JP2009042642A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クリーニングブレードを感光体ドラム表面に適正圧で当接させつつブレード捲れを防止できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】クリーニングブレード51を支持部材52で片持ち支持して、クリーニングブレード51の自由端側先端510を、回転する感光体ドラム1表面に、その回転方向に対しカウンター方向に当接して感光体ドラム1を清掃する画像形成装置において、クリーニングブレード51が感光体ドラム1との摩擦によって折り返されるのを規制するストッパー53を、感光体ドラム1表面と、クリーニングブレード51の主面511との間の空間512に、その主面511から所定の間隙Δdを介した状態で配置する。
【選択図】図2

Description

本発明は、像担持体表面に当接してその表面を清掃するクリーニングブレードを有する画像形成装置に関する。
感光体ドラム上に顕像化されたトナー像を記録シートに転写する方式の画像形成装置では、転写されずに感光体ドラム上に残ったトナーをクリーナにより清掃する構成になっている。この清掃方法としては、例えばポリウレタン等の弾性体からなるクリーニングブレード(以下、「ブレード」という。)をホルダにより片持ち支持し、ブレードの自由端側の先端を、回転する感光体ドラム表面に、その回転方向に対しカウンター方向に当接して、感光体ドラム上に残ったトナーを掻き取って回収する方法が一般的である。
特開平5−289595号公報
上記のようなブレードを当接させる方法の場合、感光体ドラムとブレード間の摩擦力が増大すると、ブレードの先端部分が、回転する感光体ドラムに引っ張られて感光体ドラム側に折り返される、いわゆるブレード捲れが発生することがある。ブレード捲れが発生すると、ブレードの変形や欠けが生じ、清掃性能が大きく劣化することになる。
このようなブレード捲れを防止するには、ブレードの自由端長をできるだけ短くして、ブレードを撓ませないようにすることが考えられる。
しかしながら、自由端長を短くすると感光体ドラムとの当接力が増大して、感光体ドラムに掛かる負荷が大きくなると共にブレードの磨耗が進み易くなって、感光体ドラムとブレード双方の寿命を短くすることになってしまう。
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、ブレードを感光体ドラム等の像担持体表面に適正圧で当接させつつブレード捲れを防止でき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、本発明に係る画像形成装置は、弾性体からなるクリーニングブレードを片持ち支持し、クリーニングブレードの自由端側先端を、回転する像担持体表面に、その回転方向に対しカウンター方向に当接して像担持体表面を清掃する画像形成装置であって、クリーニングブレードが像担持体との摩擦力によって像担持体側に折り返されるのを規制するストッパーを、像担持体表面と、クリーニングブレードの自由端部分の像担持体表面に対向する側の主面との間の空間に、その主面に接触した状態または間隙を有する状態で配置したことを特徴とする。
このようなストッパーを配置することで、クリーニングブレードの自由端長を適正長さに設定して適正な当接圧を得つつ、ブレード捲れを防止することが可能になる。
また、前記クリーニングブレードは、像担持体の軸方向に沿って伸びる長尺部材であり、前記ストッパーは、クリーニングブレードの長手方向において、クリーニングブレードの両端部に対応する位置にそれぞれ配されていることを特徴とする。
このようにすれば、クリーニングブレードの長手方向両端においてブレード捲れの防止を図れる。
さらに、前記それぞれのストッパーを保持する筐体を備え、一方のストッパーは、その基端部が、クリーニングブレードの長手方向にクリーニングブレードを挟んで相対する一方の側の位置で前記筐体に保持され、その先端部が、クリーニングブレードの一方の端部に対応する位置までクリーニングブレードに向かって延出され、他方のストッパーは、その基端部が、前記相対する他方の側の位置で前記筐体に取着され、その先端部が、クリーニングブレードの他方の端部に対応する位置までクリーニングブレードに向かって延出される構成になっていることを特徴とする。
このようにすれば、クリーニングブレードの長手方向両側にストッパーを配置する構成をとることができる。
