JP2004077762A

JP2004077762A - Image forming apparatus

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Publication number: JP2004077762A
Application number: JP2002237510A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Mitsu; 三津　博之; Maki Sudo; 須藤　真樹
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-03-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a long-life cleaner of a simple structure, having high cleaning performance over a long period of time, and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The image forming apparatus is provided with a cleaner (CLb) having a cleaning roll 6 which is disposed in contact with a toner image carrier B, to which toner recovery biases V1, V2 are applied for attracting toner attached to the surface of the toner image carrier B, and which has a metal cylindrical surface to which toner is attached and a plate-like cleaning blade 8 made of metal, which is in contact with the surface of the cleaning roll 6 and scrapes toner attached to the surface of the cleaning roll 6. The cleaning blade 8 is set so that Young's modulus is not less than 100GPa (giga-Pascal), thickness is 0.06 to 0.15 mm and a blade free length is 7.5 to 15 mm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像を担持して回転するトナー像担持体の表面に隣接して配置され前記トナー像担持体の表面に付着したトナーを回収するクリーナを備えた画像形成装置に関し、特に、トナー回収容器と、前記トナー回収容器に回転可能に支持され且つ回収したトナーが付着する金属製の円筒面を有するクリーニングロールと、前記トナー回収容器に対して固定支持される一端側の固定側部分および他端側の固定されない自由端側部分を有し前記自由端側部分の先端の自由端が前記回転するクリーニングロール表面に当接して前記クリーニングロール表面に付着したトナーを前記回収容器内に掻き落とすプレート状の金属製のクリーニングブレードとを有するクリーナを備えた画像形成装置に関する。
本発明は、球形トナー（重合トナー）を用いた電子写真複写機、レーザービームプリンタ、静電記録装置等の画像形成装置に特に好適に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、重合トナー（球形トナー）を使用するものが知られている。重合トナーは、懸濁重合、分散重合、乳化重合凝集法等の既知の重合法により製造され、トナー粒子の最大周囲長をＭ、粒子の投影面積をＡとした場合に、ＳＦ＝［Ｍ^２／（Ａ×４π）］×１００で表せる形状係数ＳＦが１４０未満の球形トナーである。前記重合トナーを使用すると、高転写率、高画質を実現できるが、一方で転写残トナー（残留トナー）のクリーニング性が悪化することが知られている。
前記クリーニング性の悪化を補うため、重合トナー（球形トナー）と粉砕トナー（不定形トナー）とを混合し従来のウレタンブレードでクリーニングを可能にする従来技術が、特開平７−４９５８４号公報、特開２００１−１４２３１０号公報等に記載されている。
しかし、これらの公報記載の技術では、残留トナーのクリーニングが可能であるものの、混合する粉砕トナーの分だけ画質および転写性が悪化するという問題がある。
【０００３】
前記問題点を解決するため、クリーニングロールと金属ブレードとを使用する従来技術が、特開平４−２０４７８５号公報、特開２００１−１４２３１０号公報に記載されている。
【０００４】
（Ｊ０１）特開平４−２０４７８５号公報記載の技術
前記公報には、感光体に接触して回転する導電性のクリーニングブラシによって感光体上のトナーを電気的に除去し、前記クリーニングブラシに付着したトナーをクリーニングブラシと接触する金属製のクリーニングロールによって電気的に除去し、前記クリーニングロール表面のトナーをクリーニングロールに圧接するクリーニングブレードによって除去する技術が記載されている。
【０００５】
（Ｊ０２）特開２００１−１４２３１０号公報記載の技術
前記公報には、中間転写ベルト表面に当接する金属製のクリーニングローラによってベルト上のトナーを電気的に除去し、前記クリーニングローラ上のトナーをクリーニングローラに当接する金属製のクリーニングブレードによって除去する技術が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（前記従来技術（Ｊ０１）の問題点）
前記従来技術（Ｊ０１）では、感光体からトナーを電気的に除去するために、導電性のクリーニングブラシにバイアスを印加する必要があり、構成が複雑となりコスト高となる問題がある。また、金属製のクリーニングロールに加えクリーニングブラシを備えているので、小型化及び低コスト化し難いという問題点がある。
【０００７】
（前記従来技術（Ｊ０２）の問題点）
前記従来技術（Ｊ０２）では、クリーニングブレードがポリウレタン等の樹脂ではなくプレート状の金属材料で構成されているので、以下の問題点（１），（２）がある。
（１）金属ブレードの厚さが薄い場合
（１ａ）クリーニングロールとの圧接によって金属の薄板が弾性変形の限界（バネ限界値）を越えてしまい、ブレードが塑性変形し易い。
（１ｂ）金属ブレードが薄いとクリーニングロールへの線圧が弱くなり易いため、トナー（特に重合トナー）がすり抜け易く、クリーニング不良が発生し易い。（１ｃ）クリーニング装置のフレームへの取り付けの際に、薄い金属ブレードは取り扱いが難しく量産時の得率（生産効率）が悪く高コストになってしまう。
【０００８】
（２）金属ブレードの厚さが分厚い場合
（２ａ）金属ブレードが分厚いとブレードの線圧が強くなり易いため、金属ロール表面が傷つき易く、ブレードの摩耗も顕著になり、寿命が短くなる。
（２ｂ）ブレードが分厚い場合、ブレードのクリーニングロールへの食い込み量の機械的公差（±０．２ｍｍ程度）の上下限で線圧の差が大きくなりすぎて安定したクリーニング性能が得られず、実用化が難しい。
（２ｃ）線圧を抑えるためにブレードの自由長を長くすると小型化が難しい。
また、クリーニングロールの表面性によってクリーニングに必要な線圧が異なるなどロールとブレードのパラメータ（厚さ、自由長、食い込み量及び線圧等）の設定が非常に難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は前述の事情（および検討結果）に鑑み、下記（Ｏ０１），（Ｏ０２）の記載内容を課題とする。
（Ｏ０１）構成が簡素で、長期にわたって高いクリーニング性能が得られる長寿命のクリーナ及び画像形成装置提供すること。
（Ｏ０２）クリーニングロールへのブレード先端部の線圧が、ブレードのクリーニングロールへの食い込み量の機械的公差の上下限で適切なクリーナ及び画像形成装置を提供すること。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
（本発明）
前記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、下記の構成要件（Ａ０１）〜（Ａ０３）を備えることを特徴とする。
（Ａ０１）トナー像を担持して回転するトナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の表面に隣接して配置され前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の表面に付着したトナーを回収するトナー回収容器（１）と、前記トナー回収容器（１）に回転可能に支持され且つ回収したトナーが付着する金属製の円筒面を有するクリーニングロール（６）と、前記トナー回収容器（１）に対して固定支持される一端側の固定側部分および他端側の固定されない自由端側部分を有し前記自由端側部分の先端の自由端が前記回転するクリーニングロール（６）表面に当接して前記クリーニングロール（６）表面に付着したトナーを前記トナー回収容器（１）内に掻き落とすプレート状の金属製のクリーニングブレード（８）とを有するクリーナ（ＣＬｂ、ＣＬ１〜ＣＬ３）、
（Ａ０２）トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に接触して配置され、前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面の付着トナーを吸着するトナー回収用バイアス（Ｖ１，Ｖ２）が印加される前記クリーニングロール（６）、
（Ａ０３）ヤング率が１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、前記自由端側部分の前記固定側部分との境界から前記自由端までの長さであるブレード自由長が７．５〜１５ｍｍ以下に設定された前記クリーニングブレード（８）。
【００１１】
前記構成要件（Ａ０１）〜（Ａ０３）を備えた本発明の画像形成装置では、トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）は、トナー像を担持して回転する。前記クリーニングロール（６）は、トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に接触して配置され、前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面の付着トナーを吸着するトナー回収用バイアス（Ｖ１，Ｖ２）が印加される。金属製の円筒面を有するトナー回収容器（１）は、前記トナー回収用バイアス（Ｖ１，Ｖ２）の印加により、トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の表面に付着したトナーを回収する。前記プレート状の金属製クリーニングブレード（８）は、前記自由端側部分の先端の自由端が前記回転するクリーニングロール（６）表面に当接して前記クリーニングロール（６）表面に付着したトナーを前記回収容器内に掻き落とす。したがって、前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面の残留トナーがクリーニングロール（６）及びクリーニングブレード（８）によって回収される。
【００１２】
前記クリーニングブレード（８）は、ヤング率が１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、前記自由端側部分の前記固定側部分との境界から前記自由端までの長さであるブレード自由長が７．５〜１５ｍｍ以下に設定されている。前記クリーニングブレード（８）は、ヤング率が１００ＧＰ以上の比較的硬い金属製なので、ブレード（８）の先端が変形しにくく、長期間にわたってクリーニング性能を保持することができる。また、前記クリーニングブレード（８）は、厚さが０．０６ｍｍ以上、自由長が７．５ｍｍ以上に設定されているので、弾性変形の限界値が十分大きい。したがって、クリーニングブレード（８）は塑性変形しにくく、長期にわたって高いクリーニング性能を得ることができる。また、厚さが０．０６ｍｍ以上且つ自由長が７．５ｍｍ以上なので、ブレード（８）の取り扱いが難しくなく、生産効率を高くすることができる。
