JP5438933B2 - Image forming unit and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、トナーを使用した電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or copying machine using toner.
帯電ローラを静電潜像担持体に接触させる方式では、帯電ローラ表面に一旦、トナー等の異物が付着すると帯電ムラを発生し、帯電ムラの発生した部分で画像欠陥が生じる。即ち、静電潜像担持体上の微量なトナーがクリーニングブレードにより除去し切れずに通過すると、ブレード下流には帯電部材である帯電ローラが接触しているため、帯電ローラ表面に徐々に汚れが蓄積して行き、経時で異常画像が発生することが多かった。従来、このような不具合に対処する為に、帯電ローラ表面に清掃部材を当接させて、表面の汚れを除去する方法が一般的に用いられていた(例えば、特許文献1参照)。 In the system in which the charging roller is brought into contact with the electrostatic latent image carrier, once a foreign matter such as toner adheres to the surface of the charging roller, uneven charging occurs, and an image defect occurs in the portion where the uneven charging occurs. That is, when a small amount of toner on the electrostatic latent image carrier passes through without being completely removed by the cleaning blade, the charging roller, which is a charging member, is in contact with the downstream of the blade, so that the surface of the charging roller is gradually soiled. Accumulation continued and abnormal images often occurred over time. Conventionally, in order to cope with such a problem, a method of removing a dirt on the surface by bringing a cleaning member into contact with the surface of the charging roller has been generally used (see, for example, Patent Document 1).
しかし、長期間の使用に際し、清掃部材にたまった付着物はそのまま帯電ローラと清掃部材間に存在するため、この付着物により印字画像にスジが発生していた。 However, when used for a long time, the deposit accumulated on the cleaning member is directly present between the charging roller and the cleaning member, and this deposit causes streaks in the printed image.
本発明による画像形成ユニットは、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材とを備える画像形成ユニットであって、
前記クリーニング部材は、シャフトと、該シャフトの外周に設けられて前記帯電部材に当接する、単発泡のポリウレタンスポンジの弾性層とを有し、前記帯電部材との間に生じる前記弾性層の潰し量が0.2mm〜0.7mmの範囲であり、且つ前記シャフトの径に対する前記潰し量の比率である潰し量の比率(潰し量/シャフト径)が0.02〜0.18の範囲であることを特徴とする。
An image forming unit according to the present invention includes an electrostatic latent image carrier that carries an electrostatic latent image, a charging member that charges the surface of the electrostatic latent image carrier, and a cleaning member that cleans the surface of the charging member. An image forming unit comprising:
The cleaning member includes a shaft and an elastic layer of a single foam polyurethane sponge provided on the outer periphery of the shaft and in contact with the charging member, and the amount of collapse of the elastic layer generated between the cleaning member and the charging member Is in the range of 0.2 mm to 0.7 mm, and the ratio of the crushing amount that is the ratio of the crushing amount to the diameter of the shaft (crushing amount / shaft diameter) is in the range of 0.02 to 0.18. It is characterized by.
本発明によれば、帯電部材に付着する付着物をクリーニング部材に溜め込むことなく除去し続けることができるため、長期にわたって、帯電部材のクリーニング機能を維持することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to continuously remove the deposits adhering to the charging member without accumulating in the cleaning member, so that the cleaning function of the charging member can be maintained over a long period of time.
実施の形態1.
図1は、本発明による実施の形態1の画像形成装置の要部構成を説明するための概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a main configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention.
