(57)【要約】【課題】  画像形成装置のトナーのクリーニングについて、クリーニングの安定性及びクリーニングの効果を高める。【解決手段】  像担持体に当接して残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、像担持体に当接するクリーニングブレードの長手方向内部にワイヤ手段を設け、ワイヤ手段に対し振動を加える。【選択図】  図３
2006243411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接して残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、
前記像担持体に当接するクリーニングブレードの長手方向内部にワイヤ手段を設け、該ワイヤ手段に対し振動を加えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記ワイヤ手段に加える振動は、前記クリーニングブレードの長手方向と水平であることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記ワイヤ手段に加える振動は、前記クリーニングブレードの長手方向と垂直であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記振動を加えるための加振手段を前記ワイヤ手段に設けた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。
【請求項５】
前記加振手段は、前記ワイヤ手段の両端にそれぞれ設けられ、該加振手段はそれぞれ同じ大きさの振幅及び同位相で振動を加えることを特徴とする請求項４記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記加振手段は前記ワイヤ手段の一端に設けられ、かつ、前記ワイヤ手段の他端にはスプリング手段が設けられ、該加振手段は前記クリーニングブレードの長手方向と水平方向に振動を加えることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記加振手段が前記ワイヤ手段に加える振動の周波数は、２０ｋHz以上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。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置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９】
請求項７に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置、及び、請求項８記載のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で用いられるトナーのクリーニング装置に関し、詳しくは、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用した画像形成装置で用いられるトナーのクリーニング装置、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、及びそのクリーニング装置又はそのプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる電子写真方式の画像形成装置では、転写後の像担持体表面に残るトナーを除去して、繰り返して像形成に使用するためのクリーニング手段（クリーニング装置）が必要である。この種の画像形成装置におけるクリーニング手段としては、ゴムなどの弾性材からなるクリーニングブレードが、簡単な構成であり、かつ、トナー除去性能にも優れているので広く実用されている。
【０００３】
また、近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかり、現像用トナーとして重合法を用いた球形トナーが主流となりつつある。ところが、小粒径、球形トナーを画像形成装置で使いこなすにはいくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体１表面の転写残トナーのクリーニング手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１では、請求項１において、重合法により製造された球形トナーを用いる画像形成装置の像担持体上の残留トナーを効率よく除去するために、転写後の感光体表面の残留トナーを掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードよりも感光体移動方向の上流側に配置され、残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成するクリーニングブラシとを備えたクリーニング装置を提案している。しかしながら、トナーは樹脂からなり粉砕することは非常に困難で、粉砕するときに感光体にもダメージを与えてしまう。
【０００５】
さらに、特許文献２では、請求項１において、画像形成装置の像担持体クリーニングブレードの球形トナーに対するクリーニング性を向上させるために、球形トナーにより形成されたトナー像を担持する表面が転写領域及びクリーニング領域を通って回転移動するトナー像担持体と、前記転写領域を通過するトナー像担持体表面のトナー像を転写材に転写する転写器と、前記クリーニング領域を通過するトナー像担持体表面に摩擦接触して前記トナー像担持体表面の残留トナーを除去するブレードエッジを有する弾性部材製のクリーニングブレードと前記ブレードエッジに塗布された粉体潤滑剤と前記球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料とを有するトナー像担持体クリーナとから構成される画像形成装置を提案している。しかしながら、不定形トナーを混合させることにより、球形トナーによる画質向上のメリットが減少するなど、やはりすべて球形トナーを用いることが理想である。
【０００６】
一方、クリーニングブレードを強制的に加振することで、クリーニング性能向上を狙いとした従来技術として、特許文献３がある。この特許文献３では、請求項１及び請求項２にブレード又はブレードの取り付け部材に取り付けられた加振器の構成が記載されているが、従来構成の弾性体ブレードに単に加振器が取り付けられたものであり、進行波の発生によるトナー除去の例であるが、狙いの効果をえるには非常に大きな変位量の加振手段が必要であり、また高速印刷での実用は難しい。
【０００７】
また、特許文献４の請求項１〜４には、加振手段を感光体に接触して、感光体に振動を加える、振動方向が縦、横、又は縦横に発生させ、各方向の振動により、残留トナーに対するクリーニング能力が向上することが記載されているが、感光体の幅方向全体にわたって狙いの効果を得ることは難しく、また球形トナーに対する加振の方法、ブレードの構成についての記載はない。
【０００８】
さらに、特許文献５の請求項１には、クリーニングブレードの固定端（非クリーニング部）にブレードに振動を与えるための超音波クリーニング補助（ＵＣＡ）デバイスを備える構成が記載されているが、前記従来技術と同様に感光体の幅方向全体にわたって狙いの効果を得ることは難しく、また球形トナーに対する加振の方法、ブレードの構成についての記載はない。
【特許文献１】特開２００１−１８８４５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７５３６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２０１４８９号公報
【特許文献４】特開平６−５１６７３号公報
【特許文献５】特開平１１−３０９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例として、球形トナーを用いた場合の課題について説明する。
図１２は、球形トナーがクリーニングブレード１０１と像担持体１とにより形成されるくさび形状部に侵入してきた場合の挙動を示している。球形トナーを用いた場合、粉砕トナーのようにトナーに歪な部分がないため、ブレード先端部に引っ掛からない。さらに、くさび形状部に侵入し、クリーニングブレード１０１と像担持体１との間に挟まれた状態となった球形トナーは、像担持体１との間の摩擦力により接触部を駆動源として回転するモーメントを受ける。したがって、図１２のように球形トナーは像担持体１の進行方向と同じ方向に回転しながらブレード１０１と像担持体１との間をすり抜けてしまい、クリーニング不良となる。
