JP2022018129A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で好適に被清掃部材を清掃する。【解決手段】クリーニング装置（４０）は、回転方向（Ｒ）に回転する感光体（３２）の表面に対し、軸方向（Ｘ）に沿って所定幅に亘り当接して、当該表面を清掃するクリーニングブレード（４１）と、感光体（３２）とクリーニングブレード（４１）との間に挟持されるスペーサー部材（４１２）とを備える。スペーサー部材（４１２）は、感光体（３２）とクリーニングブレード（４１）との当接部のうち、軸方向（Ｘ）における端部よりも内側に配置されている。【選択図】図４

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。

一般に、電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を転写した後の感光体（又は転写ベルト）の表面に残ったトナーの残留物は、この表面に当接配置されたクリーニングブレードによって取り除かれる。トナーの残留物は、静電気によって感光体の表面に強く付着しており、剥離が困難である。そのため、クリーニングブレードは、先端を感光体の回転方向とは逆の方向へ向けた状態に配置されるとともに、感光体の表面に対して適度な圧力で押し当てられることが多い。
しかし、このようにクリーニングブレードを設けた場合、感光体表面との間に生じる摩擦力によって、クリーニングブレードの先端部が感光体の回転方向へ引き込まれ、部分的に捲れるおそれがある。特にクリーニングブレードの端部において、このような捲れが生じやすい。

そこで、特許文献１に記載の技術では、クリーニングブレードの端部にトナー又は潤滑剤を塗布することで、捲れが生じやすいクリーニングブレードの端部における感光体との摩擦を低減している。
また、特許文献２では、クリーニングブレードの清掃対象である転写ベルトに溝を加工することにより、クリーニングブレードと転写ベルトとの当接部のうち、端部領域における動摩擦係数を、中央領域における動摩擦係数よりも小さくしている。

特開２０１９－１５８９００号公報 特開２０１９－１８４９６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、クリーニングブレードの端部にトナーや潤滑剤を供給するための煩雑な構成が必要となる。また、比較的にシール性の低いクリーニングブレードの端部にトナーや潤滑剤を供給することは、むしろユニット端部の汚れを増長しかねない。
特許文献２に記載の技術では、清掃対象の転写ベルトに加工する必要があるため、製造工程や装置構成が煩雑化・高コスト化してしまう。これは清掃対象が感光体等の場合でも同様である。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で好適に被清掃部材を清掃することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るクリーニング装置は、
所定方向に動作する被清掃部材の表面に対し、前記所定方向と交差する交差方向に沿って所定幅に亘り当接して、当該表面を清掃する清掃部材と、
前記被清掃部材と前記清掃部材との間に挟持されるスペーサー部材と、
を備え、
前記スペーサー部材は、前記被清掃部材と前記清掃部材との当接部のうち、前記交差方向における端部よりも内側に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
画像を担持する像担持体である前記被清掃部材と、
上記のクリーニング装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡便な構成で好適に被清掃部材を清掃することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 実施形態に係るクリーニング装置周辺の概略断面図である。 実施形態に係るクリーニングブレード及び支持部材の斜視図である。 実施形態に係るクリーニングブレードの端部周辺における圧力分布及び変形可能量を説明するための図であって、（ａ）が本実施形態のもの、（ｂ）がスペーサー部材の無い場合のものである。 実施例の結果を示すグラフである。 実施形態に係るスペーサー部材の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

［画像形成装置の概略構成］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す図である。
この図に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１は、自動原稿搬送部１０、スキャナー部２０、画像形成部３０、給紙部５０等を備える。

自動原稿搬送部１０は、原稿トレイに置かれた原稿Ｄを一枚ずつ所定の搬送経路に搬送する。
スキャナー部２０は、搬送される原稿Ｄに光源を照射し、原稿Ｄから反射される反射光を受光する。スキャナー部２０は、受光した光信号を電気信号（画像データ）に変換して画像形成部３０に出力する。
給紙部５０は、記録材Ｐを収容する複数の給紙トレイ５１～５３を備え、所定の搬送路により記録材Ｐを画像形成部３０に給紙する。