画像形成装置100は、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタとしての構成を備えている。同図に示すように、画像形成装置100の内部には、印刷媒体としての記録紙14の搬送路に沿って、ブラック(K)用の画像形成ユニット101、イエロー(Y)用の画像形成ユニット102、マゼンタ(M)用の画像形成ユニット103、及びシアン(C)用の画像形成ユニット104が配置されている。
The
これらの4つの画像形成ユニット101〜104は、使用される現像剤としてのトナーを除いては同じ構成であり、画像形成ユニット本体201とトナーカートリッジ202とから構成されている。記録用紙14の搬送方向において、画像形成ユニット104の後段には定着装置105が配置されている。記録用紙14の搬送路には記録紙搬送ローラ15a〜15jが配置され、搬送路の最上流に配置された記録紙カセット22に積層して収納された記録紙14を所定のタイミングで順次搬送し、搬送路の最下流に位置するスタッカ106まで搬送する。
These four
4つの画像形成ユニット101,102,103,104の各感光体ドラム1には、転写ベルト16を介して転写ローラ17a〜17d(区別する必要がない場合には転写ローラ17と称す)が圧接するように配置され、転写ベルト16はドライブローラ18とアイドルローラ19によって張架されて駆動され、記録用紙14を矢印Fで示す搬送方向に搬送する。転写ベルトクリーニングブレード20は、転写ベルト16に付着する廃トナーを掻き落とし、廃棄現像剤タンク21は、この廃トナーを収容する。また、各感光体ドラム1の近傍の所定位置には、画像形成装置100本体に備えられた露光装置としての光学ヘッド3a〜3d(区別する必要がない場合には光学ヘッド3と称す)が配設されている。
図2は、トナーカートリッジ202を除いた本発明に基づく実施の形態1の画像形成ユニット101を光学ヘッド3a、転写ローラ17a等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the image forming unit in which the
画像形成ユニット本体201は、トナーカートリッジ202(図1)を着脱自在に装着し、同図に示すように、内部には静電潜像担持体としての感光体ドラム1が回転可能に配置され、感光体ドラム1と同軸上の図示しないギアによって画像形成ユニット外部から矢印A方向に回転駆動される。この感光体ドラム1の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム1の表面に一定の圧力で接触して連れ回りし、電荷を供給して帯電させる帯電部材としての帯電ローラ2、帯電された感光体ドラム1の表面に、例えばLED等の光源による光を照射して静電潜像を形成する光学ヘッド3aが対向する位置に配設される。尚、この光学ヘッド3aは、前記したように画像形成装置100(図1)の本体側に配設されている。
In the image forming unit
光学ヘッド3aの下流には、静電潜像が形成された感光体ドラム1の表面に、所定色(ここではブラック)のトナーを付着させて現像を発生させる現像ローラ4、更にその下流には感光体ドラム1上のトナー現像を記録紙14に転写した際に残留した転写残トナーを除去するクリーニングブレード8が配設されている。
Downstream of the optical head 3a, a developing roller 4 that causes development by causing toner of a predetermined color (here, black) to adhere to the surface of the
トナーカートリッジ202(図1)から、トナー受入開口32を介して供給された現像剤としてのトナー6は、現像ローラ4に接触または非接触に設定され、図示しない駆動用ギアを介して矢印C方向に回転する供給ローラ5によって現像ローラ4に供給され、更に現像ブレード7によって現像ローラ4上で均一に薄層化される。
The toner 6 as the developer supplied from the toner cartridge 202 (FIG. 1) through the
ここで使用されるトナー6は、ポリエステル樹脂(ガラス転移温度Tg=40℃)、着色剤、帯電制御剤、及び離型剤で構成され、外添剤(疎水性シリカ)が添加されており、粉砕法により得られた不定形状の平均粒径8μmの現像剤を利用する。 The toner 6 used here is composed of a polyester resin (glass transition temperature Tg = 40 ° C.), a colorant, a charge control agent, and a release agent, and an external additive (hydrophobic silica) is added. An irregularly shaped developer having an average particle diameter of 8 μm obtained by a pulverization method is used.
帯電ローラ2の周面には、圧接した状態で連れ回りするクリーニング部材としてのクリーニングローラ25が配設され、帯電ローラ2の周面に付着した付着物を除去する。このクリーニングローラ25及び帯電ローラ2については、後で詳しく説明する。
On the peripheral surface of the
図1に示す画像形成ユニット101〜104の違いは、前記したように使用するトナーの種類であり、本実施の形態において、画像形成ユニット101はブラック(B)トナーを用い、画像形成ユニット102はイエロー(Y)トナーを用い、画像形成ユニット103はマゼンタ(C)トナーを用い、そして画像形成ユニット104はシアン(C)トナーを用いている。
The difference between the
