JP2005165022A - クリーニング装置、塗布装置、該クリーニング装置または該塗布装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシローラを従動回転させる相手部材や起毛の摩擦係数が下がっても、ブラシローラのスリップを抑制することができるクリーニング装置、塗布装置、および画像形成装置、プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 ブラシローラ２ｂの起毛２２植毛領域Ｗ１を回転軸体２１の長さよりも短く設定する。そして、回転軸体２１の両端の非植毛領域にスペーサ２７、２８を設ける。ブラシローラ２ｂの自重によって帯電ローラ２ａの表面に各スペーサ２７、２８および起毛２２を当接させて、ブラシローラ２ｂを帯電ローラ２ａに対して従動回転させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、クリーニング装置、塗布装置、該クリーニング装置または該塗布装置を備えた画像形成装置、およびプロセスカートリッジに関するものである。

従来、様々な技術分野における機械や装置において、ブラシローラが使用されている。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、クリーニング装置や潤滑剤塗布装置にブラシローラ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相手部材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。また、感光体等の潜像担持体の表面にブラシローラによって潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置である。

特許文献１には、ブラシローラを用いた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、帯電ローラ等の相手部材の表面移動速度と、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、相手部材に当接させてその表面に付着したトナーを掻き取るものである。

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、相手部材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）を規制する移動量規制機構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。

そこで、本出願人は、先に特許文献２において、表面移動する相手部材に対してブラシローラの起毛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させる駆動手段を設けることなく、帯電ローラ等の相手部材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相手部材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。

特開平７−１４０７６３号公報 特開２００２−２２１８８３号公報

近年、潤滑剤塗布手段を設け感光体表面に潤滑剤を供給して、感光体ドラムの摩擦係数を下げて感光体表面に付着した転写残トナーを剥がれ易くしてクリーニング性を向上させる画像形成装置が提案されている。感光体表面に塗布された潤滑剤は、ブラシローラを従動回転させる相手部材である帯電ローラにも付着し、帯電ローラの摩擦係数を下げてしまう。また、上記ブラシローラは相手部材に付着したトナーとともに相手部材に付着した潤滑剤も除去する。従って、ブラシローラの起毛に潤滑剤が付着することとなり、ブラシローラの摩擦係数も下がってしまう。このように、相手部材とブラシローラ両方の摩擦係数が下がってしまう結果、相手部材に対しブラシローラがスリップして従動回転しなくなってしまうといった不具合を招来していた。その結果、相手部材である帯電ローラの清掃能力が低下してしまい異常画像を引き起こす場合があった。また、従動回転しなくなるという不具合は、感光体等の潜像担持体の表面にブラシローラによって潤滑剤を塗布する塗布装置においても同様に招来する。その結果、相手部材である感光体への潤滑剤の塗布能力が低下してしまい、異常画像などの不具合を引き起こす。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ブラシローラを従動回転させる相手部材や起毛の摩擦係数が下がっても、ブラシローラのスリップを抑制することができるクリーニング装置、塗布装置、および画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１のクリーニング装置は、回転軸体上に複数の起毛を有し、且つ表面移動する相手部材に対して自重で当接しながら従動回転して該相手部材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、上記ブラシローラの上記回転軸体両端に起毛が設けられていない非植毛部を設け、該非植毛部は常時相手部材に当接していることを特徴とするものである。
また、請求項２のクリーニング装置は、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、上記非植毛部の表面粗さは、上記相手部材の表面粗さ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３のクリーニング装置は、請求項１または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、上記非植毛部は、上記回転軸体と別部材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のクリーニング装置は、請求項１、２または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、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のクリーニング装置は、請求項１、２、３または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、上記起毛の配設密度が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６のクリーニング装置は、請求項１、２、３、４または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、上記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のクリーニング装置は、請求項１、２、３、４、５または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、上記起毛の電気抵抗値が１×１０^１０Ω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のクリーニング装置は、請求項１、２、３、４、５、６または７のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛が上記回転軸体表面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９の塗布装置は、回転軸体上に複数の起毛を有し、且つ表面移動する相手部材に対して自重で当接しながら従動回転して該相手部材の表面に塗布物を塗布するブラシローラを用いた塗布装置において、上記ブラシローラの上記回転軸体両端に起毛が設けられていない非植毛部を設け、該非植毛部は常時相手部材に当接していることを特徴とするものである。
また、請求項１０の塗布装置は、請求項９の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記非植毛部の表面粗さは、相手部材の表面粗さ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１１の塗布装置は、請求項９または１０の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記非植毛部は、上記回転軸体と別部材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１２の塗布装置は、請求項９、１０または１１の塗布装置において、上記ブラシローラとして、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１３の塗布装置は、請求項９、１０、１１または１２の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛の配設密度が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１４の塗布装置は、請求項９、１０、１１、１２または１３の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記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１５の塗布装置は、請求項９、１０、１１、１２、１３または１４の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛の電気抵抗値が１×１０^１０Ω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１６の塗布装置は、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛が上記回転軸体表面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１７の画像形成装置は、像担持体と、該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、トナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去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、２、３、４、５、６、７または８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１８の画像形成装置は、像担持体と、該像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑塗布手段とを備える画像形成装置において、上記潤滑剤塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の塗布装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の画像形成装置は、請求項１７の画像形成装置において、上記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する塗布手段を備ており、上記クリーニング装置のブラシローラの起毛が設けられている領域は、該塗布手段が像担持体へ潤滑剤を塗布する領域以上であることを特徴とするものである。
また、請求項２０の画像形成装置は、請求項１９の画像形成装置において、上記塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の塗布装置を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２１の画像形成装置は、請求項１７の画像形成装置において、上記トナーは、滑剤を添加したトナーであることを特徴とするものである。
また、請求項２２の画像形成装置は、請求項２１の画像形成装置において、トナーが付着しない領域に上記クリーニング装置のブラシローラの非植毛部が当接することを特徴とするものである。
また、請求項２３の画像形成装置は、請求項１７、１８、１９、２０、２１または２２の画像形成装置において、上記像担持体と、上記トナー像形成手段、上記帯電部材、または上記クリーニング手段のうち少なくともひとつとを一体として上記画像形成装置から着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２４のプロセスカートリッジは、像担持体と、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、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を備えた帯電手段、またはトナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段のうち少なくとも該クリーニング手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、５、６、７、８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２５のプロセスカートリッジは、像担持体と、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、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を備えた帯電手段、トナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段、または像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段のうち少なくとも該潤滑剤塗布手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、該潤滑剤塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５の塗布装置を用いたことを特徴とするものである。

