JP6639137B2

JP6639137B2 - プロセスユニット及び画像形成装置

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Publication number: JP6639137B2
Application number: JP2015147430A
Authority: JP
Inventors: 智治北嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: JP2017026925A; US20170031311A1; US10197970B2

Description

本発明は、トナーを使用する画像形成装置に関する。例えば、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機及びレーザービームプリンタなどの画像形成装置に適用される画像形成装置に関するものである。

トナーを用いた電子写真画像形成装置では、表面を均一に帯電させた円筒状の感光体（像担持体）に画像情報に基づいた光を当てて像担持体面上の帯電量を制御し、電荷を持ったトナーを像担持体に吸着させて可視像化する技術が一般的に使われている。一般に、電荷や帯電の仕方は温湿度環境によって大きく異なる事が広く知られている。

また、像担持体は水分を吸着しやすく、水分が吸着された状態で画像形成を行った場合には画像にいわゆる「流れ」を生じて画像品質が損われる事も知られている。画像形成部においては、像担持体の内部にヒータを内蔵して温度制御しすることで温湿度環境を一定に保ちつつ像担持体の表面への水分の吸着を防止して、安定した高画質化を図っている。

像担持体は一方向に回転する回転体であり、像担持体に内蔵されるヒータへ安定給電するために、像担持体の支持軸にヒータを固定して配置し、ヒータと像担持体との間に隙間を設けて像担持体だけを回転させる構成が提案されている（特許文献１）。
しかし、この構成では像担持体と発熱部材との間に空間が介在する事になり、像担持体への伝熱効率が悪く消費電力が大きくなるという弱点がある。

また、像担持体への伝熱効率を上げる為にヒータを像担持体の内面に密着させて一体化し、ヒータが像担持体と共に回転する構成も提案されている。このような回転体のヒータに対する給電は、像担持体（ドラム回転体）の内部でバネ付勢して像担持体の側面から飛び出した電極端子が、本体側に固定して設けられた導通板の面を回転摺動しながら給電する構成が古くから用いられている。導通板と電極端子は共に金属である為、摺動部にグリスを塗布して摺動性を高めるのが一般的である。

特開平５−３３３７５２号公報

一方、画像形成装置の画像形成部周辺においては、例えば現像ニップでの現像剤担持体から像担持体へのトナーの受け渡しや現像剤担持体の回転による遠心力によってトナーが飛散して漂っているのが一般的である。このような飛散トナーは、像担持体を含む画像形成部周辺に付着し、像担持体の電極端子や導通板にも付着する。トナーの主な成分は樹脂であり、非導電性を有するため、電極端子と導通板との間にトナー粒子が挟みこまれる事によって導通が不安定になり、瞬断を誘発する事によってノイズ発生源となっている。

そこで本発明の目的は、感光体ドラムの交換・着脱性を損なうことなく、感光体ドラムに内蔵されたヒータへの給電信頼性を上げて、導通不安定化に伴うノイズの発生を防止することである。

