JP2013235079A - ブレード部材、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】複雑な制御系を設けることなく、騒音の発生が自動的に低減される、ブレード部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】その先端部が対象物に対して長手方向にわたって当接するブレード本体15a1と、ブレード本体15a1を保持するホルダ部材15a2と、ホルダ部材15a2に着接された圧電素子15a3と、圧電素子15a3の変形にともない圧電素子15a3に生じる起電力によって電流が流れるように圧電素子15a3に接続された抵抗器15a4と、が設置されている。
【選択図】図3
【解決手段】その先端部が対象物に対して長手方向にわたって当接するブレード本体15a1と、ブレード本体15a1を保持するホルダ部材15a2と、ホルダ部材15a2に着接された圧電素子15a3と、圧電素子15a3の変形にともない圧電素子15a3に生じる起電力によって電流が流れるように圧電素子15a3に接続された抵抗器15a4と、が設置されている。
【選択図】図3
Description
この発明は、所定方向に走行する対象物に当接するブレード部材と、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に設置される感光体ドラム、感光体ベルト、中間転写ベルト等の像担持体上の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置と、それを備えたプロセスカートリッジと、ブレード部材を備えた画像形成装置と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、感光体ドラム、中間転写ベルト等の像担持体(対象物)にブレード部材(クリーニングブレード)を当接させて、像担持体上に残留する未転写トナーをクリーニングする技術が知られている(例えば、特許文献1等参照。)。
詳しくは、転写工程後の像担持体上に残留する未転写トナーは、像担持体に当接するブレード部材によって除去される。このブレード部材は、ゴム材料等からなるブレード本体が金属材料等からなるホルダ部材(ブレードホルダ)に片持ち支持にて保持されたものであって、ブレード部材の先端部(自由端側)が長手方向にわたって像担持体に当接している。
一方、特許文献1には、像担持体に摺接するブレード部材のスティックスリップによる振動騒音(ビビリ音)を低減することを目的として、ブレード部材の近傍に設置した検出手段で検出された振動に基いて、加振源によってブレード部材に逆位相の振動を与える技術が開示されている。
上述した特許文献1のクリーニング装置は、検出手段で検出された振動に基いて加振源によってブレード部材に逆位相の振動を与えているため、ブレード部材のスティックスリップによる騒音を低減する効果がある程度期待できる。
しかし、特許文献1のクリーニング装置は、FFTアナライザや加振源の制御機構などの制御系を必要とするために、装置が複雑化・高コスト化してしまう可能性があった。
しかし、特許文献1のクリーニング装置は、FFTアナライザや加振源の制御機構などの制御系を必要とするために、装置が複雑化・高コスト化してしまう可能性があった。
また、このような問題は、クリーニング装置に設置されるブレード部材に限定されることなく、所定方向に走行する対象物に当接するブレード部材であれば、それらのすべてに共通するものである。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、複雑な制御系を設けることなく、騒音の発生が自動的に低減される、ブレード部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかるブレード部材は、所定方向に走行する対象物に当接するブレード部材であって、その先端部が前記対象物に対して長手方向にわたって当接するブレード本体と、前記ブレード本体を保持するホルダ部材と、前記ホルダ部材に着接された圧電素子と、前記圧電素子の変形にともない前記圧電素子に生じる起電力によって電流が流れるように前記圧電素子に接続された抵抗器と、を備えたものである。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置(現像部)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置(クリーニング部)とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。
また、本願において、「長手方向」とは、対象物の走行方向に対して直交する方向であるものと定義する。したがって、対象物が像担持体である場合に、「長手方向」は、像担持体における回転軸方向(又は、主走査方向)と同じ方向になる。
また、「短手方向」とは、「長手方向」に直交する方向であるものと定義する。
また、「短手方向」とは、「長手方向」に直交する方向であるものと定義する。
本発明は、ホルダ部材に着接された圧電素子に抵抗器を接続して、圧電素子の変形にともない圧電素子に生じる起電力によって抵抗器に電流が流れるように構成している。これにより、複雑な制御系を設けることなく、騒音の発生が自動的に低減される、ブレード部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
実施の形態
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数の作像部としてのプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、3は原稿を原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、6は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、7は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、10Y、10M、10C、10BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部としてのプロセスカートリッジ、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する2次転写ローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部、28は各プロセスカートリッジ(作像部)10Y、10M、10C、10BKの現像部に各色のトナーを補給するためのトナー容器、を示す。
