JP2017203872A - 帯電器の清掃機構、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電部材を配設しているシールドケースの側壁と放電部材の端部とが近接して配置されても、清掃部材がシールドケースの側壁に衝突することがなく、画像形成装置の大型化を防止しつつ、放電部材を清掃することができる帯電器の清掃機構を提供する。
【解決手段】 長尺状の放電部材１１２の一部に接触する清掃部材１５３と、放電部材１１２の長手方向に平行に配置されて回転自在に支持されたボールネジ１６０と、ボールネジ１６０を正逆両方向に回転させる駆動源１６１と、清掃部材１５２を保持する保持部材１５３であってボールネジ１６０のネジ部１６０ａに螺合するネジ孔１５３ａを有し、ボールネジ１６０の周方向の回転を規制された保持部材１５３と、放電部材１１２の長手方向における第１端１１２ａ側から第２端１１２ｂ側に向かって保持部材１５３を付勢する付勢部材１６６と、を備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置が備える帯電器の放電部材を清掃する清掃機構に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、コロナ放電を行う帯電器を用いて、像担持体の表面を帯電させるものがある。帯電器は、長尺状の放電部材をシールドケース内に配設している。放電部材に汚損部分があると、像担持体の表面への均一な帯電が妨げられ、画像形成後の画質が低下する。このため、画像形成装置は、放電部材の汚損部分を除去する清掃部材を備えている。

従来、放電部材を清掃する清掃装置に関し、コロナ放電器の放電部材を清掃する清掃部材と、清掃部材を保持するホルダと、ホルダのネジ部に螺合され駆動機構によって回転される送りネジと、ホルダの移動範囲の両端を規制するためのストッパ部材とを有する清掃装置があった（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載された清掃装置は、上記の構成により、清掃部材が放電部材を摺接して清掃するとき、清掃部材が放電部材の端部で方向転換あるいは停止時における衝撃を低減させ、清掃部材の破損を防止できるとされている。

特開２００５−２５８０１８号公報

特許文献１に記載された発明では、清掃部材とシールドケースの側壁との衝突を回避してはいるが、このストッパ部材は硬質プラスチック製であるから、ストッパ部材に清掃部材が当接して、その衝撃でストッパ部材又は清掃部材が破損する虞がある。また、ストッパ部材を設けている分だけ、放電部材の長手方向の長さより長いシールドケースが必要となり、帯電器のサイズが大きくなって画像形成装置の大型化を招く。

この発明の目的は、放電部材を配設しているシールドケースの側壁と放電部材の端部とが近接して配置されても、清掃部材がシールドケースの側壁に衝突することなく、画像形成装置の大型化を防止しつつ、放電部材を清掃することができる帯電器の清掃機構を提供することにある。

この発明の清掃機構は、清掃部材と、ボールネジと、駆動源と、保持部材と、付勢部材と、を備える。清掃部材は、長尺状の放電部材の一部に接触する。ボールネジは、放電部材の長手方向に平行に配置されて回転自在に支持される。駆動源は、ボールネジを正逆両方向に回転させる。保持部材は、清掃部材を保持する保持部材であってボールネジのネジ部に螺合するネジ孔を有し、ボールネジの周方向の回転を規制されている。付勢部材は、放電部材の長手方向における第１端側から第２端側に向かって保持部材を付勢する。

この構成であれば、駆動源がボールネジに回転を供給して、ボールネジが回転すると、保持部材は放電部材の第１端側から第２端側に向かって移動する。このとき、清掃部材によって放電部材は清掃される。

また、第１端に到達した清掃部材は、付勢部材によって第２端側へ付勢される。このとき、駆動源がボールネジに逆回転を供給してボールネジが逆回転すると、保持部材のネジ孔とボールネジのネジ部とが螺合し、ボールネジの回転に伴って保持部材は第１端側から第２端側に向かって移動する。