この目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
回転可能な感光体と、
トナーを用いて前記感光体に形成される静電潜像を現像する現像手段と、
前記感光体と接触し、前記感光体の外周面を清掃する清掃手段と、
前記感光体の内部に設けられ、前記感光体を加熱するヒータと、
前記感光体の回転軸線方向における端部に設けられ、前記感光体と一体的に回転可能なフランジ部と、
前記フランジ部を回転可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に設けられ、前記ヒータに電力を供給する給電板と、
前記フランジ部から前記回転軸線方向において前記感光体と反対側に突出し、前記ヒータと電気的に接続された給電端子であって、前記感光体の回転に伴い前記給電板と摺擦することで前記ヒータに電力を供給する給電端子と、
前記支持部材に設けられ、前記フランジ部の回転中心を囲むように設けられるシール部材と、を備え、
前記給電板は、前記感光体の径方向において前記フランジ部の回転中心と前記シール部材との間に設けられ、
前記シール部材は、第１端部と、第２端部とを備え、前記感光体の周方向において前記第１端部と前記第２端部とが互いに対向して配置されることで前記フランジ部の回転中心を囲み、
前記第１端部は、前記感光体の回転方向において前記現像手段によって前記感光体の静電潜像が現像される現像位置よりも下流側であって、前記清掃手段の接触位置よりも上流側において前記第２端部と対向する
ことを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の外周面の現像剤が給電端子及び給電板に達しないように給電端子及び給電板を覆うようにシール部材が設けられている。このため、像担持体の内部に設けられたヒータへの給電に対して、給電板と電極端子との摺擦部に現像剤が挟まれることがない為に安定した導通が得られる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の模式的断面図である。本発明の実施形態に係るプロセスユニットの構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るプロセスユニットの詳細構成を示す正面図である。本発明の実施形態に係る現像装置をプロセスユニットから抜いた状態においてプロセスユニットにドラムユニットが着脱自在である様子を示すプロセスユニットの斜視図である。本発明の実施形態に係るプロセスユニットにおいて現像装置を移動させる様子を示すプロセスユニットの斜視図である。本発明の実施形態に係るプロセスユニットにおいて、現像装置を感光体ドラムに押し付ける構成を示すプロセスユニットの斜視図である。本発明の実施形態に係るドラムユニットの斜視図である。本発明の実施形態に係る感光体ドラムの断面図である。本発明の実施形態に係るドラム支持部材の斜視図である。本発明の実施形態に係るドラム支持部材の断面図である。本発明の実施形態に係る電極端子が導通板を摺動する様子を示す斜視図である。本発明の実施形態に係るシールブラシの構成を示す図である。本発明の実施形態に係るシールブラシの貼り合わせ部を示す図である。本発明の他の実施形態のドラム支持部材と感光体ドラムとの結合部分を示す断面図である。本発明の他の実施形態のシールブラシの構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
以下に、本発明の実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（画像形成装置の全体構成）
本実施形態の画像形成装置の全体構成を説明する。

図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の模式的断面図である。

同図に示すように、画像形成装置１は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋのそれぞれのトナーを用いてそれぞれ画像を形成する画像形成部を有する。画像形成部ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＫのそれぞれは、トナーの色以外は同様の構成である。

まず、画像形成部の説明として、画像形成部ＰＹを代表として説明する。像担持体である感光体ドラム２０Ｙ（像担持体）は回転可能に設けられている。回転している感光体ドラム２０Ｙの表面を１次帯電器２１Ｙが一様に帯電する。その後一様に帯電された表面上を、例えばレーザーのような露光装置２２Ｙが情報信号に応じて露光することで、感光体ドラム２０Ｙの外周面に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、現像装置３０Ｙによってトナー像（現像剤像）として感光体ドラム２０Ｙ上に可視像化される。本実施形態では、トナーとキャリアを用いる二成分現像方式を採用する。

次に、感光体ドラム２０Ｙ上に可視像化されたトナー像は、一次転写部２３Ｙによって中間転写ベルト２４に転写される。このような工程が、それぞれの画像形成部で行われ、中間転写ベルト２４上には、カラー画像が形成される。中間転写ベルト２４に形成されたトナー像は、２次転写部２９まで搬送され、２次転写部２９において用紙搬送路２８上を搬送されてきた記録材２７に２次転写される。トナー画像が形成された記録材２７は、さらに定着装置２５によって熱と圧により記録材２７上に定着される。感光体ドラム２０Ｙ上に残ったトナーは、ドラムクリーナ２６Ｙによって取り除かれる。

なお、感光体ドラム２０Ｙ、現像装置３０Ｙ、１次帯電器２１Ｙ、ドラムクリーナ２６Ｙは、プロセスユニット１０Ｙ内に設けられている。

画像形成部の構成はトナーの色以外は同様であるため、プロセスユニット１０、現像装置３０、感光体ドラム２０を有するドラムユニット４０その他全てについて、以下に説明する内容は各色に共通して適用するものとする。