【００１３】
さらに、前記クリーニングブレード（８）は、厚さが０．１５ｍｍ以下なので、クリーニングロール（６）とクリーニングブレード（８）との間の線圧が強くなりすぎることを防止できる。したがって、クリーニングロール（６）表面の損傷やクリーニングブレード（８）の摩耗が低減され、クリーナ（ＣＬｂ，ＣＬ１〜ＣＬ３）を長寿命化することができる。また、クリーニングブレード（８）の厚さが０．１５ｍｍ以下なので、ブレード（８）のロール（６）への食い込み量の機械的公差の上下限での線圧の差を小さくすることができる。したがって、本発明の画像形成装置では、安定したクリーニング性能が得られる。また、線圧が適切なので、さらに、自由長が１５ｍｍ以下なので、クリーナ（ＣＬｂ，ＣＬ１〜ＣＬ３）を小型化でき、小型の画像形成装置を提供することができる。
【００１４】
また、前記構成要件（Ａ０１）〜（Ａ０３）を備えた本発明の画像形成装置は下記の構成要件（Ａ０４）を備えることができる。
（Ａ０４）ステンレス鋼で形成された前記クリーニングブレード（８）
前記構成要件（Ａ０４）を備えた本発明の画像形成装置では、前記クリーニングブレード（８）はステンレス鋼で形成されているので、長期間にわたって塑性変形しにくく、クリーニングブレード（８）を長寿命化できる。また、容易に調達できるステンレス鋼で形成することによって、クリーニングブレード（８）を低コストで生産できる。
【００１５】
また、前記構成要件を備えた本発明の画像形成装置は、下記の構成要件（Ａ０５），（Ａ０６）を備えることもできる。
（Ａ０５）球形トナーを含む前記トナー、
（Ａ０６）前記クリーニングロール（６）と前記クリーニングブレード（８）との当接部における線圧が２ｇｆ／ｍｍ〜５ｇｆ／ｍｍに設定された前記クリーナ（ＣＬｂ，ＣＬ１〜ＣＬ３）。
前記構成要件（Ａ０５），（Ａ０６）を備えた本発明の画像形成装置では、前記トナーは球形トナーを含んでいるので、画像形成装置を高画質化及び高転写率化できる。また、前記クリーニングローラ（６）とクリーニングブレード（８）との当接部における線圧が２ｇｆ／ｍｍ〜５ｇｆ／ｍｍに設定されている。したがって線圧が２ｇｆ／ｍｍ以上なので、クリーニングローラ（６）表面に付着した球形トナーをクリーニングブレード（８）によって掻き落としてクリーニングすることができる。また、線圧が５ｇｆ／ｍｍ以下なのでクリーニングローラ（６）とクリーニングブレード（８）との当接によるクリーニングローラ（８）表面の損傷やクリーニングブレード（８）の摩耗を低減することができる。
【００１６】
また、前記構成要件を備えた本発明の画像形成装置では、下記の構成要件（Ａ０７）を備えることもできる。
（Ａ０７）前記クリーニングロール（６）を接地するロール側トナー回収用バイアス印加手段と、前記クリーニングロール（６）に対向して配置され且つ前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の裏面側に前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加する対向側トナー回収用バイアス印加手段とを有するトナー回収用バイアス印加手段。
【００１７】
前記構成要件（Ａ０７）を備えた本発明の画像形成装置では、トナー回収用バイアス印加手段のロール側トナー回収用バイアス印加手段は、前記クリーニングロール（６）を接地する。そして、前記トナー回収用バイアス印加手段の対向側トナー回収用バイアス印加手段は、クリーニングロール（６）に対向して配置され且つ前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）の裏面側に前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加する。したがって、トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）とクリーニングロール（６）との間に電界が発生する。前記トナーは、電界によって力を受けて、帯電極性が同極性のトナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面から帯電極性の異なるクリーニングロール（６）に移動する。この結果、前記トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面に付着したトナーがクリーニングロール（６）に回収される。
【００１８】
また、前記構成要件を備えた本発明の画像形成装置では、下記の構成要件（Ａ０８）を備えることができる。
（Ａ０８）前記クリーニングロール（６）に前記トナーの帯電極性と逆極性の前記トナー回収用バイアス（Ｖ１，Ｖ２）を印加するトナー回収用バイアス印加手段（１０）。
前記構成要件（Ａ０８）を備えた本発明の画像形成装置では、トナー回収用バイアス印加手段（１０）は、前記クリーニングロール（６）に前記トナーの帯電極性と逆極性の前記トナー回収用バイアス（Ｖ１，Ｖ２）を印加する。したがって、トナー像担持体（Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）表面のトナーは、帯電極性が異なるクリーニングロール（６）に移動し、回収される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の画像形成装置の実施の形態１の全体説明図である。
図１において、カラープリンタ（画像形成装置）Ｕは、トナーを補給するためのトナーディスペンサ装置Ｕａを有している。カラープリンタＵのＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色のトナー像形成装置ＵＹ，ＵＭ，ＵＣ，ＵＫの潜像形成装置ＲＯＳｙ，ＲＯＳｍ，ＲＯＳｃ，ＲＯＳｋは、各色のレーザ駆動回路ＤＬのレーザ駆動信号に応じて画像書込用のレーザビームを出射する。
コントローラＣは前記レーザ駆動回路ＤＬおよび電源回路Ｅの制御信号を出力している。
【００２１】
図１において、Ｋ（黒）のトナー像形成装置ＵＫのドラム状の感光体（１次トナー像担持体）Ｐｋの周囲には、帯電器としての帯電ロールＣＲｋ、現像器Ｇｋ、感光体クリーナＣＬｋ等が配置されている。
そして、他のトナー像形成装置ＵＹ，ＵＭ，ＵＣの前記感光体（１次トナー像担持体）Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃの周囲にもそれぞれ前記感光体Ｐｋの周囲と同様の帯電器ＣＲｙ，ＣＲｍ，ＣＲｃ、現像器Ｇｙ，Ｇｍ，Ｇｃ、感光体クリーナＣＬｙ，ＣＬｍ，ＣＬｃ等が配置されている。
【００２２】
図１において、感光体（トナー像担持体）Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋは、それぞれ帯電ロールＣＲｙ，ＣＲｍ，ＣＲｃ，ＣＲｋにより一様に帯電された後、前記潜像形成装置ＲＯＳｙ，ＲＯＳｍ，ＲＯＳｃ，ＲＯＳｋの出力するレーザビームによりその表面に静電潜像が形成される。前記感光体Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ表面の静電潜像は、現像器Ｇｙ，Ｇｍ，Ｇｃ，ＧｋによりＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の色のトナー像に現像される。各現像器Ｇｙ，Ｇｍ，Ｇｃ，Ｇｋには前記トナーディスペンサ装置Ｕａに装着された各色のトナーカートリッジ（図示せず）からトナーが補給されるように構成されている。なお、実施の形態１のカラープリンタＵでは、画像形成時には負（−）極性に帯電する球形状のトナーを使用している。
【００２３】
感光体Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ（図１２参照）表面上のトナー像は、１次転写器としての１次転写ロールＴ１ｙ，Ｔ１ｍ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｋにより中間転写ベルト（トナー像担持体）Ｂ上に順次重ねて転写され、中間転写ベルトＢ上にカラー画像が形成される。
なお、黒画像データのみの場合はＫ（黒）の感光体Ｐｋおよび現像器Ｇｋのみが使用され、黒のトナー像のみが形成される。
１次転写後、感光体Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋ表面の残留トナーは感光体クリーナＣＬｙ，ＣＬｍ，ＣＬｃ，ＣＬｋによりクリーニングされる。
【００２４】
前記各色の感光体Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋの下方には中間転写ベルトＢと、ベルト駆動ロールＲｄ、テンションロールＲｔ、バックアップロールＴ２ａを含む複数のベルト支持ロール（Ｒｄ，Ｒｔ，Ｔ２ａ，Ｒｆ，Ｒｗ）とが配置されている。前記中間転写ベルトＢは前記複数のベルト支持ロールにより矢印Ｙａ方向に回転移動可能に支持されている。
【００２５】
前記バックアップロールＴ２ａの下方にはシート転写ユニットＵｔが配置されている。シート転写ユニットＵｔの２次転写ロールＴ２ｂは、前記中間転写ベルトＢを挟んでバックアップロールＴ２ａに離隔および圧接可能（離接可能）に配置されており、前記２次転写ロールＴ２ｂが中間転写ベルトＢと圧接する領域（ニップ）により２次転写領域Ｑ４が形成されている。２次転写ロールＴ２ｂにはブラシ状のロールクリーナＣＬｔが接触している。
前記中間転写ベルトＢ下方には、給紙トレイＴＲ１、前記給紙トレイＴＲ１から取り出したシートＳを搬送するシート搬送路ＳＨ１、シート循環路ＳＨ２およびシート反転路ＳＨ３が配置されている。
【００２６】
給紙トレイＴＲ１に収容されたシートＳは、所定のタイミングでピックアップロールＲｐにより取り出され、さばきロールＲｓで１枚づつ分離されて、シート搬送路ＳＨ１の搬送ローラＲａによりレジロールＲｒに搬送される。前記レジロールＲｒに搬送された記録シートＳは、前記１次転写された多重トナー像または単色トナー像が２次転写領域Ｑ４に移動するのにタイミングを合わせて、転写前シートガイドＳＧ１から２次転写領域Ｑ４に搬送される。
【００２７】
また、前記バックアップロールＴ２ａにはコンタクトロールＴ２ｃが当接しており、コントクトロールＴ２ｃには２次転写領域を記録シートＳが通過する時にタイミングを合わせてトナーの帯電極性と同極性の２次転写電圧が印加される。このとき、中間転写ベルトＢから記録シートＳにトナー像が転写される。
前記ロールＴ２ａ〜Ｔ２ｃにより２次転写器Ｔ２が構成されている。
２次転写後の前記中間転写ベルトＢは、ベルトクリーナＣＬｂによりクリーニングされる。
【００２８】
前記トナー像が２次転写された記録シートＳは、転写後シートガイドＳＧ２、搬送ベルトＢＨを通って定着装置Ｆに搬送される。前記記録シートＳは、定着装置の加熱ロールＦｈおよびＦｐが圧接する定着領域Ｑ５を通過する際にトナー像が加熱定着され、加熱定着された記録シートＳは、切替ゲートＧ１により、シート排出ローラＲｈまたはシート循環路ＳＨ２に搬送される。シート排出ローラＲｈに搬送された記録シートＳはシート排出トレイＴＲ２に排出される。
シート循環路ＳＨ２に搬送された記録シートＳは切替ゲートＧ２によりシート反転路ＳＨ３に搬送されて反転されてからスイッチバックしてシート循環路ＳＨ２から前記レジロールＲｒを通って２次転写領域Ｑ４に再送される。
【００２９】
（ベルトクリーナ）
図２は前記図１に示すベルトクリーナの説明図で、図２Ａはベルトクリーナが中間転写ベルトに接触して中間転写ベルト上のトナーをクリーニングするクリーニング位置に移動した状態を示す図、図２Ｂはベルトクリーナが中間転写ベルトから離隔した待機位置に移動した状態を示す図である。
図３は前記ベルトクリーナのクリーニングロール及びクリーニングブレードの拡大説明図である。
図２において、ベルトクリーナＣＬｂは中間転写ベルトＢのベルト駆動ロールＲｄに巻き付けられた部分に対向して配置されている。前記ベルトクリーナＣＬｂは、ヒンジ軸１ａ回りに回動可能なクリーニングケース（トナー回収容器）１と、前記クリーニングケース１を常時反時計方向に回動させるように作動する引張バネ２と、クリーニングケース１を中間転写ベルトＢに離隔および接触させるカム３とを有している。
