JP2011141537A

JP2011141537A - クリーニング部材

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Publication number: JP2011141537A
Application number: JP2010271701A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 博佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: JP5751813B2; US20120128394A1; US8737900B2; WO2011071180A1

Abstract

【課題】小型、かつ安定した良好なクリーニングを実現するクリーニング部材を提供する。
【解決手段】弾性ブレード部５８は、弾性ブレード部５８の長手方向に直交する断面をとったとき、画像形成装置に用いられた場合に感光ドラム２に当接する当接部５２と、支持部５５のうち感光ドラム２に近い側の第１面５５ａと当接部５２とを連結する第１連結部５３と、支持部５５のうち感光ドラム２に遠い側の第２面５５ｂと当接部５２とを連結する第２連結部５４とを有し、支持部５５、当接部５２、第１連結部５３、及び第２連結部５４で囲まれた領域５７が中空となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体に当接して像担持体上の現像剤を除去する可撓性のクリーニング部材に関するものである。

プリンタ等の画像形成装置においては、一様に帯電させた像担持体としての感光ドラムに選択的な露光をして潜像を形成し、この潜像を現像剤としてのトナーで顕像化するとともに、該トナー像を記録材に転写して画像記録を行っている。ここで、トナー像が転写された後、感光ドラム表面はクリーニング部材によって清掃され、次回の画像形成に備える。感光ドラム表面のクリーニング手段としては、クリーニング部材としてゴムなどからなる弾性ブレードを感光ドラム表面に当接させ、感光ドラム表面を拭掃するクリーニング装置が知られている。現像剤としては、最近では高精細、高画質化を追求し、小粒径化、及び／或いは球形化されたトナーが用いられている。

特開２００５−１６４７７４号公報

クリーニング部材をクリーニング装置に取り付ける際の設定においては、感光ドラムがない無負荷状態で仮想の感光ドラム円周に侵入するように設置し、所望の当接圧を得るようにする。しかしながら、特に前述のような小粒径、球形のトナーを用いた場合には、トナーがクリーニング部材からすり抜けやすいため、クリーニングがＯＫとなる設定範囲が狭いという課題があり、部品精度が要求されるので、改善が望まれる状況にあった。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、小型、かつ安定した良好なクリーニングを実現するクリーニング部材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にあっては、
像担持体上に形成された現像剤像を被転写体に転写して画像を形成する画像形成装置に用いられ、転写の後に前記像担持体上に残留している現像剤を清掃するクリーニング部材において、可撓性を有する弾性ブレード部であって、撓んだ状態で像担持体に当接することで前記像担持体上に残留している現像剤を清掃する弾性ブレード部と、前記弾性ブレード部を支持する支持部と、を備え、前記弾性ブレード部は、前記弾性ブレード部の長手方向の前記現像剤像が形成される位置において、前記弾性ブレード部の長手方向に直交する断面をとったとき、画像形成装置に用いられた場合に前記像担持体に当接する当接部と、前記支持部のうち前記像担持体に近い側の部分と前記当接部とを連結する第１連結部と、前記支持部のうち前記像担持体に遠い側の部分と前記当接部とを連結する第２連結部と、を有し、前記支持部、前記当接部、前記第１連結部、及び前記第２連結部で囲まれた領域が中空となっていることを特徴とする。

また、
像担持体上に形成された現像剤像を被転写体に転写して画像を形成する画像形成装置に用いられ、転写の後に前記像担持体上に残留している現像剤を清掃するクリーニング部材において、可撓性を有する弾性ブレード部であって、撓んだ状態で像担持体に当接することで前記像担持体上に残留している現像剤を清掃する弾性ブレード部と、前記弾性ブレー
ド部を支持する支持部と、を備え、前記弾性ブレード部は、前記弾性ブレード部の長手方向の前記現像剤像が形成される位置において、前記弾性ブレード部の長手方向に直交する断面をとったとき、画像形成装置に用いられた場合に前記像担持体に当接する当接部と、前記支持部のうち前記像担持体に近い側の部分と前記当接部とを連結する第１連結部と、前記支持部のうち前記像担持体に遠い側の部分と前記当接部とを連結する第２連結部と、前記支持部、前記当接部、前記第１連結部、及び前記第２連結部で囲まれた領域に設けられた発泡体であって、前記第１連結部及び前記第２連結部よりも柔らかい発泡体と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、小型、かつ安定した良好なクリーニングを実現するクリーニング部材を提供することが可能となる。

