JP4521200B2 - Cleaning device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、クリーニング装置および画像形成装置に関し、特に、プリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、像担持体から残留トナーを効率的に回収するためのクリーニング装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a cleaning device and an image forming apparatus, and more particularly to a cleaning device for efficiently collecting residual toner from an image carrier in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile, and an image including the same. The present invention relates to a forming apparatus.
従来、プリンター、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において、帯電プロセス、露光プロセス、現像プロセスを経て、像担持体としての感光体上にトナー像を形成した後、転写プロセスによって記録材上に転写する電子写真方式が広く使用されている。この電子写真方式を用いた画像形成装置において、感光体上のトナー像を構成するトナーは、すべてが転写されるわけではなく、少量のトナーが残留トナーとして感光体の表面に残留している。そのため、感光体から残留トナーを回収するためのクリーニング装置が、各種提案されている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, or a facsimile, a toner image is formed on a photoreceptor as an image carrier through a charging process, an exposure process, and a development process, and then transferred onto a recording material by a transfer process. The electrophotographic method is widely used. In the electrophotographic image forming apparatus, not all of the toner constituting the toner image on the photoconductor is transferred, and a small amount of toner remains on the surface of the photoconductor as residual toner. Therefore, various cleaning devices for collecting residual toner from the photoreceptor have been proposed.
例えば、図9に示すように、感光体100に当接させて残留トナー(T)を除去するためのクリーニングブレード110aを備え、当該クリーニングブレード110aの取り付け角度(感光体との間でなす傾斜角)が2〜25°のなるように当接させて、形状係数が1.0〜1.3の球形トナー(T)を効果的に回収する画像形成装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
For example, as shown in FIG. 9, a
また、図10に示すように、感光体161に当接させて残留トナーを除去するためのクリーニングブレード167aと、クリーニングブレード167aに付着した残留トナーを除去するための加振手段167bとを備え、当該加振手段167bが、画像形成装置の動作モードに応じて、加振度が異なる動作モードを実施する画像形成装置が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, as shown in FIG. 10, the cleaning blade 167a for contacting the
また、図11に示すように、クリーニングブレード208aを有するクリーニング装置208を備えた画像形成装置200であって、クリーニングブレード208aに対して、定常波を付与するための圧電素子208bを備えた画像形成装置200が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
As shown in FIG. 11, the
さらに、図12に示すように、感光体(受光体)の表面250をクリーニングするための自由端255aと、固定部材に固定するための固定端255bと、を有するクリーニングブレード255を有し、このクリーニングブレード255と連結して設けられた圧電素子253を備えた粒子除去装置260が開示されている(例えば、特許文献4参照)。
しかしながら、特許文献1に記載されたクリーニング装置は、クリーニングブレードのエッジラインを高精度な曲線としなければならず、また、クリーニングブレードの取り付け角度を厳密に制限しなければならず、エッジラインの加工精度が低下した場合や、取り付け角度が変化した場合に、球形トナーを効果的に回収することが困難になるという問題が見られた。 However, in the cleaning device described in Patent Document 1, the edge line of the cleaning blade must be a highly accurate curve, and the mounting angle of the cleaning blade must be strictly limited, and the edge line is processed. There has been a problem that it is difficult to effectively collect the spherical toner when the accuracy is lowered or the mounting angle is changed.
また、特許文献2〜4に開示されたクリーニング装置は、いずれもクリーニングブレードに付着した残留トナーを除去するための加振手段は備えているものの、感光体上で層状になって転がる球形トナーのクリーニングについては、何ら考慮していないという問題が見られた。
すなわち、スティックアンドスリップ現象により、粉砕法等で作成した非球形トナーについては比較的効果的にクリーニングすることができても、球形トナーについては、クリーニング性が不十分であった。より具体的には、重合法等で作成した球形トナーは、感光体上で転がるため、弾き飛ばす効果が発揮できないまま層状に積み重なっていき、クリーニングブレードのエッジ部に細密充填状態でトナー層が形成されやすいという特徴がある。そのため、層状になったトナー層からクリーニングブレードが受ける力が大きくなって、ニップ箇所をすり抜けてしまい、次の画像形成時に後続の記録材に筋状に転写されて、画像不良が生じ易いという問題が見られた。
The cleaning devices disclosed in Patent Documents 2 to 4 are all provided with a vibration means for removing the residual toner adhering to the cleaning blade, but the spherical toner that rolls in a layered manner on the photoreceptor. There was a problem that no consideration was given to cleaning.
That is, due to the stick-and-slip phenomenon, the non-spherical toner prepared by the pulverization method or the like can be cleaned relatively effectively, but the cleaning property of the spherical toner is insufficient. More specifically, since the spherical toner created by the polymerization method rolls on the photoreceptor, it is stacked in layers without exhibiting the effect of flipping off, and a toner layer is formed in a finely packed state at the edge of the cleaning blade It is easy to be done. For this reason, the force that the cleaning blade receives from the layered toner layer increases, slips through the nip portion, and is transferred in a streak pattern to the subsequent recording material at the time of the next image formation, so that an image defect is likely to occur. It was observed.
そこで、本発明によれば、振動付与部材により、クリーニングブレードのエッジに沿った進行波を発生させることにより、非球形トナーはもちろんのこと、球形トナーであっても十分にクリーニングできることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができるクリーニング装置およびそのような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。
Therefore, according to the present invention, it has been found that by generating a traveling wave along the edge of the cleaning blade by the vibration applying member, not only non-spherical toner but also spherical toner can be sufficiently cleaned. The invention has been completed.
That is, an object of the present invention is to provide a cleaning device that can sufficiently and effectively clean even spherical toner, and an image forming apparatus including such a cleaning device.