（プロセスユニットの構成）
次に、プロセスユニット１０について説明する。

図２は、プロセスユニット１０の構成を示す斜視図である。一般的に感光体ドラム２０の寿命は本体寿命に比して短命である事から、画像形成装置１において感光体ドラム２０はユーザーまたはサービスマンによって適時交換される画像形成装置１に着脱可能なプロセスユニット１０内に設けられている。

プロセスユニット１０においては、現像装置３０が感光体ドラム２０に対して離間可能に構成されている。そして、感光体ドラム２０をプロセスユニット１０から取り出す際は現像装置３０を感光体ドラム２０或いは感光体ドラム２０を内包するドラムユニット４０から離間させる事が必要である。

図３は、プロセスユニットの詳細構成を示す正面図である。

同図に示すように、現像装置３０は、２つの現像スリーブ３０１、３０２を有する。また、ドラムクリーナ２６は、感光体ドラム２０に残ったトナーを除去するためのクリーニングブレード４１を有している。

一方、安定した画像を得るためには、感光体ドラム２０と現像スリーブ３０１、３０２との表面距離を０．２〜０．５ミリ程度に安定して保持する事が必要である。このため、現像装置３０を感光体ドラム２０或いはドラムユニット４０に押し当てている。

図４は、現像装置３０をプロセスユニット１０から抜いた状態においてプロセスユニット１０にドラムユニット４０が着脱自在である様子を示すプロセスユニット１０の斜視図である。

同図に示すように、プロセスユニット１０内において現像装置３０がドラムユニット４０に対して着脱自在になっている。すなわち、現像装置３０を図２の矢印方向へ移動させた状態、或いは図３のように現像装置３０をプロセスユニットから抜いた状態で、ドラムユニット４０はプロセスユニット１０に対して挿抜自在である。

図５は、プロセスユニット１０において現像装置３０を移動させる様子を示すプロセスユニット１０の斜視図である。図５（ａ）は、現像装置３０を引き抜く場合いを示し、図５（ｂ）は、現像装置３０を装着する場合を示している。

プロセスユニット１０において、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように現像加圧レバー３１を操作することによりドラムユニット４０に対して現像装置３０を着脱することができる。

すなわち、図５（ａ）に示すように、プロセスユニット１０内で現像装置３０がドラムユニット４０に押し当てられた状態から、現像加圧レバー３１を図中Ａ方向に操作する。すると、現像装置３０がドラムユニット４０から図中Ｂ矢印方向に離間して、現像装置３０やドラムユニット４０がプロセスユニット１０に対して挿抜可能となる。

また、プロセスユニット１０に現像装置３０とドラムユニット４０が挿入された状態で、現像加圧レバー３１を図中Ｃ方向に操作する。すると現像装置３０が図中Ｄ矢印方向にスライドし、現像装置３０がドラムユニット４０に押し付けられて感光体ドラム２０と現像剤担持体の表面距離が安定的に保持された状態となる。

図６は、プロセスユニット１０において、現像装置３０を感光体ドラム２０に押し付ける構成を示すプロセスユニット１０の斜視図である。

現像装置３０や感光体ドラム２０を保持するプロセスユニット１０は、内部に現像装置３０を感光体ドラム２０に押し付ける押付部材３２を具備している。そして、現像加圧レバー３１を前後に操作することによって押付部材３２を左右に動作させることができる。

具体的には、現像加圧レバー３１を奥測に向かって押すことで、押付部材３２が左から右へ動作し、現像装置３０の背面を押付部材３２が押すことによって現像装置３０が感光体ドラム２０に押し付けられる構成となっている。現像装置３０を感光体ドラム２０から離間させる時は、現像加圧レバー３１を手前に引く事によって押付部材３２が右から左へ動作して現像装置３０が感光体ドラム２０から離間する。