【００１０】
このように、一旦球形トナーのすり抜けが発生すると、図１３のように、球形トナーはクリーニングブレード１０１と像担持体１との間で潤滑剤のように機能し、ブレード１０１の先端部と像担持体１の摩擦力を低下させ、先端（カット）面のめくれを解除する働きをする。したがって、クリーニングブレード１０１のクリーニングの基本機能となるスティク・スリップ運動を阻害し、トナーが連続してしまい、クリーニング不良となる現象が発生する。
【００１１】
以上、球形トナーのクリーニング不良について説明したが、小径トナーについても上記同様の現象が発生し、小径トナー程進入しやすく、また進入したトナーは歪であっても小径トナーほどエッジ部での引っ掛かりが少なくなり、すり抜けが発生し易いことが確認された。
【００１２】
そこで、本願発明者は、従来のクリーニングメカニズムとは異なる新規な方式により、特に球形トナー、小径トナーをクリーニングできることを見出した。つまり、クリーニングブレード（ブレード部材）１０１の先端領域に効率よく振動を与える構成とする。そして、その振動によってブレード部材１０１の先端と像担持体１の間にあるトナーに振動を伝えること、またブレード部材１０１の先端領域の振動が像担持体に伝わる構成とし、像担持体からもトナーに振動を伝える。これらの加振動作は、ブレードのニップ部が従来とは異なる形状、動きとなる様に加振することで、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止することができ、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良を無くすることが可能となる。
【００１３】
図１４は、ブレード部材１０１が振動状態にあり、またその振動によって球形トナーに振動が伝わり、トナーが活性に振動している様子を表した図である。この様子は、高倍率の顕微鏡を介して高速度ビデオカメラによる観察で明確になったものであり、ブレード部材１０１の先端と像担持体１の近傍にある球形トナーがトナー数個分の範囲わたって振動していることが確認できた。そしてこのような状態では、ニップ部近傍の振動しているトナー群がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１上トナーの侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。
【００１４】
このとき、ブレード部材１０１を振動させ、かつ、ブレード部材１０１から像担持体１にも振動を伝えることにより、ブレード部材１０１と像担持体１との摩擦力が低下し、従来方式で発生していたブレード部材１０１のカット面のめくれる現象がなくなる条件があることがわかった。ここでいうカット面のめくれとは、通常は成型した弾性部材ブレードを厚さ方向にカットしてそのエッジをバリ、欠け等がなくシャープな形状に仕上げたものを使用するが、そのカット面が像担持体の移動に伴って変形して像担持体表面に接する状態になることをいう（図１５参照）。
【００１５】
そして、このようなカット面めくれの発生を無くすることは、像担持体１へのブレード部材１０１からのストレスも減少し、結果的にブレード部材１０１、及び像担持体１の耐久性が格段に向上するという非常に大きな効果が得られることも判明した。
【００１６】
以上説明したことから、クリーニングブレードを加振することによってクリーニングの効果が得られることが確認できた。クリーニングブレードに振動を与える手段としては、クリーニングブレードを支持するホルダーに振動を与える方法もあるが、ホルダーの共振モードによりクリーニングブレードの先端と像担持体に隙間が生じてトナーがすり抜けてしまう可能性があること、また、クリーニングブレードがゴムなどの弾性体である場合が多いため、支持しているホルダーへ加振しても、減衰特性の大きいクリーニングブレードによって振動の振幅が小さくなり、クリーニングブレードと像担持体が接触しているニップ部に効果的に振動を伝達することが容易ではないため、ホルダーに対してより大きな振動を与える必要がある。
【００１７】
そこで、本発明は、クリーニングブレードと一体に振動可能なワイヤを、クリーニングブレードと像担持体のニップ部近傍に設け、ニップ部に対して直接振動を与えることが可能な構成を提案し、効率良くクリーニングブレードを振動させて、クリーニングの安定性及びクリーニングの効果を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体に当接して残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、像担持体に当接するクリーニングブレードの長手方向内部にワイヤ手段を設け、ワイヤ手段に対し振動を加えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ワイヤ手段に加える振動は、クリーニングブレードの長手方向と水平であることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、ワイヤ手段に加える振動は、クリーニングブレードの長手方向と垂直であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、振動を加えるための加振手段をワイヤ手段に設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、加振手段は、ワイヤ手段の両端にそれぞれ設けられ、加振手段はそれぞれ同じ大きさの振幅及び同位相で振動を加えることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、加振手段はワイヤ手段の一端に設けられ、かつ、ワイヤ手段の他端にはスプリング手段が設けられ、加振手段はクリーニングブレードの長手方向と水平方向に振動を加えることを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、加振手段がワイヤ手段に加える振動の周波数は、２０ｋHz以上であることを特徴とする。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のクリーニング装置、及び、請求項８記載のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、クリーニング性能の向上及びクリーニング性能の安定を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１を備え、その周囲に帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング装置６、除電手段７がそれぞれ配置されている。また、像担持体１上から転写された転写材８上のトナー像を定着するための図示しない定着装置が配置されている。
【００３１】
帯電手段２は、像担持体１表面に所定の距離で像担持体１と接触あるいは非接触で配置され、帯電手段２にバイアスを印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。
【００３２】
露光手段３は、発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、画像データに基づき像担持体１に光を照射し静電潜像を形成している。
【００３３】
現像手段４は、内部に固定されたマグネットローラと回転自在の現像剤担持体を備えており、現像剤を現像剤担持体上に保持させている。本実施形態では現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いているが、その他の現像方式として、キャリアを用いない一成分現像方式を用いてもよい。現像剤担持体には、現像バイアス電源から電圧が印加される。この現像バイアスと像担持体１表面に形成された静電潜像の電位との電位差により、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行うものである。
【００３４】