本発明によれば、像担持体の表面に残留したトナーを掻き取って除去するためのクリーニングブレードと、当該クリーニングブレードに当接してクリーニングブレードのエッジに沿った進行波を発生させ、掻きとった残留トナーを移動させながら回収するための振動付与部材と、を備えたクリーニング装置であって、像担持体に対するクリーニングブレードの線圧を10〜50g/cmの範囲内の値とするとともに、振動付与部材の駆動電力を制御し、像担持体と、クリーニングブレードとの間における下記式で定義される動摩擦係数(μ)を0.2〜1.5の範囲内の値とすることを特徴とするクリーニング装置が提供され、上述した問題点を解決することができる。
動摩擦係数(μ)=(T2−T1)/(F・r)
T2:クリーニングブレードを圧接した状態での像担持体の回転トルク(kgf・cm)
T1:クリーニングブレードの圧接を解除した状態の像担持体の回転トルク(kgf・cm)
F :クリーニングブレードの荷重(kgf)
r :像担持体の半径(cm)
According to the present invention, the cleaning blade for scraping and removing the toner remaining on the surface of the image carrier and the traveling wave along the edge of the cleaning blade in contact with the cleaning blade are generated and scraped. And a vibration imparting member for collecting the residual toner while moving, wherein the linear pressure of the cleaning blade with respect to the image carrier is set to a value within a range of 10 to 50 g / cm, and vibration is imparted. The driving power of the member is controlled, and the dynamic friction coefficient (μ) defined by the following formula between the image carrier and the cleaning blade is set to a value in the range of 0.2 to 1.5. A cleaning device is provided to solve the above-mentioned problems.
Coefficient of dynamic friction (μ) = (T2−T1) / (F · r)
T2: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier with the cleaning blade in pressure contact
T1: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier in a state where the pressure contact of the cleaning blade is released
F: Load of the cleaning blade (kgf)
r: radius of image carrier (cm)
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、振動付与部材を、クリーニングブレードの端部に当接させることが好ましい。 In configuring the cleaning device of the present invention, it is preferable that the vibration applying member is brought into contact with the end portion of the cleaning blade.
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、振動付与部材を、クリーニングブレードのブレード面に当接させることが好ましい。 In configuring the cleaning device of the present invention, it is preferable that the vibration applying member is brought into contact with the blade surface of the cleaning blade.
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、振動付与部材が、圧電素子であることが好ましい。 In constituting the cleaning device of the present invention, the vibration applying member is preferably a piezoelectric element.
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、振動付与部材を複数設け、隣接する振動付与部材の間隔をλ/4(λ:振動付与部材が発生させる定常波の波長)とするとともに、隣接する振動付与部材において発生させる定常波の位相をπ/2ずらすことが好ましい。 In configuring the cleaning device of the present invention, a plurality of vibration applying members are provided, and the interval between adjacent vibration applying members is set to λ / 4 (λ: wavelength of a standing wave generated by the vibration applying member), and adjacent vibrations are provided. It is preferable to shift the phase of the standing wave generated in the applying member by π / 2.
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、クリーニングブレードの横方向に延長部を設けて、当該クリーニングブレードの横幅を感光体の横幅よりも長くするとともに、当該クリーニングブレードの延長部に、振動付与部材を当接させることが好ましい。 Further, in configuring the cleaning device of the present invention, an extension is provided in the lateral direction of the cleaning blade so that the width of the cleaning blade is longer than the width of the photosensitive member, and vibration is applied to the extension of the cleaning blade. It is preferable to make the member contact.
また、本発明のクリーニング装置を構成するにあたり、動摩擦係数の値を制御するためのフィードバック回路を設けて、振動付与部材の駆動電力を制御することが好ましい。 In configuring the cleaning device of the present invention, it is preferable to provide a feedback circuit for controlling the value of the dynamic friction coefficient to control the driving power of the vibration applying member.
また、本発明の別の態様は、クリーニング装置を備えた画像形成装置であって、クリーニング装置が、像担持体から掻きとって残留トナーを除去するためのクリーニングブレードと、当該クリーニングブレードに当接してクリーニングブレードのエッジに沿った進行波を発生させ、掻きとった残留トナーを移動させながら回収するための振動付与部材と、を備え、像担持体に対するクリーニングブレードの線圧を10〜50g/cmの範囲内の値とするとともに、振動付与部材の駆動電力を制御し、像担持体と、クリーニングブレードとの間における下記式で定義される動摩擦係数(μ)を0.2〜1.5の範囲内の値とすることを特徴とする画像形成装置である。
動摩擦係数(μ)=(T2−T1)/(F・r)
T2:クリーニングブレードを圧接した状態での像担持体の回転トルク(kgf・cm)
T1:クリーニングブレードの圧接を解除した状態の像担持体の回転トルク(kgf・cm)
F :クリーニングブレードの荷重(kgf)
r :像担持体の半径(cm)
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus including a cleaning device, wherein the cleaning device scrapes the image carrier to remove residual toner, and contacts the cleaning blade. And a vibration applying member for generating a traveling wave along the edge of the cleaning blade and collecting the scraped residual toner while moving , and the linear pressure of the cleaning blade against the image carrier is 10 to 50 g / cm. And the driving power of the vibration applying member is controlled, and the dynamic friction coefficient (μ) defined by the following formula between the image carrier and the cleaning blade is 0.2 to 1.5. An image forming apparatus having a value within a range .
Coefficient of dynamic friction (μ) = (T2−T1) / (F · r)
T2: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier with the cleaning blade in pressure contact
T1: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier in a state where the pressure contact of the cleaning blade is released
F: Load of the cleaning blade (kgf)
r: radius of image carrier (cm)
本発明のクリーニング装置によれば、クリーニングブレードと、当該クリーニングブレードを振動させるための振動付与部材とを備え、振動付与部材をクリーニングブレードに当接させて、所定の進行波を発生させ、像担持体から掻きとった残留トナーを移動させながら回収することにより、非球形トナーはもちろんのこと、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができる。 According to the cleaning apparatus of the present invention, a cleaning blade and a vibration imparting member for vibrating the cleaning blade are provided, and the vibration imparting member is brought into contact with the cleaning blade to generate a predetermined traveling wave and to carry an image. By collecting the residual toner scraped from the body while moving it, not only non-spherical toner but also spherical toner can be cleaned sufficiently and effectively.
