(57)【要約】【課題】クリーニングローラの硬度を経時的に増加させないドラムユニット及びこれを搭載した画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー像の形成に用いられる回転部材(18,21)と、回転部材の表面(70)を研磨摺擦するクリーニングローラ(54,22)とを具備するドラムユニット(17)であって、クリーニングローラは、ユニットに回転自在に支持されたシャフト(56)と、シャフトの周壁(57)に複数立設されており、その各々の根元部分(60)が分散して周壁を埋める繊維状のブラシ片(58)とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像の形成に用いられる回転部材と、該回転部材の表面を研磨摺擦するクリーニングローラとを具備するドラムユニットであって、
該クリーニングローラは、
前記ユニットに回転自在に支持されたシャフトと、
該シャフトの周壁に複数立設されており、その各々の根元部分が分散して前記周壁を埋める繊維状のブラシ片と
を備えることを特徴とするドラムユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のドラムユニットであって、
前記回転部材は、その駆動によって前記表面に前記トナー像を形成する感光体ドラムであり、
前記クリーニングローラは、残留トナーを有した前記表面を研磨摺擦することを特徴とするドラムユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のドラムユニットであって、
前記ブラシ片の根元部分の間隔が、０．３ｍｍ以下であることを特徴とするドラムユニット。
【請求項４】
請求項３記載のドラムユニットであって、
前記感光体ドラムの表面を研磨摺擦する前記ブラシ片の先端部分の間隔が、前記根元部分の間隔と同じであることを特徴とするドラムユニット。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載のドラムユニットであって、
前記感光体ドラムは、その表面に有機系の層を有した感光体ドラムであることを特徴とするドラムユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のドラムユニットであって、
前記回転部材と前記クリーニングローラとの回転比が非整数倍の関係にあることを特徴とするドラムユニット。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のドラムユニットを搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を媒体に出力するドラムユニット及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置では電子写真方式が用いられており、帯電器が感光体ドラムを予め帯電し、露光器がドラムの画像形成面に光を照射すると、この画像形成面には静電潜像が形成される。また、現像器はトナーを担持しており、現像バイアス電圧を印加すると、このトナーが励起して静電潜像に付着してトナー像が形成される。そして、このトナー像が用紙に転写及び定着される。
【０００３】
ここで、画像形成装置で次回のトナー像を用紙に転写するためには、前回の転写後に画像形成面を清掃し、残留したトナーを画像形成面から除去する必要がある。
具体的には、感光体ドラムの回転方向で視て媒体との転写位置の下流側には、クリーニングローラなどが設けられており、当該ローラが画像形成面を研磨摺擦すると、残留したトナーが画像形成面から除去可能になる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３９０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、クリーニングローラの摺擦研磨力が次第に高くなり、感光体ドラムの寿命が短くなるとの問題がある。
なぜならば、当該技術のローラは繊維状のブラシ片からなり、この各ブラシ片の根元部分を束ねた集合体が細長い基布に複数植えられ、この基布がシャフトに対して螺旋状に巻き付けられている。そして、巻き付けによって隣接する基布の境目では摺擦研磨のムラが生ずるし、また、この集合体の各根元部分には大きな間隙が形成されているからである。
【０００６】
より詳しくは、各根元部分の間に形成された大きな間隙には、画像形成面から掻き取られた塊状の残留トナーや、用紙の紙粉などが入り込み易くなり、これら塊状のトナー等が当該間隙に堆積すると、仮に繊維状のブラシ片をクリーニングローラに用いたとしても、当該ローラの硬度が、このブラシ片を有しない例えばウレタンゴム製のクリーニングローラの摺擦研磨力に略等しい硬度にまで高くなり、これでは画像形成面の摩耗が促進されるからである。
【０００７】