ここで、各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BK(作像部)は、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム11(対象物)、帯電部12、現像部13(現像装置)、クリーニング部15(クリーニング装置)、潤滑剤供給部16(潤滑剤供給装置)が一体化されたものである(図2を参照できる。)。そして、各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKは、寿命に達したときに装置本体1に対して交換される。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部6に送信される。そして、書込み部6からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKの感光体ドラム11上に向けて照射される。
一方、4つの感光体ドラム11は、それぞれ、図の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11の表面は、帯電ローラ12a(帯電部12)との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。図示は省略するが、レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ10Yの感光体ドラム11表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー(不図示である。)により、感光体ドラム11の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電ローラ12aにて帯電された後の感光体ドラム11上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、シアン成分のレーザ光は、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ10Cの感光体ドラム11表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ10Mの感光体ドラム11表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目(中間転写ベルト17の走行方向に対して最も下流側である。)のプロセスカートリッジ10BK(黒色用作像部)の感光体ドラム11表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
そして、第1転写工程後の感光体ドラム11表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11表面は、潤滑剤供給部16の位置と除電部(不図示である。)の位置とを順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
その後、感光体ドラム11表面は、潤滑剤供給部16の位置と除電部(不図示である。)の位置とを順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセスが終了する。
他方、感光体ドラム11上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト17表面は、図中の矢印方向に走行して、2次転写ローラ18の位置に達する。そして、2次転写ローラ18の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部(不図示である。)の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
ここで、2次転写ローラ18位置の記録媒体Pは、給紙部7から搬送ガイド、レジストローラ19等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着部20に導かれる。定着部20では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
次に、図2にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
なお、図2は黒色用作像部としてのプロセスカートリッジ10BK(モノクロ用のプロセスカートリッジ)を示す構成図である。モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKと、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cと、は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されているため、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cの図示と説明は適宜省略する。
なお、図2は黒色用作像部としてのプロセスカートリッジ10BK(モノクロ用のプロセスカートリッジ)を示す構成図である。モノクロ用のプロセスカートリッジ10BKと、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cと、は、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されているため、カラー用のプロセスカートリッジ10Y、10M、10Cの図示と説明は適宜省略する。
