JP2005010511A - Cleaning device for image carrier, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として像担持体上の残留トナーを除去するために使用されるクリーニング装置、及び同装置を使用した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真複写機などの画像形成装置における、像担持体上の残留トナークリーニング装置として、ゴムブレードを使用したものが広く用いられている。このクリーニング装置においては、像担持体表面に圧接されたゴムブレードが、そのエッジ部で残留トナーを塞き止め、掻き落とすことによって残留トナーを除去している。ゴムブレードは、像担持体表面への密着性が高く、表面を傷つけにくく、また像担持体との接触圧力を所望の値に設定し易い、など様々な利点を有する。
【0003】
一方、ゴムブレードのエッジと像担持体表面との圧接部分(以下単に「圧接部」とする)付近には、除去されたトナーや外添剤などが蓄積されている。ゴムブレードが長時間使用されていると、これら蓄積物による負荷が増し、エッジが持ち上げられ、クリーニング性能が低下することがある。
クリーニング性能の低下が進行すると、粒径の小さな外添剤から圧接部を通過する。このようにして通過した外添剤やトナーが像担持体に固着したり埋め込まれたりすると、画質劣化の要因となるので好ましくない。また、トナーや外添剤は、エッジ部分から長時間に亙って圧力を受けながら滞留しているので凝集することがある。このような凝集体は、部分的なエッジの破損、摩耗を促進させ、結果的に、トナー等が除去されない、いわゆるクリーニング不良が発生する要因ともなる。
【0004】
このような事態を回避するために、ゴムブレードを像担持体の軸方向に往復運動させることによって、ブレードエッジの劣化を防ぐ技術が知られている。この技術によれば、当該往復運動によって、ブレードエッジに微小な変形が与えられ、トナーや外添剤が圧接部に蓄積しにくくなる。しかし、像担持体に過度の振動を与えると画質劣化の恐れがある。そこで、この技術では、ブレードの往復運動のストローク又は速度を制御することによって、画質劣化を防止している。このような従来技術に関しては、例えば、特許文献1に開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭64−40875号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年画像形成装置に対する高画質化の要求は厳しく、トナーが小径化、球形化する傾向にある。ゴムブレードによって、これら小粒径且つ球形のトナーを除去するためには、像担持体との押圧力をあげるか、又は像担持体に対する密着性を高める必要がある。ところが、そのように像担持体との摩擦力を大きくした条件下でブレードを往復運動させると、ブレードの劣化を促進させる結果となって好ましくない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ブレードに過度な負担をかけずに、トナーや外添剤等の蓄積によるクリーニング性能の低下や、これら微小粒体の凝集体によるブレードエッジの磨耗や欠損を防止し得る像担持体のクリーニング装置、及び同装置を使用した画像形成装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る像担持体のクリーニング装置は、回転駆動される像担持体表面に付着した残留トナーなどの付着物を塞き止め、除去する、特にブレード形状を有する付着物除去手段と、前記塞き止めた位置近傍に蓄積した付着物に対して気体を吐出する気体吐出手段とを具備することを特徴としている。
かかるクリーニング装置によれば、気体吐出手段によって、付着物除去手段と像担持体表面との圧接部付近に蓄積したトナーや外添剤の凝集体が吹き飛ばされるので、ブレードエッジに過度な負担がかからず、ブレードの磨耗や破損が生じる恐れが少ない。従って、ブレードの寿命も延び、ひいてはこのクリーニング装置が搭載される画像形成装置の耐久性、信頼性も高めることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0009】
<第1実施形態>
<画像形成装置100の概要>
図1は、本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置300と、その設置環境の断面図である。クリーニング装置300は、画像形成装置100内に使用され、像担持体である感光体ドラム200上に付着した残留トナーを除去する装置である。まず始めに、画像形成装置100について説明する。
【0010】
感光体ドラム200は、図示せぬ駆動装置によって、矢線a方向へ220mm/secで回転駆動されている。なお、この回転速度は、感光体ドラム200の表面において、任意の1点が接線方向に有する直線速度である。
バイアス帯電ロール10は、感光体ドラム200を帯電させるための帯電装置であり、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されている。バイアス帯電ロール10と感光体ドラム200は、微小な間隙を挟んで対面しており、この間隙に生じる放電によって、感光体ドラム200の表面は一様に帯電する。本実施形態において、その帯電電位は−700Vである。
