JP2012013984A - クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クリーニングブレードを備えたクリーニング装置において、感光体表面に形成された画像パターンにかかわらず、クリーニングブレードに搬送される残留トナー量を感光体の回転軸方向に均一化する。
【解決手段】クリーニングブレード５１よりも感光体ドラム２１Ｂの回転方向上流側に、感光体ドラム２１Ｂ表面に当接するように回転軸方向に細長い可撓性のシール部材６を設ける。そして、シール部材６の、感光体ドラム２１Ｂとの接触面側に回転軸方向に所定間隔で複数の溝６１を形成し、感光体ドラム２１Ｂ表面に付着している残留トナーｔを回転軸方向に分散させる。ここで、複数の溝６１は、感光体ドラム２１Ｂの回転方向と交差する方向で、且つ、互いに略平行に形成するのが好ましい。また、複数の溝６１は、シール部材６の自由端側の先端から所定距離隔てた位置から形成するのが好ましい。
【選択図】図５

Description

本発明は、クリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、より詳細には、クリーニングブレードによって像担持体表面の残留トナーを除去・回収するクリーニング装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。

ファクシミリやプリンタ、複写機及びこれらの機能を複合的に備えた多機能機などの電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、画像情報に基づく光を照射して感光体の表面に静電潜像を形成する露光装置と、静電潜像を現像剤によって可視像化する現像装置と、感光体上の可視像化されたトナー像を被転写部材の表面に電気的・機械的に移動させる転写装置と、被転写部材に移動せず感光体表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置と、被転写部材上のトナー像を加熱及び加圧によって被転写部材に溶融定着させる定着装置とを備える。

クリーニング装置における、感光体表面の残留トナーを除去する手段としてクリーニングブレードが広く用いられている。クリーニングブレードの一方端を感光体表面に当接させて残留トナーを感光体表面から確実に掻き取るには、クリーニングブレードの感光体に対する当接力を高くする必要があるが、当接力を高くすると、クリーニングブレード及び感光体の摩耗が大きくなり、使用寿命が短くなる。

一方、クリーニングブレードの先端エッジ部に存在するトナー粒子及びトナー粒子表面に添加されたシリカやアルミナ、酸化チタンなどの微小の外添剤は、クリーニングブレードと感光体との当接部において潤滑作用を奏し、摩擦抵抗を軽減させることが知られている。そこで、クリーニングブレードに僅かな残留トナーを存在させて、クリーニングブレードと感光体との摩擦抵抗を軽減し両者の摩耗を抑制している。

ところが、クリーニングブレードに達する残留トナー量は、感光体表面に形成される画像パターンに依存し、トナー画像が形成された部分は残留トナーが多くなる一方、トナー画像が形成されていなかった部分は残留トナーが少なくなる。このようにクリーニングブレードに搬送される残留トナー量に差が生じると、クリーニングブレードにおける感光体の回転軸方向に摩擦抵抗に差が生じ、残留トナー量の少ない部分で摩耗が局部的に進行する。クリーニングブレード及び感光体に局部的な摩耗が生じると、その部分では残留トナーの除去ができず、被転写部材に黒筋や黒点として表れる不具合が生じる。

そこで、例えば特許文献１及び特許文献２では、感光体表面に潤滑剤を塗布してクリーニングブレードと感光体との摩擦抵抗を低減させる技術が提案されている。また特許文献３では、クリーニングブレードの、感光体回転方向上流側に除電ブラシを設け、感光体表面の残留トナーを除電ブラシによって除電すると共に散乱させて、クリーニングブレードによる残留トナーの除去回収を向上させる技術が提案されている。

特開平6-332351号公報 特開2000-321958号公報 特開平6-102803号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２の提案技術では、クリーニングブレードと感光体との摩擦抵抗を低減させるための潤滑剤が新たに必要となる。また、特許文献３の提案技術では、除電ブラシ及び除電ブラシに交流電圧を印加する手段が必要となり、装置が大型化・重量化するおそれがある。また、除電ブラシによる残留トナーの散乱では、残留トナー像が存在する部分の周囲までしか残留トナーが分散せず、クリーニングブレードに搬送される残留トナー量を回転軸方向に均一化できない。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニングブレードを備えたクリーニング装置において、感光体表面に形成された画像パターンにかかわらず、クリーニングブレードに搬送される残留トナー量を感光体の回転軸方向に均一化することにある。

