JP2007101968A - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境変動などがあっても、クリーニングブレードで堰き止められる転写残トナー量を少なくすることができるクリーニング装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】第1クリーニング補助手段60でプラス極性の転写残トナーをほとんど感光体から除去し、第2クリーニング補助手段70でほとんどのマイナス極性の転写残トナーを感光体から除去することで、環境変動によって、マイナス極性の転写残トナーが多くなったりプラス極性の転写残トナーが多くなったりしても、第1および第2クリーニング補助手段でほとんどの転写残トナーを除去することができるので、クリーニングブレード22で堰き止める転写残トナーが所定量を越えることを抑制することができる。
【選択図】図1
【解決手段】第1クリーニング補助手段60でプラス極性の転写残トナーをほとんど感光体から除去し、第2クリーニング補助手段70でほとんどのマイナス極性の転写残トナーを感光体から除去することで、環境変動によって、マイナス極性の転写残トナーが多くなったりプラス極性の転写残トナーが多くなったりしても、第1および第2クリーニング補助手段でほとんどの転写残トナーを除去することができるので、クリーニングブレード22で堰き止める転写残トナーが所定量を越えることを抑制することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、表面移動する被清掃体の表面に接触して被清掃体に付着したトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えるクリーニング装置、及びこのクリーニング装置を搭載するプリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真式の画像形成装置では、潜像担持体や中間転写体などの被清掃体たる像担持体について、記録体や他の像担持体へトナー像を転写した後の表面に付着した不必要な転写残トナーはクリーニング装置によって除去している。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、クリーニングブレードを用いたものがよく知られている。
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、クリーニングブレードを用いたものがよく知られている。
また、近年の高画質化の要求に応えるべく、重合法等により形成された球形に近いトナー(以下、「球形トナー」という。)を用いた画像形成装置が知られている。この球形トナーは、従来の粉砕トナー(異形トナー)に比べて転写効率が高いなどの特徴があり、近年の高画質化の要求に応えることが可能であることが知られている。しかし、球形トナーは、従来の粉砕トナーをクリーニングするためのクリーニングブレードを用いて像担持体表面から除去しようとしても十分に除去することが困難であり、クリーニング不良が発生し、黒スジ画像が発生するという問題を有している。特に、ジャム発生時や、画像面積率の高い画像を形成したときなど、転写残トナーが大量に発生したときに、このような黒スジ画像が発生していた。
図33は、クリーニングブレードに堰き止められる直前の感光体上に担持された転写残トナーの量と、クリーニングブレード通過後の感光体上に担持された転写残トナー量(クリーニング残ID)との関係を示すグラフである。
クリーニング残IDは、次のようにして求めた値である。すなわち、クリーニングブレード通過後の感光体上のトナーをスコッチテープに転写し、紙上に貼り付けそれを分光測色計(アムテック社製Xライト)で反射濃度を測定する。一方、スコッチテープのみを紙に貼り付け分光測色計で反射濃度を測定し、感光体上トナーが付着したスコッチテープの反射濃度からスコッチテープのみの反射濃度を引いた値で有る。IDとトナー個数は相関関係が有り、トナー個数が多いとIDの値は増加する。従って、IDでクリーニング性の判断ができる。
クリーニング残IDは、次のようにして求めた値である。すなわち、クリーニングブレード通過後の感光体上のトナーをスコッチテープに転写し、紙上に貼り付けそれを分光測色計(アムテック社製Xライト)で反射濃度を測定する。一方、スコッチテープのみを紙に貼り付け分光測色計で反射濃度を測定し、感光体上トナーが付着したスコッチテープの反射濃度からスコッチテープのみの反射濃度を引いた値で有る。IDとトナー個数は相関関係が有り、トナー個数が多いとIDの値は増加する。従って、IDでクリーニング性の判断ができる。
図からわかるように、クリーニングブレードブレードへ堰き止められる転写残トナー量が多くなるにつれて、クリーニングブレードを通過する転写残トナー(クリーニング残ID)が多くなっていることがわかる。そして、クリーニングブレードブレードへ堰き止められる転写残トナー量が0.05[mg/cm2]を越えると、スジ状の異常画像が現れた。
スジ状の異常画像は、次のようなメカニズムで発生していると考えられる。感光体の表面移動に伴って搬送されてきた球形トナーは、クリーニングブレードとの当接部分において一旦は堰き止められる。その後、この球形トナーは、表面移動する感光体ドラム1の表面との接触部分に働く摩擦力を駆動源として回転し始める。そして、球形トナーは、その回転力によって球形トナーと接触するクリーニングブレード部分にめり込み、クリーニングブレードを変形(めり込み変形)させながら、クリーニングブレードと感光体表面との当接部分を回転しながら進んでいく。その結果、球形トナーは、クリーニングブレードと感光体との当接部分をすり抜けてしまう。このようなすり抜けが発生すると、図34(a)に示すように、すり抜けが発生した部分の周りの転写残トナーが、めり込んで変形した隙間に入り込んでいき、クリーニングブレード222をすり抜けて行く。その結果、クリーニングブレード222をすり抜けた転写残トナーがスジ状に抜けて行くこととなり、このスジ状に抜けた転写残トナーによって、画像にスジ状の異常画像が形成されてしまう。
一方、転写残トナーが少ないときは、図34(b)に示すように、クリーニングブレード222によって堰き止められるトナー量が少ないので、すり抜けが発生しても、めり込んで変形した隙間に入り込んでいく転写残トナーが少ない。その結果、すり抜けた転写残トナーがスジ状にはならないため、スジ状の異常画像が生じないのである。
一方、転写残トナーが少ないときは、図34(b)に示すように、クリーニングブレード222によって堰き止められるトナー量が少ないので、すり抜けが発生しても、めり込んで変形した隙間に入り込んでいく転写残トナーが少ない。その結果、すり抜けた転写残トナーがスジ状にはならないため、スジ状の異常画像が生じないのである。
特許文献1〜2には、クリーニングブレードよりも感光体表面移動方向上流側に、転写残トナーを静電的に吸着させて除去するクリーニング補助手段を設けたものが記載されている。
図35は、特許文献1〜2の画像形成装置と同様な構成を備えたクリーニングユニット220を有する画像形成装置を示す図である。このクリーニングユニット220は、クリーニングブレード222と、このクリーニングブレード222よりも感光体101の表面移動方向上流側にマイナス極性の転写残トナーを吸着させて除去するクリーニング補助手段270とを有している。
クリーニング補助手段270は、ローラ状の芯材の表面に無数の起毛たるブラシが植毛された除去手段たるファーブラシ227と、このファーブラシ227に付着した転写残トナーを回収する回収手段たる回収ローラ228と、回収ローラ228に付着した転写残トナーを掻き落とすブレードホルダ229に保持されたブレード状のスクレーパ部材230とを有している。回収ローラ228には、図示しない電源装置から200[V]の直流(DC)バイアスが印加されている。回収ローラ228に接触するファーブラシ227は、回収ローラ228を介して印加バイアスが印加されることでプラスに帯電する。このことにより、感光体101表面の転写残トナーは、摺擦するブラシによって感光体上のマイナス極性の転写残トナーが静電的に捕捉される。
上記ファーブラシ227に捕捉された転写残トナーは、ファーブラシ227の回転に伴って回収ローラ228との接触位置に到達する。そして、ファーブラシ227よりも大きい電位(トナーとは反対極性のプラス側に)になっている回収ローラ228表面に静電的に転移した後、回収ローラ228の回転に伴ってスクレーパ部材229のエッジに突き当たって掻き取られる。
一方、プラス極性に帯電している転写残トナーは、ファーブラシ227によって回収されずに通過する。通過したプラス極性の転写残トナーは、クリーニングブレード222に堰き止めらて、掻き落とされる。
図36は、感光体101上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布と、転写後に感光体101上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図36に示すように、転写直前におけるトナーは、そのほとんどがマイナス極性に帯電している。一方、転写後の転写残トナーは、その半分が1次転写ローラ115に印加されたプラス極性のバイアスによる電荷注入を受けるなどして、帯電極性がプラス極性に反転している。一般に、転写残トナーのほとんどは、トナーの組成不良などにより所望どおりの帯電特性が得られない不良トナーである。そのため、転写残トナーの半分が、プラス極性バイアスによってプラス極性に反転してしまうのである。
従って、クリーニング補助手段270で転写残トナーの半分を除去することができ、クリーニングブレード222に堰き止められる転写残トナーを半分にすることができる。よって、転写残トナーのすり抜けが発生しても、すり抜けた転写残トナーがスジ状になることが抑制され、スジ状の異常画像が発生するのを抑制することができる。
しかしながら、環境が変動すると、スジ状の異常画像が発生してしまう不具合があった。
図37は、各環境における感光体101上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示す図である。図37に示すように、高温高湿環境下においては、常温常湿環境下よりも帯電分布がプラスにシフトしており、低温低湿環境下においては、常温常湿環境下よりも帯電分布がマイナスにシフトしている。よって、高温高湿環境下においては、図38に示すように、転写後の感光体上に担持されている転写残トナーのほとんどがプラス極性に帯電してしまう。その結果、クリーニング補助手段270では、ほとんど転写残トナーを回収することができず、そのほとんどがクリーニングブレード222によって堰き止められてしまい、上述したメカニズムによってスジ状の異常画像が生じてしまう。
図37は、各環境における感光体101上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布を示す図である。図37に示すように、高温高湿環境下においては、常温常湿環境下よりも帯電分布がプラスにシフトしており、低温低湿環境下においては、常温常湿環境下よりも帯電分布がマイナスにシフトしている。よって、高温高湿環境下においては、図38に示すように、転写後の感光体上に担持されている転写残トナーのほとんどがプラス極性に帯電してしまう。その結果、クリーニング補助手段270では、ほとんど転写残トナーを回収することができず、そのほとんどがクリーニングブレード222によって堰き止められてしまい、上述したメカニズムによってスジ状の異常画像が生じてしまう。
また、クリーニング補助手段270でプラス極性の転写残トナーを除去するようにしたとしても、図39に示すように、低温低湿環境下では、転写残トナーのほとんどがマイナスに帯電している。その結果、低温低湿環境下では、クリーニング補助手段270で転写残トナーをほとんど除去することができず、スジ状の異常画像が生じてしまう。
また、特許文献3や4には、次のようなクリーニング装置が記載されている。すなわち、感光体に接触する第1除去手段たる第1のファーブラシと、この第1のファーブラシに接触する第1回収手段たる第1の回収ローラと、第1の回収ローラに接触する第1のスクレーパとを備えた第1クリーニング手段と、感光体に接触する第2除去手段たる第2のファーブラシと、この第2のファーブラシに接触する第2回収手段たる第2の回収ローラと、第2の回収ローラに接触する第2のスクレーパとを備えた第2クリーニング手段とを有するクリーニング装置である。
第1のクリーニング手段は、第2のクリーニング手段よりも感光体移動方向下流側に設けられている。第1の回収ローラには、電源装置によってマイナス極性のバイアスが印加されており、第2の回収ローラには、電源装置によってプラス極性のバイアスが印加されている。第1の回収ローラに接触する第1のファーブラシは、第1の回収ローラに印加されたマイナス極性のバイアスによってマイナスに帯電する。一方、第2の回収ローラに接触する第2のファーブラシは、第2の回収ローラに印加されたプラス極性のバイアスによってプラスに帯電する。
まず、転写紙に転写されずに感光体表面に残った転写残トナーのうち、マイナス極性の転写残トナーは、プラス極性の第2ファーブラシによって静電的に捕捉される。そして、第2のファーブラシよりも(トナーと反対極性のプラス側に)大きい電位になっている第2の回収ローラ表面に静電的に転移した後、第2の回収ローラの回転に伴って第2のスクレーパのエッジに突き当たって掻き取られる。
第2のファーブラシによって静電的に捕捉されなかったプラス極性の感光体上の転写残トナーは、第1クリーニング手段へ搬送される。第1クリーニング手段へ搬送されると、第1のファーブラシによって感光体上のプラス極性の転写残トナーが静電的に捕捉される。第1のファーブラシに捕捉された転写残トナーは、第1の回収ローラに静電的に転移し第1のスクレーパによって掻き取られる。
このように、特許文献3や4に記載のクリーニングユニットは、感光体上の転写残トナーをクリーニングブレードで機械的に除去するのではなく、第1ファーブラシと第2ファーブラシとで静電的に除去するのである。
しかしながら、第1ファーブラシと第2ファーブラシとで感光体上の転写残トナーを静電的に除去する方法でも、感光体上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができなかった。
ファーブラシでは感光体上の転写残トナーを良好に除去できないのは、次のような理由が考えられる。すなわち、ファーブラシによって静電的に捕捉された転写残トナーが回収ローラへ静電的に転移するときに、転写残トナーへ電荷が注入されて極性が反転してしまう。この極性が反転した転写残トナーは、回収ローラに静電的に転移せずに、そのままファーブラシに捕捉されて回収ローラを通過する。回収ローラを通過した極性が反転した転写残トナーがファーブラシによって感光体と対向する位置まで搬送されると、ファーブラシから感光体へ静電的に転移して、感光体に再付着する。その結果、ファーブラシ通過後の感光体には、所定量の転写残トナーが付着してしまうと考えられる。
第2のファーブラシに捕捉された転写残トナーの極性が反転して、再び感光体に転移しても、第2のファーブラシよりも感光体移動方向下流側に配置されている第1のファーブラシで捕捉して除去することができる。しかし、第1のファーブラシから再び感光体に転移した転写残トナーは、除去されることがない。その結果、斑点状の異常画像が生じるおそれがある。環境変動によって転写残トナーのうち、第1ファーブラシが静電的に捕捉する極性の転写残トナーが多くなると、回収ローラによって極性が反転して再び感光体に転移する転写残トナーが多くなり、斑点状の異常画像が顕著に現れてしまう。
第2のファーブラシに捕捉された転写残トナーの極性が反転して、再び感光体に転移しても、第2のファーブラシよりも感光体移動方向下流側に配置されている第1のファーブラシで捕捉して除去することができる。しかし、第1のファーブラシから再び感光体に転移した転写残トナーは、除去されることがない。その結果、斑点状の異常画像が生じるおそれがある。環境変動によって転写残トナーのうち、第1ファーブラシが静電的に捕捉する極性の転写残トナーが多くなると、回収ローラによって極性が反転して再び感光体に転移する転写残トナーが多くなり、斑点状の異常画像が顕著に現れてしまう。