図７は、ドラムユニット４０の斜視図である。

感光体ドラム２０はドラム表面の転写残トナーを除去するドラムクリーナ２６と共に一体化されてドラムユニット４０を形成し、プロセスユニット１０に対して図４に示すように挿抜自在である。

感光体ドラム２０やドラムクリーナ２６のクリーニングブレードを交換する際に、サービスマンによってドラムユニット４０が挿抜される。感光体ドラム２０の長手両端部には、現像装置３０がドラムユニット４０に押し付けられた時に現像装置３０が当接するドラム支持部材４２、４３が感光体ドラム２０を挟むように配置されている。そして、感光体ドラム２０の両側面に設けられたフランジ部材２１０、２１１の軸が係合するベアリングを内包し、感光体ドラム２０は回転自在である。

図８は、感光体ドラム２０の断面図である。

高画質/高速/高耐久の画像形成装置に使用する感光体ドラム２０は、感光体ドラム２０の結露防止や温湿度特性による画像変化を防止するために感光体ドラム２０を加熱するヒータを内蔵している。すなわち、感光体ドラム２０はドラムシリンダ２１３の内面に伝熱効率を上げる為に面状のヒータ２２０を筒状にしてドラムシリンダ２１３に密着させて一体化し、ドラムシリンダ２１３及びドラムシリンダ両端のフランジ部材２１０、２１１と共に回転する。

図９は、ドラム支持部材４３の斜視図である。また、図１０は、ドラム支持部材４３の断面図である。

図８に示すように、感光体ドラム２０の奥側のフランジ部材２１１には、バネ付勢された電極端子２０１、２０２が突出して配置されている。この電極端子２０１、２０２は、ヒータ２２０に電力を供給できるようにヒータ２２０と電気的に接続されている。

また、図９及び図１０に示すようにドラム支持部材４３に内蔵して設けられた導通板２２１、２２２（給電板）の面上を電極端子２０１、２０２の先端が回転して摺動（摺擦）しながら接触し続けて給電される。ドラム支持部材４３は前述のようにドラムユニット４０と一体ユニット化されてプロセスユニット１０に対して挿抜可能である。このため、例えば導通板２２２への給電は図示しない本体側の給電端子若しくは図示しないプロセスユニット１０の給電端子を介して図１０の矢印Ｆの位置から給電され、ドラム支持部材４３の内部を通って対向の給電面へと導かれている。導通板２２１への給電も同様である。

導通板２２１、２２２と電極端子２０１、２０２は共に金属である為、摺動部にグリスを塗布して摺動性を高めている。導電グリスはグリス自体に導電性がある為、経時的に広がったグリスによってショートする場合があるのでここでは非導電性グリスを使用している。

一方、画像形成装置１の画像形成部周辺においては、例えば現像ニップでの現像スリーブ３０１、３０２から感光体ドラム２０へのトナーの受け渡しや現像スリーブ３０１、３０２の回転による遠心力によって、トナーが飛散して漂っているのが一般的である。このような飛散トナーは、感光体ドラム２０の電極端子２０１、２０２やドラム支持部材４３の導通板２２１、２２２を含む画像形成部周辺に付着する。特に導通板２２１、２２２の表面は、グリスが塗布されている事によって飛散トナーが付着しやすい。トナーの主な成分は樹脂であるため、電極端子２０１、２０２と導通板２２１、２２２との間にトナー粒子が挟みこまれと導通が不安定になる場合がある。

図１１は、電極端子２０１が導通板２２１を摺動する様子を示す斜視図である。飛散トナーが付着している導通板２２１、２２２を電極端子２０１、２０２が接触しながら回転摺動すると、図１１に示すように飛散トナーを電極端子２０１、２０２が掻き取って電極端子２０１、２０２の進行方向前部にトナー塊Ｖを形成する。電極端子２０１、２０２が回転運動の上昇から下降へ向かう位置においてトナー塊が落下して堆積する。このように導通板２２１、２２２上に付着した飛散トナーを電極端子２０１、２０２が掻き取る事は、導通板２２１、２２２上のグリスをトナーと共に掻き取っている事になるため、いずれグリス枯れして導通が不安定となる。

