JP2010224295A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】像保持体におけるフィルミングを防止する。
【解決手段】クリーニング装置20は、ハウジング26の側面に電子写真感光体10の表面に接触するクリーニングブレード22が設けられ、ハウジング26内にはクリーニングブレード22により感光体10の表面から除去された残留トナーを回収するトナー搬送オーガ24が設けられ、さらに、クリーニングブレード22と電子写真感光体10との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材を備える。空気吹き付け部材は、電子写真感光体10の回転方向に対して上流側及び下流側、少なくとも空気ノズル30a,30bの一方が設けられ、空気ノズル30b,30aは空気ホース32の一端に接続されている。
【選択図】図1
【解決手段】クリーニング装置20は、ハウジング26の側面に電子写真感光体10の表面に接触するクリーニングブレード22が設けられ、ハウジング26内にはクリーニングブレード22により感光体10の表面から除去された残留トナーを回収するトナー搬送オーガ24が設けられ、さらに、クリーニングブレード22と電子写真感光体10との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材を備える。空気吹き付け部材は、電子写真感光体10の回転方向に対して上流側及び下流側、少なくとも空気ノズル30a,30bの一方が設けられ、空気ノズル30b,30aは空気ホース32の一端に接続されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
感光体ドラム等の像保持体上に形成されたトナー像を、用紙等の記録媒体に転写する画像記録装置は知られている。例えば、複写機やレーザプリンタに代表される一般的な電子写真方式の画像形成装置においては、表面に感光体層を有する像保持体表面を均一に帯電する帯電工程、帯電された像保持体表面の像光を照射することで潜像を形成する露光工程、該静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像工程、該トナー像を記録媒体に転写する転写工程、該記録媒体上のトナー像を定着する定着工程、前記転写工程で像保持体上に残留したトナーを除去するクリーニング工程によって画像が形成される。
前記クリーニング工程で用いられるクリーニング装置において、クリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材により像保持体上に残留したトナーを除去する方式がよく知られている。
また、クリーニング部材を備えるクリーニング装置において、さらに転写工程の後に像保持体上に残留するトナーを除去するための工夫が、例えば特許文献1から特許文献6に記載されている。
本発明の課題は、像保持体におけるフィルミングを防止するクリーニング装置を提供することである。
本発明のクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置は、以下の特徴を有する。
(1)像保持体と接触して残留トナーを除去するクリーニング部材と、前記クリーニング部材と像保持体との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材と、を有するクリーニング装置である。
(2)さらに、前記クリーニング部材と像保持体との接触部の回転方向に対して上流側及び下流側の少なくとも一方にシート部材が設けられ、前記シート部材の一端は、像保持体に接触している上記(1)に記載のクリーニング装置である。
(3)前記クリーニング部材がクリーニングブレードであり、前記クリーニングブレードの像保持体との接触部を除く表面に、1つ以上の溝、凹凸形状が形成されている上記(1)または(2)に記載のクリーニング装置である。
(4)前記クリーニング部材がクリーニングブレードであり、前記クリーニングブレードの空気通過部のレイノルズ数は、1000以上20000以下である上記(1)から(3)のいずれか1つに記載のクリーニング装置である。
(5)前記クリーニング部材がクリーニングブラシであり、前記クリーニングブラシの空気が通過する際の振動数は、5Hz以上5000Hz以下である上記(1)または(2)に記載のクリーニング装置である。
(6)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載のクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジである。
(7)上記(1)から(5)のいずれか1つに記載のクリーニング装置または上記(6)に記載のプロセスカートリッジが装着される画像形成装置である。
請求項1に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、像保持体におけるフィルミングが防止される。
請求項2に記載の発明によれば、像保持体シート部材を介在させない場合に比べ、転写工程の後に像保持体上に残留するトナーは機内周囲に飛散することなく除去される。
請求項3に記載の発明によれば、クリーニング部材が本構成を有さない場合に比べ、少ない空気流量で像保持体上に残留するトナーが除去される。
請求項4、5に記載の発明によれば、本構成を有さない場合に比べ、より少ない空気流量で像保持体上に残留するトナーが除去される。
