JP5216751B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらを機能的に備えた複合機といった電子写真プロセスによる画像形成装置には、感光体から転写紙に転写しきれなかった残留トナーを除去するクリーニング方式として、感光体の表面にカウンタ方向で接触させて残留トナーを掻き取るウレタンゴム等の板状弾性体からなるクリーニングブレードを備えたクリーニング装置を配置したものが周知である。

この際、クリーニングブレードによる残留トナーの掻き取り除去だけではクリーニング性能が不足するため、クリーニングブレードよりも感光体の回転方向上流側で感光体表面と接触することで残留トナーを除去する弾性体ローラや毛ブラシローラといったクリーニングローラを設置したものが知られている。

また、感光体に、硬度が非常に高く、長寿命・低摩耗を実現したアモルファスシリコン感光体を用いた画像形成装置の場合には、感光体表面への帯電工程によって発生する放電生成物を除去するために、トナーに研磨粒子を外添し、感光体とクリーニングローラとのニップ部にトナーを介在させてクリーニングローラにトナーを付着させつつ感光体との接触回転で感光体表面を研磨するものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

さらに、このようなクリーニングローラを配置した場合には、クリーニングローラに付着した残留トナーのトナー量を規制するために、クリーニングローラに当接するスクレーパを配置するのが望ましい。

そして、クリーニングローラやクリーニングブレードによって感光体の表面から除去した残留トナーは、回収容器に回収される。また、回収容器に回収された残留トナーは、回収容器内に配置された螺旋（スクリュー又はスパイラル）形状の回転体であるトナー回収体によってクリーニング装置の奥行き方向に搬送され、回収されるのが一般的である。

一方、近年の複写機やプリンタは、画像形成時に転写紙の搬送経路を短くし画像形成時間を短縮している。

この転写紙の搬送経路を短くする構成として、転写紙を重力方向垂直上方に向けて搬送する縦紙搬送経路が多く採用されており、上述したクリーニング装置は、感光体に対して重力方向垂直上方に設置されることとなる（例えば、特許文献２参照）。

そのため、トナー回収体は、クリーニングブレードの近傍に設置して、でき得る限り感光体の表面とクリーニングブレードとの当接部位へのトナーストレスを軽減する構成とするのが望ましい。

尚、クリーニングローラの表面に付着した残留トナー量を規制するため、クリーニングローラの表面にカウンタ方向で当接するスクレーパを配置するのが望ましい（例えば、特許文献３参照)。

特開平１０−０６３１５７号公報 特開２００５−０４９６２０号公報 特開２００８−２３３６６４号公報

ところが、上述したように、感光体に対して重量方向垂直上方にクリーニング装置を配置した場合、残留トナーが常時堆積し易いため、クリーニングローラと感光体の表面との当接位置、クリーニングブレードと感光体表面との当接位置、トナー回収体の配置等、これらの配置関係によっては、クリーニングローラとトナー回収体とによる残留トナーの回収搬送方向が重なってしまう等、感光体の表面とクリーニングブレードとの当接部位に残留トナー圧縮力が増大して、感光体の表面とクリーニングブレードとの当接部位から残留トナーがすり抜けてしまう要因となってしまうという問題が生じていた。

また、クリーニングローラの表面に付着した残留トナー量を規制するスクレーパを配置した場合には、そのスクレープ位置を残留トナーの堆積面よりも下方に設定してしまうと、残留トナーと一緒に混入してくる転写紙の紙粉（繊維）等がスクレーパに噛み込んでしまう要因ともなる。

そして、このような紙粉等をスクレーパで噛み込んでしまうと、クリーニングローラの表面に筋状のクリーニング（摺擦）不良が発生し、このまま画像形成処理を継続してしまうと感光体の研磨ムラとなり、画像スジが発生してしまうという問題も生じていた。

