JP5868896B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、コピー機やプリンター等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
従来、コピー機等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置として、像担持体としての感光体ドラムの表面に当接して感光体ドラムの表面からトナーを除去するクリーニングローラーと、感光体ドラムの表面からトナーを掻き落とすクリーニングブレードと、クリーニングローラーに付着したトナー層の厚さを規制するトナー層規制部材と、を備えるクリーニング装置が知られている。ここで、クリーニングローラーは、感光体ドラムの表面からトナーを除去する機能に加えて、クリーニングローラーの表面にトナーを保持してトナー層を形成して、そのトナー層により感光体ドラムの表面を研磨する機能も有している。トナー層規制部材は、クリーニングローラーの回転軸方向に延びており、クリーニングローラーに付着したトナー層の厚さを均一な厚さに規制する。
このようなクリーニング装置においては、印字率の低い画像を連続して印刷した場合や、感光体ドラムの回転軸方向において印字位置が偏っている画像を繰り返して印刷した場合等には、クリーニングローラーの表面に形成されるトナー層のトナーの量が不足する部分が生じて、感光体ドラムの表面の全体を均一に研磨できずに、研磨ムラが発生する虞がある。
これに対し、上記クリーニング装置において、クリーニングローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、トナーを受け止め且つその受け止めたトナーをトナー供給ローラーに供給するトナー受け部材と、を更に備えるクリーニング装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のクリーニング装置においては、トナー供給ローラーによりクリーニングローラーにトナーを供給できるため、クリーニングローラーの表面に付着したトナー層のトナーの量の不足を低減できるとされる。
特開2012−150312号公報
特許文献1に記載のクリーニング装置において、トナー層規制部材は、クリーニングローラーの表面に接触している。そのため、クリーニングローラーの表面におけるトナー層規制部材が接触する部分において、クリーニングローラーとトナー規制部材との磨耗による段差が発生することがある。クリーニングローラーとトナー規制部材との磨耗が進行して、磨耗による段差が大きくなると、クリーニングローラーの回転軸方向の端部において、トナー層規制部材がクリーニングローラーの外側の側面部側から食い込んで、トナー層規制部材がめくれてしまうことがある。
本発明は、トナー層規制部材の破損を抑制することができるクリーニング装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、前記クリーニング装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、第1回転軸を中心に回転可能な像担持体の表面に第1当接部分において当接して配置され、前記第1回転軸に平行な第2回転軸を中心に回転可能であると共に、前記第2回転軸方向に延び、前記像担持体の表面からトナーを除去するクリーニングローラーと、前記第1当接部分よりも前記像担持体の回転方向の下流側において前記像担持体の表面に当接して配置され、前記第2回転軸方向に延びると共に、前記像担持体の表面からトナーを掻き落とすクリーニングブレードと、前記クリーニングローラーの表面に第2当接部分において当接して配置され、前記第2回転軸に平行な第3回転軸を中心に回転可能であると共に、前記第3回転軸方向に延び、前記クリーニングローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、前記第2当接部分よりも前記クリーニングローラーの回転方向の下流側において前記クリーニングローラーの表面に当接して配置され、前記第2回転軸方向に延びると共に、前記クリーニングローラーに付着したトナーの層の厚さを規制するトナー層規制部材と、前記第2当接部分よりも前記トナー供給ローラーの回転方向の下流側において前記トナー供給ローラーから離間して前記トナー供給ローラーに対向して配置され、前記第3回転軸方向に延び、前記トナー供給ローラーの周面に対向するトナー受け表面を有し、前記第2当接部分を通過したトナーを受け止め且つその受け止めたトナーを前記トナー供給ローラーに供給するトナー受け部材と、を備え、前記トナー層規制部材は、画像形成領域の外側の領域において、前記第2回転軸方向における内側から外側に向かうにしたがって前記クリーニングローラーの表面から離れるように傾斜する傾斜部を有しており、前記トナー受け部材は、画像形成領域の外側の領域において、前記第2当接部分よりも低い上端部分を有し、前記傾斜部は、前記第2回転軸方向に直交する方向から視た場合に、前記低い上端部分に重なる領域に配置されるクリーニング装置に関する。
また、本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナー画像を現像する現像器と、前記クリーニング装置と、を備える画像形成装置に関する。
本発明によれば、トナー層規制部材の破損を抑制することができるクリーニング装置を提供することができる。
また、本発明は、前記クリーニング装置を備える画像形成装置を提供することができる。
本発明の一実施形態のプリンター1の各構成要素の配置を説明するための図である。 一実施形態のドラムクリーニング装置11の各構成要素を説明するための図であって、画像形成領域Gにおける断面図である。 一実施形態のドラムクリーニング装置11の各構成要素を説明するための図であって、画像形成領域Gの外側の領域における断面図である。 クリーニングローラー111、トナー層規制部材120及びトナー受け部材130における搬送幅方向Yの位置関係を説明する図である。 トナー受け部材130を示す斜視図である。 実験2における実験結果を示す図であって、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量と、クリーニングローラー111へのトナー付着量との関係を示すグラフである。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1により、一実施形態における画像形成装置としてのプリンター1における全体構造を説明する。図1は、本発明の一実施形態のプリンター1の各構成要素の配置を説明するための図である。
図1に示すように、画像形成装置としてのプリンター1は、装置本体Mと、所定の画像情報に基づいてシート状の被転写材としての用紙Tに所定のトナー画像を形成する画像形成部GKと、用紙Tを画像形成部GKに給紙すると共にトナー画像が形成された用紙Tを排紙する給排紙部KHとを有する。
