JP4237550B2

JP4237550B2 - 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

Info

Publication number: JP4237550B2
Application number: JP2003156940A
Authority: JP
Inventors: 博臣原田; 健斉藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004361504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能な被クリーニング部材表面にエッジ部を当接させ、このエッジ部を被クリーニング部材表面に摺擦させて被クリーニング部材の異物を除去するクリーニングブレードと、このクリーニングブレードを支持する支持部材とを具備するクリーニング装置、このクリーニング装置を搭載したプロセスカートリッジ、及びこのクリーニング装置を搭載した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動可能な被クリーニング部材表面の異物を除去する手段としては、ブレードクリーニング方式、ファーブラシクリーニング方式など各種方式のものが知られている。このようなクリーニング装置としては、コスト、信頼性、スペースの点でブレードクリーニング方式が現在広く使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来のブレードクリーニング方式の構成の一例を示す説明図である。このクリーニング装置４は、クリーニングブレード４１とこのクリーニングブレード４１を支持するための支持部材４２とから構成されている。
【０００４】
クリーニングブレード４１は、たとえばウレタン等の弾性材料で構成されており、そのエッジ部を被クリーニング部材としての感光体ドラム１の表面に所定の角度θ、所定の侵入量ｔにて当接せしめる。そして、この当接部において感光体ドラム１表面の異物を摺擦により除去するように構成されている。図においては、感光体ドラム１表面に対してカウンタ方向になるようにクリーニングブレード４１が設けられている。
【０００５】
支持部材４２は、例えば厚さ１．６［ｍｍ］程度の亜鉛処理された鋼板（以下、「ＳＥＣＣ」という）などから構成されており、クリーニング装置４本体に支持されている（不図示）。通常は、剛性確保のため図示のようにＬ字型としている。支持部材４２の先端部４３と、クリーニングブレード４１の感光体ドラム１との当接部側とは反対側に位置する端部とが、ホットメルト等により貼着固定せしめられている。感光体１と対向する側における支持部材４２の先端部４３の形状は、その幅方向における端部をテーパーカットとし、その端部以外は直線形状としたのものが一般に用いられている。端部をテーパーカットするのは、クリーニングブレード４１が感光体ドラム１の回転に捲き込まれることを防止するためである。
【０００６】
クリーニンブレード４１の除去能力は、以下に挙げるものにより変動する。たとえば、クリーニングブレードの材質、被クリーニング部材表面の材質、被クリーニング部材表面上の除去対象物質である異物の種類、支持部材４２の先端部４３先端から、感光体ドラム１と当接するエッジ部先端までのクリーニングブレード４１上の距離（図３の矢印Ｃで示す距離）、クリーニングブレード４１と感光体ドラム１との当接角や当接圧などである。これらを最適化することにより各種使用態様に応じたクリーニング装置を提供していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−５５５８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようなブレードクリーニング方式により像担持体等の被クリーニング部材の異物を除去するクリーニング装置においても、次のような課題がある。
【０００９】
上述したように各種使用態様に応じてクリーニング装置の最適化を行っても、経時的に、あるいは低温や高温環境下で使用されることにより、騒音の発生や、除去対象物質が被クリーニング部材表面に残留するクリーニング不良（形成画像上に黒スジ等としてあらわれる）が発生することがあった。これは、経時的に、あるいは低温、高温環境下で使用されることによりクリーニングブレード４１から振動が発生しやすくなるためである。
【００１０】
一方、電子写真方式を採用する画像形成装置の像担持体表面を被クリーニング対象とする場合、除去対象物質である像形成物質として重合トナーを用いることが近年の主流となっている。しかし、重合トナーを除去対象物質とする場合には、以下の理由によりクリーニングブレード方式を採用することが困難であった。重合トナーは、従来用いられてきた粉砕トナーに比して粒径が均一で球形に近い。そのため、像担持体表面とクリーニングブレードとの接触部でトナーが最密充填状態に近くなり、像担持体表面に対して強い付着力を持っている１層目トナーと２層目トナーとの間でトナーがすべり、１層目トナーが被クリーニング部材表面に残ってクリーニング不良が発生することがあるからである。
【００１１】
市場におけるさまざまな環境変動に対して、あるいは市場における様々なニーズに応じた使用態様に対しても、騒音やクリーニング不良の起こらないクリーニング装置が望まれていた。
