JP2008096537A - 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
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Abstract
【解決手段】 電圧が印加されたクリーニングブラシ23のブラシ繊維31に、感光体1上のトナーを付着させて除去するクリーニング装置で、クリーニングブラシ23のブラシ繊維31が、内部が導電性材料32からなり、表面部が絶縁性材料33からなる。
【選択図】 図10
Description
このような問題は、クリーニング装置による被清掃体が感光体の場合に限らず、中間転写体を含めた像担持体、記録体を搬送する記録体搬送部材など、トナーが付着し得る表面移動体であれば発生し得る問題である。
を提供することである。
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、上記クリーニングブラシは、回転しながらトナーを除去するブラシローラ形状であって、該クリーニングブラシの上記ブラシ繊維は、該クリーニングブラシの回転方向後方に傾斜している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1または2のクリーニング装置において、上記クリーニングブラシに付着したトナーを除去する清掃手段を備える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1、2または3のクリーニング装置において、上記クリーニングブラシが上記被清掃体上のトナーを除去する位置に対して被清掃体表面移動方向上流側の該被清掃体の表面と対向する位置に、電圧が印加された導電性クリーニングブレードを備え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1、2、3または4のクリーニング装置において、上記被清掃体上のトナーが球形トナーである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5のクリーニング装置において、上記球形トナーの形状係数SF−1が、100〜150であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像をトナーにより現像しトナー増加する現像手段と、該潜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、転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該潜像担持体クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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8の発明は、請求項7の画像形成装置において、上記現像手段とし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、上記潜像担持体1つに対して該複数の現像装置が対向する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7の画像形成装置において、上記現像手段とし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、該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、該潜像担持体1つの対して該複数の現像装置のうち一つが対向することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該中間転写体クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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11の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体を該転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、該記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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12の発明は、請求項7、8、9、10または11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13の発明は、請求項7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、上記像担持体として、フィラーを分散させた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14の発明は、請求項7、8、9、10、11、12または13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使用した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の発明は、請求項7、8、9、10、11、12、13または14の画像形成装置において、上記像担持体として、充填剤で補強された表面層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16の発明は、像担持体と少なくともクリーニング手段とを一体に支持し、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、該クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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。
図1は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。プリンタ100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に示すように、プリンタ100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トナー像形成手段である現像手段としての現像装置6が配置されている。また、現像装置6により形成されたトナー像を記録媒体としての転写紙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1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であるクリーニング装置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。