画像形成部３０は、イエロー作像部Ｙと、マゼンタ作像部Ｍと、シアン作像部Ｃと、ブラック作像部Ｋと、中間転写ベルト３７と、二次転写ローラー３８とを備える。
各作像部ＹＭＣＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像（トナー像）を感光体３２に形成し、感光体３２に形成されたＹＭＣＫ各色のトナー像を中間転写ベルト３７に一次転写する。各作像部ＹＭＣＫは、感光体３２と、帯電装置３３と、露光装置３４と、現像装置３５と、一次転写ローラー３６と、クリーニング装置４０とを備える。
なお、各作像部ＹＭＣＫの構成及び動作はいずれも同様であるため、以下、イエロー作像部Ｙを例に挙げて説明する。

感光体３２は、表面に画像（トナー像）を担持するドラム状の像担持体である。この感光体３２は、ドラム状の金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂からなる感光層が形成された有機感光体により構成され、図中の反時計回りに回転駆動される。感光層を構成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

帯電装置３３は、感光体３２の表面を一定の電位に均一に帯電させる。
露光装置３４は、スキャナー部２０からの画像データに基づいて感光体３２の非画像領域を露光し、露光した部分の電荷を除去することで感光体３２の画像領域に静電潜像を形成する。
現像装置３５は、感光体３２に形成された静電潜像上に現像剤であるトナーを供給し、感光体３２にトナー像を形成する。

一次転写ローラー３６は、感光体３２に形成されたトナー像を中間転写ベルト３７に一次転写する。
中間転写ベルト３７は、複数のローラーに張架され、表面に画像（トナー像）を担持して搬送するベルト状の像担持体であり、ローラーの回転に伴って回転駆動される。中間転写ベルト３７は、一次転写ローラー３６により、対向するそれぞれの感光体３２に圧着され、当該感光体３２の表面に現像されたトナー像が一次転写される。

二次転写ローラー３８は、中間転写ベルト３７を介して二次転写対向ローラー３８１に当接して配置され、二次転写ローラー３８と二次転写対向ローラー３８１との間で形成される転写ニップを記録材Ｐが通過することにより、中間転写ベルト３７上のトナー像が、記録材Ｐに二次転写される。
二次転写ローラー３８における記録材Ｐの排出側には、定着装置３９が配置されている。定着装置３９は、搬送されてきた記録材Ｐ上に形成されたトナー像を加熱及び加圧し、当該記録材Ｐにトナー像を定着させる。

［クリーニング装置］
図２は、クリーニング装置４０周辺の概略断面図である。
クリーニング装置４０は、被清掃部材としての感光体３２を清掃するものであり、中間転写ベルト３７に転写されずに感光体３２に付着している残留トナー等を除去する。
具体的には、図２に示すように、クリーニング装置４０は、クリーニングブレード４１と、滑剤塗布機構４２と、均しブレード４３とを備え、これらをケーシング４５内に収容している。
なお、以下では、感光体３２の回転軸に沿った方向（図２の紙面垂直方向）を「軸方向Ｘ」という。また、感光体３２の回転方向Ｒにおける下流側を単に「下流側」、回転方向Ｒにおける上流側を単に「上流側」という場合がある。

滑剤塗布機構４２は、ブラシローラー４２１と固形滑剤４２２と加圧部材４２３を備えており、クリーニングブレード４１よりも回転方向Ｒの下流側に設けられている。
ブラシローラー４２１は、感光体３２表面と固形滑剤４２２とに当接するように設けられ、回転することで固形滑剤４２２から滑剤を掻き取って感光体３２表面に供給する。ブラシローラー４２１は、図示しないモーターにより、感光体３２の回転方向Ｒに対してカウンター方向に回転する。ただし、その逆方向に回転しても構わない。ブラシローラー４２１が感光体３２に供給する滑剤量の増減は、ブラシローラー４２１の回転数を調整することで制御される。
固形滑剤４２２は、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）などの脂肪酸金属塩類からなり、軸方向Ｘに延在した直方体形状に形成されている。
加圧部材４２３は、コイルばね等の弾性部材であり、固形滑剤４２２をブラシローラー４２１に押圧する。

均しブレード４３は、滑剤塗布機構４２よりも回転方向Ｒの下流側に配置されて先端を感光体３２に当接させており、滑剤塗布機構４２により感光体３２に塗布された滑剤を延展して感光体３２の表面に均一に薄膜化させる。均しブレード４３は、例えばウレタンなどの弾性材料からなり、ケーシング４５に固定された支持部材４３１に接着剤等で貼り付けられている。

