KR101300267B1 - 클리닝 장치 및 이것을 이용한 화상 형성 장치 - Google Patents

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마코토 사카노베
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후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
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Abstract

고온 환경하에서, 클리닝용 블레이드 부재의 마모 증대를 억제하는 것이 가능한 클리닝 장치 및 이것을 이용한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
피 클리닝 부재의 표면에 맞닿아서, 피 클리닝 부재의 표면에 잔류한 잔류물을 제거하는 복수층 구성을 갖고, 온도 상승시에 복수층의 열팽창 특성의 차이에 따라, 선단부가 피 클리닝 부재의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용 블레이드를 구비하도록 구성하여 과제를 해결했다.
클리닝용 블레이드, 열팽창 특성, 복수층 구성, 클리닝 장치, 화상 형성 장치

Description

클리닝 장치 및 이것을 이용한 화상 형성 장치{CLEANING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 클리닝 장치 및 이것을 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
종래, 상기 클리닝 장치에 관련되는 기술로서는, 예를 들면 일본국 특개2002-214990호 공보, 일본국 특개2003-241599호 공보, 일본국 특개2004-205881호 공보 및 일본국 특개2005-25078호 공보 등에 개시된 것이 이미 제안되어 있다.
상기 일본국 특개2002-214990호 공보에 따른 전자 사진 장치용 클리닝 블레이드는, 탄성 고무 부재와, 상기 탄성 고무 부재가 접착제를 통해서 접착된 지지 부재로 이루어지는 전자 사진 장치용 클리닝 블레이드이며, 상기 탄성 고무 부재는, 상담지체에 맞닿는 엣지층 및 지지 부재와 접합하는 베이스층으로 이루어지는 2층 구조를 갖고, 상기 엣지층은, 23℃에서, JISA경도가 70∼85이며, 또한, 반발 탄성이 40∼70%인 재료로 이루어지고, 상기 베이스층은, 23℃에서, JISA경도가 65∼70이며, 반발 탄성이 15∼40%이며, 또한, 영구(永久) 신장이 2%이하인 재료로 이루어지도록 구성한 것이다.
또한, 상기 일본국 특개2003-241599호 공보에 따른 클리닝 블레이드는, 정전 전사 프로세스를 이용한 화상 형성 장치에 사용하는 클리닝 블레이드이며, 고강성수지에서 형성된 지지체층의 편면(片面)의 전체 면에 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머층을 구비한 복층 구조를 갖고, 상기 열가소성 폴리우레탄 엘라스토머는, 폴리카보네이트 디올을 폴리올 성분으로서 함유하고, 방향족 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트성분으로서 함유하고, 경도가 쇼어(shore)A에서 80∼95(20℃)이도록 구성한 것이다.
또한, 상기 일본국 특개2004-205881호 공보에 따른 프린터의 회전체 클리닝 장치는, 클리닝 대상이 되는 회전체의 둘레면에 선단부가 접촉하도록 배치되고, 또한, 상기 회전체의 축길이 방향으로 연장되어 있는 클리닝용의 블레이드와, 이 블레이드를 지지하는 홀더를 구비하고 있는, 프린터의 회전체 클리닝 장치이며,
상기 홀더는, 선팽창 계수가 서로 상이하고, 또한 상기 회전체의 축길이방향으로 연장되어 있는 두 개의 판상(板狀) 부재가 접촉하도록 해서 이들의 두께 방향으로 적층된 구성을 가지고 있고,
상기 블레이드는, 상기 두 개의 판상 부재의 일방에 접합되어 있도록 구성한 것이다.
또한, 상기 일본국 특개2005-25078호 공보에 따른 클리닝 장치는, 이동가능한 상담지체 표면의 토너를 제거하는 클리닝 장치에 있어서,
상기 상담지체 표면에 문질러지는 클리닝 블레이드와,
상기 클리닝 블레이드의 일방의 단부가 상기 상담지체 표면에 문질러지도록, 상기 클리닝 블레이드의 타방의 단부를 지지하는 블레이드 홀더를 구비하고,
상기 클리닝 블레이드로서, 열팽창율이 다른 적어도 제 1 부재와 제 2 부재를 갖는 층구성의 클리닝 블레이드를 사용하는 동시에,
상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재의 열팽창율을, 온도 상승에 따라 상기 클리닝 블레이드의 타방의 단부가 상기 상담지체를 가압하는 방향으로 이동하도록 선정한 것이다.
[선행 기술문헌]
[특허 문헌]
[특허 문헌 1] 일본국 특개2002-214990호 공보
[특허 문헌 2] 일본국 특개2003-241599호 공보
[특허 문헌 3] 일본국 특개2004-205881호 공보
[특허 문헌 4] 일본국 특개2005-25078호 공보
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 고온 환경하에서, 클리닝용 블레이드 부재의 마모 증대를 억제하는 것이 가능한 클리닝 장치 및 이것을 이용한 화상 형성 장치를 제공하는 것에 있다.