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、環境変動などがあっても、クリーニングブレードで堰き止められる転写残トナー量を少なくすることができるクリーニング装置および画像形成装置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の発明は、表面移動する被清掃体の表面に接触して被清掃体に付着したトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えるクリーニング装置において、該クリーニングブレードよりも該被清掃体の表面移動方向上流側に所定の極性を有するトナーを該被清掃体から静電的に除去する第1除去手段と、該第1除去手段よりも表面移動方向上流側に該第1除去手段が除去するトナーの極性と異なる極性のトナーを該被清掃体から静電的に除去する第2除去手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記第1除去手段で除去したトナーおよび上記第2除去手段で除去したトナーを回収する回収手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2のクリーニング装置において、上記回収手段は、上記第1除去手段に付着したトナーを回収する第1回収手段と、上記第2除去手段に付着したトナーを回収する第2回収手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2のクリーニング装置において、上記第2除去手段で除去したトナーは、該第2除去手段でトナーの極性を反転させて上記被清掃体へ放出し、該被清掃体へ放出されたトナーを上記第1除去手段に静電的に吸着させて、該第1除去手段から上記回収手段に回収されることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記第2除去手段を固定ブラシとしたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記第2除去手段をシート状弾性体としたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたブラシローラとしたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたローラ部材としたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段には、それぞれ極性の異なる直流電圧が印加されることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9いずれかのクリーニング装置において、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を上記第2除去手段に印加したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項7または8のクリーニング装置において、上記第1除去手段と上記第2除去手段とのうち少なくとも該第1除去手段の電気抵抗値が高抵抗であることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項7乃至9いずれかのクリーニング装置において、上記第2除去手段の電気抵抗値が、上記第1除去手段よりも低いことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体に付着した転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、該クリーニング装置として、請求項1乃至12いずれか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14の発明は、請求項13の画像形成装置において、上記転写体表面に付着した不要なトナーを除去する転写体クリーニング装置を有し、該転写体クリーニング装置として、請求項1乃至11いずれか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15の発明は、請求項13または14の画像形成装置において、上記記録媒体を担持して搬送する紙搬送部材と、該紙搬送部材に付着した不要なトナーを除去する紙搬送部材クリーニング装置とを備え、該紙搬送部材クリーニング装置として、請求項1乃至11いずれか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16の発明は、請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、それぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、像担持体に各現像装置に収容されたトナー色に対応したトナー像を該像担持体に順次作成して、上記転写体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置。
また、請求項17の発明は、請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、上記像担持体と、上記帯電手段と、上記潜像形成手段と、上記現像手段とを有する画像形成ユニットを複数備え、上記転写体または記録媒体に各画像形成ユニットで形成したそれぞれ異なる色のトナー像を順次重ね合わせてカラー画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、上記トナーとして、形状係数SF1が、100〜150のトナーを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、感光層がアモルファスシリコン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20の発明は、請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、表面層又は感光層が粒子状物質を含有する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21の発明は、請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、架橋型電荷輸送材料を有す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2の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記第1除去手段で除去したトナーおよび上記第2除去手段で除去したトナーを回収する回収手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2のクリーニング装置において、上記回収手段は、上記第1除去手段に付着したトナーを回収する第1回収手段と、上記第2除去手段に付着したトナーを回収する第2回収手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2のクリーニング装置において、上記第2除去手段で除去したトナーは、該第2除去手段でトナーの極性を反転させて上記被清掃体へ放出し、該被清掃体へ放出されたトナーを上記第1除去手段に静電的に吸着させて、該第1除去手段から上記回収手段に回収されることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記第2除去手段を固定ブラシとしたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記第2除去手段をシート状弾性体としたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたブラシローラとしたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたローラ部材としたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至8いずれかのクリーニング装置において、上記第1除去手段および上記第2除去手段には、それぞれ極性の異なる直流電圧が印加されることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至9いずれかのクリーニング装置において、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を上記第2除去手段に印加したことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項7または8のクリーニング装置において、上記第1除去手段と上記第2除去手段とのうち少なくとも該第1除去手段の電気抵抗値が高抵抗であることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項7乃至9いずれかのクリーニング装置において、上記第2除去手段の電気抵抗値が、上記第1除去手段よりも低いことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体に付着した転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、該クリーニング装置として、請求項1乃至12いずれか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14の発明は、請求項13の画像形成装置において、上記転写体表面に付着した不要なトナーを除去する転写体クリーニング装置を有し、該転写体クリーニング装置として、請求項1乃至11いずれか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15の発明は、請求項13または14の画像形成装置において、上記記録媒体を担持して搬送する紙搬送部材と、該紙搬送部材に付着した不要なトナーを除去する紙搬送部材クリーニング装置とを備え、該紙搬送部材クリーニング装置として、請求項1乃至11いずれか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16の発明は、請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、それぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、像担持体に各現像装置に収容されたトナー色に対応したトナー像を該像担持体に順次作成して、上記転写体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置。
また、請求項17の発明は、請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、上記像担持体と、上記帯電手段と、上記潜像形成手段と、上記現像手段とを有する画像形成ユニットを複数備え、上記転写体または記録媒体に各画像形成ユニットで形成したそれぞれ異なる色のトナー像を順次重ね合わせてカラー画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、上記トナーとして、形状係数SF1が、100〜150のトナーを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、感光層がアモルファスシリコン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20の発明は、請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、表面層又は感光層が粒子状物質を含有する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21の発明は、請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、上記像担持体として、架橋型電荷輸送材料を有するものを用いたことを特徴とするものである。
請求項1乃至22の発明によれば、まず、被清掃体上の所定の極性を有するトナーが第2除去手段によって静電的に除去される。次に、第2除去手段を通過後の被清掃体上トナーうち、第2除去手段が静電的に除去する極性と異なる極性のトナーを第1除去手段によって静電的に除去する。これにより、第1除去手段通過後の第1除去手段通過後の被清掃体表面にはほとんどトナーが付着していない。これにより、第1除去手段よりも被清掃体表面移動方向下流側に設けられているクリーニングブレードによって堰き止められる被清掃体上のトナーをわずかにできる。よって、クリーニングブレードに堰き止められたトナーがクリーニングブレードをめり込み変形させてクリーニングブレードをすり抜けても、このめり込み変形によってできた被清掃体との隙間に流れ込むトナーは、ほとんどない。その結果、クリーニングブレードのすり抜けが発生した部分にトナーによって主走査線方向に長く延びるスジ状の線が形成されることがない。よって、被清掃体が感光体の場合は、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。
また、環境変動などによって、被清掃体表面に付着するトナーのほとんど極性がプラスとマイナスのどちから一方極性になっていても、それぞれ異なる極性のトナーを静電的に被清掃体から除去する除去手段を備えているので、以下のような効果が生まれる。すなわち、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がプラスとなっている場合は、第1除去手段と第2除去手段のうちの一方で、被清掃体のプラス極性のトナーを除去することで、第1除去手段通過後の被清掃体表面にほとんどトナーを付着させないようにすることができる。よって、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がプラスとなっていても、第1除去手段よりも被清掃体表面移動方向下流側に設けられているクリーニングブレードに堰き止められる被清掃体上のトナーはわずかとなる。一方、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がマイナスとなっている場合は、他方の除去手段が、被清掃体のマイナス極性のトナーを除去することなり、第1除去手段通過後の被清掃体表面にはほとんどトナーが付着しない。よって、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がマイナスとなっていても、第1除去手段よりも被清掃体表面移動方向下流側に設けられているクリーニングブレードに堰き止められる被清掃体上のトナーもわずかとなる。このように、環境変動が生じてもクリーニングブレードによって堰き止められる被清掃体上のトナーをわずかにできる。その結果、上述同様、クリーニングブレードのすり抜けが発生した部分にトナーによって主走査線方向に長く延びるスジ状の線が形成されることがない。よって、被清掃体が感光体の場合は、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。
また、第1除去手段によって被清掃体から静電的に除去されたトナーに電荷が注入されてトナーの極性が反転して、再び被清掃体に付着しても、第1除去手段よりも被清掃体移動方向下流側のクリーニングブレードで被清掃体上のトナーを除去することができる。これにより、従来の第1除去手段で所定の極性を有するトナーを静電的に除去し、第1除去手段で除去する極性と異なる極性のトナーを第2除去手段で除去するものに比べて、クリーニング性能を向上させることができる。
