JPH05313551A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性ブレードを常温環境で低圧力で像担持体
に当接しても、低温環境で現像剤を完全に清掃できる。 【構成】 クリーニングブレード１０を像担持体１へ押
圧させる押圧部材１７に低温環境で高弾性率となる材料
を用いる。 【効果】 通常使用される常温環境下では像担持体の摩
耗が少なくなり、傷もつきにくくなり長寿命となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法に基づいた画
像形成装置に関し、さらに詳しくは弾性ブレードを用い
て像担持体表面を清掃する清掃手段を有する画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体表面に形成した静電的潜像にト
ナーを現像し、このトナー像を紙などの記録媒体に転写
し、このようにして転写した像を定着固定するいわゆる
電子写真プロセスを用いた画像形成装置は例えば複写機
やプリンタとして広く実用化されている。

【０００３】このような画像形成装置においては、転写
効率が１００％ではないこと、転写されない逆極性トナ
ーの存在、などの理由により転写後の像担持体表面には
トナーが残留する。この残留トナーは画像形成の障害と
なるため除去し像担持体表面を清掃する必要がある。そ
の清掃手段として従来からファーブラシや磁気ロールを
用いるものが提案・実用化されてきたが、なかでも弾性
ブレードを用いるものは、簡素な装置構成で信頼性の高
い清掃効果が得られるため広く商品に採用されている。
これは具体的にはウレタンゴムのような耐摩耗性の高い
材料でブレードを作り、高精度に管理して製造したブレ
ード稜線を像担持体表面に所定の当接角度と当接荷重で
圧接することによってシール効果を発現させ、残留トナ
ーをはじめとする像担持体上の異物を除去するものであ
る。

【０００４】この弾性ブレードを用いた清掃方法におい
ては、一般的に当接荷重を高めることにより清掃効果も
高めることができる。しかしながら当接荷重を高くする
ことにより像担持体表面の摩耗が促進され、また該表面
に傷が付く可能性も高くなる。また像担持体の駆動負荷
が増大し、駆動能力の高い駆動装置ひいては電源の高容
量化あるいは装置の大型化を招いた。

【０００５】以上の理由により当接荷重は、極力低荷重
であることが望まれ、実際に通常温度の使用条件下では
かなり低荷重でも良好な清掃が可能である。ところが画
像形成装置はおよそ１０℃から３０℃の環境で使用でき
る性能が要求され、このような低荷重設定では１０℃近
辺の低温環境においては残留トナーが清掃しきれないと
いった問題点があった。この原因としては、 一般的に低温度環境は同時に低湿度環境であり、その
ような環境においてはトナーの帯電量が増加し、その結
果トナーの像担持体への付着力（鏡像力）が強力になり
弾性ブレードで除去しきれず清掃しにくくなる。

【０００６】低温度環境下では、弾性ブレードすなわ
ちウレタンゴムが若干硬くなる。その結果、像担持体へ
の当接稜線の当接状態（密着性）が悪くなりシール効果
がなくなり清掃しにくくなる。

【０００７】といったことが考えられる。この問題点を
回避するには当接荷重を高める必要があった。しかし、
最も画像形成装置が使用される常温環境下では必要以上
の当接荷重を与えることとなり、感光体の摩耗が促進さ
れ、傷も付きやすくなっていた。また、従来は当接荷重
は環境によらず一定値となるように設計していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
に鑑み、清掃手段による像担持体の摩耗や損傷を軽減
し、しかも低温環境下でも正常に像担持体表面を清掃で
きる画像形成装置を、ごくわずかの機構の変更やコスト
アップのみで提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による画像形成装
置は、像担持体に弾性ブレードを圧接しこの像担持体と
弾性ブレードの相対移動により像担持体表面上の不要物
質を除去する清掃手段を有する画像形成装置であって、
清掃手段周囲の温度が低温になるほど弾性ブレードを像
担持体に対して強く圧接する手段を有することを特徴と
する。

【００１０】また本発明による画像形成装置は低温時に
弾性ブレードを強く圧接する手段として低温ほど弾性率
が高くなる弾性部材を用いることを特徴とする。

【００１１】弾性ブレードにより像担持体表面を清掃す
る場合、その清掃能力は弾性ブレードの当接圧力と当接
角度によって支配される。図５に弾性ブレードと像担持
体の設定状態図を示す。像担持体１に対してウレタンゴ
ムからなるクリーニングブレード１０が当接してある。
当接稜線の単位長さ当たりの荷重すなわち当接圧力をｐ
とし、当接点における像担持体接平面とクリーニングブ
レード１０のなす角をθとする。θは５゜から４０゜程
度の範囲で使用可能である。ｐについては５ｇ／ｃｍか
ら７０ｇ／ｃｍ程度が使用可能である。ｐは小さすぎる
とトナーがクリーニングブレード１０の当接稜線からす
り抜けてしまい、大きすぎると像担持体１とクリーニン
グブレード１０とのあいだでスティックスリップ現象が
発生し、トナーのすり抜けや異常音、振動の発生原因と
なる。

