JP2006234936A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、電子写真方式の画像形成装置で電子写真感光体の感度変化に基づく画像むらを解決することであり、より詳しくは、高感度の電荷発生物質を用いた電子写真感光体で、電子写真感光体とクリーニングブレードの当接部で発生する画像むらを解決し、高速で且つ良好な電子写真画像を提供できる電子写真方式の画像形成装置及び該画像形成装置に用いられるクリーニング装置、該クリーニング装置を組み込んだプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とするクリーニング装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真感光体（以後、単に感光体とも云う）上の残留トナーを除去するクリーニング装置、該クリーニング装置を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。

電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング装置（クリーニング手段と同じ）は弾性ゴムブレードを用いたクリーニングブレードや毛ブラシを用いたブラシクリーニング等の接触型のクリーニング部材を用いたクリーニング装置が用いられている。中でも、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置は残留トナの除去効果が優れており、機構的にもコンパクトに設計できることから、高速機から低速機の広い画像形成装置に用いられている（特許文献１）。

一般に、クリーニング装置の構成はクリーニング部材のクリーニングブレード等で除去されるトナーの拡散を防止するため、クリーニング部材を包囲するクリーニングケースを有している。該クリーニングケースは、感光体との対抗面では開口部を有し、この開口面でクリーニングブレード等のクリーニング部材と感光体が互いに当接している。しかし、該クリーニングケースは前記開口面以外の面は、回収トナーの拡散を防止する為、通気性がない密閉した構造部材が用いられている。

ところで、クリーニング部材が感光体と接触したまま長時間停止していると（画像形成を中断していると）、画像形成再開時に停止中のクリーニング部材の接触部に画像むらが発生しやすいと云う問題が発生している。これは、クリーニング部材の感光体への強い当接圧で、クリーニング部材接触部の感光体感度と非接触部の感光体感度とに差異が生じた為と考えられる。この現象は特に感度の湿度依存性が高い高感度の有機感光体でしばしば発生しており（非特許文献１）、高感度の有機感光体を用いる中高速機の電子写真方式の画像形成装置を作製する上で、該画像むらの発生を防止することが求められている。
特開２００１−９２３２２号公報 Ｙ．Ｆｕｊｉｍａｋｉ：ＩＳ＆Ｔ’ｓ ７ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ ｏｎ Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｎｏｎｉｍｐａｃｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｐａｐｅｒ Ｓｕｍｍａｒｉｅｓ，２６９（１９９１）

本発明の目的は、電子写真方式の画像形成装置で電子写真感光体の感度変化に基づく画像むらを解決することであり、より詳しくは、高感度の電荷発生物質を用いた電子写真感光体で、電子写真感光体とクリーニングブレードの当接部で発生する画像むらを解決し、高速で且つ良好な電子写真画像を提供できる電子写真方式の画像形成装置及び該画像形成装置に用いられるクリーニング装置、該クリーニング装置を組み込んだプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者は上記課題、即ち、電子写真感光体とクリーニングブレードとの当接部で、画像むらが発生しやすい原因を逐次洗い出し検討した結果、該画像むらは電子写真感光体がクリーニングブレードとの当接部で感度変化を発生しやすいこと、及び該感度変化がクリーニングブレードの当接部と他の部位との湿度差によって発生していることを見いだし、本発明を完成した。即ち、一般に、クリーニング装置はクリーニングブレードが感光体に当接された条件では、クリーニング装置の開口部が感光体面でふさがれ、密閉空間になっており、画像形成停止中は感光体表面の換気性が悪く、クリーニングブレードの当接部とその他の部位で、感光体表面に湿度差が発生し、その結果、感度差が発生することを見いだした。特に結晶構造中に水分子を含有する顔料を電荷発生物質を用いた有機感光体では、このクリーニングブレード当接部での感度変化が大きく、クリーニングブレードを包含するクリーニング装置全体の換気性を改善することが、該クリーニングブレードの当接部の画像むらを解決する為に重要であることを見いだし、本発明を完成した。即ち、本発明の上記課題は、下記のような構成により達成される。
（請求項１）
電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とするクリーニング装置。
（請求項２）
前記クリーニングケースに通気性の構造部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
（請求項３）
少なくとも電子写真感光体及びクリーニング装置が一体的に構成されたプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
（請求項４）
電子写真感光体及び該電子写真感光体上に繰り返しトナー像を形成する為の帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング装置を有する画像形成装置において、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とする画像形成装置。
（請求項５）
前記電子写真感光体がＸ線回折スペクトルで、回折角２７．３に最大ピークを有するフタロシアニン顔料を含有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

