JP3809352B2 - クリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体表面にブレードを当接させて転写残トナーを除去する像担持体のクリーニング装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光ドラム（像担持体）上にトナー像を形成し、このトナー像を紙、透明フィルムなどの転写材に転写している。このとき、感光ドラム上のトナーは、１００％転写材上に転写されるわけではなく、少量のトナーが感光ドラム表面に残ってしまう。この感光ドラム表面に残ったトナー（残留トナー）を除去するためのクリーニング手段として、クリーニングブレードを備えたものが知られている。
【０００３】
図７に、クリーニングブレードによって残留トナーを除去するようすを示す。
【０００４】
クリーニングブレード１０１は、弾性を有する板状の部材によって形成されていて、そのエッジ１０１ａを感光ドラム１０２表面に当接させて当接部Ｎを形成している。残留トナーｔは、感光ドラム１０２の矢印Ｒ方向の回転に伴って当接部Ｎに搬送されてくる。そして、エッジ１０１ａによって感光ドラム１０２表面から掻き落とされる。
【０００５】
図７に示すように、クリーニング時に、残留トナーｔは当接部Ｎ近傍に凝集しがちとなる。通常、画像形成装置が中低速機の場合、凝集した残留トナーｔは、ある程度の大きさに成長すると、クリーニング手段の容器内に自然に落下するため問題になることはない。
【０００６】
ところが、近年の画像形成装置の高速化による感光ドラムの周速の上昇に伴い、環境条件（例えば湿度が高い）によってはエッジ１０１ａ近傍に凝集した残留トナーｔが落下しないで成長を続け、その後、エッジ１０１ａの当接部Ｎをすり抜ける現象が発生することがある。このように残留トナーｔがクリーニングブレード１０１をすり抜けると、この残留トナーが後続の転写材に筋状に転写されて画像不良となる。
【０００７】
このような画像不良を防止する方策として、例えば、次のようなものが提案されている。
【０００８】
従来例１（特開平６−４０１４号公報，特開平１１−１７４９２２号公報に開示されたもの）は、クリーニングブレードに対して圧電素子による振動を印加してクリーニングブレードのクリーニング性を向上させるものである。
【０００９】
また、従来例２（特開平９−１６０４５５号公報）は、クリーニングブレードに衝突振動を加えるものである。
【００１０】
さらに、従来例３は、クリーニング手段のクリーニングブレードに設けられたフレームに、バイブレーションモータを配設するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例１〜３によると、以下のような問題点がある。
【００１２】
従来例１によると、圧電素子が耐久に劣化するためその交換作業が煩雑で、コストもかかる点、凝集・成長した残留トナーを除去するのに十分な振動を与えることが困難である点、等が問題となる。
【００１３】
また、従来例２によると、凝集し、成長した残留トナーを除去するのに十分な振動を与えることができるものの、衝突振動が入力されたときのクリーニングレードの挙動によっては残留トナーがすり抜けるおそれがある。
【００１４】
さらに、従来例３によると、十分な効果を得るためには、大型のバイブレーションモータを使用する必要があった。そしてバイブレーションモータが大型化すると、その重量によりフレームが歪んで残留トナーのすり抜けが発生したり、稼動音や消費電力が増加するという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、モータの大型化を伴うことなく、長期にわたって十分なクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング手段、及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、像担持体表面から除去された残留トナーを回収するハウジングと、前記像担持体の母線に対してほぼ平行に配設された軸を介して前記ハウジングに揺動自在に支持されたフレームと、前記フレームに取り付けられたクリーニングブレードと、前記フレームに取り付けられたモータと、前記フレームを付勢して前記クリーニングブレードのエッジを前記像担持体の母線に沿って像担持体表面に当接させる付勢部材とを備え、前記モータは、出力軸に偏心錘が取り付けられるとともに、前記出力軸が前記軸に対してほぼ平行となるように前記フレームに取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記フレームにおける前記母線に沿った方向を長手方向とすると、複数の前記モータは、前記長手方向の中心を基準として、それぞれ反対側のほぼ等距離の位置に配設されている、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、トナー像転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体表面に残った残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段が、請求項１又は２に記載のクリーニング装置である、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置の前記モータを、前記像担持体の停止時に作動させることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る、像担持体のクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例を示す。