【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体表面に対するブラシクリーニング方式のクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体（像担持体）を一様に帯電させたのち、レーザ光で露光走査して潜像を形成し、この潜像をトナーにより現像してから転写装置を用いて中間転写体に転写したのち、さらに別の転写装置を用いて記録紙に転写、さらに定着して最終画像を得る画像形成装置、或いは、感光体上のトナー像を転写装置により直接記録紙に転写、さらに定着して最終画像を得る画像形成装置が知られている。
【０００３】
上記中間転写体に転写するケースでは、複数の感光体にそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、これらを中間転写体に重ね転写してカラーのトナー像をつくり、記録紙に一括転写する多色カラー画像形成装置に適用される。
【０００４】
感光体上から中間転写体或いは転写紙に転写後の感光体には、残トナー像が付着しているので、これを除くためにクリーニング装置が設けられる。また、上記の多色画像形成装置のように中間転写体を使用するケースでもエンドレスベルト状に形成される中間転写体に転写後のトナー像が付着して残留するので、これを除くためにクリーニング装置が設けられる。
【０００５】
これらのクリーニング装置については、ブレードで掻き落とす態様と、ブラシで掻き落とす態様とがある。さらに、ブラシで掻き落とす態様ではブラシを回転体で構成して、ブラシローラとし、このブラシローラを用いてクリーニングするタイプもある。
【０００６】
ブレード方式のクリーニング装置は、ケース内にクリーニングブレードを設け、入口シールでシールされている。そして、不図示の操作部のプリントボタンが押されると、除電ランプ、接触帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラにそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加され、それとほぼ同時にドラム状の感光体、接触帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラなどが所定の方向に回転し始める。
【０００７】
感光体は、除電ランプで除電されてから、感光体に接触配置された接触帯電ローラで一様に負に帯電（−９００Ｖ）され、さらにレーザ光で露光走査されて潜像形成（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）が行われる。
【０００８】
その潜像が現像ローラで形成される磁気ブラシにより現像（現像バイアスは−６００Ｖ）されトナー像が形成される。そしてこのトナー像が感光体と転写ローラとの間に至るとき同時に会合するようにタイミングを合せて給紙機構から記録紙が給送されて一旦、レジストローラ対で止まり、感光体上の画像先端と同期を取ってガイド板に導かれて送り出された記録紙上に、転写ローラの転写バイアスによってトナー像が転写（＋１０μＡ印加）される。記録紙は分離爪で感光体より分離され、搬送ガイド板でガイドされつつ図示していない定着装置を経てコピー画像として排出される。
【０００９】
一方、転写ローラで転写されたのち、感光体上に残ったトナーは、感光体の回転でクリーニング装置まで移送され、クリーニングブレードで感光体上から除去される。しかしながら、かかる従来のクリーニングブレードのみを用いたクリーニング方式では、感光体に当接しているので感光体表面を磨耗させるという問題がある。
【００１０】
感光体表面は、摩耗すると帯電電位が低くなり画像上に地肌汚れが発生する。感光体の周囲に配置されたユニット及びプロセス等で若干は異なるが、おおよそ感光体の膜厚の約３０％が削れると画像に地肌汚れが発生する。感光体の膜厚が３０μｍの時には削れ量の限界は１０μｍとなる。感光体の膜削れは主にクリーニングブレードとの摺擦により発生している。
【００１１】
クリーニングブレードによる感光体の摩耗の主な原因の１つとして、帯電で発生する放電生成物の感光体表面への付着により感光体表面の摩擦係数が上昇しクリーニングブレード６３の線圧が上昇することがあげられる。
【００１２】
一方、近年、画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう、高解像度を有することが要求されている。その達成手段の１つとしてより粒径を小さくしたトナーを用いることがあげられる。また、従来より転写率の向上のためにトナーの形状を不定形状からより球に近い形状のもの、所謂球形トナーが使われるようになってきている。
【００１３】
球形トナーは画質の点で有利であるが、クリーニング性能からすると問題があり、ブレードタイプのクリーニング装置ではいわゆるすり抜け現象が生じ、クリーニング性能がよくない。このすり抜け現象を回避する手段として不定形トナー（形状が球状以外の不定形なトナー）を使用するのが効果的であることが知られている。
【００１４】
そこで、ブレード方式のクリーニングにおけるトナーのすり抜けを解消するために、不定形トナーを使用する技術として、従来、次の提案がなされている。
まず、クリーニング対象物上の残留トナーを清掃するクリーニング装置において形状係数が１００〜１２５のトナーが塞き止められるトナー以外の塞き止め用紛体である不定形のシリカをブレード上流側で供給し、ブレードエッジ部に堆積保持させている（たとえば、特許文献１参照）。しかし、この技術では、シリカでクリーニングブレード及びクリーニング対象物（例えば、感光体）が削れたり傷ついてしまうおそれがある。
【００１５】
また、ブレードを用いたクリーニング装置を備えた画像形成装置において、球形トナーを収容した現像器と不定形トナーを収容した現像器とにより構成し、非画像領域の先端部を不定形トナー（黒トナー）で現像し、画像領域を球形トナーで現像している（たとえば、特許文献２参照）。しかし、画質向上の為、球形トナー使用しているにもかかわらず１つの現像器に不定形トナーを使用すれば画質の劣化を招くおそれがある。
【００１６】
さらに、感光体クリーニングにブレードを使用し、中間転写体を有する画像形成装置で中間転写体を介して感光体のブレードへ不定形粒子を供給する不定形粒子供給装置を設け、不定形粒子供給装置が磁性導電性ロールであり静電気力で供給している（たとえば、特許文献３参照）。しかし、感光体のクリーニングにブレードを使用しているので感光体の膜削れが発生するおそれがある。
【００１７】
また、複数の現像器と中間転写体と一次転写装置と二次転写装置と感光体上をクリーニングするブレードとを有する画像形成装置で中間転写体上に不定形紛体を供給する紛体供給装置を設け、感光体上へ転移させるようにし、不定形粒子は樹脂で粉砕法により製作され透明であり、球形トナーとは逆の帯電極性を有している（たとえば、特許文献４参照）。しかし、感光体のクリーニングにブレードを使用しているので感光体の膜削れが発生するおそれがある。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００２−６７１０号公報
【特許文献２】
特開平８−２５４８７３号公報
【特許文献３】
特開２００１−１６６６５９号公報
【特許文献４】
特開２００２−７２８０２号公報
【００１９】
一方、ブラシタイプのクリーニング装置を使用したクリーニング装置は、ケース内にブラシローラとしてのクリーニングブラシ、回収ローラ、回収ローラに接してこれをクリーニングするブレード、トナー排出スクリュなどを収め、入口シール、出口シールでシールされている。
【００２０】
画像形成装置の操作部のプリントボタンが押されると、除電ランプ、接触帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、感光体に接触しつつ回転するクリーニングブラシ、クリーニングブラシに隣接する回収ローラ２９にそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加され、それとほぼ同時にドラム状の感光体、接触帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ、トナー排出スクリュ及び回収ローラがそれぞれ所定の方向に回転し始める。
【００２１】
感光体は除電ランプで除電されてから、感光体に接触配置された接触帯電ローラで一様に負に帯電（−９００Ｖ）され、さらにレーザ光で露光走査されて潜像形成（黒ベタ電位は−１５０Ｖ）が行われる。
【００２２】
その潜像が現像ローラで形成される磁気ブラシにより現像（現像バイアスは−６００Ｖ）されトナー像が形成される。そしてこのトナー像が感光体と転写ローラとの間に至るとき同時に会合するようにタイミングを合せて図示していない給紙機構から記録紙が給送されて一旦、レジストローラ対で止まり、感光体上の画像先端と同期を取ってガイド板導かれて送り出された記録紙上に、転写ローラの転写バイアスによってトナー像が転写（＋１０μＡ印加）される。記録紙は分離爪で感光体より分離され、搬送ガイド板でガイドされつつ定着装置を経てコピー画像として排出される。
