JP2005004065A - クリーニング装置、画像形成装置、プロセスユニット、クリーニング方法及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被清掃体たる帯電ローラ15Yをクリーニングするローラクリーニング装置のブラシローラ162Yとして、各起毛161Yが回転軸体160Yの法線方向(図中一点鎖線の方向)から傾斜するように、回転軸体160Y上に設けられたものを用いた。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、潜像担持体に当接しながら表面移動して潜像担持体を帯電せしめる帯電部材など、トナー等の付着によって汚れてしまった被清掃体をクリーニングするクリーニング方法に関するものである。また、それを用いるクリーニング装置、画像形成装置、プロセスユニット及び画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、様々な技術分野における機械や装置において、被清掃体をクリーニングするクリーニング装置が広く用いられている。例えば、被画像形成体に画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリなどといった画像形成装置においては、次のようなクリーニング装置を用いるものが知られている。即ち、感光体等の潜像担持体や、これを接触方式によって帯電せしめる帯電部材たる帯電ローラなど、トナーで汚れてしまった被清掃体をブラシローラによってクリーニングするクリーニング装置である。
【0003】
特許文献1には、かかる構成のクリーニング装置として、次のような構成のものが提案されている。即ち、帯電ローラ等の被清掃体の表面移動速度と、自らの表面移動速度とに線速差が生ずるように回転するブラシローラを、被清掃体に接させてその表面に付着したトナーを掻き取るのである。
【0004】
しかしながら、かかる構成では、ブラシローラを回転駆動せしめる駆動手段が必要になってしまう。更には、いわゆる「倒れ」と呼ばれる起毛の永久変形を抑えるべく、被清掃体に対する起毛の食い込み量(当接による撓みを生ずる先端側長さ)を規制する手段を設ける必要もある。これらの結果、クリーニング装置をコスト高にしたり、その構成を複雑にしたりといった不具合を招来していた。
【0005】
そこで、本出願人は、先に、特許文献2において、表面移動する被清掃体に対してブラシローラを自重によって当接させながら従動回転させるクリーニング装置を提案した。かかる構成によれば、ブラシローラを回転駆動せしめる駆動手段を設けることなく、帯電ローラ等の被清掃体をクリーニングすることができる。更に、ブラシローラの移動量を規制する移動量規制機構によらず、ブラシローラの重量によって被清掃体に対する起毛の食い込み量を調整することができる。これらの結果、上記駆動手段や移動規制機構を設けることによるクリーニング装置のコスト高や構成の複雑化を回避することができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−140763号公報
【特許文献2】
特開2002−221883号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このクリーニング装置では、ブラシローラの重量を大きくするほど、掻き取りによるクリーニング性能が向上する一方で、被清掃体に対する起毛の食い込み量が大きくなって起毛の永久変形が起こり易くなってしまう。クリーニング性能を向上させようとすると、どうしても起毛の永久変形が起こり易くなってしまうのである。
【0008】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のようなクリーニング装置、画像形成装置、プロセスユニット、クリーニング方法及び画像形成方法を提供することである。即ち、ブラシローラ用の駆動手段や移動規制機構を設けることによるクリーニング装置のコスト高や構成の複雑化を回避し、しかも、クリーニング性能を向上させつつ起毛の永久変形を抑えることができるクリーニング装置等である。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、回転軸体上に設けられた複数の起毛を有し、且つ表面移動する被清掃体に対して自重で当接しながら従動回転して該被清掃体の表面をクリーニングするブラシローラを用いるクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛が上記法線方向よりも上記表面移動方向の上流側に向けて傾斜するように上記回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛が上記法線方向よりも上記表面移動方向の下流側に向けて傾斜するように上記回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛の長さが2[mm]以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3又は4のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、樹脂を素材とする上記起毛の太さが5[デニール]以下であり、且つ、各起毛の配設密度が15