JP2005189594A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高湿下での使用というような最悪条件下でも、感光体表面のフィルミングを掻き取り、経時の使用に対してフィルミングによる画像ボケが発生しないクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】感光体１０１に対し接触配置され回転可能なブラシローラ１０４を備え、かつ、このブラシローラ１０４にトナーと同極性のバイアスを印加し、ブラシローラ１０４にて回収しているトナーを感光体１０１上に排出し、ブラシローラ１０４から排出されたトナーがクリーニングブレード１０９を通過する際に、クリーニングブレード１０９にて感光体上に付着したフィルミング物質を掻き取ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を利用した画像形成装置に搭載される電子写真感光体のクリーニング装置に関する。また、当該クリーニング装置を含んで構成されるプロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。

近年、経時での画質安定性や感光体の高寿命化への要求が高まっている。経時での画像安定性を得る方法の一つに、ローラ帯電における帯電方式をＡＣ帯電とする方法がある。
経時の画像劣化の一つに、帯電ローラ汚れによる帯電電位の低下や不均一性にから来るカブリや縦黒スジ等が上げられる。この帯電ローラ汚れに関しては、ＤＣ帯電方式に比べＡＣ帯電方式の方が余裕度は大きい為、経時の画像安定性を考慮するとＡＣ帯電方式を選択せざるをえない。
しかし、帯電ＡＣ方式の副作用として、感光体へのＡＣハザードによる感光体膜削れやフィルミング等が上げられる。
この対策として、感光体にファーブラシを介して潤滑剤（ステアリン酸亜鉛等）を塗布する方法がある。潤滑剤塗布により感光体表面の摩擦係数が低下する為、転写効率の向上、クリーニングブレードの巻き込み等の対策に非常に効果を持つ事が分かっている。

しかし、潤滑剤の塗布を行った時にも、フィルミング発生に対し厳しい条件である高湿下での使用の際にフィルミングが発生する可能性がある。
また、特許文献１では、感光体表面の特定領域にトナーを付着させ、このトナーを用紙に転写することなくクリーニング部によって掻き取り回収し、このトナー回収時において感光体表面をトナー自体が有する研磨機能によって研削するようにして、フィルミングを除去している。しかし、クリーニングのために新たにトナーを消費する必要があり、トナーの消費が増加する。

特開平６―６７５００号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、高湿下での使用というような最悪条件下でも、トナーを効率的に使用することにより、感光体表面のフィルミングを掻き取り、経時の使用に対してフィルミングによる画像ボケが発生しないクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、回動する像担持体と、この像担持体に対し接触配置され回転可能なブラシローラを備え、かつ、このブラシローラにバイアスを印可し、転写残トナーを像担持体から回収するクリーニング装置において、前記ブラシローラにトナーと同極性のバイアスを印加し、ブラシローラにて回収しているトナーを像担持体上に排出し、ブラシローラから排出されたトナーがクリーニングブレードを通過する際に、クリーニングブレードにて像担持体上に付着したフィルミング物質を掻き取ることを特徴とするクリーニング装置である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のクリーニング装置において、前記ブラシローラがクリーニングブレードに対し重力場の上側に配置されていることを特徴とするクリーニング装置である。

請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載のクリーニング装置において、前記フィルミング物質を掻き取る動作は、１ジョブ中で前の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を終了して後、次の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を開始する前に実施することを特徴とするクリーニング装置である。
請求項４に記載の本発明は、像担持体と、像担持体をクリーニングするクリ−ニング装置とを少なくとも含んで一体に支持し、画像形成装置に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、前記クリーニング装置は、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であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
請求項５に記載の本発明は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、像担持体表面の帯電を除電する除電手段と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する接触転写手段と、記録媒体上のトナー像を定着させる加熱定着手段とを備える画像形成装置において、前記クリーニング手段は、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であることを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。

本発明により、高湿下での使用というような最悪条件下でも、トナーを効率的に使用することにより、感光体表面のフィルミングを掻き取り、経時の使用に対してフィルミングによる画像ボケが発生しないクリーニング装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、ドラム状の感光体１０１は時計回りの方向に駆動装置（図示せず）によって回転される。感光体１０１の周囲には、帯電ローラ１０２と、帯電ローラを清掃する清掃部材１０７と露光装置（図示せず）と、現像装置１０３と、ＰＣＬ（プレクリーニングランプ）１１４と、クリーニング装置１００と、転写ローラ１０５と、中間転写ベルト１０６が感光体１０１の上方に配置されている。中間転写ベルト１０６には、ベルトクリーナ（図示せず）が配置されている。

