JP2005242025A - クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、クリーニングブレード間のトナーを回収し、次工程への流出及び汚染を効果的に防止するとともに、クリーニング能力を維持、向上することが可能なクリーニング装置及び該クリーニング装置を搭載した画像形成装置、および該画像形成装置を用いた画像形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明のクリーニング装置は、画像形成に用いられる像担持体の表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置であり、像担持体の移動方向に対して上流側に配置された第１のクリーニングブレードと下流側に配置された第２のブレードと、第２のクリーニングブレードで掻き落とされたトナーを回収する回収ベルトと、該回収ベルトを回転するために回収ベルト内に設けられた回転ローラと、回収ベルト上に回収されたトナーを掻き取るスクレーパとを少なくとも有し、前記回収ベルトが、第１のブレードと第２のブレードとの間に、像担持体と接触しないように、像担持体の移動方向と反対方向に回転可能に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタやＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関し、特にツインブレード方式において、ブレード間の滞留トナーを回収するクリーニング装置に関する。

従来の画像形成装置においては、転写工程を終えた後の像担持体の表面に残留しているトナーをクリーニング装置によって除去して次の画像形成工程に備えるように構成されている。クリーニング装置としては、像担持体の表面に圧接するブレード部材や他のクリーニング部材からなるものが用いられている。このうち代表的なものが、ブレードを用いたブレードクリーニング方式である。このブレードクリーニング方式は、像担持体の表面にブレード部材のエッジを圧接させ、像担持体の表面に残留したトナーを強制的に剥離する方式である。また、この方式は、構造が簡単であり、しかもクリーニング効果が高いという特徴を持つため広く採用されている。

上記ブレードクリーニング方式における、ブレードの感光体に対する配置方式として、カウンタ方式とトレーリング方式がある。しかし、いずれの方式においても単一のブレードを用いることから、ブレードエッジの摩耗により寿命が短いこと、像担持体の表面に付着する紙粉、用紙添加剤であるタルク、トナー成分によるフィルミングなどによる画質不良が問題点としてあり、これらを十分防止できなかった。

そこで、その改善を施したクリーニング装置として、ツインブレード方式のものが用いられている。例として、特許文献１には、感光体回転方向上流側にカウンタ方式の第１のブレードを、下流側にトレーリング方式の第２のブレードを配置し、互いに独立してクリーニング装置に支持することで、感光体上の残留トナー等のクリーニング効果を損なわずに、スティックスリップ現像を低減する方法が提案されている。また、特許文献２には、像担持体の表面に圧接する複数のクリーニングブレードを設け、硬度を像担持体の移動方向に対して下流側に配置されたブレードの方が上流側に配置されたブレードよりも相対的に低く設定することで、クリーニング能力を維持向上することができ、像担持体表面の損傷を軽減することにより、像担持体の信頼性を向上することが可能な方法が提案されている。

ところが、上記ツインブレード方式においては、像担持体の移動方向に対して下流側に配置された第２のブレードにより掻き取られたトナーの回収が問題となる。特許文献１では、トナーを回収するために、第１のブレードを支持する板バネ上にＰＥＴフィルムまたはポリウレタンシート製のガイド部材が取り付けられており、第２ブレードで掻き取られた回収トナーがガイド部材と板バネに誘導されてクリーナーハウジング下部のオーガーに回収される仕組みになっている。しかしながら、この場合、ガイド部材上の回収トナーが完全にクリーナーハウジング下部に落ちずに堆積していき、像担持体上に再付着する等してクリーニング工程に悪影響を及ぼし、次の作像において重大な品質低下を招くという問題が発生する。一方、特許文献２では、トナーを回収するための方法として、バキュームノズルにより吸引除去する方法、ブレード間に磁石を配置して磁気力により吸引除去する方法、下流側のブレードの背面側に固着された磁石により下流ブレードの磁石と反対側の面に捕集する方法が紹介されている。しかしながら、バキュームノズルにより吸引除去する方法ではクリーニング装置が大型化してしまう問題があり、磁石により吸引除去する方法では、磁石にて吸引除去されたトナーを回収する手段がないため、磁石にて回収しきれなくなったトナーが像担持体上に再付着する等してクリーニング工程に悪影響を及ぼし、次の作像において重大な品質低下を招くという問題がある。

