JP5963687B2 - ドラムユニット及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも感光ドラムとクリーニング装置を備えるドラムユニットとこれを備える画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンター等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された感光ドラムが光走査装置によって光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。尚、トナー像の用紙への転写後に感光ドラム上に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置によって除去されるとともに、感光ドラムの表面が除電器からの光照射によって除電され、表面が清掃及び除電された感光ドラムは次の画像形成動作に備えられる。

ところで、画像形成装置には、メンテナンスの容易化等のために感光ドラムやクリーニング装置、転写装置等をドラムユニットとして一体化し、この一体化されたドラムユニットを画像形成装置本体に対して着脱可能としたものがある。

ここで、ドラムユニットに含まれるクリーニング装置には、感光ドラムに当接して回転しながらトナーを除去するクリーニングローラー、感光ドラム表面からトナーを掻き取るクリーニングブレード、トナーのハウジング外への噴出を防ぐためのトナー飛散防止シール等が設けられている。このようなクリーニング装置のハウジングは一般的に樹脂で構成されているため、温度等の環境変動等によってハウジングが変形し易く、該ハウジングに貼り付けられるトナー飛散防止シールがハウジングの反りのために感光ドラム表面に均一に密着せず、その機能が十分果たされないという問題が発生する。

そこで、特許文献１には、トナー飛散防止シールの保持を薄い板金部材によって行い、この板金部材の両端をハウジングに固定し、中央部を逃がすことによってハウジングの変形による影響を軽減する構成が提案されている。

又、特許文献２には、クリーニング装置のハウジングにトナー飛散防止シール（入口シール）を固着する際、トナー飛散防止シールに変形を加えることによって該トナー飛散防止シールの感光体当接部の長手方向に引張応力を残留させ、ハウジングの変形やトナー飛散防止シールの伸びにより発生するトナー飛散防止シールの波打ちを防ぐ構成が提案されている。

特開２００９−０５３４５６号公報 特開平７−１８１８３５号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、長手方向中央部で板金部材とハウジングとの間に隙間が発生するため、その隙間が発生する部位に別のシール構造が必要となり、ドラムユニットのレイアウトに余裕がなくなってスペース効率が悪いという問題がある。

又、特許文献２において提案された構成では、トナー飛散防止シールの長手方向の張力が増すため、薄いトナー飛散防止シールのコシ（剛性）が強くなってしまい、トナーのハウジングへの進入が阻害されるという問題がある。

従って、本発明の目的とする処は、環境の影響を受けずクリーニング装置が常に高いトナー飛散防止機能を果たすことができるドラムユニットとこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

又、ドラムユニットには、感光ドラムに光を照射してその表面を除電するための除電器が設けられるが、該除電器の除電光路に反射率の低い樹脂製のハウジングの面が臨むため、除電器からの光の除電光路における減衰により除電性能が光量が低下して、徐電性能が低下するという問題もあった。

従って、本発明の他の目的とする処は、除電器からの光の減衰を防いで感光ドラム表面の除電性能を高めることができるドラムユニットとこれを備えた画像形成装置を提供する個とにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能であって、少なくとも感光ドラムとクリーニング装置を備えるドラムユニットにおいて、前記クリーニング装置の樹脂製のハウジングのトナー進入側の一部を金属部材で構成し、該金属部材にトナー飛散防止シールを貼り付けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記感光ドラムの回転方向において前記クリーニング装置の上流側に除電器を配置し、前記金属部材をその主平面が前記除電器の除電光路に面するよう配置したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記金属部材の主平面の形状を長手方向に変化させたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記金属部材の主平面の一部に該金属部材よりも反射率の低いシール部材を貼り付けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４の何れかに記載の発明において、前記金属部材を前記除電器の直近まで延ばしたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項２〜５の何れかに記載の発明において、前記除電器の除電光路に向けて送風することを特徴とする。

請求項７記載の画像形成装置は、請求項１〜６の何れかに記載のドラムユニットを装置本体に着脱可能に装着して成ることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、クリーニング装置の樹脂製のハウジングのトナー進入側の一部を金属部材で構成したため、該金属部材が梁となってハウジングの剛性が高められる。そして、金属部材にトナー飛散防止シールを貼り付けたため、該トナー飛散防止シールのシール位置が環境の影響を受けることなく安定し、クリーニング装置が常に高いトナー飛散防止機能を果たすことができる。