また、本発明のクリーニング装置によれば、振動付与部材を、クリーニングブレードの端部に当接させることにより、進行波を効率的に発生させることができる。 According to the cleaning device of the present invention, the traveling wave can be efficiently generated by bringing the vibration applying member into contact with the end of the cleaning blade.
また、本発明のクリーニング装置によれば、振動付与部材を、クリーニングブレードのブレード面に当接させることにより、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができる。 Further, according to the cleaning device of the present invention, the spherical member can be sufficiently and effectively cleaned by bringing the vibration applying member into contact with the blade surface of the cleaning blade.
また、本発明のクリーニング装置によれば、振動付与部材として圧電素子を設けることにより、装置の小型化が容易になるとともに、進行波を効率的に発生させることができる。 Further, according to the cleaning device of the present invention, by providing the piezoelectric element as the vibration applying member, the device can be easily reduced in size and the traveling wave can be generated efficiently.
また、本発明のクリーニング装置によれば、振動付与部材を複数設け、隣接する振動付与部材の間隔を所定値とすることにより、高強度の進行波を発生させることができる。また、振動付与部材を複数設けることにより、振動エネルギーの吸収が少なく、反射波によって定在波が発生しやすい金属等をクリーニングブレードに使用した場合であっても、進行波を良好に発生させることができるとともに、像担持体への当接部に微小振動を発生させることにより、クリーニングブレードのエッジ部によって像担持体が損傷するおそれを少なくすることができる。 Further, according to the cleaning device of the present invention, it is possible to generate a high-intensity traveling wave by providing a plurality of vibration applying members and setting the interval between adjacent vibration applying members to a predetermined value. In addition, by providing a plurality of vibration imparting members, it is possible to generate a traveling wave satisfactorily even when a metal or the like that absorbs less vibration energy and easily generates a standing wave due to a reflected wave is used for the cleaning blade. In addition, it is possible to reduce the possibility of the image carrier being damaged by the edge portion of the cleaning blade by generating minute vibration at the contact portion with the image carrier.
また、本発明のクリーニング装置によれば、振動付与部材を、クリーニングブレードの横方向に設けた延長部に当接させることにより、進行波の発生箇所と、像担持体との距離を離すことができるため、像担持体の損傷等を有効に防止することができる。 Further, according to the cleaning device of the present invention, the vibration applying member is brought into contact with the extending portion provided in the lateral direction of the cleaning blade, whereby the distance between the traveling wave generation location and the image carrier can be increased. Therefore, damage to the image carrier can be effectively prevented.
また、本発明のクリーニング装置によれば、像担持体と、クリーニングブレードとの間の動摩擦係数を所定範囲内の値とすることにより、クリーニングブレードや感光体の磨耗と、残留トナーのすり抜けとのバランスを良好なものとすることができる。
なお、像担持体と、クリーニングブレードとの間の動摩擦係数を調整するにあたり、従来、像担持体にシリコーンオイルを過度に添加したり、クリーニングブレードの表面にイソシアネート化合物からなる表面硬化層を形成したりすることが行われていたが、周囲の環境条件の変化(温度、湿度、像担持体の回転トルク、クリーニングブレードの劣化、画像形成する原稿内容等)に合わせて、精度良く制御することは困難であった。
Further, according to the cleaning device of the present invention, by setting the dynamic friction coefficient between the image carrier and the cleaning blade to a value within a predetermined range, the cleaning blade and the photoconductor are worn and the residual toner slips through. The balance can be made good.
In adjusting the coefficient of dynamic friction between the image carrier and the cleaning blade, conventionally, excessive addition of silicone oil to the image carrier or forming a surface hardened layer made of an isocyanate compound on the surface of the cleaning blade. However, it is possible to control accurately according to changes in ambient environmental conditions (temperature, humidity, rotation torque of the image carrier, deterioration of the cleaning blade, contents of the original to be imaged, etc.) It was difficult.
また、本発明のクリーニング装置によれば、所定のフィードバック回路を設けて、振動付与部材の駆動電力を制御することにより、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができる。 Further, according to the cleaning device of the present invention, it is possible to sufficiently and effectively clean even spherical toner by providing a predetermined feedback circuit and controlling the driving power of the vibration applying member.
また、本発明の別の態様である画像形成装置によれば、クリーニングブレードと、当該クリーニングブレードを振動させるための振動付与部材と、を備えるとともに、振動付与部材をクリーニングブレードに当接させて、所定の進行波を発生させ、掻きとった残留トナーを移動させながら回収することにより、非球形トナーはもちろんのこと、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができる。 The image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes a cleaning blade and a vibration applying member for vibrating the cleaning blade, and the vibration applying member is brought into contact with the cleaning blade. By generating a predetermined traveling wave and collecting the scraped residual toner while moving it, not only non-spherical toner but also spherical toner can be cleaned sufficiently and effectively.
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each drawing has the same structure or effect | action, The duplication description about these was abbreviate | omitted suitably.
