JP2013250307A - クリーニング装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経時でクリーニングブレードの振動特性が変化した場合でも、異音の発生を抑制する。
【解決手段】クリーニングブレード４２を保持するブレードホルダ４３には、ホルダ長手方向に延設されたネジ軸４５が回転可能に支持されている。ネジ軸４５には重り部材４４が嵌装されており、ネジ軸４５を図示しないステッピングモータ等で回転駆動することにより、ホルダ長手方向に移動可能となっている。ブレードホルダ４３上に配置した複数の加速度ピックアップ４６で検出したブレードホルダ４３の長手方向の振動分布およびクリーニング装置内に設けた集音マイクで検出した異音を元に、重り部材４４の位置を最適な位置に移動させ、振動を抑えて異音の発生を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体を清掃するクリーニング装置、および該クリーニング装置を備える画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置において、像担持体である感光体や中間転写ベルト等のクリーニング装置として、クリーニングブレードをトナー除去手段として用いるクリーニング装置が、機構が簡単で安価でありクリーニング能力にも優れているため、広く採用されている。

画像形成装置を長期にわたり使用する場合、クリーニングブレードが磨耗したり、または感光体ドラムに対する帯電ハザード等でクリーニングブレードと感光体ドラムとの間の摩擦力が上昇するなどの影響により、クリーニングブレード及びブレードホルダの振動が発生し、“ビビリ”や“鳴き”といった異音を発生させる場合がある。このような異音は市場クレームになり得るため、抑制しなければならない。このような異音に対する有効な対策として、ブレードホルダの振動特性（固有振動数など）を変化させる事などが知られている。

例えば、特開昭６０−１９６７８９号公報（特許文献１）には、自由端側に錘を有する弾性板を、クリーニングブレード又はブレード保持部材に取り付けたクリーニング装置が開示されている。

また、特開２０１０−７２５２４号公報（特許文献２）には、制振部材を、クリーニングブレードとブレードを固定するフレームとに跨って取り付けたクリーニング装置が開示されている。

しかしながら、上記各特許文献に記載されたような構成では、錘（重り）あるいは制振部材を設置する前の振動特性（固有振動数など）に起因する異音を低減することはできても、錘や制振部材を設置した後の振動特性（固有振動数など）で異音が発生してしまう場合がある。その理由は、市場における装置の使用環境下では、環境（温度、湿度）の変化や使用状況（画像面積等）によってクリーニングブレードと感光体との摺擦状態が変化するため、使用初期では異音を抑制できても、経時でクリーニングブレードの振動特性が変化して異音を発生させる場合があると考えられる。すなわち、錘や制振部材を設置するだけではある周波数の異音には対応出来るが、使用条件（環境等）が変化し異音の周波数が変わるような場合には対応することが出来ないという問題がある。

そこで本発明は、経時でクリーニングブレードやブレードホルダの振動特性が変化した場合でも、異音の発生を抑制することのできるクリーニング装置および画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、クリーニングブレードと、該クリーニングブレードを保持するブレードホルダとを有し、前記クリーニングブレードをクリーニング対象に圧接させてクリーニングを行なうクリーニング装置において、前記ブレードホルダに保持されてブレードホルダ上で移動可能な重り部材と、前記重り部材を移動させる駆動機構とを具備することにより解決される。

本発明のクリーニング装置及び画像形成装置によれば、ブレードホルダ上において重り部材の位置を移動させることができるので、異音発生の原因となる振動を起こしている部位の振動を抑制することができ、異音発生を低減することができる。すなわち、経時でクリーニングブレードやブレードホルダの振動特性が変化した場合でも、異音発生の抑制が可能である。

本発明に係るクリーニング装置を備える画像形成装置の一例を示す断面図である。 画像形成ユニットの断面構成図である。 重り部材を備えるブレードホルダの構成例を模式的に示す斜視図である。 重り部材の移動制御を示すフローチャートである。 ブレードホルダの振幅レベルの分布例を示すグラフである。 重り部材を備えるブレードホルダの他の構成例を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るクリーニング装置を備える画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置（以下、単にプリンタと呼ぶ）の概略を示す断面構成図である。本実施形態のプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の色成分画像を重ね合わせて画像を形成する画像形成装置である。本実施形態では、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色にそれぞれ対応する画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが図１のように配置されている。各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに設けられた像担持体である感光体ドラム１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）上に形成される各色トナー像は、これらの感光体ドラムに当接して配置されているベルト状の中間転写体（中間転写ベルト５０）へ順次転写される。中間転写ベルト５０へ転写されたトナー像は、用紙カセット１０１から給紙ローラ１００を経て給紙された記録用紙上に転写される。具体的には、用紙カセットから給紙された記録用紙は中間転写ベルト５０と二次転写ローラ８０の間に矢印Ｆの方向から所定のタイミングで搬送される。この時、中間転写ベルト５０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ８０と二次転写部対向ローラ７３との間に形成された二次転写ニップで記録用紙上に一括転写される。フルカラートナー像が転写された記録用紙は定着装置９１へ搬送され、定着装置９１において加熱・加圧され、機外へと排出される。