【００２３】
一方、転写ローラで転写されたのち、感光体上に残った残留トナーは、感光体の回転でクリーニング装置まで移送され、クリーニングブラシで感光体上から除去される。こうして感光体の残留トナーはクリーニングブラシに移り、クリーニングブラシの残留トナーは回収ローラに回収され、回収ローラの残留トナーはブレードにより掻き落とされる。掻き落とされた残留トナーはトナー排出スクリュにより排出される。
【００２４】
次にクリーニング装置における各部材の動作構成の説明を行う。
クリーニング装置へ送られて来た感光体上の残留トナーは、回転するクリーニングブラシに達する。クリーニングブラシは、導電性繊維部材により形成してあり、このクリーニングブラシに接するように回収ローラが設けてある。クリーニングブラシ、回収ローラにはそれぞれ残留トナーと逆極性の直流電圧が印加されている。
【００２５】
詳しくは、残留トナーは現像後のトナーと同極性（−極性）である。従ってクリーニングブラシには「＋極性」の電圧が印加されている。回収ローラにはクリーニングブラシから回収ローラへトナーを転移させる為、クリーニングブラシより高い「＋極性」の電圧が印加されている。その値は例えば回収ローラが「＋３００Ｖ」でクリーニングブラシが「＋１００Ｖ」で感光体上のトナーをクリーニングブラシで除去し、回収ローラへトナーを転移できる。
【００２６】
以上の構成により、クリーニングブラシへ送られて来た感光体上の残留トナーは、まずクリーニングブラシの回転摺擦によりクリーニングブラシに捕獲され、次にクリーニングブラシの回転とともに回収ローラへ導かれ、回収ローラに印加されている電圧により、回収ローラ上に静電力により回収される。
【００２７】
回収ローラ上に回収された残留トナーは、回収ローラに接触配置したブレードへ回収ローラの回転とともに送られ、ブレードと回収ローラの表面との摺擦効果により掻き落とされ、回収ローラの下方に設置されたトナー排出スクリュへと落下し、トナー排出スクリュの回転により生ずる搬送作用により、クリーニング装置外へ適宜排出される。
【００２８】
このように、クリーニングブラシを用いれば、高画質を得る球形トナーを使用した環境下においても、ブレード式のように残留トナーのすり抜け現象を生ずることがなく、クリーニング性能がよく、かつ感光体の磨耗量も小さい。
【００２９】
つまり、感光体が削れにくく、感光体上から静電気力で残留トナーを除去する為、クリーニング性能がトナー形状によらないブラシクリーニング方式は、球形トナーを使用し、感光体を長寿命にするクリーニング方式として最適であるといえる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかるブラシクリーニング方式においても、回収ローラ上の球形トナーをブレードで除去する方法を採用しているため、この部分で球形トナーのすり抜け現象が発生してしまう。
そこでこの発明の目的は、簡単な構成でクリーニング性能を向上させたクリーニング装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ブラシローラと、回収ローラと、ブレードを備え、前記ブラシローラを像担持体表面に接触させて、該像担持体表面に残留付着した球形トナーを除去し、該球形トナーを前記回収ローラへ転移するクリーニング装置において、
前記回収ローラ表面に前記ブレードをあてて形成されるニップ部に不定形粒子の堰を形成することを特徴とする。
【００３２】
請求項１の発明によれば、球形トナーが不定形粒子の堰に確実に捉えられて、ブレードから抜け出すことを防止する。
【００３３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記球形トナーは、円形度が０．９７以上であることを特徴とする。
【００３４】
請求項２の発明によれば、転写率が向上し、画像品質を良くする。
【００３５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子は前記球形トナーと略同一の硬度を有することを特徴とする。
【００３６】
請求項３の発明によれば、ブレードの摩耗や傷を低減する。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子は、予め前記回収ローラ表面に付着させることを特徴とする。
【００３８】
請求項４の発明によれば、クリーニング装置近傍に回収ローラ表面に付着させるための不定形粒子を貯蔵する必要がなく、クリーニング装置を簡単な構成でかつ、コンパクトにする。
【００３９】
請求項５の発明は、請求項４に記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子の付着量が３０ｍｇ以上であることを特徴とする。
【００４０】
請求項５の発明によれば、不定形粒子がブレードから抜け出したり落下したりして使用回数に応じて次第に堰が減少して球形トナーがその堰の隙間からブレードの間をすり抜けることを防止する。
【００４１】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子と前記球形トナーとが同一の帯電極性を有することを特徴とする。
【００４２】
請求項６の発明によれば、万が一、不定形粒子がブレードをすり抜けてクリーニングブラシを経て、像担持体に達したとしても、像担持体表面に付着することがない。
【００４３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子の粒径（Ｒ１）と前記球形トナーの粒径（Ｒ２）とがＲ１≧Ｒ２の関係を満たすことを特徴とする。
【００４４】
請求項７の発明によれば、球形トナーが不定形粒子の堰をすり抜けることがなく、クリーニング性能が向上する。
【００４５】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記不定形粒子と前記球形トナーとが同一色であることを特徴とする。
【００４６】
請求項８の発明によれば、不定形粒子をトナーリサイクルしやすい。
【００４７】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置において、前記回収ローラ表面の静止摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする。
【００４８】
請求項９の発明によれば、ブレードのスティックリップによる振動が少なくなる。
【００４９】
請求項１０の発明は、請求項１ないし９に記載のクリーニング装置において、前記像担持体とともにプロセスカートリッジに一体に収納されたことを特徴とする。
【００５０】
請求項１０の発明によれば、クリーニング装置の交換が容易である。
【００５１】
請求項１１の発明は、画像形成装置において、請求項１ないし１０のいずれかに記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする。
【００５２】
請求項１１の発明によれば、簡単な構成でクリーニング性能を向上させたクリーニング装置を備える画像形成装置となる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一例としてのクリーニング装置を備えた画像形成装置の要部構成図である。同図において、感光体（像担持体）１上に放電により生成される放電生成物質を除去して画像を形成する画像形成装置は、画像形成の一連のプロセスをＮ／Ｐのネガポジの電位が低い所にトナーが付着する例で説明する。なお、この例では、球形トナーを使用して画像形成を行う。
【００５４】
形成されるトナー画像を担持して図示の矢印Ａ方向に回動する感光体（像担持体）１と、感光体１を均一に帯電する帯電装置としての接触式の帯電ローラ２と、帯電ローラ２で均一に帯電された感光体１上にレーザ光４を露光して潜像を形成する不図示の潜像形成装置と、潜像形成装置で形成された潜像を球形トナーを用いてトナー像に形成する現像装置６、そのトナー像を送り込まれてきた記録媒体である転写紙に転写する転写ローラ１５、転写紙を感光体１に形成されたトナー像とタイミングをとって送り出すレジストローラ１１ａ，１１ｂ、送り出された転写紙を感光体１に誘導するガイド板１３ａ，１３ｂ、転写後の転写紙を感光体１から剥離する分離爪１６、分離爪１６で分離した転写紙を不図示の定着装置に導く搬送ガイド板２３、転写後の感光体１上に付着した残留トナー（球形トナー）を除去してクリーニングするクリーニング装置２０、除電ランプ２５、遮光板２４などを備える。
【００５５】
帯電ローラ２は、この例では接触式であり、感光体１を一様に負に帯電させるものである。
現像装置６は、ケース７内に現像ローラ８、左スクリュ９、右スクリュ１０、球形トナーを備え、ケース７に設けられた開口７ａから現像ローラ８を感光体１に臨ませる。
【００５６】