又、ハウジングの一部が樹脂よりも強度の高い金属部材によって構成されるため、該金属部材を薄肉化することができ、ハウジング内のスペース効率が高められて部品レイアウトの自由度が高められる。

請求項２記載の発明によれば、樹脂よりも反射率の高い金属部材をその主平面が除電器の除電光路に面するよう配置したため、除電器からの光の除電光路での減衰が防がれ感光ドラム表面の除電性能が高められる。

請求項３記載の発明では金属部材の主平面の形状を長手方向に変化させ、請求項４記載の発明では金属部材の主平面の一部に該金属部材よりも反射率の低いシール部材を貼り付けたため、長手方向の光量ムラを簡易な反射率調整によって抑えることができ、感光ドラムの除電を全域に亘って均一に行うことができる。

請求項５記載の発明によれば、金属部材を除電器の直近まで延ばしたため、該金属部材がヒートシンクとして作用し、除電器で発生した熱が金属部材へと伝導して効率良く放熱され、除電器の温度上昇が抑えられる。

請求項６記載の発明によれば、除電器の除電光路に向けて送風するようにしたため、除電光路のトナーによる汚染が防がれて感光ドラムの除電に必要な光量が確保されるとともに、除電光路近傍が送風によって強制冷却されてその温度上昇が抑えられる。

請求項７記載の発明によれば、トナー飛散防止機能の高いクリーニング装置と除電性能の高い除電器を備える画像形成装置によって高質画像を安定的に得ることができる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンター）の側断面図である。 本発明に係るドラムユニットの斜視図である。 本発明に係るドラムユニットの側断面図である。 本発明に係るドラムユニットのクリーニング装置の斜視図である。 本発明の別形態に係るドラムユニットの斜視図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンターの側断面図であり、図示のカラーレーザープリンターはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの４つのドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋと現像装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがタンデムに配置されている。

上記各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋは、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと帯電ローラー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及びクリーニング装置５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを一体的に備えてユニットとして構成されており、これらはプリンター本体１００に着脱可能に装填されている。ここで、感光ドラム３ａ〜３ｄは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電ローラー４ａ〜４ｄは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム３ａ〜３ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

前記現像装置２ａ〜２ｄは、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）トナー、ブラック（Ｋ）トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの感光ドラム３ａ〜３ｄには無端状の中間転写ベルト６を介して回転可能な転写ローラー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄがそれぞれ当接しており、これらの転写ローラー７ａ〜７ｄと感光ドラム３ａ〜３ｄとの当接部は一次転写部を構成している。ここで、中間転写ベルト６は、駆動ローラー８とテンションローラー９との間に張設されて各感光ドラム３ａ〜３ｄの上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラー８は、二次転写部において中間転写ベルト６を介して二次転写ローラー１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラー９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、プリンター本体１００内の各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋと各現像装置２ａ〜２ｄの上方には、各現像装置２ａ〜２ｄにトナーを補給するためのトナーコンテナー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが一列に並設されている。

又、プリンター本体１００内の各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋと各現像装置２ａ〜２ｄの下方には、レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ）１３が配置されており、このレーザースキャナーユニット１３の下方のプリンター本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の用紙Ｓが積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙Ｓを取り出すピックアップローラー１５と、取り出された用紙Ｓを分離して搬送パスＰ１へと１枚ずつ送り出すフィードローラー１６とリタードローラー１７が設けられている。

又、プリンター本体１００の側部を上下方向に延びる搬送路Ｐ１には、用紙Ｓを搬送する搬送ローラー１８と、用紙Ｓを一時待機させた後に所定のタイミングで前記駆動ローラー８と前記二次転写ローラー１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラー１９が設けられている。尚、搬送路Ｐ１の横には、用紙Ｓの両面に画像を形成する場合に使用される別の反転搬送路Ｐ２が形成されており、この反転搬送路’Ｐ２には複数の反転ローラー２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、プリンター本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送路Ｐ１は、プリンター本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラー２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンターによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム３ａ〜３ｄが図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム３ａ〜３ｄは、帯電ローラー４ａ〜４ｄによって一様に帯電される。又、レーザースキャナーユニット１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラム３ａ〜３ｄの表面に照射することによって各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタのドラムユニット１Ｍの感光ドラム３ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム３ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置２ａによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム３ａと転写ローラー７ａとの間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラー７ａの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト６上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト６は、次のシアンのドラムユニット１Ｃへと移動する。そして、シアンのドラムユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム３ｂ上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト６上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト６上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラックのドラムユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム３ｃ，３ｄ上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト６上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト６上に転写されないで各感光ドラム３ａ〜３ｄ上に残留する転写残トナーは、各ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋのクリーニング装置５ａ〜５ｄによって除去され、各感光ドラム３ａ〜３ｄは次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト６上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラー８と二次転写ローラー１０の間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラー１５とフィードローラー１６及びリタードローラー１７によって搬送路Ｐ１へと送り出された用紙Ｓがレジストローラー１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙Ｓに、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラー１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｓは、定着装置２２と搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙Ｓの表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラー２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙Ｓ上に転写されないで中間転写ベルト６上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト６は次の画像形成に備えられる。