各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは全て同じ構成であるため、図２を参照して１Ｙについてのみ説明する。
画像形成ユニット１Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の表面を帯電ローラによって帯電する帯電装置２１と、感光体ドラム１１上の潜像をトナー像化する像形成手段としての現像装置３１と、中間転写ベルト５０上に潜像担次体を転写するための一次転写ローラ６１と感光体ドラム１１の表面に残存したトナーをクリーニングする感光体クリーニング装置４１とを備えている。

上述の帯電装置２１は、ローラ形状の導電性弾性体から構成される帯電ローラに対して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する構成となっている。この帯電ローラと感光体ドラム１１との間で直接放電を起こす事で感光体ドラム１１を所定の極性、例えば、マイナス極性に帯電させる。次いで、各感光体ドラム１１の帯電面に、図示していない画像書き込み手段から出射する光変調されたレーザ光Ｌを照射する。これによって、各感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。即ち、レーザ光が照射され感光体表面部分の電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザ光が照射されず電位の絶対値が高く保たれた部分が地肌部となる。

現像装置３１は、Ｙトナーとキャリアを有する２成分現像剤が収容された収容容器３１ｃと、この収容容器３１ｃ内に配置され収容容器３１ｃの開口部を介して感光体ドラム１１と対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ３１ａと、収容容器３１ｃ内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としてのスクリュー部材３１ｂとを備えている。

スクリュー部材３１ｂは、現像スリーブ側となる現像剤の供給側と、図示しない補給トナー装置の供給を受ける側にそれぞれ配置され、収容容器３１ｃに図示しない軸受け部材によって回転自在に支持されている。

上記４組の画像形成ユニットの感光体ドラム１１は、不図示の感光体ドラム駆動装置によって図中時計回り方向に回転駆動される。また、ブラック用の感光体ドラム１１Ｋと、カラー用の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃとを独立に回転駆動できるようにしても良い。これにより、例えば、モノクロ画像を形成する時には、ブラック用の感光体ドラム１４のみを回転駆動し、またカラー画像を形成する時には４つの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋを同時に回転駆動させる事が出来る。ここで、モノクロ画像を形成する時は、カラー用の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃから離間するように中間転写ベルト５０を有する中間転写ユニットが部分的に揺動させられる。

中間転写ベルト５０は例えば中抵抗の無端上のベルト材で構成され、二次転写部対向ローラ７３及び支持ローラ７１，７２といった複数の支持ローラに掛け回されている。この支持ローラの一つを回転駆動する事により、中間転写ベルト５０を図１０において反時計回り方向に無端移動させる事が出来る。

一次転写ローラ６１は、導電性弾性ローラであり、中間転写ベルト５０の裏面から感光体ドラム１１に対して押し当てられるように配置されている。この弾性ローラには一次転写バイアスとして定電流制御されたバイアスが印加されている。

二次転写部対向ローラ７３には、転写バイアス用の電源１１０が接続されている。この転写部対向ローラ７３にトナーと同極性の電圧を印加することで、トナーが中間転写ベルト５０から記録用紙側へ向かう電圧が生じる為、トナー像を記録用紙に転写させる事が出来る。

尚、転写バイアス用の電源１１０を転写ローラ８０に接続し転写バイアスを印加してトナー像を記録用紙へ転写する形態でも問題は無い。また、転写バイアス用の電源１１０から印加可能な交流成分と直流成分のうち、一方を転写部対向ローラ７３に、他方を転写ローラ８０に接続するような構成でも問題は無い。

転写工程後、感光体ドラム１１の表面には転写されずに残留したトナーが存在している。感光体クリーニング装置４１は、クリーニングブレード４２を備え、感光体ドラム１１表面をクリーニングする。