ここで、各部材の構成材料について説明する。感光体ドラム1は、導電性支持体と光導電層によって構成される。本実施の形態においては、導電性支持体としてアルミニウムの金属パイプを用い、光導電層として、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した有機系感光体を用いた。帯電ローラ2は金属シャフトに半導電性エピクロロヒドリンゴム層を被覆して構成され、現像ローラ4は金属シャフトに半導電性ウレタンゴム層を被覆して構成され、供給ローラ5は金属シャフトと半導電性発泡シリコンスポンジ層によって構成され、転写ローラ17は金属シャフトにウレタンスポンジ層を被覆して構成されている。クリーニングブレード8はウレタンゴム製であり、現像ブレード7はステンレス製である。
Here, the constituent material of each member is demonstrated. The
図1に示す定着装置105は、発熱ローラ10及び加圧ローラ12を備え、発熱ローラ10と加圧ローラ12の間には圧接部が形成されている。発熱ローラ10の芯金内には、加熱ヒータとしてのハロゲンランプ11が配設されている。発熱ローラ10の近傍には、発熱ローラ10の表面温度検出手段としてのサーミスタ13が発熱ローラ10と非接触で配置されている。
A
図3は、図2に示す感光体ドラム1、帯電ローラ2、及びクリーニングローラ25の位置関係を示す要部斜視図、図4は、これらの各部材を感光体ドラム1の回転軸方向からみた要部側面図、図5は、各ローラの要部拡大図である。
Figure 3 is a main part perspective view showing the positional relationship between the
これらの図に示すように、帯電ローラ2は、上記した所定位置で、その回転軸方向が感光体ドラム1の回転軸方向と平行に配置され、その周表面が感光体ドラム1の周表面に一定の圧力で接触して連れ回りし、感光体ドラム1の周表面に電荷を供給する。クリーニングローラ25は、芯を形成するシャフト25bと帯電ローラ2に接触する弾性層25aとから構成されている。弾性層25aは円筒形の単発泡のポリウレタンスポンジで構成され、その直径をD2とする(図5)。本実施の形態で使用するポリウレタンスポンジの特性を表1に示す。
As shown in these drawings, the
シャフト25bは鋼材であり、その直径をD1とする(図5)。図3に示すように、シャフト25bの両端には、画像形成ユニット本体201内において、上下方向にスライド可能に保持された軸受26が配置され、クリーニングローラ25を回転自在に支持している。また軸受26は、以下に説明するように、帯電ローラ2とクリーニングローラ25の距離を一定に保つことを可能とするためのリミッタとしての機能も備える。
The
図3、図4に示すように、クリーニングローラ25は、帯電ローラ2の上方(鉛直方向)で帯電ローラ2と平行に配置され、自重と、両端部の軸受け26をスプリング27によって下方(鉛直方向)に付勢する付勢力とにより、帯電ローラ2に圧接している。このとき、一対の軸受け26の下部面に形成された円弧状の当接部26aが、帯電ローラ2のシャフト2aに直接或いは軸受け(図示せず)を介して当接し、帯電ローラ2とクリーニングローラ25の距離が所定以上に狭くなるのを防止している。このようにして、帯電ローラ2とクリーニングローラ25の距離が一定に保たれるとき、図5に示すように、帯電ローラ2に当接するクリーニングローラ25の弾性層25aが一部変形し、一定の潰し量tを生じた状態で連れ回りするように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
尚、ここでいう潰し量tとは、図5に示すように、帯電ローラ2との当接により、クリーニングローラ25の弾性層がつぶされる量であり、ここでは下式で求めることができる。
t=[(帯電ローラの外径+クリーニングローラの外径D2)/2]
−(帯電ローラとクリーニングローラとの軸間) ・・(1)
Note that the crushing amount t here is an amount by which the elastic layer of the
t = [(outer diameter of charging roller + outer diameter D2 of cleaning roller) / 2]
-(Between the charging roller and the cleaning roller) (1)
また図3に示すように、本実施の形態では、クリーニングローラ25、軸受26、スプリング27の位置関係は、クリーニングローラ25の軸方向において左右対称に配置されている。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the positional relationship among the cleaning
尚、ここでは、一対の軸受け26及びスプリング27により、帯電ローラ2とクリーニングローラ25の距離を一定に保つように構成したが、これに限定されることなく、例えば、帯電ローラ2との距離が所定の距離となる位置で、軸受けを画像形成ユニット本体201内に固定配置してもよい。また、ここでは、クリーニングローラ25が帯電ローラ2と連れ回りするように構成したが、これに限定されることなく、例えば、感光体ドラム1を駆動する回転伝達経路から、ギア等の駆動伝達手を介して回転力を直接受けるように構成してもよい。
Here, the distance between the charging
次に、図1〜図4を参照しながら、画像形成装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the
画像形成プロセスにおいて、感光体ドラム1は、図示しない駆動手段により、矢印A方向(図2)に一定周速度で回転し、感光体ドラム1の表面に接触して設けられた帯電ローラ2は、矢印D方向に回転しながら、図示しない帯電ローラ用高圧電源によって供給される直流電圧を感光体ドラム1の表面に印加し、その表面を均一に帯電させる。尚、クリーニングローラ25は、帯電ローラ2と連れ回りして、帯電ローラ2の周表面をクリーニングするが、その動作については後で詳しく説明する。
In the image forming process, the
露光プロセスでは、感光体ドラム1に対向して設けられた光学ヘッド3によって画像信号に対応した光が感光体ドラム1に照射され、光照射部分の電位が光減衰して感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。
