JP2008015417A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体と清掃部材との摩擦を低減できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー画像を担持する像担持体８と、像担持体８が下方に移動する位置において、先端面２５を上にして、像担持体８に先端面２５のエッジ２７を当接させ、像担持体８上のトナーを掻き落とす清掃部材２２と、清掃部材２２により掻き落とされたトナーを収容するケーシング２１とを備える画像形成装置に、像担持体８および清掃部材２２の近傍の先端面２５の延長線上に、先端面２５よりも急な傾斜を有する整流面２８を設けることにより、ケーシング内の上部に気流形成空間２９を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、図９に示すように、感光体（像担持体）１０１と、感光体１０１を帯電させる帯電手段１０２と、感光体を選択的に露光して静電製造を形成する露光手段１０３と、静電潜像にトナーＴを供給する現像手段１０４と、感光体１０１上に残留するトナーＴを除去する清掃手段１０５とを有する。

清掃手段１０５は、感光体１０１の表面にウレタンゴム等からなる板状の清掃部材１０６を当接させて、感光体１０１上に残留しているトナーＴを掻き落とし、ケーシング１０７内に回収するものが一般的である。また、清掃手段１０５は、感光体１０１とケーシング１０７との隙間を封止して掻き落としたトナーＴが外部に飛散しないようにする封止部材１０８を有する。清掃部材１０６は、感光体１０１の略接線方向から回転方向に対向するように、その先端面１０９のエッジ（縁部）を当接させる（リーディング方式）。

このような清掃手段１０５では、清掃部材１０６の先端面１０９上に掻き落とされたトナーＴが滞留し、感光体１０１と清掃部材１０６との摩擦を低減するとともに、トナーＴの掻き落としを補助することが知られている。

感光体１０１は、回転に際して、周囲の空気を随伴するので、ケーシング１０７の内部空間に空気の流れを形成する。図１０に、ケーシング１０７の内部の気流のシミュレーション結果を示す。図中の矢印は、空気の流れる向きを示し、その色が濃いほど流速が高いことを示す。

図示するように、感光体１０１の回転により発生した気流は、清掃部材１０６の先端面１０９に沿って方向転換し、ケーシング１０７の内側に噴出し、先端面１０９の延長線の上下に分かれて、それぞれ渦流を形成している。

図１１に、図１０の気流によるトナーＴの移動をシミュレートし、得られたトナーＴの軌跡を示す。清掃部材１０６によって感光体１０１から掻き落とされたトナーＴは、煙状に浮遊し、先端面１０９に沿う強い気流に乗ってケーシング１０７の内側に噴出する。トナーＴは、清掃部材１０６から離れて下支えを失うと、重力によって下降して下側の渦流に捉えられる。やがて、トナーＴは、この渦流から脱離して重力に従ってケーシング１０７の底に向かって落下してゆく。

このように、従来の画像形成装置においては、感光体１０１の回転により発生する気流が、掻き落とされたトナーＴを運び去るので、清掃部材１０６の先端面１０９上にトナーＴが滞留せず、感光体１０１と清掃部材１０６との摩擦を十分に低減できないという問題があった。

図１２は、使用後の清掃部材１０６の先端部の拡大写真である。図において、上側が先端面１０９であり、下側が清掃部材１０６の側面であるが、その角にあたるエッジが感光体１０１との摩擦によって摩耗してしまっている様子が確認できる。

このような、清掃部材１０６の摩耗を低減するために、特許文献１では、図１３に示すように、感光体１０１の表面に潤滑剤を塗布する潤滑手段１１０を設けている。

また、特許文献２では、清掃部材が掻き落としたトナーを、清掃部材の先端部に滞留させるために可撓性のシートを配置して、トナーの散逸を抑制している。
特開２００５−１８０４７号公報 特開２００４−３４８００５号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、像担持体と清掃部材との摩擦を低減できる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、トナー画像を担持する像担持体と、前記像担持体が下方に移動する位置において、先端面を上にして、前記像担持体に前記先端面のエッジを当接させ、前記像担持体上のトナーを掻き落とす清掃部材と、前記清掃部材により掻き落とされたトナーを収容するケーシングとを備え、前記先端面の略延長線上に、前記先端面よりも急な傾斜を有する整流面を設けたものとする。

この構成によれば、像担持体の回転によって発生し、清掃部材の先端面に沿って流れる気流は、整流面に当たって、上方に流れるように案内され、像担持体及および先端面に向かって環流する循環気流となる。この循環気流によって先端面上から運び去られたトナーを像担持体および清掃部材に送り返して、再度、先端面上に滞留させ、像担持体と清掃部材との摩擦を低減することができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記整流面は、湾曲していてもよい。

