JP6525615B2 - クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。特に、電子写真方式を用いる画像形成装置である電子写真画像形成装置に用いられる。

ここで、画像形成装置とは、記録材に現像剤を用いて画像を形成する装置をいう。

また、プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体を有するものをいう。多くの場合、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と、像担持体とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものをいう。

また、クリーニング装置とは、少なくともクリーニング手段を有するものをいう。多くの場合、クリーニング手段、それを支持するクリーニング枠体、それに関わる部品と、を一体化し、画像形成装置の装置本体に着脱可能にしたものをいう。

レーザープリンタなどの電子写真画像形成装置では、現像器から現像剤を像担持体である感光ドラム上の静電像に転写・現像して画像形成を行う。転写後に感光ドラム表面に残留する現像剤は、感光ドラムに当接させたクリーニングブレードによって除去している。

そしてクリーニングブレードで除去された現像剤は、クリーニング容器内に収容される。収容された現像剤は、搬送スクリューによって所定の場所に搬送されて収容される。

ここで、感光ドラムとクリーニングブレードとの当接部においては、潤滑効果を有する現像剤の介在により、滑り性を維持しつつクリーニングを行っている。

このような構成として、感光ドラムの上側にクリーニングブレードとの当接部があり、感光ドラムとクリーニングブレードの当接部近傍に廃トナー搬送部材（搬送スクリュー）を設けるものがある（特許文献１）。特許文献１では、各々の回転部材の駆動を独立させることで、駆動時の回転ムラや振動が感光ドラムの駆動に影響しないようにしている。

特許３４１３１７３号公報

しかしながら、このような構成では、搬送スクリューがクリーニングブレード当接部の直上に無いため、廃トナーの自重によりクリーニングブレードが変形する可能性がある。

また、ドラム駆動と現像駆動と搬送部材駆動との駆動時間や駆動タイミングの関係によっては感光ドラムに十分なトナーが供給されない状態で搬送スクリューが駆動される。これにより前記当接部の摩擦抵抗が上昇し感光ドラムの回転によりクリーニングブレードの先端が逆方向にめくれてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、回転する像担持体と接し、前記像担持体上の現像剤を除去するクリーニング部材と、
前記像担持体の回転方向において、前記クリーニング部材の上流側に位置すると共に、前記像担持体と当接する当接シートと、
前記クリーニング部材により前記像担持体から除去された現像剤を収容する収容部と、
使用時の姿勢において、前記像担持体の上方に配置されると共に、前記像担持体から除去され前記像担持体の上方に位置する前記収容部に収容される現像剤を、回転軸の軸線方向に沿って搬送する回転可能な搬送部材と、
を有するクリーニング装置であって、
前記搬送部材の回転軸と直交する断面において、前記搬送部材の回転軸は、前記当接シートと前記像担持体が当接する位置と前記クリーニング部材と前記像担持体が当接する位置の間の領域に配置され、
前記像担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材が駆動停止されるまでに、前記像担持体が先に駆動停止されず、
前記像担持体上の静電像を現像するための現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記現像剤担持体が駆動停止されるまでに、前記搬送部材が先に駆動停止されず、且つ、前記現像剤担持体および前記搬送部材の駆動時間が前記像担持体の駆動時間よりも短いことを特徴するクリーニング装置を提供するものである。

また、本発明は、プロセスカートリッジや画像形成装置を提供するものである。

以上説明したように、本発明によれば、像担持体の駆動時間を搬送部材の駆動時間よりも長くし、現像剤担持体が駆動されているときに前記搬送部材も駆動されている構成にすることにより、クリーニング部材のめくれを低減できる。

本実施例の画像形成装置の断面図 本実施例のクリーニング部の概略図 従来例のクリーニング部の概略図 従来例のクリーニング部の概略図 本実施例のクリーニング部の概略図 従来例のクリーニング部の概略図 実施例１の駆動タイムチャートの概略図 実施例２の駆動タイムチャートの概略図 実施例３の駆動タイムチャートの概略図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、こ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。

