JP2003228264A - クリーニング装置及び該クリーニング装置を有する画像形成装置 - Google Patents
クリーニング装置及び該クリーニング装置を有する画像形成装置Info
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Abstract
着したトナーを除去して該表面を清掃するブラシローラ
を備えたクリーニング装置において、そのブラシローラ
によるトナーの除去効率を高める。 【解決手段】 帯電ローラ2の表面に当接するブラシロ
ーラ12Aのブラシ20の繊維が、帯電ローラ2の表面
との接触により、帯電ローラ2上のトナーの帯電極性と
逆極性に摩擦帯電する材料によって構成されている。
Description
付着したトナーを除去してその表面を清掃するクリーニ
ング装置、及びそのクリーニング装置を有する画像形成
装置に関するものである。
ング装置は、複写機、プリンタ、又はファクシミリなど
として構成される画像形成装置において従来より広く採
用されている。かかるクリーニング装置は、例えば、像
担持体を帯電する帯電ローラの周面を清掃するクリーニ
ング装置、或いは転写ベルトの表面を清掃するクリーニ
ング装置などとして構成される。
掃体の表面に当接するクリーニングブラシを備えたクリ
ーニング装置が広く利用されている。この形式のクリー
ニング装置は、クリーニングブラシのブラシが被清掃体
の表面に当接しながら、その表面に付着したトナーを効
果的に除去することが可能である。
着したような場合、そのトナーをクリーニングブラシに
よって一挙に除去することはできず、クリーニングブラ
シを通過した被清掃体上に多くのトナーが残され、これ
によって各種の不具合が発生する。例えば、被清掃体が
画像形成装置の帯電ローラより成り、クリーニングブラ
シが回転するブラシローラより成る場合には、次の如き
問題が生じる。
の帯電後の像担持体を露光して静電潜像を形成し、その
静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転
写材に転写したあとの像担持体表面をクリーナによって
清掃する形式の画像形成装置においては、クリーナ通過
後の像担持体を帯電ローラによって帯電するので、トナ
ー像の地汚れが発生することを防止することができる。
クリーナで除去し切れなかった像担持体上のトナーが帯
電ローラの表面に付着した場合には、当該表面に当接す
るブラシローラより成るクリーニングブラシによって、
帯電ローラ表面に付着したトナーが除去される。
るクリーニング部材の劣化などが重なるなどして、クリ
ーナのトナー除去能力が低下すると、比較的多量のトナ
ーがクリーナを通過してしまい、そのトナーが帯電ロー
ラの表面に付着することがある。このようになると、ブ
ラシローラによって帯電ローラ表面に付着したトナーを
一挙に除去することはできず、ブラシローラが何周か回
転する過程で、帯電ローラ表面上のトナーを徐々に除去
していくことになる。このため、帯電ローラ上にはブラ
シローラによって除去し切れなかったトナーが残ること
になるが、かかる帯電ローラによって像担持体を帯電し
つつ画像形成動作を行うと、像担持体の帯電むらや帯電
不良が発生し、これによって異常画像が発生するおそれ
がある。
面に多量のトナーが付着した場合にも、効率よくそのト
ナーを除去することのできるクリーニング装置を提供す
ることを第1の目的とし、かかるクリーニング装置を有
する画像形成装置を提供することを第2の目的とする。
的を達成するため、被清掃体の表面に当接して該表面に
付着したトナーを除去するクリーニングブラシを備えた
クリーニング装置において、前記クリーニングブラシの
ブラシの繊維が、被清掃体の表面との接触により、該被
清掃体の表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性に摩
擦帯電する材料により構成されていることを特徴とする
クリーニング装置を提案する(請求項1)。
掃体の表面に当接するブラシを有するブラシローラとし
て構成され、該ブラシローラは、そのブラシが、当該ブ
ラシローラの自重によって前記被清掃体の表面に当接
し、かつ被清掃体の表面の移動に従動して回転するよう
に配置されていると有利である(請求項2)。
ニング装置において、前記ブラシの繊維の長さが2mm以
下に設定されていると有利である(請求項3)。
クリーニング装置において、前記ブラシの繊維の太さが
2デニール以下でその繊維の密度が20000本/cm2
以上に設定されていると有利である(請求項4)。
