JP2011221144A - クリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングローラに供給されるトナー量に増減が生じてもクリーニングローラ表面に均一な厚さのトナー層を形成して感光体ドラムを均一且つ安定的に研磨することができ、長期間の使用においても安定的に感光体ドラムの研磨が可能なクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 感光体ドラムに当接して配設されるクリーニングローラと、前記感光体ドラムの回転方向において前記クリーニングローラよりも下流側に前記感光体ドラムに当接して設けられ、該ドラム表面に付着するトナーを掻き取るクリーニングブレードと、前記クリーニングローラに当接して回転するトナー層厚規制ローラを備えるクリーニング装置であって、前記トナー層厚規制ローラの形状が、軸方向端部外径よりも中心部外径の方が大きいクラウン状であることを特徴とするクリーニング装置とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置において、画像形成部には感光体ドラムが備えられており、この感光体ドラム表面には静電潜像が形成された後に、トナーが付着してトナー像が形成される。
トナー像は紙等の被転写体に転写されるが、トナーが完全に転写されずに感光体ドラム表面に残留したり、また、静電潜像形成の際に生成する放電生成物が感光体ドラム表面に付着したままとなる。このような残留トナーや放電生成物は、新たな画像形成の妨げとなり、良好な転写画像を得られない原因となる。そのため、画像形成装置には感光体ドラム表面の付着物（トナー、放電生成物等）を除去するためのクリーニング装置が備えられている。

クリーニング装置には、感光体ドラムに当接して回転するクリーニングローラが備えられている。このクリーニングローラは、トナーを除去する機能に加えて、トナーを保持してクリーニングローラ表面にトナー層を形成し、感光体ドラム表面を研磨する機能も有している。
しかしながら、印字率の高低によってクリーニングローラに供給されるトナー量が変化するため、安定的に感光体ドラムを研磨することは困難であった。

特許文献１には、クリーニングブレードにより感光体ドラムから除去されたトナーを、クリーニングローラ下方に設けたトナー受け部材に貯留するクリーニング装置が開示されている。
クリーニングローラの下方にトナー受け部材を設けることによって、感光体ドラムから除去されたトナーを貯留して、十分な量のトナーをクリーニングローラに供給することができ、研磨効果を高めることができる。

しかし、特許文献１の開示技術では、感光体ドラム表面に付着するトナー量が変化すると、トナー受け部材に貯留されるトナー量も変化することとなる。そうすると、クリーニングローラに保持されるトナー量に増減が生じて安定的な感光体ドラムの研磨が困難となる。つまり、クリーニングローラに形成されるトナー層厚にムラが生じ、研磨ムラが起こりやすいという問題があった。

一方、特許文献２には、クリーニングローラ下方に設けられたトナー受け部材と、クリーニングローラに保持されたトナーを掻き取るためのスクレーパとを備えたクリーニング装置が開示されている。
特許文献２の開示技術は、トナー受け部材に貯留されたトナーをクリーニングローラに保持させ、そのトナー量を調節するためにスクレーパを用いてトナーを掻き取るものである。この特許文献２の開示技術を用いると、クリーニングローラに十分な量のトナーを供給できるとともに、トナーを掻き落としてトナー量を調節することができるため、クリーニングローラに保持されるトナー量が印字率に影響されず、研磨効果が変化しにくいものである。

しかし、特許文献２の開示技術では、クリーニングローラに形成されたトナー層が薄くなり、そのため研磨力が低下するという問題があった。
更に、長期間使用すると、スクレーパが部分的に摩耗して均一な研磨ができなくなるという問題があった。従って、特許文献２の開示技術を用いても、長期間にわたって安定的に感光体ドラムを研磨することは困難であった。