ブレードホルダ４３に固定されたクリーニングブレード４２は、感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンタ方向から感光体ドラム１１と当接している状態で、感光体ドラム表面をクリーニングする。また、ここではクリーニングブレードについて述べているが、クリーニングブレードではなく、潤滑剤の塗布ブレード等に対しても適用できる。

ところで、画像形成装置においては、長期使用でクリーニングブレードが磨耗したり、または感光体に対する帯電ハザード等でクリーニングブレードと感光体との間の摩擦力が上昇するなどの影響により、感光体ユニット全体の振動（クリーニングブレード、ブレードホルダ、感光体ドラム）として、ビビリや鳴きといった異音を発生させる場合がある。

従来のクリーニング装置では、使用条件（環境等）が変化し異音の周波数が変わるような場合には対応することが出来なかった。
また、ブレードによる異音を抑制することを目的として、ブレードホルダの剛性を増減制御する機構を設け、ブレードホルダの固有振動数をブレード部材の自励振動を起こさないように変化させることが考えられるが、ブレードホルダの剛性及び固有振動数を変化させるほど大きな印加力を加えられる駆動装置が必要となり、コストアップが懸念される。

そこで、本実施形態におけるクリーニング装置４１は、ブレードホルダ４３が、ホルダ上で移動可能な重り部材４４を備えており、経時でクリーニングブレードやブレードホルダあるいはユニット全体における振動特性（固有振動数など）が変化した場合には、上記重り部材４４を移動させることで、異音の発生を抑制できるように構成している。

重り部材４４はブレードホルダ４３よりも比重の大きな材質で形成しており、ブレードホルダ４３上において重り部材４４の位置を移動させることにより、移動させた位置でのブレードホルダ４３の密度（体積あたりの質量）を上げることが出来る。それによって、ブレードホルダ４３において異音の発生に起因した振動を起こしている部位の振動を抑制することが出来るので、その異音の発生を低減できる。

図３は、重り部材を備えるブレードホルダの構成例を模式的に示す斜視図である。
図３において、クリーニングブレード４２はブレードホルダ４３に固定されている。ブレードホルダ４３上には、クリーニングブレード４２の長手方向（クリーニング装置４１ではクリーニング対象である感光体ドラム１１の軸方向）に延設されたネジ軸４５が回転可能に支持されている。このネジ軸４５には、重り部材４４が嵌装されている。重り部材４４は、ネジ軸４５の雄ネジに対応する雌ネジが形成されており、嵌合されたネジ軸４５を図示しないステッピングモータ等によって回転駆動することにより、両矢印Ｗで示す如く、クリーニングブレード４２の長手方向に移動可能となっている。図では、重り部材４４が長手方向の一方側端部に寄った状態で示してあるが、重り部材４４は反対側の端部まで移動可能である。

また、ブレードホルダ４３上には、複数個（本例では５個）の加速度ピックアップ４６が、ブレードホルダ４３の長手方向に（重り部材４４の移動方向に沿って）配置されている。各加速度ピックアップ４６で検知した加速度に基づき、ブレードホルダ４３の長手方向における振動を検出し、これにより、ブレードホルダ４３の長手方向の振動分布が検出できる。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、クリーニング装置における異音を検出するための集音マイク４７がクリーニング装置内に設けられている。集音マイク４７は、クリーニングブレード４２及びブレードホルダ４３が発生する音を効率良く検出できるように、クリーニングブレード４２及びブレードホルダ４３に向けて配置されている。

本実施形態のクリーニング装置４１では、上記加速度ピックアップ４６で検出したブレードホルダ４３の長手方向の振動分布および集音マイク４７で検出したクリーニングブレード４２及びブレードホルダ４３が発生する異音を元に、重り部材４４の位置を最適な位置に決定することができる。

図４のフローチャートに、本実施形態のクリーニング装置４１における重り部材４４の移動制御を示す。
このフローチャートにおいて、まず、集音マイク４７により、音の発生を常時検出しておく（Ｓ１）。そして、その音圧レベルが閾値以上となった場合、異音が発生したと判断する（Ｓ２）。この時、検出した異音の大きさの信号にＦＦＴ解析を行い、異音の主となる周波数ｆ０を導出する（Ｓ３）。同時に、ブレードホルダ上の複数の加速度ピックアップ４６の出力をそれぞれＦＦＴ解析し、その周波数スペクトルの中から振動数ｆ０の振幅レベルの分布を導出する（Ｓ４，Ｓ５）。振幅レベルの分布例を図５のグラフに示す。導出した振幅レベルの分布に基づいて重り部材４４の最適位置を決定し（Ｓ６）、上記したようにネジ軸４５を回転させることで重り部材４４を最適位置に移動させる（Ｓ７）。