また、環境変動などによって、被清掃体表面に付着するトナーのほとんど極性がプラスとマイナスのどちから一方極性になっていても、それぞれ異なる極性のトナーを静電的に被清掃体から除去する除去手段を備えているので、以下のような効果が生まれる。すなわち、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がプラスとなっている場合は、第1除去手段と第2除去手段のうちの一方で、被清掃体のプラス極性のトナーを除去することで、第1除去手段通過後の被清掃体表面にほとんどトナーを付着させないようにすることができる。よって、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がプラスとなっていても、第1除去手段よりも被清掃体表面移動方向下流側に設けられているクリーニングブレードに堰き止められる被清掃体上のトナーはわずかとなる。一方、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がマイナスとなっている場合は、他方の除去手段が、被清掃体のマイナス極性のトナーを除去することなり、第1除去手段通過後の被清掃体表面にはほとんどトナーが付着しない。よって、環境変動によって、被清掃体上のトナーのほとんど極性がマイナスとなっていても、第1除去手段よりも被清掃体表面移動方向下流側に設けられているクリーニングブレードに堰き止められる被清掃体上のトナーもわずかとなる。このように、環境変動が生じてもクリーニングブレードによって堰き止められる被清掃体上のトナーをわずかにできる。その結果、上述同様、クリーニングブレードのすり抜けが発生した部分にトナーによって主走査線方向に長く延びるスジ状の線が形成されることがない。よって、被清掃体が感光体の場合は、スジ状の異常画像の発生を抑制することができる。
また、第1除去手段によって被清掃体から静電的に除去されたトナーに電荷が注入されてトナーの極性が反転して、再び被清掃体に付着しても、第1除去手段よりも被清掃体移動方向下流側のクリーニングブレードで被清掃体上のトナーを除去することができる。これにより、従来の第1除去手段で所定の極性を有するトナーを静電的に除去し、第1除去手段で除去する極性と異なる極性のトナーを第2除去手段で除去するものに比べて、クリーニング性能を向上させることができる。
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機(以下、単に「複写機」という。)に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図である。この複写機は、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
図1は、本実施形態に係る複写機の要部を示す概略構成図である。この複写機は、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。
図1において、複写機は、像担持体としてのドラム状の感光体1を備えている。感光体1の周囲には帯電手段としての帯電ローラ3、潜像をトナー像化する現像手段としての現像装置6、該現像装置6により形成されたトナー像を被転写体としての転写紙Pに転写する転写手段としての転写ローラ15、転写後の感光体10表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置たるクリーニングユニット20、感光体1表面を除電する除電ランプ2等が配置されている。また、除電ランプ2と帯電ローラ3との間には、除電ランプの光を遮光する遮光板40が設けられている。
図1において、複写機は、像担持体としてのドラム状の感光体1を備えている。感光体1の周囲には帯電手段としての帯電ローラ3、潜像をトナー像化する現像手段としての現像装置6、該現像装置6により形成されたトナー像を被転写体としての転写紙Pに転写する転写手段としての転写ローラ15、転写後の感光体10表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置たるクリーニングユニット20、感光体1表面を除電する除電ランプ2等が配置されている。また、除電ランプ2と帯電ローラ3との間には、除電ランプの光を遮光する遮光板40が設けられている。
上記帯電ローラ3は、感光体1表面に所定の距離で非接触で配置され、感光体1を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。本実施形態においては、感光体1をマイナス極性に一様に帯電させる。
感光体1は、図示しない露光装置から画像データに基づいてレーザー光4が照射され静電潜像が形成される。
上記現像装置6は、磁界発生手段としてのマグネットを内包した現像剤担持体としての現像ローラ8を有している。この現像ローラ8には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置6のケーシング7内には、該ケーシング7内に収容されたトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する2本の攪拌スクリュー9、10が設けられている。また、現像ローラ8に担持された現像剤を規制するためのドクターブレード5も設けられている。
上記2本の攪拌スクリュー9、10によって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、負極性に帯電される。そして、現像剤は現像ローラ8に内包されたマグネットの作用により、現像ローラ8に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、ドクターブレード5により規制され、感光体1と対向する現像領域でマグネットの磁力により穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。
上記2本の攪拌スクリュー9、10によって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、負極性に帯電される。そして、現像剤は現像ローラ8に内包されたマグネットの作用により、現像ローラ8に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、ドクターブレード5により規制され、感光体1と対向する現像領域でマグネットの磁力により穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。
上記転写ローラ15には、図示しない電源から転写バイアスが印加されるようになっている。
次に、上記構成の複写機における画像形成動作(コピー動作)を説明する。
上記構成において、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、図示しない画像読み取り部で原稿の読み取りが開始されるとともに、上記帯電ローラ3、現像ローラ8、転写ローラ15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る。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ(不図示)により感光体1が図中矢印A方向に回転駆動される。また、感光体1の回転駆動と同時に、現像ローラ8、転写ローラ15、攪拌スクリュー9、10、トナー排出スクリュー62も所定の方向に回転駆動される。
上記構成において、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、図示しない画像読み取り部で原稿の読み取りが開始されるとともに、上記帯電ローラ3、現像ローラ8、転写ローラ15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る。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ(不図示)により感光体1が図中矢印A方向に回転駆動される。また、感光体1の回転駆動と同時に、現像ローラ8、転写ローラ15、攪拌スクリュー9、10、トナー排出スクリュー62も所定の方向に回転駆動される。
感光体1が図中矢印A方向に回転すると、まず感光体表面が、帯電装置3によって例えば−900Vの電位に帯電される。そして、図示しない露光装置から画像信号に対応したレーザー光4が感光体1上に照射され、レーザー光4が照射された部分の感光体1上の電位が例えば−150Vに低下され、静電潜像が形成される。
静電潜像の形成された感光体1は、現像装置6との対向部で現像ローラ6上に形成された現像剤の穂で感光体1表面を摺擦される。このとき、現像ローラ8上の負帯電トナーは、現像ローラ8に印加された例えば−600Vの現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化(現像)される。このように、本実施形態では、感光体1上に形成された静電潜像は、現像装置6によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。
感光体1上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部からレジストローラ11、12を経て、ガイド板13、14にガイドされて感光体1と転写ローラ15との間に形成される転写領域に給紙される転写紙Pに転写される。この転写時には、転写ローラ15に、例えば+10μAに定電流制御された転写バイアスが印加される。トナー像が転写された転写紙Pは、分離手段としての分離爪16によって感光体1から分離され、搬送ガイド板31にガイドされて図示しない定着手段としての定着装置へ搬送される。そして、定着装置を通過する事により、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙P上に定着されて機外に排出される。
一方、転写後の感光体1の表面は、クリーニングユニット20で転写後の残留トナーが除去され、さらに除電ランプ2で除電される。
次に、本発明の特徴点であるクリーニングユニットについて、実施例1、2に基づき説明する。
[実施例1]
まず、実施例1のクリーニングユニット20について図1〜図9に基づいて説明する。実施例1のクリーニングユニット20は、ソリッドゴム部材からなるクリーニングブレード22と、このクリーニングブレード22よりも感光体の表面移動方向上流側にプラス極性の転写残トナーを吸着させる第1クリーニング補助手段60と、マイナス極性の転写残トナーを吸着させる第2クリーニング補助手段70とを有している。
クリーニングブレード22は、ブレードホルダー21に固定されており、ブレードホルダー21は、クリーニングユニット20のケーシング18の上部に固定されている。クリーニングブレード22は、感光体1の回転方向に対して、トレイル方向に当接させている。
まず、実施例1のクリーニングユニット20について図1〜図9に基づいて説明する。実施例1のクリーニングユニット20は、ソリッドゴム部材からなるクリーニングブレード22と、このクリーニングブレード22よりも感光体の表面移動方向上流側にプラス極性の転写残トナーを吸着させる第1クリーニング補助手段60と、マイナス極性の転写残トナーを吸着させる第2クリーニング補助手段70とを有している。
クリーニングブレード22は、ブレードホルダー21に固定されており、ブレードホルダー21は、クリーニングユニット20のケーシング18の上部に固定されている。クリーニングブレード22は、感光体1の回転方向に対して、トレイル方向に当接させている。
第1クリーニング補助手段60は、ローラ状の芯材の表面に無数の起毛たるブラシが植毛された第1除去手段たる第1ファーブラシ23と、金属(SUS)からなる第1回収手段たる第1回収ローラ24と、ブレードホルダ25に保持されたブレード状のスクレーパ部材26とを有している。第1回収ローラ24には、図示しない電源装置から−200[V]の直流(DC)電圧が印加されている。第1ファーブラシ23は、ブラシの先端側を感光体1に接触させながら接触部で感光体1表面とは逆方向に移動させるように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられている。第1回収ローラ24は、第1ファーブラシ23に接触するように配設されている。そして、第1ファーブラシ23のブラシに接触する表面を接触部でブラシとは逆方向に移動させるように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる。ブレード状の第1スクレーパ部材26は、その先端のエッジを所定の圧力で第1回収ローラ24に当接させるように配設されている。
第1ファーブラシ23のブラシには導電性繊維等の導電性材料が用いられている。そして、−200[V]のバイアスが印加された第1回収ローラ24に接触することで、第1回収ローラ23からマイナス極性のバイアスが印加され、ブラシが回収ローラ23よりも若干小さい(絶対値で)電位で帯電する。
第1ファーブラシ23および第1回収ローラ24は、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、回転を開始する。また、コピースタートボタンが押されてから所定のタイミングで第1回収ローラ24に−200[V]のバイアスが印加される。
第1ファーブラシ23のブラシには導電性繊維等の導電性材料が用いられている。そして、−200[V]のバイアスが印加された第1回収ローラ24に接触することで、第1回収ローラ23からマイナス極性のバイアスが印加され、ブラシが回収ローラ23よりも若干小さい(絶対値で)電位で帯電する。
第1ファーブラシ23および第1回収ローラ24は、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、回転を開始する。また、コピースタートボタンが押されてから所定のタイミングで第1回収ローラ24に−200[V]のバイアスが印加される。
第1クリーニング補助手段60よりも感光体1の表面移動方向上流側に設けられている第2クリーニング補助手段70は、ローラ状の芯材の表面に無数の起毛たるブラシが植毛された第2除去手段たる第2ファーブラシ27と、第2回収手段たる第2回収ローラ28と、ブレードホルダ29に保持されたブレード状の第2スクレーパ部材30とを有している。第2回収ローラ28には、図示しない電源装置から+200[V]の直流(DC)電圧が印加されている。第2ファーブラシ27もまた、ブラシの先端側を感光体1に接触させながら接触部で感光体1表面とは逆方向に移動させるように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられている。第2回収ローラ28は、第2ファーブラシ27に接触するように配設されている。そして、第2ファーブラシ27のブラシに接触する表面を接触部でブラシとは逆方向に移動させるように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動せしめられる。ブレード状の第2スクレーパ部材30は、その先端のエッジを所定の圧力で第2回収ローラ28に当接させるように配設されている。
第2ファーブラシ27のブラシには導電性繊維等の導電性材料が用いられている。そして、200[V]のバイアスが印加された第2回収ローラ28に接触することで、第2回収ローラ28から直流のバイアスが印加され、ブラシがバイアスよりも若干小さい(絶対値で)電位に帯電する。
第2ファーブラシ27および第2回収ローラ28は、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、回転を開始する。また、コピースタートボタンが押されてから所定のタイミングで、第2回収ローラ28に200[V]のバイアスが印加される。
第2ファーブラシ27のブラシには導電性繊維等の導電性材料が用いられている。そして、200[V]のバイアスが印加された第2回収ローラ28に接触することで、第2回収ローラ28から直流のバイアスが印加され、ブラシがバイアスよりも若干小さい(絶対値で)電位に帯電する。