転写手段５は、転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより像担持体１と転写手段５との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像を転写材８に転写する。本実施形態では転写ローラを用いて転写を行っているが、コロトロン、転写ベルトなどの転写手段を用いてもよい。
【００３５】
除電手段７は、クリーニング装置により残留トナーを除去された像担持体１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤなどを用いた光除電方式である。
【００３６】
図２はクリーニングブレード２０と像担持体１の当接状態を拡大して示したものである。ブレード２０は像担持体１の回転方向に対して、カウンタ方向で当接している。すなわち、ブレード２０と像担持体１とが当接する角度が開く方向へ像担持体が移動する設定としている。
【００３７】
そして、図２に示すように、クリーニングブレード２０は、押しつけ力によってニップ部先端において像担持体１に対する高さ方向で押付け量をｄとしている。つまり、先端の接触位置からさらにｄの高さだけ像担持体の方向へ押しつける初期設定とする。ｄの値は、ブレードの厚さ、硬度にもよるが、厚さ１００〜３００μm、硬度がJISA７５〜１００°の場合、dは１０〜１００μmの値とする。ブレード厚さが薄く、硬い方向の場合ｄは小さく、厚く、硬度が小さい場合ｄは大きい値とする。
【００３８】
また、図２に示すように、クリーニングブレード２０の像担持体１に対する当接角度θは、０〜５０°の範囲でクリーニング性能が得られる。０〜１０°の時は、ブレードの長さ寸法は２〜５mmと短くして実際に像担持体との接触する長さを短くした構成の場合であり、５mm以上と長い場合は１０〜５０°と傾斜させてブレードエッジ部が接触する構成に取り付ける場合である。
【００３９】
図１に示す本実施形態のクリーニング装置６は、図３に示すようにクリーニングブレード２０の長手方向内部にワイヤ２１を設けワイヤ２１を振動させ、像担持体１から残留トナーを除去する。この際、クリーニングブレード２０の長手方向内部に設けたワイヤ２１とクリーニングブレード２０は剛的に結合しており、ワイヤ２１と同様な振幅でクリーニングブレード２０が振動する。振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０.１〜４μmとすることで、ブレードニップ部に圧縮と緩和の振動が伝わり、球形、又は小径トナーのクリーニング性能が得られる。ニップ部に与える振動量は、前記押付け量より小さい値に設定しおり、安定な効果を得ることができる。すなわち、クリーニングブレード２０の振動により、像担持体１にも振動が伝わるが、これによってクリーニングブレード２０と像担持体１との摩擦力が低下し、クリーニングブレード２０のカット面がめくれる現象がなくなる。結果として、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止でき、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良が無くなる。
【００４０】
同時に、クリーニングブレード２０の振動、またクリーニングブレード２０から像担持体１に振動が伝わることは、球形トナー自体を振動させることができ、トナーがＯＰＣ面上で活性に振動して像担持体との吸着力がなくなり、クリーニング性能が向上する。
【００４１】
さらに、ニップ部近傍の振動しているトナー群がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１上トナーの侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。トナーの平均粒径は、一般に８〜１０μm、最近は重合法による製造方法によって球形形状と同時に小径化が進み、５μm前後のトナーを使用するようになってきた。上記クリーニング効果を得るためには、ブレード先端ニップ部における振動変位量として、トナーの平均粒径以下であればよく、駆動周波数によってはトナー平均粒子径の１／１０以下の振動量であっても十分な効果を得ることが出来る。
【００４２】
また、ブレード部材の振動によって像担持体にも振動が伝わることで、カット面のめくれが無くなることを既に記載したが、同時に像担持体の振動によってブレード近傍にある像担持体表面のトナーに振動が伝わる。振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０.１〜４μmとすることで、ブレードに直接接していない近傍にあるトナー数個分の範囲わたって振動を与えることが可能であることも観察されている。
【００４３】
クリーニング装置６により像担持体１からクリーニングされたトナーは、トナー搬送部材によって、廃トナーとして図示しない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。また、本実施形態で用いるワイヤは、クリーニングブレードと比べて十分に剛性が高い金属製のものが望ましい。
【００４４】
よって、本実施形態によれば、像担持体に当接して残留するトナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、像担持体である感光体に接するクリーニングブレードの長手方向内部に、ワイヤを設け、ワイヤを振動させることで、クリーニングブレードとワイヤが一体で振動するため、弾性体であるクリーニングブレードに効率良く振動を付与可能で、この振動により像担持体に残留するトナーの付着力が低下しクリーニング性能が向上及び安定する。
【００４５】
次に、本実施形態のクリーニング装置の動作の一例について説明する。
図３に示した振動方向（両矢印）は、クリーニングブレード２０の長手方向と水平方向に振動している概略図である。図３に示す矢印の方向に振動を与えることにより、像担持体残留したトナーに対してクリーニングブレードの長手方向と水平の力を与えることが可能となり、回転によりすり抜けるトナーが減少することで、クリーニング性能が向上する。また、振動が、像担持体にも伝達するため、像担持体とトナーとの付着力が減少し、クリーニング性能の向上につながる。
【００４６】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動を、クリーニングブレードの長手方向と水平に与えることにより、残留トナーを像担持体の左右に除去することが可能となる。
【００４７】
次に、本実施形態のクリーニング装置の動作の一例について説明する。
図４示した振動方向（両矢印）は、クリーニングブレード２０の長手方向と垂直方向に振動している概略図である。図４に示す矢印の方向に振動を与えることにより、像担持体残留したトナーに対してクリーニングブレードの長手方向と垂直の力を与えることが可能となり、ニップ部前面にクリーニングされて塊となった廃トナーに振動が伝達することで、トナーの流動性が向上し、像担持体から落下するだけでなく、回転によりすり抜けるトナーも減少することで、クリーニング性能が向上する。また、振動が、像担持体にも伝達するため、像担持体とトナーとの付着力が減少し、クリーニング性能の向上につながる。
【００４８】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動が、クリーニングブレードの長手方向と垂直である事により、クリーニングブレードと像担持体の間の摩擦により回転してすり抜けるトナーの摩擦力を低減させ、クリーニング性能が向上する。
【００４９】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図５は、振動を加える加振手段として圧電素子を用いた場合のクリーニング装置６の概略構成図である。
ここで、本実施形態の加振手段は積層型のＰＺＴであり、電圧を印加することにより印加電圧と比例してＰＺＴが伸縮するものである。したがって、ＰＺＴに固定されたワイヤ２１はＰＺＴの伸縮と同期して振動する。このような構成により、印加する電圧を制御して、ワイヤ２１を振動させることにより、一体化でクリーニングブレード２０も振動し、クリーニング性能が向上する。また、図５におけるＰＺＴの加振は、ブレード長手方向と水平方向に加振するものであり、ワイヤ２１両端に設けられたＰＺＴの駆動は、それぞれが同位相で駆動するように制御されている。なお、本実施形態では、加振手段としてＰＺＴを用いたが、これに限定されない。