000[本/cm2]以上であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛が導電性材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛の電気抵抗値が1×1010[Ω]以下であるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体に当接しながら表面移動して該像担持体を帯電せしめる帯電部材と、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の画像形成装置において、上記トナー像の形成に用いられるトナーを収容するトナー収容手段を設け、上記各起毛とは逆の摩擦帯電極性のトナーを該トナー収容手段に収容したことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項8又は9の画像形成装置において、上記トナー像の形成に用いるトナーとして、上記各起毛とは逆の摩擦帯電性のトナーを指定したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項8、9又は10の画像形成装置において、上記トナー像の形成に用いるトナーとして、重合法によって製造されたものを指定したことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナー像に現像する現像手段とを有する画像形成装置に用いられ、少なくとも該潜像担持体を支持体に支持するユニットでユニット内の部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段を有するプロセスユニットにおいて、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、回転軸体上に複数の起毛が設けられたブラシローラを表面移動する被清掃体に対して自重によって当接させて従動回転させながら、該被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング方法において、上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成工程と、帯電部材を該像担持体に当接させながら表面移動させて該像担持体を帯電せしめる帯電工程と、回転軸体上に複数の起毛が設けられたブラシローラを表面移動する該耐電部材に対して自重によって当接させて従動回転させながら、該被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング工程とを実施する画像形成方法において、上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いることを特徴とするものである。
【0010】
これらの発明においては、表面移動する被清掃体に対し、ブラシローラを自重によって当接させながら従動回転させる構成を採ることで、ブラシローラ用の駆動手段や移動規制機構を設けることによるクリーニング装置のコスト高や構成の複雑化を回避することができる。
また、回転軸体の法線方向から傾斜するように設けられたブラシローラの各起毛により、ブラシローラの重量アップによらずに、クリーニング性能を向上させ得ることが本発明者の実験によって確かめられている。よって、クリーニング性能を向上させつつ、起毛の永久変形を抑えることができる。各起毛を回転軸体の法線方向から傾斜させる態様としては、法線方向よりも被清掃体の表面移動方向の上流側に向けて傾斜させる態様と、下流側に向けて傾斜させる態様とがある。このうち、前者の態様でクリーニング性能が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、上流側に向けて傾斜した各起毛が、被清掃体の表面移動に逆らいながら先端を被清掃体に突き当てることにより、上記法線方向にならって立設せしめられた起毛に比べて、大きな衝撃を被清掃体上の異物に与えるためである。これに対し、後者の態様でクリーニング性能が向上する理由は、次のように考えられる。即ち、下流側に向けて傾斜した各起毛が、その先端だけでなく、側面(周面)も被清掃体に当接させることにより、被清掃体上の異物との接触面積を広くする。更に、このように異物に広く接している側面を被清掃体の表面から離間させる際に、側面に接触していた異物を撓みの復元に伴って跳ね除けるようになる。これらの結果、上記法線方向にならって立設せしめられた起毛に比べて、クリーニング性能を向上させると考えられる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態として、タンデム方式のカラーレーザープリンタ(以下「レーザープリンタ」という)について説明する。
まず、本レーザープリンタの基本的な構成について説明する。
[全体構成]
図1は、本実施形態に係るレーザープリンタの概略構成図である。このレーザープリンタは、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),黒(K)の各色の画像を形成するための4組のトナー像形成部1Y,M,C,Kを備えている。なお、以下、各符号の添字Y,M,C,Kは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。