この構成によれば、清掃部材の先端面に沿って流れる気流を、無理なく像担持体方向に折り返すことができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記整流面と前記像担持体との間隔を３ｍｍ以上にすれば、過剰なトナーがケーシングの底部に落下するのに十分な隙間を形成でき、トナーのブロックが起きない。また、前記整流面と前記像担持体との間隔を１２ｍｍ以下にすれば、整流面のから吹き出した気流から、重力によってトナーが脱落する前に、トナーを含んだままの気流を上方に折り返すことができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記先端面と、前記先端面の延長線上における前記整流面との傾斜角度の差が、５°以上、９０°以下であれば、気流を上方に折り返すことができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記先端面と前記ケーシングの天井との間隔が３ｍｍ以上あれば、空気を像担持体に向かって折り返して循環させることができる。

また、本発明の画像形成装置において、前記整流面は、前記ケーシングと一体に形成されていてもよい。

本発明によれば、清掃部材の先端面に沿って流れ出た気流を整流面に当てて上方に折り返し、像担持体に向かって循環させるので、トナーが清掃部材の先端面上で長く滞留し、像担持体と清掃部材との摩擦を低減する。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーによって画像を形成する４つの現像ユニット２と、転写ベルト３と、各現像ユニット２が形成したトナー画像を静電力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４と、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で転写する２次転写ローラ５と、加熱することで記録紙Ｓにトナー画像を定着させる定着器６と、各現像ユニット２にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給する４つのトナーカートリッジ７とを有している。

各現像ユニット２は、それぞれ、回転するドラム状の感光体（像担持体）８と、感光体８を帯電させる帯電器９と、帯電した感光体８を露光して静電潜像を形成する露光器１０と、静電潜像にトナーＴを付着させてトナー画像を形成する現像器１１と、感光体９の表面のトナーＴを掻き落とすクリーナ１２とを有している。

転写ベルト３は、駆動される駆動ローラ１３と、自由ローラ１４と、張力を与えるテンションローラ１５とに掛け渡されて、駆動ローラ１３によって矢印方向に回動する。また、画像形成装置１は、転写ベルト３の表面に残留するトナーを除去するクリーナユニット１６を有する。

記録紙Ｓは、給紙部１７に供給され、供給ローラ１８で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ１９で２次転写ローラ５に搬送され、定着器６を通って排紙部２０に排出される。

図２に、現像ユニット２の詳細を示す。クリーナ１２は、ケーシング２１に清掃部材２２と、封止部材２３と、整流部材２４とが支持されている。

清掃部材２２は、例えば、ウレタンゴムからなる板状のクリーニングブレードであり、感光体８の略接線方向から感光体８の回転に対向するように、その先端面２５を上にして、先端面２５の縁部であり、板面２６との角であるエッジ２７を感光体８に当接させている。

整流部材２４は、先端面２５の延長線上に、先端面２５よりも急な傾斜を有する整流面２８を有している。本実施形態において、先端面２５と整流面２８との傾斜角度の差θは約６０°である。また、整流部材２４は、ケーシング２１の内部空間の上部を狭窄して、感光体８が露出する狭小な気流形成空間２９を形成している。

続いて、気流形成空間２９の作用効果を説明する。
図３は、本発明のクリーナ１２のケーシング２１の内部での空気の流れをシミュレートした結果を示す。図において、矢印は空気の流れる方向を示し、矢印の色が濃いほどその流速が大きいことを示す。

感光体８は、ケーシング２１内で接触している空気を随伴しながら回転し、その表面近傍の空気に下向きの気流を生じさせる。この下降気流は、清掃部材２２の先端面２５に突き当たり、先端面２５に沿って感光体８から遠ざかり、ケーシング２１の内部に向かって流れ出るように方向転換させられる。さらに、ケーシング２１の内部に吹き出した気流の大半は、整流部材２４の整流面２８に当たって、整流面２８に沿って上向きに方向転換させられ、感光体８に向かって折り返される。また、先端面２５に沿ってケーシング２１の内部に吹き出した気流の一部は、整流面２８に突き当たることなく下方に分岐し、気流形成空間２９の下のケーシング２１の内部空間に渦流を形成している。

さらに、図４に、本実施形態におけるトナーＴと、トナーＴに添加した外添剤Ａとの動きをシミュレートした結果を示す。トナーＴは、清掃部材２２の先端面２５の上に滞留しており移動していない。一方、外添剤Ａは、先端面２５に沿う気流に乗ってケーシング２１の内部空間に移動して、気流形成空間２９の下に形成された渦流に捉えられ、しばらく滞留した後に渦流から脱離して、重力によってケーシング２１の底部に落下している。

シミュレーションでは考慮されていないが、清掃部材２２が感光体８から掻き落としたトナーＴは先端面２５の上に蓄積してゆくので、先端面２５の上に載りきらないトナーＴは、先端面２５から溢れて、ケーシング２１の底部に落下していくことになる。