【００５０】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動が、ワイヤにＰＺＴを設けることにより、容易に振動を付与することが可能となる。また安価で、振動の振幅や周波数などの制御も容易である。
【００５１】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図６に示したのは、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と垂直方向に加振可能なＰＺＴを両端に設け、ＰＺＴが同じ大きさの振幅、同位相で振動するクリーニング装置の概略図である。ＰＺＴの駆動が逆位相であった場合は、クリーニングブレードのほぼ中央部で、振幅を持たない（実際には振幅が小さくなる）部分が発生するため（図７参照）、クリーニングブレード長手方向の振動状態が均一でなくなり、クリーニング特性に分布を持つ結果となる。したがって、両端に設けられたＰＺＴの駆動は、同位相であることにより、より安定したクリーニング特性が得られる。
【００５２】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と垂直方向に加振可能なＰＺＴを両端に設け、ＰＺＴが同じ大きさの振幅、同位相で振動する事により、ブレード長手方向に均一の振動を発生することが可能となり、像担持体の長手方向に均一の安定したクリーニング特性が得られる。
【００５３】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図８及び１３に示したのは、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と水平方向に加振可能なＰＺＴを一端に、他端にはスプリングを設けた構造でＰＺＴが振動するクリーニング装置の概略図である。図８及び図９に示すように、ワイヤの一端をスプリングとし、そのスプリングの他端は固定とすることにより、ワイヤを加振するためのＰＺＴが１つで良く、電力の消費が２つ使う場合と比較して少ない。また、２つのＰＺＴを同位相で駆動するためには制御が必要となるが、本構成の場合は、単純に１つのＰＺＴを駆動するだけでこれに追従してスプリングが伸縮するため、構成が単純となる。
【００５４】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と水平方向に加振可能なＰＺＴを一端にまた、他端にはスプリングを設ける事により、クリーニングブレードの水平方向に均一な振動を付与することが可能となり、安定したクリーニング特性を得ることが可能となる。また、振動源としてＰＺＴが１つで実現可能であり、コスト的にもメリットがある。
【００５５】
クリーニングブレードにワイヤを用いて振動を加えた場合、ニップ部から像担持体にも振動が伝播する。ここで伝播される振動により、像担持体が音響放射面となり騒音を発生することが懸念される。一般に、人の可聴域の上限は２０ｋHz前後であり、これ以上の周波数であれば騒音として感じることがなくなる。そこで、ＰＺＴに印加する駆動周波数を２０ｋHz以上に設定して、像担持体に伝播される振動が２０ｋHz以上とすることで、騒音面に関して問題なく、クリーニング性能を向上させることが可能となる。
【００５６】
よって、通常、クリーニングブレードに振動を与えた場合、像担持体である感光体は、固有振動数で共鳴して騒音を発するが、本実施形態では、ＰＺＴからワイヤに与える振動の周波数が２０ｋHz以上である事によって、人間の可聴域以上の周波数であるため、振動しても騒音とならないので静音化に効果がある。
【００５７】
図１０は、上記いずれかのクリーニング装置を含むプロセスカートリッジの概略構成断面図である。
本実施形態においては、像担持体、帯電手段、現像手段、等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。クリーニング装置を着脱自在であるプロセスカートリッジ内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換が容易に行うことができるようになる。
【００５８】
次に、上記いずれかのクリーニング装置を含むプロセスカ−トリッジを備えた画像形成装置について説明する。
図１１は水平に延在する転写ベルトに沿って、上述したプロセスカートリッジを並置した形式の画像形成装置である。プロセスカートリッジはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。各プロセスカ−トリッジで現像された像担持体上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト３０に順次転写される。このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト上に多重転写され、転写材３１にまとめて転写される。そして、転写材上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。プロセスカートリッジはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【００５９】
通常、画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、又は、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかってしまったりしていた。
【００６０】
そこで、本実施形態のように、像担持体、帯電手段、現像手段の構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成することによって、ユーザによる交換も可能な小型で高耐久の画像形成装置を提供することができる。
【００６１】
よって、本実施形態のプロセスカートリッジによれば、クリーニング性能の向上、プロセスカートリッジの高耐久化が可能となると同時に、交換時のメンテナンス性向上が図れる。
【００６２】
また、本実施形態の画像形成装置によれば、クリーニング性能の向上、プロセスカートリッジの高耐久化と同時に、交換時のメンテナンス性向上を図った複数の色のプロセスカートリッジを備える画像形成装置が可能となる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用した、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の動作の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の動作の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの動作の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構成の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態である画像形成装置の動作の一例を示す断面図である。
【図１２】従来のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１３】従来のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１４】本発明のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１５】従来のクリーニング装置の状態の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    像担持体
２    帯電手段
３    露光手段
４    現像手段
５    転写手段
６    クリーニング装置
７    除電手段
８、３１    転写材
２０、１０１    クリーニングブレード（ブレード部材）
２１    ワイヤ（ワイヤ手段の一例）
３０    転写ベルト
【図１】
2006243411.tif 000003
【図２】
2006243411.tif 000004
【図３】
2006243411.tif 000005
【図４】
2006243411.tif 000006
【図５】
2006243411.tif 000007
【図６】
2006243411.tif 000008
【図７】
2006243411.tif 000009
【図８】
2006243411.tif 000010
【図９】