【００３０】
また前記ベルトクリーナＣＬｂは、前記クリーニングケース１内部に回転可能に支持された金属製のクリーニングロール６と、クリーニングケース１の内壁に支持されたブレード支持部材７と、前記ブレード支持部材７に基端部（固定端部）を支持され且つ先端部（自由端部）が前記クリーニングロール６表面に当接してクリーニングロール６から機械的にトナーを掻き取る金属製のクリーニングブレード８と、掻き取られたトナーをトナー回収装置（図示せず）に搬送するトナー搬送オーガー９とを有している。そして、前記クリーニングブレード８は、ヤング率が１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、前記自由端から前記ブレード支持部材７に支持された基端部との境界までの長さであるブレード自由長が７．５〜１５ｍｍに設定されている。
【００３１】
前記２次転写領域Ｑ４を通過した中間転写ベルトＢ上に残留したトナーは、中間転写ベルトＢにある程度の圧力（圧接力）で接触し且つ中間転写ベルトＢとは逆方向に回転するクリーニングロール６との圧接領域（ＮＩＰ領域）に運ばれる。そして、前記残留トナーは、前記ＮＩＰ領域での圧接力による機械的な力と、クリーニングロール６に印加されたトナーの帯電電位と逆極性のトナー回収用バイアスによる電気的な力とによってクリーニングロール６に移動して回収される。
【００３２】
なお、実施の形態１では、クリーニングロール６には、−（マイナス）帯電トナーを回収するときにはＶ１＝＋７００Ｖの負帯電トナー回収用バイアスが印加され、＋（プラス）帯電トナーを回収するときにはＶ２＝−９００Ｖの正帯電トナー回収用バイアスが印加される。前記負帯電トナー回収用バイアスＶ１と正帯電トナー回収用バイアスＶ２とは、トナー回収用バイアス印加手段１０によって、所定のタイミングで切り替えられる。
【００３３】
図３において、クリーニングロール６に付着したトナーは、前記接触部の下流位置においてドクタ一方向（クリーニングロール６の回転に対向する方向）に設けられたクリーニングブレード８によってクリーニングロール６から機械的に掻き取られる。掻き取られたトナーは、クリーニングロール６の下方に設けられたトナー搬送オーガー９によって、トナー回収装置（図示せず）に運ばれる。
【００３４】
（実施の形態１の作用）
前記構成を備えた実施の形態１のカラープリンタＵでは、トナーとして球形トナー（重合トナー）が使用されているので、高画質の画像を形成できる。また、球形トナーは転写率が高いので、中間転写ベルトＢ表面に残留するトナーの量を減らすことができる。そして、中間転写ベルトＢ表面に残留した球形トナーは、クリーニングロール６によって機械的及び電気的に回収される。また、実施の形態１のベルトクリーナＣＬｂは、金属ブレードが直接中間転写ベルトＢに接触しないので、中間転写ベルトＢの摩耗を低減することができる。
【００３５】
また、クリーニングブレード８は、ヤング率が１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、自由長が７．５〜１５ｍｍに設定されている。したがって、前記クリーニングブレード８は、ヤング率が１００ＧＰ以上の比較的硬い金属製なので、ブレード先端の変形が発生し難い。したがって、ポリウレタン等の樹脂製のクリーニングブレードで発生するブレード先端部の変形によるトナーのすり抜けによる画質低下を防止できる。また、前記クリーニングブレードは、厚さが０．０６ｍｍ以上、自由長が７．５ｍｍ以上に設定されているので、バネ限界値（弾性変形の限界値）が十分大きく塑性変形しにくい。したがって、長期にわたって高いクリーニング性能を得ることができる。また、クリーニングブレード８の厚さが０．０６ｍｍ以上、自由長が７．５ｍｍ以上なので、ブレード支持部材７にクリーニングブレード８を取り付ける際のハンドリング（取り扱い）が難しくなく、得率（生産効率）を高くすることができる。
【００３６】
さらに、前記クリーニングブレード８は、厚さが０．１５ｍｍ以下なので、クリーニングロール６とクリーニングブレード８との間の線圧が強くなりすぎることを防止できる。したがって、クリーニングロール６の損傷やクリーニングブレード８の摩耗が低減され、ベルトクリーナＣＬｂ及び画像形成装置Ｕを長寿命化することができる。また、クリーニングブレード８の厚さが０．１５ｍｍ以下なので、ブレード８のロール６への食い込み量の機械的公差の上下限での線圧の差を小さくすることができる。したがって、カラープリンタＵ毎に安定したクリーニング性能が得られる。また、線圧が適切なので、さらに、自由長が１５ｍｍ以下なので、クリーナＣＬｂを小型化でき、小型の画像形成装置Ｕを提供できる。
【００３７】
（実施例）
以下、前記実施の形態１のクリーニングブレード８の実施例及び比較例について説明する。
実施の形態１のように金属製のクリーニングロール６及び金属製のクリーニングブレード８を使用した場合、以下の（１）〜（４）の問題点がある。
（１）クリーニングロール６とクリーニングブレード８との間の線圧（Ｎｏｒｍａｌ　Ｆｏｒｃｅ）不足によるクリーニングロール６のクリーニング不良。
（２）線圧過多によるクリーニングロール６の損傷及びクリーニングブレード８の摩耗。
（３）クリーニングブレード８の塑性変形。
（４）クリーニングブレード８の小型化。
【００３８】
前記問題点（１）に関して、線圧は、最低限２．０ｇｆ／ｍｍ必要であることが実験から分かった。問題点（２）に関して、線圧が５．０ｇｆ／ｍｍを超えるとロールに傷が付き、プアクリーニング（クリーニング不良）が発生することが、実験から分かった。問題点（３）に関して、食い込み量の公差上限でクリーニングブレード８が、弾性変形の限界値（降伏値、バネ限界値）を超えないようにする必要がある。問題点（４）に関して、自由長（Ｆｒｅｅ　Ｌｅｎｇｔｈ）が１５ｍｍを超えると小型化するのに不利になり、作業者がクリーニングブレード８をブレード支持部材７に取り付ける際に、ブレードの先端位置を正確に設定し難い。
【００３９】
図４は実施の形態１のクリーニングブレードのブレード厚と自由長との関係を表したグラフの図である。
前記検討結果から、図４において、前記問題点（１）を解決するには、図４の直線（１）（線圧２．０ｇｆ／ｍｍを示す直線）よりも上側の範囲でブレード厚及び自由長を設定する必要がある。そして、問題点（２）を解決するには、図４の直線（２）（線圧５．０ｇｆ／ｍｍを示す直線）より下側の範囲、問題点（３）を解決するためには、図４の曲線（３）（バネ限界値を示す曲線）より上側の範囲でブレード厚及び自由長を設定する必要がある。さらに、問題点（４）を解決するためには、直線（４）（自由長１５ｍｍを示す直線）より下側の範囲でブレード厚及び自由長を設定する必要がある。
【００４０】
したがって、前述の実験結果及び検討結果をまとめると、クリーニングブレード８のブレード厚及び自由長は図４の斜線で示された部分の範囲に設定すればよいことが分かる。したがって、ブレード厚は０．０６ｍｍ〜０．１５ｍｍ、自由長が７．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定することによって、前記問題点（１）〜（４）を解決できる。なお、図４は、ヤング率１９７ＧＰａのステンレス鋼（ＳＵＳ）での実験結果であるが、ヤング率が１００ＧＰａ以上の金属材料の場合、直線（１）及び直線（２）の傾きが変化するだけで、ブレード厚及び自由長の範囲はほぼ同様の結果となる。
【００４１】
図５は実施例及び比較例のブレード食い込み量と線圧との関係を示すグラフの図であり、図５Ａは比較例１のグラフ、図５Ｂは比較例２のグラフ、図５Ｃは実施例１のグラフである。
ステンレス製クリーニングロール６とステンレス製クリーニングブレード８を使用し、前記クリーニングブレード８のブレード厚、自由長、食い込み量及び線圧との関係についてオフラインベンチで実験を行った。
（比較例１）
クリーニングブレード８のブレード厚が０．０５ｍｍ、自由長が６．３ｍｍの場合は、食い込み量０．８ｍｍ以上でクリーニング可能であることが分かった。
この場合、クリーニングロール６とクリーニングブレードとの線圧は以下の式（１）で計算できる。
【数１】

……（１）
前記式（１）による計算の結果、線圧（Ｎｏｒｍａｌ　Ｆｏｒｃｅ）は、２．０ｇｆ／ｍｍとなる。
【００４２】
前述のように、Ｎｏｒｍａｌ　Ｆｏｒｃｅの下限が約２．０ｇｆ／ｍｍ以上の時、クリーニングが可能である。しかし、食い込み量に関し、機械的公差（設計時に許容される誤差）は最低でも±０．２ｍｍ程度は必要であるので、前記食い込み量０．８ｍｍは食い込み量の機械的公差の中心値とする必要がある。したがって、機械的公差の下限値、中心値、上限値における線圧を前記式（１）から計算すると、１．５ｇｆ／ｍｍ（下限値）、２．０ｇｆ／ｍｍ（中心値）、２．５ｇｆ／ｍｍ（上限値）となる。
したがって、図５Ａに示すように、機械的公差の下限では、線圧が不足してクリーニング不良が発生してしまう。また、クリーニングブレード８のブレード厚が０．０５ｍｍであるため塑性変形の可能性が高い。その上、厚みが薄いためブレード支持部材７に取り付ける際の作業者のハンドリング（取り扱い）が難しく、取り付け時に自由長等の寸法精度が出せず、量産できなかった。
【００４３】
（比較例２）
比較例１の問題を解決するため、クリーニングブレード８のブレード厚を０．０５ｍｍから０．０８ｍｍに変更すると、前記塑性変形の問題や、ハンドリングが難しく、得率（作業効率）が低いといった問題は回避される。
しかし、自由長（６．３ｍｍ）を変更せず、ブレードの厚みを０．０８ｍｍに変更し、２．０ｇｆ／ｍｍの線圧を得る場合、前記式（１）から、食い込み量は０．２ｍｍ程度となる。前記０．２ｍｍを食い込み量の公差の下限値とした場合に、中心値は０．４ｍｍ、上限値は０．６ｍｍとなる。その場合の中心値、上限値での線圧は、４．１ｇｆ／ｍｍ（中心値）、６．２ｇｆ／ｍｍ（上限値）となり、公差の上限値では線圧が強すぎて（図５Ｂ参照）クリーニングロールを傷つけてしまうという問題がある。
【００４４】
食い込み量の機械的公差の上限値と下限値での線圧の差をブレード厚０．０５ｍｍと同程度にするためには、自由長を長くする必要がある。
（実施例１）
ブレード厚０．０８ｍｍ、自由長１０ｍｍ、食い込み量の中心値を１．０ｍｍにした場合、式（１）から線圧は、図５Ｃに示すように、２．１ｇｆ／ｍｍ（下限値）、２．６ｇｆ／ｍｍ（中心値）、３．１ｇｆ／ｍｍ（上限値）となる。この場合、食い込み量の公差の上限値及び下限値において、線圧が所定の範囲内（２ｇｆ／ｍｍ〜５ｇｆ／ｍｍ）なので、クリーニング不良の発生が防止され且つ、クリーニングロール６の損傷及びクリーニングブレード８の摩耗も防止された。
【００４５】
（実施例２）
ブレード厚０．１ｍｍ、自由長１２．５ｍｍ、食い込み量の中心値を１．０ｍｍにした場合、線圧は、２．１ｇｆ／ｍｍ（下限値）、２．６ｇｆ／ｍｍ（中心値）、３．１ｇｆ／ｍｍ（上限値）となる。この場合も、線圧が所定の範囲内（２ｇｆ／ｍｍ〜５ｇｆ／ｍｍ）なので、クリーニング不良の発生が防止され、クリーニングロール６の損傷及びクリーニングブレード８の損傷も防止された。
【００４６】
（比較例３）
ブレード厚０．１５ｍｍ、自由長１８ｍｍ、食い込み量の中心値を１．０ｍｍにした場合、線圧は、２．３ｇｆ／ｍｍ（下限値）、２．９ｇｆ／ｍｍ（中心値）、３．４ｇｆ／ｍｍ（上限値）となる。この場合、線圧が所定の範囲内（２ｇｆ／ｍｍ〜５ｇｆ／ｍｍ）なので、クリーニング不良の発生が防止され、クリーニングロール６の損傷も防止される。しかし、自由長が１８ｍｍであるため、クリーナを小型化することが困難となった。
【００４７】
前記実施例１，２及び比較例１〜３の結果から、実施の形態１に記載されたようにクリーニングブレード８を、ヤング率が１００ＧＰａ以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、自由長が７．５〜１５ｍｍに設定することによって前記作用効果が得られることが分かった。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２の画像形成装置の全体説明図で前記実施の形態１の図１に対応する図である。
なお、この実施の形態２の説明において、前記実施の形態１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施の形態２は、下記の点で前記実施の形態１と相違しているが、他の点では前記実施の形態１と同様に構成されている。
