JP5375176B2 - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

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、さらに詳しくは、像担持体表面の固着物を除去するクリーニング機構に関する。

周知のように、電子写真方式による画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで定着されることにより複写出力を得るようになっている。

転写を終えた感光体表面は転写残トナーやトナーの外添剤あるいは紙粉などの異物を除去するためにクリーニングされる。
クリーニングのための構成としてよく知られているのは、ブレードを感光体に対してトレーリング接触（感光体の移動方向に沿ってなびく状態に接触する方式）あるいはカウンタ接触（感光体の回転方向に対向する状態でブレード先端を接触させる方式）させる構成、あるいは、感光体表面に接触しながら回転するクリーニングローラを設けた構成がある（例えば、特許文献１）。

ところで、上述した構成のクリーニング装置を用いた場合において、感光体表面に対するブレードの当接部はくさび状となっており、この部分に外添剤が徐々に蓄積する場合がある。外添剤が蓄積するとブレード先端に作用する圧力が高まり、結果として感光体表面に対するブレードの当接圧が初期状態から変化してしまい、ブレード先端の当接状態が不安定となることでクリーニング性能が低下する。

ブレードの当接圧が不安定となると、外添剤がすり抜けてしまい、すり抜ける際に受けるブレード先端での圧力により感光体表面に付着したままとなる。

外添剤のすり抜け時にはブレード先端にダメージが発生してさらにクリーニング性が低下し、除去されるべきトナーも同様にすり抜け、そしてすり抜けの際に受けるブレードからの圧力によって感光体表面に固着してフィルリミングを生じる虞がある。

トナーのフィルミングが発生すると、静電潜像形成時に用いられる露光光の透過がトナーにより妨げられてしまい、一部が欠損した異常画像、いわゆる、メダカ画像と称される異常画像が得られる不具合がある。

そこで、感光体表面に付着した外添剤を除去するための構成として、特許文献１に開示されているように、ブレード先端に研磨剤を含ませ、ブレードと感光体表面との接離関係を設定する構成が提案されている。

ブレードに研磨剤を含ませて感光体に対する接離関係を設定した場合には、外添剤の除去効率が高められる反面、次のような問題がある。

トナーの固着状態は、種々の要因による影響によって変化する。例えば、画像形成装置が設置されている周辺環境での温湿度、記録シートの材質、トナーの消費に関わる画像形成パターン、さらには、感光体、クリーニングブレードをはじめとする部材の材質による摩耗量などが影響する。これらの条件が常に一定であれば、特許文献１に開示されている構成を用いてブレードの接離回数を設定してトナーを除去することも可能となるが、実際には、上述した要因が種々異なっているために予め設定されている接離回数を、記録枚数を対象として設定した場合、所定の喜ロック枚数に達する前にトナーの固着が発生することもある。しかも、研磨剤を用いた場合には、感光体表面に作用する圧力によって感光体表面の摩耗が促進され、感光体の消耗を早めてしまう虞もある。

本発明の目的は、上記従来のクリーニング装置における問題に鑑み、クリーニング不良の発生を抑制して異常画像の発生を防止すると共に、像担持体への摩耗促進などを起こさないようにしてトナー固着を防止できる構成を備えたクリーニング装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、次の構成よりなる。
（１）像担持体から記録媒体に画像を転写した後、該像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
前記像担持体の移動方向に沿って２箇所に設けられた第１，第２のクリーニングブレードを備え、
前記クリーニングブレードの一方は、前記像担持体の移動方向と直角な方向に相当する前記記録媒体の幅方向に沿って前記像担持体表面に当接する複数のエッジ部が形成され、該エッジ部が前記記録媒体の幅方向に沿って往復動可能に設けられ、
前記エッジ部は、前記往復動時に慣性移動を生じさせて前記像担持体表面に付着している残留トナーを掃き飛ばすことが可能であることを特徴とするクリーニング装置。
（２）前記第１のクリーニングブレードは、前記像担持体の移動方向上流側に、そして前記第２のクリーニングブレードは、前記像担持体の移動方向において前記第１のクリーニングブレードよりも下流側にそれぞれ配置され、該第２のクリーニングブレードに前記エッジ部が設けられていることを特徴とする（１）に記載のクリーニング装置。
（３）前記エッジ部が凹凸により構成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のクリーニング装置。
（４）前記エッジ部が前記クリーニングブレードに切り込みを入れることで構成されていることを特徴とする（１）または（２）に記載のクリーニング装置。
（５）前記エッジ部における前記記録媒体の幅方向に平行する凹部の幅寸法をａとし、該幅方向における凸部の幅寸法をｂとし、凹凸部の段差をｃとしたとき、幅寸法ａ，ｂは、０．５ｍｍ以下とされ、段差ｃは、１．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする（３）に記載のクリーニング装置。
（６）前記エッジ部における前記記録媒体の幅方向に平行する切り込み間隔の幅寸法をＬとし、切り込み深さをＨとしたとき、幅寸法Ｌは、０．５ｍｍ以下とされ、切り込み深さＨは、１．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする（４）に記載のクリーニング装置。
（７）前記エッジ部の往復動量が凹部の幅寸法以上であることを特徴とする（３）または（５）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（８）前記エッジを備えたクリーニングブレードは、ゴムを材質として用いられ、該ゴムの硬度として、６５度以上８５度以下（アスカーゴム硬度計Ｃ型による測定値において）であることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のクリーニング装置。
（９）（１）乃至（８）のいずれかに記載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。