2006243411.tif 000011
【図１０】
2006243411.tif 000012
【図１１】
2006243411.tif 000013
【図１２】
2006243411.tif 000014
【図１３】
2006243411.tif 000015
【図１４】
2006243411.tif 000016
【図１５】
2006243411.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接して残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、
前記像担持体に当接するクリーニングブレードの長手方向内部に振動伝達手段を設け、該振動伝達手段に対し振動を加えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記振動伝達手段に加える振動は、前記クリーニングブレードの長手方向と水平であることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記振動伝達手段に加える振動は、前記クリーニングブレードの長手方向と垂直であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記振動を加えるための加振手段を前記振動伝達手段に設けた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。
【請求項５】
前記加振手段は、前記振動伝達手段の両端にそれぞれ設けられ、該加振手段はそれぞれ同じ大きさの振幅及び同位相で振動を加えることを特徴とする請求項４記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記加振手段は前記振動伝達手段の一端に設けられ、かつ、前記振動伝達手段の他端にはスプリング手段が設けられ、該加振手段は前記クリーニングブレードの長手方向と水平方向に振動を加えることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記加振手段が前記振動伝達手段に加える振動の周波数は、２０ｋHz以上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。
【請求項８】
前記振動伝達手段は、棒状の部材であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置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１０】
請求項９に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置、及び、請求項９記載のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置で用いられるトナーのクリーニング装置に関し、詳しくは、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用した画像形成装置で用いられるトナーのクリーニング装置、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、及びそのクリーニング装置又はそのプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる電子写真方式の画像形成装置では、転写後の像担持体表面に残るトナーを除去して、繰り返して像形成に使用するためのクリーニング手段（クリーニング装置）が必要である。この種の画像形成装置におけるクリーニング手段としては、ゴムなどの弾性材からなるクリーニングブレードが、簡単な構成であり、かつ、トナー除去性能にも優れているので広く実用されている。
【０００３】
また、近年、電子写真法を用いた画像形成装置の画像品質に対する要求が強くなっている。画像品質を向上させるためには、トナーの小粒径化、球形化がその有力な手段であることがわかり、現像用トナーとして重合法を用いた球形トナーが主流となりつつある。ところが、小粒径、球形トナーを画像形成装置で使いこなすにはいくつかの問題点があることが知られている。最も重要な問題としては、像担持体１表面の転写残トナーのクリーニング手段による完全除去が困難で、クリーニング不良が発生することである。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１では、請求項１において、重合法により製造された球形トナーを用いる画像形成装置の像担持体上の残留トナーを効率よく除去するために、転写後の感光体表面の残留トナーを掻き取るクリーニングブレードと、クリーニングブレードよりも感光体移動方向の上流側に配置され、残留トナーを粉砕して感光体上に微粒トナーを生成するクリーニングブラシとを備えたクリーニング装置を提案している。しかしながら、トナーは樹脂からなり粉砕することは非常に困難で、粉砕するときに感光体にもダメージを与えてしまう。
【０００５】
さらに、特許文献２では、請求項１において、画像形成装置の像担持体クリーニングブレードの球形トナーに対するクリーニング性を向上させるために、球形トナーにより形成されたトナー像を担持する表面が転写領域及びクリーニング領域を通って回転移動するトナー像担持体と、前記転写領域を通過するトナー像担持体表面のトナー像を転写材に転写する転写器と、前記クリーニング領域を通過するトナー像担持体表面に摩擦接触して前記トナー像担持体表面の残留トナーを除去するブレードエッジを有する弾性部材製のクリーニングブレードと前記ブレードエッジに塗布された粉体潤滑剤と前記球形トナーよりも平均粒径が小さい不定形トナーとの混合粉体材料とを有するトナー像担持体クリーナとから構成される画像形成装置を提案している。しかしながら、不定形トナーを混合させることにより、球形トナーによる画質向上のメリットが減少するなど、やはりすべて球形トナーを用いることが理想である。
【０００６】
一方、クリーニングブレードを強制的に加振することで、クリーニング性能向上を狙いとした従来技術として、特許文献３がある。この特許文献３では、請求項１及び請求項２にブレード又はブレードの取り付け部材に取り付けられた加振器の構成が記載されているが、従来構成の弾性体ブレードに単に加振器が取り付けられたものであり、進行波の発生によるトナー除去の例であるが、狙いの効果をえるには非常に大きな変位量の加振手段が必要であり、また高速印刷での実用は難しい。
【０００７】
また、特許文献４の請求項１〜４には、加振手段を感光体に接触して、感光体に振動を加える、振動方向が縦、横、又は縦横に発生させ、各方向の振動により、残留トナーに対するクリーニング能力が向上することが記載されているが、感光体の幅方向全体にわたって狙いの効果を得ることは難しく、また球形トナーに対する加振の方法、ブレードの構成についての記載はない。
【０００８】
さらに、特許文献５の請求項１には、クリーニングブレードの固定端（非クリーニング部）にブレードに振動を与えるための超音波クリーニング補助（ＵＣＡ）デバイスを備える構成が記載されているが、前記従来技術と同様に感光体の幅方向全体にわたって狙いの効果を得ることは難しく、また球形トナーに対する加振の方法、ブレードの構成についての記載はない。
【特許文献１】特開２００１−１８８４５２号公報
【特許文献２】特開２０００−２６７５３６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２０１４８９号公報
【特許文献４】特開平６−５１６７３号公報
【特許文献５】特開平１１−３０９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例として、球形トナーを用いた場合の課題について説明する。
図１２は、球形トナーがクリーニングブレード１０１と像担持体１とにより形成されるくさび形状部に侵入してきた場合の挙動を示している。球形トナーを用いた場合、粉砕トナーのようにトナーに歪な部分がないため、ブレード先端部に引っ掛からない。さらに、くさび形状部に侵入し、クリーニングブレード１０１と像担持体１との間に挟まれた状態となった球形トナーは、像担持体１との間の摩擦力により接触部を駆動源として回転するモーメントを受ける。したがって、図１２のように球形トナーは像担持体１の進行方向と同じ方向に回転しながらブレード１０１と像担持体１との間をすり抜けてしまい、クリーニング不良となる。
