JP4695359B2 - 電子写真印刷装置のクリーニング装置及びそれを備えた電子写真印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真印刷装置のクリーニング装置に関し、特に、電子写真記録装置、静電記録装置等の電子写真印刷装置に設けられ、クリーニングブレードを用いて担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置であって、寸法の小型化が要求される電子写真印刷装置に設けられる電子写真印刷装置のクリーニング装置に関する。

従来より、電子写真記録装置、静電記録装置等の電子写真印刷装置には、感光体ドラムと、中間転写体と、当該感光体ドラム表面をクリーニングするためのクリーニング装置とが設けられている。感光体ドラム上には静電潜像が形成され、静電潜像はトナーを含有する現像剤によって現像されてトナー像が形成される。そして、感光体ドラム上のトナー像が中間転写体に転写されるように構成されている。

クリーニング装置は、ハウジングと、クリーニングブラシと、クリーニングブレードとを備えており、クリーニングブラシとクリーニングブレードとは、ハウジング内に保持されている。ハウジングには、ハウジングの内部と外部とを連通する開口部が形成されており、開口部は感光体ドラムに対向する。開口部の位置には、クリーニングブラシとクリーニングブレードとが配置されている。

クリーニングブレードは、感光体ドラムに対向し接触するように配置されている。クリーニングブラシは略円柱形状をなしており、クリーニングブレードよりも感光体ドラムの回転方向上流側の位置において、感光体ドラムに同軸的に対向し接触して配置されている。クリーニングブラシは、感光体ドラムの周面位置において感光体ドラムの周面の移動方向に倣った方向に回転するように構成されている。クリーニングブレード、クリーニングブラシは、トナー像を中間転写体に転写した後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去する。

上述のようなクリーニング装置は、感光体ドラム上から除去したトナーがハウジングの開口部から飛散したり漏れたりすることを防止する構成を備える。例えば、図５に示されるように、感光体ドラム１３１の側方位置にクリーニング装置１４０が配置され、当該側方位置においてクリーニングブレード１４３が圧接し、ハウジング１４１の開口部１４１ａの開口の方向がほぼ水平方向に指向するように構成され、開口部１４１ａからのトナーの漏れ等を防止する。クリーニングブレード１４３によって感光体ドラム１３１上から除去されたトナーは、クリーニングブラシ１４２によって、クリーニングブラシ１４２に対向して感光体ドラム１３１と同軸的に回転する略円柱形状のスクリュウ１４４へ送られ搬送される。

近年では、電子写真印刷装置のカラー化に伴い、複数の画像形成部をコンパクトに電子写真印刷装置に収める必要が生じている。このため、感光体ドラムの鉛直上方位置にクリーニング装置が配置され、当該上方位置においてクリーニングブレードが圧接し、開口部の開口の方向がほぼ鉛直下方に指向するように構成されることが行われている。

この場合には、例えば、クリーニング装置の補助又はトナーの飛散や漏れを防止する必要があり、このための手段として、クリーニング装置内部のエアー吸引を行うためのエアー吸引装置を設けたり、特開２００１−１０９２１２号広報や特開２００２−１５６８７９号広報記載のように、感光体ドラムの回転方向におけるクリーニングブレードの下流に、先端部が感光体ドラムに接触する弾性板を設けたりしている。
特開２００１−１０９２１２号広報 特開２００２−１５６８７９号広報

しかし、このようにエアー吸引装置を設けたり、先端部が感光体ドラムに接触する弾性板を設けたりする構成では、実際には、クリーニングブレードで回収されたトナーを排出することが困難であり、トナー飛散や、トナーこぼれ等により、電子写真印刷装置内部を汚してしまい、また、トナー詰まりが発生してしまい、メンテナンスを頻繁に行わなければならないという問題が生じていた。

そこで、本発明は、感光体ドラムの上方位置にクリーニング装置が配置されていても、トナーの漏れ等を防止することができる電子写真印刷装置のクリーニング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に、本発明は、回転軸を中心に回転する円筒状像担持体を備える電子写真印刷装置の該円筒状像担持体に対向配置され、該円筒状像担持体上に形成された静電潜像がトナーを含有する現像剤によって現像されてトナー像が形成され、該円筒状像担持体上の該トナー像が該円筒状像担持体から転写材に転写され、該転写後の該円筒状像担持体上に残留したトナーを除去する電子写真印刷装置のクリーニング装置において、該円筒状像担持体に対向し接触して配置されるクリーニングブレードと、該クリーニングブレードよりも該円筒状像担持体の回転方向上流側の位置に、該円筒状像担持体に同軸的に対向し接触して配置され、該円筒状像担持体の周面位置において該円筒状像担持体の周面の移動方向に倣った方向に回転する円筒状のクリーニングブラシと、該クリーニングブレードおよび該クリーニングブラシを内部に保持し、該円筒状像担持体の鉛直上方に配置されるハウジングとを備え、該ハウジングには、該ハウジングの内部と外部とを連通する開口部が形成されていて、該開口部には、該クリーニングブラシおよび該クリーニングブレードが配置され、該開口部は鉛直下方に向けて開口し、該クリーニングブラシの側方位置には、クリーニングブレードから略鉛直上方に向かって該クリーニングブラシの外周に略沿ってトナー搬送補助部材が設けられ、該トナー搬送補助部材は、前記開口部に対向する前記ハウジングの部位に固定され且つ前記クリーニングブレードに固着されていて、前記トナー搬送補助部材と該クリーニングブラシの外周との間には１ｍｍ〜３ｍｍの間隙が形成されていることを特徴とする電子写真印刷装置のクリーニング装置を提供している。

