(57)【要約】【課題】  像担持体とクリーニングブレードとの摩擦に起因する問題点を解決することによって信頼性がある画像形成装置のクリーニング装置を提供する。【解決手段】  像担持体上に接触して像担持体上のトナー像が転写された後の残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングする画像形成装置のクリーニング装置において、クリーニングブレードの一部を他の部位と比較して異なるヤング率の材料にすることによって、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数との差を大きくしたことを特徴とする。【選択図】          図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に接触して像担持体上のトナー像が転写された後の残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングする画像形成装置のクリーニング装置において、
クリーニングブレードの一部を他の部位と比較して異なるヤング率の材料にすることによって、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数との差を大きくしたことを特徴とする画像形成装置のクリーニング装置。
【請求項２】
クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における略中央部を他の部位と比較してヤング率の高い材料で形成することによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくした請求項１記載の画像形成装置のクリーニング装置。
【請求項３】
クリーニングブレードを保持するブレードホルダーにクリーニングブレードが保持される部位又は同部位の一部を他の部位と比較してヤング率の高い材料で形成することによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくした請求項１記載の画像形成装置のクリーニング装置。
【請求項４】
第４振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数との差が８００Ｈｚ以上である請求項２記載の画像形成装置のクリーニング装置。
【請求項５】
第４振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数との差が１２００Ｈｚ以上である請求項３記載の画像形成装置のクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体上に接触して像担持体上のトナー像が転写された後の残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングする画像形成装置のクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００１−２８２０１０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７４５９号公報
【０００３】
一般に、画像形成装置のクリーニング装置としては、像担持体上に接触して像担持体上のトナー像が転写された後の残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングするものが知られている。
【０００４】
従来、上記の画像形成装置のクリーニング装置では、クリーニングブレードが異常振動する場合があるとういう問題点がある。
【０００５】
そこで、クリーニングブレードの異常振動を抑制する技術として下記のものが開示されている。
【０００６】
第1には、トナー像が形成される像担持体と、該トナー像が転写される記録材を担持搬送する記録材担持搬送手段と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写すべく作用する転写帯電手段と、前記記録材担持搬送手段に当接し、その表面を清掃する板状クリーニング部材と、を有する画像形成装置において、画像形成時以外の所定タイミングにて、前記像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を前記記録材担持搬送手段に直接転写し、さらに前記板状クリーニング部材まで到達させることを特徴とする画像形成装置、
また、トナー像が形成される像担持体と、該トナー像が転写される中間転写体と、該中間転写体上のトナー像を記録材に転写すべく作用する転写帯電手段と、前記中間転写体に当接し、その表面を清掃する板状クリーニング部材と、を有する画像形成装置において、画像形成時以外の所定タイミングにて、前記像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を前記中間転写体上に転写し、さらに前記板状クリーニング部材まで到達させることを特徴とする画像形成装置が知られている（特許文献1参照）。