クリーニング装置２０は、ケース２１内に導電性繊維で形成されたブラシローラ２８と、導電性の回収ローラ２９と、ブレード２２、トナー排出スクリュ１９などを備え、ケース２１に設けられた開口２１ａからブラシローラ２８の一部を感光体１表面に接触させる。そして、開口２１ａの縁には、入口シール１７、出口シール３４を備える。なお、ブラシローラ２８、回収ローラ２９はそれぞれ回転軸２８ａ，２９ａに回転自在に設けられている。
【００５７】
また、ブレード２２を回収ローラ２９の表面にあててニップ部Ｎを形成する。さらに、ブラシローラ２８、回収ローラ２９には夫々残留トナーと逆極性の直流電圧が印加されている。
なお、導電性の回収ローラ２９は、ＳＵＳなどの金属で形成され、表面に静止摩擦係数を下げるようにフッ素系樹脂を塗布または分散、あるいは金属との共析メッキ処理を施したものが好ましい。
【００５８】
さらに、回収ローラ２９表面には、ブラシローラ２８との対向部から矢印の回転方向に沿ってブレード２２とのニップ部Ｎにかけて、予め不定形トナー（不定形粒子）を付着させる。なお、不定形トナーとは、トナー樹脂を通常の粉砕工程で粉砕したものをいう。
【００５９】
詳しくは、例えば図２に示すように、画像形成装置に組み付ける前の現像装置６を塗布装置として用いて、予め回収ローラ２９表面に不定形トナー３３を付着させる。この場合、回収ローラ２９をアースし、現像ローラ８に「−極性」の電圧を印加して回収ローラ２９表面に不定形トナー３３を付着させる。現像ローラ８に印加する電圧の大きさで回収ローラ２９表面の不定形トナー３３付着量は異なる。例えば直径がφ１．２ｃｍ、長さは３２ｃｍの形状を有する回収ローラ２９表面の不定形トナー３３総付着量を５０ｍｇにする為には現像ローラ８への印加電圧は約−１００Ｖを印加すれば得られる。それ以上の不定形トナー３３付着量を得たい時には印加電圧を大きくすれば良い。なお、回収ローラ２９表面に不定形トナー３３を付着させる方法は、これに限定されるものではない。
【００６０】
また、図示していないがクリーニング装置２０と感光体１と不定形トナー３３を使用した現像装置６を用いて回収ローラ２９のクリーニングブラシ２８との対向部から矢印の回転方向に沿ってブレード２２とのニップ部Ｎまでの部分に不定形トナー３３を付着させた後、画像形成装置に組み込み画像形成動作をさせても良い。
【００６１】
このように構成された画像形成装置において、不図示の操作部のプリントボタンが押されると、図１中の除電ランプ２５、帯電ローラ２、現像ローラ８にそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加され、それとほぼ同時に感光体１、転写ローラ１５、現像ローラ８、左スクリュ９、右スクリュ１０、トナー排出スクリュ１９はそれぞれ図示した所定の方向に回転し始める。
【００６２】
感光体１は、除電ランプ２５で除電され、接触配置されている接触式の帯電ローラ２で一様に負の−９００Ｖに帯電され、潜像形成装置のレーザ光４で露光して（黒ベタ電位は−１５０Ｖで）潜像形成が行われる。上記潜像形成装置のレーザ光４で形成された潜像は、現像装置６の現像バイアス−６００Ｖの上記現像ローラ８で形成される磁気ブラシにより円形度０．９７以上の球形トナーを付着して現像され、トナー像が形成される。
【００６３】
そして、そのトナー像が感光体１と転写ローラ１５との間に、不図示の給紙機構からレジストローラ１１ａ，１１ｂに給紙され、感光体１上に形成されたトナー画像の先端と同期を取りながら、ガイド板１３ａ，１３ｂに導かれて、感光体１と転写ローラ１５との間に供給される。
【００６４】
転写ローラ１５にて＋１０μＡが印加され、供給された転写紙上にトナー像が転写される。その後、転写紙は分離爪１６で感光体１上より分離され、搬送ガイド板２３に導かれて定着装置で定着された後、排紙ローラを経てコピー画像として排紙トレイに排出されて収納される。
【００６５】
一方、転写ローラ１５で転写後に、感光体１表面に残留付着した残留トナーは、感光体１の回転によって、クリーニング装置２０まで移送される。クリーニング装置２０へ送られて来た感光体１上の残留トナーは、入口シール１７を越えて回転するクリーニングブラシ２８に接触する。
【００６６】
詳しくは、残留トナーは現像後のトナーと同極性（−極性）であり、クリーニングブラシ２８には「＋極性」の電圧が印加されている。回収ローラ２９にはクリーニングブラシ２８から回収ローラ２９へ残留トナーを転移させる為、クリーニングブラシ２８より高い「＋極性」の電圧が印加されている。その値は、例えば回収ローラ２９が「＋３００Ｖ」でクリーニングブラシ２８が「＋１００Ｖ」で感光体１上のトナーをクリーニングブラシ２８で除去し、回収ローラ２９へ残留トナーを転移できる。
【００６７】
したがって、クリーニングブラシ２８へ送られて来た感光体１上の残留トナーは、まずクリーニングブラシ２８の回転摺擦によりクリーニングブラシ２８に捕獲され、次にクリーニングブラシ２８の回転とともに回収ローラ２９と対向し、回収ローラ２９に印加されている電圧により、回収ローラ２９上に静電回収される。
【００６８】
なお、前述のように、回収ローラ２９表面には、ブラシローラ２８との対向部から矢印の回転方向に沿ってブレード２２とのニップ部Ｎにかけて、予め不定形トナーを付着させてあるので、不定形トナー３３は回収ローラ２９が回転を開始するとブレード２２で容易に掻き取られ、図３に示すようにニップ部Ｎに貯め込まれる。このようにして、ニップ部Ｎに不定形トナー３３による堰が形成される。
【００６９】
その後、ブラシローラ２８から回収ローラ２９上に回収された残留トナー４２は、回収ローラ２９に接触配置したブレード２２のニップ部Ｎへ回収ローラ２９の回転とともに送られ、残留トナー４２は上記堰によって回収ローラ２９表面から除去され、回収ローラ２９の下方に設置されたトナー排出スクリュ１９へと落下し、トナー排出スクリュ１９の回転により生ずる搬送作用により、クリーニング装置２０から適宜排出され、再び現像部へ戻され使用される。
【００７０】
ニップ部Ｎに不定形トナー３３の堰を作れば球形の残留トナーのクリーニング性能は向上するが、堰を作る不定形トナー３３の量はどの程度でも良い訳ではない。また、ニップ部Ｎに貯め込まれた不定形トナー３３も完全にニップ部Ｎをすり抜けない訳ではなく、数個レベルではあるが不定形トナー３３のすり抜けは発生している。
【００７１】
従って不定形トナー３３の堰を作り、残留トナー４２のクリーニングをして尚且つ残留トナー４２のクリーニング性能を長時間良好にしなければならない。その為にはニップ部Ｎへ貯め込まれる不定形トナー３３の量はブレード２２を通過して消費される事を考慮して必要量を予め付着させておく必要が有る。
【００７２】
図４は回収ローラ２９表面に予め付着させた不定形トナー３３の総量とその時のクリーニング性の関係を示す。縦軸がブレード２２通過後の回収ローラ２９表面のトナー個数、横軸が予め回収ローラ２９表面に付着させた不定形トナー３３の総量を示す。
【００７３】
図中の１点鎖線は、ブレード２２をすり抜けた球形の残留トナーが回収ローラ２９表面に付着して層を形成して、クリーニングブラシ２８と回収ローラ２９間の抵抗が高くなり、クリーニングブラシ２８と回収ローラ２９間で残留トナーの移動ができなくなる限界を示している。回収ローラ２９表面に付着させるトナー総量を変化させてブレード２２後の回収ローラ２９表面のトナー個数を調べたところ、不定形トナー３３の回収ローラ２９表面への付着量が約３０ｍｇ以上が必要なことが解った。３０ｍｇ以下では回収ローラ２９長手方向に部分的にブレード２２を通過するトナー個数が多くなる個所が発生する。
【００７４】
また、前述のようにニップ部Ｎに貯め込まれた不定形トナー３３も完全にニップ部Ｎをすり抜けない訳ではなく、数個レベルではあるがトナーのすり抜けは発生しているので、長時間経てばブレード２２の長手方向ではニップ部Ｎに貯め込まれた不定形トナー３３がやがて少なくなってくる。
【００７５】
図５は、予め回収ローラ２９表面に付着させた不定形トナー３３の総量を変化させて連続画像形成を行い、ブレード２２通過後の回収ローラ２９表面のトナー個数を調べたものである。縦軸は、ブレード２２を通過後、回収ローラ２９表面に残存するトナー個数、横軸は、転写紙の通紙総数を示す。
【００７６】
回収ローラ２９表面の不定形トナー３３付着総量が３０ｍｇではスタートから１０ｋ枚程度まではクリーニング性は良好で有るが１０ｋ枚以後にはブレード２２通過後の回収ローラ２９表面のトナー個数は多くなり限界個数を超えてしまう。この理由は先に述べた様に数個レベルではあるがトナーのすり抜けは発生しているのでブレードエッジ部に溜め込まれた不定形トナー３３が少なくなりやがて残留トナー４２のクリーニングができなくなる事を示している。
【００７７】
回収ローラ２９表面に付着させた不定形トナー３３の総量は、５０ｍｇ以上であれば長期的に残留トナー４２のクリーニング不良は発生しない。従って回収ローラ２９表面に付着させる不定形トナー３３の総量は５０ｍｇ以上必要である。
【００７８】