以上説明したように、従来は、ツインブレード方式において、第２のブレードにより掻き取られたトナーの回収方法として満足できるものが存在しなかった。
特開平５−３４１６９６号公報 特開平６−２７８６０号公報

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、クリーニングブレード間のトナーを回収し、次工程への流出及び汚染を効果的に防止するとともに、クリーニング能力を維持、向上することが可能な、ツインブレード方式のクリーニング装置及び該クリーニング装置を搭載した画像形成装置、および該画像形成装置を用いた画像形成方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、以下に示すクリーニング装置、画像形成装置および画像形成方法が提供される。

（１）像担持体の表面に潜像を形成し、該潜像をトナー像に現像し、該トナー像を転写体に転写すると共に、像担持体の表面に残留したトナーを除去する画像形成プロセスに用いられるクリーニング装置において、該クリーニング装置が、像担持体の移動方向に対して上流側に配置された第１のクリーニングブレードと下流側に配置された第２のブレードと、第２のクリーニングブレードで掻き落とされたトナーを回収する回収ベルトと、該回収ベルトを回転するために回収ベルト内に設けられた回転ローラと、回収ベルト上に回収されたトナーを掻き取るスクレーパとを少なくとも有し、前記回収ベルトが、第１のブレードと第２のブレードとの間に、像担持体と非接触で、像担持体の移動方向と反対方向に回転可能に配置されていることを特徴とするクリーニング装置。

（２）該第２のブレードの硬度が、第１のブレードの硬度よりも相対的に低く設定されていることを特徴とする前記（１）に記載のクリーニング装置。

（３）該第２のブレードの摩擦係数が、第１のブレードの摩擦係数よりも相対的に低く設定されていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のクリーニング装置。

（４）表面に潜像を担持する像担持体と、該潜像をトナー像に現像する現像部と、該トナー像を転写体に転写する転写部と、前記（１）〜（３）のいずれかに記載のクリーニング装置とを少なくとも有する画像形成装置。

（５）前記（４）に記載の画像形成装置を用いて、像担持体の表面に潜像を形成して担持させ、該潜像をトナー像に現像し、該トナー像を転写体に転写すると共に、像担持体の表面に残留したトナーを除去することを特徴とする画像形成方法。

（６）体積平均粒径が６．０μｍ以下のトナーを用いることを特徴とする前記（５）に記載の画像形成方法。

（７）円形度が０．９５以上のトナーを用いることを特徴とする前記（５）又は（６）に記載の画像形成方法。

本発明によれば、像担持体の移動方向に対して上流側に配置された第１のブレードと下流側に配置された第２のブレードとの間に像担持体とは非接触で反対方向に回転可能な状態で配置され、第２のブレードで掻き落とされたトナーを回収する回収ベルトと、回収ベルトを回転するための前記回収ベルト内に設けられた回転ローラと、回収ベルト上に回収されたトナーを掻き取るスクレーパとを有するクリーニング装置を用いることにより、クリーニングブレード間のトナーを回収し、次工程への流出及び汚染を効果的に防止するとともに、クリーニング能力を維持、向上することが可能なクリーニング装置、及び該クリーニング装置を用いた画像形成装置を提供することができる。さらには、小粒径・球形トナーを使用した場合でも安定して高信頼なクリーニング性が得られる画像形成方法を提供することができる。