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、転写紙に転写する画像が形成される感光体と、該感光体よりも重力方向上方に配置されたクリーニング装置を備えた画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記感光体の表面に該感光体の回転方向とカウンタ方向で当接して転写後の残留トナーを掻き落とす弾性板状のクリーニングブレードと、該クリーニングブレードよりも前記感光体の回転方向の上流側で前記感光体の表面と当接し、該当接部において同一方向に当接回転して前記感光体の表面に付着した残留トナーを除去するクリーニングローラと、前記クリーニングローラ及び前記クリーニングブレードによって前記感光体の表面から除去された残留トナーを残留トナー回収タンクに回収するトナー回収体を備え、前記クリーニングブレード先端と前記感光体との当接点が前記トナー回収体の外径領域よりも前記感光体の回転方向上流側に位置することを特徴とする。

この際、前記トナー回収体は、螺旋形状で回転する回転体であることが好ましい。

また、前記感光体がアモルファスシリコンであり、トナーには研磨粒子が外添されているのが好ましい。

本発明の画像形成装置は、感光体の表面とクリーニングブレードとの当接部位における残留トナー圧縮力を軽減し得て、感光体の表面とクリーニングブレードとの当接部位からの残留トナーのすり抜けを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置としての複合機の説明図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置の要部の断面図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の要部の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の要部の拡大説明図である。 従来のクリーニング装置の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置による実験例の結果を示す図表である。

次に、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、複合機に適用し、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は、本発明の画像形成装置における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置としての複合機の説明図、図２は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を搭載した画像形成装置の要部の断面図、図３は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の要部の拡大断面図、図４は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の要部の拡大説明図、図５は従来のクリーニング装置の拡大断面図、図６は本発明の一実施形態に係るクリーニング装置による実験例の結果を示す図表である。

（複合機の全体構成）
図１において、１は複写機・プリンタ・ファクシミリ・スキャナーの各機能を具備した画像形成装置としての複合機である。

複合機１は、装置本体２の前面（紙面手前）から引き出し可能な給紙トレイ３と、装置本体２の側面に設けられた手差し給紙トレイ４と、複写機・ファクシミリ・スキャナーとして原稿を読み取るための自動原稿送り装置５と、自動原稿送り装置５を利用して読み取った原稿の読取データ又は図示を略するパーソナルコンピュータ等から出力された出力データに基づく画像データに応じてレーザ光（図示せず）を照射する露光デバイス６と、給紙トレイ３又は手差し給紙トレイ４から送られてきた転写紙（図示せず）の表面にトナー画像を形成する画像形成部７と、そのトナー画像を転写紙表面に定着する定着部８と、画像定着済みの転写紙を排出する排出部９と、画像形成装置のメインスイッチ１０と、装置本体２の前面上向きに配置された液晶パネルスイッチ等の表示部１１と、を備えている。

露光デバイス６は、画像形成処理等に関わる各種駆動制御のための制御回路やメモリ等（図示せず）で処理された画像データに基づいてレーザ光を照射する。

画像形成部７は、露光デバイス６から照射されたレーザ光により静電潜像が形成される像担持体としてのアモルファスシリコン製のドラム状の感光体１２と、感光体１２に形成された静電潜像をトナー像に現像するための現像装置１３と、現像装置１３に補給用トナーを供給するトナー収納容器１４とを備えている。

尚、トナー収納容器１４は、装置本体２に対して着脱可能（交換可能）とされ、装置本体２の正面カバー（図示せず）を開放することによって装置本体２の前面からトナー収納容器１４の着脱を行えるようになっている。

また、図２に示すように、感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向（図示矢印参照）に沿う画像形成プロセス順に、帯電デバイス１５・露光デバイス６（図２においてはレーザ光としてＬＢで示す）・現像装置１３・転写デバイス（転写ローラ）１６・クリーニングデバイス（クリーニング装置）１７・除電デバイス１８を備えている。

これにより、感光体１２が図示しない駆動手段によって所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動され、その表面が帯電デバイス１５によって所定の極性・電位に帯電される。