＜画像形成装置の説明＞
以下、本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の一例を図１に示す。

図１は、像担持体１の軸線方向に沿ってみた場合の断面図である。画像形成装置を通常の使用状態で設置したものであり、上下が垂直方向で左右が水平方向になる。また、像担持体１、帯電部材２、現像剤担持体９、搬送部材１６の短手方向は、断面と平行な方向であり、長手方向は軸線方向と平行である。

画像形装置Ｍには、像担持体上に現像剤像（トナー像）を担持するための像担持体１としての感光ドラムが配設されている。感光ドラム１は、導電性ドラムの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、所定のプロセススピードをもって本体から駆動伝達され回転駆動される。感光体１の表面は、帯電部材である帯電ローラ２により所定の極性・電位に帯電される。帯電後の感光ドラム１表面は、露光手段としてのレーザービームスキャナ３の走査露光を受け、目的の画像情報に対応した静電潜像（または静電像）が形成される。光の照射により静電潜像が形成される感光ドラム上の露光部の位置（または光入射位置）は、垂直方向において、クリーニング部材と感光ドラムとの当接部よりも下方に位置する。

この露光手段で形成された静電潜像は、現像装置５内の現像ローラ９から感光ドラム１へ現像剤４（またはトナー）が付着されトナー像として現像される。本実施例の現像装置５は、現像ローラ９の他に、現像器５ａ、マグネットローラ１３、撹拌部材１５、規制部材１２を有する。

一方、記録材６は給紙ローラによって給紙され、感光ドラム１と転写ローラ８との間で転写バイアスによって表面にトナー像が転写される。トナー像の転写を受けた記録材６は、感光ドラム１表面から分離されて定着器１０に搬送され、加熱・加圧されてトナー像が記録剤に定着される。

トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材６に転写されないで表面に残った転写残トナー７（以下、廃トナーという）を有する。この廃トナーは、クリーニング部材１１であるクリーニングブレードによって感光ドラム表面から除去される。除去された廃トナーは、クリーニング収容部１４ａ内でスクリュー形状の搬送部材１６（以下、スクリューという）によって少なくとも長手方向か短手方向のどちらかに搬送され廃トナーとして収容される。その際、スクリューはクリーニングブレードと感光ドラムとの当接部の直上に設置し、廃トナーの重さによるクリーニングブレードの変形を低減している。

その後、クリーニングされた感光ドラム表面は、再度帯電が行われ、以後露光、現像、転写という流れを繰り返し、一連の画像形成のサイクルが行われる。

本実施の形態に係る画像形成装置では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置５、クリーニング装置１４の４つのプロセス機器がカートリッジに一体的に組み込まれている。そして、装置本体に対して着脱可能かつ交換可能なプロセスカートリッジ２０を構成している。ここで、画像形成装置の装置本体とは、画像形成装置の構成から少なくともプロセスカートリッジを除いた装置構成部分のことである。なお、クリーニング装置が単独で装置本体に着脱可能な構成としても良く、その場合は、画像形成装置の構成からクリーニング装置を除いた装置構成部分を装置本体とする。

＜ドラム駆動と現像ローラ駆動の関係＞
本実施例のドラム駆動は、画像形成装置の駆動モーターから駆動ギアを介して駆動伝達され、感光ドラムを回転駆動している。また、感光ドラムのドラム駆動は、画像形成の各プロセスにおいて画像形成準備のための駆動を含む。そのため、ドラム駆動は画像形成装置の構成の中で長時間駆動される場合が多い。なお、駆動開始時、駆動停止時、駆動時間などは、制御手段（ＣＰＵ等）から信号が発信されるときを基準にしている。また、本実施例中の駆動という表現についてはギアの噛み合いによるバックスラッシュ分を含まない駆動のことを示している。

