JP2005300801A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 両側をフランジ部で支持された感光体の基体周縁部に感光層を設け、端部を剥離した感光体ドラム上の残留トナーをクリーニングブレードをもってクリーニングする際、ドラム周面端部におけるクリーニング不良を解消する。
【解決手段】 感光体１０の感光層１０２と基体１０１の境界部１０２Ａ、およびフランジ部１１Ｆ、１１Ｒと基体１０１の接合部１０２Ｂを摺擦するブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを設ける。
【選択図】 図６

Description

本発明は電子写真方式により像担持体上にトナー像を形成し、転写処理後の残留トナーを除去するクリーニング装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式に基づき、感光体ドラムや感光体ベルト等の像担持体上に静電潜像を形成し、現像、転写処理後に像担持体面上の残留トナーを除去するクリーニング装置として、弾性クリーニングブレードを像担持体に当接させてクリーニングするブレード方式が汎用されている。このようなクリーニング装置では、クリーニングブレードの先端部当接位置の像担持体移動方向上流側に、シート状のトナーガイド部材を配置している。像担持体上の残留トナー等は、上記トナーガイド部材を通過した後、クリーニングブレードによるクリーニング位置に到達させる。一方、クリーニングブレードで除去した残留トナー等の除去物は、前記シート状のトナーガイド部材の背面側、すなわち像担持体に対向する側とは反対側の面で、像担持体面より隔離するように案内され回収される。

前記クリーニングブレードの幅は、像担持体の画像形成領域より広く、両側端のフランジ面間の幅とほぼ等しく設定されている。また、シート状のトナーガイド部材の幅も、クリーニングブレードの幅と同じに設定され、トナーガイド部材の両端部から除去物が漏れて飛散しないように構成されている。

また、前記クリーニングブレードとシート状のトナーガイド部材とを収容するクリーニング装置ハウジングの両側面内壁には、前記像担持体の両側端面近傍から前記ハウジング外に漏出するトナーを封止するシール部材が貼着されている。

該シール部材の表面は、前記像担持体の両側端面、クリーニングブレードの両側端面及びシート状のトナーガイド部材の両端部に当接して、トナーの漏出を防止している。

特許文献１では、クリーニングブレードの端面からのトナー漏出を防止すると共に、像担持体の両端部の端面からのトナー漏出を防止する手段として、両端面をそれぞれ一体のシール部品で当接させて漏出を防止する構成が開示されている。

また、感光体ドラムの周面に付着した残留トナーは、クリーニングブレードによって摺擦除去されるが、感光体ドラムはその端部近くに段差を有していて、クリーニングブレードはその段差部分においてはドラム面との間に間隙を生じ、密着性が失われてクリーニング不良が発生するという問題がある。

図７は、感光体ドラム１０の端部近傍の断面図を示している。感光体ドラム１０は中空円筒状の切削加工により製造された基体１０１と、基体１０１の両端部において係合し支持するフランジ部１１から成っている。感光体ドラム１０は、垂直方向にドラム軸を支持した形で感光剤の塗布が行われ、基体１０１の周面には感光剤の塗布層１０２が形成される。この感光剤の塗布時には、基体１０１端部には液溜まりが生じるので、端部に塗布された塗布層１０２を除去して剥離部１０３を作成することが行われている。このため、感光体ドラム１０の端面近くでは、塗布層の層厚分の段差が生じている。

この段差に基づくクリーニング不良を回避するため、特許文献２においては、クリーニングブレードの両端部を背面側から押圧する押圧部材を設け、ブレードのドラム面への密着性を向上させて、トナーの漏出を防止する提案がなされている。
特開２０００−２３５３３６号公報 特開２００１−５１５６６号公報

上記のクリーニングブレードの両端部を押圧する押圧部材を設けることによっても、クリーニングブレードエッジ部でのドラム面に対する追従性は不充分であった。特に基体１０１とフランジ部１１との接合部については、両端面共にバリを防止するために面取りが行われていて、端面接合部には円周に沿った溝部分が形成されていて、該溝部分にはトナーや紙粉等が挟み込まれやすく、クリーニングブレードによってはこれを排除してトナー漏れを防止することは困難であった。