本発明によれば、像担持体の移動方向に沿って複数設けられているクリーニングブレードの一方が像担持体に当接する複数のエッジ部を形成され、そのエッジ部が記録媒体の幅方向に往復動できるので、クリーニングブレードの他方をすり抜けたトナーや外添剤を払い落とすことができる。特に、エッジ部を往復動させることにより像担持体への摺動抵抗の増加を防ぎながら像担持体の移動による掻き落としと払い落としの両作用を組み合わせることによりトナーやこれの外添剤の除去を効率よく行ってメダカ画像など異常画像の原因を解消することができる。

しかも、ブレードには研磨剤が含まれなくても固着トナーの除去が行えるので、研磨剤を設けた場合の像担持体の摩耗の促進も抑制できる。

本発明によるクリーニング装置を用いる画像形成装置の概略構成図である。 本発明によるクリーニング装置を備えた作像ユニットの構成を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置の要部構成を説明するための模式図である。 本発明によるクリーニング装置の要部構成を説明するための図である。 図４に示したクリーニング装置の作用を説明するための模式図である。 本発明によるクリーニング装置での作用の一つを説明するための表図である。 本発明によるクリーニング装置での作用の他の一つを説明するための表図である。 図４に示したクリーニング装置における要部構成に用いられる幅寸法と画像の良否度（異常画像の発生状態）との関係を説明するための表図である。 図４に示したクリーニング装置における要部構成に用いられる他の幅寸法と画像の良否度（異常画像の発生状態）との関係を説明するための表図である。 図４に示したクリーニング装置における要部構成に用いられる別の幅寸法と画像の良否度（異常画像の発生状態）との関係を説明するための表図である。 図４に示したクリーニング装置における要部構成の変形例を示す模式図である。 図１１に示した変形例における幅寸法と画像の良否度（異常画像の発生状態）との関係を説明するための表図である。 図４および図１１に示した構成の要部に関する変形例を説明するための模式図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本発明によるクリーニング装置が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。同図において画像形成装置１００は、画像形成処理を行う作像部１０１を備えている。
作像部１０１には、回転可能な像担持体としての感光体ドラム１が配置されており、感光体ドラム１の周囲には、回転方向に沿って画像形成処理を行うための帯電装置２、書込装置３(便宜上、光軸のみを示す)、現像装置４、転写装置５およびクリーニング装置６が配置されている。

作像部１０１では、給紙装置７の給紙カセット７Ａから繰り出しローラ７Ｂによって繰り出された記録シートがレジストローラ８によるレジストタイミングを設定された記録シートが転写位置に搬送され、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写されるようになっている。

トナー像を転写された記録シートは、定着装置９に搬送されてトナー像が加熱・加圧による定着処理を施され、排出ローラ１０によってトレイなどの排出部（図示されず）に向け排出される。

図２は、作像部１０１に用いられる作像ユニットの構成を示す図であり、同図において、作像ユニットは、感光体ドラム１をはじめとして画像形成処理を実行するための装置が纏めて収容されたプロセスカートリッジで構成されている。

プロセスカートリッジ内に配置されている帯電装置２には、感光体ドラム１に対して当接あるいは近接して配置された帯電ローラ２Ａが用いられ、現像装置４には、感光体ドラム１に対して現像剤を供給する現像スリーブ４Ａと第１，第２の搬送スクリュー４Ｂ,４Ｃとが設けられている。帯電ローラ２Ａは、バネなどの弾性体２Ｂによって感光体ドラム１に対して所定の当接状態あるいは近接状態を維持されるようになっており、さらに、その表面にはクリーナー２Ｃが接触させてある。

