JP4864404B2

JP4864404B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4864404B2
Application number: JP2005284143A
Authority: JP
Inventors: 哲小山
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-09-29
Also published as: JP2007094075A

Description

本発明は、電子写真記録装置等の画像形成装置に関するものであり、特に、画像の転写後に、感光体上に残留したトナーを除去する画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真記録装置では、帯電ユニットにより、回転する感光体の表面を均一に帯電させる。その後、この帯電された表面に、露光ユニットにより、印刷データに従って、光を照射して静電潜像を形成する。次に、現像ユニットにより、静電気力を利用して、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。トナー像は転写ユニットにより、媒体へ転写され、その後、定着装置で定着される。感光体の回転方向において、転写部の下流側には、クリーニング部材が設けられている。現像ユニットは、画像形成装置に着脱自在に設けられる。更に、この現像ユニットに、未使用トナーの収容部が、着脱自在に設けられることもある。

印刷媒体に転写した後、感光体に少量のトナーが付着したままとなる。このトナーを掻き取るために、クリーニング部材としてのクリーニングブレードが感光体に当接して設けられている。クリーニングブレードで掻き取られたトナーはクリーニングブレード下方に設けられた残トナー室に溜められるようになっている。

特開２０００−２５９０５７号公報

上記従来のクリーニング装置では、クリーニングで掻き取ったトナーを、下方に設けられたトナー室に溜めるので、感光体の周辺に比較的大きな収容室が必要であった。使い道のなくなった残トナーを収容するために大きな収容室を設けることは装置の小型化を阻害する。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、感光体上の残留トナーを確実に回収できる電子写真式記録装置を提供することである。

上記した課題を解決するために、本発明の画像形成装置では、回転する感光体に形成したトナー像を媒体へ転写した後に、前記感光体上に残留する残留トナーを回収するように構成され、
前記感光体に対向して残留トナーを回収する第１のクリーニング部材と、
前記感光体の回転方向において、前記第１のクリーニング部材の下流側に配置されるとともに、前記感光体に当接して残留トナーを掻き取る第２のクリーニング部材と、
前記第１のクリーニング部材と前記第２のクリーニング部材との間に位置し、前記感光体との間に間隙を設けて配設されたトナー搬送部材であり、回転することにより、前記感光体から除去された残留トナーを前記感光体の回転軸に沿う方向に搬送する前記トナー搬送部材と
を有し、
前記第１のクリーニング部材と前記トナー搬送部材との間にリブを備え、前記リブが、前記トナー搬送部材の回転方向において当該トナー搬送部材の外周に沿う形状を有し、
前記感光体の回転の中心と前記トナー搬送部材の回転の中心とを結ぶ直線と交わる前記トナー搬送部材の表面上の点ｄと、前記第２のクリーニング部材が前記感光体に当接する点ａと、前記第１のクリーニング部材が前記感光体に当接する点ｃとにより形成される三角形よりも外側に、前記リブの先端が位置し、
前記直線と交わる前記感光体の表面上の点ｂと前記点ｄとを結ぶ直線をＬｂとし、前記点ｃと前記点ｄとを結ぶ直線をＬｃとし、前記点ａと前記点ｄとを結ぶ直線をＬａとすると、
Ｌｂ≦１０ｍｍ
Ｌａ≦１５ｍｍ
Ｌｃ≦１５ｍｍ
Ｌａ＋Ｌｃ≦２５ｍｍ
を満足するように、前記第１のクリーニング部材、前記第２のクリーニング部材および前記トナー搬送部材が配置されていることを特徴とする。

クリーニング装置の占有体積が少なくなり、装置を小型化できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
実施の形態１
図１は、本発明に係る本発明に係る画像形成装置を示す。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を、それぞれ、形成する画像形成部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが、転写ユニット５の転写ベルト５ａに沿って１列に整列し、図１の右下方から、左上方に向かって少しずつ高い位置に配置されている。画像形成部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、それぞれ、現像ユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄと、クリーニングユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄを備えている。現像ユニット１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの現像ローラは、対応する感光体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄに当接している。クリーニングユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄが、対応する感光体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄに当接して、残留トナーを回収する。

