JP2010026430A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナーや外添剤の凝集物が感光体上に固定化されて、クリーニング不良を起こし、画質低下を生じさせることを防止する。
【解決手段】先端が感光体から離間し、板面が感光体に接触する腹当て接触でならし部材を感光体に接触させて、転写後に感光体上に残留する粉体を均す。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体のクリーニング技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、帯電、露光及び現像により感光体上にトナー像が形成され、トナー像が記録材に転写され、記録材上に定着されるか又は帯電、露光及び現像により感光体上にトナー像が形成され、トナー像が中間転写体に転写され、中間転写体上のトナー像が記録材に転写され、定着される。

感光体から記録材にトナー像を転写するか又は感光体から中間転写体にトナー像を転写する転写工程においては、トナー像の１００％が転写体、即ち、記録材や中間転写体に転写されることはなく、転写後の感光体上には転写残トナーが残留する。

クリーニング手段は残留トナー及び紙粉等からなる感光体上の付着物を感光体から除去する。

近年の高画質化技術により、クリーニング手段の高性能化が要求されるようになってきている。

特に、凝集する傾向があるトナー用いられるとともに、トナーにシリカ等の外添剤が添加されるのに伴って、画像形成工程の中で、トナーや外添剤の凝集物が形成されて感光体に付着し画質を低下させるという問題があることが明らかになった。

特許文献１では、トナーの凝集によるクリーニング性能の低下を防止するために、クリーニング装置からのトナー飛散を防止する飛散防止部材の硬度及び該飛散防止部材の取付角度を適切に設定することが提案されている。
特開２００５−２０８１３７号公報

感光体上にトナーや外添剤の凝集物が付着している場合、凝集物がクリーニング手段を通過する際に、クリーニング手段により感光体から除去されないで、感光体上に固定化されるという現象が起きていることが判明した。

従来のクリーニング手段では、このような凝集物の固定化を回避することが困難である。固定化を避けるために、クリーニング手段であるクリーニングブレードの硬度を上げるとか、クリーニングブレードの接触圧を高くすると感光体が損傷を受けるという新たな問題が発生する。

特許文献１では、トナーの凝集を防止しているが、特許文献１のトナー飛散防止部材によっては、凝集トナーが感光体に固定化することを防止することはできない。

本発明は、トナー等の凝集物が感光体上に固定化されるのを防止して、長期間に亘って高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．感光体、該感光体上にトナー像を形成する像形成手段、トナー像を転写体に転写する転写手段及びトナー像転写後の前記感光体をクリーニングするクリーニング手段を有し、前記感光体が移動して、前記像形成手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段を通過することにより、像形成、像転写及びクリーニングが行われる画像形成装置において、
前記転写手段と前記クリーニング手段との間に配置され、先端エッジが前記感光体から離間した状態で前記感光体に接触するならし部材を有することを特徴とする画像形成装置。
２．前記ならし部材は、弾性を有する板状部材からなることを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
３．前記ならし部材は、２５〜１００ｍＮ／ｃｍの押圧力で前記感光体に接触することを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成装置。
４．前記ならし部材は、２５〜４５ｍＮ／ｃｍの押圧力で前記感光体に接触することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

本発明においては、クリーニング手段の上流にならし部材を設けている。該ならし部材を先端エッジが感光体から離間し、板面が感光体に接触する腹当て接触で感光体に接触している。

このようなならし部材により、感光体上に凝集状態で付着している付着物が均され、凝集が解体されてクリーニング手段でクリーニングされる。

その結果、感光体上の凝集物が良好に感光体から除去される。

したがって、長期間にわたって、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。

以下に本発明を本発明の実施の形態により説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、本発明の実施の形態の一例であるカラー画像形成装置の全体構成を示す図である。

このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体形成ユニット７と、記録材Ｐを搬送する給紙搬送手段２１と、定着装置２４とを有する。カラー画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

各感光体に形成される異なる色のトナー像の１つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング装置６Ｙを有する。また、別の異なる色のトナー像の１つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング装置６Ｍを有する。また、更に別の異なる色のトナー像の１つとして、シアン色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング装置６Ｃを有する。また、更に他の異なる色のトナー像の１つとして、黒色画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング装置６Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙと現像手段４Ｙとは感光体１Ｙ上にトナー像を形成する像形成手段を構成する。

同様に、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍと現像手段４Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃと現像手段４Ｃ、帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋと現像手段４Ｋも像形成手段を構成する。