以下、本発明のクリーニング装置について、図１を用いて説明する。図１は本発明のクリーニング装置を側面からみた概略図である。

本発明のクリーニング装置は、図１に示すように、像担持体１の表面に残留したトナー１１を除去するための第１のクリーニングブレード２と第２のクリーニングブレード３を有し、第１のクリーニングブレード２は像担持体１の移動方向に対して上流側に配置され、第２のクリーニングブレード３は下流側に配置されている。そして、該クリーニング装置においては、第２のクリーニングブレード３で掻き落とされたトナー１１を回収するための回収ベルト７が、第１のブレード２と第２のブレード３との間に設けられ、しかも回収ベルト７は像担持体１と接触しないように、像担持体１の移動方向と反対方向に回転可能に配置されている。更に、回収ベルト７の内には、回収ベルト７を回転するための回転ローラ１、回転ローラ２と、回収ベルト上に回収されたトナー１１を掻き取るスクレーパ１０とが設けられている。

上記構成により、第２のブレード３で掻き取られたトナー１１は回収ベルト１１の上に回収され、回収ベルト１１は像担持体１とは反対方向に回転するので、回収ベルト上に回収されたトナー１１はスクレーパ１０により掻き取られてクリーナーハウジング４の下部に落下する。回収ベルトは像担持体とは反対方向に回転するので、第２のブレード３によって掻き取られたトナー１１が再度像担持体１に付着することがない。

本発明において、回収ベルトが像担持体の移動方向と反対方向に回転するとは、像担持体が時計方向に回転する場合、回収ベルトが反時計方向に回転し、像担持体が反時計方向に回転する場合、回収ベルトが時計方向に回転することを意味する。また、回収ベルト７は像担持体１と接触しないように配置されている。回収ベルト７が像担持体１と非接触であるため、第１のブレード２で掻き取りきれなかった残トナーが回収ベルト７により像担持体１の表面に押圧されてトナー１１の皮膜化を起こすのを防ぐとともに、回収ベルト７により像担持体１の表面が摺擦され劣化損傷するのを防ぐことができる。

本発明に用いられるブレードは、ポリウレタン（詳しくは少なくともウレタン結合を有する有機化合物）材料で形成されるのが好ましい。ポリウレタンは、よく知られているようにイソシアネート化合物とポリオール化合物との反応によって得られるが、本発明で用いられるブレードにおいては公知の原料がすべて使用できる。

イソシアネート化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。

また、ポリオール化合物としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、エポキシポリオール等が挙げられ、例えばアクリルポリオールを構成する原料モノマーとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル等が挙げられる。

本発明のクリーニング装置においては、第１のブレードにおいてほとんどの残トナーがクリーニングされるので、第２のブレードへのトナー流入量は僅かである。このため、第２のブレードは、第１のブレード程のクリーニング性能が必要ではない。そこで、第２のブレード３の硬度が、第１のブレード２の硬度よりも相対的に低く設定されていることが好ましく、より好ましくは第１のブレードに対して８０％以下である。これにより、従来の同一硬度の複数ブレードを使用した場合と比べ、像担持体の磨耗疲労を低減できる。特に、第２のブレード３の硬度が第１のブレード２に対して８０％以下であれば、同一硬度の複数ブレードを使用した場合と比べて像担持体の膜厚削れ量が６０％以下となる。

上記第２のブレード３の摩擦係数は、第１のブレード２の摩擦係数よりも相対的に低く設定されていることが好ましく、より好ましくは第１のブレード２に対して６０％以下である。これにより、従来の同一摩擦係数の複数ブレードを使用した場合と比べ、像担持体及びブレードエッジの磨耗疲労を低減できる。特に、第２のブレード３の摩擦係数が第１のブレード２に対して６０％以下であれば、同一摩擦係数の複数ブレードを使用した場合と比べて像担持体の膜削れ量が４０％以下となる。

本発明においては、像担持体１に近い側の回転ローラ１が磁性体からなることが好ましい。このように構成されていると、磁性を有する１成分トナーを用いた場合には掻き取られたトナー１１が磁気力により引き寄せられるので、より像担持体１に再付着しにくくなるため、第２のブレード３によって掻き取られたトナーを確実に回収することができる。従って、本発明のクリーニング装置を用いれば、第２のブレードによって掻き取られたトナーが像担持体上に再付着する等してクリーニング工程に悪影響を及ぼし、次の作像において重大な品質低下を招くという問題を解決できる。

