JP2005275085A - クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクレーパの両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制するクリーニング装置を得る。
【解決手段】 前段スクレーパ４４には、前段デトーニングロール４２に印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧が印加され、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法は、現像領域の幅寸法以上の長さで前段デトーニングロール４２の幅４２Ｗの寸法以下の長さとなっている。前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法を前段デトーニングロール４２の幅４２Ｗの寸法以下の長さとすることで、前段スクレーパ４４の両端が前段デトーニングロール４２の両端からはみ出すこともないので、前段スクレーパ４４の両端エッジ部に静電的にトナーが付着するのを抑え、前段スクレーパ４４の両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング装置に関する。

クリーニング装置においては、像担持体上に残留したトナーを除去するために、ブラシにトナーを静電的に吸着させる場合がある（例えば、特許文献１参照）。このようなブラシに吸着されたトナーは、バイアス電圧の印加された回収ロールで回収された後、バイアス電圧の印加された金属スクレーパで掻き落とされることがある。この金属スクレーパは、回収ロールで回収したトナーをすべて掻き落とすために、回収ロールに比べて幅方向の寸法が長く設定される。

ここで、回収ロールに比べて金属スクレーパのほうが長いと、回収ロールからはみ出した金属スクレーパの両端エッジ部の電界が強まるので、金属スクレーパの両端エッジ部にトナーが付着しやすくなる。このトナーが剥がれると、トナーこぼれにより画質ディフェクトが発生する原因になることもあった。
特開平４−２０４７８５号公報

本発明は、上記事実を考慮して、スクレーパの両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制するクリーニング装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載する本発明のクリーニング装置は、像担持体に接し、前記像担持体上に残留したトナーを吸着除去するブラシと、前記ブラシに接し、バイアス電圧が印加されて前記ブラシに吸着された前記トナーを回収する回収ロールと、前記回収ロールに接し、前記回収ロールに印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧が印加され、横幅寸法が現像領域の幅寸法以上の長さで前記回収ロールの幅寸法以下の長さであり、前記回収ロールの表面上の前記トナーを掻き落とす金属製のスクレーパと、を有することを特徴とする。

ここで、スクレーパの横幅寸法とは、スクレーパが回収ロールと接する部分における、回収ロールの軸心と平行な方向の寸法をいう。また、「現像領域の幅寸法」とは、現像部で像担持体上に現像される領域における幅寸法をいい、「回収ロールの幅寸法」とは、回収ロールがブラシと接する外周部における、回収ロールの軸心方向の寸法をいう。

請求項１に記載する本発明のクリーニング装置によれば、ブラシが、像担持体上に残留したトナーを吸着除去する。ブラシに吸着されたトナーは、バイアス電圧が印加された回収ロールによって回収された後、金属製のスクレーパによって掻き落とされる。ここで、スクレーパには、回収ロールに印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧が印加され、スクレーパの横幅寸法は、現像領域の幅寸法以上の長さで回収ロールの幅寸法以下の長さとなっている。このように、スクレーパに回収ロールに印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧を印加することで、回収ロールの表面電位を補いながら、回収ロール上のトナーを掻き落とすことができる。また、スクレーパの横幅寸法を現像領域の幅寸法以上の長さとすることで、回収ロールで回収したトナーを十分掻き落とせる。さらに、スクレーパの横幅寸法を回収ロールの幅寸法以下の長さとすることで、スクレーパの両端が回収ロールの両端からはみ出すこともないので、スクレーパの両端エッジ部に静電的にトナーが付着するのを抑え、スクレーパの両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制することができる。

以上説明したように、本発明のクリーニング装置によれば、スクレーパの両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制できるという優れた効果を有する。

本発明に係るクリーニング装置を図面に基づき説明する。図１には、クリーニング装置を備えた画像形成装置の概略構成が示されている。この画像形成装置は、電子写真複写機、レーザプリンタ等に使用される。