なお、同図に示す画像形成装置は、電子写真方式のプリンタであり、同図はその概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【００２３】
同図に示すプリンタ（以下「画像形成装置」という。）は、原稿（不図示）の画像を読み取るリーダ部（読取り部）１１と、紙や透明フィルム等の転写材にトナー像を形成するプリンタ部（画像形成部）１２とを備えている。なお、同図に示すプリンタ部１２の左側には、画像形成後の転写材に対して後処理（例えば、穴明け加工、ステープル加工、折加工）を行うフィニッシャ（後処理部）１３が配設されている。
【００２４】
リーダ部１１は、原稿（不図示）が載置される透明な原稿台（プラテンガラス）１４と、原稿を上方から押圧する押圧板１５と、原稿の画像面を照射する光源１６と、原稿からの反射光を導く反射ミラー１７，１８，１９と、光像を形成するレンズ２０と、光を電荷に変換するＣＣＤ２１と、画像処理を行う画像処理部２２とを備えている。
【００２５】
プリンタ部１２は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）２３を備えている。感光ドラム２３の周囲にはその回転方向（矢印Ｒ方向）に沿ってほぼ順に、一次帯電器２４、ポリゴンミラー２６及び反射ミラー２７を有する露光装置２５、現像器２８、転写帯電器（転写手段）３０、分離帯電器３１、クリーニング装置（クリーニング手段）５０が配設されている。また、転写材Ｐの移動方向（図１の右から左）に沿ってほぼ上流側から順に、給紙カセット３３，３４、給紙ローラ３５，３６、レジストローラ３７、搬送ベルト３８、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２を有する定着器４０、排出ローラ４３が配設されている。
【００２６】
上述構成の画像形成装置は、リーダ部１１で読み取った画像情報に基づいて、プリンタ部１２において転写材Ｐ上にトナー像を形成するようになっている。
【００２７】
すなわち、リーダ部１１においては、原稿がその画像面を下方に向けた状態で原稿台１４上に載置され、上方から押圧板１５によって押圧される。原稿の画像面は、光源１６が右方に移動することによって走査される。このときの画像面からの反射光は反射ミラー１７，１８，１９、レンズ２０を介してＣＣＤ２１に導かれ、ここで電荷に変換される。さらに、画像処理部２２において、濃度補正やシェーディング補正が行われた後、画像信号として、プリンタ部１２の露光装置２５に送られる。
【００２８】
プリント部１２においては、感光ドラム２３は、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ方向に回転駆動され、その表面は、一次帯電器２４によって所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム２３表面は、上述の画像処理部２２からの画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されるレーザスキャナ（不図示）からのレーザ光がポリゴンミラー２６及び反射ミラー２７を介して照射されることにより、光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器２８によってトナーが付着されてトナー像として現像される。こうして感光ドラム２３上に形成されたトナー像は、転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給紙カセット３３から給紙ローラ３５によって給紙され、又は給紙カセット３４から給紙ローラ３６によって給紙され、さらにレジストローラ３７によって所定のタイミングで感光ドラム２３と転写帯電器３０との間の転写部に供給され、転写帯電器３０によって転写材Ｐに転写される。トナー像転写後の転写材Ｐは、分離帯電器３１によって感光ドラム２３表面から分離され、搬送ベルト３８によって定着器４０に搬送される。定着器４０に搬送された転写材Ｐは、定着ローラ４１，加圧ローラ４２によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の転写材Ｐは、排出ローラ４３によってフィニッシャ１３に供給されて所望の後処理、例えば穴明け加工，ステープル加工，折加工等がなされる。
【００２９】