像担持体１に遠い側の回転ローラ２としては、回収ベルト７上に回収された残トナーをスクレーパ１０で掻き取りやすくするために、非磁性体であることが好ましい。

回収ベルト１１としては、回収したトナーを回転ローラ２側のスクレーパ１０まで搬送でき、且つ、残トナーをスクレーパ１０により完全に掻き取ることが可能である材質のものであれば特に限定しないが、中間転写体に用いられるような材質のものであっても良い。

スクレーパ１０としては、ポリエチレンテレフタレート板、ポリカーボネート板等の弾性板が用いられる。このスクレーパの代わりに、ローラやブラシを用いることも可能である。

本発明のクリーニング装置においては、トナーの飛散を防止するために、第１のクリーニングブレード２、第２のクリーニングブレード３、回収ベルト７、スクレーパ１０がクリーナーハウジング４内に収納されていることが好ましい。また、図１に示すとおり、第１のブレード２は断面Ｌ字状の板バネ５でその端部が固定されていることが好ましく、第２のブレードはブレードと平行な板バネ６にその端部が固定されていることが好ましい。更に、図示しないが、掻き取られたトナーはスクリュー機構を備えたトナー溜りに溜り、スクリューによって一方に押し出され、トナー回収ボトル等によって回収されることが好ましい。

但し、本発明はこれらに限定するものではない。

本発明の画像形成装置は、表面に潜像を担持する像担持体と、該潜像をトナー像に現像する現像部と、該トナー像を転写体に転写する転写部と、前述したクリーニング装置とを少なくとも有する。像担持体、現像部、転写部としては従来公知のものを適宜用いることができる。本発明の画像形成装置は、クリーニング装置を搭載しているので、クリーニングブレード間のトナーを容易に回収することができ、トナーの次工程への流出及び汚染を効果的に防止することができる。

本発明の画像形成方法は、本発明の上記画像形成装置を用いて、像担持体の表面に潜像を形成して担持させ、該潜像をトナー像に現像し、該トナー像を転写体に転写すると共に、像担持体の表面に残留したトナーを除去することを特徴とする。本発明の画像形成方法によれば、トナーの次工程への流出及び汚染を効果的に防止することができる。

本発明の画像形成方法においては、体積平均粒径が６．０μｍ以下のトナーを用いることが好ましい。体積平均粒径６．０μｍ以下の小粒径トナーを用いると、トナーの粒径分布がシャープになり均一帯電されやすくなるため、像担持体との静電的な付着力が均一になりクリーニングが容易になるので、解像度や文字のシャープネスが高い画像を得ることが出来る。

トナーの体積平均粒径の測定は、Ｓｙｓｍｅｘ製ＦＰＩＡ−２１００を用いて行うことができる。

さらに、本発明の画像形成方法においては、円形度が０．９５以上のトナーを用いることが好ましい。トナーの円形度が０．９５以上であれば、転写性の良いハーフトーンムラのない画像を得ることが出来る。

トナーの円形度の測定は、Ｓｙｓｍｅｘ製ＦＰＩＡ−２１００を用いて行うことができる。

本発明に用いられる小粒径・球形トナーは、例えば、少なくともバインダー用の樹脂材料又は／及びそのプレポリマー、着色剤、離型剤を有機溶媒中に含むトナー材料の有機溶媒液を水系媒体中に微細液滴状に分散させた後、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより得られたのもの、又は／及び該分散している間若しくはその後に該液滴中のプレポリマーを架橋及び／又は伸長反応させた後、該有機溶媒及び水系媒体を除去することにより製造することができる。