図１に示すように、画像形成装置１０は、像担持体としての感光ドラム１２を備えており、感光ドラム１２は、図１における時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転する。この感光ドラム１２を囲む円周上には、コロトロン１４、露光装置１６、現像装置１８、転写ベルト２０、プレクリーニング用コロトロン３２、およびクリーニング装置３４が、図１における時計回り方向（矢印Ａ方向）に順次配設されている。

感光ドラム１２の斜め上方には、感光ドラム１２に対向してコロトロン１４が配設されている。このコロトロン１４によって、感光ドラム１２の表面１２Ａは、負に帯電されるようになっている。コロトロン１４の下流側には、露光装置１６が設けられている。露光装置１６は、コロトロン１４により帯電された感光ドラム１２の表面１２Ａに対して画像を書き込み、これにより、感光ドラム１２の表面１２Ａに潜像が形成されるようになっている。

露光装置１６の下流側には、現像装置１８が設けられている。現像装置１８は、感光ドラム１２の表面１２Ａに、黄色、マゼンダ色、シアン色、黒色の各トナーを付着させて各色のトナー画像を形成するために、Ｙ画像形成部１８Ｙ、Ｍ画像形成部１８Ｍ、Ｃ画像形成部１８Ｃ、およびＢＫ画像形成部１８Ｂが、図１における反時計回り方向に沿って円周状に配設されている。現像装置１８が、露光装置１６で形成された潜像にトナーを付着させることで、感光ドラム１２の表面１２Ａにはトナー像が形成されるようになっている。

現像装置１８の下流側には、感光ドラム１２に当接する無端帯状の転写ベルト２０が設けられている。転写ベルト２０は、搬送ローラ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄによって内側から緊張した状態で保持されると共に、図１における反時計回り方向（矢印Ｂ方向）に駆動可能とされている。転写ベルト２０の内側にあって、感光ドラム１２に対向する位置には、転写ベルト２０を正に帯電させて転写ベルト２０の外側の面に感光ドラム１２の表面１２Ａ上のトナーを吸着させる１次転写ローラ２２が配設されている。１次転写ローラ２２には、プラスの電圧が印加されている。１次転写ローラ２２は、転写ベルト２０に圧力を加えながら回転するので、転写ベルト２０には、感光ドラム１２の表面１２Ａに形成されたトナー像が転写されるようになっている。転写ベルト２０の外側下方には、記録紙Ｐを正に転写させて転写ベルト２０に押圧することにより、転写ベルト２０に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写する２次転写ローラ２４が配設されている。

転写ベルト２０の下方には、２次転写ローラ２４に記録紙Ｐを供給する記録紙供給装置２６が設けられている。記録紙供給装置２６は、１対の搬送ローラ２６Ａ、２６Ａを備えると共に、搬送ローラ２６Ａ、２６Ａで搬送される記録紙Ｐを２次転写ローラ２４に向かって誘導する誘導スロープ２６Ｂを備えている。２次転写ローラ２４による記録紙Ｐの排出側には、記録紙Ｐ上のトナー像を定着させる定着装置２８が設けられている。定着装置２８は、２次転写ローラ２４によってトナー像が転写された記録紙Ｐを加熱・押圧することにより、トナー像を定着させる１対の定着ローラ２８Ａ、２８Ａを備えると共に、この定着ローラ２８Ａ、２８Ａに向かって記録紙Ｐを搬送する搬送コンベア２８Ｂを備える。なお、記録紙Ｐは、記録紙供給装置２６と定着装置２８とにより、図１において矢印Ｃに示す方向に搬送されるようになっている。

転写ベルト２０の近傍であって、２次転写ローラ２４から１次転写ローラ２２へ至る中間位置には、２次転写ローラ２４によって記録紙Ｐにトナー像を転写した後に転写ベルト２０に残留したトナーを除去するトナー除去装置３０が設けられている。

