JP2005164618A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スティックスリップに由来する応力集中部の破損を回避し、長期間に渡って安定したクリーニングが可能なクリーニング装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】被当接体5に当接して当該被当接体5上の不要物を除去するクリーニングブレード30を備えるクリーニング装置において、クリーニングブレード30を、ベースとなるベース層31と、被当接体5に当接し、ベース層31より硬度の大なるエッジ層32とからなる二層構造とするとともに、クリーニングブレード30の食い込み量Lが前記エッジ層の層厚32aより大きくなるように構成されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの静電方式の画像形成装置において使用される像担持体や中間転写体などのトナー担持体上に残存したトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング装置及び画像形成装置に関する。
静電方式の画像形成装置においては、一般に、感光体の表面に静電荷を蓄積させ、その上に画像データに由来した露光を行って静電潜像を形成し、次に、帯電トナーを静電潜像に付着させてトナー像を作り、このトナー像を記録用紙に転写し、さらに加熱圧着させて記録用紙にトナーを固着させることによって画像形成を行っている。この画像形成の際、感光体上のトナーが完全に転写されれば問題は無いが、一部が感光体上に残ってしまう場合がある。この場合、そのまま次の画像形成処理を行うと次の記録用紙上に前の画像が残り残像(ゴースト)を発生させてしまい、画像品質を著しく劣化させてしまう。そのため、トナー像を転写した後の感光体上に残留したトナーは取り除く必要がある。
感光体上の残留トナーは、クリーニングブレードによって取り除かれる。クリーニングブレードは、感光体表面に当接するように設けられており、感光体が回転することによって摺擦してトナーを掻き落とすように構成されている。この際、クリーニングブレードと感光体との間には摩擦が生じるため、クリーニングブレードと感光体との間で「スティックスリップ」が発生する。スティックスリップとは、クリーニングブレードがスティック状態とスリップ状態とを交互に繰り返して起こす現象をいい、より具体的には、クリーニングブレードは回転する感光体と接触しているため、感光体から摩擦力を受けて変形し、応力を生じる。その応力が所定より小さい場合には、クリーニングブレードは感光体に張り付いて滑りを生じない「スティック状態」にあり、感光体の更なる回転に伴ってクリーニングブレードの応力が大きくなり所定の限界に達するとき、クリーニングブレードと感光体との間に滑りが生じて「スリップ状態」となるものをいう。
このスティックスリップにより、クリーニングブレード部材内には応力が集中する部分(応力集中部)が構成され、長期間の使用によりその応力集中部が劣化し、「欠け」などの破損を生じさせる問題があった。この問題は、応力集中部が構成される領域のクリーニングブレードが硬度の高い材料より構成されている場合(すなわち、クリーニングブレードがもろい材料より構成されている場合)に特に顕著となり、その結果、クリーニングブレードの耐久性が低下して長期間の使用が困難となっていた。
応力集中部の破損を回避するためには、クリーニングブレードを硬度の低い材料より構成することが好ましい。しかしながら、クリーニングブレードを構成する材料の硬度が低すぎると、スティックスリップの振幅が過剰となり、スティック状態からスリップ状態に変化する際に生じるクリーニングブレードと感光体との隙間からトナーがすり抜け、クリーニング性が低下してしまう問題があった。特に、最近の画像形成装置においては、小粒径トナー・球形トナーが用いられるようになっており、クリーニング不良が発生し易くなっていた。
特許文献1には、硬度の異なる部材を2層積層した構造のクリーニングブレードが提案されているが、クリーニングブレードをトナー担持体に当接させた場合の応力集中部を制御するなどは、全く記載されていない。
特開2002−214989号公報
本発明はこのような実情に鑑みなされたものであり、その課題は、スティックスリップに由来する応力集中部の破損を回避し、長期間に渡って安定したクリーニングが可能なクリーニング装置及び画像形成装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様に係るクリーニング装置の発明は、被当接体に当接して当該被当接体上の不要物を除去するクリーニングブレードを備えるクリーニング装置において、前記クリーニングブレードを、ベースとなるベース層と、前記被当接体に当接し、前記ベース層より硬度の大なるエッジ層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの食い込み量が前記エッジ層の層厚より大きくなるように構成されていることを特徴とする。
この特徴によれば、クリーニングブレードの食い込み量をクリーニングブレードのエッジ層の厚みより大きくなるように制御することにより、クリーニングブレードを被当接体に当接させることによって生じるクリーニングブレード内の応力集中部を、硬度の小さい領域であるベース層に構成させることができる。よって、当該応力集中部の破損を回避することができ、長期間に渡って安定したクリーニング性能を得ることが可能である。