また、前記クリーニングブレードは、支持部材を介して前記筐体に保持されることを特徴とする。
このようにすれば、クリーニングブレードとストッパーを同じ部材で保持することができ、装置構成の簡素化を図ることができる。
また、像担持体を帯電させる放電電極を有する帯電手段を備え、前記帯電手段は、放電電極を囲むように設けられ、像担持体に対向する側に開口を有する安定板を備え、前記ストッパーは、前記安定板の、クリーニングブレードの主面に対向する部分から、前記主面に向かって延出されるようにして設けられていることを特徴とする。
このようにすれば、クリーニングブレードの主面により近い位置にストッパーを配置する構成をとることが可能になる。
さらに、前記ストッパーは、安定板と一体に形成されていることを特徴とする。
このようにすれば、別部材で形成する構成に比べて低コスト化を図れる。
また、前記クリーニングブレードを支持部材を介して保持すると共に前記帯電チャージャを保持する筐体を備えることを特徴とする。
このようにすれば、クリーニングブレードと帯電チャージャを同じ筐体で保持でき、両者をより高精度に位置決めすることができる。
また、前記クリーニングブレードを片持ち支持する支持部材を備え、前記ストッパーは、支持部材と一体に形成されていることを特徴とする。
このようにすれば、支持部材とストッパーを別部材にする構成に比べて低コスト化を図れると共に、製造時にストッパーを別途組み付ける手間を省くことができる。
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)を例に説明する。
<第1の実施の形態>
(プリンタの全体構成)
図1は、プリンタ10の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ10は、画像プロセス部11、給送部12、定着部13および制御部14などを備えており、ネットワーク、例えばLANに接続されて、外部の端末装置(不図示)からの印刷(プリント)ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてプリントジョブを実行するものである。
画像プロセス部11は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色のそれぞれに対応する作像部21Y、21M、21C、21Kと、露光部22と、無端状の中間転写ベルト23と、各色に対応するトナーホッパ24Y〜24Kなどを備える。
作像部21Yは、同図の矢印方向に回転駆動される像担持体の一例としての感光体ドラム1、その周囲に配された帯電チャージャ2、現像器3、一次転写ローラ4、クリーナ5などからなる。この構成は、他の作像部21M〜21Kについて同様である。なお、同図では符号を省略している。露光部22は、各色用の感光体ドラム1を露光走査するためのレーザ光LBを出射する。
トナーホッパ24Y〜24Kは、対応する色の現像器3に補充用のトナーを補給する。
中間転写ベルト23は、駆動ローラ31と従動ローラ32に張架されており、同図の矢印方向に循環駆動される。
給送部12は、シートSを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内のシートSを搬送路43に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出されたシートSを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対44と、二次転写ローラ45などを備えている。
制御部14は、外部の端末装置から送信されて来る画像信号を受信して、これをY〜K色用のデジタル画像信号に変換し、画像プロセス部11、給送部12等を制御して、プリント動作を実行させる。
具体的には、作像部21Y〜21Kごとに、感光体ドラム1が帯電チャージャ2により一様に帯電され、帯電された感光体ドラム1の表面が露光部22からのレーザ光LBにより露光走査されて静電潜像が形成され、形成された静電潜像は、現像器3によって現像されてトナー像として顕像化される。
現像された各色のトナー像は、各一次転写ローラ4による静電力の作用により感光体ドラム1から中間転写ベルト23上に一次転写される。各色の作像動作は、トナー像が中間転写ベルト23上の同じ位置に重ねられるようにタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト23上の各色トナー像は、中間転写ベルト23の循環駆動により二次転写位置46に移動する。
