特許 5994989 クリーニングユニット及びこれを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5994989

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】クリーニングユニット及びこれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/10 20060101AFI20160908BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20160908BHJP

【ＦＩ】

   G03G21/10

   G03G21/00

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-217384(P2012-217384)

(22)【出願日】2012年9月28日

(65)【公開番号】特開2014-71294(P2014-71294A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2015年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中島 丈裕

【審査官】 三橋 健二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２１２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２３５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０８３８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４１８２９７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１２−０１８３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１７５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９５７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８１３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９３６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２３２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２３８６１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１８５８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４２０５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２２２９３９（ＵＳ，Ａ１）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光ドラム表面の廃トナーを回収するクリーニング部材と、前記クリーニング部材により回収された廃トナーを導入口を介して逐次貯留する貯留ケース体と、前記貯留ケース体内に設けられるとともに、回転動作により貯留ケース体内の廃トナーを回転軸方向に搬送する搬送部材を備え、
前記搬送部材は、回転軸と、前記回転軸の周囲に螺旋状に設けられた羽根部材とを備え、少なくとも回転軸方向の中央部と両側部との間の連結部が弾性体で構成されており、前記中央部が前記両側部よりも前記導入口側に凸となるように湾曲した状態で回転することを特徴とするクリーニングユニット。

【請求項2】

前記搬送部材は、全体が弾性体で構成された搬送スクリュー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ユニット。

【請求項3】

前記搬送部材の両側部は、感光ドラムの両端部に固定されたドラムフランジと向かい合うように位置することを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニングユニット。

【請求項4】

前記搬送部材は、前記貯留ケース体の内面に設けられたスペーサにより湾曲されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクリーニングユニット。

【請求項5】

前記搬送部材は、前記感光ドラムの上方又は側方に配置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクリーニングユニット。

【請求項6】

請求項１〜５の何れか１項に記載のクリーニングユニットを備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、感光ドラムの表面に残留するトナー及び紙粉を除去するためのクリーニングユニット及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

複写機、レーザープリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、まず、帯電器によって帯電された感光ドラムの表面に、露光器から画像情報に基づいた光像が露光されることで潜像が形成され、現像器からトナーが供給されることで潜像がトナー像化される。そして、感光ドラム周面上のトナー像が転写ローラによって記録紙に転写され、更に、加熱及び加圧を受けることによりトナー像が記録紙に定着される。

【0003】

画像形成装置には、記録紙に転写されずに感光ドラムの表面に残留するトナー（廃トナーともいう）及び紙粉を、回収、一時貯留、及び廃トナー回収容器等に向けた搬送を行うクリーニングユニットを備える。クリーニングユニットは、廃トナーを搬送方向下流側に送り出すために直線状の搬送スクリューを備える（例えば、下記特許文献１）。

【0004】

上記クリーニングユニットには以下の問題がある。つまり、一般的に搬送スクリューは、感光ドラムの上方に間隔を空けて配設されるため、廃トナーを搬送するためには、搬送スクリューの配設領域に達するまで多くの廃トナーを溜め込む必要がある。そのため、熱蓄積により廃トナーが固着し、又は紙粉が蓄積され、結果として、廃トナー及び紙粉の搬送性が低下する。

【0005】

上記問題を解消するためには、搬送スクリューを感光ドラム側に近付けて間隔を空けないようにすれば良い。しかしながら、搬送スクリューの両端部を支持する支持フレームには、シール部材等の他部品を取り付ける取付スペース、支持フレームの剛性の確保等種々の制約があり、上記対応が取れない場合がある。

【0006】

一方、上記制約下でも、搬送スクリューの外径を拡大させることで、感光ドラム近傍の廃トナーを搬送させるように構成する事が可能である。しかし、上記構成を採用した場合、搬送スクリューの占有スペースが増大するため、クリーニングユニットのコンパクト化に反するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１０−２１０８６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明の目的は、コンパクトに構成しつつ、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことにより廃トナー及び紙粉の搬送性を向上させたクリーニングユニット及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するための本発明に係るクリーニングユニットは、感光ドラム表面の廃トナーを回収するクリーニング部材と、前記クリーニング部材により回収された廃トナーを導入口を介して逐次貯留する貯留ケース体と、前記貯留ケース体内に設けられるとともに、回転動作により貯留ケース体内の廃トナーを回転軸方向に搬送する搬送部材を備え、前記搬送部材は、回転軸方向の中央部が両側部よりも前記導入口側へ突出した状態で回転することを特徴とする。したがって、コンパクトに構成しつつ、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことにより廃トナー及び紙粉の搬送性を向上させたクリーニングユニットを提供することができる。