즉, 본 발명의 제 1 양태는, 피 클리닝 부재의 표면에 맞닿아서, 피 클리닝 부재의 표면에 잔류한 잔류물을 제거하는 복수층 구성을 갖고, 온도 상승시에 복수층의 열팽창 특성의 차이에 의해서, 선단부가 피 클리닝 부재의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용 블레이드를 구비한 것을 특징으로 하는 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 2 양태는, 피 클리닝 부재의 표면에 맞닿아서, 당해 피 클리닝 부재의 표면에 잔류한 잔류물을 제거하는 복수층 구성의 클리닝용의 블레이드 부재로서, 온도 상승시에 상기 블레이드 부재를 구성하는 복수층의 열팽창 특성의 차이에 의해, 상기 블레이드 부재의 선단부가 피 클리닝 부재의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용의 블레이드 부재와,
상기 클리닝용의 블레이드 부재의 기단부(基端部)가 접착제를 통해서 고정 되는 지지 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 3 양태는, 상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 상기 피 클리닝 부재측에 위치하는 클리닝층 측으로부터, 상기 피 클리닝 부재와 반대측에 위치하는 배면층 측을 향해서 열팽창계수가 작아지는 층구조인 것을 특징으로 하는 제 2 양태에 기재된 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 4 양태는, 상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 상기 피 클리닝 부재 측에 위치하는 클리닝층과, 상기 피 클리닝 부재와 반대측에 위치하는 배면층의 2층 구조로 이루어지고, 상기 클리닝층의 열팽창계수가 상기 배면층보다 크게 설정되어 있는 동시에, 상기 접착제의 열팽창계수가 상기 배면층보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 제 2 양태에 기재된 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 5 양태는, 상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 상기 피 클리닝 부재측에 위치하는 클리닝층과, 상기 피 클리닝 부재와 반대측에 위치하는 배면층의 2층 구조로 이루어지고, 상기 클리닝층과 상기 배면층은, 영구신장 물성이 다른 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제 2 양태에 기재된 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 6 양태는, 상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 영구신장 물성이 상대적으로 작은 층의 두께가, 영구신장 물성이 상대적으로 큰 층보다도 두텁게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 제 4 양태에 기재된 클리닝 장치이다.
또한, 본 발명의 제 7 양태는, 회전 구동되어서 표면에 토너 상이 형성되는 상담지체와,
상기 상담지체의 표면에 맞닿아서, 당해 상담지체의 표면에 잔류한 잔류 토너를 제거하는 복수층 구성의 클리닝용의 블레이드 부재로서, 온도 상승시에 상기 블레이드 부재를 구성하는 복수층의 열팽창 특성의 차이에 의해, 상기 블레이드 부 재의 선단부가 상기 상담지체의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용의 블레이드 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.
본 발명의 제 1 양태 및 제 2 양태에 의하면, 고온 환경하에서, 클리닝용의 블레이드 부재의 선단부가 피 클리닝 부재의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하지 않는 경우에 비하여, 클리닝용의 블레이드 부재의 마모 증대를 억제하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 3 양태 및 제 4 양태에 의하면, 클리닝층 측의 층의 열팽창계수가 표면측의 층의 열팽창계수보다 작은 경우에 비하여, 클리닝용의 블레이드 부재의 마모 증대를 억제하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 5 양태 및 제 6 양태에 의하면, 2층 구조로 이루어진 클리닝용의 블레이드 부재의 각 층의 영구신장 물성이 동일한 재료로 이루어지는 경우에 비하여, 클리닝용의 블레이드 부재의 침하(沈下)를 회피하는 것이 가능하다.
본 발명의 제 7 양태는, 고온 환경하에서, 바람직한 화상을 형성하는 것이 가능하다.
이하에, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 클리닝 장치를 적용한 화상 형성 장치로서의 컬러 화상 형성 장치를 나타낸 것이다. 이 컬러 화상 형성 장치(1)는, 퍼스 스널컴퓨터(PC)(2)로부터 보내져 오는 화상 데이터를 프린트하는 프린터로서의 기능 이외에, 화상 판독 장치(3)에 의해 판독된 도면에 나타나 있지 않은 원고의 화상을 복사하거나 화상 정보를 송수신하는 복사기 및 팩시밀리로서도 기능 하도록 구성되어 있다.
컬러 화상 형성 장치(1)의 내부에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 퍼스널컴퓨터(PC)(2)나 화상 판독 장치(3)로부터 보내져 오는 화상 데이터에 대하여, 필요에 따라, 쉐이딩(shading) 보정, 위치 어긋남 보정, 명도/색공간(color space)변환, 감마 보정, 테두리 삭감, 색/이동 편집 등의 미리 정해진 화상 처리를 실시하는 화상 처리부(4)가 배설되어 있는 동시에, 당해 화상 처리부(4)에서 화상 처리가 실시된 화상 데이터에 의거하여 컬러 화상의 형성 동작을 제어하는 제어부(5)가 배설되어 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 화상 처리부(4)에서 미리 정해진 화상 처리가 실시된 화상 데이터는, 동일한 화상 처리부(4)에 의해, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 4색의 화상 데이터로 변환되고, 다음에 후술하는 바와 같이, 컬러 화상 형성 장치(1)의 내부에 마련된 화상 출력부(6)에 의해 풀 컬러 화상이나 모노크로 화상으로서 출력된다.
상기 화상 처리부(4)에 의해 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 4색의 화상 데이터로 변환된 화상 데이터는, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)의 화상 노광 장치(8)로 보내지고, 이들 화상 노광 장치(8)에서는, 대응하는 색의 화상 데이터에 따라 LED 발광 소자 어레이로부 터 출사되는 광에 의해 화상 노광이 행하여진다.