また、本発明の目的は、長期間にわたって高品質な画像が得られる画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、像担持体表面に形成されたトナー像を被転写部材に転写した後の、転写されずに前記像担持体表面に付着している残留トナーをクリーニングブレードで除去・回収するとともに、前記クリーニングブレードよりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体表面に当接するように回転軸方向に細長い可撓性のシール部材を設けて、前記像担持体から除去・回収したトナーが装置外に飛散しないようにしたクリーニング装置であって、前記シール部材の、前記像担持体との接触面側に回転軸方向に所定間隔で複数の溝を形成し、前記像担持体表面に付着している残留トナーを回転軸方向に分散させることを特徴とするクリーニング装置が提供される。

前記複数の溝は、前記像担持体の回転方向と交差する方向で、且つ、互いに略平行に形成するのが好ましい。

また、前記複数の溝は、前記シール部材の自由端側の先端から所定距離隔てた位置から形成するのが好ましい。

さらに、前記シール部材は、前記像担持体表面に、その回転方向に対してトレール方向に当接するのが好ましい。

そしてまた、前記像担持体は、感光体又は中間転写体であってもよい。

また本発明によれば、像担持体と、この像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで可視像化する現像装置と、可視像化されたトナー像を被転写部材に転写させる転写装置と、転写せずに前記像担持体上に付着している残留トナーを除去・回収するクリーニング装置とを備えた画像形成装置であって、前記クリーニング装置として、前記記載のクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明のクリーニング装置では、クリーニングブレードよりも像担持体の回転方向上流側に、像担持体表面に当接するように回転軸方向に細長い可撓性のシール部材を設けて、像担持体から除去・回収したトナーが装置外に飛散しないようにすると共に、シール部材の、像担持体との接触面側に回転軸方向に所定間隔で複数の溝を形成し、像担持体表面に付着している残留トナーを回転軸方向に分散させるので、クリーニングブレード及び像担持体の局部的な摩耗が抑制される。

また、本発明の画像形成装置では、クリーニング装置における、クリーニングブレード及び像担持体の局部的な摩耗が抑制されるので、残留トナーのクリーニングブレードのすり抜けが防止され、被転写部材に黒筋や黒点などの汚れが表れることなく、長期間にわたって高品質な画像が得られるようになる。

本発明に係る画像形成装置に一例を示す概説図である。 本発明に係るクリーニング装置の一例を示す概略断面図である。 本発明で用いるシール部材の一例を示す概説図である。 図３に示すシール部材の溝によって、感光体ドラム表面に付着した残留トナーを収容し分散させる概説図である。 図３に示すシール部材によって、感光体ドラム表面に付着した残留トナーを分散させている斜視図である。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置を図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置は、タンデム型デジタルカラープリンタ（以下、単に「プリンタ」と記すことがある）である。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。なお、以下において、説明の対象である装置または部材がイエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)またはブラック(Ｂ)のいずれのものであるかを明確にする必要がある場合は、「(Ｙ)」、「(Ｍ)」、「(Ｃ)」、「(Ｂ)」の文字を符号に付加して説明し、それ以外の場合はそれら文字を省略して説明する。

プリンタ１は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト（中間転写体）１１を備えている。中間転写ベルト１１は、ローラ１２，テンションローラ１３，ガイドローラ１４，１５の外周部に掛け渡されて反時計回りに回転駆動する。テンションローラ１３は、外側へスライド可能に取り付けられていると共に、押しバネＳによって中間転写ベルト１１の内側から外側に向かって付勢されている。これにより、中間転写ベルト１１は、常に張力がかかった状態となっている。

中間転写ベルト１１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂが、中間転写ベルト１１に沿ってこの順に並んで配置されている。各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂは、感光体ドラム（像担持体）２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂをそれぞれ有している。各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｂと、プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂと、現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂと、クリーニング装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｂとがそれぞれ配置されている。クリーニング装置２５はクリーニングブレード５１（図２に図示）を備え、その一端側を感光体２１の外周面に当接させて、感光体２１の表面に付着する残留トナーを除去・回収している。クリーニング装置２５については後段で詳述する。プリントヘッド部２３は、感光体ドラム２１の回転 軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のＬＥＤから構成されている。

そして、中間転写ベルト１１を挟んで、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂと対向する位置には、一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂが設けられている。また、中間転写ベルト１１のローラ１２で支持された部分には、２次転写ローラ１６が圧接されている。２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１１とのニップ部が２次転写領域１７となる。この２次転写領域１７において中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙（被転写部材）Ｐに転写される。

