JP5565748B2 - クリーニングブレードおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に用いられるクリーニングブレードおよび画像形成装置に関する。

電子写真方式を適用した複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはそれらの複合機などでは、感光体から転写体にトナーを転写した後に、クリーニングブレードで感光体表面に残った現像材の残存物を除去している。

たとえば特許文献１には、ブレードホルダーとブレード部とを型一体成形によって形成することでクリーニングブレードのエッジの位置決め精度を高めた技術が開示されている。

また、特許文献２には、クリーニングブレードを２層で構成し、感光体と接触する側の層のヤング率を裏側の層よりも大きくした技術が開示されている。

特開平１１−１９４６８９号公報 特開２００７−１９３３０６号公報

本発明は、クリーニングブレードの振動を抑制し、画像へのスジの発生を抑制することができるクリーニングブレードおよび画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に係る発明は、フレームに取り付けられるホルダーと、該ホルダーに固定されたブレード部とを備え、前記ブレード部のエッジが画像保持体に接触して画像保持体表面の現像材の残存物を除去するクリーニングブレードにおいて、前記ホルダーは、該ホルダーの一側縁から前記ブレード部を前記画像保持体側へ突出させて固定する固定部と、該固定部の両側において該ホルダーを前記フレームに取り付ける取付部とを備え、前記取付部は、前記固定部よりも前記画像保持体側に突出し、該取付部に、該取付部を前記フレームに取り付ける締結部材を通す取付孔が設けられ、該取付孔は、該取付孔の中心が前記一側縁の延長線上に配置される位置に形成されているクリーニングブレードであることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記フレームは前記ホルダー側へ突出する突起を備え、前記取付部の前記画像保持体と反対側の端部に、前記突起が嵌る位置決め孔を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー画像を記録シートに転写する転写部と、前記画像形成部の感光体表面の現像材の残存物を除去するクリーニング部と、前記記録シートに転写された前記トナー画像を定着させる定着部と、前記記録シートを搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング部は、請求項１または２に記載のクリーニングブレードを備えている画像形成装置であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、クリーニングブレードの振動を抑制し、画像へのスジの発生を抑制することができる。また、ホルダーの画像保持体側の縁部における振動の振幅を効果的に小さくすることができる。

請求項２に係る発明によれば、ホルダーの画像保持体と反対側の縁部においてホルダーの振動を抑えることができる。

請求項３に係る発明によれば、クリーニングブレードの振動を抑制し、画像へのスジの発生を抑制することができる画像成形装置が提供される。

実施形態の画像形成装置の概念図である。 実施形態の感光体ユニットの概念図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードおよびその周辺部材を拡大して示す斜視図である。 実施形態のクリーニングブレードを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢印Ｃ方向矢視、（Ｄ）は（Ｃ）の矢印Ｄ方向矢視、（Ｅ）は（Ｄ）の矢印Ｅ方向矢視、（Ｆ）は（Ｄ）の要部拡大図、（Ｇ）は（Ｅ）の拡大図である。 実施形態のクリーニングブレードにおけるホルダーを示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は（Ｂ）の矢印Ｃ方向矢視、（Ｄ）は（Ｃ）の矢印Ｄ方向矢視、（Ｅ）は（Ｄ）の矢印Ｅ方向矢視、（Ｆ）は（Ｄ）の要部拡大図である。 ホルダーの一側縁の延長線から取付孔までの距離とエッジの振幅との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）画像形成装置の基本的な構成および動作
図１には、実施形態の画像形成装置１００が示されている。画像形成装置１００は、４つの感光体ユニット２００、３００、４００、５００を備えている。これら４つの感光体ユニット２００〜５００は、ＹＭＣＫの各トナー像を転写ベルト１０１上に転写する。これら各トナー像が転写ベルト１０１上で重ねられることで、カラーのトナー像が転写ベルト１０１上で形成される。

４つの感光体ユニット２００〜５００は、用いるトナーが異なるだけで同じ構成を有している。以下、代表して感光体ユニット２００について説明する。図２には、感光体ユニット２００が示されている。感光体ユニット２００は、円筒形状で図の反時計回り方向に回転が可能な感光体（画像保持体）２１０を備えている。感光体２１０は、回転可能な画像保持体の一例である。感光体２１０の周囲には、クリーニング部２２０、帯電器２３０、現像器２４０が配置されている。