1.画像形成装置
(1)基本構成
図1に、本発明に係る画像形成装置の基本構成を示す。かかる画像形成装置10は、像担持体としてのドラム型の感光体11を備えており、この感光体11の周囲には、矢印Aで示す回転方向に沿って、一次帯電器12、露光装置13、現像器14、転写帯電器15、分離帯電器16、クリーニング装置17、および除電器18が順次に配設されて構成されている。
また、矢印Bで示す搬送方向に沿って、その上流側から順にレジストローラ19a,19b及び転写搬送経路21を有し、転写搬送経路21の最下流部にはトナーを定着させて用紙に定着するための定着ローラ22aおよび加圧ローラ22bからなる定着器22が配設されている。
すなわち、このような基本構成を有する画像形成装置10において、画像形成後の工程の感光体11に対して、振動付与部材50、例えば圧電素子を備えたクリーニングブレード17aを当接させて、所定の進行波によって、掻きとった残留トナーを移動させながら回収することにより、非球形トナーはもちろんのこと、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができる。
1. Image Forming Apparatus (1) Basic Configuration FIG. 1 shows a basic configuration of an image forming apparatus according to the present invention. The
Further,
That is, in the
(2)動作
次いで、図1を参照しながら、画像形成装置10の基本動作を説明する。
まず、画像形成装置10の感光体11を、駆動手段(図示せず)によって、矢印Aで示す方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転させるとともに、その表面を一次帯電器12によって所定の極性および電位に帯電させる。例えば、接触帯電方式の場合には、1〜2kV程度の直流電圧を印加して、200〜1,000Vに正帯電させることが好ましい。
次いで、レーザーやLED等の露光装置13により、画像情報に応じて光変調しながら反射ミラー等を介して、光を照射して、感光体11の表面を露光する。この露光により、感光体11の表面に静電潜像が形成される。
(2) Operation Next, the basic operation of the
First, the
Next, the
次いで、静電潜像に基づいて、現像器14により現像剤(トナー)が現像される。すなわち、現像器14には、トナーが収納されており、現像スリーブ14aに、所定の現像バイアスを印加することにより、トナーが感光体11表面の静電潜像に対応して付着し、トナー像が形成される。
すなわち、記録材Pは、矢印Bで示す搬送方向に沿って、給紙カセット(図示せず)から1枚ずつ送り出され、さらに給紙ローラ対(図示せず)によって送られた後、レジストローラ19a、19bに当接する。そこで、一旦停止した後、感光体11における画像形成とタイミングを合わせてレジストローラ19a、19bによって送り出される。そして、転写搬送経路21に沿って進行させるとともに、感光体11と転写帯電器15に、所定の転写バイアスを印加することにより、かかる記録材P上に、トナー像を確実に転写することができる。
Next, the developer (toner) is developed by the developing
That is, the recording material P is fed one by one from a paper feed cassette (not shown) along the conveyance direction indicated by the arrow B, and further fed by a pair of paper feed rollers (not shown), and then registered rollers. It
次いで、トナー像が転写された後の記録材Pは、分離帯電器16によって感光体11表面から分離され、定着器22に搬送される。ここで、定着ローラ22aおよび加圧ローラ22bによって、加熱処理および加圧処理されて表面にトナー像が定着された後、排出ローラ(図示せず)によって画像形成装置10の外部に排出される。
一方、トナー像転写後の感光体11はそのまま回転を続け、転写時に記録材Pに転写されなかった残留トナー(付着物)が感光体11の表面から、本発明のクリーニング装置17によって除去されるとともに、感光体11の表面に残留した電荷は除電器18からの除電光の照射によって除去され、感光体11は、次の画像形成に供されることになる。
なお、クリーニング装置17の構成や動作等の詳細については、後述する。
Next, the recording material P after the toner image has been transferred is separated from the surface of the
On the other hand, the
Details of the configuration and operation of the
2.クリーニング装置
(1)基本構造
次に、図2を参照して、クリーニング装置17の基本構造について詳述する。なお、図2は、感光体11の軸方向に平行に配置してあるクリーニング装置17の概略斜視図である。
かかるクリーニング装置17は、クリーニングブレードのエッジに沿った進行波を発生させる振動付与部材50を備えることを特徴としている。この理由は、このような進行波を発生させることにより、図2に示すように、掻きとった残留トナーが球形トナーであっても、当該残留トナーを移動させながら効率的に回収することができるためである。
すなわち、図2中、矢印Bで表すように、進行波の影響で、感光体11から掻きとられた残留トナー20が、進行波の進行方向と反対方向に位置する圧電素子50に向かって、移送される。
したがって、振動付与部材50の近傍において、回収壁17eに衝突して、トナー回収ユニット17cに効率的に収容することができる。また、振動付与部材50の近傍に到達する前においても、クリーニングブレードによって掻き取られたトナーの一部は、トナー回収ユニット17cに収容することができる。
なお、トナー回収ユニット17c内に落下したトナーは、図示しないトナー回収ユニット17c内のトナー搬送スクリューによって感光体11の軸方向に、図2では左側に搬送されて、最終的にトナー回収ユニット17cの端部からトナー回収経路(図示せず)を経てトナー回収容器(図示せず)に回収される。
2. Cleaning Device (1) Basic Structure Next, the basic structure of the
The
That is, as represented by an arrow B in FIG. 2, the
Therefore, it can collide with the
The toner dropped into the
ここで振動付与部材50として、ボルト締めランジュバン型振動子が使用できるほか、図3に示すように、金属板62を、一対の圧電素子60、61、例えば、PZTにより上下方向から挟み込み、バイモルフ50´として構成することも好ましい。この理由は、このような構成であれば、クリーニングブレード17aに当接させる振動付与部材としての圧電素子をさらに小型化することができるためである。
Here, a bolt-clamped Langevin type vibrator can be used as the
(2)振動付与部材の配置位置
また、図2に示すように、クリーニング装置17において、振動付与部材50をクリーニングブレード17aの端部に当接させることが好ましい。
この理由は振動付与部材をクリーニングブレードの中央部に当接させた場合、クリーニングブレードの中央に向かってトナーが移動することになるが、ブレードの中央部にトナーが溜まってしまうので、クリーニングブレードと感光体の当接部からトナーを除去することが困難となる場合があるためである。
(2) Arrangement Position of Vibration Applying Member As shown in FIG. 2, in the
This is because when the vibration applying member is brought into contact with the central portion of the cleaning blade, the toner moves toward the center of the cleaning blade, but the toner accumulates in the central portion of the blade. This is because it may be difficult to remove the toner from the contact portion of the photoconductor.