帯電ローラ3によって一様帯電された感光体1の表面は、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。
供給スクリュ9及び攪拌スクリュ10の2本スクリュによって撹拌・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。
また、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。
プリンタ100では、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、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。帯電ローラ3、現像ローラ8、転写ローラ15及び詳細は後述するクリーニングブラシ23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。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、供給スクリュ9、攪拌スクリュ10、及び詳細は後述するトナー排出スクリュ19、クリーニングブラシ23、回収ローラ24も所定の方向に回転駆動される。
一方、転写後の感光体1の表面は、クリーニング装置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。
図1に示すように、クリーニング装置20は、ブラシ電源30からプラス電圧が印加されるクリーニングブラシ23を備えている。また、クリーニングブラシ23が感光体1上のトナーを除去する位置に対して感光体1表面移動方向上流側の感光体1表面と対向する位置には、ブレード電源29からマイナス電圧が印加された導電性のクリーニングブレード22備えている。
クリーニングブラシ23は、ブラシ回転軸23aを中心に回転駆動するブラシローラであり、ブラシ電源30はブラシ回転軸23aに電圧を印加する構成である。
図2は、感光体1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1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2に示すように、転写直前の感光体1表面上のトナーは、そのほとんどがマイナス極性に帯電している。転写時には、転写前からプラス極性に帯電していたトナーのほとんどはそのまま感光体1に付着する。さらに、転写前にマイナス極性に帯電していたトナーでも転写ローラ15に印加されたプラス極性の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することがある。よって、転写後の感光体1表面上の転写残トナーは図2に示すように、プラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。
図3は、感光体1表面移動時のクリーニングブレード22の説明図である。クリーニングブレード22との対向位置まで到達した転写残トナーのほとんどはクリーニングブレード22によって機械的に掻き落とされる。しかし、図3に示すように、クリーニングブレード22は感光体1の表面清掃時に所謂スティックスリップが発生し、転写残トナーの一部がクリーニングブレード22との対向部をすり抜けていく。
クリーニングブラシ23上に移動したトナーは、クリーニングブラシ23よりも更に高いプラス極性の電圧が回収電源28によって印加された回収ローラ24へ電位勾配によって移動する。回収ローラ24上に移動したトナーは回収ローラ用クリーニングブレード27により掻き落とされ、トナー排出スクリュ19でクリーニング装置20の外に排出又は現像装置6の内部に戻される。
クリーニングブレード22の電気抵抗は106〜108[Ω・cm]であり、感光体1との当接部の線圧は20〜40[g/cm]でカウンター方向に当接するように構成されている。クリーニングブレード22に電圧が印加されていない場合、クリーニングブレード22をすり抜けるトナーは感光体1とクリーニングブレード22との当接部の圧力で摩擦帯電される。そして、トナーの帯電電位分布はトナーの正規帯電極性(マイナス極性)側にシフトする。図4は、感光体1上に担持されたトナーの転写後における帯電電位分布と、クリーニングブレード22との対向部を通過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4に示すように、クリーニングブレード22との対向部を通過することにより、若干マイナス極性に帯電され、トナーの正規帯電極性側にシフトするが、それでもプラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。転写残トナーの帯電量分布は図4に示すようにブロードであるため、転写残トナーの全てが正規の帯電極性には帯電されない。
よって、全ての転写残トナーの帯電極性を正規の極性にする為には摩擦帯電以外の手段が必要となる。
図1に示すように、クリーニングブレード22にマイナス電圧が印加されていると、トナーがクリーニングブレード22と感光体1との間にはさまれたとき、クリーニングブレード22に印加された電圧でトナーに電流が流れ込む。そして、トナーは印加電圧側の極性に帯電してクリーニングブレード22を通過する。また、感光体1とクリーニングブレード22で形成された楔部の入り口と出口の微小ギャップ部の放電によりトナーは印加電圧と同極性に帯電する。
極性が片側に揃えられてクリーニングブレード22を通過したトナーは、トナーの帯電極性と逆極性(プラス極性)の電圧が印加されたクリーニングブラシ23により静電的に除去される。
帯電量分布は細川ミクロン製 E−スパートアナライザで計測したもので、縦軸が収集した個数に対する比率を、横軸がトナー1個の帯電量を表す。今回の収集個数は転写残トナーが少ない為トナー個数を500個とした。
図5は、使用環境が高温高湿(30[℃]、90[%])、常温常湿(20[℃]、50[%])、低温低湿(10[℃]、15[%])での現像後トナーの変化を示すグラフである。トナーはキャリアとの摩擦帯電で帯電される為、湿度が高くなると帯電しにくくなり帯電量が下がる。従って図5に示す帯電量分布は常温常湿に比べてより[0]に近づいてくる。また、低温低湿になればより帯電され分布がより「0」より離れてくる。