媒体トレイ１は、媒体２を収容する。分離ローラ３ａは、分離片３ｂと協働して、媒体２を１枚ずつ分離させながら、搬送ローラ４ａ、４ｂへ給紙する。搬送ローラ４ａ、４ｂは媒体２を搬送して、転写ベルト５ａへ給紙する。転写ユニット５は、転写ベルト５ａと、駆動ローラ５ｃと、アイドルローラ５ｂと、転写ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄとからなる。転写ベルト５ａは、駆動ローラ５ｃとアイドルローラ５ｂに懸架される。駆動ローラ５ｃが回転すると、転写ベルト５ａは媒体２を乗せながら、矢印Ａの方向に、前記画像形成部を順次通過する。転写ローラ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄは、感光体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ及び１９ｄから媒体２へトナー像を転写する。定着ユニット６は、媒体２上に転写されたトナー像を定着させる定着ユニットであり、加熱ローラ６ｂと、アイドルローラ６ｃと、加熱ローラ６ｂとアイドルローラ６ｃとに懸架された定着ベルト６ａからなる。アイドルローラ６ｃと加圧ローラ６ｄは定着ベルト６ａを挟持する。アイドルローラ６ｃをヒータで加熱してもよい。排出ローラ７ａ、７ｂ、８ａ及び８ｂは、定着ユニットを出た媒体２をスタッカ９へ排出する。

図２において、クリーニングブラシ２２と、トナー搬送部材２４と、クリーニングブレード２５が、感光体１９の円周面に沿って配置されている。現像ユニット１１は、収容器１４と、トナー貯蔵容器１３と、トナー搬送部材１５と、現像ローラ１６とを有する。トナー搬送部材１５は、長手方向に延在するスクリューコンベアであり、トナーを現像ユニットの中央から端部へ移送する。現像ローラ１６は、トナー２８を感光体１９へ供給する。現像ブレード１７は、現像ローラ１６上に、トナー２８の薄層を形成する。感光体１９は、その回転軸に平行な長手方向（紙面に対して直角の方向）に延在し、長手方向の端に設けられたギア１９ｇ（図４）を介して、矢印Ｂの方向に回転駆動される。転写ローラ２１は、転写ローラ２１と感光体１９の間に転写ベルト２０が挟持されるように配置される。感光体１９と転写ローラ２１が、それぞれ、矢印Ｂおよび矢印Ｃの方向に回転し、転写ベルト５ａが矢印Ｄの方向に走行すると、感光体１９から転写ベルト上の媒体２へトナー像が転写される。

クリーニングユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが、対応する感光体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに当接して、残留トナーを回収する。クリーニングブラシ２２は、例えば、ナイロンで構成され、ブラシ毛の先端部が感光体に係合する。クリーニングブラシ２２は、その回転軸に平行な長手方向（紙面に対して直角の方向）に延在し、長手方向の端に設けられたギア２２ｇ（図４）を有する。このギア２２ｇは、感光体１９のギア１９ｇに噛合する。トナー搬送部材２４は、例えば、コイル形状のステンレスで構成され、感光体１９からある間隙をもって配設される。トナー搬送部材２４は、その回転軸に平行な長手方向に延在し、長手方向の端に設けられたギア２４ｇ（図４）を有する。このギア２４ｇは、クリーニングブラシ２２のギア２２ｇに噛合する。クリーニングブレード２５は、ウレタン等の弾性材料からなり、その端部が感光体１９に当接する。板金部材２５ａ（図２）は、クリーニングブレード２５を支持する。帯電ローラ２７は感光体１９の表面に接触して回転し、感光体１９の表面を帯電させる。カバー２６はクリーニングブラシ２２、クリーニングブレード２５、帯電ローラ２７およびトナー搬送部材２４を囲み、クリーニングユニット１２の外壁をなす。カバー２６は、内側の壁面から、クリーニングブラシ２２のブラシ毛の先端部に当たるように突出したリブ２６ｂ（図８）を有する。このリブ２６ｂは、クリーニングブラシ２２の長手方向と平行な方向に延在する。