帯電ローラ１０２は、感光体１０１の表面を一様に帯電する。露光装置（図示せず）は一様に帯電された感光体１０１の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。現像装置１０３は、トナーを感光体１０１の表面の静電潜像に与えてトナー画像を形成する。転写ローラ１０５は、感光体１０１の表面のトナー画像を中間転写ベルト１０６に転写する。中間転写ベルト１０６に転写されたトナー像は、２次転写装置によって転写紙上に転写される（図示せず）。ＰＣＬ１１４はＬＥＤ等で露光する事により転写後の感光体の表面電位を０Ｖに除電する。

クリーニング装置１００は、トナーを機械的に回収するファーブラシ１０４（ブラシローラに限定しない）、ファーブラシ１０４に加圧当接している潤滑剤バー１０８及びクリーニングブレード１０９からなる。ファーブラシ１０４は、トナー画像の転写後に感光体１０１の表面に残留している転写残トナーを機械的に回収し一部を保持し、一部を廃トナー搬送経路（図示せず）に散すと同時に、潤滑剤バー１０８から潤滑剤を掻き取り、感光体１０１に潤滑剤を塗布する。ファーブラシ１０４で感光体１０１から回収しきれ無かった転写残トナーは、クリーニングブレード１０９によってかきとられ、転写残トナーの全てを廃トナー搬送経路（図示せず）送る。
画像印刷時にはこのような帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、除電工程、クリーニング工程が繰り返して実行される。

帯電ローラ１０２は、感光体１０１の表面を負極性に一様帯電する。本実施形態における帯電ローラ１０２は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材である。すなわち、この帯電ローラ１０２を感光体１０１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ１０２に負極性バイアスを印加することで、感光体１０１の表面を一様帯電する。本実施形態では、感光体１０１の表面電位が一様に−（マイナス）５００［Ｖ］となるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ１０２に印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。しかし、この場合には、交流電源が必要となるため、装置が大型化することになり、装置の小型化の観点からは好ましくない。なお、帯電ローラ１０２周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１０１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラ１０２表面と感光体１０１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラ１０２に印加される帯電バイアスによって、帯電ローラ１０２の表面と感光体１０１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体１０１
の表面が一様帯電される。

このようにして一様帯電した感光体１０１の表面には、露光装置によって露光された静電潜像が形成される。この露光装置４は、画像情報に基づき、感光体１０１に対して静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。

現像装置１０３は、感光体１０１に対向する側が開口されている現像容器１１０と、この現像容器１１０の内部の感光体１０１に対向する側に配置されている現像スリーブ１１１と、現像容器１１０に収容されている２成分の現像剤と、この現像剤を撹拌して現像スリーブ１１１の表面に現像剤を供給する撹拌部材１１２と、現像スリーブ１１１の表面に積層（保持）されている現像剤の層厚（高さ）を規制するドクター１１３とを有している。
現像剤は、磁性のキャリアと非磁性のトナーとを混合してなる。現像剤が撹拌部材１１２により撹拌されると、摩擦帯電によりトナーが帯電される。現像スリーブ１１１の内部には、マグネット（図示せず）が配置されている。マグネットの磁力により現像剤が現像スリーブ１１１の表面に保持される。現像スリーブ１１１には、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印可される。現像スリーブ１１１は反時計回りへ回転され、現像スリーブ１１１の表面に保持された現像剤はドクター１１３により層厚を規制された後に感光体１０１との間に移動される。現像スリーブ１１１の表面に保持されたキャリアに付着したトナーは、現像スリーブ１１１と感光体１０１の静電潜像との間に形成される電界によって感光体１０１の静電潜像の方向に移動されこの静電潜像に付着する。
この後、転写ローラ１０５にバイアスを印可することにより、感光体１０１の表面のトナー画像を中間転写ベルト１０６に転写する。トナー画像の転写後に感光体１０１の表面に残留しているトナーをファーブラシ１０４で機械的に回収する。