のクリーニング装置において、前記ブラシローラの重量
が50g以上で200g以下に設定されていると有利で
ある(請求項5)。
するため、請求項1、2、3、4又は5に記載のクリー
ニング装置と被清掃体とを具備することを特徴とする画
像形成装置を提案する(請求項6)。
帯電ローラより成る場合の実施形態例を図面に従って詳
細に説明する。
あり、ここに示した画像形成装置は、電子複写機、プリ
ンタ、ファクシミリ又はこれらの少なくとも2つの機能
を備えた複合機などとして構成されるものである。
感光体として構成された像担持体1を有し、画像形成動
作の開始に伴って、像担持体1は矢印A方向に回転駆動
される。このとき、像担持体表面に対向配置された帯電
ローラ2が、図示していない駆動装置により、又は像担
持体1の表面の移動に従動して矢印B方向に回転する。
帯電ローラ2は芯金3と、そのまわりに固定された抵抗
層4より成り、かかる帯電ローラ2が上述のように回転
するとき、その芯金3に所定極性の帯電電圧が印加さ
れ、これによって像担持体1の表面が所定の極性に帯電
される。ここでは像担持体がマイナス極性に帯電される
ものとする。また、複数のローラに巻き掛けられて回転
駆動される無端ベルトより成る像担持体を用いることも
できる。
置の一例であるレーザ書き込みユニット(図示せず)か
ら出射する光変調されたレーザビームLBが照射され、
これによって像担持体に静電潜像が形成される。この静
電潜像は、現像装置5によりトナー像として可視像化さ
れる。ここに示した現像装置5は、乾式の現像剤Dを収
容した現像ケース6と、現像剤Dを担持して搬送する現
像ローラ7を有し、矢印C方向に回転駆動される現像ロ
ーラ7の周面に担持された現像剤のトナーが像担持体に
形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜像がトナー
像として可視像化される。現像剤Dとしては、トナーと
キャリアを有する二成分系現像剤、又はキャリアを有さ
ない一成分系現像剤などを用いることができるが、ここ
では二成分系現像剤が用いられ、そのトナーがキャリア
との摩擦によって所定の極性、図の例ではマイナス極性
に帯電するものとする。
転写ベルト8が対向配置され、図示していない給紙部か
ら給送された転写材の一例である転写紙Pは、この転写
ベルト8に担持されて搬送される。転写紙Pが像担持体
1と転写ベルト8の間の転写領域を通るとき、転写ベル
ト8を挟んで像担持体1に対向配置された転写装置9に
転写電圧が印加され、これによって像担持体表面に形成
されたトナー像が転写紙P上に静電的に転写される。像
担持体上に形成されたトナー像を中間転写体より成る転
写材に転写し、その転写トナー像を最終転写材である転
写紙に転写するように構成することもできる。
転写残トナーは、像担持体表面に圧接したクリーナブラ
シ10とクリーナブレード11の2つのクリーニング部
材によって掻き取り除去される。一方、トナー像を転写
された転写紙Pは、図示していない定着装置を通り、こ
のとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写紙
上に定着される。
担持体1、帯電ローラ2、クリーナブラシ10及び後述
するクリーニングブラシ12が、ユニットケース13に
回転自在に組み付けられ、しかもクリーナブレード11
の基端部がユニットケース13に固定され、これらの要
素によって一体的なプロセスカートリッジ14が構成さ
れている。このプロセスカートリッジ14を、画像形成
装置本体に固定されたガイドレール15に沿って手前側
に引き出し、又は奥側に押し込んで、当該プロセスカー
トリッジ14を所定の位置に装填することができる。ク
リーナブラシ10、クリーナブレード11、及びユニッ
トケース13の一部により構成されたクリーナケース1
6によって、像担持体表面を清掃する像担持体用のクリ
ーナ17が構成されている。
対向してその像担持体1を帯電する用をなす。かかるロ
ーラ2は、図1に示す如く、像担持体1の表面に圧接し
ていてもよいが、像担持体1の表面から微小間隙をあ
け、その像担持体に対して非接触状態で位置していても
よい。
クリーナ17は、像担持体上の転写残トナーを除去する
が、全てのトナーを除去することは困難であり、微量の
トナーがクリーナブレード11をすり抜ける。このよう
にしてすり抜けたトナーや、画像形成装置本体内に浮遊
するトナーなどの異物が帯電ローラ2の周面に付着す
る。これを放置したとすると、像担持体の帯電むらや帯