図6は高温高湿時、図7は低温低湿時の現像後トナーと転写残トナーを比較したものである。
図6に示す高温高湿時は図2(常温常湿)に比べ転写残トナーは+極性側が増加した分布になり、図7の低温低湿は図2(常温常湿)に比べ転写残トナーは−極性側が増加した分布になる。また、紙厚による転写条件等でも変化する。
画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう、高解像度を有することが要求されている。その達成手段の1つとしてより粒径を小さくしたトナーを用いることがあげられる。また、転写率向上のためにトナーの形状を不定形からより球に近い形状のものが使われるようになってきている。しかしながら、従来ブレードクリーニング方式では、小粒径トナーや球径のトナーをクリーニングすることは粒径が小さい事や、形状が球形である事から、すり抜けやすくクリーニング不良が発生しクリーニングが困難な状況である。
しかしながら小粒径トナーや、球形トナーを用いると画像品質が良くなるので、その使用形態としてクリーナレス方式等が提案されている。
また、ブレード方式で球形トナーをクリーニングする場合でも、線圧を極端に高くすれば(具体的には線圧:100[gf/cm]以上)クリーニングできるが、その分感光体ドラム、クリーニングブレードの寿命が極端に短くなる
通常の線圧(20[gf/cm])での感光体寿命(感光層が1/3程度削れる時の寿命)はΦ30で約10万枚、クリーニングブレード寿命(削れてクリーニング不良が発生する時の寿命)約12万枚である。
一方、高い線圧(100[gf/cm])の時は、感光体の寿命は約2万枚、でクリーニングブレードの寿命は約2万枚程度である。
ここで、図8、図9を用いて従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニング装置の課題について説明する。
図8は、従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニング装置20を備えたプリンタ100の概略構成図である。また、図9は従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニングブラシ23が備えるブラシ繊維31の断面図である。図9(a)は、従来のブラシ繊維31の一つ目の例であり、図9(b)は、従来のブラシ繊維31の二つ目の例である。図9に示すブラシ繊維31は、導電性材料32と絶縁性材料33とから形成されている。
図8に示す従来のクリーニング装置20も、本実施形態のクリーニング装置20と同様に、電圧が印加された導電性のクリーニングブレード22とその下流に静電クリーニング部材としてのクリーニングブラシ23を配置している。このクリーニング装置20では、転写残トナーの帯電極性を導電性のクリーニングブレード22で片側に揃え、クリーニングブラシ23でクリーニングさせている。しかし、感光体1からトナーを除去するクリーニングブラシ23のブラシ繊維が導電性材料の為、感光体1とクリーニングブラシ23間及びクリーニングブラシ23と回収ローラ24間でトナーへの電荷注入が発生し、クリーニング後の感光体1上に電荷注入されたトナーが多く残る。従ってクリーニング残トナーを少なくする為には電荷注入は限りなく少なくする必要がある。
電荷注入はブラシ繊維31内の導電性材料を通じてトナーに電流が流れ込む事で起きると考えられている。
よってい、図9(a)及び図9(b)のように、導電性材料32がブラシ繊維31の表層に分散されているものは、クリーニングブラシ23でクリーニングするときに、導電性材料32とトナーとが接触する確立が高く、トナーに電流が流れ込みトナーはクリーニングブラシ23に印加されている電圧の極性側に帯電する。
また、クリーニングブレード22により極性を制御する時、転写残トナーの帯電量分布が影響してくる。転写残トナーの帯電量分布が極端にプラス側に偏った場合は導電性クリーニングブレード22で極性制御しても帯電量が低いトナーが存在する。そして、そのトナーがクリーニングブラシ23へまた回収ローラ24へ移動するとき、すなわち図8中の領域Eまたは領域Fで電荷注入され容易に極性が反転する。極性が反転したトナーは感光体1に再び付着してクリーニング残トナーとして残る事になる。
図10は、本実施形態のクリーニング装置20が備えるクリーニングブラシ23の感光体1と接触する一本のブラシ繊維31の縦断面図である。また、図11は、クリーニングブラシ23のブラシ繊維31の断面図であり、図11(a)は、一つ目の実施例の断面図であり、図11(b)は、二つ目の実施例の断面図である。
図10及び図11に示すように、クリーニングブラシ23のブラシ繊維31は、内部が導電性材料32からなり、表面部が絶縁性材料33からなる二層構造の芯鞘構造となっている。このような芯鞘構造のブラシ繊維31は表面部である表層が絶縁性材料33の為、繊維の切断面以外は導電性材料32とトナーとが接触しない。これにより、クリーニングブラシ23から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができる。
図12は、内部が導電性材料32、表面部が絶縁性材料33からなる芯鞘構造のブラシ繊維31が、ブラシ回転軸23aに放射状に取り付けられた、所謂、直毛の場合の一本のブラシ繊維31の縦断面図である。図12中の矢印Bは、クリーニングブラシ23の回転方向、すなわち、ブラシ繊維31の移動方向を示す。図12に示すように、ブラシ繊維31が直毛であると、ブラシ繊維31先端の繊維の断面で導電性材料32とトナーTとが接触し、クリーニングブラシ23からトナーへの電荷注入が発生するおそれがある。
一方、ブラシ繊維31が斜毛であれば、図10に示すように、ブラシ繊維31内部の導電性材料32はトナーTとはほとんどい接触しない。これにより、感光体1からクリーニングブラシ23、クリーニングブラシ23から回収ローラ24へとトナーが移動する間、クリーニングブラシ23からトナーへの電荷注入を抑制することができる。
トナーへの電荷注入は、図8中の領域E及び領域Fで発生する。回収ローラ24に電圧が印加され、回収ローラ24からクリーニングブラシ23へ給電されトナーを感光体1上からクリーニングブラシ23へ移動させる。
領域Eでの電荷注入はトナーがブラシ繊維の導電材料と接触した瞬間に起き、帯電量の低いトナーは印加電圧側の極性に反転する為、クリーニングブラシ23には移動せず、そのままクリーニングブラシ23を通過してクリーニング残トナーとなる。また、帯電量の高いトナーでも電荷注入はするが、帯電量が高い為トナーの極性は反転せずクリーニングブラシ23に移動する。