In the exposure process, light corresponding to the image signal is irradiated onto the
次の現像プロセスにおいて、トナーカートリッジ202内からトナー受入開口32(図2)を経由して画像形成ユニット本体201内に落下したトナー6は、図示しない供給ローラ用高圧電源によって電圧が印加された供給ローラ5の矢印C方向への回転によって現像ローラ4に供給される。
In the next development process, the toner 6 that has fallen into the image forming unit
図2に示すように、現像ローラ4は、感光体ドラム1に接触して配置されており、図示しない駆動用ギアを介して感光体ドラム1に対して相対速度が速くなるよう矢印B方向に回転する。更に、図示しない現像ローラ用高圧電源によって電圧が印加され、供給ローラ5より搬送されたトナー6を吸着してこれを矢印B方向に回転搬送する。現像ローラ4に圧接して配置された現像ブレード7は、現像ローラ4に吸着して搬送されるトナー6を薄層化し、均一な厚さのトナー薄層を形成する。
As shown in FIG. 2, the developing roller 4 is disposed in contact with the
更に現像ローラ4は、感光体ドラム1上に形成された静電潜像をトナー6によって反転現像する。即ち、感光体ドラム1の導電性支持体(図示せず)と現像ローラ4間には現像ローラ用高圧電源によってバイアス電圧が印加されるように構成されており、現像ローラ4と感光体ドラム1の間には、感光体ドラム1に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため、現像ローラ4上の帯電したトナー6が、静電気力により、感光体ドラム1の静電潜像上に付着する。これにより静電潜像が現像されて可視像化したトナー像が形成される。
Further, the developing roller 4 reversely develops the electrostatic latent image formed on the
一方、図1において、記録紙カセット22に収容された記録紙14は、記録紙搬送ローラ15a及び15bによって記録紙カセット22から矢印L方向に取り出され、記録紙搬送ローラ15c〜15fによって記録紙ガイドに沿って矢印E方向へ進み、ドライブローラ18が矢印G方向に回転することで矢印F方向へ移動しつつ回転する転写ベルト16へと送られる。
On the other hand, in FIG. 1, the
次の転写プロセスにおいて、転写ベルト16を介して画像形成ユニット101の感光体ドラム1に対向して設けられ、図示しない転写ローラ用高圧電源によって電圧が印加された転写ローラ17aによって、記録紙14上に、感光体ドラム1上に形成されたブラックトナー像を転写する。その後記録紙14は、転写ベルト16によって矢印Fに沿って進み、転写ロ−ラ17bによって画像形成ユニット102で形成されたイエロートナー像が、転写ローラ17cによって画像形成ユニット103で形成されたマゼンタトナー像が、更に転写ローラ17dによって画像形成ユニット104で形成されたシアントナー像が、順次記録紙14上に重ねて転写され、矢印Hに沿って次段へと搬送される。
In the next transfer process, a
次の定着プロセスにおいて、矢印H方向に搬送された記録紙14は、発熱ローラ10と加圧ローラ12を備えた定着装置105によって転写されたトナー像が定着される。発熱ローラ10の表面近傍には、発熱ローラ10の表面温度を検出するサーミスタ13が配置されており、図示しない制御回路の温度制御手段は、サーミスタ13によって検出された発熱ローラ10の表面温度に基づいてハロゲンランプ11を選択的に通電し、発熱ローラ10の表面温度を制御して所定の温度に維持する。トナー像が転写された記録紙14は、所定の表面温度に保たれて矢印I方向に回転する発熱ローラ10と、これと連れ回りして矢印J方向に回転する加圧ローラ12の間へ進む。そこで発熱ローラ10の熱が記録紙14上のトナー像を溶融し、更に溶融したトナー像を、発熱ローラ10と加圧ローラ12の圧接部で加圧することにより、記録紙14へ定着する。
In the next fixing process, the toner image transferred by the fixing
トナー像が定着された記録紙14は、記録紙搬送ローラ15g〜15jによって矢印K方向に搬送され、画像形成装置100の外部スタッカ106へ送出される。
The
尚、図2に示すように、転写後の感光体ドラム1には若干のトナー6が残留する場合があるが、この残留トナー6は、クリーニングプロセスにおいて、クリーニングブレード8によって除去される。クリーニングブレード8は、感光体ドラム1の回転軸方向に沿って平行に配置され、その先端部が感光体ドラム1の表面に当接するように、その根元部分が剛性の高い支持基板に取り付けられて固定される。クリーニングブレード8が感光体ドラム1の表面に当接したままの状態で感光体ドラム1が回転軸を中心に回転するとき、クリーニングブレード8は、感光体ドラム1上から転写されずに残った残留トナー6を感光体ドラム表面から除去する。このクリーニングプロセスを経て感光体ドラム1は繰り返し利用される。
As shown in FIG. 2, some toner 6 may remain on the
また、連続通紙時の紙間等では、図1に示す画像形成ユニット101〜104から、帯電不良の一部のトナー6が転写ベルト16に転写される場合があるが、この一部のトナーは、転写ベルト16に当接して備えられる転写ベルトクリーニングブレード20によって除去され、廃棄現像剤タンク21に廃トナーとして溜められる。これにより、転写ベルト16は繰り返し利用される。
In addition, during the continuous sheet passing, there is a case where a part of the toner 6 with poor charging is transferred to the