クリーニング部２２０は、ブレード部２２１、オーガ２２２、導電接触部材２２３、除電器２２４を備えている。ブレード部２２１は、ウレタン系の材料によって構成された板状の部材であり、感光体２１０に接触している。感光体２１０が図の反時計回り方向に回転することで、ブレード部２２１のエッジで感光体２１０上の残存物が取り除かれる。すなわち、図示するように、感光体２１０は、図の反時計回り方向に回転し、ブレード部２２１の先端が上方から移動してくる感光体２１０の表面部分に下から接触する。この際、感光体２１０の表面の現像剤の残存物が、ブレード部２２１によってそぎ落とされる。また、ブレード部２２１は、感光体２１０の表面を擦ることで、現像剤に含ませて供給される潤滑剤を感光体２１０に均一に付着させる機能を有している。なお、ブレード部２２１を含むクリーニングブレード２５０は本実施形態の特徴であり、後に詳細に説明する。

オーガ２２２は、回転する螺旋構造体によって軸方向に粉体を搬送する機能を有し、ブレード部２２１が感光体２１０からそぎ落とした残存物を図示省略した排出容器に向けて搬送する。導電接触部材２２３は、感光体２１０に接触し、感光体２１０に残っている電荷を集める。除電器２２４は、導電接触部材２２３が集めた電荷を中和する。

帯電器２３０は、放電により電荷を生成し、クリーニング装置２２０によってクリーニングされ、且つ、除電された感光体２１０の表面部分に電荷を与え、そこを帯電させる。

帯電器２３０と現像器２４０との間の部分から、図示省略した露光装置からの走査光が回転する感光体２１０に対して照射される。帯電器２３０によって帯電させられた感光体２１０の表面にこの露光装置から光が照射されることで、感光体２１０が部分的に感光し、感光体２１０の表面に静電潜像が形成される。

この露光が行われる部分の下流側に現像器２４０が配置されている。現像器２４０は、オーガ２４１および２４２、現像ロール２４３を備えている。オーガ２４１，２４２は、収納容器からトナーおよび潤滑剤を含んだ現像剤を現像ロール２４３に搬送する。現像ロール２４３は、感光体２１０の静電潜像が形成された部分にトナーを供給し、静電潜像を現像する。この現像により、感光体２１０上にトナー像が形成される。

現像剤には感光体２１０の表面に供給する潤滑剤が含まれており、現像器２４０は、潤滑剤の供給手段としても機能する。具体的には、トナーの粒子に潤滑助剤の粉末を付着させたものを用いることで、潤滑剤をトナーと共に感光体２１０の表面に供給する。潤滑助剤としては、フッ素系樹脂粉末が好ましく、特にその中でポリテトラフルオロエチレン粉末がトナーからの遊離がし難く、更に均一性よく感光体２１０に潤滑剤が供給できるので好ましい。潤滑助剤は、トナーに対して０．０５〜１重量％の割合で含有させることが好ましい。

現像器２４０によって現像されたトナー像は、感光体２１０の図の反時計回り方向の回転に従い、転写位置２０１の部分に到達する。転写位置２０１の部分では、感光体２１０に対向して転写ロール２０２が配置されており、感光体２１０と転写ロール２０２との間に転写ベルト１０１が挟まれている。感光体２１０と転写ロール２０２との間には、バイアス電圧が加えられており、上記挟まれることによる圧力と上記バイアス電圧の作用により、感光体２１０上のトナー像が転写ベルト１０１上に１次転写される。

図１に戻り、画像形成装置１００は、シート状の記録媒体である用紙を収納する用紙収納部１０２を備えている。用紙収納部１０２に収められた用紙は、搬送経路１０３を２次転写部１０４に向けて搬送される。２次転写部１０４は、加圧ロール１０５と対向ロール１０６を備え、両ロール間に転写ベルト１０１が挟まれている。加圧ロール１０５と対向ロール１０６との間には、バイアス電圧が加わる構成とされている。転写ベルト１０１と加圧ロール１０５との間に搬送経路１０３を搬送されてきた用紙が挟まれることで、圧力とバイアス電圧の作用により、転写ベルト１０１上に形成されたトナー像が用紙に２次転写される。

用紙の搬送経路１０３上の２次転写部１０４の下流側には、定着部１０７が配置されている。定着部１０７は、加熱ロール１０８と加圧ロール１０９を備えている。加熱ロール１０８と加圧ロール１０９との間にトナー像が形成された用紙が挟まれ、その際に用紙に熱と圧力が加わることで、トナー像が用紙上に定着する。こうして画像の形成された用紙は、用紙排出面１１０に排出される。

（２）クリーニングブレードの構成
図３〜図７を参照して実施形態のクリーニングブレードを説明する。図３において符号２１１は、感光体２１０を支持するフレームである。フレーム２１１の両端部にはリテーナ２１２が形成され、リテーナ２１２に取り付けた軸受２１３によって感光体２１０の軸（図示略）が回転自在に支持されている。