図３は実施の形態１に係るクリーニングユニットを示す。クリーニングブラシ２２、クリーニングブレード２５、トナー搬送部材２４及び感光体１９は下記の条件を満足するように配置される。
Ｌｂ≦１０ｍｍ
Ｌａ≦１５ｍｍ
Ｌｃ≦１５ｍｍ
Ｌａ＋Ｌｃ≦２５ｍｍ
ここで、感光体１９の回転の中心とトナー搬送部材２４の回転の中心を結ぶ線上にある点ｄと点ｂとを結ぶ直線をＬｂ（すなわち、クリーニングブラシ２２と感光体１９との間の最短距離）とし、クリーニングブラシ２２が感光体１９に当接部する点ｃと前記点ｄとを結ぶ直線をＬｃとし、クリーニングブレード２５が感光体１９に当接部する点ａと前記点ｄとを結ぶ直線をＬａとする。

画像形成装置が、図示しない外部装置から印刷の指令を受け取ると、図１において、分離ローラ３ａは分離片３ｂと協働して、媒体２を１枚ずつ分離させながら、搬送ローラ４ａ、４ｂへ給紙する。搬送ローラ４ａ、４ｂは、媒体２を、転写ベルト５へ搬送する。転写ベルト上に載せられて、各画像形成部を通過する。このとき、露光光１８が、感光体１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの表面を、印刷データに従って照射し、静電潜像を形成する。露光された部分の電位は、０Ｖ付近まで落ちる。

一方、現像ユニット１１では、トナー搬送部材１５が図示しない駆動源によって、矢印Ｅの方向に回転され、現像ローラ１６上にトナーを供給する。現像ローラ１６上のトナーは、現像ブレード１７によって薄層に形成されるとともに帯電される。感光体１９が回転を続けるので、現像ローラ１６上の薄層化されたトナーが、感光体１９の露光部に静電気力により吸着され、その結果、静電潜像がトナーにより現像されてトナー像となる。

このトナー像は、転写ローラ２１により、矢印Ｄの方向から、転写ベルト２０によって搬送される媒体へ転写される。その後、媒体２は、定着ユニット６へ搬送され、トナー像が定着ユニット内で定着される。媒体２は、排出ローラ７ａ、７ｂ、８ｃ及び８ｂによって画像形成装置の外部に設けられたスタッカ９に放置される。

図４は、クリーニングブラシ２２と、トナー搬送部材２４との位置関係を示す斜視図である。トナー像の転写後、感光体１９上に少量のトナーが残留する。クリーニングブラシ２２はギア２２ｇを介して矢印Ｇの方向（図２）に回転され、感光体１９上の残留トナーを払い落とす。クリーニングブラシ２２の周速度は、感光体１９の周速度と同じか、感光体１９の周速度より高い。更にクリーニングブレード２５が感光体１９の表面に圧接して、残りの残留トナーを掻き取る。トナー搬送部材２４はギア２４ｇを介して矢印Ｈの方向（図２）に回転駆動されて、感光体１９から除去された残留トナーを、矢印Ｉの方向に搬送し、排出口から排出する。

図５はクリーニングユニット１２の詳細図である。感光体上の残留トナー２８ａは、クリーニングブラシ２２とクリーニングブレード２５とによって除去される。除去された残留トナー２８ａは、トナー搬送部材２４とクリーニングブレード２５との間に溜まる。トナー搬送部材２４が、矢印Ｈの方向に回転すると、残留トナー２８ａの一部は、カバー２６の内方へ突出するリブ２６ａ上へ移動し、回収トナー２８ｂとなって排出口から排出される。すなわち、残留トナー２８ａは、トナー搬送部材２４とクリーニングブレード２５との間に溜まり、それ以上には増加しないように、トナー搬送部材２４により、搬送される。

表１は、Ｌｂをパラメータとして、回収トナー２８ｂの搬送性能を示す。評価は、印字Ｄｕｔｙ５％にて、ドラム回転数３０，０００回で行った。○印は、良好を表す。×印はトナーが詰まって、クリーニング不良を起こし、印刷に汚れが発生したことを表す（環境条件に限定なし）。△印は、高温高湿の環境（２８℃、８０％）で、トナーが詰まって、クリーニング不良を起こし、印刷に汚れが発生したことを表す。表１から、Ｌｂの値は１０ｍｍ以下であれば、クリーニングユニットが動作する環境条件に関係なく良好なトナー搬送性能が得られ、印刷時の汚れは発生しない。