帯電後の感光体１２は、その表面に露光デバイス６によって静電潜像が形成される。ここで、露光デバイス６は、パーソナルコンピュータ等から出力された印刷データに含まれる画像データに基づいて、感光体１２の表面にレーザ光ＬＢを照射し、感光体１２の表面のレーザ光照射部分の電荷を除去して画像データに応じた静電潜像を形成する。

そして、感光体１２の表面に形成された静電潜像は、現像装置１３によって電荷を有するトナーが静電的に付着されて未定着トナー像として現像される。さらに、その未定着トナー像は、転写デバイス１６によって転写紙に転写像として転写される。

この際、転写紙に未定着トナー像を転写した感光体１２は、クリーニングデバイス１７によって残留トナー等の除去処理が行われた後、次の画像形成時の帯電のために除電デバイス１８により除電処理が施される。

（現像装置１３の構成）
現像装置１３は、内部にトナーを循環移動させつつ感光体１２にトナーを供給するもので、トナー供給方向上流側から順に、一対のスパイラルフィーダ（攪拌ミキサー）１９，２０と、感光体１２と対向する現像ローラ２１とを回転可能に備えている。

また、現像装置１３の内部には、スパイラルフィーダ１９，２０の間を隔絶する隔壁１３ａが形成されている。この隔壁１３ａの両端は、現像装置１３の縦壁との間に隙間が形成されており、トナー補給口１３ｂの下方に設けられたスパイラルフィーダ１９により現像装置１３の一方（図２の紙面奥行き方向）へとトナーが攪拌搬送（往路）された後に、この一方側の隙間で折り返されてスパイラルフィーダ２０により現像装置１３の他方（図２の紙面手前方向）へとトナーが攪拌搬送（復路）されてこの他方側の隙間で再び折り返される循環経路が構成されている。

さらに、現像装置１３のトナー補給口１３ｂの近傍の壁面には、現像装置１３のトナー量を検出するトナーセンサ２２が設けられている。

現像ローラ２１は、その周面が感光体１２の周面と対向するように配置されている。従って、現像ローラ２１に搬送されつつあるトナーは、現像ローラ２１を介して感光体１２の周面に供給され、これによって感光体１２の周面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。

トナーセンサ２２は、トナー補給口１３ｂの近傍に設けられており、その出力信号に基づいてトナー補給口１３ｂ付近のトナー量が検出され、制御回路によってトナー収納容器１４からのトナー補給量や補給タイミング等が制御される。

（トナー収納容器１４の構成）
トナー収納容器１４は、補給用トナーが収納されると共にトナー補給口１３ｂと対向するトナー供給口２３ａが形成された容器本体２３と、容器本体２３の上面開口を閉成するコンテナカバー２４とを備えている。また、トナー収納容器１４の内部には、一対のトナー攪拌部材２５，２６と、トナー補給口１３ｂから補給用トナーを排出させるスパイラルロッド２７と、駆動モータ等の駆動源（図示せず）の駆動によってこれらトナー攪拌部材２５，２６及びスパイラルロッド２７を回転させる動力伝達系を構成する駆動部２８と、を備えている。

トナー攪拌部材２５，２６は、容器本体２３の一方の側面（駆動部２８側）から他方の側面に跨って設けられている。また、トナー攪拌部材２５，２６は、軸部２９と、軸部２９に設けられた複数の攪拌羽根３０と、を備えている。

（クリーニングデバイス１７）
転写工程後の残留トナーを回収するクリーニングデバイス１７は、図３に示すように、感光体１２の上部（重力方向上方）に設置され、これにより、転写紙搬送経路は、感光体１２の図示左側面から上方に搬送される縦搬送方式となっている（図１参照）。