露光ビーム20は、図示せぬ露光装置から発せられた露光用のビームである。感光体ドラム200は、光導電性を有しており、露光ビーム20が照射された部分は導電性となって帯電電荷が逃げ、露光されない部分にのみ帯電電荷が残るようになっている。露光装置は、予め形成したい画像パターンに基づく露光パターンに従って、感光体ドラム200の表面に露光ビーム20を照射する。露光された部分は表面電位が減少する。なお、本実施形態においては、露光部分の表面電位は−300Vとなっている。この露光が終了すると、感光体ドラム200の表面には、帯電電荷による静電潜像が形成される。
【0011】
現像装置30は、感光体ドラム200上に形成された静電潜像を可視画像化する装置である。現像装置30の現像ロール31は、アルミニウムやSUS等非磁性体で構成された回転可能な現像スリーブ(図示略)と、この現像スリーブ内に固定配置されるマグネットロール(図示略)を有し、現像スリーブと感光体ドラム200の周面との間隙を一定に保ちつつ、感光体ドラム200の回転速度の1.75倍、即ち385mm/secで回転駆動されている。ここで言う回転速度も、感光体ドラム200と同様、現像ロール31の表面において、任意の1点が接線方向に有する直線速度である。
【0012】
この現像装置30の内部では、トナー(外添剤含む)及びキャリアからなる二成分現像剤が撹拌されており、この撹拌によって、トナーは摩擦帯電されている。この二成分現像剤は、マグネットロールの磁力によって現像スリーブ上に付着し、現像スリーブの回転に伴って、感光体ドラム200と近接した現像位置まで運ばれる。ここで、現像ロール31に現像バイアスが印加され、現像剤は、感光体ドラム200に付着して、静電潜像を可視画像であるトナー像とする。本実施形態においては、−580Vの直流電圧に、ピーク間電圧が1.0kV、周波数4.0kHz、デューティ比0.6の矩形波交流電圧が重畳された現像バイアスが使用されている。
【0013】
ここで、現像剤について説明する。
本実施形態において使用されるトナーは、乳化重合法により作成されており、体積平均粒径は5.8μmである。即ち、従来のブレードでは除去しにくいとされる、粒径3〜7μmの小径トナーを具現化したものである。また、トナーの形状を表す数値として、トナー形状係数がある。トナー形状係数とは、トナーの投影面積と、それに外接する円との面積比を、複数のトナー粒子に対して算出し、その代表値を取ったものである。なお、算出式は下記(1)式によって表される。このトナー形状係数は、トナーが真球の場合「100」となり、形状が崩れるに連れて増加する。本実施形態において、トナー形状係数は、「130」であり、真球に近いものとなっている。即ち、本実施形態で使用されるトナーは、小径且つ球形のトナーである。
【数1】
【0014】
トナーには、平均粒径10〜150nmの外添剤が添加される。外添剤は、トナーに付着して、トナーの帯電を制御したり、トナー間に適度な隙間を形成したりするためのものである。本実施形態において、外添剤には、シリカ(SiO2)系、又はチタニア(TiO2)系の無機微粒子が用いられている。また、トナーに電荷を付与するためのキャリアは、平均粒径35μmのフェライトビーズである。
【0015】
画像形成装置100の説明に戻る。感光体ドラム200の表面に形成された可視画像であるトナー像は、転写装置40によって転写材41に転写される。そして、トナー像を保持した転写材41は、図示せぬ定着装置によって、加熱、加圧などの定着処理がなされた後、装置外に排出される。画像形成装置100による画像形成は大略このような過程で行われている。
【0016】
一方、感光体ドラム200から転写材41への現像剤の転写効率は、100%ではない。従って転写装置40を通過した後の感光体ドラム200には、その表面にいわゆる残留トナーが付着している。無論、外添剤も同様に感光体ドラム上に残留しているが、ここではそれらを含めて残留トナーと称することとする。この残留トナーをこのまま放置すると、画質劣化の要因となることは既に述べた。画像形成装置100においては、本実施形態に係るクリーニング装置300によって、この残留トナーが除去されている。
【0017】
<クリーニング装置300の構成>
図2は、図1においてクリーニング装置300を矢印Aの方向からみた断面図である。以下に、図1及び図2を適宜使用して、本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置300について説明する。
【0018】
クリーニング装置300は、転写装置40よりも感光体ドラム200の回転方向下流側(以降、単に「下流」とし、「上流」も同様に定義する)に設けられており、感光体ドラム200に沿って設置されたハウジング310、ハウジング310内に一部が設置された、エア吐出装置320及び除去トナー搬送装置330、そしてハウジング310に一端が固定されたクリーニングブレード340(以降「ブレード340」とする)からなる。
【0019】
ハウジング310は、感光体ドラム200の軸方向に渡って細長く開口した開口部を、感光体ドラム200と近接させた状態で固定されている。図1に示すように、ハウジング310の内部は、この開口部からハウジング310内部に向かうに連れ、下方に徐々に広まった空間となっている。また、ハウジング310の側面の一部には、ハウジング310内の気圧上昇を防止するための排出口311が設けられている。排出口311は、図示せぬフィルタで覆われている。