１次転写ローラ２２と感光ドラム１２とが転写ベルト２０を挟持する位置から、感光ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）へ若干進んだ位置には、感光ドラム１２に対向してプレクリーニング用コロトロン３２が配設されている。プレクリーニング用コロトロン３２により、感光ドラム表面１２Ａに残留した転写残留トナーが除去し易くなる。プレクリーニング用コロトロン３２の上方には、感光ドラム１２の表面１２Ａを清掃して転写残留トナーを除去するクリーニング装置３４が配設されている。

図２及び図３には、感光ドラム１２に対向するクリーニング装置３４の主な構成が示されている。

図２に示すように、クリーニング装置３４は、感光ドラム１２の表面１２Ａに残留して搬送される負帯電及び正帯電のトナーＴをクリーニングするために、前段ブラシロール３８、後段ブラシロール４０の２本のブラシロールを備えている。

前段ブラシロール３８は、図３に示されるように、全体として円柱状であって、感光ドラム１２に近接して、感光ドラム１２と軸平行に配置されている。前段ブラシロール３８の軸芯としては、円柱状のブラシシャフト３８Ａが設けられており、このブラシシャフト３８Ａの周囲表面には、導電性接着剤層を介して多数の導電性繊維が放射状に植毛されてブラシ３８Ｂを形成する。ブラシ３８Ｂには、トナー像転写工程で印加される電圧の極性と同一極性であるプラス（例えば、＋２６０Ｖ）の直流電圧が印加される。これにより、感光ドラム１２の表面１２Ａとブラシ３８Ｂとの間に電界が形成され、図２に示される感光ドラム表面１２Ａに残留している負帯電のトナーＴがブラシ３８Ｂに静電吸着されるようになっている。ブラシ３８Ｂの導電性繊維には、例えば、ナイロン等が使用される。なお、本実施形態では、負帯電のトナーＴは、感光ドラム１２の表面１２Ａの残留量が多い極性のトナーとされる。

前段ブラシロール３８は、図示しないモータにより感光ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ回転方向（図２における時計回り方向（矢印３８Ｃ方向））に回転させられ、感光ドラム表面１２Ａを擦って感光ドラム表面１２Ａに残留している負帯電のトナーＴを掻き取ることができる。この前段ブラシロール３８に接触する位置には、回収ロールとしての前段デトーニングロール４２が配置されている。前段デトーニングロール４２は、芯金４２Ｂの外周がフェノール樹脂パイプ４２Ｃで被覆されたものであり、図示しないモータにより前段ブラシロール３８の回転方向に対して逆回転方向（図２における反時計回り方向（矢印４２Ａ方向））に回転させられる。この前段デトーニングロール４２には、ブラシ３８Ｂに印加される電圧よりも大きい（例えば、＋６６０Ｖ）バイアス電圧が印加される。

前段デトーニングロール４２の近傍には、前段スクレーパ４４が配置されており、この前段スクレーパ４４は、クリーニング装置３４の下縁に取り付けられた保持部材３５に固定されている。前段スクレーパ４４は、ステンレスや鋼鉄等の金属からなり、図３に示されるように、細長い矩形薄板状に形成されて厚みは０．１ｍｍとされている。前段スクレーパ４４の縦幅方向の一方側（基端部４４Ａ側）は、Ｌ字状の保持部材３５の一辺側に固定手段３７により片持ち状態で固定されている。前段スクレーパ４４の先端部４４Ｂは、図２に示される前段デトーニングロール４２に接触して負帯電のトナーＴを除去するようになっている。なお、図２では、前段スクレーパ４４の設計上の取付位置が示されているが、実施時には、前段スクレーパ４４の全体が撓んで前段スクレーパ４４の先端部４４Ｂ（図３参照）が前段デトーニングロール４２の表面を押し付けるように付勢される。この前段スクレーパ４４には、図５に示されるように、前段デトーニングロール４２に印加されるバイアス電圧（例えば、＋６６０Ｖ）と等しいバイアス電圧（例えば、＋６６０Ｖ）が印加される。