フレーム２１１には、ホルダー２５１にブレード部２２１を固定してなるクリーニングブレード２５０がネジ（締結部材）２５２によって取り付けられている。ホルダー２５１は、金属製の板状のもので、その表面の一側縁２５３ａから一定幅の部分がブレード部２２１を固定する固定部２５３とされている（図７参照）。ホルダー２５１の固定部２５３と反対側の縁部には、裏面側へ屈曲する屈曲部２５４が形成されている。

固定部２５３の両側には、一側が感光体２１０側へ突出する取付部２５５が形成されている。取付部２５５の感光体２１０側の端部には、ネジ２５２が貫通する取付孔２５５ａが形成され、感光体２１０と反対側の端部には、位置決め孔２５５ｂが形成されている。図７（Ｆ）に示すように、取付孔２５５ａの中心Ｏは、固定部２５３の一側縁２５３ａの延長線Ｌ上に位置している。また、フレーム２１１には突起２５６が形成され、突起２５６は位置決め孔２５５ｂに嵌っている。

図６（Ｇ）に示すように、ブレード部２２１は、ホルダー２５１に貼り付けられた背面層２２１ａと、背面層２２１ａに積層されたクリーニング層２２１ｂとからなっており、クリーニング層２２１ｂのエッジ２２１ｃが感光体２１０と接触する。

背面層２２１ａとクリーニング層２２１ｂは、遠心成型法により一体成型される。まず、遠心成型ドラムに背面層２２１ａの溶融した材料を注入し、遠心成型ドラムを回転させる。これにより、背面層２２１ａの材料は遠心成型ドラムの内周面に均一に広がり、次第に固化する。そして、背面層２２１ａの材料が完全に固まる前（材料がタック性を有している間）に、クリーニング層２２１ｂの溶融した材料を遠心成型ドラムに注入し、遠心成型ドラムを回転させながら材料を固化する。そして、遠心成型ドラムから固化した材料を取り出し、ブレード部２２１を切り出す。

背面層２２１ａおよびクリーニング層２２１ｂの材料としては、ポリオール、ポリイソシアネートなどを含むポリウレタン系樹脂を用いることができる。特に、背面層２２１ａは、クリーニング層２２１ｂよりもヤング率を高くするために、短鎖ジオールや短鎖トリオールを含むものが好適に用いられる。

（３）クリーニングブレードの作用
上記構成のクリーニングブレード２５０のエッジ２２１ｃは、感光体２１０の表面に押し付けられ、表面の現像材の残存物を除去する。高温高湿の環境ではエッジ２２１ｃの柔軟性が高くなるため、エッジ２２１ｃが感光体２１０に引き込まれる量が多くなる。この状態では、クリーニング層２２１ｂの感光体２１０の接線方向を向く面（カット面）も感光体２１０の表面と接触する。したがって、感光体２１０の表面とエッジ２２１ｃ付近との接触面積が大きく、現像材に含まれる潤滑剤がエッジ２２１ｃをすり抜け難いため多くの潤滑剤がカット面側に溜まる。

次に、上記の状態から間をおいて印刷を開始するときに低温低湿の環境になったとする。低温低湿では、エッジ２２１ｃの柔軟性が低く感光体２１０に引き込まれる量が少ないため、エッジ２２１ｃ付近と感光体２１０との接触する面積が減り、エッジ２２１ｃが感光体２１０の表面と滑りやすくなる。そこへカット面に溜まった潤滑剤が過度に供給されるため、感光体２１０の表面に、潤滑剤が多く摩擦係数の低い部分が軸方向で部分的に生じ、エッジ２２１ｃに対する負荷変動がエッジ２２１ｃの振動となって現れる。この振動が転写ベルト１０１等に伝わり、画像に感光体２１０の回転方向に向かうスジとなって現れることがあった。

上記構成のクリーニングブレード２５０では、ホルダー２５１の取付部２５５の感光体２１０側の端部に取付孔２５５ａを形成し、取付孔２５５ａにネジ２５２を貫通させてホルダー２５１をフレーム２１１に取り付けている。このため、ホルダー２５１が振動する場合、取付孔２５５ａの中心どうしを結んだ線分、つまり一側縁２５３ａの延長線Ｌを中心にして振動する。これに対して、取付孔２５５ａと位置決め孔２５５ｂの位置が互いに逆の場合には、本実施形態の位置決め孔２５５ｂの中心どうしを結んだ線分を中心にしてホルダー２５１が振動し、ホルダー２５１の一側縁２５３ａの振動の振幅は本実施形態の場合よりも大きくなる。

