JP4884950B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものであり、特に像担持体上のトナー像を用紙等に転写した後、像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニングローラを有する画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラム上に画像情報に対応した静電潜像を形成し、この静電潜像を現像器によって現像することによってトナー像が形成される。そして、このトナー像を用紙へと転写させる方法としては、感光体ドラムに対して転写部材を圧接させて形成した転写ニップ部に、用紙を挿通させると共に転写部材に転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム表面に形成されたトナー像を用紙に接触転写させる方法が広く用いられている。

このような転写方法では、トナー像を用紙に転写させた後に微量のトナーが用紙に転写されずに感光体ドラム表面に残留してしまうことがあり、この感光体ドラム表面の残留トナーは、次の新たな画像形成の障害となるため除去することが必要となる。このような目的で用いられるクリーニング方法としては、感光体ドラム表面にクリーニングブレードを当接させて残留トナーを除去する方法が一般的であるが、感光体ドラム表面にクリーニングローラを押圧することにより残留トナーを移動させて回収する方法も知られている。

また、感光層としてアモルファスシリコンを用いた場合には、その特性から感光体ドラム表面に形成された放電生成物が水分を吸着して画像流れが発生し易いため、クリーニングブレードとクリーニングローラとを併用して、トナーに微量の研磨剤を混入し、クリーニングブレード及びクリーニングローラにより残留トナーを除去するとともに、トナーをクリーニングローラに担持させ、このトナーによって感光体表面の放電生成物を研磨するようにクリーニングする方法が知られている。

ここで、感光体ドラム表面にクリーニングローラを押圧するためには、例えばクリーニングローラの両端部分を、感光体ドラムの回転軸と平行に配した支持軸を中心として回動可能なアーム部材の一端側に取り付け、感光体ドラム周面と離接する方向に揺動可能に構成すると共に、前記アーム部材の他端側に付勢バネを取り付けることにより感光体ドラム周面側に圧接力を付勢した技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

しかし、上記のような構成では、アーム部材を回動自在に支持するための支持軸が、組み立て誤差等によって感光体ドラムの回転軸と平行とならないことがあり、更に、支持軸は軸受に対し回転自在に支持させるために多少の遊びを必要とするため、支持軸と感光体ドラムとの平行度の達成が一層困難になる。また、平行度を達成した場合であっても、感光体ドラム周面が偏心していた場合には、クリーニングローラをこの偏心に追従させる事は不可能である。

更に、クリーニングローラは感光体ドラムと異なる周速で回転させる必要があり、クリーニングローラの一方の軸端部には駆動系が連結されているが、駆動系が連結されている端部では駆動系の回転によるクリーニングローラの接線方向のトルク反力とアーム部材に取り付けられた付勢バネの付勢力のベクトルの合成力が駆動系と連結する側に作用し、他方の軸端部では付勢バネの付勢力のみが作用することとなり、その結果として感光体ドラムに対するクリーニングローラの押圧力が軸方向に不均一になるため、円滑なクリーニングを行なうことができなかった。

そこで、上記のように感光体ドラム周面が偏心していた場合においても、感光体ドラム表面を円滑にクリーニングするために種々の技術が提案されており、例えば特許文献２には、残留トナーを除去するクリーニングローラの軸方向両端部に一対の軸受を配設し、これらの軸受をガイド部によって、感光体ドラム周面と離接する方向にのみ摺動可能に支持し、それぞれの軸受に感光体ドラム側に付勢するバネ部材を設け、クリーニングローラに回転力を付与する駆動系より得られるトルク反力に対応させて、各バネ部材の付勢力を異ならせた画像形成装置が開示されている。

これによれば、クリーニングローラは、軸受及びガイド部を介して感光体ドラム周面と離接する方向に、感光体ドラム軸線と平行な面内に沿って揺動自在に構成されているため、感光体ドラム周面の偏心やクリーニングローラの硬度分布のバラツキと無関係に均等の線接触を得ることができると共に、クリーニングローラの一方の軸端部に駆動系を取り付けた場合においても、クリーニングローラと感光体ドラムとの接触圧を軸方向に均等に維持することができる。
特開昭６１−１１４２６９号公報 特開平５−２８９５８１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の画像形成装置では、クリーニングローラを感光体ドラムに対して線接触させることができ、軸方向に均一な押圧力を得ることができるが、例えば製造時の寸法誤差等が原因となりクリーニングローラが、その回転軸方向に偏磨耗を生じた場合には、そのままの状態で感光体ドラムに押圧され続けることとなるため、クリーニングローラの極端な片削れが発生して、摺擦性能が軸方向に不均一となってしまい、その結果、感光体ドラムの磨耗量が軸方向に不均一となり、感度差や寿命等へと著しく悪影響を及ぼすおそれがあった。