請求項6に記載の発明によれば、本構成のクリーニング装置を備えない場合に比べ、像保持体のフィルミングが防止される。
請求項7に記載の発明によれば、本構成のプロセスカートリッジが装着されていない場合に比べ、像保持体のフィルミングに由来するスジの発生が抑制される。
以下、本発明におけるクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は本発明を実施するための一例であり、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
[クリーニング装置及びプロセスカートリッジ]
まず、プロセスカートリッジとは、静電潜像が形成される像保持体と、像保持体と接触して像保持体を帯電する接触帯電手段と、さらに必要に応じて、像保持体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像手段及びトナー画像の転写後に像保持体の表面に残存したトナーをクリーニングするクリーニング手段等のプロセス手段の少なくとも1つと、を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。そして、このプロセスカートリッジは、使用者自身が画像形成装置本体に着脱される。したがって、画像形成装置本体のメンテナンスを使用者自身が行える。
まず、プロセスカートリッジとは、静電潜像が形成される像保持体と、像保持体と接触して像保持体を帯電する接触帯電手段と、さらに必要に応じて、像保持体の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像手段及びトナー画像の転写後に像保持体の表面に残存したトナーをクリーニングするクリーニング手段等のプロセス手段の少なくとも1つと、を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。そして、このプロセスカートリッジは、使用者自身が画像形成装置本体に着脱される。したがって、画像形成装置本体のメンテナンスを使用者自身が行える。
本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の概略を図1及び図2に示し、その構成について説明する。プロセスカートリッジ100は、後述する画像形成装置に取り付ける取り付けレールを有するカバー16内に、静電潜像が形成される像保持体としての電子写真感光体(感光体ドラム)10と、電子写真感光体10の表面を接触帯電する接触帯電手段としての帯電ロール12と、電子写真感光体10の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像手段としての現像ロールを備えた現像装置14と、電子写真感光体10の表面に接触して、転写後に電子写真感光体10に残ったトナーをクリーニングするクリーニング装置20,21とが一体に支持されており、画像形成装置に着脱自在である。画像形成装置に装着されたときには電子写真感光体10の周囲に、帯電ロール12、レーザ光あるいは原稿の反射光等により電子写真感光体10の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置13とミラー11と、現像装置14に設けられた現像ロール、電子写真感光体10表面のトナー画像を被転写材である記録紙(記録用紙)18に転写処理する転写手段としての転写ロール15、クリーニングブレード22,23がこの順序で配置されるようになっている。なお、図1では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。
本実施形態に係るプロセスカートリッジ100,110の動作について説明する。
まず、電子写真感光体10表面に接触された帯電ロール12に対して電圧を高圧電源装置(図示せず)から給電することによって、電子写真感光体10の表面を一様な電位に帯電する(接触帯電方式)。このとき電子写真感光体10及び帯電ロール12は図1、図2の矢印方向にそれぞれ回転する。帯電後、電子写真感光体10表面に露光装置13により画像情報に応じた画像光(露光)が照射されると、照射された部分は電位が低下する。画像光は画像の黒/白等に応じた光量の分布であるため、画像光の照射によって電子写真感光体10表面に記録画像に対応する電位分布、すなわち静電潜像が形成される。静電潜像が形成された部分が、現像装置14の現像ロールを通過すると、その電位の高低に応じてトナーが付着し、静電潜像を可視化したトナー画像が形成される。トナー画像が形成された部分に、所定のタイミングで位置合わせロール(図示せず)により記録紙18が搬送され、電子写真感光体10表面のトナー画像と重なる。このトナー画像が、転写ロール15によって記録紙18に転写された後、記録紙18は、電子写真感光体10から分離される。分離された記録紙18は搬送経路を通って搬送され、定着手段としての定着ユニット(図示せず)によって、加熱加圧定着されたあと、機外へ排出される。一方、転写の後、電子写真感光体10の表面に残留したトナーは、クリーニング装置20,21により除去される。