特開２００７−１０８２６９号公報 特開２００９−１０４００７号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、クリーニングローラに供給されるトナー量に増減が生じてもクリーニングローラ表面に均一な厚さのトナー層を形成して感光体ドラムを均一且つ安定的に研磨することができ、長期間の使用においても安定的に感光体ドラムの研磨が可能なクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、感光体ドラムに当接して配設されるクリーニングローラと、前記感光体ドラムの回転方向において前記クリーニングローラよりも下流側に前記感光体ドラムに当接して設けられ、該ドラム表面に付着するトナーを掻き取るクリーニングブレードと、前記クリーニングローラに当接して回転するトナー層厚規制ローラを備えるクリーニング装置であって、前記トナー層厚規制ローラの形状が、軸方向端部外径よりも中心部外径の方が大きいクラウン状であることを特徴とするクリーニング装置に関する。

請求項２に係る発明は、前記クラウンの最大幅が、前記トナー層厚規制ローラの中心部最大撓み量の２分の１以上中心部最大撓み量以下の幅であることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置に関する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、感光体ドラムに当接して配設されるクリーニングローラと、前記感光体ドラムの回転方向において前記クリーニングローラよりも下流側に前記感光体ドラムに当接して設けられ、該ドラム表面に付着するトナーを掻き取るクリーニングブレードと、前記クリーニングローラに当接して回転するトナー層厚規制ローラを備えるクリーニング装置であって、前記トナー層厚規制ローラの形状が、軸方向端部外径よりも中心部外径の方が大きいクラウン状であることにより、トナー層厚規制ローラの凸部、即ちクラウンがクリーニングローラに当接するため、クリーニングローラの軸方向全長がトナー層厚規制ローラにより押圧されることとなる。従って、トナー供給量に増減が生じてもクリーニングローラの軸方向全長にわたって均一な厚さのトナー層を形成することができ、感光体ドラムを効果的に研磨することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記クラウンの最大幅が、前記トナー層厚規制ローラの中心部最大撓み量の２分の１以上中心部最大撓み量以下の幅であることにより、トナー層厚規制ローラが常にクリーニングローラに当接してクリーニングローラを押圧することができる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２記載のクリーニング装置を備えていることにより、均一に感光体ドラム表面が研磨され、連続印字においても画像不良が生じることがない。また、安定的に感光体ドラム表面が研磨されるため、長期間の使用においても画像不良を生じることのない画像形成装置とすることができる。

本発明に係るクリーニング装置の概略断面図である。 トナー層厚規制ローラの斜視図である。 図１のＡ方向矢視図であって、各ローラの回転軸を省略した図である。 本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。 クリーニングローラの軸方向にわたる圧力分布の測定結果であって、（ａ）はクリーニングローラの斜視図、（ｂ）は実施例、（ｃ）は比較例の結果である。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。

本発明に係るクリーニング装置（１）は、感光体ドラム（２）に対向して設けられている。
図１に示すように、クリーニング装置（１）は、感光体ドラム（２）表面を研磨するクリーニングローラ（３）と、クリーニングローラ（３）に当接回転するトナー層厚規制ローラ（４）とを備えている。感光体ドラム（２）には、表面に付着する付着物（トナー、放電生成物等）を掻き取るクリーニングブレード（５）が当接している。また、クリーニング装置（１）のハウジング（１１）内には、上記したローラ以外に、クリーニングローラ（３）から脱離したトナーを受けるトナー受け部材（６）が付設されており、廃トナーを回収する回収スクリュー（７）が設けられている。
図３では、感光体ドラム（２）、クリーニングローラ（３）、トナー層厚規制ローラ（４）の回転軸を省略しているが、夫々の回転軸はその両端において２点支持されている。従って、感光体ドラム（２）とクリーニングローラ（３）、クリーニングローラ（３）とトナー層厚規制ローラ（４）は、夫々の軸方向にわたって当接している。

図１に示すように、トナー層厚規制ローラ（４）はクリーニングローラ（３）に当接して配設される。
クリーニングローラ（３）はトナー層厚規制ローラ（４）により摺擦される。これにより、感光体ドラム（２）からクリーニングローラ（３）に供給されたトナーがクリーニングローラ（３）表面に付着し、クリーニングローラ（３）にトナー層が形成される。