本発明においては上述の事情に鑑み、クリーニングローラが軸方向に偏磨耗を生じた場合でも、感光体ドラムに対するクリーニングローラの食い込み量を規制することにより、極端な片削れを防止して、長期間にわたって良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナー像が担持される像担持体と、前記像担持体表面を摺擦して残留トナー等を除去するクリーニングローラと、該クリーニングローラの回転軸方向両端部に配設され、前記クリーニングローラを回転可能に支持し、前記クリーニングローラを前記像担持体と離接する方向に移動可能に構成された一対の可動軸受と、該可動軸受を、前記クリーニングローラを前記像担持体へと接触させる方向へと付勢する付勢手段とを、備えた画像形成装置において、少なくとも一方の前記可動軸受の近傍には、該可動軸受の前記クリーニングローラを前記像担持体へと接触させる方向への移動を、所定の位置までに規制することができる調整部材を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記調整部材は、前記可動軸受と対向する側が円弧状に形成されていることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、調整部材によって、クリーニングローラを支持する可動軸受の像担持体方向への移動を、所定の位置までに規制することにより、例えば製造時の寸法誤差等が原因で、クリーニングローラがその回転軸方向に偏磨耗を生じ、付勢手段によりそのままの状態で像担持体に押圧され続けた場合でも、削れた側の可動軸受が調整部材に当接する位置で移動が規制されて、その位置で他方が削れてくるのを待つようになるため、像担持体若しくはクリーニングローラに極端な片削れが発生することが防止され、長期間にわたって良好な画像を得ることができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、調整部材の可動軸受と対向する側が円弧状に形成されていることにより、調整部材の位置を調整する際に用いる隙間ゲージに対して、調整部材が常に１点で接触するようになるため、調整部材の位置調整をより精確に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。なお、本実施形態においては画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタを例示しているが、画像形成装置としてプリンタ以外の、例えば複写機やファクシミリ装置等であっても適用できることはいうまでもない。

図１に示すように、画像形成装置１は、本体下部に積載された用紙を収容する給紙カセット２が備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方から本体後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて本体上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路に沿って上流側から順に、ピックアップローラ５、フィードローラ６、中間搬送ローラ７、レジストローラ対８、画像形成部９、画像定着部１０及び排出ローラ対１１が配置されている。

給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が備えられており、これによって積載された用紙がピックアップローラ５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方部には、前記フィードローラ６に圧接するようにリタードローラ１３が配設されており、ピックアップローラ５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、これらフィードローラ６とリタードローラ１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。

そして、フィードローラ６とリタードローラ１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラ７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラ対８へと搬送され、レジストローラ対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電器１５、現像装置１６、クリーニングローラ１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラ１８及び感光体ドラム１４の上方に配置されるレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、現像装置１６へとトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。

帯電器１５には、コロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置が用いられており、開口部が感光体ドラムの方を向く樋状に形成された金属製のシールドケース内部には、タングステンやステンレス等で構成される放電部材であるコロナワイヤ及びグリッドが設けられており、このコロナワイヤに所定の電圧を印加してコロナ放電を発生させて、グリッドに電圧を印加して電子の量をコントロールすることにより、感光体ドラム１４表面が所定の極性及び電位で一様に帯電される。

次いで、入力された画像データに基づくレーザ走査ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザビームにより感光体ドラム１４上に静電潜像が形成され、現像装置１６により上記静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成され、転写ローラ１８により感光体ドラム１４の表面のトナー像が、感光体ドラム１４と転写ローラ１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。

トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて画像定着部１０に向けて搬送される。この画像定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、画像定着部１０に備えられた加熱ローラ２１、及びこの加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２によって挟まれるとともに加熱され、用紙に転写されたトナー像が定着される。

そして、画像形成部９及び画像定着部１０において画像形成がなされた用紙は、排出ローラ対１１によって排紙部３に排出される。一方、上記転写後、感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーは、クリーニングローラ１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電器１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われることとなる。