図４に示されるように、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法は、感光ドラム１２における現像領域の幅１２Ｗの寸法以下の長さであり、前段デトーニングロール４２（フェノール樹脂パイプ４２Ｃ）の幅４２Ｗの寸法以上の長さである。ここで、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法とは、前段スクレーパ４４が前段デトーニングロール４２と接する部分における、前段デトーニングロール４２の軸心４２Ｓと平行な方向の寸法をいう。また、現像領域の幅１２Ｗの寸法とは、図１に示される現像装置１８で感光ドラム１２上に現像される領域における幅寸法（図４における感光ドラム１２の軸心１２Ｓに平行な方向の寸法）をいい、図４に示される前段デトーニングロール４２（フェノール樹脂パイプ４２Ｃ）の幅４２Ｗの寸法とは、前段デトーニングロール４２が前段ブラシロール３８と接するフェノール樹脂パイプ４２Ｃの外周部における、前段デトーニングロール４２の軸心４２Ｓ方向の寸法をいう。

図２及び図３に示されるように、後段ブラシロール４０は、全体として円柱状であって、前段ブラシロール３８の上方で感光ドラム１２に近接して、感光ドラム１２と軸平行に配置されている。後段ブラシロール４０の軸芯としては、円柱状のブラシシャフト４０Ａが設けられており、このブラシシャフト４０Ａの周囲表面には、導電性接着剤層を介して多数の導電性繊維が放射状に植毛されてブラシ４０Ｂを形成する。ブラシ４０Ｂには、前段ブラシロール３８のブラシ３８Ｂに印加される電圧の極性と逆極性であるマイナス（例えば、−４００Ｖ）の直流電圧が印加される。これにより、感光ドラム１２の表面１２Ａとブラシ４０Ｂとの間に電界が形成され、感光ドラム表面１２Ａに残留している正帯電のトナーＴがブラシ４０Ｂに静電吸着されるようになっている。ブラシ４０Ｂの導電性繊維には、例えば、ナイロン等が使用される。なお、本実施形態では、正帯電のトナーＴは、感光ドラム１２の表面１２Ａの残留量が少ない極性のトナーとされる。

図２に示されるように、後段ブラシロール４０は、図示しないモータにより感光ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ回転方向（図２における時計回り方向（矢印４０Ｃ方向））に回転させられ、感光ドラム表面１２Ａを擦って感光ドラム表面１２Ａに残留している正帯電のトナーＴを掻き取ることができる。この後段ブラシロール４０に接触する位置には、回収ロールとしての後段デトーニングロール４３が配置されている。後段デトーニングロール４３は、芯金４３Ｂの外周がフェノール樹脂パイプ４３Ｃで被覆されたものであり、図示しないモータにより後段ブラシロール４０の回転方向と同じ回転方向（図２における時計回り方向（矢印４３Ａ方向））に回転させられる。この後段デトーニングロール４３には、ブラシ４０Ｂに印加される電圧よりも大きい（例えば、−８００Ｖ）のバイアス電圧が印加される。

後段デトーニングロール４３の近傍には、後段スクレーパ４６が配置されており、この後段スクレーパ４６は、クリーニング装置３４の上縁に取り付けられた保持部材３６に固定されている。後段スクレーパ４６は、ステンレスや鋼鉄等の金属からなり、図３に示されるように、細長い矩形薄板状に形成されて厚みは０．１ｍｍとされている。後段スクレーパ４６の縦幅方向の一方側（基端部４６Ａ側）は、屈曲した保持部材３６の一辺側に固定手段３７により片持ち状態で固定されている。後段スクレーパ４６の先端部４６Ｂは、図２に示される後段デトーニングロール４３に接触して正帯電のトナーＴを除去するようになっている。なお、図２では、後段スクレーパ４６の設計上の取付位置が示されているが、実施時には、後段スクレーパ４６の全体が撓んで後段スクレーパ４６の先端部４６Ｂ（図３参照）が後段デトーニングロール４３の表面を押し付けるように付勢される。この後段スクレーパ４６には、後段デトーニングロール４３に印加されるバイアス電圧（例えば、−８００Ｖ）と等しいバイアス電圧（例えば、−８００Ｖ）が印加される。図４に示されるように、後段スクレーパ４６の幅寸法は、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法と同様に、感光ドラム１２における現像領域の幅１２Ｗの寸法以下の長さであり、後段デトーニングロール４３のフェノール樹脂パイプ４３Ｃの幅寸法（前段デトーニングロール４２のフェノール樹脂パイプ４２Ｃの幅４２Ｗと同一寸法）以上の長さである。