実施例１のクリーニング装置の概略断面図。実施例１の画像形成装置の概略構成を示す断面図。感光ドラムに対するクリーニング部材の当接状態を説明する図。クリーニング部材を示す概略断面図。侵入量を変えながら当接角、当接圧の変化を測定した結果を示す図。実施例２のクリーニング部材の概略構成を示す断面図。図６に示したクリーニング部材の侵入量に対する当接圧の変化を示す図。図６に示したクリーニング部材の侵入量に対する当接角の変化を示す図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
本発明は、例えば複写機やレーザプリンタなどの、電子写真方式あるいは静電記録方式により記録材に画像を形成する画像形成装置に関し、特に像担持体に当接して像担持体上の現像剤を除去する可撓性のクリーニング部材に関するものである。

以下、本実施例を添付図面に基づいて説明する。

図２は、本実施例の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。以下、画像形成動作について説明する。
レーザ、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザ光がスキャン出力され、像担持体としての感光ドラム２上に照射される。そして、感光ドラム２は帯電ローラを有する一次帯電器３によって均一に帯電され、その表面上にはレーザ光の照射によって静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４内の現像剤としてのトナー４１によって現像されトナー像（現像剤像）として顕像化される。
一方、カセット７１内に収納された記録材７（被転写体）は、給送ローラ７２によって感光ドラム２での潜像の形成と同期して転写ローラを有する転写帯電器６に搬送供給され、転写帯電器６によってトナー像が記録材７に転写される。トナー像が転写された記録材７は、定着器８に搬送され、定着器８によってトナー像が記録材７に永久定着され、その後、装置外部に排出される。転写の後に感光ドラム２上に残留したトナーは、可撓性を有する弾性ブレード部５８を備えたクリーニング装置５によって除去（清掃）される。クリーニング装置５においては、弾性ブレード部５８が撓んだ状態で感光ドラム２に当接する
ことで感光ドラム２上に残留しているトナーを清掃している。ここで、一次帯電器３、現像装置４、転写帯電器６は、画像形成部（画像形成手段）１０を構成している。

次に、本発明を適用したクリーニング装置の詳細について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施例のクリーニング装置の概略断面図である。
クリーニング装置５は、感光ドラム２の回転方向Ａに対してカウンタ方向に当接するクリーニング部材５１と、クリーニング部材５１によって感光ドラム２表面から掻き取られた廃トナーを収容する廃トナー収容器５６とからなる。

クリーニング部材５１は、弾性ブレード部５８と、弾性ブレード部５８を支持する支持部（支持部材）５５とからなり、感光ドラム２に対して所定の位置関係で保持される。弾性ブレード部５８は、弾性ブレード部５８の長手方向に直交する断面をとったとき、当接部（当接部材）５２と、第１連結部（連結部材）５３と、第２連結部（連結部材）５４とから構成されている。そして、支持部５５、当接部５２、第１連結部５３、及び第２連結部５４とで囲まれた領域が中空領域５７となっている。なお、断面を取る位置としては、弾性ブレード部５８の長手方向において、感光ドラムに現像剤像が形成される位置において断面を取る。ここで、弾性ブレード部５８の長手方向とは、感光ドラム２の回転軸方向であり、記録材搬送方向に直交し、記録材の幅方向である。また、支持部５５は、クリーニング部材全体を支持するものである。また、当接部５２は、感光ドラム２に当接するものであって弾性体からなる（弾性を有する）ものである。また、第１連結部５３は、支持部５５と当接部５２を感光ドラム２に近い側で連結するものであって弾性体からなるものである。本実施例では、第１連結部５３は、支持部５５のうち感光ドラム２に近い側の部分としての第１面５５ａと当接部５２とを連結している。また、第２連結部５４は、支持部５５と当接部５２を感光ドラム２に遠い側で連結するものであって弾性体からなるものである。本実施例では、第２連結部５４は、支持部５５のうち感光ドラム２に遠い側の部分としての第２面５５ｂと当接部５２とを連結している。