上記したように、感光体ドラム1上から転写されずに残った残留トナー6は、クリーニングブレード8によって大部分が除去されるが、完全に除去されるわけではなく、感光体ドラム1上から除去されにくい小さな異物、主にトナーの添加剤として使用されるシリカなどは、クリーニングブレード8をすり抜けることがあり、次段の帯電ローラ2の周表面に付着する。この付着物が除去されずに残留する部分が生じると、帯電ローラ2の周表面に付着物がスジ状に残留してしまう。このように付着物が残留する部分では、感光体ドラム1に十分な帯電が行なわれないため、感光体ドラム1の周面に形成された静電潜像にスジ状のムラが発生し、これをトナーで現像したトナー現像にもスジ状のムラが生じてしまう。
As described above, most of the residual toner 6 remaining without being transferred from the
次に、本発明による画像形成ユニットが採用する、帯電ローラ2の周表面に付着する付着物を除去するためのクリーニングローラ25について詳細に説明する。
Next, the cleaning
図3において、帯電ローラ2は、図示しないスプリングによって付勢されて感光体ドラム1の表面に一定の圧力で接触し、これにより感光体ドラム1の回転により連れ回りする。一方、クリーニングローラ25は、帯電ローラ2の鉛直上方に配置されていることによる自重と、両端部の軸受け26を、これらの軸受けと画像形成ユニット本体201(図2)間に架けられたスプリング27によって下方(鉛直方向)に付勢する付勢力とにより帯電ローラ2に圧接し、帯電ローラ2の回転により連れ回りする。
In FIG. 3, the charging
図7(a)は、クリーニングローラ25の弾性層25aに用いた単発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図であり、同図(b)は、比較のために、連発泡ポリウレタンスポンジの構成を模式的に示した模式図である。
FIG. 7A is a schematic view schematically showing a configuration of a single foamed polyurethane sponge used for the
同図(a)に示すように、単発泡ポリウレタンスポンジのセル28は、一つ一つが独立しており、それに対して同図(b)に示す連発泡ポリウレタンスポンジのセル28´は、互いにつながっている。また、単発泡ポリウレタンスポンジの方がセル28の壁の部分が多いのでポリウレタンスポンジ自体の硬さが大きく、変形しにくい。更に、同図に矢印で示すように、単発泡ポリウレタンスポンジの場合、進入した異物が内部に入り難く、後述する遠心力等により再び外部に排出されるのに対して、連発泡ポリウレタンスポンジの場合には、異物がどんどん内部に入り込んでしまう特徴がある。
As shown in FIG. 6A, each single foam
図5に示すように、クリーニングローラ25が、帯電ローラ2に当接するその弾性層25aの一部が変形して一定の潰し量tを生じた状態で連れ回りするとき、帯電ローラ2の周表面の付着物を掻き落とす。掻き落とした異物29は、単発泡のポリウレタンスポンジで構成されクリーニングローラ25の弾性層25aのセル目に一旦入り込む。しかし、単発泡のポリウレタンスポンジの場合には、上記したように、異物29が深部まで入り込むことがないため、クリーニングローラ25は、その回転時の遠心力により、容易に帯電ローラ2の接線方向(クリーニングローラ25と帯電ローラ2が分離する位置での接線方向であり、ここでは略水平方向である)を中心に異物29を飛ばすことが可能となる。これにより、異物がセル内で詰まったり、セル内に溜り込むことがなく、長期にわたってクリーニングローラの表面が汚れにくい。また、単発泡ポリウレタンスポンジは硬度が高いため、セル28(図7(a))の壁の変形摩擦により発生する力、すなわち帯電ローラ25の表面を擦る力も大きく、このため異物の掻き落とす力も大きい。
As shown in FIG. 5, when the cleaning
図6は、クリーニングローラ25が、前記した自重及びスプリング27による付勢力を受けて、図5に示すように、帯電ローラ2に当接するその弾性層25aが一部変形して一定の潰し量tを生じた状態で連れ回りするとき、クリーニングローラ25に発生する荷重の分布を示す図である。
FIG. 6 shows that the cleaning
前記したように、本実施の形態では、クリーニングローラ25、軸受26、スプリング27の位置関係は、クリーニングローラ25の軸方向において左右対称に配置されているため、曲げモーメントはクリーニングローラ25の中央部で最大となる。この時、シャフト25bの中央部に発生する撓みは、図5に示す潰し量tを減少する方向に発生する。そのため、撓みが大きくなると、スポンジの潰し量tが中央部で減少してクリーニングローラ全幅で均一でなくなり、クリーニング性能にムラが発生する。
As described above, in the present embodiment, the positional relationship among the cleaning
次に、上記構成の画像形成装置を用い、シャフト径D1及びローラ径D2がそれぞれ異なるクリーニングローラ25を試験試料として複数用意し、潰し量tを複数段階に設定し、連続印刷の後に評価印刷を行なうクリーニング試験とその結果について説明する。
Next, using the image forming apparatus configured as described above, a plurality of cleaning
主な試験条件及び方法は以下の通りである。
(1)連続印刷枚数 :20000枚(A4、縦送り)
(2)感光体ドラム1の外径 :30mm
(3)帯電ローラ2の外径 :12mm
(4)帯電ローラ2の硬度 :JIS−A硬度で55°
(5)クリーニングローラ25の弾性層25aのポリウレタンスポンジの
・硬度 :190N、
・密度 :0.06g/cm3
・セル数 :60個/25mm
(6)感光体ドラム1の周速 :2.0rps(帯電ローラは連れ周り)
(7)印字パターン
・連続印刷時 :全面5%濃度パターン
・評価印刷時 :50%ハーフトーン
The main test conditions and methods are as follows.