상기 컬러 화상 형성 장치(1)의 내부에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 4개의 화상 형성 유닛(화상 형성부)(7Y, 7M, 7C, 7K)이, 첫 번째 색인 옐로(Y)의 화상 형성 유닛(7Y)이 상대적으로 높고, 마지막 색인 블랙(K)의 화상 형성 유닛(7K)이 상대적으로 낮아지도록, 수평방향에 대하여 미리 정해진 각도만큼 경사진 상태에서 일정한 간격을 두고 이격하여 병렬적으로 배치되어 있다.
이와 같이, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 4개의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)을, 미리 정해진 각도만큼 경사진 상태에서 배치함으로써, 이들 4개의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)을 수평으로 배치했을 경우에 비교해서, 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K) 사이의 거리를 짧게 설정하는 것이 가능하고, 컬러 화상 형성 장치(1)의 폭을 작게 해서 소형화가 가능해 진다.
이들 4개의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)은, 기본적으로, 형성하는 화상의 색 이외는 마찬가지로 구성되어 있고, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 크게 나누어, 도면에 나타나 있지 않은 구동 수단에 의해 화살표 A 방향을 따라 미리 정해진 속도로 회전 구동되는 상담지체로서의 감광체 드럼(10)과, 이 감광체 드럼(10)의 표면을 균일하게 대전하는 1차 대전용의 대전롤(11)과, 당해 감광체 드럼(10)의 표면에 미리 정해진 색에 대응한 화상을 노광해서 정전 잠상(5)을 형성하는 LED 프린트 헤드로 이루어지는 화상 노광 장치(8)와, 감광체 드럼(10) 상에 형성된 정전 잠상을 미리 정해진 색의 토너로 현상하는 현상 장치(12)와, 감광체 드럼(10)의 표 면을 청소하는 클리닝 장치(13)로 구성되어 있다.
상기 감광체 드럼(10)으로서는, 예를 들면 지름 30mm의 드럼 모양으로 형성되고, 표면에 10점 평균 거칠기(Rz)가 O.3μm 이하인 평활한 표면 코트층(coat layer)을 갖는 유기광 도전체를 피복한 것이 이용되고, 도면에 나타나 있지 않은 구동 모터에 의해 화살표 A 방향에 따라서 미리 정해진 속도로 회전 구동된다.
또한, 상기 대전롤(11)로서는, 예를 들면 심금(芯金)의 표면에 합성수지나 고무로 이루어지고 전기저항을 조정한 도전층을 피복한 롤 형상의 대전기(帶電器)가 사용되고, 이 대전롤(11)의 심금에는 미리 정해진 대전 바이어스가 인가된다.
상기 화상 노광 장치(8)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 4개의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)마다 각각 개별적으로 배치되어 있고, 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)에 마련된 화상 노광 장치(8)로서는, LED 발광 소자를 미리 정해진 피치(예를 들면, 600dpi∼2400dpi)로 감광체 드럼(10)의 축방향에 따라 직선 모양으로 배치된 LED 발광 소자 어레이와, 당해 LED 발광 소자 어레이의 각 LED 발광 소자로부터 출사된 광을 감광체 드럼(10) 위에 스폿 모양으로 결상하는 셀포크렌즈(상품명) 어레이를 구비한 것이 이용된다. 또한, 상기 화상 노광 장치(8)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 하방으로부터 감광체 드럼(10) 상에 화상을 주사 노광하도록 구성되어 있다.
또한, 상기 화상 노광 장치(8)로서는, LED 발광 소자 어레이로 이루어지는 것에 한하지 않고, 레이저 빔을 각 감광체 드럼(10)의 축방향을 따라 편향주사하는 것 등을 이용해도 물론 좋다. 이 경우에는, 4개의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)에 대하여 하나의 화상 노광 장치(8)가 배설된다.
상기 화상 처리부(4)로부터는, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)에 개별적으로 마련되어진 화상 노광 장치(8Y, 8M, 8C, 8K)에, 대응하는 색의 화상 데이터가 순차적으로 출력되고, 이들 화상 노광 장치(8Y, 8M, 8C, 8K)로부터 화상 데이터에 따라 출사된 광속은, 대응하는 감광체 드럼(10)의 표면에 주사 노광되어, 화상 데이터에 따른 정전 잠상이 형성된다. 상기 감광체 드럼(10) 위에 형성된 정전 잠상은, 현상 장치(12Y, 12M, 12C, 12K)에 따라서, 각각 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너 상으로서 현상된다. 또한, 상기 현상 장치(12Y, 12M, 12C, 12K)에서는, 예를 들면 평균 입경 30μm의 캐리어와 평균 입경 7μm의 토너로 이루어지는 2 성분의 현상제가 사용된다.
상기 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)의 감광체 드럼(10) 위에, 순차적으로 형성된 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너 상은, 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)의 상방에 걸쳐 경사진 상태에서 배치된 무단벨트 모양의 중간 전사체로서의 중간 전사 벨트(14) 위에, 4개의 1차 전사롤(15Y, 15M, 15C, 15K)에 의해 순차적으로 다중으로 1차 전사된다.
이 중간 전사 벨트(14)는, 복수의 롤에 의해서 걸쳐진(장가(張架)된) 무단벨트 모양 부재이며, 당해 벨트 모양 부재의 하변 주행 영역이, 그 주행 방향에 따른 하류측이 상대적으로 낮고, 또한 상류측이 상대적으로 높아지도록, 수평 방향에 대하여 경사진 상태로 배치되어 있다.
