(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
クリーニングブレードによって感光体ドラムから掻き取られたトナーを当該感光体ドラムの周面に直交する方向へ搬送するパドル部材であって、当該パドル部材には、その回転中心となるパドル軸の軸方向において、前記感光体ドラムに通紙される最大用紙サイズに対向する通紙領域と、前記感光体ドラムに転写ローラが当接する領域に対向する当接領域と、が予め設定されており、
前記軸方向において、トナーの搬送能力が異なる通常領域及び特定領域を更に有し、前記特定領域は、前記通常領域よりもトナーの搬送能力が低く、前記特定領域には、前記通紙領域の端縁から前記当接領域の端縁までの領域が含まれる、パドル部材。
前記特定領域には、最も使用頻度が高い特定の用紙サイズに対向する通紙領域の端縁から前記当接領域の前記端縁までの領域が含まれる、請求項1〜3の何れかに記載のパドル部材。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、感光体ドラムに転写ローラが当接する領域のうち、通紙領域より外側の領域では、通紙中においても感光体ドラムと転写ローラとが直接当接する。また、通紙領域より外側の領域は非画像領域なので、この領域では、残留トナーによる潤滑効果がない。このため、感光体ドラムに転写ローラが当接する領域のうち、通紙領域より外側の領域では、感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力が大きく、通紙領域などの領域と比較して、感光体ドラムの周面の電荷キャリア移動層の摩耗量が多くなる。感光体ドラムの周面の電荷キャリア移動層が摩耗すると、帯電不足によるトナーのカブリ障害が生じ、用紙の幅方向の端部が汚れる虞がある。このように、感光体ドラムに転写ローラが当接する領域のうち通紙領域より外側の領域では感光体ドラムの周面の摩耗量が多く、この領域での摩耗量の多さが感光体ドラムの寿命を縮める大きな一因となっている。
【0006】
この発明の目的は、感光体ドラムを長寿命化できるパドル部材及びこれを備える画像形成ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明のパドル部材は、一方向に回転しつつ周面に静電潜像を担持する感光体ドラムと、前記周面に対向し前記周面へトナーを供給することで静電潜像をトナー像に顕像化する現像ローラと、前記周面に当接し前記周面から用紙へトナー像を転写する転写ローラと、転写後に前記周面に残留するトナーを前記周面から掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードによって掻き取られたトナーを感光体ドラムの軸方向に直交する方向へ搬送するパドル部材と、パドル部材によって搬送されたトナーを回収する回収装置と、を備える画像形成ユニットに適用される。パドル部材は、感光体ドラムの軸方向に沿って前記周面に近接するように配置され、軸方向において、通紙可能な最大用紙サイズの通紙領域の内側から感光体ドラムに転写ローラが当接する領域の外側までの領域を少なくとも含む特定領域では、通紙領域のうち特定領域を除く通常領域よりもトナーの搬送能力が低くなるように構成される。
【0008】
この構成では、感光体ドラムの周面からクリーニングブレードによって掻き取られたトナーの一部が、パドル部材の特定領域に溜まる。このため、感光体ドラムの周面のうち軸方向における特定領域では、クリーニングブレードによる掻き取り後においても少しのトナーが残留する。特定領域では残留したトナーによって潤滑効果が奏される。このため、特定領域において、感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力が低減し、感光体ドラムの周面の摩耗が抑制される。
【0009】
上述の構成において、軸方向に平行なパドル軸を中心に回転するように構成され、パドル軸のうち通常領域にはトナーを搬送する羽根部材が設けられ、特定領域には羽根部材が設けられないように構成することができる。
【0010】
この構成では、特定領域では羽根部材が設けられないのでトナーが搬送されず、特定領域に溜まる。このように簡単な構造で感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力を低減させることができる。
【0011】