次に、感光ドラム２に対するクリーニング部材５１の当接状態について、図３を参照しながら説明する。図３は、感光ドラム２に対するクリーニング部材５１の当接状態について説明するための図である。
クリーニング部材５１は無負荷の状態（図３において破線を用いて示す）で当接エッジが感光ドラム２に対して所定の位置関係、すなわち侵入量δと設定角θとで規定される位置に固定される。ここで、侵入量δは、図３に示す無負荷の状態のクリーニング部材５１（破線）において、当接部５２（破線）と感光ドラム２の外周面とが交差する点５２ｃから、無負荷の状態の当接エッジ５２ｂまでの長さである。当接エッジ５２ｂは、仮想的にクリーニング部材５１を感光ドラム２に喰い込ませたときの無負荷状態の当接部５２の先端である。また、設定角θは、図３に示す無負荷の状態のクリーニング部材５１（破線）において、点５２ｃを通る感光ドラム２の外周面の接線と、第１連結部５３とのなす角である。
クリーニング部材５１及び感光ドラム２が画像形成装置の所定の位置に組み付けられると、クリーニング部材５１の当接部５２および第１，第２の連結部５３，５４が変形し、当接エッジ５２ａは当接角φの角度、当接圧Ｐの力で感光ドラム２の表面に当接する。ここで、当接角φは、感光ドラム２に当接する当接エッジ５２ａを通る、感光ドラム２の外周面の接線と、当接エッジ５２ａ近傍の当接部５２又は第１連結部５３とのなす角である。

本発明者は、安定した良好なクリーニングを実現するためには、当接圧Ｐおよび当接角φで決定される当接部５２の当接状態が所定の範囲にあればよいことを実験により得た。ここで、当接圧が低すぎる場合にはドラム表面に付着したトナーを掻き取る力が弱くなり、トナーが弾性ブレードをすり抜けてしまってクリーニング不良となることが懸念される
。当接圧が高すぎる場合、特に侵入量を大きくすることで当接圧を高めた場合には、当接エッジの当接角が小さくなり、感光ドラム２表面と当接部５２との接触面積が増えることとなる。このため、相対的に当接エッジ先端にかかる圧力が低減し、トナーが当接部５２をすり抜けてしまってクリーニング不良となることが懸念される。また、クリーニング部材５１の厚み、弾性特性によって当接圧を高めた場合には、トルクの増大、ドラム表面の削れ量の増大を引き起こすことが懸念される。
また、当接角について、低過ぎる場合には、前述したようにトナーが弾性ブレードをすり抜けてしまうことが懸念される。逆に当接角が高過ぎる場合には、感光ドラム２表面と弾性ブレードとの接触面積が不十分となってトナーが弾性ブレードをすり抜けてしまうことが懸念される。

本発明者は、上述の点を鑑み、クリーニング部材５１の組み付け時の感光ドラム２に対する設定条件（侵入量および設定角）と、感光ドラム２表面に対する当接部５２の当接条件の関係について、有限要素法による構造解析を用いて検討を行った。その結果、弾性ブレードの断面形状を特定の形状にすることで、より広い範囲の設定条件で所定の当接条件を満足できることを見出した。

図４（ａ）は、本実施例のクリーニング部材５１の概略断面図であり、本実施例において各部の寸法は図中に記載したものを用いた（単位：ｍｍ）。なお、各部の寸法は、点０を基準として、点０からの長さをそれぞれ示している。
本実施例において、支持部５５としては金属製の板金を用い、当接部５２、第１連結部５３、及び第２連結部５４としては、略コの字型に一体的に成型したゴム材（ゴム状弾性体）としてのウレタンゴムを用いた。そして、略コの字型に一体的に成型したウレタンゴムを支持部５５に接着することで図に示した中空形状のクリーニング部材５１を作成した。比較のために従来例として、同じウレタンゴムを用いて作成したクリーニング部材１５１の断面形状を図４（ｂ）に各部の寸法とともに示した。

図４（ｃ）は、本実施例のクリーニング部材５１を、φ２４ｍｍの感光ドラム２に対して設定角２５°、侵入量１．５ｍｍで配設した時の変形状態を表した図である。
クリーニング部材５１の変形は、主に第１連結部５３および第２連結部５４が略並行（平行）に変形するところに現れ、当接部５２は無負荷の状態（破線）の設定角をほぼ保った状態で感光ドラム２表面に当接している。換言すると、クリーニング部材５１が感光ドラム２に対して侵入しようとするにつれ、第１連結部５３及び当接部５２が、当接角が小さくなる方向に変形しようとするのを、第２連結部５４が支え棒のように作用し、当接部５２の当接角が変化するのを抑制している。

一方、従来例のクリーニング部材１５１を感光ドラム２に対して同じ条件で当接させた場合の変形状態を表したものが図４（ｄ）である。従来のクリーニング部材１５１は、基本的に一枚板の形状であるため、クリーニング部材１５１が感光ドラム２に対して侵入しようとするにつれ、当接部は当接角が小さくなる方向に変形する。