前記実施の形態１の画像形成装置Ｕでは中間トナー像担持体は中間転写ベルトＢにより構成されていたが、この実施の形態２の画像形成装置では２個のドラム状の１次中間トナー像担持体Ｂ１，Ｂ２と１個のドラム状の２次中間トナー像担持体Ｂ３とを有している。前記１次中間トナー像担持体Ｂ１，Ｂ２および２次中間トナー像担持体Ｂ３は円筒状のアルミスリーブ表面に誘電体層が形成された部材であり、バイアスはアルミスリーブに印加される。
また、実施例２では帯電器は帯電ロールＣＲｙ〜ＣＲｋにより構成されていたのに対して、本実施例３では帯電器は帯電用コロトロン（放電器）ＣＣｙ〜ＣＣｋにより構成されている。
【００４９】
１次中間トナー像担持体Ｂ１は感光体（１次トナー像担持体）Ｐｙ，Ｐｍおよび２次中間トナー像担持体Ｂ３に１次転写領域Ｑｙ，Ｑｍで接触している。そして、前記感光体（１次トナー像担持体）Ｐｙ，Ｐｍ上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）のトナー像は１次転写領域Ｑｙ，Ｑｍにおいて前記１次中間トナー像担持体Ｂ１に重ねて１次転写されてから、中間転写領域Ｑ３１において２次中間トナー像担持体Ｂ３に転写される。
１次中間トナー像担持体Ｂ２は感光体（１次トナー像担持体）Ｐｃ，Ｐｋおよび２次中間トナー像担持体Ｂ３に１次転写領域Ｑｃ，Ｑｋで接触している。そして、前記感光体（１次トナー像担持体）Ｐｃ，Ｐｋ上に形成されたＣ（シアン）、Ｋ（黒）のトナー像は１次転写領域Ｑｃ，Ｑｋで前記１次中間トナー像担持体Ｂ２に重ねて１次転写されてから中間転写領域Ｑ３２において２次中間トナー像担持体Ｂ３のＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）のトナー上に重ねて転写される。
前記２次中間トナー像担持体Ｂ３上に重ねて転写されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナー像は、２次中間トナー像担持体Ｂ３と２次転写ロールＴ２との圧接領域であるシート転写領域Ｑ４を通過する記録シートＳに転写される。
【００５０】
前記１次中間トナー像担持体Ｂ１およびＢ２の回転方向で前記中間転写領域Ｑ３１およびＱ３２の下流側には１次中間トナー像担持体用クリーナＣＬ１およびＣＬ２が配置されている。
また、２次中間トナー像担持体Ｂ３の表面に隣接して、シート転写領域Ｑ４の下流側に２次中間トナー像担持体用クリーナＣＬ３が配置されている。
前記各クリーナＣＬ１〜ＣＬ３は、実施の形態１のベルトクリーナＣＬｂと同様に構成されている。そして、前記各クリーナＣＬ１〜ＣＬ３のクリーニングロール６は、前記中間トナー像担持体Ｂ１〜Ｂ３表面の誘電体層に所定の圧接力で押し当てられている。
【００５１】
（実施の形態２の作用）
前記構成を備えた実施の形態２の画像形成装置Ｕでは、各クリーナＣＬ１〜ＣＬ３のクリーニングブレード８は、ヤング率が１００ＧＰａ（ギガパスカル）以上、厚さが０．０６〜０．１５ｍｍ且つ、自由長が７．５〜１５ｍｍに設定されている。したがって、前記クリーニングブレード８は、ヤング率が１００ＧＰ以上の比較的硬い金属製なので、ウレタン製のクリーニングブレードのようにブレード先端が変形することがなく、長期間にわたって良好なクリーニング性能を保持し続けることができる。また、前記クリーニングブレードは、厚さが０．０６ｍｍ以上、自由長が７．５ｍｍ以上に設定されているので、弾性変形の限界値が十分大きく塑性変形しにくい。したがって、長期にわたって高いクリーニング性能を得ることができる。また、クリーニングブレード８の厚さが０．０６ｍｍ以上、自由長が７．５ｍｍ以上なので、ブレード支持部材７にクリーニングブレード８を取り付ける際の取り扱いが難しくなく、得率（生産効率）を高くすることができる。
【００５２】
さらに、前記クリーニングブレード８は、厚さが０．１５ｍｍ以下なので、クリーニングロール６とクリーニングブレード８との間の線圧が強くなりすぎることを防止できる。したがって、クリーニングロール６の損傷やクリーニングブレード８の摩耗が低減され、クリーナＣＬ１〜ＣＬ３及び画像形成装置Ｕを長寿命化することができる。また、クリーニングブレード８の厚さが０．１５ｍｍ以下なので、ブレード８のロール６への食い込み量の機械的公差の上下限での線圧の差を小さくすることができる。したがって、安定したクリーニング性能が得られる。また、線圧が適切なので、さらに、自由長が１５ｍｍ以下なので、クリーナＣＬ１〜ＣＬ３を小型化でき、画像形成装置Ｕを小型化できる。
【００５３】
（変更例）
以上、本発明の実施の形態を詳述したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ０１）、（Ｈ０２）を下記に例示する。
（Ｈ０１）前記実施の形態１において、ベルト駆動ロールＲｄをアースし（接地し）、クリーニングロール８にトナーの帯電極性と逆極性のトナー回収用バイアスＶ１，Ｖ２を印加してトナーを回収したが、クリーニングロール８をアースしてベルト駆動ロールＲｄにトナーの帯電極性と同極性のトナー回収用バイアスを印加することにより中間転写ベルトＢ表面の残留トナーを回収することができる。（Ｈ０２）前記実施の形態１，２において、クリーナＣＬｂ，ＣＬ１〜ＣＬ３は、中間転写体Ｂ，Ｂ１〜Ｂ３をクリーニングするクリーナだけでなく、２次転写器Ｔや搬送ベルトＢＨ、感光体Ｐｙ〜Ｐｋをクリーニングするクリーナとして使用することもできる。
【００５４】
【発明の効果】
前述の本発明の画像形成装置は、下記の効果（Ｅ０１）〜（Ｅ０７）を奏することができる。
（Ｅ０１）構成が簡素で、長期にわたって高いクリーニング性能が得られる長寿命のクリーナ及び画像形成装置提供することができる。
（Ｅ０２）ブレードのクリーニングロールへの食い込み量の機械的公差の上下限で、クリーニングロールへのブレード先端部の線圧が適切なクリーナ及び画像形成装置を提供することができる。
（Ｅ０３）クリーニングが難しい重合トナーを安定してクリーニングすることができる。
（Ｅ０４）クリーニングロールに金属ロールを使用し、ブラシやブラシに印加するバイアスが必要ないので低コスト化できる。
（Ｅ０５）トナー像担持体に直接クリーニングブレードが接することがないため長寿命かできる。
（Ｅ０６）クリーニングブレードの線圧の上限が抑えられるので、クリーニングロールに損傷を与えることがない。
（Ｅ０７）食い込み量の機械的公差の上下限での線圧が、適切な範囲内にあるので良好なクリーニング性能を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の画像形成装置の実施の形態１の全体説明図である。
【図２】図２は前記図１に示すベルトクリーナの説明図で、図２Ａはベルトクリーナが中間転写ベルトに接触して中間転写ベルト上のトナーをクリーニングするクリーニング位置に移動した状態を示す図、図２Ｂはベルトクリーナが中間転写ベルトから離隔した待機位置に移動した状態を示す図である。
【図３】図３は前記ベルトクリーナのクリーニングロール及びクリーニングブレードの拡大説明図である。
【図４】図４は実施の形態１のクリーニングブレードのブレード厚と自由長との関係を表したグラフの図である。
【図５】図５は実施例及び比較例のブレード食い込み量と線圧との関係を示すグラフの図であり、図５Ａは比較例１のグラフ、図５Ｂは比較例２のグラフ、図５Ｃは実施例１のグラフである。
【図６】図６は本発明の実施の形態２の画像形成装置の全体説明図で前記実施の形態１の図１に対応する図である。
【符号の説明】
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…トナー像担持体、
ＣＬｂ、ＣＬ１〜ＣＬ３…クリーナ、
Ｖ１，Ｖ２…トナー回収用バイアス、
１…トナー回収容器、
６…クリーニングロール、
８…クリーニングブレード、
１０…トナー回収用バイアス印加手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus provided with a cleaner that is disposed adjacent to a surface of a toner image carrier that rotates while carrying a toner image, and that collects toner adhered to the surface of the toner image carrier. A collection container, a cleaning roll rotatably supported by the toner collection container and having a metal cylindrical surface to which the collected toner adheres, a fixed side portion at one end fixedly supported to the toner collection container, and The free end portion of the free end portion has an unfixed free end portion on the other end side, and the free end of the free end portion contacts the rotating cleaning roll surface to scrape toner adhered to the cleaning roll surface into the collection container. The present invention relates to an image forming apparatus provided with a cleaner having a plate-shaped metal cleaning blade.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly suitably used for an image forming apparatus using a spherical toner (polymerized toner), such as an electrophotographic copying machine, a laser beam printer, and an electrostatic recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In image forming apparatuses such as an electrophotographic copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, those using polymerized toner (spherical toner) are known. The polymerized toner is manufactured by a known polymerization method such as suspension polymerization, dispersion polymerization, or emulsion polymerization aggregation method. When the maximum peripheral length of the toner particles is M and the projected area of the particles is A, SF = [M ² / (A × 4π)] × 100 is a spherical toner having a shape factor SF of less than 140. When the polymerized toner is used, a high transfer rate and a high image quality can be realized, but it is known that the cleaning property of the transfer residual toner (residual toner) is deteriorated.