【００１２】
本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は以下のものである。第一の目的とするところは、騒音の発生源やクリーニング不良の原因となるクリーニングブレードの振動を抑え、高品質のクリーニング装置を提供することである。また、第二の目的とするところは、このクリーニング装置をプロセスカートリッジ又は画像形成装置に搭載することにより、騒音発生やクリーニング不良の改善されたプロセスカートリッジ又は画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第一の目的を達成するために、請求項１の発明は、移動可能な被クリーニング部材表面にエッジ部を当接させ、該エッジ部を該被クリーニング部材表面に摺擦させて該被クリーニング部材表面の異物である重合トナーを除去するクリーニングブレードと、該クリーニングブレードを支持する支持部材とからなるクリーニング装置において、上記支持部材は鋼板により構成され、上記被クリーニング部材と対向する側の上記支持部材の端部形状を、上記クリーニングブレードの上記エッジ部から該被クリーニング部材と対向する側の該支持部材の端部までの距離が幅方向において一定ではないように、ジグザグ形状に構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のクリーニング装置において、上記被クリーニング部材が像担持体であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１、又は２のクリーニング装置において、上記被クリーニング部材と対向する側の上記支持部材の端部形状を略矩形とすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、又は２のクリーニング装置において、上記像担持体と対向する側の上記支持部材の端部形状を、サインカーブ形状とすることを特徴とするものである。
また、上記第二の目的を達成するために請求項５の発明は、少なくともクリーニング装置と、該クリーニング装置により表面の重合トナーを除去する被クリーニング部材とを一体に構成したプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニング装置として、請求項１、２、３、又は４のクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を顕像化する現像装置と、該像担持体上に残留する重合トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、上記クリーニング装置が、請求項１、２、３、又は４のクリーニング装置であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、少なくとも上記クリーニング装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１乃至６の発明においては、被クリーニング部材である像担持体と対向する側の支持部材の端部形状を、クリーニングブレードのエッジ部から被クリーニング部材と対向する側の支持部材の端部までの距離が幅方向において一定ではないように、ジグザグ形状に構成することにより騒音の発生源となるクリーニングブレードの振動を抑え、また、クリーニング不良の原因となるクリーニングブレードの振動を抑えることができる。これは、クリーニングブレードのエッジ部から被クリーニング部材と対向する側の支持部材の端部までの距離（図４の矢印Ｄで示す距離）（以下、「突き出し量」という）が幅方向において異なることによる。すなわち、幅方向にクリーニングブレードを分割して考えた場合に突き出し量の変動によってクリーニングブレードの各部の固有振動数を変え、クリーニングブレードの振動を減衰させることが可能となる。支持部材がクリーニングブレードと共に振動する場合、あるいは支持部材が剛性等の材料であることによりクリーニングブレードと連動して振動しない場合の両者ともに被クリーニング部材と対向する側の支持部材の端部形状を、被クリーニング部材と当接するクリーニングブレードのエッジ部から被クリーニング部材と対向する側の支持部材の端部までの距離が幅方向において一定ではないように構成することにより、クリーニングブレードの振動を抑えることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した一の実施形態について説明する。
【００１６】
まず、図１を用いてこのプリンタの基本的な構成について説明する。図において、このプリンタは、被クリーニング部材である像担持体としての感光体ドラム１、帯電装置２、現像装置３、感光体ドラム１表面の異物であるトナーを除去するクリーニング装置４、感光体ドラム１上に静電潜像を書き込むための光書込ユニット６などにより構成される画像形成ユニット１００を備えている。
【００１７】
上記光書込ユニット６としては、例えば、スキャナなどによって読み込まれた画像情報に対応する光信号を半導体レーザから出射させ、回転駆動されるポリゴンミラーによりレーザ光を走査し、レーザ光の走査光路中に配設された収束用及びポリゴンミラーの面倒れ補正用のレンズやレーザ光を偏向するミラーなどを通して、感光体ドラム１上に色分解された画像情報に対応する光信号６ａを書き込むものを用いることができる。