次に、図1に示すクリーニング装置20について、図1を用いて説明する。図1に示すように、クリーニング装置20は、少なくともハウジング26の側面に電子写真感光体10(以下「感光体10」という)の表面に接触するクリーニング部材であるクリーニングブレード22(以下「ドクターブレード」ともいう)が設けられ、ハウジング26内にはクリーニングブレード22により感光体10の表面から除去された残留トナーを回収するトナー搬送オーガ24が設けられている。さらに、クリーニング装置20は、クリーニングブレード22と感光体10との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材を備える。空気吹き付け部材は、図1に示すように、感光体10の回転方向に対して上流側及び下流側の少なくとも一方側に、すなわち空気ノズル30a,30bの少なくとも一方を有し、空気ノズル30a,30bは空気ホース32の一端に接続されている。したがって、空気ノズル30a,30bには空気ホース32を介して空気が供給される。空気ホース32は、例えば、プロセスカートリッジの小型化を考慮すれば、ハウジング26に沿わせるように配置されることが好ましい。ここで、空気ホース32の他端は、図示しないが、例えば画像形成装置の定着装置のファンからの空気であっても、又は画像形成装置の他のファンからの空気であっても、又は空気ポンプ、別途個別の如何なる気体流入装置であってもよい。また、空気ノズル30a,30bの空気圧は、空気ホース32の他端に接続されるファン又は気体流入装置の出力制御により制御される。
また、他のクリーニング装置21の構成について、図2を用いて説明する。図2に示すクリーニング装置21は、少なくともハウジング26の側面に電子写真感光体10(以下「感光体10」という)の表面に接触するクリーニング部材であるクリーニングブレード23(以下「ワイパーブレード」ともいう)が設けられ、さらに、ハウジング26内であって感光体10と接触するクリーニングブラシ28を有し、また、ハウジング26内にはクリーニングブレード23により感光体10の表面から除去された残留トナーを回収するトナー搬送オーガ24が設けられている。さらに、クリーニング装置21は、クリーニングブレード23と感光体10との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材を備える。空気吹き付け部材は、上述同様の構成であるため、同一符号を付しその説明を省略する。
さらに、本実施の形態における空気吹き付け部材の空気ノズル30a,30bについて、クリーニングブレード23を例に取り、図3を用いて説明する。感光体10の表面に残留した残留トナー40は、クリーニングブレード23により掻き取られるとともに、感光体10とクリーニングブレード23とのニップ部に堆積する転写残留トナー及びトナーの外添剤を、空気1及び空気2の少なくとも一方から空気を吹き付け、吹き飛ばす。なお、吹き飛ばれたトナー及び外添剤はクリーニング装置に回収される。ここで、感光体10の回転方向に対して上流側、すなわち空気1の方向からの空気吹き付けの方が、下流側の空気2の方向に比べ残留トナー40の除去に対しより効果が高い。これにより、感光体10上にトナーが残留することなく、またクリーニングブレード23により感光体10の表面にフィルミングの発生が抑制される。なお、ここでは、ワイパーブレードであるクリーニングブレード23を例により説明したが、ドクターブレードであるクリーニングブレード22においても同様である。
また、図3に示すように、空気ノズル30a,30bからの空気吹き付け角度θ1,θ2は、それぞれ感光体10の面に対する接線(一点鎖線で示す)に対して0°以上60°以下に設定される。この角度の範囲で空気吹き付けを行うことにより、空気により除去される残留トナーがプロセスカートリッジ内に飛散せず、機内汚染が抑制される。なお、ここでは、ワイパーブレードであるクリーニングブレード23を例にとり説明したが、ドクターブレードであるクリーニングブレード22においても同様に空気ノズル30a,30bからの空気吹き付け角度θ1,θ2が設定される。
また、空気ノズル30a,30bの少なくとも一方より空気を吹き付けてもよく、また空気ノズル30a,30bの両者から空気を吹き付けてもよい。両者から空気を吹き付ける空気流量を制御する場合、クリーニングブレード22,23と感光体10の接触面において空気乱流が形成されるため、片方による空気吹き付けに比べ、残留トナー除去効率が向上する。
また、他の実施の形態では、上述したクリーニングブレード22,23の感光体10との接触部を除く表面、すなわち空気吹き付けにより空気が流れる表面に、図4に示すような、1つ以上の溝51,52,53や、凹凸形状54,55の1種又は2種以上の組み合わせが形成されている。ここで、溝51は、空気流を曲線的に制御するためにカーブ溝になっており、溝52は空気流を直線的に制御するために直線溝になっており、また溝53は、空気の流速を変えるために溝の幅が局所的に異なった溝になっている。また、凹凸形状54,55は、エンボス加工により形成されても別部材により形成されてもよく、その形状も吹き付けられる空気の流速を変えたり乱流にしたりするためなど制御目的に応じてその形状及び大きさが適宜選択される。上記凹凸形状54,55により、空気流が不規則になるため、感光体10とクリーニングブレード22,23とのエッジ部付近で乱流になり、ニップ部における残留トナー及び外添剤の蓄積が防止される。