(1) Continuous printing number: 20000 sheets (A4, vertical feed)
(2) Outer diameter of the photosensitive drum 1: 30 mm
(3) Outer diameter of charging roller 2: 12 mm
(4)
(5) The hardness of the polyurethane sponge of the
Density: 0.06 g / cm 3
-Number of cells: 60 / 25mm
(6) Peripheral speed of the photosensitive drum 1: 2.0 rps (the charging roller is rotated)
(7) Print pattern
-Continuous printing: 5% density pattern on the entire surface-Evaluation printing: 50% halftone
先ず、上記した試験条件及び方法(1)〜(7)のもと、試験試料としてシャフト径(D1)4mm、ローラ径(D2)6mmのクリーニングローラ25を使用して行ったクリーニング試験1の結果を表2に示す。
First, the result of the
同表に示す試験結果によれば、
潰し量t=0.1mmの場合、連続印刷時に、クリーニングローラ25による付着物除去自体が行われず、評価印刷において画像上にスジが発生し、
潰し量t=0.8mmの場合、クリーニングローラ25の帯電ローラ2に対する荷重過多により、連続印刷の初期から感光体ドラム1への帯電ムラが発生した。
一方、潰し量t=0.2〜0.7mmの場合、連続印刷時に帯電ローラ2の周表面に付着した付着物を正常に除去することができ、評価印刷時にも異常はみられなかった。
According to the test results shown in the table,
When the crushing amount is t = 0.1 mm, the adhering substance removal itself is not performed by the cleaning
When the crushing amount t = 0.8 mm, uneven charging to the
On the other hand, when the crushing amount is t = 0.2 to 0.7 mm, the adhering matter adhering to the peripheral surface of the charging
従って、潰し量tを0.2〜0.7mmの範囲に設定することによって、帯電ローラ2上の付着物を除去して感光体ドラム1の帯電不良を防止し、帯電不良に起因して印刷画像上に発生する、スジ状の印刷ムラを防止することが可能になる。
Therefore, by setting the crushing amount t in the range of 0.2 to 0.7 mm, the deposit on the charging
次に、上記した試験条件及び方法(1)〜(7)のもと、試験試料としてシャフト径D1及びローラ径D2がそれぞれ異なる複数のクリーニングローラ25を用意して行なったクリーニング試験2の結果を表3に示す。
Next, based on the test conditions and methods (1) to (7) described above, the results of the
同表に示す試験結果から、以下の点が認められる。
(A)シャフト径D1が3mmの場合、クリーニングローラ25の帯電ローラ2に対する荷重過多により、連続印刷の初期からクリーニングローラ25のシャフト25bが撓んでクリーニングローラの中央部が帯電ローラ2から離れる接触ムラが発生した。
(B)潰し量比率α(潰し量t/シャフト径D1)=0.18より大きい場合、クリーニングローラ25は帯電ローラ2に対して荷重過多となる。そのためクリーニングローラ25の圧接の影響により、帯電ローラ2によって感光体ドラム1を帯電する際に帯電ムラが発生した。
(C)シャフト25bに撓みが発生しない場合であっても、潰し量t=0.1mmの場合、連続印刷の途中でクリーニング不良が発生し、少なくも評価印刷において画像上にスジが発生した。
The following points are recognized from the test results shown in the table.