電不良が発生し、像担持体上に形成されるトナー像の画
質が劣化する。
クリーニングブラシ12を備えた帯電ローラ用のクリー
ニング装置18が設けられている。このクリーニングブ
ラシ12のブラシが、被清掃体(この例では帯電ローラ
2)の表面に当接して該表面に付着したトナーを除去す
る。
が、回転するブラシローラ12Aとして構成され、この
ブラシローラ12Aは、帯電ローラ2に対して平行に延
び、図2及び図3にも示すように、金属又は硬質樹脂な
どの剛体より成る芯軸19と、この芯軸19の周面に基
端部が固定された多数の繊維より成るブラシ20を有し
ている。ブラシ20は、図3に符号Wで示した範囲にお
いて、芯軸19の全周に亘って設けられている。かかる
ブラシ20が、図1及び図2に示すように、被清掃体、
すなわち帯電ローラ2の表面に当接して、帯電ローラ2
に付着したトナーを効率よく除去することができる。こ
のようにブラシローラは、被清掃体の表面に当接するブ
ラシを有しているのである。
装置によって回転駆動してもよいが、ここに示したブラ
シローラ12Aは、そのブラシ20が、当該ブラシロー
ラ12Aの自重によって被清掃体、すなわち帯電ローラ
2の表面に当接し、かつその被清掃体の表面の移動に従
動して矢印G方向に回転するように配置されている。
ユニットケース13の奥側の側板13Aと、手前側の側
板(図示せず)に、図3にも鎖線で示す如く軸受部材2
1がそれぞれ固定され、その各軸受部材21には下部が
開放したガイドスロット22がそれぞれ形成され、その
各ガイドスロット22にブラシローラ12Aの芯軸19
の長手方向各端部が、回転自在に、かつそのガイドスロ
ット22に沿って矢印F方向(被清掃体の表面に対して
接近又は離間する方向)に摺動自在に嵌合している。各
ガイドスロット22の幅は、芯軸19の各端部の直径よ
りもわずかに大きく設定され、これにより芯軸19の各
端部が各ガイドスロット22にがたつくことなく嵌合す
ることができる。
部領域に位置し、かつその芯軸19の各端部がガイドス
ロット22に摺動自在に嵌合しているので、ブラシロー
ラ12Aは、そのブラシ20が、当該ローラ12Aの自
重によって帯電ローラ2の表面に当接する。しかも、芯
軸19の各端部がガイドスロット22に回転自在に嵌合
しているので、帯電ローラ2が矢印B方向に回転すると
き、ブラシローラ12Aは、帯電ローラ2の表面の移動
に従動して矢印G方向に回転することができる。ブラシ
ローラ12Aが帯電ローラ2の回転に対して連れ回わり
し、このとき帯電ローラ2の表面に当接したブラシ20
が帯電ローラ2の表面に付着したトナーを除去し、当該
表面を清掃するのである。
きな変動と、クリーナ17のクリーナブラシ10及びク
リーナブレード11の劣化が重なって発生したような場
合、クリーナ17を通過してしまう転写残トナーの量が
増大し、かかるトナーが帯電ローラ2の表面に付着する
ことがある。このような場合、従来のクリーニング装置
においては、そのクリーニングブラシによって一挙に帯
電ローラ上の多量のトナーを除去することができず、こ
れによって異常画像が発生するおそれを免れなかった。
いては、クリーニングブラシ12のブラシ20の繊維
が、被清掃体(この例では帯電ローラ2)の表面との接
触により、その被清掃体の表面に付着したトナーの帯電
極性と逆極性に摩擦帯電する材料により構成されてい
る。図1に示した画像形成装置においては、帯電ローラ
2が像担持体をマイナスに帯電するように構成されてい
るので、その帯電ローラ2の表面に付着したトナーもマ
イナスに帯電する。したがって、ブラシローラ12Aの
ブラシ20は、そのブラシ20が帯電ローラ2の表面に
接触することによりプラスに帯電する材料、例えばシリ
コーン系樹脂又はナイロン66などによって構成されて
いる。
面に多量のトナーが付着したときも、そのトナーをブラ
シ20の側に静電的に引き寄せることができるので、短
時間で多量のトナーをブラシローラ12Aに吸着させる
ことができ、帯電ローラ2に付着したトナーの除去効率
を高めることができる。これにより、帯電ローラ2の周
面に多量のトナーが付着したまま、その帯電ローラ2に
よって像担持体1を帯電することはなく、トナーがほと
んど付着していない帯電ローラ2、或いは当該トナーの
付着量が極く少ない帯電ローラ2によって像担持体1を
帯電することができる。従って像担持体1の帯電むらや
帯電不良の発生を効果的に抑え、かかる像担持体1を露
光、現像することによって高品質な画像を形成すること
ができる。
ラシを用いた場合にも、同様に上述の効果を奏すること
ができる。