装置本体Mにおける外形は、筐体としてのケース体BDにより構成される。
図1に示すように、画像形成部GKは、像担持体(感光体)としての感光体ドラム2と、帯電部10と、露光ユニットとしてのレーザースキャナーユニット4と、現像器16と、トナーカートリッジ5と、トナー供給部6と、クリーニング装置としてのドラムクリーニング装置11と、除電器12と、転写ローラー8と、定着部9とを備える。
図1に示すように、給排紙部KHは、給紙カセット52と、手差し給紙部64と、用紙Tの搬送路Lと、レジストローラー対80と、排紙部50とを備える。
以下、画像形成部GK及び給排紙部KHの各構成について詳細に説明する。
まず、画像形成部GKについて説明する。
画像形成部GKにおいては、感光体ドラム2の表面に沿って回転方向の上流側から下流側に順に、帯電部10による帯電、レーザースキャナーユニット4による露光、現像器16による現像、転写ローラー8による転写、除電器12による除電、及びドラムクリーニング装置11によるクリーニングが行われる。
感光体ドラム2は、円筒形状の部材からなり、感光体又は像担持体として機能する。感光体ドラム2は、搬送路Lにおける用紙Tの搬送方向に対して直交する方向に延びる第1回転軸J1(図2A及び図2B参照)を中心に、矢印の方向に回転可能に配置される。感光体ドラム2の表面には、静電潜像が形成される。
帯電部10は、感光体ドラム2の表面に対向して配置される。帯電部10は、感光体ドラム2の表面を一様に負(マイナス極性)又は正(プラス極性)に帯電させる。
レーザースキャナーユニット4は、露光ユニットとして機能するものであり、感光体ドラム2の表面から離間して配置される。レーザースキャナーユニット4は、不図示のレーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モーター等を有して構成される。
レーザースキャナーユニット4は、PC(パーソナルコンピューター)等の外部機器から入力された画像情報に基づいて、感光体ドラム2の表面を走査露光する。レーザースキャナーユニット4により走査露光されることで、感光体ドラム2の表面の露光された部分の電荷が除去される。これにより、感光体ドラム2の表面に静電潜像が形成される。
現像器16は、感光体ドラム2に対応して設けられ、感光体ドラム2の表面に対向して配置される。現像器16は、感光体ドラム2に形成された静電潜像に単色(通常はブラック)のトナーを付着させて、単色のトナー画像を感光体ドラム2の表面に形成する。現像器16は、感光体ドラム2の表面に対向配置された現像ローラー17、トナー攪拌用の攪拌ローラー18等を有して構成される。
トナーカートリッジ5は、現像器16に対応して設けられており、現像器16に対して供給されるトナーを収容する。
トナー供給部6は、トナーカートリッジ5及び現像器16に対応して設けられており、トナーカートリッジ5に収容されたトナーを現像器16に対して供給する。トナー供給部6と現像器16とは、不図示のトナー供給路により結ばれている。
転写ローラー8は、感光体ドラム2の表面に現像されたトナー画像を用紙Tに転写させる。転写ローラー8には、不図示の転写バイアス印加部により、感光体ドラム2に形成されたトナー画像を用紙Tに転写させるための転写バイアスが印加される。転写ローラー8は、感光体ドラム2に対して当接した状態で回転可能に構成される。
感光体ドラム2と転写ローラー8との間で、搬送路Lを搬送される用紙Tが挟み込まれる。挟み込まれた用紙Tは、感光体ドラム2の表面に押し当てられる。感光体ドラム2と転写ローラー8との間で、転写ニップNが形成される。転写ニップNにおいて、感光体ドラム2に現像されたトナー画像が用紙Tに転写される。
除電器12は、感光体ドラム2の表面に対向して配置される。除電器12は、感光体ドラム2の表面に光を照射することにより、転写が行われた後の感光体ドラム2の表面を除電する(電荷を除去する)。
ドラムクリーニング装置11は、感光体ドラム2の表面に対向して配置される。ドラムクリーニング装置11は、感光体ドラム2の表面に残存したトナーや付着物を除去すると共に、除去されたトナー等を所定の回収機構へ搬送して、回収させる。ドラムクリーニング装置11の詳細については後述する。
定着部9は、用紙Tに転写されたトナー画像を構成するトナーを溶融及び加圧して、用紙Tに定着させる。定着部9は、ヒーターにより加熱される加熱回転体9aと、加熱回転体9aに圧接される加圧回転体9bと、を備える。加熱回転体9aと加圧回転体9bとは、トナー画像が転写された用紙Tを挟み込んで加圧すると共に、搬送する。加熱回転体9aと加圧回転体9bとの間に挟み込まれた状態で用紙Tが搬送されることで、用紙Tに転写されたトナーは、溶融及び加圧され、用紙Tに定着される。
次に、給排紙部KHについて説明する。
図1に示すように、装置本体Mの下部には、用紙Tを収容する1個の給紙カセット52が配置される。給紙カセット52には、用紙Tが載置される載置板60が配置される。カセット給紙部51は、載置板60上の用紙Tを取り出すための前送りコロ61と、用紙Tを1枚ずつ搬送路Lに送り出すための給紙ローラー対63とからなる重送防止機構を備える。
装置本体Mの右側(図1において右側)には、手差し給紙部64が設けられる。手差し給紙部64は、閉状態において装置本体Mの右側面の一部を構成する手差しトレイ65と、給紙コロ66とを備える。
第1搬送路L1の途中には、第1合流部P1及び第2合流部P2が設けられている。第3搬送路L3の途中には、第1分岐部Q1が設けられている。
第1合流部P1は、手差し搬送路Laが第1搬送路L1に合流する合流部である。第2合流部P2は、戻り搬送路Lbが第1搬送路L1に合流する合流部である。
第1分岐部Q1は、戻り搬送路Lbが第3搬送路L3から分岐する分岐部で、第1ローラー対54a及び第2ローラー対54bを有する。第1ローラー対54aの一方のローラーと第2ローラー対54bの一方のローラーとは兼用される。
第1搬送路L1の途中(詳細には、第2合流部P2と転写ローラー8との間)には、用紙Tを検出するためのセンサーと、用紙Tのスキュー(斜め給紙)補正や画像形成部GKにおけるトナー画像の形成と用紙Tの搬送のタイミングを合わせるためのレジストローラー対80とが配置される。
排紙部50における開口側には、排紙集積部M1が形成される。
次に、図1から図4により、本発明の特徴部分であるドラムクリーニング装置11の詳細について説明する。図2Aは、一実施形態のドラムクリーニング装置11の各構成要素を説明するための図であって、画像形成領域Gにおける断面図である。図2Bは、一実施形態のドラムクリーニング装置11の各構成要素を説明するための図であって、画像形成領域Gの外側の領域における断面図である。図3は、クリーニングローラー111、トナー層規制部材120及びトナー受け部材130における搬送幅方向Yの位置関係を説明する図である。図4は、トナー受け部材130を示す斜視図である。
