(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置が備える像担持体表面を清掃するためのクリーニング装置において、
前記クリーニング装置は、
前記像担持体の回転方向上流から順に、第一クリーニングブレードと、
第二クリーニングブレードと、
を備え、
前記第一クリーニングブレードと前記第二クリーニングブレードの間に、前記像担持体表面のキャリアを捕集する、磁性体からなるキャリア捕集手段を具備する
ことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクリーニング装置において、
前記キャリア捕集手段が、クリーニング装置に対して着脱可能となっている
ことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、
前記第二クリーニングブレードが、研磨剤を含有し、接離可能である
ことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つに記載のクリーニング装置において、
前記キャリアが、重量平均粒径６５μｍ以下のキャリアである
ことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つに記載のクリーニング装置を有する
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、電子写真式画像形成装置のクリーニング装置及び画像形成装置に関するものである。また、複写機、レーザープリンター等のクリーニング装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、像担持体表面に残留したトナーを除去するために、回転させたファーブラシにて除去した後、弾性体からなるクリーニングブレードを当接させ、清掃する方式がある。この方式は、従来のファーブラシクリーニング方式とクリーニングブレード方式の利点を組み合わせた方式であり、近年１００枚／分近辺の高速機にも採用されている。
しかしながら、このクリーニング方式では、経時、環境、印字率等により、印刷品質の問題を生じることがある。その一つとして像担持体へのトナー固着がある。この問題は、トナーに外添されている添加剤が遊離して像担持体表面に付着すると、この付着した添加剤を起点としてトナーが累積し、その累積したトナーは添加剤によってブロックされ、そのトナーが徐々に像担持体表面に固着するものである。その結果、トナー像の地肌部に汚れが現われ、画像品質が著しく劣化するというものである。そのため従来は、像担持体を交換することで対処していた。
また画像形成装置に用いる感光体の高寿命化を目的として、少なくとも感光層の一番外側に硬い表層を設けて、耐磨耗性を高めることが広く行われている。しかしながら、表面の硬度が高い感光体を画像形成装置に適用する場合、感光体の耐磨耗性には有効であるが、感光体の表層に異物が付着しやすくなる。異物の種類としては、帯電装置において発生するオゾンと空気中の窒素が結合して形成される窒素化合物や用紙の紙成分がある。これらの成分は吸湿性が高いので、感光体に付着すると、高温高湿下では感光体表面が水分を吸収して低抵抗化し、電荷保持能力が部分的に低下する。このような場合、潜像を形成する際に表面の電荷がリークしてしまい、潜像パターンが崩れたり、あるいは潜像を形成することができなかったりするので、像流れと呼ぶ現象が発生する。この像流れは、単に見た目が悪いばかりでなく、文字部やバーコードのような細線部に発生すると識別できなくなり、致命的な画像欠陥である。
【０００３】
この対策としては、特許文献１には、クリーニング部材を研磨剤付きのクリーニングブレード（以後、研磨ブレードと呼ぶ）で構成して、感光体表層の異物を除去する技術が提案されている。また、研磨ブレードを常時像担持体に当接させて長時間使用した場合に懸念される像担持体の摩耗促進や傷の発生を抑制するために、研磨ブレードに接離機構を設けて、所定枚数に応じて接離させている。
また、特許文献２では、像担持体表面を研磨する第二クリーニングブレードが最も効果を発揮する条件（ゴム硬度、研磨粒子の平均粒径など）が、開示されている。しかしながら、第二クリーニングブレードに異物が付着した場合等の考慮は記載されておらず、像担持体の周方向へのスジ状の傷が発生する可能性が高いという問題点があった。
【０００４】
研磨ブレードは、ポリウレタンゴムのような弾性体に研磨剤を分散させたものが使用されており、エッジ部を感光体に接触させ、エッジ部と感光体表面を摩擦させることで固着トナーを除去する。従って、キャリアのような硬質な粒子が研磨ブレードエッジに付着した場合、キャリアが付着した部分に対応して、感光体表面に鋭利な傷を負わせてしまうという問題点があった。
そこで、多くの画像形成装置においては、研磨ブレードは第二クリーニングブレードとして、主に感光体に残留するトナーを除去することを目的とした第一クリーニングブレードの下流に設置される。
しかしながら、近年キャリアの小径化が進むにつれて、感光体へのキャリア付着量も増加傾向にあり、感光体に付着したキャリアが第一クリーニングブレードをすり抜けてしまう可能性も高くなってきた。また、キャリアの小径化により、十分に磁化されていないキャリアが画像形成装置内に飛散し、飛散したキャリアが研磨ブレード近傍にも達する虞があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９６７８１号公報
