JP2007033845A - 感光体用のクリーニング部材とそれを有する感光体カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 利用価値の高い感光体用クリーニング部材を提供すること。
【解決手段】 クリーニング部材６０は、基布６２ａとその基布６２ａの表面に静電植毛された植毛群６２ｄを有する植毛布６２を備える。そして、この植毛布６２の植毛群６２ｄが実質的に寝ている。このクリーニング部材６０を利用すれば、感光体に付着した紙粉を効果的に除去することができるとともに、感光体に付着した現像剤を通過させることができる。また、このクリーニング部材６０は非常に安価である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子写真プロセスで利用される感光体に接触して使用されるクリーニング部材に関する。特に、感光体に付着した紙粉を除去するクリーニング部材に関する。また、本発明は、このクリーニング部材を有する感光体カートリッジと画像形成装置に関する。

例えばレーザプリンタは電子写真プロセスを利用する。電子写真プロセスでは、回転している感光体を帯電させるプロセスと、感光体を露光するプロセスと、感光体の露光部分あるいは非露光部分に現像剤を付着させる現像プロセスと、感光体に付着した現像剤を印刷用紙に転写させる転写プロセス等が実行される。
感光体は、付着した現像剤を印刷用紙に転写させるために印刷用紙と接触する。このときに印刷用紙の紙粉が感光体に付着することがある。紙粉は、１ｍｍを超えるものも存在するほど大きい。感光体に紙粉が付着したままだと、紙粉が付着している箇所において感光体の帯電不良が発生したり、露光が妨げられたりする。この場合、意図していない印刷結果が生じることになる。このために、感光体に付着した紙粉を除去する必要がある。特許文献１の技術では、複数本の毛がまばらに配列されているとともに毛が立っているブラシ部材を感光体に接触させ、感光体から紙粉を叩き落とす。

また、特許文献２には、感光体に付着した紙粉を電気的に除去する技術が開示されている。この技術では、電圧を印加したクリーニングローラと感光体の間の電位差を利用して感光体から紙粉を捕捉する。クリーニングローラには、捕捉された紙粉を除去する部材が接触している。また、この特許文献２には、感光体に接触するゴム製ブレードを用いることが開示されている。このブレードは、感光体の軸方向に伸びている。ブレードは、感光体の軸方向に隙間なく接触する。このようなブレードを用いても、感光体に付着した紙粉を除去することができる。
特開２００５−４３８０１号公報 特開２００２−３１９９６号公報

上記したブラシ部材を利用すると、紙粉を叩き落とすことが出来ないでブラシ部材の毛と毛の間に紙粉が捕捉されることがある。紙粉は大きいとともに紙粉には硬い成分が含まれているために、ブラシ部材に捕捉された紙粉によって感光体が傷つくことがある。
クリーニングローラを利用して感光体に付着した紙粉を電気的に除去する場合、紙粉によって感光体が傷つけられることはない。しかしながら、クリーニングローラや、それに電圧を印加する機構や、クリーニングローラから紙粉を除去する部材が必要である。製造コストが高くなる。
ブレードを利用すれば、紙粉がブレードに捕捉されることはないし、装置の製造コストも高くならない。しかしながら、ブレードを利用して紙粉を除去する場合、ブレードと感光体の間の摩擦が大きく、ブレードが変形したり感光体が傷ついたりする。

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、従来のいずれの技術よりも利用価値の高い感光体用クリーニング部材を提供することを目的とする。

本発明者は、新規のクリーニング部材を開発するために、様々な部材を感光体に接触させて、各部材を利用した場合のクリーニング性能を評価した。その結果、基布とその基布に静電植毛された植毛群を有する植毛布が感光体用クリーニング部材として適していることを見出した。しかも、さらに研究を進めると、基布に対して各植毛が立っているものではなくて、植毛群が寝ていると非常に優れたクリーニング性能を発揮することがわかった。なお、上記した「寝ている」とは、植毛群の全ての植毛が寝ていることを意味しているのではなく、植毛群が実質的に寝ていることを意味する。植毛群のうちの少数の植毛が立っていることを排除するものではない。
このクリーニング部材は、電子写真プロセスで利用される感光体に植毛群が接触するようにして使用される。植毛群が寝ているために、各植毛の中間部（各植毛の側面ということもできる）が感光体に接触する。植毛群が立っている場合よりも、感光体に対する植毛群の接触面積を大きくすることができる。このために、感光体に付着した紙粉は、この植毛群によって確実に叩き落とすことができる。しかも、本発明者の実験では、このクリーニング部材を利用すると、感光体に付着した紙粉が植毛と植毛の間に捕捉されることがほとんどなかった。この効果には、静電植毛された植毛群が寝ていることが寄与していると推察することができる。なお、この理由はあくまで推察された理由であり、この理由によって本発明が限定して解釈されることはない。
このクリーニング部材を利用すると、柔らかい植毛群が感光体に接触することによって紙粉を除去するために、クリーニング部材と感光体の間に大きな摩擦は生じない。クリーニング部材が傷んだり感光体が傷ついたりすることを従来よりも抑制することができる。
このクリーニング部材を利用すれば、クリーニングローラやそれに電圧を印加する機構を利用する必要はない。非常に安価に感光体をクリーニングすることができる。また、本発明に係るクリーニング部材は、植毛と植毛の間に紙粉が捕捉されることを効果的に防止することができる。しかも、クリーニング部材や感光体が傷むことを防止することができる。本発明のクリーニング部材は、従来のいずれの技術よりも利用価値が高い。

