JP6471398B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置、特に、電子写真方式による画像形成装置における感光体や中間転写体から残留トナーを除去するためのクリーニング装置に関する。

一般に、電子写真方式による複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、像担持体（感光体、中間転写体）から残留トナーを除去するのに、弾性部材からなるブレードのエッジを、像担持体の表面に、その回転方向に対向するカウンタ方向に当接させている。カウンタ方式はクリーニング性がよい反面、ブレードと像担持体との摩擦力が増加すると、ブレードのエッジ（当接部）が像担持体に引っ張られてブレードが折り返される「捲れ」という不具合が発生する。ブレードが捲れると、清掃機能がなくなり残留トナーの除去ができないだけでなく、像担持体の回転不良や破損を引き起こし、作像部分の動作不良を招来する。また、トナーで機内が汚損され、修復作業にも時間がかかるという問題点を有している。

ブレードと像担持体との摩擦力は、残留トナーの潤滑性によってバランスを取っているが、残留トナー量はプリントされる画像のカバレッジ（印字率）に影響される。さらに、摩擦力は、環境による像担持体やブレードの物性変化、用紙などの転写材から出る異物などの存在により大きく変化する。また、ブレードの長手方向（像担持体の回転軸方向、以下、主走査方向とも称する）の一部分であっても摩擦力が増大すれば、そこを起点に捲れが発生する。

ところで、高画質化のためにトナーの円形度を高めたり小径化を行うと、ブレードによるクリーニング性能が低下する。クリーニング性能を高めるため、ブレードのエッジ端面と像担持体の接線とがなす角度を大きくすると、捲れが発生しやすくなる。また、ブレードの像担持体への圧接力を上げると、ブレードや像担持体の摩耗が促進される。あるいは、ブレードの支持部の先端（固定部）と当接エッジとの距離を短くすると、ブレードの寸法誤差、取付け誤差や振動などによる当接条件の変化が大きくなるという問題点を生じる。

製造コストの低減のため、低コストな低速用のブレード部材を高速機に用いたり、種々の速度領域で部品を共通化する傾向にあるが、同一の構成では高速になるほどブレードに捲れが発生しやすくなる。高速機では像担持体に潤滑剤を塗布しているが、装置の大型化やコスト増を来たしてしまう。トナーを像担持体上に所定の面積に形成（トナーパッチ）してブレードでクリーニングすることにより潤滑性を確保する制御も知られているが、トナーの消費量が増大してしまう。しかも、ブレードは最大サイズの画像領域の外側まで像担持体をクリーニングするがブレードの両端部にはトナーパッチが形成されず、両端部から捲れやすい。

従来では、特許文献１，２，３などに記載の対策が提案されていた。特に、近年では、帯電ローラを搭載することに伴って厚膜で削れやすい感光体が採用されるため、潤滑剤が消費されやすく、感光体の摩擦係数が増加傾向にある。そのため、もともと潤滑剤が供給されにくいブレードの端部で捲れやすくなっている。また、タンデム方式のフルカラープリンタにおいて、中間転写体に対して現像領域の両端部分に中間転写体の汚れを除去する清掃部材を２次転写位置の直前に配置しているが、この配置部分で潤滑剤も清掃されてしまい、ブレードが捲れやすくなっている。

特開２０１４−１６７５３７号公報 特開２００９−０４２６４２号公報 特開２００７−１０８４８１号公報

本発明の目的は、簡単な構成で、像担持体の摩耗を促進することなく、残留トナーのクリーニング部材の捲れを防止できるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態であるクリーニング装置は、
像担持体の表面に残留するトナーを除去する清掃部材と、該清掃部材を保持する支持部材とを備え、
前記清掃部材は弾性部材からなるブレードであり、
前記支持部材は前記像担持体との距離が変化しないように構成されており、
前記清掃部材はその一端部が前記支持部材に保持されており、その他端部には前記像担持体とカウンタ方向に当接する第１のエッジと、該第１のエッジとは反対側に位置する第２のエッジを有し、かつ、前記一端部及び前記他端部はいずれも前記清掃部材の厚み以上の長さを有しているクリーニング装置において、
前記清掃部材の第１及び第２のエッジ以外の前記他端部であって該清掃部材の前記像担持体とは反対の面側で、該清掃部材とは所定の距離を保って、該清掃部材が前記像担持体から離れる方向への変形を規制する規制部材を備えたこと、
を特徴とする。