図１に示すように、クリーニング装置３４の下部には、螺旋オーガ４８が設けられ、前段スクレーパ４４、後段スクレーパ４６により除去されたトナーＴを一旦受け入れた後、トナーＴをクリーニング装置３４から排出するようになっている。

次に、本実施形態に係るクリーニング装置３４によるクリーニング動作及び作用を説明する。

図１に示される転写ベルト２０への転写後に感光ドラム１２の表面１２Ａに残留した転写残留トナーは、感光ドラム１２の回転によりクリーニング装置３４の配置された位置へ進入する。図２に示されるように、転写残留トナーＴは、まず、前段ブラシロール３８のブラシ３８Ｂによって掻き乱される。

このとき、負帯電のトナーＴは、前段ブラシロール３８のブラシ３８Ｂにプラスの電圧が印加されているために、ブラシ３８Ｂに静電吸着される。ここで、前段ブラシロール３８に隣接する前段デトーニングロール４２には、前段ブラシロール３８よりも高い電圧が印加されているので、ブラシ３８Ｂに静電吸着された負帯電のトナーＴは、前段デトーニングロール４２に移動して付着する。前段デトーニングロール４２上に付着した負帯電のトナーＴは、前段スクレーパ４４によって掻き落とされる。

ここで、前段スクレーパ４４には、前段デトーニングロール４２に印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧が印加されるので、前段デトーニングロール４２の表面電位を補いながら、前段デトーニングロール４２上のトナーＴを掻き落とすことができる。また、図４に示されるように、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法を現像領域の幅１２Ｗの寸法以上の長さとすることで、前段デトーニングロール４２で回収したトナーＴ（図２参照）を十分掻き落とせる。さらに、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法を前段デトーニングロール４２（フェノール樹脂パイプ４２Ｃ）の幅４２Ｗの寸法以下の長さとすることで、前段スクレーパ４４の両端が前段デトーニングロール４２のフェノール樹脂パイプ４２Ｃの幅方向（矢印Ｗ方向）両端からはみ出すこともないので、前段スクレーパ４４の両端エッジ部へ静電的にトナーＴが付着するのを抑え、前段スクレーパ４４の両端エッジ部からトナーこぼれが発生するのを抑制することができる。これにより、画質ディフェクトの発生を抑えることができる。また、前段スクレーパ４４の横幅４４Ｗの寸法を前段デトーニングロール４２（フェノール樹脂パイプ４２Ｃ）の幅４２Ｗの寸法以下の長さとすることで、図５に示されるように、前段スクレーパ４４の両端部付近での接触圧の低下や前段デトーニングロール４２に対する未接触部分（浮き）がなくなり、トナーＴ（図２参照）のすり抜けによって未清掃部分が生じるのを防ぐことができる。これにより、クリーニング性が向上する。前段スクレーパ４４によって掻き落とされた負帯電のトナーＴ（図２参照）は、図１に示される螺旋オーガ４８に一旦受け入れられた後、クリーニング装置３４から排出される。

