JP2015227914A - 清掃部材および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材において像保持体と接触する接触部の塑性変形を抑えるとともに、板状部材全体の弾性変形を抑える。【解決手段】板状部材３６１は、接触部３６１１と補強部３６１２とを有する。接触部３６１１は、第１材料で構成され、移動する像保持体３１に接触してこの像保持体３１を清掃する。補強部３６１２は、第１材料よりも硬度が高い第２材料で構成され、接触部よりも像保持体３１が移動する方向の上流側でこの像保持体３１と向かい合う位置に設けられてこの板状部材３６１を補強する。この板状部材３６１１は、接触部３６１１よりも像保持体３１が移動する方向の下流側で、支持部材３６２により支持される。【選択図】図３

Description

本発明は、清掃部材および画像形成装置に関する。

特許文献１には、短冊形状の弾性体ブレードの先端稜線部を覆い、その弾性体ブレードよりも硬く、像担持体の周面に押し当てる表面層を有するクリーニングブレードが記載されている。
特許文献２には、像担持体と接触する第一層ブレード部材の硬度を、支持部材と接合する第二層ブレード部材の硬度よりも低くした二層構造のブレード部材が記載されている。

特開２００９−２２３０７２号公報 特開２００６−１９５２５１号公報

本発明は、板状部材において像保持体と接触する接触部が、他の部分を形成する材質と同じ材質か、その材質よりも硬度が高い材質で形成されている場合に比べて、その接触部の塑性変形を抑えるとともに、板状部材全体の弾性変形を抑えた清掃部材を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の請求項１に係る清掃部材は、第１材料で構成され、移動する像保持体に接触して当該像保持体を清掃する接触部と、前記第１材料よりも硬度が高い第２材料で構成され、前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の上流側で当該像保持体と向かい合う位置に設けられて当該位置の表面を補強する補強部と、を備え、前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の下流側で支持部材により支持される。

本発明の請求項２に係る清掃部材は、請求項１に記載の態様において、前記補強部は、前記接触部を有する板の表面のうち、当該接触部よりも前記上流側で前記像保持体に向かい合う位置の表面を前記第２材料で被覆して形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る清掃部材は、請求項２に記載の態様において、前記補強部は、前記接触部を有する板の表面のうち、当該接触部よりも前記上流側で前記像保持体に向かい合わない位置の表面まで延びていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る清掃部材は、請求項１に記載の態様において、前記接触部の位置に前記第１材料を、前記補強部の位置に前記第２材料をそれぞれ配置して成型されていることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る画像形成装置は、上述の清掃部材と、前記清掃部材を、前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の下流側で支持する支持部材と、接触された部位に付着した物質を前記清掃部材によって清掃される像保持体と、を備えることを特徴とする。

請求項１、５に係る発明によれば、板状部材において像保持体と接触する接触部の塑性変形を抑えるとともに、板状部材全体の弾性変形を抑えることができる。
請求項２に係る発明によれば、補強部を被覆することで形成することができる。
請求項３に係る発明によれば、板状部材の接触角を大きくた場合にも、接触部の塑性変形を抑えるとともに、板状部材全体の弾性変形を抑えることができる。
請求項４に係る発明によれば、接触部の塑性変形を抑えるとともに、板状部材全体の弾性変形を抑えた板状部材を一体成型することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図。 ドラムクリーナの構成を示す図。 板状部材の構造を説明するための図。 従来のドラムクリーナの構造を説明するための図。 板状部材の捲りについて説明するための図。 補強部と接触部とを一体として成型された板状部材の一例を示す図。

１．実施形態
１−１．画像形成装置の全体構成
以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構造を説明する。図において、画像形成装置１の各構成が配置される空間をｘｙｚ右手系座標空間として表す。図に示す座標記号のうち、円の中に点を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を表す。空間においてｘ軸に沿う方向をｘ軸方向という。また、ｘ軸方向のうち、ｘ成分が増加する方向を＋ｘ方向といい、ｘ成分が減少する方向を−ｘ方向という。ｙ、ｚ成分についても、上記の定義に沿ってｙ軸方向、＋ｙ方向、−ｙ方向、ｚ軸方向、＋ｚ方向、−ｚ方向を定義する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。図１に示すように、画像形成装置１は、現像部１３と、転写部１４と、定着部１５と、搬送部１６とを有している。
搬送部１６は、容器と搬送ロールとを有する。容器には媒体としての用紙Ｐが収容される。容器に収容されている用紙Ｐは、図示しない制御部の指示により搬送ロールによって１枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写部１４へと搬送される。なお、媒体は用紙に限らず、例えば樹脂製のシートなどであってもよい。要するに、媒体は、表面に画像を記録し得るものであればよい。

