JP2008225198A - Cleaning device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、電子写真式複写装置、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関し、詳しく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の構造に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying apparatus, a printer, a facsimile machine, and a multifunction machine, and more particularly to a structure of a cleaning apparatus that removes toner remaining on an image carrier.
従来、像担持体表面を帯電手段によって正または負の電荷で一様に帯電させた後、形成する画像に応じた露光を行って静電潜像を形成し、この静電潜像とは逆極性に帯電したトナーを現像装置より供給してトナー像を形成し、転写手段により転写材または中間転写体にトナー像を転写する電子写真形成方法が知られている。この方法では、像担持体上に残存したトナーをクリーニング装置によって除去し、像担持体上にトナーが残存していない状態で再び帯電させることにより像担持体上での静電潜像の再形成を可能としている。ここで用いられるクリーニング装置としてはブレード方式や導電性または絶縁性のブラシローラ方式が知られており、構成が簡単で安価なブレード方式が広く採用されている。 Conventionally, the surface of the image carrier is uniformly charged with a positive or negative charge by a charging unit, and then an electrostatic latent image is formed by performing exposure according to the image to be formed. There is known an electrophotographic forming method in which a toner charged to a polarity is supplied from a developing device to form a toner image, and the toner image is transferred to a transfer material or an intermediate transfer member by a transfer unit. In this method, the toner remaining on the image carrier is removed by a cleaning device, and the electrostatic latent image is re-formed on the image carrier by charging again in a state where no toner remains on the image carrier. Is possible. As a cleaning device used here, a blade method or a conductive or insulating brush roller method is known, and a blade method that is simple and inexpensive is widely used.
この画像形成により得られる画像として最近では高画質化が進んできており、使用されるトナーとしては小粒のものが多用される傾向にある。また、トナーの製造方法においても省エネ化が進み重合工法が主流となっており、この重合工法ではトナーを異形化する工程を必要としない球形形状で使用することによりコストダウンを図ることができる。さらにトナーを球形とすることにより転写効率が向上し、残存トナーとして廃棄されるトナーが減少することでより一層の省エネ効果向上が期待されている。上述したブレード方式のクリーニング装置によって重合工法で製造された小粒かつ球形のトナーを像担持体上より除去するためには、像担持体表面に対してブレードを強く圧接させないと小粒かつ球形のトナーがブレードをくぐり抜けてしまうため、ブレード及び像担持体表面の摩耗が従来よりも速くなってしまうと共に、像担持体を駆動する駆動手段の駆動トルクを大きくしなくてはならないという問題点がある。 As an image obtained by this image formation, image quality has been improved recently, and small toner particles tend to be used frequently. Further, in the toner manufacturing method, energy saving has progressed and the polymerization method has become the mainstream, and in this polymerization method, the cost can be reduced by using a spherical shape that does not require a step of deforming the toner. Furthermore, it is expected that the transfer efficiency is improved by making the toner spherical, and the energy saving effect is further improved by reducing the amount of toner discarded as the remaining toner. In order to remove the small and spherical toner produced by the polymerization method from the above-described blade type cleaning device from the image carrier, the small and spherical toner must be brought into strong contact with the surface of the image carrier. Since the blade passes through the blade, the wear of the blade and the surface of the image carrier becomes faster than before, and the driving torque of the driving means for driving the image carrier must be increased.
上述の問題点を解決すべく、像担持体へのダメージを低減しつつ小粒かつ球形のトナーを効率よく除去するクリーニング装置として、静電気力によりトナーを吸着させる静電ブラシローラを用いるクリーニング装置が提案されている。また、他のクリーニング装置として、第1クリーニングブラシロールとこれに吸着された極性のトナーを回収する手段とからなる第1クリーニング手段及び第2クリーニングブラシロールとこれに吸着されたトナーや紙粉を回収する手段とからなる第2クリーニング手段を有するクリーニング手段と、転写手段とクリーニング手段との間にコロナ照射手段を有するクリーニング装置が例えば「特許文献1」に、ドラム用のブラシクリーナ組立体においてブラシ装入部室と一方の側面より真空吸引される真空吸引サイクロン室とを密接合する技術が例えば「特許文献2」に、第1及び第2のクリーニングブレードを有し第1のクリーニングブレードに電圧を印加するクリーニング装置が例えば「特許文献3」にそれぞれ開示されている。
In order to solve the above problems, a cleaning device using an electrostatic brush roller that adsorbs toner by electrostatic force is proposed as a cleaning device that efficiently removes small and spherical toner while reducing damage to the image carrier. Has been. Further, as another cleaning device, a first cleaning means and a second cleaning brush roll comprising a first cleaning brush roll and means for collecting the toner of the polarity adsorbed thereto, and toner and paper dust adsorbed thereon are used. A cleaning device having a second cleaning device comprising a collecting device, and a cleaning device having a corona irradiation device between the transfer device and the cleaning device are disclosed in, for example, “
