JP5187621B2 - クリーニング装置、並びにこれを用いたプロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、クリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードとしては、ポリウレタンゴムなどの弾性材料からなり、その基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去するものである。
図24に先端稜線部が直角であるクリーニングブレードの概略図を示す。図24(a)はクリーニングブレード2の全体図で、図24(b)はクリーニングブレード2が像担持体である感光体1に当接する先端稜線部21の近傍である図24(a)中の領域Cの拡大図である。
めくれが大きくなるとクリーニングブレード2と感光体1表面との矢印D方向の当接長さが長くなり、クリーニングブレード2と感光体1表面とが当接する面積が広くなる。クリーニングブレード2から感光体1に対して所定の荷重がかかるように設定しても、クリーニングブレード2と感光体1表面とが当接する面積が広いと、荷重が分散して単位面積当たりの圧力(以下、面圧と呼ぶ)が低下する。面圧が低いと当接部でのトナーのすり抜けを十分に防止することができず、クリーニング不良の原因となる。
ここで面圧を高めるためにクリーニングブレード2の感光体1に対する荷重を増加させると、感光体1が表面移動するトルクが大きくなり、駆動系への負担が大きくなるという問題が生じる。
図25に先端稜線部が鈍角であるクリーニングブレードの概略図を示す。図25(a)はクリーニングブレード2の全体図で、図25(b)は図25(a)中の領域Cの拡大図である。
先端稜線部21が鈍角であると感光体1との摩擦力により矢印D方向に引っ張られても、直角である場合に比べて変形しにくく、図25(b)に示すように先端稜線部21でのめくれは小さくなる。
めくれが小さくなるとクリーニングブレード2と感光体1表面との矢印D方向の当接長さが短くなり、クリーニングブレード2と感光体1表面とが当接する面積も狭くなる。クリーニングブレード2と感光体1表面とが当接する面積が狭いと、クリーニングブレード2から感光体1に対して先端稜線部21が直角の場合と同じ荷重がかかっていても、先端稜線部21が直角である場合に比べて面圧が高くなる。ブレード先端の形状により面圧を高くすることにより、感光体1に加える荷重に対して、効率よく当接部でのトナーのすり抜けを防止することができ、クリーニング不良の発生を防止することができる。
先端稜線部が鈍角であるクリーニングブレードとしては、特許文献1や特許文献2などに記載のものがある。
また、請求項2の発明は、表面移動する被清掃体と、前記被清掃体の表面にクリーニングブレードを当接させて前記被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング装置において、前記クリーニングブレードのブレード下面と前記クリーニングブレードのブレード先端面との間の角である、前記被清掃体と当接する先端稜線部の角が鈍角であって、前記クリーニングブレードが、前記被清掃体の表面に非当接状態のときにおける、前記ブレード先端面の前記先端稜線部近傍の形状を、外側に湾曲する湾曲形状とし、前記クリーニングブレードが、前記被清掃体の表面に当接状態のとき、前記湾曲形状は、前記被清掃体と非接触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または2のクリーニング装置において、前記先端稜線部の角度をθとしたとき、前記先端稜線部から前記ブレード先端面に沿って(10/sin(π−θ))[μm]離れた範囲以上、前記ブレード先端面を湾曲させた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乃至3いずれかのクリーニング装置において、前記先端稜線部の角度を、95°以上140°以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかのクリーニング装置において、前記被清掃体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6の発明は、請求項1乃至5いずれかのクリーニング装置において、前記被清掃体が像担持体に近接または接触して前記像担持体表面を帯電する帯電部材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1乃至4いずれかのクリーニング装置において、前記被清掃体が中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、少なくとも、前記像担持体と前記像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスユニットにおいて、前記クリーニング手段として、請求項1乃至7いずれかのクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、像担持体と、前記像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写手段通過後の前記像担持体に不要な付着物を除去するクリー二ング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリー二ング手段として、請求項5のクリーニング装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の画像形成装置において、前記転写手段よりも前記像担持体表面移動方向下流側、かつ、前記クリーニング手段よりも前記像担持体表面移動方向上流側に、前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を設けたことを特徴とするものである。
図4は、プリンタ200で用いるクリーニングブレード2の説明図である。
クリーニングブレード2は図4に示すように感光体1に当接させる先端部分の先端角を鈍角形状としている。そして、クリーニングブレードの鈍角を形成している2つの面が成す先端稜線部を感光体1にカウンタ方向に当接させる。先端角度を鈍角形状とすることにより、感光体1が回転することで発生するブレード先端の往復運動(スティックスリップ運動)が抑制される為、ブレード磨耗も抑制される。