現像装置４に装備されている現像スリーブ４Ａには、その表面位に現像剤の層厚を規定するドクターブレード４Ｄが当接させてあり、第１，第２搬送スクリュー４Ｂ，４Ｃによる攪拌作用によって摩擦帯電したトナーが表面に担持されるようになっている。

現像装置４には、現像剤濃度を検知するためのトナー濃度センサＳ１が第２搬送スクリューの近傍に配置されており、トナー濃度が低下した際に図示しないトナー補給部から新規のトナーを補給する制御が行われるようになっている。図２において符号Ｓ２は、画像形成条件を制御するために感光体ドラム１に形成される検知パターンの濃度を検知するセンサであり、画像濃度に応じた帯電バイアス条件、現像バイアス条件あるいは書込条件を制御するために用いられるようになっている。また、第１，第２の搬送スクリュー４Ｂ、４Ｃは、クリーニング装置６によって感光体ドラム１から除去されたトナーをリサイクルトナーとして用いる際の攪拌搬送部材として用いられている。なお図２において符号ＬＰは除電ランプを示している。

クリーニング装置６は、本実施形態での特徴部であり、その原理構造が図３に示されている。
図３においてクリーニング装置６は、感光体ドラム１の移動方向に相当する回転方向に沿って２箇所に設けられた第１のクリーニングブレード６Ａと第２のクリーニングブレード６Ｂとを備えている。

本実施形態では、感光体ドラム１の回転方向上流側に第１のクリーニングブレード６Ａが、そして回転方向下流側に第２のクリーニングブレード６Ｂが配置されている。なお、本発明では、第１，第２のクリーニングブレードの配置関係についてはこれに限定されるものではない。

第１のクリーニングブレード６Ａは、周知構造の掻き取りが可能な材質を用いたブレードであり、感光体ドラム１の表面に対して常時当接させて設けられている。

第２のクリーニングブレード６Ａは、感光体ドラム１の表面に対して揺動することで接離可能に設けられたゴム硬度が６５度以上８５度以下（アスカーゴム硬度計Ｃ型による測定値）のゴムブレードが用いられ、感光体ドラム１に対向する端部には、図４に示すようにエッジ部６Ｂ１が設けられている。
上述したゴム硬度は、６５度以下の場合に摩耗の進行が早く、また、８５度以上の場合に後述するエッジ部６Ｂ１の欠損が顕著となることを考慮した値である。

第２のクリーニングブレード６Ｂは、上述したように感光体ドラム１の表面に対して接離可能であると共に、図４に示す構成を用いて感光体ドラム１の回転方向（移動方向）と直角な方向に相当する記録シートの幅方向、換言すれば、感光体ドラム１の軸方向に沿って往復動可能に設けられている。

図４において、本実施形態でのエッジ部６Ａ１は、凹凸部で構成されており、上述した感光体ドラム１の軸方向に沿った凹部の幅ａおよび凸部の幅ｂが０．５ｍｍ以下に設定され、端面から凹凸部での段差ｃが１．０ｍｍ以下に設定されて第２のクリーニングブレード６Ｂにおける長手方向全域に亘って設けられている。

図４において、第２のクリーニングブレード６Ｂの往復動機構は、感光体ドラム１の駆動源に連動可能な従動ギヤ２０と、このギヤ２０の端面に設けられている往復動カム２０Ａとを備えており、この往復動カム２０Ａの端面に第２のクリーニングブレード６Ｂの支持部が当接するようになっている。つまり、第２のクリーニングブレード６Ｂは、図示しない加圧ホルダによって感光体ドラム１に対して所定圧力で当接する状態で支持されている。
加圧ホルダにおける往復動カム２０Ａと対向する端面がベアリングを介して往復動カム２０Ａの回転と独立してそのカムプロフィールに応じて往復移動できるようになっている。

往復動カム２０Ａのカムプロフィールは、少なくとも、第２のクリーニングブレード６Ｂに形成されているエッジ部６Ｂ１において凹部の幅よりも大きくなる移動量が得られる形状に設定されている。

このような往復移動量の設定により、エッジ部６Ｂ１の凸部が感光体ドラム１の軸方向全域の領域を摺擦することができるようになっている。

本実施形態は以上のような構成であるから、感光体ドラム１に担持されたトナー像が記録シートに転写された後、感光体ドラム１は、クリーニング装置６によって転写残トナーや外添剤などの異物を除去される。
感光体ドラム１の回転方向上流側に位置する第１のクリーニングブレード６Ａは、常時感光体ドラム１に当接していることで転写残トナーなどの固着していない異物が除去され、また、感光体ドラム１の回転方向において第１のクリーニングブレード６Ａの下流側に位置する第２のクリーニングブレード６Ｂによって感光体ドラム１の表面に固着しているトナーや外添剤が除去される。