本発明は、クリーニングブレードによってもなお、感光体ドラム端部に存在する段差や溝部が原因となって発生するトナー漏れを防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
（請求項１）
トナー像を形成する感光体と、前記感光体上に形成されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留している残留トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
前記感光体は、切削加工により製造された基体と、前記基体上に塗布された後に端部を剥離された感光層と、前記基体の両端に設けられたフランジを有し、
前記感光層と前記基体の境界部および前記フランジと前記基体の接合部を摺擦するブラシローラを設けたことを特徴とする画像形成装置。
（請求項２）
前記ブラシローラは、前記境界部、前記接合部およびその近傍のみを摺擦するブラシローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
（請求項３）
前記接合部における前記フランジおよび前記基体の端部は、面取り加工され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。
（請求項４）
前記クリーニングブレード先端部は回転する前記感光体の上流側に向けて摺擦し、前記ブラシローラは前記クリーニングブレード先端部に当接し、前記感光体に対向する方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
（請求項５）
前記クリーニング手段は、前記感光体の上方に位置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。

請求項１〜５に記載の発明によるときは、ブラシローラによって感光体端部の段差や溝部に付着したトナーは除去されて、続いて行われるクリーニングブレードによるクリーニングでは、トナーのすり抜けやトナー漏れは無くなり、機内でのトナー汚れも減少して長期に渡ってトナー汚れのない良質の画像が得られることとなった。

次に、本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は自動原稿送り装置ＤＦと画像読み取り装置（スキャナ）ＳＣとを装備した画像形成装置の全体構成図である。

図示の画像形成装置本体Ａは、画像形成部１、画像処理部２、画像書き込み部３、高圧電源部４、給紙搬送部５、定着装置６、排紙部７、自動両面コピーのための再搬送手段（ＡＤＵ）８を備えている。

画像形成装置本体Ａの上部には、画像読み取り装置ＳＣと自動原稿送り装置ＤＦが搭載されている。画像形成装置本体Ａの図示の左上部の排紙部７側には、排紙トレイ７Ｃ、又は図示しない用紙後処理装置が連結可能である。

自動原稿送り装置ＤＦの原稿台上に第１面を上向きにして載置された原稿ｄは、矢印方向に搬送され画像読み取り装置ＳＣの光学系により原稿の片面又は両面の画像が読みとられ、ＣＣＤイメージセンサＣ１に読み込まれる。

ＣＣＤイメージセンサＣ１により光電変換されたアナログ信号は、画像処理部２において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部３に信号を送る。

画像書き込み部３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成部１の感光体１０に照射され、潜像を形成する。画像形成部１においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われ、給紙搬送部５から搬送された用紙Ｓに画像が転写される。画像を担持した用紙Ｓは、定着装置６により定着され、排紙部７から排紙トレイ７Ｃに排出される。或いは排紙路切り替え板７Ａにより再搬送手段８に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｓは、再び画像形成部１において両面画像処理された後、排紙部７の排紙ローラ７Ｂにより排紙トレイ７Ｃに排出される。

図１において、画像形成装置本体Ａ内の右寄り側には、画像形成部１を中心にして、画像形成装置本体Ａの高さ方向下方に給紙搬送部５の給紙カセット５Ａが、上方に定着装置６と排紙部７が設けられている。この垂直配列構成により、ほぼ垂直方向の用紙搬送路Ｌ１が形成される。給紙カセット５Ａから送り出された用紙Ｓは、この垂直上方の用紙搬送路Ｌ１に沿って搬送されて画像形成装置本体Ａ外に排出される。

この垂直方向用紙搬送路Ｌ１にほぼ平行して、再搬送手段８による用紙搬送路Ｌ２が形成されている。上記の垂直方向の用紙搬送路Ｌ１、Ｌ２を形成することにより、給紙カセット５Ａから排紙部７に至る最短距離の用紙搬送路が構成される。

図２は、本発明の実施の形態を適用する画像形成装置本体Ａの要部断面図である。

図において、１０は像担持体である感光体で、基体の表面に有機、又は無機の光導電性層を設けた感光体である。該感光体１０の画像形成領域には光導電性層が設けられるが、前記感光体１０の両端部には光導電性層が設けられていない。