本例によれば、画像形成時以外の所定タイミングにて、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を記録材担持搬送手段または中間転写体に転写し、さらに板状クリーニング部材まで到達させることにより、長期使用においても低コストで良好なクリーニング性能を維持しつつ、異音や異常振動、めくれの発生を防止でき、良好な画像を得ることができ、良好な使用環境を維持でき、さらに、板状クリーニング部材、記録材担持搬送手段、および中間転写体の長寿命化を達成できる。
【０００７】
第２には、静電潜像を形成する感光体に当接して、その表面をクリーニングするクリーニングブレードを備えるクリーニング装置において、前記クリーニングブレードは、１０Ｈｚの正弦波振動を与えたときの損失正接（ｔａｎδ）のピーク温度が２〜−３０℃の範囲内にあることを特徴とするクリーニング装置が知られている（特許文献２参照）。
本例によれば、クリーニングブレードの損失正接ｔａｎδを１以下であって、温度ピークを２℃以下にすることで、ブレードめくれ又はブレードの振動による鳴き、ビビリの発生を抑えることができる。また、実用上の温度範囲における損失正接ｔａｎδの温度に対する傾きを小さくすることで、高温又は低温の環境条件下でもブレードめくれ又はブレードの振動による鳴き、ビビリの発生を抑えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術の場合では、画像形成される画像データ量、画像形成装置の使用時間、及びクリーニング装置の環境変化等によって、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦が大きく変化するので振動低減効果は十分ではなく未だ異常振動が発生する場合がある。特に、高温・高湿環境下では高周波振動が発生しやすく、クリーニングブレードの鳴き及び過度摩擦等の原因となって、画像形成装置全体の性能に悪影響を及ぼす結果となっている。更に、具体的には、第１の例の場合では、トナーによる研磨及び潤滑作用だけで像担持体とクリーニングブレードとの摩擦を完全に制御するのは困難である。また、第２の例の場合では、振動低減効果が制限されているという問題点がある。
【０００９】
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って、その目的とするところは、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦に起因する問題点を解決することによって信頼性がある画像形成装置のクリーニング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】
【００１０】
即ち、本発明は、像担持体上に接触して像担持体上のトナー像が転写された後の残留トナーをクリーニングブレードでクリーニングする画像形成装置のクリーニング装置において、クリーニングブレードの一部を他の部位と比較して異なるヤング率の材料にすることによって、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数との差を大きくしたことを特徴とする。
これによれば、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードと第５次振動モードとが連成することで自励振動することを防止することができる。
【００１１】
本発明において、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における略中央部を他の部位と比較してヤング率の高い材料で形成することによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくすることができる。
【００１２】
また、本発明において、クリーニングブレードを保持するブレードホルダーにクリーニングブレードが保持される部位又は同部位の一部を他の部位と比較してヤング率の高い材料で形成することによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クリーニングブレードの像担持体の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードと第５次振動モードとが連成することで自励振動することを防止することができ、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦に起因する問題点を解決することによって信頼性がある画像形成装置のクリーニング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】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
[参考例]
図１〜図５は、本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置おける参考例を示す図である。
【００１６】