ここで、該クリーニングブラシの鉛直方向上部の該トナー搬送補助部材に対向していない位置には、該クリーニングブラシに付着したトナーを叩き落とすためのフリッカバーが対向し接触して配置され、該フリッカバーと該クリーニングブラシとの擦過深さは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが好ましい。

また、該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点として、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角θＡが３０度以下であることが好ましい。

また、該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点とし、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＡとし、該クリーニングブラシの回転軸と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＢとして、｜θＡ−θＢ｜＜１０度であることが好ましい。

また、該円筒状像担持体の回転方向における該クリーニングブラシの下流側には、該クリーニングブラシに対向して該円筒状像担持体と同軸的に回転する略円柱形状のスクリュウが設けられ、該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点とし、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＡとし、該スクリュウの回転軸と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＣとして、１０度＜｜θＡ−θＣ｜＜３０度であることが好ましい。

また、該クリーニングブレードの反発弾性をＨ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、３０％≦Ｈ≦５０％であることが好ましい。

また、該クリーニングブレードの永久伸びをＥ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、０％＜Ｅ≦１．３％であることが好ましい。

また、該クリーニングブレードは少なくともポリウレタンゴムにより構成され、ゴム硬度をＫ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、６７≦Ｋ≦７３であることが好ましい。

また、該トナー搬送補助部材は、該クリーニングブラシの回転軸を中心とする円弧形状の面を有することが好ましい。

また、該クリーニングブラシに対向する該トナー搬送補助部材の面は、表面粗さをＲＺとしてＲＺ≦１２μであることが好ましい。また、前記トナー搬送補助部材は前記クリーニングブラシに対向するトナー搬送補助部と弾性部材とを有し、前記トナー搬送補助部の鉛直下端と前記クリーニングブレードとは互いに離間していることで離間部が形成され、前記弾性部材は前記トナー搬送補助部および前記クリーニングブレードに固着されていることが好ましい。また、本発明の電子写真印刷装置は、該電子写真印刷装置のクリーニング装置と、円筒状像担持体と、該円筒状像担持体上に形成された静電潜像を、トナーを含有する現像剤によってトナー像を形成する現像機と、前記円筒状像担持体上に形成された該トナー像を前記円筒状像担持体から転写材に転写する転写手段とを備えたことが望ましい。

本発明の請求項１記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、クリーニングブラシの側方位置には、クリーニングブレードから略鉛直上方に向かってクリーニングブラシの外周に略沿ってトナー搬送補助部材が設けられ、トナー搬送補助部材は、開口部に対向するハウジングの部位に固定され且つクリーニングブレードに固着されていて、トナー搬送補助部材とクリーニングブラシの外周との間には１ｍｍ〜３ｍｍの間隙が形成されているため、円筒状像担持体の鉛直上方にハウジングが配置される電子写真印刷装置の構成において、当該間隙の間を略鉛直方向に延びるように重力に逆らって円筒状像担持体から除去されたトナーを堆積させ、同方向へ送ることができる。このため、トナー詰まりの発生を防止することができ、また、トナー飛散や、トナーこぼれ等の発生を防止することができる。この結果として、小型化された電子写真印刷装置において、複雑な手段を設けることなく清掃不良やトナー搬送不良の発生を防止することができる。また、クリーニング装置交換時に、トナー汚れ等を発生しにくくすることができる。

本発明の請求項２記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、クリーニングブラシの鉛直方向上部のトナー搬送補助部材に対向していない位置には、クリーニングブラシに付着したトナーを叩き落とすためのフリッカバー４７が対向し接触して配置され、フリッカバー４７とクリーニングブラシとの擦過深さは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであるため、クリーニングブラシの外周の、間隙から外れた位置において、クリーニングブラシからトナーを効果的に叩き落とすことができる。

本発明の請求項３乃至請求項５記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、電子写真印刷装置全体の寸法を小型化した上で、更に、良好なトナー搬送を行うことができるためトナー詰まりの発生を防止することができ、また、トナー飛散や、トナーこぼれ等の発生を防止することができる。

本発明の請求項６乃至請求項８記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、クリーニング不良やクリーニングブレードのめくれの発生を防止することができ、安定してクリーニングすることができる。

