JP2010169899A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に用いられるクリーニング装置において、低温時、像担持体に摺接可能に設けたゴムブレードの先端部と像担持体表面との間に微小間隙が生じて、転写残トナーの除去が不十分になったり、潤滑剤の均しが不十分になったりする恐れを解消できるクリーニング装置を提供すること。
【解決手段】感光体ドラム１１の表面に塗布された潤滑剤を均一に均すための均し用ゴムブレード１４ｈを設け、その均し用ゴムブレード１４ｈの温度またはその近傍の温度を計測する温度計測部１４ｍを設け、均し用ゴムブレード１４ｈを加熱する加熱部１４ｎを設け、温度計測部１４ｍによる計測温度が予め設定された設定温度より低い場合に、計測温度が設定温度に達するように加熱部１４ｎを用いて熱する温度制御部１４ｐを設けて、均し用ゴムブレード１４ｈのゴム特性が低温下で変化しないようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられるクリーニング装置と、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。

トナー像を担持する回転可能な像担持体に付設されるものとして、クリーニング装置がある。従来のクリーニング装置として、例えば、像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部を挟んで、像担持体に、一対のゴムブレードを摺接可能に設け、像担持体の回転方向上流側のゴムブレードで像担持体に残った転写残トナーを除去し、像担持体の回転方向下流側のゴムブレードで像担持体に塗布した潤滑剤を均すものが知られている（例えば特許文献１参照）。

従来のクリーニング装置は、像担持体に摺接可能に設けたゴムブレードに圧縮永久ひずみ生じ、その圧縮永久ひずみにより、ゴムブレードの先端部と像担持体表面との間に微小間隙が生じて、転写残トナーの除去が不十分になったり、潤滑剤の均しが不十分になったりする恐れがある。
特に特許文献１のように、潤滑剤塗布部を挟んで、一対のゴムブレードを像担持体の回転方向の上流側と下流側とに設けた場合、上流側のゴムブレードをすり抜けた転写残トナーは、下流側のゴムブレードで長期に亘って堰き止めながら潤滑剤を均す必要がある。

そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できるクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ゴムの圧縮永久ひずみの温度依存性、すなわち、ゴムは、低温環境下や高温環境下において、圧縮永久ひずみが生じてゴム特性が変化しやすいことに着目して、下記の技術的手段を講じた。
請求項１にかかる発明は、トナー像を担持する回転可能な像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部と、前記潤滑剤塗布部の位置より前記像担持体の回転方向上流側に設けられ、先端部を前記像担持体に当接させて前記像担持体に残った転写残トナーを除去する清掃用ゴムブレードと、前記潤滑剤塗布部の位置より前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、先端部を前記像担持体に当接させて前記潤滑剤を均す均し用ゴムブレードと、該均し用ゴムブレードの温度またはその近傍の温度を計測する温度計測部と、前記均し用ゴムブレードを加熱する加熱部と、前記温度計測部による計測温度が予め設定された設定温度より低い場合に、前記計測温度が前記設定温度に達するように前記加熱部を制御して加熱する温度制御部とを備えたクリーニング装置を特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１において、前記設定温度は、下限温度と上限温度とからなり、前記温度制御部は、前記計測温度が前記下限温度未満の場合に前記加熱部による加熱を開始し、前記計測温度が前記上限温度以上となった時点で前記加熱部による加熱を停止するように制御することを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項２において、前記下限温度は、摂氏１８度であり、前記上限温度は、摂氏２５度であることを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３の何れかにおいて、前記温度制御部は、前記計測温度が前記設定温度に達していない場合は、画像形成装置本体に画像形成の動作を不可とする旨の信号を送信することを特徴とする。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４の何れかにおいて、前記均し用ゴムブレードは、機枠に固定され、基端部に対し前記先端部が、前記像担持体の回転方向上流側に位置するように設けたことを特徴とする。
請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５の何れかにおいて、前記像担持体に当接する前記先端部のエッジ角度が、９０度以上１４０度未満であることを特徴とする。
請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載のクリーニング装置と、感光体ドラムからなる前記像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置とを備えてなり、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジを特徴とする。
請求項８にかかる発明は、請求項１乃至６の何れか１項に記載のクリーニング装置または請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、温度計測部が、均し用ゴムブレードの温度またはその近傍の温度を計測し、温度制御部が、温度計測部による計測温度が予め設定された設定温度より低い場合に、計測温度が設定温度に達するように加熱部を介して加熱制御し、均し用ゴムブレードが圧縮永久ひずみの生じにくい温度を維持して、ゴム特性が変化しないようにしたから、長期に亘って、清掃用ゴムブレードをすり抜けた転写残トナーの堰き止めと、潤滑剤の均一な均しが期待できる。

