JP2003015491A

JP2003015491A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003015491A
Application number: JP2001196382A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Kubo; 憲彦久保
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】記録材担持体表面に発生したフィルミングや
融着に起因するブレードの捲れやビビリ（異常振動）を
像担持体を必要以上に切削することなく防ぐことができ
る画像形成装置を提供すること。【構成】感光ドラム（記録材担持体）３ａ〜３ｄと、
該感光ドラム３ａ〜３ｄに担持された記録材Ｐにトナー
像を形成する像形成手段と、前記トナー像を記録材Ｐに
転写する転写帯電器（転写手段）２４ａ〜２４ｄと、前
記感光ドラム３ａ〜３ｄを清掃するクリーニング装置
（クリーニング手段）４ａ〜４ｄとを備えた画像形成装
置において、前記トナー像のトナーは非磁性トナーであ
り、前記クリーニング装置４ａ〜４ｄはカウンターブレ
ード方式で、ブレードの感光ドラム３ａ〜３ｄ回転中の
歪み量を検知する手段を有し、ブレードと感光ドラム３
ａ〜３ｄが非当接状態にある際のブレードの歪み量を１
とした場合、該歪み量を１〜５の範囲に維持する手段を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非磁性トナーを用
いて潜像を現像する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、複写機、プリンター、ファクシミ
リ等の出力端末を全て兼ね備えた複合機が市場で広く受
け入れられるようになってきている。このようなネット
ワーク対応の出力端末として電子写真システムが広く受
け入れられてきているが、大きな問題の１つとして本体
のDuty Cycleが上げられてきている。サービスマンメン
テなしで本体が正常に稼動し続ける限界枚数のことであ
るが、Duty Cycleの最大の律速となっている１つに感光
ドラムの寿命が上げられている。

【０００３】又、エコロジーの観点から廃棄物を無くす
（即ち、消耗品を減らすこと）、消耗品の寿命を延ばす
こと、信頼性を上げることが絶対的課題となってきてい
る。従来のアナログの装置からデジタル化が進み、本体
コストはアナログ等価若しくはそれ以下にすることも絶
対的課題となってきている。

【０００４】更に、近年では複写機やプリンターでは、
従来は白黒機が主流であったが、オフィスにおいても原
稿若しくは出力ファイルのフルカラー化が急増してい
る。前記アナログ等価デジタル機とばかりか、本体コス
ト並びにランニングコスト白黒等価フルカラープリンタ
ーが絶対的課題となってきている。そのためには、ＴＣ
Ｏ（ユーザーから見た全体の必要費用）を画期的に下げ
ることが可能な技術が望まれている。

【０００５】このような状況の中で、近年は複数の感光
体と記録材を担持搬送する転写ベルトを備え、この転写
ベルトに担持された記録材にそれぞれの感光体に形成さ
れた異なる色のトナー像を順次重ねて転写することによ
ってカラー画像を得るカラー画像形成装置、４連タンデ
ム方式のカラー画像形成装置が主流となってきている。

【０００６】像担持体表面に形成した可転写トナー像
を、紙を主とする転写材に転写する工程を繰り返す画像
形成装置においては、転写の際、転写材に転移しないで
像担時体に残る残留トナーをその都度充分に除去するこ
とが必須である。

【０００７】このため、クリーニング手段としては、従
来から幾多の提案がなされているが、ウレタンゴム等の
弾性材料から成るクリーニングブレードによって残留ト
ナーを掻き落とすようなものが、その構成が簡単でコン
パクトで低コストであり、しかも、トナー除去機能も優
れているために広く実用化されている。クリーニングブ
レードのゴム材料としては、高硬度でしかも弾性に富
み、耐摩耗性、機械的強度、耐油性、耐オゾン性に卓越
しているウレタンゴムが一般的に使われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、過度な
高硬度ブレードの選択は逆にドラム側を過度に摩耗し、
深いドラム傷を発生させ、画像に影響を与えてしまうこ
とが知られている。従って、ブレードの硬度としては一
般的に６０度〜８０度のものが主に使用されるようにな
ってきている。