(A) When the shaft diameter D1 is 3 mm, contact unevenness in which the
(B) When the crushing amount ratio α (crushing amount t / shaft diameter D1) is greater than 0.18, the cleaning
(C) Even when the
以上の点から、シャフト径D1を4mm以上に設定、且つ潰し量比率αを0.18以下に設定することにより、シャフト24bの撓みや感光体ドラム1への帯電ムラが発生するのを防ぐことが可能となり、更に潰し量を0.2mm以上とすることによって、良好なクリーニング性を確保すること可能となる。
In view of the above, by setting the shaft diameter D1 to 4 mm or more and setting the crushing amount ratio α to 0.18 or less, it is possible to prevent the shaft 24b from being bent and charging unevenness to the
尚、クリーニングローラ25のローラ径(D2)が10mmより大きくなると、装置が大型化するため、装置の小型化を目指す際には、10mm以下に設定することが好ましい。また、単発泡のポリウレタンスポンジで構成されクリーニングローラ25の弾性層25aの厚みを1mm以上とすることによって、クリーニングローラの製造が容易となる。更に、クリーニングローラ25は、そのローラ径(D2)を帯電ローラ2の外径より小さく設定することにより負荷イナーシャが軽減され、帯電ローラの連れ回り時における、クリーニングローラによる回転負荷を軽減できる。
In addition, when the roller diameter (D2) of the cleaning
また、本実施の形態での試験においては、帯電ローラの硬度はJIS−A硬度で55°のものを利用したが、発明者等による試験によって、硬度が45°〜60°の範囲の帯電ローラを使用した場合においても、同様の結果が得られることが確認できた。また本実施の形態での試験においては、クリーニングローラ25の弾性層25aの硬度が190N、スポンジの密度が0.06g/cm3、スポンジのセル数が60個/25mmであったが、発明者等による試験によって、例えば、硬度が160〜220Nの範囲の弾性層を使用した場合においても、硬度が190Nの場合と同じ結果が得られることが確認できた。更に、本実施の形態での試験においては、帯電ローラ2の外径が12mmのものを使用したが、これに限定されるものではなく、外径が例えば8.5mmや9mmのものを使用してもかまわない。
Further, in the test in this embodiment, the charging roller has a hardness of 55 ° in JIS-A hardness. However, according to the test by the inventors, the charging roller has a hardness in the range of 45 ° to 60 °. It was confirmed that the same results were obtained even when using. Further, in the test of the present embodiment, the hardness of the
以上のように本実施の形態の画像形成装置によれば、潰し量tを0.2mm以上とすることにより、クリーニングローラ25による帯電ローラ2表面の付着物の掻き落としが可能となり、シャフト径D1を4mm以上、且つ潰し量比率αを0.18以下とすることにより、クリーニングローラ25の帯電ローラ2に対する荷重過多により、クリーニングローラ25のシャフト25bが撓んでクリーニングローラの中央部が帯電ローラ2から離れる接触ムラが発生し、帯電ローラ表面の付着物がクリーニングされない状態となって、帯電ローラ2によって感光体ドラム1を帯電する際に帯電ムラが発生するのを防止することができる。
As described above, according to the image forming apparatus of the present embodiment, by setting the crushing amount t to 0.2 mm or more, the cleaning
実施の形態2.
図8は、トナーカートリッジ202を除いた本発明に基づく実施の形態2の画像形成ユニット151と光学ヘッド3aとを、転写ローラ17a等と共に示した画像形成ユニットの内部構成図である。
FIG. 8 is an internal configuration diagram of the image forming unit in which the
この画像形成ユニット151が、前記した図2に示す実施の形態1の画像形成ユニット101と主に異なる点は、クリーニングローラ25を覆うハウジング部152に隔壁153a,153bを設けた点である。従って、この画像形成ユニット151を採用する画像形成装置が、前記した実施の形態1の画像形成装置100(図1)と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の画像形成装置の要部構成は、上記ハウジング部152を除いて図1に示す実施の形態1の画像形成装置100の要部構成と共通するため、必要に応じて図1を参照する。
The
同図に示すように、隔壁153a,153bは、ハウジング部152の、帯電ローラ2を介在する対向する内壁部から帯電ローラ2の周表面近傍まで延在するように、且つその上平面の高さ位置Bが、帯電ローラ2とクリーニングローラ25との当接部の高さ位置Aの0〜2mm下に位置するように設けられている。尚、ここでは、帯電ローラ2とクリーニングローラ25との当接部において、潰し量t(図5)が形成されているため、当接部の高さ位置Aは、当接部の端部、即ち帯電ローラ2とクリーニングローラ25とが分離する位置とする。
As shown in the figure, the
尚、ここでは、対向する内壁部から延在する隔壁153a,153bを備える例をあげたが、更に帯電ローラ2の軸方向の両側に位置する内壁部から延在して上平面を面一とする図示しない隔壁を設け、帯電ローラ2の最上部のみが突き出て、クリーニングローラ25との当接を可能とする開口を形成するように構成してもよい。
In this example, the
前記したように、帯電ローラ2の周表面の付着物は、クリーニングローラ25によって掻き落とされ、クリーニングローラ25の回転により帯電ローラ2の接線方向(クリーニングローラ25と帯電ローラ2が分離する位置での接線方向であり、ここでは略水平方向である)を中心に弾き飛ばされる。弾き飛ばされた異物は、ハウジング部152内を浮遊し、その一部は再び帯電ローラ2に付着することになるが、本実施の形態によれば、ハウジング部152内に隔壁153a,153bを設け、帯電ローラ2の上部を覆っているため、異物が帯電ローラ2に再付着するのを最小限に止めると同時に、隔壁153a,153bの上平面を異物溜まりとすることで、浮遊した異物がハウジング内を移動するのを防止する。
