JP6283492B2 - クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置

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Description

本発明は、クリーニング部材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、特にクリーニング装置からのトナー漏れを防止する方法に関するものである。
コピー機、プリンター、ファクシミリ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。
一般的なクリーニング装置は、像担持体表面からトナーを除去するファーブラシやクリーニングローラー等のクリーニング部材と、クリーニング部材によって掻き落とされた廃トナーを外部へ排出する搬送スパイラルと、が、ハウジング内に設けられている。
ところで、記録媒体が画像形成装置本体の下方から上方へ搬送される、いわゆる縦搬送タイプの画像形成装置においては、クリーニング装置が像担持体の上方に配置される。この場合、クリーニング部材によって除去された廃トナーがクリーニング装置のハウジングと像担持体との隙間から落下するおそれがある。
そこで、例えば特許文献1に示されるように、クリーニング装置のハウジングの開口部に樹脂フィルム等からなるシール部材が取り付けられている。このシール部材によってハウジングと像担持体との隙間が閉鎖されることにより、ハウジング内の廃トナーがクリーニング装置の外部に漏出することを防止する。
しかし、シール部材の上方に多量のトナーが堆積すると、堆積したトナーがシール部材を像担持体に向かって押圧するため、シール部材の像担持体に対する接触圧が高くなる。一方、像担持体と転写部材との転写ニップ部において、像担持体の外周面に記録媒体である用紙の紙粉が付着し、像担持体の回転に伴ってシール部材の先端部まで移動してくる。前述したようにシール部材の像担持体に対する接触圧が高くなっていると、紙粉がシール部材の先端部と像担持体の外周面との間で滞留し、塊状に成長する。その結果、塊状の紙粉によってシート部材の先端部が像担持体の外周面から浮き上がり、シール部材と像担持体との隙間からトナーが漏出するなどの不具合が生じることがあった。
このような不具合を防止するために、特許文献2には、シール部材上にトナーが堆積しないように、シール部材の上方を覆う保護部材を備えたクリーニング装置が開示されている。
特開2004−317962号公報 特開2013−181994号公報
しかしながら、特許文献2の構成であっても、保護部材上に多量のトナーが堆積した場合はトナーがクリーニング部材と保護部材の隙間から落下する。保護部材から落下したトナーは、像担持体の外周面とシール部材に落下する。このうち、像担持体の外周面に落下したトナーは、クリーニング部材により再びクリーニング装置内に回収されるが、前記シート部材に落下したトナーは、シール部材上に堆積され、堆積量が多くなるとシール部材と像担持体との隙間からトナーが落下し、画像形成装置内部を汚染することがある。
本発明は、上記問題点に鑑み、シール部材上へのトナーの堆積を抑制することにより、シール部材と像担持体との隙間からのトナーの漏出を効果的に抑制できる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の第1の構成は、ハウジングと、クリーニング部材と、クリーニングブレードと、回収部材と、シール部材と、保護部材と、を備えるクリーニング装置である。ハウジングは、外周面にトナー像が担持される円筒状の像担持体の上方に配置され、像担持体との対向面に開口が形成される。クリーニング部材は、ハウジングの開口部近傍に配置され、像担持体表面に接触しながら像担持体との当接面において同一方向に回転することで像担持体上に付着した残留トナーを像担持体の回転方向下流側に除去する。クリーニングブレードは、像担持体の回転方向に対しクリーニング部材よりも下流側において像担持体の外周面に当接し、像担持体上に付着した残留トナーを除去する。回収部材は、ハウジング内の廃トナーを回収してハウジングの外部へ搬送する。シール部材は、像担持体の回転方向に対しハウジングの上流側の開口縁に配設され、クリーニング部材よりも上流側において像担持体の外周面に接触することによりハウジングと像担持体との隙間からの廃トナーの漏出を防止する。保護部材は、シール部材の上方に間隔を隔てて配置され、クリーニング部材に接触する。
本発明の第1の構成によれば、シール部材の上方を覆うように保護部材が配設されるとともに、保護部材とクリーニング部材とが接触しているため、保護部材とクリーニング部材との間に隙間が生じない構成となっている。これにより、シール部材上へのトナーの堆積が抑制され、シール部材が像担持体表面に過度に圧接されるおそれがなくなる。その結果、シール部材と像体表面との当接部に塊状の紙粉等の異物が滞留しないためシール部材の浮き上がりも発生しなくなる。従って、シール部材と像担持体との隙間からのトナー落下による画像形成装置内部の汚染を効果的に抑制することができる。