なお、この例では、クリーニングブラシ２８に用いる導電性繊維は、ポリエステル、ナイロン、アクリルなどの繊維にカーボンなどの導電材料を添加したものを用いるが、導電性繊維であればこれらの繊維に限定されない。繊維への導電性付与の方法は、たとえば繊維の表面に導電性材料をコーティング、または繊維中に分散、挿入する方法などがあるが、これに限定されない。
【００７９】
図６に示すように、ブレード２２が回収ローラ２９に当接して形成するニップ部Ｎを回収ローラ２９の上部にすると、不定形トナー３３が落下しにくくなり、不定形トナー３３によって形成される堰が減少しにくくなる。したがって、残留トナー４２を有効にクリーニングすることができる。
【００８０】
ところで、ブレード２２は図７に示すように、回収ローラ２９表面の静止摩擦係数が高いと回収ローラ２９の周方向でブレード２２が振動するいわゆるスティックスリップが発生し、ブレード２２が逃げた状態（Ｃ）、食い込んだ状態（Ｄ）の繰り返しを行ってしまい、その結果、ブレード２２と回収ローラ２９表面とで形成されたニップ部Ｎに溜め込まれた不定形トナー３３はニップ部Ｎから落ちてしまい、ニップ部Ｎの不定形トナー３３の量が少なくなり、残留トナー４２のクリーニング不良が発生する。したがって、回収ローラ２９表面の静止摩擦係数が０．３以下であれば上述のようなステックスリップの発生がなくニップ部Ｎに貯め込まれた不定形トナー３３の脱落が防止できる。
【００８１】
なお、図８に示す回収ローラ２９表面の静止摩擦係数の測定方法（オイラーベルト方式）は、次のとおりである。ベース５１上に回収ローラ台５０、フォースゲージ台４９を備えた測定器具１００を用意して、
（１）回収ローラ２９を装置から取り出して、測定器具１００の回収ローラ台５０上にセットする。
（２）幅３ｃｍにカットした紙の一端にＷｇ重の錘４６を取り付けて、回収ローラ２９に巻き付けて、もう一端をフォースゲージ４８に取り付ける。
（３）フォースゲージ４８をフォースゲージ台４９上で一定速度で図中左側に移動させる。
（４）フォースゲージ４８移動時の最大値Ｆ（ｇｆ）を読む。
（５）以下の計算を行い、静止摩擦係数μを求める。
μ＝〔ｌｎ（Ｆ／Ｗ）〕／（π／２）
【００８２】
ところで、不定形トナー３３の粒径Ｒ１は、球形の残留トナー４２の粒径Ｒ２と略同一か大きくする。すなわち、Ｒ１≧Ｒ２の関係を満たすようにする。したがって、球形で且つ小粒形トナーでもクリーニング不良の発生はない。
また、不定形トナー３３と残留トナー４２は同一色にする。したがって、不定形トナー３３がニップ部Ｎから落下して現像装置６へ送られ所謂トナーリサイクルを行う場合、特にカラー画像形成装置でも出力画像に色の変動はない。
さらに、不定形トナー３３と残留トナー４２とは同一の帯電極性を有するようにする。したがって、回収ローラ２９へ転移しなかった不定形トナー３３がクリーニングブラシ２８の回転で感光体１に接触しても感光体１への逆付着は生じず、画像形成に影響を与えることはない。加えて、不定形トナー３３は、残留トナー４２と略同一の硬度とする。
【００８３】
ところで、この例のクリーニング装置２０は、図９に示すように、感光体１、現像装置６、帯電ローラ２、除電ランプ２５、分離爪１６などと一体にプロセスカートリッジ４４に収納されていてもよい。この場合、プロセスカートリッジ４４の寿命は現像装置６のトナー量で決定され、おおよそ２０ｋ枚程度であるので、前述のように回収ローラ２９表面に付着させた不定形トナー３３総量が５０ｍｇ以上であれば、クリーニング性能としては十分である。
【００８４】
なお、プロセスカートリッジ４４の寿命は現像装置６の現像剤量又は補給トナー量を増やせば延びるが、プロセスカートリッジ４４の重量又はスペースが大きくなり、ユーザーが交換できるというプロセスカートリッジ４４の本来の目的に沿わなくなる。
【００８５】
また、上述の例では、感光体１の帯電装置として、接触式の帯電ローラ２を用いたが、この発明はこれに限定されるものではなく、図１０に示すように、コロナＣＨ（チャージャ）３１を用いたコロナＣＨ方式としてもよい。この場合、非接触タイプであることから、感光体１の摩耗量が他の帯電装置と比べて最も少なくなる。さらに、図１１に示すように非接触式の帯電ローラ３０を用いても同様の効果が得られる。また、図１２のように、マグネットローラである磁気ブラシ形成用のマグローラ２６を用いて磁性粒子２７によって帯電するようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、球形トナーが不定形粒子の堰に確実に捉えられて、ブレードから抜け出すことを防止するので、簡単な構成でクリーニング性能を向上させたクリーニング装置を提供することができる。
【００８７】
請求項２に記載の発明によれば、画像形成装置に備えた場合、転写率が向上し、画像品質を良くすることができる。また、請求項３に記載の発明によれば、ブレードの摩耗や傷を低減することができる。
【００８８】
請求項４に記載の発明によれば、クリーニング装置近傍に回収ローラ表面に付着させるための不定形粒子を貯蔵する必要がなく、クリーニング装置を簡単な構成でかつ、コンパクトにすることができる。
【００８９】
請求項５に記載の発明によれば、不定形粒子がブレードから抜け出したり落下したりして使用回数に応じて次第に堰が減少して球形トナーがその堰の隙間からブレードの間をすり抜けることを防止することができる。
【００９０】
請求項６に記載の発明によれば、万が一、不定形粒子がブレードをすり抜けてクリーニングブラシを経て、像担持体に達したとしても、像担持体表面に付着することがないので、画像形成に影響を与えることがない。
【００９１】
請求項７に記載の発明によれば、球形トナーが不定形粒子の堰をすり抜けることがなく、クリーニング性能が向上したクリーニング装置を提供することができる。
【００９２】
請求項８に記載の発明によれば、不定形粒子をトナーリサイクルしやすいので、無駄なく不定形粒子を使用することができる。
【００９３】
請求項９に記載の発明によれば、ブレードのスティックリップによる振動が少なくなるので、堰を形成している不定形粒子が不必要に落下することがなく、有効に球形トナーをクリーニングすることができる。
【００９４】
請求項１０に記載の発明によれば、容易にクリーニング装置の交換ができる。
【００９５】
請求項１１に記載の発明によれば、簡単な構成でクリーニング性能を向上させたクリーニング装置を備える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例の要部断面図である。
【図２】回収ローラに予め不定形トナー（不定形粒子）を付着させている状態を示す図である。
【図３】回収ローラとブレードによって形成されるニップ部に不定形トナーによる堰を形成して残留トナーを除去する様子を示した図である。
【図４】ブレードを通過した回収ローラ表面に残留するトナー量と、堰を形成するために予め回収ローラ上に付着させる不定形トナー量との関係を示した図である。
【図５】ブレードを通過した回収ローラ表面に残留するトナー量と、通紙枚数との関係を示した図である。
【図６】この発明のクリーニング装置の別の例を示す概略断面図である。
【図７】ブレードが回収ローラの周方向で振動する様子を説明した図である。
【図８】回収ローラ表面の静止摩擦係数を測定するオイラーベルト方式の手順を説明するための図である。
【図９】この発明のクリーニング装置を感光体とともにプロセスカートリッジに一体に収納した断面図である。
【図１０】この発明の画像形成装置に備える感光体の別の帯電装置を示す図である。
【図１１】この発明の画像形成装置に備える感光体のさらに別の帯電装置を示す図である。
【図１２】この発明の画像形成装置に備える感光体のまたさらに別の帯電装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体（像担持体）
２ 帯電ローラ
４ レーザ光
６ 現像装置
７，２１ ケース
７ａ，２１ａ 開口
８ 現像ローラ
９ 左スクリュ
１０ 右スクリュ
１１ａ，１１ｂ レジストローラ
１３ａ，１３ｂ ガイド板
１５ 転写ローラ
１６ 分離爪
１７ 入口シール
１９ トナー排出スクリュ
２０ クリーニング装置
２２ ブレード
２３ 搬送ガイド板
２４ 遮光板
２５ 除電ランプ
２６ マグローラ
２７ 磁性粒子
２８ ブラシローラ
２８ａ，２９ａ 回転軸
２９ 回収ローラ
３０ 非接触式帯電ローラ
３１ コロナチャージャ
３３ 不定形トナー（不定形粒子）
３４ 出口シール
４２ 残留トナー（球形トナー）
４４ プロセスカートリッジ
４６ 錘
４８ フォースゲージ
４９ フォースゲージ台
５０ 回収ローラ台
５１ ベース
１００ 測定器具
Ｎ ニップ部
Ｒ１，Ｒ２ 粒径[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brush cleaning type cleaning device for an image carrier surface and an image forming apparatus including the same.
