JP6230311B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
中間転写ベルト11の表面は、ブレード201によってクリーニングされる。ブレード201は弾性体で形成され、剛体である支持部材102に固定されており、ブレード201は弾性変形して中間転写ベルト11に漸近するように当接する。ここで、ブレード201のエッジ部と中間転写ベルト11の接点における対向ローラ13の接線202と、ブレード201のエッジ部におけるブレード201の当接面の接線205のなす角を当接角βと定義する。
ブレードを像担持体に当接させ、その当接状態を保持する方法として、構成的に簡単で一般的に用いられる方法で、ブレードを固定する固定方式がある。固定方式のクリーニング装置は、支持部材102を固定することで、中間転写ベルト11に対しブレード201を所望の位置で当接している。
一方、当接圧を安定させる方法として、ブレードが揺動する揺動方式がある(特許文献1参照)。揺動方式のクリーニング装置には、支持部材102に不図示の揺動中心点と加圧手段が設けられ、揺動中心点を中心に支持部材102が矢印X3方向に揺動するように構成される。揺動方式のクリーニング装置では、支持部材102が不図示の加圧手段により矢印X2の方向に付勢され、中間転写ベルト11に対してブレード201が所望の圧力で当接する。揺動方式では長期間にわたって使用しても当接圧がほとんど変化しない。
ング可否領域を示すグラフであり、横軸は当接角β、縦軸は当接圧を示している。
図6において、直線Eは、当接圧不足によるトナーのすり抜け限界を示し、直線Gは、ブレード201を寝かせ過ぎた(当接角βを小さくし過ぎた)ことによるトナーのすり抜け限界を示している。また、直線Fは、ブレードの振動(連続的に発生するスリップによる)によるトナーのすり抜け限界を示している。これら直線E、F、Gで囲まれた領域がクリーニング可能領域(クリーニングウィンドウ110)であり、良好なクリーニング性能を得るため、画像形成装置ではこのクリーニングウィンドウ110内に当接角βと当接圧が設定(以下、ブレード設定)される。
揺動方式のブレードは、中間転写ベルト11と対向ローラ13を対向部材とし、当接圧が一定のまま中間転写ベルト11に当接し続けるため、長期の使用や長期の装置保管等によりクリープ変形が進行すると、矢印112で示すよう当接角βが減少していく。当接角βが減少すると、直線Gのクリーニング性の当接角限界を超え、トナーのすり抜けが発生する。これを回避するため、揺動方式のブレード設定は当接角βを大きく設定する場合があるが、直線Fの振動限界に近接することによるすり抜けのリスクがあり、当接角βを大きくするには限界がある。
すなわち、揺動方式は経時によりクリーニング性能が低下してしまうことが懸念される。
像担持体の移動方向に対してカウンター方向で前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面上の現像剤をクリーニングするブレード部材と、
前記ブレード部材を支持する支持部材と、
前記ブレード部材の前記像担持体側の面であるブレード当接面の先端部を前記像担持体の表面に対し所定の当接圧で押し当てるために、前記支持部材を前記像担持体側に付勢する付勢部材と、
前記像担持体との当接による前記ブレード部材の変形が大きくなるのに伴い前記支持部材が所定の位置よりも前記像担持体側に近づくことを抑制するために、前記支持部材と接触していない状態から、前記支持部材と接触する状態になることで前記付勢部材の付勢力に抗して前記支持部材の移動を規制する規制部材と、
を備えることを特徴とする。
の発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。以下の説明において、図5、6に示した構成と同様の構成部分については、説明の便宜上、同一の符号を付している。
[実施例]
以下、本実施例について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の概略構成を示す断面図である。
本実施例の画像形成装置100は、電子写真画像形成プロセスを採用した画像形成装置である。図1に示すように、画像形成装置100は画像形成装置本体(以下、装置本体)100Aを有し、この装置本体100Aの内部には、画像を形成する画像形成部71が設けられている。
