JP4906601B2 - シール構造及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される画像形成装置の現像装置やクリーニング装置に適用可能なトナーのシール構造に関する。また、このシール構造を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成動作は以下のようである。感光体ドラムの表面は帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光装置のＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像装置で現像することにより、感光体ドラム表面にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体ドラムと転写部材とを接触、或いは近接させて構成した転写領域に用紙を挿通する時に、用紙に転写される。

上記のような画像形成動作の主要部である現像装置においては、一般的に、静電潜像の現像方法として、回転部材である現像ローラの表面にトナーを付着させ、この現像ローラ表面から像担持体表面へと、静電気力によりトナーを移動させるという手法が採用されている。

一方、トナー像を用紙に転写させた後には、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付着したまま残留してしまうことがある。この感光体ドラム表面に付着した残留トナーは、次の新たな画像形成の障害となるので、そのクリーニングが必要となる。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回転部材であるクリーニングローラやクリーニングブラシなどを押し付けることにより、回転部材に残留トナーを移動させて回収する方法や、感光体ドラム表面にクリーニングブレードを接触させて残留トナーを掻き取る方法、或いはこれらの方法を組み合わせたクリーニング方法が広く知られている。

ここで、画像形成装置内部の汚染防止や好適な画像品質の維持を目的として、現像装置やクリーニング装置において、トナーが、上記回転部材である現像ローラやクリーニングローラなどの軸受部から軸線方向外側に漏れないようにするために、回転部材の軸線方向両端部の箇所にシール構造が設けられている。このようなシール構造を現像装置に用いた画像形成装置の一例を、特許文献１に見ることができる。特許文献１に記載された画像形成装置の現像装置では、回転部材である現像ローラの軸線方向両端面と、現像装置の側板との間に、現像ローラの端部に嵌合する凹部を設けたシール部材を配置している。
特開平４−３６７８８０号公報（第３頁、図２）

特許文献１に記載された画像形成装置の現像装置では、回転部材である現像ローラの軸線方向両端部の箇所において、現像ローラの端部に嵌合する凹部を設けたシール部材を配置するというシール構造により、トナーの、軸線方向外側への漏洩を防止するという効果を得ている。しかしながら、このシール構造は、現像ローラのローラ部端面全体でシール部材に圧接しているので、この端面全体に常時摩擦力が作用している。これにより、現像ローラのローラ部端面や、シール部材の当接面の磨耗が著しく、早い段階でこの部分が劣化する恐れがある。したがって、早期にトナーの漏洩が発生し始める可能性がある。そして、このような現像ローラやシール部材の損耗を防止するために、それらの部材の耐久性を高めるとなると、大幅なコストアップが生じる恐れがある。

また、現像ローラのローラ部端面全体に常時摩擦力が作用していることによって、摩擦熱が発生し易くなることも懸念される。これにより、トナーの溶融や固着といった問題が生じる恐れがある。その結果、現像ローラの破損や画像品質の低下といった不具合を招く可能性が高くなる。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、回転部材と、この回転部材を回転可能にして保持する壁部との間に設けられ、トナーの漏洩を防止するシール構造において、低コストで実施可能な、より簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合を併発することもなく、回転部材の軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止することが可能なシール構造を提供することを目的とする。また、このようなシール構造を備えることにより、好適な画像品質を維持し続けることが可能な高性能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、回転部材と、この回転部材を回転可能にして保持する壁部との間に設けられ、トナーの漏洩を防止するシール構造において、前記回転部材の軸部の表面に、周方向に設けた溝部と、内径が前記軸部の外径より小さく且つ前記溝部の内径より大きい円形の穴が設けられ、この穴に軸部を通して、溝部内に配置されたフィルム状のシール部材とを備えるとともに、このフィルム状のシール部材の、一方の面が溝部内壁に当接し、他方の面が前記壁部に当接することとした。

また、上記構成のシール構造において、前記シール部材は、前記回転部材の溝部内壁に圧接状態にして当接していることとした。

また、上記構成のシール構造において、前記シール部材と前記壁部との間に、内径が前記軸部の外径より大きい穴が設けられた、ブロック状の弾性部材を備えることとした。

また本発明では、上記構成のシール構造を、画像形成装置の、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置の回転部材であるクリーニングブラシに対して備えることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記溝部は、前記クリーニングブラシの軸部にブラシ部を接着するための、接着剤の流れ止め溝であることとした。