本実施形態のクリーニングブレード2は、ブレード厚みt1を2[mm]、自由長t2を7[mm]としたが、ブレードの形状としてはこれに限るものではない。
図に示すように、クリーニングブレード2の先端面22は、クリーニングブレード2のブレード下面23に対して90°の角度をなし、先端稜線部21から延びる基準線Qよりも外側に湾曲する湾曲形状としている。このように構成することで、感光体1に当接させる先端部分の先端角を実質鈍角とすることができる。これにより、先端角が直角で、先端面22が断面で見たとき直線状のものに比べて、先端稜線部21近傍を肉厚にでき、先端稜線部21の変形(めくれ)を抑制することができる。感光体1が回転することで発生するブレード先端の往復運動(スティックスリップ運動)が抑制される為、ブレード磨耗も抑制される。
クリーニングブレードは、弾性シート材をカットすることで、狙いの先端角を出してしているが、上記基準線Q、Rは、切断部材たるカッターの切断線である。
図9は、クリーニングブレード切断装置Aの構成の概略を示す側面図、図10はクリーニングブレード切断装置Aの構成の概略を示す図9の矢印II方向から視た正面図である。
次に、両テーブル321,322の支持面321a,322aの上に、弾性シート311を載せ、弾性シート311の幅方向の両端縁が、第1テーブル回動軸324および第2テーブル回動軸325と平行となる向きに配置し、かつ、第1テーブル321の上に配置されている部分のシート縦方向寸法があらかじめ設定された寸法となる位置に配置する。弾性シート311の第1テーブル321の上に配置されている部分がクリーニングブレード2として使用されるもので、この部分が、第1テーブル321のシート幅方向の全面を覆い、かつ、クリーニングブレード2として使用されないない第2テーブル322の上に配置されている部分は、第2テーブル322の図中左側を覆うように配置する。
すなわち、カッタ331を、図10の矢印C方向である左側から右側へ移動させて弾性シート311を切断するため、シート縦方向の調節では、ベース333を移動用ギア332cに沿って移動させて、カッタ331を、図10において弾性シート311の左端へ移動させる。
なお、上述では、カッタ331の切断線cut(基準線Q)が鉛直方向とすることで、先端面を図5に示すような形状にでき、切断線を基準線Rとすることで、先端面を図6に示すような形状にできる。
次に、実験としてクリーニングブレードの先端面の先端稜線部21近傍の形状によるクリーニングブレードの磨耗性の比較を行った。
本実験では、ブレード材料特性は同じで、クリーニングブレードの先端面の先端稜線部21近傍の形状が異なる次の5種類のブレード1〜5について、同一の当接条件でブレードを感光体に当接させた場合の磨耗性を比較した。
図13は、ブレード1の先端形状を示す拡大図である。図13に示すようにブレード1のブレード下面と先端面22とのなす角度は、90°であり、先端面の先端稜線部21近傍の断面形状は、直線状となっている。
図14は、ブレード2の先端形状を示す拡大図である。図14に示すようにブレード2の先端面の先端稜線部21近傍の断面形状は、基準線Qに対して、内側に湾曲した(凹んだ)形状となっている。
図15は、ブレード3の先端形状を示す拡大図である。図15に示すようにブレード3の先端面の先端稜線部21近傍の断面形状は、基準線Rに対して、内側に放物線状に湾曲した(凹んだ)形状となっている。
図16は、ブレード4の先端形状を示す拡大図である。図16に示すようにブレード4の先端面の先端稜線部21近傍の断面形状は、基準線Rに対して、外側に放物線状に湾曲した形状となっている。
図17は、ブレード5の先端形状を示す拡大図である。図17に示すようにブレード5の先端面の先端稜線部21近傍の断面形状は、基準線Rに対して、外側に漸近線状に湾曲した形状となっている。
また、ブレード2乃至5は、基準線Rで切断し、切断面(先端面22)の先端形状が図に示すようなものを選んだ。すなわち、ブレード2乃至5の全体形状は、先の図4に示したブレード先端面がブレード下面に対しては鈍角であり、ブレード上面に対しては鋭角であるブレードとなっている。
次に、プロセスユニットの変形例について説明する。
図21は、変形1に係るプリンタのプロセスユニット100とその周囲とを示す概略構成図である。
この変形例1のプロセスユニットは、潤滑剤塗布手段を備えたものである。
感光体クリーニング装置130は、転写手段としての転写搬送ユニットを経由した後、クリーニングブレード2との当接位置に進入する前の感光体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段としてのブラシユニット136を備えている。このブラシユニット136は、潤滑剤固形物136bと、感光体1に当接しながら回転駆動されるファーブラシ136aと、これらを感光体1に向けた押圧するバネ136cとを有している。
例えば、図22に示すように、本発明の特徴を備えたクリーニング装置を、被清掃体として帯電無端移動体である帯電ローラ111の表面をクリーニングする帯電ローラクリーニング装置に適用することもできる。
帯電領域において帯電ローラ111に付着したトナーは帯電ローラクリーニング装置117のクリーニングブレード2によって、帯電ローラ表面から除去される。
帯電ローラ111付着した転写残トナーを良好に除去できることにより、トナー付着防止のために帯電ローラ111を非接触型とする必要がなく、接触型の帯電ローラ111を採用することができる。
なお、プロセスユニットとしての帯電装置110は、少なくとも帯電ローラクリーニング装置117と帯電ローラ111とを一体として、プリンタ200本体から着脱可能な構成となっている。
中間転写ユニット300は、中間転写ベルト210やベルトクリーニング装置90などを有している。また、張架ローラ214、駆動ローラ215、2次転写バックアップローラ216、4つの中間転写バイアスローラ62Y,C,M,K、3つの接地ローラ74なども有している。