第２のクリーニングブレード６Ｂは、感光体ドラム１の回転と連動する往復動カム２０Ａを介して往復移動することになる。
このときに、エッジ部６Ｂ１の凸部は、感光体ドラム１の回転方向に倣った方向に当接して感光体ドラム１の表面に固着しているトナーや外添剤を掻き取ると共に、図５において実線および二点鎖線で示すように、往復移動によってエッジ部６Ｂ１が、なびきながら移動することで感光体ドラム１の表面に固着しているトナーや外添剤（図５のおいて符号Ｐで示す）を払い落とすことになる。
特に、往復移動の移動方向切換時にはエッジ部６Ｂ１の凸部が慣性移動してトナーや外添剤を掃き飛ばす状態で感光体ドラム１の周面に接触しているので、その慣性移動の作用によって固着しているトナーや外添剤が容易に除去されることになる。

以上のような実施形態においては、第１のクリーニングブレードとは別に、これの接触状態とは別にブレード先端に設けられたエッジ部６Ｂ１を有する第２のクリーニングブレード６Ｂを感光体ドラム１の軸方向に沿って往復移動させることにより単に感光体ドラム１の回転方向に応じてなびく状態でブレード先端を接触させるだけでなく、軸方向に強制的に移動させて固着しているトナーや外添剤を掃き飛ばして払い落とすことができる接触状態を設定しているので、感光体ドラム１の表面に固着しているトナーや外添剤の除去が効率よく行えることになる。

しかも、感光体ドラム１に対してエッジ部６Ｂ１のみが接触しているので、往復移動の際に摺動抵抗が増加するのを抑制しながら感光体ドラム１の表面からトナーや外添剤の除去が可能となる。
（実施例１）
以下に、エッジ部６Ｂ１に形成されている凹凸部の寸法とメダカ画像の発生状態とを実験した結果を示す。
この実験は、特許文献１に開示されている構成において、ブレードに研磨剤を含ませた構成が開示されており、研磨剤が存在する部分に凹凸があったり、ブレードを切断する際に生じる凹凸によってエッジ表面が粗くなっていることを想定したものであり、研磨剤が含まれていない状態を第２のクリーニングブレード６Ｂに当てはめて複数の凹凸で構成されたエッジ部６Ｂ１が形成されている場合と凹凸がない場合とを比較した結果である。

図６は比較結果を示す表図である。
メダカ画像の発生頻度ランク（図６ではメダカランクと表示してある）を１〜５の５段階で表している。最悪が１で最高が５であり、３以上が許されるランクである。この場合の許されるランク、いわゆる許容ランクは、画像欠損などが生じない状態の画像が得られる状態を指す。

この結果から、凹凸のあるブレードの方は、感光体ドラム上でのトナー固着が発生せず、「メダカ」と呼ばれる異常画像も発生しなかった。
このことからブレードエッジにおける凹凸、感光体ドラム１の軸方向に沿って複数の凹凸で構成されたエッジ部６Ｂ１がトナー固着解消に効果があることがわかった。また研磨剤を使用しないため、感光体の磨耗を軽減できるという効果も得られた。
（実施例２）
次に、エッジ部を設けた場合の凹凸の幅寸法とメダカ画像などの異常画像の発生状態（ランク）との関係を実験した結果を図７に示す。

図７は、エッジ部６Ｂ１を構成する凹部の幅寸法ａ（図４参照）を適正化し、凸部の幅寸法は０．５ｍｍに固定した状態で異常画像の発生状態を実験した結果である。

図７の結果から、凹部の幅寸法が０．５ｍｍ未満であれば、メダカが発生しないことが明らかとなった。これは、凹部の幅寸法が小さいほど単位長さあたりのエッジの数が増えるため、そのエッジの往復移動時での感光体ドラム１の表面に対する掃き動作を行う部分が増加することで固着したトナーの除去に効果があるといえる。

図８は、エッジ部６Ｂ１を構成する凸部の幅寸法ｂについて実験した結果であり、この場合には、凹部の幅寸法ａが固定されている。

図８の結果からも明らかなように、凸部の幅寸法ｂは０．５ｍｍ未満においてメダカの発生が抑制されていることが明らかになった。

図９は、図４において符号ｃで示した凹凸部の段差寸法を対象として適正化を行った場合の実験結果を示す図である。この場合の凹部および凸部の幅寸法ａ，ｂは、上述した実験結果に基づき、０．５ｍｍとしている。