本発明の請求項９記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、トナー搬送補助部材は、クリーニングブラシの回転軸を中心とする円弧形状の面を有しているため、円弧形状の面に沿って、トナー搬送補助部材とクリーニングブラシとの間の間隙の間を略鉛直方向に延びるように円筒状像担持体から除去されたトナーを堆積させ、同方向へスムーズに送ることができる。

本発明の請求項１０記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、クリーニングブラシに対向するトナー搬送補助部材の面は、表面粗さをＲＺとしてＲＺ≦１２μであるため、トナー搬送補助部材とクリーニングブラシとの間の間隙において、トナー詰まりを効果的に防止することができる。また、本発明の請求項１１記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置によれば、トナー搬送補助部の鉛直下端と、クリーニングブレードとの間に形成された空間にトナーが侵入することを防止できる。

本発明の第１の実施の形態による電子写真印刷装置のクリーニング装置について図１乃至図３を参照しながら説明する。先ず、クリーニング装置が設けられている電子写真印刷装置の構成及び動作について説明する。図１に示されるように、電子写真印刷装置１は、より具体的にはフルカラーレーザプリンタであり、トナー像が転写される無端状ベルトたる中間転写ベルト１１と、中間転写ベルト１１から印刷用紙２へ転写するための用紙転写器１２と、中間転写ベルト１１から印刷用紙２へ転写されたトナー像を溶融定着させるための定着装置１３と、４つの印写ユニット３０−１〜３０−４とを備える。

４つの印写ユニット３０−１〜３０−４は同一の構成をなし、例えば、印写ユニット３０−１はイエロー、印写ユニット３０−２はマゼンダ、印写ユニット３０−３はシアン、印写ユニット３０−４はブラックといったように、各々異なる色が割り当てられている。印写ユニット３０−１は、静電潜像を形成するための感光体ドラム３１−１と、高電圧を印加するための帯電器３２−１と、オン／オフ信号として図形データを送るための露光装置３３−１と、トナー像を感光体ドラム３１−１上に形成するための現像機３４−１と、トナー像を中間転写ベルト１１へ転写するための転写器３５−１と、トナー像を感光体ドラム３１−１から中間転写ベルト１１へ転写した後の感光体ドラム３１−１上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置４０−１とを備える。これらの部材は、それぞれ図示せぬコントローラに接続されており、当該図示せぬコントローラによって制御される。他の印写ユニット３０−２〜３０−４も同様の構成であり説明を省略する。また、感光体ドラム３１−１〜３１−４は円筒状像担持体に相当する。

画像形成時には感光体ドラム３１−１は、図示せぬコントローラからの画像形成開始指示にもとづいて図１の矢印ａで示される方向に回転を始め、画像形成が終了するまで回転を続ける。感光体ドラム３１−１が回転を開始すると、帯電器３２−１に高電圧が印加され、感光体ドラム３１−１表面に負の電荷が均一に帯電される。

そして、ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置３３−１のオン／オフ信号として図示せぬコントローラから露光装置３３−１に送られると、感光体ドラム３１−１の表面へ露光装置３３−１よるレーザ光の照射が行われる。このことにより、レーザ光が照射されて電荷が低下した部分と照射されない部分とが感光体ドラム３１−１の表面に形成される。露光装置３３−１からのレーザ光の照射によって感光体ドラム３１−１上において電荷の低下した部分が、現像機３４−１と対向する位置に到達すると、感光体ドラム３１−１上の電荷の低下した部分に負電荷に帯電したトナーのトナー像が形成される。

感光体ドラム３１−１上に形成されたトナー像が転写器３５−１に到達すると、トナー像は、転写器３５−１に印可された高電圧の作用によって、図１に示される矢印ｂの方向に回転している中間転写ベルト１１上に転写される。当該転写位置を通過した感光体ドラム３１−１は、クリーニング装置４０−１で清掃され次の画像形成動作に備えられる。

印写ユニット３０−１に続いて印写ユニット３０−２でも同様に画像形成動作が行われ、感光体ドラム３１−２上に形成されたトナー像が、転写器３５−２に印加された高電圧の作用により中間転写ベルト１１上に転写される。この際、印写ユニット３０−１にて形成され中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像が転写器３５−２に到達するタイミングと、感光体ドラム３１−２上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１１に転写されるタイミングとを合わせることにより、印写ユニット３０−１で形成されたトナー像と印写ユニット３０−２で形成されたトナー像とが中間転写ベルト１１上で重なる。同様に印写ユニット３０−３、３０−４で形成されたトナー像を、中間転写ベルト１１上において、印写ユニット３０−１で形成されたトナー像及び印写ユニット３０−２で形成されたトナー像に重ねることによって、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト１１上に形成される。