この構成において、ネジ部は、少なくとも第１端側の端部が放電部材の清掃範囲の第１端側に一致することが好ましい。これにより、保持部材が放電部材の第１端側の端部に到達すると、清掃部材のネジ孔とボールネジのネジ部との螺合が解除されて、保持部材は放電部材の第１端側の端部で停止する。また、清掃部材によって放電部材の清掃範囲を隈なく清掃することができる。

この構成において、付勢部材は、長手方向に沿う弾性変形によって付勢力を発生することが好ましい。これにより、保持部材は放電部材の第１端側から第２端側に向かって移動する。

また、付勢部材は、弾性変形の初期の付勢力が終期の付勢力よりも小さいことが好ましい。これにより、保持部材は、放電部材の第１端側で停止することができる。

この発明は、上記した帯電器の清掃機構を備える電子写真方式の画像形成装置を構成する。これにより、帯電器を配設する画像形成装置の大型化を防止できる。

この発明の帯電器の清掃機構は、放電部材を配設しているシールドケースの側壁と放電部材の端部とが近接して配置されても、シールドケースの側壁に清掃部材が衝突することがなく、画像形成装置の大型化を防止しつつ、放電部材を清掃することができる。

この発明に係る画像形成装置の正面視における概略構成図である。 この発明に係る帯電器の清掃機構の構成を説明するために模式的に示した側面図である。 この発明の第１実施形態に係る帯電器の清掃機構の側面図であり、放電部材の第１端側を示した図である。 この発明の第１実施形態に係る清掃機構の構成を説明するために模式的に示した正面図であり、要部の拡大図である。 この発明の第１実施形態に係る帯電器の清掃機構の制御を説明するためのフローチャートである。 この発明の第２実施形態に係る帯電器の清掃機構の側面図であり、放電部材の第２端側を示した図である。 この発明の第５実施形態に係る帯電器の清掃機構の側面図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像読取部１０１、画像形成部１０２、制御部１０３（図２参照。）、操作部１０９、及び給紙部８０を備えている。画像形成装置１００は、原稿から読み取った画像データや、外部装置から入力される画像データを用いて、記録媒体である用紙に電子写真方式による多色又は単色の画像形成処理を行う。

画像読取部１０１は、上面に原稿から画像データを読み取る原稿台９２及び９３を備えている。画像読取部１０１の上面には、載置トレイ１２１に載置された原稿を搬送する自動原稿搬送装置１２０が背面側端部を支軸にして、原稿台９２及び９３の上面を開閉自在に装着されている。画像読取部１０１は、自動原稿搬送装置１２０の搬送によって原稿台９３上を通過する原稿、又はオペレータによる自動原稿搬送装置１２０の開閉を伴う手動操作によって原稿台９２上に載置された原稿から画像データを読み取る。

画像形成部１０２は、画像読取部１０１で読み取られた画像データを用いて、記録媒体である用紙に電子写真方式による多色又は単色の画像形成処理を行う。画像形成部１０２は、露光ユニット１、画像形成ユニット１０Ａ〜１０Ｄ、中間転写ユニット６０、二次転写ユニット３０、及び定着ユニット７０を備えている。

操作部１０９は、操作キーとタッチパネルとを備える。操作キーは、各種操作入力を受け付けてＣＰＵ１０３へ各種操作信号を出力する。タッチパネルは、各種操作入力を受け付けてＣＰＵ１０３へ各種操作信号を出力するとともに、各種情報を表示する。操作部１０９は、例えば、図１に示すように、画像形成装置１００の正面側であって、原稿台９２と同一平面状に設けることや、画像形成装置１００とは別の装置に設けることができる。