クリーニングブレード４１は、本発明に係る清掃部材の一例であり、転写後の感光体３２と当接して当該感光体３２の表面に残留するトナーや外添剤等を除去する。クリーニングブレード４１は、例えばウレタンなどの弾性材料からなり、軸方向Ｘに長尺な所定厚さの短冊状に形成されている。そして、クリーニングブレード４１は、軸方向Ｘに直交する自由長Ｆ（図４（ａ）参照）が所定の長さとなるように支持部材４１１に接着剤等で固定され、先端（自由端）が回転方向Ｒに対してカウンター方向に感光体３２に当接するように設けられている。このクリーニングブレード４１は、感光体３２の表面よりも軸方向Ｘの長さが短く、軸方向Ｘの全長に亘って（後述のスペーサー部材４１２が貼られた部分を除く）感光体３２の表面と当接している。

図３は、クリーニングブレード４１及び支持部材４１１の斜視図である。図４は、クリーニングブレード４１の端部周辺における圧力分布及び変形可能量を説明するための図であって、（ａ）がスペーサー部材４１２のある本実施形態のもの、（ｂ）がスペーサー部材４１２の無い場合のものである。なお、図４では、感光体３２及びクリーニングブレード４１のうち軸方向Ｘの一方の端部周辺のみを示しているが、他方の端部周辺も同様に構成されている。
図３に示すように、クリーニングブレード４１には、スペーサー部材４１２が貼り付けられている。
スペーサー部材４１２は、クリーニングブレード４１のうち軸方向Ｘの両端部周辺にそれぞれ設けられている。スペーサー部材４１２は、本実施形態では薄いシート状のテフロン（登録商標）テープであり、軸方向Ｘと直交する面内でスペーサー部材４１２の略全周に巻回されてさらに支持部材４１１にまで亘って貼付されている。これにより、スペーサー部材４１２は、感光体３２とクリーニングブレード４１との間に挟持されている（図２参照）。
なお、スペーサー部材４１２は、テフロンテープに限定されず、被清掃部材である感光体３２の表面と同程度、又はそれよりも滑らかな表面性を有するものであればよい。ここで、表面性とは、表面粗さ又は摩擦係数で特定される面の性質をいう。例えば、表面粗さＲｚ０．２［μｍ］程度、ネル摩擦係数０．２３のフランネル布を用いた場合でもテフロンテープと同等の効果が得られた。摩擦係数は、摩擦係数測定器：ポータブル摩擦計TYPE:94i-II（新東科学株式会社製）で測定した。

また、スペーサー部材４１２は、感光体３２とクリーニングブレード４１との当接部のうち、軸方向Ｘにおける端部（最端部）よりも内側に配置されており、本実施形態では、クリーニングブレード４１の軸方向Ｘにおける端部よりも内側に配置されている。
そのため、図４（ａ）に示すように、装置駆動時（感光体３２回転時）にクリーニングブレード４１と感光体３２との間に生じる圧力（押圧力）は、軸方向Ｘの端部よりも内側のスペーサー部材４１２の部分において、より高くなる。すなわち、軸方向Ｘに垂直な面内でのクリーニングブレード４１の変形可能量（すなわち変形しやすさ）は、支持部材４１１に拘束されていない軸方向Ｘの端部（最端部）で最大となるところ、このクリーニングブレード４１が最も変形しやすい軸方向Ｘ位置と、クリーニングブレード４１の押圧力が最大となる軸方向Ｘ位置とが、異なっている。
これに対し、スペーサー部材４１２を設けずにクリーニングブレード４１をそのまま感光体３２に当接させた場合、図４（ｂ）に示すように、クリーニングブレード４１の押圧力と変形可能量とのいずれもが軸方向Ｘの端部（最端部）において最大となる。この場合には、感光体３２との間の摩擦力によりクリーニングブレード４１が感光体３２の回転方向Ｒに引き込まれやすく、クリーニングブレード４１が支持部材４１１から捲れやすくなる。
したがって、クリーニングブレード４１への押圧力が最大となる位置と、クリーニングブレード４１の変形可能量が最大となる位置とが軸方向Ｘにずれることにより、これらの軸方向Ｘ位置が一致する場合に比べ、クリーニングブレード４１の捲れが抑制される。