「特許文献1」に開示された技術では、コロナ照射手段からオゾンが発生して環境汚染してしまうという問題点及び装置が大型化してしまうという問題点がある。「特許文献2」に開示された技術では、ブラシ全体を覆う構造であるために風量が大きな真空吸引装置が必要となり装置が大型化してしまうという問題点がある。「特許文献3」に開示された技術では、極性が片側であるために全てのトナーや紙粉を除去することができないという問題点がある。
In the technique disclosed in “
従来のブラシローラを用いるクリーニング装置では、転写後の残留トナーが電荷を有しているためブラシにトナーとは逆極性の電荷を印加して吸着除去を行っている。一般的には転写時におけるバイアス電圧が正極性であるため、現像後の負極性トナーがブラシに吸着され、吸着されなかったトナーは後工程にすり抜けていく。しかし、残留トナーの電荷は転写電圧によって転写媒体間で生じる放電の影響により正極性及び負極性の双方が混在する場合が多い。そこで図16に示すように、像担持体としての感光体ドラム2の周面をクリーニングするクリーニングブラシとして符号22a,22bで示す2本を設け、何れか一方に正極性の電圧を他方に負極性の電圧を印加する構成としていた。また他の構成として図17に示すように、極性制御部材26を感光体ドラム2の周面に接触配置して残留トナーの極性を正または負の何れかに揃え、クリーニングブラシ22には揃えた極性とは逆極性の電圧を印加して吸着する構成等が知られている。
In a conventional cleaning device using a brush roller, the residual toner after transfer has a charge, and therefore, a charge having a polarity opposite to that of the toner is applied to the brush for adsorption removal. In general, since the bias voltage at the time of transfer is positive, the negative toner after development is adsorbed by the brush, and the toner that is not adsorbed passes through to the subsequent process. However, the charge of the residual toner often has both positive polarity and negative polarity due to the influence of the discharge generated between the transfer media due to the transfer voltage. Therefore, as shown in FIG. 16, two
上述した何れの構成においても、感光体ドラム2より除去した残留トナーはクリーニングブラシ22,22a,22bより除去しないとブラシの付け根である芯金近傍にトナーが蓄積されてトナーによるローラ化が進行するため、ブラシに付着したトナーは何等かの方法で除去する必要がある。この除去方法として、ブラシ全体を覆う部材の内部を真空吸引して回収する方法、図16及び図17に示すように、クリーニングブラシ22,22a,22bにクリーニングローラ23,23a,23bを接触配置させトナーを静電的にクリーニングローラ23,23a,23bに転写し、クリーニングローラ23,23a,23bからブレード24,24a,24bでトナーを機械的に除去する方法等が挙げられる。
In any of the above-described configurations, if the residual toner removed from the
上述の方法では、真空吸引ではクリーニングブラシ全体を覆って吸引するために吸引器の容量が大きくなり装置が大型化すると共に騒音が大きくなるという問題点がある。またクリーニングローラ及びブレードを設ける構成では部品点数が多くなると共に装着スペースが大きく必要となり、装置の大型化すると共にコストアップしてしまうという問題点がある。 In the above-described method, vacuum suction covers the entire cleaning brush for suction, so that there is a problem that the capacity of the suction device is increased, the size of the apparatus is increased, and noise is increased. Further, in the configuration in which the cleaning roller and the blade are provided, there are problems that the number of parts is increased and a large installation space is required, which increases the size of the apparatus and increases the cost.
本発明は上述の問題点を解決し、クリーニング性能を向上しつつ装置の小型化及び低コスト化を実現可能なクリーニング装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a cleaning device that solves the above-described problems and that can reduce the size and cost of the device while improving the cleaning performance.
請求項1記載の発明は、像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置において、ブラシ状部材と、複数の貫通孔を有し前記ブラシ状部材が植設される基材と、前記基材に接続された吸引手段とを有することを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a cleaning device for cleaning residual toner on an image carrier, a brush-like member, a base material having a plurality of through holes and in which the brush-like member is implanted, and the base material And suction means connected to.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のクリーニング装置において、さらに前記ブラシ状部材が導電性を有しており、前記ブラシ状部材に電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the cleaning device according to the first aspect, the brush-like member further has conductivity, and has a voltage applying means for applying a voltage to the brush-like member. .
請求項3記載の発明は、請求項2記載のクリーニング装置において、さらに前記残留トナーの極性を制御する極性制御部材を有することを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the cleaning apparatus according to the second aspect, further comprising a polarity control member that controls the polarity of the residual toner.
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか1つに記載のクリーニング装置において、さらに前記ブラシ状部材はそれぞれ剛性の異なる複数のブラシによって構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the cleaning apparatus according to any one of the first to third aspects, the brush-like member is composed of a plurality of brushes having different rigidity.
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか1つに記載のクリーニング装置において、さらに前記ブラシ状部材は接着剤が塗布された前記基材上に複数のブラシを静電的に植毛することにより作成されることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the cleaning device according to any one of the first to fourth aspects, the brush-like member further electrostatically places a plurality of brushes on the base material coated with an adhesive. It is created by flocking.
