JP2005004070A - 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

Abstract

【課題】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、起毛の永久変形を抑えつつクリーニング性能を向上させることができるクリーニング装置を提供する。
【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、起毛１６１の太さ、長さをそれぞれＹ［デニール］、長さＸ［ｍｍ］で表した場合に、「Ｙ／Ｘ≦２．８」という関係式を具備するものを用いた。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【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し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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８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３の発明は、請求項１又は２のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、各起毛の配設密度が１００００［本／ｃｍ^２］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５の発明は、請求項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、各起毛の電気抵抗値が１×１０^１０［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８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９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８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１０の発明は、請求項９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１１の発明は、請求項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、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１２の発明は、請求項９、１０又は１１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１３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１４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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８以下であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１５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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８以下である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、起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８以下であるブラシローラを用いることで、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、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。
【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では、起毛（１６１Ｙ）の太さ、長さ（回転軸体１６０Ｙ表面からの長さ）をそれぞれＹ［デニール］、Ｘ［ｍｍ］で示した場合に、次の数１の関係式を具備するブラシローラ（１６２Ｙ）を用いている。なお、式中の［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。
【数１】
Ｙ［デニール］／Ｘ［ｍｍ］≦２．８
【００２９】
即ち、起毛（１６１Ｙ）の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解を２．８以下にするように、太さＹ、長さＸをそれぞれ調整したのである。これは、以下に説明する理由による。即ち、本発明者は、太さＹや長さＸを様々に調整した複数のブラシローラ（１６２Ｙ）を用意した。起毛（１６１Ｙ）の材料については、ナイロン（ヤング率＝２００〜４５０ｋｇ／ｍｍ^２）、アセテート（ヤング率＝３５０〜５５０ｋｇ／ｍｍ^２）、ポリエステル（ヤング率＝１１００〜２０００ｋｇ／ｍｍ^２）の何れかを用いた。これら複数のブラシローラ（１６２Ｙ）についてそれぞれクリーニング性を試験して比較検討する実験を行った。この実験における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】
この実験条件にて、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４００００枚プリントアウトして、帯電ローラ（１５Ｙ）表面の汚れに起因する異常画像たる黒スジ画像の発生の有無を確認した。図５は、この実験における起毛（１６１Ｙ）の太さＹ［デニール］と、長さＸ［ｍｍ］と、黒スジ画像の発生状況との関係を示すグラフである。図中「○」は、黒スジの発生が許容レベルであることを示している。また、「×」は、黒スジの発生がＮＧレベルであることを示している。同図から、太さＹを大きくしたり、長さＸを小さくしたりするほど、黒スジを発生させ易くすることがわかる。許容レベルとＮＧレベルとの境界点をグラフから複数特定し、これら特定結果を回帰分析して、近似直線Ｌを求めたところ、それは次の数２で示される関係式になった。
【数２】
Ｙ［デニール］／Ｘ［ｍｍ］＝２．８
【００３１】
上記数１で示される関係式の符号「≦」を符号「＝」に置き換えただけの関係式である。同図においては、近似直線Ｌのレベルを超える領域で、ＮＧレベルの黒スジが発生している。よって、上記数１で示される公式を具備させれば、ブラシローラ（１６２Ｙ）の重量を増やすことなく、そのクリーニング性を向上させて、黒スジの発生を有効に抑えることができるのである。なお、数１で示される公式の左辺が右辺を上回ると（Ｘ／Ｙ＞２．８）、黒スジが発生してしまうのは、次の理由によるものと考えられる。即ち、起毛（１６１Ｙ）が硬すぎてトナーを掻き取るために有効な弾性力を発揮しなくなると考えられる。
【００３２】
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。
【００３３】
また、本レーザープリンタにおいては、各起毛（１６１Ｙ）を、１００００［本／ｃｍ^２］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。
【００３４】
ブラシローラ（１６２Ｙ）については、上記数１で示される関係式を具備させることに加えて、図６や図７に示すように、起毛１６１Ｙを回転軸体１６０Ｙの回転軌道における法線方向から傾斜させるように設けることが望ましい。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７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。
【００３５】
図６や図７に示すように起毛（１６１Ｙ）を傾斜させて設けると良いのは、以下に説明する理由による。即ち、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。
【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。
【００３７】
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８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】

【００３８】
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。
【００３９】
図９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】

【００４０】
起毛（１６１Ｙ）に用いる導電性材料としては、１×１０^１０［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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
以上、実施形態に係るレーザープリンタにおいては、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／ｃｍ^２］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、１×１０^１０［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、ブラシローラ（１６２Ｙ）として、各起毛（１６１Ｙ）を上記法線方向から傾斜させて設けたものを用いているので、法線方向にならわせたものに比べて、更に高い高いクリーニング性を発揮することができる。
また、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するように回転軸体（１６０Ｙ）上に設けたブラシローラ（１６２Ｙ）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、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。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１乃至１５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】同ブラシローラの起毛の太さＹ［デニール］と、長さＸ［ｍｍ］と、帯電ローラの汚れによる異常画像たる黒スジ画像の発生状況との関係を示すグラフ。
【図６】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７】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、起毛の傾斜状態別に示すグラフ。
【図９】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 (15)

1. 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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８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。
2. 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。
3. 請求項１又は２のクリーニング装置において、
   上記ブラシローラとして、各起毛の配設密度が１００００［本／ｃｍ^２］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。
4. 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。
5. 請求項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、各起毛の電気抵抗値が１×１０^１０［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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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８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。
10. 請求項９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。
11. 請求項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、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。
12. 請求項９、１０又は１１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。
13. 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８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。
14. 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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８以下であるものを用いることを特徴とするクリーニング方法。
15. 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、上記起毛の太さＹ［デニール］を長さＸ［ｍｍ］で除算した解が２．８以下であるものを用いることを特徴とする画像形成方法。

Images