【0020】
図1において、ハウジング310の開口部上端には、ハウジング310の開口辺と略同一の長さを有するブレード340の一端が固定されている。ブレード340の自由端は、感光体ドラム200の表面に圧接されている。かかる構成の下、ブレード340は、感光体ドラム200の表面に付着したままハウジング310内に進入した残留トナーを、その圧接部において塞き止め、感光体ドラム200から除去する。
尚、本実施形態において、ブレード340は、JISA硬度が「75」、反発弾性が47%、厚さ2mm、自由長8mmのウレタンゴムで構成されている。ブレード340は、感光体ドラム200に対し、25度の当接角度でそのエッジ部分を感光体ドラム200の表面に1mm食い込ませ、3.5gf/mmの押圧力で感光体ドラム200に押圧されている。ここで、「3.5gf」とは、3.5gの質量を有する物質に作用する押圧力のことである。
【0021】
ハウジング310内には、エア吐出装置320、及び除去トナー搬送装置330のそれぞれ一部が設けられている。まずエア吐出装置320から説明する。エア吐出装置320は、感光体ドラム200上に圧縮されたエアを吐出する装置であり、エア搬送路321、エア吐出ノズル322、及び圧縮エア供給装置323から構成されている。
【0022】
図3は、圧縮エア供給装置323のブロック図である。圧縮エア供給装置323は、エアポンプ324、エアタンク325、エアタンク325に設けられた電磁弁326、及び電磁弁326の開閉を始め圧縮エア供給装置323の動作を制御する制御装置327から構成される。
【0023】
このような構成の下、エアタンク325には、エアポンプ324から適宜エアが送りこまれ蓄積されている。エアタンク325内のエアの蓄積量が十分になると、制御装置327は所望のタイミングで電磁弁326を開弁する。エアタンク325にはエア搬送路321が電磁弁326を介して繋がっており、電磁弁326が開くことによって、エアタンク325内で圧縮されたエアが、エア搬送路321に供給される。エア搬送路321は、ハウジング310内に設けられたエア吐出ノズル322に繋がっている。ハウジング310の外壁部分とエア搬送路321の外壁部分とは、ハウジング310内の気体がハウジング外に漏出しないよう、気密性を保って接合されている。
【0024】
エア吐出ノズル322は、ハウジング310内において、ハウジング310の開口部を介して感光体ドラム200と対向配置されている。エア吐出ノズル322は、先端に当該開口部の長辺と略同じ長さのスリット状の吐出口を有し、その吐出口を、感光体ドラム200とブレード340との圧接部分(以下、単に『圧接部』とする)に向けている。エア吐出ノズル322は、ブレード340と感光体ドラム200との圧接点から上流側2.5mmの位置において、感光体ドラム200表面から垂直に2mm離れた位置に吐出口が配置されるように設置位置が決められている。エア吐出ノズル322の吐出口のスリット幅は0.3mmで、エア搬送路321との接続部に向かうに連れ、その幅は若干広がっている。エア吐出ノズル322からは、最大流速50m/secの圧縮エアが吐出される。
【0025】
続いて、除去トナー搬送装置330について説明する。
ハウジング310と、エア搬送路321との接合面下部には、円筒状の除去トナー搬送管331の一端部が接合され、ハウジング310とその内部において繋がっている。この接合部において、ハウジング310の外壁と除去トナー搬送管331の外壁とは、前述のエア搬送路321と同様に気密的に接合されている。除去トナー搬送管331の、他端部付近には、下方に向かってトナー回収タンク332が設置されている。
【0026】
ハウジング310内の、エア搬送路321下方には搬送オーガ333が設置されている。搬送オーガ333は、感光体ドラム200の軸方向に向かって延びる回転軸に、板状部材を螺旋状に設けてなる。搬送オーガ333の回転軸は、除去トナー搬送管331とハウジング310との接合部を通過して、除去トナー搬送管の端部にその一端が固定されており、図示せぬ他端部は、図示せぬ駆動装置に接続され、回転可能となっている。この回転によって、搬送オーガ333は、付近に存在する微粒子をゆっくりと図2における左方向へ運ぶことができる。
【0027】
<クリーニング装置300の動作>
かかる構成を有するクリーニング装置300の動作について説明する。
感光体ドラム200の回転に伴って、圧接部には残留トナーが蓄積する。既に述べたように、この残留トナーには、トナーの他に外添剤も含まれるものとする。ブレード340によって感光体ドラム200から除去される、この残留トナーの内、一部の粒子は、重力によって搬送オーガ333の設置空間に自然に落下する。搬送オーガ333は、前述のように回転しているから、これらの微粒子は、除去トナー搬送管内をゆっくりと図2において左方向に移動し、最終的にトナー回収タンク332に向かって落下する。
【0028】
このように自然に圧接部から乖離するもの以外は、圧接部にある程度の期間堆積することとなる。図4は、圧接部近傍の拡大図である。図示のように、圧接部から、その上流側にかけて、空間は楔形になっており、圧接部に近い程、感光体ドラム200とブレード340との間隙は小さくなっている。従って、この圧接部に堆積する粒子は、自然とその大きさによって存在領域が異なってくる。本実施形態においては、圧接部からその上流側に向かって、小粒径の外添剤、大粒径の外添剤、外添剤の凝集体そしてトナーの順で蓄積されている。