【0010】

この構成によれば、搬送部材の回転軸方向の中央部が、両側部よりも導入口側に突出していることで、搬送部材と感光ドラムとの間の空間を狭くすることができるため、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことができ、搬送性を向上させることができる。また、搬送部材の外径を大きくする必要がないため、クリーニングユニットをコンパクト化することができる。

【0011】

本発明において、前記搬送部材は、少なくとも前記中央部と前記両側部との間の連結部が弾性体で構成されていることが好ましい。少なくとも連結部を弾性体で構成することで、搬送部材は、回転軸方向の中央部が両側部よりも導入口側へ突出した状態で回転することが可能となる。

【0012】

本発明において、前記搬送部材は、全体が弾性体で構成された搬送スクリューであることが好ましい。この構成によれば、搬送部材を一体で成形することが可能となるため、部品数の削減となり、製造も容易となる。さらに、全体を弾性体で構成することで、仮に搬送部材が感光ドラムに接触した場合にも感光ドラムを傷付けにくい。

【0013】

本発明において、前記搬送部材の両側部は、感光ドラムの両端部に固定されたドラムフランジと向かい合うように位置することが好ましい。搬送部材の両側部がドラムフランジと向かい合うように位置する場合、搬送部材全体を導入口側、すなわち感光ドラム側へ近付けるのが難しいため、本発明のように搬送部材の中央部を導入口側へ突出させ、感光ドラム側へ近付けることが有用である。

【0014】

本発明において、前記搬送部材は、前記貯留ケース体の内面に設けられたスペーサにより湾曲されることが好ましい。この構成によれば、回転軸方向の中央部が両側部よりも導入口側へ突出した状態で搬送部材を回転させることが容易となる。

【0015】

本発明において、前記搬送部材は、前記感光ドラムの上方又は側方に配置されることが好ましい。搬送部材が、感光ドラムの上方又は側方に配置される場合、搬送部材と感光ドラムとの間の空間に廃トナーが溜まりやすいため、本発明のように搬送部材の中央部を導入口側へ突出させ、感光ドラム側へ近付けることが有用である。

【0016】

また、上記課題を解決するための本発明に係る画像形成装置は、上記クリーニングユニットを備えることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、搬送部材の回転軸方向の中央部が、両側部よりも導入口側に突出していることで、搬送部材と感光ドラムとの間の空間を狭くすることができるため、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことができ、搬送性を向上させることができる。また、搬送部材の外径を大きくする必要がないため、クリーニングユニットをコンパクト化することができる。したがって、コンパクトに構成しつつ、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことにより廃トナー及び紙粉の搬送性を向上させたクリーニングユニットを備え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】画像形成装置の内部構成を示した概略断面図

【図2】クリーニングユニット及び感光ドラムの斜視図

【図3】クリーニングユニット及び感光ドラムの側面図

【図4】図３のクリーニングユニット及び感光ドラムのＡ−Ａ断面図

【図5】図２のクリーニングユニット及び感光ドラムのＢ−Ｂ断面図

【図6】他の実施形態に係るクリーニングユニットの断面図

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明に係るクリーニングユニット及びこれを備えた画像形成装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図は、あくまで模式的に示したものであり、例えば図面の寸法比は実際の寸法比と必ずしも一致しない。

【0020】

［全体構成］
図１は、画像形成装置１の内部構成を示した概略断面図の一例である。画像形成装置１は、原稿読取部３０で読み取った原稿の画像データに基づいて記録紙に画像形成などを行う複合機であり、その外形が本体ハウジング２により規定されている。本体ハウジング２内には、給紙部３、画像形成部４及び定着部５等が収容されている。