また、図2に示すように、振動付与部材(圧電素子)50は、クリーニングブレード17aの端部に1個のみ配置しても効果を発生させることができるが、クリーニングブレード17aの材質として、振動エネルギーの吸収が小さい金属製やセラミック製、あるいは硬度が高い樹脂製のものを使用した場合には、反射波の影響で進行波が生じにくい場合がある。
この場合は、図4に示すように、振動付与部材50をクリーニングブレード17aの端部に複数配置することが好ましく、図4とは異なるが、両端部に配置することも可能である。
このとき各々の振動によって生じる定常波の合成波が進行波を形成するように、隣接する振動付与部材を、当該振動付与部材が発生する定常波の波長のλ/4分の距離だけ離して配置し、また少なくとも隣接する振動付与部材が発生する定常波が空間的にλ/4(λ:波長)、位相がπ/2ずれた部分を生じさせるように配置することが好ましい。
より具体的には、クリーニングブレードをゴム材から構成した場合には、クリーニングブレードを進む進行波の速度は約1,800m/secである。したがって、振動付与部材(圧電素子)の振動周波数を30kHzとすると、定常波の波長は約6cmとなるので、隣接する振動付与部材の間隔は約1.5cmとなる。
また、クリーニングブレードに鉄の薄板(厚さ0.2mm程度)を用いた場合には、クリーニングブレードを進む進行波の速度は約6,000m/secである。したがって、振動付与部材の振動周波数を30kHzとすると、定常波の波長は約20cmとなるので、隣接する振動付与部材の間隔は約5cmとなる。
In addition, as shown in FIG. 2, even if only one vibration applying member (piezoelectric element) 50 is disposed at the end of the
In this case, as shown in FIG. 4, it is preferable to arrange a plurality of
At this time, the adjacent vibration applying members are arranged apart by a distance of λ / 4 of the wavelength of the standing wave generated by the vibration applying member so that the combined wave of the standing waves generated by each vibration forms a traveling wave, Further, it is preferable that the stationary wave generated by at least the adjacent vibration applying member generates a portion having a spatial shift of λ / 4 (λ: wavelength) and a phase shifted by π / 2.
More specifically, when the cleaning blade is made of a rubber material, the traveling wave speed traveling through the cleaning blade is about 1,800 m / sec. Therefore, if the vibration frequency of the vibration applying member (piezoelectric element) is 30 kHz, the wavelength of the standing wave is about 6 cm, and the interval between adjacent vibration applying members is about 1.5 cm.
Further, when an iron thin plate (thickness of about 0.2 mm) is used for the cleaning blade, the traveling wave speed traveling through the cleaning blade is about 6,000 m / sec. Accordingly, if the vibration frequency of the vibration applying member is 30 kHz, the wavelength of the standing wave is about 20 cm, and the interval between adjacent vibration applying members is about 5 cm.
また、図2に示すように、振動付与部材50をクリーニングブレード17aのブレード面に当接させることが好ましい。
この理由は、振動付与部材をこのようにブレード面に当接させることにより、所定の進行波によって、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができるためである。すなわち、クリーニングブレードの残留トナーを掻きとる面であるブレード面に対して、振動付与部材を当接させることにより、クリーニングブレードの表面を含めて効果的に振動させ、掻きとった残留トナーを一方向に移動させながら回収することができる。
Further, as shown in FIG. 2, it is preferable that the
The reason for this is that the spherical member can be sufficiently and effectively cleaned by a predetermined traveling wave by bringing the vibration applying member into contact with the blade surface in this way. In other words, the vibration imparting member is brought into contact with the blade surface, which is a surface for scraping the residual toner on the cleaning blade, to effectively vibrate the cleaning toner including the surface of the cleaning blade in one direction. It can be recovered while being moved to.
また、図2に示すように、クリーニングブレード17aの横方向に延長部17dを設けて、当該クリーニングブレード17aの横幅を感光体11の横幅よりも長くするとともに、当該クリーニングブレードの延長部17dに、振動付与部材50を当接させることが好ましい。
この理由は、振動付与部材をこのように延長部に当接させることにより、感光体の端部から効果的にトナーを回収することができるためである。
Further, as shown in FIG. 2, an
This is because the toner can be effectively collected from the end of the photosensitive member by bringing the vibration applying member into contact with the extension in this manner.
(3)進行波
また、図5に示すように、クリーニング装置17において、振動付与部材50によって進行波を発生させた後、それをクリーニングブレードのエッジに沿って伝播させながら減衰させることが好ましい。
この理由は、進行波を発生させて、その振幅を減衰させることにより、反射波の発生を抑制することができるためである。逆に、振幅が減衰しない定常波であるとすると、反射波が発生しやすくなり、残留トナーを一方向に移動させながら回収することが困難になるためである。
(3) Traveling Wave As shown in FIG. 5, in the
This is because the generation of a reflected wave can be suppressed by generating a traveling wave and attenuating its amplitude. Conversely, if it is a stationary wave whose amplitude does not attenuate, a reflected wave is likely to be generated, and it is difficult to collect the residual toner while moving it in one direction.
なお、減衰の程度に関して言えば、クリーニングブレードの端部において、波動関数が消失する程度がより好ましいが、例えば、初期振幅の30%程度以下の値になるように減衰することが好ましい。
また、進行波を発生させて、残留トナーについて、優れた回収効果を得るためには、振動付与部材の振動数を20〜60kHzの範囲内の値とするとともに、クリーニングブレードの硬度を85°以上の値とすることが好ましい。
In terms of the degree of attenuation, it is more preferable that the wave function disappears at the end of the cleaning blade. However, it is preferable to attenuate so that, for example, the value is about 30% or less of the initial amplitude.
Further, in order to generate a traveling wave and obtain an excellent recovery effect for the residual toner, the frequency of the vibration applying member is set to a value in the range of 20 to 60 kHz, and the hardness of the cleaning blade is 85 ° or more. It is preferable to set the value of.