【0029】
エア吐出装置320は、制御装置327によって、そのエア吐出のタイミング及び吐出時間が制御されている。本実施形態において、制御装置327は、一回の画像形成が終了する毎に、0.5秒間エアを吐出するように制御を行っている。エア吐出ノズル322の吐出口は、圧接部に向けて配設されているから、吐出されたエアは、圧接部に直接到達する。この際、図4から明らかなように、吐出されたエアが接触するのは、最も外側に堆積しているトナーとなる。このトナーは、エアによって圧接部から乖離させられ、ハウジング310内を飛散する。また、このようにトナーが圧接部から乖離させられるのに伴って生じる隙間を通して、トナーの内側に堆積している外添剤の凝集体にも吐出されたエアの一部が到達する。このエアにより、外添剤の凝集体の一部も、トナーと同様に圧接部より乖離させられ、ハウジング310内を飛散する。そして、これら飛散したトナーや外添剤の凝集体は、重力によって自然に搬送オーガ付近まで落下し、除去トナー搬送管331内を通過して、トナー回収タンクに回収される。結果として、圧接部からは、残留トナーの内、トナーや外添剤の凝集体など比較的大粒径の粒子が除去される。
【0030】
本実施形態に係るクリーニング装置は、このようにして、圧接部上流に蓄積した、主にトナーや外添剤の凝集体からなる大粒径粒子を確実に除去することができる。従って、ブレード340が、これら大粒径粒子によって破損または磨耗することを防止することができる。尚、このエア吐出によっても、ブレード340のエッジ近傍に堆積する小粒径粒子(小粒径の外添剤又は大粒径の外添剤)は、吹き飛ばされずに当該圧接部に残留する場合が多い。しかしながら、これら小粒径の微粒子は、ブレード340と感光体ドラム200との間の摩擦力を低減する効果があるため、必ずしも除去する必要がない。
【0031】
本実施形態に係るクリーニング装置300は、上記した様に制御装置327によって、エア吐出を間欠で行う制御がなされ、不要に大量のエアを吐出させないように構成されている。従って非常に経済的である。また、本実施形態に係るエア吐出ノズル322は、先端部のエア吐出口のスリット幅が、エア搬送路321との接合部の幅よりも小さく構成されている。従って、少ないエア供給量で非常に大きいエア流速を得ることができる。このため、上記した間欠式のエア吐出制御とあいまって、圧縮エア供給装置323、ひいてはクリーニング装置300は、非常にコンパクト且つ簡易に構成されている。従って、クリーニング装置300は高い設置性を有している。また、エア供給量が少ないため、ハウジング310内の空気圧上昇を抑えられるので、ハウジング310の開口部などから、トナーや外添剤などの除去物質が噴出することも回避できる。
【0032】
また、本実施形態に係るクリーニング装置300は、エア吐出によって残留トナーを除去しているが、エアを使用した態様はこれに限定されず、エアで吸引する装置を用いても残留トナーを除去することができる。然るに、エア吸引は、エア吐出程の残留トナー除去効率を有さない場合が多い。それは、吸引されるエアが、吐出されるエア程指向性を有さない為である。更には、エア吸引によるクリーニングを行うためには設置上の制約も多い。本実施形態の態様によれば、これらの問題が生じず、エア吸引によるクリーニングと比較して、非常に簡便な構成によって微粒子を除去することができるので好ましい。
【0033】
本実施形態に係るクリーニング装置300において、ハウジング310には複数の排出口311が設けられており、ここからエアが排出されるようになっている。また排出口311にはフィルタが設けられているから、ここから、除去されたトナがハウジング外に飛散することはない。ハウジング310内に圧縮エアが吐出されると、ハウジング310内の圧力が上昇する懸念があるが、この排出口311から適宜エアが排出されるので、本実施形態において、ハウジング310内部の圧力上昇は極僅かに留まっている。従って、ハウジング310内部の圧力上昇によって、除去されたトナーがハウジング外に噴出するような事態は生じない。
また、エアは圧接部に直接吐出される為、圧接部近傍は、局所的に圧力上昇を起こしやすいが、ハウジング310の内部は、開口部から内部下方に向かうに連れ、徐々に広まった空間となっているから、この圧力上昇は、この空間によって直ちに緩和される。このように、本実施形態に係るクリーニング装置300においては、ハウジング310内部の圧力上昇が極めて起こりにくくなっているのである。
【0034】
尚、本実施形態に係る画像形成装置100は、転写材41に直接トナー像が転写されるが、画像形成装置の態様はこれに限定されない。例えば、無端ベルト形状を有する中間転写体に一旦トナー像を転写し、更に中間転写体上のトナー像を転写材に転写する中間転写方式の画像形成装置であっても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、クリーニング装置のクリーニング対象も、本実施形態の態様に限定されない。例えば、上記した中間転写体の表面の残留トナー除去に使用されても好適である。更には、像担持体を有する画像形成装置であれば、その像担持体上の残留トナー除去に本発明に係るクリーニング装置を使用することができる。