画像形成部71は、並設されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)用の4つのステーションを備えている。ここで、各ステーションの構成及び動作は、用いるトナー(現像剤)の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図1中符号に与えた添え字Y,M,C,Kは省略して総括的に説明する。
感光ドラム2に対向した位置には、感光ドラム2の表面に形成されたトナー像が1次転写される像担持体としての中間転写ベルト(中間転写体)11が、駆動ローラ12、対向ローラ13、テンションローラ15及び従動ローラ14により張架されている。
中間転写ベルト11は、駆動モータ28により図1に示す矢印方向に回転駆動される。テンションローラ15は、テンションバネ16により一方向に付勢され、中間転写ベルト11に所定のテンションを付与している。中間転写ベルト11を挟んで各感光ドラム2の対向位置には、それぞれ1次転写ローラ4が配置されている。
中間転写ベルト11を挟んで対向ローラ13に対向する位置には、2次転写ローラ20が配置されている。
以上のように構成された画像形成装置100の画像形成動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、まずカセット30内の記録材Pは、給送ローラ31により給送された後、レジストローラ対33に搬送される。このとき、レジストローラ対33は、回転を停止しており、このレジストローラ対33のニップに記録材Pが突き当てられることにより、記録材Pの斜行が矯正される。感光ドラム2Yにおいては、まず感光ドラム2Yの表面が1次帯電器7Yによって一様にマイナス帯電され、次に露光装置1により画像露光が行われる。これにより、感光ドラム2Yの表面には画像信号のイエロー画像成分に対応した静電潜像(潜像)が形成される。
このように、中間転写ベルト11上に重畳して転写された4色のトナー像は、中間転写ベルト11の回転に伴い、2次転写ニップ部Tに移動される。
この後、2次転写バイアスが供給された2次転写ローラ20により、2次転写ニップ部Tで、中間転写ベルト11上の4色のトナー像が記録材P上へ一括して2次転写される。このようにしてトナー像が転写された記録材Pは、定着器40に搬送され、加熱、加圧されることによりトナー像が定着された後、排出ローラ対41により、排出トレイ42に排出されて積載される。
ここで、2次転写を終了した中間転写ベルト11は、対向ローラ13に対向するように設置されたクリーニング装置21によって、ベルト表面に残留した転写残トナーが除去される。このとき、除去された転写残トナーは、不図示のトナー回収容器に回収され格納される。
図2(a)は、クリーニング装置21の概略構成を示す断面図である。被クリーニング部材である中間転写ベルト11の表面は、ブレード部材としてのブレード201によってクリーニングされる。ブレード201は、中間転写ベルト11の表面上に付着したトナー等の付着物をクリーニングするための部材であり、弾性体で形成されている。ブレード201は、中間転写ベルト11にカウンター方向で(中間転写ベルト11の移動方向X1と逆方向に向かうように)当接している。
また、クリーニング装置21は、回収したトナーを格納する不図示のトナー回収容器を有している。
後で詳しく説明するが、図2(a)においては、支持部材102は規制部材106に接触しておらず、加圧機構60が揺動可能な状態にある。
このとき、一般的に使用されるブレード201の先端面203は、中間転写ベルト11に摺接するブレード201の摺接面に対しおおよそ垂直であるため、角θと当接角βとの間には、
角θ=90°−当接角β・・(式1)
の関係がある。
当接角βは、上述の通りであり、ここでは、ブレード側仮想面Aとベルト当接面Cとのなす角となる。当接角βは、換言すると、最上流摺接部105(ブレード当接面の先端部)における前記ブレード当接面と中間転写ベルト11の表面とのなす角度である。
また、本実施例では、規制部材106は、揺動中心点103と最上流摺接部105の間に配置されている。規制部材106の配置位置はこれに限るものではないが、本実施例のように、揺動中心点103よりも最上流摺接部105に近いところに規制部材106を配置することで、初期状態の支持部材102と規制部材106のクリアランスをより大きくすることができる。これにより、規制部材106の配置位置やバネ104の付勢力等、製造上の精度を甘くすることができる。
