JP2018200364A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムの回転速度が遅くなった場合に、感光体ドラムを確実に研磨できるクリーニング装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置３１は、回転する像担持体２５と、前記像担持体２５の表面に接触して回転するクリーニングローラー５１と、前記像担持体２５に付着したトナーを掻き落すクリーニングブレード５３と、掻き落されたトナーを前記クリーニングローラー５１に供給して該クリーニングローラー５１にトナー層を形成するトナー層形成部材５５と、前記クリーニングローラー５１に接触してトナー層の層厚を規制する規制部材５７と、を備える。前記規制部材５７は、前記像担持体２５の回転速度が遅くなるにつれて、前記クリーニングローラー５１に形成されるトナー層の層厚を厚くするように制御される。【選択図】図３

Description

本発明は、像担持体上に残留したトナーをクリーニングす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。

複写機やプリンター等の画像形成装置では、感光体ドラムに形成された静電潜像が、現像装置でトナー像に現像される。現像されたトナー像は、感光体ドラムから用紙等の被転写体に転写される。この際、トナー像が完全に転写されずに、感光体ドラムに残留することがある。感光体ドラムには、感光体ドラムに静電潜像を形成する際に生成する放電生成物も付着する。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、転写不良の原因となる。

このため、画像形成装置には、感光体ドラムに付着した残留トナーや放電生成物を除去するクリーニング装置が備えられている。クリーニング装置は、感光体ドラムに当接して回転するクリーニングローラーを備えている。

クリーニングローラーは、感光体ドラムから付着物を除去するだけでなく、トナー層を担持して、このトナー層によって感光体ドラムの表面を研磨するという機能も有している。クリーニングローラーにトナー層を担持させるために、感光体ドラムから掻き取られたトナーはトナー層形成部材に貯留されて、トナー層形成部材からクリーニングローラーにトナーが供給されるようになっている。

ところで、画像形成装置は、被転写体が厚紙の場合には、厚紙のコシの強さを考慮して、搬送速度が普通紙の搬送速度よりも遅くなるようになっている。つまり、感光体ドラムの回転速度（線速）が、普通紙の場合よりも遅くなる。感光体ドラムの回転速度が遅くなると、像流れの発生が問題となる。像流れとは、感光体ドラム帯電時の放電によって発生した水溶性の放電生成物（例えば、ＮＯｘ等の酸化物）が感光体ドラムの表面に付着して、トナー像が表面上に流れたようになる現象である。

この現象は、感光体ドラムが高硬度のアモルファスシリコン感光体の場合に特に顕著となる。有機感光体の場合には、放電生成物が付着しても、クリーニングブレードによって感光体ドラムの表面が削られて新しい面が形成されやすいので、このような問題は生じにくい。

像流れの原因は、放電生成物が水分を付着することで感光体ドラムの表面の表面抵抗が下がり、表面電荷が表面上に流れて不均一となることである。また、感光体ドラムが露光された部分にも表面電荷が流れることもある。

したがって、帯電−露光間の時間や露光−現像間の時間が長くなるほど、像流れは顕著となる。つまり、感光体ドラムの回転速度が遅いほど、像流れが顕著となる。このため、感光体ドラムの回転速度が遅いほど、クリーニング装置における感光体ドラムのクリーニング性能を高める必要がある。

そこで、特許文献１には、感光体ドラムの回転速度が変更された場合に、現像装置から感光体ドラムに供給するトナーの量を多くするように構成された画像形成装置が記載されている。感光体ドラムに供給するトナーの量が多くなると、クリーニング装置で除去されるトナーの量が多くなる。その結果、クリーニングローラーに多くのトナーが供給されてクリーニングローラーに形成されるトナー層の厚さが厚くなり、感光体ドラムの表面を研磨する能力が高くなる。

また、特許文献２には、画像形成動作時に、摺擦ローラー（クリーニングローラー）の回転速度を感光体ドラムの回転速度よりも速くし、非画像形成時には、摺擦ローラーの回転速度を画像形成時の回転速度よりも速くするように構成された画像形成装置が記載されている。摺擦ローラーの回転速度を感光体ドラムの回転速度よりも速くすることで、ダッシュマークの発生を抑制し、摺擦ローラーの回転速度を画像形成時の回転速度よりも速くすることで、感光体ドラムの研磨力を高めている。