また、軸方向に平行なパドル軸を中心に回転するように構成され、パドル軸にはトナーを搬送する複数の線状部材から構成されるブラシ部材が設けられ、線状部材の密度は、通常領域よりも特定領域の方が低いように構成することができる。
【0012】
この構成では、特定領域では、ブラシ部材の線状部材の密度が低く、トナーの搬送能力が低いので、特定領域にトナーが溜まる。このように簡単な構造で感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力を低減させることができる。
【0013】
さらに、特定領域は、最も使用頻度が高い特定の用紙サイズの通紙領域の内側から感光体ドラムに転写ローラが当接する領域の外側までの領域であることが好ましい。
【0014】
この構成では、感光体ドラムに転写ローラが当接する領域のうち、最も使用頻度が高い特定の用紙サイズの通紙領域より外側の領域において、感光体ドラムと転写ローラとの摩擦機会が最も多く、この最も摩擦機会が多い領域における感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力を低減させることができる。
【0015】
この発明の画像形成ユニットは、感光体ドラム、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングブレード、パドル部材、及び回収装置を備える。感光体ドラムは、一方向に回転しつつ周面に静電潜像を担持する。現像ローラは、前記周面に対向し前記周面へトナーを供給することで静電潜像をトナー像に顕像化する。転写ローラは、前記周面に当接し前記周面から用紙へトナー像を転写する。クリーニングブレードは、転写後に前記周面に残留するトナーを前記周面から掻き取る。パドル部材は、クリーニングブレードによって掻き取られたトナーを感光体ドラムの軸方向に直交する方向へ搬送する。回収装置は、パドル部材によって搬送されたトナーを回収する。パドル部材は、感光体ドラムの軸方向に沿って前記周面に近接するように配置され、軸方向において、通紙可能な最大用紙サイズの通紙領域の内側から感光体ドラムに転写ローラが当接する領域の外側までの領域を少なくとも含む特定領域では、通紙領域のうち特定領域を除く通常領域よりもトナーの搬送能力が低くなるように構成される。
【0016】
この構成では、感光体ドラムの周面からクリーニングブレードによって掻き取られたトナーの一部が、パドル部材の特定領域に溜まる。このため、感光体ドラムの周面のうち軸方向における特定領域では、クリーニングブレードによる掻き取り後においても少しのトナーが残留する。特定領域では残留したトナーよって潤滑効果が奏される。このため、特定領域において、感光体ドラムと転写ローラとの摩擦力が低減し、感光体ドラムの周面の摩耗が抑制される。これによって、帯電不足によるトナーのカブリ障害が抑えられ、用紙の幅方向の端部が汚れが抑制される。
【0017】
上述の構成において、回収装置は、特定領域に溜まったトナーのうち一部を残して他のトナーを回収するように構成されることが好ましい。
【0018】
この構成では、パドル部材の特定領域に溜まったトナー量が所定量を超えると、パドル部材の特定領域に溜まり過ぎたトナーが回収装置によって回収される。このため、廃棄すべきトナーが溜まり過ぎることによるトナー漏れが防止される。
【発明の効果】
【0019】
この発明によれば、感光体ドラムを長寿命化することができる。
【発明を実施するための形態】
【0021】
図1に示すように、この発明の第1実施形態に係るパドル部材50が適用された画像形成ユニット10を備える画像形成装置1は、画像形成ユニット10の他に、給紙トレイ20、及び定着装置30を備えている。
【0022】
給紙トレイ20は、画像形成ユニット10へ用紙を供給する。
【0023】
画像形成ユニット10は、感光体ドラム11、帯電器12、露光装置13、現像ローラ14、転写ローラ15、及びクリーニング装置16を備えている。感光体ドラム11は、一方向へ回転する。帯電器12、露光装置13、現像ローラ14、転写ローラ15、及びクリーニング装置16は、感光体ドラム11の周囲に、感光体ドラム11の回転方向において上流側からこの順序で配置されている。一例として、感光体ドラム11の線速は255mm/sである。
【0024】
感光体ドラム11は、金属製又は樹脂製の導電性基体、導電性基体の表面に形成される下引き層、及び下引き層の上に形成される感光層を含んで構成される。感光層は、下引き層上に形成される比較的薄いキャリア発生層、及び最外層に形成されるキャリア移動層で構成される。キャリア移動層は、ポリカーボネート等を主成分とする。
