JP5380468B2 - クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニングブレードを用いて像担持体表面の残留トナーを除去する機構を備えたクリーニング装置に関し、特に像担持体表面から掻き落とされた廃トナーを貯留する廃トナー収容部を備えたクリーニング装置に関するものである。

コピー機、プリンター、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、現像装置を用いて感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視化し、その可視像（トナー像）を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。像担持体表面に残存するトナーはクリーニング装置により除去され、新たなトナー像の形成が行われる。

クリーニング装置により像担持体表面から除去された廃トナーの貯留方式としては、トナー排出スクリューを用いて廃トナーをクリーニング装置外部に排出し、廃トナー回収容器に貯留する方式と、クリーニング装置のハウジング内の、像担持体と反対側に設けられた廃トナー収容部に廃トナーを貯留する方式とが知られている。

クリーニング装置の廃トナー収容部に廃トナーを貯留する方式では、廃トナー回収容器や廃トナー回収容器とクリーニング装置とを連結する廃トナー回収経路を設ける必要がないため画像形成装置の省スペース化が可能となる。また、クリーニング装置を含むドラムユニットの耐用期間に合わせて廃トナー収容部の容量を設定しておくことで、ドラムユニットの交換と同時に廃トナー収容部の交換も可能となりメンテナンス性も向上する。

しかし、クリーニング装置内に廃トナー収容部を設けた構成では、クリーニング装置を含むドラムユニットの耐用期間が長くなると耐用期間中の印字枚数も多くなり、回収される廃トナー量も多くなるため、それに合わせて廃トナー収容部の容量を大きくしておく必要がある。そこで、廃トナー収容部に廃トナーを効率良く充填するために、像担持体側から廃トナー収容部側に廃トナーを積極的に送り込む機構が必要となる。

例えば特許文献１には、感光体ドラム表面から掻き落とされた廃トナーを廃トナー収容部に送り込み、且つ感光体ドラム表面を研磨摺擦する断面が楕円形または矩形の摺擦部材を備えたクリーニング装置が開示されている。

特開２００６−１０８５８号公報

特許文献１では、像担持体として表面硬度が大きいアモルファスシリコン感光体を用いているため、摺擦部材による感光層の削れの問題は発生しないが、表面硬度が小さく削れ易い有機感光層を用いるＯＰＣ感光体の場合は摺擦部材を用いることができない。そこで、摺擦部材に代えて、像担持体に近接して配置され、廃トナーを廃トナー収容部に送り込む機能のみを有するスイープローラーを設けることが考えられる。

しかしながら、像担持体に接触しないスイープローラーを用いる場合であっても、スイープローラーの回転により廃トナーを介して発生する押圧力が像担持体表面に作用する。その結果、スイープローラーが近接する場所と近接しない場所とで感光層の削れ量に差が生じ、これが画像ムラとなって画像不良を引き起こすおそれがあった。

上述した削れ量のムラは、スイープローラーを像担持体からある程度遠ざけて配置すれば解消される。しかし、例えば像担持体の側方に配置され、クリーニングブレードによって像担持体表面の残留トナーを上方向から掻き取るクリーニング装置においては、スイープローラーは通常ハウジングの下方に設けられる。そして、スイープローラーを像担持体から遠ざけて配置すると、ハウジングの開口部の下端に設けられたトナー遮蔽シールとスイープローラーとの間に廃トナーの壁が形成され、この廃トナーの壁を介してトナー遮蔽シールに過剰な押圧力が掛かる。

