JP2021081517A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラ表面に対するクリーニング性能の経時による低下を抑制し、長期間に亘って安定してクリーニング能力が得られるクリーニング装置を提供する。【解決手段】感光体８の表面を帯電させる帯電ローラ９に当接し、該帯電ローラ９の表面に付着した付着物を除去するクリーニング部材９１と、クリーニング部材９１の表面に当接し、該クリーニング部材９１の被当接部位を押圧可能に配設された当接部材と９２、を備え、クリーニング部材９１は、連続した空孔を有する弾性変形可能な多孔質層を備え、当接部材９２は、クリーニング部材９１の多孔質層よりも硬い材料からなり、クリーニング部材９１の被当接部位を押圧することにより多孔質層を圧縮させるクリーニング装置。【選択図】図３

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を採用した画像形成装置において画像形成を行う場合は、まず像担持体としての感光体ドラムの表面を帯電ローラで帯電させる。次いで、露光装置からのレーザービームによって感光体ドラム上の帯電面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像装置からトナーを供給してトナー画像を形成する。その後、感光体ドラム上のトナー画像が、記録媒体としての転写紙上に転写され、転写紙が熱定着装置を通過することによってトナー画像が転写紙に熱定着される。画像転写後の感光体ドラムに残った残留トナーは、クリーニングブレード等により除去され、感光体ドラムが再度帯電されるようになる。

感光体ドラム表面に接触又は近接して設けられた帯電ローラは、表面にトナーや放電生成物等が付着し、帯電能力が低下して帯電不良を招くおそれがある。そのため、帯電ローラの表面に接触するようにクリーニングローラを設け、帯電ローラに付着した異物を除去する技術が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、表面が連続発泡体からなる第１クリーニングローラと、表面が弾性体からなる第２クリーニングローラとの、２つクリーニングローラが備えられ、第１クリーニングローラが帯電部材の回転方向に対して順方向に回転駆動され、第２クリーニングローラが帯電部材の回転方向に対して逆方向にかつ遅く回転駆動されるように下流側に設けられた帯電装置が開示されている。

このように、帯電ローラのクリーニング部材にスポンジ材料など発泡材料（多孔質材料）を用い、外周面を摺・擦し、捕集した付着物を孔内に収容する技術が知られている。
しかしながら、捕集した付着物がクリーニング部材表面部分にしか保持されないと、経時で付着物の捕集能力が低下し、帯電ローラ上に付着物が蓄積してしまうおそれがある。帯電ローラ表面の付着物の蓄積により帯電能力が低下すると、画像品質の劣化につながる。異常画像が発生した場合は、感光体ユニットが寿命前であっても交換を行う必要が生じるという問題がある。

一方、特許文献２には、帯電ローラの表面に当接して付着物を捕集する捕集層を備え、回転しながら付着物を除去する清掃部材（ウレタンスポンジローラ）と、清掃部材の捕集層に当接して捕集層を研磨する研磨部材とを有するクリーニング装置が開示されている。

しかしながら、研磨屑を回収する手段が必要となることに加え、最適な研磨状態を得るための当接荷重や当接位置の調整が難しいという課題がある。また、研磨することにより捕集層の表層が削り取られていくため、長期間に亘って安定したクリーニング性を得ることが難しいという課題がある。

そこで本発明は、帯電ローラ表面に対するクリーニング性能の経時による低下を抑制し、長期間に亘って安定してクリーニング能力が得られるクリーニング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のクリーニング装置は、感光体の表面を帯電させる帯電ローラに当接し、該帯電ローラの表面に付着した付着物を除去するクリーニング部材と、前記クリーニング部材の表面に当接し、該クリーニング部材の被当接部位を押圧可能に配設された当接部材と、を備え、前記クリーニング部材は、連続した空孔を有する弾性変形可能な多孔質層を備え、前記当接部材は、前記クリーニング部材の前記多孔質層よりも硬い材料からなり、前記クリーニング部材の被当接部位を押圧することにより前記多孔質層を圧縮させることを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラ表面に対するクリーニング性能の経時による低下を抑制し、長期間に亘って安定してクリーニング能力が得られるクリーニング装置を提供することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す側面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す外観図である。 クリーニング装置の要部構成の一例を示す模式図である。 クリーニング部材の多孔質層の断面の写真である。 本実施形態に係るクリーニング装置の要部構成の一例を示す模式図である。 本実施形態に係るクリーニング装置の要部構成の一例を示す模式図である。 本実施形態に係るクリーニング装置の押圧部材の構成の例を示す模式図である。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