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか1つに記載のクリーニング装置と像担持体とを有するプロセスカートリッジであることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is a process cartridge having the cleaning device according to any one of the first to fifth aspects and an image carrier.
請求項7記載の発明は、請求項6記載のプロセスカートリッジにおいて、さらに前記像担持体は保護層と電荷輸送層とを有し、前記保護層または前記電荷輸送層を構成するバインダ樹脂が架橋構造を有することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the process cartridge according to the sixth aspect, the image carrier further includes a protective layer and a charge transport layer, and the binder resin constituting the protective layer or the charge transport layer is a crosslinked structure. It is characterized by having.
請求項8記載の発明は、請求項6または7記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置であることを特徴とする。
The invention described in
請求項9記載の発明は、請求項6または7記載のプロセスカートリッジを複数有する画像形成装置であることを特徴とする。 A ninth aspect of the invention is an image forming apparatus having a plurality of process cartridges of the sixth or seventh aspect.
請求項10記載の発明は、請求項8または9記載の画像形成装置において、さらに形状係数SF1が100〜150であるトナーが用いられることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth or ninth aspect, a toner having a shape factor SF1 of 100 to 150 is further used.
本発明によれば、ブラシ状部材を像担持体と接触させるだけで良好なクリーニング機能を得ることができ、構成を大幅に簡易化することによりクリーニング装置を小型化及び低コスト化することができると共に、ブラシ状部材がブレード方式のように強い圧接力で像担持体の表面に接触しないので、像担持体の寿命を延ばすことができる。 According to the present invention, a good cleaning function can be obtained simply by bringing a brush-like member into contact with an image carrier, and the cleaning device can be reduced in size and cost by greatly simplifying the configuration. At the same time, since the brush-like member does not contact the surface of the image carrier with a strong pressure as in the blade system, the life of the image carrier can be extended.
図1は、本発明の一実施形態を採用した画像形成装置を示している。同図において画像形成装置1は、装置本体の内部に像担持体としての感光体ドラム2を有しており、その周囲には感光体ドラム2の表面を帯電させる帯電ローラ3、一様に帯電された感光体ドラム2の表面にレーザ光線で静電潜像を形成する露光装置4、感光体ドラム2の表面に帯電したトナーを供給して静電潜像をトナー像に現像する現像装置6、転写ベルト5aを有し感光体ドラム2上に形成されたトナー像を記録紙9に転写させる転写装置5、トナー像転写後に感光体ドラム2上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置7、感光体ドラム2上の残留電位を除去する除電装置8等が配設されている。
FIG. 1 shows an image forming apparatus employing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, an
上述の構成において、帯電ローラ3によって表面を一様に帯電された感光体ドラム2は露光装置4によって静電潜像を形成され、現像装置6によって現像されてその表面にトナー像を形成される。このトナー像は、装置本体下部に設けられた給紙装置10よりレジストローラ対11を介して給送された記録紙9に転写装置5によって転写され、トナー像が転写された記録紙9は定着装置12に送られてトナー像を定着された後、排紙ローラ対13によって後工程に送られる。感光体ドラム2はクリーニング装置7によって残留トナーを除去された後、除電装置8によって除電されて次の画像形成プロセスに供される。転写装置5は、転写ベルト5a上に残留したトナーをベルトクリーニング装置5bによってクリーニングされる。
In the above configuration, the
図2は、感光体ドラム2の周辺を拡大して示した概略図である。同図に示すように、クリーニング装置7はその内部に本発明の特徴部であるクリーニング部材14を有している。以下、このクリーニング部材14について説明する。
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing the periphery of the
図3は、本発明の第1の実施形態に用いられるクリーニング部材を示している。クリーニング部材14は、中空円筒状の基材14aの周面にブラシ状部材14bを植設して構成されている。基材14aには複数の貫通孔14cが形成されており、基材14aの一端には図示しない吸引手段が接続されるジョイント14dが圧入あるいは溶着等の方法により一体的に設けられている。クリーニング部材14はクリーニング装置7の内部に回転自在に設けられており、ブラシ状部材14bの先端が感光体ドラム2の周面に接触する態様で配置されている。クリーニング部材14は、図示しない駆動手段によって感光体ドラム2と同方向または逆方向に回転駆動される。なお、クリーニング部材14を感光体ドラム2に連れ回りする構成としてもよい。
FIG. 3 shows the cleaning member used in the first embodiment of the present invention. The