一方、図２に示すように、正帯電のトナーＴは、前段ブラシロール３８のブラシ３８Ｂに静電吸着されることなく、感光ドラム１２の表面１２Ａに残留した状態で、感光ドラム１２の回転によって図２の上方へ移動する。前段ブラシロール３８の上方では、後段ブラシロール４０が感光ドラム表面１２Ａの正帯電のトナーＴを掻き乱す。

後段ブラシロール４０によって掻き乱された正帯電のトナーＴは、後段ブラシロール４０のブラシ４０Ｂにマイナスの電圧が印加されているために、ブラシ４０Ｂに静電吸着される。ここで、後段ブラシロール４０に隣接する後段デトーニングロール４３には、後段ブラシロール４０よりも高い電圧が印加されているので、ブラシ４０Ｂに静電吸着された正帯電のトナーＴは、後段デトーニングロール４３に移動して付着する。後段デトーニングロール４３上に付着した正帯電のトナーＴは、後段スクレーパ４６によって掻き落とされる。ここで、後段スクレーパ４６も前段スクレーパ４４と同様に作用するので、未清掃部分を残さないと共に、トナーこぼれを抑制することができる。後段スクレーパ４６によって掻き落とされた正帯電のトナーＴは、図１に示される螺旋オーガ４８に一旦受け入れられた後、クリーニング装置３４から排出される。

なお、本実施形態のように、回収ロール（前段デトーニングロール４２、後段デトーニングロール４３）が樹脂で被覆されたものであると、その表面が金属等のように硬くないため、スクレーパ（前段スクレーパ４４、後段スクレーパ４６）の摩耗量が少なくなるという利点がある。

また、本実施形態のように、スクレーパ（前段スクレーパ４４、後段スクレーパ４６）の厚みを薄く（本実施形態では、０．１ｍｍ）した場合、スクレーパがある程度撓むので、衝撃や公差を吸収できるという利点がある。

上記実施形態では、スクレーパ（前段スクレーパ４４、後段スクレーパ４６）が細長い矩形薄板状の場合を例に挙げて説明したが、スクレーパ先端部の横幅寸法（スクレーパが回収ロールと接する部分における、回収ロールの軸心と平行な方向の寸法）が現像領域の幅寸法以上の長さで回収ロールの幅寸法以下の長さであれば、スクレーパの全体形状は他の形状であってもよい。

本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 本発明のクリーニング装置の主な構成を示す正面図である。 本発明のクリーニング装置の主な構成を示す斜視図である。（スクレーパ等は分離して示す。） 本発明のクリーニング装置の主な構成を示す分解平面図である。 前段スクレーパの前段デトーニングロールに対する接触圧等を示す説明図である。

符号の説明

１２ 感光ドラム（像担持体）
１２Ｗ 現像領域の幅
３４ クリーニング装置
３８ 前段ブラシロール（ブラシ）
３８Ｂ ブラシ
４０ 後段ブラシロール（ブラシ）
４０Ｂ ブラシ
４２ 前段デトーニングロ−ル（回収ロール）
４２Ｃ フェノール樹脂パイプ（回収ロール）
４２Ｗ 前段デトーニングロ−ルの幅（回収ロールの幅）
４３ 後段デトーニングロール（回収ロール）
４３Ｃ フェノール樹脂パイプ（回収ロール）
４４ 前段スクレーパ
４４Ｗ 前段スクレーパの横幅
４６ 後段スクレーパ
Ｔ トナー

Claims (1)

1. 像担持体に接し、前記像担持体上に残留したトナーを吸着除去するブラシと、
   前記ブラシに接し、バイアス電圧が印加されて前記ブラシに吸着された前記トナーを回収する回収ロールと、
   前記回収ロールに接し、前記回収ロールに印加されるバイアス電圧と等しいバイアス電圧が印加され、横幅寸法が現像領域の幅寸法以上の長さで前記回収ロールの幅寸法以下の長さであり、前記回収ロールの表面上の前記トナーを掻き落とす金属製のスクレーパと、
   を有することを特徴とするクリーニング装置。

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