【0012】
トナー像形成部1Y,M,C,Kは、像担持体及び潜像担持体としてのドラム状の感光体11Y,M,C,Kを有している。本レーザープリンタは、これらトナー像形成部1Y,M,C,Kの他、光書込ユニット2、給紙カセット3,4、レジストローラ対5、転写ユニット6、ベルト定着方式の定着ユニット7、排紙トレイ8を備えている。また、図示しない手差しトレイ、トナー補給容器、廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども備えている。
【0013】
[光書込ユニット]
上記光書込ユニット2は、光源、ポリゴンミラー、f−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体11Y,M,C,Kの表面にレーザ光を走査しながら照射する。
【0014】
[感光体等]
図2は、上記トナー像形成部1Y,M,C,Kのうち、イエローのトナー像形成部1Yの概略構成を上記転写ユニット6の一部とともに示す拡大構成図である。なお、他のトナー像形成部(1M,C,K)についてもそれぞれ同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。図2において、トナー像形成部1Yは、プロセスユニット10Yと現像装置20Yとを備えている。プロセスユニット10Yは、感光体11Yの他、これの表面に対し、潤滑剤を塗布するブラシローラ12Y、クリーニング処理を施す揺動可能なカウンタブレード13Y、除電処理を施す除電ランプ14Yなどを有している。また、感光体11Yを一様帯電せしめる帯電ローラ15Yや、これの表面をクリーニングするクリーニング装置たるローラクリーニング装置16Yなども有している。
【0015】
上記プロセスユニット10Yにおいて、図示しない電源によって交流の帯電バイアスが印加される帯電ローラ15Yは、感光体11Yに当接するように配設されている。そして、図示しない駆動手段により、当接部でその表面を感光体11Yの表面移動とは逆方向に移動させるように回転せしめられながら、感光体11Yの表面を一様帯電せしめる。このように一様帯電せしめられた感光体11Yの表面に、上記光書込ユニット(図1の2)で変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射されると、感光体11Yの表面に静電潜像が形成される。カウンタブレード13Yによってクリーニングされた感光体11Y表面には、どうしても除去し切れなかったトナーが僅かながら残ってしまう。このように残ってしまったクリーニング残トナーは、感光体11Y表面に当接しながら回転する帯電ローラ15Yに付着して汚れとなってしまう。この汚れがそのまま放置されると、やがて帯電ローラ15Y上で堆積したクリーニング残トナーによって感光体11Yの局所的な帯電不良が発生し、黒スジなどの異常画像を引き起こしてしまう。そこで、プロセスユニット10Yには、被清掃体たる帯電ローラ15Yに付着したクリーニング残トナーをクリーニングするローラクリーニング装置16Yが設けられている。
【0016】
このローラクリーニング装置16Yは、図3に示すように、金属や硬質樹脂などの剛性材料からなる回転軸体160Y上に複数の起毛161Yが立設せしめられたブラシローラ162Yを有している。また、これを支持する2つのプロセスユニット側板(以下、単に側板という)163Y,164Yも有している(図では奥行き方向に並んで配設されているため、163Yだけが見えている)。ブラシローラ162Yは、帯電ローラ15Yに対して並行の位置関係を維持するように2つの側板163Y,164Yに回転自在に支持されている。ブラシローラ162Yの複数の起毛161Yは、図4に示すように、回転軸体160Yの長さ方向における領域R1の範囲において、周方向の全域に渡って設けられている。2つの側板163Y、164Yには、それぞれ長穴状の軸支持切り欠き部165Yが設けられており、その長さ方向に遊動可能に回転軸体160Yの一端近傍を支持している。このような支持により、ブラシローラ162Yがその自重によって帯電ローラ15Yの表面に押圧されながら、帯電ローラ15Yの表面に追従して図中時計回りに従動回転する。そして、その連れ回りに伴い、帯電ローラ15Yの表面に当接している起毛によってローラ表面に付着しているクリーニング残トナーを除去して清掃する。このように、ローラクリーニング装置16Yは、表面移動する被清掃体たる帯電ローラ15Yに対し、ブラシローラ162Yを自重によって当接させながら従動回転させるのである。かかる構成では、ブラシローラ162Y用の駆動手段や移動規制機構を設けることによるローラクリーニング装置16Yのコスト高や構成の複雑化を回避することができる。
【0017】
[現像装置]
先に示した図2において、上記現像装置20Yは、現像ケース21Yの開口から一部露出させるように配設された現像ロール22Yを備えている。また、第1搬送スクリュウ23Y、第2搬送スクリュウ24Y、現像ドクタ25Y、トナー濃度センサ(以下、Tセンサという)26Y、粉体ポンプ27Y等も備えている。
【0018】