(4)動摩擦係数(μ)
また、クリーニング装置17において、駆動電力を制御しながら振動付与部材50によって進行波を発生させることにより、下記式で定義される感光体と、クリーニングブレードとの間の動摩擦係数(μ)を0.2〜1.5の範囲内の値とすることを特徴とする。
動摩擦係数(μ)=(T2−T1)/(F・r)
T2:クリーニングブレードを圧接した状態での感光体の回転トルク(kgf・cm)
T1:クリーニングブレードの圧接を解除した状態の感光体の回転トルク(kgf・cm)
F :クリーニングブレードの荷重(kgf)
r :感光体の半径(cm)
(4) Coefficient of dynamic friction (μ)
Further, in the
Coefficient of dynamic friction (μ) = (T2−T1) / (F · r)
T2: Rotational torque (kgf · cm) of the photoconductor with the cleaning blade in pressure contact
T1: Rotational torque (kgf · cm) of the photoconductor with the pressure contact of the cleaning blade released
F: Load of the cleaning blade (kgf)
r: Radius of the photoreceptor (cm)
この点、図6を参照してより詳細に理由を説明する。すなわち、図6において、横軸は圧電素子の駆動電力(W)、縦軸は上式で定義される動摩擦係数(μ)を示している。この図6に示す特性から理解できるように、動摩擦係数(μ)が圧電素子の駆動電力(W)によって大きく変化し、所定範囲に制御することができる。
一方、かかる動摩擦係数(μ)が1.5を超えると、クリーニングブレードの鳴きやビビリ、巻き上がりが生じやすくなる場合がある。
したがって、例えば、圧電素子の駆動電力を約2W以上とすることにより動摩擦係数(μ)の上限値を1.5以下とすることが好ましく、さらには感光体の磨耗を抑制するために、圧電素子の駆動電力(W)を約3W以上とすることにより、動摩擦係数(μ)を0.7以下とすることがより好ましい。
ただし、かかる動摩擦係数(μ)が過度に小さくなると、クリーニングブレードの構成によっては、残留トナーのすり抜けが発生する場合がある。したがって、クリーニングブレードの構成にかかわらず残留トナーのすり抜けを防止するには動摩擦係数(μ)の下限値に関して、かかる動摩擦係数(μ)を0.2以上とすることが好ましい。また、かかる動摩擦係数(μ)が0.2未満の値になると、画像形成装置の条件によっては、感光体表面に堆積付着してくる帯電生成物等の除去が十分にできず、感光体の帯電性能に悪影響を与える場合がある。
したがって、確実に帯電生成物を除去するためには、動摩擦係数(μ)を0.5以上とすることがより好ましい。
In this regard, the reason will be described in more detail with reference to FIG. That is, in FIG. 6, the horizontal axis indicates the driving power (W) of the piezoelectric element, and the vertical axis indicates the dynamic friction coefficient (μ) defined by the above equation. As can be understood from the characteristics shown in FIG. 6, the dynamic friction coefficient (μ) varies greatly depending on the driving power (W) of the piezoelectric element, and can be controlled within a predetermined range.
On the other hand, if the dynamic friction coefficient (μ) exceeds 1.5, the cleaning blade may squeeze, chatter or roll up easily.
Therefore, for example, by setting the driving power of the piezoelectric element to about 2 W or more, the upper limit value of the dynamic friction coefficient (μ) is preferably set to 1.5 or less, and in order to suppress wear of the photoreceptor, the piezoelectric element It is more preferable to set the dynamic friction coefficient (μ) to 0.7 or less by setting the driving power (W) to about 3 W or more.
However, when the dynamic friction coefficient (μ) becomes excessively small, residual toner may slip through depending on the configuration of the cleaning blade. Accordingly, in order to prevent the residual toner from slipping through regardless of the configuration of the cleaning blade, it is preferable that the dynamic friction coefficient (μ) is 0.2 or more with respect to the lower limit value of the dynamic friction coefficient (μ). When the dynamic friction coefficient (μ) is less than 0.2, depending on the conditions of the image forming apparatus, it is not possible to sufficiently remove charged products and the like deposited and adhered to the surface of the photoconductor, and the photoconductor The charging performance may be adversely affected.
Therefore, in order to reliably remove the charged product, the dynamic friction coefficient (μ) is more preferably 0.5 or more.
(5)フィードバック回路
また、図7に示すように、クリーニング装置17において、動摩擦係数の値を測定し、フィードバック回路により振動付与部材の駆動電力を制御することが好ましい。
この理由は、所定のフィードバック回路を設けて、動摩擦係数の値をもとに振動付与部材の駆動電力を制御することにより、球形トナーであっても十分かつ効果的にクリーニングすることができるためである。
すなわち、感光体11と、モータ17iとの間に設けたトルク検出器17hにより、クリーニングブレードの圧接を解除した状態の感光体の回転トルク(T1)と、クリーニングブレードを圧接した状態での感光体の回転トルク(T2)とを測定し、測定した回転トルクの値から、感光体とクリーニングブレードとの間の動摩擦係数(μ)を演算で算出するとともに、得られた動摩擦係数(μ)の値から判断して、フィードバック回路により、振動付与部材の駆動電力を調整することが好ましい。
(5) Feedback Circuit As shown in FIG. 7, it is preferable that the
This is because a spherical toner can be sufficiently and effectively cleaned by providing a predetermined feedback circuit and controlling the driving power of the vibration applying member based on the value of the dynamic friction coefficient. is there.