近年、優れた転写性能を有する現像剤が開発されているが、感光体に付着した現像剤の全てが印刷用紙に転写されるわけではない。感光体に付着した現像剤のいくらかは転写しないで感光体に残る。感光体に残った現像剤を現像部（感光体に現像剤を供給する部材）で回収し、回収されたトナーを再び帯電させて再利用する画像形成装置が開発されている。本明細書では、このような画像形成装置のことを「（現像剤に対して）クリーナレスの画像形成装置」と呼ぶ。上記したクリーニング部材は、クリーナレスタイプの画像形成装置に利用されることが好ましい。
本発明のクリーニング部材は、植毛群が寝ているために、感光体に対する植毛群の接触面積は大きい。しかしながら、本発明者の実験によって、静電植毛された植毛群は、感光体に付着した現像剤を捕捉することなく通過させることがわかった。静電植毛法によって製造された植毛布を利用すると、紙粉を効果的に除去させることと現像剤を通過させることの両方を実現することができる。なお、ここでいう「現像剤を通過させる」とは、現像剤を実質的に通過させることを意味している。全ての現像剤を捕捉することなく通過させることを意味しているのではない。微量の現像剤が植毛群によって捕捉されることを排除するものではない。
クリーニング部材を通過した現像剤は現像部で回収されて再利用される。従来のブレードを利用する場合、転写しないで感光体に残った現像剤をブレードが取り除く。ブレードによって取り除かれた現像剤を回収する機構（ケース等）が必要になる。このような機構を設けると装置が大型化する。本発明のクリーニング部材によると、装置を小型化させることができる。

上記したクリーニング部材において、植毛群のそれぞれの植毛の寝ている方向が異なることが好ましい。
各植毛の寝ている方向が異なると、紙粉を効果的に除去することができる。なお、「寝ている方向が異なる」とは、同じ方向に寝ている植毛が全く存在しないことを意味しているのではなく、寝ている方向が実質的に異なることを意味している。

クリーニング部材は、複数の植毛が束になった植毛束が基布の表面に分散配置されたものであってもよい。
植毛束が分散配置されていると、基布の各部分における植毛群の配列密度を均一にすることができる。

本発明者の研究によって、以下の数値範囲を採用すると、優れた効果を発揮することがわかった。
植毛群のそれぞれの植毛の直径が５〜１０μｍであることが好ましい。
植毛群のそれぞれの植毛の長さが０．５〜０．７ｍｍであることが好ましい。
植毛群の配列密度が１５００〜１５０００本／ｍｍ^２であることが好ましい。
これらを採用すると、感光体から紙粉を除去する効果、クリーニング部材が紙粉を叩き落とす（捕捉しない）効果、及び現像剤を通過させる効果の少なくとも一つを向上させることができる。

クリーニング部材が感光体に接触する力が小さいと、クリーニングを効果的に行なうことができない。このために、クリーニング部材に、基布の裏面に固定されていて弾性変形する弾性部材を付加することが好ましい。
このようにすると、弾性部材の弾性力によって感光体側にクリーニング部材を均一に付勢することができる。

クリーニング部材を感光体に強く接触させると、感光体に傷がついてしまう。これを避けるために、弾性部材が６０Ｎ以下の大きさの弾性力を有することが好ましい。

上記した植毛布は、結着剤によって束にされた毛束を基布に対して静電植毛する工程と、静電植毛された植毛束群の結着剤を除去して植毛束群を寝かす工程を経て製造されたものであることが好ましい。
このようにすると、感光体用のクリーニング部材に適した植毛布を提供することができる。

画像形成装置に着脱可能に装着される感光体カートリッジも本発明の創作物の一つである。この感光体カートリッジは、感光体と、その感光体に植毛群が接触している上記のクリーニング部材を備える。
この感光体カートリッジは非常に利用価値が高い。

また、画像形成装置も本発明の創作物の一つである。この画像形成装置は、感光体と、その感光体に植毛群が接触している上記のクリーニング部材を備える。
この画像形成装置は非常に利用価値が高い。

以下の実施例では、本発明の技術をレーザプリンタに適用した例を説明する。ここでは、その実施例に記載の技術の主要な特徴をまとめておく。
（形態１）感光体は、略円柱形状の感光体ドラムである。感光体ドラムは、その軸を中心に回転する。
（形態２）クリーニング部材は、感光体ドラムの回転軸方向に伸びている部材である。クリーニング部材の長さは、感光体ドラムの回転軸方向の長さにほぼ一致する。
（形態３）クリーニング部材は、感光体ドラムの回転方向において、感光体ドラムに付着したトナーを印刷用紙に転写する位置より下流側であって、感光体ドラムを帯電させる帯電器よりも上流側に配置されている。
（形態４）弾性部材はスポンジである。
（形態５）弾性部材は弾性変形可能な板状部材である。
（形態６）弾性部材の弾性力は２０Ｎ〜６０Ｎであることが好ましい。強すぎず弱すぎない大きさで植毛布を感光体に押圧することができる。
（形態７）印刷用紙に転写しないで感光体ドラムに残存したトナーはクリーニング部材を通過する。通過したトナーは現像部に回収され、回収されたトナーは再び帯電して再利用される。