【００１２】図４に清掃環境温度と、清掃に必要な当接
圧力ｐの関係を示す。このように、常温下では使用可能
な当接圧力ｐの範囲においても低温度環境下においては
清掃しきれず、ｐを高圧力側に設定する必要がある。し
かし常時ｐを高く設定しておくことは像担持体１の摩耗
や損傷につながり好ましくない。

【００１３】本発明者は弾性材料の温度特性に着目し常
温においてｐを低圧力側に設定した場合でも、低温度環
境下では自動的にｐの設定を高められる機構を考案し
た。すなわち、弾性の温度依存性が高い弾性材料を弾性
ブレードの当接圧力発生部材として用いることにより低
温環境下では自動的に当接圧力を高め、像担持体上の残
留トナーを完全に除去できる。

【００１４】図３にゴム材料の温度と硬度（ＪＩＳ
Ａ）とゴムへの荷重の関係を示す。ここでゴムへの荷重
とはゴム硬度計の押針が発生する荷重であり、ゴムはあ
る量変位してこの荷重と釣りあっている。このように、
低温でゴムは硬くすなわち弾性率が高くなり、高温では
柔らかく低弾性率となる。図３ではゴム材質としてはＮ
ＢＲの一例を用いたが、この性質はシリコーン以外のゴ
ム材料、エラストマ材料について、あるいは樹脂材料に
ついても一般的な性質である。なおシリコーンは図３の
ような性質を示さず、常時一定硬度である。

【００１５】図３に示すような性質を有する材料を弾性
ブレードの当接圧力発生部材として用いれば、環境温度
によって当接圧力発生部材の弾性率が変わることになり
結局当接圧力が変わることになる。

【００１６】図５は当接角θを鋭角となるように設定し
た方式いわゆるリーディングエッジ方式の清掃状態を示
しておりその場合を前提に説明してきたが、θが鈍角と
なる方式いわゆるトレール方式でも上述の清掃特性の内
容は同様にあてはまる。

【００１７】

【実施例】図１は本発明を適用する画像形成装置の断面
概観図である。直径３０ｍｍの有機光導電性材料による
感光層を有する像担持体１の表面を帯電器２で一様に帯
電し、露光装置３で潜像を形成する。現像装置４の現像
剤担持体５表面には現像剤６が供給され、潜像が現像さ
れる。像担持体１上のトナー像は転写装置７により記録
紙８上に転写され定着装置（図示せず）により定着され
る。像担持体１上の残留トナーはクリーナ９のクリーニ
ングブレード１０で除去される。その後像担持体１表面
は除電器１１により除電される。

【００１８】図２に図１に示した画像形成装置のクリー
ナ９のより詳細な断面構造図である。クリーニングブレ
ード１０は金属あるいは樹脂からなる支持板１２に接着
してある。支持板１２は支点１３を中心として回動自在
になっている。クリーニングブレード１０で像担持体１
表面から除去された現像剤６は清掃容器１４内に収容さ
れる。案内板１５はポリエステル、ウレタン、ＰＥＴな
どのフィルムからなり清掃容器１４端部に接着してあ
り、クリーニングブレード１０の当接部から落下してく
る現像剤６を清掃容器１４内に導く役割をする。１６は
支持板１２と清掃容器１４の隙間から現像剤６が飛散す
るのを防止するためのフィルムである。清掃容器１４の
一端は図２に示すように支持板１２の端部と対向する形
状となっている。この対向する空間に押圧部材１７が挟
持されている。押圧部材１７の材質としては天然ゴム、
ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲ、ＥＰＤＭ、ブチル、ポリウレタ
ンなどのゴム材料、エラストマ材料が使用可能である。
また図３に示すような低温時すなわち１０℃程度で常温
時すなわち２０℃程度よりも高弾性率となる材料であれ
ば使用可能である。図２の例では押圧部材１７をブロッ
ク形状としたが、例えば圧縮ばね形状としてもよい。