また、本実施例のドラム駆動時間が長い場合には、他の部材との摺擦による感光ドラムの削れやキズ等が発生しやすくなるため、本実施例では、画像形成に必要な駆動で且つ適正なドラム駆動時間に設定している。

一方、現像ローラ駆動は、画像形成装置の駆動モーターから駆動ギアを介して駆動伝達され、現像ローラを回転駆動している。ただし装置本体からの駆動伝達の途中で駆動伝達をＯＮ、ＯＦＦできるクラッチを有しており、ドラム駆動の有無に関わらず、現像駆動は任意に駆動と停止が可能である。

現像駆動は、感光ドラム上の潜像部を現像する前後の時間のみ駆動すれば良く、現像駆動時間はドラム駆動時間よりも短くすることができる。そのため本実施例では、感光ドラムの駆動時間よりも現像ローラの駆動時間を少なくし、且つ少なくとも現像に必要な駆動だけを行う構成としている。これにより、画像形成プロセスに必要な駆動を確保しつつ、現像剤の耐久性を向上できる。現像剤の耐久性が向上できるのは、現像装置内の現像剤が、現像装置内の他の部材と擦れる機会を少なくでき、現像剤の摺擦ダメージを軽減できるためである。

＜像担持体の駆動と搬送部材の駆動とスクリュー駆動の関係＞
次に廃トナー搬送と搬送部材であるスクリューの配置について説明する。図２（ａ）はスクリュー周辺の概念図であり、図２（ａ）のように廃トナーは転写後の感光ドラム上に付着している。付着している廃トナーは、ドラム駆動によって、クリーニングブレードの当接部１１ａで掻き取られ廃トナーとして回収される。そして当接部１１ａ付近から回収された廃トナーがクリーニング収容部１４ａの中に溜まっていく。その際に溜まる量が多いと廃トナーの重さによってクリーニングブレードが変形するため、本実施例ではスクリューを前記当接部の直上に設置し、変形を低減した。

具体的には、図２（ｂ）のように搬送部材１６であるスクリューが配置されている。図２（ｂ）では、スクリューを簡略化して円で記載されているが、スクリューは、軸とスクリュー羽根を有する構成である。直上とは、感光ドラム１とクリーニング部材１１の当接部１１ａの垂直線上（点線部）に、スクリューを示す円の一部がかかるように配置されている。または、スクリューの軸線方向に沿ってみた場合に、当接部１１ａを通る直線とスクリューの断面（円）が交差するように配置している。このような配置にすることにより、当接部１１ａの直上にスクリューが配置される。廃トナーの搬送方向に関しては当接部近傍においてはスクリュー領域にある廃トナー１７を長手方向（図面と直交する方向）に搬送する。送られた側の長手端部から、廃トナーは短手方向に搬送され、クリーニング収容部１４ａの奥側へ移動する。

本実施例の搬送部材の駆動であるスクリュー駆動は、画像形成装置の駆動モーターから駆動ギアを介して駆動伝達されスクリューを回転駆動している。ただし、途中の駆動ギアから駆動伝達をＯＮ、ＯＦＦできるクラッチを有している。このため、像担持体の駆動であるドラム駆動の有無に関わらず、スクリュー駆動は任意に駆動と停止が可能である。

（比較例）
ドラム駆動とスクリュー駆動の関係で、ドラムと廃トナー搬送スクリューの駆動時間が同じである場合におけるクリーニングブレードと感光ドラムとの関係を比較例として説明する。

このような構成で、感光ドラムにトナーが供給されない状態（現像駆動が停止）になると搬送スクリューの駆動により潤滑効果を有する廃トナーが除去されるためクリーニングブレードめくれの恐れがある。このクリーニングブレードめくれの可能性について以下のような（１）〜（４）の流れで具体的に説明する。