【0035】
尚、本実施形態において、制御装置327は、画質への悪影響を避けるため、画像形成終了時にエアを吐出するように電磁弁326の開閉を制御しているが、エア吐出のタイミングはこれに限定されない。画像形成中であっても、画像と画像の間のいわゆるインターイメージ部でエア吐出を行っても良い。更には、画像形成に影響のない範囲で、画像形成中にエア吐出を行っても良い。
【0036】
また、本実施形態において、エアの吐出時間は0.5秒となっているが、実施の態様はこれに限定されない。これより長くても本実施形態にかかる効果が阻害されることはない。更には、エアの吐出を間欠ではなく常時吐出としても良い。また、エア流速も、本態様に限定されることなく、圧接部上流側の大粒径粒子を除去できる範囲で自由に決定される。このエア流速は、圧縮エア供給装置の構成、及び、エア搬送路又はエア吐出ノズルの構造次第で自在に設定することができる。従って、例えば、エア吐出時間を更に短くしたい場合には、エア流速を高めて残留トナー除去性を高める、といったことも容易に実現可能である。
【0037】
本実施形態は、ブレード340の自由端が下方を向く画像形成装置を使用しているが、ブレードの設置形態はこれに限定されない。ブレードの自由端を上方に向けて感光体ドラムに圧接する画像形成装置においては、圧接部における残留トナーの蓄積がより顕著であるが、このような画像形成装置に対しても、本発明に係るクリーニング装置を使用することができる。
【0038】
本実施形態において、エア吐出ノズル322は、その吐出口から圧接部に直接エアが吹き付けられる位置に設置されているが、エア吐出ノズル、及びエア吐出口の位置は、これに限定されない。エア吐出口から吐出されたエアが、圧接部上流側に位置する大粒径粒子に到達し、これを除去できれば良い。例えば、本実施形態よりも更に上流側にエア吐出口が設けられていても、上述したようにエア流速を制御すれば、容易に圧接部上流にエアを到達させることができる。
尚、本実施形態では、残留トナーを除去するために圧縮エアを吐出しているが、吐出する気体はこれに限定されない。例えば、アルゴンガス等、化学的に不活性なガスを使用しても良い。
【0039】
<第2実施形態>
さて、上述の第1実施形態において、エア吐出口の向きは、感光体ドラム200の回転軸に対して、ほぼ垂直である。このような向きでエアを吐出すると、圧接部におけるエアの対流領域が小さく、局所的に圧力上昇が起こって十分に残留トナー除去効果が得られなくなる可能性がある。ここでは、そのような問題を解決し得るクリーニング装置について説明する。
【0040】
図5は、本発明の第2実施形態に係るクリーニング装置400と、その設置環境を説明する断面図である。尚、図1と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係るエア吐出装置320は、エア吐出ノズル322の代わりに、複数のエア吐出ノズル401を有する点が第1実施形態と異なっている。
【0041】
エア吐出ノズル401は、円錐の頂点付近を切り取ったような、吐出口に向かうに従って先端がすぼまった形状を有するノズルである。ノズルの吐出口径は2.5mmで、感光体ドラム200の軸方向に沿って20mmのピッチで複数配設されている。エア吐出ノズル401の吐出口の位置は、第1実施形態と同様である。また、エア吐出ノズル401から吐出されるエアの最大流速は100m/secである。エア吐出ノズル401は、エア吐出口が、感光体ドラム200の回転軸に対して直交しないように、且つ吐出されたエアが、図5におけるハウジング310左端部に設けられた排出口311に向かうように、適度に傾いた状態で配設されている。
【0042】
かかる構成の下、エア吐出ノズル401から圧縮エアが吐出されると、エアは感光体ドラム200の表面に沿って回転軸方向に流れる。吐出されたエアは、まず圧接部上流の各吐出口と対向した部分に直接噴射され、その部分に堆積した残留トナーを感光体ドラム200の回転軸方向に吹き飛ばした後、同方向に沿って流れ、この吹き飛ばされたトナーに隣接する残留トナーを、同じく感光体ドラム200の回転軸方向に吹き飛ばす。
【0043】
このように、本実施形態の態様によれば、エア吐出ノズルを感光体ドラム200の軸方向に、感光体ドラム200の全幅に渡って設ける必要が生じない。従って、エア吐出装置320で使用されるエアの量を軽減することができ、更なるコストダウンを図ることができる。また、吐出されたエアは、感光体ドラムの軸方向にそって流れ、ハウジング310に設けられた排出口311に向かう。従って、吐出されたエアが、密閉空間に入り込むことによって不要な圧力が発生することがなく、残留トナー除去効果が一層高められる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクリーニング装置は、圧接部近傍の上流側に堆積した、トナーや外添剤の凝集体等の大粒径粒子を、安価な構成によって当該圧接部から確実に除去することができる。従って、従来これら大粒径の粒子によって生じていたクリーニングブレードの欠損や磨耗を防止することができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るクリーニング装置によって感光体ドラムから残留トナーが除去される。従って、クリーニング不良や、クリーニングブレード磨耗・欠損による画質劣化が生じにくく、またクリーニングブレードの寿命が延びることによって、装置のランニングコストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置300と、その設置環境を示す断面図。