【特許文献２】特開２００５−６２８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、小径キャリアを適用した場合についても、感光体に傷を負わせることなく、感光体表面の固着トナーを除去し、良好な画像品質を維持するクリーニング装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明は、画像形成装置が備える像担持体表面を清掃するためのクリーニング装置において、前記像担持体の回転方向上流から順に、第一クリーニングブレードと、第二クリーニングブレードと、を備え、前記第一クリーニングブレードと前記第二クリーニングブレードの間に、前記像担持体表面のキャリアを捕集する、磁性体からなるキャリア捕集手段を具備することを特徴とするクリーニング装置である。
本発明は、前記キャリア捕集手段が、クリーニング装置に対して着脱可能となっていることを特徴とする。
本発明は、前記第二クリーニングブレードが、研磨剤を含有し、接離可能であることを特徴とする。
本発明は、前記キャリアが、重量平均粒径６５μｍ以下のキャリアであることを特徴とする。
また、本発明は、前記記載のクリーニング装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、前記解決するための手段によって、小径キャリアを適用した場合についても、感光体に傷を負わせることなく、感光体表面の固着トナーを除去し、良好な画像品質を維持するクリーニング装置及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１では、第一クリーニングブレード８ａがカウンター方式で適用されている。第二クリーニングブレード８ｂもカウンター方式で適用されており、感光体１上の付着物質を第二クリーニングブレード８ｂに突き当たった衝撃で除去することができ、良好な除去性能が得られる。このとき、第二クリーニングブレード８ｂの当接角は、５度以上２５度以下が好ましい。第二クリーニングブレード８ｂの当接角が５度未満であると、ブレードが腹当たりになってしまい、クリープ現象により経時で研磨機能を発揮しなくなる。また、２５度を超えるとジョブ終了時における感光体１の逆転でブレードめくれが発生してしまう。
【００１１】
第二クリーニングブレード８ｂの当接圧は、１０ｇｆ／ｃｍ以上６０ｇｆ／ｃｍ以下であることが好ましい。当接圧が１０ｇｆ／ｃｍ未満では当接圧が低いため、感光体１上の付着物は第二クリーニングブレード８ｂをすり抜けやすく、異物を十分に除去することができない。また、６０ｇｆ／ｃｍを超えると感光体１の膜削れ量が増加し、感光体１の寿命を短くするため好ましくない。
第二クリーニングブレード８ｂの硬度と、前記の当接圧の関係で得られる第二クリーニングブレード８ｂの感光体１への食い込み量は、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。前記の食い込み量となるように第二クリーニングブレード８ｂを設置することで、感光体１の膜削れ量を過剰に増加させることなく、付着物の除去を行う研磨ブレードとしての役割を十分に発揮させることができる。
【００１２】
一方、図２に示すように第一クリーニングブレード８ａがカウンター方式で、第二クリーニングブレード８ｂがトレーリング方式とすると、感光体１上の付着物除去能力は若干低下するが、トレーリング方式での当接により、第二クリーニングブレード８ｂのブレードめくれを回避することができる。このとき、第二クリーニングブレード８ｂの当接圧は、カウンター方式の当接と同様の理由により、１０ｇｆ／ｃｍ以上６０ｇｆ／ｃｍ以下であることが好ましい。前記範囲の当接圧で第二クリーニングブレード８ｂを当接させることにより、良好な異物除去性能を発揮する。
【００１３】
第二クリーニングブレード８ｂは、弾性材料に研磨剤粒子を含有させてなる研磨剤粒子含有層を有する研磨用ブレードである。感光体１上には、転写残トナー以外に、トナーから脱離した無機微粒子や、しみ出したワックス等の添加剤、あるいは記録紙の紙紛に含まれる炭酸カルシウム等の添加剤が付着する。これらの物質は、フィルミングを起こしたり、核からやがて塊にまで成長したりする。第二クリーニングブレード８ｂは、このような感光体１上の付着物質を削り取って除去する研磨用ブレードである。
【００１４】
研磨用ブレードは、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等の弾性材料に、研磨剤粒子を混合して遠心成形によりシート状に成形され、それを切断することにより作られる。弾性材料としては、好ましくは、ゴム硬度が６５度以上８５度以下の上記のゴム材料がよい。硬度が６５度より小さいとブレードの摩耗の進行が早く、また、硬度が８５度より大きいとブレードのエッジが欠けやすくなるからである。より好ましくは、耐摩耗性の観点から上記ゴム硬度を有するウレタンゴムである。
【００１５】
研磨剤粒子としては、窒化珪素等の窒化物、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、マイカ、珪酸カルシウム等の珪酸塩、炭酸カルシウム、石膏等の石灰質物質、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化アルミニウム、炭化ジルコニウム等の炭化物、酸化セリウム、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の酸化物が挙げられる。この中でも、研磨力に優れている酸化セリウムが好ましい。