次に、本実施例の特徴である揺動動作の規制機構について、図2(a)、(b)及び図3を用い説明する。
図2(a)は、加圧機構60が揺動動作をする第一の状態(揺動状態)を、図2(b)はブレード201の変形に伴って加圧機構60が規制部材106に接触し揺動動作が規制されている第二の状態(揺動規制状態)を示している。
ここで、ブレード201の変形には、クリープ変形のような永久変形と、温度での硬度変化による変形や、中間転写ベルト11の回転時における中間転写ベルト11とブレード201の摩擦力による可逆な変形がある。本実施例においては、クリープ変形について説明する。
経時変化であるブレード201のクリープ変形は、ブレード201の組み付け時点から始まり、クリープ変形によりブレード設定が変化していく様子を矢印112で示している。
次に、使用や保管などの経時に伴いブレード201のクリープ変形が進行することで、ブレード設定は図3において矢印112方向に移動する。ブレード設定が変化することで、支持部材102が規制部材106に接触し、図2(b)に示す揺動規制状態となる。
規制部材106で支持部材102の揺動動作を規制可能となることで、クリーニング装置21は、固定方式と同等のクリーニング装置としても機能することとなり、クリーニング性能に影響する当接角の減少を抑えることが可能となる。
本実施例の構成において、初期(装置の使用開始時)の揺動状態での角θに対する、クリープ変形が進行し揺動規制状態となり更に継続使用後における角θの変化量を、変化量Q1とする。一方、規制部材が無い従来例のような場合の角θの変化量を変化量Q2とする。変化量Q1と変化量Q2の関係は、
0<変化量Q1<変化量Q2
となる。これにより、本実施例のクリーニング装置のブレードのクリープ変形での角θの変化量を、従来の揺動方式のクリーニング装置のそれより小さくできる。よって、ブレードの当接角の減少が抑制でき、ブレード設定がクリーニングウィンドウから外れることを防止できる。
本実施例の構成において、初期の揺動状態での当接圧と、クリープ変形が進行し揺動規制状態となり更に継続使用後の当接圧との差分を、変化量R1とする。固定方式の当接圧
の差分を、変化量R2とする。
本実施例の構成のクリーニング装置は、初期の揺動状態において、クリープ変形が進行しても当接圧が一定に推移する。揺動規制状態となった後に固定方式と同様に当接圧の低下が生じたとしても、クリープ変形により随時当接圧が変化する固定方式のクリーニング装置と比較すると、変化量R1と変化量R2は、
0<変化量R1<変化量R2
の関係となる。これによって、固定方式のクリーニング装置のように、当接圧不足によりクリーニング性能が低下してしまうという問題を改善できる。
また、本実施例では、バネ104による加圧位置と規制部材106による規制位置とが、支持部材102を介して対向するように配置されている。換言すると、バネ104の付勢力が作用する点に対して支持部材102の真裏の位置に規制部材106が突き当たるように、規制部材106が配置されている。
規制部材106による規制位置としては、これに限るものではないが、本実施例のような配置により、バネ104による付勢力と規制部材106による規制力とが互いに打ち消しあい、支持部材102に歪みが生じるのを抑制することができる。
図4(a)は、図3に示すクリーニング可否領域を示すグラフに対して、各クリーニング方式におけるブレードのクリープ変形による設定の推移を追記した図である。初期状態の各クリーニング装置を摂氏60℃の高温槽で96時間放置することでクリープ変形の進行を加速し、長期にわたって通常使用した場合を想定した実験を行った。矢印112は揺動方式のブレード設定の推移を示し、矢印114は本実施例のブレード設定の推移を示し、矢印115は固定方式のブレード設定の推移を示している。
図4(b)は、ブレードのクリープ変形後に、各クリーニング装置でクリーニング試験を実施し、クリーニング不良の発生の有無を示した図である。クリーニング試験は高印字の全面ベタ画像を印字後、ベタ白を出力し、ベタ白上のトナーすり抜け痕から判断する手法をとっている。
図4(b)に示すように、各クリーニング方式において、48時間後のクリーニング試験では、クリーニング不良の発生は確認されなかった。本実施例のクリーニング方式では、96時間後もクリーニング不良は発生しなかったが、固定方式と従来の揺動方式ではクリーニング不良が発生した。よって、本実施例の効果が確認された。