［画像形成装置］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタを概略的に示す縦断側面図である。
画像形成装置（カラープリンタ）１の本体ケース２内には、プリンタエンジン３、光ビームを出射する光書込装置４、被転写体である記録媒体Ｐを収納する記録媒体収納部である給紙カセット５、トナー画像が転写された記録媒体Ｐを定着処理する定着装置６、トナー画像を転写した後に発生した廃トナーを回収する廃トナー回収容器７等が設けられている。

プリンタエンジン３は、トナー画像を形成し、形成したトナー画像を記録媒体Ｐに転写する部分であり、像担持体である４つの感光体８（８Ｙ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｋ）、各感光体８の周囲に配置された帯電装置である帯電ローラ９、現像装置１０、後述する本発明に係るクリーニング装置１１、一次転写ローラ１２、像担持体及び被転写体である中間転写ベルト１３、転写装置である二次転写ローラ１４、中間転写ベルトに対するクリーニング装置１５等により構成されている。
なお、図中の符号のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋの添え字は、各々イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色を示している。

感光体８は、円筒状に形成されて駆動モータ（図示せず）が連結され、駆動モータからの駆動力により中心線回りに回転する。
感光体８の外周面には静電潜像が形成される感光層が設けられている。
帯電ローラ９は、感光体８の外周面に当接または微小な隙間をもって配置されている。この帯電ローラ９に対して電源部（図示せず）から電圧が印加されることにより、帯電ローラ９と感光体８との間でコロナ放電が発生し、感光体８の外周面が一様に帯電される。
光書込装置４は、画像データに応じた光ビームを出射し、一様に帯電された感光体８の外周面を露光する。
この露光により、感光体８の外周面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

現像装置１０は、感光体８に対してトナーを供給する。
供給されたトナーは感光体８の外周面に形成されている静電潜像に付着し、感光体８の外周面上の静電潜像がトナー画像として顕像化される。

中間転写ベルト１３は、樹脂フィルム又はゴムを基体として形成されたループ状のベルトであり、駆動ローラ１６と入口ローラ１７とテンションローラ１８との回りに巻回され、駆動モータ（図示せず）に連結された駆動ローラ１６が回転駆動されることにより矢印Ａ方向に回転する。
入口ローラ１７とテンションローラ１８とは、中間転写ベルト１３が矢印Ａ方向へ回転することにより中間転写ベルト１３との摩擦力によって従動回転する。

一次転写ローラ１２は中間転写ベルト１３の内周面側（ループの内側）に配置されており、これらの一次転写ローラ１２に転写用電圧が印加されることによって各感光体８上のトナー画像が中間転写ベルト１３上に転写される。
各感光体８上に形成されたトナー画像は中間転写ベルト１３上に順次転写されて重ね合わされ、中間転写ベルト１３上にはカラーのトナー画像が形成される。

感光体８に対するクリーニング装置１１は、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後の感光体８の外周面をクリーニングする。このクリーニングによって、トナー画像が中間転写ベルト１３に転写された後に感光体８の外周面上に残留しているトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。
なお、本実施形態に係るクリーニング装置１１の詳細については後述する。

中間転写ベルト１３上に形成されたカラーのトナー画像は、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ１４とが当接された転写位置に記録媒体Ｐが送り込まれたタイミングで二次転写ローラ１４に転写用電圧が印加されることにより、記録媒体Ｐに転写される。
記録媒体Ｐは、給紙カセット５内から給紙されて搬送ローラ１９やレジストローラ２０により搬送され、トナー画像を転写された後に定着装置６に送り込まれる。
トナー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置６内で熱と圧力とを加えられて定着処理され、この定着処理により溶融したトナー画像が記録媒体Ｐに定着される。
定着処理が終了した記録媒体Ｐは本体ケース２の上面部に形成されている排紙トレイ２１上に排紙される。