本発明のクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を用いることにより従来、解決出来なかった高感度有機感光体を用いた場合に発生していたクリーニングブレード当接部の画像むらの発生を防止でき、高速で鮮鋭性が良好な電子写真画像を提供することができる。

本発明に関するクリーニング装置並びに前記クリーニング装置を備える画像形成装置の実施の形態を図１によって説明する。但し、本発明は図１に示した実施の形態に限定されるものではなく、電子写真感光体上の残留トナーを除去する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であればよい。

図１は前記の画像形成装置の構成例を示した断面図で、ドラム状の像担持体たる感光体ドラム１０は時計方向への回転作動によってその周面を形成する感光層に先ずスコロトロン帯電器（帯電手段）１１の放電により電位が印加され、次いで像露光手段１２において像露光を受けて静電潜像が形成される。

前記の像露光手段１２はポリゴンミラー１２ｂ、ｆθレンズ１２ｃ、各ミラー１２ｄと更に図示しないレーザ発生器とから構成されていて、画像信号の入力によりレーザ発生器より投射されたレーザビームが前記のポリゴンミラー１２ｂの回転作動により感光体ドラム１０の感光層を軸方向に走査露光し、ドラムの回転と相俟って感光層上に画像の静電潜像を形成する。

前記の静電潜像は現像器（現像手段）１３により反転現像され顕像化されていわゆるトナー像とされる。現像器１３は磁石ロールを内包する現像スリーブ１３ａを備えていて、その周面に担持した現像剤をバイアス電圧の印加により感光体ドラム１０の像露光部に付着させ感光層上の静電潜像に対し反転現像を行う。

トナー像の形成に並行して給紙カセット１５より搬出ローラ１５ａの作動により転写紙Ｐが給紙され、搬送ローラ１５ｂを経てタイミングローラ１５ｃに給送され、感光体ドラム１０上のトナー像に同期してドラムと転写手段の転写ローラ１４ａとが構成するトナー像の転写域１４ｂに給紙される。

一方感光体ドラム１０上のトナー像は光除電器１４ｃにより電位を低下されたあと更に前記の転写域１４ｂにおいてトナーとは反対極性の電圧を印加されてトナー像は転写紙Ｐ側に転移して転写される。

トナー像を転写した転写紙Ｐは感光体ドラム１０より分離し搬送ベルト１６を介して定着装置１７に搬送され、熱ローラ１７ａと圧着ローラ１７ｂとの挟着加熱によってトナーを溶着したあと排紙ローラ１８を介して装置本体の上面に排紙される。

転写紙Ｐを分離した感光体ドラム１０は次に説明する本発明のクリーニング装置１００により残留トナーを除去清掃されて次なる画像形成のプロセスに入る。本発明のクリーニング装置１００は、クリーニング装置の外壁を形成するクリーニングケース１１０中に、回動する感光体ドラム１０上の残留トナーを除去するために、感光体ドラム１０表面を摺擦するクリーニングブレード１１１と、その上流側でかつクリーニングブレード１１１の下側に位置した導電性ローラ１２１からなる導電性補助ローラをクリーニングの補助手段として設けたものである。図２は図１のクリーニング装置をモデル的に示した拡大断面図である。