ては、ブラシローラを駆動装置によって回転駆動し、被
清掃体表面に接触するブラシの線速と、その被清掃体表
面の線速とに差をもたせ、当該ブラシによって被清掃体
表面に付着したトナーを掻き取ることにより、その表面
を清掃するように構成されていた。ところが、この構成
によると、ブラシローラを駆動する駆動装置が必要とな
るだけでなく、一般にブラシの倒れと称せられているブ
ラシ繊維の永久変形を抑えるため、ブラシの食い込み量
を規制する手段を設ける必要がある。このため、クリー
ニング装置のコストが上昇し、かつその構造が複雑化す
る欠点を免れない。ブラシの食い込み量とは、ブラシロ
ーラのブラシを被清掃体の表面に圧接させたとき、その
ブラシローラの半径方向におけるブラシの最大変形量で
あり、従来のブラシローラの場合には、この食い込み量
が適正範囲内となるように規制することによって、ブラ
シの倒れを抑制していたのである。
においては、ブラシローラ12Aが、駆動装置により回
転駆動されるのではなく、帯電ローラ2の回転に従動し
て回転するので、ブラシローラ12Aを回転駆動する駆
動装置が不要となり、これによって、クリーニング装置
18の構成を簡素化できると共に、そのコストを低減す
ることができる。しかも、ブラシ20が帯電ローラ2の
表面に過度に強く当ることがないため、帯電ローラ2の
表面の摩耗を抑えることもできる。
に当接しない状態での当該ブラシローラ12Aの半径と
帯電ローラ2の半径との和から、ブラシローラ12Aが
帯電ローラ2に当接した状態での当該ブラシローラ12
Aの中心と帯電ローラ2の中心との間の距離を引いた値
が、ブラシ20の食い込み量であるが、この食い込み量
が大きくなりすぎると、ブラシ20の繊維が早期に劣化
してこれが永久変形し、ブラシの倒れが発生し、逆にブ
ラシの食い込み量が少なすぎると、帯電ローラ2の表面
の清掃効率が低下する。そこで従来は、上述のように、
ブラシローラの中心と帯電ローラの中心の間の距離が一
定となるように両者の相対位置を調整してブラシの食い
込み量を規制していたのであるが、本例のクリーニング
装置18においては、ブラシローラ12Aがその自重に
よって帯電ローラ2の表面に当接するように構成されて
いるので、ブラシローラ12Aの重量を調整するだけ
で、所望するブラシの食い込み量が得られ、従来設けら
れていた規制手段を省くことができる。これにより、ク
リーニング装置18の構造の簡素化と、コストの低減を
達成できる。
が、この長さを2mm以下、特に0.4乃至0.6mmに設
定することが望ましい。この繊維の長さは、芯軸19に
対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維
部分の長さである。このように繊維の長さを短かくする
と、帯電ローラ2の表面に圧接して弾性的に曲げ変形し
た繊維の基端部に作用する曲げモーメントを小さくする
ことができる。これにより、長期に亘ってブラシの倒れ
(永久変形)の発生をより一層効果的に抑えることがで
き、ブラシローラ12Aの寿命を伸ばすことができる。
ブラシ20の繊維長さを2mmよりも長くすると、その繊
維の先端部における繊維間の間隔が大きくなるので、帯
電ローラ2の表面に当接した各繊維に加えられる荷重が
大きくなり、これによってブラシの倒れが促進されるお
それがあるが、繊維の長さを2mm以下に設定することに
より、かかる不具合を回避することができる。
付着したトナーを除去するには、そのブラシをフリッカ
ーに打ち当てるのが普通であるが、ブラシ20の繊維の
長さを上述のように短かくすると、図1に示すように、
そのブラシ20をフリッカーに打ち当てずとも、当該ブ
ラシの先端部に付着したトナーを除去することができ
る。その理由は必ずしも明らかではないが、繊維が2mm
以下という短かい長さであると、帯電ローラ2の表面に
圧接して弾性変形した繊維が、ブラシローラ12Aの回
転に伴って、帯電ローラ2から離れると、瞬時にして元
の形態に弾性復帰するので、このときの衝撃によって繊
維の先端部に付着したトナーが当該繊維から飛び出るた
めであると考えられる。
度も適宜設定できるが、当該太さを2デニール以下と
し、繊維の密度を20000本/cm2以上、特に300
00本/cm2に設定すると、帯電ローラ2の表面に多数
本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に
加えられる荷重を小さくすることができる。これによっ
ても長期に亘ってブラシの倒れの発生を抑えることがで
きる。また、繊維の密度をこのように高めると、帯電ロ