図4に示すように、転写後に感光体ドラム2上に残った残留トナー15は、感光体ドラム2とクリーニング部材14との相対速度差及びブラシ状部材14bの剛性によって跳ね上げられる。跳ね上げられた残留トナー15は質量が小さいために瞬時に舞い上がり、図示しない吸引手段によって吸引された空気の流れに乗って移動し、貫通孔14c及びジョイント14dを通過して回収される。基材14aとしては、金属または樹脂製のものあるいはワイヤメッシュ等を用いることができる。
As shown in FIG. 4, the
上述の構成によれば、クリーニング部材14を感光体ドラム2と接触させるだけで良好なクリーニング機能を得ることができ、従来のようにクリーニングハウジングから搬送スクリュによって廃棄トナータンクへ残留トナーを回収する構造に比して構成を大幅に簡易化することができ、クリーニング装置を小型化及び低コスト化することができる。また、クリーニング部材14がブレード方式のように強い圧接力で感光体ドラム2の表面に接触しないので、感光体ドラム2の耐久性を確保することができ寿命を延ばすことができる。
According to the above-described configuration, a good cleaning function can be obtained simply by bringing the cleaning
図5は、本発明の第2の実施形態に用いられるクリーニング部材16を示している。このクリーニング部材16は、中空構造の基材16aにブラシ状部材16bを植設して構成されており、ブラシ状部材16bが植設される基材16aの植設面には複数の貫通孔16cが形成されている。基材16aの一端には図示しない吸引手段が接続されるジョイント部16dが形成されている。クリーニング部材16はクリーニング装置7の内部に固定されており、ブラシ状部材16bの先端が感光体ドラム2の周面に接触する態様で配置されている。
FIG. 5 shows the cleaning
上述の構成により、クリーニング部材14に比して感光体ドラム2とブラシ状部材16bとの相対速度は小さくなるものの、感光体ドラム2が回転しながらブラシ状部材16bを通過することにより感光体ドラム2上の残留トナー15が跳ね上げられ、跳ね上げられた残留トナー15は図示しない吸引手段によって吸引された空気の流れに乗って移動して貫通孔16c及びジョイント部16dを通過して回収され、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらにこの第2の実施形態によれば、第1の実施形態におけるクリーニング部材14の回転駆動手段を省略できコストを低減できると共に、基材16aの開口面積が小さくなるので吸引手段として低出力のものを使用することができ、コスト低減及び省スペース化を達成することができる。
Although the relative speed between the
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。現像後のトナーは、本来は負極性であるため、転写電圧として正極性の電圧を印加すれば記録媒体上に全て転写されるが、転写電圧により生じる放電の影響により残留トナー15は正極性と負極性とが混在した状態となる。この分布を示しているのが図6であり、図6において横軸は極性を縦軸はトナーの数をそれぞれ示している。本実施形態ではこの極性を利用し、図7に示すように、クリーニング部材17に負の電圧を印加すると共にクリーニング部材18に正の電圧を印加する構成としている。各クリーニング部材17,18はクリーニング部材14と同様に構成されており、複数の貫通孔17c,18cを有する基材17a,18aに導電性のブラシ状部材17b,18bを植設して構成され、それぞれ図示しない吸引手段に接続されている。各クリーニング部材17,18は、各ブラシ状部材17b,18bが感光体ドラム2の表面に接触する態様でクリーニング装置7の内部に回転自在に設けられている。各クリーニング部材17,18は、図示しない駆動手段によって回転駆動する構成、感光体ドラム2と連れ回りする構成の何れを採用してもよい。導電性のブラシ状部材17b,18bとしては体積抵抗値105〜1010Ωcmのものが望ましく、被覆している部材から導電材が露出していないことが重要である。これは、導電材が被覆部材より露出しているとその箇所から接している残留トナー15に電荷が流れ、残留トナー15がブラシ状部材17b,18bと同極性となって吸着が行われないためである。またブラシ状部材17b,18bの太さは、感光体ドラム2になじんで残留トナー15と接触するために直径15〜40μmのものが望ましい。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the toner after development is inherently negative in polarity, if a positive voltage is applied as a transfer voltage, all of the toner is transferred onto the recording medium. However, the
上述の構成により、クリーニング部材17には正極性の残留トナー15が、クリーニング部材18には負極性の残留トナー15がそれぞれ静電的に吸着し、全ての残留トナーを感光体ドラム2上より除去することができ、クリーニング部材14よりもクリーニング効果をより一層向上することができる。本実施形態においても、各クリーニング部材17,18に代えてクリーニング部材16と同様に固定配置されたクリーニング部材を用いる構成としてもよい。
With the above-described configuration, the positive
上述したように、転写工程において放電を受けた残留トナー15は両極性に分布しているが、この残留トナー15を片側の極性に制御することによりクリーニング部材を単一にすることができる。図8に残留トナー15の極性制御分布の一例を示す。同図において、転写後の残留トナー15は左図に示すように両極性に分布しているが、極性制御部材により残留トナー15に電荷を注入することにより右図に示すように極性を片側に寄せることができる。
As described above, the
図9は本発明の第4の実施形態を示している。この第4の実施形態は、第3の実施形態で示したクリーニング部材18を用い、感光体ドラム2上の残留トナー15に接触する態様で極性制御部材19を配設している。極性制御部材19には電圧が印加されており、極性制御部材19を通過した残留トナー15には負極性が帯電される。極性制御部材19としては、導電性ブレード、導電性ブラシ、導電性フィルム等の感光体ドラム2の表面を傷つけないものが用いられる。また極性制御部材として、コロナ放電部材を用いても容易に極性を一律に制御することができる。極性を片側に寄せられた残留トナー15は、逆極性に帯電されたクリーニング部材18によって良好に除去される。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the cleaning
上述の構成によれば、極性制御部材19によって感光体ドラム2上の残留トナー15を片側に寄せることができるので、単一のクリーニング部材18によって全ての残留トナー15を除去することができ、構成を簡易化することができる。本実施形態においても、クリーニング部材18に代えてクリーニング部材16と同様に固定配置されたクリーニング部材を用いる構成としてもよい。