즉, 상기 중간 전사 벨트(14)는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 구동롤(16)과, 배면 지지롤(17)과, 장력 부여롤(18)과, 종동롤(19) 사이에 일정한 장력으로 걸어 회전되고 있고, 도면에 나타나 있지 않은 정속성에 우수한 구동 모터에 의해 회전 구동되는 구동롤(16)에 의해, 화살표 B 방향에 따라서 미리 정해진 속도로 순환 이동한다. 상기 중간 전사 벨트(14)로서는, 예를 들면 가요성을 갖는 폴리이미드나 폴리아미드이미드 등의 합성수지 필름을 띠 모양으로 형성하고, 띠 모양으로 형성된 합성수지 필름의 양단을 용착 등의 수단에 의해 접속함으로써 무단 벨트 모양으로 형성한 것이나, 또는 처음부터 무단 벨트 모양으로 형성한 것이 이용된다.상기 중간 전사 벨트(14)는, 그 하변 주행 영역에서, 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)의 감광체 드럼(1OY, 1OM, 1OC, 1OK)에 접촉하도록 배치되어 있다.
또한, 상기 중간 전사 벨트(14)에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이 당해 중간 전사 벨트(14)의 상부 주행 영역의 낮은 위치 측 단부에 배치되고, 중간 전사 벨트(14) 위에 1차 전사된 토너 상을 기록 매체(21) 위에 2차 전사하는 2차 전사 수단으로서의 2차 전사롤(20)이, 배면 지지롤(17)에 의해서 걸쳐진(장가된) 중간 전사 벨트(14)의 표면에 맞닿도록 배치되어 있다.
상기 중간 전사 벨트(14) 위에 다중으로 전사된 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너 상은, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 배면 지지롤(17)에 압접하는 2차 전사롤(20)에 의해, 기록 매체로서의 기록 용지(21) 위에 정전기력으로 2차 전사되고, 이들 각 색의 토너 상이 전사된 기록 용지(21)는, 연직 방향의 상방에 위치하는 본 실시예에 따른 정착 장치(30)에 반송된다. 상기 2 차 전사롤(20)은, 배면 지지롤(17)의 측방으로 압접하여 있고, 연직 방향의 하방으로부터 상방으로 반송되는 기록 용지(21) 위에, 각 색의 토너 상을 일괄해서 2차 전사하게 되어 있다.
상기 2차 전사롤(20)로서는, 예를 들면 스테인레스 등의 금속으로 이루어지는 심금의 외주(外周)에, 도전제(導電劑)를 첨가한 고무 재료 등의 도전성 탄성체로 이루어지는 탄성체층을 미리 정해진 두께로 피복한 것이 이용될 수 있다.
그리고, 상기 각 색의 토너 상이 전사된 기록 용지(21)는, 본 실시예에 따른 정착 장치(30)에 의해 열 및 압력으로 정착 처리를 받은 후, 배출롤(22)에 의해 장치(1)의 상단부에 마련된 배출 트레이(23) 위에 화상면을 아래로 한 상태에서 배출된다.
상기 기록 용지(21)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 장치(1) 내의 바닥에 배치된 급지 트레이(24)로부터 미리 정해진 사이즈 및 재질의 것이, 급지롤(25) 및 용지 분리 반송용의 롤(26)에 의해 한 장씩 분리된 상태로 공급되고, 레지스트롤(27)까지 일단 반송되어서 정지된다. 그리고, 상기 급지 트레이(24)로부터 공급된 기록 용지(21)는, 미리 정해진 타이밍에서 회전하는 레지스트롤(27)에 의해 중간 전사 벨트(14)의 2차 전사 위치에 송출된다. 상기 기록 용지(21)로서는, 보통지 이외에도, 표면 또는 표리 양면에 코팅 처리가 실시된 코트지 등의 두꺼운 종이 등도 공급 가능하게 되어 있고, 코트지로 이루어지는 기록 용지(21)에는, 사진 화상 등도 출력된다.
토너 상의 2차 전사 공정이 종료한 중간 전사 벨트(14)의 표면은, 벨트 클리 닝 장치(28)에 의해서 잔류 토너 등이 제거되어서, 다음 화상 형성 공정을 준비한다. 또한, 도 2 중, 29는 컬러 화상 형성 장치(1)의 각부에 전력을 공급하는 전력공급부를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 컬러 화상 형성 장치에 사용되는 클리닝 장치를 나타낸 구성도이다.
이 클리닝 장치(19)는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 감광체 드럼(10)의 표면에 맞닿는 클리닝용의 블레이드 부재로서의 클리닝 블레이드(50)와, 이 클리닝 블레이드(50)에서 제거된 잔류 토너 등을, 미리 정해진 타이밍에서 회전 구동됨으로써 외부로 배출하는 배출 오거(auger)(51)를 구비하고 있다. 또한 상기 클리닝 장치(19)는, 감광체 드럼(10)의 회전 방향 상류 측에서의 클리닝 장치 하우징(52)과 감광체 드럼(10) 사이가, 실(seal) 부재(53)에 의해 밀폐되어 있다.
상기 클리닝 블레이드(50)로서는, 예를 들면, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 물성이 다른 우레탄 고무 등으로 이루어진 클리닝층(54)과 배면 지지층(55)을 일체적으로 적층한 적어도 2층(복수) 구성의 클리닝 블레이드가 이용될 수 있다. 이 클리닝 블레이드(50)는, 예를 들면 클리닝층(54)과 배면 지지층(55)으로 구성되지만, 감광체 드럼(10)과 반대 측에 다른 층을 구비하여, 3층 이상의 구성으로 하여도 좋다.