第2ファーブラシ27および第2回収ローラ28は、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、回転を開始する。また、コピースタートボタンが押されてから所定のタイミングで、第2回収ローラ28に200[V]のバイアスが印加される。
また、クリーニングユニット20のケーシング18内には、第1クリーニング補助手段60、第2クリーニング補助手段70、クリーニングブレード22で回収した転写残トナーをクリーニングユニット20の外部の図示しない廃トナー収容器やリサイクルトナー収容器などへ排出する排出スクリュ19を備えている。
転写紙に転写されずに感光体上に残った転写残トナーは、入り口シール17を通過して、第2クリーニング補助手段70へ移動する。第2クリーニング補助手段70へ移動した感光体上の転写残トナーのうちマイナス極性に帯電している転写残トナーは、プラス極性の第2ファーブラシ27によって静電的に捕捉されて、感光体から除去される。第2ファーブラシ27に捕捉されたマイナス極性の転写残トナーは、第2ファーブラシ27の回転に伴って第2回収ローラ28との接触位置に到達する。そして、第2ファーブラシ27よりも大きい電位(トナーとは反対極性のプラス側に)になっている第2回収ローラ28表面に転移した後、第2回収ローラ28の回転に伴って第2スクレーパ部材30のエッジに突き当たって掻き取られる。掻き取られたマイナス極性の転写残トナーは、重力によって排出スクリュ19上に落下する。そして、排出スクリュ19の駆動によってクリーニングユニット20の外部の図示しない廃トナー収容器やリサイクルトナー収容器などへ搬送される。
第2ファーブラシ27通過後の感光体上には、図2に示すようにそのほとんどがプラス極性に帯電した転写残トナーが担持されている。この第2ファーブラシ27に除去されずに感光体上に残った転写残トナーは、第1クリーニング補助手段へ移動する。第1クリーニング補助手段へ移動した感光体上の転写残トナーのうちプラス極性に帯電している転写残トナーは、マイナス極性の第1ファーブラシ23によって静電的に捕捉されて除去される。第1ファーブラシ23に捕捉されたプラス極性の転写残トナーは、第1ファーブラシ23の回転に伴って第1回収ローラ24との接触位置に到達する。そして、第1ファーブラシ23よりも大きい電位(トナーとは反対極性のマイナス側に)になっている第1回収ローラ24表面に転移した後、第1回収ローラ24の回転に伴って第1スクレーパ部材26のエッジに突き当たって掻き取られる。掻き取られたマイナス極性の転写残トナーは、重力によって排出スクリュ19上に落下する。そして、排出スクリュ19の駆動によってクリーニングユニット20の外部の図示しない廃トナー収容器やリサイクルトナー収容器などへ搬送される。
図2に示したように、第2ファーブラシ通過後の感光体上には、プラス極性に帯電した転写残トナーがほとんどであるので、第1ファーブラシ23によって感光体上の転写残トナーのほとんどが回収される。これによって、第1ファーブラシ23通過後の感光体に担持されている転写残トナーは、ほとんどないと考えられる。しかし、実際は異なり、第1ファーブラシ23通過後の感光体には、マイナス極性の転写残トナーが所定量付着してる。
これは、第1ファーブラシ23によって捕捉されたプラス極性の転写残トナーが第1回収ローラ24へ転移するときに、転写残トナーへ電荷が注入されてプラス極性からマイナス極性へ電位が反転してしまう。このマイナス極性に変わった転写残トナーは、第1回収ローラ24に静電的に転移せずに、そのまま第1ファーブラシ23に捕捉されて第1回収ローラ24を通過する。第1回収ローラ24を通過したマイナス極性に反転した転写残トナーが第1ファーブラシ23によって感光体1と対向する位置まで搬送されると、第1ファーブラシ23から感光体1へ静電的に転移して、感光体1に再付着する。その結果、第1ファーブラシ23通過後の感光体1には、所定量の転写残トナーが付着しているのである。
第1ファーブラシ23通過後に感光体に付着した所定量の転写残トナーは、クリーニングブレード22に堰き止められ、感光体1から掻き落とされる。
第1クリーニング補助手段60、第2クリーニング補助手段70で完全に転写残トナーを除去し、クリーニングブレード22の先端に転写残トナーが無い状態になると、感光体1とクリーニングブレード22との摩擦係数μが上がり摺擦抵抗が増大し、クリーニングブレード22の先端が感光体表面に引っかかり、クリーニングブレード22の先端がめくれてしまう。しかし、本実施形態クリーニングユニット20においては、所定量の転写残トナーがクリーニングブレード22に堰き止められるため、クリーニングブレード22のめくれが発生するのを抑制することができる。
また、クリーニングブレード22の先端に溜まった転写残トナーは、クリーニングブレード先端のスティックスリップの振動によって随時下方へ落とされるため、クリーニングブレード22の先端に溜まり続けることはない。よって、クリーニングブレード22に堰き止められる転写残トナー経時で増加することがない。すなわち、単位時間あたりのクリーニングブレード22に堰き止められる転写残トナー量を所定量(0.5[mg/cm2])以下に抑えることができれば、スジ状の異常画像は、抑制することができる。
次に、第1回収ローラ及び第2回収ローラに印加する電圧値について、検討する。先に示した図35の従来の画像形成装置の転写ローラ115を取り外して、所定の画像を形成し、回収ローラ228に印加する電圧値を換えてブラシ通過後の感光体101に付着しているトナー量(ブラシ後残ID)を調べた。なお、この画像形成装置では、転写ローラ115を設けていないので、クリーニングユニット220に搬送されてくるトナーは、すべてマイナス極性に帯電している。図3にその結果を示す。
図3に示すように、印加電圧が200〜300[V]のときのブラシ後残IDが最も少ないことがわかる。このため、回収ローラに印加する電圧を200[V]〜300[V]の範囲に設定することで、最も良好に感光体上の転写残トナーをファーブラシで静電的に捕捉することができる。
図3を見ると、300[V]を越えると、ブラシ後残IDが上昇していることがわかる。これは、上述したように、ファーブラシから回収ローラへ転移するときにトナーに電荷が注入されて極性が反転することによって、回収ローラによって回収されずに、感光体へ再付着するためである。
そこで、図4に示すように、図35に示した従来の画像形成装置から回収ローラ228およびスクレーパ部材229を取り外し、ファーブラシ227に直接電圧を印加する装置を用いて、先程と同様に電圧値とブラシ後残IDとの関係を調べた。なお、ファーブラシ227の汚れによるブラシ後残IDの誤差を無くすため、ファーブラシ1回転分の感光体の領域(ファーブラシの直径が18[mm]の場合は、感光体の周長56.6[mm]の領域)を調べた。その結果を図5に示す。
図5に示すように、印加する電圧が100[V]のときでは、ファーブラシの静電力が弱く、感光体上のトナーを十分に静電的に捕捉することができず、ブラシ後残IDが高くなっている。しかし、印加する電圧が200[V]の場合は、ブラシ後残IDは、ほとんど0となり、感光体上のトナーをファーブラシで完全に除去できていることがわかる。このことから、図3に示す200[V]以上のときのブラシ後残IDが、ファーブラシから回収ローラへ転移するときにトナーに電荷が注入されて極性が反転することによって、感光体へ再付着したトナーであることが確認できる。
図5に示すように、印加する電圧が100[V]のときでは、ファーブラシの静電力が弱く、感光体上のトナーを十分に静電的に捕捉することができず、ブラシ後残IDが高くなっている。しかし、印加する電圧が200[V]の場合は、ブラシ後残IDは、ほとんど0となり、感光体上のトナーをファーブラシで完全に除去できていることがわかる。このことから、図3に示す200[V]以上のときのブラシ後残IDが、ファーブラシから回収ローラへ転移するときにトナーに電荷が注入されて極性が反転することによって、感光体へ再付着したトナーであることが確認できる。
また、少なくとも第1ファーブラシ23の体積抵抗を108〜109[Ω・cm]と高抵抗にすることが好ましい。これは、第1ファーブラシ23が低抵抗だと、感光体上の転写残トナーに電荷が注入されて、プラス極性からマイナス極性に極性が変わってしまうおそれが高くなる。マイナス極性に変わってしまうと、第1ファーブラシ23で捕捉することができず、クリーニングブレード22へ移動してしまう。第1ファーブラシ23の抵抗値が低いと、感光体1と第1ファーブラシ23との間に流れる電流量が多くなり、感光体上多くの転写残トナーがプラス極性からマイナス極性に変化してしまい、多くの転写残トナーがクリーニングブレード22へ移動してしまう。その結果、クリーニングブレード22で堰き止められる転写残トナーが多くなり、スジ状の異常画像が生じる危険が高くなる。
少なくとも第1ファーブラシ23の体積抵抗を108〜109[Ω・cm]と高抵抗にすることで、第1ファーブラシ23から感光体1へ流れる電流量を抑えることができ、感光体上の転写残トナーに注入される電荷量を抑えることができる。その結果、感光体上の転写残トナーの極性が変わって、第1ファーブラシ23に捕捉されなくなるのを抑制することができ、クリーニングブレード22に堰き止められる転写残トナーが増えるのを抑制することができる。
また、第2ファーブラシ27の体積抵抗を108〜109[Ω・cm]と高抵抗にすることで、感光体上のマイナス極性の転写残トナーの極性が変わることがなく、良好に感光体上のマイナス極性の転写残トナーを捕捉することができる。
また、上記では第2クリーニング補助手段70の第2回収ローラ28に印加するバイアスは、200[V]の直流(DC)電圧としているが、直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳させたバイアスを印加するようにしても良い。先の図2に示すように、第2クリーニング手段70通過後の感光体上の転写残トナーの帯電部分布は、ほとんどがプラス極性の分布でブロードになっており、極端にプラスの電位の高い転写残トナーも存在している。このように、プラス電位の高い転写残トナーは、感光体1に静電的に強く付着しているため、第1ファーブラシ23の静電力では捕捉することができない。また、クリーニングブレード22でも掻き落としにくい。よって、転写残トナーにこのような帯電電位の高い転写残トナーが存在すると、フィルミングが発生するおそれがある。
直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳させたバイアスを印加すると、図6に示すように、第2クリーニング手段70通過後の感光体上の転写残トナーの帯電部分布がシャープ且つ低い帯電電位になり、極端にプラスの電位の高い転写残トナーが存在しなくなる。その結果、感光体1と強く静電的に付着する転写残トナーが存在するのが抑制され、第1ファーブラシ23で容易にクリーニングすることができる。よって、クリーニングブレード22に堰き止められる転写残トナーの量をより少なくすることができ、スジ状の異常画像が生じるのを良好に抑制することができる。
本実施形態では、交流(AC)電圧は、1.5[KHz]、Vpp:200[V]のサイン波とし、直流(DC)電圧は、+100[V]とした。なお、交流(AC)電圧および直流(DC)電圧は上記条件に限られない。
本実施形態では、交流(AC)電圧は、1.5[KHz]、Vpp:200[V]のサイン波とし、直流(DC)電圧は、+100[V]とした。なお、交流(AC)電圧および直流(DC)電圧は上記条件に限られない。
上述では、第1クリーニング補助手段60および第2クリーニング補助手段70の感光体上の転写残トナーを静電的に捕捉する部材をファーブラシ23、27としているが、図7に示すような磁気ブラシとしてもよい。図7に示すように第1クリーニング補助手段60には、磁性粒子38を担持する第1磁気ブラシ担持体37が設けられている。この第1磁気ブラシ担持体37は、磁気ブラシを担持する回転可能なスリーブと、このスリーブ内に配設した固定のマグネットロール(磁石)とからなっており、マグネットロール(磁石)の磁気力で磁性粒子38がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されている。また、第1磁気ブラシ担持体37を回転可能なマグネットロールとし、このロールの外面に直接に磁性粒子38が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持しても良い。第1磁気ブラシ担持体37は、磁性粒子38が感光体1および第1回収ローラ24と接触するように配置する。
第2クリーニング補助手段70に設けられた第2磁気ブラシ担持体39も上記した第1磁気ブラシ担持体37と同様な構成を有している。すなわち、磁気ブラシを担持する回転可能なスリーブと、このスリーブ内に配設した固定のマグネットロール(磁石)とからなっている。または、第2磁気ブラシ担持体39を回転可能なマグネットロールとしている。マグネットロール(磁石)の磁気力でスリーブ外面またはグネットロールの外面に磁性粒子38を付着保持させている。この第2磁気ブラシ担持体39もまた、磁性粒子38が感光体1および第2回収ローラ28と接触するように配置する。
第1磁気ブラシ担持体37に担持されている磁性粒子38は、第1回収ローラ24に印加されているマイナス極性のバイアスにより第1回収ローラ24よりも絶対値が低い電位でマイナス極性に帯電している。また、第2磁気ブラシ担持体39に担持されている磁性粒子38は、第2回収ローラ28に印加されているマイナス極性のバイアスにより第2回収ローラ28よりも絶対値が低い電位でプラス極性に帯電している。
入り口シール17を通過した感光体上の転写残トナーが、第2クリーニング手段70へ移動すると、転写残トナーのうちマイナス極性の転写残トナーが第2磁気ブラシ担持体39の磁気ブラシと摺擦して静電的に付着する。磁気ブラシに付着したマイナス極性の転写残トナーは、第2回収ローラ28へ静電的に転移して回収される。
一方、第2磁気ブラシ担持体39の磁気ブラシに付着しなかった感光体上の転写残トナーは、第1磁気ブラシ担持体37が担持している磁気ブラシが感光体と摺擦している領域へ移動する。この領域で、転写残トナーのうちプラス極性の転写残トナーが第1磁気ブラシ担持体37の磁気ブラシによって捕捉される。第1磁気ブラシ担持体37の磁気ブラシによって捕捉されたプラス極性の転写残トナーは、第1回収ローラ24に静電的に転移して回収される。
一方、第2磁気ブラシ担持体39の磁気ブラシに付着しなかった感光体上の転写残トナーは、第1磁気ブラシ担持体37が担持している磁気ブラシが感光体と摺擦している領域へ移動する。この領域で、転写残トナーのうちプラス極性の転写残トナーが第1磁気ブラシ担持体37の磁気ブラシによって捕捉される。第1磁気ブラシ担持体37の磁気ブラシによって捕捉されたプラス極性の転写残トナーは、第1回収ローラ24に静電的に転移して回収される。
第1磁気ブラシ担持体37の磁気ブラシ、第2磁気ブラシ担持体39の磁気ブラシによって捕捉されなかった転写残トナーおよび、第1回収ローラ24から電荷注入を受けて、マイナス極性に反転して、磁気ブラシから再び感光体上に転移した転写残トナーは、クリーニングブレード22によって堰き止められて、感光体上から掻き落とされる。
また、第1クリーニング補助手段60および第2クリーニング補助手段70の感光体上の転写残トナーを静電的に捕捉する部材を図8に示すように、第1ローラ35、第2ローラ36としても良い。第1ローラ35及び第2ローラは、ゴムまたは発泡ポリウレタンからなっている。第1ローラ35は、第1回収ローラ24に印加されるマイナス極性のバイアスによって第1回収ローラ24よりも低いマイナスの電位を有しており、第2ローラ36は、第2回収ローラ28に印加されるプラス極性のバイアスによって第2回収ローラ28よりも低いプラスの電位を有している。第1ローラ35、第2ローラ36ともに、図示しない駆動手段により反時計回りに回転している。
入り口シール17を通過して第2ローラ36へ移動してきた感光体上の転写残トナーのうち、マイナス極性の転写残トナーは、第2ローラ36に静電的に捕捉される。そして、上述同様、回収ローラ28に静電的に転移する。第2ローラ36通過後の感光体上の転写残トナーのうちプラス極性の転写残トナーが第1ローラによって捕捉され、感光体上から除去される。