しかし、感光体ドラム（２）からクリーニングローラ（３）に供給されるトナー量に増減が生じると、クリーニングローラ（３）表面に形成されるトナー層の厚さが一定でなくなる。つまり、トナーの供給量が増えるとトナー層が厚くなり、一方、供給量が減るとトナー層が薄くなる。

そこで、図１に示すように、クリーニングローラ（３）の下方にトナー受け部材（６）を設置することが好ましい。トナー受け部材（６）を設置することで、クリーニングローラ（３）から脱離したトナーがトナー受け部材（６）に貯留される。貯留されたトナーは再びクリーニングローラ（３）に供給されることとなる。
従って、クリーニングローラ（３）へのトナー供給量を調節することができる。クリーニングローラ（３）に付着したトナーは、トナー層厚規制ローラ（４）により摺擦され、トナー層厚が規制される。

しかしながら、クリーニング装置（１）の動作中にトナー層厚規制ローラ（４）が撓む虞がある。
特に、トナー層厚規制ローラ（４）の硬度がクリーニングローラ（３）の硬度よりも高く、且つ回転軸径（芯金径）がクリーニングローラ（３）の回転軸径よりも細い場合に、トナー層厚規制ローラ（４）は撓みやすくなる。
トナー層厚規制ローラ（４）が撓むと、クリーニングローラ（３）に対するニップ圧が低下する。従って、例えトナー受け部材（６）からクリーニングローラ（３）にトナーが供給されたとしても、トナー層厚規制ローラ（４）による適度な厚さのトナー層形成は困難となる。

また、トナー層厚規制ローラ（４）の撓み量は、ローラの軸方向中心部付近で著しい。そのため、トナーがクリーニングローラ（３）の軸方向両端から中心部まで流れて集まりやすくなる。
従って、トナー層厚は、クリーニングローラ（３）の軸方向中心部付近で厚くなり、両端部で薄くなる。軸方向のトナー層厚に差が生じることで、クリーニングローラ（３）に形成されるトナー層厚にムラが生じることとなる。

そこで本発明では、トナー層厚規制ローラ（４）の形状を図２に示すような、軸方向端部から中心部に向けて緩やかな凸状となるクラウン状とする。
トナー層厚規制ローラ（４）をクラウン状とすると、ローラの中心部付近が緩やかな凸状となっているため、クリーニングローラ（３）を常に押圧することができる。
また、クラウン状のトナー層厚規制ローラ（４）は、図３に示すように、その軸方向中心部（Ｍ）とクリーニングローラ（３）の軸方向中心部（ｍ）が当接するため、クリーニングローラ（３）を効果的に摺擦することができる。

図２に示すトナー層厚規制ローラ（４）において、クラウンはトナー層厚規制ローラ（４）の中心部最大撓み量の２分の１以上であり、中心部最大撓み量以下の幅であることが好ましい。言い換えると、トナー層厚規制ローラ（４）の軸方向中心部外径（Ｒａ）と端部外径（Ｒｂ）との差がクラウンの幅（クラウン量）となる。
そうすることで、トナー層厚規制ローラ（４）のクラウン部分、即ち凸部分が常にクリーニングローラ（３）に当接することとなり、効果的にクリーニングローラ（３）を押圧することができる。
従って、トナー層厚が厚くなりやすいクリーニングローラ（３）の軸方向中心部を安定的に押圧することとなり、クリーニングローラ（３）の軸方向に均一な厚さのトナー層が形成される。

クラウン量がトナー層厚規制ローラ（４）の中心部最大撓み量の２分の１未満であると、クリーニングローラ（３）に対する安定的な押圧が困難となる。そのため、クリーニングローラ（３）の軸方向中心部が押圧されずトナー層が厚く形成される虞がある。従って、クリーニングローラ（３）の軸方向中心部のトナー層が厚くなり、両端部に向けてトナー層が薄くなる。そうすると、軸方向にわたってトナー層の厚さにムラが生じてしまう。
一方、クラウン量がトナー層厚規制ローラ（４）の中心部最大撓み量を超えた場合もクリーニングローラ（３）を均一に押圧することが困難となる。つまり、クリーニングローラ（３）の軸方向中心部がトナー層厚規制ローラ（４）により強く押圧されることとなる。従って、クリーニングローラ（３）の軸方向中心部のトナー層が薄くなり、両端部に向けてトナー層が厚くなる。そうすると、軸方向にわたってトナー層の厚さにムラが生じてしまう。
クラウン量が、トナー層厚規制ローラ（４）の中心部最大撓み量の２分の１未満、あるいは中心部最大撓み量を超えると、いずれの場合もクリーニングローラ（３）に均一な厚さのトナー層を形成することができなくなるため好ましくない。

図１において、矢印（ａ）で示すように、クリーニングローラ（３）とトナー層厚規制ローラ（４）の回転方向は、夫々の当接部において同方向とすることが好ましい。
同方向に回転させることで、クリーニングローラ（３）に対するトナー層厚規制ローラ（４）の過剰な負荷がかかるのを防ぐことができる。従って、トナー層厚規制ローラ（４）がクリーニングローラ（３）の回転を妨げることがない。
また、上記夫々のローラの回転方向は当接部で逆方向とすることもできる。しかし、逆方向とした場合、クリーニングローラ（３）に対するトナー層厚規制ローラ（４）の負荷が大きくなり過ぎる。そのため、トナー層厚規制ローラ（４）がクリーニングローラ（３）の回転を妨げるとともに、更に形成されたトナー層を除去する虞がある。

トナー層厚規制ローラ（４）の材質は特に限定されず、金属製、樹脂製、金属を樹脂により被覆したもの等が例示される。

図４は、本発明に係る画像形成装置を示す概略断面図である。
図４に示す画像形成装置（２０）は、タンデム方式のカラープリンタであるが、モノクロプリンタ、ファクシミリであってもよい。
本発明に係る画像形成装置（２０）は、上記したクリーニング装置（１）を備えているものである。

図４に示す画像形成装置（２０）のプリンタ本体（２１）内部には、画像形成部（２２）が備えられている。画像形成部（２２）は、用紙等の被転写体に画像形成処理を施す夫々の装置が設けられている。

クリーニング装置（１）は、画像形成部（２２）に設置される。画像形成部（２２）にはクリーニング装置（１）以外に、感光体ドラム（２）、帯電装置（２３）、現像装置（２４）、転写装置（２５）が設置されている。

感光体ドラム（２）は帯電装置（２３）により帯電される。帯電後の感光体ドラム（２）表面には、露光装置（図示略）により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置（２４）により現像されてトナー像となる。尚、現像装置（２４）にはトナー補給用のトナーコンテナ（２４１）が接続されている。図示例の画像形成装置（２０）はフルカラーのプリンタであるため、マゼンタ、ブラック、シアン、イエローの各色のトナーが収容されたトナーコンテナ（２４１）を備えている。

トナー像は、転写装置（２５）により、中間転写ベルト（２６）に一次転写される。一次転写されたトナー像は、転写部（２７）において給紙部（２８）から給紙された用紙（被転写体）に二次転写される。
トナー像が転写された後、用紙は、搬送経路（２９）を通って定着部（３０）に搬送され、定着処理が施される。定着処理が施された用紙は、搬送経路（２９）の終端である排紙部（３１）からプリンタ本体（２１）外へ排出される。

一方、一次転写後、あるいは二次転写後の感光体ドラム（２）、中間転写ベルト（２６）上には、残留トナーや放電生成物等が付着している。
これらの付着物は、クリーニング装置（１）、中間転写ベルトクリーニング装置（３２）によって除去される。
付着物が除去された後の感光体ドラム（２）は、除電装置（図示略）により除電処理が施される。
クリーニング装置（１）に対向する感光体ドラム（２）表面は、クリーニングローラ（３）により常に摺擦、研磨される。