図５に、本実施形態において使用した後の清掃部材２２の拡大写真を示す。写真上部は先端面２５、写真下部は板面２６であり、エッジ２７は写真中央に線状に確認できる。本発明により、先端面２５の上に滞留したトナーＴが感光体８と清掃部材２２との摩擦を低減するので、図示するように、清掃部材２２のエッジ２７には摩耗が殆ど見当たらない。

以上のように、本発明によれば、整流部材２４によってケーシング２１の上部に気流形成空間２９を設けることで、清掃部材２２の上方を循環する強い渦流を形成し、この渦流に乗せて清掃部材２２が掻き落としたトナーＴを清掃部材２２のエッジ２７に再供給する。これによって、先端面２５のエッジ２７にトナーＴを滞留させて、清掃部材２２の摩耗を低減することが可能になった。

本発明において、整流面２８は、図６に示す第２実施形態のように、湾曲してもよい。このように、整流面２８を上側ほど先端面２５との角度差が大きくなるようにすれば、気流をスムーズに折り返すことができる。

また、先端面２５の延長線と整流面２８とがなす角度θ、つまり、先端面２５に沿って吹き出した気流が整流面２８に当たる角度は、５°以上９０°とすることが好ましい。角度θが５°未満では、気流を上向きに折り曲げる効果が低く、また、角度θが９０°を超えると気流を下方に折り曲げることになり、気流形成空間２９内の渦流が弱くなるからである。

また、感光体８と整流面２８との間隔Ｄは、３ｍｍ以上、１２ｍｍ以下にすることが好ましい。間隔Ｄが３ｍｍ未満であると、先端面２５に蓄積したトナーＴが溢れ出したとき、清掃部材２２と整流部材２４との間でブロックを起こし、トナーＴが詰まってしまう危険性があるからであり、間隔Ｄが１２ｍｍを超えると、気流形成空間２９内の渦流の速度が低くなり、図７にシミュレーション結果を示すように、整流面２８に沿って折り返される気流からトナーＴが重力の作用で脱落してしまうからである。

また、気流形成空間２９の高さ、つまり、清掃部材２２の先端面２５とケーシング２１の天井との間隔は、３ｍｍ以上であることが好ましい。気流形成空間２９が十分な高さを有していないと、整流面２８に沿って折り返した気流が気流形成空間２９の天井に突き当たって清掃部材２２の方向に折り返すことができないからである。

また、本発明の整流部材２４は、両面テープや接着剤などでケーシング２１に接着できる外、図８に示す第３実施形態のように、ケーシング２１と一体に形成してもよい。

また、本発明は、中間転写ベルト３のクリーナユニット１６などに適用することもできる。さらに、本発明は、前記実施形態に限定されず、モノクロ、カラーを問わず、プリンタ、ファクシミリ、複写機、および複合機など、多様な画像形成装置に適用可能である。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略構成図。 図１の画像形成装置の現像ユニットの概略構成図。 図２のクリーナ内の気流のシミュレーション結果。 図２のクリーナ内におけるトナーと外添剤の軌跡のシミュレーション結果。 図２の清掃部材のエッジの拡大写真。 本発明の第２実施形態の画像形成装置の現像ユニットの概略構成図。 本発明の好適な条件を満たさないクリーナ内におけるトナーと外添剤の軌跡のシミュレーション結果。 本発明の第３実施形態の画像形成装置の現像ユニットの概略構成図。 従来の画像形成装置の現像ユニットの概略構成図。 従来のクリーナ内の気流のシミュレーション結果。 従来のクリーナ内におけるトナーと外添剤の軌跡のシミュレーション結果。 従来の画像形成装置の清掃部材のエッジの拡大写真。 従来の画像形成装置の異なる現像ユニットの概略構成図。

符号の説明

１ 画像形成装置
８ 感光体（像担持体）
１２ クリーナ
２１ ケーシング
２２ 清掃部材
２３ 封止部材
２４ 整流部材
２５ 先端面
２６ 板面
２７ エッジ
２８ 整流面
２９ 気流形成空間

Claims (6)

1. トナー画像を担持する像担持体と、
   前記像担持体が下方に移動する位置において、先端面を上にして、前記像担持体に前記先端面のエッジを当接させ、前記像担持体上のトナーを掻き落とす清掃部材と、
   前記清掃部材により掻き落とされたトナーを収容するケーシングとを備え、
   前記先端面の略延長線上に、前記先端面よりも急な傾斜を有する整流面を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記整流面は、湾曲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。
3. 前記整流面と前記像担持体との間隔は、３ｍｍ以上、１２ｍｍ以下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. 前記先端面と、前記先端面の延長線上における前記整流面とは、５°以上、９０°以下の角度差を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記先端面と前記ケーシングの天井との間隔は、３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記整流面は、前記ケーシングと一体に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。