本発明の構成によれば、回転部材と、この回転部材を回転可能にして保持する壁部との間に設けられ、トナーの漏洩を防止するシール構造において、前記回転部材の軸部の表面に、周方向に設けた溝部と、内径が前記軸部の外径より小さく且つ前記溝部の内径より大きい円形の穴が設けられ、この穴に軸部を通して、溝部内に配置されたフィルム状のシール部材とを備えるとともに、このフィルム状のシール部材の、一方の面が溝部内壁に当接し、他方の面が前記壁部に当接することとしたので、できるだけ小さい接触面積にしてシール部材を回転部材に接触させ、トナーの漏洩を防止することが可能である。これにより、大きな接触圧にてシール部材を回転部材に接触させる必要がなく、磨耗の進行を抑制することができる。また、シール箇所における摩擦熱の発生も抑制することが可能である。したがって、低コストで実施可能な、より簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合を併発することもなく、回転部材の軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止することが可能なシール構造を得ることができる。

また、前記シール部材は、前記回転部材の溝部内壁に圧接状態にして当接していることとしたので、シール部材と回転部材とが密着する。これにより、シール部材と回転部材との間のシール性が向上する。したがって、回転部材の軸線方向外側への、トナーの漏洩防止に対する効果を高めることが可能である。

また、前記シール部材と前記壁部との間に、内径が前記軸部の外径より大きい穴が設けられた、ブロック状の弾性部材を備えることとしたので、弾性部材の作用により、シール部材が、回転部材に対して常時圧接している状態を保持することができる。また、両者の接触領域が均一になるようにすることができる。したがって、シール箇所の微小な領域においても、トナーの漏洩を防止することが可能である。その結果、回転部材の軸線方向外側への、トナーの漏洩防止に対する効果を一層向上させることができる。

また本発明では、上記構成のシール構造を、画像形成装置の、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置の回転部材であるクリーニングブラシに対して備えることとしたので、低コストで実施可能な、より簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合を併発することもなく、クリーニングブラシの軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止することができ、好適な画像品質を維持し続けることが可能な高性能な画像形成装置を得ることができる。

また、上記構成の画像形成装置において、前記溝部は、前記クリーニングブラシの軸部にブラシ部を接着するための、接着剤の流れ止め溝であることとしたので、接着剤の軸線方向外側への流出を防止するための溝を、トナーの漏洩を防止するシール構造に流用することができる。したがって、シール構造のために、あらためて溝部を設けるのに必要な手間やコストを省くことが可能である。その結果、さらに低コストで実施可能な簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合の併発を予防しながら、クリーニングブラシの軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止できるようになる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づき説明する。なお、この実施形態に係るシール構造は、画像形成装置において、像担持体である感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置の、回転部材であるクリーニングブラシに対して備えられているものとする。

最初に、本発明の実施形態に係るシール構造を備えた画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は、画像形成装置の一例であるプリンタの概略構造を示す模型的垂直断面左側面図である。図１において右方がプリンタの前面側、左方が背面側である。

図１に示すように、プリンタ１の本体２の内部下方には、用紙収容部である給紙カセット３が配置されている。給紙カセット３の内部には、用紙Ｐが積まれて収容されている。給紙カセット３の用紙搬送方向下流部上方には、給紙装置４が配置されている。この給紙装置４により、用紙Ｐは図１において給紙カセット３の右上方に向けて送り出される。

給紙カセット３の用紙搬送方向下流には、用紙搬送路５、レジストローラ６、画像形成部２０、及び転写部３０が配置されている。給紙カセット３から送り出された用紙Ｐは、用紙搬送路５を通ってレジストローラ６に到達する。レジストローラ６は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部２０で形成されるトナー像とのタイミングを計り、用紙Ｐを転写部３０へと送り出す。

外部コンピュータ（図示せず）からの文字や図形、模様などの画像データ信号がプリンタ１に送信され、この画像データに基づき、画像形成部２０上方に備えられた光学部７にて制御されるレーザ光Ｌ（図中一点鎖線）が照射される。これにより、画像形成部２０においては、像担持体である感光体ドラム２１上に原稿画像の静電潜像が形成され、この静電潜像からトナー像が現像される。トナー像は、前記レジストローラ６によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、感光体ドラム２１と転写部３０の転写ローラ３１とが圧接して形成される転写ニップ部にて転写される。