好適には、少なくとも有機溶媒中に、活性水素を有する化合物及びこれと反応可能な部位を有する重合体、又は、分子内に活性水素及びこれと反応可能な部位を同時に有する自己重合性材料、着色剤、離型剤を、好ましくはこれらを含有した組成物の形で、溶解又は分散させ、該活性水素と反応可能な部位を反応させた後、もしくは反応させながら、該有機溶媒及び水系媒体を除去し、洗浄、乾燥することができる。前記反応時に攪拌強さを調整したり、乾燥後に強く攪拌する事でトナーの円形度を調整しても良い。樹脂材料又は／及びそのプレポリマーとしては、各種の材料を用いることができ、特にポリエステル樹脂又は／及びポリエステルプレポリマーを好ましく用いることができる。

これらは単なる１例であって、小粒径・球形トナーは、このような製法以外の方法で製造しても無論、かまわない。

以下、本発明を実施例及び比較例にて更に詳細に説明する。なお、本発明は、ここに例示される実施例及び比較例に限定されるものではない。

＜クリーニング装置及び画像形成装置＞
図１に示すように改造したクリーニング装置を、リコー製ｉｍａｇｉｏ ＭＦ１０５に搭載した。

＜評価クリーニングブレード＞
硬度と摩擦係数の異なるウレタンゴム系のクリーニングブレードを試作した。評価ブレードの物性を表１に示す。この評価ブレードを上記クリーニング装置に、表３に示す組合せで取付けた。

＜評価トナー＞
体積平均粒径と円形度の異なる重合トナーを試作した。重合トナーの物性を表２に示す。

＜評価方法＞
上記クリーニング装置を搭載した、上記画像形成装置「リコー製ｉｍａｇｉｏ ＭＦ１０５」を用い、該画像形成装置と評価ブレードと評価トナーの組み合わせにより、評価を行った。

評価は、ｉｍａｇｉｏ ＭＦ１０５にてテストチャート５万枚のランニングを行い、クリーニング性・像担持体の膜厚削れ・画質（解像力・シャープネス・ハーフトーン再現性）をそれぞれ５段階でランク評価した。それぞれランクが高い程良く、５を最良とした。この結果を表３に示す。

クリーニング装置断面図

符号の説明

１ 像担持体
２ 第１のクリーニングブレード
３ 第２のクリーニングブレード
４ クリーナーハウジング
５ Ｌ字状板バネ（第１クリーニングブレード支持）
６ 板バネ（第２クリーニングブレード支持）
７ 回収ベルト
８ 回転ローラ１
９ 回転ローラ２
１０ スクレーパ
１１ トナー

Claims (7)

1. 像担持体の表面に潜像を形成し、該潜像をトナー像に現像し、該トナー像を転写体に転写すると共に、像担持体の表面に残留したトナーを除去する画像形成プロセスに用いられるクリーニング装置において、該クリーニング装置が、像担持体の移動方向に対して上流側に配置された第１のクリーニングブレードと下流側に配置された第２のブレードと、第２のクリーニングブレードで掻き落とされたトナーを回収する回収ベルトと、該回収ベルトを回転するために回収ベルト内に設けられた回転ローラと、回収ベルト上に回収されたトナーを掻き取るスクレーパとを少なくとも有し、前記回収ベルトが、第１のブレードと第２のブレードとの間に、像担持体と非接触で、像担持体の移動方向と反対方向に回転可能に配置されていることを特徴とするクリーニング装置。
2. 該第２のブレードの硬度が、第１のブレードの硬度よりも相対的に低く設定されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 該第２のブレードの摩擦係数が、第１のブレードの摩擦係数よりも相対的に低く設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 表面に潜像を担持する像担持体と、該潜像をトナー像に現像する現像部と、該トナー像を転写体に転写する転写部と、請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニング装置とを少なくとも有する画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置を用いて、像担持体の表面に潜像を形成して担持させ、該潜像をトナー像に現像し、該トナー像を転写体に転写すると共に、像担持体の表面に残留したトナーを除去することを特徴とする画像形成方法。
6. 体積平均粒径が６．０μｍ以下のトナーを用いることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
7. 円形度が０．９５以上のトナーを用いることを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。

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