上記現像ケース21Yには、磁性キャリアとマイナス帯電性のYトナーとを含む現像剤が内包されている。この現像剤は上記第1搬送スクリュウ23Y、第2搬送スクリュウ24Yによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、現像剤担持体たる現像ロール22Yの表面に担持される。そして、上記現像ドクタ25Yによってその層厚が規制されてから感光体11Yと対向する現像領域に搬送され、ここで感光体11Y上の上記静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体11Y上にYトナー像が形成される。現像によってYトナーを消費した現像剤は、現像ロール22Yの表面(現像スリーブ)の回転に伴って現像ケース21Y内に戻される。一方、現像されたYトナー像は、後述の転写搬送ベルト60によって搬送される転写紙に転写される。なお、現像ロール22Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる現像スリーブと、これに連れ回らないように内包される図示しないマグネットローラとを有している。そして、マグネットローラの発する磁力により、現像スリーブに現像剤を引き付けて担持する。
【0019】
透磁率センサからなる上記Tセンサ26Yは、現像ケース21Yの底板に取り付けられ、第1搬送スクリュウ23Yによって搬送される現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と良好な相関を示すため、Tセンサ26YはYトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、RMA等の記憶手段を備えており、この中にTセンサ26Yからの出力電圧の目標値であるY用Vtrefや、他の現像装置に搭載されたTセンサからの出力電圧の目標値であるM,C,K用Vtrefのデータを格納している。現像装置20Yについては、Tセンサ26Yからの出力電圧の値とY用Vtrefを比較し、図示しないYトナーカートリッジに連結する上記粉体ポンプ27Yを比較結果に応じた時間だけ駆動させる。そして、これにより、Yトナーカートリッジ内のYトナーを第2供給部30Y内に補給する。このように粉体ポンプ27Yの駆動が制御(トナー補給制御)されることで、現像に伴ってYトナー濃度を低下させた現像剤に適量のYトナーが補給され、現像装置20Y内の現像剤のYトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他の現像装置20M,C,Kについても、同様のトナー補給制御が実施される。
【0020】
以上のようにして、各トナー像形成部1Y,M,C,Kは、光書込ユニット2と共同して、各感光体11Y,M,C,Kにトナー像を形成する。よって、本レーザープリンタにおいては、各トナー像形成部1Y,M,C,Kと、光書込ユニット2との組合せにより、トナー像形成手段が構成されている。
【0021】
[給紙手段]
先に示した図1において、プリンタ本体の下部には、2つの給紙カセット3,4が配設されている。これら給紙カセット3,4は、内部に図示しない転写紙束を収容しており、その一番上の転写紙に給紙ローラ3a,4aを押し当てている。そして、所定のタイミングで給紙ローラ3a,4aを回転させて、転写紙を給紙路に送り出す。この給紙路の末端には、レジストローラ対5が配設されており、送られてきた転写紙を、Yトナー像形成部1Yの感光体11Y上に形成されたYトナー像に同期させ得るタイミングで、転写ユニット6に向けて送り出す。
【0022】
[転写ユニット]
上記転写ユニット6は、感光体11Y,M,C,Kのそれぞれに接触して4つの転写ニップを形成しながら無端移動する表面移動体たる転写搬送ベルト60を有している。転写搬送ベルト60は、各トナー像形成部1Y,M,C,Kの感光体11Y,M,C,Kに接触して4つの転写ニップを形成するように、4つの支持ローラ61に掛け回されている。これらの支持ローラ61のうち、図中最も右側のものに対しては、図示しない電源から所定電圧が印加された静電吸着ローラ62が対向するように配置されている。この静電吸着ローラ62からの電荷付与により、転写搬送ベルト60は、そのおもて面(スープ外面)に図示しない転写紙Pを静電吸着することができる。
【0023】
各転写ニップの下方には、転写搬送ベルト60の裏面に接触する転写バイアス印加ローラ65Y,M,C,Kが設けられている。これら転写バイアス印加ローラ65Y,M,C,Kには、図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される転写バイアスが印加される。これにより、転写搬送ベルト60に転写電荷が付与され、各転写ニップにおいて転写搬送ベルト60と感光体表面との間に所定強度の転写電界が形成される。なお、本レーザープリンタにおいては、転写バイアス印加部材として転写バイアス印加ローラ65を設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを設けてもよい。
【0024】