なお、図2A及び図2Bにおけるドラムクリーニング装置11の具体的な説明においては、図1における後側から視た図(プリンター1の背面側から視た図)により説明する。なお、図2Aは、画像形成領域Gにおけるドラムクリーニング装置11の断面を示しており、図2Bは、画像形成領域Gの外側の領域におけるドラムクリーニング装置11の断面を示している。
図2A及び図2Bに示すように、ドラムクリーニング装置11は、ハウジング110と、クリーニングローラー111と、トナー供給ローラー112と、クリーニングブレード113と、トナー層規制部材120と、トナー受け部材130と、廃トナー排出スクリュー140と、トナー漏れ防止シート150と、を備える。
ドラムクリーニング装置11は、そのハウジング110の内部に、クリーニングローラー111、トナー供給ローラー112、トナー層規制部材120、トナー受け部材130及び廃トナー排出スクリュー140を備えている。ハウジング110は、感光体ドラム2側が開放した枠体である。
クリーニングローラー111、トナー供給ローラー112、クリーニングブレード113、廃トナー排出スクリュー140及びトナー漏れ防止シート150は、感光体ドラム2の軸方向の長さとほぼ同じ長さを有する。トナー層規制部材120及びトナー受け部材130は、長手方向の長さがほぼ同じ長さであり、クリーニングローラー111の軸方向の長さよりも長く形成される。(図3参照)
クリーニングローラー111及びクリーニングブレード113は、図2A及び図2Bに示すように、トナー画像が転写ローラー8(図1参照)に転写された後の感光体ドラム2の表面に接触するように設けられており、感光体ドラム2の表面に残留したトナーや付着物を除去して、感光体ドラム2の表面をクリーニングする。
クリーニングローラー111は、円筒形状の部材からなり、感光体ドラム2の表面からトナーを除去するローラーである。また、クリーニングローラー111は、表面にトナーを保持してトナー層を形成して、その表面に形成されたトナー層により感光体ドラム2の表面を研磨するローラーである。クリーニングローラー111は、転写ローラー8との間の転写ニップN(図1参照)よりも感光体ドラム2の回転方向の下流側において、感光体ドラム2の表面に第1当接部分T1において当接して配置される。
クリーニングローラー111は、感光体ドラム2の第1回転軸J1に平行な第2回転軸J2を中心に、図2A及び図2Bに示す矢印方向に回転可能である。クリーニングローラー111の回転方向は、感光体ドラム2とクリーニングローラー111とが当接する第1当接部分T1において、同じ方向である。クリーニングローラー160は、感光体ドラム2の回転と周速差を有して回転することにより、感光体ドラム2の表面を研磨する。クリーニングローラー111は、第2回転軸J2方向に延びる。本実施形態においては、第1回転軸J1方向、第2回転軸J2方向及び第3回転軸J3方向(後述)に平行な方向を「搬送幅方向Y」ともいう。
クリーニングローラー111の表面には、感光体ドラム2の表面から除去されたトナーが付着する。クリーニングローラー111の表面に付着したトナーは、クリーニングローラー111の回転によって回転方向の下流側へ向けて搬送される。
一方、クリーニングローラー111により除去しきれずに感光体ドラム2の表面に残留したトナーは、感光体ドラム2の表面に付着した状態で、感光体ドラム2の回転方向の下流側のクリーニングブレード113へ向けて搬送される。
クリーニングブレード113は、感光体ドラム2の表面からトナーを掻き落とす部材である。クリーニングブレード113は、矩形状の板材により形成される。
クリーニングブレード113の先端部分は、感光体ドラム2とクリーニングローラー111とが当接する第1当接部分T1よりも感光体ドラム2の回転方向の下流側において、第1当接部分T1の近傍における感光体ドラム2の表面に当接する。クリーニングブレード113の基端部分(感光体ドラム2の表面に接触する先端部分と反対側の部分)は、不図示の取り付け板によってハウジング110に取り付けられる。
クリーニングブレード113は、搬送幅方向Y(第1回転軸J1方向)に延びると共に、感光体ドラム2に対してカウンター方向で当接するように配置される。クリーニングブレード113のカウンター方向とは、クリーニングブレード113と感光体ドラム2とが当接する部分において、クリーニングブレード113の基端から先端に向かう方向と感光体ドラム2の回転方向とが対向する方向である。
トナー層規制部材120は、クリーニングローラー111の表面からトナーを掻き落として、クリーニングローラー111に付着したトナーの層の厚さを規制する部材である。トナー層規制部材120は、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112(後述)とが当接する第2当接部分T2(後述)を通過したトナーであってクリーニングローラー111の表面に付着したトナーを掻き落とす。
トナー層規制部材120は、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112(後述)とが当接する第2当接部分T2よりもクリーニングローラー111の回転方向の下流側において、クリーニングローラー111の表面に当接して配置される。トナー層規制部材120は、矩形状の板材により形成される。
トナー層規制部材120の先端部分は、クリーニングローラー111を挟んで感光体ドラム2の反対側において、クリーニングローラー111の表面に当接する。トナー層規制部材120の基端部分(クリーニングローラー111の表面に当接する部分と反対側の部分)は、トナー受け支持部132(後述)に取り付けられる。
トナー層規制部材120は、図2A及び図2Bに示すように、搬送幅方向Y(第2回転軸J2方向)に延びると共に、クリーニングローラー111に対してカウンター方向で当接するように配置される。トナー層規制部材120のカウンター方向とは、トナー層規制部材120とクリーニングローラー111とが当接する部分において、トナー層規制部材120の基端から先端に向かう方向とクリーニングローラー111の回転方向とが対向する方向である。
トナー層規制部材120は、図3に示すように、画像形成領域Gの外側の領域において、傾斜部121を有する。傾斜部121は、直線状に延びており、搬送幅方向Yにおける内側から外側に向かうにしたがってクリーニングローラー111の表面から離れるように傾斜する。
図2B及び図3に示す画像形成領域Gの外側の領域において、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量K1は、0.1mm以下である。本実施形態においては、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量K1は、例えば、0.1mmである。
図2A及び図3に示す画像形成領域Gにおいては、トナー層規制部材120における傾斜部121よりも搬送幅方向Yの内側の領域において、クリーニングローラー111に対するトナー層規制部材120の食い込み量K2は、0.1mmよりも大きい。本実施形態においては、クリーニングローラー111に対するトナー層規制部材120の食い込み量K2は、0.5mmである。