【００１９】本実施例では押圧部材１７として図３の特
性を有する厚さ１０ｍｍのＮＢＲを用い、環境温度２０
℃においてクリーニングブレード１０の当接圧力ｐが１
０ｇ／ｃｍとなるように設計した。このクリーナを環境
温度１０℃としたところ当接圧力ｐは２０ｇ／ｃｍとな
った。このような動作は支点１３からクリーニングブレ
ード１０先端までの距離、支点１３から押圧部材１７ま
での距離、押圧部材１７に与える予圧などを適宜設定す
ることにより可能である。

【００２０】このように設定した画像形成装置を用いて
環境印字試験を行った。１０℃、３０％ＲＨ環境で５０
００枚、２０℃、５０％ＲＨ環境で１００００枚、３０
℃、７０％ＲＨ環境で５０００枚の印字を行った。どの
環境においても清掃不良は発生せず紙上に汚れも認めら
れず良好な印字が得られた。

【００２１】合計２００００枚の印字試験終了後、感光
層の摩耗量は２．５μｍであり、画像形成に有害となる
傷も認められなかった。

【００２２】本実施例は押圧部材１７の追加と支持板１
２と清掃容器１４の形状変更のみで対応できたのでコス
トアップはわずかであり、クリーナ９の寸法もほとんど
変わらなかった。また、低温時に高弾性率となる弾性材
料を用いて低温時に高圧接力となる機構あるいは構造は
種々の具体的設計が可能であり、本実施例に特定したも
のではない。

【００２３】（比較例１）実施例１と同様の画像形成装
置において、クリーニングブレード１０の当接圧力ｐを
環境温度２０℃で１０ｇ／ｃｍとした。ただし、押圧部
材１７はステンレス製の圧縮コイルばねとしたので、環
境温度１０℃においても当接圧力ｐの変化は少なく１１
ｇ／ｃｍであった。クリーニングブレード１０自身も低
温で硬くなるので、わずかではあるが当接圧力ｐは増加
する。

【００２４】実施例１と同様の環境印字試験を行ったと
ころ１０℃、３０％ＲＨ環境において２０００枚印字後
に清掃不良が発生し紙上に汚れが認められた。続いて像
担持体１拭いて引き続き印字したところ１５００枚印字
したところで同様の清掃不良が発生した。合計２０００
０枚の印字試験終了後、感光層の摩耗量は２μｍであ
り、画像形成に有害となる傷は認められなかった。

【００２５】（比較例２）実施例１と同様の画像形成装
置において、クリーニングブレード１０の当接圧力ｐを
環境温度２０℃で２０ｇ／ｃｍとした。ただし、押圧部
材１７はステンレス製の圧縮コイルばねとしたので、環
境温度１０℃においても当接圧力ｐの変化は少なく２２
ｇ／ｃｍであった。クリーニングブレード１０自身も低
温で硬くなるので、わずかではあるが当接圧力ｐは増加
する。

【００２６】実施例１と同様の環境印字試験を行ったと
ころ、どの環境においても清掃不良は発生せず紙上に汚
れも認められず良好な印字が得られた。合計２００００
枚の印字試験終了後、感光層の摩耗量は４μｍであり、
画像形成に有害となる傷は認められなかったが、微小な
傷は実施例１の時より数多く認められた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば清掃
手段による像担持体への負荷を極力少なくしても、低温
環境下でも良好な清掃が行われ、像担持体の摩耗や損傷
を軽減する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例による画像形成装置の断面
概観図。

【図２】 図１に示したクリーナの詳細な断面構造図。

【図３】 本発明に使用するゴム材料の温度と硬度とゴ
ムへの荷重の関係図。

【図４】 清掃環境温度と、清掃に必要な当接圧力ｐの
関係図。

【図５】 弾性ブレードと像担持体の設定状態図。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 帯電器 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 現像剤担持体 ６ 現像剤 ７ 転写装置 ８ 記録紙 ９ クリーナ １０ クリーニングブレード １１ 除電器 １２ 支持板 １３ 支点 １４ 清掃容器 １５ 案内板 １６ フィルム １７ 押圧部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に弾性ブレードを圧接し前記像
   担持体と前記弾性ブレードの相対移動により前記像担持
   体表面上の不要物質を除去する清掃手段を有する画像形
   成装置であって、前記清掃手段周囲の温度が低温になる
   ほど前記弾性ブレードを前記像担持体に対して強く圧接
   する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 低温時に前記弾性ブレードを強く圧接す
   る手段として低温ほど弾性率が高くなる弾性部材を用い
   ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。