図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本実施例のレーザプリンタ１０の断面図である。以下では、レーザプリンタ１０のことを、プリンタ１０と簡単に記述することがある。本実施例では、図１の右方向をプリンタ１０の前側とする。
プリンタ１０はケーシング１２を有する。ケーシング１２は、複数の板状の部材によって構成されている。図１には、ケーシング１２の一部を構成する部材として、後側カバー部材１４と前側カバー部材１６等が示されている。前側カバー部材１６は、軸１８を中心に揺動可能である。前側カバー部材１６を揺動させることによって、ケーシング１２を開閉することができる。前側カバー部材１６が矢印Ｒ１方向に揺動すると、ケーシング１２が開かれる。この状態では、後述のプロセスカートリッジ４０を交換することができる。前側カバー部材１６が矢印Ｒ２方向に揺動すると、ケーシング１２が閉じられる。

プリンタ１０は、給紙装置２０とプロセスカートリッジ４０と露光装置７０とトナー定着装置９０等を有する。これらの各装置２０，４０，７０，９０は、ケーシング１２の内部に配置されている。以下では、各装置２０，４０，７０，９０について順に説明する。
給紙装置２０は、給紙トレイ２２と４つのローラ２８，３０，３２，３４等を備える。給紙トレイ２２は、図１の状態から右方向に移動可能である。給紙トレイ２２が右方向に移動すると、給紙トレイ２２をケーシング１２外に取出すことができる。この状態では、給紙トレイ２２の上側開口から給紙トレイ２２内に印刷用紙（図示省略）を補充することができる。印刷用紙が補充された給紙トレイ２２を左方向に移動させると、ケーシング１２内に給紙トレイ２２を収納することができる。
給紙トレイ２２は、積層された印刷用紙が載置される底板２４を有する。底板２４に載置されている最上位の印刷用紙は給紙ローラ２８に接触する。給紙トレイ２２がケーシング１２内に収納されている状態では、図示省略の機構によって、底板２４の前端部（図１の右側の端部）が上方に付勢されている。このために、印刷用紙の数が少なくなると、底板２４は前端部のみが持ち上げられる。この構成によると、最上位の印刷用紙を給紙ローラ２８に常に接触させることができる。

給紙ローラ２８は、図示省略の駆動源に接続されている。給紙ローラ２８は、反時計回りに回転可能である。給紙ローラ２８が回転すると、給紙トレイ２２に収容されている最上位の印刷用紙が右方向に送られる（矢印Ｄ１）。右方向に送られた印刷用紙は分離ローラ３０に接触する。この分離ローラ３０は、駆動源に接続されていない。分離ローラ３０は、印刷用紙と接触することによって反時計回りに従動する。分離ローラ３０は、複数枚の印刷用紙が送られてきたときに、それらのうちの一枚のみが下流側に送られるように印刷用紙を分離する。分離ローラ３０を通過した印刷用紙は、ピンチローラ３２と紙粉除去ローラ３４の間に送られる。
ピンチローラ３２と紙粉除去ローラ３４は、駆動源に接続されていない。ピンチローラ３２は、図示省略の付勢手段によって、紙粉除去ローラ３４側に付勢されている。ピンチローラ３２と紙粉除去ローラ３４の間の印刷用紙は、ピンチローラ３２によって紙粉除去ローラ３４に押付けられる。紙粉除去ローラ３４は、その表面に特殊な加工が施されており、接触した印刷用紙の紙粉を除去することができる。紙粉が除去された印刷用紙は、レール３６に沿って、２つのレジストローラ３８，３８の間に送られる。

下側のレジストローラ３８は、図示省略の駆動源に接続されている。下側のレジストローラ３８が反時計回りに回転することによって、印刷用紙を矢印Ｄ２方向に送ることができる。上側のレジストローラ３８は、下側のレジストローラ３８によって送られる印刷用紙と接触することによって従動し、時計回りに回転する。
レジストローラ３８によって印刷用紙が矢印Ｄ２方向に送られると、印刷用紙は印字される。具体的には、プロセスカートリッジ４０と露光装置７０と定着装置９０によって印字が行われる。

プロセスカートリッジ４０は、ケーシング１２に対して着脱可能に装着されている。前側カバー１６を開けると（矢印Ｒ１）、プロセスカートリッジ４０をケーシング１２から取り外すことが可能になる。古いプロセスカートリッジ４０を新しいものに交換することができる。
プロセスカートリッジ４０の詳しい構成は後で説明する。ここでは簡単に構成を説明しておく。プロセスカートリッジ４０はケーシング４２を有する。ケーシング４２の上面には貫通孔４２ａが形成されている。ケーシング４２の内部の右側には、トナー室４５が形成されている。このトナー室４５にトナーが収容されている。ケーシング４２の内部の左側には、３つのローラ４８，５０，５２と感光体ドラム５４が配置されている。これらのローラ４８，５０，５２とドラム５４はそれぞれが図示省略の駆動源に接続されている。最も右方に位置するローラ４８を供給ローラと呼ぶ。供給ローラ４８の左側には現像ローラ５０が配置されている。現像ローラ５０の左側には感光体ドラム５４が配置されている。感光体ドラム５４の下側には転写ローラ５２が配置されている。レジストローラ３８によって矢印Ｄ２方向に送られた印刷用紙は、感光体ドラム５４と転写ローラ５２の間に入り込む。感光体ドラム５４は時計回りに回転するとともに、転写ローラ５２は反時計回りに回転する。感光体ドラム５４と転写ローラ５２が回転することによって、印刷用紙はさらに左方向に送られる（矢印Ｄ２）。左方向に送られる過程で、印刷用紙には、感光体ドラム５４に付着したトナーが転写される。
感光体ドラム５４にはクリーニング部材６０が接触している。クリーニング部材６０は、感光体ドラム５４に付着している紙粉を除去する。クリーニング部材６０は、感光体ドラム５４に付着しているトナーは通過させる。クリーニング部材６０の構成については後で詳しく説明する。