現像部１３は、像保持体３１と、帯電器３２と、露光装置３３と、現像装置３４と、一次転写ロール３５と、ドラムクリーナ３６とを有している。像保持体３１は、電荷発生層や電荷輸送層を有する感光体ドラムであり、図示しない駆動部により図１のｘ軸方向に沿って配置された軸を中心に矢線Ｄ１３の方向に回転させられる。帯電器３２は像保持体３１の表面を帯電させる。露光装置３３はレーザ発光源やポリゴンミラーなど（いずれも図示せず）を有し、図示しない制御部の制御の下、画像データに応じたレーザ光を、帯電器３２により帯電させられた後の像保持体３１に向けて照射する。これにより、像保持体３１には潜像が保持される。

なお、上記の画像データは、画像形成装置１が図示しない通信部を介して外部装置から取得したものであってもよい。外部装置とは、例えば原画像を読み取る読取装置や画像を示すデータを記憶した記憶装置などである。現像装置３４は現像剤を像保持体３１に供給する。これにより像保持体３１には、画像が形成（現像）される。

一次転写ロール３５は転写部１４の中間転写ベルト４１が像保持体３１と対向する位置において予め定めた電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト４１に画像を転写する。ドラムクリーナ３６は、画像の転写後に像保持体３１の表面に残留している未転写のトナーを取り除き、像保持体３１の表面を除電する。

転写部１４は、中間転写ベルト４１と、二次転写ロール４２と、ベルト搬送ロール４３と、バックアップロール４４と、ベルトクリーナ４９とを有しており、現像部１３によって形成された画像を用紙Ｐに転写する。ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４は図１のｘ軸方向に沿って配置された軸を中心に回転可能にそれぞれ配置されている。中間転写ベルト４１は無端のベルト部材であり、ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４によって張架される。

ベルト搬送ロール４３およびバックアップロール４４の少なくとも１つには駆動部（図示せず）が備えられており、中間転写ベルト４１を図１の矢印Ｄ１４方向に移動させる。なお、駆動部を有しないベルト搬送ロール４３またはバックアップロール４４は、中間転写ベルト４１の移動に伴って回転する。中間転写ベルト４１が図１の矢印Ｄ１４方向に移動して回転することにより、中間転写ベルト４１上の画像は、二次転写ロール４２とバックアップロール４４とに挟まれる領域に移動させられる。

二次転写ロール４２は、中間転写ベルト４１との電位差によって、中間転写ベルト４１上の画像を搬送部１６から搬送されてきた用紙Ｐに転写させる。ベルトクリーナ４９は、中間転写ベルト４１の表面に残留している未転写のトナーを取り除く。そして、転写部１４または搬送部１６は、画像が転写された用紙Ｐを定着部１５へと搬送する。定着部１５は、加熱によって用紙Ｐに転写された画像を定着させる。

１−２．ドラムクリーナの構成
図２は、ドラムクリーナ３６の構成を示す図である。図２に示すように、ドラムクリーナ３６は、ケース３６０、板状部材３６１、および支持部材３６２を有する。ドラムクリーナ３６は、他に像保持体３１の表面を除電する機構やその表面に潤滑剤を供給する機構などを有していてもよい。

ケース３６０は、像保持体３１に対向する側に開口部３６００を有する筐体であり、支持部材３６２を有する。支持部材３６２は、一端をケース３６０内部に固定されており、その自由端で板状部材３６１の一端を支持し、当該板状部材３６１の他端がケース３６０の開口部３６００から露出される。支持部材３６２に支持される板状部材３６１は、決められた圧力および決められた角度（以下、接触角度θという）で像保持体３１に対して接触する。