（１）図３のように感光ドラム１とクリーニングブレードとによりに廃トナー７が回収される。そして、現像駆動が停止してトナーが供給されない状態となる。

（２）図４のように感光ドラム表面１とクリーニングブレード１１当接部とその近傍の廃トナー７は感光ドラム１の矢印方向の駆動によりクリーニング収容部１４ａ内で搬送力を受ける。そして、クリーニング装置１４の回収開始当接部１４ｂ（回収開始位置）から感光ドラム表面１に沿って移動する。ここで感光ドラム表面の搬送力は表面の摩擦抵抗に起因し、感光ドラムの摩擦抵抗は帯電による放電や当接部材との摺擦による表面の削れ等により長手方向で異なる。

（３）図５のように感光ドラム表面に沿って移動した廃トナーはクリーニングブレードエッジに接触して、ブレードをすり抜けない大部分の廃トナーは、感光ドラムの搬送力を得てブレードエッジの上側に移動する。そして上部に移動した廃トナーは感光ドラムとクリーニングブレードの当接部の直上で山形状を形成し、クリーニング収容部１４ａの回収開始位置や長手方向に向かって一部が感光ドラム表面に崩れ落ちる。そして感光ドラム面の廃トナーはドラム駆動を受けて当接部に移動し、潤滑効果を有する廃トナーとして一定量介在し、良好なクリーニングの定常状態を維持できる。なお、この際の廃トナーは一部がスクリューに接している。

（４）しかしながら、感光ドラムと搬送スクリューの駆動時間が同じ場合、図６のようにスクリュー駆動が当接部とその近傍での廃トナーの分布にも影響を与えてしまう。つまり、搬送スクリューによって廃トナーが溜まっている山形状の頂上部分の廃トナーを搬送スクリューで過剰に除去してしまう。その結果、廃トナーの溜まる量が少ない部分から廃トナーの溜まる量が多い部分へトナーが移動して、廃トナーの溜まる量が少ない部分がさらに少なくなる状況になる。それにより、感光ドラムの長手方向に当接部とその近傍を見ると、廃トナーが極端に少ない部分（廃トナーの局在化）が出来てしまう。これにより、廃トナーの潤滑効果が薄れ、クリーニングブレードめくれの可能性が増大していた。

（本実施例の構成）
そこで、像担持体である感光ドラムの駆動時間は、搬送部材であるスクリューの駆動時間よりも長くし、現像手段（現像ローラ）が駆動（現像駆動）されているときは、スクリューも駆動されている構成にした。

図７に本実施例の具体的な各駆動時間と駆動タイミングに関してタイムチャートを示す。駆動開始時、駆動停止時、駆動時間などは、制御手段（ＣＰＵ等）などから信号が発信するときを基準にしている。

図７の駆動タイミングでは、画像形成の際、感光ドラムが最初に駆動を開始し、駆動時間が２０００ｍｓｅｃ後に停止する。ドラム駆動開始時から所定時間後にスクリュー駆動が開始する。現像駆動は、スクリュー駆動開始時から所定時間後に駆動を開始する。現像駆動時間は５００ｍｓｅｃである。図７では、スクリュー駆動開始時と現像駆動開始時とが異なっているが、同時に駆動を開始する構成でもよい。

駆動時間では、ドラム駆動時間が一番長く、スクリュー駆動時間、現像駆動時間の順に短くなる。スクリュー駆動時間は現像駆動時間と同じでもよい。少なくとも、現像手段が駆動されている時間においては、スクリューが駆動されているように構成する。

ドラム駆動の停止時は、現像駆動の停止時やスクリュー駆動の停止時よりも遅くに停止する構成である。図７では、現像駆動の停止が一番早く、スクリュー駆動、ドラム駆動の順番で停止する。しかし、これに限定されず、現像駆動の停止とスクリュー駆動の停止が同時でもよい。