ーラ表面に当接する繊維の本数が増大するので、帯電ロ
ーラ2の表面を効率よく清掃し、その汚れむらをなくす
ことができ、像担持体1上に常に高品質な画像を形成す
ることが可能となる。
定できるが、特に当該重量を50g以上で200g以下
に設定すると、ブラシ20の適度な食い込み量を保証で
き、かつブラシローラ12Aを円滑に連れ回わりさせる
ことが可能となる。ブラシローラ12Aの重量が50g
より小さいと、ブラシの食い込み量が少なくなりすぎ
て、帯電ローラ2の表面の清掃効率が低下し、当該重量
が200gよりも大きいと、ブラシの食い込み量が過度
に大きくなって、ブラシの倒れが促進されやすくなる。
軸19に固定することができるが、特に、ブラシ20の
繊維基端部をブラシローラの芯軸19の周面に静電植毛
法により固定すると、芯軸19に対して、短かい繊維を
高密度に植毛することができる。これにより、長期間に
亘ってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラ1
2Aの寿命を伸ばすことが可能となる。
し、多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着さ
せて、当該繊維の基端部を接着剤を介して芯軸19に固
定することができる。
ように、円柱状に形成された回転体より成る場合には、
図4に示すように、その回転体2Aの回転中心Oを通る
水平線Hよりも上方の回転体周面の範囲Sにブラシロー
ラ12Aを当接させれば、そのブラシローラ12Aの自
重によって、ブラシ20を支障なく回転体に当接させる
ことができる。
の像担持体1を帯電する帯電ローラ2である場合のクリ
ーニング装置の例を説明したが、帯電ローラ2以外の各
種被清掃体を清掃するために、上述した各構成のクリー
ニング装置を用いることができる。例えば、図1に示し
た転写ベルト8上に付着したトナーを除去するクリーニ
ング装置などにも前述の各構成を採用することができ
る。
リーニング装置18と、帯電ローラ2の如き被清掃体を
一体的に組み付けてプロセスカートリッジ14を構成す
ることができるが、そのクリーニング装置18のブラシ
ローラ12Aのブラシ繊維長さを前述のように2mm以下
に設定すると、ブラシローラ12Aの径を極く小さくす
ることができるので、プロセスカートリッジ14を小型
化できる利点が得られる。これは、クリーニング装置と
被清掃体とを具備する画像形成装置の場合も同様であっ
て、当該画像形成装置を小型化することが可能となる。
クリーニングブラシによるトナーの除去効率を高めるこ
とができ、被清掃体上に多量のトナーが付着したとき
も、長い時間、その被清掃体上に多量のトナーが留まる
不具合を阻止できる。
果を奏するクリーニング装置を備えた画像形成装置を供
することができる。
明する図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 被清掃体の表面に当接して該表面に付着
したトナーを除去するクリーニングブラシを備えたクリ
ーニング装置において、前記クリーニングブラシのブラ
シの繊維が、被清掃体の表面との接触により、該被清掃
体の表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性に摩擦帯
電する材料により構成されていることを特徴とするクリ
ーニング装置。 - 【請求項2】 前記クリーニングブラシは、被清掃体の
表面に当接するブラシを有するブラシローラとして構成
され、該ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシロ
ーラの自重によって前記被清掃体の表面に当接し、かつ
被清掃体の表面の移動に従動して回転するように配置さ
れている請求項1に記載のクリーニング装置。 - 【請求項3】 前記ブラシの繊維の長さが2mm以下に設
定されている請求項1又は2に記載のクリーニング装
置。 - 【請求項4】 前記ブラシの繊維の太さが2デニール以
下でその繊維の密度が20000本/cm2以上に設定さ
れている請求項1、2又は3に記載のクリーニング装
置。 - 【請求項5】 前記ブラシローラの重量が50g以上で
200g以下に設定されている請求項1、2、3又は4
に記載のクリーニング装置。 - 【請求項6】 請求項1、2、3、4又は5に記載のク
リーニング装置と被清掃体とを具備することを特徴とす
る画像形成装置。
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