また、他の実施の形態では、図5に示すように、クリーニングブレード22の感光体10との接触側とは反対側、すなわち、図1の空気ノズル30a側に、空気ノズル30aの先端に取付け部62を介して内壁に溝64が形成された扇状の空気流入分配器60が取り付けられ、空気がクリーニングブレード22の表面に沿って吹き付けられる。ここで、取付け部62及び空気流入分配器60は、トナー等の付着を防止するためにテフロン(登録商標)などにより形成されることが好ましい。また、空気流入分配器60の溝64の間隔は、中央部につれて狭く、端部にいくにつれて広くなり、さらに溝64も放射状に延びている。これにより、クリーニングブレード22の幅全体に空気が供給される。さらに、中央部の空気は層流となり、端部にいくにつれて渦巻状の乱流になるため、層流のみに比べ、残留トナー及び外添剤の除去効率が向上する。したがって、フィルミングも抑制される。なお、ここでは、クリーニングブレード22を例にとって説明したが、クリーニングブレード23においても同様に空気流入分配器60を取り付けてよい。
本実施の形態におけるクリーニングブレード22,23は、例えば、弾性素材によって所定厚さの板状に形成されている。クリーニングブレード22,23を形成する材料は、耐磨耗性、耐欠け性、耐クリープ性など機械的性質に優れる、例えば熱硬化型ポリウレタンゴムが使用される。なお、ブレードの素材はウレタンゴムに限られるものではなく、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム等の機能性ゴム材が用いられる。
また、本実施の形態におけるクリーニングブレード22,23のブレード加圧方式は、構造が簡単で低コストの定変位方式を採用しており、例えば、加圧力は39.2N/m(4gf/mm)に設定される。ただし、ブレード加圧方式は定変位方式に限られるものではなく、当接圧の経時変化がほとんどない定荷重方式を用いてもよい。
さらに、本実施の形態の他のクリーニング装置は、図6に示すように、クリーニングブレード23(又はクリーニングブレード22)と感光体10との接触部の回転方向に対して上流側及び下流側の少なくとも一方にシート部材70a,70bが設けられ、シート部材70a,70bの一端は、感光体10に接触している。ここで、シート部材70a,70bは、感光体10の表面に傷を形成しない程度の可撓性を有し、且つトナー等が付着しないテフロン(登録商標)などにより形成されている。
また、図6に示すように、シート部材70a,70bの設置角度θ1(下流側),設置角度θ2(上流側)は、それぞれ感光体10の面に対する接線(一点鎖線で示す)に対して0°以上90°以下、60°以上90°に設定される。上記設置角度にすることにより、シート部材70a,70bが他の機器の邪魔にならず設置される。
また、本実施の形態におけるクリーニングブレード22,23の空気通過部のレイノルズ数は、1000以上20000以下である。この範囲のレイノルズ数にすることによって、ニップ部の残留トナー及び外添剤が機内に飛散することなくニップ部から除去される。
また、本実施の形態におけるクリーニングブラシ28の空気が通過する際の振動数は、5Hz以上5000Hz以下である。この範囲の振動数にすることによって、ニップ部の残留トナー及び外添剤が機内に飛散することなくニップ部から除去される。
次に、本実施の形態のプロセスカートリッジ内に配置される電子写真感光体10及び接触帯電手段について具体的に説明する。
電子写真感光体10としては光導電体が用いられ、少なくとも静電潜像(静電荷像)が形成される機能を有する。電子写真感光体は、円筒状の導電性の基体外周面に必要に応じて下引き層と、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とがこの順序で形成されたものである。これらは、電荷発生物質と電荷輸送物質とを別個の層(電荷発生層、電荷輸送層)に含有させて積層した積層型感光体である。また、下引き層と感光層との間に中間層を有していてもよい。また、有機感光体に限らずアモルファスシリコン、アモルファスセレン、酸化亜鉛、酸化チタン感光膜等他の種類の感光層を使用してもよい。また感光体を搭載する形状としては例えばドラム状またはベルト状のものが用いられており、例えばドラムタイプの感光体にあっては、アルミ合金等のシリンダ上に光導電体の蒸着或いは塗工を行ったものである。
帯電手段の構成は、ローラ型、ブレード(帯電ブレード)、パッド型、ブロック型などがあるが、感光体と接触させ、高電圧を印加することによって生じた正または負のイオンを感光体の表面に移動させ、該感光体の表面を一様に帯電させるものであればいずれの型のものを用いてもよい。
帯電ロール12は、従来から使用されているものと同様に、電子写真感光体10の画像 形成領域全体に対応するものとし、所定の押圧力で接触させ、電子写真感光体10の回転に追従させて、回転しながら電子写真感光体10の表面を帯電させるような動作を行う。
帯電ロール12には、鉄やステンレス等の金属系材料で構成した軸部材の周囲に弾性体層を一体に所定の厚さで設けており、この弾性体はカーボン等を分散したEPDMゴム(エチレンプロピレンゴム)等の導電性の材料を用いることができる。
帯電ロール12は、通常、外側から抵抗層とそれらを支持する弾性層と芯材から構成される。さらに必要に応じて抵抗層の外側に保護層を設けることができる。
芯材の材質としては導電性を有するもので、一般には鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。またその他に導電性粒子等を分散した樹脂成形品等を用いることができる。