図中の一点鎖線は、転写紙の搬送経路を示している。給紙カセット3,4から給送された図示しない転写紙は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対5が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対5によって所定のタイミングで送出された転写紙は上記転写搬送ベルト60に保持され、トナー像形成部1Y,M,C,Kに接触し得るY転写ニップ、M転写ニップ、C転写ニップ、K転写ニップを順次通過する。これにより、各トナー像形成部1Y,M,C,Kの感光体11Y,M,C,K上で現像されたY,M,C,Kトナー像が、それぞれ転写ニップで転写紙に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙上にはフルカラー画像が形成される。
【0025】
[定着ユニット]
フルカラー画像が形成された図示しない転写紙は、加熱ローラを備える上記定着ユニット7内でこのフルカラートナー像が定着された後、排紙トレイ8上に排出される。
【0026】
[除電]
先に示した図2において、トナー像が転写された後の感光体11Yの表面は、ブラシローラ12Yで所定量の潤滑剤が塗布された後、カウンタブレード13Yでクリーニングされる。そして、除電ランプ14Yから照射された光によって除電され、次の静電潜像の形成に備えられる。
【0027】
次に、本実施形態に係るレーザープリンタの特徴的な構成について説明する。先に示した図3において、起毛161Yが帯電ローラ15Yに食い込み過ぎると、繊維を劣化させて永久変形してしまう。よって、起毛161Yの帯電ローラ15Yに対する食い込み量(帯電ローラ15Yの半径とブラシローラの半径との和から、両ローラの中心距離を差し引いた値)については、ある程度の値に留める必要がある。一方、食い込み量を抑えるべく、ブラシローラ162Yの重量を小さくし過ぎると、起毛161Yによるトナーの掻き取り性を不足させて、帯電ローラ15Yの表面にクリーニング残トナーを徐々に堆積させていってしまう。そして、それにより、異常画像を引き起こしてしまう。
【0028】
そこで、本レーザープリンタにおいては、図5や図6に示すように、起毛161Yが回転軸体160Yの回転軌道における法線方向から傾斜するように設けられたブラシローラ162Yを用いている。なお、図5は、起毛161Yを、図中一点鎖線で示した上記法線方向よりも、帯電ローラ15Yの表面移動方向の上流側に向けて傾斜させた例を示している。上記法線方向を基準にした場合に、起毛161の先端を根元よりも帯電ローラ15Yの表面移動方向の上流側に位置させていることがわかる。また、図6は、起毛161Yを、図中一点鎖線で示した上記法線方向よりも、帯電ローラ15Yの表面移動方向の下流側に向けて傾斜させた例を示している。上記法線方向を基準にした場合に、起毛161の先端を根元よりも帯電ローラ15Yの表面移動方向の下流側に位置させていることがわかる。以下、前者の例、後者の例における起毛161Yの傾斜をそれぞれカウンタ傾斜、順傾斜という。
【0029】
本発明者は、次のような3つのブラシローラ162Yを用意した。即ち起毛161Yを従来のように傾斜させずに法線方向に真っ直ぐに延ばしたいわゆる直毛にしたものと、上記カウンタ傾斜にしたものと、上記順傾斜にしたものとの3つである。そして、それらのクリーニング性の差を実験によって比較してみた。このときの実験条件は次の通りである。
・使用トナー:重合法によって製造されたマイナス帯電性トナー
・感光体の直径:30[mm]
・感光体の一様帯電電位:−950[V]
・感光体上の静電潜像電位:−140[V]
・現像バイアス値(現像ロール表面電位):−650[V]
・感光体の線速:150[mm/sec]
・帯電ローラの直径:14[mm]
・帯電ローラの芯材の径:8[mm]
・帯電ローラの表面材質:DPDM(Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage)
・帯電ローラの線速:150[mm/sec]
・帯電バイアス値:−1700[V]
・ブラシローラの径:7.2[mm]
・回転軸体の径:6[mm]
・起毛の長さ:0.6[mm]
・ブラシローラの重量:69[g]
・軸支持切り欠き部(165Y)の角度:48[°]
【0030】
実験については、まず、ブラシローラ(162Y)をはずした状態で、Y色だけからなる面積率25[%](対A4版)の基準画像をA4用紙に5枚プリントアウトして、帯電ローラ(15Y)表面を強制的に汚した。このときの帯電ローラ(15Y)表面におけるトナー濃度は0.14であった。トナー濃度の測定については、帯電ローラ(15Y)に透明テープ(日東電工社製プリンタック厚み0.05mm)を貼り付けてクリーニング残トナーをローラから透明テープに転写した。そして、そのテープ上のトナー濃度を反射濃度計(X−Rite社製508)によって測定した。次に、上述の3つのブラシローラ(162Y)について、それぞれ装着した状態で上記基準画像を出力しながら、所定の出力枚数毎に、帯電ローラ(15Y)上のトナー濃度を測定した。帯電ローラ(15Y)における濃度測定位置については、透明テープにトナーを転写する必要性から測定毎にずらした。なお、ブラシローラ(162Y)の重量については、3つとも69[g]で統一した。また、カウンタ傾斜や順傾斜については、起毛161Yの法線方向からの傾斜を60〜80[°]とした。
【0031】
