(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に用いられるクリーニング装置であって、
枠体に設けられた固定部と、
前記固定部に取り付けられる、像担持体から現像剤を除去するクリーニング部材において、前記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に当接するブレード部と、前記ブレード部を支持し、可撓性を有する支持部材であって、前記ブレード部が設けられた一端部と、前記固定部に固定される被固定部を有する他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置し、前記ブレード部が前記像担持体に当接する当接部と前記被固定部を結んだ線分に対して、前記像担持体の表面から外側に離れる側に位置する曲げ部と、を有し、前記当接部に対して、前記被固定部が前記像担持体の移動方向の下流に配置される支持部材と、を有するクリーニング部材と、
を有し
前記被固定部の長手方向の中央側における前記被固定部と前記像担持体との距離をＤ１、前記被固定部の長手方向の一端側、他端側における前記被固定部と前記像担持体との距離をＤ２とした場合、Ｄ１＜Ｄ２であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記クリーニング部材は、前記被固定部の長手方向の中央側、及び、長手方向の一端側、他端側においてビスで前記固定部に固定され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。
【請求項３】
前記支持部材は、板バネである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。
【請求項４】
前記支持部材は、弾性を有する樹脂部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記ブレード部は、ポリウレタンゴムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
像担持体と、請求項１〜５のいずれかの項に記載のクリーニング装置と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、少なくとも像担持体と、請求項１〜５のいずれかの項に記載のクリーニング装置と、を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置、画像形成装置に用いられるクリーニング装置、及び、プロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置において、像担持体を繰り返し使用する為に像担持体に形成された現像剤像を記録媒体に転写した後に、像担持体に残った現像剤を除去するクリーニング手段として、クリーニングブレード方式が知られている。
【０００３】
クリーニングブレード方式は、弾性を有するブレードを像担持体の表面に所定の圧で当接させて像担持体の表面から現像剤を除去する方法である。
【０００４】
特許文献１においてクリーニング部材は、支持部材である板金の先端にブレードが成形によって取り付けられた構造になっている。そして板金を枠体にビス等で取り付けることによってクリーニング部材を固定することによって、像担持体の表面に所定圧で当接させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４１７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、プリンタ等の画像形成装置は普及にともなって、小型化、高速化、高画質化される傾向にある。画像形成装置が小型化されれば、像担持体の大きさは小さくなる。また、高速化によって、像担持体が速く回転することになる。即ち、像担持体表面に当接しているブレードは、高速で繰り返し像担持体の表面と摺動することになる。そして、ブレード自身の温度が上昇し、ブレードの硬度が柔らかくなる。その結果、像担持体表面とブレードの摩擦力が上昇する。それによって、像担持体を駆動させる為の駆動トルクの増加、ブレードの捲れという問題が生じる場合がある。更に、最近では高画質化の為に現像剤を球形状のものを用いることがある。この場合、像担持体表面から現像剤を除去する為には、像担持体に対するブレードの当接圧を上げる必要があり、前述の問題を助長させる要因の一つになっている。