図2に示すように、プロセスカートリッジ10BKには、像担持体としての感光体ドラム11と、感光体ドラム11を帯電する帯電部12(帯電ローラ)と、感光体ドラム11上に形成される静電潜像を現像する現像部13と、感光体ドラム11上の未転写トナーを回収するクリーニング部15と、感光体ドラム11上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部16と、が、ケースに一体的に収納されている。
ここで、像担持体としての感光体ドラム11は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
図示は省略するが、感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、保護層(表面層)が順次積層されている。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
帯電部12(帯電ローラ)は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、潤滑剤供給部16に対して感光体ドラム11の回転方向下流側に配設されている。また、帯電部12(帯電ローラ)は、オゾンの発生を軽減するために、感光体ドラム11に対して接触するように配設されている。
そして、帯電部12には不図示の電源部から所定の電圧(直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である。)が印加されて、これにより接触する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
そして、帯電部12には不図示の電源部から所定の電圧(直流電圧に交流電圧を重畳した電圧である。)が印加されて、これにより接触する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
現像部(現像装置)13は、主として、感光体ドラム11に対向する現像ローラ13aと、現像ローラ13aに対向する第1搬送スクリュ13b1と、仕切部材を介して第1搬送スクリュ13b1に対向する第2搬送スクリュ13b2と、現像ローラ13aに対向するドクターブレード13cと、で構成される。現像ローラ13aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ13a(スリーブ)上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ13a上に現像剤が担持されることになる。
現像部13内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤が収容されている。
トナーは、画質向上のために、円形度が0.98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
トナーは、画質向上のために、円形度が0.98以上の球形トナーを使用している。「円形度」は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(東亜医用電子社製)により計測した平均円形度である。具体的には、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に、分散剤として界面活性剤(好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加えて、さらに測定試料(トナー)を0.1〜0.5g程度加える。その後、このトナーが分散した懸濁液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理して、分散液濃度が3000〜10000個/μlとなるようにしたものを上述の分析装置にセットして、トナーの形状及び分布を測定する。
球形トナーとしては、従来から広く用いられている粉砕法によって形状が歪な異形のトナー(粉砕トナー)を加熱処理等して球形化したものや、重合法により製造されたもの等を用いることができる。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード15aと感光体ドラム11との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給部16によって潤滑剤を感光体ドラム11表面に塗布して、感光体ドラム11上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
このような球形トナーを用いる場合、従来は、クリーニングブレード15aと感光体ドラム11との僅かな隙間に入り込んでやがてその隙間をすり抜けてクリーニング不良が生じることがあった。しかし、本実施の形態では、潤滑剤供給部16によって潤滑剤を感光体ドラム11表面に塗布して、感光体ドラム11上におけるトナー剥離性(除去性)を向上させるために、クリーニング不良の発生が抑止される。
クリーニング部15は、潤滑剤供給部16に対して感光体ドラム11の回転方向上流側に配設されている。クリーニング部15には、感光体ドラム11(対象物)に当接するクリーニングブレード15a(ブレード部材)、クリーニング部15内に回収されたトナーを廃トナーとして廃トナー回収容器(不図示である。)に向けて搬送する搬送コイル15b、等が設置されている。
ブレード部材としてのクリーニングブレード15aは、主として、ウレタンゴム等のゴム材料からなり略板状に形成されたブレード本体15a1(ブレード)と、板金で形成されてブレード本体15a1を保持するホルダ部材15a2(ブレードホルダ)と、で構成されている。そして、クリーニングブレード15aのブレード本体15a1は、感光体ドラム11表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム11上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング部15内に回収されることになる。ここで、感光体ドラム11上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体P(用紙)から生じる紙粉、帯電ローラ12aによる放電時に感光体ドラム11上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。