図３は、板状部材３６１の構造を説明するための図である。板状部材３６１が像保持体３１に接触する点は接触点Ｐ０である。接触点Ｐ０は、像保持体３１の表面のどこであってもよいが、ここでは最も＋ｙ方向の点とする。接触角度θは、像保持体３１の接触点Ｐ０における接平面Ｆ０と、板状部材３６１が伸びる方向との角度である。接触角度θは鋭角、すなわち直角よりも小さい角度である。

接触点Ｐ０から伸びる接平面Ｆ０の法線Ｎは、接触点Ｐ０が像保持体３１の表面のうち最も＋ｙ方向の点であるため、＋ｙ方向に沿った線である。法線Ｎは、ドラムクリーナ３６の配置された領域を、像保持体３１の回転方向である矢線Ｄ１３の上流側の領域Ｒ１と、下流側の領域Ｒ２とに区分する。接触点Ｐ０において、矢線Ｄ１３は＋ｚ方向であるため、領域Ｒ１は、接触点Ｐ０よりも−ｚ方向にあり、領域Ｒ２は、接触点Ｐ０よりも＋ｚ方向にある。

板状部材３６１は、本発明における清掃部材の一例である。板状部材３６１は、板状のクリーニングブレードであり、接触部３６１１と、補強部３６１２と、被支持部３６１３とを有する。接触部３６１１と被支持部３６１３とは一枚の板を構成する。この板は、熱硬化性樹脂などの材料のうち異なる材料を鋳型に収容し、決められた温度と圧力をかけることによって成型されている。接触部３６１１を構成する材料を第１材料という。

接触部３６１１は、接触点Ｐ０で像保持体３１に接触して像保持体３１の表面に付着したトナーなどの物質を除去する。板状部材３６１の接触部３６１１によって掻き落とされた上記の物質はケース３６０に収容されメンテナンスの際に画像形成装置１から取り除かれる。接触部３６１１は、第１材料で構成され、移動する像保持体に接触してこの像保持体を清掃する接触部の一例である。

被支持部３６１３は、上述した板のうち接触部３６１１を除く部位であり、支持点Ｐ２において支持部材３６２により支持される。支持点Ｐ２は、接触点Ｐ０よりも像保持体３１の回転方向の下流側である領域Ｒ２に位置する。図３において支持点Ｐ２は、板状部材３６１の表面のうち、像保持体３１に向かい合わない側の表面（以下、背面Ｆ３という）にある。

なお、支持点Ｐ２は、領域Ｒ２に存在するのであれば、図３に破線で示すように、板状部材３６１の表面のうち、像保持体３１に向かい合う側の表面（以下、表面Ｆ２という）にあってもよい。つまり、板状部材３６１は、接触部３６１１よりも像保持体３１が移動する方向の下流側で支持部材３６２により支持されればよい。
また、支持部材３６２は、板状部材３６１を、ｘ軸方向の全てにわたって支持しなくてもよい。例えば、支持部材３６２は、ｘ軸方向の両端においてｙｚ平面上における支持点Ｐ２と重なる２点を支持してもよい。

支持点Ｐ２が領域Ｒ２にあるため、支持点Ｐ２から接触点Ｐ０に向かうベクトルには、接触点Ｐ０において矢線Ｄ１３に対抗する成分（この場合、−ｚ方向の成分）が含まれる。支持点Ｐ２が支持部材３６２により支持されて、板状部材３６１の接触部３６１１がこのベクトルに沿って像保持体３１の表面の接触点Ｐ０を押すため、板状部材３６１は、いわゆるカウンター方式で像保持体３１の表面を清掃する。

補強部３６１２は、上述した板の表面の一部をコーティングしたものである。具体的に、補強部３６１２は、この板の先端側の面であって、接触点Ｐ０よりも矢線Ｄ１３の上流側に設けられている。補強部３６１２の材料は、接触部３６１１の材料である第１材料よりも硬度が高い第２材料である。すなわち、補強部３６１２は、上述した板の表面のうち、接触部３６１１よりも上流側で像保持体３１と向かい合う位置の表面（以下、表面Ｆ１という）を、第１材料よりも硬度の高い第２材料で被覆して形成される。第２材料は例えば樹脂である。