本実施の形態にかかる画像形成装置を模式的に示した縦断正面図である。 プロセスカートリッジの簡略した縦断正面図である。 均し用ゴムブレードの先端部廻りの拡大図である。

本発明の実施の形態を説明する。本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の概略を説明する。

本実施の形態にかかる画像形成装置は、図１に示すように、タンデム方式を採用したフルカラー画像が形成可能なカラー画像形成装置であり、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ（イエロー）、１０Ｍ（マゼンタ）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｂｋ（ブラック）が、複数のローラ２１、２２、２３、２５、３２、３３に掛架された無端状の中間転写ベルト２０の上部走行辺に沿って並設されている。この４つのプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対し、着脱可能になっており、適宜交換できるようになっている。

これらのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、図２に示すように像担持体としての感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１の周りに配設された、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング前除電ランプ１７と、本発明のクリーニング装置１４とを備え、これらが、画像形成装置本体に対し着脱可能な機枠ｍに内装されてなる。このように構成されたプロセスカートリッジは、感光体ドラム１１が、中間転写ベルト２０の内側に設けられた転写ローラ１５に対向するように、中間転写ベルト２０を挟んで配置される。クリーニング装置１４の詳細は後述する。

各プロセスカートリッジの上方には、図１に示すように、露光装置１６が設けられており、この露光装置１６は、帯電装置１２と現像装置１３との間の感光体ドラム１１の表面に画像データに基づいた潜像を形成するためのレーザー光を照射するようになっている。
転写ローラ３１の、図１中、右側にはレジストローラ対５４が、図１中、左側には無端状の搬送ベルト５５がそれぞれ配設されている。搬送ベルト５５の、図中左側には、ベルト定着装置４０が設けられている。

画像形成装置１内の下部には転写紙Ｐを積載する給紙トレイ５０が配置され、給紙手段としてピックアップコロ５１、分離給送ローラ５２を有している。図１において、一点鎖線で示す転写紙搬送経路中の所定の位置には、搬送ローラ５３が配置される。さらに図示はしないが、転写紙ガイドが適宜設けられる。このほか、必要に応じて、手差し給紙部や転写紙反転部を設けることもできる。また、画像読取装置（スキャナ）や自動原稿給送装置（ＡＤＦ）などを装着することも可能である。

次に、本実施の形態にかかる画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。
図１において、感光体ドラム１１が図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１１の表面が帯電装置１２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１１の表面には露光装置１６からの走査光が照射され、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置１３から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。

中間転写ベルト２０が図中時計回りに走行駆動され、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにおいて一次転写ローラ１５の作用により感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト２０はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。なお、プロセスカートリッジの何れか１つを使用して単色画像を形成したり、複数のプロセスカートリッジを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個のプロセスカートリッジのうち、黒用プロセスカートリッジ１０Ｂｋを用いて画像形成を行う。

図２において、トナー像を転写した後の感光体ドラム１１の表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１４によって除去され、感光体ドラム１１の表面に潤滑剤が塗布されて、均一に均される。次いで、その感光体ドラムの表面がクリーニング前除電ランプ１７の照射を受けて、感光体ドラムの表面の電位が初期化されて次の画像形成に備える。

一方、図１において、給紙トレイ５０から転写紙Ｐが給送され、レジストローラ対５４によって、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送り出される。第二の転写手段である転写ローラ３１によって中間転写ベルト表面のトナー像が転写紙Ｐ上に一括して転写される。トナー像を転写された転写紙Ｐは搬送ベルト５５によってベルト定着装置４０へと送られ、熱と圧力によってトナー像が転写紙Ｐに熔融定着される。トナー像が定着された転写紙Ｐは図示しない排紙トレイに排出される。