請求項１乃至２５の発明によれば、上記回転軸体両端の起毛が設けられていない非植毛部を常時相手部材に当接させる。これにより、ブラシローラは、ブラシの起毛だけでなく非植毛部も相手部材に当接することとなる。よって、相手部材に対してブラシローラの追従性が向上する。その結果、相手部材やブラシローラの起毛の摩擦係数が下がっても、相手部材に対してブラシローラがスリップしにくくなる。よって、ブラシローラが従動回転しなくなるという不具合を抑制することができるという効果がある。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した一実施形態について説明する。
図１はこのプリンタを示す概略構成図である。図において、プリンタ１００は、像担持体としての感光体ドラム１、帯電ユニット２、現像ユニット３、クリーニングユニット４等を備えている。また、転写ローラ１０、潤滑剤供給ユニット７、感光体ドラム１上に静電潜像を書き込むための図示しない光書込ユニットなども備えている。また、プリンタ１００には、感光体ドラム１上の残留電荷を除電すべく除電光ｂを照射する除電装置２０も備えている。

現像ユニット３は現像ローラ３ａを備えている。また、帯電ユニット２は帯電ローラ２ａ、帯電ローラ２ａをクリーニングするブラシローラ２ｂを備えている。また、クリーニングユニット４には、クリーニングブレード４ａとクリーニングブレード４ａが掻き落としたトナーを所定の位置へ搬送するトナー搬送コイル４ｂを備えている。また、潤滑剤供給ユニット７には、潤滑剤塗布ローラ７ａを備えている。

