JP2007279294A - クリーニング部材、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナーが付着する移動面とトナーを掻き取る掻き取り部材を一様な接触圧で接触させて維持する。
【解決手段】 本発明のクリーニング部材は、移動面に付着するトナーを掻き取るためのクリーニング部材２６Ｙであって、（１）自由端で移動面と接触して該移動面上のトナーを掻き取る掻き取り部材４８と、（２）掻き取り部材４８の固定端で該掻き取り部材４８を片持ち支持するサポート部５４ａと、サポート部５４ａの移動面の移動方向と直交する方向４４に関して両端に設けられてクリーニング部材を他の要素に取り付けるためのブラケット部５４ｂとを有する支持部材５０とを有し、支持部材５０のブラケット部５４ｂが、上記他の要素の上記直交方向４４と垂直な取り付け面に取り付けられるように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動面に付着するトナーを掻き取るためのクリーニング部材、クリーニング部材を用いて像担持体上のトナーを掻き取るプロセスカートリッジ、およびプロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。

移動面（例えば、像担持体である感光体や中間転写体である中間転写ベルトなどの移動体の表面）に付着するトナーは、移動面と接触するクリーニング部材によって掻き取られる。クリーニング部材は、自由端で移動面と接触して該移動面上のトナーを掻き取る掻き取り部材と、掻き取り部材の固定端で該掻き取り部材を片持ち支持する支持部材とを有する。クリーニング部材の支持部材がプロセスカートリッジなどの画像形成装置の構成要素の所定の取り付け部分に取り付けられ、移動面と掻き取り部材が一様な接触圧で接触して維持される。このようなクリーニング部材として、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のクリーニング部材においては、掻き取り部材と支持部材の間に弾性板が介在されている。
特開平１１−２３７８２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載するように、クリーニング部材は、片持ち状態で構成要素の所定の取り付け部分に取り付けられているため、クリーニング部材の掻き取り部材と接触している移動面の移動により、クリーニング部材に曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントにより、クリーニング部材が取り付けられている取り付け部分には、取り付け部分をたわみ変形させる力が作用する。特に、取り付け部分の剛性が小さい場合（例えば、取り付け部分が小さい厚さの壁の面である場合）、取り付け部分はたわみ変形させる力により実際にたわむことがある。この取り付け部分に作用するたわみ変形させる力に起因してクリーニング部材が取り付けられる構成要素全体が永久的に変形し、クリーニング部材の掻き取り部材と移動面が部分的に不均一な接触圧で接触するまたは部分的に接触が解除されることがあった。

この対処として、クリーニング部材が取り付けられる構成要素の剛性を高めることが考えられるが、これは構成要素の製造コストを高めることになる。

そこで、本発明は、トナーが付着する移動面とトナーを掻き取る掻き取り部材が一様な接触圧で接触して維持されることを可能にするクリーニング部材、クリーニング部材を用いて像担持体上のトナーを掻き取るプロセスカートリッジ、およびプロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のクリーニング部材は、
移動面に付着するトナーを掻き取るためのクリーニング部材であって、
（１）自由端で移動面と接触して該移動面上のトナーを掻き取る掻き取り部材と、
（２）掻き取り部材の固定端で該掻き取り部材を片持ち支持するサポート部と、サポート部の移動面の移動方向と直交する方向に関して両端に設けられてクリーニング部材を他の要素に取り付けるためのブラケット部とを有する支持部材とを有し、
支持部材のブラケット部が、上記他の要素の上記直交方向と垂直な取り付け面に取り付けられるように構成されていることを特徴とする。

また、本発明のプロセスカートリッジは、
円筒形状の像担持体と、像担持体の外周面に付着するトナーを掻き取る上述のクリーニング部材とを含むプロセスカートリッジであって、
クリーニング部材のブラケット部が取り付けられる、像担持体の回転中心線方向と直交する取り付け面を備えるハウジングを有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、
上述のプロセスカートリッジを有し、プロセスカートリッジを用いて画像形成を実行することを特徴とする。

本発明によれば、クリーニング部材には、移動面の移動方向と直交する方向に関して両端で支持されるためにねじりモーメントが発生する。したがって、移動面の移動によりクリーニング部材に曲げモーメントが発生するような片持ち状態の取り付け方法に比べて、取り付け部分にはごく小さいまたは略ゼロのたわみ変形させる力が作用する。それにより、クリーニング部材が取り付けられる構成要素全体の永久的な変形が抑制される。その結果、移動面と掻き取り部材の一様な接触圧での接触が維持される。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示している。図において符号１０で示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いてシート状の記録材（以下、「記録シート」と称する。）Ｓに画像を形成するタンデム方式の画像形成装置である。