【図2】図1においてA方向から見たクリーニング装置300の断面図。
【図3】同クリーニング装置300における圧縮エア供給装置323のブロック図。
【図4】同実施形態に係るブレード340と感光体ドラム200との圧接部付近の拡大図。
【図5】本発明の第2実施形態に係るクリーニング装置400の断面図。
【符号の説明】
10・・・バイアス帯電ロール、20・・・露光ビーム、30・・・現像装置、31・・・現像ロール、40・・・転写装置、41・・・転写材、100・・・画像形成装置、200・・・感光体ドラム、300・・・クリーニング装置、310・・・ハウジング、311・・・排出口、320・・・エア吐出装置、321・・エア搬送路、322・・・エア吐出ノズル、323・・・圧縮エア供給装置、324・・・エアポンプ、325・・・エアタンク、326・・・電磁弁、327・・・制御装置、330・・・除去トナー搬送装置、331・・・除去トナー搬送管、332・・・トナー回収タンク、333・・・搬送オーガ、340・・・クリーニングブレード、400・・・クリーニング装置、401・・・エア吐出ノズル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning device mainly used for removing residual toner on an image carrier and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
A device using a rubber blade is widely used as a residual toner cleaning device on an image carrier in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine. In this cleaning device, a rubber blade pressed against the surface of the image carrier blocks the residual toner at the edge portion and removes the residual toner by scraping it off. The rubber blade has various advantages such as high adhesion to the surface of the image carrier, less damage to the surface, and easy setting of the contact pressure with the image carrier.
[0003]
On the other hand, removed toner, external additives, and the like are accumulated in the vicinity of the pressure contact portion (hereinafter simply referred to as “pressure contact portion”) between the edge of the rubber blade and the surface of the image carrier. If the rubber blade is used for a long time, the load due to these accumulations increases, the edge is lifted, and the cleaning performance may be deteriorated.
As the cleaning performance decreases, the external additive having a small particle diameter passes through the pressure contact portion. If the external additive or toner that has passed in this way is fixed or embedded in the image carrier, it is not preferable because it causes deterioration of image quality. Further, the toner and the external additive may be aggregated because they stay while receiving pressure from the edge portion for a long time. Such an agglomerate promotes partial edge breakage and wear, and as a result, causes a so-called cleaning failure in which toner or the like is not removed.
