JP4897444B2

JP4897444B2 - クリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP4897444B2
Application number: JP2006318093A
Authority: JP
Inventors: 秀人三柳; 靖幸福永
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008129563A

Description

本発明は、記録材上に転写されないで像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像装置と、像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置と、記録材上に転写されないで前記像担持体上に残留するトナーを除去するクリーニング装置と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置を含んで構成されている。

ところで、像担持体をアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体で構成した場合、その表面には帯電生成物が付着し易く、特に高温・高湿環境下では感光体の帯電性が低下して画像流れが発生し易いという問題がある。

そこで、像担持体に当接して該像担持体表面に対して線速差をもって回転する摺擦ローラをクリーニング装置に設け、この摺擦ローラで像担持体表面に付着した帯電生成物を残留トナーと共に掻き取ることが行われている。

しかしながら、摺擦ローラで掻き取ったトナーの排出口が上部に設けられたクリーニング装置においては、特にトナーの流動性が悪い場合には、固形となったトナーが排出されたり、排出口にトナーが溜って塊となる場合がある。このような場合、トナーを排出する機能が損なわれ、クリーニング装置が正常に機能しなくなって安定した画像形成動作が不可能となってしまう。このため、摺擦ローラによって掻き取られたトナーを攪拌して、その固形化を阻止する必要があり、トナーを攪拌するための攪拌部材としては、トナーの流れを妨げることが少ないバネ形状部材が有効である。

そこで、特許文献１には、固定バネをカートリッジの内側に隣接させ、カートリッジを回転させることによってトナーを攪拌する構成が開示されている。

又、特許文献２には、現像器内で攪拌コイルばねをスライドさせることによってトナーを攪拌する構成が開示されている。
特開平５−２８１８５６号公報特開平１１−１７４８４２号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された構成では、カートリッジや攪拌コイルばねを回転させる駆動機構を独自に備えているため、その駆動機構が複雑化し、組立工数やコストがアップするという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、専用の駆動機構を要することなく、簡単な構成でトナーを攪拌してその固形化を防ぐことができるクリーニング装置とこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、像担持体に当接して該像担持体表面に対して線速差をもって回転する摺擦ローラをハウジング内に回転可能に収容して成るクリーニング装置において、前記摺擦ローラに当接して従動回転することによってトナーを攪拌してその固形化を防ぐバネ形状部材を前記ハウジングの内壁と摺擦ローラとの間に配置し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、前記バネ形状部材を前記摺擦ローラの軸方向に複数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１又は２記載の発明において、バネ形状部材をコイルスプリングで構成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像装置と、像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置と、記録材上に転写されないで前記像担持体上に残留するトナーを除去する請求項１〜３の何れかに記載のクリーニング装置と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置を含んで画像形成装置を構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、バネ形状部材は、摺擦ローラに当接して従動回転することによってトナーを攪拌するため、該バネ形状部材を回転させるための専用の駆動機構が不要となり、簡単な構成でトナーを攪拌してその固形化を防ぐことができ、トナーをスムーズに排出して安定したクリーニング性能を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、バネ形状部材を摺擦ローラの軸方向に複数配置したため、各バネ形状部材を摺擦ローラの回転に従動させて安定的に回転させることができる。

請求項３記載の発明によれば、バネ形状部材をコイルスプリングで構成したため、トナーの流れを妨げることなく、該トナーを効率良く攪拌することができる。

請求項４記載の発明によれば、クリーニング装置において摺擦ローラによって像担持体表面から掻き落とされたトナーを簡単な構成で攪拌してスムーズに排出することができるため、画像形成動作を安定的に行うことができる。

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は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラー複写機の正断面図であり、図示のカラー複写機は、本体１００の上部に画像読取装置３０を備え、本体１００の内部中央部には、画像形成手段を構成するマゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１ＢＫが一定の間隔で一列に配置されている。

上記画像読取装置３０は、原稿が載置される原稿台ガラス３１と、この原稿台ガラス３１上に載置された原稿を露光走査する露光ランプ３２と、該露光ランプ３２が露光走査した原稿反射光像を更に反射させる複数のミラー３３と、反射光像を集光するレンズ３４と、集光された反射光像が蓄積される荷電結合素子（ＣＣＤ）等のフルカラーセンサ３５等を有している。