なお、本実施の形態において、ブレード部材としてのクリーニングブレード15aには圧電素子15a3や抵抗器15a4が設置されていて、ホルダ部材15a2の振動が自動的に減衰するように構成されているが、これについては後で詳しく説明する。
ブレード部材としてのクリーニングブレード15aは、主として、ウレタンゴム等のゴム材料からなり略板状に形成されたブレード本体15a1(ブレード)と、板金で形成されてブレード本体15a1を保持するホルダ部材15a2(ブレードホルダ)と、で構成されている。そして、クリーニングブレード15aのブレード本体15a1は、感光体ドラム11表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム11上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング部15内に回収されることになる。ここで、感光体ドラム11上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体P(用紙)から生じる紙粉、帯電ローラ12aによる放電時に感光体ドラム11上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。
なお、本実施の形態において、ブレード部材としてのクリーニングブレード15aには圧電素子15a3や抵抗器15a4が設置されていて、ホルダ部材15a2の振動が自動的に減衰するように構成されているが、これについては後で詳しく説明する。
潤滑剤供給部16は、固形潤滑剤16b、感光体ドラム11と固形潤滑剤16bとに摺接する潤滑剤供給ローラ16a(ブラシ状ローラ)、固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aに向けて付勢する圧縮スプリング16c、潤滑剤供給ローラ16aによって感光体ドラム11上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレード16d、等で構成される。なお、薄層化ブレード16dは、潤滑剤供給ローラ16aに対して感光体ドラム11の回転方向下流側の位置で感光体ドラム11に対してカウンタ方向に当接するように構成されている。
このように構成された潤滑剤供給部16によって、感光体ドラム11上に薄層化された潤滑剤が供給される。
このように構成された潤滑剤供給部16によって、感光体ドラム11上に薄層化された潤滑剤が供給される。
図2にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、不図示のトナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに現像ローラ13a上に担持される。現像ローラ13a上に担持された現像剤は、その後にドクターブレード13cの位置に達する。そして、現像ローラ13a上の現像剤は、ドクターブレード13cの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム11との対向位置(現像領域である。)に達する。
その後、現像領域において、現像剤中のトナーが、感光体ドラム11表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ13aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーが潜像に付着する(トナー像が形成される)。
その後、現像工程にて感光体ドラム11に付着したトナーは、そのほとんどが中間転写ベルト17上に転写される。そして、感光体ドラム11上に残存した未転写のトナーが、クリーニングブレード15aによってクリーニング部15内に回収される。
ここで、図示は省略するが、装置本体1に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたボトル状のトナー容器28と、トナー容器28を保持・回転駆動するとともに現像部13に新品トナーを補給するトナーホッパ部と、で構成されている。また、トナー容器28内には、新品のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。また、トナー容器28(トナーボトル)の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。
なお、トナー容器28内の新品トナーは、現像部13内のトナー(既設のトナーである。)の消費にともない、トナー補給口から現像部13内に適宜に補給されるものである。図示は省略するが、現像部13内のトナーの消費は、感光体ドラム11に対向する反射型フォトセンサと、現像部13の第2搬送スクリュ23b2の下方に設置された磁気センサと、によって間接的又は直接的に検知される。
なお、トナー容器28内の新品トナーは、現像部13内のトナー(既設のトナーである。)の消費にともない、トナー補給口から現像部13内に適宜に補給されるものである。図示は省略するが、現像部13内のトナーの消費は、感光体ドラム11に対向する反射型フォトセンサと、現像部13の第2搬送スクリュ23b2の下方に設置された磁気センサと、によって間接的又は直接的に検知される。
以下、本実施の形態におけるクリーニング装置15において、特徴的なクリーニングブレード15a(ブレード部材)の構成・動作について詳述する。
先に説明したように、ブレード部材としてのクリーニングブレード15aは、所定方向に走行(回転)する対象物としての感光体ドラム11に当接して、感光体ドラム11(像担持体)上に残留した未転写トナーを除去するものである。
図3を参照して、本実施の形態におけるクリーニングブレード15a(ブレード部材)には、先に説明したブレード本体15a1やホルダ部材15a2の他に、圧電素子15a3と抵抗器15a4(抵抗)とが設置されている。
先に説明したように、ブレード部材としてのクリーニングブレード15aは、所定方向に走行(回転)する対象物としての感光体ドラム11に当接して、感光体ドラム11(像担持体)上に残留した未転写トナーを除去するものである。