中間転写ベルト１１が回転してゆき、フルカラーのトナー像が用紙転写器１２に到達すると、これと同時に、電子写真印刷装置１に設けられた図示せぬ給紙部から搬送されてきた印刷用紙２が用紙転写器１２に到達し、用紙転写器１２に印加された高電圧の作用によって中間転写ベルト１１や上のフルカラーのトナー像は印刷用紙２に転写される。そして、印刷用紙２が定着装置１３に搬送されると印刷用紙２上のトナー像が印刷用紙２に溶融定着される。

次に、クリーニング装置４０−１〜４０−４の構成及び動作について説明する。クリーニング装置４０−１〜４０−４は、電子写真印刷装置１の構成が図１に示されるような構成を採ることにより電子写真印刷装置１の小型化を図る都合から、図２に示されるように、感光体ドラム３１−１の鉛直上方位置に配置されている。なお、クリーニング装置４０−１〜４０−４は同一の構成をなしており、ここではクリーニング装置４０−１のみについて説明し、他のクリーニング装置４０−２〜４０−４については、説明を省略する。

クリーニング装置４０−１は、図２、図３に示されるように、ハウジング４１と、クリーニングブラシ４２と、クリーニングブレード４３と、スクリュウ４４とを備えており、クリーニングブラシ４２、スクリュウ４４は、ハウジング４１内に保持され、クリーニングブレード４３はハウジング４１の外部に固着されている。ハウジング４１には、ハウジング４１の内部と外部とを連通する開口部４１ａが形成されており、開口部４１ａは、開口の方向が略鉛直下方に指向し、感光体ドラム３１−１に対向している。開口部４１ａの位置には、クリーニングブラシ４２とクリーニングブレード４３とが配置されている。なお、感光体ドラム３１−１、クリーニングブラシ４２、スクリュウ４４は、説明の便宜のため、図２及び図３においては円で表している。

クリーニングブレード４３は略板状をなし、その一端部が感光体ドラム３１−１に対向し接触し、図示せぬバネの弾性力で感光体ドラム３１−１の表面にその一端部が圧接されて圧接点Ａ（図２）をなし、他端部がハウジング４１に固定されている。図３に示されるように、圧接点Ａから感光体ドラム３１−１の回転方向下流側に延びる感光体ドラムの接線方向と、圧接点Ａからクリーニングブレード４３の他端部へ向かう方向とのなす角は鋭角となるように配置されている。

クリーニングブレード４３はポリウレタンゴムにより構成されており、クリーニングブレード４３の反発弾性をＨ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）とすると、３０％≦Ｈ≦５０％である。３０％未満ではクリーニングブレード４３に対するトナー３（図３）のすり抜けが多くなり、５０％を超えるとクリーニングブレード４３の捲れや欠けが発生しやすくなり、信頼性の確保が難しくなるためである。

また、クリーニングブレード４３の永久伸びをＥ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）とすると、０％＜Ｅ≦１．３％である。１．３％を超えると、クリーニングブレード４３のゴム弾性が劣化して、いわゆるこしが無くなり、トナー３（図３）のすり抜けが発生しやすくなり、信頼性の確保が難しくなるためである。

また、クリーニングブレード４３のゴム硬度をＫ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）とすると、６７≦Ｋ≦７３である。６７未満ではクリーニングブレード４３に対するトナー３（図３）のすり抜けが多くなり、７３を超えるとクリーニングブレード４３の捲れや欠けが発生しやすくなり、信頼性が確保が難しくなるためである。

クリーニングブラシ４２は略円柱形状をなしており、クリーニングブレード４３よりも感光体ドラム３１−１の回転方向上流側の位置において、感光体ドラム３１−１に同軸的に対向し接触して配置されている。クリーニングブラシ４２は、感光体ドラム３１−１の周面位置において感光体ドラム３１−１の周面の移動方向に倣った方向、即ち、図３に示されるように、感光体ドラム３１−１が時計方向に回転しているときにはクリーニングブラシ４２は反時計方向となるように回転するように構成されている。クリーニングブラシ４２は、トナー像を中間転写体に転写した後の感光体ドラム３１−１の表面からクリーニングブレード４３により掻き落されたトナー３（図３）を、感光体ドラム３１−１上から除去する。

また、ハウジング４１内には、図２〜図３に示されるように、トナー搬送補助部４５が設けられている。トナー搬送補助部４５は、略箱状をしたハウジング４１の開口部４１ａが形成されている面４１Ａに対向する面に固定されており、図３に示されるように、クリーニングブラシ４２の半径方向で切った断面で見たときに、クリーニングブラシ４２の鉛直方向略最上部の位置から、クリーニングブラシ４２の回転方向下流側へ、クリーニングブラシ４２の外周の略１／４周の位置に至るまで対向配置されている。トナー搬送補助部４５の鉛直下端と、クリーニングブレード４３とは互いに離間しており、図３に示されるように空間４１ｂが形成されている。