本実施形態では、上記のように感光体２１０に近い側でホルダー２５１をフレームに取り付けているので、ホルダー２５１の一側縁２５３ａの振動の振幅を小さくすることができる。したがって、ホルダー２５１に固定されたブレード部２２１の振動を抑制することができ、画像へのスジの発生を抑制することができる。

また、上記実施形態では、取付部２５５ａの一側を感光体２１０側へ突出させ、その突出した部分と重複するように取付孔２５５ａを形成しているから、ホルダー２５１の振動の中心を感光体２１０側へ充分に寄せることができ、ホルダー２５１の一側縁２５３ａの振動の振幅をより小さくすることができる。特に、上記実施形態では、取付孔２５５ａの中心は、ホルダー２５１の一側縁２５３ａの延長線上に配置されている。この取付孔２５５の位置は、ホルダー２５１の一側縁２５３ａの振動の振幅が理論的にはゼロになる位置であり、ホルダー２５１の大きさは、上記のような取付孔２５５ａを形成できる最小の大きさにすることができる。

さらに、上記実施形態では、フレーム２１１に突起２５６を設け、突起２５６をホルダー２５１の位置決め孔２５５ｂに嵌めているから、ホルダー２５１のフレーム２１１に対する位置決めを容易に行うことができるとともに、ホルダー２５１の振動を突起２５６と位置決め孔２５５ｂとの摩擦抵抗で抑制することができる。

次に、取付孔２５５ａの位置をホルダー２５１の一側縁２５３ａの延長線Ｌから最大１１．８ｍｍまでずらして配置したクリーニングブレードを種々用意し、高温高湿の環境で印刷を行った後低温低湿の環境で印刷を行い、ブレード部２２１のエッジ２２１ｃの振動の振幅を測定した。そのときのブレード部２２１の摩擦抵抗μは０．７５であった。その結果を図８に示す。

図８に示すように、取付孔２５５ａの中心の位置がホルダー２５１の一側縁２５３ａの延長線Ｌから１１．８ｍｍから０ｍｍまで変わると、エッジ２２１ｃの振幅は直線的に低下した。このように、取付孔２５５ａの位置がエッジ２２１ｃの振幅に与える影響は顕著に表れている。

（４）変形例
上記実施形態では、ブレード部２２１を背面層２２１ａとクリーニング層２２１ｂの二層構造としているが、一層構造としても本発明の効果を得ることができる。

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびこれらの複合機等の画像形成装置に利用することができる。

１０１ 転写ベルト（転写部）
１０３ 搬送経路（搬送部）
１０４ ２次転写部（転写部）
１０７ 定着部
２００ 感光体ユニット（画像形成部）
２０２ 転写ローラ（転写部）
２１０ 感光体（画像保持体）
２１１ フレーム
２２０ クリーニング部
２２１ ブレード部
２２１ｃ エッジ
２５０ クリーニングブレード
２５１ ホルダー
２５２ ネジ（締結部材）
２５３ 固定部
２５３ａ 一側縁
２５５ 取付部
２５５ａ 取付孔
２５５ｂ 位置決め孔

Claims (3)

1. フレームに取り付けられるホルダーと、該ホルダーに固定されたブレード部とを備え、前記ブレード部のエッジが画像保持体に接触して画像保持体表面の現像材の残存物を除去するクリーニングブレードにおいて、
   前記ホルダーは、該ホルダーの一側縁から前記ブレード部を前記画像保持体側へ突出させて固定する固定部と、該固定部の両側において該ホルダーを前記フレームに取り付ける取付部とを備え、
   前記取付部は、前記固定部よりも前記画像保持体側に突出し、該取付部に、該取付部を前記フレームに取り付ける締結部材を通す取付孔が設けられ、該取付孔は、該取付孔の中心が前記一側縁の延長線上に配置される位置に形成されている
   ことを特徴とするクリーニングブレード。
2. 前記フレームは前記ホルダー側へ突出する突起を備え、前記取付部の前記画像保持体と反対側の端部に、前記突起が嵌る位置決め孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレード。
3. トナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部で形成されたトナー画像を記録シートに転写する転写部と、前記画像形成部の感光体表面の現像材の残存物を除去するクリーニング部と、前記記録シートに転写された前記トナー画像を定着させる定着部と、前記記録シートを搬送する搬送部とを備えた画像形成装置において、
   前記クリーニング部は、請求項１または２に記載のクリーニングブレードを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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