상기 클리닝 블레이드(50)의 클리닝층(54)은, JIS-A경도가 70∼90도 정도, 예를 들면, JIS-A경도가 78도인 우레탄제의 고무 재료로 이루어지고, 그 두께가 0.5mm정도로 설정된다. 또한, 상기 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)은, JIS-A경도가 50∼70도 정도, 예를 들면 JIS-A경도가 63도의 우레탄제의 고무 재료로 이루어지고, 그 두께가 1.4mm정도로 설정된다. 이렇게, 배면 지지층(55)은 클리닝층(54)보다 두텁게 형성되어 있다. 또한, 클리닝층(54) 및 배면 지지층(55)은 우레탄제 고무 외에, 예를 들면, 클로로프렌, 부타디엔 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무 등의 적당한 탄성과 경도를 갖는 재료이면 어떤 것이라도 좋다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 그 기단부(基端部)(50a)가 단면 L자형 모양으로 접어 구부린 두께 2mm정도의 아연 도금 강판제로 이루어지는 지지 부재로서의 판금 홀더(56)에, 핫멜트(hotmelt) 등의 접착제(57)에 의해 접착되어 있다.
또한, 상기 클리닝층(54)과 배면 지지층(55)은, 그 열팽창율 계수로서의 선팽창 계수가 서로 다르도록 재료가 선정되어 있고, 클리닝층(54)의 선팽창 계수가 배면 지지층(55)의 선팽창 계수보다도 크게 설정되어 있다. 또한, 상기 클리닝 블레이드(50)를 판금 홀더(56)에 접착하는 접착제(57)는, 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)보다도 선팽창 계수가 작게 설정되어 있다. 그 결과, 클리닝층(54), 배면 지지층(55), 및 접착제(57)의 선팽창 계수는, 클리닝층(54) > 배면 지지층(55), 또한 배면 지지층(55) > 접착제(57)가 되는 관계를 만족시키고 있다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)의 클리닝층(54) 및 배면 지지층(55)을 구성하는 우레탄 재료로서는, 각종 물성을 갖는 것이 있지만, 본 실시예에서는, 상대적으로 두께가 두터운 배면 지지층(55)으로서는, 블레이드로서의 침하(沈下)가 적어지도록 우레탄고무 재료의 영구신장 물성이 작게 설정되어 있고, 예를 들면, 100% 신장된 상태에서, 고온 고습 환경하(45℃, 95%RH)에서 72시간 방치했을 경우에서의 영구신장이, 1% 이하가 되는 우레탄고무 재료가 이용되고 있다.
블레이드 고무 부재의 「영구신장」 물성은, 계속적으로 외력을 연이어 받고, 상기 외력이 해방되었을 때 탄성적으로 본래의 상태로 되돌아갈 수 없는 경우를 지표로 하고 있다. 그 측정법은 JIS K6262에 준거해서 다음 조건에서 측정하고 있다. 대상이 되는 블레이드 고무 재를, 폭 5mm의 단책편(短冊片)으로 잘라내고, 100mm간격으로 표선을 그리고, 길이 방향으로 신장력을 주어서 1OO%의 신장율까지 신장시킨다. 신장 속도는 500mm/min이다. 100% 신장 상태를 소정의 시간 유지한 후, 신장력을 1OOOmm/min의 속도로 완화한다. 신장력을 완화시켜 종료하고, 20min 뒤에 표선 간격을 노기스(Nonius)로 측정한다. 신장 완화 후의 표선 간격 길이를 L(mm)로 하면, 영구신장은, 이하의 식으로 표시된다.
((L/100)-1)×100[%]
본 발명에서의 고체의 열팽창계수는, 선팽창률α로서 정의한다. 이는 단위길이당에 있어서의, 온도에 의한 길이의 변화율로서 정의되므로 T℃에서의 물체의 길이(D)는 다음과 같이 표시된다.
D = d(1 + α × △T)
여기에서, d는 기준 온도 t에서의 물체의 길이이며, △T = T - t이다. 본 발명에서는, 상술한 「영구신장」 물성측정과 같이 대상물의 단책편을 준비하고, 1OOmm 간격으로 표선을 빼고, 블레이드의 사용 환경을 기초로, d를 t = 10℃에서, D를 T = 28℃에서 표선간 길이를 노기스로 측정하고, 선팽창률α을 요구하고 있다. 또, 각 온도 환경에의 대상물의 방치 시간은, 14시간에서 측정하고 있다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 피 클리닝 부재로서의 감광체 드럼(10)의 표면에 대하여, 그 기단부(50a)가 감광체 드럼(10)의 회전 방향에 따른 하류측에 위치하는 동시에, 그 선단부(50b)는, 감광체 드럼(10)의 회전 방향에 따른 상류측에 위치하고, 감광체 드럼(10)의 표면에 그 회전 방향과 반대 방향으로부터 맞닿는 소위 “닥터(doctor) 블레이드"로 되어 있다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는 도 5에 나타나 있는 바와 같이 판금 홀더(56)에 고착된 기단부(50a)를 제외한 선단측의 부분의 길이를 자유 길이(FL)로 부르는 동시에, 당해 클리닝 블레이드(50)의 기단부(50a)와, 클리닝 블레이드(50)의 선단부(50b)가 접촉하는 감광체 드럼(10)표면의 접선(L)이 이루는 각도를 블레이드 설치 각도(BSA)로, 당해 클리닝 블레이드(50)의 선단부(50b)와 접선(L)이 이루는 각도를 램프 각도(WA)로 각각 부른다. 또한 상기 클리닝 블레이드(50)를 장착 위치에 고정해서 감광체 드럼(10)을 제거했을 경우에, 당해 클리닝 블레이드(50)의 선단부(50b)와 접선(L)과의 거리를, 닙량(nip amount)(x)이라고 부르고, 클리닝 블레이드(50)가 감광체 드럼(10)의 표면에 맞닿는 닙력(nip force)(NF)은, F = k·x로 표시할 수 있다. 여기에서 k는 정수다.