なお、図１の押圧板１５の上方に二点鎖線で示すように自動原稿送り装置（ＡＤＦ）４４を配設して、この自動原稿送り装置４４により、原稿を自動的に原稿台１４に給送するようにしてもよい。
【００３０】
一方、トナー像転写後の感光ドラム２３は、転写時に転写材Ｐに転写されないで感光ドラム２３表面に残った残留トナーが、クリーニング装置５０によって除去され、次の画像形成に供される。
【００３１】
以上で、画像形成装置全体の説明を終了する。
【００３２】
次に、図２を参照して本発明に係るクリーニング装置５０について詳述する。この図２は、感光ドラム２３の軸方向（母線方向）に対して直交する方向の縦断面図である。なお、以下の説明では軸方向を適宜「長手方向」という。
【００３３】
クリーニング装置５０は、ハウジング５１と、フレーム５２と、クリーニングブレード５３と、複数のモータ５４と、弾性部材としての引っ張りばね５５とを備えている。
【００３４】
ハウジング５１は、感光ドラム２３表面からクリーニングブレード５３によって除去した残留トナーを回収するものである。ハウジング５１は、上部５１ａと背面部５１ｂと下部５１ｃとを有しており、感光ドラム２３の表面に対向する側には、開口部５１ｄが設けられている。上部５１ａの下面には、長手方向の両端部において支持部材５６（ただし、同図ではその一方のみを図示）が下方に向けて突設されている。この２個の支持部材５６によって軸５７が支持されている。軸５７は、その軸心５７ａが感光ドラム２３の母線に対してほぼ平行になるように配設されている。
【００３５】
フレーム５２全体は、上述の軸５７によって揺動自在に支持されている。フレーム５２は、図２，図３に示すように、長手方向に長く形成されたフレーム本体５８を有している。フレーム本体５８は、上部５８ａと底部５８ｂとをこれらを連結する傾斜部５８ｃとを有していて、背面側には開口部５８ｄが設けられている。底部５８ｂの上面には、後述するモータ５４が取り付けられている。傾斜部５８ｃの前面には、ホルダ６０がビス６１によって固定されており、このホルダ６０と傾斜部５８ｃとの間に後述のクリーニングブレード５３が挟持されている。フレーム本体５８の上部には、長手方向の両端のそれぞれに軸受部６２（ただし、同図ではその一方のみを図示）が突設されている。この軸受部６２には、上述の軸５７の両端部が挿入されている。つまり、フレーム５２全体は、軸５７により、揺動自在に支持されている。そのときの揺動方向は同図中のほぼ左右方向、つまり感光ドラム２３表面に対する近接しまた離間する方向（接離方向）である。フレーム５２の背面側には、後述の引っ張りばね５５の一端部が係合される係合部５２ａを有している。
【００３６】
クリーニングブレード５３は、母線に沿った方向の長さ（長手方向の長さ）が長く形成された板状の部材である。材質としては、例えば、合成樹脂によって形成されていて、可撓性を有する。クリーニングブレード５３は、その上側を上述のフレーム本体５８とホルダ６０とによって挟持された状態で固定されており、下部をホルダ６０から突出させていて、エッジ５３ａを後述のようにして感光ドラム２３表面に当接させている。
【００３７】
モータ５４は、図４（ａ）に示すように、その出力軸５４ａに偏心錘６３が取り付けられている。本実施の形態においては偏心錘６３はほぼ扇形に形成されているが、原理的には重心が出力軸５４ａ上から外れるものであれば、特に扇形に限定されるものではない。モータ５４は、図４（ｂ）及び図４（ｂ）のＸ−Ｘ線矢視図である図４（ｃ）に示すように、ケース６４に収納されてモータユニット６５を構成している。
【００３８】
モータユニット６５は、図３，図５に示すように、上述のフレーム本体５８の下部５８ｂの上面における、長手方向の両端部にそれぞれ取り付けられている。ただし、図５では、ケース２０の一部を切り欠いてモータ５４が見えるようにしている。このとき、２個のモータユニット６５は、フレーム本体５８の長手方向の中心Ｃからそれぞれのモータユニット６５までの距離ｘが等しくなるように、かつそれぞれの出力軸５４ａが上述の軸５７の軸心５７ａとほぼ平行になるように配設されている。なお、図５に示す本実施の形態においては、偏心錘６３は、モータ５４に対していずれも同図中の左側に位置するように配置されているが、双方が右側に位置するように配置するようにしてもよく、また一方が左側で、他方が右側に位置するように配置してもよい。なお、２個のモータ５４には制御回路（不図示）が接続されていて、この制御回路により、回転制御された２個のモータ５４は、それぞれの偏心錘６３が逆方向に回転するようになっている。
【００３９】
付勢部材としての弾性部材の引っ張りばね５５は、上述のハウジング５１の一部と、上述のフレーム５２の係合部５２ａとの間に介装されている。この引っ張りばね５５は、軸５７によって揺動自在に支持されたフレーム５２全体を軸５７を中心にして同図中の反時計回りに付勢している。これによりクリーニングブレード５３はそのエッジ５３ａを感光ドラム２３表面に所定の当接圧で当接させている。上述のように、軸５７が感光ドラム２３表面の母線にほぼ平行に配設されているので、上述の当接によって感光ドラム２３表面とエッジ５３ａとの間には、感光ドラム２３表面の母線に沿った当接部Ｎ（図６参照）が形成されることになる。