第1、第2ローラ35、36によって捕捉されなかった転写残トナーおよび、第1回収ローラから電荷注入を受けて、マイナス極性に反転して、第1ローラ35から再び感光体上に転移した転写残トナーは、クリーニングブレード22によって堰き止められて、感光体上から掻き落とされる。
入り口シール17を通過して第2ローラ36へ移動してきた感光体上の転写残トナーのうち、マイナス極性の転写残トナーは、第2ローラ36に静電的に捕捉される。そして、上述同様、回収ローラ28に静電的に転移する。第2ローラ36通過後の感光体上の転写残トナーのうちプラス極性の転写残トナーが第1ローラによって捕捉され、感光体上から除去される。
第1、第2ローラ35、36によって捕捉されなかった転写残トナーおよび、第1回収ローラから電荷注入を受けて、マイナス極性に反転して、第1ローラ35から再び感光体上に転移した転写残トナーは、クリーニングブレード22によって堰き止められて、感光体上から掻き落とされる。
この図8に示すクリーニングユニット20においても、第1ローラ35でプラス極性の転写残トナーをほとんど感光体から除去し、第2ローラ36でほとんどのマイナス極性の転写残トナーを感光体から除去することで、クリーニングブレードで堰き止める転写残トナーを0.05[mg/cm2]以下にすることができる。よって、クリーニングブレード22で転写残トナーのすり抜けが発生しても、スジ状の異常画像となることがない。また、環境変動によって、マイナス極性の転写残トナーが多くなったりプラス極性の転写残トナーが多くなったりしても、クリーニングブレード22で堰き止める転写残トナーが0.05[mg/cm2]を越えることを抑制することができる。
また、図9に示すように、第1ローラ35および第2ローラ36を発泡ポリウレタンからなる内層35a、36aとポリイミドチューブからなる表面層35b、36bとの2層構造としても良い。
上記図1〜図9に基づいて説明した実施例1のクリーニングユニット20は、第1クリーニング補助手段60でプラス極性の転写残トナーをほとんど感光体から除去し、第2クリーニング補助手段70でほとんどのマイナス極性の転写残トナーを感光体から除去することで、クリーニングブレード22で堰き止める転写残トナーを所定量(例えば、0.05[mg/cm2])以下にすることができる。よって、クリーニングブレード22で転写残トナーのすり抜けが発生しても、スジ状の異常画像となることがない。また、環境変動によって、マイナス極性の転写残トナーが多くなったりプラス極性の転写残トナーが多くなったりしても、第1および第2クリーニング補助手段でほとんどの転写残トナーを除去することができるので、クリーニングブレード22で堰き止める転写残トナーが所定量(例えば、0.05[mg/cm2])を越えることを抑制することができる。
[実施例2]
次に、実施例2のクリーニングユニットについて図10〜図22に基づき説明する。図10は、実施例2のクリーニングユニット120の1構成例を示す図である。なお、実施例1のクリーニングユニットと同一の構成については、同じ符号を付けている。また、以下に説明するのは、実施例2のクリーニングユニットの特徴点のみを説明し、実施例1と同様の部分については、説明を省略する。
次に、実施例2のクリーニングユニットについて図10〜図22に基づき説明する。図10は、実施例2のクリーニングユニット120の1構成例を示す図である。なお、実施例1のクリーニングユニットと同一の構成については、同じ符号を付けている。また、以下に説明するのは、実施例2のクリーニングユニットの特徴点のみを説明し、実施例1と同様の部分については、説明を省略する。
図10に示すように、実施例2のクリーニングユニット120は、第2クリーニング補助手段70を、第2除去手段たる固定ブラシ32のみとし、固定ブラシ32に付着した転写残トナーを回収する回収ローラや、回収ローラに付着した転写残トナーを排出スクリューへ掻き落とすスクレーパ部材を設けないようにしたものである。固定ブラシ32には、図示しない電源からプラス極性のバイアスが印加されている。また、固定ブラシ32の体積抵抗を、105〜106[Ω・cm]としており、第1ファーブラシ23の体積抵抗値108〜109[Ω・cm]よりも低くしている。また、上記固定ブラシ32には、図示しない電源装置から200[V]の直流(DC)電圧が印加されている。また、固定ブラシ32に印加する電圧を直流(DC)電圧に交流(AC)を重畳させたものでも良い。直流(DC)電圧に交流(AC)電圧を重畳させることで、固定ブラシ32通過後の感光体上の転写残トナーの帯電分布をシャープにすることができる。
入り口シール17を通過して、第2クリーニング補助手段70の固定ブラシ32に搬送されてきた感光体上の転写残トナーのうち、マイナス極性の転写残トナーの一部は、固定ブラシ32に静電的に吸着して感光体から除去される。また、感光体上マイナス極性の転写残トナーの一部は、固定ブラシ32から電荷が注入されてプラス極性に反転する。固定ブラシ32は、体積抵抗値を105〜106[Ω・cm]として比較的抵抗値を低くしているので、固定ブラシ32から感光体1へ流れる電流量が多くなる。すると、感光体上のマイナス極性の転写残トナーへ注入される電荷量も多くなり、多くの転写残トナーがプラス極性に反転して、固定ブラシ32に吸着せずに通過する。また、固定ブラシ32に印加する電圧を高くして、プラス極性に反転させる転写残トナー量を多くし、固定ブラシ32に吸着させる転写残トナーを少なくしても良い。
固定ブラシ32通過後の転写残トナーは、電荷が注入されてプラス極性に反転した転写残トナーと、固定ブラシ32に静電的に付着しなかったプラス極性の転写残トナーがほとんどとなっている。この固定ブラシ32通過後の転写残トナーが第1クリーニング補助手段60へ搬送されると、第1ファーブラシ23によってプラス極性の転写残トナーが静電的に捕捉されて感光体から除去される。第1ファーブラシ23に捕捉されたプラス極性の転写残トナーは、第1回収ローラ24に静電的に転移し、第1スクレーパ部材26によって掻き落とされる。また、第1ファーブラシ23に捕捉されたいくつかの転写残トナーは、第1回収ローラ24に転移する際の電荷注入でマイナス極性に反転して、感光体に再付着する。
感光体1に再付着した転写残トナーおよび、第1ファーブラシ23に捕捉されなかった転写残トナーは、クリーニングブレード22で堰き止められて、排出スクリュウ19へ掻き落とされる。
第2クリーニング補助手段70の固定ブラシ32に吸着したマイナス極性の転写残トナーは、時間とともに少しずつ固定ブラシ32から電荷が注入されてプラス極性に反転する。プラス極性に反転した転写残トナーは、固定ブラシ32から感光体へ転移して、第1クリーニング補助手段60へ搬送される。第1クリーニング補助手段60へ搬送された固定ブラシ32から感光体へ再付着した転写残トナーは、第1ファーブラシで捕捉されて回収手段たる第1回収ローラによって回収される。このように、第2クリーニング補助手段70の固定ブラシ32に吸着した転写残トナーの極性が反転して、感光体に随時付着していき、第1クリーニング補助手段60の第1回収ローラ24に随時回収される。
環境変動などで、マイナス極性の転写残トナーがほとんどとなっていても、第2クリーニング補助手段でマイナス極性の一部を固定ブラシ23に一時的に静電的に吸着させるとともに、一部の転写残トナーをプラス極性に反転させることで、第2クリーニング補助手段通過後のマイナス極性の転写残トナーをほとんど無くすことができる。これにより、単位時間あたりに多くの転写残トナーがクリーニングブレード22に堰き止められることが抑制され、スジ状の異常画像が生じるのを抑制することができる。一方、環境変動などで、プラス極性の転写残トナーがほとんどとなっていた場合は、実施例1のクリーニングユニットと同様に第1クリーニング補助手段で除去することで、クリーニングブレード22に単位時間あたりに多くの転写残トナーがクリーニングブレード22に堰き止められることが抑制される。これにより、スジ状の異常画像が生じるのを抑制することができる。
図11は、感光体の直径60[mm]、線速200mm/secの画像形成装置を、A4横送り、6%線画チャートの画像パターンを連続枚通紙をした時の固定ブラシへの入出力IDの関係を示した図である。このとき、固定ブラシ23に入力される転写残トナーは約0.05[mg/cm2]で、トナー帯電量分布は先に示した図36のように、約半分がプラス極性で、残りの半分がマイナス極性となっている。図11の○でプロットされたグラフは、固定ブラシ32へ入力される転写残トナーIDであり、図中×でプロットされたグラフは、固定ブラシ通過後の感光体上の転写残トナーIDを示している。
また、図12は、固定ブラシ通過後の感光体上の逆極性トナー(ここでは、マイナス極性)の個数を調べてものである。なお、サンプル数は、500個である。
また、図12は、固定ブラシ通過後の感光体上の逆極性トナー(ここでは、マイナス極性)の個数を調べてものである。なお、サンプル数は、500個である。
図11に示すように、20枚目までは、固定ブラシ通過後の感光体上の転写残トナーIDが、固定ブラシ32に入力される転写残トナーIDよりも少なくなっており、所定量のマイナス極性の転写残トナーが固定ブラシ32に吸着している。一方、通紙枚数が30枚以上になると、固定ブラシ32に入力される転写残トナーIDと固定ブラシ通過後の感光体上の転写残トナーIDとが同じ値を示しており、平衡状態となっている。しかし、図12を見ると、平衡状態となっていても、固定ブラシ通過後の感光体上のマイナス極性の転写残トナーの個数は、平衡状態前の個数とほとんど変化がないことがわかる。
このことから、固定ブラシ32に入力される転写残トナーが約0.05[mg/cm2](マイナス極性の転写残トナーが0.025[mg/cm2]以下)であれば、固定ブラシ32にマイナス極性のトナーを吸着させなくても、電荷注入だけで固定ブラシ通過後のマイナス極性の転写残トナーをほとんど無くすことができる。よって、転写残トナーが約0.05[mg/cm2](マイナス極性の転写残トナーが0.025[mg/cm2]以下)であれば、単位時間あたりに多くの転写残トナーがクリーニングブレード22に堰き止められることが抑制され、スジ状の異常画像が生じるのを抑制することができる。
このことから、固定ブラシ32に入力される転写残トナーが約0.05[mg/cm2](マイナス極性の転写残トナーが0.025[mg/cm2]以下)であれば、固定ブラシ32にマイナス極性のトナーを吸着させなくても、電荷注入だけで固定ブラシ通過後のマイナス極性の転写残トナーをほとんど無くすことができる。よって、転写残トナーが約0.05[mg/cm2](マイナス極性の転写残トナーが0.025[mg/cm2]以下)であれば、単位時間あたりに多くの転写残トナーがクリーニングブレード22に堰き止められることが抑制され、スジ状の異常画像が生じるのを抑制することができる。
次に、低温低湿環境下で、上述と同じ条件、A4横送り、6%線画チャートの画像パターンを連続枚通紙をした時の固定ブラシへの入出力IDの関係を調べた。このとき、固定ブラシ32に入力される転写残トナーは約0.07[mg/cm2]で、トナー帯電量分布は先に示した図39のように、転写残トナーのほとんどがマイナス極性となっている。
図13は、その結果を示し、図14は、固定ブラシ通過後の感光体上の逆極性トナー(ここでは、マイナス極性)の個数を調べてものである。
図13は、その結果を示し、図14は、固定ブラシ通過後の感光体上の逆極性トナー(ここでは、マイナス極性)の個数を調べてものである。
図13、図14からわかるように、通紙枚数が10枚以下のときは、マイナス極性の転写残トナーの一部が固定ブラシ32に吸着され、一部が固定ブラシ32からの電荷注入によってプラス極性に反転することで、固定ブラシ通過後の感光体上にマイナス極性の転写残トナーをほとんど無くすことができる。その結果、、単位時間あたりにクリーニングブレード22に堰き止められる転写残トナーの量を抑えることができ、スジ状の異常画像が生じるのを抑制することができる。
しかし、固定ブラシ32に入力される転写残トナーIDと固定ブラシ通過後の感光体上の転写残トナーIDとが平衡状態となる、即ち、固定ブラシ32で吸着する転写残トナーがほとんどなくなっている通紙枚数20枚以上となると、固定ブラシ通過後の感光体上の逆極性トナーが増えてしまっていた。このように、この大量のマイナス極性のトナーは、第1ファーブラシ23に捕捉されずに、クリーニングブレード22で堰き止められる。その結果、スジ状の異常画像が生じてしまう。
このような状態とならないように、実施例2のクリーニングユニット120においては、清掃モードを設けて、所定のタイミングで固定ブラシ32に印加する電圧値の絶対値を上げるように制御している。固定ブラシの電圧値の絶対値を上げることで、固定ブラシ32の吸着している転写残トナーへの電荷注入が促進される。その結果、固定ブラシ32に吸着している多くの転写残トナーの極性が反転して、感光体へ転移する。この転移した転写残トナーは、第1ファーブラシ23に捕捉されて、回収される。
このような清掃モードを設けることで、固定ブラシ32に吸着していた転写残トナーを無くすことができる。その結果、清掃モードを実行した後は、固定ブラシ32にマイナス極性の転写残トナーの一部を吸着させることができ、環境変動などによりマイナス極性の転写残トナーが多くなっていても、固定ブラシ通過後の転写残トナーのほとんどをプラス極性の転写残トナーにすることができる。
このような清掃モードを設けることで、固定ブラシ32に吸着していた転写残トナーを無くすことができる。その結果、清掃モードを実行した後は、固定ブラシ32にマイナス極性の転写残トナーの一部を吸着させることができ、環境変動などによりマイナス極性の転写残トナーが多くなっていても、固定ブラシ通過後の転写残トナーのほとんどをプラス極性の転写残トナーにすることができる。
清掃モードは、例えば、紙間で実行したり、通紙枚数をカウントして所定の枚数となったら実行したりする。
また、上記では、第2クリーニング補助手段70を固定ブラシ32としているが、図15に示すように、ファーブラシ41としても良い。このファーブラシ41は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転されている。このファーブラシ41にも図示しない電源からプラス極性のバイアスが印加されている。ファーブラシ41の体積抵抗は、108〜109[Ω・cm]としているが、これよりも低くしても良い。第2クリーニング補助手段をファーブラシ41として回転させることで、感光体上のマイナス極性の転写残トナーを固定ブラシ32よりも多く保持することができ、清掃モードの実施の間隔を延ばすことができる。
また、これらに限らず、図16に示すように第2クリーニング補助手段70をシート状の弾性部材33としても良い。シート状の弾性部材33は、シート状弾性部材33を保持するホルダ34に固定されて、感光体1に弾性的に当接している。シート状の弾性部材33の体積抵抗は、105〜106[Ω・cm]としている。このシート状弾性部材33においても、図示しない電源によってプラス極性のバイアスが印加されており、移動してきた感光体上のマイナス極性の転写残トナーの一部を一定期間保持すると、一部をプラス極性に反転させる。
また、図17に示すように、第1クリーニング補助手段60の感光体上の転写残トナーを捕捉する部材をゴムまたは発泡ウレタンなどのローラ35とし、第2クリーニング補助手段70を固定ブラシ32としたり、図18に示すように、第2クリーニング補助手段70をシート状弾性部材33としたり、図19に示すように第2クリーニング補助手段70もゴムまたは発泡ウレタンなどのローラ42としても良い。さらに、図20に示すように、第1クリーニング補助手段60の感光体上の転写残トナーを捕捉する部材を磁気ブラシとし、第2クリーニング補助手段70をシート状弾性部材33としたり、図21に示すように、第2クリーニング補助手段70を固定ブラシ32としても良い。