図２で示したクリーニング装置１００は、クリーニングケース１１０中に、クリーニング部とトナー回収部とが上下に接続して一体となっていて、クリーニング部ＣＬにおいては、弾性の板状をしたブレード１１１を取り付けた支持部材１１２が一方の側部の重錘１１３の重力により他方の側部の支持軸１１４を支点として反時計方向に回動するよう付勢されていて、それによりブレード１１１の先端のエッジ部を感光体１０の周面に当接させて周面上の残留トナーを剥離して下方のトナー回収部ＴＣに落下するようになっている。

一方トナー回収部ＴＣにおいては、感光体１０の周面に接しつつ同方向に回転する導電性ローラ１２１が設けられていて、クリーニング部ＣＬから落下したトナーを回収すると共にブレード１１１によるクリーニングの補助手段としてのクリーニング機能を有している。導電性ローラ１２１はウレタンゴム等の樹脂材料にカーボン粉末等の導電性材料を混入しスポンジ状に形成した導電性ローラで、接地された感光体ドラム１０と当接関係にあってバイアス電圧を印加することも可能である。矢示方向に回転する導電性ローラ１２１周面に付着したトナーはＳＵＳ材等を用いたスクレーパ１２４によって掻き取られ、落下したトナーはトナー回収部ＴＣの底部に設けたトナー搬送スクリュ１２３の作動により現像器１３へとリサイクルされる。又、クリーニングケース１１０下端開口部には回収トナーの外部へのトナーこぼれを防止するためトナー回収シート１２５が設けられている。

（実施の形態１）
本発明の通気性のクリーニング装置について説明する。

図３は図２で示したクリーニング装置をモデル的に示した外観斜視図である。図３に示すようにクリーニング装置の外壁（クリーニングケース１１０）は、これまで内部に回収されたトナーが外部に拡散しないように、感光体との当接部の開口部（斜線部）を除き、筒面１１０ａ及び側面１１０ｂとも通気性がないプラスチック部材等により密閉されていた（側面等に内部部材を固定するビス等もあるが）。このため、開口部が感光体に当接された場合、開口部も感光体面で閉ざされ、わずかに残るクリーニングブレード端部等の開口端からの通気口のみでは（下端はトナー回収シート１２５が感光体に当接して閉口している）、十分な通気性がなく、クリーニング装置内は、外部と温湿度差が発生する。その結果、クリーニングブレードが感光体に当接した状態で画像形成を停止していると、クリーニングブレードが当接している感光体部位の湿度が、その他の感光体部位の湿度と明らかに異なり、該湿度差による感度差が発生すると考えられる。特に電子写真感光体に内部に結晶水を含有するフタロシアニン顔料等を電荷発生物質に用いた有機感光体を用いた場合、クリーニングブレード当接部で感度差が発生し、その結果、得られたトナー画像に、筋状の画像むらが発生しやすい。

本発明で定義する通気性とは、該クリーニング装置の外壁を形成するクリーニングケースの開口部を非通気性のシートで封鎖したときに、自然換気が可能で、クリーニング装置内外で湿度差を発生させない通気性を意味し、具体的にはクリーニング装置内外の感光体の表面近傍で湿度差が２５％ＲＨ（相対湿度）以内であることが好ましい。尚、該湿度はクリーニング装置内とクリーニング装置外の感光体面上で非接触の状態で湿度センサーを用いて測定した値である。該湿度センサーとしては正確に補正したセラミックセンサを用いて測定した。

上記のような通気性を有するクリーニング装置を用いた場合は、前記した内部に結晶水を含有するフタロシアニン顔料（Ｃｕ−Ｋα特性Ｘ線の回折スペクトルで、回折角２７．３°（２θ±０．２°）に最大ピークを有するフタロシアニン顔料等）を電荷発生物質に用いた有機感光体を用いた場合でも、クリーニングブレードの当接部で筋状の画像むらが発生しない。

上記のような通気性を有するクリーニング装置は、クリーニング装置の壁面（クリーニングケース）の少なくとも一部に、例えば、図３の筒状部Ｙに、通気性のプラスチック部材やセラミック部材、或いは網目状の金属或いは非金属部材等を用いることにより達成することが出来る。