［実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、感光体３２とクリーニングブレード４１との間に挟持されるスペーサー部材４１２が、感光体３２とクリーニングブレード４１との当接部のうち、軸方向Ｘにおける端部よりも内側に配置されている。
これにより、クリーニングブレード４１に作用する押圧力がスペーサー部材４１２の位置で最大となる結果、当該押圧力が最大となる位置と、クリーニングブレード４１の変形可能量が最大となる位置（端部）とが、軸方向Ｘにずれる。そのため、スペーサー部材４１２を設けずにクリーニングブレード４１をそのまま感光体３２に当接させた場合に比べ、クリーニングブレード４１の捲れを抑制することができる。
したがって、感光体３２とクリーニングブレード４１との間にスペーサー部材４１２を挟持させるだけの簡便な構成で、クリーニングブレード４１の捲れを抑制して好適に感光体３２を清掃することができる。

以下に、本発明の実施例を挙げることにより、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

本実施例では、スペーサー部材４１２の適正な軸方向Ｘ位置や厚さ等を見出すために、スペーサー部材４１２の厚さｄ［μｍ］、クリーニングブレード４１の端部からスペーサー部材４１２までの距離ｘ［ｍｍ］、クリーニングブレード４１のヤング率Ｅ［ＭＰａ］及び自由長Ｆ［ｍｍ］をパラメータとし（図４（ａ）参照）、画像形成装置１を駆動してクリーニングブレード４１の捲れ発生有無等を確認した。ここで、距離ｘは、正確には、軸方向Ｘにおけるクリーニングブレード４１の端部（すなわちクリーニングブレード４１と感光体３２との当接部の端部）からスペーサー部材４１２までの距離である。

図５（ａ）～（ｃ）は、本実施例の結果を示すグラフである。グラフ中にプロットした記号は、それぞれ以下の内容を示す。
〇：クリーニングブレード４１に捲れなく、良好な状態。
△：クリーニングブレード４１に軽微な捲れが発生。
×：クリーニングブレード４１に捲れあり。又はトナーのすり抜けや汚れが発生。
なお、「すり抜け」とは、スペーサー部材４１２によるクリーニングブレード４１の段差（隙間）からトナーがすり抜けることをいう。

図５（ａ）～（ｃ）から、以下のことが言える。
・クリーニングブレード４１の自由長Ｆのみが異なる（ａ）と（ｂ）の結果がほぼ同様であることから、適正なスペーサー部材４１２の厚さｄや位置（距離ｘ）の範囲は、クリーニングブレード４１の自由長Ｆにはほぼ依存しない。
・好ましいスペーサー部材４１２の厚さｄや距離ｘの範囲として、以下の条件式（１）、（２）が成り立つ。
ｄ＞ａ×ｘ／Ｅ ・・・（１）
７０＜ａ＜１２０ ・・・（２）
・好ましいスペーサー部材４１２の厚さｄの範囲として、以下の条件式（３）、（４）が成り立つ。
ｄ＜ｂ／Ｅ ・・・（３）
５４０＜ｂ＜５６０ ・・・（４）

さらに、本実施例では、スペーサー部材４１２の適正な軸方向Ｘ位置を見出すために、感光体３２における現像可能領域３２ａ（図４（ａ）参照）に対するスペーサー部材４１２の軸方向Ｘ位置をパラメータとし、画像形成装置１を駆動してトナーのすり抜けや汚れを確認した。
その結果、好ましいスペーサー部材４１２の距離ｘの範囲として、以下の条件式（５）が成り立つことが分かった。
ｘ＜Ｌ－ｗ ・・・（５）
ここで、Ｌは、軸方向Ｘにおけるクリーニングブレード４１の端部（すなわちクリーニングブレード４１と感光体３２との当接部の端部）から現像可能領域３２ａまでの距離［ｍｍ］であり、ｗは、軸方向Ｘにおけるスペーサー部材４１２の幅［ｍｍ］である（図４（ａ）参照）。
条件式（５）は、すなわち、スペーサー部材４１２が現像可能領域３２ａに重なると、スペーサー部材４１２の軸方向Ｘ両側に生じるクリーニングブレード４１の段差（隙間）からのトナーのすり抜けがＮＧレベルに達することを意味する。したがって、スペーサー部材４１２は、感光体３２における現像可能領域３２ａよりも軸方向Ｘの外側に配置されることが好ましい。