特開２００７−１９９３７９号公報 特開２００５−３４５５０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の画像形成装置では、トナーの消費量が多くなるという問題がある。また、上記特許文献２に記載の画像形成装置では、感光体ドラムの回転速度が不安定になり、横縞模様の画像ノイズ（ジッターノイズ）が発生する問題があるまた、用紙の厚さによって感光体ドラムの回転速度を変える場合は、摺擦ローラーの速度制御が複雑になるという問題がある。

本発明は上記事情を考慮して、感光体ドラムの回転速度が遅くなった場合に、クリーニングローラーによって感光体ドラムを確実に研磨でき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を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のクリーニング装置は、回転する像担持体の表面に接触して回転するクリーニングローラーと、前記像担持体の回転方向において前記クリーニングローラーよりも下流側で前記像担持体に当接して、該像担持体に付着したトナーを掻き落すクリーニングブレードと、前記クリーニングブレードで掻き落されたトナーを受け止めて貯留し、前記クリーニングローラーに供給して該クリーニングローラーにトナー層を形成するトナー層形成部材と、前記クリーニングローラーに接触してトナー層の層厚を規制する規制部材と、を備え、前記規制部材は、前記像担持体の回転速度が遅くなるにつれて、前記クリーニングローラーに形成されるトナー層の層厚を厚くするように制御されることを特徴とする。

本発明のクリーニング装置において、前記規制部材は、前記クリーニングローラーに近接又は離間する方向に移動可能に設けられ、前記像担持体の回転速度が遅くなるにつれて、前記クリーニングローラーから離間する方向に移動するように制御され、前記クリーニングローラーに対する前記規制部材の押圧力を低下させることで、前記トナー層の層厚を厚くすることを特徴としても良い。

本発明のクリーニング装置において、前記像担持体は、第１の回転速度と該第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で回転可能であり、前記規制部材は、前記像担持体の回転速度が前記第１の回転速度から前記第２の回転速度に切り替えられた場合に、前記クリーニングローラーに形成されるトナー層の層厚を厚くするように制御されることを特徴としても良い。

本発明の画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する転写装置と、前記転写装置でトナー像が前記用紙に転写された後で前記像担持体に残留したトナーを除去する前記に記載のクリーニング装置と、を備え、前記第１の回転速度は、前記用紙が普通紙の場合の回転速度であり、前記第２の回転速度は、前記用紙が厚紙の場合の回転速度であることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の回転速度が遅くなった場合に、クリーニングローラーに形成されるトナー層の厚さを厚くすることによって、像担持体の表面を確実に研磨することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンターの内部構造を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るカラープリンターの制御部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置において、移動時の層規制ローラーを示す側面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置及び画像形成装置について説明する。

まず、図１及び図２を参照して、画像形成装置としてのカラープリンター１の全体の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るカラープリンターの概略を示す模式図、図２は制御部のブロック図である。以下の説明では、図１の紙面手前方向を、カラープリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはカラープリンター１を正面から見た方向を基準とする。各図に示すＦｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれカラープリンターの前側、後側、左側、右側を示す。

図１に示されるように、カラープリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、フルカラーのトナー像を用紙Ｓに形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、トナー像が定着された用紙Ｓを排出する排出装置１１と、排出された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ１３と、が備えられている。図２に示されるように、給紙カセット３、給紙装置５、画像形成部７、定着装置９、排出装置１１は、制御部１５と電気的に接続している。

画像形成部７は、露光装置１７と、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーごとに設けられる画像形成ユニット１９と、中間転写ユニット２１と、各色のトナーが収容されるトナー容器２３と、を備えている。

画像形成ユニット１９は、回転可能な像担持体としての感光体ドラム２５を有している。感光体ドラム２５は、第１の回転速度と、第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度と、で回転する。第１の回転速度は、用紙Ｓが普通紙の場合の回転速度であり、第２の回転速度は、用紙Ｓが厚紙の場合の回転速度である。厚紙は普通紙よりもコシが強いので、普通紙の場合よりも遅い搬送速度で搬送される。感光体ドラム２５の周囲には、帯電装置２７と、現像装置２９と、クリーニング装置３１とが、感光体ドラム２５の回転方向に順に配置されている。

中間転写ユニット２１は、循環走行する無端状の中間転写ベルト３３と、中間転写ベルト３３の中空部に配置される４本の一次転写ローラー３５と、を備えている。各一次転写ローラー３５は、中間転写ベルト３３を挟んで感光体ドラム２５と対向している。各一次転写ローラー３５は、感光体ドラム２５に形成されたトナー像を用紙に転写する転写装置として、中間転写ベルト３３と感光体ドラム２５との間に一次転写部３７を形成している。また、中間転写ベルト３３の一方の端部には二次転写ローラー３９が対向して配置されて、中間転写ベルト３３と二次転写ローラー３９との間に二次転写部４１を形成している。