本発明のクリーニング装置18を備えた画像形成装置100の全体構成を示す側面断面図 帯電装置4、感光体ドラム5、及び本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置18の側面断面図 図2におけるクリーニング装置18のクリーニングブラシ30周辺の部分拡大図 帯電装置4、感光体ドラム5、及び本発明の第2実施形態に係るクリーニング装置18の側面断面図 図4におけるクリーニング装置18の摺擦ローラー50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18を備えた画像形成装置100の概略構成図である。図1において、画像形成装置100(ここでは一例としてデジタル複合機を示す)では、コピー動作を行う場合、後述する画像読取部6において原稿の画像データを読み取り画像信号に変換する。一方、複合機本体2内の画像形成部3において、帯電装置4により図中の時計回り方向に回転する感光体ドラム5が一様に帯電され、画像読取部6で読み取られた原稿画像データに基づく露光装置(レーザー走査ユニット等)7からのレーザービームにより感光体ドラム5上に静電潜像が形成され、現像装置8により静電潜像に現像剤(以下、トナーという)が付着されてトナー像が形成される。この現像装置8へのトナーの供給はトナーコンテナ9から行われる。
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム5に向けて、用紙が給紙機構10から用紙搬送路11及びレジストローラー対12を経由して画像形成部3に搬送され、この画像形成部3において転写ローラー13(画像転写部)により感光体ドラム5の表面におけるトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム5から分離され、定着ローラー対14aを有する定着部14に搬送されてトナー像が定着される。定着部14を通過した用紙は、複数方向に分岐した用紙搬送路15に送られて、用紙搬送路15の分岐点に設けられた複数の経路切換ガイドを有する経路切換機構21、22によって用紙の搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、用紙搬送路16に送られて両面コピーされた後に)、第1排出トレイ17a、第2排出トレイ17bから成る用紙排出部に排出される。
また、図示しないが、感光体ドラム5の表面の残留電荷を除去する除電装置がクリーニング装置18の下流側に設けられている。さらに、給紙機構10は、複合機本体2に着脱自在に取り付けられ、用紙を収納する複数の給紙カセット10a、10bと、その上方に設けられるスタックバイパス(手差しトレイ)10cと、を備えてなり、これらは用紙搬送路11によって感光体ドラム5及び現像装置8等からなる画像形成部3に繋がっている。
複合機本体2の上部には、画像読取部6が配置されており、複合機本体2の上面には画像読取部6のコンタクトガラス25(図3参照)上に載置される原稿を押さえて保持するプラテン(原稿押さえ)24が開閉可能に設けられており、プラテン24上には原稿搬送装置27が付設されている。
用紙搬送路15は、具体的には、定着ローラー対14aの下流側において、まず左右二股に分岐し、一方の経路(図1では右方向に分岐する経路)は第1排出トレイ17aに連通するように構成されている。そして、他方の経路(図1では左方向に分岐する経路)は搬送ローラー対19を経由して二股に分岐し、一方の経路(図1では左方向に分岐する経路)は第2排出トレイ17bに連通するように構成されている。これに対し、他方の経路(図1では下方向に分岐する経路)は反転搬送路16に連通するように構成されている。
図2は、帯電装置4、感光体ドラム5、及び本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置18の側面断面図であり、図3は、図2におけるクリーニング装置18のクリーニングブラシ30周辺の部分拡大図である。帯電装置4は、感光体ドラム5の外周面に接触して感光体ドラム5に帯電バイアスを印加する帯電ローラー4aと、帯電ローラー4aをクリーニングするための帯電クリーニングローラー4bとを有している。
感光体ドラム5は、例えばアルミニウム製の導電性のドラム素管の外周面に、感光層としてa−Si系の光導電層を形成したアモルファスシリコン(a−Si)感光体であり、感光層の上面にはa−Si系のSiC、SiN、SiO、SiON、SiCNなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。
クリーニング装置18は、感光体ドラム5との対向面が開口したハウジング18a内にクリーニングブラシ30、クリーニングブレード31、及び回収スクリュー33を有している。クリーニングブラシ30は、クリーニングブレード31により残留トナーを効果的に掻き取ることができるように、前処置として感光体ドラム5表面に付着した用紙転写後のトナーを掻き起こす掻起処置を行うものであり、感光体ドラム5の回転軸と平行に配置された回転軸30aの周面にブラシ繊維30bを多数放射状に立設してブラシ状に形成したものである。クリーニングブラシ30は、回収スクリュー33が設けられた感光体ドラム5の回転方向(時計回り方向)の下流側に向かってトナーを送るように、図示しない駆動手段により感光体ドラム5との当接面において同一方向(反時計回り方向)に回転している。感光体ドラム5に対するクリーニングブラシ30のオーバーラップ量(喰い込み量)は0.2〜1.2mmである。