【００１０】
このように、一旦球形トナーのすり抜けが発生すると、図１３のように、球形トナーはクリーニングブレード１０１と像担持体１との間で潤滑剤のように機能し、ブレード１０１の先端部と像担持体１の摩擦力を低下させ、先端（カット）面のめくれを解除する働きをする。したがって、クリーニングブレード１０１のクリーニングの基本機能となるスティク・スリップ運動を阻害し、トナーが連続してしまい、クリーニング不良となる現象が発生する。
【００１１】
以上、球形トナーのクリーニング不良について説明したが、小径トナーについても上記同様の現象が発生し、小径トナー程進入しやすく、また進入したトナーは歪であっても小径トナーほどエッジ部での引っ掛かりが少なくなり、すり抜けが発生し易いことが確認された。
【００１２】
そこで、本願発明者は、従来のクリーニングメカニズムとは異なる新規な方式により、特に球形トナー、小径トナーをクリーニングできることを見出した。つまり、クリーニングブレード（ブレード部材）１０１の先端領域に効率よく振動を与える構成とする。そして、その振動によってブレード部材１０１の先端と像担持体１の間にあるトナーに振動を伝えること、またブレード部材１０１の先端領域の振動が像担持体に伝わる構成とし、像担持体からもトナーに振動を伝える。これらの加振動作は、ブレードのニップ部が従来とは異なる形状、動きとなる様に加振することで、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止することができ、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良を無くすることが可能となる。
【００１３】
図１４は、ブレード部材１０１が振動状態にあり、またその振動によって球形トナーに振動が伝わり、トナーが活性に振動している様子を表した図である。この様子は、高倍率の顕微鏡を介して高速度ビデオカメラによる観察で明確になったものであり、ブレード部材１０１の先端と像担持体１の近傍にある球形トナーがトナー数個分の範囲わたって振動していることが確認できた。そしてこのような状態では、ニップ部近傍の振動しているトナー群がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１上トナーの侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。
【００１４】
このとき、ブレード部材１０１を振動させ、かつ、ブレード部材１０１から像担持体１にも振動を伝えることにより、ブレード部材１０１と像担持体１との摩擦力が低下し、従来方式で発生していたブレード部材１０１のカット面のめくれる現象がなくなる条件があることがわかった。ここでいうカット面のめくれとは、通常は成型した弾性部材ブレードを厚さ方向にカットしてそのエッジをバリ、欠け等がなくシャープな形状に仕上げたものを使用するが、そのカット面が像担持体の移動に伴って変形して像担持体表面に接する状態になることをいう（図１５参照）。
【００１５】
そして、このようなカット面めくれの発生を無くすることは、像担持体１へのブレード部材１０１からのストレスも減少し、結果的にブレード部材１０１、及び像担持体１の耐久性が格段に向上するという非常に大きな効果が得られることも判明した。
【００１６】
以上説明したことから、クリーニングブレードを加振することによってクリーニングの効果が得られることが確認できた。クリーニングブレードに振動を与える手段としては、クリーニングブレードを支持するホルダーに振動を与える方法もあるが、ホルダーの共振モードによりクリーニングブレードの先端と像担持体に隙間が生じてトナーがすり抜けてしまう可能性があること、また、クリーニングブレードがゴムなどの弾性体である場合が多いため、支持しているホルダーへ加振しても、減衰特性の大きいクリーニングブレードによって振動の振幅が小さくなり、クリーニングブレードと像担持体が接触しているニップ部に効果的に振動を伝達することが容易ではないため、ホルダーに対してより大きな振動を与える必要がある。
【００１７】
そこで、本発明は、クリーニングブレードと一体に振動可能なワイヤを、クリーニングブレードと像担持体のニップ部近傍に設け、ニップ部に対して直接振動を与えることが可能な構成を提案し、効率良くクリーニングブレードを振動させて、クリーニングの安定性及びクリーニングの効果を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、像担持体に当接して残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、像担持体に当接するクリーニングブレードの長手方向内部に振動伝達手段を設け、ワイヤ手段に対し振動を加えることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、振動伝達手段に加える振動は、クリーニングブレードの長手方向と水平であることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、振動伝達手段に加える振動は、クリーニングブレードの長手方向と垂直であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、振動を加えるための加振手段を振動伝達手段に設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、加振手段は、振動伝達手段の両端にそれぞれ設けられ、加振手段はそれぞれ同じ大きさの振幅及び同位相で振動を加えることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、加振手段は振動伝達手段の一端に設けられ、かつ、振動伝達手段の他端にはスプリング手段が設けられ、加振手段はクリーニングブレードの長手方向と水平方向に振動を加えることを特徴とする。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、加振手段が振動伝達手段に加える振動の周波数は、２０ｋHz以上であることを特徴とする。
【００２５】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、振動伝達手段は、棒状の部材であることを特徴とする。
【００２６】
請求項９記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、請求項９に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有することを特徴とする。
【００２８】
請求項１１記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のクリーニング装置、及び、請求項９記載のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、クリーニング性能の向上及びクリーニング性能の安定を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１を備え、その周囲に帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング装置６、除電手段７がそれぞれ配置されている。また、像担持体１上から転写された転写材８上のトナー像を定着するための図示しない定着装置が配置されている。
【００３２】
帯電手段２は、像担持体１表面に所定の距離で像担持体１と接触あるいは非接触で配置され、帯電手段２にバイアスを印加することによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に帯電する。
【００３３】
露光手段３は、発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、画像データに基づき像担持体１に光を照射し静電潜像を形成している。
【００３４】
現像手段４は、内部に固定されたマグネットローラと回転自在の現像剤担持体を備えており、現像剤を現像剤担持体上に保持させている。本実施形態では現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いているが、その他の現像方式として、キャリアを用いない一成分現像方式を用いてもよい。現像剤担持体には、現像バイアス電源から電圧が印加される。この現像バイアスと像担持体１表面に形成された静電潜像の電位との電位差により、現像領域にて静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像を行うものである。