露光装置７０は、プロセスカートリッジ４０の上方に配置されている。露光装置７０は、ケーシング１２に固定されている。露光装置７０はケーシング７２を有する。ケーシング７２の下面には、貫通孔７２ａが形成されている。ケーシング７２内には、ポリゴンミラー７４と反射鏡７６とレンズ７８と反射鏡８０等を備えている。露光装置７０は図示省略の光源を有している。光源からは印刷データの内容に基づいてレーザ光線が発光される。光源から供給されたレーザ光線は、ポリゴンミラー７４で偏向して反射鏡７６に向かう。レーザ光線は反射鏡７６で反射してレンズ７８を通過する。レンズ７８を通過したレーザ光線は反射鏡８０でさらに反射する。反射鏡８０で反射したレーザ光線は、貫通孔７２ａからケーシング７２外に出て下方に向かう。ケーシング７２を飛び出したレーザ光線は、プロセスカートリッジ４０のケーシング４２の貫通孔４２ａを通って感光体ドラム５４に到達する。これにより感光体ドラム５４が所定のパターンで露光される。図１の矢印Ｌには、レーザ光線の上記した軌跡が示されている。

続いて、トナー定着装置９０の構成について説明する。トナー定着装置９０は、プロセスカートリッジ４０の後方（図１の左側）に配置されている。トナー定着装置９０は、フレーム９２と加熱ローラ９４と加圧ローラ９６を備えている。フレーム９２は、加熱ローラ９４と加圧ローラ９６を回転可能に支持している。
加熱ローラ９４は、金属管９４ａと、その内部に配置されているハロゲンランプ９４ｂを有している。ハロゲンランプ９４ｂが金属管９４ａを加熱する。加熱ローラ９４は図示省略の駆動源に接続されている。この駆動源が作用すると、加熱ローラ９６は時計回りに回転する。加圧ローラ９６は、図示省略の機構によって加熱ローラ９４側に付勢している。加圧ローラ９６は、その表面がゴムで形成されている。加圧ローラ９６は駆動源に接続されていない。加圧ローラ９６は、加熱ローラ９４が時計回りに回転すると、従動して反時計回りに回転する。
プロセスカートリッジ４０を通過した印刷用紙は、加熱ローラ９４と加圧ローラ９６の間に入り込む。加熱ローラ９４が時計回りに回転すると、加熱ローラ９４と加圧ローラ９６の間の印刷用紙が左方向に送られる。高温に加熱された加熱ローラ９４によって印刷用紙が加熱される。これにより、印刷用紙に転写されたトナーが熱によって定着する。トナー定着装置９０を通過した印刷用紙は左上方向に送られる（矢印Ｄ３）。

フレーム９２の左端のすぐ下側には、搬送ローラ９７が配置されている。搬送ローラ９７は、ケーシング１２に回転可能に支持されている。搬送ローラ９７は、図示省略の駆動源に接続されている。搬送ローラ９７は反時計回りに回転する。搬送ローラ９７は、トナー定着装置９０を経て送られてくる印刷用紙をさらに左上方に送る。搬送ローラ９７によって左上方に送られた印刷用紙は、レール９８に沿って右方向に送られる。
レール９８の右側には２つの排紙ローラ１００，１００が配置されている。下側の排紙ローラ１００は、図示省略の駆動源に接続されている。下側の排紙ローラ１００は、時計回りに回転する。上側の排紙ローラ１００は、駆動源に接続されていない。下側の排紙ローラ１００が時計回りに回転すると、上側の排紙ローラ１００が従動して反時計回りに回転する。
搬送ローラ９６によって送られてきた印刷用紙は、２つの排紙ローラ１００，１００の間に入り込む。下側の排紙ローラ１００が時計回りに回転すると、２つの排紙ローラ１００，１００の間の印刷用紙は右方向に送られる。印刷用紙は、ケーシング１２の外部に送り出される。ケーシング１２の上面には排紙トレイ１１０が形成されている。ケーシング１２の外部に送り出された印刷用紙は、排紙トレイ１１０の上に排紙される。

プリンタ１０の構成を簡単に説明した。ケーシング１２内を印刷用紙がどのように搬送されるのかについて説明した。次に、図２を参照にして、プロセスカートリッジ４０の詳しい構造を説明する。図２は、プロセスカートリッジ４０の拡大断面図を示す。
プロセスカートリッジ４０は、２つのカートリッジ４３，４４によって構成されている。右側に配置されているカートリッジ４３を現像カートリッジと呼び、左側に配置されているカートリッジ４４を感光体カートリッジと呼ぶ。現像カートリッジ４３と感光体カートリッジ４４は分離可能に接続されている。図３には、現像カートリッジ４３が分離された後の感光体カートリッジ４４の断面図が示されている。このプロセスカートリッジ４０によると、現像カートリッジ４３のみを交換することができるとともに、感光体カートリッジ４４のみを交換することもできる。プロセスカートリッジ４０の全体を交換することもできる。