揺動中心点103と最上流摺接部105を結ぶ線分をIとする。線分Iの中心近傍に規制部材106を設置するものとし、規制部材が無い場合のブレード201のクリープ変形量をcl、規制部材106と支持部材102のクリアランスをcとする。このとき、図2にて揺動中心点103を頂点(対頂点)とし、クリープ変形量clを底辺とする三角形を
考えると、この三角形に対して頂点が同じで高さが半分となる三角形の底辺の半分をクリアランスcとみなすことができる。
このため、クリアランスcは、
c=cl/4・・(式2)
とすることができる。
本実施例において、96時間の放置でのクリープ変形量clは約0.6mmなので、クリアランスcは0.15mmとなる。
よって、経時によるクリーニング性能の低下を抑制することができる。
Claims (11)
- 像担持体の移動方向に対してカウンター方向で前記像担持体の表面に当接して前記像担持体の表面上の現像剤をクリーニングするブレード部材と、
前記ブレード部材を支持する支持部材と、
前記ブレード部材の前記像担持体側の面であるブレード当接面の先端部を前記像担持体の表面に対し所定の当接圧で押し当てるために、前記支持部材を前記像担持体側に付勢する付勢部材と、
前記像担持体との当接による前記ブレード部材の変形が大きくなるのに伴い前記支持部材が所定の位置よりも前記像担持体側に近づくことを抑制するために、前記支持部材と接触していない状態から、前記支持部材と接触する状態になることで前記付勢部材の付勢力に抗して前記支持部材の移動を規制する規制部材と、
を備えることを特徴とするクリーニング装置。 - 前記規制部材は、前記支持部材が前記所定の位置より前記像担持体側に近づくことを抑制することによって、前記ブレード当接面の先端部における前記ブレード当接面と前記像担持体の表面とのなす角度である当接角が、所定の角度よりも小さくなることを抑制するものである
ことを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。 - 前記所定の角度は、前記ブレード部材を前記所定の当接圧で前記像担持体の表面に当接させた場合における現像剤のすり抜け限界である限界角度よりも、大きい値に設定されている
ことを特徴とする請求項2に記載のクリーニング装置。 - 前記支持部材は揺動軸を中心に揺動可能であり、前記規制部材は、前記先端部と前記揺動軸の間に配置され、前記揺動軸よりも前記先端部に近い位置に位置することを特徴とする請求項1乃至3に記載のクリーニング装置。
- 前記規制部材は、前記支持部材に突き当たることで前記支持部材の移動を規制するスト
ッパである
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクリーニング装置。 - 前記付勢部材の付勢力が作用する点に対して前記支持部材の真裏の位置に前記ストッパが突き当たるように、前記ストッパが配置されている
ことを特徴とする請求項5に記載のクリーニング装置。 - 前記支持部材は、揺動中心点を中心に揺動可能に設けられており、
前記ストッパは、前記揺動中心点と前記ブレード部材の先端部の間の位置で前記支持部材に突き当たるように配置されている
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のクリーニング装置。 - 前記ブレード部材は、弾性体からなり、
前記支持部材は、剛体からなる
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のクリーニング装置。 - 前記ブレード部材は、ポリウレタン製である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のクリーニング装置。 - 前記像担持体と、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載のクリーニング装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持体は、中間転写ベルトである
ことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
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