JP5259566B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
トナー像は紙等の被転写体に転写されるが、トナーが完全に転写されずに感光体ドラム表面に残留したり、また、静電潜像形成の際に生成する放電生成物が感光体ドラム表面に付着したままとなる。このような残留トナーや放電生成物は、新たな画像形成の妨げとなり、良好な転写画像を得られない原因となる。そのため、画像形成装置には感光体ドラム表面の付着物(トナー、放電生成物等)を除去するためのクリーニング装置が備えられている。
クリーニング装置(a)には、感光体ドラム(b)表面の付着物を掻き取るクリーニングブレード(c)と、感光体ドラム(b)に当接して回転するクリーニングローラ(d)と、除去された付着物を回収する回収スクリュー(e)とが備えられている。
感光体ドラム(b)に当接するクリーニングローラ(d)は、トナーを除去する機能に加えて、トナーを保持してクリーニングローラ(d)表面にトナー層を形成し、感光体ドラム(b)表面を研磨する機能も有している。
しかしながら、従来のクリーニング装置(a)では、クリーニングローラ(d)に保持されるトナー量が一定ではないため、クリーニングローラ(d)表面に形成されるトナー層の厚さを均一にすることは困難であった。従って、上記した構成のクリーニング装置(a)では、安定的に感光体ドラムを研磨することはできなかった。
特許文献1の開示技術は、感光体ドラム表面に残留したトナーをクリーニングブレードにより掻き取り、掻き取ったトナーをクリーニングローラの下方に設けたトナー受け部材に貯留し、貯留されたトナーをクリーニングローラに保持させて感光体ドラム表面を研磨するものである。
クリーニングローラの下方にトナー受け部材を設けることによって、十分な量のトナーをクリーニングローラに供給し保持させることができ、研磨効果を高めることができる。
従って、特許文献1に記載の技術では、トナー量の増減によって研磨効果が変化するため、安定的な研磨が困難であった。
特許文献2の開示技術は、トナー受け部材に貯留されたトナーをクリーニングローラに保持させ、そのトナー量を調節するためにスクレーパを用いてトナーを掻き取るものである。
この特許文献2の開示技術を用いると、クリーニングローラに十分な量のトナーを供給できるとともに、トナーを掻き落としてトナー量を調節することができるため、クリーニングローラに保持されるトナー量が印字率に影響されず、研磨効果が変化しにくいものである。
更に、長期間に亘って使用することにより、スクレーパが部分的に摩耗して均一な研磨ができなくなるという問題があった。即ち、スクレーパが部分的に摩耗することでクリーニングローラ上のトナー量を調節することができなくなり、クリーニングローラのトナー層厚が厚くなる。そのため、感光体ドラム表面の研磨が過剰となるものであった。
また、スクレーパの磨耗部分以外が当接するトナー層は、摩耗部分に相当する箇所よりもトナー層が薄くなるため、クリーニングローラの感光体ドラムへの押し当て力は小さくなり研磨が十分にできないものであった。従って、特許文献2の開示技術を用いても、長期間に亘って安定的に感光体ドラムを研磨することは困難であった。
また、トナー層厚規制ローラや、該ローラが当接するクリーニングローラの両方にトナーが保持されており、表層がトナーに覆われたローラ同士の摺擦となるため、トナー層厚規制ローラ及びクリーニングローラの摩耗を防止することができ、長期間の使用においてもローラが摩耗劣化することなく、安定的に感光体ドラムの研磨を行うことができる。
また、前記トナー層厚規制ローラの外径が前記クリーニングローラの外径の整数倍でないことにより、クリーニングローラとトナー層厚規制ローラの接触箇所が同じではなくなり、クリーニングローラの周方向において均一な厚さのトナー層を形成することができる。
また、前記トナー層厚規制ローラが発泡体ローラであることにより、効率的に該ローラにトナーを保持させることができ、クリーニングローラのトナー量を調節することができる。
また、前記トナー層厚規制ローラが発泡体ローラであって、前記発泡体ローラの硬度が前記クリーニングローラよりも小さいことにより、トナー層厚規制ローラとクリーニングローラが当接した際にトナー層厚規制ローラが変形することとなり、クリーニングローラへの追従性を向上させることができる。従って、クリーニングローラ表面に凹凸がある場合にもトナー層厚規制ローラが追従して均一な厚さのトナー層を形成することができる。
図1は、本発明に係るクリーニング装置の概略断面図である。
クリーニング装置(1)は感光体ドラム(2)に対向して設けられており、感光体ドラム(2)に当接して回転するクリーニングローラ(3)と、クリーニングローラ(3)に当接して回転するトナー層厚規制ローラ(4)と、感光体ドラム(2)表面の付着物(トナー、放電生成物等)を掻き取るクリーニングブレード(5)と、感光体ドラム(2)から除去された付着物を回収する回収スクリュー(6)とを備えている。
尚、図1において、感光体ドラム(2)、クリーニングローラ(3)、トナー層厚規制ローラ(4)のローラ内部の矢印は回転方向を示している。
従って、クリーニングローラ(3)及びトナー層厚規制ローラ(4)の摩耗が防止され、長期間の使用においてもローラの摩耗劣化を防ぐことができる。
クリーニングローラ(3)に対するトナー層厚規制ローラ(4)の線速が0.8〜1.2倍の範囲から外れると相対的な線速差が大きくなりローラ同士の研磨力が大きくなるため、ローラの摩耗が大きくなる虞があり、好ましくない。