このような構成にすることにより、廃トナーによる自重によるクリーニング性能に関する影響を低減できる。これにより、ドラム駆動時に現像駆動が停止してカブリトナーが供給されない状態であっても、スクリューにより廃トナーが過剰に搬送されてクリーニングブレードエッジ部に廃トナーが少なくなるという状況を軽減できる。

そのため図５のように一定量の廃トナーを当接部やその近傍に留まらせることができ、クリーニングブレードめくれのリスクを軽減できる。

また、現像駆動により突発的に大量のカブリトナーがクリーニング容器内に入ってくる場合がある。このような場合も、スクリューの駆動時間が現像駆動時間を含んでいるため廃トナーパンクに至る前に余分な廃トナーを搬送することもできるため、突発的なリスクも軽減できる。

また、スクリュー駆動時間と現像駆動時間とが同じ場合は、廃トナーがスクリューにより搬送されてクリーニングブレードエッジ部に廃トナーが少なくなるという状況が１つ作られる。それと同時にカブリトナーが供給され一定量の廃トナーがエッジ部に留まる状況が作られる。この２つの状況が同時に起こることにより、クリーニングブレードめくれのリスクを更に軽減できる。

なお、本実施例では駆動時間に関し、具体的な数値を示しているが、駆動タイミングの順番が変わらなければこれに限定されるものではない。

＜比較例に対する本実施例の優位な点＞
表１のように比較例に対する本実施例の優位な点は、次の点がある。まず、スクリューの駆動時間はドラムの駆動時間よりも短く、且つ現像ローラが駆動しているときは、スクリューが駆動している。これにより現像剤の摺擦ダメージを軽減でき、現像剤の耐久性が向上している。また、ドラム駆動時にカブリトナーが来ない現像停止状態であっても、スクリュー駆動がドラムの駆動に対して遅れて駆動が開始される。これによって廃トナーを当接部から過剰に搬送せず、潤滑効果を持つ廃トナーを一定量エッジ部に介在させることができる。

そのため現像剤の耐久性とクリーニングブレードめくれに対して有利である。

実施例２の構成について説明する。なお実施例１と重複する部分については説明を省略する。本実施例と実施例１と異なる部分は、スクリュー駆動開始タイミング、ドラム駆動開始タイミング、現像駆動開始タイミングと、が同じ点である。

図８に本実施例の具体的な各駆動時間と駆動タイミングに関してタイムチャートを示す。画像形成の際、感光ドラムと現像ローラと搬送部材とが同時に駆動を開始し、感光ドラムは駆動時間が２０００ｍｓｅｃ後に停止する。スクリュー駆動時間は現像駆動時間と同じか長いことが好ましいが、図８では現像駆動時間は５００ｍｓｅｃであり、スクリュー駆動時間は５００ｍｓｅｃよりも長く設定している。よってスクリュー駆動は現像駆動停止後に駆動を停止する。

現像駆動停止時からスクリュー駆動停止時までは、ドラム駆動中で現像駆動が停止してカブリトナーが供給されない状態である。このような状態でも廃トナーがスクリューにより過剰に搬送されることなく、クリーニングブレードエッジ部に廃トナーを一定量留めておくことが可能になる。

そのため本実施例の効果は実施例１と同様でドラム駆動時にカブリトナーが来ない現像停止状態でスクリュー駆動によって当接部から過剰に廃トナーが搬送されない。これにより、一定量の潤滑効果を持つ廃トナーをエッジ部に介在させることができる。一方で、一定時間スクリューを駆動しているため、エッジ部に廃トナーが溜まりすぎるのを防止している。そのため現像剤の耐久性とクリーニングブレードめくれに対して有利である。

実施例３の構成について説明する。実施例１と重複する部分については説明を省略する。本実施例と実施例１と異なる部分はスクリュー駆動停止タイミングとドラム駆動開始タイミングと現像駆動停止タイミングと、が同じである。