図１は、本参考例における画像形成装置を示す概略図である。画像形成装置には、像担持体である感光体ドラム１が設けられている。感光体ドラム１は、円筒状に形成されている。また、感光体ドラム１上には、画像情報に対応する静電潜像及び静電潜像をトナーで可視化されたトナー像が形成される。また、感光体ドラム１は、前後方向の軸に対して時計回り方向に回転する。感光体ドラム１の周辺には、感光体ドラム１上を帯電させる帯電装置２が設けられている。また、感光体ドラム１の周辺であって感光体ドラム１の回転方向に向けて帯電装置２の下流側には、帯電装置２で帯電された感光体ドラム１上に静電潜像を形成する露光装置３が設けられている。また、感光体ドラム１の周辺であって感光体ドラム１の回転方向に向けて露光装置３の下流側には、現像装置４が設けられている。現像装置４は、感光体ドラム１に形成されている静電潜像をトナーで可視化するものである。また、感光体ドラム１の周辺であって感光体ドラム１の回転方向に向けて現像装置４の下流側には、転写装置５が設けられている。転写装置５は、現像装置４で感光体ドラム１にトナーで可視化されたトナー像を記録媒体８に転写するものである。また、感光体ドラム１の周辺であって感光体ドラム１の回転方向に向けて転写装置５の下流側には、感光体ドラム１上にトナーで可視化されたトナー像が転写装置５で記録媒体８に転写された後、感光体ドラム１上に残存するトナーを取り除く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６が設けられている。また、記録媒体８の搬送下流側には、記録媒体８上に転写装置５で転写された未定着トナー像を記録媒体８上に定着させる定着装置７が設けられている。
【００１７】
以上における画像形成装置では、最初に感光体ドラム１が帯電装置２で帯電される。次いで、画像情報に対応する静電潜像が露光装置３で書き込まれる。そして、静電潜像が現像装置４でトナー像として可視化される。次いで、記録媒体８にトナー像を転写装置５で転写する。そして、感光体ドラム１上に残存するトナーをクリーニング装置６でクリーニングする。尚、記録媒体８上に転写された未定着トナー像は、定着装置７で記録媒体８上に定着される。そして、定着装置７から記録媒体８が排出される。
【００１８】
図２は、本参考例における画像形成装置のクリーニング装置６を示す図である。クリーニング装置６は、クリーニングブレード１０及びブレードホルダー１２から概略構成されている。ブレードホルダー１２は、クリーニングブレード１０が感光体ドラム１に接触するようにクリーニングブレード１０を保持している。尚、クリーニングホルダー１２は、装置フレーム等に固定されている。クリーニングブレード１０がクリーニングホルダー１２に保持されている状態でのクリーニングブレード１０の寸法パラメータは、例えば、下記のようになっている。クリーニングブレード１０の感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の長さである全長は、Ｌ＝１２ｍｍである。クリーニングブレード１０がクリーニングホルダー１２に保持されている部位の感光体ドラム１側である端からクリーニングブレード１０が感光体ドラム１に接触している端までのクリーニングブレード１０の自由長は、ｌ＝８ｍｍである。クリーニングブレード１０の厚さは、ｔ＝２ｍｍである。クリーニングブレード１０が感光体ドラム１に接触してクリーニングブレード１０が撓む角度は、θ＝２５°である。クリーニングブレード１０が感光体ドラム１に接触してクリーニングブレード１０が撓む長さは、δ＝１．２ｍｍである。また、クリーニングブレード１０の材料パラメータは、例えば、下記のようになっている。クリーニングブレード１０のヤング率は、Ｅ＝８．０×１０6Ｎ／ｍ2である。クリーニングブレード１０に密度は、ρ＝１．５×１０3ｋｇ／ｍ3である。尚、クリーニングブレード１０の材料は、例えば、ウレタンゴムである。
【００１９】
図３は、上記に例示した数値を用いてクリーニングブレード１０を数値解析した結果である固有振動モードを示す図である。図３（ａ）は第１次振動モード、図３（ｂ）は第２次振動モード、図３（ｃ）は第３次振動モード、図３（ｄ）は第４次振動モード、及び図３（ｅ）は第５次振動モードである。本解析結果、第４次振動モードは曲げ振動がメイン、第５次振動モードは伸縮振動がメインであって、クリーニングブレード１０が感光体ドラム１と摩擦することによって、第４次振動モードと第５次振動モードが連成して自励振動に至る可能性があることが判る。第４次振動モードと第５次振動モードとがクリーニングブレード１０と感光体ドラム１との摩擦によって自励振動に至るか否かは、クリーニングブレード１０の構造と密接な関係がある。自励振動するための一要因としては、２つの固有振動モードの周波数の近接度が挙げられる。近接度が大きければ、即ち、２つの固有振動モードの周波数が近ければ、２つの固有振動モードが連成して自励振動する確率が高くなる。上記に例示したクリーニングブレード１０によれば、第４次振動モードの周波数は４．７７ｋＨｚ、第５次振動モードの周波数が５．２７ｋＨｚであって、第４次振動モードの周波数と第５次振動モードの周波数の差は５００Ｈｚである。
【００２０】
図４は、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード１０の連成振動系において、クリーニングブレード１０と感光体ドラム１との摩擦係数が０．７として数値計算した結果の固有値を示す図である。本解析結果、固有値の実数部が正となる固有値（４次モード）が得られ自励振動するのが判る。
【００２１】