そこで本実施形態では、図９に示すようにドラム支持部材４３にシールブラシ１００（シール部材）を配した。

図１２は、シールブラシ１００の構成を示す図である。

同図に示すように、シールブラシ１００は、毛ブラシ１０１（ブラシ部材）を短冊状に織った縫製部１０２に粘着テープ１０３（粘着層）を貼り付けたものである。なお、複数の毛ブラシ１０１は一列の面状に配列されている。

シールブラシ１００は、ドラム支持部材４３の外周部に設けられたフランジ部内面に毛先が感光体ドラム２０の端部のフランジ部材２１１と接する様に、且つ、全周に渡って形成されている。シールブラシ１００の毛先は、フランジ部材２１１に侵入する様にフランジ部材２１１と接し、毛先が倒れる事によってドラム支持部材４２と感光体ドラム２０との隙間の寸法バラツキを吸収している。

また、シールブラシ１００の粘着テープ１０３は、ドラム支持部材４３の外周部に設けられたフランジ部から出っ張らないように形成されて毛ブラシ１０１の撓み自由度を阻害しないようにしている。すなわち、シールブラシ１００は、可撓性を有する複数の毛ブラシ１０１を有し、毛ブラシ１０１の先端部１０１ｂは、伸縮可能部分を構成している。

更には、シールブラシ１００は、ドラム支持部材４３の外周部に設けられたフランジ部の内面に形成する事によって、フランジ部材２１１とドラム支持部材４３との間の空間の殆どをシールブラシ１００で封止している。このため、電極端子２０１、２０２と導通板２２１、２２２が配置されている空間領域に飛散トナーが入り込むのを防止できる。

次に、シールブラシ１００の貼り付け始端と終端について説明する。

図１３は、シールブラシ１００の貼り合わせ部を示す図である。

シールブラシ１００はドラム支持部材４３の外周部に全周に渡って形成されているが、短冊状であるため図１３に示すようにどこかに貼り合わせ接合部１０４が発生する。シールブラシ１００の長さは、この貼り合わせ接合部１０４において始端と終端が重ならないように設定され、且つ隙間が無いように形成される事が望ましい。しかし、貼り合わせ接合部１０４でシールブラシ１００が重ならないという事は、言い換えれば隙間ができる事を容認するという事であり、１周のどこかにシールブラシ１００の始端と終端との微小な隙間ができてしまうことになる。

本実施形態では図３に示すＥの領域に貼り合わせ接合部を設定した。この領域は、感光体ドラム２０の回転方向において、現像ニップの下流で、且つ、クリーニングブレード４１の上流であって最も飛散トナーが少ない領域である。従って、仮に領域Ｅに設定されたシールブラシ１００の貼り合わせ接合部から飛散トナーが侵入してもその量はごく微量であって、電極端子２０１、２０２と導通板２２１、２２２との導通が不安定となる現象が起きにくい。

また、貼り合わせ接合部が重力方向上部である領域Ｅにある事は、重力方向下部を隙間なく形成できるという事である。この事によって、仮に電極端子２０１、２０２による付着トナーや僅かに出る削れ粉の掻き取りとそれらの落下があっても、フランジ部材２１１とドラム支持部材４３との対向空間から更に下へ落下して機内に堆積するのを防ぐという効果がある。

＜第２実施形態＞
次に本発明の他の実施形態について説明する。第１実施形態と同一又は類似の部分については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、第１実施形態と異なる部分のみを説明し、その他の部分は第１実施形態と同様の構成である。