0.2mm未満であると、クリーニングローラ(3)とトナー層厚規制ローラ(4)との摺擦が不十分となるため、クリーニングローラ(3)表面に形成されるトナー層の厚さを調節することができず、一方、0.6mmを超えると、クリーニングローラ(3)に付着しているトナーをトナー層厚規制ローラ(4)が強く押圧することとなり、クリーニングローラ(3)の駆動トルクや軸方向の撓みが大きくなるため、いずれの場合も好ましくない。
トナー層厚規制ローラ(4)の外径がクリーニングローラ(3)の外径の整数倍でないことにより、回転の際に接触箇所が同じにならず、クリーニングローラ(3)の周方向においてトナー層の厚さのムラを防ぎ、トナー層厚を均一にすることができる。
トナー層厚規制ローラ(4)の外径がクリーニングローラ(3)の外径よりも小さいことにより、トナー層厚規制ローラ(4)の曲率半径が小さくなるのでローラ同士の接触面積が小さくなり、当接部(接触部分)における圧力が高くなる。そのため、クリーニングローラ(3)への追従性が向上してクリーニングローラ(3)の周方向及び軸方向の全体に亘って均一な厚さのトナー層を形成することが可能となる。
トナー層厚規制ローラ(4)とクリーニングローラ(3)の外径が同じ、あるいはトナー層厚規制ローラ(4)の外径がクリーニングローラ(3)の外径よりも大きいと、接触面積が大きくなるためローラの追従性が向上せず、クリーニングローラ(3)の全体に亘って均一なトナー層を形成することが困難となる。
5μm未満であると感光体ドラム(2)を十分に研磨することができず、一方、60μmを超えるとピンホール等の欠陥が生じ、またトナーが感光体ドラム(2)に再付着するため、いずれの場合も好ましくない。
研磨剤を添加すると、研磨剤を含んだトナーがクリーニングローラ(3)に保持されてトナー層を形成し、トナー層厚規制ローラ(4)によって均一な厚さに調節される。このクリーニングローラ(3)により感光体ドラム(2)表面が均一に研磨されることとなる。
トナー層厚規制ローラ(4)は、回転軸(41)と回転軸(41)の周囲に設けられるトナー保持部材(42)とから構成される。
トナー保持部材(42)は、トナーを保持することができる材質であれば特に限定されないが、発泡体又はブラシが好適に使用される。図示例のトナー層厚規制ローラ(4)は発泡体を使用した場合の発泡体ローラの模式図であるが、シャフトに繊維状合成樹脂を植設し、これを回転軸(41)の周方向及び軸方向全体に亘って設けることでブラシローラが形成される。
発泡体の材質は、例えばエチレンプロピレンム(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリル共重合体(NBR)、ウレタン、シリコンゴム等である。
また、ブラシの材質は、例えばナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、レーヨン等である。
トナー保持部材(42)に上記した材質を用いローラ状にすることで、トナーを保持することができるとともに、クリーニングローラ(3)表面を摺擦し、トナー層厚を調節することが可能となる。
トナー層厚規制ローラ(4)の硬度がクリーニングローラ(3)の硬度よりも小さいことにより、クリーニングローラ(3)に当接させて、押圧するとトナー層厚規制ローラ(4)が変形することとなる。従って、クリーニングローラ(3)に対する追従性が向上し、クリーニングローラ(3)表面にトナーや放電生成物等の付着により凹凸が形成されていても、その形状に対応して摺擦し、トナー層厚を調節することが可能となる。
本発明に係るクリーニング装置(1)を使用すると、アモルファスシリコンからなる最外層を備えた感光体ドラム(2)であっても安定的且つ十分に研磨を行うことができ、画像形成時に不良(画像流れやダッシュマーク等)を生じる虞がない。
図示例の画像形成装置はプリンタであるが、複写機やファクシミリであってもよい。
本発明に係る画像形成装置は、上記したクリーニング装置(1)を備えているものである。
これにより、画像形成部(19)は、感光体ドラム(2)が駆動手段(図示せず)によって所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動され、その表面が帯電装置(23)によって所定の極性・電位に均一に帯電される。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。
本発明に係るクリーニング装置を画像形成装置(TASKalfa 500ci)に搭載し、印字後のクリーニングローラに形成されたトナー層の厚さを評価した。
図1に示す構成を備えたクリーニング装置を使用し、クリーニングローラに発泡ウレタンゴム(外径15.5mm、肉厚1.75mm)、クリーニングブレードに板状ウレタンゴム(厚さ2.2mm)、トナー層厚規制ローラにスポンジローラ(ウレタン、外径11mm、肉厚1.5mm)を用いた。また、感光体ドラムの最外層をアモルファスシリコンとし、トナーには酸化チタン(TiO2)を外添した。
また、感光体ドラムの線速を210mm/sec、クリーニングローラの線速を168mm/secとした。