【０００７】
そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的とするところは、像担持体を駆動する際の駆動トルクの増加、ブレードの捲れを抑えることが可能なクリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的の課題を解決するための本発明の代表的な構成は、画像形成装置に用いられるクリーニング装置であって、枠体に設けられた固定部と、前記固定部に取り付けられる、像担持体から現像剤を除去するクリーニング部材において、前記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に当接するブレード部と、前記ブレード部を支持し、可撓性を有する支持部材であって、前記ブレード部が設けられた一端部と、前記固定部に固定される被固定部を有する他端部と、前記一端部と前記他端部との間に位置し、前記ブレード部が前記像担持体に当接する当接部と前記被固定部を結んだ線分に対して、前記像担持体の表面から外側に離れる側に位置する曲げ部と、を有し、前記当接部に対して、前記被固定部が前記像担持体の移動方向の下流に配置される支持部材と、を有するクリーニング部材と、を有し、前記被固定部の長手方向の中央側における前記被固定部と前記像担持体との距離をＤ１、前記被固定部の長手方向の一端側、他端側における前記被固定部と前記像担持体との距離をＤ２とした場合、Ｄ１＜Ｄ２であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、像担持体を駆動した際のトルクの増加、ブレード部の捲れを抑えることができ、像担持体に対するクリーニング部材の当接圧を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】クリーニング部材の概略構成を示す図である。
【図３】クリーニング部材の変形状況を示す図である。
【図４】支持部材に取り付けたクリーニングブレードの具体的寸法関係を説明する図である。
【図５】（ａ）は、本実施例のクリーニング部材の形状を示す図であり、（ｂ）は、比較例としてのクリーニング部材の形状を示す図である。
【図６】クリーニング部材を固定部に取り付けた際の状態を示す図である。
【図７】実施例と比較例によるクリーニングブレードの設定角の違いに起因した動摩擦係数と当接圧の関係をシミュレーション計算した結果を示すグラフである。
【図８】比較例のクリーニング部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施例であるクリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。
【００１２】
[実施例]
（画像形成装置）
先ず、図１を用いて画像形成装置の全体的な構成及び動作について説明する。
【００１３】
なお、図１に示す本発明に係る画像形成装置Ｍは、電子写真方式のレーザビームプリンタの一例であり、同図は、その概略縦断面図である。
【００１４】
本実施例にて、画像形成装置本体（以下、「装置本体」という。）Ｍａのほぼ中央には、像担持体（被帯電体）であるドラム型の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１が配設されている。感光体ドラム１は、アルミニウム等の導電性ドラム基体の外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成したものであり、軸線（軸心）ｑを中心にして、矢印ｒ方向に所定のプロセススピード（周速度）２００ｍｍ／ｓをもって回転駆動される。
【００１５】
感光体ドラム１の表面（周面）は、帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に均一（一様）に帯電処理される。帯電後の感光体ドラム１表面は、露光手段としてのレーザビームスキャナ３から出力されたレーザビームの走査露光により、静電潜像を形成される。このレーザビームは、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されており、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この静電潜像は、現像手段としての現像器５によって現像剤（トナー）４が付着されてトナー像として現像される。