画像形成ユニット１０Ａは、現像器２Ａ、感光体ドラム（本発明の像担持体に相当する。）３Ａ、クリーナユニット４Ａ、帯電器５Ａを備え、ブラック（Ｂｋ）の画像を形成する。帯電器５Ａは、感光体ドラム３Ａの表面を所定の電位に均一に帯電させる。現像器２Ａは、露光ユニット１の露光によって感光体ドラム３Ａ上に形成された静電潜像を、Ｂｋのトナー像に顕像化する。クリーナユニット４Ａは、感光体ドラム３Ａの周面に残留したトナーを回収する。画像形成ユニット１０Ｂ〜１０Ｄは、画像形成ユニット１０Ａと同様に構成されており、夫々シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像を感光体ドラム３Ｂ〜３Ｄの表面に形成する。

中間転写ユニット６０は、中間転写ベルト６１、一次転写ローラ６４Ａ〜６４Ｄ、プレ転写チャージャ７、及び対向ローラ６６を有する。中間転写ベルト６１は、画像形成ユニット１０Ｄ，１０Ｃ，１０Ｂ，１０Ａをこの順に通過する循環経路に沿って移動する。一次転写ローラ６４Ａ〜６４Ｄの夫々は、中間転写ベルト６１を挟んで感光体ドラム３Ａ〜３Ｄに対向して配置されており、感光体ドラム３Ａ〜３Ｄの周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１の表面に一次転写する。

プレ転写チャージャ７は、コロナ放電器であり、中間転写ベルト６１の循環経路に沿う移動方向において、感光体ドラム３Ａの下流側で且つ二次転写ユニット３０の上流側に配置される。プレ転写チャージャ７は、二次転写に先立って、トナーと同極性の電荷を中間転写ベルト６１上のトナー像に付与する。

二次転写ユニット３０は、中間転写ベルト６１の表面のトナー像を、中間転写ベルト６１と二次転写ベルト３２との間の二次転写位置に搬送された用紙へ二次転写する。二次転写後の中間転写ベルト６１の表面に残留したトナーは、クリーニングユニット６５によって回収される。

定着ユニット７０は、二次転写位置を通過してトナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する。用紙に転写されたトナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。定着ユニット７０を通過した用紙は、画像形成部１０２の上方に配置された排紙トレイ９１に排出される。

給紙部８０は、給紙カセット８１及び手差しトレイ８２を有する。給紙カセット８１は、画像形成処理に使用する複数枚の用紙を収納しており、露光ユニット１の下側に設けられている。手差しトレイ８２は、画像形成装置１００の側面に装備されている。給紙部８０は、給紙カセット８１又は手差しトレイ８２から用紙を１枚ずつ用紙搬送路４０に給紙する。用紙搬送路４０は、給紙部８０から中間転写ベルト６１と二次転写ユニット３０との間及び定着ユニット７０を経由して排紙トレイ９１に至る間に形成されている。

［第１実施形態］
次に、本実施形態の帯電器５Ａ及び清掃機構１５０について説明する。上記したとおり、帯電器５Ａ〜５Ｄは、同様に構成されている。ここでは、帯電器５Ａに配設されている放電部材１１２を清掃する清掃機構１５０について説明する。

図２及び図３に示すように、清掃機構１５０は、保持部材１５３、ボールネジ１６０、モータ１６１、コイルバネ１６６、ＣＰＵ１０３、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、位置検知センサ１１０を有する。なお、モータ１６１、及びコイルバネ１６６は、夫々、本発明の駆動源、及び付勢部材である。

放電部材１１２は、長手方向が感光体ドラム３Ａの軸方向（主走査方向）に一致するように配置される。放電部材１１２の放電領域は、感光体ドラム３Ａの軸方向において、感光体ドラム３Ａ上に転写されるトナー像の形成面を含む領域に一致する。

ボールネジ１６０は、放電部材１１２の長手方向に沿って平行に配置されており、回転自在に支持されている。ボールネジ１６０のネジ部１６０ａは、放電部材１１２の第１端１１２ａと第２端１１２ｂとの間に対応する。図２では、放電部材１１２を針状電極として図示しているが、長尺状の電極であればとくに限定されない。例えば、コロナワイヤや沿面電極等の電極を用いることができる。なお、図３、４、及び６は、図２と同様に、放電部材１１２を針状電極として図示している。