中間転写体ユニット７は、転写体としての中間転写体７０を有する。中間転写体７０は、複数路ローラ７１〜７４に張架された半導電性エンドレス状のベルトからなる。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写ローラ５Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録材Ｐは、熱ローラ定着器２７０が装着された定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写ローラ５Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、中間転写体クリーニング装置６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

二次転写ローラ５Ａは、ここを記録材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。

また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。

筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とを有する。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には中間転写体ユニット７が配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、７４、７６を巻回して回動可能な無端ベルト状の中間転写体７０、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング装置６Ａとからなる。

筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

このように感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状の中間転写体７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録材Ｐに転写し、ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録材Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、クリーニング装置６Ａで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

なお、本発明は、中間転写体を用いない画像形成装置にも適用可能である。

中間転写体を用いない画像形成装置においては、像形成手段により感光体上に形成されたトナー像が転写手段により転写体である記録材に転写され定着される。

トナー像が記録材に転写された後の感光体はクリーニング手段によりクリーニングされる。

次に、クリーニング装置６における感光体１のクリーニングについて説明する。

図２はクリーニング装置６を示す。なお、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋは図２に示すクリーニング装置６を有する。

図２において、６１はクリーニング手段であり、図示の例では、ゴム製のクリーニングブレードである。

クリーニングブレード６１は図示のように、矢印Ｗで示す感光体表面の移動方向に対して、先端のクリーニングエッジの下流側が鋭角となるカウンタ接触で感光体１に接触し、トナーや紙粉等を感光体１から掻き取る。

６２は感光体１から回収されたトナーをクリーニング装置外に搬送するスクリューである。

６３はブラシであり、モータＭの駆動で回転し感光体１の表面をクリーニングするとともに、感光体１の表面に潤滑剤（例えばステアリン酸亜鉛）を塗布する。

潤滑剤６５はバネ６６により回転するブラシ６３に押しつけられるので、常にほぼ一定した量の潤滑剤がブラシ６３に保持され、感光体１の方面には一定した割合で潤滑剤が供給される。

６４は、感光体１の表面にあるトナー等の粉体を均すならし部材である。

ならし部材６４の作用について、図３、４を参照して説明する。

トナー像転写位置を通過した感光体１の表面には、残留トナーが載っており、クリーニング装置６に持ち込まれるが、クリーニング装置６には、粉体トナーの他にトナーや外添剤の凝集物も持ち込まれる。

これらの凝集物が持ち込まれた場合、クリーニング装置６により除去されないで感光体１上に固定化される場合がある。

これによって、後続の画像形成において画像不良が発生する。

従来では、このような凝集物による画像不良を防止することができなかったが、本発明により凝集物か感光体から除去され、良好なクリーニングが行われるようになった。

凝集物の固化を防止するトナー飛散防止部材を用いた特開２００５−２０８１７号公報の技術（以下従来技術と言う）と対比して、クリーニング装置の推定される作用を説明する。

まず、従来技術について説明する。

図３（ａ）に示すように従来技術においては、接触部材６４Ａはその先端エッジ６４Ａ１が当接する状態で感光体１に接触している。

感光体１が矢印Ｗで示すように移動するとき、接触部材６４Ａはその先端エッジ６４Ａ１が感光体１上の付着物Ｇに接触する。

付着物Ｇが図３（ｂ）に示すように凝集している場合、付着物Ｇは先端エッジ６４Ａ１を図３（ｃ）のように、押し上げ屈曲させて、接触部材６４Ａをすり抜ける。

なお、図３（ｂ）は、付着物Ｇが接触部材６４Ａに到達する前の段階を示し、図３（ｃ）は付着物Ｇが接触部材６４Ａをすり抜ける段階を示す。

図３（ｃ）に示すように凝集した付着物Ｇはその形状をほとんど変えないで接触部材６４Ａを通過し、接触部材６４Ａの先端エッジ６４Ａ１が付着物Ｇに対応して変形する。

図３（ｃ）の状態で接触部材６４Ａを通過した付着物Ｇがクリーニングブレードに達すると、付着物Ｇはクリーニングブレードにより掻き取られず、感光体１に押し着けられ、固定化される場合がある。

このような付着物Ｇの固定化は、感光体１０の表面粗さが小さいほど、また、凝集塊が大きいほど顕著になる傾向が見られる。

このような凝集した付着物の固定化を防止するために、接触部材６４Ａの接触圧を高くすると、先端エッジ６４Ａ１により感光体１が損傷を受ける場合が生ずる。

図２、４示すクリーニング装置６では、ならし部材６４が図４（ａ）に示す状態で感光体１に接触する。

図４（ａ）に示すように、ならし部材６４の先端エッジ６４１が感光体１から離間しており、ならし部材６４の板面が感光体１の表面に接触する「腹当て接触」で、ならし部材６４が感光体１の表面に接触している。

