と搬送ユニット２００を通じて接地された状態となる。その結果、通紙によってレジユニット１２０に帯電していた電荷は放出される。
【００５１】
連続通紙をしている際、レジユニット１２０の帯電量は大きくなり、レジユニット１２０は飛散トナーを吸着し易くなる。しかし、通紙ジョブが終了する度に転写ユニット１０５を離間することで、レジユニット１２０の電荷は通紙ジョブ終了毎に放出され、飛散トナーの吸着を防ぐ。
【００５２】
レジユニット１２０をフロートに保った状態での連続通紙によって、レジガイド１２０にトナーが付着し始める通紙枚数は、本実施形態においては約１００００枚である。しかし、連続通紙においては、現像機内のトナーの状態を維持するため、本実施形態では１０００枚毎に調整モードに入る。その調整の度に、転写ユニット１０５はドラム１０１から離間され、レジユニット１２０の電位はゼロとなる。この頻度で転写ユニット１０５が離間することで、トナーの付着を防ぐことができる。
【００５３】
転写ユニット１０５における導通部材１４０の保持構成は、導通部材１４０が、転写ユニット１０５を構成する転写ベルト１０５ａや転写ローラ１０５ｄといった他の部材に対してフロートとなるように構成する。この構成によって、転写時に転写ローラ１０５ｄが印加された際、導通部材１４０が帯電し、導通部材１４０に飛散トナーが付着することを防止する。
【００５４】
実施例の転写ユニット構成によれば、特許文献１、２よりも簡単な構成で、レジユニット１２０への転写ベルト１０５ａからの飛散トナーの付着を防止することができる。また、特許文献３の構成のようにトナーフィルターを設けないため、特許文献３の構成よりもランニングコストが安価である。更に、レジガイドを接地する必要がないため、特許文献４の構成よりも低湿環境下において転写不良を引き起こしにくい。
【符号の説明】
【００５５】
１００  画像形成装置、１０１  感光ドラム、１０２  コロナ帯電器、
１０３  露光装置、１０４  現像装置、１０５  転写ユニット、１０５ａ  転写ベルト、
１０５ｂ  駆動ローラ、１０５ｃ  張架ローラ、１０５ｄ  転写ローラ、
１０６  クリーニング装置、１０７  定着装置、１０８  着脱カム、
１２０  レジユニット、１２０ａ  レジストローラ対、１２０ｃ  上側レジガイド、
１２０ｄ  下側レジガイド、１２０ｅ  レジステー、１３０  ベルトクリーニング装置、
１３１  クリーニングブレード、１４０  導通部材、２００  搬送ユニット、
Ｐ  記録材、Ｔ  転写残トナー
【図１】
2017021164.tif 000003
【図２】
2017021164.tif 000004
【図３】
2017021164.tif 000005
【図４】
2017021164.tif 000006
【図５】
2017021164.tif 000007
【図６】
2017021164.tif 000008
【図７】
2017021164.tif 000009
【図８】
2017021164.tif 000010