As described above, the adhering matter on the peripheral surface of the charging
尚、隔壁153a,153bの上平面の高さ位置Bが、当接部の高さ位置Aより上にあると弾き飛ばされた異物が上平面に堆積せず、逆に上平面の高さ位置Bが、当接部の高さ位置Aより例えば2mm以上下にあると、隔壁153a,153bに覆われることなく、上平面より上方に突き出る帯電ローラ2の周表面の面積が増加するため、帯電ローラ2の周表面に異物が再付着する可能性が高くなる。
When the height position B of the upper plane of the
以上のように、本実施の形態の画像形成装置によれば、隔壁153a,153bを設けることにより、帯電ローラ2から掻き飛ばされた異物が、再び帯電ローラ2に付着するのを抑制し、クリーニングローラ25による、帯電ローラ2のクリーニング効果を、最良の状態で活用し、維持することが可能となる。
As described above, according to the image forming apparatus of the present embodiment, by providing the
各実施の形態では、プリンタとしての機能を備えた画像形成装置を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ファクシミリ装置、複写機、MFP(Multifunction Peripherals)等にも適用可能である。 In each embodiment, the image forming apparatus having a function as a printer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, a facsimile machine, a copier, an MFP (Multifunction Peripherals) The present invention can also be applied.
1 感光体ドラム、 2 帯電ローラ、 2a シャフト、 3a〜3d 光学ヘッド、 4 現像ローラ、 5 供給ローラ、 6 トナー、 7 現像ブレード、 8 クリーニングブレード、 10 発熱ローラ、 11 ハロゲンランプ、 12 加圧ローラ、 13 サーミスタ、 14 記録紙、 15a〜15j 記録紙搬送ローラ、 16 転写ベルト、 17a〜17d 転写ローラ、 18 ドライブローラ、 19 アイドルローラ、 20 転写ベルトクリーニングブレード、 21 廃棄現像剤タンク、 22 記録紙カセット、 25 クリーニングローラ、 25a 弾性層、 25b シャフト、 26 軸受け、 26a 当接部、 27 スプリング、 29 異物、 32 トナー受入開口、 100 画像形成装置、 101〜104 画像形成ユニット、 105 定着装置、 106 スタッカ、 151 画像形成ユニット、 152 ハウジング部、 153a,153b 隔壁、 201 画像形成ユニット本体、 202 トナーカートリッジ。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記クリーニング部材は、
シャフトと、
該シャフトの外周に設けられて前記帯電部材に当接する、単発泡のポリウレタンスポンジの弾性層と
を有し、
前記帯電部材との間に生じる前記弾性層の潰し量が0.2mm〜0.7mmの範囲であり、且つ前記シャフトの径に対する前記潰し量の比率である潰し量の比率(潰し量/シャフト径)が0.02〜0.18の範囲である
ことを特徴とする画像形成ユニット。 An image forming unit comprising: an electrostatic latent image carrier that carries an electrostatic latent image; a charging member that charges the surface of the electrostatic latent image carrier; and a cleaning member that cleans the surface of the charging member. ,
The cleaning member is
A shaft,
An elastic layer of a single foam polyurethane sponge provided on the outer periphery of the shaft and in contact with the charging member;
The crushing amount of the elastic layer generated between the charging member and the charging member is in the range of 0.2 mm to 0.7 mm, and the ratio of the crushing amount that is the ratio of the crushing amount to the shaft diameter (crushing amount / shaft diameter). ) Is in the range of 0.02 to 0.18.
前記一対の軸受けをそれぞれ前記帯電部材に向う方向に付勢する一対の付勢部材を備えたことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の画像形成ユニット。 The shaft of the cleaning member is rotatably held at both ends of the shaft, and a pair of the cleaning member is held above the charging member so that the cleaning member can move toward or away from the charging member. With bearings,
The image forming unit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a pair of urging members for urging in a direction toward the pair of bearings to each of the charging member.
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