이들 자유 길이(FL), 블레이드 설치 각도(BSA), 램프 각도(WA), 닙량(x) 및 닙력(NF)은, 클리닝 블레이드(5O)의 특성을 결정하는 파라미터이다.
이상의 구성에 있어서, 이 실시예에 따른 클리닝 장치에서는, 다음과 같이 하여, 고온 환경하에서, 클리닝용의 블레이드 부재를 구성하는 고무 재료의 반발 탄성이 커지는 것에 기인하고, 블레이드 감김이나 마모 증대를 회피하는 동시에, 저온 환경하에서, 클리닝용의 블레이드 부재를 구성하는 고무 재료의 반발 탄성이 작아지는 것에 기인하여, 클리닝성이 저하하는 것을 회피하는 것이 가능해진다.
즉, 상기 컬러 화상 형성 장치로는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)에 의해, 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너 상이 형성되고, 이들 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)의 감광체 드럼(10) 위에 형성된 각 색의 토너 상은, 중간 전사 벨트(14) 위에 다중으로 1차 전사되는 동시에, 당해 중간 전사 벨트(14)로부터 기록 용지(21) 위에 일괄해서 2차 전사되어 정착되어서, 풀 컬러 화상 등이 형성된다.
그리고, 상기 옐로(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 화상 형성 유닛(7Y, 7M, 7C, 7K)에서는, 감광체 드럼(10)으로부터 중간 전사 벨트(14) 위에의 토너 상의 전사 공정이 종료하면, 당해 감광체 드럼(10)의 표면은, 클리닝 장치(13)에 의해 잔류 토너가 제거된다. 클리닝 장치(13)에서는, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 클리닝 블레이드(50)에 의해 감광체 드럼(10)의 표면에 잔류한 전사 잔류 토너 등이 제거된다. 이때, 상기 클리닝 블레이드(50)는, 클리닝층(54)의 선팽창 계수가 배면 지지층(55)보다도 크게 설정되어 있기 때문에, 고온 환경하에서, 클리닝 블레이드(50)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 클리닝층(54)의 열팽창량이 배면 지지층(55)의 열팽창량보다도 크고, 바이메탈 효과에 의해 감광체 드럼(10)의 표면으로부터 이간하는 방향으로 약간 변위 한다.
그 결과, 고온 환경하에서는, 클리닝 블레이드(50)는, 경도가 저하하는 동시에 반발 탄성율이 상승하고, 감광체 드럼(10)과의 마찰력이 증대하는 경향이 있지만, 클리닝 블레이드(50)가 감광체 드럼(10)의 표면으로부터 이간하는 방향으로 약간 변위 함으로써, 감광체 드럼(10)의 표면과의 마찰력의 증대가 억제되어, 클리닝 블레이드(50)가 감기거나, 클리닝 블레이드(50)의 엣지부의 마모가 증대하여, 클리닝 블레이드(50)의 수명이 짧아지는 것이 회피된다.
한편, 상기 클리닝 블레이드(50)는 클리닝층(54)의 선팽창 계수가 배면 지지층(55)보다 크게 설정되어 있기 때문에, 저온 환경하에서는, 클리닝 블레이드(50)는, 클리닝층(54)의 열수축량이 배면 지지층(55)의 열수축량보다도 크고, 감광체 드럼(10)의 표면에 맞닿는 방향으로 약간 변위 한다.
그 결과, 저온 환경하에서는, 클리닝 블레이드(50)는, 경도가 상승하는 동시에 반발 탄성율이 저하하고, 감광체 드럼(10)과의 마찰력이 저하하는 경향에 있지만, 클리닝 블레이드(50)가 바이메탈 효과에 의해 감광체 드럼(10)의 표면에 맞닿는 방향으로 약간 변위 함으로써, 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 감광체 드럼(10)표면과의 마찰력이 확보되어, 클리닝 블레이드(50)의 클리닝성이 저하하는 것이 회피된다.
또한, 이 실시예에서는, 상기 클리닝 블레이드(50)를 판금 홀더(56)에 접착하는 접착제(57)가, 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)보다도 선팽창 계수가 작게 설정되어 있다. 이 때문에 고온 환경하에서는, 클리닝 블레이드(50)를 판금 홀더(56)에 접착하는 접착제(57)가, 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)보다도 열팽창량이 커지지 않고, 상술한 바와 같이, 바이메탈 효과에 의해 감광체 드럼(10)의 표면으로부터 이간하는 방향으로 약간 변위 하는 것을 방해하는 일이 없다.