プリンタ１に下部には、給紙カセット９１が着脱可能に配置されている。給紙カセット９１内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２の回転によって最上部のものから１枚ずつ引き出されて搬送路９３に送り出される。搬送路９３は、給紙カセット９１から、タイミングローラ対９４のニップ部、２次転写領域１７、および定着ユニット９５を通って排紙トレイ９８まで延びている。給紙カセット９１から送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４に搬送され、ここで所定のタイミングで２次転写領域１７に送り出される。

定着ユニット９５は、中空円筒状で、ハロゲンヒータＨを内部に備えた定着ローラ９６と、この定着ローラ９６に圧接されて従動回転する加圧ローラ９７を備える。トナー像が２次転写された用紙Ｐが通過する、定着ローラ９６と加圧ローラ９７とのニップ部が、定着領域となる。

このような構成のプリンタ１の概略動作について説明する。まず、カラー画像を出力するフルカラーモードの場合、外部装置（例えばパソコン）からプリンタ１の画像信号処理部（不図示）に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用ＬＥＤドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂのプリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｂの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。

各感光体ドラム２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｂ上に形成された静電潜像は、各現像装置２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｂによってそれぞれ現像されて各色のトナー像となる。そして、各色のトナー像は、各一次転写ローラ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｂの作用により、図中反時計回りに回転する中間転写ベルト１１上に順次一次転写されて重ね合わせられる。

このようにして中間転写ベルト１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の移動にしたがって２次転写領域１７に達する。一方、給紙カセット９１から搬送路９３に送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対９４によって、トナー像が２次転写領域１７に達するタイミング合わせて２次転写領域１７へ搬送される。そして、２次転写ローラ１６にはトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、２次転写領域１７において、重ね合わされた各色トナー像は中間転写ベルト１１から用紙Ｐに一括して２次転写される。

トナー像が２次転写された用紙Ｐは、搬送路９３を通って定着ユニット９５に送られ、そこで定着領域を通過することによりトナー像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは排紙トレイ９８に排出される。

一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト１１上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置９で掻き取られ、中間転写ベルト１１の外周面から除去される。その後、各感光体ドラム２１及び中間転写ベルト１１の回転駆動が停止される。

図２に、クリーニング装置２５Ｂの断面構成図を示す。この図に示すクリーニング装置２５Ｂは、ハウジング４と、ハウジング４の、感光体ドラム２１Ｂと対向する面に形成された矩形状の開口部４１と、開口部４１の下辺にブレードホルダー５２を介して取り付けられた、回転軸方向に細長い短冊状のクリーニングブレード５１と、開口部４１の上辺に取り付けられた回転軸方向に細長い可撓性を有するシール部材６と、クリーニングブレード５１によって感光体ドラム２１Ｂから掻き取られた残留トナー（不図示）を、不図示の廃トナーボックスに搬送する排出スクリュ７とを有する。

短冊状のクリーニングブレード５１の短手方向の一方端側は、断面Ｌ字状のブレードホルダー５２に接着剤等で固着され、ブレードホルダー５２はネジ５３によってハウジング４に取り付けられている。また同様に、短冊状のシール部材６の短手方向の一方端側はハウジング４に取り付けられている。そして、クリーニング装置２５Ｂは、クリーニングブレード５１及びシール部材６の自由端側の先端部が、時計回りに回転する感光体ドラム２１Ｂの回転方向に対してカウンター方向及びトレール方向に当接するように配設されている。

感光体ドラム２１Ｂに付着する残留トナーはクリーニングブレード５１の先端部によって掻き取られる。掻き落とされた残留トナーは、クリーニングブレード５１の上面部分（厚み部分）に堆積し、クリーニングブレード５１と感光体ドラム２１Ｂとの当接部分に介在して摩擦抵抗の軽減を図る。そして、クリーニングブレード５１の上面部分による堆積可能容量を超えると、超過量分の残留トナーが順次クリーニングブレード５１の背面側に落下し、排出スクリュ７によって不図示の廃トナーボックスに搬送される。また、ハウジング４の開口部４１はクリーニングブレード５１とシール部材６とによって封止され、クリーニングブレード５１によって感光体ドラム２１Ｂから掻き取られた残留トナー（不図示）がハウジング４の外に飛散するのが防止されている。

本発明で使用するクリーニングブレード５１としては従来公知のものが使用でき、例えば、ウレタンゴムからなるものが好適に使用される。またクリーニングブレード５１の厚みとしては一般に１ｍｍ〜３ｍｍの範囲が好適である。