このような構成のプリンタ１００において画像形成を行うとき、感光体ドラム１の回転と共に、先ず除電装置２０で除電光ｂを照射して表面電位を所定の基準電位に平均化する。次いで感光体ドラム１は回転中に帯電ローラ２ａからの電荷により一様に帯電され、表面電位が所定の帯電電位となる。
次いで、外部から読み込まれた画像情報に基づいて図示しない光書込ユニットが駆動され、これによって感光体ドラム１の帯電領域（画像形成領域）に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット３の現像ローラ３ａから供給される現像剤中のトナーによって現像され、可視像としてのトナー像になる。

上記トナー像の形成は次のようにして行われる。不図示の光書込み装置でレーザー光Ｌを照射して光を照射した部分のみ表面電位を画像部電位にし、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。その後、所定の現像バイアス電位を印加する現像ローラ３ａに担持される二成分現像剤中のトナーで静電潜像を現像して感光体ドラム上にトナー像を形成する。

一方、この感光体ドラム１上へのトナー像の形成が行われている間に、転写紙が図示しない給紙カセットから引き出され、その先端をレジストローラ１１のニップ部に当接させた状態で待機する。この転写紙は、感光体ドラム１上のトナー像に重ね合わされるタイミングで上記レジストローラ１１が回転を開始することにより、感光体ドラム１と転写ローラ１０とによって形成される転写ニップに送り出される。そして、転写ニップで感光体ドラム１上のトナー像が転写紙に転写せしめられた後、転写紙は図示しない定着装置に送られる。定着装置は、転写紙を定着ローラとプレスローラとからなる定着ローラ対との間に挟み込むことで、転写紙を加熱するとともに加圧してトナー像を転写紙上に定着せしめる所謂圧熱定着を行う。このようにしてトナー像が定着せしめられた転写紙は、排紙ローラ１８によって排紙トレイ(図示せず)に排紙される。

上記転写ニップを通過した後の感光体ドラム１表面に残留した残留トナーには、上記潤滑剤供給ユニット７の潤滑剤塗布ローラ７ａからステアリン酸亜鉛等の潤滑剤が塗布される。そして、潤滑剤が塗布された残留トナーは、クリーニングユニット４のクリーニングブレード４ａによって感光体ドラム１上から除去され回収される。クリーニングブレード４ａで掻き落とした残トナーは、トナー搬送コイル４ｂで所定の位置へ搬送する。一方、残留トナーが除去された感光体ドラム１の表面は、再び帯電部に戻る。上記クリーニングブレード４ａによって感光体ドラム上の残留トナーはほぼ回収されるが、回収されなかった一部のトナーは帯電ローラ２ａに付着する。そしてこの付着したトナーは、ブラシローラ２ｂにて帯電ローラ２ａから除去される。
これら一連の動作を繰り返して連続的に転写紙へのトナー像形成が行われる。

本実施形態では、感光体ドラム１、その周囲に配置された帯電ユニット２、クリーニングユニット４、潤滑剤供給ユニット７等を一体化したプロセスカートリッジ２００として構成している。このプロセスカートリッジ２００は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ２００内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ２００を交換すればよい。このように、プロセスカートリッジを交換するだけで、早期に原状回復させることができサービス時間の短縮が行うことができる。

また、本実施形態では、潤滑剤供給ユニット７によって感光体表面に潤滑剤を塗布して感光体の摩擦係数を下げているが、潤滑剤をトナーに外添するなどして感光体表面に潤滑剤を供給するようにしてもよい。トナーに潤滑剤を添加させる方法は、種々公知の方法で添加させることができる。例えば、スーパーミキサ、ヘンシェルミキサなどの混合機を用いて、トナーに潤滑剤を添加することができる。このように、トナーに添加された潤滑剤が感光体に付着し、感光体の摩擦係数を下げることができる。

次に、本発明の特徴点であるブラシローラ２ｂについて説明する。
このブラシローラ２ｂは、図２に示すように、鉄またはＳＵＳ材などの剛性材料からなる回転軸体２１上に複数の起毛２２が立設せしめられている。剛性材料表面に接着剤を塗布し、その表面にブラシ繊維を静電的に植毛した起毛２２が設けられている。起毛２２は、ナイロン、アセテート、ポリエステル等が用いることができる。