弾性層の材質としては導電性あるいは半導電性を有するもので、一般にはゴム材に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散したものである。ゴム材としてはEPDM(エチレンプロピレンゴム)、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソブチレン、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、NBR(ニトリルゴム)、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンゴム)、熱可塑性エラストマ、ノルボーネンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンオキシドゴム等が用いられる。
導電性粒子あるいは半導電性粒子としてはカーボンブラック、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO−Al2O3、SnO2−Sb2O3、In2O3−SnO2、ZnO−TiO2、MgO−Al2O3、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgO等の金属酸化物が用いることができ、これらの材料は単独あるいは2種以上混合して用いても良い。
抵抗層および保護層の材質としては結着樹脂に導電性粒子あるいは半導電性粒子を分散し、その抵抗を制御したもので、抵抗率としては103Ωcm以上1014Ωcm以下、好ましくは105Ωcm以上1012Ωcm以下、さらに好ましくは107Ωcm以上1012Ωcm以下がよい。また抵抗層および保護層のそれぞれの膜厚としては0.01μm以上1000μm以下、好ましくは0.1μm以上500μm以下、さらに好ましくは0.5μm以上100μm以下がよい。
結着樹脂としてはアクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、メトキシメチル化ナイロン、エトキシメチル化ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルコキシエチレン共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PET(ポリエチレンテレフタレート)等のポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂等が用いられる。
導電性粒子あるいは半導電性粒子としては弾性層と同様のカーボンブラック、金属、金属酸化物等が用いられる。また必要に応じてヒンダードフェノール、ヒンダードアミン等の酸化防止剤、クレー、カオリン等の充填剤や、シリコーンオイル等の潤滑剤等を添加することができる。
これらの層を形成する手段としてはブレード塗布法、マイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、空気ナイフ塗布法、カーテン塗布法等を用いることができる。
これらの帯電ロール12を用いて電子写真感光体10を帯電させる方法としては、導電性部材に電圧を印加する方法があるが、印加電圧は直流電圧、あるいは直流電圧に交流電圧を重畳したものが好ましい。電圧の範囲としては、直流電圧は要求される感光体の帯電電位に応じて正または負の50V以上2000V以下が好ましく、特に100V以上1500V以下が好ましい。交流電圧を重畳する場合は、ピーク間電圧が400V以上1800V以下、好ましくは800V以上1600V以下、さらに好ましくは1200V以上1600V以下が好ましい。交流電圧の周波数は50Hz以上20,000Hz以下、好ましくは100Hz以上5,000Hz以下である。
図1に示す露光装置13としては、特に制限はなく、例えば、電子写真感光体10の表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光源を、所望の像様に露光できるレーザ光学系、LEDアレイなどの光学系機器等が挙げられる。
現像手段は、電子写真感光体10上に形成された静電潜像を静電荷像現像用トナーを含む一成分現像剤あるいは二成分現像剤により現像してトナー画像を形成する機能を有する。そのような現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、トナー層が電子写真感光体10に接触する方式のものでも、接触しない方式のものでもよい。例えば、図1のように静電荷像現像用トナーを現像ロールを用いて電子写真感光体10に付着させる機能を有する現像器、あるいはブラシ等を用いてトナーを電子写真感光体に付着させる機能を有する現像器等、公知の現像器等が挙げられる。現像剤担時体には、通常直流電圧が使用されるが、更に交流電圧を重畳させて使用してもよい。
現像方法としても、2成分磁気ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像法 、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可能である。
転写手段としては、紙等に直接転写する方式のものでも、中間転写体を介して転写する方式のものでもよい。例えば、図1に示すような記録紙18の表面に記録紙18を介して直接接触して転写する導電性又は半導電性のロール等を用いた転写ロール15及び転写ロール押圧装置(図示せず)を用いることができる。また、記録紙18の裏側からトナーとは逆極性の電荷を記録紙18に与え、静電気力によりトナー画像を記録紙18に転写するものを用いてもよい。転写ロール15には、電子写真感光体10に付与する転写電流として、直流電流を印加してもよいし、交流電流を重畳させて印加してもよい。転写ロールは、帯電すべき画像領域幅、転写帯電器の形状、開口幅、プロセススピード(周速)等により、任意に設定することができる。また、低コスト化のため、転写ロールとして単層の発泡ロール等が好適に用いられる。