トナー遮蔽シールが像担持体表面に強く圧接され過ぎると、像担持体表面の残留トナーや紙粉、トナー外添剤凝集物等の異物がトナー遮蔽シールをすり抜けることができず、トナー遮蔽シールと像担持体との間に滞留してしまう。その結果、異物の滞留した部分の感光層がドラム周方向に筋状に削れて出力画像に縦筋が発生したり、トナー遮蔽シールと像担持体との間に隙間が形成されてクリーニング装置内部の廃トナーが外部に漏出したりするという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体から掻き落とされた廃トナーを廃トナー収容部へ円滑に送り込むことができ、且つ像担持体表面の感光層の削れムラやトナー遮蔽シールの圧接力の上昇も抑制可能なクリーニング装置及びそれを備えた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、像担持体の側方に対向する開口部と、前記像担持体表面から掻き取られた廃トナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成されたハウジングと、該ハウジングの開口部近傍に配置され、開口部の下方が回転方向上流側となるように回転する前記像担持体表面の残留トナーを上方向から掻き取るクリーニングブレードと、前記ハウジングの開口部の下端側に配置され、先端部が前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるトナー遮蔽シールと、該トナー遮蔽シールを挟んで前記像担持体に対向するように回転可能に配置され、前記クリーニングブレードにより掻き取られた廃トナーを前記廃トナー収容部に送り込むスイープローラーと、を有するクリーニング装置において、前記ハウジングの開口部の下端縁には、前記トナー遮蔽シールの基端部を保持するシール保持部が設けられており、前記シール保持部の先端は、前記像担持体の回転中心と前記スイープローラーの回転中心とを結ぶ直線よりも上方まで突出しているクリーニング装置である。

また本発明は、上記構成のクリーニング装置において、前記シール保持部は、前記ハウジングと別部材で形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のクリーニング装置において、前記廃トナー収容部は、前記ハウジング底面との間に隙間を隔てて配置される仕切壁によって区画されており、基端部が前記仕切壁に固定され、先端部近傍が前記スイープローラーの回転方向に対し前記像担持体との最近接位置よりも下流の前記廃トナー収容部側の外周面に順次接触するスクレーパーを設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のクリーニング装置において、前記スイープローラーの断面形状が楕円であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のクリーニング装置を備えた画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、スイープローラーの回転によって発生する押圧力がシール保持部によって止められるため、像担持体に対するトナー遮蔽シールの圧接力が適正に維持される。従って、スイープローラーの回転によって廃トナー収容部へ廃トナーを円滑に送り込むことができるとともに、未転写トナーや紙粉、トナー外添剤凝集物が像担持体とトナー遮蔽シールとの接触部からハウジング内にスムーズに回収されるため、像担持体とトナー遮蔽シールとの間に異物が挟まることによる像担持体表面の削れや傷付き、或いはハウジングからの廃トナーの漏出を効果的に抑制することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のクリーニング装置において、シール保持部をハウジングと別部材で形成することにより、ハウジングを成型する際に用いる金型の構造が簡単になり、成型時の作業性も向上するため、ハウジングの製造コストを削減することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のクリーニング装置において、ハウジング底面との間に隙間を隔てて配置される仕切壁によって廃トナー収容部を区画するとともに、基端部が仕切壁に固定され、先端部近傍がスイープローラーの回転方向に対し前記像担持体との最近接位置よりも下流の廃トナー収容部側の外周面に順次接触するスクレーパーを設けることにより、スイープローラーによって廃トナー収容部へ送り込まれた廃トナーが感光体側に逆流するのを防止すると共に、スイープローラーの外周面への廃トナーの付着によるスイープローラーの搬送力低下を抑制することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のクリーニング装置において、スイープローラーの断面形状を楕円とすることにより、スイープローラーによる廃トナーの搬送力が向上する。また、スイープローラーの外周面にスクレーパーを当接させる場合、スクレーパーによる廃トナーの掻き落としが容易となる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のクリーニング装置を搭載することにより、像担持体表面の感光層の削れや傷付きによる縦筋等の画像不良の発生やクリーニング装置からの廃トナーの漏出を効果的に抑制可能であり、且つ廃トナー収容部の交換作業も容易なメンテナンス性に優れた画像形成装置となる。

本発明のクリーニング装置が搭載された画像形成装置の構成を示す概略断面図 図１におけるドラムユニット周辺の拡大図 本発明のクリーニング装置内のスイープローラー周辺の部分拡大図 シール保持部を別部材とした構成を示すスイープローラー周辺の部分拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のクリーニング装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図である。図１に示すように、画像形成装置（ここではモノクロプリンタ）１００は、積載された用紙を収容する給紙カセット２が本体下部に備えられている。この給紙カセット２の上方には、本体前方（図１の右側）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４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラー対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ー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、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給装された場合には、フィードローラー６とリタードローラー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、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー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ー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと搬送される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙上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装置１５、現像装置１６、クリーニング装置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ー１８及び感光体ドラム１４の上方に配置されるレーザー走査ユニット（ＬＳＵ）１９から構成されており、現像装置１６の上方には、必要に応じて現像装置１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。