[0002]
[Prior art]
The photoreceptor (image carrier) is uniformly charged, exposed and scanned with laser light to form a latent image, and the latent image is developed with toner and then transferred to an intermediate transfer member using a transfer device. After that, the image is transferred to a recording paper using another transfer device and further fixed to obtain a final image, or the toner image on the photosensitive member is directly transferred to the recording paper by the transfer device and further fixed to the final image. An image forming apparatus that obtains an image is known.
[0003]
In the case of transferring to the intermediate transfer member, multiple color toner images are formed on a plurality of photoconductors, each of which forms a different color toner image, and is transferred onto the intermediate transfer member to form a color toner image, which is collectively transferred onto a recording sheet. It is applied to a color image forming apparatus.
[0004]
Since the residual toner image is attached to the intermediate transfer member or the photosensitive member after transfer from the photosensitive member to the transfer sheet, a cleaning device is provided to remove this. Even in the case of using an intermediate transfer member as in the above-described multicolor image forming apparatus, the toner image after transfer remains on the intermediate transfer member formed in an endless belt shape. A device is provided.
[0005]
About these cleaning apparatuses, there are a mode of scraping with a blade and a mode of scraping with a brush. Further, in a mode of scraping off with a brush, there is a type in which the brush is constituted by a rotating body to be a brush roller, and cleaning is performed using this brush roller.
[0006]
The blade type cleaning device is provided with a cleaning blade in a case and sealed with an inlet seal. When a print button on an operation unit (not shown) is pressed, a predetermined voltage or current is sequentially applied to the static elimination lamp, the contact charging roller, the developing roller, and the transfer roller at predetermined timings, and at the same time, a drum-shaped photosensitive member is applied. The body, the contact charging roller, the transfer roller, the developing roller, etc. start to rotate in a predetermined direction.
[0007]
The photoconductor is neutralized by a static elimination lamp, and then uniformly negatively charged (−900 V) by a contact charging roller disposed in contact with the photoconductor, and further exposed and scanned with a laser beam to form a latent image (black solid potential). Is -150V).
[0008]
The latent image is developed by a magnetic brush formed by a developing roller (development bias is −600 V) to form a toner image. Then, the recording paper is fed from the paper feeding mechanism at the same timing so that the toner images meet at the same time when the toner image reaches between the photosensitive member and the transfer roller, and once stopped by the registration roller pair, the leading edge of the image on the photosensitive member A toner image is transferred (+10 μA applied) onto the recording paper fed out by being guided to the guide plate in synchronization with the transfer bias of the transfer roller. The recording paper is separated from the photosensitive member by a separation claw, and is discharged as a copy image through a fixing device (not shown) while being guided by a conveyance guide plate.
[0009]
On the other hand, the toner remaining on the photoconductor after being transferred by the transfer roller is transferred to the cleaning device by the rotation of the photoconductor, and removed from the photoconductor by the cleaning blade. However, the conventional cleaning method using only the cleaning blade has a problem that the surface of the photoreceptor is worn because it is in contact with the photoreceptor.
[0010]
When the surface of the photoconductor is worn, the charging potential is lowered and background stains are generated on the image. Although slightly different depending on the units and processes arranged around the photoconductor, when approximately 30% of the film thickness of the photoconductor is removed, background stains occur in the image. When the thickness of the photoconductor is 30 μm, the limit of the amount of scraping is 10 μm. Photoreceptor film scraping is mainly caused by rubbing with the cleaning blade.
[0011]
One of the main causes of the abrasion of the photosensitive member by the cleaning blade is that the friction coefficient of the surface of the photosensitive member increases due to adhesion of discharge products generated by charging to the surface of the photosensitive member, and the linear pressure of the cleaning blade 63 increases. Can be given.
[0012]
On the other hand, in recent years, an image forming apparatus is required to have a high resolution so that a higher-precision and higher-definition image can be formed. One means for achieving this is to use a toner having a smaller particle size. Conventionally, in order to improve the transfer rate, a toner having a shape closer to a sphere, that is, a so-called spherical toner has been used.
[0013]
Spherical toner is advantageous in terms of image quality, but there is a problem in terms of cleaning performance, and a so-called slipping phenomenon occurs in a blade type cleaning device, and the cleaning performance is not good. As a means for avoiding this slip-through phenomenon, it is known that it is effective to use an irregular toner (an irregular toner other than a spherical shape).
[0014]
Therefore, the following proposal has been conventionally made as a technique of using irregular toner in order to eliminate toner slipping in the blade type cleaning.
First, in the cleaning device that cleans the residual toner on the object to be cleaned, amorphous silica, which is a powder for blocking other than the toner having a shape factor of 100 to 125, is supplied upstream of the blade. The blade edge portion is deposited and held (see, for example, Patent Document 1). However, with this technique, there is a risk that the cleaning blade and the cleaning object (for example, the photoreceptor) may be scraped or damaged by silica.
[0015]
In addition, in an image forming apparatus provided with a cleaning device using a blade, the image forming apparatus includes a developer containing spherical toner and a developer containing irregular toner, and the tip of the non-image area is formed by irregular toner (black toner). ) And the image area is developed with a spherical toner (for example, see Patent Document 2). However, in order to improve the image quality, if an irregular toner is used in one developing device even though a spherical toner is used, the image quality may be deteriorated.
[0016]
Further, an irregular particle supply device is provided, which uses a blade for cleaning the photosensitive member, and is provided with an irregular particle supply device for supplying irregular particles to the blade of the photosensitive member via the intermediate transfer member in an image forming apparatus having an intermediate transfer member. Is a magnetic conductive roll and is supplied by electrostatic force (see, for example, Patent Document 3). However, since the blade is used for cleaning the photoconductor, film removal of the photoconductor may occur.
[0017]
Also provided is a powder supply device for supplying irregular powder onto the intermediate transfer member in an image forming apparatus having a plurality of developing units, an intermediate transfer member, a primary transfer device, a secondary transfer device, and a blade for cleaning the photosensitive member. The amorphous particles are made of a resin by a pulverization method and are transparent, and have a charging polarity opposite to that of a spherical toner (see, for example, Patent Document 4). However, since the blade is used for cleaning the photoconductor, film removal of the photoconductor may occur.
[0018]
[Patent Document 1]
JP 2002-6710 A
[Patent Document 2]
JP-A-8-254873
[Patent Document 3]
JP 2001-166659 A
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-72802
[0019]
On the other hand, a cleaning device using a brush type cleaning device accommodates a cleaning brush as a brush roller, a collection roller, a blade for contacting and cleaning the collection roller, a toner discharge screw, and the like in a case, and an inlet seal and an outlet seal. It is sealed with.
[0020]
When the print button on the operation unit of the image forming apparatus is pressed, a discharge lamp, a contact charging roller, a developing roller, a transfer roller, a cleaning brush that rotates while in contact with the photosensitive member, and a collection roller 29 adjacent to the cleaning brush are respectively predetermined. Voltage or current is sequentially applied at a predetermined timing, and at the same time, the drum-shaped photoconductor, contact charging roller, transfer roller, developing roller, toner discharge screw, and recovery roller start to rotate in predetermined directions.
[0021]
The photoconductor is neutralized by a static elimination lamp, and then uniformly negatively charged (-900V) by a contact charging roller arranged in contact with the photoconductor, and further exposed and scanned with a laser beam to form a latent image (black solid potential is -150V) is performed.
[0022]
The latent image is developed by a magnetic brush formed by a developing roller (development bias is −600 V) to form a toner image. A recording sheet is fed from a sheet feeding mechanism (not shown) at the same timing so that the toner images meet at the same time when the toner image reaches between the photosensitive member and the transfer roller. A toner image is transferred (+10 μA applied) onto the recording paper fed out by being guided by the guide plate in synchronization with the leading edge of the upper image. The recording paper is separated from the photosensitive member by a separation claw, and is discharged as a copy image through a fixing device while being guided by a conveyance guide plate.