感光体ドラム5表面の、クリーニングブラシ30との当接面よりも回転方向下流側(図2の右側)には、クリーニングブラシ30によって掻き起こされた残留トナーを感光体ドラム5表面から掻き取るクリーニングブレード31が設けられている。クリーニングブレード31は、その一端部が感光体ドラム5の外周面の幅方向略全域と当接し、且つ反対側の端部に向かって水平方向よりも上向きの傾斜が付与された状態で固定されている。クリーニングブレード31としては、例えばJIS硬度が78°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード31の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム5への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム5の仕様に応じて適宜設定される。
クリーニングブラシ30及びクリーニングブレード31によって感光体ドラム5表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー33の回転に伴ってクリーニング装置18の外部に排出され、トナー回収容器(図示せず)に搬送されて貯留される。
クリーニングブラシ30表面の、感光体ドラム5との当接面よりも回転方向下流側(図2の右側)にはフリッカー35が配置されている。フリッカー35は、クリーニングブラシ30が感光体ドラム5表面のトナーの掻起処置を行った後、ブラシ繊維30bに付着したトナーを振り払うために、クリーニングブラシ30のブラシ繊維30bの先端と接触するように配置された板状部材である。クリーニングブラシ30の回転軸30aが回転し、ブラシ繊維30bの先端とフリッカー35との接触状態が解除されると、フリッカー35との接触により一旦撓んだブラシ繊維30bが復元力によって勢いよく起立する。このときブラシ繊維30bに付着したトナーが弾かれて飛翔する。ブラシ繊維30bに対するフリッカー35のオーバーラップ量(喰い込み量)は0.1〜1.1mmである。
また、クリーニングブラシ30と回収スクリュー33との間には仕切部材37が配置されている。仕切部材37は、ハウジング18a内部を回収スクリュー33によるトナーの回収経路とクリーニングブラシ30の回転空間とに区画する。これにより、クリーニングブレード31により掻き取られたトナー及びクリーニングブラシ30により掻き起こされたトナーがクリーニングブラシ30の回転空間に逆流してクリーニングブラシ30に再付着するのを防止する。
上述したようにクリーニングブラシ30のブラシ繊維30bに接触するフリッカー35と、回収スクリュー33によるトナーの回収経路とクリーニングブラシ30の回転空間とを区画する仕切部材37とを配置することにより、クリーニングブラシ30のブラシ繊維30bに付着したトナーを効果的に振るい落とすとともに、ブラシ繊維30bから振るい落とされて飛翔するトナーのクリーニングブラシ30の回転空間への逆流を効果的に抑制して、ブラシ繊維30bへのトナーの再付着を防止することができる。従って、クリーニングブラシ30の目詰まりを抑えて、高品質な画像形成を行えるように感光体ドラム5表面を十分にクリーニングすることが可能となる。
なお、仕切部材37は、効果が有効である範囲で、ブラシ繊維30bとフリッカー35との接触状態が解除されてブラシ繊維30bの形状が復元される位置の近傍に設けられていれば良く、ブラシ繊維30bの材質やブラシ繊維30bとフリッカー35との係合度合いなどによって適宜配置できる。また、仕切部材37はブラシ繊維30bと若干接触させたほうがトナーのクリーニングブラシ30の回転空間への逆流、及びそれに伴うクリーニングブラシ30へのトナーの再付着を効果的に抑制することができるが、クリーニングブラシ30の耐久性との兼ね合いを考慮して、ブラシ繊維30bに接触させずに近接させて配置しても良い。
感光体ドラム5の回転方向に対しハウジング18aの上流側(図2の左端)の開口縁にはシール部材40が取り付けられている。シール部材40の一端部(図3の左端)はハウジング18aに接着固定され、シール部材40の固定端を形成する。一方、シール部材40の他端部(図3の右端)は、シール部材40の自由端を形成し、感光体ドラム5の外周面に当接する。シール部材40は、感光体ドラム5の外周面に形成された感光層に傷を付けないために、柔軟で変形可能な部材であることが好ましい。シール部材40としては、例えば、厚さ100μmのウレタンシートが用いられるが、ウレタンシート以外の薄板状のシートでもよい。