【0025】
帯電器12は、感光体ドラム11の周面を所定の電荷に帯電させる。例えば、帯電器12として、コロナチャージャーを用いたスコロトロン帯電器が用いられる。一例として、帯電電位は−650Vである。
【0026】
露光装置13は、感光体ドラム11の周面をレーザ光で走査することで、感光体ドラム11の周面に静電潜像を形成する。
【0027】
感光体ドラム11のキャリア発生層では、レーザ光が照射されることで電荷キャリアが発生する。キャリア発生層で発生した電荷キャリアはキャリア移動層中を移動し、感光体ドラム11の周面に帯電した電荷がキャリア移動層中を移動した電荷キャリアによって相殺される。一例として、レーザ光が照射された部分の電位は、−130Vに減衰する。レーザ光が照射されて電位が減衰した部分によって、静電潜像が形成される。
【0028】
現像ローラ14は、感光体ドラム11の周面に対向かつ近接するように配置されている。現像ローラ14は、負極性に帯電したトナーを含む現像剤を周面に担持している。現像ローラ14には現像バイアス電圧が印加される。一例として、現像バイアス電圧は−475Vである。現像バイアス電圧によって、現像ローラ14に担持された現像剤中のトナーが、感光体ドラム11の周面の電位減衰部分へ飛翔し、付着する。このようにして、静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される。
【0029】
転写ローラ15は、感光体ドラム11の周面に当接している。一例として、転写ローラ15は、感光体ドラム11の周面に所定圧力で圧接し、感光体ドラムの回転に従動して回転する。
【0030】
感光体ドラム11と転写ローラ15とが当接する転写領域には、給紙トレイ20から用紙Pが供給される。
【0031】
転写ローラ15には、トナーの極性とは逆極性の電圧が印加される。転写バイアス電圧によって、感光体ドラム11の周面に担持されたトナー像が用紙へ転写される。一例として、転写電流は25μAである。
【0032】
感光体ドラム11と転写ローラ15との間を通ってトナー像を転写された用紙は、定着装置30へ送られる。定着装置30は、用紙を加熱及び加圧することで、トナー像を用紙に固着させる。トナー像が固着した用紙は、図示しない排紙トレイへ排出される。
【0033】
トナー像が用紙へ転写された後の感光体ドラム11の周面に残留したトナーは、クリーニング装置16によって、感光体ドラム11の周面から除去され、回収される。
【0034】
図2に示すように、クリーニング装置16は、クリーニングブレード40、パドル部材50、及び搬送スクリュ60を備えている。クリーニング装置16は、感光体ドラム11の上側に配置されている。
【0035】
クリーニングブレード40は、感光体ドラム11の周面に上側から圧接し、感光体ドラム11の周面から、転写後に残留したトナーを掻き取る。
【0036】
一例として、クリーニングブレード40のヤング率=888gf/mm
2、自由長=9.5mm、ブレード線圧=33.44gf/cm、クリーニング角度=6度、感光体ドラム11の周面に対するクリーニングブレード40の食い込み量=1.6mmである。
【0037】
パドル部材50は、感光体ドラム11の軸方向に沿って、感光体ドラム11の周面へのクリーニングブレード40の圧接箇所の近傍において、感光体ドラム11の周面に近接するように配置されている。
【0038】
パドル部材50は、クリーニングブレード40によって掻き取られたトナーを、
図2において時計方向に回転することで、感光体ドラム11の軸方向に直交する方向へ搬送する。具体的には、パドル部材50は、クリーニングブレード40によって掻き取られたトナーを、搬送スクリュ60へ向けて持ち上げる。但し、パドル部材50によるトナーの搬送能力は、感光体ドラム11の軸方向の各部において互いに同一ではない。詳細については後述する。
【0039】
搬送スクリュ60は、螺旋形状を有し、パドル部材50の軸方向に平行に、パドル部材50に所定間隔をあけて対向するように配置されている。搬送スクリュ60は、パドル部材50の斜め上方に配置されている。搬送スクリュ60は、パドル部材50によって搬送されたトナーを、回転することで、感光体ドラム11の軸方向と平行に、図示しない回収容器へ向けて搬送する。これによって、廃トナーが回収容器に回収される。搬送スクリュ60は、感光体ドラム11の周面からクリーニングブレード40によって掻き取られ、パドル部材50によって搬送されたトナーを回収する回収装置に含まれる。