定着手段としての定着ユニットとしては、記録紙18に転写されたトナー画像を加熱、加圧あるいは加熱加圧により定着するものであれば特に制限はない。
トナー画像を転写する記録媒体である記録紙18としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙、OHPシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、転写材の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等を好適に使用することができる。
プロセスカートリッジにはカートリッジ情報を記憶する通信機構を有してもよい。
また、プロセスカートリッジは単色画像を形成するものだけではなく、複数色の画像(例えば2色画像、3色画像あるいはフルカラー等)を形成するものであってもよい。
[画像形成装置]
図7は、本実施形態に係るプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、図7に示す画像形成装置200は中間転写方式の画像形成装置であり、ハウジング400内において4つの電子写真感光体401aから401d(例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成可能である)が中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。
図7は、本実施形態に係るプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、図7に示す画像形成装置200は中間転写方式の画像形成装置であり、ハウジング400内において4つの電子写真感光体401aから401d(例えば、電子写真感光体401aがイエロー、電子写真感光体401bがマゼンタ、電子写真感光体401cがシアン、電子写真感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成可能である)が中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。
電子写真感光体401aから401dのそれぞれは所定の方向(紙面上は反時計回り)に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール402aから402d、現像装置404aから404d、1次転写ロール410aから410d、クリーニングブレード415aから415dが配置されている。現像装置404aから404dのそれぞれにはトナーカートリッジ405aから405dに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のトナーが供給可能である。これらのトナーは平均形状係数が100〜140という条件を満たすものである。また、1次転写ロール410aから410dはそれぞれ中間転写ベルト409を介して電子写真感光体401aから401dに当接している。
さらに、ハウジング400内の所定の位置にはレーザー光源(露光装置)403が配置されており、レーザー光源403から出射されたレーザー光を帯電後の電子写真感光体401aから401dの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体401aから401dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。ここで、電子写真感光体401aから401dと、平均形状係数が100以上、140以下である各色トナーとを組み合わせることによって、タンデム方式のカラー画像形成装置においても、高画質化及び環境に対する負荷の低減を高水準で達成することが可能となる。
中間転写ベルト409は駆動ロール406、背面ロール408及び張力付与ロール407により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、2次転写ロール413は、中間転写ベルト409を介して背面ロール408と当接するように配置されている。背面ロール408と2次転写ロール413との間を通った中間転写ベルト409は、例えば駆動ロール406の近傍に配置されたクリーニングブレード416により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。
また、ハウジング400内の所定の位置にはトレイ(被転写媒体トレイ)411が設けられており、トレイ411内の紙などの被転写媒体500が移送ロール412により中間転写ベルト409と2次転写ロール413との間、さらには相互に当接する2個の定着ロール414の間に順次移送された後、ハウジング400の外部に排紙される。