【００１８】
また、上記画像形成ユニット１００の下方には、給紙ユニット２００が設けられている。給紙ユニット２００は、給紙カセット７と給紙ローラ９とを有している。給紙カセット７は内部に転写材としての転写紙８を収納するものである。給紙ローラ９は、給紙カセット７内の転写紙８を一枚ずつ分離給送するためのものである。この給紙ローラ９によって給送された転写紙８は、感光体ドラム１の手前で一旦待機させられ、感光体ドラム１上に形成された画像の先端と転写紙８の先端とが、感光体ドラム１と転写ローラ１０とのニップ部にほぼ同時に到達するタイミングで、感光体ドラム１の回転に同期させて給送される。また、転写紙８を再給送させるための転写材搬送手段としてのレジストローラ対１１が設けられている。
【００１９】
更に、上記画像形成ユニット１００の上方には、転写紙８の搬送経路１２を挟んで互いに圧接回転するように回転自在に配置されたヒータを内蔵する定着ローラ１４とプレスローラ１５とを有する定着手段としての定着装置１６が設けられている。この定着装置１６の転写紙搬送方向の下流側には、定着ローラ１４とプレスローラ１５との定着ニップを通過した転写紙８を、プリンタ２００の本体ケース２００ａの上部に形成された排紙トレイとしてのスタッカー部１７に排出させるための排紙ローラ１８が設けられている。
【００２０】
また、画像形成部１００の更に上方には、読み取りユニット３００が設けられている。読み取りユニット３００は、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーよりなる読み取り走行体３２とが設けられている。この読み取り走行体３２により走査された画像情報は、レンズ３３の後方に設置されているＣＣＤ３４に画像信号として読み込まれ、この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。画像処理された信号に基づいて、露光装置６のレーザダイオード（不図示）の発光により感光体１の表面に静電潜像が形成される。レーザダイオードからの光信号は、公知ポリゴンミラーやレンズを介して感光体に至る。
【００２１】
このような構成のプリンタにおいて、まず、感光体ドラム１は回転中に帯電装置２により一様に帯電される。次いで、外部から読み込まれた画像情報に基づいて上記光書込ユニット６が駆動され、これによって感光体ドラム１の帯電領域（画像形成領域）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット３の現像ローラ３ａから供給される現像剤（トナー）によって現像されて可視像としてのトナー像になる。
【００２２】
一方、この感光体ドラム１上へのトナー像の形成が行われている間に、給紙ローラ９によって転写紙８が給紙カセット７から引き出され、その先端をレジストローラ１１のニップ部に当接させた状態で待機する。この転写紙８は、感光体ドラム１上のトナー像に重ね合わされるタイミングで上記レジストローラ１１が回転を開始することにより、感光体ドラム１と転写ローラ１０とによって形成される転写ニップＴ１に送り出される。そして、転写ニップＴ１で感光体ドラム１上のトナー像が転写せしめられた後、除電ブラシ（図示せず）との接触によって除電される。除電された転写紙８は感光体ドラム１から機械的に分離された後、上記定着装置１６に送られる。
【００２３】
上記定着装置１６は、転写紙８を定着ローラ１４とプレスローラ１５との間に挟み込むことで、転写紙８を加熱するとともに加圧してトナー像を転写紙８上に定着せしめる。このようにしてトナー像が定着せしめられた転写紙８は、排紙ローラ１８によってスタッカー部１７上に排紙される。
【００２４】
上記転写ニップＴ１を通過した後の感光体ドラム１表面に残留した像形成物質は、上記クリーニング装置４のクリーニングブレードによって感光体ドラム１上から除去され回収される。
【００２５】
このプリンタは、レジストローラ対１１によって形成されるニップ、転写ニップＴ１、定着ニップＴ２を通過するる転写紙搬送経路が下方から上方に向けて略縦方向に搬送されるようになっている。このように転写紙８を縦搬送することによって、小型化とファーストプリント時間の短縮とを実現できるものである。
【００２６】
図２は、感光体とその近傍の部分拡大図である。本実施形態のプリンタは、感光体ドラム１、帯電装置２、及び現像装置３、クリーニング装置４をプロセスカートリッジ１１０として一体に構成しており、プリンタ本体に対して着脱可能となっている。このプロセスカートリッジ１１０は、１つの筺体の内部に感光体ドラム１、帯電装置２、現像装置３、クリーニング装置４が図のようなレイアウトで設けられている。なお、図２に示す転写ローラは、プロセスカートリッジ１１０とは独立してプリンタ内に設けられているものであり、レイアウト上の参考として示している。
クリーニング装置４と感光体ドラム１とを少なくとも含むプロセスカートリッジ１１０として一体に構成され、プリンタ本体に対して着脱可能となっている。
【００２７】
