(57)【要約】【課題】像担持体との間で生じる騒音を効果的に低減できるクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置の提供を目的としている。【解決手段】本発明のクリーニング装置６は、像担持体１に当接して像担持体１上に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２５を有し、クリーニングブレード２５が、像担持体１と接触することにより像担持体１上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材２５ａと、ブレード部材２５ａを保持するためのホルダー２０とから成り、像担持体１とクリーニングブレード２５の共振周波数が互いに一致または近傍に存在しない。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成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の共振周波数が互いに一致または近傍に存在しないことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、
ホルダーは、固定するポイントが３箇所以上あり、発生するその曲げモードの腹の位置で固定されていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、
ホルダーとホルダーを固定するための部材との間に弾性体が介挿されていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、
ホルダーが振動減衰性を有する非金属であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成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との間のスティックスリップにより発生する騒音の周波数と同様の共振周波数を持つ振動系を、クリーニングブレードに設けたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項６】
振動系を複数有していることを特徴とする請求項５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
像担持体と、この像担持体上に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、クリーニング手段が請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、帯電手段と、現像手段と、転写手段と、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置とを一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項８に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有し、各プロセスカートリッジの現像手段が異なる色の現像を行なってカラー画像を形成してい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、電子写真方式のコピー機・ＦＡＸ・プリンタなどに設けられる低騒音型のクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の騒音防止は、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能動騒音制御（Active Noise Control）の考え方も古くからある。しかし、この能動騒音制御は、実際の応用では高度な制御技術が必要であるため、実現しなかった。近年ようやく、信号処理技術の進歩などの発展で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、スピーカー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。
【０００３】
特許文献１では、能動的騒音制御方法を自動車などに応用した例を記載している。更に特許文献２では、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−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では、被加振体である感光体ドラムにダイナミックダンパーを設けることによりドラムの振動を低減し結果として生じる騒音を低減するものである。
【０００４】
【特許文献１】特許第０３０９７９２６号
【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。この騒音は、感光体（像担持体）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く、これらの振動を出来るだけ低減させることが必要である。
【０００６】
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、像担持体との間で生じる騒音を効果的に低減できるクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成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の共振周波数が互いに一致または近傍に存在しないことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載された発明は、像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、ホルダーは、固定するポイントが３箇所以上あり、発生するその曲げモードの腹の位置で固定されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載された発明は、像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、ホルダーとホルダーを固定するための部材との間に弾性体が介挿されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載された発明は、像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成るクリーニング装置において、ホルダーが振動減衰性を有する非金属であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載された発明は、像担持体に当接して像担持体上に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し、前記クリーニングブレードが、像担持体と接触することにより像担持体上のトナーを掻き落としてクリーニングを行なうブレード部材と、ブレード部材を保持するためのホルダーとから成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との間のスティックスリップにより発生する騒音の周波数と同様の共振周波数を持つ振動系を、クリーニングブレードに設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載された発明は、請求項５に記載された発明において、振動系を複数有していることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載された発明は、像担持体と、この像担持体上に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、クリーニング手段が請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置を有していることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載されたプロセスカートリッジは、像担持体と、帯電手段と、現像手段と、転写手段と、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクリーニング装置とを一体的に備え、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載された画像形成装置は、請求項８に記載のプロセスカートリッジを少なくとも２つ以上有し、各プロセスカートリッジの現像手段が異なる色の現像を行なってカラー画像を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、担持体との間で生じる騒音を効果的に低減できるクリーニング装置およびこのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は発明に係る画像形成装置の概略構成図である。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。本実施例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。その他の現像方式としては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。
【００２２】
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。本実施例では転写ローラを用いて転写を行っている。コロトロン、転写ベルトなどの転写手段を用いてもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
図１におけるクリーニング装置６は、振動部材とブレード部材などで構成され、ブレード部材を像担持体１に対して押しあてることにより、像担持体１から残留トナーを除去する。
【００２５】
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。
【００２６】