図３に、本発明で使用するシール部材６の一例を示す。この図に示すシール部材６は、感光体ドラム２１Ｂとの接触面側の自由端側の先端部に複数の溝６１が、回転軸方向に所定間隔で且つ互いに平行に形成されている。図４及び図５に示すように、感光体ドラム２１Ｂに付着している残留トナーｔが、複数の溝６１に入り込み溝内を移動して、回転軸方向及び回転方向に分散される。これにより、クリーニングブレード５１に搬送される残留トナー量を回転軸方向に均一化することができ、クリーニングブレード６１及び感光体ドラム２１Ｂの局部的な摩耗が抑制される。

また、シール部材６の複数の溝６１は、残留トナーｔを貯留しておく機能をも有し、残留トナーｔの付着量が多いときに溝６１内に残留トナーｔを保持し、残留トナーｔの付着量が少ないときに、溝６１内に保持している残留トナーｔを放出する。この結果、クリーニングブレード５１に残留トナーｔが平均的に搬送されるようになる。

シール部材６に形成する溝６１の形成方向は、感光体ドラム２１Ｂの回転方向に対して交差する方向が好ましい。感光体ドラム２１Ｂの回転方向に対する傾斜角度θ（図３に図示）としては、２０°〜７０°の範囲が好ましい。また、溝６１の長さＬ（図３に図示）としては１〜２ｍｍの範囲が好ましく、溝６１の幅Ｗ（図３に図示）としては０．５〜１．５ｍｍの範囲が好ましく、溝６１の深さとしては１０μｍ以上且つシール部材の厚さの１／２以下の範囲が好ましい。

また、シール部材６によるクリーニング装置２５Ｂの密封性を低下させない観点からは、溝６１は、シール部材６の自由端側の先端から所定距離ｍ（図３に図示）隔てた位置から形成するのが好ましい。所定距離ｍ（図３に図示）としては０．４〜１ｍｍの範囲が好ましい。

本発明で使用するシール部材６の材質としては可撓性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、樹脂製や金属製のフィルムが挙げられる。シール部材６の厚みとしては、感光体ドラム面側に所定深さの溝６１が形成できる厚みであればよく、通常、５０〜１００μｍの範囲が好ましい。

以上、本発明のクリーニング装置についてクリーニング装置２５Ｂを例に説明したが、その他のクリーニング装置２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃについてもクリーニング装置２５Ｂと同様の構成とするのが好ましい。また、中間転写ベルト１１の表面に付着する残留トナーを除去・回収するベルトクリーニング装置９（図１に図示）として、本発明のクリーニング装置を用いてももちろん構わない。

また、クリーニング装置２５Ｂに至る前に、感光体ドラム２１Ｂの表面の残留電位を除去してもよい。残留電位を除去することによって、シール部材６によって感光体ドラム２１Ｂ上の残留トナーを分散しやすくなると同時に、クリーニングブレード５１によって残留トナーを掻き取りやすくなる。

本発明のクリーニング装置によれば、クリーニングブレード及び像担持体の局部的な摩耗を抑制でき有用である。

１ プリンタ（画像形成装置）
６ シール部材
Ｐ 用紙（被転写部材）
ｔ 残留トナー
２１Ｂ 感光体ドラム（像担持体）
２５Ｂ クリーニング装置
５１ クリーニングブレード
６１ 溝

Claims (6)

1. 像担持体表面に形成されたトナー像を被転写部材に転写した後の、転写されずに前記像担持体表面に付着している残留トナーをクリーニングブレードで除去・回収するとともに、前記クリーニングブレードよりも前記像担持体の回転方向上流側に、前記像担持体表面に当接するように回転軸方向に細長い可撓性のシール部材を設けて、前記像担持体から除去・回収したトナーが装置外に飛散しないようにしたクリーニング装置であって、
   前記シール部材の、前記像担持体との接触面側に回転軸方向に所定間隔で複数の溝を形成し、前記像担持体表面に付着している残留トナーを回転軸方向に分散させることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記複数の溝が、前記像担持体の回転方向と交差する方向で、且つ、互いに略平行に形成されている請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記複数の溝が、前記シール部材の自由端側の先端から所定距離隔てた位置から形成されている請求項１又は２記載のクリーニング装置。
4. 前記シール部材は、前記像担持体表面に、その回転方向に対してトレール方向に当接する請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 前記像担持体が感光体又は中間転写体である請求項１〜４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 像担持体と、この像担持体の表面を一様に帯電させる帯電装置と、帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像をトナーで可視像化する現像装置と、可視像化されたトナー像を被転写部材に転写させる転写装置と、転写せずに前記像担持体上に付着している残留トナーを除去・回収するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング装置として、請求項１〜５のいずれかに記載したクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。