装置本体２には、給紙カセット３から、二次転写部４１と定着装置９とを通って排出装置１１に向かう用紙の搬送経路４３が形成されている。

制御部１５は、給紙装置５、画像形成部７、定着装置９、排出装置１１を制御して、以下の画像形成動作を実行させる。各画像形成ユニット１９においては、感光体ドラム２５が帯電装置２７で帯電された後、露光装置１７によって画像データに対応する露光が行われて、感光体ドラム２５に静電潜像が形成される。現像装置２９は、静電潜像をトナー像に現像する。一次転写部３７は、感光体ドラム２５から中間転写ベルト３３にトナー像を転写する。４つの画像形成ユニット１９で現像されたトナー像が中間転写ベルト３３に転写されることで、中間転写ベルト３３にフルカラーのトナー像が形成される。クリーニング装置３１は、各感光体ドラム２５に残留したトナーを除去する。

また、制御部１５は、前記の画像形成動作に合わせて用紙Ｓの搬送を制御する。用紙Ｓは給紙カセット３から給紙装置５によって送り出され、搬送経路４３に沿って二次転写部４１と定着装置９とを通って排出装置１１に搬送される。二次転写部４１において、中間転写ベルト３３に形成されたフルカラーのトナー像が用紙Ｓに転写される。定着装置９において、フルカラーのトナー像が用紙Ｓに定着される。排出装置１１は、トナー像が定着された用紙Ｓを排紙トレイ１３に排出する。

また、カラープリンター１には、制御部１５と電気的に接続する操作パネル４５（図２参照）が設けられている。操作パネル４５には、用紙Ｓの種類（普通紙、厚紙）を選択する選択ボタンが設けられている。選択ボタンによって厚紙が選択されると、制御部１５は、用紙Ｓを普通紙よりも遅い速度で搬送するように制御する。これに伴い、感光体ドラム２５の回転速度は、第１の回転速度から、第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に切り替えられる。

次に、図３及び図４を参照して、クリーニング装置３１について説明する。図３はクリーニング装置の断面図、図４は移動時の層規制ローラーの側面図である。

図３に示されるように、クリーニング装置３１は、感光体ドラム２５に接触して回転するクリーニングローラー５１と、感光体ドラム２５の回転方向においてクリーニングローラー５１よりも下流側で感光体ドラム２５に当接するクリーニングブレード５３と、クリーニングブレード５３と感光体ドラム２５との当接位置よりも下方に設けられるトナー層形成部材５５と、クリーニングローラー５１の回転方向においてトナー層形成部材５５よりも下流側でクリーニングローラー５１に接触してトナー層の層厚を規制する規制部材としての層規制ローラー５７と、トナー層形成部材５５よりも下方に設けられる回収スクリュー５９と、を備えている。クリーニングローラー５１と、クリーニングブレード５３と、トナー層形成部材５５と、層規制ローラー５７と、回収スクリュー５９とは、ハウジング６１に収容されている。

ハウジング６１は、感光体ドラム２５の回転軸方向に長い中空部を有し、右上角に感光体ドラム２５に面する開口６１ａが形成されている。

クリーニングローラー５１は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、を有している。芯金は、例えば金属で形成され、弾性層は、例えば発泡ゴムで形成される。クリーニングローラー５１は、開口６１ａから感光体ドラム２５に接触するようにハウジング６１に回転可能に支持されて、感光体ドラム２５とは反対方向に回転する。クリーニングローラー５１の周速は、感光体ドラム２５の周速よりもやや速くなるように設定されている。このように回転することで、クリーニングローラー５１は、感光体ドラム２５の表面から残留トナーや放電生成物を除去すると共に、感光体ドラム２５の表面を研磨している。

クリーニングブレード５３は、弾性材料で形成された板状の部材である。弾性材料としては、例えば、ウレタンゴムを使用できる。クリーニングブレード５３は、開口６１ａの下側の縁に沿って取り付けられて、感光体ドラム２５の回転方向においてクリーニングローラー５１よりも下流側で、感光体ドラム２５にカウンター方向から接触している。これにより、感光体ドラム２５の表面に付着しているトナーが、クリーニングブレード５３のエッジで掻き落とされる。クリーニングブレード５３とクリーニングローラー５１との間には隙間が開いており、掻き落とされたトナーはこの隙間を通って落下する。