図５は、クリーニングブレード１０と感光体ドラム１との摩擦係数をパラメータとして、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード１０の連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。横軸は、クリーニングブレード１０と感光体ドラム１との摩擦係数であって、縦軸は、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード１０の連成振動系における固有値の実数部（４次及び５次モード）である。本解析結果、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード１０の連成振動系は、クリーニングブレード１０と感光体ドラム１との摩擦係数が０．６以上で不安定となって自励振動することが判る。尚、ある振動系が自励振動に至るか否かは、固有値の実数部が０以上である場合である。
【００２２】
[第１の実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置における第１の実施形態について説明する。尚、本実施形態において、参考例に示す構成と同一の構成については、同一符号を付すことでその説明を省略する。
【００２３】
図６は、本実施形態における画像形成装置のクリーニング装置を示す図である。本クリーニング装置は、クリーニングブレード２０とブレードホルダー２２とから概略構成されている。クリーニングブレード２０は、感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の断面における略中央部をクリーニングブレード１０と比較してヤング率の高い材料で形成したものである。感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の断面における略中央部（高硬度層）におけるヤング率は、例えば、Ｅ＝８．０×１０7Ｎ／ｍ2である。高硬度層の厚さは、ｔ＝０．２ｍｍである。上記に例示した数値を用いてクリーニングブレード２０を数値解析した結果、第４次振動モードの周波数は５．１８ｋＨｚ、及び第５次振動モードの周波数は６．１２ｋＨｚであって、第４次振動モードで約４００Ｈｚ、及び第５次振動モードで約８５０Ｈｚ大きくなった。これは、第４次振動モードでは曲げ振動がメインであって、高硬度層が曲げ変形の小さい部位である中立面付近にあるので影響が小さいく、第５次振動モードでは伸縮振動がメインであって、高硬度層が伸縮振動と同じ方向にあるので影響が大きいためである。本解析結果、第４次振動モードと第５次振動モードとの差が約９４０Ｈｚと拡大して、クリーニングブレード１０の連成振動系に対してクリーニングブレード２０の連成振動系が自励振動する可能性は小さくなっていることが判る。
【００２４】
図７は、クリーニングブレード２０と感光体ドラム１との摩擦係数をパラメータとして、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード２０の連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。横軸は、クリーニングブレード２０と感光体ドラム１との摩擦係数であって、縦軸は、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード２０の連成振動系における固有値の実数部（４次及び５次モード）である。本解析結果、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード２０の連成振動系は、クリーニングブレード２０と感光体ドラム１との摩擦係数が１．５以上で不安定となって自励振動することが判る。
【００２５】
従って、本実施形態によれば、クリーニングブレード２０の感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の断面における略中央部を高硬度層とすることによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくすることができ、クリーニングブレード２０の感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードと第５次振動モードとが連成することで自励振動するクリーニングブレード２０と感光体ドラム１との最小摩擦係数（安定領域）を参考例の場合と比較して大きくすることができる。
【００２６】
[第２の実施形態]
次に、本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置における第２の実施形態について説明する。尚、本実施形態において、参考例に示す構成と同一の構成については、同一符号を付すことでその説明を省略する。
【００２７】