画像形成装置１０は、像担持体である４つの感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋと、感光体を帯電する帯電装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋと、感光体に静電潜像を形成する露光装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋと、静電潜像を現像する現像装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、各感光体が担持するトナー画像が転写される中間転写ベルト２０と、各感光体から中間転写ベルトにトナー画像を転写する一次転写ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋと、中間転写ベルトが担持するトナー画像を記録シートＳに転写する二次転写ローラ２４とを有する。

また、画像形成装置１０は、対応する感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上の中間転写ベルト２０に転写されずに残ったトナー（以下、「未転写トナー」と称する。）を掻き取るためのクリーニング部材２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋと、中間転写ベルト２０上の記録シートＳに転写されずに残ったトナーを掻き取るクリーニング部材２８を有する。

なお、図１に示す符号に含まれるアルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、トナーの色、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示し、符号が付されている画像形成装置１０の構成要素の各色に対する対応関係を示している。以下、アルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋが符号に含まれる構成要素は、対応するトナーの色が異なる以外、構造や機能は同一であるため、アルファベットＹが符号に含まれる、すなわちイエローのトナーに関わる構成要素のみを説明する。

感光体１２Ｙは、円筒状であって、その外周面にイエローのトナー画像が形成されるように構成されている。また、感光体１２Ｙは、モータなどの回転駆動源（図示せず）から回転駆動力が伝達されて所定の回転速度で回転するようにしてある。

帯電装置１４Ｙは、感光体１２Ｙの外周面に対して接触または非接触に対向し、対向領域を通過する感光体１２Ｙの外周面を一様に帯電するように構成されている。

露光装置１６Ｙは、感光体１２Ｙの回転方向に関して帯電装置１４Ｙの下流側の該感光体１２Ｙの外周面と対向する位置に配置され、帯電された外周面を露光して静電潜像を形成するように構成されている。

現像装置１８Ｙは、感光体１２Ｙの回転方向に関して露光装置１６Ｙの下流側の該感光体１２Ｙの外周面と対向する位置に現像剤担持体である現像ローラ３０Ｙを有し、現像ローラ３０Ｙを用いて感光体１２Ｙの外周面上の静電潜像をイエローのトナーで現像するように構成されている（トナー画像を形成する。）。現像ローラ３０Ｙによる現像は、感光体１２Ｙと現像ローラ３０Ｙそれぞれに所定の電圧が電圧印加手段（図示せず）によって印加され、それにより感光体１２Ｙと現像ローラ２６Ｙの間の現像領域に電界が発生し、この電界によって現像ローラ３０Ｙが担持するトナーが感光体１２Ｙに静電的に移動する（飛翔する）ことにより達成される。

また、現像装置１８Ｙは、内部に現像ローラ３０Ｙに担持されるイエローのトナーを貯蔵している。

中間転写ベルト２０は、無端状のベルトであって、その外周面（以下、「像担持面」と称する。）がベルト駆動ローラによって所定の速度で感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、二次転写ローラ２４それぞれの外周面と順次対向するように駆動されている。最終的に、中間転写ベルト２０の像担持面上には、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋそれぞれからその対向領域（以下、「一次転写領域」と称する。）で転写された各色のトナー画像を重ねたものであるフルカラーのトナー画像が形成される。

一次転写ローラ２２Ｙは、感光体１２Ｙとの間（一次転写領域）を通過する中間転写ベルト２０に、感光体１２Ｙの外周面上のイエロートナー画像を、静電気力と接触圧によって転写するように構成されている。

二次転写ローラ２４は、シート搬送手段（図示せず）によって中間転写ベルト２０との間に搬送された記録シートＳに、中間転写ベルト２０が担持しているフルカラーのトナー画像を、静電気力と接触圧によって転写するように構成されている。

クリーニング部材２６Ｙは、感光体１２Ｙの回転方向に関して一次転写領域の下流側であって帯電装置１４Ｙの上流側である該感光体１２Ｙの外周面と対向する位置に配置され、感光体１２Ｙの外周面上の中間転写ベルト２０に転写されなかった未転写トナーを掻き取るように構成されている。クリーニング部材２６Ｙの詳細は後述する。

クリーニング部材２８は、中間転写ベルト２０の回転方向に関して二次転写ローラ２４の下流側であってイエロートナーの一次転写領域（感光体１２Ｙと一次転写ローラ２２Ｙの間）の上流側である該中間転写ベルト２０の像担持面と対向する位置に配置され、中間転写ベルト２０の像担持面上の記録シートＳに転写されなかった未転写トナーを掻き取るように構成されている。