마찬가지로, 저온 환경하에서도, 클리닝 블레이드(50)를 판금 홀더(56)에 접착하는 접착제(57)가, 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)보다도 열수축량이 커지는 일이 없고, 상술한 바와 같이, 바이메탈 효과에 따라서 감광체 드럼(10)의 표면에 맞닿는 방향으로 약간 변위 하는 것을 방해하는 일이 없다.
또, 상기 클리닝 블레이드(50)의 변위량은, 클리닝층(54) 및 배면 지지층(55)을 구성하는 우레탄고무 재료의 선팽창 계수에 의해 결정되고, 고온 환경하 및 저온환경하에서, 미리 정해진 변위량이 얻어지도록, 클리닝층(54) 및 배면 지지층(55)을 구성하는 우레탄고무 재료의 선팽창 계수가 조정되거나, 또는 미리 정해진 선팽창 계수를 갖는 우레탄고무 재료가, 클리닝층(54) 및 배면 지지층(55)을 구성하는 재료로서 선택한다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는, 그 길이에 비해, 두께가 상대적으로 엷기 때문에, 두께 방향의 열팽창은 기본적으로 고려할 필요는 없다.
또한, 본 실시예에서는, 상술한 바와 같이, 고온 환경하 및 저온 환경하에서, 상술한 바와 같이, 클리닝 블레이드(50)가 변형함으로써, 미리 정해진 클리닝성을 얻을 수 있는 경우이어도, 동일 환경하에서, 감광체 드럼(10)의 표면에 닙한 상태에서 장시간 방치되면, 클리닝 블레이드(50)에 침하(沈下)(sag)가 발생하여 반발 탄성 등이 저하하고, 닙 압력이 저하해서 클리닝성이 저하할 우려가 있다.
그래서, 본 실시예에서는, 상기 클리닝 블레이드(50)의 배면 지지층(55)으로서, 고무 재의 영구신장이 1.0 미만인 우레탄 재료를 사용함으로써, 클리닝 블레이드(50)를 피 클리닝 부재에 1.0mm의 닙량(x)으로 맞닿게 한 상태에서, 고온 고습 환경하(45℃, 95%RH)에서 72시간 방치했을 경우에서의 침하량이, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 목표로 하는 0.1mm이하로 하는 것이 가능함을 알 수 있다.
실시예
본 발명자들은 도 1에 나타낸 클리닝 블레이드를 시작(試作)하고, 도 2에 나타낸 컬러 화상 형성 장치에 장착하여, 클리닝성을 확인했다.
클리닝 블레이드(50)로서는, 클리닝층(54)이, JIS-A경도가 78도인 우레탄제의 고무 재료로 이루어지고, 그 두께가 0.5mm로 설정되고, 배면 지지층(55)은, JIS-A경도가 63도인 우레탄제의 고무 재료로 이루어지고, 그 두께가 1.4mm로 설정되었다. 상기 클리닝 블레이드(50)는, 핫멜트 접착제(57)에 의해 두께 2mm의 아연 도금 강판제로 이루어지는 판금 홀더(56)에 접착하여 사용했다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는 감광체 드럼(10)의 표면에 선압(線壓) 3gf/mm에서 가압되고, 감광체 드럼(10)의 접점에서의 감광체 드럼 표면의 접선에 대한 판금 홀더의 클리닝 블레이드(50) 지지면의 각도는 25도로 설정했다. 또, 클리닝 블레이드(50)의 자유 길이(FL)는 8mm로 설정했다.
또한, 상기 클리닝 블레이드(50)는, 클리닝층(54)의 선팽창 계수가 1.94 × 10-4/℃, 배면 지지층(55)의 선팽창 계수가 1.48 × 10-4/℃, 접착제의 선팽창 계수 가 0.65 ×10-4/℃인 재료를 각각 사용했다.
또한, 비교예로서, 상기 클리닝 블레이드(50)의 클리닝층(54)과 배면 지지층(55)의 선팽창 계수를 반대로 한 것을 이용했다.
그리고, 상기 클리닝 블레이드(50)의 감광체 드럼(10) 표면에의 침투량의 변화와, 블레이드 고무 재의 마모에 엄격한 조건인 고온 환경(30℃)에서, 감광체 드럼(10) 표면의 주속(周速)이 220mm/S, 매분 45장의 인자 스피이드로 A4사이즈의 기록 용지에 5장 연속으로 인쇄를 반복 행하고, 인쇄 매수에 대한 블레이드 엣지의 마모량의 변화를 측정 평가했다.
이 평가 중에서, 클리닝 블레이드(50)의 블레이드 엣지의 마모와 클리닝 불량 발생의 유무를 조사했다. 또, 블레이드 엔지의 마모량은, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 주식회사 기엔스사 제품인 레이저 현미경VK-8510으로 블레이드 컷면의 엣지 근방부 표면 프로파일을 관찰하고, 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 마모가 없는 상태와, 마모한 상태의 단면적 차이를 산출함으로써 구한, 즉, 마모 단면적이다. 마모 상태의 일예를 도 9의 (a)에 나타내고, 그 연마 상태의 블레이드 엣지 프로파일의 일예를 도 9의 (b)에 나타낸다.
이 마모 단면적이 지나치게 크면, 토너 클리닝성이 저하하는 것을 알 수 있다.