トナー供給ローラー112は、図2A及び図2Bに示すように、円筒形状の部材からなり、クリーニングローラー111にトナーを供給するローラーである。トナー供給ローラー112は、クリーニングローラー111を挟んで感光体ドラム2の反対側に配置される。トナー供給ローラー112は、クリーニングローラー111の表面に第2当接部分T2において当接して配置される。トナー供給ローラー112は、第2回転軸J2に平行な第3回転軸J3を中心に、図2A及び図2Bに示す矢印方向に回転可能である。トナー供給ローラー112は、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2において、同じ方向である。トナー供給ローラー112は、第3回転軸J3方向に延びる。トナー供給ローラー112は、トナー受け部材130(後述)に受け止められたトナーが供給される。トナー供給ローラー112は、トナー受け部材130から供給されて溜まったトナーを、表面に付着させて回転する。
また、トナー供給ローラー112は、その回転により、トナー受け部材130(後述)に受け止められて溜まったトナーを、廃トナー排出スクリュー140側へ押し出して、トナー受け部材130の上端部133から廃トナー排出スクリュー140側へ落下させる。
トナー受け部材130は、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2を通過したトナーを受け止める。トナー受け部材130は、受け止めたトナーをトナー供給ローラー112に供給する。
トナー受け部材130は、図2A及び図2Bに示すように、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2よりもトナー供給ローラー112の回転方向の下流側において、トナー供給ローラー112から離間して、トナー供給ローラー112に対向して配置される。トナー受け部材130は、第3回転軸J3方向に延びると共に、トナー供給ローラー112の周方向に沿って延びる。
トナー受け部材130は、図2Aから図4に示すように、トナー受け部材本体131と、トナー受け部材本体131を支持するトナー受け支持部132と、搬送幅方向Yにおけるトナー受け支持部132の両端に設けられた一対のフック部材132A,132A(図4参照)と、を有する。トナー受け部材本体131は、図2A及び図2Bに示すように、トナー供給ローラー112の表面から離間して、トナー供給ローラー112の周面に沿うように形成される。トナー受け部材本体131は、搬送幅方向Yに視た場合に、下方側に突出するように湾曲して形成される。トナー受け部材130は、搬送幅方向Yに視た場合に、一端側においてトナー受け支持部132に支持されると共に、他端側において自由端により構成される上端部133を有する。
トナー受け部材本体131は、図2A及び図2Bに示すように、トナー受け表面131aを有する。トナー受け表面131aは、トナー供給ローラー112の周面に対向する。トナー受け表面131aは、トナー供給ローラー112の周面に沿って湾曲した面状に形成される。トナー受け表面131aには、第2当接部分T2を通過したトナーが溜まっていく。
トナー受け支持部132は、図2A及び図2Bに示すように、搬送幅方向Yに視た場合に、断面が略L字状に形成され、トナー受け部材本体131の一端側に接続されている。
一対のフック部材132A、132Aは、図3及び図4に示すように、トナー受け支持部132における搬送幅方向Yの両端部に設けられる。一対のフック部材132A、132Aは、板部材により形成され、略C字形状に形成される。トナー受け支持部132は、一対のフック部材132A、132Aにより、クリーニングローラー111及びトナー供給ローラー112を支持する軸受を介してドラムクリーニング装置11に取り付けられる。
トナー受け部材本体131の上端部133は、第1上端部133A(図2A参照)と、低い上端部分としての第2上端部133B,133B(図2B参照)と、により構成される。
第1上端部133Aは、図2A及び図3に示すように、画像形成領域G(図3参照)において、水平方向に延びており、上下方向Zにおける上端に形成される。第1上端部133Aは、上下方向Zにおいて、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2の高さよりも第1高さH1だけ高く形成される。
第2上端部133B,133Bは、図2B及び図3に示すように、搬送幅方向Yにおいて、第1上端部133Aの外側の両側に形成される。第2上端部133B,133Bは、画像形成領域Gの外側の領域(図3参照)において、上下方向Zにおける上端に形成される。第2上端部133B,133Bは、画像形成領域Gの外側の領域において、水平方向に延びており、第1上端部133Aよりも高さが低く形成される。第2上端部133B,133Bは、上下方向Zにおいて、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2の高さよりも第2高さH2だけ低く形成される。
なお、第2当接部分T2は、所定の当接長さを有する場合がある。具体的には、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが互いに圧接されて当接した場合である。この場合における第2当接部分T2からの高さが高い又は低いとは、所定の当接長さを有する第2当接部分T2における高さ方向の中心を基準とした高さにより判断する。
ここで、傾斜部121及び第2上端部133Bにおける搬送幅方向Yの位置関係について説明する。傾斜部121の外側の端部123及び第2上端部133Bの外側の端部135は、搬送幅方向Yにおいて、同じ位置に位置する。また、傾斜部121の内側の端部122は、搬送幅方向Yにおいて、第2上端部133Bの内側の端部134よりも外側に位置している。
つまり、トナー層規制部材120の傾斜部121は、搬送幅方向Y(第2回転軸J2方向)に直交する方向から視た場合に、搬送幅方向Yにおいて、トナー受け部材130の第2上端部133Bに重なる(含まれる)領域に配置される。
言い換えると、第2上端部133B及び傾斜部121における搬送幅方向Yの位置関係について、図3に示すように、搬送幅方向Yにおいて、画像形成領域Gの外側の端部G1から外側方向に向けて、画像形成領域Gの外側の端部G1、第2上端部133Bの内側の端部134及び傾斜部121の内側の端部122が、この順に位置しており、更に外側において、傾斜部121の外側の端部123及び第2上端部133Bの外側の端部135が位置している。傾斜部121の外側の端部123及び第2上端部133Bの外側の端部135は、搬送幅方向Yにおいて、同じ位置に位置している。
第2上端部133B,133Bにおける搬送幅方向Yの内側の端部134は、図3に示すように、搬送幅方向Yにおいて、画像形成領域Gに対応する部分とトナー層規制部材120の傾斜部121に対応する部分との間に位置する。