このような構成によれば、各色のトナーに対応する感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの外周面上に、帯電、露光、現像を介してトナー画像が形成され、各感光体の外周面上のトナー画像は中間転写ベルト２０の像担持面上で重ねられる。重なられたフルカラーのトナー画像は、二次転写ローラ２４によって記録シートＳに転写される。

ここからは、クリーニング部材２６Ｙの詳細を説明する。

クリーニング部材２６Ｙは、感光体１２Ｙ、帯電装置１４Ｙとともにプロセスカートリッジ４０Ｙに組み込まれている。プロセスカートリッジ４０Ｙは、画像形成装置１０に対して着脱可能に構成されている。

感光体１２Ｙの回転中心線方向から見た部分断面図である図２に示すように、プロセスカートリッジ４０Ｙは、感光体１２Ｙ、帯電装置１４Ｙ、クリーニング部材２６Ｙとを支持しつつ収容するハウジング４２を有する。なお、感光体１２Ｙの回転中心線方向は、請求の範囲に記載の直交方向に対応する。

ハウジング４２は、プロセスカートリッジ４０Ｙの分解図を示す図３に示すように、感光体１２Ｙの回転中心線方向４４に対して直交しつつその間に感光体１２Ｙとクリーニング部材２６Ｙが配置される２つの側面壁部４６ａと、回転中心線方向４４に向かって伸びて２つの側面壁部を接続する背面壁部４６ｂから構成される。なお、図３においては、帯電装置１４Ｙは省略されている。

クリーニング部材２６Ｙは、図４に示すように、自由端で感光体１２Ｙの外周面と接触して該外周面上の未転写トナーを掻き取るクリーニングブレード（請求の範囲に記載の掻き取り部材に対応。）４８と、クリーニングブレード４８の固定端で該クリーニングブレード４８を片持ち支持する支持フレーム（請求の範囲に記載の支持部材に対応。）５０から構成される。

クリーニングブレード４８は、感光体１２Ｙの回転中心線方向４４に長い板形状のウレタンなどの弾性部材であって、感光体１２Ｙに対して所定の位置に配置されて該感光体１２Ｙの外周面に接触し、感光体１２Ｙの回転により接触領域に運ばれてくる未転写トナーを掻き取るように構成されている。なお、クリーニングブレード４８に掻き取られた未転写トナーは、プロセスカートリッジ４０Ｙの未転写トナー収容部５２に収容される（図２参照。）。

支持フレーム５０は、クリーニングブレード４８を感光体１２Ｙの回転中心線方向４４にわたって支持する「Ｌ」字形状断面を備えるサポート部５４ａと、サポート部５４ａの回転中心線方向４４に関して両端に接続されたブラケット部５４ｂから構成される。

支持フレーム５０は、例えば金属などの高い剛性を備える板部材を曲げ加工して作製される。また、支持フレーム５０は、サポート部５４ａにクリーニングブレード４８が接着剤などで貼り合わせられることにより、クリーニングブレード４８を片持ち支持する。

支持フレーム５０のブラケット部５４ｂは、図３に示すようにハウジング４６の側面壁部４６ａに取り付けられるように構成されている。本実施形態においては、クリーニング部材２６Ｙは、各側壁部４６ａに形成された２つの穴５６に嵌入された合計４つの支持ピン５８に挟持されるように支持される（図５参照。）。支持するために、支持ピン５８の先端には凸部６０が形成されるとともに、支持フレーム５０のブラケット部５４ｂには凸部と係合する穴６２が形成されている。このように支持されるクリーニング部材２６Ｙのプロセスカートリッジ４０Ｙ内の配置位置は、図２に示すように、クリーニングブレード４８の先端が感光体１２Ｙの外周面に接触しつつ、支持フレーム５０のサポート部５４ａがハウジング４２の背面壁部４６ｂに接触しない位置である。