또한, 저온 시(10℃)와 고온 시(30℃)의 클리닝 블레이드(50)의 침투량의 차이를 본 결과, 본 발명의 실시예에서는, 고온 시 쪽이 저온 시보다 0.06mm 침투량 이 작았다. 이 침투량은 클리닝 블레이드(50)의 산단부의 변위량에 상당한다. 비교 예에서는, 고온 시 쪽이 저온 시보다도 0.07mm 침투량이 많아졌다. 즉, 양자 간에서는 0.13mm 정도 침투량의 차이가 발생하는 것을 알 수 있다.
이는, 클리닝 블레이드(50)의 감광체 드럼(10)표면에 대한 선압으로 해서, 약0.39gf/mm의 차이가 나고, 이에 의한 클리닝 블레이드(50)에의 부하의 차이가, 인자 인쇄수의 시간 경과 증대에 의한 블레이드 엣지의 마모량 차가 되고, 클리닝 불량 발생, 즉, 클리닝 블레이드(50)의 수명차이가 된다.
도 10은 블레이드 마모량에 대해서 상기 실시예의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10으로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 클리닝 블레이드(50)의 닙량이 3.15mm인 때는, 토너의 누수가 발생할 때까지, 약500kcyc(= 50만 사이클)이며, 클리닝 블레이드(50)의 닙량이 3.0mm인 때는, 토너의 누수가 발생할 때까지, 약680kcyc(= 68만 사이클)인 것을 알 수 있다. 즉, 고온 환경하에서 블레이드의 감광체 드럼에의 닙량을 적게 하는 쪽으로 블레이드 선단을 변위 시킴으로써, 블레이드 마모량을 저감할 수 있고, 블레이드의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 클리닝 장치의 요부를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 클리닝 장치를 적용한 화상 형성 장치로서의 탠덤형의 디지털 컬러프린터를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 클리닝 장치를 나타낸 구성도.
도 4는 클리닝 블레이드의 고무재의 영구신장 특성을 가리키는 그래프.
도 5는 클리닝 블레이드의 설치 상태를 나타낸 구성도.
도 6은 클리닝 블레이드의 변위 방향을 나타낸 구성도.
도 7은 클리닝 블레이드의 관찰 방향을 나타낸 모식도.
도 8은 클리닝 블레이드의 엣지의 현미경 사진을 나타낸 도면.
도 9는 클리닝 블레이드의 엣지와 그 마모 상태의 현미경 사진을 나타낸 도면.
도 1O은 클리닝 블레이드의 마모 상태를 나타낸 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
50: 클리닝 블레이드
54: 클리닝층
55: 배면 지지층
56: 판금 홀더
57: 접착제

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 피 클리닝 부재의 표면에 맞닿아서, 상기 피 클리닝 부재의 표면에 잔류한 잔류물을 제거하는 복수층 구성의 블레이드 부재이며, 상기 블레이드 부재에서의 상기 복수층의 열팽창 계수가 상기 피 클리닝 부재 측에 위치하는 클리닝층 측으로부터, 상기 피 클리닝 부재와 반대측에 위치하는 배면층 측을 향해서 작아지는 것에 의해, 상기 블레이드 부재의 선단부가 상기 피 클리닝 부재의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용의 블레이드 부재와,
    상기 클리닝용의 블레이드 부재의 기단부(基端部)가 접착층을 통해서 고정되는 지지 부재와,
    상기 지지 부재가 고정되는 하우징을 구비하고,
    상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 상기 피 클리닝 부재 측에 위치하는 클리닝층과, 상기 피 클리닝 부재와 반대측에 위치하는 배면층의 2층 구조로 이루어지고, 상기 클리닝용의 블레이드 부재의 배면층의 기단부가 접착층을 통해서 상기 지지 부재에 고정되고, 상기 클리닝층의 열팽창 계수가 상기 배면층보다 크게 설정되어 있는 동시에, 상기 접착층의 열팽창 계수가 상기 배면층보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝층과 상기 배면층은, 영구신장 물성이 다른 재료로 이루어지는 것을 특징으로 클리닝 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 클리닝용의 블레이드 부재는, 영구신장 물성이 상대적으로 작은 층의 두께가, 영구신장 물성이 상대적으로 큰 층보다 두텁게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  7. 회전 구동되어서 표면에 토너 상이 형성되는 상담지체와,
    상기 상담지체의 표면에 맞닿아서, 상기 상담지체의 표면에 잔류한 잔류 토너를 제거하는 복수층 구성의 블레이드 부재이며, 상기 블레이드 부재에서의 상기복수층의 열팽창 계수가 상기 상담지체 측에 위치하는 클리닝층 측으로부터, 상기 상담지체와 반대측에 위치하는 배면층 측을 향해서 작아지는 것에 의해, 상기 블레이드 부재의 선단부가 상기 상담지체의 표면으로부터 이간하는 방향으로 변위하는 클리닝용의 블레이드 부재와,
    상기 클리닝용의 블레이드 부재의 기단부(基端部)가 접착층을 통해서 고정되는 지지 부재와,
    상기 지지 부재가 고정되는 하우징을 구비하고,
    상기 블레이드 부재는, 상기 상담지체 측에 위치하는 클리닝층과, 상기 상담지체와 반대측에 위치하는 배면층의 2층 구조로 이루어지고, 상기 블레이드 부재의 배면층의 기단부가 접착층을 통해서 상기 지지 부재에 고정되고, 상기 클리닝층의 열팽창 계수가 상기 배면층보다 크게 설정되어 있는 동시에, 상기 접착층의 열팽창 계수가 상기 배면층보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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