次に、図２を参照して本発明の画像形成装置に用いられるドラムユニットについて説明する。図２はドラムユニットの斜視図である。

図２に示すように、感光体ドラム１４、クリーニングローラ１７等が枠体３１の中に配設されて、画像形成装置１本体に対して引き出しが可能なドラムユニット３０を構成している。感光体ドラム１４は、その回転軸１４ａの両端部を枠体３１に支持されて、枠体３１内に回転可能に保持されている。また、感光体ドラム１４の一端部には図示しない駆動ギアが設けられており、ドラムユニット３０が画像形成装置１本体に装着されると、駆動ギアが画像形成装置１本体内に備えられた図示しない駆動手段と接続される。

クリーニングローラ１７は、その回転軸１７ａの両端部を枠体３１に付設された可動軸受３２によって支持されて、枠体３１内に回転可能に保持されている。また、クリーニングローラ１７の一端部には図示しない駆動ギアが設けられ、このクリーニングローラ１７の駆動ギアは感光体ドラム１４の駆動ギアと駆動接続されており、感光体ドラム１４が画像形成装置１内の駆動手段によって駆動されると、感光体ドラム１４とは異なる周速で回転するように構成されている。

枠体３１の両側面に設けられた可動軸受３２は、両端部に円孔３２ａ，３２ｂがそれぞれ設けられており、一方の円孔３２ａにクリーニングローラ１７の回転軸１７ａを支持している。また、他方の円孔３２ｂを、枠体３１の側面に感光体ドラム１４の回転軸１４ａと平行となるように形成された支点ピン３３に外挿することにより、支点ピン３３を中心としてクリーニングローラ１７を感光体ドラム１４周面と離接する方向に揺動可能となっている。そして、可動軸受３２の端部と枠体３１に設けられた図示しない引掛部とを結ぶように付勢バネ３４が張架されており、クリーニングローラ１７が所定の圧力で感光体ドラム１４に圧接されている。

ここで、クリーニングローラ１７が、製造時の寸法誤差等が原因でその回転軸方向に偏磨耗を生じた場合に、付勢バネ３４によりそのままの状態で感光体ドラム１４に押圧され続けると、感光体ドラム１４若しくはクリーニングローラ１７に極端な片削れが発生してしまい、設計寿命よりも著しく短い期間で感光体ドラム１４若しくはクリーニングローラ１７を交換しなければならないことがある。そのため、本発明においては、クリーニングローラ１７を支持する可動軸受３２の感光体ドラム１４方向への揺動を所定の位置までに規制することができる調整部材３５を設けたことを特徴としている。

以下、図３〜図５を参照して、ドラムユニットに付設される調整部材及びこの調整部材の取付方法について説明する。図３は調整部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。図４及び図５はドラムユニットの側面図であり、図４は可動軸受と調整部材との隙間調整前の状態、図５は可動軸受と調整部材との隙間調整後の状態を示している。なお、説明の便宜上、図４及び図５においては、枠体の一方の側面に配設されている可動軸受及び調整部材にのみ着目し、他方の側面に配設されている可動軸受及び調整部材については説明を省略するが、両者は互いに対称に配置されている点を除いて構成は同じである。

図３に示すように、調整部材３５は、背面側３５ａが円弧状に形成された略コ字形状の板部材であって、一方の端部には固定ネジ３６が挿通される円孔３５ｂが設けられており、他方の端部には固定ネジ３７（図２参照）が挿通される長孔３５ｃが設けられている。なお、長孔３５ｃは、後述するように調整部材３５が固定ネジ３６を中心として回動できるように、円孔３５ｂと長孔３５ｃとが配列する方向に対して、直交する方向に長くなるように形成されている。

この調整部材３５を枠体３１に取り付ける際には、装置組立時に先ず、図４に示すように、調整部材３５を背面側３５ａが可動軸受３２に対向するように配置し、固定ネジ３６を円孔３５ｂに通して枠体３１に設けられた図示しないネジ孔に螺合することによって、枠体３１に対して固定ネジ３６を中心に回動可能に保持する。なお、この時可動軸受３２は付勢バネ３４の付勢力によって、クリーニングローラ１７が感光体ドラム１４と線接触するように位置づけられている。