画像形成部２０、及び転写部３０の用紙搬送方向下流には、定着部８、用紙搬送路９、及び用紙排出部１０が配置されている。転写部３０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部８へと送られ、熱ローラによりトナー像が定着される。定着部８から排出された用紙Ｐは、用紙搬送路９を通って上方へ送られ、本体２の上面に設けられた用紙排出部１０から機外に排出される。

続いて、プリンタ１の画像形成部２０周辺の詳細な構成について、図１に加えて、図２を用いて説明する。図２は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大左側面図である。

図１及び図２に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、図２に示すように、感光体ドラム２１の回転方向に沿って順に、帯電装置４０、現像装置５０、クリーニング装置６０、及び除電装置７０が配置されている。転写部３０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、現像装置５０とクリーニング装置７０との間に設けられている。

感光体ドラム２１は、プリンタ１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を設けた無機感光体のドラムである。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。

帯電装置４０は、コロナ放電帯電器を用いたスコロトロン帯電装置である。なお、同じくコロナ放電帯電器を用いたコロトロン帯電装置や、ローラまたはブラシ等を用いた接触帯電装置であっても構わない。この帯電装置４０により、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。

現像装置５０は、そのハウジング５１の内側に、現像ローラ５２と、搬送スクリュー５３と、攪拌スクリュー５４とを備えている。現像ローラ５２は、現像方式が接触、或いは非接触であって、感光体ドラム２１の近傍に設けられている。現像ローラ５２には、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ５２により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに感光体ドラム２１の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。トナーは、現像装置５０の上方に設けられたトナー供給容器５５（図１参照）に収容され、図示しない搬送手段により、攪拌スクリュー５４の上方からハウジング５１内に補給される。補給されたトナーは、現像装置５０内において、攪拌スクリュー５４及び搬送スクリュー５３により、攪拌されながら現像ローラ５２の箇所まで搬送される。

転写部３０には、転写ローラ３１が備えられている。この転写ローラ３１が感光体ドラム２１に圧接し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。転写ローラ３１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム２１の周速度と同じになるように回転せしめられている。また、転写ローラ３１には、必要に応じて、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性とは異なる極性の転写バイアスが印加される。なお、図２において、用紙Ｐの搬送経路を二点鎖線で描画している。

クリーニング装置６０は、図２に示すように、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、転写ニップ部のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置６０は、そのハウジング６１の内側に、回転部材であるクリーニングブラシ６２、クリーニングブレード６３、及びトナー排出スクリュー６４を備えている。クリーニングブラシ６２及びクリーニングブレード６３は、感光体ドラム２１に圧接し、用紙Ｐへのトナー像の転写後、感光体ドラム２１表面に残留したトナーなどの付着物を除去してクリーニングする。感光体ドラム２１表面から除去されたトナーは、ハウジング６１内に一旦回収され、トナー排出スクリュー６４により、クリーニング装置６０の外部の図示しない廃棄トナー回収容器に排出される。

除電装置７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）７１を備えている。ＬＥＤ７１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。除電装置７０は、ＬＥＤ７１の除電光を感光体ドラム２１に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。

以上のような構成の画像形成装置１において、本発明のシール構造は、前述のように、感光体ドラム２１表面をクリーニングするクリーニング装置６０の、回転部材であるクリーニングブラシ６２に対して備えられており、以下、その詳細を説明する。

本発明の実施形態に係るシール構造の詳細な構成について、図２に加えて、図３〜図６を用いて説明する。図３はクリーニング装置の斜視図、図４はクリーニング装置のクリーニングブラシのシール構造周辺を示す垂直断面部分正面図、図５はクリーニングブラシのシール構造周辺を示す部分拡大斜視図、図６はシール部材の斜視図である。なお、図４及び図５は、図３の円Ａの箇所を描画した垂直断面部分正面図及び部分拡大斜視図である。そして、図４及び図５においては、ハウジング６１の壁部６１ａに対して、図の右方がクリーニング装置６０の内側に、左方が外側になる。

