JP5380976B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体のクリーニング技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、帯電、露光及び現像により感光体上にトナー像が形成され、トナー像が記録材に転写され、記録材上に定着される。

また、他の電子写真方式画像形成装置においては、帯電、露光及び現像により感光体上にトナー像が形成され、トナー像が中間転写体に転写され、中間転写体上のトナー像が記録材に転写され、定着される。

感光体から記録材にトナー像を転写するか又は感光体から中間転写体にトナー像を転写する転写工程においては、トナー像の１００％が転写体、即ち、記録材や中間転写体に転写されることはなく、転写後の感光体上には転写残トナーが残留する。

クリーニング手段は転写残トナー、紙粉等からなる感光体上の付着物を感光体から除去する。

近年の高画質化技術により、クリーニング手段の高性能化が要求されるようになってきている。

特に、低温定着トナーなどの凝集する傾向があるトナー用いられるとともに、トナーにシリカ等の外添剤が添加されるのに伴って、画像形成工程の中で、トナーや外添剤の凝集物が形成されて感光体に付着し画質を低下させるという問題があることが明らかになった。

特許文献１では、トナーの凝集によるクリーニング性能の低下を防止するために、クリーニング装置からのトナー飛散を防止する飛散防止部材の硬度及び該飛散防止部材の取付角度を適切に設定することが提案されている。
特開２００５−２０８１３７号公報

感光体上にトナーや外添剤の凝集物が付着している場合、凝集物がクリーニング手段を通過する際に、クリーニング手段により感光体から除去されないで、感光体上に固定化されるという現象が起きていることが判明した。

従来のクリーニング手段では、このような凝集物の固定化を回避することが困難である。固定化を避けるために、クリーニング手段であるクリーニングブレードの硬度を上げるとか、クリーニングブレードの接触圧を高くすると感光体が損傷を受けるという新たな問題が発生する。

特許文献１では、トナー飛散防止部材によりトナーの凝集を防止しているが、特許文献１のトナー飛散防止部材によっては、凝集トナーが感光体に固定化することを防止することはできない。

本発明は、トナー等の凝集物が感光体上に固定化されるのを防止して、長期間に亘って高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．
感光体、該感光体上にトナー像を形成する像形成手段、トナー像を転写体に転写する転写手段及び、トナー像転写後の前記感光体上に残留した凝集物をクリーニングするクリーニング手段を有し、前記感光体が移動して、前記像形成手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段を通過することにより、像形成、像転写及びクリーニングが行われる画像形成装置において、
前記転写手段と前記クリーニング手段との間に配置され、トナー像及び凝集物が付着する領域全体にわたって存在する研磨層を有するとともに、先端エッジが前記感光体から離間した状態で前記感光体に接触するクリーニング前処理手段を有し、
前記クリーニング前処理手段は、前記感光体上に残留した前記凝集物を解体することで粒子層とするとともに、前記凝集物が付着する領域全体にわたって当該感光体の表面を荒らすことにより、前記クリーニング手段によって除去しやすくすることを特徴とする画像形成装置。
２．
前記クリーニング前処理手段は、弾性を有する板状部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

本発明においては、感光体に付着しているトナー等の凝集物を均し、且つ、感光体表面を荒らすクリーニング前処理手段を設けている。該クリーニング前処理手段は、研磨層を有するとともに、先端エッジが感光体から離間し、板面が感光体に接触する腹当て接触で感光体に接触している。

クリーニング前処理手段で前処理した後の感光体をクリーニング手段でクリーニングすることにより、感光体上に凝集状態で付着している付着物が均され、凝集が解体される結果、凝集物が感光体から離れやすくなる。

また、クリーニング前処理手段により感光体表面が荒らされるので、凝集物が更に感光体表面から離脱しやすくなる。

その結果、クリーニングにより感光体上の凝集物が良好に除去される。

したがって、長期間に亘り、高画質の画像を形成する画像形成装置が実現される。

以下に本発明を本発明の実施の形態により説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、本発明の実施の形態の一例であるカラー画像形成装置の全体構成を示す図である。

このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体形成ユニット７と、記録材Ｐを搬送する給紙搬送手段２１と、定着装置２４とを有する。カラー画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

各感光体に形成される異なる色のトナー像の１つとして、イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙ、帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング装置６Ｙを有する。また、別の異なる色のトナー像の１つとして、マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、クリーニング装置６Ｍを有する。また、更に別の異なる色のトナー像の１つとして、シアン色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、クリーニング装置６Ｃを有する。また、更に他の異なる色のトナー像の１つとして、黒色画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、クリーニング装置６Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙと現像手段４Ｙとは感光体１Ｙ上にトナー像を形成する像形成手段を構成する。

同様に、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍと現像手段４Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃと現像手段４Ｃ、帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋと現像手段４Ｋも像形成手段を構成する。