感光体ドラム１４は、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものである。ここではアルミドラムの外周面に有機感光層（ＯＰＣ）が形成されたＯＰＣ感光体が用いられている。帯電装置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１４に対向するように配置された断面コ字状の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ー及びグリッドが設けられており、このコロナワイヤー及びグリッドに所定の帯電バイアスを印加してコロナ放電を発生させ、電荷の量をコントロールすることにより、感光体ドラム１４の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電される。

次いで、レーザー走査ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上を露光して帯電を減衰させ、感光体ドラム１４の表面に入力された画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、現像装置１６により静電潜像にトナーを付着させて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１４上に形成されたトナー像は、転写ローラー１８により感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部（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、定着部１０に向けて搬送される。この定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向下流側に配置されており、加熱ローラー２１及び加熱ローラー２１に圧接される加圧ローラー２２を備えている。画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、加熱ローラー２１と加圧ローラー２２とのニップ部を通過することによって加熱及び加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。

定着部１０を通過した用紙は排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。一方、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装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は除電装置（図示せず）により除電された後、帯電装置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。クリーニング装置１７は、感光体ドラム１４及び帯電装置１５と一体形成され、ドラムユニット３０（図２参照）を構成している。なお、クリーニング装置１７の詳細な構成及び動作については後述する。

図２は、図１におけるドラムユニット３０の拡大図である。なお、図２の矢印Ａは用紙の搬送方向を示している。感光体ドラム１４及び帯電装置１５と共にドラムユニット３０を構成するクリーニング装置１７は、感光体ドラム１４の側方に開口部を有するハウジング１７ａを有する。ハウジング１７ａの内部は仕切壁３１によって２つに仕切られており、仕切壁３１の感光体ドラム１４側にはクリーニングブレード３３が配置されるトナー掻き取り部３４が設けられている。また、仕切壁３１を挟んでトナー掻き取り部３４と反対側にはクリーニングブレード３３によって感光体ドラム１４から掻き取られた廃トナーを貯留する廃トナー収容部３５が設けられている。

トナー掻き取り部３４と廃トナー収容部３５とは仕切壁３１の下方において連通しており、トナー掻き取り部３４の廃トナーを連通部に送り込むスイープローラー３７を備えている。また、仕切壁３１にはスイープローラー３７に接触するスクレーパー４０が取り付けられている。

クリーニングブレード３３は、感光体ドラム１４に摺接して感光体ドラム１４の表面に付着している残留トナーを掻き落とすためのものである。クリーニングブレード３３は、ハウジング１７ａの開口部において、感光体ドラム１４の回転方向（時計方向）の下流側に設けられている。クリーニングブレード３３の基端部は、ハウジング１７ａの開口部に固定されたステー３６に取り付けられ、クリーニングブレード３３の先端部は感光体ドラム１４の表面に所定の圧力で圧接されている。クリーニングブレード３３の材質としては、例えばＪＩＳ硬度が６０〜８０°のポリウレタンゴムが用いられ、クリーニングブレード３３の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１４への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１４の仕様に応じて適宜設定される。

スイープローラー３７は、クリーニングブレード３３によって掻き取られた廃トナーをトナー掻き取り部３４から廃トナー収容部３５へ送り込むためのものであり、図示しない駆動装置により感光体ドラム１４と同方向（時計回り方向）に回転する。つまり、スイープローラー３７は感光体ドラム１４との対向面において、外周面の移動方向が感光体ドラム１４の外周面の移動方向と逆方向（カウンタ方向）となるように回転駆動される。

スイープローラー３７の断面形状は楕円であって、楕円の長軸の端点が感光体ドラム１４に向けられたとき（図の実線で表示）感光体ドラム１４の表面と接近し、楕円の長軸の端点が感光体ドラム１４から離れたとき（図の点線で表示）スイープローラー３７は感光体ドラム１４の表面から離間する。即ち、スイープローラー３７は感光体ドラム１４の表面に対し間欠的に接近または離間を繰り返しながら回転することで、スイープローラー３７の周囲の廃トナーを押圧する力が発生し、トナー掻き取り部３４内の廃トナーを収容部３５へ送り込むようになっている。