補強部３６１２は、決められた温度で液状となった第２材料を表面Ｆ１に塗布し、昇温して乾燥、固化させることで形成される。上述した板のうち、矢線Ｄ１３における最も上流側の点を端点Ｐ１という。図３において、補強部３６１２は、表面Ｆ１を端点Ｐ１まで被覆している。

なお、上述した被支持部３６１３を構成する第３材料は、硬度が第２材料よりも低いものでよい。また、補強部３６１２は、表面Ｆ１にのみ形成されていたが、図３に破線で示すように、表面Ｆ１から端点Ｐ１を超えて背面Ｆ３にまで延びていてもよい。

１−３．従来のドラムクリーナとの比較
本発明の画像形成装置１が有するドラムクリーナ３６と、従来のドラムクリーナとを比較する。図４は、従来のドラムクリーナの構造を説明するための図である。このドラムクリーナは、板状部材９６１と支持部材９６２とを有する。支持部材９６２は、板状部材９６１を支持することを除き、本発明の支持部材３６２と共通する構成である。板状部材９６１は、単一の材質で構成された一枚の板である。

板状部材９６１は、像保持体３１と接触点Ｐ０で接触しており、摩擦力によって接触している部位が矢線Ｄ１３の下流側へ引っ張られる。板状部材９６１は、表面Ｆ１に補強部３６１２を有していない。そのため、表面Ｆ１は、補強部３６１２により被覆されている場合に比べて延び易く、板状部材９６１は、図４に示すように変形することがある。この変形を「捲り」という。

板状部材９６１に捲りが生じると、板状部材９６１によって清掃される、像保持体３１の部位が不安定になり、像保持体３１の汚れが取りきれなかったり、清掃の程度にムラが生じたりすることとなる。また、異音が発生したり、像保持体３１の表面が傷ついたりする不具合が生じる可能性もある。

図５は、板状部材の捲りについて説明するための図である。図５において、破線は変形前を表し、実線は変形後を表す。図５（ａ）に示すように、補強部３６１２を有しない板状部材９６１は、先端の表面Ｆ１のうち、他の部材によって補強されていない部分の長さである「自由長」がＬ９１である。一方、補強部３６１２を有する板状部材３６１は、上記の「自由長」が補強部３６１２によって補強された部分を除くためＬ１である。Ｌ９１はＬ１よりも長い。

そのため、各板状部材が像保持体３１に接触する部位における弾性変形を比較すると、従来の板状部材９６１の方が、本発明に係る板状部材３６１よりも大きく変形すると推察される。像保持体３１により＋ｚ方向に力が働いて、従来の板状部材９６１では、自由長がＬ９１であるため、ｚ軸方向に沿って変形する変形量はＬ９２となる。一方、本発明に係る板状部材３６１の場合、自由長がＬ９１よりも短いＬ１であるから、ｚ軸方向に沿って変形する変形量は、Ｌ９２よりも短いＬ２となると考えられる。すなわち、補強部３６１２を有することにより、本発明に係る板状部材３６１は、全体として弾性変形が抑えられるため、従来に比べて捲りが生じ難く、上述した不具合が生じる可能性が抑制される。

また、板状部材３６１は、像保持体３１と接触する接触部３６１１は、第２材料よりも硬度の低い第１材料で形成されているため、第２材料を使用した場合に比べて塑性変形が少なく、クリーニング力が低下し難い。

２．変形例
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。

２−１．変形例１
上述した実施形態において、画像形成装置１は、現像部１３を１つだけ有していたが、複数の現像部１３を有していてもよい。この場合、画像形成装置１は、複数の現像部１３のそれぞれに、対応する像保持体３１と、帯電器３２と、露光装置３３と、現像装置３４と、一次転写ロール３５と、ドラムクリーナ３６とを有していればよい。また、複数の現像部１３は、それぞれ異なる色のトナー像を形成してもよい。この場合、中間転写ベルト４１に異なる色のトナー像が重ねて転写され、用紙Ｐなどの媒体にカラー画像が形成される。

