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発明の名称 クリーニング装置及び画像形成装置並びにプロセスカートリッジ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−38852
公開日 平成11年(1999)2月12日
出願番号 特願平9−195524
出願日 平成9年(1997)7月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中川 周吉 (外1名)
発明者 鈴木 淳 / 緒方 寛明 / 月田 辰一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 トナー像を転写した後に像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング装置において、像担持体からトナーをクリーニング容器内に除去するためのクリーニング部材と、前記クリーニング部材によって除去されたトナーを送り出すために回転可能な送出部材と、前記クリーニング部材と前記送出部材の回転中心との間に配置され、前記クリーニング容器天面部から少なくとも前記送出部材の回転軌跡の最頂部よりも下方までを遮蔽する遮蔽部材と、を有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項2】 前記遮蔽部材は、回転する前記送出部材が接触可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載のクリーニング装置。
【請求項3】 前記遮蔽部材は、前記送出部材の回転速度に応じて角度を変化可能であることを特徴とする請求項1記載のクリーニング装置。
【請求項4】 像担持体に形成したトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置において、像担持体にトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体に転写する画像形成手段と、前記トナー像転写後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング装置を有し、前記クリーニング装置として請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、トナー像を形成する像担持体と、プロセス手段として、少なくとも前記トナー像を記録媒体に転写した後に前記像担持体に残留したトナーを除去するクリーニング装置を有し、前記クリーニング装置として請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成に用いられるクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成したトナー像を記録媒体に転写するが、そのトナーは全て転写されるものでなく、僅かなトナーが像担持体上に残留する。この残留トナーは、例えば図8に示すようなクリーニング装置によって除去される。
【0003】図8に示すクリーニング装置は、クリーニングブレード50を被クリーニング部材である像担持体51に当接させることにより、像担持体51上に残留したトナーTを掻き落とし、そのトナーTが自重でトナー収容部52へ落下して収容される。
【0004】一方、クリーニング装置を搭載する画像形成装置やプロセスカートリッジはスペースの制約を受け、例えば図9に示すように、トナー収容部52をクリーニングブレード50の横方向に設置しなければならない場合がある。このようなクリーニング装置では、像担持体51から除去されたトナーTをトナー収容部52まで送り出すために、回転式の送出部材53が配置されるのが一般的である。
【0005】回転式の送出部材53としては、回転羽根部材やスポンジローラ、或いは針金を屈曲して形成した撹拌部材等が用いられるが、十分なトナー搬送力が得られ、且つ安価に製造し得ることから図10に示すような回転羽根部材が用いられることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、送出部材53によってトナーTがクリーニングブレード50の近傍からトナー収容部52へ搬送される課程で、例えば図11に示すように、送出部材53の回転半径外のP部分にトナーTが滞留することがある。
【0007】また、送出部材53の回転によってすくい上げられたトナーは図11の矢印Qに示すように、クリーニングブレード50や像担持体51にはねつけられる。従って、クリーニング部(クリーニングブレード50が像担持体51に当接する部分)に流入するトナー量が増加してクリーニングブレード50への負荷が増加する。このトナー量が多くなると、最悪の場合は前記トナーがクリーニングブレード50をすり抜けてしまうおそれがある。これは、特に流動性が良い安息角が小さいトナーを使用した際に発生し易くなる。
【0008】また、送出部材53の回転によってすくい上げられたトナーがはねつけられる箇所は、送出部材53の回転スピードによって変化する。
【0009】本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、像担持体から除去したトナーがクリーニング部へ流入することを防止し、クリーニングを行うクリーニング部材の負荷を低減することが可能なクリーニング装置を提供するものである。