That is, the rotational torque (T1) of the photoconductor in a state where the pressure contact of the cleaning blade is released by the
次いで、図8に示すフローチャートを参照して、フィードバック回路による振動付与部材(圧電素子)の駆動電力調整および動摩擦係数の値の制御方法を説明する。
まず、画像形成をスタ−トさせて、S1に示すように、圧電素子の初期駆動電力値(P0)を設定することになる。この例では、初期駆動電力値(P0)を6Wに設定する。
次いで、S2に示すように圧電素子の動作を開始し、S3に示すように、感光体の回転を開始する。
次いで、S4に示すように、感光体の回転トルクを測定し、動摩擦係数(μ)を演算で算出する。すなわち、クリーニングブレードの圧接を解除した状態の感光体の回転トルク(T1)と、クリーニングブレードを圧接した状態での感光体の回転トルク(T2)とをそれぞれ測定し、感光体と、クリーニングブレードとの間の動摩擦係数(μ)を演算で算出する。クリーニングブレードの圧接を解除した状態の感光体の回転トルクは画像形成装置の記憶装置に記憶しておいて用いるようにしても構わない。
なお、クリーニングブレードを圧接した状態での感光体の回転トルク(T2)を測定するにあたり、実際の圧接条件に揃えて、クリーニングブレードと、感光体とのなす角度(当接角)を5〜30°、線圧10〜50g/cmとなるように、クリーニングブレードを感光体に対して圧接することが好ましい。
Next, a method for adjusting the driving power of the vibration applying member (piezoelectric element) by the feedback circuit and controlling the value of the dynamic friction coefficient will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, image formation is started, and an initial driving power value (P 0 ) of the piezoelectric element is set as shown in S1. In this example, the initial drive power value (P 0 ) is set to 6W.
Next, the operation of the piezoelectric element is started as shown in S2, and the rotation of the photosensitive member is started as shown in S3.
Next, as shown in S4, the rotational torque of the photosensitive member is measured, and the dynamic friction coefficient (μ) is calculated by calculation. That is, the rotational torque (T1) of the photoconductor with the pressure contact of the cleaning blade released and the rotational torque (T2) of the photoconductor with the pressure contact of the cleaning blade are measured, respectively. The dynamic friction coefficient (μ) is calculated by calculation. The rotational torque of the photoconductor with the pressure contact of the cleaning blade released may be stored in a storage device of the image forming apparatus and used.
When measuring the rotational torque (T2) of the photoconductor with the cleaning blade pressed, the angle (contact angle) between the cleaning blade and the photoconductor is set to 5 to 30 in accordance with the actual press contact conditions. It is preferable to press the cleaning blade against the photoreceptor so that the linear pressure is 10 to 50 g / cm.
次いで、S5に示すように、動摩擦係数(μ)が所定値以下の値であることを判断する。この例では、動摩擦係数(μ)が0.7以下の値であると判断した場合には、次工程であるS6に進むが、動摩擦係数(μ)が0.7を越えていると判断した場合には、フィードバック回路の実施であるS8に進む。
すなわち、S8に示すように、圧電素子の駆動電力をアップさせた後、先の工程であるS4に戻る。そして、かかるS4、S5およびS8の工程を繰返し、動摩擦係数(μ)が0.7以下の値になるように圧電素子の駆動電力を調整する。
Next, as shown in S5, it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) is a value equal to or less than a predetermined value. In this example, when it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) is 0.7 or less, the process proceeds to the next step S6, but it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) exceeds 0.7. If so, the process proceeds to S8, which is the implementation of the feedback circuit.
That is, as shown in S8, after increasing the driving power of the piezoelectric element, the process returns to S4 as the previous step. Then, the steps S4, S5 and S8 are repeated, and the driving power of the piezoelectric element is adjusted so that the dynamic friction coefficient (μ) becomes a value of 0.7 or less.
次いで、動摩擦係数(μ)が所定値(0.7)以下の値であることが確認された後、S7に示すように、動摩擦係数(μ)が所定値以上の値であることを判断する。この例では、動摩擦係数(μ)が0.5以上の値であると判断した場合には、最終工程に進むが、動摩擦係数(μ)が0.5未満であると判断した場合には、もう一つのフィードバック回路の実施であるS9に進む。
すなわち、S9に示すように、圧電素子の駆動電力をダウンさせた後、先の工程であるS6に戻る。そして、かかるS6、S7およびS9の工程を繰返し、動摩擦係数(μ)が0.5以上の値になるように圧電素子の駆動電力を調整する。
以上のようにして、圧電素子の駆動電力を調整して、動摩擦係数の値を制御することにより、周囲の環境条件が変化した場合であっても、迅速かつ正確に、クリーニングブレードや感光体の磨耗と、残留トナーのすり抜けとの間の良好なバランスを取ることができる。
Next, after confirming that the dynamic friction coefficient (μ) is equal to or less than a predetermined value (0.7), it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) is equal to or greater than the predetermined value as shown in S7. . In this example, if it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) is a value of 0.5 or more, the process proceeds to the final step, but if it is determined that the dynamic friction coefficient (μ) is less than 0.5, The process proceeds to S9, which is another feedback circuit implementation.
That is, as shown in S9, after the drive power of the piezoelectric element is reduced, the process returns to S6 as the previous step. Then, the steps S6, S7 and S9 are repeated, and the driving power of the piezoelectric element is adjusted so that the dynamic friction coefficient (μ) becomes a value of 0.5 or more.
As described above, by adjusting the driving power of the piezoelectric element and controlling the value of the coefficient of dynamic friction, even when the surrounding environmental conditions change, the cleaning blade and the photosensitive member can be quickly and accurately adjusted. A good balance between wear and residual toner slip can be achieved.
(6)トナー
また、クリーニング装置を構成するにあたり、適用するトナーが、下式で定義される平均円形度が0.8以上であることが好ましい。
平均円形度=4πA/L2
(A:トナーの投影面積(μm2)、L:トナーの周囲長さ(μm))
この理由は、残留トナーが、所定の平均円形度を有することにより、十分かつ効果的にクリーニングすることができるためである。逆に言うと、かかる円形度が過度に小さくなると、流動性が極端に低下し、ブレードエッジに沿って移動させる効果が十分に発揮できない場合があるためである。
なお、かかる平均円形度は、フロー式粒子像分析装置、例えば、FPIA−1000(シスメックス社製)により測定することができる。
また、かかる平均円形度を測定するにあたり、例えば、水分散状態の1,000〜10,000個のトナー粒子における投影像を投影し、上述した投影面積(A)および周囲長さ(L)を平均値として算出することが好ましい。
(6) Toner In configuring the cleaning device, it is preferable that the applied toner has an average circularity defined by the following formula of 0.8 or more.