【0040】
つぎに、パドル部材50の形状、及び各部材の配置関係について説明する。
【0041】
図3に示すように、感光体ドラム11の軸方向Xにおいて、感光体ドラム11、クリーニングブレード40、パドル部材50、搬送スクリュ60、露光装置13による露光領域13A、現像ローラ14、及び転写ローラ15のそれぞれのセンター位置は、互いに一致している。また、軸方向Xにおいて、搬送される用紙のセンター位置も、感光体ドラム11等のセンター位置と一致している。
【0042】
画像形成装置1では、レターサイズの用紙P1、A4サイズの用紙P2、A3サイズの用紙P3など、種々のサイズの用紙に画像形成処理される。一例として、画像形成装置1において画像形成処理される最大の用紙サイズは、A3サイズであるとする。また、最も使用頻度が高い用紙サイズは、画像形成装置1が出荷される国や地域によっておおよそ定まっているものであり、この実施形態では一例として、レターサイズであるとする。
【0043】
軸方向Xにおいて、搬送スクリュ60は、感光体ドラム11よりも長く、画像形成装置1の背面側から正面側へトナーを搬送する。
【0044】
現像ローラ14の着磁部141は、最大サイズであるA3サイズの用紙P3よりも長い。転写ローラ15は、現像ローラ14の着磁部141、及び露光領域13Aよりも長い。クリーニングブレード40は、転写ローラ15よりも長い。感光体ドラム11は、クリーニングブレード40よりも長い。
【0045】
パドル部材50は、パドル軸51、及び羽根部材52を備え、パドル軸51を中心に回転するように構成されている。パドル軸51は、軸方向Xに平行である。
【0046】
パドル部材50は、軸方向Xにおいて、通紙可能な最大用紙サイズの用紙P3
に対向する通紙領域の
端縁から感光体ドラム11に転写ローラ15が当接する領域
に対向する当接領域の端縁までの領域を少なくとも含む特定領域A1,A2では、通紙可能な最大用紙サイズの用紙P3
に対向する上記通紙領域のうち
の特定領域A1,A2を除く通常領域B1よりもトナーの搬送能力が低くなるように構成されている。
【0047】
一例として、特定領域A1,A2は、軸方向Xにおいて、最も使用頻度が高いレターサイズの用紙P1
に対向する通紙領域の
端縁から感光体ドラム11に転写ローラ15が当接する領域
に対向する当接領域の端縁までの領域
を含む。
【0048】
この第1実施形態では、パドル軸51のうち、通常領域B1、及び軸方向Xにおいて特定領域A1,A2よりもそれぞれパドル軸51の端部側の端部領域C1,C2には、
図4(A)に示すようにトナーを搬送する羽根部材52が設けられ、特定領域A1,A2には、
図4(B)に示すように羽根部材52が設けられていない。
【0049】
図4(C)に示すように、羽根部材52が設けられた領域では、パドル部材50がパドル軸51を中心に回転することで、クリーニングブレードによって掻き取られたトナーが羽根部材52によって持ち上げられ、軸方向Xに直交する方向へ搬送される。
【0050】
羽根部材52は、パドル軸51の周方向において少なくとも1箇所に設けられている。
【0051】
特定領域A1,A2では通常領域B1及び端部領域C1,C2よりもトナーの搬送能力が低いので、感光体ドラム11の周面からクリーニングブレード40によって掻き取られたトナーの一部は、パドル部材50の特定領域A1,A2に溜まる。このため、感光体ドラム11の周面のうち軸方向Xにおける特定領域A1,A2では、クリーニングブレード40による掻き取り後においても少しのトナーが残留する。特定領域A1,A2では残留したトナーによって潤滑効果が奏される。このため、特定領域A1,A2において、感光体ドラム11と転写ローラ15との摩擦力が低減し、感光体ドラム11の周面の摩耗が抑制される。したがって、感光体ドラム11を長寿命化することができる。
【0052】
また、通常領域B1及び端部領域C1,C2には羽根部材52が設けられ、特定領域A1,A2には羽根部材52が設けられないという簡単な構造で感光体ドラム11と転写ローラ15との摩擦力を低減させることができる。
【0053】
さらに、感光体ドラム11に転写ローラ15が当接する領域
に対向する当接領域のうち、最も使用頻度が高いレターサイズの用紙P1
に対向する通紙領域より外側の領域において、感光体ドラム11と転写ローラ15との摩擦機会が最も多く、この最も摩擦機会が多い領域における感光体ドラム11と転写ローラ15との摩擦力を低減させることができる。