クリーニングデバイス１７は、感光体１２に向けて開放する筐体３１と、この筐体３１の感光体回転方向下流側の底面に固定されて感光体１２の表面に感光体１２の回転方向とカウンタ方向で当接して転写後の残留トナーを掻き落とす弾性板状のクリーニングブレード３２と、クリーニングブレード３２よりも感光体１２の回転方向の上流側で感光体１２の表面に当接回転して感光体１２の表面に付着した残留トナーを除去するクリーニングローラ３３と、クリーニングローラ３３及びクリーニングブレード３２によって感光体１２の表面から除去された残留トナーを残留トナー回収タンク（図示せず）に回収するトナー回収体３４と、クリーニングローラ３３の表面にカウンタ方向で当接してクリーニングローラ３３の表面に付着した残留トナー量を規制するスクレーパ３５と、を備えている。

クリーニングブレード３２は、本実施の形態においては、硬度７０°、自由長１０ｍｍ、厚さ２．２ｍｍの板状ウレタンゴムからなり、感光体１２への中心方向食込み量は１．２ｍｍに設定している。

クリーニングローラ３３は、本実施の形態においては、ＥＰＤＭ等の発泡体から構成されており、肉厚ｔ＝２ｍｍ、外径φ１４ｍｍである。また、クリーニングローラ３３は、本実施の形態においては、感光体１２に対して１．２倍の周速で回転している。尚、感光体１２の周速は、１００ｍｍ／ｓｅｃである。

トナー回収体３４には、本実施の形態においては、スパイラル状のものが用いられている。

スクレーパ３５は、クリーニングローラ３３と感光体１２との当接部よりもクリーニングローラ３３の回転方向下流側に配置されており、本実施の形態においては、厚さ８０μｍのＳＵＳ板を先端エッジ部でクリーニングローラ３３に接触させている。これにより、スクレーパ３５は、クリーニングローラ３３と感光体１２との当接部で残留トナーを介在して接触回転し、その押圧力によりクリーニングローラ３３の表面に付着した残留トナーを掻き落とすことができる。また、スクレーパ３５は、クリーニングローラ３３及びクリーニングブレード３２の周りに除去した残留トナーが堆積し、クリーニングローラ３３の表面に除去した残留トナーが付着するため、この付着した残留トナーのトナー量を均一に規制する機能を具備している。

このような構成においては、クリーニングブレード３２、クリーニングローラ３３、スクレーパ３５で除去された残留トナーは、感光体１２の回転力、クリーニングローラ３３の回転力により各回転方向へ押し出されながらトナー回収体３４へと搬送され、このトナー回収体３４により紙面奥行き方向（又は手前方向）へと搬送され、クリーニングデバイスの外部に配置した残留トナー回収タンク（図示せず）に回収される。

この際、図４に示すように、クリーニングブレード３２先端部の感光体１２との当接部がトナー回収体３４の外径領域Ｌよりも内側にある場合（図４のＤ，Ｅの場合）には、クリーニングローラ３３の回転方向及び感光体１２の回転方向によるトナー送り方向とトナー回収体３４の回転方向によるトナー送り方向とにより（図３の矢印参照）、クリーニングブレード３２と感光体１２との当接部で残留トナーが最も圧縮される状態となる。このような残留トナーの圧縮が発生すると、クリーニングブレード３２のエッジ部のトナー圧力が上昇してしまい、そのエッジ部から残留トナーがすり抜けるクリーニング不良が発生してしまう。そこで、感光体１２に対するトナー回収体３４及びクリーニングブレード３２との当接部がトナー回収体３４の外径領域Ｌよりも感光体１２の回転方向上流側になるように位置関係を変更させることにより、トナー回収体３４の送り方向がクリーニングブレード３２当接部方向にならないようにした。

ここで、図５に示すように、クリーニングブレード３２の先端の感光体１２との当接位置がトナー回収体３４の回転外径Ｌの範囲内にあると、クリーニングローラ３３の回転方向及び感光体１２の回転方向によるトナー送り（図５の矢印ａ参照）とトナー回収体３４の回転方向によるトナー送り（図５の矢印ｂ参照）とにより、クリーニングブレード３２の先端でトナーが最も圧縮される状態となる。そして、この残留トナーの圧縮により、クリーニングブレード３２の先端部分におけるトナー圧力が上昇し、その先端部分と感光体１２の間から残留トナーがすり抜けるクリーニング不良が発生してしまう。