【００４０】
さらに、ハウジング５１の内部におけるフレーム５２の下方には、図２に示すように、マグネットローラ６６、搬送スクリュー６７が回転自在に取り付けられていて、駆動手段（不図示）によって回転駆動されている。マグネットローラ６６は表面に残留トナーによるトナー層を形成している。このときのトナー層の厚さは、マグネットローラ６６とシャフト６８との間のクリアランスによって規制される。叙述のマグネットローラ６６により、感光ドラム２３の母線の方向にトナー層を接触させることで感光ドラム２３表面にトナーを再コートする。残留トナーを感光ドラム２３の母線方向に再コートすることでクリーニングブレード５３と感光ドラム２３との摩擦が長手方向で安定させることができる。残留トナーは再コートされたトナーとともにクリーニングブレード５３によって掻き落とされ、マグネットローラ６６で回収される。シャフト６８には、シート７０が当接されている。このシート７０は、シャフト６８の表面を摺擦することによりマグネットローラ６６上のトナーの層厚を維持し、また、搬送スクリュー６７へ残留トナーを搬送する。搬送スクリュー６７は回転によってその長手方向に残留トナーを搬送してトナー回収容器（不図示）へ搬送する。
【００４１】
図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に、感光ドラム２３とクリーニングブレード５３のエッジ５３ａとの当接部Ｎ近傍の拡大図を示す。これらの図を参照して、本実施の形態に係るクリーニング装置５０によって感光ドラム２３上の残留トナーを除去するようすを説明する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、感光ドラム２３に当接しているクリーニングブレード５３のエッジ５３ａには、感光ドラム２３表面から掻き取った残留トナーが徐々に凝集していく。
【００４３】
図６（ｂ）に示すように、凝集した残留トナーが成長をつづけると、クリーニングブレード５３の当接部Ｎを残留トナーがすり抜ける。
【００４４】
このように、残留トナーがすり抜けると転写材Ｐの搬送方向にスジ上の画像が現れて画像不良が発生する。
【００４５】
このため成長し凝集塊となった残留トナーをクリーニングブレード５３のエッジ５３ａから除去する必要がある。
【００４６】
そこで、本発明の実施の形態１では、上述構成のクリーニング装置５０によって残留トナーを上述構成の複数（２個）のモータ５４の出力軸５４ａを回転させる。出力軸５４ａには偏心錘６３が取り付けられているので、モータ５４に振動が発生する。このモータ５４の振動は、ケース６４、フレーム本体５８を介してクリーニングブレード５３に伝達される（図６（ｃ）参照）こうしてクリーニングブレード５３に振動が伝わると、図６（ｄ）に示すように、残留トナーｔの凝集塊が壊れて、残留トナーｔが下方に落下して、マグネットローラ６６の上方に回収される。
【００４７】
このとき、クリーニングブレード５３を支持しているフレーム５２が感光ドラム２３の母線とほぼ平行な軸５７によって揺動自在に支持され、かつ、２個のモータ５４の出力軸５４ａの方向が軸５７に対してほぼ平行に配設されているので、感光ドラム２３とクリーニングブレード５３のエッジ５３ａとの当接部Ｎにおいてエッジ５３ａには、ミクロ的に接離方向の微振動が効率よく発生する。したがって、凝集された残留トナーを良好に除去することができる。
【００４８】
ここで、画像形成時（画像形成中）にモータ５４を動作させると、その振動が画像形成中の感光ドラム２３にも伝達されて感光ドラム２３上のトナー像がブレるため、画像形成時のモータ５４の動作は望ましくない。したがって、モータ５４は、非画像形成時に作動させるとよい。また、感光ドラム２３の停止時にモータ５４を動作させるようにしてもよい。さらに、２個のモータ５４の偏心錘６３の回転方向を相互に逆方向とすることにより、クリーニングブレード５３の振動の振幅を大きくすることができる。
【００４９】
画像形成装置の場合、生産性を損なうことを避ける必要があるが、エッジ５３ａ近傍に成長した残留トナーの凝集塊を崩すためには短時間のモータ動作時間ですむので、特に生産性を低下させるようなことはない。
【００５０】
また、例えば、画像形成時の特定の間隔毎に短時間のモータ５４の動作を繰り返すことにより、生産性の著しい低下を招くことなく有効に残留トナーの凝集塊を除去することができる。
【００５１】
なお、複数個のモータユニット６５は、クリーニングブレード５３に対して凝集塊を除去するのに十分な振動を与えることができる構成であれば、上記構成に限定するものではない。例えば、フレーム本体５８の長手方向の中心Ｃからそれぞれのモータユニット６５まで距離が異なるように、２個のモータユニット６５を配設するようにしてもよい。
【００５２】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、クリーニング装置５０のフレーム５２を、上半部と下半部とに分割して、上半部によって下半部を揺動自在に支持するようにした。
【００５３】