一方、領域Fでは感光体1からクリーニングブラシ23へ移動した印加電圧と逆極性のトナーは、今度は回収ローラ24へ移動する。このとき、感光体1とクリーニングブラシ23間と同じ事が起き、帯電量の低いトナーは極性が反転し回収ローラ24へは移動せずクリーニングブラシ23上に残ったままクリーニングブラシ23の回転で再び感光体1と出会い、感光体1へ再度付着し、クリーニング残トナーとなり感光体1上に残る。
図13は、図8を用いて説明した構成から、転写部とクリーニングブレード22を外しクリーニングブラシ23への入力トナーを現像後のほぼ100[%]マイナス極性トナーにしてクリーニングさせた。
トナー像先端がクリーニングブラシ23と感光体1の接触部からクリーニングブラシ23の周長の2倍分(2回転)を過ぎた所で感光体1を停止し、クリーニングブラシ23の2周目に相当する感光体1上のトナーq/d分布を計測した。
クリーニングブラシ23がトナー像をクリーニングし始めてから1回転して感光体1と再び出会う時は、回収ローラ24とは1度接触しているのでクリーニングブラシ23と回収ローラ24との間での電荷注入は発生しておりクリーニングブラシ23が2回転した時の感光体1上のトナーq/d分布を計測すれば電荷注入の判断できる。
図15は、図14の構成のクリーニングブラシ23のブラシ繊維を、斜毛トした場合の概略構成図である。
縦軸のクリーニング残ID次のようにして求める。先ず、クリーニングブラシ23によってクリーニングした後の感光体1上のトナーをスコッチテープでテープ転写する。次に、このスコッチテープ紙上に貼り付けてそれを分光測色計(アムテック社製Xライト)で測定する。一方、スコッチテープでテープのみを紙上に貼り付けて分光測色計で測定し、感光体1上の反射濃度からスコッチテープでテープのみを引いた値がクリーニング残ID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16のグラフから解るように電荷注入がそれぞれ感光体1とクリーニングブラシ23との間、クリーニングブラシ23と回収ローラ24との間で発生している事がわかる。図15の構成の結果を見れば、クリーニングブラシ23のブラシ繊維として斜毛ブラシを使用すればほとんど電化注入が発生していない事がわかる。
・回収ローラ材質:SUS、径:Φ10[mm]
・ブラシ材質:導電性ポリエステル、幅:5[mm]、毛足長さ:[5mm]
・ブラシの感光体への食いこみ量:1[mm]
・ブラシ原糸抵抗:108[Ω・cm]
・ブラシ植毛密度:10[万本/inch2]
・回収ローラブレード当接角度:20[°]
・回収ローラへ喰い込み量:1[mm]
・回収ローラブレード材質:ポリウレタンゴム
クリーニングブラシ23の斜毛方法は、通常の直毛(軸に対して放射状)状態からクリーニングブラシ23の径と同じの内径に作られた冶具に熱を加えながら回転させてブラシ繊維31を永久的に変形させる事でブラシ繊維31を傾斜させる。
ブラシ回転軸23aからブラシ繊維31先端までの長さは、直毛の場合より長くしておく必要がある。
また、ブラシ繊維31が曲がった形状でなくとも、ブラシの付け根からブラシの先端までの長さがブラシの付け根から感光体1表面までの距離よりも十分に長く、感光体1に対してブラシ繊維31の側面が接触し、先端部が接触しない程度の長さのブラシ繊維31を備え、感光体1表面に対してカウンター方向に回転するクリーニングブラシ23であれば、ブラシ繊維31の先端部がトナーと接触することを抑制することができ、クリーニングブラシ23からトナーへの電荷注入を抑制することができる。
クリーニングブレード22は感光体1とカウンター方向で当接し、当接角度は20[°]、当接圧は[20g/cm]で構成されている。また、クリーニングブレード22は板金のブレード支持部材21上に接着された板状によって構成され、厚みが2[mm]、自由長が7[mm]、JIS−A硬度計で60〜80、反発弾性は30[%]である。なお、この値以外でも適用可能である。
クリーニングブレード22によるトナーの除去は、100[%]クリーニングできず、トナーのすり抜け量が多少増減しても問題はない。以上は、除去するトナーが粉砕トナーである場合について説明したが、球形トナーでも同様である。
また、クリーニングブレード22、クリーニングブラシ23、回収ローラ24への印加電圧の極性は上述した実施形態とは逆でも可能である。
以下、回収ローラ24上の球形トナーの除去について説明する。
回収ローラ24はクリーニングブラシ23に付着したトナーをクリーニングブラシ23と回収ローラ24との間の電位勾配で回収ローラ24へ転位させる機能があれば良い訳で、表面は導電性であればよく、感光体1とは異なり材料の選択肢は多い。そこで、回収ローラ24の表面を摩擦係数の低い材料でコーティングしたり、金属ローラに摩擦係数の低い導電性チューブを巻いたりして、耐磨耗性を高め、回収ローラ用クリーニングブレード27の当接圧を高く設定することにより球形トナーでも容易に除去できる。
耐磨耗性を高める構成として、具体的にはフッ素コーティングやPVDF、PFAチューブを巻いた回収ローラ24にすればよい。
本実施形態で用いる感光体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。
アモルファスシリコン系電荷注入阻止層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。
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。
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。
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アモルファスシリコン系表面層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。
つまり次式、
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・(1)
によって定義されるものである。
また、図23は、形状係数SF−2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−2は、図19に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を二次元平面上に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで割って、100/4πを乗じた値で表される。
つまり次式、
SF2={(PELI)2/AREA}×(100/4π)
によって定義されるものである。