[0004]
In order to avoid such a situation, a technique for preventing deterioration of the blade edge by reciprocating a rubber blade in the axial direction of the image carrier is known. According to this technique, the reciprocating motion gives a minute deformation to the blade edge, and the toner and the external additive are less likely to accumulate in the pressure contact portion. However, if excessive vibration is applied to the image carrier, the image quality may be deteriorated. Therefore, in this technique, image quality deterioration is prevented by controlling the stroke or speed of the reciprocating motion of the blade. Such a conventional technique is disclosed in Patent Document 1, for example.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-64-40875
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, the demand for higher image quality in image forming apparatuses is severe, and the toner tends to become smaller in diameter and spherical. In order to remove the small-diameter and spherical toner with the rubber blade, it is necessary to increase the pressing force with the image carrier or to improve the adhesion to the image carrier. However, if the blade is reciprocated under such a condition that the frictional force with the image carrier is increased, the deterioration of the blade is promoted, which is not preferable.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and reduces the cleaning performance due to accumulation of toner, external additives, etc. without applying an excessive burden on the blade, and the blade edge due to an aggregate of these fine particles. An object of the present invention is to provide an image carrier cleaning device capable of preventing wear and loss of the image and an image forming apparatus using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the image carrier cleaning device according to the present invention has a blade shape in particular to block and remove deposits such as residual toner attached to the surface of the image carrier that is driven to rotate. The apparatus is characterized by comprising deposit removing means and gas discharge means for discharging gas to the deposit accumulated in the vicinity of the blocked position.
According to such a cleaning apparatus, the aggregate of toner and external additive accumulated near the pressure contact portion between the deposit removing means and the image carrier surface is blown off by the gas discharge means, so that an excessive burden is applied to the blade edge. Therefore, there is little risk of blade wear or breakage. Accordingly, the life of the blade is extended, and as a result, the durability and reliability of the image forming apparatus on which the cleaning device is mounted can be improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0009]
<First Embodiment>
<Outline of
FIG. 1 is a sectional view of a
[0010]
The
The
The exposure beam 20 is an exposure beam emitted from an exposure apparatus (not shown). The
[0011]
The developing device 30 is a device that visualizes the electrostatic latent image formed on the
[0012]
Inside the developing device 30, a two-component developer composed of toner (including an external additive) and a carrier is stirred, and the toner is frictionally charged by the stirring. The two-component developer adheres onto the developing sleeve by the magnetic force of the magnet roll, and is carried to a developing position close to the
[0013]
Here, the developer will be described.
The toner used in this embodiment is prepared by an emulsion polymerization method and has a volume average particle size of 5.8 μm. That is, it is an embodiment of a small-diameter toner having a particle diameter of 3 to 7 μm, which is difficult to remove with a conventional blade. A toner shape factor is a numerical value representing the shape of the toner. The toner shape factor is obtained by calculating the area ratio between the projected area of the toner and the circle circumscribing the toner for a plurality of toner particles and taking a representative value thereof. The calculation formula is represented by the following formula (1). The toner shape factor is “100” when the toner is a true sphere, and increases as the shape collapses. In the present embodiment, the toner shape factor is “130”, which is close to a true sphere. That is, the toner used in this embodiment is a small-diameter and spherical toner.
[Expression 1]
[0014]
An external additive having an average particle diameter of 10 to 150 nm is added to the toner. The external additive adheres to the toner and controls charging of the toner or forms an appropriate gap between the toners. In this embodiment, the external additive includes silica (SiO 2 2 ) Or titania (TiO) 2 ) -Based inorganic fine particles are used. The carrier for imparting electric charge to the toner is ferrite beads having an average particle diameter of 35 μm.
[0015]
Returning to the description of the
[0016]
On the other hand, the transfer efficiency of the developer from the
[0017]
<Configuration of
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
In FIG. 1, one end of a
In this embodiment, the
[0021]
In the
[0022]
FIG. 3 is a block diagram of the compressed
[0023]
Under such a configuration, air is appropriately fed from the
[0024]
The
[0025]
Next, the removal
One end of a cylindrical removal
[0026]
A
[0027]
<Operation of
The operation of the
As the
[0028]
Except those that naturally deviate from the pressure contact portion, the material is deposited on the pressure contact portion for a certain period of time. FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the pressure contact portion. As shown in the figure, the space is wedge-shaped from the pressure contact portion to the upstream side, and the closer to the pressure contact portion, the smaller the gap between the
[0029]
The air discharge device 320 has its air discharge timing and discharge time controlled by the
[0030]
In this way, the cleaning device according to the present embodiment can reliably remove the large particle size particles mainly composed of aggregates of toner and external additives accumulated upstream of the pressure contact portion. Therefore, it is possible to prevent the
[0031]
As described above, the
[0032]
In addition, the
[0033]
In the
In addition, since air is directly discharged to the pressure contact portion, the pressure in the vicinity of the pressure contact portion tends to increase locally, but the inside of the
[0034]
In the
Further, the cleaning target of the cleaning device is not limited to the aspect of this embodiment. For example, it may be suitably used for removing residual toner on the surface of the intermediate transfer member. Furthermore, in the case of an image forming apparatus having an image carrier, the cleaning device according to the present invention can be used for removing residual toner on the image carrier.