[0023]
On the other hand, residual toner remaining on the photoconductor after being transferred by the transfer roller is transferred to the cleaning device by the rotation of the photoconductor, and removed from the photoconductor by the cleaning brush. Thus, the residual toner on the photoconductor moves to the cleaning brush, the residual toner on the cleaning brush is collected on the collecting roller, and the residual toner on the collecting roller is scraped off by the blade. The residual toner scraped off is discharged by a toner discharge screw.
[0024]
Next, the operation configuration of each member in the cleaning device will be described.
Residual toner on the photoconductor sent to the cleaning device reaches the rotating cleaning brush. The cleaning brush is formed of a conductive fiber member, and a collection roller is provided so as to be in contact with the cleaning brush. A DC voltage having a polarity opposite to that of the residual toner is applied to each of the cleaning brush and the collection roller.
[0025]
Specifically, the residual toner has the same polarity (-polarity) as the developed toner. Therefore, a “+ polarity” voltage is applied to the cleaning brush. In order to transfer toner from the cleaning brush to the collection roller, a voltage of “+ polarity” higher than that of the cleaning brush is applied to the collection roller. For example, when the collecting roller is “+300 V” and the cleaning brush is “+100 V”, the toner on the photoreceptor is removed by the cleaning brush, and the toner can be transferred to the collecting roller.
[0026]
With the above configuration, the residual toner on the photosensitive member sent to the cleaning brush is first captured by the cleaning brush by the rotational rubbing of the cleaning brush, and then guided to the recovery roller along with the rotation of the cleaning brush. It is recovered by electrostatic force on the recovery roller by the voltage applied to.
[0027]
The residual toner collected on the collecting roller is sent to the blade arranged in contact with the collecting roller along with the rotation of the collecting roller, scraped off by the friction effect between the blade and the surface of the collecting roller, and installed below the collecting roller. The toner drops onto the toner discharge screw and is appropriately discharged out of the cleaning device by a conveying action caused by the rotation of the toner discharge screw.
[0028]
In this way, with the cleaning brush, even in an environment where spherical toner that obtains high image quality is used, the residual toner does not slip through unlike the blade type, and the cleaning performance is good and the photoconductor is worn. The amount is small.
[0029]
In other words, since the photoconductor is hard to scrape and the residual toner is removed from the photoconductor by electrostatic force, the brush cleaning method whose cleaning performance does not depend on the toner shape is a cleaning method that uses spherical toner and makes the photoconductor longer life Can be said to be optimal.
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in such a brush cleaning system, since a method of removing the spherical toner on the collection roller with a blade is employed, the phenomenon of slipping of the spherical toner occurs at this portion.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cleaning device with improved cleaning performance with a simple configuration.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, a brush roller, a recovery roller, and a blade are provided, and the spherical toner adhered to the surface of the image carrier is removed by bringing the brush roller into contact with the surface of the image carrier, and the spherical toner In the cleaning device that transfers the to the collection roller,
A weir of irregular shaped particles is formed in a nip portion formed by applying the blade to the surface of the collecting roller.
[0032]
According to the first aspect of the present invention, the spherical toner is reliably caught by the irregular particle weir and is prevented from coming out of the blade.
[0033]
According to a second aspect of the present invention, in the cleaning device according to the first aspect, the spherical toner has a circularity of 0.97 or more.
[0034]
According to the invention of claim 2, the transfer rate is improved and the image quality is improved.
[0035]
According to a third aspect of the present invention, in the cleaning apparatus according to the first or second aspect, the amorphous particles have substantially the same hardness as the spherical toner.
[0036]
According to the invention of claim 3, wear and scratches on the blade are reduced.
[0037]
According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to third aspects, the irregularly shaped particles are previously attached to the surface of the collecting roller.
[0038]
According to the invention of claim 4, there is no need to store irregular particles for adhering to the surface of the collecting roller in the vicinity of the cleaning device, and the cleaning device has a simple structure and is made compact.
[0039]
According to a fifth aspect of the present invention, in the cleaning device according to the fourth aspect, the amount of the irregularly shaped particles attached is 30 mg or more.
[0040]
According to the fifth aspect of the present invention, the irregularly shaped particles fall out or fall from the blade, and the weir gradually decreases according to the number of times of use, thereby preventing the spherical toner from slipping through the gap between the blades. .
[0041]
According to a sixth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to fifth aspects, the irregularly shaped particles and the spherical toner have the same charging polarity.
[0042]
According to the sixth aspect of the present invention, even if the irregularly shaped particles pass through the blade and pass through the cleaning brush and reach the image carrier, they do not adhere to the surface of the image carrier.
[0043]
According to a seventh aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to sixth aspects, the particle size (R1) of the irregular particles and the particle size (R2) of the spherical toner have a relationship of R1 ≧ R2. It is characterized by satisfying.
[0044]
According to the seventh aspect of the present invention, the spherical toner does not slip through the irregular particle weir, and the cleaning performance is improved.
[0045]
According to an eighth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to seventh aspects, the amorphous particles and the spherical toner have the same color.
[0046]
According to the eighth aspect of the invention, it is easy to recycle the amorphous particles.
[0047]
According to a ninth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to eighth aspects, a coefficient of static friction on the surface of the collecting roller is 0.3 or less.
[0048]
According to invention of Claim 9, the vibration by the stick lip of a blade reduces.
[0049]
According to a tenth aspect of the present invention, in the cleaning apparatus according to any one of the first to ninth aspects, the image carrier and the process cartridge are integrally stored.
[0050]
According to the invention of claim 10, the cleaning device can be easily replaced.
[0051]
According to an eleventh aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the cleaning device according to any one of the first to tenth aspects.
[0052]
According to the eleventh aspect of the present invention, an image forming apparatus including a cleaning device having a simple configuration and improved cleaning performance is provided.
[0053]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an image forming apparatus including a cleaning device as an example of the present invention. In the figure, an image forming apparatus that forms an image by removing a discharge generation material generated by discharge on a photosensitive member (image carrier) 1 performs a series of image forming processes with a negative / positive potential of N / P. An example in which toner adheres to a low place will be described. In this example, image formation is performed using spherical toner.
[0054]
A photoreceptor (image carrier) 1 that carries a toner image to be formed and rotates in the direction of arrow A shown in the figure, a contact-type charging roller 2 as a charging device that uniformly charges the photoreceptor 1, and a charging roller A latent image forming apparatus (not shown) that forms a latent image by exposing the photosensitive member 1 uniformly charged with the laser beam 4 to the latent image and a latent image formed by the latent image forming apparatus using a spherical toner. A developing device 6 that forms an image, a transfer roller 15 that transfers the toner image onto a transfer sheet, which is a recording medium that has been fed in, and a registration roller 11a that feeds the transfer sheet in timing with the toner image formed on the photoreceptor 1 11b, guide plates 13a and 13b for guiding the transferred transfer paper to the photosensitive member 1, a separation claw 16 for separating the transferred transfer paper from the photosensitive member 1, and a fixing paper (not shown) separated by the separation claw 16 Conveying guide plate 2 leading to the device , A cleaning device 20 for cleaning to remove residual toner adhering to the photosensitive member 1 after the transfer (spherical toner), a discharge lamp 25 includes a light-shielding plate 24.
[0055]
The charging roller 2 is a contact type in this example, and charges the photoreceptor 1 uniformly negatively.
The developing device 6 includes a developing roller 8, a left screw 9, a right screw 10, and spherical toner in a case 7, and causes the developing roller 8 to face the photoreceptor 1 through an opening 7 a provided in the case 7.
[0056]
The cleaning device 20 includes a brush roller 28 formed of conductive fibers in a case 21, a conductive recovery roller 29, a blade 22, a toner discharge screw 19, and the like, and a brush is opened from an opening 21 a provided in the case 21. A part of the roller 28 is brought into contact with the surface of the photoreceptor 1. An inlet seal 17 and an outlet seal 34 are provided at the edge of the opening 21a. The brush roller 28 and the collection roller 29 are rotatably provided on the rotation shafts 28a and 29a, respectively.
[0057]
Further, the nip N is formed by applying the blade 22 to the surface of the collection roller 29. Further, a DC voltage having a polarity opposite to that of the residual toner is applied to the brush roller 28 and the collection roller 29, respectively.