図２に振動伝達率のグラフを示した。同図のように、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とが一致した時、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。これは、クリーニング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によりクリーニングブレード２５が共振した場合に、クリーニングブレード２５から像担持体である感光体ドラムなどに与える加振力は増大する。更に、クリーニングブレード２５の共振周波数と像担持体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２５によって増大された加振力が、更に像担持体で増幅され、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。したがって、像担持体とクリーニングブレード２５の共振周波数が一致又は近傍に存在しない事で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、クリーニングブレードを構成するブレード部材２５ａのエッジの老朽化低減にも効果がある。
【００２７】
図３に、ホルダー２０を２箇所Ａ，Ｂで固定した場合のクリーニングブレード２５の振動モードの一例を示す。同図のように、低次の曲げモードが発生した場合、モードの腹２２となる部分では、共振時にクリーニングブレードが大きく振動し、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。したがって図４で示すような、振動の腹２２となる部分で、ネジ等の固定部材３０により拘束することにより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２５の振動が低減するため、騒音低減につながる。
【００２８】
図５にホルダー２０とホルダー２０を固定するための部材２９との間に弾性体３５を介することを特徴としたクリーニング装置の概略図を示した。同図のように、弾性体３５を介すことによりブレード部材２５で発生したスティックスリップ振動（物体を滑らす時に、途中で引っかかったり滑ったりを繰り返す現象）が弾性体３５により振動、熱エネルギーとして消散されホルダー２０の振動による騒音が低減する。また、弾性体３５としては限定しないがゴムや発泡材など振動減衰性が高いものが好ましい。
【００２９】
また、本実施形態では、像担持体１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２５が、像担持体１と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２５ａとブレード部材２５ａを保持するためのホルダー２０とからなる構成において、ホルダー２０が減衰性の高い非金属によって形成されている。これにより、ホルダー２０自身での減衰が大きく振動増幅率が一般的な金属と比較して低いため、騒音発生時の加振力が低下し、騒音も低減する。
【００３０】
像担持体１とクリーニングブレードとの間のスティックスリップにより発生する騒音の周波数と同様の共振周波数を持つ振動系４０を、クリーニングブレード２５に設けた概略図を図６に示した。同図に示したように、振動系４０は質量ｍとバネ定数ｋにより構成され、振動系の固有振動数ｆは、下記式によって算出される。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
この周波数を、騒音の周波数と一致させることによって、この振動系４０によりエネルギーを消散し、被加振体となる像担持体１としての感光体への振動伝達が減少し、結果として騒音の低減につながる。
【００３３】
前記クリーニング装置において、スティックスリップによるブレード鳴きの騒音の発生周波数が複数であった場合、それぞれの周波数に対して騒音の低減を行なう必要がある。そのために、複数の騒音周波数に対して振動系を設計し、複数の振動系４０（図７参照）によって振動エネルギーを消散し騒音の低減が可能である。
【００３４】
図８は本発明のクリーニング装置を含むプロセスカ−トリッジＣの概略構成断面図である。本発明においては、像担持体１、帯電手段２、現像手段４、等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカ−トリッジＣとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジＣ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−ニング装置を着脱自在であるプロセスカ−トリッジＣ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。
【００３５】
次に、上記クリーニング装置を含むプロセスカ−トリッジＣを用いたカラーの画像形成装置に適応した実施例について説明する。
【００３６】
図９は水平に延在する転写ベルト５０に沿って、上述したプロセスカ−トリッジＣを並置した形式のカラー画像形成装置である。プロセスカ−トリッジＣ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Ｃ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５０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５２にまとめて転写される。そして、転写材５２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−トリッジＣ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。
【００３７】
通常、カラーの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、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係っていた。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−トリッジとして一体に結合して構成することによって、ユーザー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。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、像担持体１とクリーニングブレード２５の共振周波数が一致又は近傍に存在しない事により、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２５の振動が、像担持体１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。
【００３９】
また、本実施形態では、ホルダー２０を固定するポイントが３箇所以上である事によって、クリーニングブレード２５自身が多点で拘束されることにより振動の振幅量が低減し、スティックスリップによる騒音を低減できる。また、拘束点が増えることにより、ブレード長手方向で曲げの振動モード数が減り、像担持体との共振周波数一致を防ぐことが容易となる。
【００４０】
また、本実施形態では、ホルダー２０とホルダー２０を固定するための部材２９との間に弾性体３５を介する事によって、スティックスリップによる振動が弾性体３５による減衰効果によって低減され、低騒音化が可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では、ホルダー２０が減衰性の高い非金属であることにより、クリーニングブレード２５自身での振動増幅は金属と比較して少ないため、低騒音化が可能となる。
【００４２】
また、本実施形態では、像担持体１とクリーニングブレード２５との間のスティックスリップにより発生する騒音の周波数と同様の共振周波数を持つ振動系４０を、クリーニングブレード２５に設けた事によって、この振動系４０は動吸振器の役割を行い、クリーニングブレード２５が振動する代わりに、この振動系４０がエネルギーを消散するため、クリーニングブレード２５や像担持体１の振動が低減され、低騒音化が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態では、振動系４０を複数持つ事によって、複数の周波数に対して振動系４０がエネルギーを消散するため、クリーニングブレード２５及び像担持体１の振動が低減し、低騒音化が可能となる。また、本実施形態では、クリーニング装置におけるスティックスリップ騒音が低減可能な画像形成装置を実現できる。
【００４４】
また、本実施形態では、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Ｃとすることで、交換時のメンテナンス性向上が図れる。
【００４５】
また、本実施形態では、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画像形成装置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーニング装置が設けられた画像形成装置の主要部の概略図である。
【図２】振動伝達率のグラフである。
【図３】ホルダーを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図である。
【図４】振動の腹となる部分でホルダーを拘束することにより共振モードの発生を防止した状態を示す平面図である。
【図５】ホルダーとホルダーを固定するための部材との間に弾性体を介挿した状態を示す断面図である。
【図６】振動系を備えたクリーニング装置の概略図である。
【図７】複数の振動系を備えたクリーニング装置の概略図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジの概略図である。
【図９】図８のプロセスカートリッジを複数備えたカラー画像形成装置の主要部の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      像担持体
６      クリーニング装置
２０    ホルダー
２５    クリーニングブレード
２５ａ  ブレード部材
４０    振動系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005338211.tif 000008
【図６】
2005338211.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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