【００１６】
一方、記録媒体である記録材Ｐは給紙ローラによって給紙され、感光体ドラム１上に書き込まれたトナー像と同期をとるように感光体ドラム１と転写ローラ（転写手段）６との間の転写ニップ部Ｎに送られる。転写ニップ部Ｎでは、第二の像担持体上である記録材Ｐの表面にトナー像が転写される。転写ローラ６には転写時に転写バイアス印加電源から転写用の転写バイアスが印加される。
【００１７】
トナー像の転写を受けた記録材Ｐは、感光体ドラム１表面から分離されて定着手段としての定着器７に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。
【００１８】
一方、トナー像転写後の感光体ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーが感光体ドラム１の外周面の外側に配置されているクリーニング装置９のクリーニング部材１１によって除去され、次の画像形成に供される。
【００１９】
本実施例における画像形成装置Ｍでは、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像器５、クリーニング装置９の４つのプロセス機器がカートリッジ枠体（図示せず）にて一体化され、装置本体Ｍａに対して着脱可能なプロセスカートリッジ８を構成している。
【００２０】
クリーニング部材１１は、図１に示すように、感光体ドラム１の移動方向ｒに対してカウンター方向に当接している。そして、クリーニング部材１１は、図１に示すように、感光体ドラム１の表面に侵入して当接し、その反発により発生した押圧力によって残留したトナーを掻き落としている。
【００２１】
次に、クリーニング装置９について説明する。図２は本実施例におけるクリーニング部材１１を表したものである。
【００２２】
本実施例では図２に示すように、クリーニング部材１１は、板バネで構成された可撓性を有する支持部材１０２と、その一端部１０２ａに弾性部材であるゴム部材のブレード部１０１を取り付けている。そして、支持部材１０２は、ブレード部１０１を取り付けた一端部１０２ａと、一端部１０２ａとは反対側の他端部１０２ｂとを有する。そして、他端部１０２ｂにはクリーニング容器９Ａの固定部９Ａ１にビス１０６で固定される被固定部１０２ｂ１を有する。また、クリーニング部材１１がクリーニング容器９Ａに取り付けられた際に、一端部１０２ａは感光体ドラム１の回転方向上流側に位置し、他端部１０２ｂは感光体ドラム１の回転方向下流側に位置する。そして、この支持部材１０２は、被固定部１０２ｂであるＡと、ブレード部１０１が感光体ドラム１と当接する当接部Ｂを結ぶ線分ＡＢに対して、感光体ドラム１の表面から離れる側で、一端部１０２ａと他端部１０２ｂの間に曲げ部１０２ｃを有する。
【００２３】
この構成をとることで、図３に示すように感光体ドラム１が回転する際に、ブレード部１０１は、支持部材１０２の当接圧による抗力Ｆ１と感光体ドラム１の表面とブレード部１０１の摩擦力Ｆ２の合力である合力Ｆ３の力を受ける。この合力Ｆ３に対して、一端部１０２ａは、合力Ｆ３とのなす角度が小さいので変形自由度が非常に少なく変形し難い（突っ張っている）。一方で、合力Ｆ３の方向に対して、他端部１０２ｂは合力Ｆ３とのなす角度が大きいので、変形自由度が高い。よって、図３に示す破線のような変形が可能となる。そして、図３の矢印Ｓ方向に、他端部１０２ｂが変形できることで、支持部材１０２に支持されるブレード部１０１が感光体ドラム１に食い込まずに済む。その結果、抗力Ｆ１の上昇は抑えられるのである。このため、感光体ドラム１を駆動させる為の駆動トルクの増加、ブレード部の捲れを抑制できるのである。詳細なデータについては後述する。
【００２４】