また、図22に示すように、第1クリーニング補助手段60の感光体上の転写残トナーを捕捉する部材と、第2クリーニング補助手段70とを発泡ポリウレタンからなる内層35a、36aとポリイミドチューブからなる表面層35b、36bとの2層構造としても良い。
また、図23に示すように、上記感光体1と上記クリーニングユニット20(120)とを枠体83内に一体に支持し、プリンタ本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ100としてもよい。なお、図23では、感光体1及びクリーニングユニット20(120)のほか、帯電ローラ3及び現像装置6も一体に支持したプロセスカートリッジであるが、少なくとも、感光体1及びクリーニングユニット20(120)を一体に支持したものであればよい。
上述では、感光体表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ3を、感光体1表面に所定の距離で非接触で配置されているが、図24に示すように感光体1に接触させても良い。また、帯電ローラ3に限らず、図25に示すようなコロナチャージャー3aで、感光体表面を帯電させるようにしても良い。また、帯電手段を図26に示すような磁気ブラシ3bとしたり、図27にようなファーブラシ3cとしたりしても良い。
次に、本実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体1について詳しく説明する。
本実施例の感光体1としては、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱し、この支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりアモルファスシリコン(a−Si)からなる光導電層を有するアモルファスシリコン系感光体(以下、「a−Si系感光体」と称する。)を用いることができる。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
本実施例の感光体1としては、導電性支持体を50℃〜400℃に加熱し、この支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、光CVD法、プラズマCVD法等の成膜法によりアモルファスシリコン(a−Si)からなる光導電層を有するアモルファスシリコン系感光体(以下、「a−Si系感光体」と称する。)を用いることができる。なかでもプラズマCVD法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にa−Si堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
上記a−Si系感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図28は、層構成を説明するための模式的構成図である。図28(a)に示すa−Si系感光体500は、支持体501の上にa−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502が設けられている。図28(b)に示すa−Si系感光体500は、支持体501の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503とから構成されている。図28(c)に示すa−Si系感光体500は、支持体501の上に、a−Si:H,Xからなり光導電性を有する光導電層502と、アモルファスシリコン系表面層503と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層504とから構成されている。図28(d)に示すa−Si系感光体500は、支持体501の上に、光導電層502が設けられている。該光導電層502はa−Si:H,Xからなる電荷発生層505ならびに電荷輸送層506とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層503が設けられている。
上記a−Si系感光体500の支持体501としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Al、Cr、Mo、Au、In、Nb、Te、V、Ti、Pt、Pd、Fe等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
上記支持体501の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体501としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体501は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10[μm]以上とされる。
上記支持体501の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体501としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体501は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は10[μm]以上とされる。
上記a−Si系感光体500には必要に応じて導電性の支持体501と光導電層502との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層504を設けるのがいっそう効果的である(図28(c))。すなわち、電荷注入阻止層504は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体501側より光導電層502側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層504には伝導性を制御する原子を光導電層502に比べ比較的多く含有させる。
上記電荷注入阻止層504の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5[μm]、より好ましくは0.3〜4[μm]、最適には0.5〜3[μm]とされるのが望ましい。
上記電荷注入阻止層504の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは0.1〜5[μm]、より好ましくは0.3〜4[μm]、最適には0.5〜3[μm]とされるのが望ましい。
上記光導電層502は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層502の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは1〜100[μm]、より好ましくは20〜50[μm]、最適には23〜45[μm]とされるのが望ましい。
上記電荷輸送層506は、光導電層502を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層506は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むa−SiC(H、F、O)からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性,電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
上記電荷輸送層506の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層506については、好ましくは5〜50[μm]、より好ましくは10〜40[μm]、最適には20〜30[μm]とされるのが望ましい。
上記電荷輸送層506の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層506については、好ましくは5〜50[μm]、より好ましくは10〜40[μm]、最適には20〜30[μm]とされるのが望ましい。
上記電荷発生層505は、光導電層502を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層505は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むa−Si:Hから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性,電荷輸送特性を有する。
上記電荷発生層505の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15[μm]、より好ましくは1〜10[μm]、最適には1〜5[μm]とされる。
上記電荷発生層505の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは0.5〜15[μm]、より好ましくは1〜10[μm]、最適には1〜5[μm]とされる。
上記a−Si系感光体500には必要に応じて、上述のようにして支持体501上に形成された光導電層502の上に、更に表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系表面層503を形成することが好ましい。このアモルファスシリコン系表面層503は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
上記アモルファスシリコン系表面層503の層厚としては、通常0.01〜3[μm]、好適には0.05〜2[μm]、最適には0.1〜1[μm]とされるのが望ましいものである。層厚が0.01[μm]よりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層503が失われてしまい、3[μm]を超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
上記アモルファスシリコン系表面層503の層厚としては、通常0.01〜3[μm]、好適には0.05〜2[μm]、最適には0.1〜1[μm]とされるのが望ましいものである。層厚が0.01[μm]よりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層503が失われてしまい、3[μm]を超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
上記a−Si系感光体500は、表面硬度が高く、半導体レーザ(770〜800[nm])などの長波長光に高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められない。このため、高速複写機やレーザービームプリンタ(LBP)などに用いるのに好適な電子写真用感光体である。
また、導電性支持体上に感光層を設けこの感光層の上に被覆された表面層にフィラーを含有させたり、電荷輸送物質を架橋型電荷輸送材料とした有機感光体を用いても良い。有機感光体の表面層を粒子状物質を含有したり、電荷輸送物質として架橋型電荷輸送材料を用いることで、耐磨耗性を上げることができる。
感光体の表面層としては、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルより選ばれる化合物の重合体もしくは共重合が挙げられる。また、表面層に含有するフィラーとしては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、無機フィラーが特に好ましく用いられる。有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、a−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは2種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。
導電性支持体としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダーまたはフィルムが用いられる。これらの支持体の上には、バリアー機能と下引機能をもつ下引層(接着層)を設けることができる。下引層は感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的被覆に対する保護などのために形成される。下引層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、等が知られている。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その膜厚は0.2〜2μm程度である。
感光層としては、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層との積層構造を有するもの、電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する単一の層から成るものなどがある。
電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることができる。
電荷輸送物質としては、架橋型電荷輸送材料を使用することが好ましい。具体的には、ピレン、N−エチルカルバゾール、N−イソプロピルカルバゾール、N−メチル−N−フェニルヒドラジノ−3−メチリデン−9−エチルカルバゾール、N,N−ジフェニルヒドラジノ−3−メチリデン−9−エチルカルバゾール、N,N−ジフェニルヒドラジノ−3−メチリデン−10−エチルフェノチアジン、N,N−ジフェニルヒドラジノ−3−メチリデン−10−エチルフェノキサジン、p−ジエチルアミノベンズアルデヒド−N,N−ジフェニルヒドラゾン、p−ジエチルアミノベンズアルデヒノ−2−メチルフェニル)−フェニルメタン等のトリアリールメタン系化合物、1,1−ビス(4−N,N−ジエチルアミノ−2−メチルフェニル)ヘプタン、1,1,2,2−テトラキス(4−N,N−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)エタン等のポリアリールアルカン類、およびトリアリールアミン類などを用いることができる。
次に、本実施形態の画像形成装置に好適に用いられるトナーについて、説明する。本実施形態においては、形状係数SF−1が100〜150である真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1が150を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
図29は、形状係数SF−1を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される。トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
次に、本発明のクリーニング装置をカラー画像形成装置に適用した例について、図30、図31を用いて説明する。
図30は、本発明のクリーニング装置をいわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置に適用した例を示す図である。この画像形成装置は、水平面上に設置したときに、水平方向に長尺な状態となるように、複数のローラ65、64、67に張架された中間転写ベルト69を備えている。この中間転写ベルト69は、図中矢印Dの向きに表面移動する。中間転写ベルト69における水平方向に延在する平面部分には、4つの感光体1Y、1M、1C、1Kが並んで配設されている。各感光体1の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ3、現像手段としての現像装置5、除電ランプ2、クリーニングユニット20(120)等が設けられている。また、この画像形成装置は、複数枚の記録材としての記録紙Pを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙Pは、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、2次転写ローラ66と中間転写ベルト69との間の2次転写領域に送り出される。