【0010】また、他の目的は、送出部材に付着したトナーを除去し、送出部材によるトナー送出力の低下を防止し得るクリーニング装置を提供するものである。
【0011】更に、他の目的は、画像形成速度を変化させた場合でも、像担持体から除去したトナーがクリーニング部へ流入することがないクリーニング装置を提供するものである。
【0012】更に、他の目的は、前記クリーニング装置を用いた画像形成装置、或いはプロセスカートリッジを提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、トナー像を転写した後に像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング装置において、像担持体からトナーをクリーニング容器内に除去するためのクリーニング部材と、前記クリーニング部材によって除去されたトナーを送り出すために回転可能な送出部材と、前記クリーニング部材と前記送出部材の回転中心との間に配置され、前記クリーニング容器天面部から少なくとも前記送出部材の回転軌跡の最頂部よりも下方までを遮蔽する遮蔽部材と、を有することを特徴とする。
【0014】上記構成にあっては、送出部材によってすくい上げられたトナーは、遮蔽部材によって遮蔽されるため、クリーニング部へ流入することはない。このため、クリーニング部材の負荷が増加することなく、またトナーがクリーニング部からすり抜けることを確実に防止することができる。
【0015】また、前記回転する送出部材が遮蔽部材に接触するようにすれば、送出部材へのトナーの付着が防止され、該送出部材によるトナー送出力の低下を防止することができる。更に、前記遮蔽部材の角度を画像形成速度に応じて変化させるようにすれば、プロセススピードが変化しても除去トナーを確実にトナー収容部へと送出することができる。
【0016】従って、前記クリーニング装置を用いて、画像形成装置或いはプロセスカートリッジを構成することにより、像担持体から残留トナーを確実に除去し、高品位の画像形成することが可能となるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】次に本発明に係るクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにプロセスカートリッジの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0018】〔第1実施形態〕図1乃至図3を参照して本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を説明する。尚、図1はクリーニング装置の構成模式説明図であり、図2は送出部材の斜視説明図、図3はクリーニング装置を用いた画像形成装置の構成模式説明図である。
【0019】ここでは、まず画像形成装置の全体構成について説明し、次にクリーニング装置の構成について説明する。
【0020】{画像形成装置}この画像形成装置Aは、図3に示すように、光学系1から画像情報に基づいた光像を照射して像担持体である感光体ドラムに磁性体を含有したトナー像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体2をカセット3aからピックアップローラ3b及びレジストローラ対3c等からなる搬送手段3で搬送し、且つ後述する画像形成部において、前記感光体ドラムに形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ4に電圧印加することによって記録媒体2に転写する。
【0021】更に画像転写後の記録媒体2をガイド板3dでガイドして定着手段5へと搬送する。この定着手段5はヒータを内蔵する定着ローラ5aと駆動ローラ5bからなり、通過する記録媒体2に熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そしてこの記録媒体2を排出ローラ対3eで搬送し、反転搬送経路3fを通して排出部6へと排出する如く構成している。
【0022】一方、画像形成部は感光層を有する感光体ドラム7を矢印a方向へ回転し、その表面を帯電手段である帯電ローラ8への電圧印加によって一様に帯電し、前記光学系1からの光像を露光部9を介して感光体ドラム7に露光して潜像を形成し、現像手段10によって現像するように構成している。
【0023】この現像手段10は、トナーホッパー10a内のトナーT1 をトナー送り部材(図示せず)で送り出し、固定磁石を内蔵した現像ローラ10bを回転させると共に、現像ブレード10cによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ10bの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム7へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。そして転写ローラ4に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録媒体2に転写した後は、クリーニング装置Bによって感光体ドラム7に残留したトナーを除去回収する。