このように、上記従来の技術では、クリーニングローラの摺擦研磨力を変化させない点については格別な配慮がなされていない。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、クリーニングローラの硬度を経時的に増加させないドラムユニット及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための第１の発明は、トナー像の形成に用いられる回転部材と、回転部材の表面を研磨摺擦するクリーニングローラとを具備するドラムユニットであって、クリーニングローラは、ユニットに回転自在に支持されたシャフトと、シャフトの周壁に複数立設されており、その各々の根元部分が分散して周壁を埋める繊維状のブラシ片とを備える。
【０００９】
第１の発明によれば、ドラムユニットは、回転部材及びクリーニングローラを具備する。この回転部材はトナー像の形成に用いられる一方、クリーニングローラは回転部材の表面を研磨摺擦する。
ここで、このクリーニングローラは、ドラムユニットに回転自在に支持されるシャフト、及び繊維状のブラシ片からなり、このブラシ片は、シャフトの周壁に複数立設され、その各々の根元部分が周壁に対して束ではなく、塊状の残留トナーを入り込ませない程度の一定の間隔で散らばっており、周壁を埋めている。
【００１０】
よって、塊状の残留トナーはブラシ片の根元部分に堆積されないので、クリーニングローラの硬度をその未使用時と略同等の硬度に維持可能になる。この結果、従来に比してクリーニングローラの摺擦研磨力が変化せず、このクリーニングローラの長寿命化に寄与する。
また、螺旋状に巻かれた基布も用いていないため、従来に比して摺擦研磨のムラも防止可能になる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明の構成において、回転部材は、その駆動によって表面にトナー像を形成する感光体ドラムであり、クリーニングローラは、残留トナーを有した表面を研磨摺擦することを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、例えば紙粉の多い用紙、タルクや重炭酸カルシウムを多く含んだ用紙を用いると、感光体ドラムの表面が劣化し易くなる。しかし、摺擦研磨力の変化しないクリーニングローラを用いていることから、これら紙粉等を除去して感光体ドラムの表面の劣化を防止しつつ、この表面の損傷も回避できる。したがって、感光体ドラムの長寿命化にも寄与する。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明の構成において、ブラシ片の根元部分の間隔が、０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。
第３の発明によれば、第２の発明の作用に加えてさらに、ブラシ片の根元部分の間隔を０．３ｍｍ以下にすれば、塊状の残留トナーがブラシ片の根元部分に全く入り込まないため、クリーニングローラの硬度をその未使用時と略同等の硬度により一層確実に維持できる。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明の構成において、感光体ドラムの表面を研磨摺擦するブラシ片の先端部分の間隔が、根元部分の間隔と同じであることを特徴とする。
第４の発明によれば、第３の発明の作用に加えてさらに、各ブラシ片の間隔が、その根元部分から先端部分に亘って均一であり、これらブラシ片がシャフトに対して真直ぐに立設されているので、感光体ドラムの表面を均一に研磨摺擦できる。
【００１４】
第５の発明は、第２から第４の発明の構成において、感光体ドラムは、その表面に有機系の層を有した感光体ドラムであることを特徴とする。
第５の発明によれば、第２から第４の発明の作用に加えてさらに、有機系の層を有した感光体ドラムの表面は特に削られ易く、クリーニングローラの硬度の経時的な増加は、当該ドラムに大きな影響を及ぼすとの懸念があるが、上記構成のクリーニングローラによれば、この感光体ドラムの特性を長期間に亘って維持可能になり、特に顕著な効果を奏する。
【００１５】
第６の発明は、第１から第５の発明の構成において、回転部材とクリーニングローラとの回転比が非整数倍の関係にあることを特徴とする。
第６の発明によれば、第１から第５の発明の作用に加えてさらに、回転部材とクリーニングローラとの回転比が非整数倍の関係にあれば、回転部材に対するクリーニングローラの接触位置が常に変わることから、回転部材の表面に対して研磨摺擦のムラをより一層確実に無くすことができる。
【００１６】
第７の発明は、第１から第６の発明のドラムユニットを搭載した画像形成装置ことを特徴とする。
第７の発明によれば、第１から第６の発明の作用に加えてさらに、上述したドラムユニットを搭載すれば、良好な画像形成が長期間に亘って行われるため、画像形成装置の信頼性向上に寄与する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、トナーをブラシ片の根元部分に堆積させないため、クリーニングローラの硬度をその未使用時と略同等の硬度に維持できるドラムユニット及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１のドラムユニット周辺の拡大図である。