また、本発明の第2の態様に係るクリーニング装置の発明は、前記第1の態様において、前記エッジ層のJIS A硬度が90°以上であることを特徴とする。この特徴によれば、被当接体上の不要物を確実に取り除くことができる。
また、本発明の第3の態様に係る画像形成装置の発明は、トナー担持体と、前記トナー担持体に当接して当該トナー担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードとを備える画像形成装置において、前記クリーニングブレードを、ベースとなるベース層と、前記トナー担持体に当接し、前記ベース層より硬度の大なるエッジ層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの食い込み量が前記エッジ層の層厚より大きくなるように構成されていることを特徴とする。
この特徴によれば、クリーニングブレードの食い込み量をクリーニングブレードのエッジ層の厚みより大きくなるように制御することにより、クリーニングブレードをトナー担持体に当接させることによって生じるクリーニングブレード内の応力集中部を、硬度の小さい領域であるベース層に構成させることができる。よって、当該応力集中部の破損を回避することができ、長期間に渡って安定したクリーニング性能を得ることが可能である。
以下、本発明に係るクリーニング装置及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置について説明する。
本発明のクリーニング装置及び画像形成装置において使用される現像剤としてのトナーは特に限定されることはなく、例えば一成分非磁性トナーなどの公知のものを使用できる。
トナー粒子は通常のトナー粒子と同様に3〜8.5μm程度の平均粒径を有するものを使用できる。トナーの平均粒径は、例えば精密粒度分布測定装置、マルチサイザーIII(ベックマンコールター社製)を用いて測定することができる。なお、本発明においては、トナーの平均粒径は平均体積粒子径を示すものである。
また、トナー粒子の球形度は0.96以上のものを使用できる。トナーの平均球形度は、例えばフロー式粒子像分析装置FPIA−2100(シスメックス株式会社製)を用いて測定することができる。この装置にはフラットシースフローセルと、このセルを挟んで対向する位置にCCDカメラとストロボとが配置されている。そして、水などに分散させたトナー粒子を吸引してフラットシースフローセルを通過させ、通過する粒子を、ストロボをフラッシュさせた状態で撮影する。得られた画像をコンピューター処理し、個々の粒子の面積(粒子投影面積)および粒子投影像の周囲長を計測し、またコンピューターにより粒子の円相当径を計算することにより個々の粒子の球形度を求めることができる。
以下、図面に基づき本発明のクリーニング装置及び画像形成装置の構成について説明する。
図1はサイクルタイプの画像形成装置の全体構成を示す模式的な断面図である。この画像形成装置1には、装置本体3の内部に「トナー担持体」の一例である感光体5が矢印7方向に回転自在に設けられている。この感光体5の周囲には、回転方向7に沿って、帯電手段としての帯電器9、現像手段としてのロータリー現像ユニット11、転写体としての中間転写ベルト21およびクリーニング手段としてのクリーニング装置8が配設されている。
帯電器9は、帯電バイアス回路(図示せず)から帯電バイアスが印加されており、感光体5の外周面を一様に帯電させる。ロータリー現像ユニット11の下方には露光ユニット15が設けられ、この露光ユニット15からは、帯電器9によって帯電された感光体5の外周面に向けて画像形成指令を画像転換して得られる画像データに応じてレーザ光が照射され、感光体5上に画像形成指令に対応する静電潜像を形成する。
このように感光体5上に形成された静電潜像は、ロータリー現像ユニット11によってトナー現像されることにより可視像化される。本実施形態に係るロータリー現像ユニット11は、イエロー用の現像器12Y、シアン用の現像器12C、マゼンタ用の現像器12Mおよびブラック用の現像器12Kが回転軸13を中心として回転自在に設けられている。これらの現像器12Y、12C、12M、12Kは、図1に示す如くロータリー現像ユニット11の回転方向に沿って配列され、その回転方向で位置決めされることにより感光体5に対置した状態でトナーを感光体5に供給する。そして、感光体5上の静電潜像が選択されたトナー色によりトナー像が形成されて可視像化される。図1では、イエロー用の現像器12Yが感光体5に対置して当該感光体5にトナーを供給している状態を示している。
ロータリー現像ユニット11の上方には、転写ユニット19が設けられている。この転写ユニット19は、複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21を回転駆動させる駆動部(図示せず)を備えている。ロータリー現像ユニット11で現像されたトナー像は、一次転写領域17で中間転写ベルト21上に一次転写される。カラー画像を用紙に転写する場合には、感光体5上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト21上に重ね合わせてカラー像を形成し、二次転写領域23においてカセット25から供給された用紙上にカラー像を二次転写する。このようにしてカラー画像が形成された用紙は、定着ユニット27を経由して装置本体上部に設けられた排出トレイ29上に搬送される。