次に、図２を参照しながら本発明に係るクリーニング装置１４について詳述する。

クリーニング装置１４は、転写残トナー清掃回収部と、潤滑剤塗布部と、均し用ゴムブレード１４ｈと、温度計測部１４ｍと、加熱部１４ｎと、温度制御部１４ｐとを備える。

転写残トナー清掃回収部は、図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、感光体ドラム１１の表面の転写残トナーを掃き落す清掃用ファーブラシ１４ａと、感光体ドラム１１の法線上に先端部が略位置するように且つ感光体ドラム１１の接線上に略沿うように配置され、感光体ドラム１１の幅方向に亘って先端部を摺接して転写残トナーをそぎ落とす帯板状のウレタンゴムからなる清掃用ゴムブレード１４ｂと、清掃用ファーブラシ１４ａ上の転写残トナーを弾き飛ばすフリッカー１４ｃと、転写残トナーをクリーニング装置１４外に搬送する搬送スクリュ１４ｄとを備える。

潤滑剤塗布部は、図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され感光体ドラム１１の表面に接するように配置された潤滑剤塗布用ファーブラシ１４ｅと、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸からなる潤滑剤１４ｆと、その潤滑剤１４ｆを支持すると共に潤滑剤塗布用ファーブラシ１４ｅに弾発付勢して潤滑剤１４ｆを擦り付ける潤滑剤支持部１４ｇとを備える。
この潤滑剤塗布部は、転写残トナー回収部より回転ドラム１１の回転下流側に設けられており、潤滑剤１４ｆが付着した潤滑剤塗布用ファーブラシ１４ｅが、転写残トナー清掃回収部で清掃済みの感光体ドラム１１の表面に回転しながら接触することで、潤滑剤を塗布するようになっている。

均し用ゴムブレード１４ｈは、帯板状のウレタンゴムからなる。この均し用ゴムブレード１４ｈは、機枠ｍに固定された支持部材１４ｋを介して、感光体ドラム１１の法線上に先端部が位置すると共に感光体ドラム１１の接線上に略沿うように、且つ、感光体ドラム１１の幅方向に亘って先端部が摺接するように、潤滑剤塗布部より回転ドラム１１の回転下流側に設けられており、潤滑剤塗布部で感光体ドラム１１の表面に塗布された潤滑剤を均一に均すようになっている。

この均し用ゴムブレード１４ｈは、感光体ドラム１１に当接するエッジ部分の角度であるエッジ角度θ（図３）が、９０度以上（図３では１２０度を例示）になっている。これは、エッジにかかる応力を少しでも減らせることで、均し用ゴムブレード１４ｈの磨耗を遅らせるためであるが、１４０度以上にすると、所謂、ビビリが発生し、低周波の振動発生はもとより、均し精度が低下してしまう。そこで、このエッジ角度θは、９０度以上１４０度未満が好ましい。

温度計測部１４ｍは、熱型や量子型の非接触型温度センサからなる。この温度計測部１４ｍは、均し用ゴムブレード１４ｈの近傍の温度を計測可能に支持部材１４ｋの外方に設けられている。均し用ゴムブレード１４ｈの近傍の温度と均し用ゴムブレード１４ｈの温度とが実質的に変らないため、センサの配設の自由度から、均し用ゴムブレード１４ｈの近傍の温度を計測しているが、サーモパイル型赤外線センサ等の量子型の非接触型温度センサを用い、そのセンサを均し用ゴムブレード１４ｈに向けて配置することで、均し用ゴムブレード１４ｈの表面温度を正確に計測しても良い。