図7は、この実験における帯電ローラ15Y上のトナー濃度と、通紙枚数との関係を示すグラフである。図示のように、同じ重量のブラシローラ(162Y)であるにもかかわらず、起毛(161Y)をカウンタ傾斜させたものや、順傾斜させたものは、直毛のものに比べて帯電ローラ(15Y)上のトナー濃度を低くしていることがわかる。これは、カウンタ傾斜や順傾斜させたもののクリーニング性能が、直毛のものに比べて勝っていることを示している。起毛(161Y)を傾斜させたことによってクリーニング性能を向上させた理由は、次のように考えられる。即ち、カウンタ傾斜させたものでは、各起毛(161Y)が先端を帯電ローラ(15Y)に対してその表面移動に逆らいながら突き当てることにより、直毛のものに比べて、帯電ローラ(15Y)上のトナーに大きな衝撃を与えるためと考えられる。これに対し、順傾斜させたものでは、各起毛(161Y)が、その先端だけでなく、側面(周面)も帯電ローラ(15Y)に当接させることにより、ローラ上のトナーとの接触面積を広くする。そして、このように接触面積を広くしている側面をローラ回転に伴って帯電ローラ(15Y)の表面から離間させる際に、側面に接触していたトナーを起毛(161Y)の撓みの復元に伴って跳ね除けるようになる。この結果、クリーニング性能を向上させると考えられる。
【0032】
カウンタ傾斜させたものと、順傾斜させたものとの比較では、図7からわかるように、前者のクリーニング性の方が少しだけ勝っている。よって、クリーニング性の向上という観点だけからすれば、カウンタ傾斜の方がよい。但し、上述したように、カウンタ傾斜では、起毛(161)の先端を帯電ローラ(15Y)に強く突き当てることから、帯電ローラ(15Y)を傷付け易いと考えられる。よって、クリーニング性を向上させながら、帯電ローラ(15Y)の寿命短縮化を抑えるという観点からすれば、順傾斜の方がよいと言える。参考までに、起毛(161Y)の状態と、60000枚通紙後における帯電ローラ(15Y)上のトナー濃度との関係をまとめたものを次の表1に示す。
【表1】
【0033】
本レーザープリンタにおいては、ブラシローラ(16Y)における各起毛(161Y)の回転軸体(160Y)表面からの長さを2[mm]以下にしている。このような長さ設定にすることで、帯電ローラ(15Y)表面に圧接して弾性変形した各起毛(161Y)の根元に作用する曲げモーメントを小さくして、より長期に渡って起毛(161Y)の永久変形を抑えることができるからである。
【0034】
また、本レーザープリンタにおいては、太さを5[デニール]以下にした各起毛(161Y)を、15000[本/cm2]以上の密度で回転軸体(160Y)の周面に配設している。かかる構成では、その密度の高さ故に、各起毛(161Y)に作用する曲げモーメントを小さくして、起毛(161Y)の永久変形を更に確実に抑えることができる。加えて、帯電ローラ(15Y)上のトナーを高密度に配設された起毛(161Y)によって効率良くクリーニングすることができる。なお、[デニール]とは、1[g]の樹脂材料を9000[m]引き延ばして得た樹脂毛の太さの単位である。
【0035】
起毛(161Y)の材料としては、絶縁性のものよりも導電性のものを用いることが望ましい。後者の方が、より高いクリーニング性を発揮するからである。具体的には、本発明者は、絶縁性材料からなる起毛(161Y)をカウンタ傾斜させたブラシローラ(162Y)と、導電性材料からなる起毛(161Y)をカウンタ傾斜させたブラシローラ(162Y)とのクリーニング性について実験して比較検討した。絶縁性材料としては、ナイロンを用いた。また、導電性材料としては、66ナイロンやトリアセテートにカーボンを分散したものを用いた。その他の実験条件については、上述したものと同様である。
【0036】
図8は、この実験における帯電ローラ(15Y)上のトナー濃度と通紙枚数との関係を、起毛(161Y)の材料別に示すグラフである。図示のように、導電性材料を用いたブラシローラ(162Y)の方が、トナー濃度を長期に渡ってより低く抑えている。即ち、より高いクリーニング性を発揮しているのである。参考までに、起毛(161Y)の材料と、60000枚通紙後における帯電ローラ(15Y)上のトナー濃度との関係をまとめたものを次の表2に示す。
【表2】
【0037】
起毛(161Y)に用いる導電性材料としては、1×1010[Ω]以下の電気抵抗値のものを用いることが望ましい。かかる導電性材料を用いることで、絶縁性材料に比べてより高いクリーニング性を発揮し得るという利点を、確実に発揮させることができるからである。
【0038】
本レーザープリンタにおいては、トナー収容手段たる上記現像装置(20Y)又はトナーカートリッジに、トナーを収容したままの状態で工場から出荷するようにしている。そして、そのトナーとして、各起毛(161Y)とは逆の摩擦帯電極性のトナーを用いている。例えば、各起毛(161Y)の材料として、ナイロン等のプラス帯電性のものを用いた場合には、マイナス帯電性のトナーを用いて画像形成が行えるように各機器を設定し、上記現像装置(20Y)やトナーカートリッジに、そのトナーを収容するのである。このようにトナーを収容して出荷した場合には、トナー像の形成に用いるトナーとして、各起毛(161Y)とは逆の摩擦帯電性のトナーをユーザーに対して指定したことになる。このようにしてトナーの種類を指定するのは次に説明する理由による。即ち、帯電ローラ(15Y)上に付着してしまったクリーニング残トナーを、これとは逆極性に帯電する各起毛(161Y)に静電的に吸着させて、クリーニング性を更に高めることができるからである。
【0039】