[0035]
In this embodiment, the
[0036]
Moreover, in this embodiment, although the discharge time of air is 0.5 second, the aspect of implementation is not limited to this. Even longer than this, the effect according to the present embodiment is not inhibited. Further, the air discharge may be always discharged instead of intermittent. Also, the air flow rate is not limited to this mode, and can be freely determined within a range in which large particle diameter particles upstream of the pressure contact portion can be removed. This air flow rate can be freely set depending on the configuration of the compressed air supply device and the structure of the air conveyance path or the air discharge nozzle. Therefore, for example, when it is desired to further shorten the air discharge time, it is possible to easily realize the residual toner removal property by increasing the air flow rate.
[0037]
Although the present embodiment uses an image forming apparatus in which the free end of the
[0038]
In the present embodiment, the
In this embodiment, compressed air is discharged to remove residual toner, but the gas to be discharged is not limited to this. For example, a chemically inert gas such as argon gas may be used.
[0039]
Second Embodiment
In the first embodiment described above, the direction of the air discharge port is substantially perpendicular to the rotation axis of the
[0040]
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the
[0041]
The air discharge nozzle 401 is a nozzle having a shape in which the tip is tapered toward the discharge port, such as the vicinity of the apex of a cone. The nozzles have a discharge port diameter of 2.5 mm, and a plurality of nozzles are arranged at a pitch of 20 mm along the axial direction of the
[0042]
Under this configuration, when compressed air is discharged from the air discharge nozzle 401, the air flows along the surface of the
[0043]
Thus, according to the aspect of the present embodiment, it is not necessary to provide the air discharge nozzle in the axial direction of the
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the cleaning device according to the present invention ensures that the large particle size particles, such as toner and agglomerates of external additives, deposited on the upstream side in the vicinity of the press contact portion are reliably separated from the press contact portion by an inexpensive configuration. Can be removed. Therefore, it is possible to prevent the cleaning blade from being damaged or worn by the particles having a large particle diameter.
In the image forming apparatus according to the present invention, residual toner is removed from the photosensitive drum by the cleaning device according to the present invention. Therefore, it is difficult to cause image quality deterioration due to poor cleaning or wear or loss of the cleaning blade, and the lifetime of the cleaning blade is extended, so that the running cost of the apparatus can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a
2 is a cross-sectional view of the
3 is a block diagram of a compressed
FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of a pressure contact portion between a
FIG. 5 is a sectional view of a
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記塞き止めた位置近傍に蓄積した付着物に対して気体を吐出する気体吐出手段と
を具備することを特徴とする像担持体のクリーニング装置。An adhering matter removing means for blocking and removing adhering matters such as residual toner adhering to the surface of the image carrier to be rotated;
A cleaning device for an image carrier, comprising: a gas discharge unit that discharges gas to the deposit accumulated in the vicinity of the blocked position.
ことを特徴とする請求項1記載の像担持体のクリーニング装置。2. The image carrier cleaning device according to claim 1, wherein the attached matter removing means has a blade shape, and an end thereof is pressed against the surface of the image carrier.
ことを特徴とする請求項1乃至2記載の像担持体のクリーニング装置。3. The image carrier cleaning apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge unit has a discharge port whose cross-sectional area decreases toward the tip, and discharges the gas from the discharge port. apparatus.
ことを特徴とする請求項1乃至3記載の像担持体のクリーニング装置。4. The image carrier cleaning apparatus according to claim 1, wherein the gas discharge means includes a plurality of discharge ports and discharges gas in a direction that forms an acute angle with a rotation axis of the image carrier. .
ことを特徴とする請求項1乃至4記載の像担持体のクリーニング装置。5. The image carrier cleaning device according to claim 1, wherein the gas discharge means discharges gas intermittently.
前記静電潜像を現像剤によって可視画像化する現像装置とを有する画像形成装置であって、
請求項1乃至5記載の像担持体のクリーニング装置を具備することを特徴とする画像形成装置。An image carrier for carrying an electrostatic latent image;
An image forming apparatus having a developing device that visualizes the electrostatic latent image with a developer,
An image forming apparatus comprising the image bearing member cleaning device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6, wherein the image carrier cleaning device removes the developer adhering to the image carrier.
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- 2003-06-19 JP JP2003175140A patent/JP2005010511A/en not_active Withdrawn
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