ブラシローラ２ｂの両端には、軸部２５、２６を備えている。これら軸部２５、２６は、帯電ローラ２ａに対して並行の位置関係を維持するようにプロセスユニット側板（以下、単に側板という）２３，２４に回転自在にそれぞれ支持されている。ブラシローラ２ｂの複数の起毛２２は、回転軸体２１の長さ方向における植毛領域Ｗ１の範囲において、周方向の全域に渡って設けられている。植毛領域Ｗ１は、回転軸体２１の長さよりも短く設定されている。回転軸体２１の両端にはスペーサ２７、２８が設けられている。これらのスペーサ２７、２８は、回転軸体２１と一体に形成してもよいし、樹脂材料からなる別部材を回転軸体２１に接着、圧入により取り付けてもよい。スペーサを別部材とすることで回転軸体２１の加工が容易となる。また、帯電ローラ２ａと回転軸体とのギャップを容易に調整することができ、起毛２２の食い込み量の調整を容易に行うことができる。また、ＰＥＴやＰＰなどのテープ等を回転軸体２１の両端部に巻き付けることで、スペーサ２７、２８をそれぞれ形成してもよい。このように、テープを巻き付けることで、安価で容易にスペーサを形成することができる。

前記植毛領域Ｗ１は、図３に示すように、潤滑剤塗布ローラ７ａの潤滑剤塗布領域Ｗ２より大きくなるように構成している。これにより、各スペーサ２７、２８に潤滑剤が付着することがない。よって、帯電ローラ２ａに対して確実に従動回転することができる。また、図４に示すように、スペーサ２７の外径Ｒ、回転軸体２１の外径ｒ、起毛２２の長さＤ、起毛２２が自重により毛倒れする量をｄとすると、その関係がＤ＞（Ｒ−ｒ）≧（Ｄ−ｄ）となるように設定する。起毛の仕様は、用いられる材質の特性に応じて設定する必要がある。例えば、ナイロンのヤング率は２００〜４５０［Ｋｇ／ｍｍ^２］、アセテートのヤング率は３５０〜５５０［Ｋｇ／ｍｍ^２］、ポリエステルのヤング率は１１００〜２０００［Ｋｇ／ｍｍ^２］である。これらのヤング率を考慮して、トナーの掻き取り能力が十分得られるような適切な弾性力となるように起毛２２の仕様を設定する。また、帯電ローラと回転軸体とのギャップによって起毛の毛倒れ量が変化するので、スペーサの外径Ｒは、上記起毛の弾性力などを考慮して決定する必要がある。

図５に示すように、２つの側板２３、２４には、それぞれ長穴状の軸支持切り欠き部３０が設けられており、その長さ方向に遊動可能に軸部を支持している。このような支持により、ブラシローラ２ｂがその自重によって帯電ローラ２ａの表面に各スペーサ２７、２８および起毛２２が当接する。すると、その自重によって帯電ローラ２ａの表面に押圧されながら、帯電ローラ２ａ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２ａの表面に当接している起毛２２によって帯電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、ブラシローラ２ｂは、表面移動する被清掃体たる帯電ローラ２ａに対し、ブラシローラ２ｂを自重によって起毛２２を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２ｂ用の駆動手段や移動規制機構を設けることによる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２２だけでなくスペーサ２７、２８も帯電ローラ２ａに当接させているので、帯電ローラ２ａへの追従性が向上する。このため、帯電ローラ表面および起毛２２に潤滑剤が付着して双方の摩擦係数が下がっても、帯電ローラ２ａに対しブラシローラ２ｂが従動回転することができる。

また、図６に示すように、各スペーサ２７、２８は、帯電ローラ２ａのトナーが付着しない領域２９に当接させる。具体的には、帯電ローラ２ａの感光体の非画像形成領域と対向する領域に各スペーサ２７、２８を当接させたり、現像ローラ３ａのトナーを担持する領域に対応する帯電ローラ２ａの領域の領域外に当接させたりする。これにより、潤滑剤が外添されたトナーを用いた場合、各スペーサ２７、２８に潤滑剤が付着することがなく、各スペーサの摩擦係数が下がることがない。また、帯電ローラ２ａのトナーが付着しない領域２９は、摩擦係数が下がらない。これにより、各スペーサ２７、２８は、確実に帯電ローラ２ａに対して従動回転することができる。

