JP6501639B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成する電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。また、画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジに関する。

画像形成装置においては、電荷を帯びたトナーを現像スリーブから感光体ドラムへ受け渡す現像ニップ部周辺で極少ながら制御不能なトナーが存在する。このトナーは、殆どがエアフローにより搬送されてフィルター部に集塵捕捉されるものの、感光体ドラムの回転に伴って発生する粘性流により飛散され、フィルター部に搬送されずに現像ニップ部周辺の部材に付着して堆積するトナーも存在する。

このように現像ニップ部周辺の部材にトナーが堆積し、この堆積したトナーの堆積量が多くなると、トナーの安息角を超えて落下して中間転写ベルト等が汚されることがある。そして、この汚れによって意図しないトナーがシートに転写されることにより画像不良が発生するおそれがある。

そこで、現像ニップ部周辺において制御不能になったトナーが飛散することにより中間転写ベルト等を汚すことを防止するための方法が提案されている。例えば特許文献１では、現像ニップ部の下方にトナー受け皿を設け、現像ニップ部から飛散して落下するトナーをトナー受け皿に収容させる構成が提案されている。

特開２００３−１５６９３４

ここで、感光体ドラムと感光体ドラムを支持する支持部材とを有する感光体ユニットを装置本体に装着して画像形成部を形成する構成においては、感光体ユニットの強度を確保するためにステーを設けることがある。そしてこのステーは、感光体ユニットが装置本体に装着された際、現像スリーブと感光体ドラムとから形成される現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側であって、トナー受け皿の上方に配置されることがある。

これは、まず感光体ユニットにおいては、感光体ドラムとともにクリーニングユニットもユニット化されることが一般的である。そして、クリーニングユニットは感光体ユニットのステーの役割も果たすため、クリーニングユニット側の強度は確保され易い。一方、クリーニングユニットから感光体ドラムを挟んで対角の領域は強度が落ちやすいことから、この領域にステーを設けて強度を確保することが多い。そして、ステーをこの位置に設けた感光体ユニットを装置本体に装着すると、現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側にステーが配置され易いためである。

このようにステーが現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側に配置される場合、感光体ドラムの回転により発生した粘性流により現像ニップ部から飛散したトナーがトナー受け皿に収容されずにステー上に堆積することがある（図７（ａ）参照）。このように飛散トナーがステーに堆積した状態で感光体ドラムが回転すると、図７（ｂ）に示す様に、ステー上に堆積したトナーが粘性流に乗ってくずれ落ち、ステーの下方に設けられたトナー受け皿に落下せずに中間転写ベルト上に落下するおそれがある。そして、中間転写ベルト上にトナーが落下した場合には、意図しないトナーがシートに転写されるために画像不良を発生させてしまう。

なお、ステー上にトナーが堆積していない場合には、図７（ｃ）に示す様に、現像ニップ部から飛散したトナーはトナー受け皿にせき止められるため、中間転写ベルトは汚れない。

そこで、本発明の目的は、現像ニップ部より感光体ドラムの回転方向下流側にステーが設けられた構成であっても、飛散したトナーが中間転写ベルト等に落下して画像不良を起こすことを防止する画像形成装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、感光体に形成された静電潜像にトナー担持体からトナーを供給してトナー像を形成し、前記トナー像を転写部材により転写することで画像を形成する画像形成装置において、装置本体に着脱可能な感光体ユニットであって、回転可能に設けられた感光体と、前記感光体を支持する支持部材と、を少なくとも具備する感光体ユニットと、前記支持部材の強度を確保するためのステーであって、前記感光体ユニットが装置本体に装着されたときに、前記感光体と前記トナー担持体とから形成される現像ニップ部よりも前記感光体の回転方向下流側であり、前記感光体と前記転写部材とから形成される転写ニップ部よりも上流側に配置されるステーと、前記ステーの下方に設けられるトナー受け部材と、を有し、前記ステーは回転可能に設けられること、を特徴とする。