中間転写ベルト23上の各色トナー像の移動タイミングに合わせて、給送部12からは、タイミングローラ対44を介してシートSが給送されて来ており、そのシートSは、循環駆動される中間転写ベルト23と二次転写ローラ45の間に挟まれて搬送され、二次転写位置46において静電力により中間転写ベルト23上の各色トナー像が一括してシートS上に二次転写される。
二次転写位置46を通過したシートSは、定着部13に搬送され、ここでトナー像が加熱、加圧されてシートSに定着された後、排出ローラ対47を介して排出トレイ48上に排出される。
一次転写されずに感光体ドラム1上に残ってしまったトナー(残留トナー)は、クリーナ5により除去される。
(クリーナ5の構成)
図2は、クリーナ5の構成を示す断面図である。
同図に示すように、クリーナ5は、ハウジング50、ブレード51、支持部材52、ストッパー53、54(図4参照)、シール55などを備えている。
ハウジング50は、ブレード51〜シール55などの部材を保持するための筐体であり、本体フレーム59に支持されている。同図に示す本体フレーム59は、装置後側に位置するものであり、一対をなす装置前側に位置する本体フレームは、図示が省略されている。本体フレーム59は、感光体ドラム1の軸9を回転自在に保持する。また、帯電チャージャ2を、感光体ドラム1に対し所定間隔を空けた位置に保持する。なお、帯電チャージャ2がブレード51と共にハウジング50により保持される構成とすることもできる。
ブレード51は、ウレタンゴムなどの弾性体からなり、支持部材52によって片持ち支持され、自由端側先端(以下、「ブレード先端」という。)510を、感光体ドラム1の回転方向に向き合う(カウンター)方向に、回転する感光体ドラム1表面に当接して、感光体ドラム1上の残留トナーや紙粉等を掻き落とし除去(清掃)する。掻き落とされた残留トナー等は、不図示の回収容器に回収される。
ブレード51は、感光体ドラム1の回転軸方向長さと略同じ長さを有する長尺部材であり、その物性値として、例えばヤング率Eが50〜80〔kg/cm〕、硬度が65〜75〔JIS A°〕、反発弾性係数が20〜60〔%:25℃〕のものが用いられる。このようなブレード51を用いる場合の設計条件としては、図3に示すように、ブレード51の自由端長をL、厚みをt、感光体ドラム1に対する食い込み量をΔu、ブレード51の感光体ドラム1との当接部513と感光体ドラム1の軸芯Oとを結ぶ線の法線514と、ブレード51の主面511(ブレード51の自由端部分515の感光体ドラム1表面に対向する側の主面。以下、「ブレード主面」という。)とがなす角をθとしたとき、例えば、L=10±0.15〔mm〕、t=2±0.1〔mm〕、長手方向の長さが340〔mm〕、Δu=1.0〜2.0〔mm〕、線圧(当接圧)Pが15〜35〔N/m〕、θ=20〜30〔°〕の範囲になるように設定される。なお、当接圧Pは、P=Δu・E・t/(4・L)で表わすことができる。
図2に戻って、支持部材52は、金属製であり、支持部材52とブレード51は、接着剤などにより固定される。固定方法がこれに限られないことはいうまでもない。支持部材52は、ハウジング50にネジで固定される。
ストッパー53、54は、ブレード51が感光体ドラム1との摩擦力により感光体ドラム1側に折り返されることを規制するための金属製の部材であり、ブレード主面511と間隙Δdを介して離間した状態でハウジング50にネジで固定される。
シール55は、その先端が感光体ドラム1表面に接触して、ブレード51により掻き取られたトナーがハウジング50内から外部に噴出しないように遮蔽する。
(ストッパーの構成)
図4は、クリーナ5を図2の矢印A方向から見たときの側面図であり、図5は、ブレード51とストッパー53を図4の矢印B方向から見たときの分解斜視図であり、図6は、ブレード51とストッパー53を図4の矢印D方向から見たときの平面図である。
各図に示すように、ストッパー53、54は、ハウジング50の、装置前後方向(ブレード51の長手方向)両側に設けられた位置決め部501、502に固定される。ストッパー53、54は、その先端部530、540がブレード51の長手方向に見たときにブレード51の両端部517、518とだけ重なり合うように配置されている。