さらに、各スペーサ２７、２８の摩擦係数を帯電ローラ２ａの摩擦係数よりも高く設定している。各スペーサ２７、２８の帯電ローラ２ａへの追従性が向上する。この結果、帯電ローラ２ａに対しブラシローラ２ｂが従動回転しなくなることがより抑制される。

本プリンタにおいては、ブラシローラ２ｂにおける起毛２２の回転軸体２１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２ａ表面に圧接して弾性変形した各起毛２２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２２の永久変形を抑えることができるからである。

また、ブラシローラ２ｂは、起毛２２の太さを５デニール以下とすることに加え、１００００［本／ｃｍ^２］以上の密度で回転軸体２１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、起毛２２に作用する曲げモーメントを小さくして、起毛２２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２ａ上のトナーを高密度に配設された起毛２２によって効率良くクリーニングすることができる。

また、ブラシローラ２ｂは、図７や図８に示すように、起毛２２を回転軸体２１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７は、起毛２２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２ａ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２２の先端を根元よりも帯電ローラ２ａ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８は、起毛２２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２ａ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２２の先端を根元よりも帯電ローラ２ａ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２２の傾斜をそれぞれカウンタ傾斜、順傾斜という。

図７や図８に示すように起毛２２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２ｂを用意した。即ち起毛２２を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２ｂをはずした状態で、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２ａ表面を強制的に汚した。このときの帯電ローラ２ａ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２ａ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２ｂ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２ａ上のトナー濃度を測定した。帯電ローラ２ａ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２ｂの重量については、３つとも６９ｇで統一した。また、カウンタ傾斜や順傾斜については、起毛２２の法線方向からの傾斜を６０〜８０［°］とした。

図９は、この実験における帯電ローラ２ａ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２ｂであるにもかかわらず、起毛２２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２ａ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２２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、起毛２２が先端を帯電ローラ２ａ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２ａ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２２が、その先端だけでなく、側面（周面）も帯電ローラ２ａ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２ａ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２２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。

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２２の先端を帯電ローラ２ａに強く突き当てることから、帯電ローラ２ａ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２ａ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２２の状態と、６００００枚通紙後における帯電ローラ２ａ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。

起毛２２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２２のブラシローラ２ｂ、導電性材料からなる起毛２２のブラシローラ２ｂ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。

図１０は、この実験における帯電ローラ２ａ上のトナー濃度と通紙枚数との関係を、起毛２２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２ｂ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２２の材料と、４５０００枚通紙後における帯電ローラ２ａ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。

起毛２２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。

上述の実施形態においては、感光体ドラム１、その周囲に配置された帯電ユニット２、クリーニングユニット４、潤滑剤供給ユニット７等を一体化したプロセスカートリッジ２００として構成しているが、これに限定されない。例えば、上述の画像形成プロセス装置の他に、転写装置１０、現像ユニット３等を一体としたプロセスカートリッジとしてもよい。

また、上述の実施形態においては、ブラシローラ２ｂを帯電ローラ２ａ表面の残留トナーを除去するクリーニング部材として用いているが、これに限定されず、ブラシローラが適用可能なユニットに種々に適用することができる。例えば、感光体ドラム１上の残留トナーを除去するクリーニングユニット４を図１１に示すような、本発明のブラシローラを適用したクリーニングユニット４００としてもよい。

図１１に示すクリーニングユニット４００は、ブラシローラ４０１、ブラシローラ４０１に接するように回収ローラ４０２が設けられている。回収ローラ４０２にはクリーナ用電源４０３より所定バイアス電圧が印加されている。

図１１に示すクリーニングユニット４００において、ブラシローラ４０１の対向部位へ送られて来た感光体ドラム１上の残留トナーや潤滑剤は、まずブラシローラ４０１の従動回転によりブラシローラ４０１に捕獲される。この捕獲されたトナー等はブラシローラ４０１の回転とともに回収ローラ４０２との対向部へ導かれ、回収ローラ４０２に印加されている電圧で生じる静電気力により回収ローラ４０２上に静電回収される。回収ローラ４０２上に回収されたトナーは回収ローラ４０２の回転とともに、回収ローラ４０２に接触配置した清掃部材としてのスクレーパ４０４による清掃位置へ送られる。スクレーパ４０４と回収ローラ４０２の表面との摺擦効果により掻き落とされたトナー等は、回収ローラ４０２の下方に設置されたトナー排出部材４０５へ落下する。この落下したトナー等はトナー排出部材４０５の回転により生ずる搬送作用により、クリーニングユニット４０５の外へ適宜排出される。