次いで、図５に示すように、調整部材３５を回動させて、可動軸受３２と調整部材３５との間に、感光体ドラム１４やクリーニングローラ１７の材質及び画像形成装置１の仕様によって適宜決定される所定の隙間量が形成されるように、隙間ゲージ等を用いて調整部材３５の位置を調整する。ここで、可動軸受３２と対向する調整部材３５の背面側３５ａが円弧状に形成されていることにより、調整に用いる隙間ゲージと調整部材３５が常に１点で接触するため、調整部材３５の位置調整をより精確に行うことができる。

そして、調整部材３５の位置調整を行った後、固定ネジ３７を長孔３５ｃに通して枠体３１に設けられたネジ孔３８に螺合して、調整部材３５を枠体３１に対して固定する。これにより、ドラムユニット３０が画像形成装置１に装着されて、画像形成動作が行われることによって感光体ドラム１４及びクリーニングローラ１７が磨耗すると、可動軸受３２が付勢バネ３４の付勢力によって調整部材３５側へと揺動することとなるが、可動軸受３２の揺動は可動軸受３２が調整部材３５へと当接する位置までに規制されるようになる。

以上のように、調整部材３５によって、クリーニングローラ１７を支持する可動軸受３２の感光体ドラム１４方向への揺動を、所定の位置までに規制することにより、例えば製造時の寸法誤差等が原因で、クリーニングローラ１７がその回転軸方向に偏磨耗を生じ、付勢バネ３４によりそのままの状態で感光体ドラム１４に押圧され続けた場合でも、削れた側の可動軸受３２が調整部材３５に当接する位置で揺動が規制されて、その位置で他方が削れてくるのを待つようになるため、感光体ドラム１４若しくはクリーニングローラ１７に極端な片削れが発生することが防止され、長期間にわたって良好な画像を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、例えば、上記実施形態においては、クリーニングローラ１７を支持する可動軸受３２は枠体３１に対して揺動可能に支持されているが、これはクリーニングローラ１７を感光体ドラム１４に離接する方向に摺動可能に支持することも可能である。また、上記実施形態においては枠体３１の両側面に可動軸受３２の揺動を規制する調整部材３５を配設したが、クリーニングローラ１７の一端部に駆動を伝達する駆動ギアが設けられている場合には、駆動ギアが設けられている端部側の方が感光体ドラム１４への押圧力が大きくなり磨耗するのが速くなるため、クリーニングローラ１７の一端部に駆動系が接続されている場合には、少なくともその端部側にのみ調整部材３５を設けておけば良い。

また、上記実施形態においては、感光体ドラム１４、クリーニングローラ１７等がドラムユニット３０として構成されている画像形成装置１を例に挙げて説明したが、これは感光体ドラム１４、クリーニングローラ１７等がユニット化されていない画像形成装置であっても本発明を適用することができる。

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に利用することができ、特に像担持体上のトナー像を用紙等に転写した後、像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニングローラを有する画像形成装置に利用することができる。

は、本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。 は、ドラムユニットの斜視図である。 は、調整部材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 は、可動軸受と調整部材との隙間調整前の状態を示すドラムユニットの側面図である。 は、可動軸受と調整部材との隙間調整後の状態を示すドラムユニットの側面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
９ 画像形成部
１０ 画像定着部
１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４ａ 回転軸
１７ クリーニングローラ
１７ａ 回転軸
３０ ドラムユニット
３１ 枠体
３２ 可動軸受
３２ａ，３２ｂ 円孔
３３ 支点ピン
３４ 付勢バネ
３５ 調整部材
３５ａ 背面側
３５ｂ 円孔
３５ｃ 長孔
３６，３７ 固定ネジ
３８ ネジ孔

Claims (2)

1. トナー像が担持される像担持体と、
   前記像担持体表面を摺擦して残留トナー等を除去するクリーニングローラと、
   該クリーニングローラの回転軸方向両端部に配設され、前記クリーニングローラを回転可能に支持し、前記クリーニングローラを前記像担持体と離接する方向に移動可能に構成された一対の可動軸受と、
   該可動軸受を、前記クリーニングローラを前記像担持体へと接触させる方向へと付勢する付勢手段とを、備えた画像形成装置において、
   少なくとも一方の前記可動軸受の近傍には、該可動軸受の前記クリーニングローラを前記像担持体へと接触させる方向への移動を所定の位置までに規制することができる調整部材を設け、
   前記調整部材が設けられる位置の調節により前記所定の位置が調節されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記調整部材は、前記可動軸受と対向する側が円弧状に形成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。

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