画像形成手段である前記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫには、像担持体としてのドラム型電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と称する）２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄがそれぞれ設置されている。そして、各感光ドラム２ａ〜２ｄの周囲には、一次帯電器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、転写装置である転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、本発明に係るクリーニング装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ配置されている。

前記感光ドラム２ａ〜２ｄは、ドラム状のアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）感光体であって、不図示の駆動装置によって図示矢印方向（図１において反時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

又、前記一次帯電器３ａ〜３ｄ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各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄ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（ＢＫ）トナーをそれぞれ内蔵しており、各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に形成される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現像（可視像化）するものであって、トナーが消費されて各現像装置４ａ〜４ｄでのトナー残量が一定値未満になったためにトナー補給信号が発せられると、トナー補給装置７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄから各現像装置４ａ〜４ｄに各色のトナーが補給される。尚、各トナー補給装置７ａ〜７ｄは、複写機本体１００に対して着脱可能なカートリッジとして構成されている。

又、前記転写ローラ５ａ〜５ｄは、各一次転写部（一次転写ニップ部）にて無端状の中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２ａ〜２ｄに当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト８は、第２の像担持体を構成しており、二次転写対向ローラ９とテンションローラ１０との間に張架されて各感光ドラム２ａ〜２ｄの上面側に走行可能に配置されている。又、前記二次転写対向ローラ９は、二次転写部（二次転写ニップ部）において中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１１に当接可能に配置されている。尚、中間転写ベルト８の材質としては、例えばポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の誘電体樹脂が選定される。又、図示しないが、中間転写ベルト８の外側であって、且つ、テンションローラ１０の近傍には、中間転写ベルト８の表面に残留する転写残トナーを除去するためのベルトクリーニング装置が設置されている。

他方、複写機本体１００の内部の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫの下方にはレーザースキャナユニット４０が配置され、その下方の本体１００の底部には給紙カセット５０が着脱可能に設置されており、この給紙カセット５０には複数枚の記録材Ｐが積層収納されている。そして、給紙カセット５０の近傍には、給紙カセット５０から記録材Ｐを１枚ずつ搬送パス１２へと送り出すためのピックアップローラ１３が設けられている。

又、複写機本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パス１２は、本体１００の上面に設けられた排紙トレイ１４まで延びており、その途中には給紙ローラ対１５、レジストローラ対１６、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂを有する定着装置１７及び排紙ローラ対１８が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラー複写機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、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫにおいて各感光ドラム２ａ〜２ｄが所定のプロセススピードで図１の矢印方向に回転駆動され、これらの感光ドラム２ａ〜２ｄは、一次帯電器３ａ〜３ｄによって正極性に一様に帯電される。又、レーザースキャナユニット４０は、画像読取装置３０によって読み取られた原稿画像の各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光をレーザー出力部４１から出射し、そのレーザー光をレンズ４２、複数のミラー４３及びレンズ４４を経て各感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に投影し、各感光ドラム２ａ〜２ｄ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、先ずマゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２ａ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４ａにより、マゼンタトナーを付着させて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２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部において、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５ａ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８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８は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃヘと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂ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８上のマゼンタトナー像上に重ね合わせて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１ＢＫの感光ドラム２ｃ，２ｄ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８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８上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜２ｄ上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置６ａ〜６ｄによって除去され、不図示の廃トナー搬送手段によって搬送されて各トナー供給装置７ａ〜７ｄに一体に形成されたトナー回収容器に廃トナーとして回収される。

他方、給紙カセット５０からは１枚の記録材Ｐがピックアップローラ１３及び給紙ローラ対１５によって搬送パス１２へと送り出され、この記録材Ｐは、中間転写ベルト８上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ９と二次転写ローラ１１間の二次転写部に達するタイミングに合わせて、レジストローラ対１６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記録材Ｐ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１１によって形成される転写電界の作用によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト８から記録材Ｐ上に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記録材Ｐは、除電処理されて中間転写ベルト８から静電分離された後、定着装置１７へと搬送される。定着装置１７においては、定着ローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂとの間の定着ニップ部でフルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて記録材Ｐの表面に熱定着され、トナー像の定着を受けた記録材Ｐが排紙ローラ対１８によって排紙トレイ１４上に排出されることによって一連の画像形成動作が完了する。尚、記録材Ｐ上に転写されないで中間転写ベルト８上に残留する二次転写残トナーは、不図示のベルトクリーニング装置によって除去され、不図示の廃トナー搬送手段によって搬送されて不図示のトナー回収容器に廃トナーとして回収される。