実際に侵入量を変えながら当接圧の変化を測定した結果を図５（ａ）に、当接角の変化を測定した結果を図５（ｂ）に示した。
本実施例で用いた画像形成装置の場合、良好なクリーニングが可能な範囲は、当接圧が４７ｇ／ｃｍ以上６８ｇ／ｃｍ以下、当接角が１０°以上１５°以下である。上記当接条件を満足する設定条件は、従来例の場合、設定角２５°、かつ侵入量が０．７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のΔ０．３ｍｍの範囲であるのに対し、本実施例の場合、設定角２５°、かつ侵入量１．４ｍｍ以上１．９ｍｍ以下のΔ０．５ｍｍの範囲に拡大される。
実際に印字テストを行った結果を表１に示す。

良好なクリーニングが可能な範囲は、従来例の場合、侵入量が０．７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下のΔ０．３ｍｍの範囲であるのに対し、本実施例の場合、侵入量１．４ｍｍ以上１．９ｍｍ以下のΔ０．５ｍｍの範囲に拡大されたことが表１からわかる。
また、ゴム部分の断面積は、従来例が２３．２ｍｍ^２に対して本実施例は１９．２ｍｍ^２で、約８０％に小型化ができた。

以上説明したように、本発明を適用したクリーニング部材によれば、小型、かつ安定した良好なクリーニングを実現することができる。

以下に、実施例２について説明する。本実施例は、実施例１に対して、第１の連結部５３と第２の連結部５４の厚みを異ならせたことを特徴とする。以下の説明においては、実施例１に対して異なる部分について述べることとし、実施例１と同様の構成については、その説明を省略する。

図６は、本実施例のクリーニング部材５１の概略構成を示す断面図である。図６（ａ）は第１連結部５３の厚みｔ１＝０．４ｍｍ、第２連結部５４の厚みｔ２＝０．４ｍｍで同じ厚みのものである。一方、図６（ｂ），（ｃ）は、ｔ２＝０．４ｍｍと一定のまま、ｔ１を各々、０．６ｍｍ、０．８ｍｍと厚くしたものである。図６においては、図４（ａ）同様、各部の寸法を図中に記載している。
図７は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したクリーニング部材５１の侵入量に対する当接圧の変化を測定した結果を示す図である。図８は、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したクリーニング部材の侵入量に対する当接角の変化を測定した結果を示す図である。
図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示したクリーニング部材の侵入量に対する当接圧は、図７に表す通り、第１連結部５３の厚みを増すことにより当接圧を高くすることができることがわかる。また、同様に、侵入量に対する当接角は図８のように、第１連結部５３の厚みにはそれほど依存しない。本実施例で示すように、必要に応じ第１連結部５３、第２連結部５４の厚みを調整することで、所望の当接圧を得ることができる形状を選択することが可能である。

なお、実施例１、２では、略コの字型に一体的に成型したゴム材（ゴム状弾性体）としてのウレタンゴムを用いた。したがって、弾性ブレード部５８の現像剤像が形成される領域において長手方向に直交する方向の断面を取ると、どの位置でも中空領域５７が存在することになる。しかしながら、これに限られるものではない。例えば、中空領域５７により弾性ブレード５８の形状が不安定になってしまうようであれば、長手方向の一部においては、第１連結部５３と第２連結部５４とを補強するための補強部を設けてもよい。この補強部が存在する位置で長手方向と直交する方向に断面をとると、その断面においては中空領域５７が存在しなくなる。ただし、本願発明の効果から考えれば、長手方向にそって
中空領域５７が形成されている状態が好ましい。

また、実施例１、実施例２とも、支持部５５、当接部５２、第１連結部５３、及び第２連結部５４とで囲まれた中空領域５７がある例について説明したが、これに限るものではない。領域５７には、当接部５２、第１連結部５３、第２連結部５４を構成する弾性体よりも柔らかい材料を当該中空領域に設ける構成にしてもよい。例えば、体積変化が可能な発泡体を中空領域５７に設けられるものであってもよい。柔らかさを測定する方法としては、既存のゴム硬度計（例えばAsker-C）を用いて測定することができる。また、測定部
が微小な場合には、例えば、一辺が１ｃｍの立方体形状の試料片を作成して測定すればよい。
このような発泡体を用いれば、発泡体が当接部５２、第１連結部５３、第２連結部５４のバックアップ（補強部材）として働くため、製造時にクリーニング部材５１やクリーニング部材５１を構成する部材をより安定して扱うことができる。このため、クリーニング部材５１の寸法精度を安定して確保できる効果がある。