In order to compensate for the deterioration of the cleaning performance, a conventional technique of mixing a polymerized toner (spherical toner) and a pulverized toner (irregular toner) and enabling cleaning with a conventional urethane blade is disclosed in JP-A-7-49584. It is described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-142310.
However, the techniques described in these publications can clean the residual toner, but have a problem that the image quality and transferability are deteriorated by the amount of the pulverized toner to be mixed.
[0003]
Conventional techniques using a cleaning roll and a metal blade to solve the above problems are described in JP-A-4-204785 and JP-A-2001-142310.
[0004]
(J01) Technology described in JP-A-4-204785
The publication discloses that the toner on the photoconductor is electrically removed by a conductive cleaning brush that rotates in contact with the photoconductor, and the toner attached to the cleaning brush is removed by a metal cleaning roll that contacts the cleaning brush. A technique is described in which the toner is electrically removed, and the toner on the surface of the cleaning roll is removed by a cleaning blade that presses against the cleaning roll.
[0005]
(J02) Technology described in JP-A-2001-142310
The above publication discloses a technique in which toner on a belt is electrically removed by a metal cleaning roller contacting the surface of an intermediate transfer belt, and toner on the cleaning roller is removed by a metal cleaning blade contacting the cleaning roller. Is described.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
(Problems of the prior art (J01))
In the prior art (J01), it is necessary to apply a bias to the conductive cleaning brush in order to electrically remove the toner from the photoconductor, and there is a problem that the configuration becomes complicated and the cost increases. In addition, since the cleaning brush is provided in addition to the metal cleaning roll, there is a problem that it is difficult to reduce the size and cost.
[0007]
(Problems of the prior art (J02))
In the prior art (J02), since the cleaning blade is made of a plate-shaped metal material instead of a resin such as polyurethane, there are the following problems (1) and (2).
(1) When the thickness of the metal blade is thin
(1a) The metal thin plate exceeds the limit of elastic deformation (spring limit value) due to pressure contact with the cleaning roll, and the blade is easily plastically deformed.
(1b) If the metal blade is thin, the linear pressure on the cleaning roll is likely to be weak, so that the toner (especially, the polymerized toner) tends to slip through, and cleaning failure tends to occur. (1c) When attaching the cleaning device to the frame, the thin metal blade is difficult to handle, resulting in a low yield in mass production (production efficiency) and high cost.
[0008]
(2) When the metal blade is thick
(2a) When the metal blade is thick, the linear pressure of the blade tends to increase, so that the surface of the metal roll is easily damaged, the wear of the blade becomes remarkable, and the life is shortened.
(2b) When the blade is thick, the difference in linear pressure becomes too large at the upper and lower limits of the mechanical tolerance (about ± 0.2 mm) of the bite amount of the blade into the cleaning roll, and stable cleaning performance cannot be obtained. Is difficult.
(2c) If the free length of the blade is increased to suppress the linear pressure, it is difficult to reduce the size.
Further, there is a problem that it is very difficult to set parameters (thickness, free length, bite amount, linear pressure, etc.) of the roll and the blade, for example, a linear pressure required for cleaning varies depending on the surface properties of the cleaning roll.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances (and the result of the study), and has an object to be described in the following (O01) and (O02).
(O01) To provide a long-life cleaner and an image forming apparatus having a simple configuration and capable of obtaining high cleaning performance over a long period of time.
(O02) To provide a cleaner and an image forming apparatus in which the linear pressure of the blade tip portion on the cleaning roll is appropriate for the mechanical tolerance of the amount of biting of the blade into the cleaning roll.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Next, the present invention devised to solve the above problem will be described. Elements of the present invention are indicated by parentheses in the elements of the embodiment in order to facilitate correspondence with the elements of the embodiments described later. Add the items enclosed in.
The reason why the present invention is described in correspondence with the reference numerals of the embodiments described below is to facilitate understanding of the present invention, and not to limit the scope of the present invention to the embodiments.
(The present invention)
In order to solve the above-mentioned problems, an image forming apparatus according to the present invention includes the following components (A01) to (A03).
(A01) Adhered to the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) disposed adjacent to the surface of the rotating toner image carrier (B, B1, B2, B3) carrying the toner image A toner collection container (1) for collecting the collected toner, a cleaning roll (6) rotatably supported by the toner collection container (1), and having a metal cylindrical surface to which the collected toner adheres; A cleaning roll (6) having a fixed-side portion at one end fixedly supported by the container (1) and a free-end portion at the other end that is not fixed, the free end of the free-end portion rotating at the free end; A cleaner (CL) having a plate-shaped metal cleaning blade (8) for scraping toner adhering to the surface of the cleaning roll (6) in contact with the surface into the toner collecting container (1). , CL1~CL3),
(A02) A toner collecting bias (V1) that is arranged in contact with the toner image carrier (B, B1, B2, B3) and adsorbs toner adhered to the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3). , V2) to which the cleaning roll (6) is applied,
(A03) A free blade having a Young's modulus of 100 GPa (gigapascal) or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and a length from the boundary between the free end portion and the fixed side portion to the free end. The cleaning blade (8) having a length set to 7.5 to 15 mm or less.
[0011]
In the image forming apparatus of the present invention provided with the above-mentioned constitutional requirements (A01) to (A03), the toner image carriers (B, B1, B2, B3) carry the toner image and rotate. The cleaning roll (6) is disposed in contact with the toner image carrier (B, B1, B2, B3), and is a toner that adsorbs toner adhered to the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3). A recovery bias (V1, V2) is applied. The toner collecting container (1) having a metal cylindrical surface collects the toner attached to the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) by applying the toner collecting bias (V1, V2). I do. The plate-shaped metal cleaning blade (8) contacts the free end of the free end side portion with the surface of the rotating cleaning roll (6) to remove the toner adhered to the surface of the cleaning roll (6). Scrape into collection container. Therefore, the residual toner on the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) is collected by the cleaning roll (6) and the cleaning blade (8).
[0012]
The cleaning blade (8) has a Young's modulus of 100 GPa (gigapascal) or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and a length from the boundary between the free end portion and the fixed side portion to the free end. The free length of the blade is set to 7.5 to 15 mm or less. Since the cleaning blade (8) is made of a relatively hard metal having a Young's modulus of 100 GP or more, the tip of the blade (8) is not easily deformed, and the cleaning performance can be maintained for a long period of time. Further, since the cleaning blade (8) has a thickness of 0.06 mm or more and a free length of 7.5 mm or more, the limit value of elastic deformation is sufficiently large. Therefore, the cleaning blade (8) hardly undergoes plastic deformation, and high cleaning performance can be obtained over a long period of time. Further, since the thickness is 0.06 mm or more and the free length is 7.5 mm or more, handling of the blade (8) is not difficult, and production efficiency can be increased.
[0013]
Further, since the cleaning blade (8) has a thickness of 0.15 mm or less, it is possible to prevent the linear pressure between the cleaning roll (6) and the cleaning blade (8) from becoming too strong. Therefore, damage to the surface of the cleaning roll (6) and wear of the cleaning blade (8) are reduced, and the life of the cleaner (CLb, CL1 to CL3) can be extended. Further, since the thickness of the cleaning blade (8) is 0.15 mm or less, the difference in linear pressure between the upper and lower limits of the mechanical tolerance of the bite amount of the blade (8) into the roll (6) can be reduced. Therefore, in the image forming apparatus of the present invention, stable cleaning performance can be obtained. Further, since the linear pressure is appropriate and the free length is 15 mm or less, the size of the cleaner (CLb, CL1 to CL3) can be reduced, and a compact image forming apparatus can be provided.
[0014]
Further, the image forming apparatus of the present invention provided with the above-mentioned components (A01) to (A03) can have the following components (A04).
