JP2007017563A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードを間欠的に接離させても、感光体表面の損傷を防止して異常画像の発生を防止できるクリーニング装置を提供する。
【解決手段】 感光体１１の清掃時に、ブレード１２を感光体表面に当接させると共に非清掃時には離脱させるブレード接離機構を有しており、この接離機構は、ブレード１２を回転モーメントによって感光体１１表面に当接させるブレード当接用部材１２ａと、このブレード当接用部材１２ａに作用するモーメントとは逆方向に作用するモーメントによってブレード１２を感光体１１表面から離脱させるブレード解除用部材１２ｂと、ブレード当接用部材１２ａ及びブレード解除用部材１２ｂに回転力を付与する当接圧付与手段１３及び解除圧付与手段１７を有し、当接圧付与手段１３は、ブレード解除用部材１２ｂのモーメントとブレード当接用部材１２ａのモーメントとの差以上のモーメントが得られる力でブレード当接用部材１２ａに作用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を利用した画像形成装置に搭載される像担持体のクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

像担持体である感光体上に形成されたトナー像を一次転写体又は記録媒体に転写させた後、前記感光体表面に残存するトナーをクリーニング部材で清掃する画像形成装置のクリーニング装置として、例えばクリーニングブレードを感光体表面に当接させて清掃するものが知られている。このようなクリーニング装置において、感光体表面の清掃は、例えば間欠的に行われ、クリーニングブレードを感光体に対して当接させる必要がない当接不要時、即ち非清掃時には、前記クリーニングブレードを感光体表面から離脱させる接離機構が採用されている。クリーニングブレードを感光体表面に対して接離可能な構成とすることは、感光体及びクリーニングブレードの高寿命化を図る上で有効な手段である。

このようなクリーニング装置又はクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する従来技術として、例えば特許文献１には、トナーフィルミングをはじめとする付着物による感光体の劣化を防止することを目的として開発された感光体研磨装置であって、感光体表面から残留トナーを定常的に除去するクリ−ニング装置とは別に、前記感光体を研磨する研磨ブレ−ドを有し、非作像時に前記研磨ブレ−ドを作動させる駆動手段を備えた電子写真装置の感光体研磨装置が開示されている。
また、特許文献２には、 像担持体におけるフィルミングの発生を長期間にわたり阻止し、画像ボケ、画像流れ等の発生を防止することを目的として開発された画像形成装置であって、像担持体表面をクリーニング部材で清掃する画像形成装置において、前記クリーニング部材を研磨剤付きのクリーニングブレードで構成し、研磨剤を介してクリーニングブレードを像担持体の表面に接触させると共に、像担持体表面を、前記クリーニングブレードによって傷が付かない程度の高硬度のものとした画像形成装置が開示されている。
更に、特許文献３には、球形化、小粒径化されたトナーを用いた画像形成装置であっても、感光体上の転写残トナー、付着物質等を効果的に除去することができ、長期に渡ってクリーニング機能を維持することができるクリーニング装置を提供することを目的として開発されたクリーニング装置であって、像担持体の回転方向上流側から順に、第１クリーニングブレード、第２クリーニングブレードの２つのブレードを備え、前記第２クリーニングブレードを、ブレード母体層と研磨剤粒子含有層の２層構造としたクリーニング装置が開示されている。

特開平０５−３２３８３３号公報 特開２００１−２９６７８１号公報 特開２００４−１１７４６５号公報

しかしながら、近年、転写紙として、白色度を高めるために炭酸カルシウムを含有させたものが多用されており、また潜像画像を可視像化させる現像剤であるトナーとして、トナー特性を安定させるために各種の添加剤を添加したものが採用されるようになり、このような含有成分又は添加剤が微小で硬度の高いものが多いことから、クリーニングブレードを感光体表面に対して接離可能に構成することによって、クリーニングブレードのエッジ部分に付着した転写残留トナーや紙粉等に含まれる前記微小で硬度の高い添加剤等によって感光体表面に傷が付くという問題が生じている。感光体表面に傷が付くと、その部分の表面電位が不安定になり、電位変動による異常画像が発生し易いという問題がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、クリーニングブレードによって感光体表面を清掃しても、感光体表面の損傷を防止し、これによって異常画像の発生を極力低減することができるクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた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、本発明のクリーニング装置は、画像形成装置の感光体に形成されたトナー像を転写させた後、前記感光体をクリーニングブレードで清掃するクリーニング装置において、前記感光体の清掃時に、前記クリーニングブレードを前記感光体表面に当接させると共に非清掃時には前記クリーニングブレードを前記感光体表面から離脱させるブレード接離機構を有しており、このブレード接離機構は、前記クリーニングブレードを回転モーメントによって感光体表面に当接させるブレード当接用部材と、このブレード当接用部材に作用するモーメントとは逆方向に作用する回転モーメントによって前記クリーニングブレードを前記感光体表面から離脱させるブレード解除用部材と、前記ブレード当接用部材及び前記ブレード解除用部材にそれぞれ押圧力を付与する当接圧付与手段及び解除圧付与手段とを有し、前記当接圧付与手段は、前記ブレード解除用部材の回転モーメントから前記ブレード当接用部材の回転モーメントを差し引いたモーメント以上のモーメントが得られる力を前記ブレード当接用部材に付与するものであることを特徴とする。