その他、支持部材１０２の詳細としては、ＳＵＳ３０４（ヤング率：１６７０００ＭＰａ）で板厚は０．２ｍｍのものを使用した。感光体ドラム１の軸線ｑ方向に一様に略９０°の曲げ加工をこの板状バネ性部材に施した。このとき支持部材１０２の他端部１０２ｂの長さが１２ｍｍ、支持部材１０２の一端部１０２ａとブレード部１０１先端までの距離を１２ｍｍとした。ここで、板状バネ性部材としては、例えばリン青銅板その他のバネ特性を有する部材が使用できる。また、これら金属製板状バネ性部材の代わりに、弾性を有する樹脂部材を用いることができる。また、ブレード部１０１は弾性部材であるポリウレタンゴムでありＪＩＳＡ硬度７０度のものを利用した。形状は図４に示すとおりであり、先端の変形影響を小さくするために断面にて、長さｋ＝３．０ｍｍ、幅ｌ＝２．０ｍｍ、支持部材幅方向両端長さｍ＝１．０ｍｍ、ｎ＝１．０ｍｍ程度で評価を行った。支持部材１０２とブレード部１０１を接着する方法としては、型成型以外に、両面テープあるいはホットメルト接着剤による方法も使用される。
【００２５】
さらに、ブレード部１０１が感光体ドラム１と当接しない状態でブレード部１０１は図４に示す点線の状態にある。そしてブレード部１０１が感光体ドラム１と当接すると、図４に示す実線の状態になる。この時、ブレード部の侵入量はＥで、ブレード部１０１のエッジ部分１０１ｂが感光体ドラム１に設定角αは３０度で当接している状態になる。ここで、当接圧は感光体ドラム１の回転軸方向１ｃｍあたり４０ｇｆ程度であった。また、比較のため、設定角α＝２０度で確認をおこなったところ、当接圧は感光体ドラム１の回転軸方向１ｃｍあたり３５ｇｆ程度であった。この時の感光体ドラム１との摩擦係数μは１．０であった。
【００２６】
（被固定部）
次に、支持部材１０２の被固定部１０２ｂ１について、図５を用いて説明する。
【００２７】
支持部材１０２を固定する際、支持部材１０２の被固定部１０２ｂ１に歪み（ゆがみ）や撓み（たわみ）などが生じると、支持部材１０２の他端部１０２ｂの断面二次モーメントが増加して強度が増し、他端部１０２ｂの変形自由度が著しく減少する可能性があった。
【００２８】
例えば、比較例として図５（ｂ）にクリーニング部材２１を示す。支持部材２０２に設けられた、クリーニング容器に固定される被固定部２０２ｂ１に歪みや撓みが生じて円弧状となった場合、この支持部材２０２の変形自由度が減少する。つまり、支持部材２０２の被固定部２０２ｂ１が図５（ｂ）に示すような上に凸形状の円弧形状となった場合、図５（ｂ）に示すＥｃ方向の応力に対して強度が増す。即ち、感光体ドラム１の軸線ｑ（図１参照）に直交する方向において、感光体ドラム１の表面と被固定部２０２ｂ１との距離Ｄ１ｂ＞Ｄ２ｂとなる場合である。ここで、Ｄ１ｂは、被固定部２０２ｂ１の長手方向の中央側の感光体ドラム１の表面と被固定部２０２ｂ１との距離、Ｄ２ｂは、被固定部２０２ｂ１の長手方向の一端側と他端側の感光体ドラム１の表面と被固定部２０２ｂ１との距離である。そしてこの形状の場合、感光体ドラム１とブレード部２０１の摩擦が増大し、クリーニング部材２１が押し込まれても、支持部材２０２の他端部２０２ｂが感光体ドラム１から離れる方向（Ｅｃ方向）に十分に変形することが出来なくなる。そのため、ゴム部２０１の当接圧が増大してしまう。
【００２９】
前述した状況を防ぐためには、図５（ａ）に示すように、感光体ドラム１の軸線ｑ（図１参照）に直交する方向において、感光体ドラム１の表面と被固定部１０２ｂ１との距離が、Ｄ１＜Ｄ２である必要がある。即ち、被固定部１０２ｂ１の長手方向の中央側での感光体ドラム１の表面と被固定部１０２ｂ１との距離が、長手方向の一端側と他端側よりも短い構成である必要がある。上記の形状の場合は、感光体ドラム１とブレード部１０１の摩擦が増大し、クリーニング部材１１が押し込まれても、支持部材１０２の他端部１０２ｂが感光体ドラム１から離れる方向（Ｅｃ方向）に充分に変形することができる。
【００３０】
図６には、被固定部１０２ｂ１を図５（ａ）の形状にする為の固定部９Ａ１への取り付け構成について示した。支持部材１０２を固定するための固定部９Ａ１の形状は、感光体ドラム１の軸線ｑ（図１参照）に直交する方向において、固定部９Ａ１の長手方向の中央側Ａｃが長手方向両端の一端側、他端側Ａａ、Ａｂより感光体ドラム１に近づく形状になっている。支持部材１０２を固定部９Ａ１に固定した際、被固定部１０２ｂ１の形状は、図５（ａ）に示すように支持部材１０２の中央側Ａｃが一端側Ａａ、他端側Ａｂより感光体ドラム１側に近づく位置になる。
【００３１】
固定部９Ａ１に支持部材１０２を固定する手段としては、図６に示すようにビス１０６によって固定される。固定用のビス１０６は固定部９Ａ１長手方向の中央側、一端側、他端側の計３か所とした。このように固定することで、支持部材１０２は、被固定部１０２ｂ１の中央側Ａｃが一端側Ａａ、他端側Ａｂより感光体ドラム１に近づくように固定される。