According to the above configuration, the
実機において、低温定着化を目的として低融点トナーを用いる場合があるが、この場合にはクリーニング性は良好であるが樹脂成分や外添剤が像担持体に付着してフィルミングが発生し易い。また、画像の解像度を上げることを目的として小粒径トナーを用いる場合があるが、この場合にはクリーニング性が低下する。これらはトナーと像担持体との相互作用によって生じる現象であるが、トナー除去を目的とする場合にはブラシ状部材の剛性を低くすることにより像担持体と馴染み易くしてブラシ状部材とトナーとの接触確率を上げる必要がある一方、フィルミング成分の除去を目的とした場合にはブラシ状部材の剛性を高めて異物除去を行う必要がある。 In an actual machine, a low melting point toner may be used for the purpose of fixing at a low temperature. In this case, although the cleaning property is good, the resin component and the external additive adhere to the image carrier and filming is likely to occur. . In some cases, a toner having a small particle diameter is used for the purpose of increasing the resolution of the image, but in this case, the cleaning property is deteriorated. These are phenomena that occur due to the interaction between the toner and the image carrier. For the purpose of toner removal, the brush-like member is made less rigid to make it easier to become familiar with the image carrier and the brush-like member and the toner. On the other hand, for the purpose of removing the filming component, it is necessary to increase the rigidity of the brush-like member to remove foreign matter.
図10は、本発明の第5の実施形態に用いられるクリーニング部材20を示している。このクリーニング部材20は、中空円筒状の基材20aの周面にブラシ状部材20bを植設して構成されており、基材20aには複数の貫通孔20cが形成されている。基材20aの一端には図示しない吸引手段が接続される図示しないジョイント部が設けられている。ブラシ状部材20bは、高剛性のブラシを集めた高剛性領域20Aと、低剛性のブラシを集めた低剛性領域20Bとが交互に配列されている。高剛性領域20Aと低剛性領域20Bとの比率は、製品の狙いにより変化する。省エネ志向であれば低融点系のトナーを使用するためにフィルミングが生じ易くなることにより高剛性領域20Aの比率が多くなり、高解像度志向であれば小粒径トナーを使用するために低剛性領域20Bの比率が多くなる。
FIG. 10 shows a cleaning
上述の構成によれば、剛性の異なるブラシ状部材を同一基材上に配置することによりその機能を分離させることができ、残留したトナーの除去だけではなくフィルミングや像流れの原因となる異物をも除去することができ、安価な構成で高機能なクリーニング装置を提供することができる。 According to the above-described configuration, the functions can be separated by arranging brush-like members having different rigidity on the same base material, and not only residual toner is removed but also foreign matter that causes filming and image flow. Can be removed, and a highly functional cleaning device can be provided with an inexpensive configuration.
ここで、図11を用いて上述したクリーニング部材14,17,18,20の作成方法を説明する。先ず、複数の貫通孔を有する金属メッシュまたはパンチングメタル材を円筒形に形成してパイプ21aを形成する。このパイプ21aの端部にメクラ栓21b及びジョイント21cをそれぞれ圧入して溶接することにより基材21を作成する。次に、基材21上に接着剤を塗布し、予め3〜6mm程度の長さに切断したブラシ繊維を、静電力を用いて基材21に対して法線方向に植毛する。このとき、ブラシ繊維として剛性の高いものと剛性の低いものとを適宜の比率で混合させることにより、上述したクリーニング部材20と同様のものを作成することができる。他の作成方法としては、曲面状の基材21に直接植毛するのではなく、プラスチックや金属等の平坦なメッシュ部材にブラシ繊維を予め植毛し、この植毛された部材を所定の寸法に切断して基材21に巻き付けることにより、生産性を向上することができる。また、クリーニング部材16のような固定のクリーニング部材においても、像担持体の幅方向に対向してハウジングを設け、ハウジング前部に上述したプラスチックや金属等の平坦なメッシュ部材にブラシ繊維を予め植毛し切断したフィルタブラシを接合し、ハウジング後部に吸引手段が接続される吸引口を設けることにより容易に作成することができる。
Here, a method of creating the
上述の構成によれば、基材上にブラシ状部材が植毛されることにより形成されるクリーニング部材を容易に作成することができ、製造コストを低減することができる。また、メッシュ部材にブラシ繊維を予め植毛したフィルタブラシを用いることによりクリーニング部材の作成がさらに容易となり、製造コストをより一層低減することができる。 According to the above-described configuration, the cleaning member formed by flocking the brush-like member on the base material can be easily created, and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the use of a filter brush in which brush fibers are pre-planted in the mesh member makes it easier to create the cleaning member, and the manufacturing cost can be further reduced.