シール部材40の上方には、保護部材41が配置されている。保護部材41は、先端部が屈曲した断面視L字状のシート材であり、L字状の長手方向がハウジング18aに接着固定され、先端部がクリーニングブラシ30の外周面(ブラシ繊維30b)の、長手方向(図3の紙面と垂直な方向)の略全域に亘って接触している。
保護部材41の材質としては、SUS等の金属またはPET樹脂が用いられ、保護部材41の厚みは0.05〜0.2mmである。ブラシ繊維30bに対する保護部材41のオーバーラップ量(喰い込み量)は0.05〜1.0mmである。また、保護部材41の配置は、シール部材40の上方であればシール部材40の直上に限らず、クリーニングブラシ30の回転中心Oを通る垂線Lに対し感光体ドラム5の回転方向上流側(図3では垂線Lの左側)の他の位置に配置することもできる。
本実施形態によれば、シール部材40の上方を覆うように保護部材41が配設されるとともに、保護部材41とクリーニングブラシ30とが接触しているため、保護部材41とクリーニングブラシ30との間に隙間が生じない構成となっている。これにより、図3に示すように仕切部材37をすり抜けたトナーTは保護部材41上に堆積するため、シール部材40上へのトナーの堆積が抑制され、シール部材40が感光体ドラム5表面に過度に圧接されるおそれがなくなる。
その結果、感光体ドラム5表面に付着した紙粉はシール部材40と感光体ドラム5表面との当接部をすり抜けることができ、塊状の紙粉が滞留しないためシール部材40の浮き上がりも発生しなくなる。従って、シール部材40と感光体ドラム5との隙間からのトナー落下による画像形成装置100内部の汚染を効果的に抑制することができる。
なお、保護部材41上に堆積したトナーTは、クリーニングブラシ30のブラシ繊維30bに少量ずつ付着し、クリーニングブラシ30の回転によりハウジング18a内に戻される。そして、フリッカー35によりハウジング18a内で払い落された後、回収スクリュー33で回収される。また、ブラシ繊維30bに付着したトナーTの一部は感光体ドラム5の外周面にも再付着するが、感光体ドラム5の外周面に付着したトナーTはクリーニングブレード31によって掻き取られる。
図4は、帯電装置4、感光体ドラム5、及び本発明の第2実施形態に係るクリーニング装置18の側面断面図であり、図5は、図4におけるクリーニング装置18の摺擦ローラー50周辺の部分拡大図である。本実施形態では、第1実施形態のクリーニングブラシ30に代えて、感光体ドラム5表面の残留トナーを除去するとともに残留トナーを用いて感光体ドラム5表面の感光層を摺擦して研磨する摺擦ローラー50を設けている。
また、第1実施形態のフリッカー35を設けず、摺擦ローラー50の外周面に付着したトナーを掻き落とすスクレーパー51を設けている。スクレーパー51は、第1実施形態のクリーニング装置18における仕切部材37の位置に配置されており、ハウジング18a内を摺擦ローラー50の回転空間と回収スクリュー30によるトナーの回収経路とに区画する役割も果たしている。
摺擦ローラー50としては、例えば金属製の回転軸50aの周囲にローラー体50bとしてEPDMゴム製でアスカーC硬度55°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラー体50bの材質としてはEPDMゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカーC硬度が10〜90°の範囲のものが好適に使用される。
本実施形態の構成においても、第1実施形態と同様にシール部材40の上方を覆うように保護部材41が配設されるとともに、保護部材41と摺擦ローラー50とが接触しているため、保護部材41と摺擦ローラー50との間に隙間が生じない構成となっている。これにより、図5に示すようにスクレーパー51をすり抜けたトナーTは保護部材41上に堆積するため、シール部材40上へのトナーの堆積が抑制され、シール部材40が感光体ドラム5表面に過度に圧接されるおそれがなくなる。
その結果、感光体ドラム5表面に付着した紙粉はシール部材40と感光体ドラム5表面との当接部をすり抜けることができ、塊状の紙粉が滞留しないためシール部材40の浮き上がりも発生しなくなる。従って、シール部材40と感光体ドラム5との隙間からのトナー落下による画像形成装置100内部の汚染を効果的に抑制することができる。保護部材41の材質や厚み、配置等は第1実施形態と同様であるため説明を省略するが、摺擦ローラー50に対する保護部材41のオーバーラップ量(喰い込み量)が大きいと摩擦抵抗が大きくなって保護部材41の変形や摺擦ローラー50の回転負荷の増大につながる。そのため、保護部材41のオーバーラップ量(喰い込み量)は第1実施形態に比べて小さくすることが好ましい。
なお、保護部材41上に堆積したトナーTは、摺擦ローラー50に少量ずつ付着し、摺擦ローラー50の回転によりハウジング18a内に戻される。そして、スクレーパー51によりハウジング18a内で掻き落された後、回収スクリュー33で回収される。また、摺擦ローラー50に付着したトナーTの一部は感光体ドラム5の外周面にも再付着するが、感光体ドラム5の外周面に付着したトナーTはクリーニングブレード31によって掻き取られる。