本発明によれば、ステーが回転可能に設けられるため、ステー上のトナーはステーの回転に伴ってトナー受け部材に落下する。従って、ステー上にトナーが堆積しにくいため、ステー上に堆積したトナーが粘性流によって飛散して中間転写ベルト等にトナーが落下して画像不良を起こすことを防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る感光体ユニットの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る感光体ユニットの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る感光体ユニットの装着前後の構成を示す断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係るステーの動作を示す動作説明図である。 本発明の第１実施形態に係るステーとステークリーニング部材の動作を示す動作説明図である。 従来技術の課題を説明する図である。

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。

図１に示す様に、画像形成装置１は記録媒体であるシートＰにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートＰを供給するシート給送部と、シートＰにトナー像を定着させる定着部と、を備えている。

画像形成部は、装置１本体に着脱可能な感光体ユニット１５（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）を備える。また、帯電部１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）、現像器１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）、レーザスキャナユニット１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）、中間転写ユニット、を備える。

感光体ユニット１５は、感光体ドラム１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）やクリーニングユニット２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）などを備える。

中間転写ユニットは、一次転写ローラ３５（３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ）、中間転写ベルト３１、駆動ローラ３３、テンションローラ３４、二次転写ローラ３２、二次転写対向ローラ４１、クリーニング装置３６を備える。中間転写ベルト３１は無端円筒状ベルトであり、駆動ローラ３３、テンションローラ３４、二次転写ローラ３２によって張架されている。

画像形成に際しては、制御部（不図示）がプリント信号を発すると、給紙カセット６１に積載収納されたシートＰが給送ローラ６２によってシート搬送路に給送される。給送されたシートＰは分離手段（不図示）で１枚に分離された後、搬送パス３を介して搬送ローラ７５によりレジストレーションローラ対７６に搬送される。

レジストレーションローラ対７６では、給送されるシートの先端を、搬送ガイド（不図示）に突き当てることによってシートＰの斜行が補正される。その後、シートＰは搬送ローラ対７７に送られ、ここで画像形成のタイミング、即ち、トナー像が一次転写された中間転写ベルト３１の回転に合わせて所定のタイミングで二次転写部にシートＰが搬送される。

一方、画像形成部においては、まず感光体ドラム１１が帯電部１２によって表面を帯電させられる。そしてレーザスキャナユニット１３が、内部に備える不図示の光源からレーザ光を出射し、レーザ光を感光体ドラム１１上に照射する。これにより感光体ドラム１１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像器１４によって現像することで感光体ドラム１１上にトナー像が形成される。

感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ３５に転写バイアスが印加されることにより中間転写ベルト３１にそれぞれ一次転写される。中間転写ベルト３１は駆動ローラ３３がモータ（不図示）などの駆動源から回転力を受けることにより回転する。一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト３１の回転により回転方向下流にある二次転写ローラ３２と二次転写対向ローラ４１とで形成される二次転写部に到達し、ここでトナー像がシートＰに転写される。

トナー像が転写されたシートＰは、定着器５に送られ、加熱、加圧されてトナー像がシートＰに定着された後、排出ローラ９０によって搬送されて排出部６６に排出される。

なお、シートＰの両面に画像形成を行う場合には、まずシートＰは定着器５を通過した後に反転パス８３に搬送され、反転パス８３からスイッチバックパス８４へと引き込まれる。そして、反転ローラ対７９の回転方向を正逆転させることにより先後端が入れ替えられ、両面搬送パス８５へと搬送される。その後、シートＰは搬送ローラ７５によって搬送されて、レジストレーションローラ対７６を経て再び二次転写部に搬送される。その後の画像形成プロセスなどに関しては前述のものと同様である。