本発明の一形態である画像形成装置は、前記クリーニング装置を備えていることを特徴とする。

前記クリーニング装置においては、カウンタ方向に像担持体に当接しているクリーニング部材を規制部材によって像担持体から離れる方向への変形を規制するという簡単な構成にて、クリーニング部材が像担持体に引かれて反転（座屈）することがなく、その捲れが防止される。また、捲れ時に生じる像担持体の摩耗が軽減される。

本発明によれば、簡単な構成で、像担持体の摩耗を促進することなく、残留トナーのクリーニングブレードの捲れを防止することができる。

一実施例である画像形成装置の概略構成図である。 クリーニングブレードの感光体に対する当接状態を示す説明図。 クリーニングブレードの捲れ発生の説明図である。 クリーニングブレードの捲れ発生の初期状態を示す説明図である。 図４に示す状態を模式的に示す説明図である。 規制部材の配置位置を示す説明図である。 規制部材によるクリーニングブレードの規制状態を示す説明図である。 各種部材の像担持体の回転軸方向における位置を示す説明図である。 規制部材の他の例を示す説明図である。

以下、本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
一実施例である画像形成装置は、図１に示すように、上部に画像読取りユニット８０を備え、タンデム方式でカラー画像を形成するようにしたものである。即ち、四つの作像ユニット１０（イエロー画像用の作像ユニット１０ｙ、マゼンタ画像用の作像ユニット１０ｍ、シアン画像用の作像ユニット１０ｃ、ブラック画像用の作像ユニット１０ｋ）が並置されており、各感光体１１上に形成された各色のトナー画像を中間転写ベルト３１上に各転写ローラ３２から付与される電界により転写／合成（１次転写）する。その後、合成トナー画像を転写ローラ３５から付与される電界により記録媒体（用紙）上に２次転写する。

それぞれの感光体１１の周囲には、帯電ローラ１２、現像ローラ１３ａを含む現像器１３、残留トナーのクリーニングブレード１４などが配置されており、さらに感光体１１上に静電潜像を形成するレーザ走査光学ユニット２０が配置されている。この種の作像ユニット１０によって電子写真方式で感光体１１上にトナー画像を形成し、該トナー画像を中間転写ベルト３１上に１次転写し、さらに記録媒体上に２次転写するプロセスは周知である。

現像器１３は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を攪拌しつつ感光体１１の回転軸方向に循環させつつ、現像ローラ１３ａから所定の色のトナーを感光体１１上に形成された静電潜像（画像部分）に供給する。感光体１１は帯電ローラ１２によって所定の電位（例えば−５００Ｖ）に帯電され、レーザにて露光された潜像部分（ほぼ０Ｖの画像部分）に、所定の現像バイアス電圧（例えば−３５０Ｖ）が印加された状態で現像ローラ１３ａからマイナス帯電のトナーが付着する。

記録媒体（用紙）は、給紙カセット５０に積載収容されており、給紙ローラ５１によって１枚ずつ給紙される。給紙された用紙は、レジストローラ対５２を介して２次転写部へ搬送され、前記中間転写ベルト３１からトナー画像が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット６０でトナーの加熱定着を施され、排出ローラ対５６から排出部５７へ排出される。

感光体１１上の残留トナーの除去に関しては、クリーニングブレード１４が設けられている。また、中間転写ベルト３１上の残留トナーの除去に関しては、クリーニングブレード３３が設けられている。これらのブレード１４、３３は、それぞれ感光体１１及び中間転写ベルト３１の外周面に対してエッジが回転方向に対向するよう（カウンタ方向）に所定の圧力で接触している。ブレード１４，３３で払拭された残留トナーは図示しない搬送手段で廃棄用ボックスに回収される。

さらに、本画像形成装置には、前記各部材の動作を制御して起動処理やプリント処理などを行う制御部７０が配置されている。

（ブレードの捲れ、図２〜図５参照）
以下に、感光体１１上の残留トナーを除去するためのブレード１４についてその捲れを回避するための構成及び作用を説明する。中間転写ベルト３１上の残留トナーを除去するためのブレード３３についても、特に言及しない限りブレード１４についての説明が妥当する。