図９に本実施例の具体的な各駆動時間と駆動タイミングに関してタイムチャートを示す。図９に示すように画像形成が終了した後、感光ドラムと現像と搬送部材は同時に停止する。図９では、最初に感光ドラムが駆動を開始し、感光ドラムは駆動時間が２０００ｍｓｅｃ後に停止する。スクリュー駆動時間は、現像駆動時間と同じか長いことが好ましいが、図９では、スクリュー駆動時間は、１０００ｍｓｅｃで、現像駆動時間は５００ｍｓｅｃである。スクリュー駆動時間は５００ｍｓｅｃよりも長い。

これによりドラム駆動時に現像駆動が停止してカブリトナーが供給されない状態であっても廃トナーがスクリューにより搬送されてクリーニングブレードエッジ部に廃トナーが少なくなるという状況を軽減できる。

そのため本実施例の効果は実施例１と同様でドラム駆動時にカブリトナーが来ない現像停止状態でスクリュー駆動によって廃トナーを当接部から搬送せずに、一定量の潤滑効果を持つ廃トナーをエッジ部に介在させることができる。そのため現像剤の耐久性とクリーニングブレードめくれに対して有利であることから、比較例に対して優位である。

Ｍ 画像形成装置
１ 像担持体
４ 現像剤（トナー）
５ 現像器
７ 転写残トナー
１１ クリーニング部材
１４ クリーニング装置
１６ 搬送部材
１７ 廃トナー
２０ プロセスカートリッジ

Claims (12)

1. 回転する像担持体と接し、前記像担持体上の現像剤を除去するクリーニング部材と、
   前記像担持体の回転方向において、前記クリーニング部材の上流側に位置すると共に、前記像担持体と当接する当接シートと、
   前記クリーニング部材により前記像担持体から除去された現像剤を収容する収容部と、
   使用時の姿勢において、前記像担持体の上方に配置されると共に、前記像担持体から除去され前記像担持体の上方に位置する前記収容部に収容される現像剤を、回転軸の軸線方向に沿って搬送する回転可能な搬送部材と、
   を有するクリーニング装置であって、
   前記搬送部材の回転軸と直交する断面において、前記搬送部材の回転軸は、前記当接シートと前記像担持体が当接する位置と前記クリーニング部材と前記像担持体が当接する位置の間の領域に配置され、
   前記像担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材が駆動停止されるまでに、前記像担持体が先に駆動停止されず、
   前記像担持体上の静電像を現像するための現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記現像剤担持体が駆動停止されるまでに、前記搬送部材が先に駆動停止されず、且つ、前記現像剤担持体および前記搬送部材の駆動時間が前記像担持体の駆動時間よりも短いことを特徴するクリーニング装置。
2. 前記像担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動開始時は、前記像担持体の駆動開始時よりも遅い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. 前記現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動開始時は、前記現像剤担持体の駆動開始時と同じ又は早いことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記像担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動停止時は、前記像担持体の駆動停止時よりも早いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
5. 前記現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動停止時は、前記現像剤担持体の駆動停止時と同じ又は遅いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
6. 前記像担持体を露光する露光手段から照射される光の光入射位置は、垂直方向において、前記当接部より下方に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
7. 前記現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動時間は、前記現像剤担持体の駆動時間よりも長いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
8. 前記現像剤担持体および前記搬送部材が共に駆動されるときは、前記搬送部材の駆動時間と前記現像剤担持体の駆動時間が同じであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
9. 前記搬送部材の駆動と前記像担持体の駆動は、それぞれ独立して制御可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
10. 前記現像剤担持体の駆動と前記像担持体の駆動は、それぞれ独立して制御可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、
    前記現像剤担持体と、を有することを特徴するプロセスカートリッジ。
12. 請求項１から１０のいずれか１項に記載のクリーニング装置又は請求項１１に記載のプロセスカートリッジの中の少なくとも１つと、転写手段と、を有し、
    前記現像剤を用いて画像を記録材に形成することを特徴する画像形成装置。

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