最近では、電子写真法による画像形成においてデジタル化及び複合化が進んでいるため高画質化への要求が今まで以上に増大しており、画質再現性向上を目的としたトナーの小粒径化が求められていると共に、製造時における環境負荷低減についても要望が強くなってきている。これまでトナー製造方法としては溶融混練粉砕法が主流であったが、トナーを小粒径にするほど生産性が低下して製造コストが上昇すると共に、製造時における環境負荷が大きくなるという問題点があった。そこで、最近では小粒径かつシャープな粒径分布制御が比較的容易であり着色剤及びワックス等を内包する構造制御が可能な重合法が注目されている。しかし、重合法は通常の工程ではトナーの形状係数であるSF1が小さくなるために今までのブレード方式ではクリーニングできないという問題点があった。そこで、重合法において異形化工程を設けてSF1を大きくし、ブレード方式によりクリーニング可能なものを製造しているが、異形化工程はコストアップしてしまうという問題点がある。 Recently, as digitalization and complexization have progressed in image formation by electrophotography, the demand for higher image quality has increased more than ever, and toner particle size reduction aimed at improving image quality reproducibility. In addition, there is a growing demand for reducing environmental impact during manufacturing. Conventionally, the melt-kneading and pulverizing method has been the main toner production method. However, the smaller the toner particle size, the lower the productivity and the higher the production cost, and the greater the environmental impact during production. was there. Therefore, recently, a polymerization method has been attracting attention because it is relatively easy to control the particle size distribution with a small particle size and sharpness and can control the structure including a colorant and wax. However, the polymerization method has a problem in that it cannot be cleaned by the conventional blade method because SF1 which is the shape factor of the toner becomes small in a normal process. Therefore, in the polymerization method, a deforming step is provided to increase SF1, and a product that can be cleaned by a blade method is manufactured. However, there is a problem that the deforming step increases the cost.
ここで、トナーの形状係数SF1とは、球状物質形状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を2次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長さMXLNGの2乗を図形面積AREAで除し、100π/4を乗じた値で示される。つまり、次式によって定義されるものである。
SF1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)
SF1の値が100の場合、トナー形状は真球となり、SF1が大きくなるほど不定形となる。一般的にトナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナー、あるいはトナーと像担持体との接触状態が点接触となるため、トナー同士の吸着力が弱くなることで流動性が高くなり、またトナーと像担持体との吸着力も弱くなり転写率が向上する。
Here, the toner shape factor SF1 is a numerical value indicating the ratio of the roundness of the spherical substance shape, and the square of the maximum length MXLNG of the elliptical figure formed by projecting the spherical substance on a two-dimensional plane is a figure. Divided by the area AREA and multiplied by 100π / 4. That is, it is defined by the following formula.
SF1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4)
When the value of SF1 is 100, the toner shape is a true sphere, and becomes larger as SF1 increases. Generally, when the shape of the toner is close to a sphere, the contact state between the toner and the toner or between the toner and the image carrier becomes point contact. The attracting force between the toner and the image carrier is also weakened, and the transfer rate is improved.
本実施形態で示した画像形成装置1において、有機溶媒中にウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂を含む結着樹脂または着色剤を含有したトナー組成物を溶解あるいは分散させ、水溶媒体中で粒子化すると共に重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄、乾燥して得られたトナーを用いた。球形トナーを得る製造方法として、上述の製造方法以外にも公知の乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いてもよく、粉砕法で得られたトナーを熱処理によって球形化処理したものを用いてもよい。
In the
上述の構成とすることにより、今までのクリーニング方式では完全に除去することができなかったトナーを使用することが可能となり、転写効率が上昇して廃棄トナーが減少することで省エネ効果を得ることができる。 By adopting the above-described configuration, it becomes possible to use toner that could not be completely removed by the conventional cleaning method, and an energy saving effect can be obtained by increasing transfer efficiency and reducing waste toner. Can do.
上述したブラシ方式のクリーニング部材は、従来のブレード方式のクリーニング部材に比して像担持体との接触圧力が大幅に小さくなっているが、ブラシ部材を高速で回転させると経時的に像担持体の表面が摩耗する。そこで像担持体の長期寿命を確保するため、像担持体を構成する保護層または電荷輸送層のバインダ樹脂として架橋構造を有するものを用いることにより、耐久性を向上させることが可能となる。 The above-described brush-type cleaning member has a significantly lower contact pressure with the image carrier than the conventional blade-type cleaning member. However, when the brush member is rotated at a high speed, the image carrier over time. Wear on the surface. Therefore, in order to ensure the long life of the image carrier, the durability can be improved by using a binder resin for the protective layer or the charge transport layer constituting the image carrier, which has a crosslinked structure.