中間転写ベルトに対するクリーニング装置１５は、カラーのトナー画像が記録媒体Ｐに転写された後の中間転写ベルト１３の外周面をクリーニングする。
このクリーニングによって、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１３の外周面上に残留したトナーや紙粉等が廃トナーとして回収される。
廃トナー回収容器７は、クリーニング装置（感光体８に対するクリーニング装置１１、中間転写ベルトに対するクリーニング装置１５）で回収された廃トナーが投入され、貯留される容器である。

プリンタエンジン３の構成部材である感光体８と、各感光体８の周囲に配置された帯電ローラ９と現像装置１０とクリーニング装置１１とはユニット化してケース２２内に収納され、プロセスカートリッジ２３（２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｋ）が形成されている。
各プロセスカートリッジ２３は本体ケース２内に着脱可能に装着されている。
感光体８と帯電ローラ９と現像装置１０とクリーニング装置１１とがプロセスカートリッジ２３としてユニット化されることにより、交換やメンテナンスの作業が容易になり、また、各部材間の位置精度を高精度の維持することができ、形成される画像品質の向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、感光体８と帯電ローラ９と現像装置１０とクリーニング装置１１とはユニット化したプロセスカートリッジ２３を例に挙げて説明したが、プロセスカートリッジの構成としては様々のものがあり、例えば、帯電ローラ９、現像装置１０、クリーニング装置１１の少なくとも一つと感光体８とをケース内に収納してユニット化したもの等が挙げられる。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の本体ケース２に設けられている側面カバー２４を開放した状態を示す外観斜視図である。
側面カバー２４を開放することにより、プリンタエンジン３と廃トナー回収容器７とが現われ、プロセスカートリッジ２３や中間転写ベルト１３及び廃トナー回収容器７の交換等やその他のメンテナンスを行うことができる。中間転写ベルト１３とローラ１６、１７、１８とクリーニング装置１５とは、ベルトケース１３ａ内に収納されてユニット化されている。

［クリーニング装置］
感光体８に対するクリーニング装置１１の概略構成図を図３に示す。
図３（Ａ）は従来の構成を示し、図３（Ｂ）は本発明に係るクリーニング装置の構成の一例を示している。
クリーニング装置１１は、感光体８の表面を帯電させる帯電ローラ９に当接し、該帯電ローラ９の表面に付着した付着物を除去するクリーニング部材９１を備える。
クリーニング部材９１は、押圧手段（例えば、バネ等）により加圧され、駆動源は備えず、帯電ローラ９と連れ回る構成を有する。

クリーニング部材９１は、連続した空孔を有する弾性変形可能な多孔質層を備えている。ローラ部材としてのクリーニング部材９１は、回転軸となる芯材の周囲に多孔質層が形成された構成とすることができ、多孔質層としては、例えば、樹脂発泡材料などの公知の多孔質材料を適用することができる。
クリーニング部材９１は、帯電ローラ９の表面に付着したトナーや潤滑剤、放電生成物等の付着物を除去し、多孔質層の孔内に除去した付着物を保持することができる。
また、クリーニング部材９１は多孔質層を備えることにより帯電ローラ９の表面の形状に対応して変形可能であるため、高い取付精度を必要とせず、かつ確実に付着物を除去することができる。

図３（Ａ）に示す従来の構成では、経時でクリーニング部材９１の多孔質層の孔内に付着物を保持する能力が低下し、クリーニング性が劣化するという課題があった。
これに対し、図３（Ｂ）に示す本実施形態に係るクリーニング装置１１は、クリーニング部材９１の表面に当接し、該クリーニング部材９１の被当接部位を押圧可能に配設された当接部材９２を備える。当接部材９２は、クリーニング部材９１の多孔質層よりも硬い材料からなり、クリーニング部材９１の被当接部位を押圧することにより多孔質層を圧縮させる。
クリーニング部材９１の多孔質層が当接部材９２により圧縮されて変形することにより、多孔質層の表面に近い領域に保持されていた付着物がより内部へ移動（浸透）することとなる。その結果クリーニング部材９１が保持できる付着物の量が従来よりも増加し、経時でのクリーニング性の低下を抑制することができる。