Average circularity = 4πA / L 2
(A: toner projected area (μm 2 ), L: toner peripheral length (μm))
This is because the residual toner can be sufficiently and effectively cleaned by having a predetermined average circularity. In other words, if the circularity is excessively small, the fluidity is extremely lowered and the effect of moving along the blade edge may not be sufficiently exhibited.
The average circularity can be measured by a flow type particle image analyzer, for example, FPIA-1000 (manufactured by Sysmex Corporation).
In measuring the average circularity, for example, a projection image of 1,000 to 10,000 toner particles in a water dispersion state is projected, and the above-described projection area (A) and perimeter length (L) are set. It is preferable to calculate as an average value.
本発明に係るクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置によれば、その画像形成装置内の感光体の表面に付着した残留トナーが、非球形のみならず、球形であっても効率的に回収することができ、長期間にわたって優れた画像形成を行なうことができる。
また、圧電素子の駆動電力を調整して、感光体と、クリーニングブレードとの間の動摩擦係数の値を所定範囲に制御することにより、周囲の環境条件が変化したような場合であっても、均一な画像形成を長期間にわたって行なうことができる。
According to the cleaning device and the image forming apparatus including the cleaning device according to the present invention, the residual toner attached to the surface of the photosensitive member in the image forming apparatus is efficiently recovered even when the toner is not only spherical but also spherical. And excellent image formation can be performed over a long period of time.
In addition, even if the surrounding environmental conditions have changed by adjusting the driving power of the piezoelectric element and controlling the value of the coefficient of dynamic friction between the photoconductor and the cleaning blade within a predetermined range, Uniform image formation can be performed over a long period of time.
10:画像形成装置
11:感光体
12:一次帯電器
13:露光装置
14:現像器
15:転写帯電器
16:分離帯電器
17:クリーニング装置
17a:クリーニングブレード
19a、19b:給紙ローラ
20:残留トナー
21:搬送ベルト
22:定着器
22a:定着ローラ
22b:加圧ローラ
50:振動付与部材(圧電素子)
10: Image forming device 11: Photoconductor 12: Primary charger 13: Exposure device 14: Developer 15: Transfer charger 16: Separation charger 17:
Claims (8)
前記像担持体に対する前記クリーニングブレードの線圧を10〜50g/cmの範囲内の値とするとともに、
前記振動付与部材の駆動電力を制御し、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとの間における下記式で定義される動摩擦係数(μ)を0.2〜1.5の範囲内の値とすることを特徴とするクリーニング装置。
動摩擦係数(μ)=(T2−T1)/(F・r)
T2:クリーニングブレードを圧接した状態での像担持体の回転トルク(kgf・cm)
T1:クリーニングブレードの圧接を解除した状態の像担持体の回転トルク(kgf・cm)
F :クリーニングブレードの荷重(kgf)
r :像担持体の半径(cm) A cleaning blade for scraping and removing the toner remaining on the surface of the image carrier, and a traveling wave along the edge of the cleaning blade in contact with the cleaning blade and moving the scraped residual toner A vibration applying member for collecting , a cleaning device comprising:
The linear pressure of the cleaning blade with respect to the image carrier is set to a value within the range of 10 to 50 g / cm,
The driving power of the vibration applying member is controlled, and the dynamic friction coefficient (μ) defined by the following formula between the image carrier and the cleaning blade is set to a value in the range of 0.2 to 1.5. cleaning apparatus, characterized in that.
Coefficient of dynamic friction (μ) = (T2−T1) / (F · r)
T2: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier with the cleaning blade in pressure contact
T1: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier in a state where the pressure contact of the cleaning blade is released
F: Load of the cleaning blade (kgf)
r: radius of image carrier (cm)
前記クリーニング装置が、像担持体から掻きとって残留トナーを除去するためのクリーニングブレードと、当該クリーニングブレードに当接してクリーニングブレードのエッジに沿った進行波を発生させ、掻きとった残留トナーを移動させながら回収するための振動付与部材と、を備え、
前記像担持体に対する前記クリーニングブレードの線圧を10〜50g/cmの範囲内の値とするとともに、
前記振動付与部材の駆動電力を制御し、前記像担持体と、前記クリーニングブレードとの間における下記式で定義される動摩擦係数(μ)を0.2〜1.5の範囲内の値とすることを特徴とする画像形成装置。
動摩擦係数(μ)=(T2−T1)/(F・r)
T2:クリーニングブレードを圧接した状態での像担持体の回転トルク(kgf・cm)
T1:クリーニングブレードの圧接を解除した状態の像担持体の回転トルク(kgf・cm)
F :クリーニングブレードの荷重(kgf)
r :像担持体の半径(cm) An image forming apparatus provided with a cleaning device,
The cleaning device scrapes off the image carrier to remove residual toner, and generates a traveling wave along the edge of the cleaning blade in contact with the cleaning blade to move the scraped residual toner. A vibration imparting member for collecting while collecting ,
The linear pressure of the cleaning blade with respect to the image carrier is set to a value within the range of 10 to 50 g / cm,
The driving power of the vibration applying member is controlled, and the dynamic friction coefficient (μ) defined by the following formula between the image carrier and the cleaning blade is set to a value in the range of 0.2 to 1.5. image forming apparatus characterized by.
Coefficient of dynamic friction (μ) = (T2−T1) / (F · r)
T2: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier with the cleaning blade in pressure contact
T1: Rotational torque (kgf · cm) of the image carrier in a state where the pressure contact of the cleaning blade is released
F: Load of the cleaning blade (kgf)
r: radius of image carrier (cm)
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