スイープローラー３７としては、例えばポリカーボネート等の樹脂で一体成型されたものが使用される。スイープローラー３７の回転速度は、スイープローラー３７の軸端部に取り付けられているモーター（図示せず）により制御されている。なお、スイープローラー３７の断面形状は楕円に限らず、例えば矩形状であっても良いが、断面形状を楕円にした場合、廃トナーの搬送力が向上するとともに、スクレーパー４０による廃トナーの掻き落としが容易となる。

スクレーパー４０は、可撓性のフィルム部材から構成されており、スイープローラー３７の外周面に付着した廃トナーを掻き落とすためのものである。スクレーパー４０の基端部は仕切壁３１に取り付けられ、スクレーパー４０の先端部は感光体ドラム１４側から見てスイープローラー３７の反対側の外周面に接触している。そして、スイープローラー３７の回転によってスクレーパー４０の先端部近傍がスイープローラー３７の回転方向に対し感光体ドラム１４との最近接位置よりも下流の廃トナー収容部３５側の外周面に順次接触するように圧接されている。

なお、スイープローラー３７の回転方向に対し感光体ドラム１４との最近接位置よりも下流の廃トナー収容部３５側の外周面とは、スイープローラー３７の長径方向が感光体ドラム１４の回転中心１４ａとスイープローラー３７の回転中心３７ａとを結ぶ直線Ｌ（図３参照）に重なる位置にあるとき、感光体ドラム１４の回転方向の下流側（直線Ｌよりも下側）に位置する外周面をいう。また、スクレーパー４０の基端部は仕切壁３１の廃トナー収容部３５側の内面に取り付けられているため、スイープローラー３７により廃トナー収容部３５へ送り込まれた廃トナーがトナー掻き取り部３４へ逆流するのを防ぐ働きもある。

図３は、クリーニング装置１７のスイープローラー３７周辺の部分拡大図である。図３に示すように、感光体ドラム１４の回転方向に対しハウジング１７ａの開口部の上流側端部（開口部の下端側）には、感光体ドラム１４に所定の圧力で圧接されるトナー遮蔽シール４１が配置されている。トナー遮蔽シール４１はハウジング１７ａの長手方向（図３の紙面表裏方向）に延在する可撓性のフィルム部材であり、感光体ドラム１４表面の未転写トナーや、紙粉、トナー外添剤凝集物等を通過させてハウジング１７ａ内に進入させる一方、ハウジング１７ａ内の廃トナーが外部に漏出しないように遮蔽する機能を有している。トナー遮蔽シール４１は、基端部がハウジング１７ａに一体形成されたシール保持部４３に固定されるとともに、先端部が感光体ドラム１４に圧接されている。

ここで、シール保持部４３の先端部４３ａは、感光体ドラム１４の回転中心１４ａとスイープローラー３７の回転中心３７ａとを結ぶ直線Ｌ（図３に一点鎖線で表示）よりも上方に突出するように形成されている。この構成により、スイープローラー３７の回転によって発生する押圧力はシール保持部４３によって止められるため、感光体ドラム１４に対するトナー遮蔽シール４１の圧接力が適正に維持される。従って、未転写トナーや紙粉、トナー外添剤凝集物を感光体ドラム１４とトナー遮蔽シール４１との接触部からハウジング１７ａ内にスムーズに回収されるため、感光体ドラム１４とトナー遮蔽シール４１との間に異物が挟まることによる感光体ドラム１４表面の削れや傷付き、或いはハウジング１７ａからの廃トナーの漏出を効果的に抑制することができる。

なお、スイープローラー３７の楕円の長径が大きくなると、スイープローラー３７の回転によって発生する押圧力もハウジング１７ａの開口部の上方まで及ぶこととなる。しかし、スイープローラー３７の長径が大きくなると回転中心３７ａの位置も上方に移動するため、感光体ドラム１４の回転中心１４ａとスイープローラー３７の回転中心３７ａを結ぶ直線Ｌも上方に移動する。従って、シール保持部４３の先端部４３ａと直線Ｌとが図３に示した関係を満たす限り、感光体ドラム１４に対するトナー遮蔽シール４１の圧接力を適正に維持することができる。