該感光体１０は矢印方向に駆動回転される。１２はコロナ帯電器で、感光体１０の表面を一様に帯電する。１３は像露光手段で、感光体１０上に光像を照射し静電潜像を形成する。１４は現像器で、感光体１０上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。５Ｂはレジストローラで、給紙カセット５Ａから給送される用紙Ｓを、感光体１０上の静電潜像形成に同期して転写位置へ送り込む。１５は転写用コロナ放電器であり、感光体１０上のトナー像を用紙Ｓに転写する。１６は分離用コロナ放電器であり、転写後の用紙Ｐを感光体１０面から剥離する。１７は感光体１０の表面に圧接する分離爪で、感光体１０上に付着した用紙Ｓを剥離する。１８は帯電前除電手段、１９は転写同時露光手段である。６は定着装置、２０は本発明に基づく実施の形態を適用したクリーニング装置である。

図３は感光体１０とクリーニング装置２０の断面図である。図４はブレード周辺部材の組立ユニットの斜視図である。

これらの図において、２１はウレタンゴム等の弾性材から成るクリーニングブレード（以下、ブレードと称す）であって、転写後の感光体１０上に残留しているトナーを感光体１０から除去する。該ブレード２１はホルダー部材２２Ａ，２２Ｂに挟持されている。

ブレード２１の先端部は、感光体１０の回転中心の反重力方向である垂直上方位置より上流側で、回転する感光体１０外周面に対してカウンター方向で圧接する。

ホルダー部材２２Ａは、クリーニング装置２０の外周部材の一部を構成するトナー搬送案内部材２３に固定されている。ホルダー部材２２Ａの両側端部には突起部が突出していて、回転軸体２４Ｆ，２４Ｒが嵌着される。トナー搬送案内部材２３の内面側は、円筒面の一部で形成され、トナー搬送スクリュー３１の外周面と所定の間隙を保って対向している。

回転軸体２４Ｆ，２４Ｒは、トナー搬送スクリュー３１の回転中心軸の近傍にあることが好ましい。

トナー搬送案内部材２３の一部には、フィルム状の可撓性薄板２５の基部が貼着されている。可撓性薄板２５の先端部は自由端になっていて、回転する可撓性回転羽根部材３３に押圧されて弾性的に撓む。

ホルダー部材２２Ｂの底面側には、可撓性薄板２６を貼着したホルダー部材２２Ｃがネジ等により固定されている。ポリウレタンシートから成る可撓性薄板２６の先端部は、感光体１０の外周面に常時当接し、感光体１０上の残留トナーの漏出を防止する。

ホルダー部材２２Ａは、クリーニング装置２０のハウジング（筐体）３０の一部に介装された加圧部材としてのコイルバネ２８により加圧され、ブレード２１、ホルダー部材２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ、トナー搬送案内部材２３から成るユニットは、回転軸体２４Ｆ，２４Ｒを回転中心にして回動し、ブレード２１を感光体１０に圧接する。

回動可能なトナー搬送案内部材２３の上部には、弾性発泡材から成るパッキン２９が貼着されていて、ハウジング３０の内壁に圧接し、トナーの漏出を防止する。

ハウジング３０の内壁と、トナー搬送案内部材２３の内壁とに囲まれた空間には、スパイラル状のトナー搬送スクリュー３１が所定位置で回転可能に支持されている。

感光体１０の上部であって、ハウジング３０の内壁と、ハウジング３０の開口部を遮蔽するカバー部材３２の内壁とに囲まれた空間には、２枚の可撓性の回転羽根部材３３を固定した回転軸３４が回転可能に支持されている。

カバー部材３２の底部には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートから成るトナーガイド部材３６が貼着されている。トナーガイド部材３６の先端部は感光体１０の外周面にトレール型に当接する。従って、画像形成装置の使用可能状態では、感光体１０の外周面の上部は、ブレード２１の先端部とトナーガイド部材３６の先端部とにより遮蔽されている。

ブレード２１の両端部の先端部上面は、押圧部材２７Ｆ，２７Ｒにより押圧され、両端部でのトナー漏出を防止している。

回転する２枚の可撓性の回転羽根部材３３の先端部は、ブレード２１の先端部上面側に軽接触して滞留するトナーを掃引し、更に感光体１０上に滞留するトナーを掻き上げて搬送し、可撓性薄板２５に当接して図３に示すように撓ませ、トナーをトナー搬送スクリュー３１上に送り込む。

トナー搬送スクリュー３１上に送り込まれた残留トナーは、トナー搬送スクリュー３１の推進力により搬送され、トナー搬送案内部材２３の内面に沿って移動されて一方の端部に集められた後、リサイクルトナーとして現像装置に還流されるか、又は廃棄トナーとしてトナー回収容器に収納される。