クリーニングブレード１４は、図２に示すように、好ましくはウレタンゴム、それ以外には、シリコンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴムなどの弾性部材（薄い板状体）ならなり、感光体１１の回転軸方向に延在している。このブレード１４は、その一端部１４ａが接着剤１６にて支持部材１５に保持されており（具体的には、貼り付けられており）、他端部１４ｃの第１のエッジ１４ｄがカウンタ方向に感光体１１と当接している。一端部１４ａの全面が支持部材１５に貼着されていることで、ブレード１４の固定強度が確保されている。ブレード１４は、自身の弾性力によって矢印Ｂ方向に感光体１１に対して所定の圧力で当接している。一方、支持部材１５は、硬質樹脂、アルミ合金などの剛性部材からなり、感光体１１との近接距離Ｘが変化することのないように、感光体１１と共通のフレーム（図示せず）に取り付けられている。

より詳しくは、ブレード１４は、他端部１４ｃの第１のエッジ１４ｄが感光体１１の回転方向に対して支持固定部（即ち、一端部１４ａ）よりも上流側に位置するように感光体１１の表面に接触している。このようなカウンタ接触方式は、感光体１１との摩擦力がブレード１４に対しては縮む方向に作用することから、強い当接力（掻取り力）が得られ、クリーニング性に優れている。

また、一端部１４ａの長さ及び他端部１４ｃの長さはブレード１４自体の厚みＹ上の寸法を有している。これにて、各部材の寸法誤差や稼動時の振動の影響などが吸収され、ブレード１４の感光体１１に対する当接力が安定する。ブレード１４は感光体１１との摩擦力によって変化する作用力Ｃを受けており、感光体１１の回転の有無などによって第１のエッジ１４ｄの当接位置が変化する。感光体１１が回転すると、ブレード１４がいわゆるスティックスリップで振動する場合がある。

ここで、図２に示した構造で取り付けられたブレード１４で捲れが発生する状態について図３を参照して説明する。ブレード１４が図２に示すように感光体１１に当接している状態から感光体１１が回転すると、支持部材１５と感光体１１との距離Ｘが変化しない。それゆえ、摩擦力が増加すると、図３（Ａ）に示すように、当接する第１のエッジ１４ｄが感光体１１にその回転方向Ｈに引き摺られ、他端部１４ｃの中間部分１４ｃ'が感光体１１から離れる方向に変形する。さらに、摩擦力が増加すると、図３（Ｂ）に示すように、ブレード１４の他端部１４ｃが支持部材１５に最も近づく点（変形最大＝反発力最大）まで変形する。この最近点を越えると、図３（Ｃ）に示すように、ブレード１４はその他端部１４ｃが作用力Ｃの方向（下方）に向かうと変形量が少なくなって安定するため、反転したままになる。即ち、捲れが発生する。

図３（Ａ）に示した捲れの初期状態について、図４及び図５を参照して詳述する。捲れの初期において、第１のエッジ１４ｄの摩擦力が一定以上になると、他端部１４ｃが縮むだけではエッジ１４ｄのずれが吸収できないため、中間点１４ｆと（２／３）点１４ｇをピークとして感光体１１から離れる方向へ変形する。中間点１４ｆとは、支持部材１５による保持部分の先端１４ｂとエッジ１４ｄとを結ぶ線Ｌ上において、先端１４ｂとエッジ１４ｄとの中間位置を意味する。（２／３）点１４ｇとは、線Ｌ上において、先端１４ｂからエッジ１４ｄに対する２／３の位置を意味する。

（ブレードの捲れ防止、図６及び図７参照）
ブレード１４の捲れは前述の現象として発生する。そこで、捲れを防止するために、図６に示すように、ブレード１４の第１のエッジ１４ｄと該第１のエッジ１４ｄとは反対側に位置する第２のエッジ１４ｅ以外の他端部１４ｃであってブレード１４の感光体１１とは反対の面側で、ブレード１４とは所定の距離Ｄを保って、ブレード１４が感光体１１から離れる方向への変形を規制する規制部材１７を配置した。