クリーニングブラシ４２と対向するトナー搬送補助部４５の鉛直下方略半分の部分には、シート状弾性体４６が設けられている。シート状弾性体４６は、一端側がクリーニングブラシ４２と対向するトナー搬送補助部４５の鉛直下方略半分の面に固着されており、当該一端に対する他端部はクリーニングブレード４３の圧接点Ａ（図２）をなす部分に固着されている。このため、トナー搬送補助部４５の鉛直下端と、クリーニングブレード４３との間に形成された空間４１ｂは、シート状弾性体４６によって塞がれており、この空間４１ｂにトナー３（図３）が侵入することを防止できる。トナー搬送補助部４５とシート状弾性体４６とはトナー搬送補助部材を構成する。また、このようにトナー３（図３）の浸入を防止する部材としてシート状弾性体４６を用いたため、クリーニングブレード４３による感光体ドラム３１−１のクリーニング時にクリーニングブレード４３が揺動しても、クリーニングブレード４３の動きに追従してシート状弾性体４６が伸縮したり動いたりすることができる。

トナー搬送補助部材を構成するトナー搬送補助部４５又はシート状弾性体４６と、クリーニングブラシ４２の外周との間には、１ｍｍ〜３ｍｍの間隙４１ｃが形成されている。１ｍｍ未満では、クリーニングブラシ４２とトナー搬送補助部材との間にトナー３が詰まるため、トナー３が搬送できなくなり、クリーニングブレード４３とクリーニングブラシ４２との間に堆積したトナー３の行き場所がなくなってしまい、クリーニングブレード４３と感光体ドラム３１−１との間をトナー３がすり抜けてしまうことによる清掃不良が発生するためである。

３ｍｍを超えると、クリーニングブレード４３とクリーニングブラシ４２との間に堆積したトナーのうち流動しないトナーが増え、時間の経過と共にそのトナーが大きな塊となり、そのトナーの塊がクリーニングブラシ４２によって搬送された場合には、後述のフリッカバー４７上で止まって搬送不良を起こしたり、後述のスクリュウ４４でのトナー詰まりとなる等の不具合が発生するためである。

この値の範囲とすることにより、感光体ドラム３１−１の鉛直上方にハウジング４１が配置される電子写真印刷装置１の構成において、当該間隙４１ｃの間を略鉛直方向に延びるように重力に逆らって感光体ドラム３１−１から除去されたトナー３を堆積させ、同方向へ送ることができる。このため、トナー３を堆積させているときには、トナー３は大きな負荷を受けない。トナーが堆積するときに大きな負荷を受けると、トナーが圧縮されて固まり、重力に逆らって鉛直上方に送ることができなくなるので、トナー詰まりが起こる。すると、感光体ドラム３１−１から除去したトナーは行き場を失い、クリーニングブレード４３と感光体ドラム３１−１との間をトナーがすり抜けてしまい、清掃不良が発生する。しかし、本実施の形態では、トナー３は大きな負荷を受けないため、このようなことが発生することを防止することができる。このため、トナー詰まりの発生を防止することができ、また、トナー飛散や、トナーこぼれ等の発生を防止することができる。

また、クリーニングブラシ４２に対向するトナー搬送補助部４５及びシート状弾性体４６の面は、表面粗さをＲＺとすると、ＲＺ≦１２μである。１２μを超えると、急激にトナー詰まり等の問題が発生するためである。この値とすることにより、トナー搬送補助部４５及びシート状弾性体４６とクリーニングブラシ４２との間の間隙４１ｃにおいて、トナー詰まりを効果的に防止することができる。

ハウジング４１内には、クリーニングブラシ４２に付着したトナー３を叩き落とすためのフリッカバー４７が設けられている。フリッカバー４７は、クリーニングブラシ４２の鉛直方向上部のトナー搬送補助部材に対向していない位置であって、後述のスクリュウ４４の略鉛直上方の位置に設けられている。フリッカバー４７はクリーニングブラシ４２に対向し接触して配置されており、フリッカバー４７とクリーニングブラシ４２との擦過深さは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。擦過深さが０．５ｍｍ未満であると、クリーニングブラシ４２に堆積したトナーを十分に叩き落すことができず、１．５ｍｍを超えると、クリーニングブラシ４２が必要以上にフリッカバー４７と密着し、クリーニングブラシ４２の毛倒れが生じてしまうからである。この値の範囲とすることにより、クリーニングブラシ４２の外周の、間隙４１ｃから外れた位置において、クリーニングブラシ４２からトナー３を効果的に叩き落とすことができる。

スクリュウ４４は略円柱形状をなし、感光体ドラム３１−１の回転方向におけるクリーニングブラシ４２の下流側の位置において、クリーニングブラシ４２に対向してクリーニングブラシ４２及び感光体ドラム３１−１と同軸的に配置されている。スクリュウ４４は、フリッカバー４７の略鉛直下方に配置されており、フリッカバー４７及びクリーニングブラシ４２と対向するスクリュウ４４の部分以外は、ハウジング４１と近接対向配置されている。このため、スクリュウ４４が回転することにより、スクリュウ４４とハウジング４１との間に形成された空間４１ｂにおいて、その軸方向へ感光体ドラム３１−１から除去されフリッカバー４７により叩き落されたトナー３を搬送することができるように構成されている。