押圧部材２７Ｆ，２７Ｒの後端部は、ホルダー部材２２Ａの先端部上面側に接合、固定されている。押圧部材２７Ｆ，２７Ｒの先端部は、ブレード２１の両端部の先端部付近の上面を押圧している。これによりブレードの押圧力は、中央部より両端部の方が大きくなるよう構成している。

本発明は、図７に示した感光体１０の端部近傍の断面図で、基体１０１に塗布された感光層１０２と、基体１０１の端部で感光層１０２が剥離された剥離部１０３との境界部１０２Ａおよびフランジ部１１Ｆ、１１Ｒと基体１０１との接合部１０２Ｂおよびその近傍のみを摺擦するブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを設けている。

本実施例においては、ブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒは２枚の可撓性の回転羽根部材３３を支持する回転軸３４の両側端部に設けられている。図５は、ブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒ及び回転羽根部材３３を取り付けた回転軸３４の斜視図を示している。

ブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒは接地された芯金３５１Ｆ、３５１Ｒ上に導電性の樹脂毛を用いたブラシ３５２Ｆ、３５２Ｒをそれぞれ植設したもので、本実施例においては外径９．４ｍｍの芯金３５１Ｆ、３５１Ｒ上に毛長５．５ｍｍ、毛の太さ１５ｄ、密度８０００本／ｃｍ²の樹脂毛を用いたブラシ（例えば東レ製ＳＡ−７（Ｒ））を設けて、外径２２．４ｍｍ、軸方向の長さ１５〜２０ｍｍのブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを形成している。

回転軸３４に設けたブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒは感光体１０に対向する方向に、２３０ｍｍ／ｓｅｃの線速をもって回転し、ブラシローラ周面をもって感光体１０の基体１０１端部及びフランジ部１１Ｆ、１１Ｒ周面の摺擦を行い、クリーニングブレード２１の先端部に当接している。クリーニングローラ３５Ｆ、３５Ｒの摺擦によって、基体１０１上の感光剤の塗布層１０２の剥離を行った剥離部１０３、特に境界部１０２Ａおよび接合部１０２Ｂに滞留するトナーを排除して清掃している。

また、回転軸３４に取り付けられたブラシローラ３５Ｆ及び３５Ｒの間に位置した２枚の可撓性の回転羽根部材３３は、感光体１０上に滞留するトナーを掻き上げて搬送し、トナー搬送スクリュー３１上に送り込んでいる。

図６には、感光体と周辺部材の断面図を示している。

上記の回転軸３４の両端部は左右の側板４０Ｆ、４０Ｒに固設された軸受部材３４１Ｆ、３４１Ｒに嵌合され、図示しない駆動源から動力伝達されて回転し、感光体１０端部の清掃と、滞留トナーのトナー搬送スクリュー３１への搬送が行われる。

感光体１０についても、一方のフランジ部１１Ｆの中心穴部は、側板４０Ｆに固定された支持ピン４１に嵌合されて、フランジ部材１１Ｆは回転可能に支持される。他方のフランジ部１１Ｒの中心軸部は、側板４０Ｒに固定された軸受部材４２に嵌合されて、フランジ部１１Ｒは回転可能に支持される。フランジ部１１Ｒは図示しない駆動源から動力伝達され、カップリングを介して連結されて駆動回転される。

フランジ部１１Ｆ，１１Ｒの各端面の全周には、トナー漏出防止部材が摺接し、感光体１０のフランジ部１１Ｆ，１１Ｒの端面からのトナー漏出を防止している。

図６に示す左側上部のトナー漏出防止部材３９１Ｆは、フランジ部１１Ｆの端面の全周に摺接するシール部材３６１Ｆ、シール部材３６１Ｆの背面に接合された弾性部材３７１Ｆ、弾性部材３７１Ｆを接合して保持する保持部材３８１Ｆから成る３層構成のユニットに形成されている。

同様に、図示左側下部のトナー漏出防止部材３９２Ｆは、シール部材３６２Ｆ、弾性部材３７２Ｆ、保持部材３８２Ｆから成る３層構成のユニットに形成されている。

このユニットに形成されたトナー漏出防止部材３９１Ｆ，３９２Ｆは、画像形成装置の側板４０Ｆと、感光体１０のフランジ部１１Ｆとの間に介装され、位置決め固定される。ユニット化されたトナー漏出防止部材は、着脱可能に支持され交換可能である。