特に、中間転写ベルト210のように複数色のトナーを担持する中間転写体においては、転写残トナーが良好に除去されることにより、異なる色の転写残トナーが感光体1に付着することによる混色の発生を防止することができる。
なお、プロセスユニットとしての中間転写ユニット300は、少なくともベルトクリーニング装置90と中間転写ベルト210とを一体として、不図示に画像形成装置本体から着脱可能な構成となっている。
特に、中間転写ベルト210のように複数色のトナーを担持する中間転写体においては、転写残トナーが良好に除去されることにより、異なる色の転写残トナーが感光体1に付着することによる混色の発生を防止することができる。
2 クリーニングブレード
10 給紙カセット
20 搬送ローラ対
21 先端稜線部
22 ブレード先端面
23 ブレード下面
24 ブレード上面
30 記録体搬送路
31 レジストローラ対
40 転写搬送ユニット
41 搬送ベルト
42 搬送ベルト駆動ローラ
43 記録体転写バイアスローラ
44 搬送ベルトクリーニング装置
50 定着装置
60 排紙ローラ対
100 プロセスユニット
101 光書込ユニット
110 帯電装置
111 帯電ローラ
112 スペーサ
113 帯電除去ケーシング
114 帯電除去回収スクリュ
115 スプリング
116 電源
117 帯電ローラクリーニング装置
118 供給搬送スクリュ
119 現像剤供給部
120 現像装置
121 現像ケーシング
122 現像部
123 現像剤攪拌部
124 現像スリーブ
125 ドクターブレード
126 マグネットローラ
127 攪拌搬送スクリュ
128 Tセンサ
129 仕切壁
130 感光体クリーニング装置
131 感光体除去ケーシング
132 ホルダー
134 回収スクリュ
136 ブラシユニット
140 除電器
200 プリンタ
300 中間転写ユニット
P 転写紙
Claims (10)
- 表面移動する被清掃体と、前記被清掃体の表面にクリーニングブレードを当接させて前記被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング装置において、
前記クリーニングブレードのブレード下面と前記クリーニングブレードのブレード先端面との間の角である、前記被清掃体と当接する先端稜線部の角が鈍角であって、
前記クリーニングブレードが、前記被清掃体の表面に非当接状態のときにおける、前記ブレード先端面の前記先端稜線部近傍の形状を、外側に湾曲する湾曲形状とし、
前記クリーニングブレードのブレード下面と前記クリーニングブレードのブレード先端面との間の角をなす直線状の先端稜線部を前記被清掃体に当接させたことを特徴とするクリーニング装置。 - 表面移動する被清掃体と、前記被清掃体の表面にクリーニングブレードを当接させて前記被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング装置において、
前記クリーニングブレードのブレード下面と前記クリーニングブレードのブレード先端面との間の角である、前記被清掃体と当接する先端稜線部の角が鈍角であって、
前記クリーニングブレードが、前記被清掃体の表面に非当接状態のときにおける、前記ブレード先端面の前記先端稜線部近傍の形状を、外側に湾曲する湾曲形状とし、
前記クリーニングブレードが、前記被清掃体の表面に当接状態のとき、前記湾曲形状は、前記被清掃体と非接触であることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1または2のクリーニング装置において、
前記先端稜線部の角度をθとしたとき、前記先端稜線部から前記ブレード先端面に沿って(10/sin(π−θ))[μm]離れた範囲以上、前記ブレード先端面を湾曲させたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至3いずれかのクリーニング装置において、
前記先端稜線部の角度を、95°以上140°以下としたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至4いずれかのクリーニング装置において、
前記被清掃体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乃至5いずれかのクリーニング装置において、
前記被清掃体が像担持体に近接または接触して前記像担持体表面を帯電する帯電部材であることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至4いずれかのクリーニング装置において、
前記被清掃体が中間転写体であることを特徴とするクリーニング装置。 - 表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録材に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、少なくとも、前記像担持体と前記像担持体上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング手段とを一体に支持したプロセスユニットにおいて、
前記クリーニング手段として、請求項1乃至7いずれかのクリーニング装置を用いることを特徴とするプロセスユニット。 - 像担持体と、前記像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、前記静電潜像を現像してトナー像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記転写手段通過後の前記像担持体に不要な付着物を除去するクリー二ング手段とを備えた画像形成装置において、
前記クリー二ング手段として、請求項5のクリーニング装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9の画像形成装置において、
前記転写手段よりも前記像担持体表面移動方向下流側、かつ、前記クリーニング手段よりも前記像担持体表面移動方向上流側に、前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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