具体的には、架橋構造の形成に関して1分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマを使用し、光や熱エネルギを用いて架橋反応を起こさせ、3次元の網目構造を形成する。この網目構造がバインダ樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するのである。電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上述した反応性モノマとして全て若しくは一部に電荷輸送機能を有するモノマを使用することは非常に有効であり、これにより網目構造中に電荷輸送部位が形成され、保護層としての機能を十分に発現することが可能となる。電荷輸送機能を有する反応性モノマとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有するケイ素原子とを少なくとも1つずつ含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いても2種以上併用して用いてもよい。 Specifically, a reactive monomer having a plurality of crosslinkable functional groups in one molecule is used to form a crosslink structure, and a crosslink reaction is caused using light or heat energy to form a three-dimensional network structure. To do. This network structure functions as a binder resin and exhibits high wear resistance. From the viewpoint of electrical stability, printing durability, and life, it is very effective to use a monomer having a charge transporting function as a whole or part of the reactive monomer described above. A transport site is formed, and the function as a protective layer can be sufficiently expressed. A reactive monomer having a charge transport function includes a compound containing at least one charge transport component and a silicon atom having a hydrolyzable substituent in the same molecule, and a charge transport component and a hydroxyl group in the same molecule. A compound containing a group, a compound containing a charge transporting component and a carboxyl group in the same molecule, a compound containing a charge transporting component and an epoxy group in the same molecule, and a charge transporting component in the same molecule Examples thereof include compounds containing an isocyanate group. These charge transport materials having a reactive group may be used alone or in combination of two or more.
さらに好ましくは、電荷輸送機能を有するモノマとして、電気的及び化学的に安定性が高いこと、キャリアの移動速度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマが有効に利用される。これ以外に、塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギ化や摩擦係数低減等の機能付与の目的で、1官能基及び2官能基の重合性モノマ及び重合性オリゴマを併用することができる。これらの重合性モノマ及び重合性オリゴマとしては公知のものが使用可能である。 More preferably, as the monomer having a charge transport function, a reactive monomer having a triarylamine structure is effectively used because of its high electrical and chemical stability and a high carrier moving speed. Other than this, for the purpose of imparting functions such as viscosity adjustment during coating, stress relaxation of the cross-linked charge transport layer, low surface energy and reduced friction coefficient, monofunctional and bifunctional polymerizable monomers and polymerizability Oligomers can be used in combination. As these polymerizable monomers and polymerizable oligomers, known ones can be used.
また、本発明においては熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には熱エネルギのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合とがあり、より低温で効率よく反応を進行させるためには開始剤を添加することが好ましい。光により重合させる場合は光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギのみで反応が進行することはごく稀であり、一般的には光重合開始剤が併用される。この場合の重合開始剤とは、主に波長400nm以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお本発明においては、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。 In the present invention, the hole transporting compound is polymerized or cross-linked using heat or light. When the polymerization reaction is performed by heat, the polymerization reaction proceeds only with thermal energy and a polymerization initiator is required. In order to advance the reaction efficiently at a lower temperature, it is preferable to add an initiator. In the case of polymerization by light, it is preferable to use ultraviolet rays as light, but it is rare that the reaction proceeds only with light energy, and a photopolymerization initiator is generally used in combination. In this case, the polymerization initiator mainly absorbs ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less to generate active species such as radicals and ions, and initiates polymerization. In the present invention, the aforementioned heat and photopolymerization initiator can be used in combination.
上述のように形成した網目構造を有する電荷輸送層は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きくなり、あまり厚膜化するとクラック等が生じてしまう場合がある。このような場合には、保護層を積層構造として下層である感光層側には低分子分散ポリマの保護層を使用し、上層である表面側には架橋構造を有する保護層を形成してもよい。 The charge transport layer having a network structure formed as described above has high wear resistance, but has a large volume shrinkage during the crosslinking reaction, and if it is too thick, cracks and the like may occur. In such a case, a protective layer of a low molecular weight dispersion polymer is used on the lower photosensitive layer side as a protective layer, and a protective layer having a crosslinked structure is formed on the upper surface side. Good.
以下、上述した保護層の具体例を示す。
<像担持体A>
上述した感光体ドラム2において、保護層塗工液及び膜厚作成条件を下記のように代えた以外は感光体ドラム2と同様に像担持体Aを作成した。
メチルトリメトキシシラン182部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン40部、2−プロパノール225部、2%酢酸106部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート1部を混合し、保護層用の塗布液を調製した。この塗布液を上述した電荷輸送層の上に塗布した後乾燥させ、110℃、1時間の加熱硬化を行って膜厚3μmの保護層を形成した。
<像担持体B>
上述した感光体ドラム2において、保護層塗工液及び膜厚作成条件を下記のように代えた以外は感光体ドラム2と同様に像担持体Bを作成した。
正孔輸送性化合物(図12参照)30部、アクリルモノマ(図13参照)及び光重合開始剤(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)0.6部をモノクロロベンゼン50部/ジクロロメタン50部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製した。この塗料をスプレーコーティング法により上述した電荷輸送層上に塗布し、メタルハライドランプを用いて500mV/cm2の光強度で30秒間硬化させることにより膜厚5μmの表面保護層を形成した。
Hereinafter, specific examples of the protective layer described above will be shown.