＜感光体ユニット＞
次に、本実施形態に係る感光体ユニット１５の構成について詳しく説明する。感光体ユニット１５は、図２に示す様に、支持部材としての前後側板１９を有し、この前後側板１９には筐体１８がビス固定されている。筐体１８は軸受を有しており、この軸受に感光体ドラム１１の回転軸が嵌合することで、感光体ドラム１１は回転可能に支持される。

また、前後側板１９にはクリーニングユニット２０が支持されている。このクリーニングユニットは、クリーニングブレード（不図示）や、ファーブラシ（不図示）を有し、感光体ドラム１１に付着する残留トナーを回収する。なお、回収された残留トナーは、スクリューで本体後ろ側に搬送され、交換可能な回収トナーボックスへと搬送される。

また筐体１８には、前後側板１９の開きを防止し、感光体ユニット１５や前後側板１９の強度を確保するための丸軸状のステー１６が支持されている。このステー１６は、感光体ドラム１１を中心としてクリーニングユニット２０の対角の位置にされる。これは、クリーニングユニット２０がステーの役割を果たすため、感光体ユニット１５並びに前後側板１９の強度をさらに確保するためにはこのような位置にステー１６を設けることが好ましいためである。なお、このステー１６を感光体ドラム１１に近い位置に設けることで、感光体ユニット１５を小スペースで実施することが可能となる。

図３は画像形成装置１の装置本体の側板２３に挿入途中の感光体ユニット１５を示した図である。感光体ユニット１５が装置本体に装着される際には、図３に示す様に、まずステー１６が側板２３に固定された嵌合部材２４と嵌合しながら装置本体に挿入されることで姿勢が維持される。このように本実施形態においてステー１６は、感光体ユニット１５が装置本体に装着される際に装置位置をガイドするガイド手段も兼ねている。

次に、ステー１６の挿入後は、側板２３が有する嵌合穴２５に筐体１８が有する嵌合子２１が嵌合することで、感光体ユニット１５の位置が決まる。

図４（ａ）は感光体ユニット１５装着前の画像形成部周辺の構成であり、図４（ｂ）は感光体ユニット１５装着後の画像形成部周辺の構成である。

図４（ａ）に示す様に、感光体ユニット１５の装着部周辺には、現像器１４が有するトナー担持体としての現像スリーブ２６や、転写部材としての一次転写ローラ３５がある。また、現像スリーブ２６下方の中間転写ベルト３１付近には、トナー受け皿１７（トナー受け部材）が設けられている。このトナー受け皿１７は、感光体ドラム１１と現像スリーブ２６とから形成される現像ニップ部Ｎ１から飛散する制御不能となったトナーが中間転写ベルト３１上に落下しないように、トナーをキャッチするものである。なお、このトナー受け皿１７をポリエチレンステレフタラートシートや薄いステンレス板などの弾性変形可能な部材とすることで、感光体ユニット１５の着脱時にガイド手段として作用するステー１６の挿抜の妨げとなることを防止できる。

図４（ｂ）に示す様に、感光体ユニット１５が装着されると、まず現像器１４が感光体ドラム１１方向の所定位置まで加圧され、感光体ドラム１１と現像スリーブ２６との距離が保証される。これにより、現像スリーブ２６と感光体ドラム１１とからなる現像ニップ部Ｎ１が形成され、画像形成時にこの現像ニップ部Ｎ１でトナーの受け渡しが行われる。

また、一次転写ローラ３５が感光体ドラム１１に対して加圧され、一次転写ローラ３５と感光体ドラム１１とからなる一次転写ニップ部Ｎ２が形成される。この一次転写ニップ部Ｎ２において、画像形成時に感光体ドラム１１表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト３１に転写される。

ここで、本実施形態に係る画像形成装置１は、感光体ユニット１５が装置本体に装着されると、図４（ｂ）に示す様に、ステー１６は現像ニップ部Ｎ１よりも感光体ドラム１１の回転方向下流側であって、一次転写ニップ部Ｎ２よりも回転方向上流側に配置される。また、ステー１６の下方にトナー受け皿１７が配置される。このため、感光体ドラム１１の回転に伴って発生する粘性流により現像ニップ部Ｎ１から飛散したトナーは、直接トナー受け皿１７に落下せずにステー１６上に落下し、ステー１６上にトナーが堆積するおそれがある。