【００１６】
図３に第一クリーニングブレード８ａと第二クリーニングブレード８ｂ間に、キャリア捕集部材１５として、十分に磁化した磁性体を設置した例を示す。この捕集部材１５は感光体１に対してギャップｄ＝１．５ｍｍを隔てて配置し、感光体１に対向する面の磁束密度を８０ｍＴとした磁性体で構成した。なお、キャリア捕集部材１５の磁性体は、第二クリーニングブレード８ｂのホルダ（板金）にステーを設け、その上に乗せる。ホルダに板金を用いることで、磁性体を固定させつつ、着脱も容易な構成としている。
キャリア捕集部材１５により、第二クリーニングブレード８ｂへのキャリア付着を防ぎ、スジ状の異常画像の発生を未然に防ぐことができた。また、キャリア捕集部材１５に磁性体を用いることで、第一クリーニングブレード８ａをすり抜けたキャリアを捕集し、スジ状の異常画像の発生を防ぐことができた。さらに、キャリア捕集手段１５がクリーニング装置８に対して着脱可能とすることで、捕集したキャリアの回収を容易にし、キャリア捕集手段１５を再利用することが可能になった。
【００１７】
キャリア捕集機構１５の有無でスジ状画像を１０万枚プリントまで確認した結果を図４に示す。スジ画像ランクはランク５をスジ画像なしでランクが下がるにつれてスジ画像も悪くなる。ランク４以上を許容範囲とする。５万枚プリント時点でキャリア捕集機構１５なしでは許容範囲ぎりぎりで、１０万枚時点では許容できないレベルのスジ画像が発生している。一方、キャリア捕集機構１５ありでは、１０万枚に至るまでスジ画像の発生はなかった。
【００１８】
また、図１及び図２に示すクリーニング装置において、第二クリーニングブレード８ｂの感光体１への当接は、適宜タイミングを取って間欠当接させる構成とすると良い。この場合、第二クリーニングブレード８ｂには、ソレノイド、カム等を利用した離間機構を設ける必要がある。接離機構を設けた例を図５に示す。間欠当接のタイミングは、画像形成装置に印刷カバレッジを計数する機構を設け、その検知値に基づいて当節のＯｎ、Ｏｆｆを切り換える。本実施例では、表１の結果に基づいてカバレッジが１０％未満の場合は当接せず、１０％以上の場合は当接するように設定した。このように、必要な場合のみ第二クリーニングブレード８ｂを当接することで、感光体１へのトナー固着による不具合の抑制とキャリアによる感光体１へのスジ状の傷を抑制することを両立することができる。
【００１９】
【表１】
0004712596.tif 000002
【００２０】
また、近年増加傾向にある小径キャリアを用いた画像形成装置においては、本実施例のクリーニング装置８を適用することで、不具合なく、安定した画像品質を提供することができる。図６にキャリア捕集手段１５を用いない場合の、キャリア径を振った場合のスジ画像ランクの推移、図７にはキャリア捕集手段１５を用いた場合のスジ画像ランクの推移、図８にキャリア捕集手段１５と第二クリーニングブレード接離機構を組み合わせた場合のスジ画像ランクの推移を示す。
粒径が８０μｍのキャリアを用いた場合、キャリア捕集機構１５の有無にかかわらず、スジ画像ランクは許容範囲を満足できるが、粒径が６５μｍ以下のキャリアでは、キャリア捕集機構１５がない場合、キャリア径が小さくなるにつれて、スジ画像ランクの悪化が早まっていく。これらの小径キャリアであっても、キャリア捕集機構１５を設けることで、１０万枚プリントにわたり、スジ画像は許容レベルを維持することができる。さらに、第二クリーニングブレード８ｂを間欠当接することで、ほとんどスジ画像は発生しないことがわかる。
【００２１】
なお本発明が対象とするクリーニング装置８と、画像形成装置は、図１乃至図４の構成に限るものではなく、感光体１上のトナー像を一旦転写されて担持する中間転写体を備える構成や、多色画像を形成するために感光体１を複数備える構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】クリーニング装置を示す図である。
【図２】クリーニング装置を示す図である。
【図３】本発明のクリーニング装置を示す図である。
【図４】キャリア捕集機構の有無でスジ状画像を１０万枚プリントまで確認した結果を示す図である。
【図５】接離機構を設けた例を示す図である。
【図６】キャリア捕集手段を用いない場合の、キャリア径を振った場合のスジ画像ランクの推移を示す図である。
【図７】キャリア捕集手段を用いた場合のスジ画像ランクの推移を示す図である。
【図８】キャリア捕集手段と第二クリーニングブレード接離機構を組み合わせた場合のスジ画像ランクの推移を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  感光体
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
６  転写装置
８  クリーニング装置
８ａ  第一クリーニングブレード
８ｂ  第二クリーニングブレード
８ｅ  接離カム
１５  キャリア捕集部材
【図１】
0004712596.tif 000003
【図２】
0004712596.tif 000004
【図３】
0004712596.tif 000005
【図４】
0004712596.tif 000006
【図５】
0004712596.tif 000007
【図６】
0004712596.tif 000008
【図７】
0004712596.tif 000009
【図８】
0004712596.tif 000010