【0024】{クリーニング装置}前記クリーニング装置Bの構成は、図1に示すように、トナー像転写後に感光体ドラム7に残留したトナーをクリーニング部材であるクリーニングブレード12によってクリーニング容器11内に掻き落とし、スクイシート13の近傍に堆積した廃トナーT2 を図2に示す送出部材である送出羽根14を矢印b方向へ回転させて送り出す。更に、矢印方向へ回転する搬送スクリュー15によって収容部16へと送り込むように構成している。
【0025】そして、このクリーニング装置Bでは、クリーニングブレード12の先端と、送出羽根14の回転中心である軸部14aの間で、クリーニング容器11の天面部から少なくとも前記送出羽根14の回転により形成される軌跡のクリーニング容器11の底面部に対する最頂部(図1の寸法Hの領域)よりも下方までを遮蔽する遮蔽部材17を設けたことを特徴としている。尚、本実施形態における遮蔽部材17はクリーニング容器11と同様の材質であるプラスチック製の板部材で構成してあるが、この材質は強度を確保できれば材質は問わない。
【0026】上記のように遮蔽部材17を設けたクリーニング装置においては、送出羽根14と搬送スクリュー15の間に堆積したトナーT2 の一部は、再び送出羽根14にすくい取られ、図1の矢印cに示すように、クリーニングブレード12と感光体ドラム7を覆うように配置された遮蔽部材17にはねつけられ、再びスクイシート13の近傍に落下する。
【0027】上記のように遮蔽部材17を設けることにより、送出羽根14の回転によってはねつけられた廃トナーT2 がクリーニングブレード12や感光体ドラム7に当たるのを防止できるため、クリーニング部(クリーニングブレード12が感光体ドラム7に当接する部分)に流入するトナー量を減少でき、その結果、クリーニングを行うクリーニングブレード12への負荷を低減することができる。このため、クリーニング装置Bによるクリーニング不良を生ずることがなく、安定した画像形成を行うことができるものである。
【0028】〔第2実施形態〕次にクリーニング装置の第2実施形態について、図4を参照して説明する。尚、図4は第2実施形態に係るクリーニング装置の模式説明図であり、このクリーニング装置を用いる画像形成装置は前述した第1実施形態と同一構成であるため重複する説明は省略する。また第1実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付す。
【0029】この実施形態に係るクリーニング装置は、回転する送出羽根14を遮蔽部材17に接触可能に第1実施形態の送出羽根を遮蔽部材17側へ平行移動させて配置させたことを特徴とするものである。
【0030】このクリーニング装置でも、感光体ドラム7からクリーニングブレード12によって回収された廃トナーT2 は、前述した第1実施形態のクリーニング装置と同様の経路を経て収容部16へ収容される。また、送出羽根14と搬送スクリュー15の間に堆積した廃トナーT2 の一部は、再び送出羽根14にすくい取られ、図4の矢印cに示すように、クリーニングブレード12と感光体ドラム7を覆うように配置された遮蔽部材17にはねつけられ、再びスクイシート13の近傍に落下する。
【0031】このとき、送出羽根14は遮蔽部材17に接触しながら回転する。このため、送出羽根14に付着したトナーは、前記接触の際に払い落とされてスクイシート13の近傍に落下する。
【0032】この実施形態に係るクリーニング装置にあっては、前述した第1実施形態と同様の効果を得られるばかりでなく、送出羽根14への廃トナーの付着が最小限に抑えられ、送出羽根14による廃トナーの送出力低下を防止することができる。
【0033】更に、クリーニング部に対して回収された廃トナーが再度循環することがないために、送出羽根14をスクイシート13に近づけて配置することが可能となり、スクイシート13近傍に堆積した廃トナーT2 をより効率よく収容部16へと送り込むことができる。
【0034】尚、前記効果は送出部材として羽根部材を用いた場合に限らず、例えば多孔状の弾性体で構成したスポンジローラを使用した場合であっても同様に適用して同様の効果を得ることができる。
【0035】〔第3実施形態〕次にクリーニング装置の第3実施形態について、図5を参照して説明する。尚、図5は第3実施形態に係るクリーニング装置の模式説明図であり、この実施形態にあってもクリーニング装置を用いる画像形成装置は前述した第1実施形態と同一構成であるため重複する説明は省略する。また第1実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付す。
【0036】この実施形態に係るクリーニング装置は、前述した第1実施形態の構成において、送出羽根14の回転数に応じて遮蔽部材17の角度を可変手段18によって変化させることができるようにしたことを特徴とするものである。
【0037】本実施形態においては、感光体ドラム7と送出羽根14は、それぞれ30rpm 、15rpm で回転するように設定していると共に、画像形成速度を2倍に上げることができるように設定している。そして、画像形成速度を2倍にしたときは、感光体ドラム7と送出羽根14の回転速度はそれぞれ、60rmp 、30rpm になるように制御するものである。そして、前記画像形成速度を2倍に上げた場合には、可変手段18が動作して遮蔽部材17が図5の実線に示す位置P1 から、破線に示す位置P2へと角度が変化するように構成してある。