ストッパー53は、図5に示すようにL字状であり、先端部530が感光体ドラム1表面とブレード主面511との間の空間512(図2)に、ブレード主面511に対し所定の間隙Δd(図5)、例えば0.5〔mm〕を有するように位置決め部501にネジで固定される。間隙Δdは、ここではブレード51が感光体ドラム1と当接しつつブレード先端510が感光体ドラム1の回転方向下流側に微少に引っ張られている状態で上記の値になるように規定される。
位置決め部501には、位置決め用のピン503が立設されており、製造時等においてストッパー53をハウジング50に固定する作業を行う際には、ストッパー53の基端部531に穿設された孔533にピン503を挿入することにより簡易に位置決めができるようになっている。上記ではストッパー53について説明したが、ストッパー54についても、ブレード51との位置関係および固定方法は、ストッパー53と同様である。
ブレード先端510は、感光体ドラム1表面との間で生じる摩擦力(この摩擦力は、感光体ドラム1表面の摩擦係数と感光体ドラム1表面への当接力により決まる)を受けて、感光体ドラム1の回転により回転方向下流側に微少に引っ張られたり、元の位置に戻ったりする、いわゆるスティックスリップ現象を起こしながら、清掃動作を繰り返している。
スティックスリップは、ブレード51の自由端部分515の弾性によるものであり、スティックスリップが正常に行われている間は、ブレード先端510の微少な動きに伴って感光体ドラム1表面上の残留トナーを掻き落とすことができる。
ところが、長期にわたりスティックスリップを繰り返すことによるブレード51の疲労変形や、低温環境下におけるブレード51の硬化による一時的な当接力の増加、感光体ドラム1表面の磨耗による摩擦係数の変化などにより、スティックスリップによるブレード51の動きが大きくなり、ある量を越えると、ブレード先端510が感光体ドラム1の回転方向下流側に引っ張られて、折り返されるというブレード捲れが発生する。
そこで、本実施の形態では、ブレード51の長手方向両端部517、518に対応する位置にストッパー53、54を配置し、通常時にはブレード51の動きを拘束することなくスティックスリップを自在に許して清掃を実行すると共に、摩擦力の増大によりブレード先端510が感光体ドラム1に引っ張られて感光体ドラム1側に大きく撓もうとしたときには、ストッパー53、54に当たってそれ以上の動きを規制することでブレード捲れを防止するようにしている。
このようにストッパー53、54を配置することで、ブレード51の自由端長を適正長さに設定して適正な当接圧を得つつ、ブレード捲れを防止することが可能になる。
また、一対のストッパー53、54をブレード51の長手方向両端にだけ配置している。このようにしているのは、ブレード51の長手方向両端部517、518の方が中央部よりも自由度が高く、摩擦力の影響による変動量が中央部よりも大きくなり易いからである。長手方向全域に渡ってストッパーを設ける構成よりもコスト負担を低減できる。もちろん、当該構成を排除するものではない。
上記ではストッパー53、54として、ブレード51の長手方向において、(a)ストッパー53の基端部531がブレード51を挟んで相対する一方の側でハウジング50に取着されると共に、先端部530がブレード51に向かってブレード51の端部517に対応する位置まで延出され、(b)ストッパー54の基端部541が他方の側でハウジング50に取着されると共に、先端部540がブレード51の端部518に対応する位置まで延出されるようにした構成例を説明したが、これに限られない。
ストッパーとしては、感光体ドラム1表面とブレード主面511との間にできる空間512に位置し、ブレード主面511に対し間隙Δdを有する(もちろん、感光体ドラム1に接触しない状態で保持される)構成であれば良く、上記の形状や支持方法等と別の形態でも構わない。ブレード捲れを防止できれば、例えばストッパーを一対とせず装置前側だけに配する構成、またブレード51の長手方向においてブレード51の中央部に対応する位置に配する構成などをとることも可能である。
さらに、例えばストッパーの一方端が支持部材52に固定され、他方端がブレード主面511に沿ってブレード先端510に向けて延出される構成なども考えられる。
<第2の実施の形態>
上記実施の形態では、ブレード捲れ防止のためのストッパーをハウジング50に固定する構成例を説明したが、本実施の形態では、帯電手段としての帯電チャージャに設けており、この点が第1の実施の形態と異なっている。以下、説明の重複を避けるため、第1の実施の形態と同じ内容についてはその説明を省略し、同じ構成要素については、同符号を付すものとする。