廃トナー排出スクリュー140は、図2A及び図2Bに示すように、ハウジング110の内部において、トナー受け部材本体131を挟んでトナー供給ローラー112と反対側に配置される。廃トナー排出スクリュー140は、不図示の回転軸と、回転軸(不図示)に交差するように形成される羽根部141と、を備えている。廃トナー排出スクリュー140は、回転軸(不図示)を中心とする回転に伴って、回転軸(不図示)が延びる方向に廃トナーを送り出して、不図示の廃棄トナー容器に向けて廃トナーを送り出す。
トナー漏れ防止シート150は、クリーニングローラー111の回転方向の上流側において、クリーニングローラー111とハウジング110との間の隙間を塞ぐように配置される。トナー漏れ防止シート150は、クリーニングローラー111及びクリーニングブレード113によって除去されたトナーなどがハウジング110の外側に拡散すること等を抑制する。トナー漏れ防止シート150は、例えば、ウレタンシートにより構成される。
ここで、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量K1を0.1mm以下にする理由、及び、トナー受け部材130の第2上端部133Bの高さをクリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2の高さよりも低くする理由について説明する。
具体的には、下記実験1〜実験3の実験結果により、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量K1を0.1mm以下に設定し、トナー受け部材130の第2上端部133Bの高さをクリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2よりも低く設定する必要があることが検証された。
(実験1)
実験1においては、クリーニングローラー111における搬送幅方向Yの端部において、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量を変化させることで、搬送幅方向Yの端部において、トナー層規制部材120のめくれが発生するか否かという観点から検証し、これにより、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量を決定した。
実験1の条件は以下の通りである。
モノクロプリンターを使用した。
感光体ドラムには、A−Siドラムでφ30mmのものを使用し、感光体ドラムを、線速410mm/sで回転させた。
現像方式は、磁性一成分現像の現像方式のものを使用した。
転写部材の外径には、φが20mmのローラーを使用し、φが8mmの金属軸にEPDMで形成された発泡体(発泡体の厚み6mm)を積層し、抵抗が6.5logΩのものを使用した。
帯電方式は接触帯電ローラー方式であって、帯電ローラーとしては、エピクロヒドリンゴムで形成され、φが9.5mmのものを使用した。帯電ローラーの軸のφが6mmのものを使用した。
クリーニング装置11においては、以下のものを使用した。
クリーニングブレード113として、ウレタンゴムの厚さtが2.0のものを使用した。
クリーニングローラー111には、EPDMで形成され、φが14mmのものを使用した。クリーニングローラー111の軸のφは、10mmのものを使用した。クリーニングローラー111に対する感光体ドラム2の線速比は1.2(順方向回転)であり、クリーニングローラー111の感光体ドラム2への荷重は、駆動側において15N、従動側において9Nであるものを使用した。
トナー供給ローラー112として、ウレタンフォームで形成され、φが10mmのものを使用した。トナー供給ローラー112の軸のφが6mmのものを使用した。トナー供給ローラー112に対するクリーニングローラー111の線速比は1.0(順方向回転で従動回転)であり、クリーニングローラー111への食い込み量0.5mmのものを使用した。
トナー層規制部材120として、SUSで形成され、厚みが0.05mmのものを使用し、画像形成領域Gにおいて、クリーニングローラー111への食い込み量が0.5mmであり、圧接角が12°のものを使用した。
トナー層規制部材120は、図3に示すように、画像形成領域Gの外側の領域において、搬送幅方向Yの両端部に、傾斜部121を有する形状となっている。
実験1においては、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量について、食い込み量と摩耗による端部の段差との関係について検証した。
実験1の結果として、表1に示す結果が得られた。表1は、用紙を50万枚印字後において、クリーニングローラー111の表面における摩耗による端部の段差と、傾斜部121の食い込み量と、トナー層規制部材120のめくれとの関係を示したものである。
Figure 0005868896
表1における実験1の結果により、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、傾斜部121の食い込み量が0.5〜0.2mmの場合には、トナー層規制部材120のめくれが発生した。傾斜部121の食い込み量が0.1mmの場合には、トナー層規制部材120のめくれは発生しなかった。よって、トナー層規制部材120のめくれが発生しないためには、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下にすることが必要となる。
(実験2)
実験2においては、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量を変化させることで、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生するか否かという観点から検証を行った。
実験2の条件は以下の通りである。
実験1の条件に加えて、印字率20%で印字したA4サイズの用紙を2万枚連続して印字した。
実験2においては、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量と、クリーニングローラー111へのトナーの付着量との関係を検証した。
実験2の結果として、図5に示す結果が得られた。図5は、実験2における実験結果を示す図であって、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量と、クリーニングローラー111へのトナー付着量との関係を示すグラフである。