感光体ドラム３１−１と、クリーニングブラシ４２と、スクリュウ４４との間の位置関係は、以下のとおりである。ここで、図２に示されるように、感光体ドラム３１−１の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、感光体ドラム３１−１の回転方向上流側へ向かう方向、即ち、図２の反時計方向を正の角度とする。圧接点Ａと感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角θＡは３０度以下である。３０度を越えると、図１に示されるような電子写真印刷装置１の構成とすることが困難となるためである。

また、クリーニングブラシ４２の回転軸と感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＢとして、｜θＡ−θＢ｜＜１０度である。１０度以上であると、図１に示されるような電子写真印刷装置１の構成とすることが困難となるためである。また、スクリュウ４４の回転軸と感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＣとして、１０度＜｜θＡ−θＣ｜＜３０度である。１０度以下又は３０度以上であると、図１に示されるような電子写真印刷装置１の構成とすることが困難となるためである。

感光体ドラム３１−１と、クリーニングブラシ４２と、スクリュウ４４との間の位置関係が、上述のとおりになっているため、トナー搬送補助部材を構成するトナー搬送補助部４５又はシート状弾性体４６と、クリーニングブラシ４２の外周との間に形成された１ｍｍ〜３ｍｍの間隙４１ｃと相まって、電子写真印刷装置１全体の寸法を小型化した上で、良好なトナー搬送を行うことができるためトナー詰まりの発生を防止することができ、安定したクリーニングを行うことができる。また、トナー飛散や、トナーこぼれ等の発生を防止することができる。

画像形成時には、クリーニング装置４０−１において次のような過程でトナー３の搬送が行われる。まず、クリーニングブレード４３によって感光体ドラム３１−１の表面からトナー３が掻き落され、トナー３は、図３（ａ）に示されるようにクリーニングブレード４３とクリーニングブラシ４２との間に堆積する。堆積したトナー３は次第に増えていくが、トナー搬送補助部材によってその堆積する場所は、トナー搬送補助部材とクリーニングブラシ４２との間に制限される。

そして、図３（ｂ）に示されるように、堆積する場所を制限するトナー搬送補助部材に沿って、クリーニングブラシ４２の回転に伴い次第にクリーニングブラシ４２の鉛直上方へ搬送される。そして、トナー３の堆積が、図３（ｃ）に示されるようにクリーニングブラシ４２の最上位部付近まで到達すると、堆積していたトナー３はクリーニングブラシ４２上に落下し、トナー３はクリーニングブラシ４２の回転によってスクリュウ４４の方向へと搬送され、スクリュウ４４によってクリーニング装置４０−１の外部へ排出される。

次に、本実施の形態による効果を確認するための試験を行った。試験では、感光体ドラム３１−１として直径φ１００ｍｍのＯＰＣ皮膜塗装ドラムを有する本実施の形態による電子写真印刷装置１及びクリーニング装置４０−１を用い、また、比較の対象として、本実施の形態による電子写真印刷装置１及びクリーニング装置４０−１の各部材の、上述した特性、寸法等の数値を変えたものを用いて結果の比較を行った。また、感光体ドラム３１−１の回転速度を４００ｍｍ／ｓとして、一般的な２成分現像用ポリエステル粉砕トナー３を用いた。

試験結果より、トナー搬送補助部材を構成するトナー搬送補助部４５又はシート状弾性体４６と、クリーニングブラシ４２の外周との間の間隙４１ｃが、本実施の形態にように１ｍｍ〜３ｍｍである場合には、良好なトナー３の搬送効果が得られた。これに対し、１ｍｍ未満の場合には、クリーニングブラシ４２とトナー搬送補助部材との間にトナー３が詰まるため、トナー３が搬送できなくなり、クリーニングブレード４３とクリーニングブラシ４２との間に堆積したトナー３の行き場所がなくなってしまい、クリーニングブレード４３と感光体ドラム３１−１との間をトナー３がすり抜けてしまうことによる清掃不良が発生した。

また、３ｍｍを超えると、クリーニングブレード４３とクリーニングブラシ４２との間に堆積したトナー３のうち流動しないトナー３が増え、時間の経過と共にそのトナー３が大きな塊となり、そのトナー３の塊がクリーニングブラシ４２によって搬送された場合には、後述のフリッカバー４７上で止まって搬送不良を起こしたり、後述のスクリュウ４４でのトナー詰まりとなる等の不具合が発生した。

感光体ドラム３１−１の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、感光体ドラム３１−１の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、感光体ドラム３１−１と接触するクリーニングブレード４３の先端と感光体ドラム３１−１との接触位置を圧接点Ａとして、圧接点Ａと感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角θＡを、本実施の形態のように３０度以下とすると、良好なトナー３の搬送を行うことができることが確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、クリーニングブラシ４２とトナー搬送補助部４５又はシート状弾性体４６との間にトナー３が詰り、トナー３の搬送不良が発生することが確認できた。