なお、上述の説明においては中間転写体として中間転写ベルト409を使用する場合について説明したが、中間転写体は、上記中間転写ベルト409のようにベルト状であってもよく、又は、ドラム状であってもよい。ベルト状とする場合の中間転写体の基材として用いる樹脂材料としては、従来公知の樹脂を用いることができる。例えば、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂(PC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリアルキレンテレフタレート(PAT)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)/PC、ETFE/PAT、PC/PATのブレンド材料、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド等の樹脂材料及びこれらを主原料としてなる樹脂材料が挙げられる。さらに、樹脂材料と弾性材料をブレンドして用いることができる。
弾性材料としては、ポリウレタン、塩素化ポリイソプレン、NBR、クロロピレンゴム、EPDM、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム等を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料を用いることができる。これらの基材に用いる樹脂材料及び弾性材料に、必要に応じて、電子伝導性を付与する導電剤やイオン伝導性を有する導電剤を1種類又は2種類以上を組み合わせて添加する。この中でも、機械強度に優れる点で、導電剤を分散させたポリイミド樹脂を用いることが好ましい。上記の導電剤としては、カーボンブラック、金属酸化物、ポリアニリン等の導電性ポリマーを用いることができる。
中間転写体として中間転写ベルト409のようなベルトの形状の構成を採用する場合、一般にベルトの厚さは50μm以上、500μm以下が好ましく、60μm以上、150μm以下がより好ましいが、材料の硬度に応じて適宜選択することができる。
例えば、導電剤を分散させたポリイミド樹脂からなるベルトは、特開昭63−311263号公報に記載されているように、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸の溶液中に導電剤として5〜20質量%のカーボンブラックを分散させ、分散液を金属ドラム上に流延して乾燥した後、ドラムから剥離したフィルムを高温下に延伸してポリイミドフィルムを形成し、さらに適当な大きさに切り出してエンドレスベルトとすることにより製造することができる。
上記フィルム成形は、一般には、導電剤を分散したポリアミド酸溶液の成膜用原液を円筒金型に注入して、例えば、100℃以上、200℃以下に加熱しつつ500rpm以上、2000rpm以下の回転数で円筒金型を回転させながら、遠心成形法によりフィルム状に成膜し、次いで、得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、300℃以上の高温でポリイミド化反応(ポリアミド酸の閉環反応)を進行させて本硬化させることにより行うことができる。また、成膜原液を金属シート上に均一な厚みに流延して、上記と同様に100℃以上、200℃以下に加熱して溶媒の大半を除去し、その後300℃以上の高温に段階的に昇温してポリイミドフィルムを形成する方法もある。また、中間転写体は表面層を有していても良い。
また、中間転写体としてドラム形状を有する構成を採用する場合、基材としては、アルミニウム、ステンレス鋼(SUS)、銅等で形成された円筒状基材を用いることが好ましい。この円筒状基材上に、必要に応じて弾性層を被覆し、該弾性層上に表面層を形成することができる。
さらに、本発明の画像形成装置は、前述した実施形態に限るものではなく、例えば、電子写真複写機、ファクシミリ装置、或いはワードプロセッサー等の電子写真画像形成装置として使用される。
以下実施例及び比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
<クリーニングブレードAの準備>
33cm×1.2cmのポリウレタンゴム(北辰工業社製)からなるクリーニングブレードAを準備した。
33cm×1.2cmのポリウレタンゴム(北辰工業社製)からなるクリーニングブレードAを準備した。
<クリーニングブレードBの準備>
32cm×1.3cmのシリコーンゴム(東海ゴム工業社製)からなり、表面にエンボス加工を施し、表面積が50%増加したクリーニングブレードBを準備した。
32cm×1.3cmのシリコーンゴム(東海ゴム工業社製)からなり、表面にエンボス加工を施し、表面積が50%増加したクリーニングブレードBを準備した。
<フィルム材の設置>
フィルム材は、図6に示すように、感光体の回転方向に対して上流側及び下流側の両方に設置した場合(感光体の面の接線に対して15°)と設置しない場合について行った。
フィルム材は、図6に示すように、感光体の回転方向に対して上流側及び下流側の両方に設置した場合(感光体の面の接線に対して15°)と設置しない場合について行った。
<空気吹き付け方向>
感光体の回転方向に対して上流側からの吹き付けを「with方向」といい、感光体の回転方向に対して下流側から吹き付ける場合を「against方向」という。
感光体の回転方向に対して上流側からの吹き付けを「with方向」といい、感光体の回転方向に対して下流側から吹き付ける場合を「against方向」という。
[評価方法]
クリーニングブレード(ドクターブレード及びワイパーブレードのいずれも)は、感光体接触圧が2g/mm以下に設置した。クリーニングブレードのレイノルズ数は、空気1atm(0.1MPa)、20℃での密度、空気の粘度、平均速度、ノズル関係から求めた。また、クリーニングブラシの振動は、超高精度レーザ変位計(株式会社キーエンス社製)により測定した。