また、クリーニング部材５１においては、長手方向両端部において、支持部５５、当接部５２、第１連結部５３、及び第２連結部５４で囲まれた領域５７が塞がれることで、領域５７が閉空間となるように構成されるものであるとよいが、これに限るものではない。弾性ブレード部５８の長手方向の両端部において、領域５７が塞がれていない構成の場合には、画像形成装置本体側に領域５７を塞ぐ部材が別途設けられているとよい。これにより、クリーニング部材５１を画像形成装置本体に組み付けることで、領域５７が塞がれるため、トナーの領域５７内への侵入を抑制することができる。

また、上述した実施例では、第１連結部５３と第２連結部５４は、無負荷の状態で略平行に設けられていたが、これに限るものではない。第１連結部５３と第２連結部５４は、第１連結部５３と第２連結部５４との間隔（距離）が、支持部５５側よりも当接部５２側の方が小さく構成されていてもよい。また、支持部５５から当接部５２に向かうにつれて徐々に小さくなるように構成されていてもよい。すなわち、クリーニング部材５１が感光ドラム２に対して侵入しようとするにつれ、当接部５２の当接角が小さくなる方向に変形しようとするのを、第２連結部５４が設けられていることで当接部５２の当接角の変化を抑制するものであればよい。

なお、上記実施例では、トナー像が感光ドラム２から記録材７に直接転写される装置を例に説明したがこれに限られるものではない。トナー像を感光ドラム２から中間転写体（被転写体）に転写し、その後中間転写体から記録材７に転写するようにして、記録材に画像形成を行うようにしてもよい。

２…感光ドラム５１…クリーニング部材５２…当接部５３…第１連結部５４…第２連結部５５…支持部５５ａ…第１面５５ｂ…第２面５７…領域５８…弾性ブレード部

Claims

像担持体上に形成された現像剤像を被転写体に転写して画像を形成する画像形成装置に用いられ、転写の後に前記像担持体上に残留している現像剤を清掃するクリーニング部材において、
可撓性を有する弾性ブレード部であって、撓んだ状態で像担持体に当接することで前記像担持体上に残留している現像剤を清掃する弾性ブレード部と、
前記弾性ブレード部を支持する支持部と、
を備え、
前記弾性ブレード部は、
前記弾性ブレード部の長手方向の前記現像剤像が形成される位置において、前記弾性ブレード部の長手方向に直交する断面をとったとき、
画像形成装置に用いられた場合に前記像担持体に当接する当接部と、
前記支持部のうち前記像担持体に近い側の部分と前記当接部とを連結する第１連結部と、
前記支持部のうち前記像担持体に遠い側の部分と前記当接部とを連結する第２連結部と、
を有し、
前記支持部、前記当接部、前記第１連結部、及び前記第２連結部で囲まれた領域が中空となっていることを特徴とするクリーニング部材。
像担持体上に形成された現像剤像を被転写体に転写して画像を形成する画像形成装置に用いられ、転写の後に前記像担持体上に残留している現像剤を清掃するクリーニング部材において、
可撓性を有する弾性ブレード部であって、撓んだ状態で像担持体に当接することで前記像担持体上に残留している現像剤を清掃する弾性ブレード部と、
前記弾性ブレード部を支持する支持部と、
を備え、
前記弾性ブレード部は、
前記弾性ブレード部の長手方向の前記現像剤像が形成される位置において、前記弾性ブレード部の長手方向に直交する断面をとったとき、
画像形成装置に用いられた場合に前記像担持体に当接する当接部と、
前記支持部のうち前記像担持体に近い側の部分と前記当接部とを連結する第１連結部と、
前記支持部のうち前記像担持体に遠い側の部分と前記当接部とを連結する第２連結部と、
前記支持部、前記当接部、前記第１連結部、及び前記第２連結部で囲まれた領域に設けられた発泡体であって、前記第１連結部及び前記第２連結部よりも柔らかい発泡体と、
を有することを特徴とするクリーニング部材。
前記当接部、前記第１連結部、及び前記第２連結部は、ゴム材で一体に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング部材。
前記像担持体と、転写の後に前記像担持体上に残留している現像剤を清掃するクリーニング部材と、を備え、
前記クリーニング部材は、請求項１乃至３のいずれかのクリーニング部材であることを特徴とする画像形成装置。