なお、トナーの種類をユーザーに指定する方法としては、上述のようにしてその種類のトナーをトナー収容手段に収容した状態でレーザープリンタを出荷する方法の他、次のような方法を用いてもよい。即ち、その種類のトナーの製品番号や商品名などを、プリンタ本体やこの取扱説明書などに明記するのである。また、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって上記製品番号や商品名などを通知してもよい。
【0040】
また、本レーザープリンタにおいては、起毛(161Y)とは逆の帯電極性という条件に加えて、重合法によって製造されたという条件のトナーの使用をユーザーに対して指定している。これは次に説明する理由による。即ち、重合法によって製造されたトナーは、粉砕法によって製造されたものに比べて、各粒子の帯電量のバラツキが非常に小さい。そして、このことにより、静電転写率が高くなるため、感光体(11Y)上の転写残トナー量、ひいてはクリーニング残トナー量が少なくなる。よって、更に確実に、帯電ローラ(15Y)のクリーニング不良による異常画像の発生を抑えることができる。
【0041】
これまで、本発明を適用したレーザープリンタの一実施形態について説明したが、各色におけるローラクリーニング装置(16Y等)や、プロセスカートリッジ(10Y等)にも、本発明の適用が可能である。
【0042】
以上、実施形態に係るレーザープリンタにおいて、ブラシローラ(162Y)として、各起毛(161Y)が上記法線方向よりも帯電ローラ(15Y)の表面移動方向の上流側に向けて傾斜するように回転軸体(160Y)上に設けられたものを用いた場合には、次のような利点を得ることができる。即ち、起毛(161Y)が順傾斜するように設けられたブラシローラ(162Y)を用いる場合に比べ、更にクリーニング性を向上させることができる。
また、ブラシローラ(162Y)として、各起毛(161Y)が上記法線方向よりも帯電ローラ(15Y)の表面移動方向の下流側に向けて傾斜するように回転軸体(160Y)上に設けられたものを用いた場合には、次のような利点を得ることができる。即ち、起毛(161Y)がカウンタ傾斜するように設けられたブラシローラ(162Y)を用いる場合に比べ、帯電ローラ(15Y)の傷付きを抑えて長寿命化を図ることができる。
また、本レーザープリンタでは、各起毛(161Y)の長さを2[mm]以下にしているので、帯電ローラ(15Y)表面に圧接して弾性変形した各起毛(161Y)の根元に作用する曲げモーメントを小さくして、より長期に渡って起毛(161Y)の永久変形を抑えることができる。
また、起毛(161Y)の太さを5[デニール]以下にし、且つ、起毛(161Y)の配設密度を15000[本/cm2]以上にしているので、各起毛(161Y)に作用する曲げモーメントを小さくして、起毛(161Y)の永久変形を更に確実に抑えることができる。加えて、帯電ローラ(15Y)上のトナーを高密度に配設された起毛(161Y)によって効率良くクリーニングすることもできる。
また、起毛(161Y)の材料として導電性材料からなるものを用いれば、ブラシローラ(162Y)のクリーニング性を更に向上させることができる。
また、その導電性材料として、1×1010[Ω]以下の電気抵抗値のものを用いれば、絶縁性材料に比べてより高いクリーニング性を発揮し得るという利点を、確実に発揮させることができる。
また、トナー像の形成に用いるトナーとして、各起毛(161Y)とは逆の摩擦帯電性のものを指定しているので、帯電ローラ(15Y)上に付着してしまったクリーニング残トナーを、これとは逆極性に帯電する各起毛(161Y)に静電的に吸着させて、クリーニング性を更に高めることができる。
また、トナー像の形成に用いるトナーとして、重合法によって製造されたものを指定しているので、粉砕法によって製造されたものをユーザーに使用させる場合に比べて、帯電ローラ(15Y)のクリーニング不良による異常画像の発生をより抑えることができる。
【0043】
【発明の効果】
請求項1乃至14の発明によれば、ブラシローラ用の駆動手段や移動規制機構を設けることによるクリーニング装置のコスト高や構成の複雑化を回避し、しかも、クリーニング性能を向上させつつ起毛の永久変形を抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るレーザープリンタの概略構成図。
【図2】同レーザープリンタのYトナー像形成部を示す拡大構成図。
【図3】同Yトナー像形成部のローラクリーニング装置を示す拡大構成図。
【図4】同ローラクリーニング装置のブラシローラを示す平面図。
【図5】起毛をカウンタ傾斜させた同ブラシローラを帯電ローラ及び感光体とともに示す側面図。
【図6】起毛を順傾斜させた同ブラシローラを帯電ローラ及び感光体とともに示す側面図。
【図7】帯電ローラ15Y上のトナー濃度と、通紙枚数との関係を、起毛の傾斜状態別に示すグラフ。
【図8】帯電ローラ15Y上のトナー濃度と、通紙枚数との関係を、起毛の材料別に示すグラフ。
【符号の説明】
1 トナー像形成部
2 光書込ユニット
3、4 給紙カセット
5 レジストローラ対
6 転写ユニット
7 定着ユニット
8 排紙トレイ
11 感光体(像担持体、潜像担持体)
15Y 帯電ローラ(被清掃体)
16Y ローラクリーニング装置(クリーニング装置)
160Y 回転軸体
161Y 起毛