図5における実験2の結果により、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、トナー層規制部材120の傾斜部121の食い込み量が0.1mmの場合には、クリーニングローラー111の表面には4.2mg/cm程度のトナーが付着し、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生した。クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間におけるトナー漏れの限界の食い込み量としては、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、傾斜部121の食い込み量が0.15mmである。詳細には、傾斜部121の食い込み量が0.15mm以下の場合には、クリーニングローラー111の表面には3.25mg/cm程度以下のトナーが付着し、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生した。傾斜部121の食い込み量が0.15mmよりも大きい場合には、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れは発生しなかった。
(実験3)
前述の実験1においては、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、トナー層規制部材120のめくれが発生しないためには、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下にすることが必要となることが検証されている。しかし、前述の実験2においては、傾斜部121の食い込み量が0.1mm以下の場合には、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生した。
そのため、実験3においては、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下とした上で、トナー受け部材130の上端部133の高さを変化させることで、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生するか否かという観点から更に検証を行った。
ここで、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下にした状態でトナー漏れを抑制するためには、トナー層規制部材120からのトナーのすり抜け量を低下させる必要があり、トナー受け部材130に溜まるトナーの量を少なくすることが効果的である。そのため、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下とした場合において、トナー受け部材130の上端部133の高さを変化させることで、トナー受け部材130に溜まるトナーの量を少なくして、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生するか否かという観点から検証を行った。
実験3の結果として、表2に示す結果が得られた。表2は、トナー受け部材130の上端部133の高さと、クリーニングローラー111へのトナー付着量との関係を示したものである。
Figure 0005868896
表2における実験3の結果により、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下とした場合において、トナー受け部材130の上端部133の高さを、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112との第2当接部分T2から1mm又は2mm高くした場合には、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れが発生した。クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、トナー受け部材130の上端部133の高さを、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112との第2当接部分T2の高さ方向の中心と同じ(0mm)又はクリーニングローラー111とトナー供給ローラー112との第2当接部分T2の高さ方向の中心から1mm低くした場合には、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間においてトナー漏れは発生しなかった。
よって、トナー受け部材130の上端部133の高さをクリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2よりも低くすると、トナー受け部材130上のトナー量が減少し、トナー漏れの発生を抑制することができる。
従って、トナー層規制部材120の搬送幅方向Yの端部において、傾斜部121の食い込み量を0.1mm以下とした上で、トナー受け部材130の廃トナー排出スクリュー140側の第2上端部133Bの高さを、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112が当接する第2当接部分T2の位置よりも低くする。
なお、画像形成領域G内においては、クリーニングローラー111の表面上のトナー量が減少すると、クリーニングローラー111による感光体ドラム2の表面を研磨する性能が低下するため、画像流れ等の画像品質に関する問題が発生する。そこで、画像形成領域G内においては、トナー受け部材130の第1上端部133Aの高さは、図2Aに示すように、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2よりも高いことが好ましい。
次に、図1を参照して、本実施形態のプリンター1の動作について、簡単に説明する。
給紙カセット52に収容された用紙Tは、前送りコロ61及び給紙ローラー対63によって第1搬送路L1に送り出され、その後、第1合流部P1及び第1搬送路L1を介してレジストローラー対80に搬送される。
レジストローラー対80においては、用紙Tのスキュー補正や、トナー画像とのタイミング調整が行われる。
レジストローラー対80から排出された用紙Tは、第1搬送路L1を介して感光体ドラム2と転写ローラー8との間(転写ニップN)に導入される。そして、用紙Tには、感光体ドラム2と転写ローラー8との間において、トナー画像が転写される。
その後、用紙Tは、感光体ドラム2と転写ローラー8との間から排出され、第2搬送路L2を介して、定着部9における加熱回転体9aと加圧回転体9bとの間の定着ニップに導入される。そして、定着ニップにおいてトナーが溶融し、トナーが用紙Tに定着される。
次いで、用紙Tは、第1ローラー対54aにより第3搬送路L3を通して排紙部50に搬送され、第3ローラー対53により排紙部50から排紙集積部M1に排出される。
このようにして、給紙カセット52に収容された用紙Tの印刷が完了する。
次に、ドラムクリーニング装置11の動作について説明する。
図2A及び図2Bに示すように、転写ローラー8による転写後の感光体ドラム2の表面には、残留したトナーが付着している。この状態で、感光体ドラム2が回転することにより、感光体ドラム2の表面に付着したトナーは、感光体ドラム2とクリーニングローラー111とが当接する第1当接部分T1に搬送される。