図7は、本実施の形態に係る帯電チャージャ60の構成を示す横断面図であり、図8は、帯電チャージャ60の装置前側の部分を図7の斜め上方から見たときの斜視図である。
両図に示すように、帯電チャージャ60は、感光体ドラム1を帯電させる放電電極61と、放電電極61を囲むように設けられ、感光体ドラム1に対向する側に開口を有する金属製の安定板62と、感光体ドラム1の帯電電位を所定値に制御するグリッド電極63を備える。放電電極61〜グリッド電極63は、感光体ドラム1の回転軸方向(ブレード51の長手方向に相当)に沿って伸びる長尺状であり、放電電極61とグリッド電極63は、安定板62の長手方向両端部にそれぞれ嵌装された樹脂製のハウジング(図8では装置前側のハウジング66が示されている。)に張架されている。
安定板62の、ブレード51側に位置する側壁64には、長手方向両端部にストッパー65が設けられている。図8では、装置前側のストッパー65が示しているが、装置後側も同様のストッパーが安定板62に設けられている。
ストッパー65は、断面形状がL字状であり、安定板62の側壁64からブレード主面511に向かって延出されている。ストッパー65とブレード主面511との間隙Δdは、例えば0.5〔mm〕になっている。
ストッパー65は、安定板62の一部として切削等の加工により作製されるが、一体とする構成に限られない。例えば、ストッパー65を別部材にして、ストッパー65を樹脂製にすると共に安定板62の側壁64に接着等により取着する構成をとるとしても良い。
<第3の実施の形態>
本実施の形態では、ブレード51を支持する支持部材にストッパーを設けており、この点が上記実施の形態と異なっている。
図9は、本実施の形態における支持部材70の構成を示す斜視図であり、装置前側の部分だけを示している。
同図に示すように、支持部材70は、金属製であり、ブレード支持部71とストッパー72から構成される。ブレード支持部71は、ブレード51を片持ち支持するための部材であり、第1の実施の形態における支持部材52と基本的に同じものである。
ストッパー72は、L字状であり、ブレード支持部71の一部としてその端部73に設けられる。ここでは、ブレード51の端面516に接触せず、かつブレード主面511に対し、間隙Δd(例えば、0.5〔mm〕)を有するような形状に形成されている。なお、装置後側についても同様の形状のストッパーが設けられている。
ストッパー72は、支持部材70の一部としてブレード支持部71の端部が折り返されるように加工されて作製されるが、これに限られない。例えば、ストッパー72を別部材にして、ネジ等で固定する構成をとるとしても良い。
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施の形態では、ストッパー53がブレード主面511に対し所定の間隙Δdを有するとしたが、これに限られない。例えば、接触状態とすることもできる。接触状態としても、自由端部分515は、感光体ドラム1から離れる方向への動きが制限されないので、スティックスリップによる自由な動きが拘束されず、自由端長Lを適正長さに設定することで適正な当接圧を得つつブレード捲れを防止できる。間隙Δdの大きさは、予め実験等から求められるが、大きくし過ぎるとブレード捲れに至り易い。例えば、上記の設計条件において、感光体ドラム1表面と、ストッパー53、54における感光体ドラム1表面と最も近い部分との間隔を0.5〔mm〕、ストッパー53、54の先端部530、540の厚みを0.5〔mm〕とするならば、0≦Δd≦0.4〔mm〕の範囲内とすることができる。もちろん、設計条件が異なればその条件に応じて適正値が設定される。
(2)上記実施の形態では、本発明の画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関わらず、感光体ドラムなどの像担持体にクリーニングブレードをカウンター方向に当接させて像担持体表面を清掃する画像形成装置であれば、例えば複写機、FAX、MFP(Multiple Function Peripheral)等に適用できる。また、像担持体としてはドラム状のものに限られず、例えばベルト状、具体的には中間転写ベルト23などであっても良い。
さらに、クリーニングブレードとしては、弾性体であり、像担持体との当接により捲れを引き起こす可能性があるものであれば、ウレタンゴム等の材質に限られないことはいうまでもない。
また、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。