なお、本実施形態でのSF−2は、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い、トナー像を100回無作為にサンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介して、ニコレ社製画像解析装置(LUSEX3)に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
図25は、本発明のクリーニング装置20をいわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタ100に適用した例を示す図である。このプリンタ100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(Y,M,C,K)、現像手段としての現像装置6(Y,M,C,K)、除電ランプ2(Y,M,C,K)、クリーニング装置20(Y,M,C,K)等が設けられている。また、プリンタ100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、二次転写ローラ66と中間転写ベルト69との間の二次転写領域に送り出される。
また、クリーニングブラシ23は、回転しながらトナーTを除去するブラシローラ形状であって、クリーニングブラシ23のブラシ繊維31が、クリーニングブラシ23の回転方向(図中矢印B方向)後方に傾斜していることにより、ブラシ繊維31の先端が感光体1上のトナーTと接触すること防止し、ブラシ繊維31の先端部が切断面となっている場合の、ブラシ繊維31先端部の導電性材料32からトナーTへの電荷注入を防止することができる。
また、クリーニングブラシ23に付着したトナーを除去する清掃手段としての回収ローラ24を備えることにより、クリーニングブラシ23によるクリーニング性を維持することができる。
また、クリーニングブラシ23が感光体1上のトナーを除去する位置に対して感光体1表面移動方向上流側の感光体1の表面と対向する位置に、クリーニングブラシ23とは電圧が印加された導電性のクリーニングブレード22を備えることにより、ブレードの機械的な摺擦により転写残トナーのほとんどを除去することができる。さらに、クリーニングブラシ23とは電圧が印加されていることにより、クリーニングブレード22の当接部を通過するトナーの帯電極性をクリーニングブラシ23とは逆極性に揃えることができる。
また、トナーとして球形トナーを用いることにより高画質化を測ることができ、機械的なクリーニングでは粉砕トナーよりもクリーニングが困難である球形トナーであってもクリーニング装置20を用いてクリーニングすることにより、良好なクリーニングを行うことができる。
また、球形トナーとして、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1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。
また、プリンタ100が備える感光体1を清掃する潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置20を用いることにより、感光体1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る。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、プリンタ100が1ドラム型のフルカラー画像形成装置である場合の潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置20を用いることにより、感光体1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る。感光体1上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、感光体1上の転写残トナーが他の色の現像装置6内に混入することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、プリンタ100がタンデム型のフルカラー画像形成装置である場合の潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置20を用いることにより、各感光体1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る。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、中間転写体である中間転写ベルト69をクリーニングする中間転写体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置20と同様の構成を備えた中間転写ベルトクリーニング装置120を用いることにより、中間転写ベルト69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る。中間転写ベルト69上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、中間転写ベルト69上の転写残トナーが他の色の感光体1に付着することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、転写紙を搬送する記録媒体搬送部材である紙搬送ベルト81をクリーニングする記録媒体搬送部材クリーニング手段ととして、本実施形態のクリーニング装置20と同様の構成を備えた搬送ベルトクリーニング装置220を用いることにより、紙搬送ベルト81上に付着したトナーを良好にクリーニングすることができる。紙搬送ベルト81上に付着したトナーを良好にクリーニングできることにより、転写紙の裏汚れを防止することができる。
また、感光体1として、表面層又は感光層にフィラーを分散させた材料からなるものを用いることでも、感光体1の膜削れ量を低減することができ、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。
また、感光体1が充填剤で補強された表面層を有する誘起感光体または架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体、又はその両方の特徴を有する有機感光体で有るので、感光体の膜削れ量が低減できる。
また、感光体1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1の膜削れ量を低減することができ、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。