本画像形成装置において画像形成を行う場合、まず、各感光体1を図30中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写ベルト69を図30中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体1の表面を帯電ローラ3で一様に帯電した後、各感光体1の表面に対して画像データで変調されたレーザ4を照射して、各感光体1の表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体1の表面上の各色静電潜像には、現像装置5により各色トナーがそれぞれ付着し、これにより各色トナー像が形成される。この各色トナー像は、中間転写ベルト69上に互いに重なり合うように1次転写される。中間転写ベルト69上の各色トナー像は、互いに重なり合った状態で、2次転写ローラ66により2次転写領域に搬送されてきた記録紙P上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Pは、図示しない定着部に搬送され、記録紙Pを加熱、加圧して、記録紙P上のトナー像を記録紙Pに定着させる。定着後の記録紙Pは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の各感光体1の表面に残留した転写残トナーは、クリーニングユニット20(120)で除去される。また、中間転写ベルト69の表面に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット20(120)で除去される。
タンデム型のフルカラー画像形成装置において、感光体1の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとして、実施例1または2のクリーニングユニット20(120)を用いることで、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体1から除去することができる。転写紙に転写されずに中間転写ベルト69の表面に残留した転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーニングユニットとして、実施例1または2のクリーニングユニット20、120を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト69表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト69から除去することができる。
図31は、いわゆる1ドラム型のフルカラー画像形成装置である。この画像形成装置は、図示しない本体筐体内に、感光体1が収納されている。この感光体1の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ3、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、黒(K)の各色に対応した現像装置5C,5M,5Y,5K、中間転写手段としての中間転写部76、クリーニング手段としてのクリーニングユニット20(120)等が設けられている。また、この画像形成装置は、複数枚の記録材としての記録紙Pを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより1枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、2次転写部77と中間転写部76との間の2次転写領域に送り出される。
本画像形成装置において画像形成を行う場合、まず、感光体1を図31中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部76の中間転写ベルト76aを図31中時計方向に回転駆動する。そして、感光体1の表面を帯電ローラ3で一様に帯電した後、感光体1の表面に対してC用画像データで変調されたレーザ4を照射して、感光体2の表面にC用静電潜像を形成する。そして、このC用静電潜像を現像装置5CによりCトナーで現像を行う。これにより得られたC用トナー像は、中間転写部76の中間転写ベルト上に1次転写される。その後、感光体1の表面に残留した転写残トナーをクリーニングユニット20(120)で除去した後、再び感光体1の表面を帯電ローラ3で一様に帯電する。次に、感光体1の表面に対してM用画像データで変調されたレーザ4を照射して、感光体1の表面にM用静電潜像を形成する。そして、このM用静電潜像を現像装置5MによりMトナーで現像を行う。これにより得られたM用トナー像は、中間転写部76の中間転写ベルト上に既に1次転写されているC用トナー像と重なり合うようにして、中間転写ベルト上に1次転写される。以後、Y及びKについても、同様に中間転写ベルト上に1次転写する。このようにして互いに重なり合った状態の中間転写ベルト上の各色トナー像は、2次転写部77により2次転写領域に搬送されてきた記録紙P上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Pは、紙搬送ベルト79によって、図示しない定着部に搬送される。この定着部で、記録紙Pを加熱、加圧して、記録紙P上のトナー像を記録紙Pに定着させる。定着後の記録紙Pは、図示しない排紙トレー上に排出する。
この図31に示した1ドラム型のフルカラー画像形成装置において、感光体1の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとして、実施例1または2のクリーニングユニット20(120)を用いることで、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって、転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体1から除去することができる。また、転写紙に転写されずに中間転写ベルト76aの表面に残留した転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーニングユニットとして、実施例1または2のクリーニングユニット20(120)を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト76a表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト69から除去することができる。
また、図32に示すように、実施例1または2のクリーニングユニット20(120)を紙搬送ベルト81に付着したトナーを除去する紙搬送ベルトクリーニングユニットに用いても良い。用紙ジャムが起こると、感光体上のトナー像が紙搬送ベルト81に転写されてしまい、紙搬送ベルトが汚れてしまう。また、現像ローラ内の帯電量の低いトナーやプラスに帯電したトナーが感光体上紙間に付着する場合がある。この紙間に付着しているトナーは、紙搬送ベルト81に転写され、紙搬送ベルトを汚してしまう。紙ジャムなどによって、紙搬送ベルトに付着したトナーの一部は、転写ローラによって電荷が注入されて、極性が反転する。その結果、紙搬送ベルトに汚れとして転写されたトナーには、プラス極性とマイナス極性とが混在する。しかし、紙搬送ベルトクリーニングユニットとして、実施例1または2のクリーニングユニット20(120)を用いることで、プラス極性とマイナス極性とが混在している紙搬送ベルト上のトナーを良好に除去することができる。
(1)
以上、本実施形態のクリーニングユニットによれば、環境変動などが生じても、クリーニングブレードに堰き止められる単位時間あたりの転写残トナーの量を僅かにすることができるので、トナーのすり抜けが発生しても、スジ状異常画像が生じることがない。
(2)
また、本実施形態のクリーニングユニットは、上記第1除去手段で除去したトナーおよび上記第2除去手段で除去したトナーを回収手段たる回収ローラで回収するので、第1除去手段および第2除去手段に除去したトナーが溜まることがない。その結果、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(3)
実施例1のクリーニングユニットでは、上記第1除去手段に付着したトナーを第1回収手段たる第1回収ローラで回収し、上記第2除去手段に付着したトナーを第2回収手段たる第2回収ローラで回収している。これにより、各除去手段に付着した転写残トナーは随時回収ローラにされるため、各除去手段に転写残トナーが溜まることがない。その結果、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(4)
実施例2のクリーニングユニットでは、上記第2除去手段で除去したトナーを、第2除去手段で極性を反転させて、感光体に放出し第1除去手段に静電的に吸着させて、第1除去手段から第1奇襲ローラで回収するようにしている。このように、実施例2のクリーニングユニットでは第2回収ローラを設けないので、その分クリーニングユニットを小型化することができる。
(5)
また、実施例2のクリーニングユニットでは、第2除去手段を固定ブラシとしている。固定ブラシとすることで、ローラ状の部材よりも感光体の法線方向の長さを短くすることができ、クリーニングユニットをさらに小型化することができる。
(6)
また、第2除去手段をシート状弾性体としても、ローラ状の部材よりも感光体の法線方向の長さを短くすることができ、クリーニングユニットをさらに小型化することができる。
(7)
また、除去手段を回転可能なブラシローラとすることで、感光体との接触面積が増し、ブラシローラに多くの転写残トナーを溜めることができる。また、除去手段が回収ローラと接触している場合は、回収ローラとの接触箇所が刻々と変化する。よって、円周上まんべんなくブラシローラに付着した転写残トナーを除去することができ、ブラシローラの一箇所にトナーが溜まることがない。よって、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(8)
また、除去手段を回転可能なローラとしても、上記(7)と同様な効果を得ることができる。
(9)
また、上記第1除去手段には、マイナス極性の直流電圧が印加されており、上記第2除去手段には、プラス極性の直流電圧を印加して、第1除去手段と第2除去手段に印加する直流電圧の極性を異ならせている。これにより、第1除去手段は、マイナス極性の電位を有することとなり、感光体上のプラス極性のトナーを静電的に除去することができる。一方、第2除去手段は、プラス極性の電位を有することとなり、感光体上のマイナス極性のトナーを静電的に除去することができる。
(10)
また、第2除去手段に直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加することで、第2除去手段通過後の感光体上の転写残トナーの帯電分布をシャープかつ、帯電電位の絶対値を小さくすることができる。これにより、帯電電位の高い転写残トナーを無くすことができ、感光体に静電的に強く吸着する転写残トナーを無くすことができる。よって、第1除去手段で転写残トナーを良好に静電的に除去することができる。
(11)
また、少なくとも第1除去手段の抵抗を高くすることで、第1除去手段から感光体へ流れる電流量を少なくすることができる。これにより、感光体上の転写残トナーを第1除去手段で除去する際に、第1除去手段から転写残トナーに電荷が注入されて、極性が反転してしまうのを抑制することができる。これにより、第1除去手段で除去することができずに、クリーニングブレードで堰き止められる転写残トナー量が増えるのを抑制することができる。
(12)
また、上記第2除去手段の電気抵抗値を低くすることで、第2除去手段から感光体へ流れる電流量を多くすることができる。その結果、第2除去手段に搬送されてきた感光体上の転写残トナーに第2除去手段から電荷が注入されて、極性が反転する転写残トナーが多くなる。これにより、第2除去手段で除去する転写残トナーの量を少なくすることができる。よって、第2除去手段に転写残トナーが溜まるスピードが遅くすることができる。その結果、第2回収ローラを設けていない実施例2のクリーニングユニットの場合、清掃モードの実施のタイミングを遅らせることができる。
(13)
また、本実施形態の画像形成装置によれば、転写後の感光体に付着している転写残トナーを除去するクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位な画像を得ることができる。
(14)
また、転写体たる中間転写体をクリーニングするクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、転写紙に転写されずに中間転写体に残った2次転写残トナーを良好に除去することができる。
(15)
また、転写紙を担持して搬送する紙搬送ベルトのクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、紙搬送ベルトに付着した不要なトナーを良好に除去することができる。
(16)
また、1ドラム型のフルカラー画像形成装置のクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位なフルカラー画像を得ることができる。
(17)
また、タンデム型のフルカラー画像形成装置に上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを設けたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位なフルカラー画像を得ることができる。
(18)
また、トナーとして、形状係数SF−1が100〜150の真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率を高くすることができ、高品の画像を得ることができる。
(19)
また、感光体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いていることで、感光体の摩耗を抑制することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
(20)
また、感光体として、表面層又は感光層に粒子状物質を含有する材料からなるものを用いることでも、感光体の耐摩耗性を向上することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
(21)
また、感光体として、架橋型電荷輸送材料を有するものを用いることでも、感光体の耐磨耗性性を向上させることができる。
(22)
また、感光体と少なくとも上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを一体に備えたプロセスカートリッジとすることで、クリーニングユニットまたは感光体の交換を容易に行うことができる。
以上、本実施形態のクリーニングユニットによれば、環境変動などが生じても、クリーニングブレードに堰き止められる単位時間あたりの転写残トナーの量を僅かにすることができるので、トナーのすり抜けが発生しても、スジ状異常画像が生じることがない。
(2)
また、本実施形態のクリーニングユニットは、上記第1除去手段で除去したトナーおよび上記第2除去手段で除去したトナーを回収手段たる回収ローラで回収するので、第1除去手段および第2除去手段に除去したトナーが溜まることがない。その結果、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(3)
実施例1のクリーニングユニットでは、上記第1除去手段に付着したトナーを第1回収手段たる第1回収ローラで回収し、上記第2除去手段に付着したトナーを第2回収手段たる第2回収ローラで回収している。これにより、各除去手段に付着した転写残トナーは随時回収ローラにされるため、各除去手段に転写残トナーが溜まることがない。その結果、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(4)