クリーニングケースに用いられる特に好ましく用いられる通気性セラミック部材としては、急速硬化、気化蒸発性のエチルシリケート等を用いた通気性板材が挙げられる。該板材をクリーニング装置の上部の窓材或いは構造部材として用いることが可能である。又、通気性のセラミック部材としては、セラミックと鉄酸化物にステンレス繊維を混入して焼成した通気性セラミックを用いることができる。該通気性セラミックは上記セラミックと鉄酸化物にステンレス繊維の混合比率及び焼成温度・時間を変化させることにより通気度を変えることができる。このような通気性部材をクリーニング装置の外壁の一部或いは全体に用いることにより本発明の通気性クリーニング装置を作製することができる。又、前記した以外の多孔質プラスチック或いはフイルター部材等をクリーニングケースの窓材或いは構造部材として用いることができる。

（実施の形態２）
少なくとの電子写真感光体及びクリーニング装置が一体的に構成されたプロセスカートリッジにおいて、該カートリッジ内のクリーニング装置が通気性であるプロセスカートリッジについて説明する。

図４は感光体及びクリーニング装置が一体となったプロセスカートリッジ１５０をモデル的に示した図であり、図５は該プロセスカートリッジ１５０のクリーニング装置１００をモデル的に示した断面図、図６は該プロセスカートリッジ１５０をモデル的に示した解体外観図である。

図４に図示するように、該プロセスカートリッジ１５０にはクリーニング装置１００がプロセスカートリッジ内に入れ子構造で組み込まれており、該クリーニング装置１００の他に感光体ドラム１０、帯電器１１、現像器（現像装置）１３、転写分離極１４、ＰＣＬ（帯電前露光器）等が一体として組まれている。そして現像装置１３は該プロセスカートリッジから取り外し可能に設計されている。図５のクリーニング装置１００をモデル的に示した断面図及び図６のプロセスカートリッジ１５０をモデル的に示した解体外観図に見られるように、該プロセスカートリッジ内において、クリーニング装置はクリーニングケース１１０の一端にクリーニングブレード１１１が取り付けられており、該クリーニングブレード１１１をプロセスカートリッジ１５０に固定ねじ１２６で設置すると、クリーニングケース１１０はクリーニングブレード１１１とトナー回収シート１２５（図示せず）の間の開口部以外は外部へのトナー飛散を防止するための外壁を形成する。

本発明では該プロセスカートリッジ内のクリーニング装置が開口部を非通気性のシートで封鎖したとしても、自然換気が可能な通気性を有することにより、該プロセスカートリッジ内において、クリーニング装置の内外で湿度差を小さくし、その結果クリーニングブレードが当接する感光体部位の感度差をなくし、線状の画像むらを防止することができる。該クリーニング装置に通気性を付与する手段については、前記実施の形態１に記載したと同様の手段が用いられる。即ち、クリーニングケースの少なくとも一部に通気性を有するプラスチック部材、セラミック部材、或いは網目状の金属或いは非金属部材等を用いることにより達成することが出来る。

以下に、本発明の実施例を例示するが、該実施例は本発明の全ての実施形態を示すものではない。

実施例１
基本的に図１の構成を有する市販のデジタル複写機７０７５に電子写真感光体（Ｘ線回折スペクトルで、回折角２７．３に最大ピークを有するフタロシアニン顔料を電荷発生物質として用いた電子写真感光体）及び図 に示したクリーニング装置を装着し、下記の複写条件で複写テストを行なった。装着したクリーニング装置は通気性を変化させた以下の４種類のクリーニング装置Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを用いた。

複写条件
複写テストは２０℃８０％の環境下、ハーフトーン画像を含むオリジナル画像を１時間プリントした。その後、クリーニングブレードを感光体に当接したままで、温湿度環境２０℃２０％にして３０分画像形成を停止した。３０分停止後直ちに画像形成を再開した。