図５のグラフの縦軸はブレードホルダ４３の振動の周波数ｆ０振幅レベル、横軸はブレードホルダ４３の長手方向の位置：ｘである。この例では、加速度ピックアップ４６がブレード長手方向に配置されているため、ブレード長手方向に対する振動数ｆ０の振幅レベルの分布が導出されている。すなわち図５のグラフでは、ブレードホルダ４３の振動のうち、異音の周波数と同じ周波数ｆ０で最も大きく振動している部位が位置ｘ０であることを示している。よって、重り部材４４を位置ｘ０に配置すれば、この位置でのブレードホルダ４３の密度が増加し振動を抑えることができる。すなわち、重り部材４４の最適な位置はｘ０となる。

図４のフローチャートのループを常時回すことで、経時で発生異音の周波数が変化するような状況に対応した異音低減が可能となる。
また、本実施形態の構成ではクリーニングブレード４２のクリーニング対象への当接条件に影響を及ぼさないため、クリーニング性は維持される。

図６は、重り部材を備えるブレードホルダの第２実施例を模式的に示す斜視図である。図３の第１実施例と異なる部分を中心に説明する。
この第２実施例では、ブレードホルダの重り部材１４４が、ブレードホルダ４３の短手方向（感光体ドラム１１の軸と直交する方向）に移動可能に構成されている。すなわち、ブレードホルダ４３の長手方向の両側端部付近にそれぞれネジ軸１４５，１４５がホルダ短手方向に延設され、回転可能に支持されている。ネジ軸１４５，１４５は、第１実施例のネジ軸４５と同様、図示しない駆動手段または駆動系によって回転駆動され、図に両矢印Ｓで示す方向（ホルダ短手方向）に移動可能となっている。

また、重り部材１４４の形状は、ホルダ長手方向に長く、ホルダ短手方向に短い形状であることが望ましい。その理由は、ブレードホルダ４３の短手方向における振動に対応するために、重り部材１４４がホルダ短手方向に移動できる必要が有るためである。そのため、重り部材１４４のホルダ短手方向の大きさを充分短く（小さく）し、重り部材が移動できる余地をホルダ上に確保している。また、重り部材１４４は、ブレードホルダ４３の長手方向には充分な長さ（大きさ）が必要である。長手方向の長さが短い場合、ブレードホルダ４３の長手方向に意図しない振動を発生させる可能性があるので、重り部材１４４のホルダ長手方向の大きさを充分に大きく（長く）設けている。

また、本第２実施例においては、ブレードホルダ４３上に設けられる複数個（本例では５個）の加速度ピックアップ４６は、ホルダ長手方向の一方側の端部に、ホルダ短手方向に並べて配置されている。各加速度ピックアップ４６で検知した加速度に基づき、ブレードホルダ４３の短手方向における振動を検出し、これにより、ブレードホルダ４３の短手方向の振動分布を検出する。

第２実施例における重り部材１４４の移動制御については上記説明した第１実施例の場合と同様であるため、説明を省略する。
なお、第２実施例において、重り部材１４４を移動させるためのネジ軸１４５，１４５をホルダ長手方向の両側に配置したことで、重り部材１４４を安定して移動させることが可能となっている。

このように、本発明においては、ブレードホルダ４３上において重り部材４４又は１４４の位置を移動させることができるので、移動させた位置でのブレードホルダの密度を上げることができる。それにより、ブレードホルダ４３で異音発生の原因となる振動を起こしている部位の振動を抑制することができ、異音発生を低減することができる。すなわち、経時でクリーニングブレードやブレードホルダの振動特性が変化した場合でも、異音発生の抑制が可能である。

また、異音検出手段である集音マイク４７により異音を検知し、ＦＦＴ解析することによって、発生している異音の周波数ｆ０を特定することができる。そして、ブレードホルダ４３上に配置した複数の振動検知手段（加速度ピックアップ４６）により、ブレードホルダ４３上の各部位の振動データを入手し、この振動データにＦＦＴ解析を実施することで、ブレードホルダ４３上の各部位の振動の周波数と振幅レベルが導出できる。これにより、ブレードホルダ４３のどの部位で上記周波数ｆ０の異音を引き起こしている振動が発生しているかを特定することができる。