【０００９】しかし、このような硬度範囲のブレードで
は逆に耐久が進み、感光ドラムの表面が鏡面化すること
によって該感光ドラムとクリーニングブレードの当接部
の滑り性が悪くなってくると、ブレードが徐々に歪み、
その歪みが過度に進むと、ブレードの捲れやビビリ（異
常振動）が発生してしまうことが分かってきている。
又、ブレードの捲れ、ビビリ（異常振動）等の発生を緩
和するために、クリーニング手段にはクリーニングブレ
ードが感光ドラムの長手方向に往復運動することが可能
なレシプロ機構が採用されてきている。

【００１０】上記レシプロ機構は、長手往復運動の速度
が速いほどブレードのビビリや捲れに対してはより歪み
が緩和されることによって効果的であることが知られて
いるが、余り速過ぎるとブレードが横方向の力を過度に
受けることになり、ブレードの欠けや感光ドラムの長手
方向傷の発生の原因になると考えられている。

【００１１】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、記録材担持体表面に発生した
フィルミングや融着に起因するブレードの捲れやビビリ
（異常振動）を像担持体を必要以上に切削することなく
防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、記録材を担持搬送する記録材担持体と、
該記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成す
る像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写
手段と、前記記録材担持体を清掃するクリーニング手段
とを備えた画像形成装置において、前記トナー像のトナ
ーは非磁性トナーであり、前記クリーニング手段はカウ
ンターブレード方式で、ブレードの記録像担持体回転中
の歪み量を検知する手段を有し、ブレードと像担持体が
非当接状態にある際のブレードの歪み量を１とした場
合、該歪み量を１〜５の範囲に維持する手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】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。

【００１４】＜実施の形態１＞図１はクリーニングブレ
ードの歪み量を測定するための歪みゲージの貼り付け位
置と回路図、図２はカラー電子写真複写装置の断面図で
ある。

【００１５】先ず、図１に示すカラー電子写真複写装置
の概略構成について説明すると、装置本体の内部には、
プロセス手段を内蔵する画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，
Ｐｄが横方向に配置されており、各画像形成部Ｐａ，Ｐ
ｂ，Ｐｃ，Ｐｄの下部にはローラ１３，１４，１５に無
端状の転写ベルト１３０が掛け渡されている。

【００１６】上記転写ベルト１３０は、図示しない駆動
モ−タにより駆動ローラ１３を回転させることにより回
転する。１０はカセットであって、被記録材である記録
シートＰを収納しており、前記カセット１０内に収納さ
れた記録材Ｐは、最上側よりピックアップローラによっ
て給送される。そして、記録材Ｐは、レジストローラ対
１２によって斜行が補正されるとともに、前記画像形成
部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄと同期取りを行って転写ベル
ト１３０上に搬送される。

【００１７】次に、前記画像形成部Ｐａ, Ｐｂ, Ｐｃ,
Ｐｄの構成を説明すると、各画像形成部Ｐａ, Ｐｂ, Ｐ
ｃ, Ｐｄは、像担持体である感光ドラム３ａ，３ｂ，３
ｃ，３ｄを有し、その周囲にプロセス手段を構成する一
次帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像器１ａ，１ｂ，
１ｃ，１ｄ、転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４
ｄ、クリーニング装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがそれぞ
れ設けられている。又、上記感光ドラム３ａ, ３ｂ, ３
ｃ，３ｄには、レーザービームスキャナー１１１ａ，１
１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄが設けられている。

【００１８】前記一次帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ
は、感光ドラム３ａ, ３ｂ，３ｃ，３ｄを露光するに先
立って、ドラム表面を均一に帯電するものであり、現像
器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、露光されてドラム表面に
形成された静電潜像にブラック、マゼンタ、イエロー、
シアンの各色トナーを付着させて可視像化するものであ
る。

【００１９】又、転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，
２４ｄは、感光ドラム３ａ，３ｂ,３ｃ, ３ｄに形成さ
れたトナー像を記録材Ｐに転写させるものであり、クリ
ーニング装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、画像転写後に
ドラム面に付着している残留トナーを除去するものであ
る。レーザービームスキャナー１１１ａ，１１１ｂ，１
１１ｃ，１１１ｄは、半導体レーザー、ポリゴンミラ
ー、ｆθレンズ等を有し、電気デジタル画像信号の入力
を受けてその信号に対応して変調されたレーザービーム
を感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの母線方向に照射
して露光するものである。

【００２０】３２は転写ベルト１３０上を搬送されてき
た記録材Ｐを分離するための分離帯電器であり、９は記
録材Ｐに転写された転写画像を定着させるための定着器
であって、内部にヒータ等の加熱手段５６を有する定着
ローラ５１とこれに圧接された加圧ローラ５２を有して
いる。６３は装置外に排出された記録材Ｐを積載するた
めの排出トレイである。

