(57)【要約】【課題】スティックスリップによる振動をできるだけ低減させることにより、音響放射面からの鳴き騒音の低減を実現する。【解決手段】像担持体１に接触することによりクリーニングを行なうブレード６ｂと、このブレード６ｂを保持するためのホルダ６ｃからなるクリーニングブレード６ａを備え、像担持体１に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置６において、像担持体１とクリーニングブレード６ａ間のスティックスリップにより発生する振動の周波数とクリーニングブレード６ａの共振周波数が一致または近傍に存在しないように、クリーニングブレード６ａの共振周波数を設定する。【選択図】図１
2005215163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、
像担持体と前記クリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、前記クリーニングブレードの共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、
ホルダの板厚変更、Ｚ曲げ、コの字曲げ、抜きまたはそれらの組み合わせなどを施し、スティックスリップにより発生する振動の周波数とクリーニングブレードの共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、
像担持体とクリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、感光体研磨用ブレード、帯電手段、ＰＣＵの筐体、転写手段、転写ベルトユニット、中間転写ベルトのどれか１つと共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
重合トナー用クリーニング装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項５】
像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング手段を、請求項１〜４のいずれか１項記載のクリーニング装置としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項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。
【請求項７】
請求項５記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに前記プロセスカートリッジによって形成されたトナー像を転移させる第１転写手段と、前記中間転写ベルトが担持するトナー像を転写材に転写させる第２転写手段とを有し、色が異なるトナー像を前記中間転写ベルトに重ねて転写させるように、前記中間転写ベルトに対して前記プロセスカートリッジを複数並置させたことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コピー機・ＦＡＸ・プリンタなどの低騒音化、電子写真方式のコピー機・ＦＡＸ・プリンタなどにおけるクリーニングブレードと感光体間で発生する騒音の低騒音化に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音防止は吸音・遮音材による受動的な対策が中心だったが、逆相の音を意図的に出して干渉で消すという能動騒音制御（Active Noise Control）という考え方もある。この考え方は古くからあるが、実際の応用では高度な制御技術が必要で実現しなかった。
【０００３】
しかし、信号処理技術の進歩などの発展により、近年ようやく実現できるようになった。このようなアクティブノイズコントロールで有名なものは、冷蔵庫や自動車などに応用されたものがあり、これらは騒音に対して、スピーカなどを用い逆位相の音を出すことによって干渉させて音を打ち消すものである。
【０００４】
特許文献１には、能動的騒音制御方法を自動車などに応用した例が記載されている。さらに特許文献２には、能動的騒音制御方法を複写機に応用した例が記載されている。これらは、スピーカなどで騒音と逆位相の音を出し、騒音と干渉させ、騒音を打ち消している。このようにＯＡ機器等が発する騒音の機器外部への漏れを遮断するために、受動的騒音制御方法の消音装置や能動的騒音制御方法の消音装置が効果的に利用されている。また、帯電騒音の低減として特許文献３には、被加振体である感光体ドラムにダイナミックダンパを設けることによりドラムの振動を低減させ、結果として生じる騒音を低減させるというものが記載されている。
【特許文献１】特許第３０９７９２６号公報
【特許文献２】特開平５−１４２８８７号公報
【特許文献３】特開平７−１９９７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画像形成装置の感光体ユニットなどでは、クリーニングブレードと感光体間の摩擦によりスティックスリップが生じ、スティックスリップによる振動が加振源となって感光体から高音の騒音を発生したり、振動がクリーニングブレードからユニット筐体に伝播して騒音を発生する問題がある。残留トナーを除去するために、クリーニング装置は必要不可欠であり、これらの騒音の低減が望まれる。また、この騒音は、感光体の共振周波数とクリーニングブレードの共振により増幅される場合が多い。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、スティックスリップによる振動をできるだけ低減させることにより、音響放射面からの鳴き騒音の低減を実現したクリーニング装置、プロセスカートリッジおよ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】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、像担持体と前記クリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、前記クリーニングブレードの共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、ホルダの板厚変更、Ｚ曲げ、コの字曲げ、抜きまたはそれらの組み合わせなどを施し、スティックスリップにより発生する振動の周波数とクリーニングブレードの共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、像担持体に接触することによりクリーニングを行なうブレード部材と、このブレード部材を保持するためのホルダからなるクリーニングブレードを備え、像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置において、像担持体とクリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、感光体研磨用ブレード、帯電手段、ＰＣＵの筐体、転写手段、転写ベルトユニット、中間転写ベルトのどれか１つと共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１に係る発明において、重合トナー用クリーニング装置であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、像担持体と、帯電手段、現像手段、クリーニング手段より選ばれる少なくとも１つの手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング手段を、請求項１〜４のいずれか１項記載のクリーニング装置としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、画像形成装置において、請求項１〜４のいずれか１項記載のクリーニング装置を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、画像形成装置において、請求項５記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明において、中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに前記プロセスカートリッジによって形成されたトナー像を転移させる第１転写手段と、前記中間転写ベルトが担持するトナー像を転写材に転写させる第２転写手段とを有し、色が異なるトナー像を前記中間転写ベルトに重ねて転写させるように、前記中間転写ベルトに対して前記プロセスカートリッジを複数並置させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、像担持体とクリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数とクリーニングブレードホルダの共振周波数が一致または近傍に存在しないことにより、スティックスリップが振動源となるクリーニングブレードの振動が、ホルダの共振で振動増幅されず、これに伴い音響放射も低減することから低騒音化が可能となる。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、ホルダの板厚変更、Ｚ曲げ、コの字曲げ、抜きまたはそれらの組み合わせなどを施し、スティックスリップにより発生する振動の周波数とクリーニングブレードの共振周波数が一致または近傍に存在しないようにしたことで振動源となるクリーニングブレードの振動が、ホルダの共振で振動増幅されず、これに伴い音響放射も低減することから低騒音化が可能となる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、像担持体とクリーニングブレード間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と感光体研磨用ブレード、帯電ローラ、ＰＣＵの筐体、転写ローラ、転写ベルトユニット、中間転写ベルトのどれか１つと共振周波数が一致または近傍に存在しないことで、スティックスリップによる振動が共振せず、低騒音化が可能となる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、クリーニングによる騒音が低減するだけでなく、重合トナー用クリーニング装置であることで、高画質化が図れる。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、クリーニングによる騒音が低減するだけでなく、プロセスカートリッジとすることで、交換時のメンテナンス性向上が図れる。
【００２０】
請求項６〜８に係る発明によれば、クリーニングによる騒音の低減、プロセスカートリッジの交換時のメンテナンス性向上を図ったカラーの画像形成装置が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態におけるクリーニング装置を有する画像形成装置の要部を示す概略構成図である。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。
【００２３】
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。
【００２４】
露光手段３は、発光素子としてＬＤあるいはＬＥＤを使用し、帯電手段２によって帯電された像担持体１に画像データに基づいて変調した光を照射して、像担持体１に静電潜像を形成する。
【００２５】
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、現像領域における静電潜像に帯電したトナーを付着させて現像が行われる。
【００２６】
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に転写するものである。本実施形態によれば転写手段５として転写ローラを用いて転写を行っているが、コロトロン、転写ベルトなどを用いてもよい。
【００２７】
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ある。除電方式としてはＬＥＤなどを用いた光除電方式がある。
【００２８】
図１におけるクリーニング装置６には、クリーニングブレード６ａ、クリーニングブレード６ａによって掻き取られた廃トナーを回収する機構等が設けられており、クリーニングブレード６ａはブレード６ｂとブレード６ｂを保持するホルダ６ｃ等で構成され、ホルダ６ｃを介してブレード６ｂがクリーニング装置６の本体に取り付けられる。そして、クリーニング装置６を画像形成装置本体に装着したとき、ブレード６ｂが像担持体１に対して押し当てられることにより、像担持体１から残留トナーが除去される。
【００２９】
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ていない廃トナーボトルに蓄えられ、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手段４などに運ばれ現像に使用される。
【００３０】
図２に振動伝達率を示すグラフであり、図２のように、加振周波数／共振周波数が１になった時、すなわち共振周波数と加振周波数が一致した時、振動増幅率は最大となり、振動が大きくなる。また、加振周波数／共振周波数が√２より大きい範囲では、振動の増幅率は１より小さくなり、振動が低減されることを示す。
【００３１】
これは、クリーニング装置６におけるスティックスリップにおいても同様であり、スティックスリップの振動にホルダ６ｃが共振した場合には、クリーニングブレード６ａから像担持体１である感光体ドラムなどに与える加振力は増大する。さらに、クリーニングブレード６ａの共振周波数と像担持体１の共振周波数が一致または近傍に存在した場合、クリーニングブレード６ａによって増大された加振力が、さらに像担持体１で増幅され、結果として大きな振動を発生する。この振動により像担持体１が感光体ドラムであった場合は、感光体が音響放射面となって騒音を発生する。