【0054】
搬送スクリュ60は、特定領域A1,A2に溜まったトナーのうち一部を残して他のトナーを回収する。即ち、パドル部材50の特定領域A1,A2に溜まったトナー量が所定量を超えると、パドル部材50の特定領域A1,A2に溜まり過ぎたトナーが、搬送スクリュ60によって回収される。このため、特定領域A1,A2にトナーが溜まり過ぎることによるトナー漏れが防止される。
【0055】
また、パドル部材50は、リブ55をさらに有することが好ましい。リブ55は、軸方向Xに沿ってパドル軸51に設けられる。パドル軸51にリブ55が設けられることで、パドル軸の軸方向Xの撓み強度が向上する。
【0056】
画像形成装置1では、外添剤として100nm以上の大粒径シリカを含有していないトナーが用いられることが好ましい。トナーによる潤滑効果が高くなるからである。
【0057】
図5(A)及び
図5(B)に示すように、第2実施形態に係るパドル部材50Aとして、羽根部材521,522が、パドル軸51の周方向において2箇所に設けられたものが考えられる。例えば、2枚の羽根部材521,522は、パドル軸51を中心に点対称に設けられる。なお、説明の便宜上、パドル部材50と同様の構成については同じ符号を使用する。
【0058】
第2実施形態に係るパドル部材50Aによれば、通常領域B1及び端部領域C1,C2では、クリーニングブレード40によって掻き取られたトナーを効率よく搬送、回収することができる。
【0059】
図6に、実験結果を示す。この実験では、スチレン-アクリル樹脂に外添剤として100nm以上の大粒径シリカを含有しない黒色のトナーを用い、モノクロコピー機SHARP製MX−M503を使用して、印字率6%の黒帯チャート原稿の画像形成処理を行った。そして、2枚の羽根部材521,522を有する実施例に係るパドル部材50Aが適用された画像形成装置と、特定領域A1,A2にも通常領域B1と同等の搬送能力がある比較例に係るパドル部材が適用された画像形成装置とについて、10万回ずつ画像形成処理を行った時点での、感光体ドラム11の周面の通常領域B1の摩耗量、及び特定領域A1,A2の摩耗量をそれぞれ複数回ずつ測定し、それぞれの平均値を取得した。
図6には、通常領域B1の摩耗量に対する特定領域A1,A2の摩耗量の比率が示されている。
【0060】
この実験結果から、実施例に係るパドル部材50Aが適用された画像形成装置では、比較例に係るパドル部材が適用された画像形成装置よりも、10%の摩耗量の低減効果があることが分かった。
【0061】
図7に、第3実施形態に係るパドル部材50Bを示す。なお、説明の便宜上、パドル部材50と同様の構成については同じ符号を使用する。
【0062】
パドル部材50Bでは、パドル軸51に、トナーを搬送する複数の線状部材から構成されるブラシ部材53,54が設けられる。特定領域A1,A2に設けられるブラシ部材53の線状部材の密度は、通常領域B1及び端部領域C1,C2に設けられるブラシ部材54の線状部材の密度よりも、低い。
【0063】
特定領域A1,A2では、ブラシ部材53の線状部材の密度が低く、トナーの搬送能力が低いので、特定領域A1,A2にトナーが溜まる。このように簡単な構造で、感光体ドラム11と転写ローラ15との摩擦力を低減させることができる。
【0064】
なお、クリーニング装置16は、感光体ドラム11の上側に配置されることに限定されず、感光体ドラム11の周面からクリーニングブレード40によって回収したトナーをパドル部材50によって搬送可能な位置であればよく、例えば、感光体ドラム11の斜め上方や側方に配置することも可能である。
【0065】
また、最も使用頻度が高い用紙サイズがレターサイズ以外のサイズ、例えばA4サイズである場合、特定領域A1,A2を、軸方向Xにおいて、A4サイズの用紙
に対向する通紙領域の
端縁から感光体ドラム11に転写ローラ15が当接する領域
に対向する当接領域の端縁までの領域
を含んだものとし、この特定領域におけるパドル部材50,50A,50Bによるトナーの搬送能力を通常領域B1よりも低くすることで、感光体ドラム11を長寿命化できるという効果を得ることができる。
【0066】
上述の実施形態のそれぞれの技術的特徴を互いに組み合わせることで、新たな実施形態を構成することが考えられる。
【0067】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。