図４は、本実施形態に係るクリーニング装置の概略説明図である。クリーニング装置は、クリーニングブレード４１と、このクリーニングブレード４１を支持するための支持部材４２とから構成されている。
【００２８】
クリーニングブレード４１は、厚さ２［ｍｍ］の板状のウレタン（北辰工業株式会社製）により構成されており、そのエッジ部を被クリーニング部材としての感光体ドラム１の表面に当接せしめることにより感光体ドラム１表面の異物を摺擦により除去するように構成されている。当接する際のクリーニングブレード４１のエッジ部が直径６０［ｍｍ］の有機感光体ドラムの幅方向全域で一様に１．１［ｍｍ］食い込むように設定されている。
本実施形態においては、感光体ドラム１表面に対してカウンタ方向になるようにクリーニング装置４が設けられている。具体的には、クリーニングブレード４１と感光体ドラム１表面が接する位置での感光体ドラム１上の法線と、クリーニングブレード４１との接触角が８２度となるように配設させた。
【００２９】
支持部材４２は、厚さ１．６［ｍｍ］の亜鉛処理された鋼板（ＳＥＣＣ）により構成されており、剛性確保のため図示のようにＬ字型としている。支持部材４２の先端部４３と、クリーニングブレード４１の感光体ドラム１とのエッジ部側とは反対側に位置する端部とが、ホットメルトにより貼着固定せしめられている。
【００３０】
以下に、クリーニングブレード４１の振動を抑えることのできる本実施形態の特徴部について説明する。感光体１と対向する側の支持部材４２の先端部４３形状を、図４に示すように感光体１と当接するクリーニングブレード４１のエッジ部から先端部４３までの距離が一定ではないように構成している。支持部材４２の先端部４３先端から、感光体ドラム１と当接するエッジ部先端までのクリーニングブレード４１上の振幅平均距離（図４の矢印Ｄで示される距離）は、８［ｍｍ］となるように設定した。
支持部材４２の先端部４３の形状として、ピッチを１０［ｍｍ］、振幅を２［ｍｍ］としたサインカーブ形状を採用した本実施形態に係るクリーニング装置（以下、「実施例１」という）と、ピッチ、振幅が実施例１と同様の条件である櫛歯（矩形）形状を採用した本実施形態に係るクリーニング装置（以下、「実施例２」という）について、以下に述べる二つの実験を行った。
なお、以下に述べる二つの実験は、感光体ドラム１表面から除去する対象物質として、平均粒径６［μｍ］の重合トナーを用いた。
【００３１】
［実験例１］
上述した実施例１、及び実施例２に係るクリーニング装置を搭載した上述のプリンタを用いて、騒音評価を行った。具体的には、ランニングチャートとして画像を２０００枚通紙後、クリーニング装置から発生する騒音を官能評価した。従来のクリーニング装置との効果上の差異を確認するために、先端部４３の形状が直線であり、かつ、その他の条件は本実施形態と同様であるクリーニング装置（以下、「比較例１」という）を搭載した上述のプリンタについても同様に評価した。これらの結果を、表１に示す。
【表１】

【００３２】
ランニングチャートして画像を２０００枚通紙した後、先端部４３の形状を直線形状とした比較例１では、十人中十人が確認することのできる騒音が発生した。一方、先端部４３の形状をサインカーブとした実施例１では、プリンタから若干の騒音が発生したが、耳を澄まさなければ聞こえない程度であり、市場で使用されるレベルでは問題とならない程度であった。また、先端部４３の形状を櫛歯（矩形）形状とした実施例２では、耳を澄ましても騒音が認められず、極めて良好な結果を得ることができた。先端部４３の形状を、感光体１と当接するクリーニングブレード４１のエッジ部から先端部４３までの距離が一定ではないように構成することにより、クリーニング装置から発生する騒音を改善することができることがわかる。
【００３３】
［実験例２］
次に、上記実施例１、実施例２、比較例１について、ランニングチャートとして画像を２０００枚通紙後、ランニングチャートの白画像部においてクリーニング不良に起因する黒スジの有無を判定した。その結果を表２に示す。
【表２】

【００３４】
ランニングチャートして画像を２０００枚通紙した後、先端部４３の形状を直線形状とした比較例１では、形成画像上に黒スジが発生した。一方、先端部４３の形状を、感光体１と当接するクリーニングブレード４１のエッジ部から先端部４３までの距離が一定ではないように構成した実施例１及び実施例２では、形成画像上に黒スジは確認されなかった。感光体１と対向する側における支持部材４２の先端部４３の形状を、クリーニングブレード４１のエッジ部から感光体１と対向する側の支持部材４２の端部までの距離が幅方向において一定ではないように構成することで、感光体ドラム１表面から重合トナーを良好に除去することが可能であることが判明した。
【００３５】
なお、上記実施形態に使用したプリンタ及びクリーニング装置は、本発明が適用できる装置の一例であり、この装置に限定されるものではない。また、被クリーニング部材として像担持体の例を示したが、これに限定されるものではなく、転写ベルトやレジストローラ等の被クリーニング部材表面をクリーニングするクリーニング装置であれば本発明を適用することができる。各装置や部材の設定条件も、本実施形態のものに限定されるものではなく、たとえば、クリーニングブレード４１をトレーディング方向に配設することもできる。
【００３６】