【0021】

給紙部３は、記録紙を収容するための記録紙カセット３１を備えており、当該記録紙カセット３１内に設けられた支持板３２上に、記録紙を積層した状態で収容できる構成である。支持板３２は、その一端部に設けられた支軸３３を中心に回転可能となっており、支軸３３側とは反対側の端部が上方へ付勢されることにより、最上部の記録紙が給紙ローラ３４に対して押圧される。この状態で給紙ローラ３４が回転駆動されることにより、記録紙カセット３１内に収容されている記録紙が、給紙ローラ３４と分離パッド（不図示）により分離され、本体ハウジング２の内部に形成された搬送路６に１枚ずつ送り出される。

【0022】

記録紙カセット３１から搬送路６に送り出された記録紙は、当該搬送路６を通って画像形成部４側へ搬送される。そしてレジストローラ７によって、記録紙は画像形成部４の直前で一旦停止され、画像形成部４により記録紙に画像を形成するタイミングに合わせて、画像形成部４に送り出される。

【0023】

画像形成部４は、感光ドラム４１を有し、その周囲に帯電器４２、光書込みユニット４３、現像装置４４、転写器４５及びクリーニングユニット４６を配置した構成となっており、電子写真方式により記録紙に画像を形成する。

【0024】

円筒状の感光ドラム４１の表面には感光体が形成されており、画像形成時には、回転駆動される感光ドラム４１の表面が帯電器４２により一様に、例えば負に帯電される。光書込みユニット４３は、電話回線を介して受信したファクシミリ原稿の画像データや、原稿読取部３０で読み取った画像データに対応して、ＬＥＤ(Light-Emitting Diode)又はレーザ光源から選択的に光を出力させる。帯電器４２により一様に帯電された感光ドラム４１の表面には、光書込みユニット４３から出力される光で露光されることにより、静電潜像が形成される。

【0025】

静電潜像が形成された感光ドラム４１の表面には、現像装置４４から供給されるトナーが付着することによりトナー像が形成され、当該トナー像が転写器４５を用いて記録紙に転写される。転写後に感光ドラム４１の表面に残留するトナーは、クリーニングユニット４６により取り除かれる。転写器４５によりトナー像が転写された記録紙は、搬送路６を通って定着部５へ搬送される。

【0026】

なお、現像装置４４は、非磁性一成分現像方式を採用しており、トナー貯留室４９、トナー貯留室４９内に設けられたアジテータ５１、供給ローラ５３、現像剤担持体としての現像ローラ５４を備える。アジテータ５１は回転駆動され、これによってトナーをトナー貯留室４９内で攪拌させている。また、供給ローラ５３も回転駆動されて、現像ローラ５４と規制ブレードとの接触部においてトナーを摩擦帯電させ、現像ローラ５４上にトナーを吸着させるように構成されている。

【0027】

定着部５には、所定の温度に加熱される加熱ローラ１８と、当該加熱ローラ１８に対して所定の圧力で接する加圧ローラ１９とが備えられている。トナー像が転写された記録紙は、加熱ローラ１８と加圧ローラ１９の間を通過することによりトナーが定着された後、排出ローラ８を介して、本体ハウジング２の外部に形成された排出トレイ９上に排出される。

【0028】

本実施形態では、トナーが内部に収容されたトナーカートリッジ１０を現像装置４４に取り付けることにより、現像装置４４内にトナーを供給することができるようになっている。トナーカートリッジ１０は、現像装置４４に対して着脱自在に構成されており、トナー貯留室１１、トナー貯留室１１内のトナーを撹拌するためのアジテータ１２、及びトナー貯留室１１内のトナーを現像装置４４に移送するための移送スクリュー１３を備えている。この移送スクリュー１３は、他の搬送系や画像形成部から独立したモータであるＴＰモータによって駆動される。

【0029】

上述した画像形成部４の構成のうち、例えば、感光ドラム４１、帯電器４２、現像装置４４、及びクリーニングユニット４６が、プロセスカートリッジ２０として一体にまとめられて構成されてもよい。このプロセスカートリッジ２０は、画像形成装置１の本体（筺体）に対して着脱自在に設けられており、例えば現像剤や感光ドラム４１の寿命が到来したときに、画像形成装置１から取り外して新品と交換できる。