中間転写体ユニット７は、転写体としての中間転写体７０を有する。中間転写体７０は、複数路ローラ７１〜７４に張架された半導電性エンドレス状のベルトからなる。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにより形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写ローラ５Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写ローラ５Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、中間転写体クリーニング装置６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

二次転写ローラ５Ａは、ここを記録材Ｐが通過して二次転写が行われる時にのみ、中間転写体７０に圧接する。

また、装置本体Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。

筐体８は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とを有する。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には中間転写体ユニット７が配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、７４、７６を巻回して回動可能な無端ベルト状の中間転写体７０、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及びクリーニング装置６Ａとからなる。

筐体８の引き出し操作により、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、本体Ａから引き出される。

このように感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、無端ベルト状の中間転写体７０上で各色のトナー像を重ね合わせ、一括して記録材Ｐに転写し、ベルト式定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を記録材Ｐに転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、クリーニング装置６Ａで転写時に感光体に残されたトナーを清掃した後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

なお、本発明は、中間転写体を用いない画像形成装置にも適用可能である。

中間転写体を用いない画像形成装置においては、像形成手段により感光体上に形成されたトナー像が転写手段により転写体である記録材に転写され定着される。

トナー像が記録材に転写された後の感光体はクリーニング手段によりクリーニングされる。

次に、クリーニング装置６における感光体１のクリーニングについて説明する。

図２はクリーニング装置６を示す。なお、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋは図２に示すクリーニング装置６を有する。

図２において、６１はクリーニング手段としてのクリーニングブラシであり、図示の例では、ブラシロールからなる。

６２は感光体１から回収されたトナーをクリーニング装置外に搬送するスクリューである。

クリーニングブラシ６１はモータＭの駆動で回転し感光体１の表面をクリーニングするとともに、感光体１の表面に潤滑剤（例えばステアリン酸亜鉛）を塗布する。

潤滑剤６４は筒状のケース６５により支持されてバネ６６により回転するクリーニングブラシ６１に押しつけられるので、常にほぼ一定した量の潤滑剤がクリーニングブラシ６１に保持され、感光体１の方面には一定した割合で潤滑剤が供給される。

このように、クリーニングブラシ６１は感光体１の表面からトナー等の付着物を除去して感光体１をクリーニングするとともに、感光体１の表面に潤滑剤を塗布する。

なお、感光体１をクリーニングするクリーニング手段としては、クリーニングブラシの他に、グム製のクリーニングブレード等周知のクリーニング手段を用いることができ、クリーニングブラシとクリーニングブレードとの両者を併用することもできる。

６３は、感光体１の表面を荒らすとともに、トナー等の粉体を均すクリーニング前処理手段である。クリーニング前処理手段６３はクリーニング手段（クリーニングブラシ６１）の感光体１の表面の移動方向Ｗに関して上流側に配置される。

図３、４を参照してクリーニング前処理手段６３の作用について説明する。

クリーニング前処理手段６３は弾性を有する板状部材、例えば、樹脂フィルムからなるベース層６３１の表面に砥粒を含有する研磨層６３２が形成された板状部材からなる。

ベース層６３１としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ウレタン樹脂、ポリイミド等の弾性フィルムが好ましい。

砥粒としては、ダイアモンド、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄等の微粉末が用いられる。

研磨層６３２は研磨フィルムの接着又は砥粒を含有する塗布組成物の塗布によりベース層６３１上に形成される。

トナー像転写位置を通過した感光体１の表面には、残留トナーが載っており、クリーニング装置６に持ち込まれるが、クリーニング装置６には、粉体トナーの他にトナーや外添剤の凝集物も持ち込まれる。

これらの凝集物が持ち込まれた場合、クリーニング装置６により除去されないで感光体１上に固定化される場合がある。

これによって、後続の画像形成において白抜け等の画像不良が発生する。

従来では、このような凝集物による画像不良を防止することができなかったが、本発明において使用されるクリーニング前処理手段の表面荒らし作用と付着物ならし作用とにより凝集物が感光体１から除去され、良好なクリーニングが行われるようになった。

図３はクリーニング前処理手段６３が感光体１に接触する状態を示す。

クリーニング前処理手段６３はその基部が支持部材６３３に固定され、その自由端部の先端エッジ６３Ａが感光体１から離間し、基部と先端エッジ６３Ａとの間の中間部分である腹６３Ｃが感光体１に接触する。