The conductive recovery roller 29 is preferably made of a metal such as SUS and coated or dispersed with a fluorine-based resin or subjected to eutectoid plating with a metal so as to lower the coefficient of static friction.
[0058]
Further, on the surface of the collection roller 29, amorphous toner (indefinite particles) is attached in advance from the portion facing the brush roller 28 to the nip portion N with the blade 22 along the rotation direction of the arrow. The irregular toner means a toner resin pulverized by a normal pulverization process.
[0059]
Specifically, for example, as illustrated in FIG. 2, the irregular toner 33 is adhered to the surface of the collection roller 29 in advance using the developing device 6 before being assembled in the image forming apparatus as a coating device. In this case, the collecting roller 29 is grounded, and a “−polar” voltage is applied to the developing roller 8 to adhere the irregular toner 33 to the surface of the collecting roller 29. The amount of the amorphous toner 33 attached to the surface of the collecting roller 29 varies depending on the magnitude of the voltage applied to the developing roller 8. For example, in order to set the total adhesion amount of the irregular toner 33 on the surface of the collecting roller 29 having a diameter of φ1.2 cm and a length of 32 cm to 50 mg, the applied voltage to the developing roller 8 can be obtained by applying about −100V. It is done. When it is desired to obtain an adhering amount of the irregular toner 33 beyond that, the applied voltage may be increased. The method for attaching the irregular shaped toner 33 to the surface of the collecting roller 29 is not limited to this.
[0060]
Although not shown in the drawing, the cleaning device 20, the photosensitive member 1, and the developing device 6 using the irregular toner 33 are used to move the blade 22 along the rotational direction of the arrow from the portion of the collecting roller 29 facing the cleaning brush 28. After the amorphous toner 33 is attached to the portion up to the nip portion N, it may be incorporated into the image forming apparatus and the image forming operation may be performed.
[0061]
In the image forming apparatus configured as described above, when a print button of an operation unit (not shown) is pressed, a predetermined voltage or current is sequentially applied to the static elimination lamp 25, the charging roller 2, and the developing roller 8 in FIG. The photosensitive member 1, the transfer roller 15, the developing roller 8, the left screw 9, the right screw 10, and the toner discharge screw 19 start to rotate in the predetermined directions shown in FIG.
[0062]
The photosensitive member 1 is neutralized by a neutralizing lamp 25, is uniformly charged to negative −900 V by a contact-type charging roller 2 disposed in contact with the photosensitive member 1, and is exposed by a laser beam 4 of a latent image forming apparatus (black solid image). A latent image is formed (at a potential of −150V). The latent image formed by the laser beam 4 of the latent image forming device is attached with spherical toner having a circularity of 0.97 or more by a magnetic brush formed by the developing roller 8 having a developing bias of −600 V of the developing device 6. Development is performed to form a toner image.
[0063]
The toner image is fed between the photosensitive member 1 and the transfer roller 15 from a paper feeding mechanism (not shown) to the registration rollers 11a and 11b, and is synchronized with the leading edge of the toner image formed on the photosensitive member 1. While being taken, it is guided to the guide plates 13 a and 13 b and supplied between the photosensitive member 1 and the transfer roller 15.
[0064]
+10 μA is applied by the transfer roller 15 and the toner image is transferred onto the supplied transfer paper. Thereafter, the transfer paper is separated from the photosensitive member 1 by the separation claw 16, guided to the conveyance guide plate 23, fixed by the fixing device, and then discharged to the paper discharge tray as a copy image through the paper discharge roller and stored. The
[0065]
On the other hand, residual toner remaining on the surface of the photoconductor 1 after being transferred by the transfer roller 15 is transferred to the cleaning device 20 by the rotation of the photoconductor 1. Residual toner on the photoreceptor 1 sent to the cleaning device 20 contacts the cleaning brush 28 that rotates beyond the entrance seal 17.
[0066]
Specifically, the residual toner has the same polarity (−polarity) as the developed toner, and a “+ polarity” voltage is applied to the cleaning brush 28. A voltage of “+ polarity” higher than that of the cleaning brush 28 is applied to the collection roller 29 in order to transfer residual toner from the cleaning brush 28 to the collection roller 29. For example, when the collection roller 29 is “+300 V” and the cleaning brush 28 is “+100 V”, the toner on the photosensitive member 1 is removed by the cleaning brush 28, and the residual toner can be transferred to the collection roller 29.
[0067]
Therefore, the residual toner on the photosensitive member 1 sent to the cleaning brush 28 is first captured by the cleaning brush 28 by the rotational friction of the cleaning brush 28, and then faces the collection roller 29 as the cleaning brush 28 rotates. Electrostatic recovery is performed on the recovery roller 29 by the voltage applied to the recovery roller 29.
[0068]
As described above, irregular toner is adhered to the surface of the collecting roller 29 in advance from the portion facing the brush roller 28 to the nip N with the blade 22 along the rotational direction of the arrow. The regular toner 33 is easily scraped off by the blade 22 when the collection roller 29 starts to rotate, and is stored in the nip portion N as shown in FIG. In this way, a weir with the irregular toner 33 is formed in the nip portion N.
[0069]
Thereafter, the residual toner 42 collected on the collection roller 29 from the brush roller 28 is sent to the nip portion N of the blade 22 disposed in contact with the collection roller 29 along with the rotation of the collection roller 29, and the residual toner 42 is collected by the weir. The toner is removed from the surface of the roller 29, falls onto the toner discharge screw 19 installed below the collection roller 29, is appropriately discharged from the cleaning device 20 by the conveying action generated by the rotation of the toner discharge screw 19, and returns to the developing unit again. And used.
[0070]
If the weir of the irregular toner 33 is formed in the nip portion N, the cleaning performance of the spherical residual toner is improved. However, the amount of the irregular toner 33 that forms the weir is not limited. Further, the irregular shaped toner 33 stored in the nip portion N does not completely pass through the nip portion N, and the irregular shaped toner 33 is slipped through although it is several levels.
[0071]
Therefore, it is necessary to form a weir of the irregular shaped toner 33, clean the residual toner 42, and improve the cleaning performance of the residual toner 42 for a long time. For this purpose, the amount of the irregular toner 33 stored in the nip portion N needs to be attached in advance in consideration of consumption through the blade 22.
[0072]
FIG. 4 shows the relationship between the total amount of the irregular-shaped toner 33 adhered in advance to the surface of the collecting roller 29 and the cleaning property at that time. The vertical axis represents the number of toners on the surface of the collection roller 29 after passing through the blade 22, and the horizontal axis represents the total amount of the irregular shaped toner 33 that has been previously adhered to the surface of the collection roller 29.
[0073]
A one-dot chain line in the figure indicates that the spherical residual toner that has passed through the blade 22 adheres to the surface of the collecting roller 29 to form a layer, and the resistance between the cleaning brush 28 and the collecting roller 29 increases, This shows the limit at which the residual toner cannot move between the collection rollers 29. When the number of toners on the surface of the collection roller 29 after the blade 22 is examined by changing the total amount of toner adhered to the surface of the collection roller 29, the amount of adhesion of the irregular shaped toner 33 to the surface of the collection roller 29 needs to be about 30 mg or more. I understand. When the amount is 30 mg or less, there are places where the number of toners partially passing through the blade 22 in the longitudinal direction of the collecting roller 29 increases.
[0074]
Further, as described above, the irregular toner 33 stored in the nip portion N does not completely pass through the nip portion N, and although there are several levels of toner, the toner has slipped out. For example, in the longitudinal direction of the blade 22, the irregular shaped toner 33 stored in the nip portion N is gradually reduced.
[0075]
FIG. 5 shows the number of toners on the surface of the collection roller 29 after passing through the blade 22 by continuously forming images by changing the total amount of the irregular shaped toner 33 adhered to the surface of the collection roller 29 in advance. The vertical axis represents the number of toners remaining on the surface of the collecting roller 29 after passing through the blade 22, and the horizontal axis represents the total number of sheets of transfer paper that have passed.
[0076]
When the total amount of the irregular toner 33 adhering to the surface of the collecting roller 29 is 30 mg, the cleaning performance is good up to about 10k sheets from the start, but after 10k sheets, the number of toners on the surface of the collecting roller 29 after passing through the blade 22 increases and the limit number Will be exceeded. The reason for this is that although several levels of toner have been generated as described above, the amount of the irregular toner 33 accumulated in the blade edge portion is reduced, and the residual toner 42 cannot be cleaned. ing.