クリーニング装置の通気性
クリーニング装置Ａ：図３のクリーニングケースＹの部分に通気性のセラミックの窓材を設け、上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が９％ＲＨのクリーニング装置
クリーニング装置Ｂ：図３のクリーニングカースＹの部分に通気性のセラミックの窓枠（Ｙの窓面積がクリーニング装置Ａより大）を設け、上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が１５％ＲＨのクリーニング装置
クリーニング装置Ｃ：図３のクリーニングケースの筒状部を全て通気性のセラミックにした。上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が２３％ＲＨのクリーニング装置
クリーニング装置Ｄ：図３のクリーニングケースの全てを非通気性のプラスチックで構成した。上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が２９％ＲＨのクリーニング装置
複写テスト結果
クリーニング装置Ａ、Ｂ、Ｃで作製した電子写真画像は、２０℃８０％の環境下で作製したプリント画像及び２０℃２０％環境下で３０分停止後、再開後のプリント画像のいずれも線状の画像むらは発生せず鮮鋭性が良好な電子写真画像を得ることができた。しかしながら、クリーニング装置Ｄを装着して作製した電子写真画像は、前記３０分停止後に再開したプリント画像のクリーニングブレード当接部に線状の画像むらが発生した。

実施例２
基本的に図４のプロセスカートリッジに電子写真感光体（Ｘ線回折スペクトルで、回折角２７．３に最大ピークを有するフタロシアニン顔料を電荷発生物質として用いた電子写真感光体）及び図５に示したクリーニング装置を装着し、市販のデジタル複写機７０４０に該プロセスカートリッジを組み込んだ。クリーニング装置は２種類のクリーニング装置Ｅ、Ｆで評価した。クリーニング装置Ｅはクリーニングケースの筒状部を全て通気性セラミックにし、クリーニング装置に通気性を持たせた。一方クリーニング装置Ｆのクリーニングケースは全て非通気性のプラスチック部材で形成した。

複写条件は前記実施例１と同じ。

クリーニング装置の通気性
クリーニング装置Ｅ（クリーニングケースの筒状部を全て通気性セラミックにした）：上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が１８％ＲＨのクリーニング装置
クリーニング装置Ｆ（クリーニングケースは全て非通気性のプラスチック部材で形成した）：上記複写条件中、３０分停止後のクリーニング装置内外の湿度差が３１％ＲＨのクリーニング装置
複写テスト結果
クリーニング装置Ｅで作製した電子写真画像は、２０℃８０％の環境下で作製したプリント画像及び２０℃２０％環境下で３０分停止後、再開後のプリント画像のいずれも線状の画像むらは発生せず鮮鋭性が良好な電子写真画像を得ることができた。しかしながら、クリーニング装置Ｆを装着して作製した電子写真画像は、前記３０分停止後に再開したプリント画像のクリーニングブレード当接部に線状の画像むらが発生した。

本発明に関するクリーニング装置並びに前記クリーニング装置を備える画像形成装置の実施の形態を説明する図である。 図１のクリーニング装置をモデル的に示した拡大断面図である。 図２で示したクリーニング装置をモデル的に示した外観斜視図である。 感光体及びクリーニング装置が一体となったプロセスカートリッジをモデル的に示した図である。 プロセスカートリッジ１５０のクリーニング装置をモデル的に示した断面図である。 プロセスカートリッジ１５０をモデル的に示した解体外観図である。

符号の説明

１０ 感光体ドラム（感光体）
１１ 帯電器
１２ 像露光手段
１３ 現像器
１００ クリーニング装置
１１０ クリーニングケース
１１１ クリーニングブレード
１２１ 導電性ローラ
１２５ トナー回収シート
１５０ プロセスカートリッジ

Claims (5)

1. 電子写真感光体上の残留トナーを除去するクリーニング装置において、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニングケースに通気性の構造部材を用いた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. 少なくとも電子写真感光体及びクリーニング装置が一体的に構成されたプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 電子写真感光体及び該電子写真感光体上に繰り返しトナー像を形成する為の帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング装置を有する画像形成装置において、該クリーニング装置のクリーニングケースが通気性であり、該クリーニングケースの中にクリーニングブレードを設置したことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記電子写真感光体がＸ線回折スペクトルで、回折角２７．３に最大ピークを有するフタロシアニン顔料を含有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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