これに対し、感光体１２に対するトナー回収体３４及びクリーニングブレード３２との当接部がトナー回収体３４の外径領域Ｌよりも感光体１２の回転方向上流側になるように位置関係を変更させれば、上述したクリーニングブレード３２の先端付近でのトナー圧力の集中を緩和することができる。

具体的には、図４の各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにおいて、クリーニング不良の発生有無の確認実験を行った。この実験では、トナー回収体３４の位置を固定し、クリーニングブレード３２の先端部をＡ〜Ｅまでの位置で変更して感光体１２に当接した。その当接部は、全て３ｍｍ間隔でずれており、Ｃ位置をトナー回収体３４の回転外径の端部直下位置とした。そして、常温常湿環境下でＡ４用紙を６％印字濃度で２万枚印字した後、温度３２．５℃、湿度８０％の環境下で５千枚の印字を行い、クリーニング不良の発生有無を画像にて確認した。

図６はこの実験により確認した結果を示しており、この結果によれば、図３に示した構成のクリーニングブレード３２の感光体への当接部は、トナー回収体３４の外径領域Ｌより感光体１２の回転方向上流側にすることがクリーニング不良に対して有効であることがわかった。

ところで、上記実施の形態では、クリーニングローラ３３とクリーニングブレード３２とで感光体１２の残留トナーを除去し、その除去した残留トナーをトナー回収体３４で回収する構成を開示したが、クリーニングローラ３３とトナー回収体３４との間に、残留トナーをトナー回収側へと補助的に搬送するトナー搬送体（例えば、断面楕円形状の回転体）を設けた構成にも同様に対応させることが可能である。

このように、本発明の画像形成装置としての複合機１にあっては、クリーニングブレード３２の先端の感光体１２との当接位置をトナー回収体３４の回転外径よりも感光体１２の回転方向上流側に配置したことにより、感光体１２の表面との当接部位における残留トナー圧縮力を軽減し得て、感光体１２の表面とクリーニングブレード３２との当接部位からの残留トナーのすり抜けを抑制することができる。

１…複合機（画像形成装置）
１２…感光体
１７…クリーニングデバイス
３２…クリーニングブレード
３３…クリーニングローラ
３４…トナー回収体
３５…スクレーパ
３６…回転体
３７…回転体
Ｌ…外径領域
ＬＢ…レーザ光

Claims (3)

1. 転写紙に転写する画像が形成される感光体と、該感光体よりも重力方向上方に配置されたクリーニング装置を備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング装置は、
   前記感光体の表面に該感光体の回転方向とカウンタ方向で当接して転写後の残留トナーを掻き落とす弾性板状のクリーニングブレードと、
   該クリーニングブレードよりも前記感光体の回転方向の上流側で前記感光体の表面と当接し、該当接部において前記感光体と同一方向に当接回転して前記感光体の表面に付着した残留トナー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と同一方向に回転して前記クリーニングローラ及び前記クリーニングブレードによって前記感光体の表面から除去された残留トナーを残留トナー回収タンクに回収するトナー回収体を備え、
   前記クリーニングブレード及び前記クリーニングローラで除去された残留トナーは、前記感光体の回転力及び前記クリーニングローラの回転力により各回転方向へ押し出されながら、前記クリーニングブレード先端と前記感光体との当接点に向かい、
   トナー回収体の回転方向による残留トナーの送り方向が前記当接点に向かわないように、前記当接点が前記トナー回収体の外径領域よりも前記感光体の回転方向上流側に位置することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー回収体は、螺旋形状で回転する回転体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体がアモルファスシリコンであり、トナーには研磨粒子が外添されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

Images