以下では、２つのカートリッジ４３，４４の構成を説明する。まず、現像カートリッジ４３の構成を説明する。
現像カートリッジ４３はケーシング４３ａを有する。このケーシング４３ａ内にはトナー室４５が形成されている。トナー室４５の左側には供給ローラ４８と現像ローラ５０が配置されている。供給ローラ４８と現像ローラ５０は、ケーシング４３ａ内に収納されている。トナー室４５には、トナーが収容されている。本実施例では、正帯電性の非磁性１成分系のトナーを利用する。例えば、スチレン系単量体やアクリル系単量体を懸濁重合によって共重合させることによって得られた重合トナーを利用する。アクリル系単量体としては、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレート等を採用することができる。この重合トナーは、略球形を有し、流動性に優れている。重合トナーには、着色剤やワックスが配合されている。また、流動性を向上させるために、シリカ等の外添剤が添加されている。トナーの平均粒径は約６〜１０μｍである。
トナー室４５にはアジテータ４６が収容されている。アジテータ４６は、軸４６ａを回転中心として回転可能にケーシング４３ａに取り付けられている。アジテータ４６が時計回りに回転すると、トナー室４５内のトナーが攪拌される。これにより、トナーが供給ローラ４８に供給される。

供給ローラ４８は、供給ローラ本体４８ａと供給ローラ軸４８ｂを備えている。供給ローラ本体４８ａは、導電性の発泡材料によって形成されている。供給ローラ軸４８ｂは金属製である。供給ローラ４８は、現像カートリッジ４３のケーシング４３ａに回転可能に支持されている。供給ローラ４８は、図示省略の駆動源に接続されている。供給ローラ４８は、時計回りに回転する。
現像ローラ５０は、供給ローラ４８の左側で供給ローラ４８に強く接触している。現像ローラ５０は、現像ローラ本体５０ａと現像ローラ軸５０ｂを備えている。現像ローラ本体５０ａは、導電性のゴム材料製である。このゴム材料としては、カーボン微粒子等を含む導電性のウレタンゴム又はシリコンゴムを採用することができる。このウレタンゴム又はシリコンゴムの表面は、フッ素が含まれているウレタンゴム又はシリコンゴムによって被覆されている。現像ローラ軸５０ｂは金属製である。現像ローラ軸５０ｂには、図示省略の電圧供給回路が接続されている。現像時（トナーを感光体ドラム５４に付着させる時）には、この電圧供給回路から現像ローラ５０にバイアスが印加される。現像ローラ５０は、現像カートリッジ４３のケーシング４３ａに回転可能に支持されている。現像ローラ５０は、図示省略の駆動源に接続されている。現像ローラ５０は反時計回りに回転する。

続いて、感光体カートリッジ４４の構成を説明する。感光体カートリッジ４４はケーシング４４ａを有する。このケーシング４４ａの上面に、レーザ光線が通過する貫通孔４２ａが形成されている。ケーシング４４ａの下面には、印刷用紙が入ってくる送入孔４４ｂが形成されている。また、ケーシング４４ａの左側面には、印刷用紙が出ていく送出孔４４ｃが形成されている。印刷用紙は、送入孔４４ｂから感光体カートリッジ４４内に入り、感光体ドラム５４と転写ローラ５２の間を通過し、送出孔４４ｃから出て行く。
感光体カートリッジ４４のケーシング４４ａ内には、感光体ドラム５４と転写ローラ５２と帯電器６６とクリーニング部材６０が配置されている。

感光体ドラム５４は、現像ローラ５０の左側で現像ローラ５０に接触している。感光体ドラム５４は、感光体ドラム本体５４ａと感光体ドラム軸５４ｂを有している。感光体ドラム本体５４ａは、円筒形状を有している。感光体ドラム本体５４ａは、正帯電性の感光体である。感光体ドラム本体５４ａの表面は、ポリカーボネート等によって構成されている。感光体ドラム軸５４ｂは金属製である。感光体ドラム軸５４ｂは、感光体カートリッジ４４のケーシング４４ａに固定されている。感光体ドラム本体５４ａは、感光体ドラム軸５４ｂに回転可能に取り付けられている。感光体ドラム本体５４ａは、図示省略の駆動源に接続されている。感光体ドラム本体５４ａは時計回りに回転する。
転写ローラ５２は、感光体ドラム５４の下側で感光体ドラム５４に接触している。転写ローラ５２は、転写ローラ本体５２ａと転写ローラ軸５２ｂを備えている。転写ローラ本体５２ａは導電性のゴム材料製である。転写ローラ軸５２ｂは金属製である。転写ローラ軸５２ｂは、感光体カートリッジ４４のケーシング４４ａに回転可能に取り付けられている。転写ローラ軸５２ｂは、図示省略の駆動源に接続されている。転写ローラ５２は、反時計回りに回転する。転写ローラ軸５２ｂは、図示省略の電圧供給回路に接続されている。転写時（感光体ドラム５４に付着したトナーを印刷用紙に転写させる時）には、この電圧供給回路から転写ローラ５２にバイアスが印加される。