ＬａとＬｃをパラメータとして、回収トナー２８ｂの搬送性能を表２に示す。表２から、Ｌｂ≦１０ｍｍ、Ｌａ≦１５ｍｍ、Ｌｃ≦１５ｍｍおよびＬａ＋Ｌｃ≦２５ｍｍを満足すれば、環境条件に関係なく良好なトナー搬送性能が得られ、印刷時の汚れは発生しない。また、クリーニング装置の占有体積が少なくなり、画像形成装置の小型化も可能である。重合トナーは粒径が小さいので、高いクリーニング性能が要求される。したがって、重合トナーを使用する装置に、本発明を適用すれば、高いクリーニング性能を実現できる。

実施の形態２
図６は、実施の形態２に係るクリーニングユニットと現像ユニットを示す側面図である。トナー搬送部材２４と潤滑剤設置場所２６ｃが、クリーニングブラシ２２の周囲に配置され、クリーニングブラシ２２の矢印Ｇの回転方向においてトナー搬送部材２４の下流側に、潤滑剤設置場所２６ｃが設けられている。この潤滑剤設置場所２６ｃの内部に、固形の潤滑剤３１と弾性部材３０とが収容され、この弾性部材３０が、潤滑剤３１をクリーニングブラシ２２のブラシ毛の先端部に付勢している。潤滑剤３１としては、例えば、ステアリン酸亜鉛を主成分とする潤滑油添加剤を溶融した後、冷却して固化させたものを用いる。実施の形態２のその他の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

図７は、実施の形態２に係るクリーニングユニットの要部を示す。図７に示すように、潤滑剤３１の微量粒子３１ａが、クリーニングブラシ２２のブラシ毛の先端部に付着し、クリーニングブラシ２２は、当接部ｃの上流において、微量粒子３１ａを一定量だけ感光体１９の上に供給し、下流側において、残留トナー２８ａを感光体１９から剥離させる。感光体１９に付着した潤滑剤３１は、クリーニングブレード２５によって完全に掻き取られるわけではなく、潤滑剤３１の微量粒子３１ａの潤滑剤３１が感光体１９上に付着し続ける。実施の形態のその他の動作は、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

潤滑剤３１の微量粒子３１ａが感光体１９上に供給されることにより、感光体１９の表面における摩擦が減少し、感光体１９上の残留トナーを除去しやすくなる。また、潤滑剤３１が、矢印Ｇに対して、トナー搬送部材２４よりも下流側に設けられている。したがって、除去された残留トナー２８ａがクリーニングブラシ２２によりトナー搬送部材２４の側へ押し出された後に、潤滑剤３１がクリーニングブラシ２２のブラシ毛の先端部に付着する。このため、潤滑剤３１を設置する場所に、除去されたトナー２８ａが停留することがない。したがって、潤滑剤３１を感光体１９の表面へ供給しやすい。また、クリーニングブラシ２２の、感光体１９の表面に近い部分では、残留トナーが付着しやすいから、クリーニングブラシ２２の、感光体の表面から遠い位置で、クリーニングブラシ２２に、潤滑剤３１を付着させるようにした。これにより、潤滑剤３１を感光体１９上に安定して供給することができる。実施の形態２のその他の効果は、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。

実施の形態３
図８は、実施の形態３に係るクリーニングユニットと現像ユニットを示す側面図である。図８において、フリッカ２６ｂは、クリーニングブラシ２２の回転方向に関して、クリーニングブラシ２２が感光体１９に係合する部分の下流側に設けている。フリッカ２６ｂは、カバー２６の一部に設けられ、クリーニングブラシ２２の回転軸とほぼ平行な方向に延在するとともにクリーニングブラシ２２と同じ長さ又はそれよりも長い。フリッカ２６ｂは、クリーニングブラシ２２が回転するとブラシ毛に係合できるように、若しくはブラシ毛間に若干入り込んでいる。クリーニングブラシ２２が回転すると、ブラシ毛の先端に当たり、ブラシ毛を撓ませ、そして解放する。その結果、ブラシ毛が振動して、付着したトナー粒子を払い落とす。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