【００３２】
本実施形態におけるクリーニング装置は、像担持体１とクリーニングブレード６ａ間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、クリーニングブレード６ａの共振周波数が一致または近傍に存在しないように構成したものであり、具体的には、加振周波数／共振周波数をｘとすると、１／√２＜ｘ≦√２以外の値を採るように、クリーニングブレード６ａの共振周波数の帯域を設定したものである。ここで、１／√２は半値幅でエネルギー消散が半分になるところであり、少なくともこの半値幅の帯域から外れるように構成されている。
【００３３】
このような構成により、スティックスリップの振動とクリーニングブレード６ａの共振周波数が一致または近傍に存在しないために、騒音の発生しないクリーニング装置が獲得可能である。また、振動によるトナーのすり抜けが原因となるクリーニング不良が低下するだけでなく、ブレード６ｂのエッジの老朽化低減にも効果がある。
【００３４】
図３はホルダを両端の２箇所で固定した場合のクリーニングブレードの振動モードの一例を示す斜視図であり、図３のように、低次の曲げモードが発生した場合、モードの腹となる部分では、共振時にクリーニングブレード６ａが大きく振動し、結果としてクリーニング不良や加振力が大きく騒音を発生する。
【００３５】
そこで、本実施形態によれば、図４，図５で示すように、ホルダ６ｃにおいて振動の腹となる部分の剛性を、板厚変更、Ｚ曲げ、コの字曲げ、抜きまたはそれらの組み合わせなどで変更することで共振モードを発生しなくすることが可能となり、クリーニングブレード６ａの振動が低減するため、騒音低減につながる。
【００３６】
像担持体１とクリーニングブレード６ａ間のスティックスリップにより発生する振動の周波数と、それに共振する可能性がある像担持体１としての感光体、感光体研磨用ブレード、帯電手段２としての帯電ローラ、ＰＣＵ（Photo Conductor Unit）の筐体、転写手段５としての転写ローラ、カラー画像形成装置における転写ベルトユニット、中間転写ベルトのどれか１つと共振周波数が一致または近傍に存在しないようにすることで騒音の発生を防止することが可能になる。
【００３７】
図６は図１に示す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り、１０はプロセスカートリッジを示す。通常、プロセスカートリッジは、帯電手段２、現像手段３、クリーニング装置６等の構成要素のうちの少なくとも１つと像担持体１とをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成したものであり、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。
【００３８】
本実施形態においては、プロセスカートリッジ１０内にクリーニング装置６を具備させている。このようにクリーニング装置６を含めてカートリッジ化したことにより、メンテナンス性の面で有利になり、上述した部品または装置に起因した故障が発生した場合、プロセスカートリッジ１０を交換するだけで、早期の原状回復が可能になるため、メンテナンスに係る作業時間の短縮化が図れる。また、像担持体１のクリーニング性を良好にすることが可能になり、プロセスカートリッジ１０の高寿命化に大きく寄与するようになる。
【００３９】
次に、図１に示すクリーニング装置を含むプロセスカートリッジを用いたカラーの画像形成装置に適応した実施の形態について説明する。
【００４０】
図７は図６に示すプロセスカートリッジを有するカラー画像形成装置であり、２０は転写ベルト、２１は２次転写ローラを示す。転写ベルト２０は複数の搬送ローラによって架設されており、水平に延在する転写ベルト２０に沿って各プロセスカートリッジ１０が並置されており、各プロセスカートリッジ１０に対して転写ベルト２０の循環移動方向下流側に２次転写ローラ２１が配置されている。
【００４１】
プロセスカートリッジ１０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。各プロセスカートリッジ１０で現像された像担持体１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２０に順次転写される。
【００４２】
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２０上に多重転写され、２次転写ローラ２１によって転写材８にまとめて転写される。そして、転写材８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。
【００４３】
通常、カラー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、クリーニング部や帯電部などの各ユニットが個別で故障したり、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いた。
【００４４】
そこで、本実施形態のように、像担持体１、帯電手段２、現像手段４の構成要素をプロセスカートリッジ１０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カラー画像形成装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態におけるクリーニング装置を有する画像形成装置の要部を示す概略構成図
【図２】振動伝達率を示すグラフ
【図３】ホルダを両端の２箇所で固定した場合のクリーニングブレードの振動モードの一例を示す斜視図
【図４】クリーニングブレードの構成を示す説明図
【図５】クリーニングブレードの構成を示す説明図
【図６】図１に示す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
【図７】図６に示すプロセスカートリッジを有するカラー画像形成装置
【符号の説明】
【００４７】
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
６ａ  クリーニングブレード
６ｂ  ブレード
６ｃ  ホルダ
７  除電手段
８  転写材
１０  プロセスカートリッジ
２０  転写ベルト
２１  ２次転写ローラ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005215163.tif 000007
【図７】
2005215163.tif 000008
【図３】
2005215163.tif 000009