[0077]
If the total amount of the irregular shaped toner 33 adhered to the surface of the collecting roller 29 is 50 mg or more, the cleaning failure of the residual toner 42 does not occur for a long time. Therefore, the total amount of the irregular shaped toner 33 adhered to the surface of the collecting roller 29 is required to be 50 mg or more.
[0078]
In this example, the conductive fiber used for the cleaning brush 28 is a fiber obtained by adding a conductive material such as carbon to a fiber such as polyester, nylon, or acrylic. However, the conductive fiber is not limited to these fibers as long as it is a conductive fiber. . Examples of the method of imparting conductivity to the fiber include, but are not limited to, a method of coating a conductive material on the surface of the fiber, or a method of dispersing and inserting the fiber in the fiber.
[0079]
As shown in FIG. 6, when the nip portion N formed by the blade 22 abutting against the collecting roller 29 is placed on the upper portion of the collecting roller 29, the irregular toner 33 is not easily dropped, and the weir formed by the irregular toner 33. Is less likely to decrease. Therefore, the residual toner 42 can be effectively cleaned.
[0080]
By the way, as shown in FIG. 7, when the static friction coefficient of the surface of the collection roller 29 is high, the blade 22 generates a so-called stick slip in which the blade 22 vibrates in the circumferential direction of the collection roller 29, and the blade 22 escapes (C ), The biting state (D) is repeated, and as a result, the irregular toner 33 collected in the nip portion N formed by the blade 22 and the surface of the recovery roller 29 falls from the nip portion N. The amount of the irregular toner 33 in the nip portion N is reduced, and the cleaning of the residual toner 42 occurs. Therefore, if the static friction coefficient on the surface of the collecting roller 29 is 0.3 or less, the stick slip as described above does not occur and the irregular toner 33 stored in the nip portion N can be prevented from falling off.
[0081]
The method for measuring the coefficient of static friction on the surface of the collection roller 29 shown in FIG. 8 (Euler belt method) is as follows. A measuring instrument 100 having a recovery roller base 50 and a force gauge base 49 on the base 51 is prepared.
(1) The collection roller 29 is removed from the apparatus and set on the collection roller base 50 of the measuring instrument 100.
(2) A weight 46 having a weight of Wg is attached to one end of the paper cut into a width of 3 cm, wound around the collection roller 29, and the other end is attached to the force gauge 48.
(3) The force gauge 48 is moved on the force gauge base 49 to the left in the figure at a constant speed.
(4) Read the maximum value F (gf) when the force gauge 48 moves.
(5) The following calculation is performed to obtain the static friction coefficient μ.
μ = [ln (F / W)] / (π / 2)
[0082]
By the way, the particle size R1 of the irregular shaped toner 33 is substantially the same as or larger than the particle size R2 of the spherical residual toner. That is, the relationship of R1 ≧ R2 is satisfied. Therefore, even when the toner is spherical and has a small particle shape, no cleaning failure occurs.
The irregular toner 33 and the residual toner 42 are the same color. Therefore, when the irregular shaped toner 33 falls from the nip portion N and is sent to the developing device 6 for so-called toner recycling, there is no color variation in the output image even in the color image forming apparatus.
Furthermore, the irregular toner 33 and the residual toner 42 have the same charging polarity. Therefore, even if the irregular toner 33 that has not been transferred to the collecting roller 29 contacts the photoconductor 1 by the rotation of the cleaning brush 28, reverse adhesion to the photoconductor 1 does not occur, and image formation is not affected. In addition, the irregular toner 33 has substantially the same hardness as the residual toner 42.
[0083]
Incidentally, as shown in FIG. 9, the cleaning device 20 of this example may be housed in the process cartridge 44 integrally with the photosensitive member 1, the developing device 6, the charging roller 2, the charge eliminating lamp 25, the separation claw 16, and the like. . In this case, the life of the process cartridge 44 is determined by the toner amount of the developing device 6 and is about 20k, so if the total amount of the amorphous toner 33 adhered to the surface of the collection roller 29 is 50 mg or more as described above. The cleaning performance is sufficient.
[0084]
Although the life of the process cartridge 44 increases as the developer amount or the replenishment toner amount of the developing device 6 is increased, the process cartridge 44 increases in weight or space and meets the original purpose of the process cartridge 44 that can be replaced by the user. Disappear.
[0085]
In the above-described example, the contact-type charging roller 2 is used as the charging device for the photosensitive member 1. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 10, a corona CH (charger) is used. It is good also as a corona CH system using 31. In this case, since it is a non-contact type, the wear amount of the photosensitive member 1 is the smallest as compared with other charging devices. Furthermore, the same effect can be obtained by using a non-contact type charging roller 30 as shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 12, the magnetic particles 27 may be charged by using a magnetic brush forming magnetic roller 26 that is a magnetic roller.
[0086]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the spherical toner is reliably caught by the irregular particle weir and prevented from coming out of the blade, so that the cleaning performance can be improved with a simple configuration. An improved cleaning device can be provided.
[0087]
According to the second aspect of the present invention, when the image forming apparatus is provided, the transfer rate can be improved and the image quality can be improved. Further, according to the invention described in claim 3, it is possible to reduce the abrasion and scratches of the blade.
[0088]
According to the fourth aspect of the present invention, there is no need to store irregular particles for adhering to the surface of the collecting roller in the vicinity of the cleaning device, and the cleaning device can be made simple and compact.
[0089]
According to the fifth aspect of the present invention, the irregularly shaped particles fall out or fall from the blade, and the weir gradually decreases according to the number of times of use. Can be prevented.
[0090]
According to the invention described in claim 6, even if the irregular shaped particles pass through the blade and pass through the cleaning brush and reach the image carrier, they do not adhere to the surface of the image carrier. There is no impact.
[0091]
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide a cleaning device in which the spherical toner does not pass through the irregular particle weir and the cleaning performance is improved.
[0092]
According to the eighth aspect of the present invention, the irregularly shaped particles can be easily recycled, so that the irregularly shaped particles can be used without waste.
[0093]
According to the ninth aspect of the present invention, since the vibration caused by the stick lip of the blade is reduced, the irregular particles forming the weir are not unnecessarily dropped, and the spherical toner can be effectively cleaned. it can.
[0094]
According to the tenth aspect of the present invention, the cleaning device can be easily replaced.
[0095]
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus including a cleaning device having a simple configuration and improved cleaning performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of an example of an image forming apparatus provided with a cleaning device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which amorphous toner (amorphous particles) is attached to a collecting roller in advance.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a weir of irregular shaped toner is formed in a nip portion formed by a collection roller and a blade to remove residual toner.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of toner remaining on the surface of the collecting roller that has passed through the blade and the amount of irregularly shaped toner that is deposited on the collecting roller in advance to form a weir.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of toner remaining on the surface of the collecting roller that has passed through the blade and the number of sheets to be passed.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the cleaning device of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the blade vibrates in the circumferential direction of the collection roller.
FIG. 8 is a diagram for explaining a procedure of an Euler belt method for measuring a static friction coefficient on the surface of a collecting roller.
FIG. 9 is a cross-sectional view in which the cleaning device of the present invention is housed in a process cartridge together with a photosensitive member.
FIG. 10 is a diagram showing another charging device for the photoreceptor provided in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 11 is a view showing still another charging device for the photoreceptor provided in the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 12 is a view showing still another charging device for the photoreceptor provided in the image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (image carrier)
2 Charging roller
4 Laser light
6 Development device
7,21 cases
7a, 21a opening
8 Development roller
9 Left screw
10 Right screw
11a, 11b Registration roller
13a, 13b Guide plate
15 Transfer roller
16 Separating nails
17 Entrance seal
19 Toner discharge screw
20 Cleaning device
22 blades
23 Transport guide plate
24 Shading plate
25 Static elimination lamp
26 Magroller
27 Magnetic particles
28 Brush roller
28a, 29a Rotating shaft
29 Collection roller
30 Non-contact charging roller
31 Corona Charger
33 Amorphous toner (amorphous particles)
34 Outlet seal
42 Residual toner (spherical toner)
44 Process cartridge
46 weights
48 force gauge
49 Force gauge stand
50 Collection roller stand
51 base
100 measuring instrument
N Nip part
R1, R2 particle size