図１４は、本実施形態のドラム支持部材４３と感光体ドラム２０との結合部分を示す断面図である。

同図に示すように、本実施形態のシールブラシ１００ａは、感光体ドラム２０の側面部においてフランジ部材２１１に接するのではなく、感光体ドラム２０の円筒面に接する様に形成されている。感光体ドラム２０とフランジ部材２１１との間に閉空間を形成する事は第１実施形態と同様であり、シールブラシ１００ａの当接方向が異なること以外は第１実施形態と同様である。

図１５は、本実施形態のシールブラシ１００ａの構成を示す斜視図である。

同図に示すように、毛ブラシ１０１ａを立体状となるように縫製部１０２ａによって縫製し、縫製部１０２ａの下面に粘着テープ１０３ａを貼り付けている。

＜他の実施形態＞
第１実施形態、第２実施形態では、シール部材として毛ブラシ材を用いている。感光体ドラムの側面とドラム支持部材との間で形成される空間を塞ぐ手段として前述の実施形態のようなブラシ構成ではなく、発泡体であっても良い。このような構成でも上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…画像形成装置
１０…プロセスユニット
２０…感光体ドラム
３０…現像装置
４０…ドラムユニット
４１…クリーニングブレード
４２、４３…ドラム支持部材
２０１、２０２…電極端子
２２０…ドラムヒーター
２２１、２２２…導通板
１００、１００ａ…シールブラシ
１０１、１０１ａ…毛ブラシ
１０１ｂ…先端部
１０３…粘着テープ

Claims

回転可能な感光体と、
トナーを用いて前記感光体に形成される静電潜像を現像する現像手段と、
前記感光体と接触し、前記感光体の外周面を清掃する清掃手段と、
前記感光体の内部に設けられ、前記感光体を加熱するヒータと、
前記感光体の回転軸線方向における端部に設けられ、前記感光体と一体的に回転可能なフランジ部と、
前記フランジ部を回転可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に設けられ、前記ヒータに電力を供給する給電板と、
前記フランジ部から前記回転軸線方向において前記感光体と反対側に突出し、前記ヒータと電気的に接続された給電端子であって、前記感光体の回転に伴い前記給電板と摺擦することで前記ヒータに電力を供給する給電端子と、
前記支持部材に設けられ、前記フランジ部の回転中心を囲むように設けられるシール部材と、を備え、
前記給電板は、前記感光体の径方向において前記フランジ部の回転中心と前記シール部材との間に設けられ、
前記シール部材は、第１端部と、第２端部とを備え、前記感光体の周方向において前記第１端部と前記第２端部とが互いに対向して配置されることで前記フランジ部の回転中心を囲み、
前記第１端部は、前記感光体の回転方向において前記現像手段によって前記感光体の静電潜像が現像される現像位置よりも下流側であって、前記清掃手段の接触位置よりも上流側において前記第２端部と対向する
ことを特徴とする画像形成装置。
前記第１端部は、鉛直方向において前記感光体の回転中心よりも上方において前記第２端部と対向することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１端部は、前記感光体の周方向において前記第２端部と重なり合わない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。
前記シール部材は前記支持部材に対して伸縮可能な伸縮可能部を有し、
前記伸縮可能部は、前記感光体の前記回転軸線方向における端部側において前記感光体の前記外周面に接することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記シール部材は、前記支持部材に対して伸縮可能な伸縮可能部を有し、
前記伸縮可能部は、前記感光体の回転軸線方向における端部側において前記フランジ部に接することを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記シール部材は、可撓性を有し、前記感光体の回転軸線方向に延伸する複数のブラシ部材を有し、前記ブラシ部材の延伸方向における前記ブラシ部材の先端部が前記フランジ部に接触することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
前記シール部材は、前記複数のブラシ部材を前記支持部材に貼り付ける粘着層部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
前記シール部材は、前記複数のブラシ部材が一列に配置されるように前記粘着層部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記シール部材は、前記複数のブラシ部材が立体状に配置されるように前記粘着層部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。