162Y ブラシローラ
163Y 側板
164Y 側板
20 現像装置
Claims (14)
- 回転軸体上に設けられた複数の起毛を有し、且つ表面移動する被清掃体に対して自重にで当接しながら従動回転して該被清掃体の表面をクリーニングするブラシローラを用いるクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記法線方向よりも上記表面移動方向の上流側に向けて傾斜するように上記回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記法線方向よりも上記表面移動方向の下流側に向けて傾斜するように上記回転軸体上に設けられたものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1、2又は3のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛の長さが2[mm]以下であるものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1、2、3又は4のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、樹脂を素材とする上記起毛の太さが5[デニール]以下であり、且つ、各起毛の配設密度が15000[本/cm2]以上であるものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1、2、3、4又は5のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛が導電性材料からなるものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項6のクリーニング装置において、
上記ブラシローラとして、各起毛の電気抵抗値が1×1010[Ω]以下であるものを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体に当接しながら表面移動して該像担持体を帯電せしめる帯電部材と、該帯電部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8の画像形成装置において、
上記トナー像の形成に用いられるトナーを収容するトナー収容手段を設け、上記各起毛とは逆の摩擦帯電極性のトナーを該トナー収容手段に収容したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8又は9の画像形成装置において、
上記トナー像の形成に用いるトナーとして、上記各起毛とは逆の摩擦帯電性のトナーを指定したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8、9又は10の画像形成装置において、
上記トナー像の形成に用いるトナーとして、重合法によって製造されたものを指定したことを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナー像に現像する現像手段とを有する画像形成装置に用いられ、少なくとも該潜像担持体を支持体に支持するユニットでユニット内の部材に付着したトナーをクリーニングするクリーニング手段を有するプロセスユニットにおいて、
上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。 - 回転軸体上に複数の起毛が設けられたブラシローラを表面移動する被清掃体に対して自重によって当接させて従動回転させながら、該被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング方法において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いることを特徴とするクリーニング方法。 - 像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成工程と、帯電部材を該像担持体に当接させながら表面移動させて該像担持体を帯電せしめる帯電工程と、回転軸体上に複数の起毛が設けられたブラシローラを表面移動する該耐電部材に対して自重によって当接させて従動回転させながら、該被清掃体の表面をクリーニングするクリーニング工程とを実施する画像形成方法において、
上記ブラシローラとして、各起毛が上記回転軸体の法線方向から傾斜するように該回転軸体上に設けられたものを用いることを特徴とする画像形成方法。
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CN100458587C (zh) * | 2006-02-10 | 2009-02-04 | 京瓷美达株式会社 | 图像形成装置 |
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-
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- 2003-06-13 JP JP2003169457A patent/JP2005004065A/ja active Pending
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