(A04) The cleaning blade (8) formed of stainless steel
In the image forming apparatus of the present invention having the above-mentioned constitutional requirement (A04), since the cleaning blade (8) is formed of stainless steel, it is difficult to plastically deform over a long period of time, and the cleaning blade (8) has a long life. it can. Further, the cleaning blade (8) can be produced at low cost by being formed of stainless steel which can be easily procured.
[0015]
In addition, the image forming apparatus of the present invention having the above-mentioned configuration requirements can also have the following configuration requirements (A05) and (A06).
(A05) the toner including a spherical toner,
(A06) The cleaner (CLb, CL1 to CL3) wherein a linear pressure at a contact portion between the cleaning roll (6) and the cleaning blade (8) is set to 2 gf / mm to 5 gf / mm.
In the image forming apparatus of the present invention provided with the above constitutional requirements (A05) and (A06), since the toner contains spherical toner, the image forming apparatus can have high image quality and high transfer rate. Further, a linear pressure at a contact portion between the cleaning roller (6) and the cleaning blade (8) is set to 2 gf / mm to 5 gf / mm. Therefore, since the linear pressure is 2 gf / mm or more, the spherical toner adhered to the surface of the cleaning roller (6) can be cleaned by scraping off the cleaning blade (8). In addition, since the linear pressure is 5 gf / mm or less, damage to the surface of the cleaning roller (8) due to contact between the cleaning roller (6) and the cleaning blade (8) and wear of the cleaning blade (8) can be reduced.
[0016]
In addition, the image forming apparatus of the present invention having the above-described configuration requirements may also have the following configuration requirement (A07).
(A07) A roll-side toner collecting bias applying unit that grounds the cleaning roll (6), and a toner-image bearing member (B, B1, B2, B3) that is disposed to face the cleaning roll (6). A bias applying means for applying toner having the same polarity as the charge polarity of the toner on the back side;
[0017]
In the image forming apparatus of the present invention having the above-mentioned configuration requirement (A07), the roll-side toner collecting bias applying unit of the toner collecting bias applying unit grounds the cleaning roll (6). The toner-collecting bias applying means is opposed to the toner-collecting bias applying means. A bias having the same polarity as the charging polarity of the toner is applied. Accordingly, an electric field is generated between the toner image carrier (B, B1, B2, B3) and the cleaning roll (6). The toner receives a force by an electric field and moves from the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) having the same charge polarity to the cleaning roll (6) having a different charge polarity. As a result, the toner adhered to the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) is collected by the cleaning roll (6).
[0018]
In addition, the image forming apparatus of the present invention having the above-described configuration requirement can have the following configuration requirement (A08).
(A08) Toner collecting bias applying means (10) for applying the toner collecting bias (V1, V2) having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the cleaning roll (6).
In the image forming apparatus of the present invention provided with the above-mentioned constitutional requirement (A08), the toner collecting bias applying means (10) applies the toner collecting bias () having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the cleaning roll (6). V1, V2). Therefore, the toner on the surface of the toner image carrier (B, B1, B2, B3) moves to the cleaning roll (6) having a different charging polarity and is collected.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
To facilitate understanding of the following description, in the drawings, the front-rear direction is the X-axis direction, the left-right direction is the Y-axis direction, the up-down direction is the Z-axis direction, and arrows X, -X, Y, -Y, The directions or sides indicated by Z and -Z are front, rear, right, left, upper, lower, or front, rear, right, left, upper, and lower, respectively.
Also, in the figure, those with “•” in “を” mean an arrow pointing from the back of the paper to the front, and those with “x” in “○” indicate the front of the paper. From the back to the back.
[0020]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of Embodiment 1 of the image forming apparatus of the present invention.
In FIG. 1, a color printer (image forming apparatus) U has a toner dispenser device Ua for supplying toner. The latent image forming devices ROSy, ROSm, ROSc, and ROSk of the toner image forming devices UY, UM, UC, and UK of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) of the color printer U are Then, a laser beam for image writing is emitted according to a laser drive signal of the laser drive circuit DL of each color.
The controller C outputs control signals for the laser drive circuit DL and the power supply circuit E.
[0021]
In FIG. 1, around a drum-shaped photoconductor (primary toner image carrier) Pk of a K (black) toner image forming apparatus UK, a charging roll CRk as a charging device, a developing device Gk, and a photoconductor cleaner CLk. Etc. are arranged.
Then, the same chargers CRy, CRm, CRm, CRm as those around the photoconductor Pk are also provided around the photoconductors (primary toner image carriers) Py, Pm, Pc of the other toner image forming apparatuses UY, UM, UC. CRc, developing units Gy, Gm, Gc, photoconductor cleaners CLy, CLm, CLc and the like are arranged.
[0022]
In FIG. 1, the photoconductors (toner image carriers) Py, Pm, Pc, and Pk are uniformly charged by charging rolls CRy, CRm, CRc, and CRk, respectively, and then the latent image forming devices ROSy, ROSm, and ROSc. , ROSk form an electrostatic latent image on the surface thereof. The electrostatic latent images on the surfaces of the photoconductors Py, Pm, Pc, and Pk are converted into Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black) colors by developing units Gy, Gm, Gc, and Gk. It is developed into a toner image. Each developing unit Gy, Gm, Gc, Gk is configured to be supplied with toner from a toner cartridge (not shown) of each color mounted on the toner dispenser device Ua. In the color printer U according to the first embodiment, a spherical toner charged to a negative (-) polarity is used at the time of image formation.
[0023]
The toner images on the surfaces of the photoconductors Py, Pm, Pc, and Pk (see FIG. 12) are transferred onto an intermediate transfer belt (toner image carrier) B by primary transfer rolls T1y, T1m, T1c, and T1k as primary transfer units. , And a color image is formed on the intermediate transfer belt B.
When only black image data is used, only the K (black) photoconductor Pk and the developing unit Gk are used, and only a black toner image is formed.
After the primary transfer, the residual toner on the surfaces of the photoconductors Py, Pm, Pc, and Pk is cleaned by the photoconductor cleaners CLy, CLm, CLc, and CLk.
[0024]
Below the photoconductors Py, Pm, Pc, Pk of the respective colors, an intermediate transfer belt B and a plurality of belt support rolls (Rd, Rt, T2a, Rf, Rt, a tension roll Rt, and a backup roll T2a). Rw). The intermediate transfer belt B is rotatably supported by the plurality of belt support rolls in the direction of arrow Ya.
[0025]
A sheet transfer unit Ut is disposed below the backup roll T2a. The secondary transfer roll T2b of the sheet transfer unit Ut is disposed so as to be able to be separated and pressed (separable) from the backup roll T2a with the intermediate transfer belt B interposed therebetween. A secondary transfer region Q4 is formed by a region (nip) that comes into pressure contact with the second transfer region. A brush-shaped roll cleaner CLt is in contact with the secondary transfer roll T2b.
Below the intermediate transfer belt B, a sheet feeding tray TR1, a sheet conveying path SH1, which conveys the sheet S taken out from the sheet feeding tray TR1, a sheet circulation path SH2, and a sheet reversing path SH3 are arranged.
[0026]
The sheets S stored in the sheet feeding tray TR1 are taken out by a pickup roll Rp at a predetermined timing, separated one by one by a separation roll Rs, and conveyed to a registration roll Rr by a conveyance roller Ra of a sheet conveyance path SH1. The recording sheet S conveyed to the registration roll Rr is transferred from the pre-transfer sheet guide SG1 to the secondary transfer in synchronization with the movement of the primary-transferred multi-toner image or the single-color toner image to the secondary transfer area Q4. It is transported to the area Q4.
[0027]
Further, a contact roll T2c is in contact with the backup roll T2a, and a secondary transfer having the same polarity as the charged polarity of the toner is adjusted to the control roll T2c when the recording sheet S passes through the secondary transfer area. A voltage is applied. At this time, the toner image is transferred from the intermediate transfer belt B to the recording sheet S.
The rolls T2a to T2c constitute a secondary transfer unit T2.
After the secondary transfer, the intermediate transfer belt B is cleaned by a belt cleaner CLb.
[0028]
The recording sheet S on which the toner image has been secondarily transferred is conveyed to the fixing device F through the post-transfer sheet guide SG2 and the conveying belt BH. When the recording sheet S passes through the fixing area Q5 where the heating rolls Fh and Fp of the fixing device are pressed against each other, the toner image is heat-fixed, and the heat-fixed recording sheet S is transferred to the sheet discharge roller Rh by the switching gate G1. Alternatively, the sheet is conveyed to the sheet circulation path SH2. The recording sheet S conveyed to the sheet discharge roller Rh is discharged to the sheet discharge tray TR2.
The recording sheet S conveyed to the sheet circulating path SH2 is conveyed to the sheet reversing path SH3 by the switching gate G2, is reversed, switches back, and is retransmitted from the sheet circulating path SH2 to the secondary transfer area Q4 through the registration roll Rr. Is done.
[0029]
(Belt cleaner)
FIG. 2 is an explanatory view of the belt cleaner shown in FIG. 1, and FIG. 2A is a view showing a state in which the belt cleaner has contacted the intermediate transfer belt and moved to a cleaning position for cleaning toner on the intermediate transfer belt. FIG. 7 is a diagram illustrating a state where the belt cleaner has moved to a standby position separated from the intermediate transfer belt.
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a cleaning roll and a cleaning blade of the belt cleaner.
In FIG. 2, the belt cleaner CLb is disposed to face the portion of the intermediate transfer belt B that is wound around the belt drive roll Rd. The belt cleaner CLb includes a cleaning case (toner collecting container) 1 rotatable around a hinge shaft 1a, a tension spring 2 operating to always rotate the cleaning case 1 in a counterclockwise direction, and a cleaning case 1. And a cam 3 for separating and making contact with the intermediate transfer belt B.
[0030]
The belt cleaner CLb includes a metal cleaning roll 6 rotatably supported inside the cleaning case 1, a blade support member 7 supported on the inner wall of the cleaning case 1, and a base end mounted on the blade support member 7. A metal cleaning blade 8 that supports a portion (fixed end) and a tip (free end) of which abuts against the surface of the cleaning roll 6 to mechanically scrape toner from the cleaning roll 6. A toner conveying auger 9 for conveying the toner to a toner collecting device (not shown). The cleaning blade 8 has a Young's modulus of 100 GPa (gigapascal) or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and a distance from the free end to a boundary with a base end supported by the blade supporting member 7. Is set to 7.5 to 15 mm.