トナー層形成部材５５は、クリーニングローラー５１と同等の長さを有する板状の部材である。トナー層形成部材５５は、クリーニングブレード５３と感光体ドラム２５との接触位置よりも下方から、クリーニングローラー５１の下方に水平に延びるようにハウジング６１に固定されている。感光体ドラム２５の表面から掻き落とされたトナーは、クリーニングブレード５３とクリーニングローラー５１との間の隙間を通って、トナー層形成部材５５に落下する。

層規制ローラー５７は、芯金５７ａと、芯金５７ａの外周面に設けられた弾性層５７ｂと、を有している。芯金５７ａは、例えば金属で形成され、弾性層５７ｂは、例えば発泡ゴムで形成される。層規制ローラー５７は、クリーニングローラー５１の回転方向においてトナー層形成部材５５よりも下流側でハウジング６１に支持されて、クリーニングローラー５１に接近する方向及び離間する方向に移動可能となっている。

層規制ローラー５７を移動させる機構について、図４を参照して説明する。層規制ローラー５７を移動させる機構は、一対の偏心カム６５と、一対のバネ６９と、で構成されている。一対の偏心カム６５は、層規制ローラー５７の芯金５７ａの両端にそれぞれ対応するように設けられて、芯金５７ａと平行な回転軸６６と共に回転する。偏心カム６５の外周面は、回転中心から外周面までの半径の小さい小径区間６５ａと半径の大きい大径区間６５ｂと、を有している。回転軸６６はハウジング６１に支持されて、カムモーター６７によって回転する。カムモーター６７は、制御部１５（図２参照）によって制御されて駆動して回転軸６６を回転させる。一対のバネ６９は、芯金５７ａの両端を付勢して偏心カム６５に当接させている。

偏心カム６５の大径区間６５ｂが芯金に当接している状態（図４の実線参照）では、芯金５７ａは、偏心カム６５によってクリーニングローラー５１に近接する方向に押されて、層規制ローラー５７はクリーニングローラー５１に接触している。この状態での両ローラー５７、５１間の圧力を第１の圧力とする。偏心カム６５が回転して小径区間６５ａが芯金５７ａに当接した状態（図４の二点鎖線参照）では、芯金５７ａは、バネ６９によってクリーニングローラー５１から離間する方向へ押圧されて、層規制ローラー５７とクリーニングローラー５１との間の圧力は、第１の圧力よりも低い第２の圧力に切り替わる。層規制ローラー５７は、クリーニングローラー５１に従動してクリーニングローラー５１とは反対の方向に回転する。

再度図３を参照して、回収スクリュー５９は、トナー層形成部材５５と層規制ローラー５７との隙間の下方に回転可能にハウジング６１に支持されている。回収スクリュー５９は、トナー層形成部材５５から落下したトナーを回収容器（図示省略）に向けて搬送する。

上記構成を有するカラープリンター１において、操作パネル４５によって普通紙が選択された場合は、感光体ドラム２５は第１の回転速度で回転するように制御される。また、クリーニング装置３１においては、偏心カム６５は大径区間６５ｂが層規制ローラー５７の芯金５７ａに当接するように、回転軸６６がカムモーター６７で駆動されて回転する（図４の実線参照）。つまり、層規制ローラー５７とクリーニングローラー５１との間の圧力は第１の圧力となっている。画像形成動作後に感光体ドラム２５に残留したトナーや感光体ドラム２５に付着した放電生成物は、クリーニングローラー５１及びクリーニングブレード５３で掻き取られる。掻き取られたトナー等は、クリーニングローラー５１とクリーニングブレード５３との間を通って、トナー層形成部材５５の上面に落下して貯留される。落下したトナーは、クリーニングローラー５１とトナー層形成部材５５との間の圧力によって、クリーニングローラー５１に供給されて担持される。

クリーニングローラー５１に担持されたトナーは、層規制ローラー５７とクリーニングローラー５１との間で圧接されて、一定の厚さのトナー層を形成する。このトナー層は、感光体ドラム２５に圧接されて、感光体ドラム２５の表面から付着物を掻き落とすと同時に、感光体ドラム２５の表面を研磨する。これにより感光体ドラム２５の表面がクリーニングされる。