【0030】

［クリーニングユニットの構成］
次に、クリーニングユニット４６の構成について説明する。図２は、クリーニングユニット４６及び感光ドラム４１の斜視図である。図３は、図２のクリーニングユニット４６及び感光ドラム４１を紙面右側から見た側面図である。図４は、図３のクリーニングユニット４６及び感光ドラム４１のＡ−Ａ断面図である。図５は、図２のクリーニングユニット４６及び感光ドラム４１のＢ−Ｂ断面図である。

【0031】

本実施形態のクリーニングユニット４６は、感光ドラム４１の上方に配置されている。クリーニングユニット４６は、感光ドラム４１と一体化され、画像形成装置１の装置本体から着脱自在なドラムユニットとして構成されてもよい。

【0032】

クリーニングユニット４６は、クリーニングブレード４６１（クリーニング部材の一例）と、貯留ケース体４６２と、搬送スクリュー４６３（搬送部材の一例）を備える。

【0033】

クリーニングブレード４６１は、感光ドラム４１の表面の廃トナーを回収する。クリーニングブレード４６１は、例えばゴム等の弾性材料からなる板状の部材であり、その先端部を感光ドラム４１の表面に接触させた状態で、根元部が貯留ケース体４６２に固定されている。この状態で、感光ドラム４１が回転することで、感光ドラム４１の表面に付着した廃トナーは、クリーニングブレード４６１により掻き取られ、回収される。

【0034】

貯留ケース体４６２は、内部が中空となっており、クリーニングブレード４６１により回収された廃トナーを貯留する。貯留ケース体４６２の下面には、感光ドラム４１の軸方向に沿ってスリット状の導入口４６２１が形成されている。貯留ケース体４６２は、廃トナーを導入口４６２１を介して逐次貯留する。

【0035】

搬送スクリュー４６３は、貯留ケース体４６２内に設けられるとともに、回転動作により貯留ケース体４６２内の廃トナーを回転軸方向に搬送する。廃トナーの搬送方向は、図４の紙面右側から紙面左側である。搬送スクリュー４６３の廃トナー搬送方向下流部は、貯留ケース体４６２に形成された廃トナー排出口４６２２に対向している。貯留ケース体４６２の廃トナー搬送方向下流側には不図示の廃トナーボックスが固定されており、廃トナーは、廃トナー排出口４６２２を通り、廃トナーボックスの内部に落下して貯留される。

【0036】

搬送スクリュー４６３は、回転駆動される駆動軸４６３１（回転軸に相当）の周囲に、径方向外方に突出する羽根部材が螺旋状に設けられて構成されている。駆動軸４６３１が回転駆動されると、羽根部材により廃トナーが搬送される。駆動軸４６３１の両端は、貯留ケース体４６２の両側面に回転可能に支持されている。駆動軸４６３１の廃トナー搬送方向上流側には、不図示のモータが設けられており、駆動軸４６３１は、このモータによって回転駆動される。なお、搬送スクリュー４６３の駆動源として、感光ドラム４１を回転駆動するためのモータを使用してもよい。

【0037】

搬送スクリュー４６３の両側部４６３ｓは、感光ドラム４１の両端部に固定されたドラムフランジ４１１，４１２と向かい合うように位置する。ドラムフランジ４１１，４１２は、円筒状の感光ドラム４１の両端部に嵌合されている。ドラムフランジ４１１の外周面には、ギアが形成されており、このギアは、不図示の感光ドラム駆動用の駆動ギアと噛み合うようになっている。

【0038】

搬送スクリュー４６３は、感光ドラム４１の上方に間隔を空けて配置される。感光ドラム４１の表面から回収された廃トナーは、導入口４６２１を介して貯留ケース体４６２に逐次貯留されるが、廃トナーを搬送するためには、搬送スクリュー４６３の配設領域に達するまで多くの廃トナーを溜め込む必要がある。そのため、熱蓄積により廃トナーが固着し、又は紙粉が蓄積され、結果として、廃トナー及び紙粉の搬送性が低下するという問題があった。