図４に、芯材の周囲に多孔質層９１ａが形成されたクリーニング部材９１の断面の写真を示す。
図４（Ａ）は、帯電ローラ９に対するクリーニングを行った後、当接部材９２による圧縮を受けていない多孔質層９１ａの写真であり、図４（Ｂ）は当接部材９２による圧縮を受けた後の多孔質層９１ａの写真である。
図４（Ａ）では多孔質層９１ａの表面に付着した状態の付着物による汚染が確認できるが、図４（Ｂ）では当接部材９２による圧縮を受けて付着物が内部に移動しているため、多孔質層９１ａの表面の付着物による汚染は、（Ａ）と比較して極めて少ない。

本実施形態のクリーニング装置１１は、当接部材９２を複数備え、クリーニング部材９１が複数の被当接部位を有する態様とすることができる。複数の被当接部位を有することにより圧縮される回数が増加するため、付着物を多孔質層の内部へ移動させやすくすることができる。設置する当接部材９２の数を調整することで、圧縮回数を任意に設定することができる。
図５は、当接部材９２を２つ備えた例を示しているが、当接部材９２の設置数及び設置位置はこれに限定されない。

当接部材９２の材質としては、クリーニング部材９１よりも硬い材料であればよく、金属または樹脂が挙げられる。
金属としては、汎用性のある材料であれば特に限定されないが、例えば、ＳＵＳ等が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。
なお、クリーニング部材９１による摩耗を防止することができる材料が好ましい。

また、当接部材９２は多孔質材料からなることが好ましい。
当接部材９２が多孔質材料からなることにより、クリーニング部材９１を押圧、圧縮する機能とともに、クリーニング部材９１の表面の付着物を回収する機能を備えることができる。具体的には発泡ポリウレタンが好ましい。

クリーニング部材９１と当接部材９２はローラ部材であることが好ましく、クリーニング部材９１のローラ径と当接部材９２のローラ径とが異なることが好ましい。
本実施形態のクリーニング装置１１が搭載される画像形成装置の機種の仕様に応じて、当接する部位の所望の接触面圧が得られるように、また所望のニップ量が得られるようにそれぞれの径を調整することができる。
当接部材９２は、クリーニング部材９１の回転と連れ回る構成とすることができ、また回転せず固定された構成であってもよい。クリーニング部材９１を押圧して圧縮し、付着物を内部へ移動させる効果の観点からは、当接部材９２は回転しない態様が好ましい。

当接部材９２がクリーニング部材９１の被当接部位を押圧する方法としては、図６（Ａ）に示す軸間固定方式、及び図６（Ｂ）に示す押圧部材による加圧方式が挙げられる。

図６（Ａ）に示す軸間固定方式とは、ローラ部材であるクリーニング部材９１の軸と当接部材９２の軸との間隔が一定に固定されている態様である。
軸間固定方式とすることで、クリーニング部材９１に対する当接部材９２の押圧力略一定となるため、クリーニング部材９１が帯電ローラ９に当接する部位への圧力に影響せず、クリーニング機能に必要な押圧力の調整が容易となる。
図６（Ａ）に示すように、クリーニング部材９１はクリーニング部材押圧手段９３を備え、帯電ローラ９に対する押圧力が付与される。本実施形態において、クリーニング部材押圧手段９３はバネである態様を示しているが、所望の押圧力が付与できる部材であればこれに限定されない。

一方、図６（Ｂ）に示す押圧部材による加圧方式の構成は、当接部材９２がクリーニング部材９１に対して接離可能に配設され、クリーニング部材９１に対して当接部材９２を押圧するための押圧部材９４を備える。
押圧部材９４により当接部材９２をクリーニング部材９１に対して押圧する構成であるため、多孔質層が所望の圧縮量となるように押圧力を調整することができる。
本実施形態において、押圧部材９４がバネである態様を示しているが、所望の押圧力が得られる部材であればこれに限定されない。