帯電器６６は、感光体ドラム５４の上方に配置されている。帯電器６６と感光体ドラム５４の間には隙間が設けられている。帯電器６６はスコロトンタイプである。帯電器６６は、放電ワイヤ６６ａとグリッド６６ｂを有する。放電ワイヤ６６ａは、図２の紙面垂直方向に伸びるワイヤである。放電ワイヤ６６ａには高電圧が付与される。グリッド６６ｂは、放電ワイヤ６６ａと感光体ドラム５４の間に配置されている。グリッド６６ｂにはバイアス電圧が印加される。これにより、放電ワイヤ６６ａの放電量を調整する。放電ワイヤ６６ａに高電圧を印加してコロナ放電させるとともに、グリッド６６ｂにバイアス電圧を印加する。これにより、感光体ドラム５４の表面（感光体ドラム本体５４ａ）が正に帯電する。

クリーニング部材６０は、感光体ドラム５４の左側で感光体ドラム５４に接触するように配置されている。クリーニング部材６０は、感光体ドラム５４の回転方向（時計回り方向）において、転写ローラ５２より下流側であって帯電器６６より上流側に配置されている。
図４には、クリーニング部材６０の平面図が示されている。クリーニング部材６０は、図２等の紙面垂直方向に伸びている。クリーニング部材６０の横幅Ｓは、感光体ドラム本体５４ａの軸方向の長さとほぼ一致する。図４によく示されるように、クリーニング部材６０の表面には複数の植毛６２ｄが静電植毛されている。
図５には、図４のV−V線断面図が示されている。図５に示されるように、クリーニング部材６０は、植毛布６２とスポンジ部材６４を有する。植毛布６２は、基布６２ａと、その上面に形成されている接着剤層６２ｂと、複数の植毛束６２ｃによって構成されている。基布６２ａの厚みは約０．５〜０．７ｍｍである。基布６２ａはポリエステル製である。接着剤層６２ｂは、植毛束６２ｃを基布６２ａに静電植毛する際に塗布された接着剤が凝固したものである。この接着剤としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、合成ゴムラテックス等を採用することができる。特に、アクリル系樹脂エマルジョンが好適である。基布６２ａの表面には、複数の植毛束６２ｃが分散配置されている。複数の植毛束６２ｃのそれぞれは、複数の植毛６２ｄによって構成されている。各植毛６２ｄは寝ている。図４や図５には、各植毛６２ｄが寝て四方八方に広がっている様子がよく示されている。各植毛６２ｄの直径は５〜１０μｍである。この大きさはトナーの径（６〜１０μｍ）とほぼ等しい。各植毛６２ｄの長さは０．５〜０．７ｍｍである。基布６２ａの表面に対する植毛６２ｄの面密度は１５００〜１５０００本／ｍｍ^２である。
スポンジ部材６４は、植毛布６２の裏面（図５の下面）に両面テープによって接着されている。スポンジ部材６４の厚みは、約６〜８ｍｍである。スポンジ部材６４の弾性力は約４０Ｎに調整されている。スポンジ部材６４の裏面は、感光カートリッジ４４のケーシング４４ａ（図２や図３参照）に両面テープで固定されている。
図６には、クリーニング部材６０の一部を拡大して示している。図６では、一つの植毛束６２ｃしか示されていない。図６によく示されるように、各植毛６４ｄが感光体ドラム５４に接触している。各植毛６４ｄは寝ているために、それぞれの先端よりも主に中間部（植毛６４ｄの側面とも言える）が感光体ドラム５４に接触している。クリーニング部材６０が感光体ドラム５４に接触している状態では、スポンジ部材６４が圧縮されている。このために、スポンジ部材６４の弾性力（約４０Ｎ）が植毛布６２に加えられている。

図７を参照にして、クリーニング部材６０を製造する方法を説明する。
（１）まず、複数の長い毛１２０を結着剤を用いて束にする（図７（Ａ））。
（２）続いて、毛束１２０を０．５〜０．７ｍｍの長さにカットする（図７（Ｂ））。カットされた毛束１２２を短パイルと呼ぶ。
（３）基布６２ａを用意する。基布６２ａにペースト状の接着剤６２ｂを塗布する（図７（Ｃ））。
（４）高圧静電界中に基布６２ａと短パイル１２２を配置する。これにより、短パイル１２２が静電吸引力によって基布６２ａに引き寄せられる。基布６２ａの表面（接着剤塗布面）に垂直に短パイル１２２が突き刺さる（図７（Ｄ））。
（５）基布６２ａに塗布された接着剤６２ｂが凝固した後に、結着剤を除去して結着剤で束にされている短パイル１２２を解く。この工程では、アルカリ処理や溶剤処理を利用することができる（図７（Ｅ））。これにより各植毛６２ｄが寝る。
（６）基布６２ａの裏面（図７（Ｆ）の左面）にスポンジ部材６４を固定する。これにより、クリーニング部材６０が完成する。