【図３】図２のクリーニングローラの斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線から視た矢視断面図である。
【図５】図４のクリーニングローラの使用状態を示す図である。
【図６】他の実施例におけるドラムユニット周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、画像形成装置の一例であるモノクロ印刷するプリンタ１の構造が概略的に示されている。同図に示された断面はプリンタ１の左側面からみたものである。このため、プリンタ１の前面は同図中の右側に、背面は左側にそれぞれ位置する。
【００２０】
同図に示されるように、プリンタ１の装置本体２の内部下方には、給紙カセット４が配置されている。このカセット４の内部には、枚葉の用紙Ｐが積層された状態で収納される。そして、この用紙Ｐは、同図においてカセット４の右上方に向けて送出され、送出された用紙Ｐは、装置本体２の内部で背面側へ向けて反転され、そのまま背面側に向けて搬送される。
【００２１】
また、このカセット４は、同図において右方向に向けて引き出し可能に構成されており、この引き出した状態にて、カセット４内に新たな用紙Ｐを補充したり、用紙Ｐを別の種類の用紙に入れ替え可能となる。
装置本体２の内部には、カセット４からの用紙搬送方向でみて下流側にフィードローラ１０、給紙側の用紙搬送路１２、レジストローラ１４、画像形成部１６が順番に配置されている。
【００２２】
画像形成部１６には、感光体ドラム（回転部材）１８を有したドラムユニット１７が備えられている。このドラム１８は回転自在に設置され、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに駆動する。また、本実施例のドラム１８は、その表面に有機系の層を有したＯＰＣドラムである。
そして、このドラム１８の周囲の適宜位置には、帯電器２０、露光器１５、現像器２４、転写部３０やクリーニング部５０がそれぞれ設けられている。
【００２３】
この帯電器２０はドラムユニット１７の上部に位置し、ドラム１８の画像形成面（表面）７０を一様に帯電させる（図２）。露光器１５はユニット１７の上方に配置されており、レーザ光Ｌをドラム１８に向けて照射する（図１）。また、現像器２４はユニット１７の右方に配置され、図２に示される如く、現像ローラ２５を有している。この現像ローラ２５は図示しない駆動モータによって同図の反時計回りに駆動する。
【００２４】
さらに、転写部３０はユニット１７の下方に配置され、転写ローラ３１を備えており、このローラ３１はドラム１８に対して下方から圧接可能に構成されている。
そして、これらドラム１８と転写ローラ３１とは、トナーコンテナ２３及び現像器２４から供給されたトナーを用い、トナー像を用紙Ｐに転写するための転写ニップ部を形成させる。
【００２５】
再び図１に戻り、用紙搬送方向でみて転写部３０の下流側には、定着部３２、排紙側の用紙搬送路３４及び排紙トレイ３６が順番に配置されている。
この用紙搬送路３４は、定着部３２の下流から装置本体２の背面に沿って上方へ延びており、さらに、装置本体２の上部位置にて前面側へ屈曲している。そして、用紙Ｐの片面にのみ印刷する場合には、定着部３２を通過した用紙Ｐは排出ローラ３５を介してトレイ３６に排出され、高さ方向に積層される。このトレイ３６に積層された印刷済みの用紙Ｐは、外部から容易に取り出し可能である。
【００２６】
一方、本実施例では、カセット４と転写部３０や定着部３２との間に両面印刷用の用紙搬送路３８が形成されている。この用紙搬送路３８は、装置本体２の背面に沿う位置にて用紙搬送路３４の途中から分岐して下方に向かい、続いて、プリンタ１の前面に向けて屈曲して水平方向に延び、レジストローラ１４の上流側、例えばローラ８，１０の間に連結し、用紙搬送路１２に合流している。用紙搬送路３８内の用紙Ｐは搬送ローラ４０によって用紙搬送路１２に向けて搬送される。
【００２７】
ここで、本実施例のドラムユニット１７はクリーニング部５０を備えている。
詳しくは、図２に示されるように、このクリーニング部５０は、感光体ドラム１８の回転方向で視て転写部３０の下流側に設けられ、クリーニングブレード５２、クリーニングローラ５４、フリッカー６２や送りローラ６４を有する。
クリーニングローラ５４は、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに駆動し、トナー像が転写された後の画像形成面７０をカウンタ方向で摺擦研磨する。
【００２８】
これにより、このクリーニングローラ５４は、画像形成面７０の有機系の層に付着する残留トナー、用紙Ｐから出る紙粉、用紙Ｐに含まれるタルクや重炭酸カルシウムなどを除去する。なお、これらドラム１８とローラ５４との回転比は例えば０．９倍や１．１倍の如く非整数倍に設定されている。