実施例１のクリーニング装置によれば、感光体１と対向する側の支持部材の先端部４３を、感光体１と当接するクリーニングブレード４１のエッジ部から先端部４３までの距離が一定ではないように構成することで以下の効果を得ることができる。すなわち、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができる。さらに、従来クリーニングブレード方式の適用が困難とされていた重合トナーを除去対象物質としても、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができる。
実施例２のクリーニング装置によれば、感光体１と対向する側の支持部材の先端部４３を、感光体１と当接するクリーニングブレード４１のエッジ部から先端部４３までの距離が一定ではないように構成することで以下の効果を得ることができる。すなわち、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を実施例１に比してさらに良好に抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができる。さらに、従来クリーニングブレード方式の適用が困難とされていた重合トナーを除去対象物質としても、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を実施例１に比して良好に抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができる。
また、本実施形態においては、実施例１又は実施例２のクリーニング装置をプロセスカートリッジ内に設けている。これによって、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができる高品質なプロセスカートリッジ、及びプリンタを提供することができる。さらに、従来クリーニングブレード方式の適用が困難とされていた重合トナーを除去対象物質としても、騒音の発生源となるクリーニングブレード４１の振動を抑え、またクリーニング不良の原因となるクリーニングブレード４１の振動を防止することができるので、高品質で、かつ高画質なプロセスカートリッジ及びプリンタを提供することができる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１のクリーニング装置によれば、騒音の発生源となるクリーニングブレードの振動を抑え、また、クリーニング不良の原因となるクリーニングブレードの振動を抑えることができるので、被クリーニング部材表面の異物を良好に除去することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】実施形態に係る感光体とその近傍の部分拡大図。
【図３】従来のクリーニング装置の説明図。
【図４】実施形態に係るクリーニング装置の説明図。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電装置
３現像装置
４クリーニング装置
４１クリーニングブレード
４２支持部材
４３先端部
１１０プロセスカートリッジ

Claims

移動可能な被クリーニング部材表面にエッジ部を当接させ、該エッジ部を該被クリーニング部材表面に摺擦させて該被クリーニング部材表面の異物である重合トナーを除去するクリーニングブレードと、
該クリーニング部材を支持する支持部材とからなり、電子写真式画像形成装置に用いられるクリーニング装置において、
上記支持部材は鋼板により構成され、
上記被クリーニング部材と対向する側の上記支持部材の端部形状を、上記クリーニングブレードの上記エッジ部から該被クリーニング部材と対向する側の該支持部材の端部までの距離が幅方向において一定ではないように、ジグザグ形状に構成したことを特徴とするクリーニング装置。
請求項１のクリーニング装置において、
上記被クリーニング部材が像担持体であることを特徴とするクリーニング装置。
請求項１、又は２のクリーニング装置において、
上記被クリーニング部材と対向する側の上記支持部材の端部形状を略矩形とすることを特徴とするクリーニング装置。
請求項１、又は２のクリーニング装置において、
上記像担持体と対向する側の上記支持部材の端部形状を、サインカーブ形状とすることを特徴とするクリーニング装置。
少なくともクリーニング装置と、
該クリーニング装置により表面の重合トナーを除去する被クリーニング部材とを一体に構成したプロセスカートリッジにおいて、
上記クリーニング装置として、請求項１、２、３、又は４のクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
像担持体と、
該像担持体上に形成された潜像を顕像化する現像装置と、
該像担持体上に残留する重合トナーを除去するクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
上記クリーニング装置が、請求項１、２、３、又は４のクリーニング装置であることを特徴とする画像形成装置。
請求項６の画像形成装置において、
少なくとも上記クリーニング装置と上記像担持体とが、一体かつ本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ内に設けられていることを特徴とする画像形成装置。