すなわち、図２に示す上述のフレーム５２では、上半部と下半部とが一体的に構成されていたが、これに代えて軸受部６２や係合部５２ａを有する上半部から、図５に示すピン７１をほぼ下方に突設させ、このピン７１によってフレーム本体５８を揺動自在に支持するものである。
【００５４】
このような構成によると、引っ張りばね５５の付勢力により、フレーム５２を介してクリーニングブレード５３を感光ドラム２３表面に当接させたときに、感光ドラム２３表面に対するクリーニングブレード５３の当接圧を均一にすることができる。したがってクリーニング性能を安定したものとすることができる。
【００５５】
以上の実施の形態では、モータ５４を２個配設する例を示したが、３個以上配設するようにしてもよい。配設個数が偶数個の場合は、フレーム本体５８の長手方向の中心Ｃを基準に振り分けで配置し、一方、奇数個の場合は、偶数個を振り分けで配置し、残った１個を中央に配置するようにするとよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、像担持体表面の母線とほぼ平行な軸を介してハウジングに揺動自在に支持されたフレームに対して、複数のモータをその出力軸が軸とほぼ平行となるように取り付け、さらに出力軸に偏心錘を取り付けることにより、像担持体とクリーニングブレードのエッジとの当接部においてエッジに像担持体に対する接離方向の微振動を効率よく発生させることができる。したがって、モータの大型化を伴うことなく長期にわたって、凝集された残留トナーを良好に除去することができる。
【００５７】
したがって、残留トナーがクリーニングブレードをすり抜けて転写材に筋状に転写される画像不良を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】クリーニング装置の構成を示す縦断面図である。
【図３】フレーム本体とモータユニットの位置関係を示す斜視図である。
【図４】（ａ）はモータ及びその出力軸に取り付けられた偏心錘を示す斜視図である。
（ｂ）はモータを収納するケースの斜視図である。
（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図５】軸、フレーム本体、モータユニットを背面側から見た図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は感光ドラム上の残留トナーをクリーニングブレードのエッジで掻き落とすようすを示す図である。
【図７】従来の、感光ドラム上の残留トナーをクリーニングブレードのエッジで掻き落とすようすを示す図である。
【符号の説明】
２３ 像担持体（感光ドラム）
３０ 転写手段（転写帯電器）
５０ クリーニング装置（クリーニング手段）
５１ ハウジング
５２ フレーム
５３ クリーニングブレード
５３ａ クリーニングブレードのエッジ
５４ モータ
５４ａ モータの出力軸
５５ 弾性部材（引っ張りばね）
５７ 軸
６３ 偏心錘
ｔ 残留トナー

Claims (4)

1. 像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
   像担持体表面から除去された残留トナーを回収するハウジングと、
   前記像担持体の母線に対してほぼ平行に配設された軸を介して前記ハウジングに揺動自在に支持されたフレームと、
   前記フレームに取り付けられたクリーニングブレードと、
   前記フレームに取り付けられたモータと、
   前記フレームを付勢して前記クリーニングブレードのエッジを前記像担持体の母線に沿って像担持体表面に当接させる付勢部材と、を備え、
   前記モータは、出力軸に偏心錘が取り付けられるとともに、前記出力軸が前記軸に対してほぼ平行となるように前記フレームに取り付けられていることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記フレームにおける前記母線に沿った方向を長手方向とすると、
   前記モータは、前記長手方向の中心を基準として、それぞれ反対側のほぼ等距離の位置に配設されている、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. 表面にトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、
   トナー像転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持体表面に残った残留トナーを除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング手段が、請求項１又は２に記載のクリーニング装置である、ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記クリーニング装置の前記モータを、前記像担持体の停止時に作動させる、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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