ブラシローラ４００は、図２と同様な構成をしており、回転軸体２１の非植毛部にスペーサ２７、２８を備えている。ブラシローラ４００は、前述の図５同様、２つの側板のそれぞれ長穴状の軸支持切り欠き部に遊動可能に軸部を支持されている。これにより、ブラシローラ４０１の自重によっての起毛２２およびスペーサが感光体ドラム表面に当接し、感光体ドラムに対してブラシローラ４００が従動回転する。ブラシローラ４０１の植毛領域Ｗ１は、感光体ドラムの画像形成領域よりも大きくなるように形成し、ブラシローラ４０１のスペーサ２７、２８は、感光体ドラムの非画像形成領域に当接する。これにより、残留トナーをブラシローラで確実に除去することができる。また、起毛だけでなくスペーサ２７、２８も感光体ドラム１に当接させているので、感光体ドラム１への追従性が向上する。このため、感光体ドラム表面および起毛に潤滑剤が付着して双方の摩擦係数が下がっても、感光体ドラムに対しブラシローラ４０１が従動回転することができる。その結果、残留トナーを感光体ドラムから確実に除去することができる。また、スペーサの摩擦係数を感光体ドラムの摩擦係数より高く設定すれば、感光体ドラムとの追従性が向上し、感光体ドラムに対しブラシローラ４０１がより確実に従動回転することができ、残留トナーをより確実に除去することができる。また、潤滑剤塗布ローラ７ａの潤滑剤塗布領域Ｗ２を植毛領域Ｗ１以下とすれば、スペーサと当接する感光体ドラムの位置に潤滑剤が付着することがない。この結果、スペーサおよびスペーサと当接する感光体ドラムの位置の摩擦係数が下がることがないので、感光体ドラムに対してブラシローラの追従性が低下することがない。したがって、感光体ドラムと確実にとも回りすることができ、感光体ドラム表面の残留トナーを確実に回収することができる。

また、本発明のブラシローラは、図１２に示すような、潤滑剤供給ユニット７００の潤滑剤塗布ローラにも適用することができる。この潤滑剤供給ユニット７００は、潤滑剤塗布ローラとしてのブラシローラ７０１、潤滑剤７０２、潤滑剤７０２をブラシローラ方向に押圧するための加圧バネ７０３とを備えている。潤滑剤７０２はバー状に成型された固体状となっている。また、ブラシローラ７０１は、前述の図５同様、２つの側板のそれぞれ長穴状の軸支持切り欠き部に遊動可能に軸部を支持されている。これにより、ブラシローラ７０１の自重によっての起毛２２およびスペーサ２７、２８が感光体ドラム表面に当接し、感光体ドラムに対してブラシローラ７０１が従動回転する。ブラシローラ７０１の植毛領域Ｗ１は、感光体ドラムの画像形成領域よりも大きくなるように形成し、ブラシローラ７０１のスペーサは、感光体ドラムの非画像形成領域に当接するようにしている。ブラシローラ７０１が感光体ドラムとともに回転すると、潤滑剤７０２を一旦ブラシに汲み上げ、感光体ドラム表面との当接位置までブラシ上に担持搬送して感光体表面に塗布する。バー上に成形された個体潤滑剤７０２は、加圧バネ７０３によって所定の圧力で潤滑剤がブラシローラ７０１側に押圧されている。これにより、経時的に潤滑剤７０１がブラシローラ７０１に掻き削られて減少した場合でも、常にブラシローラ７０１に対して微量の潤滑剤７０２を均一に供給することができる。感光体ドラムの画像形成領域、およびブラシローラ７０１には潤滑剤が付着し摩擦係数が下がる。しかし、感光体ドラムの非画像形成領域およびスペーサには潤滑剤は付着しないので、摩擦係数は下がらない。よって、ブラシローラのスペーサが感光体ドラムに確実に追従回転することができ、感光体ドラムに確実に潤滑剤を供給することができる。また、ブラシローラ用の駆動手段等を潤滑剤供給ユニット７００に設ける必要がなく、構成の複雑化を回避することができる。