コイルバネ１６６は、第１端１１２ａ側のネジ部１６０ａの端部に取り付けられる。コイルバネ１６６は、第１端１１２ａに到達した保持部材１５３を第２端１１２ｂ側へ付勢する。

モータ１６１は、モータ１６１の動作を制御する制御部であるＣＰＵ１０３により清掃開始の信号が送信されると、ボールネジ１６０に正方向又は逆方向の回転を供給する。

ＣＰＵ１０３は、モータドライバ１０８と接続している。モータドライバ１０８は、図示しないウォームギヤを介してモータ１６１と接続している。また、ＣＰＵ１０３は、ＲＯＭ１０４に予め書き込まれたプログラムに従って各入出力機器を統括して制御する。本発明では、ＲＯＭ１０４に、画像形成の所定回数に応じて放電部材１１２を清掃することが記憶されている。

ＲＡＭ１０５のメモリエリアには、カウンタ部１０６及びタイマ部１０７が夫々割り当てられる。カウンタ部１０６は、前回の清掃からの画像形成処理の回数をカウントする。タイマ部１０７は、モータ１６１の回転時間を測定する。

上記のモータ１６１の回転時間について説明する。保持部材１５３が第１端１１２ａと第２端１１２ｂとの間を移動する移動時間Ｔは、ボールネジ１６０のネジ部１６０ａのピッチや長手方向の長さ、保持部材１５３の搬送速度等から予め算出される。これを時間ｔとする。時間ｔに、マージン時間として時間αを足した（ｔ＋α）をＴとする。時間αは、ボールネジ１６０の寸法誤差等による清掃時間の変動に対応するための調整時間として設定する。タイマ部１０７には、モータ１６１の回転時間として、時間Ｔが設定される。

位置検知センサ１１０は、放電部材１１２の第２端１１２ｂ側に設けられている。位置検知センサ１１０は、保持部材１５３が第２端１１２ｂに位置しているかを検知する。

次に、帯電器５Ａ及び清掃機構１５０の具体的な構成について説明する。図４に示すように、帯電器５Ａは、シールドケース１１１及び放電部材１１２を備える。シールドケース１１１は、直方体形状を呈し、上面には開放面が形成されている。また、シールドケース１１１には、放電部材１１２が長手方向に配設されている（図２参照。）
清掃機構１５０は、清掃部材１５２、シャフト１５４、回転支持部材１５５ａ、及び回転支持部材１５５ｂを有する。清掃部材１５２は、放電部材１１２の先端部１１２ｃに当接し、放電部材１１２の長手方向に沿って移動しながら清掃する。清掃部材１５２は、形状がロール状であり、放電部材１１２と対向する位置に配置されており、放電部材の一部に接触する。清掃部材１５２は、シャフト１５４の外周であって、回転支持部材１５５ａ及び回転支持部材１５５ｂの間に設けられる。

保持部材１５３は、清掃部材１５２が放電部材１１２の先端１１２ｃに当接することができるように保持するとともに、ボールネジ１６０の回転に伴って移動する。保持部材１５３は、シャフト１５４の両端部を回転自在に固定する。これにより、清掃部材１５２を回転自在に保持する。また、保持部材１５３には、ボールネジ１６０のネジ部１６０ａと螺合するためにネジ孔１５３ａが設けられている。

保持部材１５３のネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとが螺合した状態でボールネジ１６０が回転すると、ボールネジ１６０は、この回転運動を直線運動に変更する。これにより、保持部材１５３は、ボールネジ１６０の回転に伴って移動することができる。このとき、保持部材１５３は、ボールネジ１６０の周方向に回転しないように規制されている。

制御部１０３の制御により、モータ１６１がボールネジ１６０に回転を供給して、ボールネジ１６０が回転すると、保持部材１５３は、第２端１１２ｂから第１端１１２ａへ移動する。保持部材１５３が第１端１１２ａに到達すると、保持部材１５３のネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとの螺合が解除されるため、保持部材１５３は第１端１１２ａで停止する。このため、保持部材１５３は、シールドケース１１１の第１端１１２ａ側の側壁と衝突することはない。