【００２１】次に、画像形成動作について説明すると、
画像形成作業開始信号が装置本体に入力されると、感光
ドラム３ａは回転し始め、一次帯電器２ａによって一様
に帯電され、レーザービームスキャナー１１１ａによっ
て原稿画像のブラック成分に対応する画像信号によって
変調されたレーザー光がドラム面に照射されて静電潜像
が形成される（露光）。次に、現像器１ａによってブラ
ック色のトナーが供給されて前記潜像が可視像化されて
トナー像が形成される。

【００２２】一方、カセット１０に収納された記録材Ｐ
は、ピックアップローラによって給送され、一時的に停
止しているレジストローラ対１２によって斜行が補正さ
れた後、前記感光ドラム３ａに形成されたトナー像との
タイミングを取って転写ベルト１３０上に搬送される。

【００２３】上記転写ベルト１３０に送り込まれた記録
材Ｐは、画像形成部Ｐａの転写部で転写帯電器１２ａに
よって転写帯電が行われ、トナー像が記録材Ｐに転写さ
れる。上記工程が画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄにおいて
も同様に行われ、マゼンタトナー像、イエロートナー
像、シアントナー像が順次記録材Ｐに転写される。

【００２４】画像転写が終了した記録材Ｐは、転写ベル
ト１３０の左端部で分離帯電器３２によってＡＣ除電を
受けながら転写ベルト１３０より分離され、定着器９に
搬送される。そして、上記定着器９によって画像定着が
行われた記録材Ｐは、装置外の排出トレイ６３に排出さ
れる。

【００２５】尚、本実施の形態に係る電子写真複写機に
おける最大画像幅はＡ４横の約２９０ｍｍであり、ドラ
ム周速は３００ｍｍ／ｓｅｃである。

【００２６】ところで、上記感光ドラム３（３ａ〜３
ｄ）は、導電性基材の上に被覆された電荷発生層に、そ
の上に被覆された電荷輸送層、又、更にその上に被覆さ
れたテフロン（登録商標）を含有した離型性層を備えて
いる。

【００２７】次に、図５に従ってクリーニング装置４に
ついて説明する。

【００２８】クリーニング装置４のクリーニング容器３
３には、前記感光ドラム３の表面に当接されたクリーニ
ングブレード２０が保持されている。

【００２９】上記クリーニングブレード２０は、ウレタ
ンを主体とした弾性ブレードであって、当接角度２４
°、当接圧３３（ｇ／ｃｍ）にて感光ドラム３に当接さ
れている。クリーニングブレード２０の板厚は２ｍｍで
あり、これにはＳＵＳ（板厚１．０ｍｍ）の部材２０ａ
が背板として配設されている。又、クリーニングブレー
ド２０の自由長は１０ｍｍである。前露光としては、６
６０ｎｍのピーク波長を主体とした発光ダイオード（素
子ＧａＡｌＡｓ）を用いピーク波長の１／２になる半値
幅は約２５ｎｍであり、露光量としては、２０μＪ／ｃ
ｍ² である。

【００３０】前記定着器９は、図２に示すように、定着
ローラ５１及び加圧ローラ５２と、その各々をクリーニ
ングする耐熱性クリーニング部材５４，５５と、ローラ
５１，５２内に設置されたローラ加熱ヒータ５６，５７
と、定着ローラ５１にジメチルシリコーンオイル等の離
型剤オイルを塗布する塗布ローラ５０と、そのオイルの
溜め５３と、加圧ローラ５２表面の温度を検知して定着
温度を制御するサーミスタ５８とで構成されている。４
色のトナー像を転写された記録材Ｐは、この定着器９に
よりトナー像の混色及び記録材Ｐへの固定が行われてフ
ルカラーのコピー画像が形成される。

【００３１】ところで、カラー用トナーの特性として
は、先ず、２成分系現像剤としては、懸濁重合法により
作製した重合トナーと、重合法により作製した樹脂磁性
キャリアとの混合物を使用した。