図９は、実施の形態３に係るクリーニングユニットの要部を示す。図９に示すように、クリーニングブラシ２２が、感光体１９の表面に係合して、感光体１９上の残留トナー２８ａを払い落とす。また、フリッカ２６ｂがクリーニングブラシ２２のブラシ毛の先端付近に係合するので、感光体１９から除去したトナーが、毛の先端に付着又はブラシ毛とブラシ毛の間に入り込んでも、トナーを払い落とすことができる。したがって、トナーがクリーニングブラシ２２のブラシ毛間に詰まったり、固着したままにならず、感光体１９の表面に付着した残留トナー２８ａを払い落とし性能を劣化させない。その他の動作および効果は、実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態３の変形例の要部を示す。この変形例は、実施の形態３の構造に、実施の形態２の潤滑剤設置場所２６ｃと、固形の潤滑剤３１と、弾性部材３０とを組み合わせたものである。その他の動作および効果は、実施の形態３と実施の形態２と同様であるので、詳細な説明を省略する。

本発明は、複写機、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ、ファクシミリ及びＭＦＰ等に用いられる画像形成装置に適用可能である。

本発明に係る本発明に係る画像形成装置を示す。実施の形態１に係るクリーニングブラシと、トナー搬送部材と、クリーニングブレードの位置関係を示す。クリーニングユニットの要部を示す。クリーニングブラシと、トナー搬送部材との位置関係を示す斜視図である。クリーニングユニット１２の詳細図である。実施の形態２に係るクリーニングユニットと現像ユニットを示す側面図である。実施の形態２に係るクリーニングユニットの要部を示す。実施の形態３に係るクリーニングユニットと現像ユニットを示す側面図である。実施の形態３に係るクリーニングユニットの要部を示す。実施の形態３の変形例の要部を示す。

符号の説明

１９感光体、２２クリーニングブラシ、２４回収ローラ、２５クリーニングブレード、３１潤滑剤、２６ｂリブ。

Claims

回転する感光体に形成したトナー像を媒体へ転写した後に、前記感光体上に残留する残留トナーを回収する画像形成装置において、
前記感光体に対向して残留トナーを回収する第１のクリーニング部材と、
前記感光体の回転方向において、前記第１のクリーニング部材の下流側に配置されるとともに、前記感光体に当接して残留トナーを掻き取る第２のクリーニング部材と、
前記第１のクリーニング部材と前記第２のクリーニング部材との間に位置し、前記感光体との間に間隙を設けて配設されたトナー搬送部材であり、回転することにより、前記感光体から除去された残留トナーを前記感光体の回転軸に沿う方向に搬送する前記トナー搬送部材と
を有し、
前記第１のクリーニング部材と前記トナー搬送部材との間にリブを備え、前記リブが、前記トナー搬送部材の回転方向において当該トナー搬送部材の外周に沿う形状を有し、
前記感光体の回転の中心と前記トナー搬送部材の回転の中心とを結ぶ直線と交わる前記トナー搬送部材の表面上の点ｄと、前記第２のクリーニング部材が前記感光体に当接する点ａと、前記第１のクリーニング部材が前記感光体に当接する点ｃとにより形成される三角形よりも外側に、前記リブの先端が位置し、
前記直線と交わる前記感光体の表面上の点ｂと前記点ｄとを結ぶ直線をＬｂとし、前記点ｃと前記点ｄとを結ぶ直線をＬｃとし、前記点ａと前記点ｄとを結ぶ直線をＬａとすると、
Ｌｂ≦１０ｍｍ
Ｌａ≦１５ｍｍ
Ｌｃ≦１５ｍｍ
Ｌａ＋Ｌｃ≦２５ｍｍ
を満足するように、前記第１のクリーニング部材、前記第２のクリーニング部材および前記トナー搬送部材が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
前記第１のクリーニング部材は、前記感光体の回転軸と平行な回転軸を有し、前記第１のクリーニング部材が回転するとき、前記第１のクリーニング部材の外周部が前記感光体に係合して、残留トナーを払い落とし、
前記第２のクリーニング部材は前記感光体の前記回転軸と平行な方向に延在し、前記感光体の表面に残留するトナーを掻き取ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１のクリーニング部材はブラシ毛を有するブラシであり、前記第１のクリーニング部材が回転するとき、前記ブラシ毛に係合してブラシ毛に付着した残留トナーを払い落とす係合部を更に設けたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記ブラシ毛の先端部に係合するように配置された固形の潤滑剤を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記第１のクリーニング部材、前記第２のクリーニング部材および前記トナー搬送部材を囲むカバーをさらに備え、前記リブは、前記カバーから内方に突出した部分であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記リブが、少なくとも、前記トナー搬送部材の直下まで達していることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の画像形成装置。