より詳しくは、規制部材１７は、ブレード１４とはそのスティックスリップの最大振動幅以上の距離Ｄを有している。かつ、規制部材１７は、部分的に、ブレード１４が取り付けられている支持部材１５の先端１４ｂとブレード１４の感光体１１への当接エッジ１４ｄの厚み方向の反対側の第２のエッジ１４ｅとを結ぶ線Ｎよりもブレード１４側に配置されている。また、図５に示したように、規制部材１７は、支持部材１５による保持部分の先端１４ｂとブレード１４の感光体１１への当接エッジ１４ｄとを結ぶ線Ｌ上において、先端１４ｂと当接エッジ１４ｄとの中間位置１４ｆから、前記先端１４ｂから２／３の位置１４ｇの範囲Ｇに配置されることが好ましい。

感光体１１の回転に伴ってブレード１４との摩擦力が増加すると、ブレード１４は図４に示したように感光体１１とは反対側に変形しようとする。しかし、この変形は他端部１４ｃが規制部材１７に当接することでそれ以上の変形（捲れ方向への変形）が規制される。ブレード１４の他端部１４ｃが規制部材１７に当接し、先端１４ｂと当接エッジ１４ｄとの長さが短くなることで、ブレード１４を大きく変形することなく、摩擦力に対抗する反発力を大きくすることができる。また、摩擦力が低いときには、反発力が強くならないので、感光体１１では摩耗が促進されない。感光体１１の回転軸方向で見た場合、摩擦力が回転軸方向で部分的に大きくなったとき、捲れそうになった箇所のみが規制部材１７に当接して反発力が大きくなり、回転軸方向の他の部分は通常と変わらない当接条件が維持される。

（規制部材の配置、図８参照）
図８に感光体１１の回転軸方向Ｅにおける感光体１１などの各部材の位置関係と最適な規制部材１７の配置を示す。図８に示す軸方向Ｅの数値は最大のＡ３サイズの用紙を通紙する場合の幅寸法３２０ｍｍを基準に各部材の長さを示している。また、図８の最上段に示す現像剤搬送方向Ｆとは、現像器１３において２成分現像剤を攪拌しつつ回転軸方向に循環させつつ、現像ローラ１３ａから感光体１１に供給するときの現像剤搬送方向を意味する。

ここで、規制部材１７は、図８の最下段に示すように、現像剤搬送方向Ｆの上流側にあっては、画像形成領域の外側からブレード１４の端部１４ｘまでの長さに配置され（規制部材１７Ａ）、現像剤搬送方向Ｆの下流側にあっては、画像形成領域の内側からブレード１４の端部１４ｙまでの長さに配置される（規制部材１７Ｂ）。換言すれば、規制部材１７Ｂは規制部材１７Ａよりも回転軸方向Ｅの寸法が長く、規制部材１７Ａよりも回転軸方向Ｅの中央部分に近く配置されている。

このように、規制部材１７は回転軸方向Ｅに部分的に配置されている。規制部材１７は現像剤の循環搬送方向Ｆの下流側にのみ配置されていてもよい。あるいは、規制部材１７は画像形成領域以外の外側領域に配置されていてもよい。

また、中間転写ベルト３１の表面を２次転写部の直前で清掃する清掃部材３４（図１参照）が配置されている。この清掃部材３４は、規制部材１７Ａ，１７Ｂとの関係では、回転軸方向Ｅにおいて規制部材１７Ａ，１７Ｂが配置されている領域に重なって設置されている。

（規制部材の他の例、図９参照）
規制部材１７は、図９に示すように、支持部材１５と一体に構成されていてもよい。この規制部材１７は、ブレード１４の他端部１４ｃに対向する面が、ブレード１４が感光体１１の回転に伴って僅かに変形した凸形状部分に対応する形状とされている。これにて、規制部材１７は、ブレード１４の捲れを防止する（ブレード１４が感光体１１から離れる方向へ規制する）とともに、規制部材１７の平面方向Ｊへのブレード１４の移動を規制する。ブレード１４が平面方向Ｊへの移動を規制されることで、当接エッジ１４ｄへの反発力が増加し、捲れの防止が確実になるとともに、クリーニング性の劣化を生じることがない。