【0038】上記構成においては、通常の速度で画像形成しているときは、送出羽根14によって遮蔽部材17にはねつけられるトナーは図5の矢印dに示す状態であり、これは第1実施形態の場合と同様である。一方、通常速度の2倍の速度で画像形成すると、感光体ドラム7からクリーニングブレード12によって除去されるトナーの量は増加し、また回転速度が速くなる送出羽根14によってはねつけられるトナーは図5の矢印eに示す状態となる。このとき、遮蔽部材17がクリーニング部から遠ざかる方向へ移動することにより、遮蔽部材17と感光体ドラム7に包囲される廃トナーT2 の流路が広くなる。また、クリーニング装置Bの送出羽根14の回転速度を変化させた際に、送出羽根14によって遮蔽部材17にはねつけられるトナーの飛散方向が変化しても。その方向に応じて遮蔽部材17の角度が変化し、該遮蔽部材17がクリーニングブレード12や感光体ドラム7を確実に覆い隠すため、クリーニング部に流入するトナー量を確実に抑えることができる。
【0039】このため、画像形成速度を可変に構成し、クリーニング装置の送出羽根14の回転速度を変化させたとしても、その状態で最適な廃トナーの循環が行われ、クリーニングブレード12の負荷を低減することができる。
【0040】〔第4実施形態〕次にクリーニング装置の第4実施形態について、図6を参照して説明する。尚、図6は第4実施形態に係る画像形成装置の模式説明図であり、この実施形態にあっても第1実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0041】前述した第1実施形態では、像担持体としてドラム形状の感光体ドラムを用いた例を示したが、この実施形態に係る画像形成装置は像担持体として感光体ベルト19を用いたことを特徴としている。尚、クリーニング装置は第1実施形態と同一構成のものを用いているが、第2実施形態又は第3実施形態に係るクリーニング装置を用いてもよい。
【0042】この画像形成装置は複数の保持ローラ20によって無端の感光体ベルト19が図6の矢印f方向に回転しながらコロナ帯電器21によりその表面が一様に帯電される。その後、感光体ベルト19に光学系1からの照射光によって潜像が形成され、該潜像が現像手段10でトナー現像され、第1実施形態と同様のプロセスによって画像形成が行われ、且つトナー像転写後に感光体ベルト19に残留したトナーはクリーニング装置Bによって除去回収される。
【0043】このような画像形成装置においても第1実施形態と同様の効果を得ることができ、廃トナーの回収不良に起因する出力画像の異常を防止することができる。
【0044】〔第5実施形態〕次にクリーニング装置の第5実施形態について、図7を参照して説明する。尚、図7は第1実施形態のクリーニング装置を用いたプロセスカートリッジの模式構成説明図である。尚、この実施形態にあっても第1実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0045】このプロセスカートリッジCは画像形成装置本体に対して着脱可能であって、トナー像を形成する像担持体である感光体ドラム7と、この感光体ドラム7に作用するプロセス手段として少なくともトナー像を記録媒体に転写した後に前記感光体ドラム7に残留したトナーを除去するクリーニング装置Bを有するものである。
【0046】尚、本実施形態ではプロセス手段として前記クリーニング装置B以外にも、感光体ドラム7を一様に帯電する帯電手段としての帯電ローラ8、感光体ドラム7に形成された潜像をトナー現像するための現像手段10をカートリッジ枠体に取り付け、これらが一体的に画像形成装置本体に対して着脱し得るように構成している。また、このプロセスカートリッジでは、クリーニング装置Bとして第1実施形態と同一構成のものを用いているが、第2実施形態又は第3実施形態に係るクリーニング装置を用いてもよい。
【0047】このようなプロセスカートリッジCにあっても、第1実施形態等のクリーニング装置で得られる効果を得ることができ、これを画像形成装置本体に装着して画像形成した場合には、クリーニング装置でのトナー回収不良が抑止され、出力画像の異常等の発生を防止することができるものである。
【0048】
【発明の効果】本発明は前述のように構成したために、送出部材によってすくい上げられたトナーは、遮蔽部材によって遮蔽され、クリーニング部へ流入することはない。このため、クリーニング部材の負荷が増加することなく、またトナーがクリーニング部からすり抜けることを確実に防止することができる。
【0049】また、前記回転する送出部材が遮蔽部材に接触するようにすれば、送出部材へのトナーの付着が防止され、該送出部材によるトナー送出力の低下を防止することができる。更に、前記遮蔽部材の角度を画像形成速度に応じて変化させるようにすれば、プロセススピードが変化しても除去トナーを確実にトナー収容部へと送出することができる。
【0050】従って、前記クリーニング装置を用いて、画像形成装置或いはプロセスカートリッジを構成することにより、像担持体から残留トナーを確実に除去し、高品位の画像形成することが可能となるものである。




 

 


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