プロセスカートリッジ４０の構成について詳細に説明した。続いて、再び図２を参照して、上記構成を有するプロセスカートリッジ４０の作用について説明する。
トナー室４５のトナーは供給ローラ４８に付着する。供給ローラ４８に付着しているトナーは、供給ローラ４８と現像ローラ５０の間の摩擦によって正に帯電する。正に帯電しているトナーが現像ローラ５０の表面を覆う。
一方において、感光体ドラム本体５４ａの表面は、帯電器６６によって正に帯電している。正に帯電している感光体ドラム本体５４ａの表面は、露光装置７０（図１参照）から発光されたレーザ光線を受光する。これにより、感光体ドラム本体５４ａの表面の所定部分が露光される。感光体ドラム本体５４ａの露光部分は電位が下がる。どの部分が露光されるのかは、印刷内容によって変わる。印刷内容に基づいた静電潜像が感光体ドラム本体５４ａに形成される。
現像ローラ５０を被覆しているトナーは、感光体ドラム本体５４ａの露光部分に付着する。このとき、感光体ドラム５４ａの非露光部分にはトナーが付着しない。これにより、感光体ドラム本体５４ａに形成された静電潜像が可視像化する。
感光体ドラム本体５４ａに担持されているトナーは、感光体ドラム５４と転写ローラ５２の間の印刷用紙に転写される。このとき、転写ローラ５２にはバイアスが印加される。感光体ドラム５４と転写ローラ５２の間の電位差によってトナーが印刷用紙に転写する。

感光体ドラム５４は印刷用紙に接触する。このとき、印刷用紙の紙粉が感光体ドラム５４に付着することがある。紙粉は視認できる程度に大きいものであり、１ｍｍを超える場合もある。感光体ドラム５４に付着した紙粉は、感光体ドラム５４の回転方向（時計回り）に運ばれていく。感光体ドラム５４に付着した紙粉は、クリーニング部材６０の植毛群６２ｄ（図４又は図５参照）に接触する。これにより、紙粉が叩き落とされる。感光体ドラム５４に付着した紙粉が除去される。除去された紙粉は、感光体カートリッジ４４のケーシング４４ａの内面上あるいは印刷用紙上に落ちる。
本実施例のトナーは非常に転写性能がよい。しかしながら、印刷用紙に転写しなかった少量のトナーが感光体ドラム５４に残存する。感光体ドラム５４に残ったトナーはクリーニング部材６０の植毛群６２ｄで捕捉されない。感光体ドラム５４に残ったトナーは、クリーニング部材６０を通過する。クリーニング部材６０がトナーで汚れることはない。感光体ドラム５４の残存トナーは、現像ローラ５０に付着する。即ち、通常の現像過程では現像ローラ５０から感光体ドラム５４にトナーが運ばれるが、それとは逆方向にトナーが運ばれる。この現象は、帯電器６６によって感光体ドラム５４が再び帯電し、感光体ドラム５４と現像ローラ５０の間の電位差によって起こる。現像ローラ５０に逆移動したトナーは、供給ローラ４８と現像ローラ５０の間で再び帯電されて再利用される。
従来はトナーの転写性能があまり良くなかったために、多量のトナーが印刷用紙に転写しないで感光体ドラム５４に残った。多量のトナーが感光体ドラム５４に残存した場合でも、上記した逆移動現象は発生する。しかしながら、感光体ドラム５４に多量のトナーが残っている場合は、感光体ドラム５４への帯電や露光を精度よく行うことができない。即ち、残存トナーが付着している部分には帯電や露光がうまく行なわれない。このために、印刷の品質が悪くなる。また、感光体ドラム５４に多量のトナーが残っている場合は、全ての残存トナーが逆移動しないこともある。この場合、残存トナーが印刷用紙に転写されてしまうことがある。この場合も印刷の品質が悪くなる。このために、従来は、感光体に残留したトナーを除去する必要があり、残留トナーを回収する装置（例えばブレード）を利用していた。本実施例では、非常に優れた転写性能を有するトナーを利用しているために、ごく少量のトナーしか感光体ドラム５４に残らない。このために、残留トナーの回収装置を利用していない。即ち、本実施例のプリンタ１０は、トナーに対してはクリーナレスタイプのプリンタである。本実施例のプリンタ１０は、トナーの回収装置を設けていないために、装置を小型化することができる。

本実施例のプリンタ１０について詳細に説明した。このプリンタ１０を利用すると、感光体ドラム５４に付着した紙粉をクリーニング部材６０が確実に除去することができる。本実施例のクリーニング部材６０は、静電植毛された植毛群６２ｄ（図４等参照）を利用した植毛布６２を有する。クリーニング部材６０の各植毛６２ｄは四方八方に広がって寝ている。感光体ドラム５４に対して各植毛６２ｄの中間部が接触しており、感光体ドラム５４と各植毛６２ｄの接触面積が大きい。このために、感光体ドラム５４に付着した紙粉がクリーニング部材６２をすり抜けることを確実に防止することができる。
また、この植毛布６２を利用すると、感光体ドラム５４に付着した紙粉が植毛６２ｄと植毛６２ｄの間で捕捉されない。このために、紙粉によって感光体ドラム５４を傷つけることを防止することができる。
本実施例では、トナーの直径の大きさにほぼ等しい直径（５〜１０μｍ）の植毛６２ｄを利用している。トナーより小さい直径の植毛６２ｄを利用すると、トナーを捕捉してしまう可能性が高くなる。また、トナーより大きい直径の植毛６２ｄになるほど植毛６２ｄの間に紙粉が入り込み易くなり、感光体ドラム５４を傷つける可能性が高くなる。本実施例のように、トナーの直径の大きさにほぼ等しい直径の植毛６２ｄを利用することによって、紙粉は除去するがトナーは通過させることを実現していると推察することができる。なお、トナーの平均粒径の１〜３倍の範囲に植毛６２ｄの直径を設定すると、クリーニング性能とトナー通過性能に優れた植毛布６２を実現することができる。
また、各植毛６２ｄの長さが０．５〜０．７ｍｍに設定されているとともに、植毛群６２ｄの密度が１５００〜１５０００本／ｍｍ^２に設定されている。これらの数値範囲も、紙粉は除去するがトナーは通過させることに寄与しているものと推察できる。