この場合において、前記ブレード当接用部材は、ブレード当接方向と同じ方向に、ブレード解除状態からブレード当接状態に変化させるものとすることができる。
また、前記クリーニングブレードの回転中心から前記当接圧付与手段の押圧力が作用する前記ブレード当接用部材の作用点までの距離をａ、前記クリーニングブレードの回転中心から前記解除圧付与手段の押圧力が作用する前記ブレード解除用部材の作用点までの距離をｂとしたとき、ｂ＞ａの関係が成立することが好ましい。
更に、前記クリーニングブレードは、研磨剤を内包するものであり、前記像担持体との当接部表面に前記研磨剤が露出していることが好ましい。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を可視化する現像装置と、得られたトナー画像を転写させる転写装置と、転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記クリーニング装置は、上述したいずれか一つのクリーニング装置であることを特徴とする。

本発明によれば、クリーニングブレードの当接圧付与手段を、ブレード解除用部材による回転モーメントからブレード当接用部材による回転モーメントを差し引いたモーメント以上のモーメントが得られる力を付与するものとしたので、前記当接圧付与手段の押圧力を調整して感光体表面に作用するストレスを極力小さくすることができ、これによって像担持体表面を必要最小限の力で確実に清掃し、傷つきを回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。この画像形成装置は、フルカラー複写機（以下、単に画像形成装置という）である。図１において、この画像形成装置１００は、画像形成部３００と、給紙部２００と、原稿読み取り部４００と、原稿搬送部５００とから主として構成されている。画像形成部３００には、画像形成ユニット１０、露光装置３、転写装置５、定着装置７等が配置されている。画像形成ユニット１０には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する４つのユニットが並列されている。各ユニットの中央には、それぞれ感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙが備えられており、その周囲に、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等が配置されている。

露光装置３は、原稿読み取り部４００で読み取ったデータ又は図示しないＰＣ等の外部から送られた画像信号を変換し、例えばポリゴンモータでレーザー光をスキャンさせ、ミラーを通して読み取った画像信号に基づいて感光体１上に静電潜像を形成する。
転写装置５は、各感光体１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ上に形成されたトナー像を順次重ね合わせて保持する中間転写ベルト５０を含んで構成されており、中間転写ベルト５０上に形成されたカラートナー像を例えば記録紙に転写する。なお、転写搬送ベルトによって記録紙を搬送し、各感光体１上に形成されたトナー像を直接記録紙に転写する構成であってもよい。
定着装置７は、内部に、例えばハロゲンヒータを有するローラに張架されたベルトと加圧ローラとから主として構成されており、両者によって形成されるニップ部にて記録紙上のトナーに熱と圧力を加えてトナー像を定着させる。なお定着装置は、この他、一対のローラ又は一対のベルトを用いるものであってもよい。画像形成装置１００には、この他に例えば両面反転ユニット９、排紙トレイ８等が設けられている。

図２は、図１の画像形成ユニット１０の一部拡大図である。感光体１としては、例えば光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属又はビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境問題及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いた感光体であることが好ましい。帯電装置２は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、本実施形態においては、ローラ方式の帯電装置２を採用している。帯電装置２は、図示省略した帯電ローラに高電圧を印加して、感光体１との間でコロナ放電を発生させ感光体１の表面を一様に帯電させる。

現像装置４は、現像剤を担持して感光体１に供給する現像剤担持体４ａと、トナー供給室４ｂを備える。現像剤担持体４ａは、例えば回転可能に支持された中空円筒状の現像剤担持体本体と、その内部にこれと同軸に固設されたマグネットロールとを備えており、現像剤担持体４ａの外周面に現像剤を磁気的に吸着して搬送するようになっている。現像剤担持体４ａは導電性で、非磁性部材で構成されており、現像バイアスを印加するための図示しない電源が接続されている。現像剤担持体４ａと感光体１との間には、電源から所定の電圧が印加され、現像領域に電界が形成される。
転写装置５を挟んで感光体１に対向する位置には、図示省略した１次転写手段が設けられている。１次転写手段は、感光体１上のトナー像を中間転写ベルト５０に転写する際、図示省略した電極から所定の電圧が印加され、感光体１と中間転写ベルトとの間に電界が形成され、静電気的にトナー像の転写が行われる。
転写装置５の後流には、クリーニング装置６が配置されており、トナー像転写後の感光体１表面に残存するトナーはクリーニング装置６によって清掃、除去される。