そこで本実施形態では、ステー１６上にトナーが堆積することを防止するため、ステー１６を回転可能に設ける。これにより、ステー１６上にトナーが堆積したとき（図５（ａ）参照）、図５（ｂ）に示す様にステー１６が回転させることで、トナーの自重によってトナーをトナー受け皿１７に落下させることが出来る。従って、ステー１６に堆積したトナーが粘性流に乗って飛散することを防止でき、中間転写ベルト３１にトナーが落下することを防止できる。よって、画像不良の発生を防ぐことが出来る。

また、本実施形態の様にステー１６を丸軸状の部材とすることにより、ステー１６は回転し易くなり、尚且つ、ステー１６上にトナーが堆積しにくくなる。また、ステー１６は時計回りに回転しても、反時計回りに回転しても同様の効果を得ることが出来る。

なお、ステー１６を回転させる方法としては、サービスマンやユーザなどにより手動でステー１６を回転させる構成や、モータなどの駆動源からの駆動を伝達してステー１６を回転させる構成が考えられる。ステーを手動で回転させる場合、本実施形態のように、ステー１６の端部に図２に示す把持部２２を設ける構成とするとより好ましい。これにより、サービスマンやユーザは把持部２２を把持してステー１６を回転させることができるため、ステー１６を用意に回転させることができる。

また、図６（ａ）に示す様に、ステー１６に堆積したトナーを除去するためのステークリーニング部材２７をステー１６と当接するように設ける構成にすることも可能である。これにより、ステー１６上のトナーをステークリーニング部材２７が掻き取ることができ、クリーニング性を向上させることができる。ステークリーニング部材２７に掻き取られたトナーは、図６（ｂ）に示す様に、トナー受け皿１７に保持される。

なお、ステークリーニング部材２７は、ステー１６とトナー受け皿１７との間に設けるとより好ましい。これにより、ステークリーニング部材２７により掻き取られたトナーがトナー受け皿１７に保持され易くなる。

また、ステークリーニング部材２７の材質を、毛ブラシ、植毛部材、フェルト材料などの毛状部材とより好ましい。或いは、スポンジ材などの弾性部材であって表面に凹凸性を有する部材としてもよい。これにより、クリーニング性を向上させつつ、ステー１６の摩耗を軽減することができる。

また、本実施形態では中間転写方式のカラー方式の画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、感光体ドラムに形成されたトナー像を直接シートに転写するモノクロ方式の画像形成装置にも適用することができる。すなわち、感光体ユニットを装置本体に装着時に、現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側であって、感光体ドラムと転写ローラとから形成される転写ニップ部よりも上流側に配置されるステーにおいて、ステーを回転可能に設ける構成としてもよい。これにより、ステー上にトナーが堆積することを防止でき、ステー上のトナーがシートに落下して画像不良を起こすことを防止できる。

また、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにも本発明を適用することができる。すなわち、現像器と、プロセスカートリッジ本体に着脱可能な感光体ユニットであって感光体ドラム及びこれを支持する支持部材を有する感光体ユニットと、支持部材の強度を確保するステーとを有し、ステーを回転可能に設ける構成としてもよい。これにより、プロセスカートリッジが装置本体に装着され、ステーが現像ニップ部よりも感光体ドラムの回転方向下流側で、転写ニップ部よりも上流側で、かつトナー受け皿の上方に配置されるとき、ステーを回転させることでステー上にトナーが堆積することを防止することができる。従って、ステー上のトナーが中間転写ベルトやシートに落下して画像不良を起こすことを防止することができる。