加熱部１４ｎは、ハロゲンヒータやセラミックヒータ等からなる。この加熱部１４ｎは、均し用ゴムブレード１４ｈ全体を加熱可能に、均し用ゴムブレード１４ｈの背面近傍に設けられている。
温度制御部１４ｐは、加熱部１４ｎと温度計測部１４ｍとに電気的に接続され、温度計測部１４ｍで計測された温度と、予め設定された設定温度とに基づいて、加熱部１４ｎによる均し用ゴムブレード１４ｈに対する加熱温度を制御する。予め設定される設定温度は、目標となる一つの温度でも良いが、本実施の形態では、温度制御をし易くするために下限温度と上限温度とを設定し、その範囲内に計測温度が収まるようにしている。この温度制御部１４ｐによる一連の温度制御は次の通りである。

画像形成装置本体の電源のＯＮにより温度制御部１４ｐが立ち上がり、即座に、温度計測部１４ｍによる均し用ゴムブレード１４ｈ近傍の温度計測が開始される。
温度計測部１４ｍで計測された温度が、下限温度である摂氏１８度以下の場合、低温環境下によるゴムの圧縮永久ひずみが生じやすいとして、温度制御部１４ｐは、画像形成動作を統括制御する画像形成装置本体の制御部に画像形成の動作を不可とする旨の信号を送信すると共に、加熱部１４ｎによる均し用ゴムブレード１４ｈの加熱を開始する。

温度計測部１４ｍによる温度計測は常に行われており、温度計測部１４ｍで計測された温度が、摂氏１８度を越えた時点で、画像形成装置本体の制御部に画像形成の動作を可とする旨の信号を送信する。
その間、加熱部１４ｎによる均し用ゴムブレード１４ｈの加熱は続行しており、温度計測部１４ｍによる温度計測が上限温度である摂氏２５度となった時点で、ゴム硬度の低下、高温環境下による圧縮永久ひずみの発生の防止、トナー粒子同士の融着、所謂トナーブロッキングの発生による画像形成不良等のトラブル防止等の観点から、温度制御部１４ｐは、加熱部１４ｎによる加熱を停止する。

その後、温度計測部１４ｍで計測された温度が下限温度である摂氏１８度になったら、温度計測部１４ｍは、計測される温度が上限温度である摂氏２５度となるまで加熱部１４ｎによる加熱を再開する。このように、温度制御部１４ｐにより、均し用ゴムブレード１４ｈの温度が常に摂氏１８度〜２５度位となるように制御することで、ゴムが圧縮永久ひずみの生じにくい温度を維持して、ゴム特性が変化しないようにする。

本実施の形態のように、低温環境下によるゴムの圧縮永久ひずみを回避するのに、摂氏１８度を境に加熱部１４ｎによる加熱を開始するのが、この種の画像形成装置のクリーニング装置に用いられるゴムブレードに対して有効であり、以下、均し用ゴムブレード１４ｈ廻りの実施例を、図３を参照しながら説明する。

ステアリン酸亜鉛からなる潤滑剤１４ｆ（図２）の潤滑剤塗布用ファーブラシ１４ｅ（図２）による削れ量を、感光体ドラム１１の走行距離あたり、１２０ｍｇ／Ｋｍ〜１５０ｍｇ／Ｋｍにする。均し用ゴムブレード１４ｈは、ゴム硬度が７０度（ＪＩＳ Ａ硬度）のウレタンゴムとし、その板厚ｔを１．５ｍｍ、突き出し量Ｌ（支持部材１４ｋ先端面とゴムブレード先端面との距離）を６ｍｍ、初期当接角α（感光体ドラム１１とゴムブレード先端との接触点における接線に対してゴムブレードを時計回りに傾けた角度）を９．５度、エッジ角度θを１２０度、喰い込み量ｄｐ（感光体ドラム１１に当接するエッジ部分の初期圧縮量）を０．６５ｍｍ、法線上にエッジが略位置するように設定した。

初期当接角αは、ブレード捲れの発生の有無に直接結びつくものであり、例えば、初期当接角αを２０度前後に設定したときには、ブレード捲れが発生し易くなる。ブレード捲れの発生を回避可能な初期当接角αの境界値は、１１°〜１３°程度である。このように、初期当接角αの条件設定は極めて角度の浅いところで使用する必要がある。