このように、先端エッジ６３Ａが感光体１から離間した状態で、クリーニング前処理手段６３が感光体１に接触する状態を腹当て接触と言う。

図４はシート状部材Ｈが腹当て接触で接触せず、その先端エッジＨＡが感光体１に当接する状態で感光体１に接触する場合の作用を示す。

図４（ａ）に示すように、感光体１は矢印Ｗのように移動し、シート状部材Ｈの先端エッジＨＡは圧縮力ではなく、伸張力を受けながら感光体１に接触する。

図４（ｂ）に示す凝集物Ｇがシート状部材Ｈに達すると、凝集物Ｇは先端エッジＨＡを変形させて図４（ｃ）のように、凝集物Ｇはシート状部材Ｈの下をすり抜ける。

凝集物Ｇは、シート状部材Ｈにより圧力を受けるが、凝集物Ｇはその形態を保持してシート状部材Ｈをすり抜ける。

シート状部材Ｈをすり抜けた凝集物Ｇには、クリーニング手段により除去されることなく、感光体１の表面に固定化されるものが生ずる。

図５は本発明に係るクリーニング前処理手段６３の作用を示す。

クリーニング前処理手段６３は図５（ａ）に示すように、腹６３Ｃが感光体１に当接する。

腹当て接触するクリーニング前処理手段６３は、図４（ａ）に示す先端接触の場合に比較して、強い圧力で感光体１に接触する。

即ち、同じ厚さ、同じ材質の板状部材を腹当て接触させた場合、板面の復元力により、先端接触よりも高い圧力で感光体に接触する。

その結果、図５（ｂ）に示す凝集物Ｇがクリーニング前処理手段６３を通過する際に、クリーニング前処理手段６３により強い圧力を受けて、凝集部材Ｇが解体され、図５（ｃ）に示すように、薄い粒子層Ｇ１の形態で感光体１に付着する状態となる。

図５（ｃ）に示す解体された粒子層Ｇ１がクリーニング手段に達すると、容易に感光体１から除去される。

クリーニング前処理手段６３は図５に示す凝集物Ｇに均し作用に加えて図６に示す荒らし作用を有する。

図６は、クリーニング前処理手段６３の均し作用と荒らし作用を示す。

図６（ａ）に示すように、クリーニング前処理手段６３は感光体１に接触してその表面を荒らし、微細な凹凸１Ａを形成する。

凝集部材Ｇは、前記に説明したようにクリーニング前処理手段６３による作用で解体されて、図６（ｃ）のように薄い粒子層Ｇ１となる。

粒子層Ｇ１となって除去されやすくなるとともに、荒らし処理を受けた表面に載っている粒子層Ｇ１は更に除去されやすくなる。

その結果図６（ｄ）に示すように、凝集物Ｇの解体粒子Ｇ２はクリーニング手段ＣＬにより効果的に除去される。

ｂｉｚｕｈｕｂ ＰＲＯ ６５００（コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製）のクリーニング装置を図２に示すものに改良した改造機を用い、白黒画像を形成する試験を行った。
・プロセススピード３００ｍｍ／ｓ
・感光体：ドラム状有機感光体（φ６０ｍｍ）
・トナーの平均粒径：６．５μｍ
・クリーニング前処理手段：
実施例：厚さ７５μｍのＰＥＴベース層にトライザクトフィルム（住友スリーエム社製ダイアモンド砥粒を研磨剤とする研磨フィルム）を接着した。

長さ８．５ｍｍ、自由長５．５ｍｍ
比較例１：厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム
長さ８．５ｍｍ、自由長５．５ｍｍ
実施例のクリーニング前処理手段では、感光体に腹当て接触
比較例２、比較例１のＰＥＴフィルムにトライザクトフィルム研磨層を付加
比較例１、２の前処理手段では、前処理手段の先端エッジが感光体に接触
表１に試験結果を示す。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 クリーニング装置を示す図である。 クリーニング前処理手段を示す図である。 従来技術における感光体付着物のクリーニング前処理手段通過時の状態を示す図である。 腹当て接触による凝集物の解体を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるクリーニング前処理手段の作用を示す図である。

符号の説明

６ クリーニング装置
６１ クリーニングブラシ
６３ クリーニング前処理手段
６３Ａ 先端エッジ
６３１ ベース層
６３２ 研磨層

Claims (2)

1. 感光体、
   該感光体上にトナー像を形成する像形成手段、
   トナー像を転写体に転写する転写手段及び、
   トナー像転写後の前記感光体上に残留した凝集物をクリーニングするクリーニング手段を有し、
   前記感光体が移動して、前記像形成手段、前記転写手段及び前記クリーニング手段を通過することにより、像形成、像転写及びクリーニングが行われる画像形成装置において、
   前記転写手段と前記クリーニング手段との間に配置され、トナー像及び凝集物が付着する領域全体にわたって存在する研磨層を有するとともに、先端エッジが前記感光体から離間した状態で前記感光体に接触するクリーニング前処理手段を有し、
   前記クリーニング前処理手段は、前記感光体上に残留した前記凝集物を解体することで粒子層とするとともに、前記凝集物が付着する領域全体にわたって当該感光体の表面を荒らすことにより、前記クリーニング手段によって除去しやすくすることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング前処理手段は、弾性を有する板状部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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