以下に、このような構成の画像形成装置の動作について説明する。先ず、画像形成ユニット１０の各帯電装置２によって像担持体としての感光体１（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）表面を一様に帯電する。帯電後の像担持体表面に対し、露光装置３によって露光を照射して感光体１表面に静電潜像を形成する。次に、現像装置４の現像剤担持体４ａによってトナー室４ｂ内のトナーを感光体１表面に供給して前記静電潜像を現像して可視化する。次いで、得られた各トナー像を転写ベルト５０上に重ね合わせるように転写して転写カラー画像を形成する。得られたカラー画像を、図示省略した記録媒体に転写し、その後、定着装置７に搬送して所定の熱量及び圧力を加えて定着させる。一方、画像転写後に感光体１表面に残存するトナー、記録紙粉等をクリーニング装置６によって清掃し、次工程の画像形成に備える。

次に、図３及び図４に基づいて、本発明の特徴部分であるクリーニング装置について説明する。図３は、本発明に係るクリーニング装置の構成を示す断面図、図４は、図３の上方向示図である。図３において、符号１２−１は当接時のクリーニングブレードの位置を示し、符号１２−２は解除時におけるクリーニングブレードの位置を示す。
図３において、このクリーニング装置は、クリーニングケース１６と、このクリーニングケース１６に取り付けられたクリーニングブレード１２（１２−１、１２−２）と、このクリーニングブレード１２を感光体１１の表面に接離させる接離機構とから主として構成されている。クリーニングブレード１２の先端部には、研磨剤が内包されており、感光体１１に当接する表面から上記研磨剤が露出するように構成されている。

クリーニングケース１６の内部には回収コイル１５及びファーブラシ１４が配置されており、ファーブラシ１４はその先端部が感光体１１の表面に当接している。クリーニングケース１６の上端部には感光体１１の表面に向かってほぼ水平に延設されたブレード当接圧付与手段としての圧縮スプリング１３が設けられている。圧縮スプリング１３の先端部にはクリーニングブレード１２が回動可能に配置されている。クリーニングブレード１２は回転軸ｔを中心として回動するブレード支持部材１２ｃに支持されている。ブレード支持部材１２ｃには、一端がこのブレード支持部材１２ｃに固着され、回転軸ｔの中心から幅ａだけ離れた多端近傍で圧縮スプリング１３の押圧力を受けるブレード当接用部材１２ａが設けられている。また、ブレード支持部材１２ｃには、一端がこのブレード支持部材１２ｃに固着され、回転軸ｔの中心から幅ｂだけ離れた多端で、後述するブレード解除圧付与手段としてのブレード解除用アーム１７（１７−１、１７−２）の作用力を受けるブレード解除用部材１２ｂが設けられている。クリーニングブレード１２の回転軸ｔの中心（以下、単に回転中心ｔという）から圧縮スプリング１３の押圧力が作用するブレード当接用部材１２ａの作用点までの距離をａ、クリーニングブレード１２の回転中心ｔからブレード解除用アーム１７の押圧力が作用するブレード解除用部材１２ｂの作用点までの距離をｂとしたとき、ｂ＞ａの関係が成立するように構成されている。

ブレード解除用アーム１７は、図４に示したように、その一端が回転支軸１９を介してベース２３に回動自在に支持されている。また、ブレード解除用アーム１７とベース２３とを連結するように引っ張りスプリング１８が設けられており、ブレード解除用アーム１７は引っ張りスプリング１８によって通常時である非清掃時には、図４中符号１７−２で示した位置となるように付勢されている。
また、ブレード解除用アーム１７は、ベース２３との枢着部（回転支軸１９）に隣接する端部がソレノイドアーム２１を介してソレノイド２０に連結されている。ソレノイド２０はブラケット２２によってベース２３に固定されている。感光体１１表面の清掃時には、ソレノイド２０に電圧が印加されることによってブレード解除用アーム１７がソレノイドアーム２１によって図中上方に引っ張られ、回転支軸９を中心として反時計方向に回動し、図４中符号１７−１の位置に移動し、これによってブレード解除用アーム１７のアーム先端部が図３中右方向（１７−１）に移動し、ブレード解除用アーム１７とブレード解除用部材１２ｂとの係合が解かれ、ブレード支持部材１２ｃに作用する反時計方向の回転モーメントが解消する。従って、ブレード支持部材１２ｃはブレード当接用部材１２ａに作用する時計方向への回転モーメントによって時計方向に回動し、ブレード１２の先端部が感光体１１の表面に当接し、感光体１１表面に残存するトナー等を洗浄、除去する。