クリーニングローラ及びトナー層厚規制ローラの回転方向は、当接部において同方向とし、A4版の用紙(転写紙)に印字率2%で1万枚の連続印字を行い、クリーニングローラの軸方向5箇所でトナー層の厚さを計測し、その平均値を算出した。トナー層厚の測定にはレーザー外径測定器を使用し、トナーが付着した状態のローラ外径と、トナーをエア除去した状態のローラ外径夫々を測定し、その差をトナー層厚とした。
クリーニングローラに対するトナー層厚規制ローラの食い込み深さを0.2mm,0.4mm,0.6mmに設定し、夫々実施例1〜3とした。
また、トナー層厚規制ローラを設置せずに上記の印字動作を行ったものを比較例1、トナー層厚規制ローラに替えてスクレーパを設置し上記の印字動作を行ったものを比較例2とした。
結果を表1及び図4に示す。
また、トナー層厚規制ローラに替えてスクレーパを用いた比較例2では、平均のトナー層厚が約6μmと非常に薄いものであった。
これに対して実施例1〜3では、クリーニングローラの軸方向において厚さのばらつきも略なく、平均のトナー層厚も10μm前後と略一定であることがわかった。
比較例2では、クリーニングローラの軸方向でトナー層厚のばらつきは略見られなかったものの、トナー層厚が薄いためにクリーニングローラに保持されるトナー量は少なく、そのため感光体ドラムを十分に研磨することができず、画像不良が起こりやすくなる。
比較例1、2に比して、実施例1〜3では適度なトナー層厚を有するとともに、クリーニングローラの軸方向全長に亘って略均一な厚さであるため、感光体ドラム表面を効果的に研磨することができる。
<クリーニングローラへのトナー層の形成>
図1に示す構成を備えたクリーニング装置を使用し、クリーニングローラに形成されたトナー層の厚さを評価した。クリーニングローラにEPDM発泡体(外径15mm、肉厚2mm)、クリーニングブレードに板状ウレタンゴム(厚さ2.2mm)、トナー層厚規制ローラにブラシローラ(導電ナイロン、120KF/inch2、330T/48F、シャフト6mm、毛長さ3mm)を用いた。また、感光体ドラムの最外層をアモルファスシリコンとし、トナーには酸化チタン(TiO2)を外添した。
クリーニングローラ及びトナー層厚規制ローラの回転方向は、当接部において同方向とし、感光体ドラムの周方向に50mm幅のベタの現像を500回行ってクリーニングローラにトナーを供給した。
トナー層厚規制ローラを設置してトナー層を形成したものを実施例4とし、トナー層厚規制ローラを設置せずにトナー層を形成したものを比較例3とした。
尚、トナー層厚は、トナー層厚規制ローラの一端を0とし、軸方向に30mm、60mm、90mm、120mm、150mmの距離において計測した。
結果を表2に示す。
これに対して、トナー層厚規制ローラを用いた実施例4では、クリーニングローラの軸方向において均一なトナー層が形成されることが確認された。
実験例2と同様の方法でクリーニングローラにトナー層を形成し、クリーニングローラとトナー層厚規制ローラに速度差をつけて回転させた後に、トナー層厚を計測した。トナー層の厚さはクリーニングローラの軸方向5箇所で測定し、その平均値を算出した。
感光体ドラムの線速を210mm/sec、クリーニングローラの線速を168mm/secとし、クリーニングローラに対して0.6倍、0.8倍、1倍(従動)、1.2倍、1.4倍の線速でトナー層厚規制ローラを回転させた。
結果を表3に示す。
2 感光体ドラム
3 クリーニングローラ
4 トナー層厚規制ローラ
Claims (7)
- 感光体ドラムに当接して配設されるクリーニングローラと、該クリーニングローラ表面に付着したトナー層厚を規制するトナー層厚規制部材を備えるクリーニング装置であって、
前記トナー層厚規制部材が前記クリーニングローラに当接して回転するトナー層厚規制ローラからなり、
表層がトナーに覆われた前記トナー層厚規制ローラは、前記クリーニングローラの中心よりも鉛直方向下方において表層がトナーに覆われた前記クリーニングローラに当接しており、
前記トナー層厚規制ローラの外径が前記クリーニングローラの外径の整数倍でなく、
前記トナー層厚規制ローラが発泡体ローラであって、前記発泡体ローラの硬度が前記クリーニングローラよりも小さい
ことを特徴とするクリーニング装置。 - 前記トナー層厚規制ローラと前記クリーニングローラの回転方向が当接部において同方向であることを特徴とする請求項1記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングローラに対する前記トナー層厚規制ローラの線速が0.8〜1.2倍であることを特徴とする請求項2記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングローラに対する前記トナー層厚規制ローラの食い込み深さが0.2〜0.6mmであることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載のクリーニング装置。
- 前記トナー層厚規制ローラの外径が前記クリーニングローラの外径よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のクリーニング装置。
- 前記感光体ドラムの最外層がアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載のクリーニング装置。
- 請求項1乃至6いずれかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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