１…画像形成装置
３…搬送パス
５…定着器
１１…感光体ドラム
１２…帯電部
１３…レーザスキャナユニット
１４…現像器
１５…感光体ユニット
１６…ステー
１７…トナー受け皿
１８…筐体
１９…前後側板
２０…クリーニングユニット
２１…嵌合子
２２…把持部
２３…側板
２４…嵌合部材
２５…嵌合穴
２６…現像スリーブ
２７…ステークリーニング部材
３１…中間転写ベルト
３２…二次転写ローラ
３３…駆動ローラ
３４…テンションローラ
３５…一次転写ローラ
３６…クリーニング装置
４１…二次転写対向ローラ
６１…給紙カセット
６２…給送ローラ
６６…排出部
７５…搬送ローラ
７６…レジストレーションローラ対
７７…搬送ローラ対
７９…反転ローラ対
８３…反転パス
９０…排出ローラ
Ｐ…シート

Claims (16)

1. 感光体に形成された静電潜像にトナー担持体からトナーを供給してトナー像を形成し、前記トナー像を転写部材により転写することで画像を形成する画像形成装置において、
   装置本体に着脱可能な感光体ユニットであって、回転可能に設けられた感光体と、前記感光体を支持する支持部材と、を少なくとも具備する感光体ユニットと、
   前記支持部材の強度を確保するためのステーであって、前記感光体ユニットが装置本体に装着されたときに、前記感光体と前記トナー担持体とから形成される現像ニップ部よりも前記感光体の回転方向下流側であり、前記感光体と前記転写部材とから形成される転写ニップ部よりも上流側に配置されるステーと、
   前記ステーの下方に設けられるトナー受け部材と、
   を有し、
   前記ステーは回転可能に設けられること、を特徴とする画像形成装置。
2. 前記ステーは、前記感光体ユニットが装置本体に装着される際に装置位置をガイドするガイド手段となること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ステーは、把持して前記ステーを回転させるための把持部を有すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ステーは、丸軸状の部材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１項に記載の画像形成装置。
5. 前記ステーに付着したトナーをクリーニングするクリーニング部材を前記ステーと当接するように設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記クリーニング部材は、前記ステーと前記トナー受け部材との間に設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニング部材は毛状部材であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナー受け部材は弾性変形可能な部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 感光体に形成された静電潜像にトナー担持体からトナーを供給してトナー像を形成し、前記トナー像を転写部材により転写することで画像を形成する画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
   前記感光体にトナーを供給するトナー担持体と、
   プロセスカートリッジ本体に着脱可能な感光体ユニットであって、回転可能に設けられた感光体と、前記感光体を支持する支持部材と、を少なくとも具備する感光体ユニットと、
   前記支持部材の強度を確保するためのステーであって、画像形成装置本体に装着されたプロセスカートリッジ本体に対して前記感光体ユニットが装着されたとき、前記感光体と前記トナー担持体とから形成される現像ニップ部よりも前記感光体の回転方向下流側であり、前記感光体と前記転写部材とから形成される転写ニップ部よりも上流側であり、尚且つ、画像形成装置本体に設けられるトナー受け部材の上方に配置されるステーと、
   を有し、
   前記ステーは回転可能に設けられること、を特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 前記ステーは、前記感光体ユニットがプロセスカートリッジ本体に装着される際に装置位置をガイドするガイド手段となること、を特徴とする請求項９に記載のプロセスカートリッジ。
11. 前記ステーは、把持して前記ステーを回転させるための把持部を有すること、を特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のプロセスカートリッジ。
12. 前記ステーは、丸軸状の部材であることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
13. 前記ステーに付着したトナーをクリーニングするクリーニング部材を前記ステーと当接するように設けることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
14. 前記クリーニング部材は、前記ステーと前記トナー受け部材との間に設けられることを特徴とする請求項１３に記載のプロセスカートリッジ。
15. 前記クリーニング部材は毛状部材であることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のプロセスカートリッジ。
16. 前記トナー受け部材は弾性変形可能な部材であることを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。

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