一方、操作パネル４５で厚紙が選択されると、前述のように感光体ドラム２５の回転速度は、第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度に切り替えられる。さらに、制御部１５は、カムモーター６７を駆動して回転軸６６を回転させ、偏心カム６５の小径区間６５ａを層規制ローラー５７の芯金５７ａに当接させる（図４の二点鎖線参照）。これにより、層規制ローラー５７とクリーニングローラー５１との間の圧力は、第１の圧力よりも低い第２の圧力に切り替えられる。つまり、クリーニングローラー５１に対する層規制ローラー５７の押圧力が低下し、クリーニングローラー５１に形成されるトナー層の厚さが厚くなる。このトナー層によって、感光体ドラム２５の表面から付着物が掻き落とされると共に感光体ドラム２５の表面が研磨される。

上記説明したように本発明のクリーニング装置３１においては、厚紙に画像形成動作を行う場合等、感光体ドラム２５の回転速度が普通紙通紙時の回転速度よりも遅くなった場合には、クリーニングローラー５１に形成されるトナー層の厚さを厚くすることで、感光体ドラム２５の表面を研磨する能力を高めている。したがって、感光体ドラム２５の回転速度が遅い場合にも、感光体ドラム２５の表面を確実に研磨することができるので、放電生成物の付着による像流れが発生しにくい。また、クリーニングローラー５１のトナー層の厚さが厚くなると、感光体ドラム２５の表面からトナー層への吸水力が高くなり、像流れを防ぐ効果も得られる。

また、偏心カム６５とバネ６９を用いる簡易な機構で、層規制ローラー５７をクリーニングローラー５１に接近する方向及び離間する方向に移動させることで、クリーニングローラー５１に形成されるトナー層の厚さを規制することができる。ただし、トナー層の厚さを規制する方法は、この機構に限らない。例えば、トナー層形成部材５５を用いてクリーニングローラー５１に形成されるトナー層の厚さを規制しても良い。

本実施形態では、感光体ドラム２５が第１の回転速度と第２の回転速度の２つの回転速度で回転する例について説明したが、感光体ドラム２５は、２つ以上の回転速度で回転可能に設けられても良い。この場合は、回転速度が遅くなるほど、トナー層の層厚を高くするように層規制ローラー５７が制御される。また、感光体ドラム２５の第２の回転速度として、厚紙が通紙される場合の回転速度を挙げたが、周辺環境（温度及び湿度）に応じて感光体ドラム２５の回転速度を所定の速度よりも遅くする場合等にも本発明を適用できる。

なお、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、この態様に限定されるものではない。さらに、上記した本発明の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、且つ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ カラープリンター（画像形成装置）
２５ 感光体ドラム（像担持体）
３１ クリーニング装置
３５ 一次転写ローラー（転写装置）
５１ クリーニングローラー
５３ クリーニングブレード
５５ トナー層形成部材
５７ 層規制ローラー（規制部材）

Claims (4)

1. 回転する像担持体の表面に接触して回転するクリーニングローラーと、
   前記像担持体の回転方向において前記クリーニングローラーよりも下流側で前記像担持体に当接して、該像担持体に付着したトナーを掻き落すクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードで掻き落されたトナーを受け止めて貯留し、前記クリーニングローラーに供給して該クリーニングローラーにトナー層を形成するトナー層形成部材と、
   前記クリーニングローラーに接触してトナー層の層厚を規制する規制部材と、を備え、
   前記規制部材は、前記像担持体の回転速度が遅くなるにつれて、前記クリーニングローラーに形成されるトナー層の層厚を厚くするように制御されることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記規制部材は、前記クリーニングローラーに近接又は離間する方向に移動可能に設けられ、前記像担持体の回転速度が遅くなるにつれて、前記クリーニングローラーから離間する方向に移動するように制御され、前記クリーニングローラーに対する前記規制部材の押圧力を低下させることで、前記トナー層の層厚を厚くすることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記像担持体は、第１の回転速度と該第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で回転可能であり、
   前記規制部材は、前記像担持体の回転速度が前記第１の回転速度から前記第２の回転速度に切り替えられた場合に、前記クリーニングローラーに形成されるトナー層の層厚を厚くするように制御され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装置。
4. 像担持体に形成されたトナー像を用紙に転写する転写装置と、
   前記転写装置でトナー像が前記用紙に転写された後で前記像担持体に残留したトナーを除去する請求項３に記載のクリーニング装置と、を備え、
   前記第１の回転速度は、前記用紙が普通紙の場合の回転速度であり、前記第２の回転速度は、前記用紙が厚紙の場合の回転速度であることを特徴とする画像形成装置。

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