実施例2のクリーニングユニットでは、上記第2除去手段で除去したトナーを、第2除去手段で極性を反転させて、感光体に放出し第1除去手段に静電的に吸着させて、第1除去手段から第1奇襲ローラで回収するようにしている。このように、実施例2のクリーニングユニットでは第2回収ローラを設けないので、その分クリーニングユニットを小型化することができる。
(5)
また、実施例2のクリーニングユニットでは、第2除去手段を固定ブラシとしている。固定ブラシとすることで、ローラ状の部材よりも感光体の法線方向の長さを短くすることができ、クリーニングユニットをさらに小型化することができる。
(6)
また、第2除去手段をシート状弾性体としても、ローラ状の部材よりも感光体の法線方向の長さを短くすることができ、クリーニングユニットをさらに小型化することができる。
(7)
また、除去手段を回転可能なブラシローラとすることで、感光体との接触面積が増し、ブラシローラに多くの転写残トナーを溜めることができる。また、除去手段が回収ローラと接触している場合は、回収ローラとの接触箇所が刻々と変化する。よって、円周上まんべんなくブラシローラに付着した転写残トナーを除去することができ、ブラシローラの一箇所にトナーが溜まることがない。よって、感光体上の転写残トナーを経時に渡り良好に除去することができる。
(8)
また、除去手段を回転可能なローラとしても、上記(7)と同様な効果を得ることができる。
(9)
また、上記第1除去手段には、マイナス極性の直流電圧が印加されており、上記第2除去手段には、プラス極性の直流電圧を印加して、第1除去手段と第2除去手段に印加する直流電圧の極性を異ならせている。これにより、第1除去手段は、マイナス極性の電位を有することとなり、感光体上のプラス極性のトナーを静電的に除去することができる。一方、第2除去手段は、プラス極性の電位を有することとなり、感光体上のマイナス極性のトナーを静電的に除去することができる。
(10)
また、第2除去手段に直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加することで、第2除去手段通過後の感光体上の転写残トナーの帯電分布をシャープかつ、帯電電位の絶対値を小さくすることができる。これにより、帯電電位の高い転写残トナーを無くすことができ、感光体に静電的に強く吸着する転写残トナーを無くすことができる。よって、第1除去手段で転写残トナーを良好に静電的に除去することができる。
(11)
また、少なくとも第1除去手段の抵抗を高くすることで、第1除去手段から感光体へ流れる電流量を少なくすることができる。これにより、感光体上の転写残トナーを第1除去手段で除去する際に、第1除去手段から転写残トナーに電荷が注入されて、極性が反転してしまうのを抑制することができる。これにより、第1除去手段で除去することができずに、クリーニングブレードで堰き止められる転写残トナー量が増えるのを抑制することができる。
(12)
また、上記第2除去手段の電気抵抗値を低くすることで、第2除去手段から感光体へ流れる電流量を多くすることができる。その結果、第2除去手段に搬送されてきた感光体上の転写残トナーに第2除去手段から電荷が注入されて、極性が反転する転写残トナーが多くなる。これにより、第2除去手段で除去する転写残トナーの量を少なくすることができる。よって、第2除去手段に転写残トナーが溜まるスピードが遅くすることができる。その結果、第2回収ローラを設けていない実施例2のクリーニングユニットの場合、清掃モードの実施のタイミングを遅らせることができる。
(13)
また、本実施形態の画像形成装置によれば、転写後の感光体に付着している転写残トナーを除去するクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位な画像を得ることができる。
(14)
また、転写体たる中間転写体をクリーニングするクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、転写紙に転写されずに中間転写体に残った2次転写残トナーを良好に除去することができる。
(15)
また、転写紙を担持して搬送する紙搬送ベルトのクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、紙搬送ベルトに付着した不要なトナーを良好に除去することができる。
(16)
また、1ドラム型のフルカラー画像形成装置のクリーニングユニットとして、上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを用いたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位なフルカラー画像を得ることができる。
(17)
また、タンデム型のフルカラー画像形成装置に上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを設けたので、スジ状の異常画像などが生じることなく高品位なフルカラー画像を得ることができる。
(18)
また、トナーとして、形状係数SF−1が100〜150の真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率を高くすることができ、高品の画像を得ることができる。
(19)
また、感光体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いていることで、感光体の摩耗を抑制することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
(20)
また、感光体として、表面層又は感光層に粒子状物質を含有する材料からなるものを用いることでも、感光体の耐摩耗性を向上することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
(21)
また、感光体として、架橋型電荷輸送材料を有するものを用いることでも、感光体の耐磨耗性性を向上させることができる。
(22)
また、感光体と少なくとも上記(1)〜(12)の特徴を有するクリーニングユニットを一体に備えたプロセスカートリッジとすることで、クリーニングユニットまたは感光体の交換を容易に行うことができる。
1:感光体ドラム
2:除電ランプ
3:帯電ローラ
4:レーザー光
6:現像装置
15:転写ローラ
16:分離爪
20:クリーニングユニット
21:ブレードホルダ
22:クリーニングブレード
23:第1ファーブラシ
24:第1回収ローラ
26:第1スクレーパ部材
27:第2ファーブラシ
28:第2回収ローラ
30:第2スクレーパ部材
31:搬送ガイド板
32:固定ブラシ
40:遮光板
60:第1クリーニング補助手段
70:第2クリーニング補助手段
2:除電ランプ
3:帯電ローラ
4:レーザー光
6:現像装置
15:転写ローラ
16:分離爪
20:クリーニングユニット
21:ブレードホルダ
22:クリーニングブレード
23:第1ファーブラシ
24:第1回収ローラ
26:第1スクレーパ部材
27:第2ファーブラシ
28:第2回収ローラ
30:第2スクレーパ部材
31:搬送ガイド板
32:固定ブラシ
40:遮光板
60:第1クリーニング補助手段
70:第2クリーニング補助手段
Claims (22)
- 表面移動する被清掃体の表面に接触して被清掃体に付着したトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えるクリーニング装置において、
該クリーニングブレードよりも該被清掃体の表面移動方向上流側に所定の極性を有するトナーを該被清掃体から静電的に除去する第1除去手段と、該第1除去手段よりも表面移動方向上流側に該第1除去手段が除去するトナーの極性と異なる極性のトナーを該被清掃体から静電的に除去する第2除去手段とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1のクリーニング装置において、
上記第1除去手段で除去したトナーおよび上記第2除去手段で除去したトナーを回収する回収手段を備えたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項2のクリーニング装置において、
上記回収手段は、上記第1除去手段に付着したトナーを回収する第1回収手段と、上記第2除去手段に付着したトナーを回収する第2回収手段とを備えたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項2のクリーニング装置において、
上記第2除去手段で除去したトナーは、該第2除去手段でトナーの極性を反転させて上記被清掃体へ放出し、該被清掃体へ放出されたトナーを上記第1除去手段に静電的に吸着させて、該第1除去手段から上記回収手段に回収されることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項4のクリーニング装置において、
上記第2除去手段を固定ブラシとしたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項4のクリーニング装置において、
上記第2除去手段をシート状弾性体としたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、
上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたブラシローラとしたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至6いずれかのクリーニング装置において、
上記第1除去手段および上記第2除去手段のうち、少なくとも第1除去手段を回転可能に支持されたローラ部材としたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至8いずれかのクリーニング装置において、
上記第1除去手段および上記第2除去手段には、それぞれ極性の異なる直流電圧が印加されることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至9いずれかのクリーニング装置において、
直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を上記第2除去手段に印加したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7または8のクリーニング装置において、
上記第1除去手段と上記第2除去手段とのうち少なくとも該第1除去手段の電気抵抗値が高抵抗であることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項7乃至9いずれかのクリーニング装置において、
上記第2除去手段の電気抵抗値が、上記第1除去手段よりも低いことを特徴とするクリーニング装置。 - 像担持体と、該像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、該像担持体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、転写後の像担持体に付着した転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
該クリーニング装置として、請求項1乃至12いずれか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。 - 請求項13の画像形成装置において、
上記転写体表面に付着した不要なトナーを除去する転写体クリーニング装置を有し、該転写体クリーニング装置として、請求項1乃至11いずれか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。 - 請求項13または14の画像形成装置において、
上記記録媒体を担持して搬送する紙搬送部材と、該紙搬送部材に付着した不要なトナーを除去する紙搬送部材クリーニング装置とを備え、該紙搬送部材クリーニング装置として、
請求項1乃至11いずれか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。 - 請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、
それぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、像担持体に各現像装置に収容されたトナー色に対応したトナー像を該像担持体に順次作成して、上記転写体に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置。 - 請求項13乃至15いずれかの画像形成装置において、
上記像担持体と、上記帯電手段と、上記潜像形成手段と、上記現像手段とを有する画像形成ユニットを複数備え、上記転写体または記録媒体に各画像形成ユニットで形成したそれぞれ異なる色のトナー像を順次重ね合わせてカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、
上記トナーとして、形状係数SF1が、100〜150のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、
上記像担持体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13乃至18いずれかの画像形成装置において、
上記像担持体として、表面層又は感光層が粒子状物質を含有する材料からなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項13乃至18のいずれかの画像形成装置において、
上記像担持体として、架橋型電荷輸送材料を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置 - 像担持体と少なくともクリーニング装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
該クリーニング装置として、請求項1乃至12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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005293010A JP2007101968A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | クリーニング装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005293010A JP2007101968A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | クリーニング装置および画像形成装置 |
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JP2007101968A true JP2007101968A (ja) | 2007-04-19 |
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ID=38028964
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JP2005293010A Withdrawn JP2007101968A (ja) | 2005-10-05 | 2005-10-05 | クリーニング装置および画像形成装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2005-10-05 JP JP2005293010A patent/JP2007101968A/ja not_active Withdrawn
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