クリーニングブレード(ドクターブレード及びワイパーブレードのいずれも)は、感光体接触圧が2g/mm以下に設置した。クリーニングブレードのレイノルズ数は、空気1atm(0.1MPa)、20℃での密度、空気の粘度、平均速度、ノズル関係から求めた。また、クリーニングブラシの振動は、超高精度レーザ変位計(株式会社キーエンス社製)により測定した。
さらに、空気の粘性率は1.81×10―4Pa・s、図5の空気流入分配器60の溝の切り込み長さを1cm以上5cm以下にし、クリーニングブレードと感光体との接触幅が1μm以上300μm以下で、動粘性率が1.501×10−5Pa・sの条件で行った。なお、レイノルズ数2000から2500が、層流から乱流への遷移領域であると言われている。
富士ゼロックス社製「アペオスポートA450」の改造機によりランニングテストを行い、フィルミングによる画像欠陥が発生するまでの枚数を以下の表に示した。なお、1万枚までフィルミングによる画像欠陥が発生しなければ合格とした。
実施例1〜20、比較例1〜28:
以下、表に示す条件にて、フィルミングによる画像欠陥までの印刷枚数をカウントした。なお、表の枚数記載は、「千枚単位」となっている。したがって、例えば「45.3」は、45,300枚を意味する。
以下、表に示す条件にて、フィルミングによる画像欠陥までの印刷枚数をカウントした。なお、表の枚数記載は、「千枚単位」となっている。したがって、例えば「45.3」は、45,300枚を意味する。
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置等への適用がある。
10 電子写真感光体、11 ミラー、12 帯電ロール、13 露光装置、14 現像装置、15 転写ロール、16 カバー、18 記録紙、20,21 クリーニング装置、22,23 クリーニングブレード、24 トナー搬送オーガ、26 ハウジング、28 クリーニングブラシ、30a,30b 空気ノズル、32 空気ホース、40 残留トナー、51,52,53,64 溝、54,55 凹凸形状、60 空気流入分配器、70a,70b シート部材、100,110 プロセスカートリッジ、200 画像形成装置、400 ハウジング、401a,401b,401c,401d 電子写真感光体、402a,402b,402c,402d 帯電ロール、403 レーザー光源、404a,404b,404c,404d 現像装置、405a,405b,405c,405d トナーカートリッジ、406 駆動ロール、407 張力付与ロール、408 背面ロール、409 中間転写ベルト、410a,410b,410c,410d 1次転写ロール、411 トレイ、412 移送ロール、413 2次転写ロール、414 定着ロール、415a,415b,415c,415d クリーニングブレード、416 クリーニングブレード、500 被転写媒体。
Claims (7)
- 像保持体と接触して残留トナーを除去するクリーニング部材と、
前記クリーニング部材と像保持体との接触面に空気を吹き付ける空気吹き付け部材と、を有することを特徴とするクリーニング装置。 - さらに、前記クリーニング部材と像保持体との接触部の回転方向に対して上流側及び下流側の少なくとも一方にシート部材が設けられ、
前記シート部材の一端は、像保持体に接触してい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。 - 前記クリーニング部材がクリーニングブレードであり、
前記クリーニングブレードの像保持体との接触部を除く表面に、1つ以上の溝、凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクリーニング装置。 - 前記クリーニング部材がクリーニングブレードであり、
前記クリーニングブレードの空気通過部のレイノルズ数は、1000以上20000以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のクリーニング装置。 - 前記クリーニング部材がクリーニングブラシであり、
前記クリーニングブラシの空気が通過する際の振動数は、5Hz以上5000Hz以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクリーニング装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のクリーニング装置または請求項6に記載のプロセスカートリッジが装着されることを特徴とする画像形成装置。
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---|---|---|---|
JP2009072430A JP2010224295A (ja) | 2009-03-24 | 2009-03-24 | クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
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JP2014026056A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Konica Minolta Inc | クリーニングブレード、クリーニング装置、および画像形成装置 |
-
2009
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