本実施例では、クリーニング部材６０がスポンジ部材６４を有する。スポンジ部材６４の弾性力（約４０Ｎ）が植毛布６２に加えられている。このために、植毛布６２が適度の押圧力で感光体ドラム５４に接触している。
本発明者は、スポンジ部材６４の弾性力が変化すると、感光体ドラム５４にどのような影響が出るのかを調査した。具体的には、２０Ｎ、６０Ｎ、及び１２７Ｎの三種類の弾性力を有するスポンジ部材を用意した。それぞれのスポンジ部材を装着したプリンタを利用して３００枚の印刷用紙を印刷し、その後の感光体ドラム５４の表面を観察した。その結果、１２７Ｎのスポンジを利用した場合は感光体ドラム５４の表面に無数の傷が生じていたのに対し、２０Ｎと６０Ｎのスポンジ部材を利用した場合は感光体ドラム５４の表面は良好であった。本実施例のように４０Ｎの弾性力のスポンジ部材６４を利用すると、感光体ドラム５４の表面を傷つけることない。しかも、クリーニングに適した押圧力で植毛布６２と感光体ドラム５４を接触させることができる。

本実施例のクリーニング部材６０は、電位差を利用して紙粉を除去する従来の構成と比べて安価である。また、固定式ブラシを利用した場合はブラシが紙粉を捕捉して感光体ドラム５４を傷つけてしまうことがあるが、それを防止することができる。また、トナーを通過させるために、クリーニング部材６０の清掃や交換を頻繁に行なう必要がない。本実施例のクリーニング部材６０は、非常に利用価値が高い。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）例えば、上記実施例では、スポンジ部材６４を利用して弾性力を得ている。しかしながら、植毛布６２に弾性力を与えることができる構成であれば、どのような構成を採用してもよい。例えば図８に示すように、弾性変形する板状部材１６４を利用してもよい。板状部材１６４と感光体ドラム５４の位置関係は、板状部材１６４が２０Ｎ〜６０Ｎの弾性力を発揮するように調整される。このようにしても、クリーニングに適した押圧力で植毛布６２と感光体ドラム５４を接触させることができる。
（２）また、上記実施例ではクリーニング部材６０が固定されている。しかしながら、クリーニング部材が移動するようにしてもよい。例えば、外表面が植毛布６２で被覆された円筒形状のクリーニング部材を利用してもよい。この場合、円筒の軸を中心にクリーニング部材を回転させてもよい。

また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例のレーザプリンタの断面図を示す。 プロセスカートリッジの拡大断面図を示す。 感光体カートリッジの断面図を示す。 クリーニング部材の平面図を示す。 図４のV−V線断面図を示す。 植毛群が感光体ドラムに接触する様子を拡大して示す。 クリーニング部材の製造方法を示す。 弾性部材の別の例を説明するための図を示す。

符号の説明

１０：レーザプリンタ
２０：給紙装置
４０：プロセスカートリッジ
４５：トナー室
４８：供給ローラ
５０：現像ローラ
５２：転写ローラ
５４：感光体ドラム
６０：クリーニング部材
６２：植毛布
６２ａ：基布
６２ｂ：接着剤層
６２ｃ：植毛束
６２ｄ：植毛
６４：スポンジ部材
６６：帯電器
７０：露光装置
９０：定着装置

Claims (11)

1. 電子写真プロセスで利用される感光体に接触して使用され、感光体に付着した紙粉を除去するクリーニング部材であり、
   基布とその基布の表面に静電植毛された植毛群とを有する植毛布を備え、
   植毛布の植毛群が寝ていることを特徴とするクリーニング部材。
2. 植毛群のそれぞれの植毛の寝ている方向が異なることを特徴とする請求項１のクリーニング部材。
3. 複数の植毛が束になった植毛束が基布の表面に分散配置されていることを特徴とする請求項１又は２のクリーニング部材。
4. 植毛群のそれぞれの植毛の直径が５〜１０μｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかのクリーニング部材。
5. 植毛群のそれぞれの植毛の長さが０．５〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかのクリーニング部材。
6. 植毛群の配列密度が１５００〜１５０００本／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項１から５のいずれかのクリーニング部材。
7. 基布の裏面に固定されていて弾性変形する弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかのクリーニング部材。
8. 弾性部材が６０Ｎ以下の大きさの弾性力を有することを特徴とする請求項７のクリーニング部材。
9. 植毛布が、結着剤によって束にされた毛束を基布に静電植毛する工程と、静電植毛された植毛束群の結着剤を除去して植毛束群のそれぞれの植毛を寝かす工程を経て製造されたものであることを特徴とする請求項１から８のいずれかのクリーニング部材。
10. 画像形成装置に着脱可能に装着される感光体カートリッジであり、
    感光体と、その感光体に前記植毛群が接触している請求項１から９のいずれかのクリーニング部材とを備える感光体カートリッジ。
11. 画像形成装置であり、
    感光体と、その感光体に前記植毛群が接触している請求項１から９のいずれかのクリーニング部材とを備える画像形成装置。

Images