【００３５】
転写手段５は、転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触し、電圧が印加されることにより像担持体１と転写手段５との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像を転写材８に転写する。本実施形態では転写ローラを用いて転写を行っているが、コロトロン、転写ベルトなどの転写手段を用いてもよい。
【００３６】
除電手段７は、クリーニング装置により残留トナーを除去された像担持体１の残留電荷を除電するもので、ＬＥＤなどを用いた光除電方式である。
【００３７】
図２はクリーニングブレード２０と像担持体１の当接状態を拡大して示したものである。ブレード２０は像担持体１の回転方向に対して、カウンタ方向で当接している。すなわち、ブレード２０と像担持体１とが当接する角度が開く方向へ像担持体が移動する設定としている。
【００３８】
そして、図２に示すように、クリーニングブレード２０は、押しつけ力によってニップ部先端において像担持体１に対する高さ方向で押付け量をｄとしている。つまり、先端の接触位置からさらにｄの高さだけ像担持体の方向へ押しつける初期設定とする。ｄの値は、ブレードの厚さ、硬度にもよるが、厚さ１００〜３００μm、硬度がJISA７５〜１００°の場合、dは１０〜１００μmの値とする。ブレード厚さが薄く、硬い方向の場合ｄは小さく、厚く、硬度が小さい場合ｄは大きい値とする。
【００３９】
また、図２に示すように、クリーニングブレード２０の像担持体１に対する当接角度θは、０〜５０°の範囲でクリーニング性能が得られる。０〜１０°の時は、ブレードの長さ寸法は２〜５mmと短くして実際に像担持体との接触する長さを短くした構成の場合であり、５mm以上と長い場合は１０〜５０°と傾斜させてブレードエッジ部が接触する構成に取り付ける場合である。
【００４０】
図１に示す本実施形態のクリーニング装置６は、図３に示すようにクリーニングブレード２０の長手方向内部にワイヤ２１を設けワイヤ２１を振動させ、像担持体１から残留トナーを除去する。この際、クリーニングブレード２０の長手方向内部に設けたワイヤ２１とクリーニングブレード２０は剛的に結合しており、ワイヤ２１と同様な振幅でクリーニングブレード２０が振動する。振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０.１〜４μmとすることで、ブレードニップ部に圧縮と緩和の振動が伝わり、球形、又は小径トナーのクリーニング性能が得られる。ニップ部に与える振動量は、前記押付け量より小さい値に設定しおり、安定な効果を得ることができる。すなわち、クリーニングブレード２０の振動により、像担持体１にも振動が伝わるが、これによってクリーニングブレード２０と像担持体１との摩擦力が低下し、クリーニングブレード２０のカット面がめくれる現象がなくなる。結果として、ブレードニップ部への球形トナー、小径トナーの入り込みを防止でき、球形トナー、小径トナーのクリーニング不良が無くなる。
【００４１】
同時に、クリーニングブレード２０の振動、またクリーニングブレード２０から像担持体１に振動が伝わることは、球形トナー自体を振動させることができ、トナーがＯＰＣ面上で活性に振動して像担持体との吸着力がなくなり、クリーニング性能が向上する。
【００４２】
さらに、ニップ部近傍の振動しているトナー群がバリヤーのような働き（振動トナー壁）をし、後続の像担持体１上トナーの侵入を防止することになり、真球に近い様な球形トナーについても全くクリーニング不良が発生しない状態となる。トナーの平均粒径は、一般に８〜１０μm、最近は重合法による製造方法によって球形形状と同時に小径化が進み、５μm前後のトナーを使用するようになってきた。上記クリーニング効果を得るためには、ブレード先端ニップ部における振動変位量として、トナーの平均粒径以下であればよく、駆動周波数によってはトナー平均粒子径の１／１０以下の振動量であっても十分な効果を得ることが出来る。
【００４３】
また、ブレード部材の振動によって像担持体にも振動が伝わることで、カット面のめくれが無くなることを既に記載したが、同時に像担持体の振動によってブレード近傍にある像担持体表面のトナーに振動が伝わる。振動変位量としてはブレード先端ニップ部において０.１〜４μmとすることで、ブレードに直接接していない近傍にあるトナー数個分の範囲わたって振動を与えることが可能であることも観察されている。
【００４４】
クリーニング装置６により像担持体１からクリーニングされたトナーは、トナー搬送部材によって、廃トナーとして図示しない廃トナーボトルに蓄えてサービスマンなどにより回収、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。また、本実施形態で用いるワイヤは、クリーニングブレードと比べて十分に剛性が高い金属製のものが望ましい。
【００４５】
よって、本実施形態によれば、像担持体に当接して残留するトナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを有するクリーニング装置において、像担持体である感光体に接するクリーニングブレードの長手方向内部に、ワイヤを設け、ワイヤを振動させることで、クリーニングブレードとワイヤが一体で振動するため、弾性体であるクリーニングブレードに効率良く振動を付与可能で、この振動により像担持体に残留するトナーの付着力が低下しクリーニング性能が向上及び安定する。
【００４６】
次に、本実施形態のクリーニング装置の動作の一例について説明する。
図３に示した振動方向（両矢印）は、クリーニングブレード２０の長手方向と水平方向に振動している概略図である。図３に示す矢印の方向に振動を与えることにより、像担持体残留したトナーに対してクリーニングブレードの長手方向と水平の力を与えることが可能となり、回転によりすり抜けるトナーが減少することで、クリーニング性能が向上する。また、振動が、像担持体にも伝達するため、像担持体とトナーとの付着力が減少し、クリーニング性能の向上につながる。
【００４７】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動を、クリーニングブレードの長手方向と水平に与えることにより、残留トナーを像担持体の左右に除去することが可能となる。
【００４８】
次に、本実施形態のクリーニング装置の動作の一例について説明する。
図４示した振動方向（両矢印）は、クリーニングブレード２０の長手方向と垂直方向に振動している概略図である。図４に示す矢印の方向に振動を与えることにより、像担持体残留したトナーに対してクリーニングブレードの長手方向と垂直の力を与えることが可能となり、ニップ部前面にクリーニングされて塊となった廃トナーに振動が伝達することで、トナーの流動性が向上し、像担持体から落下するだけでなく、回転によりすり抜けるトナーも減少することで、クリーニング性能が向上する。また、振動が、像担持体にも伝達するため、像担持体とトナーとの付着力が減少し、クリーニング性能の向上につながる。
【００４９】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動が、クリーニングブレードの長手方向と垂直である事により、クリーニングブレードと像担持体の間の摩擦により回転してすり抜けるトナーの摩擦力を低減させ、クリーニング性能が向上する。
【００５０】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図５は、振動を加える加振手段として圧電素子を用いた場合のクリーニング装置６の概略構成図である。
ここで、本実施形態の加振手段は圧電素子の一例として積層型のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス）を使用する。ＰＺＴは、電圧を印加することにより印加電圧と比例して伸縮する圧電効果を持つものである。したがって、ＰＺＴに固定されたワイヤ２１はＰＺＴの伸縮と同期して振動する。このような構成により、印加する電圧を制御して、ワイヤ２１を振動させることにより、一体化でクリーニングブレード２０も振動し、クリーニング性能が向上する。また、図５におけるＰＺＴの加振は、ブレード長手方向と水平方向に加振するものであり、ワイヤ２１両端に設けられたＰＺＴの駆動は、それぞれが同位相で駆動するように制御されている。なお、本実施形態では、加振手段としてＰＺＴを用いたが、これに限定されない。