２−２．変形例２
上述した実施形態において、板状部材３６１は、ドラムクリーナ３６に用いられていたが、ベルトクリーナ４９に用いられてもよい。この場合、板状部材３６１は、像保持体３１に代えて中間転写ベルト４１に付着した物質を除去すればよい。なお、像保持体３１および中間転写ベルト４１は、いずれも媒体に形成される像を保持する像保持体の一例である。

２−３．変形例３
上述した実施形態において、接触部３６１１と被支持部３６１３とは異なる材料で構成されていたが、共通の材料で構成されていてもよい。要するに、接触部３６１１を構成する第１材料よりも硬度が高い第２材料で補強部３６１２が構成されていればよい。

２−４．変形例４
上述した実施形態において、補強部３６１２が設けられるｘ軸方向の位置について言及していないが、補強部３６１２は、板状部材３６１のｘ軸方向の全面に設けられていなくてもよい。例えば、予め、像保持体３１の表面のうち、ｘ軸方向においてトナーが残りやすい部分に対応する板状部材３６１の表面Ｆ１に設けられてもよい。

２−５．変形例５
上述した実施形態において、補強部３６１２と接触部３６１１とは、別体として形成されていたが、一体として成型されてもよい。図６は、補強部と接触部とを一体として成型された板状部材（清掃部材）の一例を示す図である。図６に示す板状部材３６１ａは、接触部３６１１ａ、補強部３６１２ａ、および被支持部３６１３ａを有する。支持部材３６２は、板状部材３６１ａを支持点Ｐ２において支持する。

板状部材３６１ａは、図６に示す接触部３６１１ａの位置に第１材料を、補強部３６１２ａの位置に第２材料をそれぞれ配置して一体として成型されている。この場合でも、補強部３６１２ａは、表面Ｆ１を端点Ｐ１まで被覆しているので、この補強部３６１２ａを有しない場合に比べて、上述した「自由長」が短いから、像保持体３１に接触する部位における弾性変形は、小さくなることが推察される。

１…画像形成装置、１３…現像部、１４…転写部、１５…定着部、１６…搬送部、３１…像保持体、３２…帯電器、３３…露光装置、３４…現像装置、３５…一次転写ロール、３６…ドラムクリーナ、３６０…ケース、３６１（３６１ａ）…板状部材、３６１１（３６１１ａ）…接触部、３６１２（３６１２ａ）…補強部、３６１３（３６１３ａ）…被支持部、３６２…支持部材、４１…中間転写ベルト、４２…二次転写ロール、４３…ベルト搬送ロール、４４…バックアップロール、４９…ベルトクリーナ、９６１…板状部材、９６２…支持部材、Ｄ１３…矢線、Ｆ０…接平面、Ｆ１…表面、Ｆ２…表面、Ｆ３…背面、Ｎ…法線、Ｐ…用紙、Ｐ０…接触点、Ｐ１…端点、Ｐ２…支持点、Ｒ１…領域、Ｒ２…領域。

Claims (5)

1. 第１材料で構成され、移動する像保持体に接触して当該像保持体を清掃する接触部と、
   前記第１材料よりも硬度が高い第２材料で構成され、前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の上流側で当該像保持体と向かい合う位置に設けられ、当該位置の表面を補強する補強部と、を備え、
   前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の下流側で支持部材により支持される清掃部材。
2. 前記補強部は、前記接触部を有する板の表面のうち、当該接触部よりも前記上流側で前記像保持体に向かい合う位置の表面を前記第２材料で被覆して形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の清掃部材。
3. 前記補強部は、前記接触部を有する板の表面のうち、当該接触部よりも前記上流側で前記像保持体に向かい合わない位置の表面まで延びている
   ことを特徴とする請求項２に記載の清掃部材。
4. 前記接触部の位置に前記第１材料を、前記補強部の位置に前記第２材料をそれぞれ配置して成型されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の清掃部材。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載の清掃部材と、
   前記清掃部材を、前記接触部よりも前記像保持体が移動する方向の下流側で支持する支持部材と、
   接触された部位に付着した物質を前記清掃部材によって清掃される像保持体と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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