図４は、本発明のクリーニング装置１７の他の構成例を示す拡大図である。図４においては、シール保持部４３はハウジング１７ａと別部材で構成されている。他の部分の構成は図３と同様である。

シール保持部４３はハウジング１７ａの開口部から内向きに突出するため、図３のようにシール保持部４３をハウジング１７ａと一体形成する場合、ハウジング１７ａを成型する際に用いる金型の一部を割り型にする必要があり、金型構造が複雑になるとともに成型時の作業性も低下する。図４のようにシール保持部４３を別部材とした場合、金型の構造が簡単になり、成型時の作業性も向上するため、ハウジング１７ａの製造コストを削減することができる。例えば、シール保持部４３としてトナー遮蔽シール４１よりも弾性力の大きいシート材を用いることにより、シール保持部４３の配置スペースを削減したコンパクトな構成が可能となる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、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る。例えば上記実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。例えば、上記実施形態の感光体ドラム１４は有機材料からなる有機感光層（ＯＰＣ）を有する構成であるが、ａ−Ｓｉ系の無機感光層や他の無機材料（例えばＳｅ系の無機材料）から成る無機感光層を有する構成においても、本発明による効果を得ることは可能である。

また、本発明は図１に示すモノクロレーザープリンターに限らず、デジタル複合機や、ロータリー式或いはタンデム式のカラー複写機、カラープリンター、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、ファクシミリ等の、種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。

本発明は、クリーニングブレードにより像担持体表面から掻き落とされた廃トナーを貯留する廃トナー収容部を備えたクリーニング装置に利用可能であり、ハウジングの開口部の下端縁にトナー遮蔽シールの基端部を保持するシール保持部を設け、シール保持部の先端を、像担持体の回転中心とスイープローラーの回転中心とを結ぶ直線よりも上方まで突出させるものである。

本発明の利用により、廃トナー収容部へ廃トナーを円滑に送り込むことができるとともに、未転写トナーや異物が像担持体とトナー遮蔽シールとの接触部からハウジング内にスムーズに回収されるため、像担持体表面の削れや傷付き、或いはハウジングからの廃トナーの漏出を効果的に抑制可能なクリーニング装置を提供することができる。

１４ 感光体ドラム（像担持体）
１４ａ （感光体ドラムの）回転中心
１５ 帯電装置
１６ 現像装置
１７ クリーニング装置
１７ａ ハウジング
１８ 転写ローラー
３０ ドラムユニット
３１ 仕切壁
３３ クリーニングブレード
３５ 廃トナー収容部
３７ スイープローラー
３７ａ （スイープローラーの）回転中心
４０ スクレーパー
４１ トナー遮蔽シール
４３ シール保持部
４３ａ 先端部
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 像担持体の側方に対向する開口部と、前記像担持体表面から掻き取られた廃トナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成されたハウジングと、
   該ハウジングの開口部近傍に配置され、開口部の下方が回転方向上流側となるように回転する前記像担持体表面の残留トナーを上方向から掻き取るクリーニングブレードと、
   前記ハウジングの開口部の下端側に配置され、先端部が前記像担持体表面に所定の圧力で圧接されるトナー遮蔽シールと、
   該トナー遮蔽シールを挟んで前記像担持体に対向するように回転可能に配置され、前記クリーニングブレードにより掻き取られた廃トナーを前記廃トナー収容部に送り込むスイープローラーと、
   を有するクリーニング装置において、
   前記ハウジングの開口部の下端縁には、前記トナー遮蔽シールの基端部を保持するシール保持部が設けられており、前記シール保持部の先端は、前記像担持体の回転中心と前記スイープローラーの回転中心とを結ぶ直線よりも上方まで突出していることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記シール保持部は、前記ハウジングと別部材で形成され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. 前記廃トナー収容部は、前記ハウジング底面との間に隙間を隔てて配置される仕切壁によって区画されており、基端部が前記仕切壁に固定され、先端部近傍が前記スイープローラーの回転方向に対し前記像担持体との最近接位置よりも下流の前記廃トナー収容部側の外周面に順次接触するスクレーパーを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記スイープローラーの断面形状が楕円であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。