クリーニングブラシ４２の回転軸と感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＢとして、本実施の形態のように｜θＡ−θＢ｜＜１０度とすると、良好なトナー３の搬送を行うことができることが確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、安定したクリーニングは実施できないことを確認した。

スクリュウ４４の回転軸と感光体ドラム３１−１の回転軸とを結ぶ仮想線と、感光体ドラム３１−１の回転軸から感光体ドラム３１−１の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＣとして、本実施の形態のように１０度＜｜θＡ−θＣ｜＜３０度とすると、良好なトナー３の搬送を行うことができることが確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、安定したクリーニングは実施できないことも確認できた。

フリッカバー４７とクリーニングブラシ４２との擦過深さを、本実施の形態のように０．５ｍｍ〜１．５ｍｍとすると、クリーニングブラシ４２に保持されたトナー３を効率よく叩き落し、クリーニングブラシ４２のトナー目詰りの防止に顕著に効果が現れることを確認することができた。一方、この範囲を外れた構成とすると、クリーニングブラシ４２に保持されたトナー３を効率よく叩き落すことができず、クリーニングブラシ４２のトナー目詰りが生ずることを確認することができた。

クリーニングブレード４３の反発弾性をＨ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、本実施の形態のように３０％≦Ｈ≦５０％とすると、クリーニング不良やブレードめくれ等の問題が、４００ｋ枚まで発生せずに安定したクリーニングが可能であることを確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、約３００ｋ枚程度でクリーニング不良やブレードめくれ等の問題が発生してしまうことが確認された。

クリーニングブレード４３の永久伸びをＥ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）とし、本実施の形態のように０％＜Ｅ≦１．３％とすると、クリーニング不良やブレードめくれ等の問題が、４００ｋ枚まで発生せずに安定したクリーニングが可能であることを確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、約３００ｋ枚程度でクリーニング不良やブレードめくれ等の問題が発生してしまうことが確認された。

クリーニングブレード４３のゴム硬度をＫ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）とし、本実施の形態のように６７≦Ｋ≦７３とすると、クリーニング不良やブレードめくれ等の問題が、４００ｋ枚まで発生せずに安定したクリーニングが可能であることを確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、約３００ｋ枚程度でクリーニング不良やブレードめくれ等の問題が発生してしまうことが確認された。

クリーニングブラシ４２に対向するトナー搬送補助部４５及びシート状弾性体４６の面は、表面粗さをＲＺとし、本実施の形態のようにＲＺ≦１２μとすると、トナー搬送補助部４５及びシート状弾性体４６とクリーニングブラシ４２との間の間隙４１ｃにおいて、トナー詰まりを効果的に防止することができることが確認できた。一方、この範囲を外れた構成とすると、急激にトナー詰まり等の問題が発生することが確認できた。

また、本実施の形態によるクリーニング装置４０−１では、クリーニング装置４０−１をメンテナンス等で交換する際に、トナー３がクリーニングブラシ４２と、搬送補助部又はシート状弾性体４６との隙間に保持され、トナー３の落下による汚れを大幅に軽減させることが可能であることが確認できた。

本発明による電子写真印刷装置のクリーニング装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、図４に示されるように、トナー搬送補助部４５′及びシート状弾性体４６′の、クリーニングブラシ４２に対向する位置は、クリーニングブラシ４２の回転軸を中心とする円弧形状の面を有する構成としてもよい。このような構成とすることにより、当該円弧形状の面に沿って、トナー搬送補助部４５′及びシート状弾性体４６′とクリーニングブラシ４２との間の間隙４１ｃの間を略鉛直方向に延びるように感光体ドラム３１−１から除去されたトナー３を堆積させ、同方向へスムーズに送ることができる。

本発明の電子写真印刷装置のクリーニング装置は、小型化が要求される電子写真記録装置、静電記録装置等の電子写真印刷装置の分野において極めて有用である。

本発明の実施の形態によるクリーニング装置が設けられている電子写真印刷装置を示す概略図。 本発明の実施の形態によるクリーニング装置を示す要部断面図。 本発明の実施の形態によるクリーニング装置によってトナーが感光体ドラム上から除去されている様子を示す要部断面図。 本発明の実施の形態によるクリーニング装置によってトナーが感光体ドラム上から除去されている様子を示す要部断面図。 本発明の実施の形態によるクリーニング装置によってトナーが感光体ドラム上から除去されている様子を示す要部断面図。 本発明の実施の形態の変形例によるクリーニング装置を示す要部断面図。 従来のクリーニング装置を示す要部断面図。