[0031]
The toner remaining on the intermediate transfer belt B passing through the secondary transfer area Q4 contacts the intermediate transfer belt B with a certain pressure (pressure contact force) and rotates in a direction opposite to that of the intermediate transfer belt B. To the pressure contact area (NIP area). The residual toner is removed from the cleaning roll 6 by a mechanical force due to the pressure contact force in the NIP region and an electric force by a toner collecting bias having a polarity opposite to the charging potential of the toner applied to the cleaning roll 6. Moved to and collected.
[0032]
In the first embodiment, a negative bias for collecting negatively charged toner of V1 = + 700 V is applied to the cleaning roll 6 when collecting (−) charged toner, and V2 = when collecting (+) charged toner. A -900 V positively charged toner collection bias is applied. The bias V1 for collecting the negatively charged toner and the bias V2 for collecting the positively charged toner are switched at a predetermined timing by the bias applying unit 10 for collecting toner.
[0033]
In FIG. 3, toner adhered to the cleaning roll 6 is mechanically scraped from the cleaning roll 6 by a cleaning blade 8 provided in one direction of the doctor (a direction opposite to the rotation of the cleaning roll 6) at a position downstream of the contact portion. Taken. The scraped toner is carried to a toner collecting device (not shown) by a toner conveying auger 9 provided below the cleaning roll 6.
[0034]
(Operation of Embodiment 1)
In the color printer U of the first embodiment having the above-described configuration, since a spherical toner (polymerized toner) is used as the toner, a high-quality image can be formed. Further, since the spherical toner has a high transfer rate, the amount of toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt B can be reduced. The spherical toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt B is mechanically and electrically collected by the cleaning roll 6. Further, in the belt cleaner CLb of the first embodiment, since the metal blade does not directly contact the intermediate transfer belt B, the wear of the intermediate transfer belt B can be reduced.
[0035]
The cleaning blade 8 has a Young's modulus of 100 GPa (gigapascal) or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and a free length of 7.5 to 15 mm. Therefore, since the cleaning blade 8 is made of a relatively hard metal having a Young's modulus of 100 GP or more, the tip of the blade hardly deforms. Therefore, it is possible to prevent the image quality from deteriorating due to toner slipping through due to the deformation of the blade tip caused by the cleaning blade made of resin such as polyurethane. Further, since the cleaning blade has a thickness of 0.06 mm or more and a free length of 7.5 mm or more, the spring limit value (the elastic deformation limit value) is sufficiently large and plastic deformation is difficult. Therefore, high cleaning performance can be obtained over a long period. Further, since the thickness of the cleaning blade 8 is 0.06 mm or more and the free length is 7.5 mm or more, handling (handling) when attaching the cleaning blade 8 to the blade supporting member 7 is not difficult, and the yield (production efficiency) is reduced. Can be higher.
[0036]
Further, since the cleaning blade 8 has a thickness of 0.15 mm or less, it is possible to prevent the linear pressure between the cleaning roll 6 and the cleaning blade 8 from becoming too strong. Therefore, damage to the cleaning roll 6 and wear of the cleaning blade 8 are reduced, and the life of the belt cleaner CLb and the image forming apparatus U can be extended. Further, since the thickness of the cleaning blade 8 is 0.15 mm or less, the difference in linear pressure between the upper and lower limits of the mechanical tolerance of the amount of biting of the blade 8 into the roll 6 can be reduced. Therefore, stable cleaning performance can be obtained for each color printer U. In addition, since the linear pressure is appropriate and the free length is 15 mm or less, the size of the cleaner CLb can be reduced, and a compact image forming apparatus U can be provided.
[0037]
(Example)
Hereinafter, examples and comparative examples of the cleaning blade 8 of the first embodiment will be described.
When the metal cleaning roll 6 and the metal cleaning blade 8 are used as in the first embodiment, there are the following problems (1) to (4).
(1) Cleaning failure of the cleaning roll 6 due to insufficient linear pressure (Normal Force) between the cleaning roll 6 and the cleaning blade 8.
(2) Damage to the cleaning roll 6 and wear of the cleaning blade 8 due to excessive linear pressure.
(3) Plastic deformation of the cleaning blade 8.
(4) Downsizing of the cleaning blade 8.
[0038]
Regarding the problem (1), it was found from experiments that the linear pressure required at least 2.0 gf / mm. Regarding the problem (2), it was found from experiments that when the linear pressure exceeded 5.0 gf / mm, the roll was damaged and poor cleaning (cleaning failure) occurred. Regarding the problem (3), it is necessary that the cleaning blade 8 does not exceed the elastic deformation limit value (yield value, spring limit value) at the upper limit of the tolerance of the bite amount. Regarding the problem (4), when the free length exceeds 15 mm, it is disadvantageous to reduce the size, and when the operator attaches the cleaning blade 8 to the blade support member 7, the tip position of the blade is accurately determined. Difficult to set.
[0039]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the blade thickness and the free length of the cleaning blade according to the first embodiment.
From the above examination results, in FIG. 4, in order to solve the problem (1), the blade thickness and the free blade thickness in the range above the straight line (1) (the straight line indicating the linear pressure of 2.0 gf / mm) in FIG. Length must be set. In order to solve the problem (2), the range below the straight line (2) (the straight line indicating the linear pressure of 5.0 gf / mm) in FIG. It is necessary to set the blade thickness and the free length in a range above curve (3) (curve indicating the spring limit value) in FIG. Furthermore, in order to solve the problem (4), it is necessary to set the blade thickness and the free length in a range below the straight line (4) (a straight line indicating a free length of 15 mm).
[0040]
Therefore, a summary of the above experimental results and examination results shows that the blade thickness and the free length of the cleaning blade 8 may be set in the range indicated by the hatched portions in FIG. Therefore, the problems (1) to (4) can be solved by setting the blade thickness in the range of 0.06 mm to 0.15 mm and the free length in the range of 7.5 mm to 15 mm. FIG. 4 shows the results of experiments on stainless steel (SUS) having a Young's modulus of 197 GPa. In the case of a metal material having a Young's modulus of 100 GPa or more, only the slopes of the straight lines (1) and (2) change. , Blade thickness and free length ranges give substantially similar results.
[0041]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the blade bite amount and the linear pressure of the example and the comparative example. FIG. 5A is a graph of the comparative example 1, FIG. 5B is a graph of the comparative example 2, and FIG. It is a graph of.
Using a stainless-steel cleaning roll 6 and a stainless-steel cleaning blade 8, an experiment was conducted on an off-line bench for the relationship among the blade thickness, free length, bite amount and linear pressure of the cleaning blade 8.
(Comparative Example 1)
When the blade thickness of the cleaning blade 8 was 0.05 mm and the free length was 6.3 mm, it was found that cleaning could be performed with a bite amount of 0.8 mm or more.
In this case, the linear pressure between the cleaning roll 6 and the cleaning blade can be calculated by the following equation (1).
(Equation 1)

...... (1)
As a result of the calculation according to the equation (1), the linear pressure (Normal Force) is 2.0 gf / mm.
[0042]
As described above, when the lower limit of Normal Force is about 2.0 gf / mm or more, cleaning is possible. However, with respect to the biting amount, the mechanical tolerance (error allowed at the time of design) needs to be at least about ± 0.2 mm. Therefore, the biting amount 0.8 mm needs to be the central value of the mechanical tolerance of the biting amount. There is. Therefore, when the linear pressure at the lower limit value, the center value, and the upper limit value of the mechanical tolerance is calculated from the above formula (1), 1.5 gf / mm (lower limit value), 2.0 gf / mm (center value), 2.5 gf / Mm (upper limit).
Therefore, as shown in FIG. 5A, at the lower limit of the mechanical tolerance, the linear pressure is insufficient, and cleaning failure occurs. Further, since the blade thickness of the cleaning blade 8 is 0.05 mm, there is a high possibility of plastic deformation. In addition, because of the small thickness, handling (handling) by an operator when attaching to the blade support member 7 is difficult, and dimensional accuracy such as free length cannot be obtained at the time of attachment, and mass production cannot be performed.
[0043]
(Comparative Example 2)
If the blade thickness of the cleaning blade 8 is changed from 0.05 mm to 0.08 mm in order to solve the problem of Comparative Example 1, the problem of plastic deformation and the problem of difficulty in handling and low yield (work efficiency) will be solved. Be avoided.
However, when the thickness of the blade is changed to 0.08 mm without changing the free length (6.3 mm) and a linear pressure of 2.0 gf / mm is obtained, from the above equation (1), the bite amount is 0.2 mm. About. When 0.2 mm is set as the lower limit of the tolerance of the bite amount, the center value is 0.4 mm and the upper limit is 0.6 mm. In this case, the linear pressure at the center value and the upper limit value is 4.1 gf / mm (center value) and 6.2 gf / mm (upper limit value), and the line pressure is too strong at the upper limit value of the tolerance (see FIG. 5B). There is a problem that the cleaning roll is damaged.
[0044]
In order to make the difference between the linear pressure at the upper limit value and the lower limit value of the mechanical tolerance of the bite amount approximately equal to the blade thickness of 0.05 mm, it is necessary to increase the free length.
(Example 1)
When the blade thickness is 0.08 mm, the free length is 10 mm, and the central value of the bite amount is 1.0 mm, the linear pressure is calculated as 2.1 gf / mm (lower limit), 2 as shown in FIG. 0.6 gf / mm (center value) and 3.1 gf / mm (upper limit value). In this case, since the linear pressure is within a predetermined range (2 gf / mm to 5 gf / mm) at the upper limit value and the lower limit value of the tolerance of the biting amount, occurrence of cleaning failure is prevented, and damage to the cleaning roll 6 and the cleaning blade are prevented. 8 was also prevented.
[0045]
(Example 2)
When the blade thickness is 0.1 mm, the free length is 12.5 mm, and the center value of the bite amount is 1.0 mm, the linear pressure is 2.1 gf / mm (lower limit), 2.6 gf / mm (center value), 3 .1 gf / mm (upper limit). Also in this case, since the linear pressure was within the predetermined range (2 gf / mm to 5 gf / mm), occurrence of cleaning failure was prevented, and damage to the cleaning roll 6 and the cleaning blade 8 was also prevented.