その他本発明は、上記各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、上記実施形態では、画像形成装置100として、図1に示したようなデジタル複合機を例に挙げて説明したが、本発明はデジタル複合機に限らず、モノクロ及びカラープリンター、カラー複合機等、クリーニング装置を備えた他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。
本発明は、像担持体表面の残留トナーを除去するクリーニング装置に利用可能である。本発明の利用により、シール部材と像担持体との隙間からトナーの漏出を効果的に抑制できるクリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置を簡単な構成で提供することができる。
2 複合機本体
4 帯電装置
5 感光体ドラム(像担持体)
6 画像読取部
7 露光装置
8 現像装置
18 クリーニング装置
18a ハウジング
30 クリーニングブラシ(クリーニング部材)
30a 回転軸
30b ブラシ繊維
31 クリーニングブレード
33 回収スクリュー(回収部材)
35 フリッカー
37 仕切部材
40 シール部材
41 保護部材
50 摺擦ローラー(クリーニング部材)
50a 回転軸
50b ローラー体
51 スクレーパー
100 画像形成装置

Claims (8)

  1. 外周面にトナー像が担持される円筒状の像担持体の上方に配置され、前記像担持体との対向面に開口が形成されるハウジングと、
    該ハウジングの開口部近傍に配置され、前記像担持体表面に接触しながら前記像担持体との当接面において同一方向に回転することで前記像担持体上に付着した残留トナーを前記像担持体の回転方向下流側に除去するクリーニング部材と、
    前記像担持体の回転方向に対し前記クリーニング部材よりも下流側において前記像担持体の外周面に当接し、前記像担持体上に付着した残留トナーを除去するクリーニングブレードと、
    前記ハウジング内の廃トナーを回収して前記ハウジングの外部へ搬送する回収部材と、
    前記像担持体の回転方向に対し前記ハウジングの上流側の開口縁に配設され、前記クリーニング部材よりも上流側において前記像担持体の外周面に接触することにより前記ハウジングと前記像担持体との隙間からの廃トナーの漏出を防止するシール部材と、
    該シール部材の上方に間隔を隔てて配置され、前記クリーニング部材の回転中心よりも下方であって前記クリーニング部材の下端部よりも上方に接触する保護部材と、
    を備え、
    前記保護部材は、前記クリーニング部材に接触する先端部が屈曲した断面視L字状のシート材であり、
    前記保護部材は、前記先端部が水平方向よりも上向きに傾斜した状態で前記クリーニング部材に線接触するように、L字状の長手方向が前記クリーニング部材と対向する前記ハウジングの内壁面に固定されており、
    前記保護部材の前記L字状の長手方向が固定される前記ハウジングの内壁面は、前記クリーニング部材に近づく方向に下り勾配となっており、
    前記先端部が前記シール部材と重なる位置に配置されるとともに、前記先端部にトナーが堆積することを特徴とするクリーニング装置。
  2. 前記クリーニング部材に対する前記保護部材のオーバーラップ量が0.05〜1.0mmであ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. 前記クリーニング部材が、回転軸と、該回転軸の周面に放射状に立設された多数のブラシ繊維とを有するクリーニングブラシである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. 前記ブラシ繊維の先端と接触するように配置され、前記クリーニングブラシに付着したトナーを払い落とすフリッカーを設けたことを特徴とする請求項3に記載のクリーニング装置。
  5. 前記ハウジング内を前記クリーニングブラシの回転空間と前記回収部材によるトナーの回収経路とに区画する仕切部材を設けたことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のクリーニング装置。
  6. 前記クリーニング部材が、前記像担持体表面の残留トナーを除去するとともに残留トナーを用いて前記像担持体表面を摺擦して研磨する摺擦ローラーである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。
  7. 前記ハウジング内を前記摺擦ローラーの回転空間と前記回収部材によるトナーの回収経路とに区画するとともに前記摺擦ローラーの外周面に接触するように配置され、前記摺擦ローラーの外周面に付着したトナーを掻き落とすスクレーパーを設けたことを特徴とする請求項6に記載のクリーニング装置。
  8. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のクリーニング装置が搭載された画像形成装置。
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