図９に示した結果から、段差寸法ｃが１．０ｍｍ以下である場合にメダカの発生が見られないことが明らかとなった。これは、段差が大きい（深い）と、ブレード先端での撓み変形が大きくなり易く、結果として、感光体ドラム１の表面から固着したトナーを掻き取る力が弱くなることが原因すると考えられる。

次の本発明の別実施形態について説明する。
本実施形態は、上述したエッジ部の構成として、凹凸に代えて切り込み（便宜上、符号６Ｂ１’で示す）入れた構成としたものである。

図１０において、第２のクリーニングブレード６Ｂ２には、感光体ドラム１に対向する端面に始端を有する切り込み６Ｂ１’が上述したエッジ部と同様に、感光体ドラム１の軸方向に沿って複数形成されている。

各切り込み６Ｂ１’の間隔幅寸法Ｌは、０．５ｍｍ以下とされ、切り込み深さＨは、１．０ｍｍ以下に設定されている。この寸法の設定は、エッジ部を凹凸で構成した場合と同様な理由による。

図１１は、切り込み間隔幅Ｌを適正化した場合のメダカ発生状態について実験した結果を示しており、図１２は、切り込み深さＨを適正化した場合のメダカ発生状態を実験した結果を示している。

図１１，１２からも明らかなように、先に説明した実施形態と同様に、切り込み６Ｂ１’における撓み剛性そして、感光体ドラム１の表面への接触頻度が理由となって、切り込み間隔幅を０．５ｍｍ以下、そして切り込み深さＨを１．０ｍｍ以下とすることでメダカの発生をなくすことができることが明らかとなった。

次の本発明の実施形態における要部変形例について説明する。
図１３は、エッジ部の構成として、凹凸や切り込みに代えて、エッジ部が存在する形状の一つである山形状（便宜上、符号６Ｂ２で示す）のものとすることも可能である。この場合の頂点の配置間隔や谷の深さに関しては、先に説明した実施形態に順じることもちろんである。

１００ 画像形成装置
１ 感光体ドラム
６ クリーニング装置
６Ａ 第１のクリーニングブレード
６Ｂ 第２のクリーニングブレード
６Ｂ１，６Ｂ１’ エッジ部
ａ 凸部の幅
ｂ 凹部の幅
ｃ 段差
Ｌ 切り込み間隔幅
Ｈ 切り込み深さ

特開２００１−２９６７８１号公報

Claims (9)

1. 像担持体から記録媒体に画像を転写した後、該像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置において、
   前記像担持体の移動方向に沿って２箇所に設けられた第１，第２のクリーニングブレードを備え、
   前記クリーニングブレードの一方は、前記像担持体の移動方向と直角な方向に相当する前記記録媒体の幅方向に沿って前記像担持体表面に当接する複数のエッジ部が形成され、該エッジ部が前記記録媒体の幅方向に沿って往復動可能に設けられ、
   前記エッジ部は、前記往復動時に慣性移動を生じさせて前記像担持体表面に付着している残留トナーを掃き飛ばすことが可能であることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記第１のクリーニングブレードは、前記像担持体の移動方向上流側に、そして前記第２のクリーニングブレードは、前記像担持体の移動方向において前記第１のクリーニングブレードよりも下流側にそれぞれ配置され、該第２のクリーニングブレードに前記エッジ部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記エッジ部が凹凸により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
4. 前記エッジ部が前記クリーニングブレードに切り込みを入れることで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
5. 前記エッジ部における前記記録媒体の幅方向に平行する凹部の幅寸法をａとし、該幅方向における凸部の幅寸法をｂとし、凹凸部の段差をｃとしたとき、幅寸法ａ，ｂは、０．５ｍｍ以下とされ、段差ｃは、１．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のクリーニング装置。
6. 前記エッジ部における前記記録媒体の幅方向に平行する切り込み間隔の幅寸法をＬとし、切り込み深さをＨとしたとき、幅寸法Ｌは、０．５ｍｍ以下とされ、切り込み深さＨは、１．０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項４に記載のクリーニング装置。
7. 前記エッジ部の往復動量が凹部の幅寸法以上であることを特徴とする請求項３または５のいずれかに記載のクリーニング装置。
8. 前記エッジを備えたクリーニングブレードは、ゴムを材質として用いられ、該ゴムの硬度として、６５度以上８５度以下（アスカーゴム硬度計Ｃ型による測定値において）であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のクリーニング装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載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。

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