【００３２】
（当接圧の変化）
次に、本実施例のクリーニング部材と、従来例の単純な直線構造のクリーニング部材の当接圧の変化について説明する。
【００３３】
図４を参照して、設定角αについて説明すると以下の通りである。クリーニング部材１１と感光体ドラム１がブレード部１０１の感光体ドラム１側のエッジ部分１０１ｂで当接させる。設定角αは、この当接したときのブレード部１０１のエッジ部分１０１ｂと感光体ドラム１の円周との接点での接線Ｌｂと、ブレード部１０１の感光体ドラム側の面１０１Ｂのなす角度である。ブレード部１０１は、感光体ドラム１側へと侵入量Ｅにて侵入させる。その結果、クリーニングブレード１０１の当接圧は感光体ドラム１の回転軸方向１ｃｍあたり４０ｇｆ程度であった。比較のため、設定角α＝２０度で確認をおこなったところ、当接圧は感光体ドラム１回転軸方向１ｃｍあたり３５ｇｆ程度であった。
【００３４】
本実施例のクリーニング部材１１の性能を示すために、比較例１として曲げ部を持たないクリーニング部材４１１を図８に示し比較を行った。
【００３５】
比較例１にて、クリーニング部材４１１の支持部材４０２の可撓性部材としては本実施例と同じＳＵＳで０．２ｍｍ厚のものを使用した。クリーニング容器４０９Ａと支持部材４０２との固定部保持部材４０９Ａ１から、ブレード部４０１までの長さＬ０は２１．５ｍｍとした。更に、先端のブレード部４０１として、ＪＩＳＡ硬度７０度のウレタンゴムを使用し、寸法形状も本実施例のブレード部１０１と同じとした。このクリーニング部材４１１を本実施例と同様に、設定角θ＝３０度で感光体ドラム１に侵入量Ｅ＝１ｍｍ侵入させたところ、当接圧は感光体ドラム１の回転軸方向１ｃｍあたり４０ｇｆ程度であった。
【００３６】
効果の確認としてこれらのクリーニング部材１１、４１１に対して変形計算を行い、当接圧を見積もった。上記変形計算の計算方法としては、感光体ドラム１とブレード部１０１、４０１の摩擦を想定し、ブレード部先端が感光体ドラム１の回転下流方向に押し込まれたときの変形形状とかかる力との関係を計算した。そして、得られた力から感光体ドラム１の表面（周面）に垂直な成分を当接圧、平行な成分を摩擦力とし、さらにその比を摩擦係数として求めた。このときの変形計算としてはブレード支持体，ブレードの中立軸を考慮することにより、単純な２次元の片持ちの梁でモデル化し計算を行った。
（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ−Ｅｕｌｅｒの仮定）
なお、計算に用いたパラメータとして、
ＳＵＳ板の曲げ剛性Ｄ＝Ｅ／（１−ν）＝１５０ＭＰａ
ウレタンゴムの縦弾性率Ｅ＝６ＭＰａ
を用いた。
【００３７】
図７にその結果を示す。横軸は動摩擦係数μ、縦軸は当接圧（ｇｆ／ｃｍ）を示す。このように比較例1に示す直線構造のクリーニング部材４１１と比較すると、本実施例のクリーニング部材１１は動摩擦係数の増加に対する当接圧の変化が少なく、安定していることが明らかになった。即ち、前述したように感光体ドラム１とブレード部１０１との動摩擦係数が変化しても、感光体ドラム１を駆動させる為の駆動トルクの増加やブレード部の捲れを抑制できる効果がある。
【００３８】
尚、上述のように、単色の画像形成装置を用いて説明したが、同様のクリーニング装置を用いたものならば、多色のカラー画像形成装置であっても良い。また、中間転写体を用いない画像形成装置を用いて説明したが、中間転写方式の画像形成装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１          感光体ドラム（第一の像担持体）
４          現像剤
９Ａ        クリーニング容器
１１        クリーニング部材
１０１      ブレード部
１０２      支持部材
１０２ａ    一端部
１０２ｂ    他端部
１０２ｃ    曲げ部
１０２ｂ１  被固定部
８          プロセスカートリッジ
【図１】
0005882784.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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