また、フリッカー６２はローラ５４の上方から当該ローラ５４の表面に接触しており、ドラム１８からローラ５４に移動した残留トナーなどを掻き取っている。
【００２９】
クリーニングブレード５２は、ドラム１８の回転方向で視てローラ５４の下流側に設けられており、画像形成面７０に少量ながらも付着した残留トナーなどを掻き取っている。
これら画像形成面７０やクリーニングローラ５４の表面から掻き取られたトナーは、図２の時計回りに駆動する送りローラ６４を介して図示しない回収容器に集められる。
【００３０】
ところで、本実施例のクリーニングローラ５４は、所定厚みのウレタンゴム層ではなく、繊維状のブラシ片で構成され、研磨摺擦力を変化させない工夫が施されている。
具体的には、図３，４に示されるように、本実施例のクリーニングローラ５４は、ユニット１７のハウジングに回転自在に支持された金属製のシャフト５６を有し、ブラシ片５８がシャフト５６よりも大径の周壁５７に直に立設される。
【００３１】
より詳しくは、このブラシ片５８は、例えば長さ３ｍｍで直径３０〜５０μｍ（１μｍ＝１×１０−６ｍ）のナイロン樹脂でそれぞれ構成され、１本のシャフト５６に対し、約７万〜１０万本程のブラシ片５８が周壁５７に接着されている。
これら隣り合うブラシ片５８の根元部分６０の間隔は、できる限り均一で狭い間隔、例えば約０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲である。また、隣り合うブラシ片５８の先端部分５９の間隔についても根元部分６０の間隔と同じであり、各ブラシ片５８は、シャフト５６の回転軸線に対して略垂直方向に向けて延びている。
【００３２】
当該構成のクリーニングローラ５４は、その周壁５７に接着剤を塗布したシャフト５６を準備しておき、このシャフト５６を接地した状態で電界中に配置する。この電界は、ブラシ片５８の根元部分６０が周壁５７に向かう方向に発生しており、ブラシ片５８は、その各々の根元部分６０が上記間隔で分散（散開）し、周壁５７を埋める。
【００３３】
これにより、ブラシ片５８の先端部分５９には、図５に黒い点で示された約８μｍ（１μｍ＝１×１０−６ｍ）程度の単体の残留トナーは付着し得るが、これら残留トナーの塊は根元部分６０に入り込む余地がない。そして、当該塊状の残留トナーは先端部分５９に付着した後、フリッカー６２で除去され、送りローラ６４を介して上記回収容器に向かう。
【００３４】
上記ドラムユニット１７を搭載したプリンタ１が印刷を行う際は、カセット４からローラ８により用紙Ｐが１枚ずつ分離して送出される。送出された用紙Ｐは、用紙搬送路１２を通ってレジストローラ１４に到達する。このローラ１４は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部１６で形成されるトナー画像との画像転写タイミングを計りながら、用紙Ｐを所定の給紙タイミングにて転写部３０へと送出する。
【００３５】
一方、感光体ドラム１８に対しては、まず、イレーサランプ１９が点灯し（図２）、帯電器２０がドラム１８の画像形成面７０を帯電する。次いで、露光器１５が画像形成面７０にレーザ光Ｌを照射すると、画像形成面７０には静電潜像が形成される。
そして、現像ローラ２５の表面に現像バイアス電圧を印加すると、コンテナ２３からのトナーは、ドラム１８に印加された帯電電圧との電位差によって画像形成面７０に付着する。これにより、この画像形成面７０には、静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００３６】
ドラム１８と転写ローラ３１との間を用紙Ｐが通過すると、画像形成面７０に形成されたトナー像は、上記ニップ部で用紙Ｐに転写される。その後、画像形成面７０に残留したトナーはクリーニング部５０で除去される。
用紙Ｐは未定着トナー像を担持した状態で定着部３２に向けて送られ、この定着部３２にて所定の温度に達した熱ローラで加熱及び加圧され、トナー像が定着される。次いで、定着部３２から送出された用紙Ｐは排紙トレイ３６に排出される。
【００３７】
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着部３２から排出された用紙Ｐは、このトレイ３６に排出される直前にてその搬送方向が切り替えられる。つまり、片面に印刷された用紙Ｐは装置本体２内に引き戻され、用紙搬送路３８、レジストローラ１４を介して転写部３０に向けて再び送られる。これにより、用紙Ｐの未だ印刷がされていない方の面にトナー像が転写される。
【００３８】
ところで、上述した繊維状のブラシ片を有したクリーニングローラは、帯電器２０にも適用可能である。
詳しくは、図６に示された感光体ドラム１８の周囲にも、上記実施例と同様に、帯電器２０、現像ローラ２５、転写ローラ３１や、クリーニングローラ５４がそれぞれ設けられているが、この例の帯電器２０は、ドラム１８に接する帯電ローラ（回転部材）２１、及びクリーニングローラ２２から構成されている。