【００５１】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレードと一体で振動するワイヤに加える振動が、ワイヤにＰＺＴを設けることにより、容易に振動を付与することが可能となる。また安価で、振動の振幅や周波数などの制御も容易である。
【００５２】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図６に示したのは、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と垂直方向に加振可能なＰＺＴを両端に設け、ＰＺＴが同じ大きさの振幅、同位相で振動するクリーニング装置の概略図である。ＰＺＴの駆動が逆位相であった場合は、クリーニングブレードのほぼ中央部で、振幅を持たない（実際には振幅が小さくなる）部分が発生するため（図７参照）、クリーニングブレード長手方向の振動状態が均一でなくなり、クリーニング特性に分布を持つ結果となる。したがって、両端に設けられたＰＺＴの駆動は、同位相であることにより、より安定したクリーニング特性が得られる。
【００５３】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と垂直方向に加振可能なＰＺＴを両端に設け、ＰＺＴが同じ大きさの振幅、同位相で振動する事により、ブレード長手方向に均一の振動を発生することが可能となり、像担持体の長手方向に均一の安定したクリーニング特性が得られる。
【００５４】
次に、本発明の別の実施形態であるクリーニング装置の一例について説明する。
図８及び１３に示したのは、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と水平方向に加振可能なＰＺＴを一端に、他端にはスプリングを設けた構造でＰＺＴが振動するクリーニング装置の概略図である。図８及び図９に示すように、ワイヤの一端をスプリングとし、そのスプリングの他端は固定とすることにより、ワイヤを加振するためのＰＺＴが１つで良く、電力の消費が２つ使う場合と比較して少ない。また、２つのＰＺＴを同位相で駆動するためには制御が必要となるが、本構成の場合は、単純に１つのＰＺＴを駆動するだけでこれに追従してスプリングが伸縮するため、構成が単純となる。
【００５５】
よって、本実施形態によれば、クリーニングブレード長手方向内部に設けられたワイヤの両端に、クリーニングブレード長手方向と水平方向に加振可能なＰＺＴを一端にまた、他端にはスプリングを設ける事により、クリーニングブレードの水平方向に均一な振動を付与することが可能となり、安定したクリーニング特性を得ることが可能となる。また、振動源としてＰＺＴが１つで実現可能であり、コスト的にもメリットがある。
【００５６】
クリーニングブレードにワイヤを用いて振動を加えた場合、ニップ部から像担持体にも振動が伝播する。ここで伝播される振動により、像担持体が音響放射面となり騒音を発生することが懸念される。一般に、人の可聴域の上限は２０ｋHz前後であり、これ以上の周波数であれば騒音として感じることがなくなる。そこで、ＰＺＴに印加する駆動周波数を２０ｋHz以上に設定して、像担持体に伝播される振動が２０ｋHz以上とすることで、騒音面に関して問題なく、クリーニング性能を向上させることが可能となる。
【００５７】
よって、通常、クリーニングブレードに振動を与えた場合、像担持体である感光体は、固有振動数で共鳴して騒音を発するが、本実施形態では、ＰＺＴからワイヤに与える振動の周波数が２０ｋHz以上である事によって、人間の可聴域以上の周波数であるため、振動しても騒音とならないので静音化に効果がある。
【００５８】
図１０は、上記いずれかのクリーニング装置を含むプロセスカートリッジの概略構成断面図である。
本実施形態においては、像担持体、帯電手段、現像手段、等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。クリーニング装置を着脱自在であるプロセスカートリッジ内に具備させることにより、メンテナンス性の向上、他の装置との一体交換が容易に行うことができるようになる。
【００５９】
次に、上記いずれかのクリーニング装置を含むプロセスカ−トリッジを備えた画像形成装置について説明する。
図１１は水平に延在する転写ベルトに沿って、上述したプロセスカートリッジを並置した形式の画像形成装置である。プロセスカートリッジはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色ごとに４つ配置されている。各プロセスカ−トリッジで現像された像担持体上の現像トナーは水平に延在する転写電圧が印加された転写ベルト３０に順次転写される。このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト上に多重転写され、転写材３１にまとめて転写される。そして、転写材上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。プロセスカートリッジはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【００６０】
通常、画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、又は、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかってしまったりしていた。
【００６１】
そこで、本実施形態のように、像担持体、帯電手段、現像手段の構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成することによって、ユーザによる交換も可能な小型で高耐久の画像形成装置を提供することができる。
【００６２】
よって、本実施形態のプロセスカートリッジによれば、クリーニング性能の向上、プロセスカートリッジの高耐久化が可能となると同時に、交換時のメンテナンス性向上が図れる。
【００６３】
また、本実施形態の画像形成装置によれば、クリーニング性能の向上、プロセスカートリッジの高耐久化と同時に、交換時のメンテナンス性向上を図った複数の色のプロセスカートリッジを備える画像形成装置が可能となる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式を採用した、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の動作の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の動作の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの動作の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態であるクリーニング装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態であるプロセスカートリッジの構成の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態である画像形成装置の動作の一例を示す断面図である。
【図１２】従来のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１３】従来のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１４】本発明のクリーニング装置におけるトナー状態の一例を模式的に示す図である。
【図１５】従来のクリーニング装置の状態の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１    像担持体
２    帯電手段
３    露光手段
４    現像手段
５    転写手段
６    クリーニング装置
７    除電手段
８、３１    転写材
２０、１０１    クリーニングブレード（ブレード部材）
２１    ワイヤ（ワイヤ手段の一例）
３０    転写ベルト