喰い込み量ｄｐについては、感光体ドラム１１への圧力負荷を最小限にする必要があることから、０．６５ｍｍ程度としているが、この場合、画像形成初期においては問題ないが、経時による低温環境下による圧縮永久ひずみ量により、均し用ゴムブレード１４ｈから転写残トナーのすり抜け、潤滑剤の均しの精度が低下し、感光体ドラム１１上での異常画像の発生が認められた。
この状態で均し用ゴムブレード１４ｈの温度を摂氏１８度にすると、本来のゴムの特性に略復帰して、均し用ゴムブレード１４ｈの先端部が感光体ドラム１１の表面に密着して、均し用ゴムブレード１４ｈからの転写残トナーのすり抜けが止まり、正常な画像が得られることが認められた。

本実施の形態にかかる画像形成装置は、温度制御部１４ｐが、温度計測部１４ｍによる計測温度が予め設定された摂氏１８度より低い場合に、計測温度が設定温度である摂氏１８〜２５度の範囲に収まるように加熱部１４ｎによる均し用ゴムブレード１４ｈに対する加熱具合を制御し、均し用ゴムブレード１４ｈが圧縮永久ひずみの生じにくい温度を維持して、ゴム特性が変化しないようにすると共に、トナーブロッキングの発生による画像形成不良等のトラブルを防止している。
したがって、均し用ゴムブレード１４ｈによる転写残トナーの堰き止めと、潤滑剤の均一な均しが期待でき、長期に亘って良好な画像品質が得られる。また、下流側のゴムブレードである均し用ゴムブレード１４ｈのみを加熱制御したことで、低コストを実現できる。

以上、本実施の形態にかかる画像形成装置を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

１１ 感光体ドラム（像担持体）
１４ａ 清掃用ファーブラシ
１４ｂ 清掃用ゴムブレード
１４ｃ フリッカー
１４ｄ 搬送スクリュ
１４ｅ 潤滑剤塗布用ファーブラシ
１４ｆ 潤滑剤
１４ｇ 潤滑剤支持部
１４ｈ 均し用ゴムブレード
１４ｋ 支持部材
１４ｍ 温度計測部
１４ｎ 加熱部
１４ｐ 温度制御部
θ エッジ角度

特開２０００−３３０４４３号公報

Claims (8)

1. トナー像を担持する回転可能な像担持体に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部と、
   前記潤滑剤塗布部の位置より前記像担持体の回転方向上流側に設けられ、先端部を前記像担持体に当接させて前記像担持体に残った転写残トナーを除去する清掃用ゴムブレードと、
   前記潤滑剤塗布部の位置より前記像担持体の回転方向下流側に設けられ、先端部を前記像担持体に当接させて前記潤滑剤を均す均し用ゴムブレードと、
   該均し用ゴムブレードの温度またはその近傍の温度を計測する温度計測部と、
   前記均し用ゴムブレードを加熱する加熱部と、
   前記温度計測部による計測温度が予め設定された設定温度より低い場合に、前記計測温度が前記設定温度に達するように前記加熱部を制御して加熱する温度制御部と
   を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記設定温度は、下限温度と上限温度とからなり、
   前記温度制御部は、前記計測温度が前記下限温度未満の場合に前記加熱部による加熱を開始し、前記計測温度が前記上限温度以上となった時点で前記加熱部による加熱を停止するように制御す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. 前記下限温度は、摂氏１８度であり、前記上限温度は、摂氏２５度であることを特徴とする請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記温度制御部は、前記計測温度が前記設定温度に達していない場合は、画像形成装置本体に画像形成の動作を不可とする旨の信号を送信することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記均し用ゴムブレードは、機枠に固定され、基端部に対し前記先端部が、前記像担持体の回転方向上流側に位置するように設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のクリーニング装置。
6. 前記像担持体に当接する前記先端部のエッジ角度が、９０度以上１４０度未満であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のクリーニング装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のクリーニング装置と、感光体ドラムからなる前記像担持体と、該像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、前記像担持体に形成された潜像をトナー像に現像する現像装置とを備えてなり、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１乃至６の何れか１項に記載のクリーニング装置または請求項７に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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