[0046]
(Comparative Example 3)
When the blade thickness is 0.15 mm, the free length is 18 mm, and the center value of the bite amount is 1.0 mm, the linear pressure is 2.3 gf / mm (lower limit value), 2.9 gf / mm (center value), 3.4 gf. / Mm (upper limit). In this case, since the linear pressure is within a predetermined range (2 gf / mm to 5 gf / mm), occurrence of cleaning failure is prevented, and damage to the cleaning roll 6 is also prevented. However, since the free length was 18 mm, it was difficult to reduce the size of the cleaner.
[0047]
From the results of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3, as described in Embodiment 1, a cleaning blade 8 having a Young's modulus of 100 GPa or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and free It was found that the above-mentioned effects can be obtained by setting the length to 7.5 to 15 mm.
[0048]
(Embodiment 2)
FIG. 6 is an overall explanatory view of the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 1 of the first embodiment.
In the description of the second embodiment, components corresponding to the components of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The second embodiment differs from the first embodiment in the following points, but has the same configuration as the first embodiment in other points.
In the image forming apparatus U of the first embodiment, the intermediate toner image carrier is constituted by the intermediate transfer belt B. However, in the image forming apparatus of the second embodiment, two drum-shaped primary intermediate toner image carriers are supported. And a drum-shaped secondary intermediate toner image carrier B3. The primary intermediate toner image carriers B1 and B2 and the secondary intermediate toner image carrier B3 are members in which a dielectric layer is formed on the surface of a cylindrical aluminum sleeve, and a bias is applied to the aluminum sleeve.
In the second embodiment, the charger is constituted by charging rolls CRy to CRk, whereas in the third embodiment, the charger is constituted by charging corotrons (dischargers) CCy to CCk.
[0049]
The primary intermediate toner image carrier B1 is in contact with the photoconductors (primary toner image carriers) Py and Pm and the secondary intermediate toner image carrier B3 in the primary transfer areas Qy and Qm. The Y (yellow) and M (magenta) toner images formed on the photoconductors (primary toner image carriers) Py and Pm are the primary intermediate toner image carriers in the primary transfer areas Qy and Qm. After the primary transfer superimposed on B1, the image is transferred to the secondary intermediate toner image carrier B3 in the intermediate transfer area Q31.
The primary intermediate toner image carrier B2 is in contact with the photoconductors (primary toner image carriers) Pc and Pk and the secondary intermediate toner image carrier B3 in the primary transfer areas Qc and Qk. The C (cyan) and K (black) toner images formed on the photoconductors (primary toner image carriers) Pc and Pk are the primary intermediate toner image carriers in the primary transfer areas Qc and Qk. After being primary-transferred onto B2, the image is superimposed and transferred onto the Y (yellow) and M (magenta) toners of the secondary intermediate toner image carrier B3 in the intermediate transfer area Q32.
The four color toner images of Y, M, C, and K, which are superimposedly transferred on the secondary intermediate toner image carrier B3, are in a pressure contact area between the secondary intermediate toner image carrier B3 and the secondary transfer roll T2. The image is transferred to the recording sheet S passing through a certain sheet transfer area Q4.
[0050]
Downstream of the intermediate transfer areas Q31 and Q32 in the rotation direction of the primary intermediate toner image carriers B1 and B2, primary intermediate toner image carrier cleaners CL1 and CL2 are arranged.
Further, a cleaner CL3 for the secondary intermediate toner image carrier is disposed adjacent to the surface of the secondary intermediate toner image carrier B3 and downstream of the sheet transfer area Q4.
Each of the cleaners CL1 to CL3 has the same configuration as the belt cleaner CLb of the first embodiment. The cleaning rolls 6 of the cleaners CL1 to CL3 are pressed against the dielectric layers on the surfaces of the intermediate toner image carriers B1 to B3 with a predetermined pressing force.
[0051]
(Operation of Embodiment 2)
In the image forming apparatus U according to the second embodiment having the above-described configuration, the cleaning blades 8 of the cleaners CL1 to CL3 have a Young's modulus of 100 GPa (gigapascal) or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and are free. The length is set to 7.5 to 15 mm. Therefore, since the cleaning blade 8 is made of a relatively hard metal having a Young's modulus of 100 GP or more, the tip of the blade is not deformed unlike a urethane cleaning blade, and the cleaning blade 8 keeps good cleaning performance for a long period of time. Can be. Further, since the cleaning blade has a thickness of 0.06 mm or more and a free length of 7.5 mm or more, the limit value of elastic deformation is sufficiently large and plastic deformation is difficult. Therefore, high cleaning performance can be obtained over a long period. Also, since the thickness of the cleaning blade 8 is 0.06 mm or more and the free length is 7.5 mm or more, handling when attaching the cleaning blade 8 to the blade support member 7 is not difficult, and the yield (production efficiency) is increased. Can be.
[0052]
Further, since the cleaning blade 8 has a thickness of 0.15 mm or less, it is possible to prevent the linear pressure between the cleaning roll 6 and the cleaning blade 8 from becoming too strong. Therefore, damage to the cleaning roll 6 and wear of the cleaning blade 8 are reduced, and the life of the cleaners CL1 to CL3 and the image forming apparatus U can be extended. Further, since the thickness of the cleaning blade 8 is 0.15 mm or less, the difference in linear pressure between the upper and lower limits of the mechanical tolerance of the amount of biting of the blade 8 into the roll 6 can be reduced. Therefore, stable cleaning performance can be obtained. In addition, since the linear pressure is appropriate and the free length is 15 mm or less, the size of the cleaners CL1 to CL3 can be reduced, and the size of the image forming apparatus U can be reduced.
[0053]
(Example of change)
As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. It is possible to do. Modifications (H01) and (H02) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the first embodiment, the belt drive roll Rd is grounded (grounded), and the toner collection biases V1 and V2 having a polarity opposite to the charge polarity of the toner are applied to the cleaning roll 8 to collect the toner. Then, the residual toner on the surface of the intermediate transfer belt B can be collected by grounding the cleaning roll 8 and applying a toner collecting bias having the same polarity as the charged polarity of the toner to the belt driving roll Rd. (H02) In the first and second embodiments, the cleaners CLb, CL1 to CL3 are not only the cleaners for cleaning the intermediate transfer members B, B1 to B3, but also the secondary transfer device T, the transport belt BH, and the photosensitive members Py to It can also be used as a cleaner for cleaning Pk.
[0054]
【The invention's effect】
The above-described image forming apparatus of the present invention can provide the following effects (E01) to (E07).
(E01) It is possible to provide a long-life cleaner and an image forming apparatus having a simple configuration and capable of obtaining high cleaning performance over a long period of time.
(E02) It is possible to provide a cleaner and an image forming apparatus in which the linear pressure of the blade tip on the cleaning roll is appropriate with the upper and lower limits of the mechanical tolerance of the amount of blade biting into the cleaning roll.
(E03) Polymerized toner that is difficult to clean can be stably cleaned.
(E04) Since a metal roll is used as the cleaning roll and a brush or a bias applied to the brush is not required, the cost can be reduced.
(E05) Since the cleaning blade does not come into direct contact with the toner image carrier, the life can be extended.
(E06) Since the upper limit of the linear pressure of the cleaning blade is suppressed, the cleaning roll is not damaged.
(E07) Since the linear pressure at the upper and lower limits of the mechanical tolerance of the bite amount is within an appropriate range, good cleaning performance can be stably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall explanatory diagram of Embodiment 1 of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of the belt cleaner shown in FIG. 1, and FIG. 2A is a view showing a state in which the belt cleaner has contacted the intermediate transfer belt and moved to a cleaning position for cleaning toner on the intermediate transfer belt; FIG. 2B is a view showing a state in which the belt cleaner has moved to a standby position separated from the intermediate transfer belt.
FIG. 3 is an enlarged explanatory view of a cleaning roll and a cleaning blade of the belt cleaner.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the blade thickness and the free length of the cleaning blade according to the first embodiment.
5 is a graph showing the relationship between the blade bite amount and the linear pressure in Examples and Comparative Examples. FIG. 5A is a graph of Comparative Example 1, FIG. 5B is a graph of Comparative Example 2, and FIG. 5C. Is a graph of Example 1.
FIG. 6 is an overall explanatory diagram of an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 1 of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
B, B1, B2, B3 ... toner image carrier,
CLb, CL1 to CL3 ... cleaner,
V1, V2: toner collecting bias,
1 .... toner collection container,
6. Cleaning roll,
8. Cleaning blade,
10 ... toner collecting bias applying means.

Claims

An image forming apparatus comprising the following constituent requirements (A01) to (A03):
(A01) A toner collection container disposed adjacent to a surface of a toner image carrier that rotates while carrying a toner image, and a toner collection container that collects toner attached to the surface of the toner image carrier, and is rotatable with the toner collection container. A cleaning roll having a metal cylindrical surface to which supported and collected toner adheres, a fixed side portion at one end fixedly supported by the toner collection container, and an unfixed free end portion at the other end side; A cleaner having a plate-shaped metal cleaning blade for causing the free end of the free end side portion to abut on the rotating cleaning roll surface to scrape toner adhered to the cleaning roll surface into the collection container; ,
(A02) the cleaning roll, which is disposed in contact with the toner image carrier and to which a toner collection bias for adsorbing toner adhered to the surface of the toner image carrier is applied;
(A03) The free length of the blade having a Young's modulus of 100 GPa or more, a thickness of 0.06 to 0.15 mm, and a length from the boundary of the free end side portion to the fixed side portion to the free end is 7. The cleaning blade set to 5 to 15 mm or less.

2. The image forming apparatus according to claim 1, comprising the following constituent requirements (A04):
(A04) The cleaning blade formed of stainless steel

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus has the following configuration requirements (A05) and (A06).
(A05) the toner including a spherical toner,
(A06) The cleaner, wherein a linear pressure at a contact portion between the cleaning roll and the cleaning blade is set to 2 gf / mm to 5 gf / mm.

The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising the following constituent requirements (A07):
(A07) A roll-side toner collecting bias applying unit that grounds the cleaning roll, and a bias that is disposed opposite to the cleaning roll and has the same polarity as the charged polarity of the toner is applied to the back side of the toner image carrier. And a bias application unit for toner collection, which is opposite to the above.

The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3, comprising the following constituent requirements (A08):
(A08) Toner collecting bias applying means for applying the toner collecting bias having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the cleaning roll.