クリーニングローラー111は、感光体ドラム2の表面を摺擦することで、感光体ドラム2の表面に付着したトナーを除去する。また、クリーニングローラー111は、表面にトナーを保持してトナー層を形成して、その表面に形成されたトナー層により感光体ドラム2の表面を研磨する。クリーニングローラー111の表面には、感光体ドラム2の表面から除去されたトナーが付着する。クリーニングローラー111の表面に付着したトナーは、クリーニングローラー111の回転によって、クリーニングローラー111の回転方向の下流側へ向けて搬送される。
一方、クリーニングローラー111により除去しきれずに感光体ドラム2の表面に残留したトナーは、感光体ドラム2の表面に付着した状態で、感光体ドラム2の回転方向の下流側のクリーニングブレード113へ向けて搬送される。クリーニングブレード113へ搬送されたトナーは、クリーニングブレード113により、感光体ドラム2の表面から掻き落とされる。
クリーニングローラー111の表面に付着したトナーは、クリーニングローラー111の回転により搬送されて、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2に搬送される。同時に、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2には、トナー供給ローラー112の回転により、トナー供給ローラー112の表面に付着したトナーが供給される。
クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2に搬送され且つ第2当接部分T2に供給されたトナーは、第2当接部分T2を通過して、第2当接部分T2の下流側に搬送される。
クリーニングローラー111の表面に付着して第2当接部分T2の下流側に搬送されるトナーは、トナー層規制部材120により掻き落とされる。これにより、クリーニングローラー111の表面に付着したトナー層の厚さは、規制される。
ここで、トナー層規制部材120の両端には、図3に示すように、傾斜部121が形成されている。傾斜部121は、搬送幅方向Yの外側に向かうにしたがってクリーニングローラー111の表面から離れるように傾斜する。そのため、画像形成領域Gの外側に対応する部分においては、傾斜部121における内側よりも外側の端部側において、クリーニングローラー111に対する食い込み量が少ない。よって、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部側において、トナー層規制部材120がクリーニングローラー111の側面側に食い込むことが抑制されるため、トナー層規制部材120のめくれを抑制することができる。
また、トナー層規制部材120の画像形成領域Gの外側の領域においては、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量K1は、0.1mmである。そのため、トナー層規制部材120は、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、トナー層規制部材120のめくれを抑制できる。
また、画像形成領域G内においては、トナー層規制部材120におけるクリーニングローラー111への食い込み量K2は、0.1mmよりも大きい。そのため、トナー層規制部材120は、画像形成領域G内においては、クリーニングローラー111の表面からトナーを十分に掻き落とすことができる。
トナー層規制部材120により掻き落とされたトナーは、図2A及び図2Bに示すように、トナー受け部材130に受け止められる。トナー供給ローラー112の表面に付着して第2当接部分T2の下流側に搬送されるトナーは、トナー受け部材130に受け止められ、又は、トナー供給ローラー112の回転により第2当接部分T2に向けて搬送される。
トナー受け部材130に受け止められたトナーは、トナー供給ローラー112に供給される。画像形成領域Gにおいては、図2Aに示すように、トナー受け部材130に受け止められたトナーは、第1上端部133Aに達するまで溜まっていく。トナー受け部材130に溜まって第1上端部133Aに達したトナーは、図2Bに示すように、トナー受け部材130の第1上端部133Aから押し出されて、廃トナー排出スクリュー140側に落下する。
画像形成領域Gの外側においては、図2Bに示すように、トナー受け部材130に受け止められたトナーは、第2上端部133Bに達するまで溜まっていく。トナー受け部材130に溜まって第2上端部133Bに達したトナーは、図2Bに示すように、トナー受け部材130の第2上端部133Bから押し出されて、廃トナー排出スクリュー140側に落下する。
ここで、画像形成領域Gの外側の領域において、第2上端部133Bの高さは、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2よりも低い。そのため、画像形成領域Gの外側において、トナー受け部材130に受け止められて溜まったトナーは、第2当接部分T2よりも低い第2上端部133Bを介して、廃トナー排出スクリュー140側へ押し出されて落下する。
よって、第2上端部133Bの高さが第2当接部分T2よりも低いため、第2上端部133Bの高さが第2当接部分T2よりも高い場合に比べて、トナー受け部材130に溜まるトナーの量が少なくなる。そのため、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間に向かうトナーの量が減少する。これにより、トナー層規制部材120における画像形成領域Gの外側に領域において、傾斜部121の食い込み量が0.1mmである場合においても、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間におけるトナー漏れを抑制することができる。
トナー受け部材130からトナー供給ローラー112に供給されたトナーは、トナー供給ローラー112の回転により、クリーニングローラー111とトナー供給ローラー112とが当接する第2当接部分T2に向けて搬送される。
本実施形態のドラムクリーニング装置11によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態においては、感光体ドラム2の表面からトナーを除去するクリーニングローラー111と、クリーニングブレード113と、クリーニングローラー111の表面に第2当接部分T2において当接して配置されるトナー供給ローラー112と、クリーニングローラー111の表面に当接して配置されるトナー層規制部材120と、トナー供給ローラー112に対向して配置されるトナー受け部材130と、を備え、トナー層規制部材120は、画像形成領域Gの外側の領域において、搬送幅方向Yにおける内側から外側に向かうにしたがってクリーニングローラー111の表面から離れるように傾斜する傾斜部121を有しており、トナー受け部材130は、画像形成領域Gの外側の領域において、第2当接部分T2よりも低い第2上端部133Bを有し、傾斜部121は、搬送幅方向Y(第2回転軸方向)に直交する方向から視た場合に、第2上端部133Bに重なる領域に配置される。