以上、本実施形態によれば、非植毛部であるスペーサ２７、２８を相手部材である帯電ローラ２ａに常時当接させている。これにより、帯電ローラ２ａに対してブラシローラの追従性が向上する。その結果、帯電ローラ２ａやブラシローラの起毛２２の摩擦係数が下がっても、帯電ローラ２ａに対してブラシローラがスリップしにくくなる。よって、ブラシローラが従動回転しなくなるという不具合を抑制することができ、ブラシローラの清掃能力が低下するのを抑制することができる。従って、十分な帯電能力を得ることができ、黒スジなどの異常画像が発生することがない。
また、ブラシローラの植毛領域Ｗ１を潤滑剤塗布ローラ７ａの潤滑剤塗布領域Ｗ２よりも大きくしている。これにより、各スペーサ２７、２８に潤滑剤が付着することがなくなり、帯電ローラ２ａに対して各スペーサ２７、２８の追従性が低下することがない。
また、各スペーサ２７、２８は、帯電ローラ２ａのトナーが付着しない領域２９に当接させる。これにより、潤滑剤が外添されたトナーを用いた場合でも、各スペーサに潤滑剤が付着することがない。よって、帯電ローラ２ａに対して各スペーサ２７、２８の追従性が低下することがない。
また、スペーサ２７、２８の摩擦係数を帯電ローラ２ａの摩擦係数よりも大きくしている。これにより、帯電ローラ２ａに対してブラシローラの追従性がさらに向上して、ブラシローラがスリップするのをより抑制することができる。
また、スペーサ２７、２８を回転軸体２１と別体としているので、回転軸体２１の加工が容易となる。また、帯電ローラ２ａと回転軸体とのギャップを容易に調整することができ、起毛２２の食い込み量の調整を容易に行うことができる。
また、起毛２２の長さを２［ｍｍ］以下にしているので、帯電ローラ２ａ表面に圧接して弾性変形した起毛２２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２２の永久変形を抑えることができる。
また、起毛２２の配設密度を１００００［本／ｃｍ^２］以上にしている。このように、起毛２２が高密度に配設しているので、帯電ローラ２ａ上のトナーを効率良くクリーニングすることもできる。
また、起毛２２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２ｂ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２ｂとして、起毛２２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、更に高いクリーニング性を発揮することができる。
また、本実施形態のブラシローラを潤滑剤供給ユニット７００に用いれば、ブラシローラのスペーサが感光体ドラムに追従することができる。よって、ブラシローラがスリップして、従動回転しなくなることが抑制される。その結果、感光体ドラムに確実に潤滑剤を供給することができる。
また、感光体ドラム１、その周囲に配置された帯電ユニット２、クリーニングユニット４、潤滑剤供給ユニット７等を一体化したプロセスカートリッジ２００としプリンタ本体に対して着脱自在としている。このように、プロセスカートリッジ化することにより、プロセスカートリッジ１００内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ２００を交換すればよく、サービス時間の短縮が行える。また、帯電ローラ２ａのクリーニング性が良好であるので、プロセスカートリッジを高寿命化することができる。

実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図。 ブラシローラを示す平面図。 ブラシローラの植毛領域Ｗ１と潤滑剤塗布ローラの潤滑剤塗布領域Ｗ２とを示す図。 ブラシローラのスペーサの外径Ｒ、回転軸体の外径ｒ、起毛の長さＤ、起毛が自重により毛倒れする量をｄとの関係を示す概略図。 図２のＡ−Ａ断面図。 帯電ローラとブラシローラとを示す概略図。。 起毛をカウンタ傾斜させた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。 起毛を順傾斜させた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。 帯電ローラ上のトナー濃度と、通紙枚数との関係を、起毛の傾斜状態別に示すグラフ。 帯電ローラ上のトナー濃度と、通紙枚数との関係を、起毛の材料別に示すグラフ。 クリーニングユニットの概略構成図。 潤滑剤供給ユニットの概略構成図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電ユニット
２ａ 帯電ローラ
２ｂ、４０１、７０１ ブラシローラ
３ 現像ユニット
４、４００ クリーニングユニット
７、７００ 潤滑剤供給ユニット
７ａ 潤滑剤塗布ローラ
１０ 転写ローラ
１１ レジストローラ
２１ 回転軸体
２２ 起毛
２３、２４ 側板
２５、２６ 軸部
２７、２８ スペーサ
１００ プリンタ
２００ プロセスカートリッジ