即ち、本実施形態においては、圧縮スプリング１３、ブレード解除用アーム１７、ブレード当接用部材１２ａ、ブレード解除用部材１２ｂ、ブレード支持部材１２ｃ、ベース２３、回転支軸１９、引っ張りスプリング１８、ソレノイド２０、ソレノイドアーム２１等によってクリーニングブレードの接離機構が構成されている。なお、ブレード当接用部材は、ブレード当接方向と同じ方向に、ブレード解除状態からブレード当接状態に変化させるものである。

以下、このような構成のクリーニング装置の動作を説明する。図３において、感光体１１は図中、時計方向に回転する。ブレード支持部材１２ｃには、通常時（非清掃時）、ブレード当接用部材１２ａに作用する圧縮スプリング１３の図３中左方向への押圧力によって時計方向、即ちブレード１２を感光体１１表面に当接しようとする方向に回転モーメントが作用している。一方、ブレード解除用アーム１７には、通常時（非清掃時）、図４に示したように、引っ張りスプリング１８による引っ張り力が作用し、これによってブレード解除用アーム１７のアーム先端部は図３中符号１７−２の位置にあり、アーム先端部でブレード解除用部材１２ｂを図中下方に押圧している。ここで、クリーニングブレード１２の回転中心ｔから圧縮スプリング１３の押圧力が作用するブレード当接用部材１２ａの作用点までの距離ａと、クリーニングブレード１２の回転中心ｔからブレード解除用アーム１７の押圧力が作用するブレード解除用部材１２ｂとの間に、ｂ＞ａの関係が成立するので、ブレード当接用部材１２ａによる時計方向への回転モーメントよりもブレード解除用部材１２ｂによる反時計方向への回転モーメントを容易に大きくすることができ、これによって、クリーニングブレード１２が感光体１１表面から離脱した通常状態である非清掃状態が維持される。

このような非洗浄状態において、感光体１１表面の画像を転写ベルト５に転写した後、感光体１１表面を洗浄する清掃時には、ソレノイド２０に電圧を印加してソレノイドアーム２１を図４中上方に引っ張り、このソレノイド２０による上方への引っ張り力を引っ張りスプリング１８の引っ張力よりも大きくし、ブレード解除用アーム１７を回転支軸１９を中心として反時計方向に回動し、図４中の符号１７−１の位置まで移動させる。このブレード解除用アーム１７の移動によってその先端部とブレード解除用部材１２ｂとの係合を解除し、ブレード支持部材１２ｃに作用する反時計方向の回転モーメントを解消させる。ブレード支持部材１２ｃに作用する反時計方向の回転モーメントが解消すると、ブレード支持部材１２ｃに作用する力はブレード当接用部材１２ａを押圧することによって作用する時計方向への回転モーメントだけとなる。このようにして、ブレード支持部材１２ｃを時計方向に回動させて、クリーニングブレード１２の先端部を感光体１１表面に当接して清掃状態とする。

このようにして形成した清掃状態を所定時間維持して感光体１１の表面を清掃した後、ソレノイド２０への電圧の印加を停止し、解除用アーム１７に作用する図４中上方への引っ張り力を解消させる。するとブレード解除用アーム１７には引っ張りスプリング１８による引っ張り力だけが作用することになり、ブレード解除用アーム１７は図４中符号１７−２の位置に移動する。解除用アーム１７の図４中符号１７−２の位置への移動によって、ブレード解除用部材１２ｂとブレード解除用アーム１７の先端部を係合させ、ブレード支持部材１２ｃにブレード解除用部材１２ｂによる反時計方向への回転モーメントを作用させる。このとき、圧縮スプリング１３のブレード当接用部材１２ａへの作用点とブレード支持部材１２ｃの回転中心ｔとの間隔ａと、ブレード解除用アーム１７のブレード解除用部材１２ｂへの作用点とブレード支持部材１２ｃの回転中心ｔとの間隔ｂとは、ｂ＞ａの関係にあるので、ブレード支持部材１２ｃに作用する反時計方向の回転モーメントが、時計方向に作用する回転モーメントよりも大きくなり、クリーニングブレード１２の先端部は感光体１１表面から離脱し、非洗浄状態となる。以下、所定時間間隔で又は必要に応じて、清掃状態と非清掃状態とを繰り返し、感光体１１の表面を間欠的に清掃する。