また、第１実施例において、ブレードホルダ４３上に設けた複数の振動検知手段（加速度ピックアップ４６）の配置方向、および、重り部材４４の移動方向がブレードホルダの長手方向であることにより、ブレードホルダ長手方向の部位における振動に起因して発生している異音を低減することができる。

また、第１実施例において、ブレードホルダ４３は、ホルダ長手方向に伸びたネジ軸４５（重り部材４４を移動させる駆動部材）を保持しているので、該駆動部材（ネジ軸４５）を駆動することで重り部材４４をホルダ長手方向に移動させることができる。それにより、ブレードホルダ長手方向の部位における振動に起因して発生している異音を低減することができる。なお、重り部材４４を移動させる駆動部材としてはネジ軸に限らず、スクリュー部材を用いることもできる。

また、第２実施例において、ブレードホルダ４３上に設けた複数の振動検知手段（加速度ピックアップ４６）の配置方向、および、重り部材１４４の移動方向がブレードホルダの短手方向であることにより、ブレードホルダ短手方向の部位における振動に起因して発生している異音を低減することができる。

また、第２実施例において、ブレードホルダ４３は、ホルダ短手方向に伸びたネジ軸１４５，１４５（重り部材１４４を移動させる駆動部材）を保持しているので、該駆動部材（ネジ軸１４５）を駆動することで重り部材１４４をホルダ短手方向に移動させることができる。それにより、ブレードホルダ短手方向の部位における振動に起因して発生している異音を低減することができる。重り部材１４４を移動させる駆動部材としてはネジ軸に限らず、スクリュー部材を用いることもできる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。クリーニング装置の構成は、本発明の範囲内で適宜変更可能である。クリーニングブレードは適宜な材質のものを使用可能である。また、ブレードホルダが備える重り部材も適宜な材質のものを使用可能であるし、重り部材の大きさや形状なども適宜設定できるものである。

クリーニング装置のクリーニング対象は感光体に限らず、中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの中間転写体であってもよい。したがって、図１の画像形成装置における中間転写ベルト５０のクリーニング装置４５に対して本発明を適用することもできる。

画像形成装置の各部構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

１ 画像形成ユニット
１１ 感光体ドラム（像担持体）
４１ クリーニング装置
４２ クリーニングブレード
４３ ブレードホルダ
４４，１４４ 重り部材
４５，１４５ ネジ軸（駆動部材）
４６ 加速度ピックアップ（振動検知手段）
４７ 集音マイク（異音検出手段）
５０ 中間転写ベルト
９１ 定着装置

特開昭６０−１９６７８９号公報 特開２０１０−７２５２４号公報

Claims (9)

1. クリーニングブレードと、該クリーニングブレードを保持するブレードホルダとを有し、前記クリーニングブレードをクリーニング対象に圧接させてクリーニングを行なうクリーニング装置において、
   前記ブレードホルダに保持されてブレードホルダ上で移動可能な重り部材と、前記重り部材を移動させる駆動機構とを具備することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニングブレード及び／又は前記ブレードホルダが発声する異音を検出する異音検出手段と、前記ブレードホルダ上に配置されてブレードホルダの振動を検知する複数の振動検知手段とを備え、
   前記異音検出手段で検出した異音と前記振動検知手段で検知した振動とに基づき、前記重り部材の前記ブレードホルダ上における移動制御を行なうを特徴とする、請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記重り部材の移動方向が前記ブレードホルダ長手方向であり、前記複数の振動検知手段が前記ブレードホルダ長手方向に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記駆動機構は、前記ブレードホルダ長手方向に延設され回転可能に支持された雄ネジ状の駆動部材を有し、前記重り部材に設けられた雌ネジ部を前記駆動部材の雄ネジ部に噛み合わせ、前記駆動部材を回転させることで前記重り部材を前記ブレードホルダ長手方向に移動させることを特徴とする、請求項３に記載のクリーニング装置。
5. 前記重り部材の移動方向が前記ブレードホルダ短手方向であり、前記複数の振動検知手段が前記ブレードホルダ短手方向に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のクリーニング装置。
6. 前記駆動機構は、前記ブレードホルダ短手方向に延設され回転可能に支持された雄ネジ状の駆動部材を有し、前記重り部材に設けられた雌ネジ部を前記駆動部材の雄ネジ部に噛み合わせ、前記駆動部材を回転させることで前記重り部材を前記ブレードホルダ短手方向に移動させることを特徴とする、請求項５に記載のクリーニング装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記クリーニング装置のクリーニング対象が像担持体であることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記クリーニング装置のクリーニング対象が中間転写体であることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。
   

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