図２は、本発明に係るクリーニング装置のファーブラシにトナーと同極性のバイアスを印可している状態を示す図である。
本実施例は、感光体１０１が回動している間に、ファーブラシ１０４にトナーと同極性のバイアスを印加し、ファーブラシ１０４が保持している転写残トナーを感光体１０１上に排出する。通常の転写残トナー量より多量に排出されたトナーは、感光体１０１とクリーニングブレード１０９のニップに突入する。クリーニングブレード１０９により掻き取る事によってトナー自体が有する研磨機能により感光体表面のフィルミングを掻き取る。
上述したファーブラシ１０４に印加するバイアスＢｆの範囲は、−３００Ｖ〜０Ｖとする。これは、−３００Ｖ≧Ｂｆであると感光体１０１とファーブラシ１０４との間に放電が生じてしまい、ファーブラシ１０４と感光体１０１とが当接している部分と当接していない部分で感光体表面電位に差が生じてしまい、ブラシ目模様の濃度ムラが生じてしまう。また、転写残トナーの大部分はマイナス帯電したトナーである事から、０Ｖ≦Ｂｆであるとマイナス帯電したトナーはファーブラシ１０４に保持されてしまい、感光体１０１上にトナーを排出することが出来なくなる。

次に、クリーニングブレード１０９により感光体表面のフィルミングを掻き取ったトナーは、感光体１０１とクリーニングブレード１０９とのニップ部にて大きなストレスを受ける。このため、一度ストレスを受けたトナーは研磨能力が落ちるばかりではなく、トナーによるフィルミングの原因にもなる。そこで、図２（図の下側を大地とする）に示すように、重力場に対しファーブラシ１０４の下方にクリーニングブレード１０９を配置することにより、一度ストレスを受けたトナーが再度ファーブラシ１０９に回収されることが無くなる。
さらに、ファーブラシ１０４のマイナス側のバイアス上限を異常画像が発生するレベルで規定した。しかし、フィルミングを除去するタイミングを、１ジョブ中で前の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を終了して後、次の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を開始する前に設定し、実施することにより、ブラシ目ムラの異常画像を気にすることなくファーブラシ１０４のマイナス側のバイアス上限を規定することができる。
上述したファーブラシ１０４に印加するバイアスＢｆの範囲は、−１２００Ｖ〜０Ｖとする。これは、−１２００Ｖ≧Ｂｆであると、感光体表面電位Ｖｐが帯電による狙いの−５００Ｖ≧Ｖｐに帯電してしまいキャリア付着という不具合が生じる。

以上説明してきた本発明のクリーニング装置１００を、感光体１０１と一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジは、この他に帯電装置１０２及び／又は現像装置１０３を含んで構成するものであっても良い。また、プロセスカートリッジ化することにより、メンテナンスの面で有利であり、感光体１０１、クリーニング装置１００、及び、帯電装置１０２及び／または現像装置１０３等に起因した故障を起こした場合、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るため、サービス時間を短縮することが可能になる。また、感光体１０１のクリーニング性を良好にすることにより、プロセスカートリッジの高寿命化に大きく寄与する。

本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 ファーブラシにトナーと同極性のバイアスを印可している状態を示す図である。

符号の説明

１００ クリーニング装置
１０１ 感光体
１０２ 帯電装置（帯電ローラ）
１０３ 現像装置
１０４ ファーブラシ
１０５ 転写ローラ
１０６ 中間転写ベルト
１０７ 清掃部材
１０８ 潤滑剤バー
１０９ クリーニングブレード
１１０ 現像容器
１１１ 現像スリーブ
１１２ 攪拌部材
１１３ ドクター
１１４ ＰＣＬ（プレクリーニングランプ）

Claims (6)

1. 回動する像担持体と、この像担持体に対し接触配置され回転可能なブラシローラを備え、かつ、このブラシローラにバイアスを印可し、転写残トナーを像担持体から回収するクリーニング装置において、
   前記ブラシローラにトナーと同極性のバイアスを印加し、ブラシローラにて回収しているトナーを像担持体上に排出し、ブラシローラから排出されたトナーがクリーニングブレードを通過する際に、クリーニングブレードにて像担持体上に付着したフィルミング物質を掻き取ることを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１に記載のクリーニング装置において、
   前記ブラシローラがクリーニングブレードに対し重力場の上側に配置されている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に記載のクリーニング装置において、
   前記フィルミング物質を掻き取る動作は、１ジョブ中で前の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を終了して後、次の転写シートに対応する潜像に対する現像動作を開始する前に実施することを特徴とするクリーニング装置。
4. 像担持体と、像担持体をクリーニングするクリ−ニング装置とを少なくとも含んで一体に支持し、画像形成装置に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、
   前記クリーニング装置は、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であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電手段と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段と、像担持体表面の帯電を除電する除電手段と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する接触転写手段と、記録媒体上のトナー像を定着させる加熱定着手段とを備える画像形成装置において、
   前記クリーニング手段は、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であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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