【００３２】得られた現像剤のＴ／Ｄ比は８％であっ
た。磁性キャリアとしては、１キロエルステッドの磁界
中の磁化量が１００ｅｍｕ／ｃｍ³ であり、且つ、個数
平均粒径が４０μｍであって、更に比抵抗が１０¹³Ω・
ｃｍのものを使用した。又、非磁性重合トナーとして
は、形状係数ＳＦ−１が１１５、ＳＦ−２が１１０であ
る表面が滑らかな略球状のトナーであって、重量平均粒
径が８μｍ、比重が１．０５ｇ／ｃｍ³ の単位質量当た
りの平均電荷量が２５μｃ／ｇであるトナーを用いた。

【００３３】本発明で用いられる重合トナーとしては、
その形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０及びＳＦ−２が
１００〜１２０の範囲内である略球形トナーが高転写効
率を維持するためには好ましい。

【００３４】＜実施の形態２＞図３に示すように、両端
部に毛先の方向が感光ドラム３の回転方向と逆方向に揃
えられたブラシを保持した感光ドラム３を備える実施の
形態１の系において、ブレードと感光ドラム３が非当接
状態にある際のブレードの歪み量を１とした場合、歪み
量が１〜５の範囲を超えると、該歪み量が許容範囲内に
補正されるまで感光ドラム３が数回逆回転するというシ
ーケンスを繰り返し行いながら、常温・常湿環境下、画
像被覆率１０％のコピーを２枚間欠で１０万枚コピーの
実写テストを行い、１０万枚目に得られた画像を目視に
より評価した。ブレードの歪みが感光ドラム３の保持す
るブラシによって許容範囲内に抑えれたことにより、ブ
レード捲れやビビリ（異常振動）は発生することなく、
良好な画像が得られた。

【００３５】［比較例１］実施の形態２との比較におい
て、最外層にテフロンを３０％含有させた像担持体３を
持ち、硬度７０度のクリーニングブレードを保持した実
施の形態１の系において、常温・常湿環境下、画像被覆
率１０％のコピーを２枚間欠で１０万枚コピーの実写テ
ストを行い、１０万枚目に得られた画像を目視により評
価した。

【００３６】その結果、感光ドラム表面は６万枚を超え
た辺りでフイルミングし始め、ブレードと感光ドラムの
間の摩擦係数μは過剰に上昇した。そのため、ブレード
は徐々に大きく歪み始め、やがて歪み量が前記許容範囲
を超え、７万枚でブレードの捲れが発生した。

【００３７】＜実施の形態３＞図４に示すように両端部
に毛先の方向が感光ドラム３との当接側と反対方向に揃
えられたブラシを保持したクリーニングブレードを持つ
実施の形態１の系において、ブレードと感光ドラム３が
非当接状態にある際のブレードの歪み量を１とした場
合、該歪み量が１〜５の範囲を超えると、該歪み量が許
容範囲内に補正されるまで感光ドラム３が数回逆回転す
るというシーケンスを繰り返し行いながら、常温・常湿
環境下、画像被覆率１０％のコピーを２枚間欠で１０万
枚コピーの実写テストを行い、１０万枚目に得られた画
像を目視により評価した。

【００３８】その結果、ブレードの歪みが該ブレード自
体の保持するブラシによって許容範囲内に抑えれたこと
により、ブレード捲れやビビリ（異常振動）は発生する
ことなく、良好な画像が得られた。

【００３９】［比較例２］実施の形態３との比較におい
て、最外層にテフロンを５％含有させた記録像担持体を
持ち、硬度６０度のクリーニングブレードを保持した実
施の形態１の系において、常温・常湿環境下、画像被覆
率１０％のコピーを２枚間欠で１０万枚コピーの実写テ
ストを行い、１０万枚目に得られた画像を目視により評
価した。

【００４０】その結果、テフロン量が少ないことによ
り、像担持体表面はよく摩耗され、フィルミングは発生
しなかったが、ブレードの硬度が低いために４万枚を超
えた辺りからブレードは徐々に大きく歪み始め、やがて
歪み量が前記許容範囲を超えて５万枚でブレードの捲れ
が発生した。