［ドラムユニット］
次に、本発明に係る前記ドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋを図２〜図４に基づいて説明する。尚、４つのドラムユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの構成は同じであるため、以下、マゼンタのドラムユニット１Ｍについてのみ図示及び説明する。

図２は本発明に係るドラムユニットの斜視図、図３は同ドラムユニットの側断面図、図４は同ドラムユニットのクリーニング装置の斜視図であり、ドラムユニット１Ｍは、前述のように、感光ドラム２ａと帯電ローラー４ａ及びクリーニング装置５ａを一体的に備えてユニットとして構成されているが、クリーニング装置５ａの上部には除電器２５が配置され、この除電器２５はカバー２６によって覆われている。又、帯電ローラー４ａには回転可能なクリーニングローラー２７が当接している。

クリーニング装置５ａにおいては、樹脂製のハウジング２８内に回転可能なクリーニングローラー２９とトナー回収ローラー３０及びトナー搬送スクリュー３１が収容されている。そして、ハウジング２８の感光ドラム３ａに対向する開口部の下部には、感光ドラム３ａの表面に当接して該感光ドラム３ａ上に残留する転写残トナーを掻き取るためのクリーニングブレード３２が取り付けられている。尚、このクリーニングブレード３２は、感光ドラム３ａの表面の前記クリーニングローラー２９の当接点よりも下流側（感光ドラム３ａの回転方向下流側）において感光ドラム３ａにその回転方向に対してカウンター方向に当接している。

ところで、本実施の形態においては、クリーニング装置５ａの樹脂製のハウジング２８のトナー進入側の一部をＬ字状に屈曲成形された板金製の金属部材３３で構成されており、この金属部材３３はその長手方向両端がハウジング２８に固定されている。ここで、金属部材３３は、ハウジング２８を構成する樹脂よりも反射率の高い金属で構成されている。或いは金属部材３３の表面（主平面）は電気亜鉛メッキ等の反射処理が施されている。

そして、上記金属部材３３のＬ字状に屈曲する先端部の感光ドラム３ａに対向する面にはトナー飛散防止シール３４が全幅に亘って両面テープ等によって貼り付けられている。このトナー飛散防止シール３４は、感光ドラム３ａのクリーニングローラー２９の当接点よりも上流側（感光ドラム３ａの回転方向上流側）において感光ドラム３ａにその回転方向に対して順方向（トレール方向）に当接して該感光ドラム３ａ上に残留する転写残トナーのハウジング２８内への進入を許容するととともに、ハウジング２８内に回収されたトナーのハウジング２８外への噴出を防止する機能を果たすものであって、例えばウレタン等の薄いフィルムによって構成されている。

前記除電器２５は、クリーニング装置５ａの上方（感光ドラム３ａの回転方向においてクリーニング装置５ａの上流側）であって、且つ、感光ドラム３ａから所定距離だけ離れた位置に配置されており、図３に示すように基板２５ａ上に光源である複数のＬＥＤ２５ｂを長手方向に適当な間隔で実装することによって構成されている。そして、本実施の形態では、金属部材３３がその主平面が除電器２５の除電光路に面するように配置されており、該金属部材３３は除電器２５の直近まで延びている。尚、本実施の形態では、不図示のファンによって図２に矢印にて示すように除電器２５の光路に向けて横方向から送風がなされるよう構成されている。

而して、本実施の形態では、クリーニング装置５ａの樹脂製のハウジング２８のトナー進入側の一部を金属部材３３で構成したため、該金属部材３３が梁となってハウジング２８の剛性が高められる。そして、金属部材３３にトナー飛散防止シール３４を貼り付けたため、該トナー飛散防止シール３４のシール位置が温度等の環境の影響を受けることなく安定し、クリーニング装置５ａが常に高いトナー飛散防止機能を果たすことができる。