本発明は、像担持体をクリーニングブレードで清掃する画像形成装置に広く適用することができる。
第1の実施の形態に係るプリンタの全体の構成を示す図である。 プリンタに備えられるクリーナの構成を示す断面図である。 クリーナのクリーニングブレードの自由端長、厚みなどの条件を説明するための図である。 クリーナを図2の矢印A方向から見たときの側面図である。 クリーニングブレードとストッパーを図4の矢印B方向から見たときの分解斜視図である。 クリーニングブレードとストッパーを図4の矢印D方向から見たときの平面図である。 第2の実施の形態に係る帯電チャージャの構成を示す横断面図である。 帯電チャージャの装置前側に設けられるストッパーを図7の斜め上方から見たときの斜視図である。 第3の実施の形態におけるストッパーを有する支持部材の構成を示す斜視図である。
符号の説明
1 感光体ドラム
2 帯電チャージャ
5 クリーナ
50 ハウジング
51 クリーニングブレード
52、70 支持部材
53、54、65、72 ストッパー
62 安定板
510 クリーニングブレードの自由端側先端
511 クリーニングブレードの主面
515 クリーニングブレードの自由端部分
517、518 クリーニングブレードの端部
530、540 ストッパーの先端部
531、541 ストッパーの基端部

Claims (8)

  1. 弾性体からなるクリーニングブレードを片持ち支持し、クリーニングブレードの自由端側先端を、回転する像担持体表面に、その回転方向に対しカウンター方向に当接して像担持体表面を清掃する画像形成装置であって、
    クリーニングブレードが像担持体との摩擦力によって像担持体側に折り返されるのを規制するストッパーを、像担持体表面と、クリーニングブレードの自由端部分の像担持体表面に対向する側の主面との間の空間に、その主面に接触した状態または間隙を有する状態で配置したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記クリーニングブレードは、像担持体の軸方向に沿って伸びる長尺部材であり、
    前記ストッパーは、
    クリーニングブレードの長手方向において、クリーニングブレードの両端部に対応する位置にそれぞれ配されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記それぞれのストッパーを保持する筐体を備え、
    一方のストッパーは、
    その基端部が、クリーニングブレードの長手方向にクリーニングブレードを挟んで相対する一方の側の位置で前記筐体に保持され、その先端部が、クリーニングブレードの一方の端部に対応する位置までクリーニングブレードに向かって延出され、
    他方のストッパーは、
    その基端部が、前記相対する他方の側の位置で前記筐体に取着され、その先端部が、クリーニングブレードの他方の端部に対応する位置までクリーニングブレードに向かって延出される構成になっていることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記クリーニングブレードは、支持部材を介して前記筐体に保持されることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 像担持体を帯電させる放電電極を有する帯電手段を備え、
    前記帯電手段は、
    放電電極を囲むように設けられ、像担持体に対向する側に開口を有する安定板を備え、
    前記ストッパーは、
    前記安定板の、クリーニングブレードの主面に対向する部分から、前記主面に向かって延出されるようにして設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  6. 前記ストッパーは、
    安定板と一体に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記クリーニングブレードを支持部材を介して保持すると共に前記帯電チャージャを保持する筐体を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の画像形成装置。
  8. 前記クリーニングブレードを片持ち支持する支持部材を備え、
    前記ストッパーは、
    支持部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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