また、感光体1と少なくともクリーニング装置20とを一体に備えたプロセスカートリッジ300とすることで、クリーニング装置20及び感光体1をプリンタに対して容易に着脱することができる。これにより、交換時の操作性が向上する。
2 除電ランプ
3 帯電ローラ
6 現像装置
8 現像ローラ
15 転写ローラ
19 トナー排出スクリュ
20 クリーニング装置
22 クリーニングブレード
23 クリーニングブラシ
23a ブラシ回転軸
24 回収ローラ
27 回収ローラ用クリーニングブレード
28 回収電源
29 ブレード電源
30 ブラシ電源
31 ブラシ繊維
32 導電性材料
33 絶縁性材料
69 中間転写ベルト
81 紙搬送ベルト
100 プリンタ
120 中間転写ベルトクリーニング装置
220 搬送ベルトクリーニング装置
300 プロセスカートリッジ
Claims (16)
- 表面移動する被清掃体上のトナーを、電圧が印加されたクリーニングブラシのブラシ繊維に付着させることにより除去するクリーニング装置において、
該クリーニングブラシの該ブラシ繊維が、内部が導電性材料からなり、表面部が絶縁性材料からなる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、
上記クリーニングブラシは、回転しながらトナーを除去するブラシローラ形状であって、
該クリーニングブラシの上記ブラシ繊維は、該クリーニングブラシの回転方向後方に傾斜していることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1または2のクリーニング装置において、
上記クリーニングブラシに付着したトナーを除去する清掃手段を備えることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1、2または3のクリーニング装置において、
上記クリーニングブラシが上記被清掃体上のトナーを除去する位置に対して被清掃体表面移動方向上流側の該被清掃体の表面と対向する位置に、電圧が印加された導電性クリーニングブレードを備えることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1、2、3または4のクリーニング装置において、
上記被清掃体上のトナーが球形トナーであることを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項5のクリーニング装置において、
上記球形トナーの形状係数SF−1が、100〜150であることを特徴とするクリーニング装置。 - 潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の静電潜像をトナーにより現像しトナー増加する現像手段と、
該潜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、
転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該潜像担持体クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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7の画像形成装置において、
上記現像手段とし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、
上記潜像担持体1つに対して該複数の現像装置が対向することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7の画像形成装置において、
上記現像手段とし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、
該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、
該潜像担持体1つの対して該複数の現像装置のうち一つが対向することを特徴とする画像形成装置。 - 像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、
二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該中間転写体クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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。 - 像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
該記録媒体を該転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、
該記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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7、8、9、10または11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7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、
上記像担持体として、フィラーを分散させた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7、8、9、10、11、12または13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使用したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7、8、9、10、11、12、13または14の画像形成装置において、
上記像担持体として、充填剤で補強された表面層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手段とを一体に支持し、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、
該クリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6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。
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