又、ハウジング２８の一部が樹脂よりも強度の高い金属部材３３によって構成されるため、該金属部材３３を薄肉化することができ、ハウジング２８内のスペース効率が高められて部品レイアウトの自由度が高められる。

更に、本実施の形態では、樹脂よりも反射率の高い金属部材３３をその主平面が除電器２５の除電光路に面するよう配置したため、除電器２５からの光の除電光路での減衰が防がれ感光ドラム３ａ表面の除電性能が高められる。この場合、図５に示すように金属部材３３の主平面の形状を長手方向に変化させ（図示例では、金属部材３３の幅が長手方向中央に向かって狭くなるよう変化させている）、或いは金属部材３３の主平面の一部に該金属部材３３よりも反射率の低いシール部材３５を貼り付ければ、長手方向の光量ムラを簡易な反射率調整によって抑えることができ、感光ドラム３ａの除電を全域亘って均一に行うことができる。

又、本実施の形態では、金属部材３３を除電器２５の直近まで延ばしたため、該金属部材３３がヒートシンクとして作用し、除電器２５で発生した熱が金属部材３３へと伝導して効率良く放熱され、除電器２５の温度上昇が抑えられる。そして、本実施の形態では、除電器２５の除電光路に向けて送風するようにしたため、除電光路のトナーによる汚染が防がれて感光ドラム３ａの除電に必要な光量が確保されるとともに、除電光路近傍が送風によって強制冷却されてその温度上昇が抑えられる。

而して、以上のようにトナー飛散防止機能の高いクリーニング装置５ａ（〜５ｄ）と除電性能の高い除電器２５を備える図１に示すカラーレーザープリンターにおいては、高品質画像を安定的に得ることができるという効果が得られる。

尚、以上は本発明をカラーレーザープリンターとこれに備えられたドラムユニットに対して適用した形態について説明したが、本発明は、カラーレーザープリンター以外のモノクロを含むプリンターや複写機等の任意の画像形成装置とこれに備えられるドラムユニットに対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍ マゼンタのドラムユニット
１Ｃ シアンのドラムユニット
１Ｙ イエロードラムユニット
１Ｋ ブラックのドラムユニット
３ａ〜３ｄ 感光ドラム
４ａ〜４ｄ 帯電ローラー
５ａ〜５ｄ クリーニング装置
２５ 除電器
２５ａ 除電器の基板
２５ｂ 除電器のＬＥＤ
２８ クリーニング装置のハウジング
３３ 金属部材
３４ トナー飛散防止シール
３５ シール部材
１００ プリンター本体（装置本体）
Ｐ１ 搬送路
Ｐ２ 反転搬送路
Ｓ 用紙

Claims (4)

1. 画像形成装置本体に対して着脱可能であって、少なくとも感光ドラムとクリーニング装置を備えるドラムユニットにおいて、
   前記クリーニング装置に対し前記感光ドラムの回転方向の上流側における前記クリーニング装置の上部に配置され、光源を有する除電器と、
   前記除電器の上方を覆い、前記除電器の上方から前記感光ドラム側へ延びて形成された」カバーと、
   前記クリーニング装置の樹脂製のハウジングにおける、トナー進入側において前記クリーニング装置内で回転可能なクリーニングローラーの上方を覆う部分を構成し、両端が前記ハウジングに固定され、前記ハウジングの肉厚よりも薄い板状に形成され、前記除電器寄りの位置から前記感光ドラム寄りの位置まで延びて形成され、その主平面が前記カバーとの間の除電光路に面し、前記ハウジングを構成する樹脂よりも反射率が高い金属部材と、
   前記金属部材に貼り付けられ、前記感光ドラムに接するトナー飛散防止シールと、を備え、
   前記除電光路は、前記金属部材の長手方向に沿ってファンによる送風がなされる部分である、ドラムユニット。
2. 前記金属部材の主平面の形状を長手方向に変化させたことを特徴とする請求項１記載のドラムユニット。
3. 前記金属部材の主平面の一部に該金属部材よりも反射率の低いシール部材を貼り付けたことを特徴とする請求項１記載のドラムユニット。
4. 感光ドラムからトナー像が転写される無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトの下方に配置された請求項１〜３の何れかに記載のドラムユニットと、
   前記ドラムユニットにおける前記金属部材の長手方向に沿って前記除電光路に送風するファンと、を備える画像形成装置。

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