【００３９】
このクリーニングローラ２２は、その先端部分が帯電ローラ２１の表面を研磨摺擦可能な繊維状のブラシ片であり、上記実施例と同様に、その各々の根元部分がシャフトの周壁に直に立設され、この周壁を埋めている。
以上のように、本実施例によれば、ドラムユニット１７は、トナー像の形成に用いられる感光体ドラム１８を研磨摺擦するクリーニングローラ５４（帯電ローラ２１を研磨摺擦するクリーニングローラ２２も該当する。以下同じ）を具備する。
【００４０】
ここで、このクリーニングローラ５４（２２）は、ドラムユニット１７に回転自在に支持されるシャフト５６、及び繊維状のブラシ片５８からなり、このブラシ片５８は、シャフト５６の周壁５７に接着層を介して直に複数立設され、その各々の根元部分６０が周壁５７に対して束ではなく、塊状の残留トナーを入り込ませない程度の一定の間隔で散らばっており、周壁５７を埋めている。
【００４１】
よって、塊状の残留トナーはブラシ片５８の根元部分６０に堆積されないので、クリーニングローラ５４（２２）の硬度が経時的に増加せず、その未使用時と略同等の硬度に維持可能になる。この結果、ブラシ片の根元部分が束になって基布に植えられていた従来に比して、クリーニングローラ５４（２２）の摺擦研磨力が次第に高くならず、性能一定のローラ５４（２２）を長期間に亘って使用でき、このローラ５４（２２）の長寿命化に寄与する。さらに、上述した螺旋状に巻かれた基布も用いていないため、摺擦研磨のムラも防止可能になる。
【００４２】
また、例えば紙粉の多い用紙、タルクや重炭酸カルシウムを多く含んだ用紙を用いると、これらが付着することにより、感光体ドラム１８の画像形成面７０が劣化し易くなる。しかし、摺擦研磨力が高くならないクリーニングローラ５４を用いていることから、これら紙粉等を除去して画像形成面７０の劣化を防止しつつ、画像形成面７０の損傷も回避できる。したがって、感光体ドラム１８の長寿命化にも寄与する。
【００４３】
さらに、ブラシ片５８の根元部分６０の間隔を０．３ｍｍ以下にすれば、塊状の残留トナーが根元部分６０にほとんど入り込まないため、クリーニングローラ５４（２２）の硬度をその未使用時と略同等の硬度により一層確実に維持できる。
さらにまた、各ブラシ片５８の間隔が、その根元部分６０から先端部分５９に亘って均一であり、これらブラシ片５８がシャフト５６の軸線に対して真直ぐに立設されているので、画像形成面７０や帯電ローラ２１の表面を均一に研磨摺擦できる。
【００４４】
また、ＯＰＣドラムの表面は特に削られ易く、クリーニングローラの硬度の経時的な増加は、当該ドラムに大きな影響を及ぼすとの懸念があるが、上記構成のクリーニングローラ５４によれば、当該表面の膜が削られ難くなる。この結果、このドラムの特性を長期間に亘って維持可能になり、特に顕著な効果を奏する。
【００４５】
さらに、感光体ドラム１８とクリーニングローラ５４との回転比や、帯電ローラ２１とクリーニングローラ２２との回転比が非整数倍の関係にあれば、感光体ドラム１８や帯電ローラ２１に対するクリーニングローラ５４，２２の接触位置が常に変わることから、画像形成面７０やローラ２１の表面に対して研磨摺擦のムラをより一層確実に無くすことができる。
【００４６】
さらにまた、上述したドラムユニット１７を搭載すれば、良好な画像形成が長期間に亘って行われるため、プリンタ１の信頼性向上に寄与する。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施例では、周壁５７はシャフト５６よりも大径で構成されているが、上述した繊維状のブラシ片を所望本数で立設できる限り、略同一径などで構成されていても良い。
【００４７】
また、この実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示している。しかし、本発明の画像形成装置は、複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。
そして、これらいずれの場合にも上記と同様に、クリーニングローラの硬度を経時的に増加させないとの効果を奏する。
【符号の説明】
【００４８】
１  プリンタ（画像形成装置）
１７  ドラムユニット
１８  感光体ドラム（回転部材）
２０  帯電器
２１  帯電ローラ（回転部材）
２２  クリーニングローラ
５０  クリーニング部
５４  クリーニングローラ
５６  シャフト
５７  周壁
５８  ブラシ片
５９  先端部分
６０  根元部分
７０  画像形成面（表面）
【図１】
2010256744.tif 000003
【図２】
2010256744.tif 000004
【図３】
2010256744.tif 000005
【図４】
2010256744.tif 000006
【図５】
2010256744.tif 000007
【図６】
2010256744.tif 000008