図3を参照して、本実施の形態におけるクリーニングブレード15a(ブレード部材)には、先に説明したブレード本体15a1やホルダ部材15a2の他に、圧電素子15a3と抵抗器15a4(抵抗)とが設置されている。
ここで、ブレード本体15a1は、その先端部(自由端側)が感光体ドラム11に対して長手方向(図2の紙面垂直方向である。)にわたって当接するとともに、その根元部がホルダ部材15a2に固定・保持されている。ブレード本体15a1は、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、略板状に形成されている。
ホルダ部材15a2は、略板状の板金で形成されていて、ブレード本体15a1が接着等によって固定・保持されている。また、ホルダ部材15a2は、クリーニング装置15のケースに固定・保持されている。
ホルダ部材15a2は、略板状の板金で形成されていて、ブレード本体15a1が接着等によって固定・保持されている。また、ホルダ部材15a2は、クリーニング装置15のケースに固定・保持されている。
また、本実施の形態におけるクリーニングブレード15a(ブレード部材)には、圧電素子15a3、抵抗器15a4が設置されている。そして、圧電素子15a3と抵抗器15a4とは、ブレード本体15a1を振動源としてホルダ部材15a2に生じる振動を自動的に減衰させる自動振動減衰手段として機能することになる。
詳しくは、圧電素子15a3は、ホルダ部材15a2に着接されている。圧電素子15a3は、略矩形板状に形成された単層型のものであって、ホルダ部材15a2に対して長手方向にわたる範囲に設置されている。抵抗器15a4(抵抗)は、圧電素子15a3の変形にともない圧電素子15a3に生じる起電力によって電流が流れるように圧電素子15a3に接続されている。抵抗器15a4は、圧電素子15a3のオモテ面側の接続部15a31とウラ面側の接続部(図3中、ホルダ部材15a2との間に隠れている。)との間に接続されている。
詳しくは、圧電素子15a3は、ホルダ部材15a2に着接されている。圧電素子15a3は、略矩形板状に形成された単層型のものであって、ホルダ部材15a2に対して長手方向にわたる範囲に設置されている。抵抗器15a4(抵抗)は、圧電素子15a3の変形にともない圧電素子15a3に生じる起電力によって電流が流れるように圧電素子15a3に接続されている。抵抗器15a4は、圧電素子15a3のオモテ面側の接続部15a31とウラ面側の接続部(図3中、ホルダ部材15a2との間に隠れている。)との間に接続されている。
以下、さらに詳しく説明する。
ホルダ部材15a2上に着接された圧電素子15a3には、抵抗器15a4が接続されていて、圧電素子15a3によって検知されたホルダ部材15a2の振動を減衰させるように機能する。圧電素子15a3は、圧力を加えることにより電圧が発生する素子であって、逆に電圧を与えることにより伸縮する性質を有するものである。そのため、例えば、ホルダ部材15a2の長手方向中央部に一次曲げモードのように大きく変形するような振動が生じると、ホルダ部材15a2に着接された圧電素子15a3にも同じように伸縮するような歪みが生じて、圧電素子15a3に圧電効果による起電力が発生する。そして、圧電素子15a3に生じた起電力によって、圧電素子15a3に接続された抵抗器15a4に電流が流れて、それにより抵抗器15a4に熱が発生する。
このように、ホルダ部材15a2の変形をともなう振動が発生すると、抵抗器15a4に電流が流れて、熱としてエネルギーが消費されることで圧電素子15a3の変形が抑制されて、それにともないホルダ部材15a2の振動のエネルギーが自動的に減衰されることになる。
ホルダ部材15a2上に着接された圧電素子15a3には、抵抗器15a4が接続されていて、圧電素子15a3によって検知されたホルダ部材15a2の振動を減衰させるように機能する。圧電素子15a3は、圧力を加えることにより電圧が発生する素子であって、逆に電圧を与えることにより伸縮する性質を有するものである。そのため、例えば、ホルダ部材15a2の長手方向中央部に一次曲げモードのように大きく変形するような振動が生じると、ホルダ部材15a2に着接された圧電素子15a3にも同じように伸縮するような歪みが生じて、圧電素子15a3に圧電効果による起電力が発生する。そして、圧電素子15a3に生じた起電力によって、圧電素子15a3に接続された抵抗器15a4に電流が流れて、それにより抵抗器15a4に熱が発生する。
このように、ホルダ部材15a2の変形をともなう振動が発生すると、抵抗器15a4に電流が流れて、熱としてエネルギーが消費されることで圧電素子15a3の変形が抑制されて、それにともないホルダ部材15a2の振動のエネルギーが自動的に減衰されることになる。
ここで、ホルダ部材15a2はブレード本体15a1の近傍の位置で振動にともなう変形量が大きくなるため、圧電素子15a3をブレード本体15a1の近傍に取り付けると振動の減衰効果がより高くなると考えられる。
また、本実施の形態では、単層型の圧電素子15a3を用いているため、圧電素子15a3の両面に抵抗器15a4を接続することが好ましい。
さらに、抵抗器15a4として、通常の抵抗ではなく、可変抵抗を用いることもできる。制振材などを用いてホルダ部材15a2の振動を減衰させようとすると、振動の減衰率は材料の物性に応じて一定となるが、抵抗器15a4として可変抵抗を用いると、抵抗を変化させることで振動の減衰率を変化させることができることになる。
また、本実施の形態では、単層型の圧電素子15a3を用いているため、圧電素子15a3の両面に抵抗器15a4を接続することが好ましい。
さらに、抵抗器15a4として、通常の抵抗ではなく、可変抵抗を用いることもできる。制振材などを用いてホルダ部材15a2の振動を減衰させようとすると、振動の減衰率は材料の物性に応じて一定となるが、抵抗器15a4として可変抵抗を用いると、抵抗を変化させることで振動の減衰率を変化させることができることになる。
なお、本実施の形態では、ホルダ部材15a2に対して単層型の圧電素子15a3を設置したが、圧電素子15a3の設置の形態はこれに限定されることはなく、図4に示すように、ホルダ部材15a2に対して積層型の圧電素子15a3を設置することもできる。