尚、以上は本発明を特にカラー複写機に適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタ、ファクシミリ等の他の任意の画像形成装置を適用対象とする。

［クリーニング装置］
次に、本発明に係る前記クリーニング装置６ａ〜６ｄの構成の詳細を図２〜図４に基づいて説明する。尚、クリーニング装置６ａ〜６ｄの構成と作用は全て同一であるため、以下、１つのクリーニング装置６ａについて説明する。

図２は本発明に係るクリーニング装置の正断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図である。

クリーニング装置６ａにおいては、図２の紙面垂直方向に長い円筒状の摺擦ローラ２０がハウジング２１内に収納されている。この摺擦ローラ２０は、その軸方向両端がハウジング２１に回転可能に支持され、感光ドラム２ａに当接して該感光ドラム２ａ表面に対して所定の線速差をもって回転し、感光ドラム２ａの表面に付着した帯電生成物や転写残トナーを掻き取る。そして、ハウジング２１内の摺擦ローラ２０の下方にはロールプレート２２が配されており、このロールプレート２２の一部には摺擦ローラ２０の外周に沿う円弧曲面部２２ａが形成され、この円弧曲面部２２ａは、摺擦ローラ２０の下半部を下方から覆っている。

又、ハウジング２１内のロールプレート２２を挟んで摺擦ローラ２０の下方には、図２の紙面垂直方向に長いトナー搬送スクリュー２３が摺擦ローラ２０と平行に且つ回転可能に配されており、このトナー搬送スクリュー２３の近傍のトナー排出経路には、図２の紙面垂直方向に長い横断面楕円状のスイープローラ２４が回転可能に配されている。そして、このスイープローラ２４の外周面には、前記ロールプレート２２に上端が固定された撓曲可能な弾性体から成るシート２５が当接している。

而して、本実施の形態では、図２及び図３に示すように、ハウジング２１内の前記ロールプレート２２の上方であって、摺擦ローラ２０とハウジング２１の内壁との間には、摺擦ローラ２０に当接して従動回転する円筒状の回転体としてのバネ形状部材２６が配置されている。本実施の形態では、バネ形状部材２６はコイルスプリングで構成されており、図３に示すように、このバネ形状部材２６は、摺擦ローラ２０の軸方向に２つ配置されている。

又、図２及び図４に示すように、ハウジング２１内の前記バネ形状部材２６の下方のトナー排出経路には、前記スイープローラ２４に当接して従動回転する円筒状の回転体としてのバネ形状部材２７が配置されている。本実施の形態では、このバネ形状部材２７もコイルスプリングで構成されており、図４に示すように、このバネ形状部材２７は、スイープローラ２４の軸方向に２つ配置されている。

而して、画像形成動作中に感光ドラム２ａが図２の矢印方向(反時計方向)に回転駆動されるのに対して、クリーニング装置６ａの摺擦ローラ２０は、感光ドラム２ａに当接して該感光ドラム２ａ表面に対して所定の線速差をもって図２の矢印方向（時計方向）に回転し、感光ドラム２ａの表面に付着した帯電生成物や転写残トナーを掻き取る。このようにして感光ドラム２ａの表面から掻き取られたトナー（帯電生成物を含む）は、落下して摺擦ローラ２０とロールプレート２２の間の隙間に順次堆積し、図２に矢印ａにて示すように、ロールプレート２２の先端部からオーバーフローして落下する。

ところで、摺擦ローラ２０に当接するバネ形状部材２６は、摺擦ローラ２０が図２の矢印方向に回転すると、これに従動して図示矢印方向（反時計方向）に回転し、ロールプレート２２の先端部に到達したトナーを攪拌してその固形化を防ぐ。このため、トナーが固化してロールプレート２２の先端部に堆積することがなく、トナーは、ロールプレート２２の先端部からオーバーフローしてもう１つのバネ形状部材２７上に落下する。