そのため、傾斜部121は、搬送幅方向Yの外側に向かうにしたがってクリーニングローラー111の表面から離れるように傾斜する。これにより、画像形成領域Gの外側に対応する部分においては、傾斜部121における内側よりも外側の端部側において、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量は少ない。よって、クリーニングローラー111の搬送幅方向Yの端部において、トナー層規制部材120がクリーニングローラー111の側面側に食い込むことが抑制されるため、トナー層規制部材120のめくれを抑制することができる。
また、第2上端部133Bの高さが第2当接部分T2よりも低いことから、第2上端部133Bの高さが第2当接部分T2よりも高い場合に比べて、トナー受け部材130に溜まるトナーの量が少なくなる。そのため、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間に向かうトナーの量が減少する。これにより、画像形成領域Gの外側の領域において、トナー層規制部材120に対する傾斜部121の食い込み量が0.1mmである場合においても、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間におけるトナー漏れが抑制される。従って、クリーニング装置11の外部へのトナーの漏れを抑制することができる。
また、本実施形態においては、第2上端部133Bにおける搬送幅方向Yの内側の端部134は、搬送幅方向Yにおいて、画像形成領域Gに対応する部分と傾斜部121に対応する部分との間に位置する。これにより、トナー受け部材130は、画像形成領域Gの外側の領域において、クリーニングローラー111とトナー層規制部材120との間におけるトナー漏れを抑制することができる。また、トナー受け部材130は、画像形成領域Gにおいて、クリーニングローラー111の表面にトナーを十分に供給して、クリーニングローラー111による感光体ドラム2の表面を研磨する性能の悪化を抑制することができる。
また、本実施形態においては、クリーニングローラー111に対する傾斜部121の食い込み量は、0.1mm以下である。そのため、画像形成領域Gの外側の領域において、傾斜部121によるトナー層規制部材120のめくれをより抑制できる。
また、本実施形態においては、トナー層規制部材120における傾斜部121よりも搬送幅方向Yの内側の領域において、クリーニングローラー111に対するトナー層規制部材120の食い込み量は、0.1mmよりも大きい。そのため、画像形成領域G内においては、トナー層規制部材120がクリーニングローラー111の表面からトナーを十分に掻き落として、トナーの層の厚さを規制することができる。
また、本実施形態においては、トナー受け表面131aは、トナー供給ローラー112の周面に沿って湾曲して形成される。そのため、トナー受け部材130は、トナー供給ローラー112からのトナーを受け止めやすく、トナー受け部材130により受け止められたトナーを効率よくトナー供給ローラー112に供給することができる。
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されることなく種々の形態で実施することができる。
例えば、本実施形態において、画像形成装置としてモノクロのコピー機1について説明しているが、これに限定されず、画像形成装置は、カラーコピー機、プリンター、ファクシミリ又はこれらの複合機等であってもよい。
1……コピー機(画像形成装置)、2……感光体ドラム(像担持体)、11……ドラムクリーニング装置(クリーニング装置)、111……クリーニングローラー、112……トナー供給ローラー、113……クリーニングブレード、120……トナー層規制部材、121……傾斜部、130……トナー受け部材、131a……トナー受け表面、133B……第2上端部(低い上端部分)、134……端部、G……画像形成領域、J1……第1回転軸、J2……第2回転軸、J3……第3回転軸、Y……搬送幅方向(第1回転軸方向、第2回転軸方向、第3回転軸方向)

Claims (4)

  1. 第1回転軸を中心に回転可能な像担持体の表面に第1当接部分において当接して配置され、前記第1回転軸に平行な第2回転軸を中心に回転可能であると共に、前記第2回転軸方向に延び、前記像担持体の表面からトナーを除去するクリーニングローラーと、
    前記第1当接部分よりも前記像担持体の回転方向の下流側において前記像担持体の表面に当接して配置され、前記第2回転軸方向に延びると共に、前記像担持体の表面からトナーを掻き落とすクリーニングブレードと、
    前記クリーニングローラーの表面に第2当接部分において当接して配置され、前記第2回転軸に平行な第3回転軸を中心に回転可能であると共に、前記第3回転軸方向に延び、前記クリーニングローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、
    前記第2当接部分よりも前記クリーニングローラーの回転方向の下流側において前記クリーニングローラーの表面に当接して配置され、前記第2回転軸方向に延びると共に、前記クリーニングローラーに付着したトナーの層の厚さを規制するトナー層規制部材と、
    前記第2当接部分よりも前記トナー供給ローラーの回転方向の下流側において前記トナー供給ローラーから離間して前記トナー供給ローラーに対向して配置され、前記第3回転軸方向に延び、前記トナー供給ローラーの周面に対向するトナー受け表面を有し、前記第2当接部分を通過したトナーを受け止め且つその受け止めたトナーを前記トナー供給ローラーに供給するトナー受け部材と、を備え、
    前記トナー層規制部材は、画像形成領域の外側の領域において、前記第2回転軸方向における内側から外側に向かうにしたがって前記クリーニングローラーの表面から離れるように傾斜する傾斜部を有しており、
    前記トナー受け部材は、画像形成領域の内側の領域において前記第2当接部分よりも高い第1上端部と、画像形成領域の外側の領域において前記第2当接部分よりも低い第2上端部と、を有し、
    前記傾斜部は、前記第2回転軸方向に直交する方向から視た場合に、前記第2上端部に重なる領域に配置される
    クリーニング装置。
  2. 前記第2上端部における前記第3回転軸方向の内側の端部は、前記第3回転軸方向において、画像形成領域に対応する部分と前記傾斜部に対応する部分との間に位置する
    請求項1に記載のクリーニング装置。
  3. 前記トナー受け表面は、前記トナー供給ローラーの周面に沿って湾曲している
    請求項1又は2に記載のクリーニング装置。
  4. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
    前記像担持体に形成された静電潜像にトナー画像を現像する現像器と、
    請求項1からのいずれかに記載のクリーニング装置と、を備える
    画像形成装置。
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