具体的に、図4のものは、積層型の圧電素子15a3が、積層方向を長手方向として、ホルダ部材15a2に対して長手方向にわたる範囲に設置されている。このような場合には、図4に示すように、圧電素子15a3の長手方向(積層方向)の両端に抵抗器15a4を接続することで、圧電素子15a3の変形によって生じる起電力を大きくとることができる。
具体的に、図4のものは、積層型の圧電素子15a3が、積層方向を長手方向として、ホルダ部材15a2に対して長手方向にわたる範囲に設置されている。このような場合には、図4に示すように、圧電素子15a3の長手方向(積層方向)の両端に抵抗器15a4を接続することで、圧電素子15a3の変形によって生じる起電力を大きくとることができる。
また、本実施の形態では、ホルダ部材15a2に対して長手方向にわたる範囲に、圧電素子15a3を設置したが、圧電素子15a3の設置の形態はこれに限定されることはなく、例えば、図5(A)〜(D)に示すように種々の形態のものを採用することができる。
具体的に、図5(A)のものは、圧電素子15a3が、それぞれ、ホルダ部材15a2に対して短手方向にわたる範囲であって、長手方向両端部に設置されている。クリーニングブレード15aに騒音が発生する場合の振動モードの形状によっては、ホルダ部材15a2の短手方向の曲率の変化が大きくなるようなことも考えられるが、そのようなときには短手方向に沿うように圧電素子15a3を取り付ける方が振動を減衰する効果が大きくなると考えられる。
図5(B)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2の表裏面(両面)にそれぞれ設置されている。このような場合、ホルダ部材15a2の両面で圧電素子15a3の変形を検知して振動を減衰させることができるので、より高い減衰効果が得られるものと考えられる。
図5(C)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2に対して複数設置されている。このような場合、複数に分割して設置した圧電素子15a3(図5(C)の例では、全体で7つに分割して設置している。)に対してそれぞれに抵抗器15a4を設置することで、それぞれの圧電素子15a3が別々に変形を検知して振動を減衰することになるので、高い振動の減衰効果を得ることができると考えられる。特に、ホルダ部材15a2に高次の振動モードが現れてくるような場合には、ホルダ部材15a2上に多くの振動の腹が現れるような変形が生じることが予想されるため、図5(C)のような形態が有用になる。
図5(D)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2の振動モードにおいて曲率変化が最大となる位置に設置されている。クリーニングブレード15aにおける騒音として発生している音の周波数が分かっている場合には、固有値解析等のシミュレーションをおこなうことで、騒音発生時のホルダ部材15a2の振動モードを推定することができる。そして、振動モードにおいて曲率変化が大きくなるような箇所を特定して、その箇所に圧電素子15a3を着接することで、騒音として発生する振動モードに対して圧電素子15a3の変形量を大きく取ることができるため、高い振動減衰効果を発揮することができる。
なお、図5(A)〜(D)の例では、それぞれ、単層型の圧電素子15a3を用いたが、それぞれの例において複層型の圧電素子15a3を用いることもできる。
具体的に、図5(A)のものは、圧電素子15a3が、それぞれ、ホルダ部材15a2に対して短手方向にわたる範囲であって、長手方向両端部に設置されている。クリーニングブレード15aに騒音が発生する場合の振動モードの形状によっては、ホルダ部材15a2の短手方向の曲率の変化が大きくなるようなことも考えられるが、そのようなときには短手方向に沿うように圧電素子15a3を取り付ける方が振動を減衰する効果が大きくなると考えられる。
図5(B)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2の表裏面(両面)にそれぞれ設置されている。このような場合、ホルダ部材15a2の両面で圧電素子15a3の変形を検知して振動を減衰させることができるので、より高い減衰効果が得られるものと考えられる。
図5(C)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2に対して複数設置されている。このような場合、複数に分割して設置した圧電素子15a3(図5(C)の例では、全体で7つに分割して設置している。)に対してそれぞれに抵抗器15a4を設置することで、それぞれの圧電素子15a3が別々に変形を検知して振動を減衰することになるので、高い振動の減衰効果を得ることができると考えられる。特に、ホルダ部材15a2に高次の振動モードが現れてくるような場合には、ホルダ部材15a2上に多くの振動の腹が現れるような変形が生じることが予想されるため、図5(C)のような形態が有用になる。
図5(D)のものは、圧電素子15a3が、ホルダ部材15a2の振動モードにおいて曲率変化が最大となる位置に設置されている。クリーニングブレード15aにおける騒音として発生している音の周波数が分かっている場合には、固有値解析等のシミュレーションをおこなうことで、騒音発生時のホルダ部材15a2の振動モードを推定することができる。そして、振動モードにおいて曲率変化が大きくなるような箇所を特定して、その箇所に圧電素子15a3を着接することで、騒音として発生する振動モードに対して圧電素子15a3の変形量を大きく取ることができるため、高い振動減衰効果を発揮することができる。
なお、図5(A)〜(D)の例では、それぞれ、単層型の圧電素子15a3を用いたが、それぞれの例において複層型の圧電素子15a3を用いることもできる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ホルダ部材15a2に着接された圧電素子15a3に抵抗器15a4を接続して、圧電素子15a3の変形にともない圧電素子15a3に生じる起電力によって抵抗器15a4に電流が流れるように構成している。これにより、複雑な制御系を設けることなく、騒音の発生を自動的に低減することができる。