図６（Ｂ）に示す押圧部材による加圧方式では、図７（Ａ）に示すように、クリーニング装置として当接部材９２の押圧部材９４の他、クリーニング部材押圧手段９３、及び帯電ユニット９０を押圧するための帯電ユニット押圧手段９５を備え、３種の押圧手段が存在している。

これに対し、図７（Ｂ）に示すように、当接部材９２を押圧する押圧部材９６が、当接部材９２を介してクリーニング部材９１を帯電ローラ９に押圧するように構成することができる。
すなわち図７（Ｂ）に示す態様は、押圧部材９６が、当接部材９２がクリーニング部材９１を押圧する部材と、クリーニング部材９１が帯電ローラ９を押圧する部材とを兼ねている。これにより帯電ユニット９０における押圧部材の数を削減することができ、部品点数の削減によりコストダウンを図ることができる。

また、図７（Ｃ）に示すように、当接部材を押圧する押圧部材９７が、当接部材９２を介してクリーニング部材９１及び帯電ローラ９を、感光体８に押圧するように構成することができる。
すなわち、図７（Ｃ）に示す態様は、押圧部材９７が、当接部材９２がクリーニング部材９１を押圧する部材と、クリーニング部材９１が帯電ローラ９を押圧する部材と、帯電ユニット９０を感光体８に押圧する部材を兼ねている。これにより、帯電ユニット９０を構成する一または複数の押圧部材と帯電ユニット９０自体の押圧部材とを共通化し、押圧部材の数をより削減することができ、部品点数の削減によりよりコストダウンを図ることができる。

上述のように、本実施形態のクリーニング装置によれば、帯電ローラ表面に対するクリーニング性能の経時による低下を抑制し、長期間に亘って安定してクリーニング能力を得ることができる。また、本実施形態のクリーニング装置を備える画像形成装置は、経時による帯電ローラ表面の付着物の蓄積に起因した画像品質の劣化を防止することができる。

１ 画像形成装置
８ 感光体
９ 帯電ローラ
１１ クリーニング装置
９１ クリーニング部材（クリーニングローラ）
９１ａ 多孔質層
９２ 当接部材
９３ クリーニング部材押圧手段
９４、９６、９７ 押圧部材
９５ 帯電ユニット押圧手段

特開２００９−１３９５２８号公報 特開２０１２−１３３００１号公報

Claims (10)

1. 感光体の表面を帯電させる帯電ローラに当接し、該帯電ローラの表面に付着した付着物を除去するクリーニング部材と、
   前記クリーニング部材の表面に当接し、該クリーニング部材の被当接部位を押圧可能に配設された当接部材と、を備え、
   前記クリーニング部材は、連続した空孔を有する弾性変形可能な多孔質層を備え、
   前記当接部材は、前記クリーニング部材の前記多孔質層よりも硬い材料からなり、前記クリーニング部材の被当接部位を押圧することにより前記多孔質層を圧縮させることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記当接部材を複数備え、前記クリーニング部材が複数の被当接部位を有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. 前記当接部材が、金属または樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
4. 前記当接部材が、多孔質材料からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 前記当接部材が、ポリウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 前記クリーニング部材及び前記当接部材がローラ部材であり、
   前記クリーニング部材の軸と前記当接部材の軸との間隔が一定に固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクリーニング装置。
7. 前記当接部材が前記クリーニング部材に対して接離可能に配設され、
   前記クリーニング部材に対して前記当接部材を押圧する押圧部材を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクリーニング装置。
8. 前記当接部材を押圧する押圧部材が、
   前記当接部材を介して前記クリーニング部材を前記帯電ローラに押圧することを特徴とする請求項７に記載のクリーニング装置。
9. 前記当接部材を押圧する押圧部材が、
   前記当接部材を介して前記クリーニング部材及び前記帯電ローラを、前記感光体に押圧することを特徴とする請求項８に記載のクリーニング装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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