【0039】

上記問題を解消するためには、搬送スクリュー４６３を感光ドラム４１側に近付けて間隔を空けないようにすれば良い。しかし、搬送スクリュー４６３の両側部４６３ｓが上記のドラムフランジ４１１，４１２と向かい合うように位置するために、搬送スクリュー４６３全体を導入口４６２１側、すなわち感光ドラム４１側へ近付けるのが難しい。

【0040】

本発明の搬送スクリュー４６３は、図４に示すように、回転軸方向の中央部４６３ｃが両側部４６３ｓよりも導入口４６２１側へ突出した状態で回転する。すなわち、搬送スクリュー４６３は、回転軸方向の中央部が両側部より導入口４６２１側に突出した回転軸線の周りで回転する。本実施形態の搬送スクリュー４６３は、全体が弾性体で構成されている。弾性体としては、熱可塑性のスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー
等が例示される。全体が弾性体で構成されることで、搬送スクリュー４６３は、回転軸方向の中央部４６３ｃが両側部４６３ｓよりも導入口４６２１側へ突出した状態で回転することができる。

【0041】

貯留ケース体４６２の上部内面には、スペーサ４６４が設けられている。スペーサ４６４は、ＡＢＳ樹脂等で構成される。スペーサ４６４の下面の断面は、図５に示すように、搬送スクリュー４６３の上面の形状に対応するように円弧状となっている。また、スペーサ４６４の高さは、廃トナー搬送方向の中央部が両側部よりも高くなっている。スペーサ４６４の廃トナー搬送方向の長さは、搬送スクリュー４６３の中央部４６３ｃの長さに対応する。また、スペーサ４６４の廃トナー搬送方向の長さは、感光ドラム４１よりも短い。このようなスペーサ４６４を設けることで、搬送スクリュー４６３は、中央部４６３ｃが両側部４６３ｓよりも導入口４６２１側に凸となるように湾曲した状態を維持しながら回転することができる。

【0042】

なお、上記特許文献１には、ハウジングの内部に廃トナーの搬送部材である搬送スパイラルを備えたトナー搬送機構が記載されている。ハウジングは途中で略直角に湾曲しており、これに合わせて搬送スパイラルは途中で湾曲している。これは、搬送経路が湾曲している場合であっても、１つの搬送部材で廃トナーを搬送できるようにするためである。よって、特許文献１の搬送スパイラルは湾曲しているが、本発明のように搬送スパイラルを湾曲させることで感光ドラムに近付けて、廃トナー及び紙粉の蓄積量を減らすことを意図するものではない。さらに、特許文献１の搬送スパイラルは、クリーニングユニットに設けられるものでもない。

【0043】

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、搬送スクリュー４６３は、全体が弾性体で構成されているが、搬送スクリュー４６３は、少なくとも回転軸方向中央部４６３ｃと両側部４６３ｓとの間の連結部が弾性体で構成されていればよい。具体的には、図６に示すように、直線状の中央部４６３ｃと直線状の両側部４６３ｓとの間の連結部４６３ｊを弾性体で構成することで、搬送スクリュー４６３は、中央部４６３ｃが両側部４６３ｓよりも導入口４６２１側へ突出した状態で回転することができる。このような連結部４６３ｊはフレキシブルジョイントと称されることもある。

【0044】

（２）前述の実施形態では、搬送スクリュー４６３は、感光ドラム４１の上方に配置されているが、感光ドラム４１の側方に配置されてもよい。

【0045】

（３）前述の実施形態では、搬送部材として搬送スクリュー４６３を使用しているが、これに限定されない。その他の搬送部材としては、コイルばねが例示される。

【0046】

（４）前述の実施形態では、スペーサ４６４は、貯留ケース体４６２と別部材としているが、貯留ケース体４６２と一体として形成してもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ 画像形成装置
４１ 感光ドラム
４６ クリーニングユニット
４１１ ドラムフランジ
４１２ ドラムフランジ
４６１ クリーニングブレード
４６２ 貯留ケース体
４６３ 搬送スクリュー
４６３ｓ 搬送スクリューの両側部
４６３ｃ 搬送スクリューの中央部
４６４ スペーサ
４６２１ 導入口
４６２２ 廃トナー排出口
４６３１ 駆動軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】