［その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、スペーサー部材４１２がクリーニングブレード４１（清掃部材）に貼付されていることとしたが、当該スペーサー部材は、感光体３２（被清掃部材）とクリーニングブレード４１との間に挟持されていればよい。
したがって、スペーサー部材を感光体３２に設けてもよい。例えば、感光体３２の周面上にスペーサー部材としてのテフロンテープを貼り付けてもよい。また、スペーサー部材としてクリーニングブレード４１を押圧する凸部を感光体３２に一体成形してもよい。
あるいは、スペーサー部材を、クリーニングブレード４１及び感光体３２のいずれとも異なる部材に設けてもよい。例えば図６に示すように、クリーニング装置４０のケーシング４５のうち、クリーニングブレード４１よりも回転方向Ｒの上流側に位置する部分にスペーサー部材４１２Ａの一端を取り付け、その他端側がクリーニングブレード４１と感光体３２との間に挟持されるように、当該スペーサー部材４１２Ａを上流側から垂らしてもよい。

また、上記実施形態では、クリーニングブレード４１の清掃対象が感光体３２であることとした。しかし、本発明に係る被清掃部材は、所定方向に動作するものであれば特に限定されず、例えば転写ベルトなどであってもよい。
また、本発明に係る清掃部材は、被清掃部材の表面に対し、当該被清掃部材の動作方向と交差する交差方向に沿って所定幅に亘り当接して当該表面を清掃するものであればよく、例えばブレード状のものなどに限定されない。

１ 画像形成装置
３２ 感光体（被清掃部材）
３２ａ 現像可能領域
３７ 中間転写ベルト
４０ クリーニング装置
４１ クリーニングブレード（清掃部材）
４１１ 支持部材
４１２、４１２Ａ スペーサー部材
４５ ケーシング
ｄ スペーサー部材の厚さ
Ｅ クリーニングブレードのヤング率
Ｆ クリーニングブレードの自由長
Ｌ 軸方向におけるクリーニングブレードの端部から現像可能領域までの距離
ｘ 軸方向におけるクリーニングブレードの端部からスペーサー部材までの距離
ｗ 軸方向におけるスペーサー部材の幅
Ｒ 感光体の回転方向
Ｘ 軸方向

Claims (10)

1. 所定方向に動作する被清掃部材の表面に対し、前記所定方向と交差する交差方向に沿って所定幅に亘り当接して、当該表面を清掃する清掃部材と、
   前記被清掃部材と前記清掃部材との間に挟持されるスペーサー部材と、
   を備え、
   前記スペーサー部材は、前記被清掃部材と前記清掃部材との当接部のうち、前記交差方向における端部よりも内側に配置されている、
   ことを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記スペーサー部材は、前記清掃部材に設けられたシート状の部材である、
   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. 前記スペーサー部材は、前記被清掃部材に設けられたシート状の部材である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
4. 前記スペーサー部材は、前記清掃部材及び前記被清掃部材のいずれとも異なる部材に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
5. 前記スペーサー部材は、前記被清掃部材に一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
6. 前記スペーサー部材は、前記交差方向における位置及び厚さが、以下の条件式を満たす、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
   ｄ＞ａ×ｘ／Ｅ ・・・（１）
   ７０＜ａ＜１２０ ・・・（２）
   ただし、
   ｘ：前記交差方向における前記当接部の端部から前記スペーサー部材までの距離［ｍｍ］
   ｄ：前記スペーサー部材の厚さ［μｍ］
   Ｅ：前記清掃部材のヤング率［ＭＰａ］
7. 前記スペーサー部材の厚さが、以下の条件式を満たす、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
   ｄ＜ｂ／Ｅ ・・・（３）
   ５４０＜ｂ＜５６０ ・・・（４）
   ただし、
   ｄ：前記スペーサー部材の厚さ［μｍ］
   Ｅ：前記清掃部材のヤング率［ＭＰａ］
8. 前記被清掃部材は画像を担持する像担持体であり、
   前記スペーサー部材は、前記像担持体における現像可能領域よりも前記交差方向の外側に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
9. 前記スペーサー部材は、前記交差方向における位置が、以下の条件式を満たす、
   ことを特徴とする請求項８に記載のクリーニング装置。
   ｘ＜Ｌ－ｗ ・・・（５）
   ただし、
   ｘ：前記交差方向における前記当接部の端部から前記スペーサー部材までの距離［ｍｍ］
   Ｌ：前記交差方向における前記当接部の端部から前記現像可能領域までの距離［ｍｍ］
   ｗ：前記交差方向における前記スペーサー部材の幅［ｍｍ］
10. 画像を担持する像担持体である前記被清掃部材と、
    請求項１～９のいずれか一項に記載のクリーニング装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images