Claims (25)

1. 回転軸体上に複数の起毛を有し、且つ表面移動する相手部材に対して自重で当接しながら従動回転して該相手部材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、上記ブラシローラの上記回転軸体両端に起毛が設けられていない非植毛部を設け、該非植毛部は常時相手部材に当接している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、上記非植毛部の表面粗さは、上記相手部材の表面粗さ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。
3. 請求項１または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、上記非植毛部は、上記回転軸体と別部材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または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、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。
5. 請求項１、２、３または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、上記起毛の配設密度が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。
6. 請求項１、２、３、４または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、上記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。
7. 請求項１、２、３、４、５または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、上記起毛の電気抵抗値が１×１０^１０Ω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。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７のクリーニング装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛が上記回転軸体表面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装置。
9. 回転軸体上に複数の起毛を有し、且つ表面移動する相手部材に対して自重で当接しながら従動回転して該相手部材の表面に塗布物を塗布するブラシローラを用いた塗布装置において、上記ブラシローラの上記回転軸体両端に起毛が設けられていない非植毛部を設け、該非植毛部は常時相手部材に当接していることを特徴とする塗布装置。
10. 請求項９の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記非植毛部の表面粗さは、相手部材の表面粗さ以上であるものを用いたことを特徴とする塗布装置。
11. 請求項９または１０の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記非植毛部は、上記回転軸体と別部材であるものを用いたことを特徴とする塗布装置。
12. 請求項９、１０または１１の塗布装置において、上記ブラシローラとして、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塗布装置。
13. 請求項９、１０、１１または１２の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛の配設密度が１００００［本／ｃｍ^２］以上であるものを用いたことを特徴とする塗布装置。
14. 請求項９、１０、１１、１２または１３の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記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塗布装置。
15. 請求項９、１０、１１、１２、１３または１４の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛の電気抵抗値が１×１０^１０Ω以下であるものを用いたことを特徴とする塗布装置。
16. 請求項９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の塗布装置において、上記ブラシローラとして、上記起毛が上記回転軸体表面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塗布装置。
17. 像担持体と、該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、トナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去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、２、３、４、５、６、７または８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。
18. 像担持体と、該像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑塗布手段とを備える画像形成装置において、上記潤滑剤塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の塗布装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項１７の画像形成装置において、上記像担持体の表面に潤滑剤を塗布する塗布手段を備ており、上記クリーニング装置のブラシローラの起毛が設けられている領域は、該塗布手段が像担持体へ潤滑剤を塗布する領域以上であることを特徴とする画像形成装置。
20. 請求項１９の画像形成装置において、上記塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５または１６の塗布装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
21. 請求項１７の画像形成装置において、上記トナーは、滑剤を添加したトナーであることを特徴とする画像形成装置。
22. 請求項２１の画像形成装置において、トナーが付着しない領域に上記クリーニング装置のブラシローラの非植毛部が当接することを特徴とする画像形成装置。
23. 請求項１７、１８、１９、２０、２１または２２の画像形成装置において、上記像担持体と、上記トナー像形成手段、上記帯電部材、または上記クリーニング手段のうち少なくともひとつとを一体として上記画像形成装置から着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
24. 像担持体と、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、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を備えた帯電手段、またはトナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段のうち少なくとも該クリーニング手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、５、６、７、８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カートリッジ。
25. 像担持体と、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、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を備えた帯電手段、トナー像を転写材に転写した後に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段、または像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段のうち少なくとも該潤滑剤塗布手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、該潤滑剤塗布手段として、請求項９、１０、１１、１２、１３、１４、１５の塗布装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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