感光体5上のトナーが転写により完全に中間転写ベルト21に転写されれば問題はないが、一部のトナーが感光体5上に残留してしまう。このまま、次の画像形成のための帯電プロセスを行うと、次の画像の上に前の画像が残り残像(ゴースト)を発生させ、画像品質を著しく劣化させてしまう。そのため不要物である残留トナーは除去する必要があり、この残留トナーを除去するのがクリーニング装置8である。
クリーニング装置8は、図2に示すように、被当接体であるトナー担持体としての感光体5の表面に当接するクリーニングブレード30と、このクリーニングブレード30を支持するブレードホルダ39を備えている。クリーニングブレード30は、硬度の異なる2種の材料が厚み方向に積層した二層構造となっており、より具体的には、ブレードのベース(基材)となるベース層31と、前記ベース層31より硬度が高く、感光体5に当接するエッジ層32とが積層した構成となっている。エッジ層32は、JIS A硬度が90°以上であるものが好ましく、JIS A硬度が90°〜95°のものであるとより好ましい。また、ベース層31の硬度は、前記エッジ層31より小さくすることができ、例えばJIS A硬度が60°〜70°になるように構成することができる。なお「JIS A硬度」とは、JIS K 7312に準じて、スプリング式タイプA硬さ試験機により測定される値である。
クリーニングブレード30のベース層31及びエッジ層32は、ポリウレタンから構成したものが好ましい。ポリウレタンは、ポリオール、イソシアネート及び架橋剤を原料として製造することができる。ポリオールとしては、ポリウレタンの製造に用いられるものであれば特に限定されることはなく、例えばポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリカプロラクタムなどを挙げることができる。
イソシアネートとしては、ポリウレタンの製造に用いられるものであれば特に限定されることはなく、例えばジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネートなどを挙げることができる。
架橋剤としては、低分子ジオールと低分子トリオールとの混合物が好ましい。低分子ジオールとしては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどを挙げることができる。低分子トリオールとしては、例えばトリメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミンなどを挙げることができる。
クリーニングブレード30のベース層31とエッジ層32の厚みは、ベース層31の厚みとエッジ層32の厚みとの和(すなわち、クリーニングブレード30の厚み)に対するエッジ層32の厚みの比(すなわち、クリーニングブレード30の厚みに対するエッジ層32の厚みの割合)が、0.05〜0.3となるように構成することが好ましい。上記範囲であると、二層構造による効果を有効に発現することができる。クリーニングブレード30の厚みとしては、例えば0.5〜3mm程度とすることができる。
また、クリーニングブレード30のエッジ層32の厚み(層厚)は、後述するクリーニングブレード30の食い込み量より小さくなるように構成することができ、具体的には例えば、0.1〜0.9mm程度とすることが好ましい。薄すぎるとトナーの掻き取り性が低下してしまい、一方、厚すぎると二層構造の効果が低減してしまい、好ましくない場合がある。
また、クリーニングブレード30の長さは適宜設定することができ、例えば5〜30mm程度とすることができる。なお、クリーニングブレード30がブレードホルダ39から露出している自由長方向の長さ(自由長)は、5〜20mm程度とすることができる。
ここで、クリーニングブレード30の「食い込み量」について図2から図4を参照しつつ説明する。図2は感光体5にクリーニングブレード30を実際に当接させた状態を示す図面であり、図3は感光体5に当接しないと仮定した場合のクリーニングブレード30と感光体5との位置関係を示す図面であり、図4は感光体5に実際に当接させた状態のクリーニングブレード30a(図中、実線で示す)と、感光体5に当接しないと仮定した場合の仮想的な状態のクリーニングブレード30b(図中、点線で示す)とを示した部分拡大図である。
クリーニングブレード30は、実際には図2に示すように、感光体5に当接させて撓ませた状態で使用される。このクリーニングブレード30の撓み量(撓み角)を調整することによって、感光体5への当接圧などを調整することが可能である。また、感光体5に当接しないと仮定した場合(すなわち、クリーニングブレード30に撓みを生じさせない場合)においては、図3に示すように、クリーニングブレード30の先端部分が感光体5と重なり合うように構成されている。
すなわち、「食い込み量」とは、図4に示すように実際に感光体5の表面に当接しているクリーニングブレード30a(図4中、実線で示す)のエッジ部の位置Aと、感光体5に当接しないと仮定した場合の仮想的なクリーニングブレード30b(図4中、点線で示す)のエッジ部の位置Bとの距離(図4中、符合Lで示す)として規定することができる。なお、食い込み量Lを大きく設定した場合には、クリーニングブレードを撓みが大きい状態で感光体5に当接させることができる。すなわち、食い込み量Lを調整することにより、クリーニングブレードの撓み量や当接圧を調整することが可能である。