図示右側に示す上部のトナー漏出防止部材３９１Ｒは、シール部材３６１Ｒ、弾性部材３７１Ｒ、保持部材３８１Ｒからの３層構成のユニットに形成されている。

同様に、図示右側下部のトナー漏出防止部材３９２Ｒは、シール部材３６２Ｒ、弾性部材３７２Ｒ、保持部材３８２Ｒから成る３層構成のユニットに形成されている。

このユニットに形成されたトナー漏出防止部材３９１Ｒ，３９２Ｒは、画像形成装置の側板４０Ｒと、感光体１０のフランジ部１１Ｒとの間に介装され、位置決め固定される。かかる構成によって、フランジ部１１Ｆ、１１Ｒの側面からの機内へのトナー漏洩を防止している。

（テスト）
本発明によって新たに設けたブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒの効果を確認するため、上記に説明した画像形成装置について、ブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを回転軸３４に取り付けた場合と、軸から取り外した場合とについて比較検討を行っている。

テストは、全く同様に整備された２台の画像形成装置を用意し、一方にはブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを取り付け、他方にはブラシローラ３５Ｆ、３５Ｒを取り外してテストを行っている。テストは、テストチャートを用いＡ４サイズ横送り１０００コピー、Ａサイズ縦送り１０００コピー、Ａ４サイズ両面横送り５００コピー、Ａサイズ両面縦送り５００コピーの３０００コピーのコピーモードを繰り返して行い、５００００コピーのテストを行っている。その間３０００コピー毎にコピー画像の目視による画質の比較と、コロナ帯電器１２のグリッド及び端部ブロックでの汚れ状態についての比較を行っている。

テスト結果は、１２０００コピーにおいて、コピー画像については殆んど差異が認められなかったが、コロナ帯電器１２の汚れについてはブラシローラを取り外した装置はトナー付着が僅かに多いことが認められた。

２１０００コピーにおいては、ブラシローラを取り外した装置では、Ａ４サイズ横送りの画像について左右の端部近傍においてはトナー汚れが認められた。また、コロナ帯電器１２の汚れについても進行していることが認められた。

３００００コピーにおいては、ブラシローラの有無による差異が顕著に認められた。ブラシローラを取り外した装置では、コピー画像についてコロナ帯電器１２の汚れが原因とみられる画質の低下とトナー汚れが認められ、コロナ帯電器１２を含めた機内の清掃を必要とする状態となった。

一方、ブラシローラを取り付けた装置では、５００００コピーにいたっても、コロナ帯電器１２の汚れも僅かで、コピー画像の画質低下は殆ど認められないで、ブラシローラの有無による効果の差異は明らかであった。

画像形成装置の全体構成図。 画像形成装置本体の要部断面図。 感光体とクリーニング装置の断面図。 クリーニングブレード周辺部材ユニットの斜視図。 ブラシローラを取り付けた回転軸の斜視図。 感光体と周辺部材の断面図。 感光体端部近傍の断面図。

符号の説明

１０ 感光体（感光体ドラム）
１１Ｆ、１１Ｒ フランジ部
１２ コロナ帯電器
２０ クリーニング装置
２１ クリーニングブレード
３１ トナー搬送スクリュー
３３ 回転羽根部材
３４ 回転軸
３５Ｆ、３５Ｒ ブラシローラ
１０１ 基体
１０２ 塗布層（感光層）
３５１Ｆ、３５１Ｒ 芯金
３５２Ｆ、３５２Ｒ ブラシ

Claims (5)

1. トナー像を形成する感光体と、前記感光体上に形成されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により転写した後の前記感光体上に残留している残留トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
   前記感光体は、切削加工により製造された基体と、前記基体上に塗布された後に端部を剥離された感光層と、前記基体の両端に設けられたフランジを有し、
   前記感光層と前記基体の境界部および前記フランジと前記基体の接合部を摺擦するブラシローラを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ブラシローラは、前記境界部、前記接合部およびその近傍のみを摺擦するブラシローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記接合部における前記フランジおよび前記基体の端部は、面取り加工され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。
4. 前記クリーニングブレード先端部は回転する前記感光体の上流側に向けて摺擦し、前記ブラシローラは前記クリーニングブレード先端部に当接し、前記感光体に対向する方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング手段は、前記感光体の上方に位置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。

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