クリーニング部材２６Ｙの感光体１２Ｙの回転中心線方向４４に関して両端をハウジング４２の側面壁部４６Ｙに取り付ける効果を説明する。

クリーニング部材２６Ｙには、感光体１２Ｙの回転中心線方向４４に関して両端で支持されているため、感光体１２Ｙの回転によりねじりモーメントが発生する。それにより、ハウジング４２の側面壁部４６ａに感光体１２Ｙの回転中心線方向４４に直交する方向の力（いわゆるせん断方向の力）が作用する。一方、側面壁部４６ａをたわみ変形させる力、すなわち感光体１２Ｙの回転中心線方向４４と同一方向（言い換えると、側面壁部４６ａの厚さ方向）の力成分を有する力は側面壁部４６ａにほとんど作用しない。そのため、側面壁部４６ａはほとんどたわみ変形しない。なお、せん断力によるせん断変形が考えられるが、側面壁部４６ａは、せん断方向の大きさが厚さに比べて十分に大きいためほとんどせん断変形しない。したがって、クリーニング部材２６Ｙのモーメントによるハウジング４０Ｙの永久的な変形の発生が抑制される。

仮に、クリーニング部材の支持フレームが側面壁部ではなくハウジングの背面壁部に取り付けられる場合、言い換えるとクリーニング部材がハウジングの背面壁部に片持ち状態で支持される場合、感光体の回転によりクリーニング部材には曲げモーメントが発生する。曲げモーメントにより背面壁部には該背面壁部をたわみ変形させる力が作用する。たわみ変形させる力により、背面部は実際にたわみ変形する可能性がある。または、背面壁部の厚さが十分あって背面壁部がたわみ変形しない場合であっても、背面壁部と側面壁部の間に応力が集中し、その応力集中部が、画像形成装置の内部温度や周囲温度が高くなるにしたがってクリープ変形する可能性がある。たわみ変形やクリープ変形により、ハウジングが永久変形する可能性がある。その結果、クリーニング部材のクリーニングブレードと感光体の外周面が部分的に不均一な接触圧で接触するまたは部分的に接触が解除されることがある。

本実施形態によれば、クリーニング部材には、感光体の回転中心線方向に関して両端で支持されるためにねじりモーメントが発生する。したがって、感光体の回転によりクリーニング部材に曲げモーメントが発生するような片持ち状態の取り付け方法に比べて、取り付け部分である測面壁部にはごく小さいまたは略ゼロのたわみ変形させる力が作用する。それにより、クリーニング部材が取り付けられるハウジングの永久変形が抑制される。その結果、感光体の外周面とクリーニングブレードの一様な接触圧での接触が維持される。

以上、一実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図６に示すプロセスカートリッジ１４０のように、クリーニング部材１２６の支持フレーム１５０のブラケット部１５４ｂが、感光体１１２の回転軸１７０を支持するようにしてもよい。これにより、感光体がハウジングに支持される場合比べて、ハウジング１４２がいかように変形しても感光体１１２の外周面とクリーニングブレード１４８の一様な接触圧での接触が維持される。

また、本発明のクリーニング部材は、中間転写ベルトの外周面上のトナーを掻き取るために使用することも可能である。本発明は、広義には、移動面に付着するトナーを掻き取るためのクリーニング部材である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの部分断面図である。 図２に示すプロセスカートリッジの分解図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング部材を示す図である。 図４に示すクリーニング部材がプロセスカートリッジのハウジングに取り付けられた状態を示す図である。 本発明の別実施形態に係るプロセスカートリッジの部分断面図である。

符号の説明

２６Ｙ：クリーニング部材
４４：直交方向（回転中心線方向）
４８：掻き取り部材（クリーニングブレード）
５０：支持部材（支持フレーム）
５４ａ：サポート部
５４ｂ：ブラケット部

Claims (4)

1. 移動面に付着するトナーを掻き取るためのクリーニング部材であって、
   （１）自由端で移動面と接触して該移動面上のトナーを掻き取る掻き取り部材と、
   （２）掻き取り部材の固定端で該掻き取り部材を片持ち支持するサポート部と、サポート部の移動面の移動方向と直交する方向に関して両端に設けられてクリーニング部材を他の要素に取り付けるためのブラケット部とを有する支持部材とを有し、
   支持部材のブラケット部が、上記他の要素の上記直交方向と垂直な取り付け面に取り付けられ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部材。
2. 移動面は円筒体のトナーが付着する外周面であって、
   支持部材のブラケット部が、円筒体を回転可能に且つ掻き取り部材と該円筒体の外周面との接触関係を維持しつつ保持することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング部材。
3. 円筒形状の像担持体と、像担持体の外周面に付着するトナーを掻き取る請求項１または２のいずれかに記載のクリーニング部材とを含むプロセスカートリッジであって、
   クリーニング部材のブラケット部が取り付けられる、像担持体の回転中心線方向と直交する取り付け面を備えるハウジングを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 請求項３に記載のプロセスカートリッジを有し、プロセスカートリッジを用いて画像形成を実行することを特徴とする画像形成装置。
   

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