これにより、放電部材１１２の第１端１１２ａとシールドケース１１１の側壁とが近接して配置されている帯電器５Ａを構成することができる。その結果、帯電器５Ａを配設する画像形成装置１００の大型化を防止できる。

また、図２及び図３に示すように、第１端１１２ａに到達した保持部材１５３は、コイルバネ１６６によって第２端１１２ｂの方へ付勢されるため、保持部材１５３のネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとは再び螺合する。このとき、モータ１６１がボールネジ１６０に逆回転を供給して、ボールネジ１６０が逆回転すると、保持部材１５３は第１端１１２ａから第２端１１２ｂへ移動する。

このように、保持部材１５３が放電部材１１２の第１端１１２ａと第２端１１２ｂとの間を往復移動しているときに、清掃部材１５２が放電部材１１２を清掃する。

次に、清掃機構１５０の動作を図５に基づいて説明する。まず、保持部材１５３は、第２端１１２ｂで待機している。放電部材１１２の清掃を開始すると、ＣＰＵ１０３は、モータドライバ１０８の動作を制御する信号を出力し、モータ１６１をＴ時間、正回転させる。ボールネジ１６０は、モータ１６１により供給された正回転に従って回転する（Ｓ１）。これにより、保持部材１５３は、第２端１１２ｂから第１端１１２ａへ往動する。

Ｔ時間経過すると（Ｓ２；ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０３は、モータドライバ１０８の動作を制御する信号を出力し、モータ１６１をＴ時間、逆回転させる。ボールネジ１６０は、モータ１６１により供給された逆回転に従って回転する（Ｓ３）。これにより、保持部材１５３は、第１端１１２ａから第１端１１２ｂへ復動する。

Ｔ時間経過していない場合は（Ｓ２；ＮＯ）、引き続き、モータ１６１を正回転させる。

Ｓ３の後、位置検知センサ１１０で、保持部材１５３が第２端１１２ｂに位置したか検知する。保持部材１５３が第２端１１２ｂに位置したことを検知すると（Ｓ４；ＹＥＳ）、放電部材１１２の清掃は終了する。

保持部材１５３が第２端１１２ｂに位置していない場合（Ｓ４；ＮＯ）、引き続き、モータ１６１を逆回転させる。

［第２実施形態］
第１実施形態の清掃機構１５０は、ボールネジ１６０の第１端１１２ａに付勢部材１６６を設けた。第２実施形態の清掃機構１７０は、更に、同様の構成が第２端１１２ｂの端部に設けられた構成の清掃機構１７０とする。

図６に示すように、第２実施形態の清掃機構１７０は、ボールネジ１６０の第２端１１２ｂ側にコイルバネ１７１を設ける。これにより、第２端１１２ｂに到達した保持部材１５３は、ネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとの螺合が解除されるため、保持部材１５３は第２端１１２ｂで停止する。なお、コイルバネ１７１は、本発明の付勢部材である。

このような構成であるため、保持部材１５３は、シールドケース１１１の側壁と衝突することはない。これにより、放電部材１１２の第２端１１２ｂとシールドケース１１１の側壁とが近接して配置されている帯電器５Ａを構成することができる。その結果、帯電器５Ａを配設する画像形成装置１００の大型化を防止できる。

清掃機構１７０の清掃動作は、第１実施形態の清掃機構１５０と同様である。

また、保持部材１５３は、第１端１１２ａから第２端１１２ｂに復動し、第２端１１２ｂに到達すると、ネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとの螺合が解除される。そして、第２端１１２ｂにて、再び、ネジ孔１５３ａとボールネジ１６０のネジ部１６０ａとが螺合する。このとき、モータ１６１をＴ時間、正回転させれば、ボールネジ１６０は、モータ１６１により供給された正回転に従って回転する。これにより、保持部材１５３は、第２端１１２ｂから第１端１１２ａへ往動することができる。このように、保持部材１５３は、第１端１１２ａと第２端１１２ｂとの間を往復移動して清掃することができる。