バネ形状部材２７は、図２の矢印方向（反時計方向）に回転するスイープローラ２４に当接して図２の矢印方向（時計方向）に従動回転し、落下してきたトナーを更に攪拌してその固定化を防ぐ。尚、スイープローラ２４は楕円状の横断面を有するため、これの外周に当接して従動回転するバネ形状部材２７は、上下に飛び跳ねてトナーを一層効果的に攪拌する。

そして、バネ形状部材２７によって攪拌されたトナーは、スイープローラ２４によってトナー搬送スクリュー２３へと送られ、回転するトナー搬送スクリュー２３によって図２の紙面垂直方向へと搬送されて不図示のトナー回収容器に廃トナーとして回収される。尚、スイープローラ２４の外周面に付着するトナーは、スイープローラ２４の回転によって振動する前記シートによって除去される。

以上において、本実施の形態によれば、一方のバネ形状部材２６は摺擦ローラ２０に当接して従動回転し、他方のバネ形状部材２７はスイープローラ２４に当接して従動回転することによってトナーをそれぞれ攪拌するため、これらのバネ形状部材２６，２７を回転させるための専用の駆動機構が不要となり、簡単な構成でトナーを攪拌してその固形化を防ぐことができ、トナーをスムーズに排出して安定してクリーニング性能を得ることができる。

又、本実施の形態では、バネ形状部材２６，２７を摺擦ローラ２０及びスイープローラ２４の軸方向に２つ配置したため、各バネ形状部材２６，２７をそれぞれ摺擦ローラ２０とスイープローラ２４の回転に従動させて安定的に回転させることができる。

更に、本実施の形態では、バネ形状部材２６，２７をコイルスプリングで構成したため、トナーの流れを妨げることなく、該トナーを効率良く攪拌することができる。

而して、以上のようなクリーニング装置６ａ〜６ｄを備えた図１に示すカラー複写機によれば、各クリーニング装置６ａ〜６ｄにおいて摺擦ローラ２０によって各感光ドラム２ａ〜２ｄから掻き落とされたトナーを簡単な構成で攪拌してスムーズに排出することができるため、画像形成動作を安定的に行うことができる。

尚、以上は特にカラー複写機に備えられたクリーニング装置に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタ、ファクシミリ等の他の任意の画像形成装置に備えられたクリーニング装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置（カラー複写機）の正断面図である。本発明に係るクリーニング装置の正断面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。図２のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１ＢＫ画像形成ユニット
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ感光ドラム（像担持体）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ一次帯電器
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ現像装置
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ転写ローラ（転写装置）
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄクリーニング装置
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄトナー補給装置
８中間転写ベルト
９二次転写対向ローラ
１０テンションローラ
１１二次転写ローラ
１２転写パス
１３ピックアップローラ
１４排紙トレイ
１５排紙ローラ対
１６レジストローラ対
１７定着装置
１７ａ定着ローラ
１７ｂ加圧ローラ
１８排紙ローラ対
２０摺擦ローラ
２１クリーニング装置のハウジング
２２ロールプレート
２２ａロールプレートの円弧曲面部
２３トナー搬送スクリュー
２４スイープローラ
２５シート
２６，２７バネ形状部材
３０画像読取装置
３１原稿台ガラス
３２露光ランプ
３３ミラー
３４レンズ
３５フルカラーセンサ
Ｐ記録材

Claims

像担持体に当接して該像担持体表面に対して線速差をもって回転する摺擦ローラをハウジング内に回転可能に収容して成るクリーニング装置において、
前記摺擦ローラに当接して従動回転することによってトナーを攪拌してその固形化を防ぐバネ形状部材を前記ハウジングの内壁と摺擦ローラとの間に配置したことを特徴とするクリーニング装置。
前記バネ形状部材を前記摺擦ローラの軸方向に複数配置したことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
前記バネ形状部材をコイルスプリングで構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
潜像を形成する像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像装置と、像担持体上のトナー像を記録材上に転写する転写装置と、記録材上に転写されないで前記像担持体上に残留するトナーを除去する請求項１〜３の何れかに記載のクリーニング装置と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置を含んで構成されることを特徴とする画像形成装置。