なお、本実施の形態では、作像部における各部(感光体ドラム11、帯電部12、現像部13、クリーニング部15、潤滑剤供給部16、である。)を一体化してプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
これに対して、クリーニング装置15(クリーニング部)をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、単体で装置本体1に交換可能に設置されるように構成することもできる。そして、このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
これに対して、クリーニング装置15(クリーニング部)をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、単体で装置本体1に交換可能に設置されるように構成することもできる。そして、このような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、2成分現像剤を用いる2成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対して本発明を適用したが、1成分現像剤を用いる1成分現像方式の現像装置13が搭載された画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、感光体ドラム11上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置15に対して本発明を適用した。これに対して、感光体ベルト上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。また、中間転写ベルトや中間転写ドラム等の像担持体(中間転写体)上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置に対しても、本発明を適用することができる。例えば、図1に示す中間転写ベルト17上の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置(中間転写クリーニング装置)におけるクリーニングブレードを、図3に示すクリーニングブレード15aと同様に構成することで、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、ゴム材料で形成されたブレード本体15a1が設置されたクリーニング装置15に対して本発明を適用した。これに対して、ゴム材料以外の材料(例えば、板バネ材料等である。)で形成されたブレード本体15a1が設置されたクリーニング装置15に対しても本発明を適用することができる。そして、そのような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、所定方向に走行する対象物としての感光体ドラム11に当接するブレード部材としてのクリーニングブレード15aに対して本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されることなく、所定方向に走行する対象物に当接するブレード部材であれば、それらのすべてに本発明を適用することができる。そして、そのような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 画像形成装置本体(装置本体)、
11 感光体ドラム(像担持体)、
15 クリーニング部(クリーニング装置)、
15a クリーニングブレード(ブレード部材)、
15a1 ブレード本体、
15a2 ホルダ部材、
15a3 圧電素子、
15a4 抵抗器(抵抗)。
11 感光体ドラム(像担持体)、
15 クリーニング部(クリーニング装置)、
15a クリーニングブレード(ブレード部材)、
15a1 ブレード本体、
15a2 ホルダ部材、
15a3 圧電素子、
15a4 抵抗器(抵抗)。
Claims (9)
- 所定方向に走行する対象物に当接するブレード部材であって、
その先端部が前記対象物に対して長手方向にわたって当接するブレード本体と、
前記ブレード本体を保持するホルダ部材と、
前記ホルダ部材に着接された圧電素子と、
前記圧電素子の変形にともない前記圧電素子に生じる起電力によって電流が流れるように前記圧電素子に接続された抵抗器と、
を備えたことを特徴とするブレード部材。 - 前記圧電素子は、前記ホルダ部材に対して長手方向にわたる範囲に設置されたことを特徴とする請求項1に記載のブレード部材。
- 前記圧電素子は、前記ホルダ部材に対して短手方向にわたる範囲に設置されたことを特徴とする請求項1に記載のブレード部材。
- 前記圧電素子は、前記ホルダ部材の表裏面にそれぞれ設置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のブレード部材。
- 前記圧電素子は、複数設置されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のブレード部材。
- 前記圧電素子は、前記ホルダ部材の振動モードにおいて曲率変化が最大となる位置に設置されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のブレード部材。
- 像担持体上に残留した未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記対象物は、前記像担持体であって、
請求項1〜請求項6のいずれかに記載のブレード部材を備えたことを特徴とするクリーニング装置。 - 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
請求項7に記載のクリーニング装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1〜請求項6のいずれかに記載のブレード部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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