このように、支持部材１５と規制部材１７とを一体的に構成することにより、ブレード１４の支持構造が簡略化され、ブレード１４と規制部材１７との隙間の寸法誤差が小さくなる。なお、ブレード１４が貼着されている部分（接着剤１６が塗布されている部分）が支持部材１５として機能する部分である。

（他の実施例）
なお、本発明に係る、クリーニング装置や画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、画像形成装置としては、前述のタンデム方式によるフルカラー機以外にブラックトナーを使用するモノクロ機であってもよい。モノクロ機であれば、残留トナーの清掃部材であるブレードは感光体のみに設けられる。また、画像形成装置としては、プリント機能のみを備えたもの以外に、通信機能やファクシミリ機能などを備えた複合機であってもよい。

以上のように、本発明は、クリーニング装置や画像形成装置に有用であり、特に、簡単な構成で、像担持体の摩耗を促進することなく、残留トナーのクリーニングブレードの捲れを防止することができる点で優れている。

１０…作像ユニット
１１…感光体
１３…現像器
１４…クリーニングブレード
１４ａ…一端部
１４ｃ…他端部
１４ｄ，１４ｅ…エッジ
１５…支持部材
１７，１７Ａ，１７Ｂ…規制部材
２０…レーザ走査光学ユニット
３１…中間転写ベルト
３３…クリーニングブレード

Claims (11)

1. 像担持体の表面に残留するトナーを除去する清掃部材と、該清掃部材を保持する支持部材とを備え、
   前記清掃部材は弾性部材からなるブレードであり、
   前記支持部材は前記像担持体との距離が変化しないように構成されており、
   前記清掃部材はその一端部が前記支持部材に保持されており、その他端部には前記像担持体とカウンタ方向に当接する第１のエッジと、該第１のエッジとは反対側に位置する第２のエッジを有し、かつ、前記一端部及び前記他端部はいずれも前記清掃部材の厚み以上の長さを有しているクリーニング装置において、
   前記清掃部材の第１及び第２のエッジ以外の前記他端部であって該清掃部材の前記像担持体とは反対の面側で、該清掃部材とは所定の距離を保って、該清掃部材の前記像担持体から離れる方向への変形を規制する規制部材を備え、
   前記支持部材は、剛性部材からなり、
   前記清掃部材は、前記一端部のうち前記像担持体とは反対の面側で、前記支持部材に貼着されており、
   前記規制部材は部分的に、前記清掃部材が取り付けられている前記支持部材の先端と前記清掃部材の第２のエッジとを結ぶ線よりも該清掃部材側に配置されていること、
   を特徴とするクリーニング装置。
2. 前記規制部材は、前記清掃部材とはそのスティックスリップの最大振動幅以上の距離を有すること、を特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記規制部材は、前記支持部材による保持部分の先端と該清掃部材の第１のエッジとを結ぶ線上において、前記先端と第１のエッジとの中間位置から、前記支持部材の前記先端から２／３の位置の範囲に配置されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記規制部材は前記像担持体の回転軸方向に部分的に配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 前記規制部材は現像器の現像ローラ部分での現像剤の循環搬送方向下流側に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載のクリーニング装置。
6. 前記規制部材は前記像担持体の回転軸方向における画像形成領域以外の領域に配置されていること、を特徴とする請求項４に記載のクリーニング装置。
7. 前記像担持体は感光体であり、さらに該感光体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体が配置されており、
   前記感光体の回転軸方向であって前記規制部材が配置されている領域に、前記中間転写体の表面に対する清掃部材を備えていること、
   を特徴とする請求項４に記載のクリーニング装置。
8. 前記規制部材は前記像担持体の回転軸方向の下流側部分及び上流側部分にそれぞれに配置された第１の規制部材及び第２の規制部材とからなり、
   第１の規制部材は、第２の規制部材よりも前記回転軸方向の寸法が長く、かつ、第２の規制部材よりも前記回転軸方向の中央部分に近く配置されていること、
   を特徴とする請求項４に記載のクリーニング装置。
9. 前記規制部材は前記支持部材と一体に構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のクリーニング装置。
10. 前記規制部材は、前記清掃部材と接触したときに、該規制部材の平面方向への前記清掃部材の移動を規制すること、を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のクリーニング装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のクリーニング装置を備えたこと、を特徴とする画像形成装置。
    

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