一方、クリーニングブレードは回転体である感光体の表面に当接することによりスティックスリップを発生させ、このスティックスリップに由来してクリーニングブレード内の当接部近傍に応力が集中する部分(応力集中部)が構成される。この応力集中部がクリーニングブレードの硬度の高い領域に構成されると、「欠け」などの破損を生じる虞がある。
しかし、本発明においては、図4に示す如く、クリーニングブレードのエッジ層の層厚32aより食い込み量Lの方が大きくなるように制御されているので、応力集中部50を硬度の小さいベース層31の領域に構成させることができる。すなわち、スティックスリップによりクリーニングブレード30に構成される応力集中部50が硬度の小さいベース層31の領域に構成されるため、応力集中部50の破損の虞がなく、長期間に渡って安定したクリーニング性能を得ることができる。
ここで、食い込み量Lは、クリーニングブレード30のエッジ層32の厚みより大なるように構成することができ、具体的には例えば、0.2〜1.2mm程度となるように制御することが好ましい。
なお、食い込み量Lとクリーニングブレード30のエッジ層の層厚32aとが上述した関係(エッジ層の層厚<食い込み量)を満たすためには、感光体5に対するクリーニングブレード30の位置や角度(クリーニング角、撓み角、ホルダ角)などを制御することにより実施可能である。クリーニングブレード30の感光体5に対する角度のうち、クリーニング角については8〜12°程度、撓み角については7〜8°程度、ホルダ角については15〜20°程度とすることができる。
以下、実施例等を挙げて本発明についてより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
クリーニングブレードとして、ベース層が素材:ポリウレタン、JIS A硬度:67°、エッジ層が素材:ポリウレタン、JIS A硬度:92°からなる二層構造のものを使用した。そして、このクリーニングブレードの食い込み量とクリーニングブレードのエッジ層の層厚との関係におけるクリーニングブレードへの応力の影響を評価した。結果を図5に示した。
図5中、二重マル印は応力によるクリーニングブレードの劣化が無く、フィルミングが少ないことを示し、マル印は応力によるクリーニングブレードの劣化がほとんど無く、フィルミングが少ないことを示し、バツ印は応力によるクリーニングブレードの劣化が大きく、フィルミングが多いことを示す。
図5に示すように、食い込み量がクリーニングブレードのエッジ層の層厚より大きくなるように構成することにより、応力集中部を硬度の低いベース層に構成させることができ、もって応力によるクリーニングブレードの破損を回避することが可能である。その結果、フィルミングを少なくすることが可能である。
静電方式の画像形成装置において使用される像担持体や中間転写体等のトナー担持体上に残留したトナーを除去するクリーニングブレードを備えたクリーニング装置及び画像形成装置に利用可能である。
画像形成装置の概略構成図。 クリーニング装置の概略構成図。 クリーニングブレードと感光体との仮想的な位置関係を示した構成図。 クリーニングブレードと感光体との当接部を示す部分拡大図。 実施例1に係る評価結果を示す図面。
符号の説明
1 画像形成装置、3 装置本体、5 感光体、7 感光体の回転方向、8 クリーニング装置、9 帯電器、11 ロータリー現像ユニット、12 現像器、15 露光ユニット、17 一次転写領域、19 転写ユニット、21 中間転写ベルト、23 二次転写領域、25 カセット、27 定着ユニット、29 排出トレイ、30 クリーニングブレード、31 ベース層、32 エッジ層、32a エッジ層の層厚、39 ブレードホルダ、50 応力集中部、L 食い込み量、

Claims (3)

  1. 被当接体に当接して当該被当接体上の不要物を除去するクリーニングブレードを備えるクリーニング装置において、
    前記クリーニングブレードを、ベースとなるベース層と、前記被当接体に当接し、前記ベース層より硬度の大なるエッジ層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの食い込み量が前記エッジ層の層厚より大きくなるように構成されていることを特徴とする、クリーニング装置。
  2. 請求項1において、前記エッジ層のJIS A硬度が90°以上であることを特徴とする、クリーニング装置。
  3. トナー担持体と、前記トナー担持体に当接して当該トナー担持体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードとを備える画像形成装置において、
    前記クリーニングブレードを、ベースとなるベース層と、前記トナー担持体に当接し、前記ベース層より硬度の大なるエッジ層とからなる二層構造とするとともに、当該クリーニングブレードの食い込み量が前記エッジ層の層厚より大きくなるように構成されていることを特徴とする、画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009069363A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Ricoh Co Ltd クリーニング装置、並びに、これを備える画像形成装置、プロセスカートリッジ及び記録体搬送ユニット

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