本実施形態によれば、ブレード解除用部材による解除モーメントからブレード当接用部材による当接モーメントを差し引いたモーメント以上のモーメントが得られる押圧力をブレード当接用部材１２ａに作用させてクリーニングブレード１２を感光体１１に接触させてクリーニングするようにしたので、クリーニングブレードを感光体表面に当接させる際のストレスを極力小さくなるように調整しつつ像担持体表面を確実に清掃することができる。従って、像担持体表面に傷がつくことを回避して異常画像発生を防止することができる。
また、本実施形態によれば、クリーニングブレードの回転中心ｔからクリーニングブレード当接圧付与部材の作用点までの距離をａ、クリーニングブレード回転中心ｔからクリーニングブレード解除用部材の作用点までの距離をｂとしたとき、ｂ＞ａとなるように構成したので、ブレード接離機構を小さくすることが可能となり、装置全体の小型化、低コスト化を図りつつブレード接離機構の安定化を容易に達成することができる。

更にまた、本実施形態によれば、クリーニングブレードに研磨剤を内包し、感光体に当接させる箇所の表面から露出するように構成したことにより、感光体表面に付着した強固な異物（トナーや転写紙内の成分によるフィルミング等）を容易に取り除くことができる。更にまた、研磨剤入りブレードを必要最小限の力で感光体表面に接触させることができるので、清掃時の像担持体へのストレスを確実に低減することができ、異常画像の発生を防止することができる。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図１の画像形成ユニットを示す部分拡大図である。 本発明に係るクリーニング装置を示す断面図である。 図３の上方向示図である。

符号の説明

１（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）：感光体
２：帯電装置
３：露光装置
４：現像装置
４ａ：現像剤担持体
４ｂ：トナー供給室
５：転写装置
６：クリーニング装置
７：定着装置
８：排紙トレイ
９：両面反転ユニット
１０：画像形成ユニット
１１：感光体
１２：クリーニングブレード
１２ａ：ブレード当接用部材
１２ｂ：ブレード解除用部材
１２ｃ：ブレード支持部材
１３：圧縮スプリング
１４：ファーブラシ
１５：回収コイル
１６：クリーニングケース
１７：ブレード解除用アーム
１８：引っ張りスプリング
１９：回転支軸
２０：ソレノイド
２１：ソレノイドアーム
２２：ブラケット
２３：ベース
５０：中間転写ベルト
１００：画像形成装置
２００：給紙部
３００：画像形成部
４００：原稿読み取り部
５００：原稿搬送部

Claims (5)

1. 画像形成装置の感光体に形成されたトナー像を転写させた後、前記感光体をクリーニングブレードで清掃するクリーニング装置において、
   前記感光体の清掃時に、前記クリーニングブレードを前記感光体表面に当接させると共に非清掃時には前記クリーニングブレードを前記感光体表面から離脱させるブレード接離機構を有しており、
   このブレード接離機構は、前記クリーニングブレードを回転モーメントによって感光体表面に当接させるブレード当接用部材と、
   このブレード当接用部材に作用するモーメントとは逆方向に作用する回転モーメントによって前記クリーニングブレードを前記感光体表面から離脱させるブレード解除用部材と、
   前記ブレード当接用部材及び前記ブレード解除用部材にそれぞれ押圧力を付与する当接圧付与手段及び解除圧付与手段とを有し、
   前記当接圧付与手段は、前記ブレード解除用部材の回転モーメントから前記ブレード当接用部材の回転モーメントを差し引いたモーメント以上のモーメントが得られる力を前記ブレード当接用部材に付与するものであることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記ブレード当接用部材は、ブレード当接方向と同じ方向に、ブレード解除状態からブレード当接状態に変化させるものであ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. 前記クリーニングブレードの回転中心から前記当接圧付与手段の押圧力が作用する前記ブレード当接用部材の作用点までの距離をａ、前記クリーニングブレードの回転中心から前記解除圧付与手段の押圧力が作用する前記ブレード解除用部材の作用点までの距離をｂとしたとき、ｂ＞ａの関係が成立す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. 前記クリーニングブレードは、研磨剤を内包するものであり、前記像担持体との当接部表面に前記研磨剤が露出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 像担持体と、像担持体表面に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像を可視化する現像装置と、得られたトナー画像を転写させる転写装置と、転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、前記クリーニング装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置。

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