図８は、本実施形態における画像形成装置のクリーニング装置を示す図である。本クリーニング装置は、クリーニングブレード３０とブレードホルダー３２とから概略構成されている。クリーニングブレード３０は、クリーニングブレード３０を保持するブレードホルダー３２にクリーニングブレード３０が保持される部位をクリーニングブレード１０と比較してヤング率の高い材料で形成したものである。ブレードホルダー３２にクリーニングブレード３０が保持される部位（高硬度層）におけるヤング率は、例えば、Ｅ＝８．０×１０7Ｎ／ｍ2である。クリーニングブレード３０がブレードホルダー３２に保持されている端からの高硬度層の長さは、Ｗ＝２ｍｍである。上記に例示した数値を用いてクリーニングブレード３０を数値解析した結果、第４次振動モードの周波数は４．８１ｋＨｚ、及び第５次振動モードの周波数は６．０５ｋＨｚであって、第４次振動モードで約４０Ｈｚ、及び第５次振動モードで約７８０Ｈｚ大きくなった。これは、第４次振動モードでは曲げ振動がメインであって、クリーニングブレード３０がブレードホルダー３２に保持されている部位の高硬度層においては曲げ変形が小さく、第５次振動モードでは伸縮振動がメインであって、クリーニングブレード３０がブレードホルダー３２に保持されている部位の高硬度層の影響が大きいためである。本解析結果、第４次振動モードと第５次振動モードとの差が約１２００Ｈｚと拡大して、クリーニングブレード１０の連成振動系に対してクリーニングブレード３０の連成振動系が自励振動する可能性は小さくなっていることが判る。
【００２８】
図９は、クリーニングブレード３０と感光体ドラム１との摩擦係数をパラメータとして、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード３０の連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。横軸は、クリーニングブレード３０と感光体ドラム１との摩擦係数であって、縦軸は、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード３０の連成振動系における固有値の実数部（４次及び５次モード）である。本解析結果、上記に例示した数値で構成されているクリーニングブレード３０の連成振動系は、クリーニングブレード３０と感光体ドラム１との摩擦係数が１．２以上で不安定となって自励振動することが判る。
【００２９】
従って、本実施形態によれば、クリーニングブレード３０を保持するブレードホルダー３２にクリーニングブレード３０が保持される部位を高硬度層とすることによって、第５次振動モードの周波数の増加を第４次振動モードの周波数の増加に対して大きくすることができ、クリーニングブレード３０の感光体ドラム１の回転軸に対して垂直方向の断面における第４次振動モードと第５次振動モードとが連成することで自励振動するクリーニングブレード３０と感光体ドラム１との最小摩擦係数（安定領域）を参考例の場合と比較して大きくすることができる。
【００３０】
尚、上記の第１の実施形態及び第２の実施形態において、クリーニングブレード２０，３０が感光体ドラム１に加える荷重は、クリーニングブレード１０が感光体ドラム１に加える荷重に対して変動量は数％以下である。従って、クリーニングブレード２０，３０の高硬度層のクリーニング性に与える影響は微小である。
【００３１】
また、画像形成される画像データ量、画像形成装置の使用時間、及びクリーニング装置の環境変化等を考慮するとクリーニングブレード２０，３０と感光体ドラム１との摩擦係数が１．２までクリーニングブレード２０，３０の連成振動系が安定している必要がある。上記の条件を満たす場合のクリーニングブレード２０，３０における第４次振動モードの周波数と第５次振動モードとの差は、数値解析結果、第１の実施形態では８００Ｈｚ以上、第２の実施形態では１２００Ｈｚ以上である。
【００３２】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、参考例における画像形成装置を示す概略図である。
【図２】図２は、参考例における画像形成装置のクリーニング装置を示す図である。
【図３】図３は、参考例のクリーニングブレードを数値解析した結果である固有振動モードを示す図である。
【図４】図４は、参考例のクリーニングブレードの連成振動系において、参考例のクリーニングブレードと感光体ドラムとの摩擦係数が０．７として数値計算した結果の固有値を示す図である。
【図５】図５は、参考例のクリーニングブレードと感光体ドラムとの摩擦係数をパラメータとして、参考例のクリーニングブレードの連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における画像形成装置のクリーニング装置を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態のクリーニングブレードと感光体ドラムとの摩擦係数をパラメータとして、第１の実施形態のクリーニングブレードの連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態における画像形成装置のクリーニング装置を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態のクリーニングブレードと感光体ドラムとの摩擦係数をパラメータとして、第２の実施形態のクリーニングブレードの連成振動系における安定性を数値解析した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：感光体ドラム、２：帯電装置、３：露光装置、４：現像装置、５：転写装置、６：クリーニング装置、７：定着装置、８：記録媒体、１０，２０，３０：クリーニングブレード、１２，２２，３２：ブレードホルダー
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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