本発明に係る画像形成装置は、長期間の使用においても安定的に感光体ドラム（２）表面が研磨されるため、画像不良が発生しない画像形成装置となる。

以下、本発明に係るクリーニング装置に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。

（実施例）
図１に示すローラ配置において、クリーニングローラの軸方向にわたって圧力分布を測定した。
クリーニングローラとして、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）（外径１５．５ｍｍ、芯金外径１２ｍｍ、硬度５８°）を使用した。尚、ＥＰＤＭの硬度は硬度計（ＡＳＫＥＲ−Ｃ、アスカー社製）により測定した。
トナー層厚規制ローラとして、ＳＵＳ（中心部外径８．０６ｍｍ、端部外径８．００ｍｍ、クラウン量（Ｒａ−Ｒｂ）０．０６ｍｍ）を使用した。クリーニングローラに対する食い込み深さは０．３ｍｍとした。
尚、クラウンが無い場合のトナー層厚規制ローラ（外径８．００ｍｍ）の撓み量は０．１２ｍｍである。

上記したローラを夫々回転させて、クリーニングローラの軸方向にわたって圧力を測定した。尚、クリーニングローラは感光体ドラムに対して１．２倍の線速で回転させ、クリーニングローラとトナー層厚規制ローラの回転方向は夫々のローラの当接部において同方向とした。

（比較例）
クラウン状でないトナー層厚規制ローラをクリーニングローラに当接回転させた際のクリーニングローラの軸方向にわたって圧力を測定した。
尚、トナー層厚規制ローラの形状がクラウン状でないこと以外は、実施例と同じ条件にて試験を行った。

実施例及び比較例の夫々の結果を図５に示す。尚、図５（ａ）に示すクリーニングローラにおいて、一端をローラの始点として始点から近い距離を短軸側、始点から遠い距離を長軸側と称する。

図５（ｂ）より、実施例においては、クリーニングローラの短軸側、長軸側ともに略均等に圧力（ニップ圧）がかかっていることがわかる。
一方、図５（ｃ）より、比較例においては、クリーニングローラの中心部から短軸側あるいは長軸側にかけて圧力（ニップ圧）が高くなっており、中心部で圧力が低くなっていることがわかる。

以上より、トナー層厚規制ローラの形状をクラウン状としてクリーニングローラに当接回転させると、クリーニングローラの軸方向全長にわたって均等に圧力をかけられることが確認された。比較例からもわかるように、クラウン状でないトナー層厚規制ローラを使用した場合は、トナー層厚規制ローラの撓みによりクリーニングローラの中心部が十分に押圧されないことが確認された。
従って、本発明に係るクリーニング装置を用いると、クリーニングローラを均等に押圧することができ、均一な厚さのトナー層を形成することができる。

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等のクリーニング装置を備えた画像形成装置に対して好適に利用される。

１ クリーニング装置
２ 感光体ドラム
３ クリーニングローラ
４ トナー層厚規制ローラ
５ クリーニングブレード
２０ 画像形成装置

Claims (3)

1. 感光体ドラムに当接して配設されるクリーニングローラと、前記感光体ドラムの回転方向において前記クリーニングローラよりも下流側に前記感光体ドラムに当接して設けられ、該ドラム表面に付着するトナーを掻き取るクリーニングブレードと、前記クリーニングローラに当接して回転するトナー層厚規制ローラを備えるクリーニング装置であって、
   前記トナー層厚規制ローラの形状が、軸方向端部外径よりも中心部外径の方が大きいクラウン状であることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クラウンの最大幅が、前記トナー層厚規制ローラの中心部最大撓み量の２分の１以上中心部最大撓み量以下の幅であることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 請求項１又は２記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images