図２及び図３に示すクリーニング装置６０に備えられたクリーニングブラシ６２は、両端部がハウジング６１に支持され、その一端から回転のための動力が伝達される。

クリーニングブラシ６２の両端部では、その軸部６２ａが、図４及び図５に示すように、ハウジング６１の壁部６１ａに対して、軸受６５を介して回転可能にして保持されている。この軸受６５の箇所の内側に、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側へのトナーの漏洩を防止するシール構造８０が備えられている。

シール構造８０は、図４及び図５に示すように、溝部８１と、シール部材８２と、弾性部材８３とを備えている。

溝部８１は、クリーニングブラシ６２の軸部６２ａに設けられている。溝部８１は、軸部６２ａの周面の表面であって、軸線方向と直角をなす周方向にぐるりと刻んで設けられている。この溝部８１は、図４に示すように、クリーニングブラシ６２の軸部６２ａにブラシ部６２ｂを接着するための接着剤６２ｃ（図中破線部）の、軸線方向外側への流れ止め溝を兼ねている。

シール部材８２は、フィルム状の材料で構成され、溝部８１内に配置されている。シール部材８２は、図６に示すように所謂ドーナツ形状をなし、内径が、クリーニングブラシ６２の軸部６２ａの外径より小さく、且つ溝部８１の内径より大きい円形の穴８２ａを有している。シール部材８２は、この円形の穴８２ａに、軸部６２ａが溝部８１の箇所まで挿入され、その内側の面が、溝部８１の軸線方向内側の内壁に、圧接状態にして当接するように備えられている。なお、このシール部材８２の溝部８１への配置は、図６に示すようにシール部材８２に設けられた、穴８２ａから外周まで延びるスリット８２ｂを用いて、シール部材８２を弾性変形させ、径方向に穴８２ａを開放することにより簡単に実施することができる。

弾性部材８３は、ブロック状の、スポンジなどといった発泡材料で構成され、シール部材８２と、ハウジング６１の壁部６１ａとの間に備えられている。弾性部材８３は、シール部材８２と同様に、内径が、軸部６２ａの外径より大きい円形の穴を有している。弾性部材８３は、この円形の穴に軸部６２ａが挿入され、壁部６１ａの内面に固定されている。シール部材８２は、その軸線方向外側の面が、弾性部材８３の内側の面に貼付されているが、弾性部材８３の内側の面に必ず当接するように配置する、好ましくは圧接状態にして当接するように配置すれば、貼付しなくても構わない。

なお、弾性部材８３を用いることなく、シール部材８２を直接壁部６１ａに当接、若しくは貼付しても構わない。この場合、シール部材８２を、その内側の面が溝部８１内側の内壁に当接、好ましくは圧接状態にして当接し、外側の面が壁部６１ａ内面に当接するように配置する。

このようにして、回転部材であるクリーニングブラシ６２と、このクリーニングブラシ６２を回転可能にして保持する壁部６１ａとの間に設けられ、トナーの漏洩を防止するシール構造８０において、クリーニングブラシ６２の軸部６２ａの表面に、周方向に設けた溝部８１と、内径が軸部６２ａの外径より小さく且つ溝部８１の内径より大きい円形の穴８２ａが設けられ、この穴８２ａに軸部６２ａを通して、溝部８１内に配置されたフィルム状のシール部材８２とを備えるとともに、このフィルム状のシール部材８２の、一方の面が溝部８１内壁に当接し、他方の面が（弾性部材８３を介して）壁部６１ａに当接するので、できるだけ小さい接触面積にしてシール部材８２をクリーニングブラシ６２に接触させ、トナーの漏洩を防止することが可能である。これにより、大きな接触圧にてシール部材８２をクリーニングブラシ６２に接触させる必要がなく、磨耗の進行を抑制することができる。また、シール箇所における摩擦熱の発生も抑制することが可能である。したがって、低コストで実施可能な、より簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合を併発することもなく、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止することが可能なシール構造８０を得ることができる。

また、シール部材８２は、クリーニングブラシ６２の溝部８１内壁に圧接状態にして当接しているので、シール部材８２とクリーニングブラシ６２とが密着する。これにより、シール部材８２とクリーニングブラシ６２との間のシール性が向上する。したがって、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側への、トナーの漏洩防止に対する効果を高めることが可能である。