【００４１】＜実施の形態４＞クリーニング手段に最外
層にテフロンを２０％含有させた記録像担持体を持ち、
硬度７０度のクリーニングブレードを有し、レシプロ機
構（長手移動速度２ｍｍ／ｓｅｃ）を保持している実施
の形態１の系において、ブレードと像担持体が非当接状
態にある際のブレードの歪み量を１とした場合、該歪み
量が１〜５の範囲を超えると、該歪み量が許容範囲内に
補正されるまでレシプロ機構を作動させている駆動モー
タの速度が増加し、ブレードがホルダーごと像担持体の
長手方向に往復移動する速度が５ｍｍ／ｓｅｃまで増加
することを繰り返し行いながら、常温・常湿環境下、画
像被覆率１０％のコピーを２枚間欠で１０万枚コピーの
実写テストを行い、１０万枚目に得られた画像を目視に
より評価した。

【００４２】その結果、ブレードがレシプロ機構により
長手方向に力を受けることによって、該ブレードの歪み
は許容範囲内に抑えられ、ブレード捲れやビビリ（異常
振動）は発生することなく、良好な画像が得られた。

【００４３】［比較例３］実施の形態４との比較におい
て、最外層にテフロン２０％含有させた記録像担持体を
持ち、硬度７０度のクリーニングブレードを有し、常に
長手方向に５ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動するレシプロ機
構を保持した実施の形態１の系において、常温・常湿環
境下、画像被覆率１０％のコピーを２枚間欠で１０万枚
コピーの実写テストを行い、１０万枚目に得られた画像
を目視により評価した。

【００４４】その結果、レシプロ速度が速い速度のまま
維持されたことから、ブレードは長手方向に過度な力を
受け、７万枚を超えた辺りからブレードの欠けが発生し
た。そして、その欠けが発生した部分を起点にして８万
枚でトナーの摺り抜けが発生した。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、記録材を担持搬送する記録材担持体と、該記録
材担持体に担持された記録材にトナー像を形成する像形
成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段
と、前記記録材担持体を清掃するクリーニング手段とを
備えた画像形成装置において、前記トナー像のトナーは
非磁性トナーであり、前記クリーニング手段はカウンタ
ーブレード方式で、ブレードの記録像担持体回転中の歪
み量を検知する手段を有し、ブレードと像担持体が非当
接状態にある際のブレードの歪み量を１とした場合、該
歪み量を１〜５の範囲に維持する手段を設けたため、記
録材担持体表面に発生したフィルミングや融着に起因す
るブレードの捲れやビビリ（異常振動）を像担持体を必
要以上に切削することなく防ぐことができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーニングブレードの歪み量を測定するため
に用いた歪みゲージの貼り付け位置とその回路図であ
る。

【図２】本発明に係るカラー電子写真複写装置の断面図
である。

【図３】ブラシを保持した記録像担持体にクリーニング
ブレードが当接している様子を示す斜視図である。

【図４】ブラシを保持しているクリーニングブレードが
記録像担持体に当接している様子を示す斜視図である。

【図５】クリーニング装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ現像器２ａ〜２ｄ一次帯電器３ａ〜３ｄ感光ドラム（像担持体）４ａ〜４ｄクリーニング装置（クリーニング手
段）９定着器２０クリーニングブレード（ブレード）２４ａ〜２４ｄ転写帯電器（転写手段）３２分離帯電器Ｐ記録材Ｐａ〜Ｐｄ画像形成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材を担持搬送する記録材担持体と、
該記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成す
る像形成手段と、前記トナー像を記録材に転写する転写
手段と、前記記録材担持体を清掃するクリーニング手段
とを備えた画像形成装置において、前記トナー像のトナーは非磁性トナーであり、前記クリ
ーニング手段はカウンターブレード方式で、ブレードの
記録像担持体回転中の歪み量を検知する手段を有し、ブ
レードと像担持体が非当接状態にある際のブレードの歪
み量を１とした場合、該歪み量を１〜５の範囲に維持す
る手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記記録像担持体の両端部には毛先の方
向が該像担持体の回転方向と逆方向に揃えられたブラシ
が設置されており、ブレードの歪み量が前記範囲を超え
ると像担持体が数回逆回転することを特徴とする請求項
１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記クリーニングブレードの両端部には
毛先の方向が像担持体との当接側と反対方向に揃えられ
たブラシが設置されており、ブレードの歪み量が前記範
囲を超えると像担持体が数回逆回転することを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記クリーニング手段はレシプロ機構を
有しており、ブレードの歪み量が前記範囲を超えると前
記レシプロ機構を駆動する駆動モータの速度が増加し、
ブレードがホルダーごと像担持体の長手方向に往復移動
する速度が増加することを特徴とする請求項１記載の画
像形成装置。