［第３実施形態］
第１実施形態１５０及び第２実施形態１７０は、第２端１１２ｂに位置検知センサ１１０が設けられていたが、この位置検知センサ１１０にコイルバネ１７１を設ける構成としてもよい。これを清掃機構１８０とする（不図示。）。

この場合、帯電器５Ａに元々備えられている位置検知センサ１１０を利用するので、部品点数を減らすことができ、清掃機構１８０の構成は簡単となる。

清掃機構１８０の清掃動作は、第１実施形態の清掃機構１５０と同様である。

［第４実施形態］
上記の清掃機構１５０、１７０、及び１８０では、付勢部材にコイルバネを用いた。第４実施形態の清掃機構１９０は、弾性変形の初期の付勢力が終期の付勢力よりも小さい付勢部材を用いる。そのような付勢部材として、非線形バネを用いる。例えば、ピッチの異なる複数のコイルバネを直列に配列し、バネ定数が変化するように構成したものや、巻数を異ならせたもの、あるいは、線材の太さが一定でないように形成されたものであってもよい（不図示。）。

上記のような非線形バネであれば、保持部材１５３の移動速度やボールネジ１６０のサイズに応じて、最適な付勢部材を設計することができる。また、複数の非線形バネを組み合わせてもよい。

［第５実施形態］
第５実施形態の清掃機構２００は、保持部材１５３に付勢部材２０１を設けた構成とする。

図７に示すように、保持部材１５３に付勢部材２０１を設ければ、放電部材１１２の第１端１１２ａ及び第２端１１２ｂに付勢部材を設ける必要がない。保持部材１５３が、放電部材１１２の第１端１１２ａ又は第２端１１２ｂに到達すると、付勢部材２０１がシールドケース１１１の側壁に当接して付勢力が発生する。これにより、保持部材１５３は、第１端１１２ａ側から第２端１１２ｂ側、あるいは、第２端１１２ｂ側から第１端１１２ａ側に向かって移動することができる。

なお、本発明の帯電器の清掃機構は、プレ転写チャージャ７に適用することができる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００…画像形成装置
５Ａ…帯電器
１１２…放電部材
１１２ａ…第１端
１１２ｂ…第２端
１５０、１７０、１８０、１９０、２００…清掃機構
１５２…清掃部材
１５３…保持部材
１５３ａ…ネジ孔
１６０…ボールネジ
１６０ａ…ネジ部
１６１…駆動源（モータ）
１６６…付勢部材（コイルバネ）
１７１…付勢部材（コイルバネ）

Claims (5)

1. 長尺状の放電部材の一部に接触する清掃部材と、
   前記放電部材の長手方向に平行に配置されて回転自在に支持されたボールネジと、
   前記ボールネジを正逆両方向に回転させる駆動源と、
   前記清掃部材を保持する保持部材であって前記ボールネジのネジ部に螺合するネジ孔を有し、前記ボールネジの周方向の回転を規制された保持部材と、
   前記放電部材の長手方向における第１端側から第２端側に向かって前記保持部材を付勢する付勢部材と、
   を備える帯電器の清掃機構。
2. 前記ボールネジのネジ部は、少なくとも第１端側の端部が前記放電部材の清掃範囲の前記第１端側に一致する請求項１に記載の帯電器の清掃機構。
3. 前記付勢部材は、前記長手方向に沿う弾性変形によって付勢力を発生する請求項１又は２に記載の帯電器の清掃機構。
4. 前記付勢部材は、弾性変形の初期の付勢力が終期の付勢力よりも小さい請求項１又は２に記載の帯電器の清掃機構。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の帯電器の清掃機構を備え、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置。

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