そして、シール部材８２と壁部６１ａとの間に、内径が軸部６２ａの外径より大きい穴が設けられた、ブロック状の弾性部材８３を備えているので、弾性部材８３の作用により、シール部材８２が、クリーニングブラシ６２に対して常時圧接している状態を保持することができる。また、両者の接触領域が均一になるようにすることができる。したがって、シール箇所の微小な領域においても、トナーの漏洩を防止することが可能である。その結果、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側への、トナーの漏洩防止に対する効果を一層向上させることができる。

また本発明では、上記構成のシール構造８０を、プリンタ１の、感光体ドラム２１表面をクリーニングするクリーニング装置６０の回転部材であるクリーニングブラシ６２に対して備えたので、低コストで実施可能な、より簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合を併発することもなく、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止することができ、好適な画像品質を維持し続けることが可能な高性能なプリンタ１を得ることができる。

さらに、溝部８１は、クリーニングブラシ６２の軸部６２ａにブラシ部６２ｂを接着するための、接着剤６２ｃの流れ止め溝であるので、接着剤６２ｃの軸線方向外側への流出を防止するための溝を、トナーの漏洩を防止するシール構造８０に流用することができる。したがって、シール構造８０のために、あらためて溝部８１を設けるのに必要な手間やコストを省くことが可能である。その結果、さらに低コストで実施可能な簡便な構成で、トナーの溶融や固着といった不具合の併発を予防しながら、クリーニングブラシ６２の軸線方向外側へのトナーの漏洩を確実に防止できるようになる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、本発明のシール構造をクリーニング装置６０のクリーニングブラシ６２に対して適用した形態を、一例として掲げたが、他の回転部材に対して適用することも可能である。クリーニングブラシ６２のほかの例としては、図２に示したような、同じクリーニング装置６０のトナー排出スクリュー６４や、現像装置５０の現像ローラ５２、搬送スクリュー５３、及び攪拌スクリュー５４に対しても、本発明のシール構造を適用することができる。

また、シール構造８０のシール部材８２は、外形が円形である必要はなく、内径が軸部６２ａの外径より小さく且つ溝部８１の内径より大きい円形の穴８２ａが設けられていれば、外形は四角形や八角形など他の形状であっても構わない。同様に、弾性部材８３の外形も、円形以外の他の形状であっても構わない。

本発明は、トナーなどといった粉体の漏洩を防止するシール構造において利用可能である。

本発明の実施形態に係るシール構造を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構造を示す模型的垂直断面左側面図である。 図１のプリンタの画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大左側面図である。 図２に示すクリーニング装置の斜視図である。 図３のクリーニングブラシのシール構造周辺を示す垂直断面部分正面図である。 図３のクリーニングブラシのシール構造周辺を示す部分拡大斜視図である。 図５に示すシール部材の斜視図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
６０ クリーニング装置
６１ ハウジング
６１ａ 壁部
６２ クリーニングブラシ（回転部材）
６２ａ 軸部
６２ｂ ブラシ部
６２ｃ 接着剤
８０ シール構造
８１ 溝部
８２ シール部材
８２ａ 穴
８３ 弾性部材

Claims (5)

1. 回転部材と、この回転部材を回転可能にして保持する壁部との間に設けられ、トナーの漏洩を防止するシール構造において、
   前記回転部材の軸部の表面に、周方向に設けた溝部と、内径が前記軸部の外径より小さく且つ前記溝部の内径より大きい円形の穴が設けられ、この穴に軸部を通して、溝部内に配置されたフィルム状のシール部材とを備えるとともに、このフィルム状のシール部材の、一方の面が溝部内壁に当接し、他方の面が前記壁部に当接することを特徴とするシール構造。
2. 前記シール部材は、前記回転部材の溝部内壁に圧接状態にして当接していることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
3. 前記シール部材と前記壁部との間に、内径が前記軸部の外径より大きい穴が設けられた、ブロック状の弾性部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシール構造を、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置の回転部材であるクリーニングブラシに対して備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記溝部は、前記クリーニングブラシの軸部にブラシ部を接着するための、接着剤の流れ止め溝であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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