符号の説明

１・・・電子写真印刷装置 ３１−１〜３１−４・・・感光体ドラム ４０−１〜４０−４・・・クリーニング装置 ４１・・・ハウジング ４１ａ・・・開口部 ４１ｂ・・・空間 間隙・・・４１ｃ ４２・・・クリーニングブラシ ４３・・・・クリーニングブレード ４４・・・スクリュウ ４５・・・トナー搬送補助部 ４６・・・シート状弾性体 Ａ・・・圧接点

Claims (12)

1. 回転軸を中心に回転する円筒状像担持体を備える電子写真印刷装置の該円筒状像担持体に対向配置され、該円筒状像担持体上に形成された静電潜像がトナーを含有する現像剤によって現像されてトナー像が形成され、該円筒状像担持体上の該トナー像が該円筒状像担持体から転写材に転写され、該転写後の該円筒状像担持体上に残留したトナーを除去する電子写真印刷装置のクリーニング装置において、
   該円筒状像担持体に対向し接触して配置されるクリーニングブレードと、該クリーニングブレードよりも該円筒状像担持体の回転方向上流側の位置に、該円筒状像担持体に同軸的に対向し接触して配置され、該円筒状像担持体の周面位置において該円筒状像担持体の周面の移動方向に倣った方向に回転する円筒状のクリーニングブラシと、該クリーニングブレードおよび該クリーニングブラシを内部に保持し、該円筒状像担持体の鉛直上方に配置されるハウジングとを備え、該ハウジングには、該ハウジングの内部と外部とを連通する開口部が形成されていて、該開口部には、該クリーニングブラシおよび該クリーニングブレードが配置され、該開口部は鉛直下方に向けて開口し、
   該クリーニングブラシの側方位置には、クリーニングブレードから略鉛直上方に向かって該クリーニングブラシの外周に略沿ってトナー搬送補助部材が設けられ、該トナー搬送補助部材は、前記開口部に対向する前記ハウジングの部位に固定され且つ前記クリーニングブレードに固着されていて、前記トナー搬送補助部材と該クリーニングブラシの外周との間には１ｍｍ〜３ｍｍの間隙が形成されていることを特徴とする電子写真印刷装置のクリーニング装置。
2. 該クリーニングブラシの鉛直方向上部の該トナー搬送補助部材に対向していない位置には、該クリーニングブラシに付着したトナーを叩き落とすためのフリッカバーが対向し接触して配置され、該フリッカバーと該クリーニングブラシとの擦過深さは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
3. 該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点として、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角θＡが３０度以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
4. 該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点とし、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＡとし、該クリーニングブラシの回転軸と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＢとして、｜θＡ−θＢ｜＜１０度であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
5. 該円筒状像担持体の回転方向における該クリーニングブラシの下流側には、該クリーニングブラシに対向して該円筒状像担持体と同軸的に回転する略円柱形状のスクリュウが設けられ、該円筒状像担持体の回転軸から鉛直上方へ向かう方向の角度を０度とし、該円筒状像担持体の回転方向上流側へ向かう方向を正の角度とし、該円筒状像担持体と接触する該クリーニングブレードの先端と該円筒状像担持体との接触位置を圧接点とし、該圧接点と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＡとし、該スクリュウの回転軸と該円筒状像担持体の回転軸とを結ぶ仮想線と、該円筒状像担持体の回転軸から該円筒状像担持体の鉛直上方へ延びる仮想線とのなす角をθＣとして、１０度＜｜θＡ−θＣ｜＜３０度であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
6. 該クリーニングブレードの反発弾性をＨ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、３０％≦Ｈ≦５０％であることを特徴とする請求項３記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
7. 該クリーニングブレードの永久伸びをＥ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、０％＜Ｅ≦１．３％であることを特徴とする請求項３記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
8. 該クリーニングブレードは少なくともポリウレタンゴムにより構成され、ゴム硬度をＫ（ＪＩＳＫ６３０１：測定温度２５℃／湿度５０％）として、６７≦Ｋ≦７３であることを特徴とする請求項３記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
9. 該トナー搬送補助部材は、該クリーニングブラシの回転軸を中心とする円弧形状の面を有することを特徴とする請求項１記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
10. 該クリーニングブラシに対向する該トナー搬送補助部材の面は、表面粗さをＲＺとしてＲＺ≦１２μであることを特徴とする請求項１記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
11. 前記トナー搬送補助部材は前記クリーニングブラシに対向するトナー搬送補助部と弾性部材とを有し、前記トナー搬送補助部の鉛直下端と前記クリーニングブレードとは互いに離間していることで離間部が形成され、前記弾性部材は前記トナー搬送補助部および前記クリーニングブレードに固着されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の電子写真印刷装置のクリーニング装置と、円筒状像担持体と、該円筒状像担持体上に形成された静電潜像を、トナーを含有する現像剤によってトナー像を形成する現像機と、前記円筒状像担持体上に形成された該トナー像を前記円筒状像担持体から転写材に転写する転写手段とを備えたことを特徴とする電子写真印刷装置。

Images