図４（ａ）に示す腹当て接触でならし部材６４が感光体１に接触することにより、ならし部材６４の接触圧が強化される。

その結果、図４（ｂ）に示すように、凝集した付着物Ｇがならし部材６４に達すると、図４（ｃ）に示すように、付着物Ｇは凝集が解体されて均される。

図４（ｃ）に示すように均された付着物Ｇがクリーニングブレード６１に達すると、クリーニングブレード６１により良好に掻き取られる。

或いは、ブラシ６３により付着物Ｇが除去される。

したがって、図４に示すならし部材６４を用いたクリーニング装置６により、感光体１が良好にクリーニングされ、長期間に亘って高画質の画像が形成される。

ならし部材６４の材料としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ウレタン樹脂等のフィルムのように弾性を有する板状部材が好ましい。

ｂｉｚｕｈｕｂ ＰＲＯ ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製）のクリーニング装置を図２に示すものに改良した改造機を用い、白黒画像を形成する試験を行った。
・プロセススピード３００ｍｍ／ｓ
・感光体：ドラム状有機感光体（φ６０ｍｍ）
・トナーの平均粒径：６．５μｍ
・ならし部材：
実施例１：ＰＥＴ、厚さ：３８μｍ
実施例２：ＰＥＴ、厚さ：１００μｍ
実施例３：ウレタン樹脂、厚さ５００μｍ
比較例１：ＰＥＴ、厚さ：３８μｍ
比較例２、ＰＥＴ、厚さ：１００μｍ
押圧力を表１のように設定して、実施例１〜３及び比較例１、２において、図４（ａ）に示すように、ならし部材を感光体に接触させた。

なお、ならし部材の押圧力は、図５に示す押圧力計により測定した。

図５において、支持部材ＢＰに基部が固定され自由端部を有するならし部材ＮＰに、長さが１０ｍｍ（ならし部材の長手方向のの長さ）の板状の接触部材ＳＰを腹当て接触させ、接触部材ＳＰが受ける力をロードセルＳＤで測定した。

実験結果を表２に示す。

表２において、１ｋｐは１０００枚プリントを表す。

また、○は高画質の画像であったことを示し、△は、許容できるレベルの良好な画質であったことを示し、×は、画質不良であったことを示す。

前記実施例を含む実験結果を図６に示す。

図６において、領域Ｒ１は高画質の画像を形成する適正領域、領域Ｒ２は、許容できるレベルの画像を形成する領域、領域Ｒ３はならし効果の不足により、白色斑点等の画像不良が発生する領域、領域Ｒ４は、感光体の傷により筋状の画像不良が発生する領域を示す。

図６に示す実験の集約から、ならし部材の押圧力を２５〜１００ｍＮ／ｃｍに設定することが好ましく、２５〜４５ｍＮ／ｃｍとすることが特に好ましいことが明らかになった。

ならし部材の感光体に対する押圧力は、ならし部材の材料、厚さ、くい込み量を適宜選択することにより適正値に設定される。

くい込み量は、図７に示す量である。

即ち、ならし部材ＮＰを感光体ＰＣに接触させないで自由端とした場合に感光体ＰＣ内に突き出る長さＬ１がくい込み量である。

ならし部材ＮＰの自由長Ｌ０が一定の場合、くいこみ量を長くするほど押圧力が高くなる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 クリーニング装置を示す図である。 従来技術における感光体付着物の接触部材通過時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における感光体付着物のならし部材通過時の状態を示す図である。 押圧力測定装置を示す図である。 実験結果を示すグラフである。 くいこみ量を説明する図である。

符号の説明

６ クリーニング装置
６１ クリーニングブレード
６３ ブラシ
６４ ならし部材
６４１ 先端エッジ

Claims (4)

1. 感光体、該感光体上にトナー像を形成する像形成手段、トナー像を転写体に転写する転写手段及びトナー像転写後の前記感光体をクリーニングするクリーニング手段を有し、前記感光体が移動して、前記像形成手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段を通過することにより、像形成、像転写及びクリーニングが行われる画像形成装置において、
   前記転写手段と前記クリーニング手段との間に配置され、先端エッジが前記感光体から離間した状態で前記感光体に接触するならし部材を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ならし部材は、弾性を有する板状部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ならし部材は、２５〜１００ｍＮ／ｃｍの押圧力で前記感光体に接触することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ならし部材は、２５〜４５ｍＮ／ｃｍの押圧力で前記感光体に接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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