<Image carrier A>
In the
182 parts of methyltrimethoxysilane, 40 parts of dihydroxymethyltriphenylamine, 225 parts of 2-propanol, 106 parts of 2% acetic acid, and 1 part of aluminum trisacetylacetonate were mixed to prepare a coating solution for a protective layer. This coating solution was applied on the above-described charge transport layer and then dried, followed by heat curing at 110 ° C. for 1 hour to form a protective layer having a thickness of 3 μm.
<Image carrier B>
In the
30 parts of a hole transporting compound (see FIG. 12), an acrylic monomer (see FIG. 13) and 0.6 part of a photopolymerization initiator (1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone) were mixed with 50 parts of monochlorobenzene / 50 parts of dichloromethane. It melt | dissolved in the mixed solvent and prepared the coating material for surface protection layers. This paint was applied on the above-described charge transport layer by spray coating, and cured for 30 seconds at a light intensity of 500 mV / cm 2 using a metal halide lamp, thereby forming a surface protective layer having a thickness of 5 μm.
上述した構成によれば、像担持体の保護層または電荷輸送層を構成するバインダ樹脂が架橋構造を有することにより像担持体の耐摩耗性が向上し、高剛性のブラシ部材を有するクリーニング部材によるクリーニングにおいても像担持体表面が摩耗劣化しないため、像担持体の寿命を延ばすことができる。 According to the above-described configuration, the binder resin constituting the protective layer or the charge transport layer of the image carrier has a crosslinked structure, whereby the wear resistance of the image carrier is improved, and the cleaning member having a high-rigidity brush member is used. Even during cleaning, the surface of the image carrier is not worn out and the life of the image carrier can be extended.
図14は、本発明の第6の実施形態を示している。この第6の実施形態では、図1に示した感光体ドラム2、帯電ローラ3、現像装置6、クリーニング装置7、除電装置8をプロセスカートリッジ25として一体的に構成し、このプロセスカートリッジ25を画像形成装置1の装置本体に対して着脱可能な構成としている。
FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, the
上述の構成によれば、感光体ドラム2周辺の部材を一体化することにより画像形成装置1の小型化を図ることができると共に、プロセスカートリッジ25が画像形成装置1の装置本体に対して着脱可能であることからメンテナンス時あるいはトラブル発生時における作業性を大幅に向上することができる。
According to the above configuration, the
図15は、本発明の第7の実施形態を示している。この第7の実施形態では、画像形成装置1に代えて第6の実施形態で示したプロセスカートリッジを複数(本形態では4個)備えた画像形成装置26としている。プロセスカートリッジ25Bには黒色のトナーが、プロセスカートリッジ25Yには黄色のトナーが、プロセスカートリッジ25Cには青色のトナーが、プロセスカートリッジ25Mには赤色のトナーがそれぞれ内蔵されている。
FIG. 15 shows a seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, instead of the
上述の構成とすることにより、画像形成装置26の小型化を図ることができると共に作業性を向上することができ、フルカラー画像を容易に得ることが可能となる。
With the above-described configuration, the
上述した各実施形態では、画像形成装置1,26として電子写真複写装置を用いた例を示したが、本発明が適用可能な画像形成装置としてはこれに限られず、本発明をプリンタ、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に適用することももちろん可能である。
In each of the above-described embodiments, an example in which an electrophotographic copying apparatus is used as the
1,26 画像形成装置
2 像担持体(感光体ドラム)
7 クリーニング装置
14a,16a,17a,18a,20a 基材
14b,16b,17b,18b,20b ブラシ状部材
19 極性制御部材
25 プロセスカートリッジ
1,26
7
Claims (10)
ブラシ状部材と、複数の貫通孔を有し前記ブラシ状部材が植設される基材と、前記基材に接続された吸引手段とを有することを特徴とするクリーニング装置。 In a cleaning device for cleaning residual toner on an image carrier,
A cleaning apparatus, comprising: a brush-like member; a base material having a plurality of through holes; and the suction member connected to the base material.
前記ブラシ状部材が導電性を有しており、前記ブラシ状部材に電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1.
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the brush-like member has conductivity, and has a voltage applying unit that applies a voltage to the brush-like member.
前記残留トナーの極性を制御する極性制御部材を有することを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 2, wherein
A cleaning device comprising a polarity control member for controlling the polarity of the residual toner.
前記ブラシ状部材はそれぞれ剛性の異なる複数のブラシによって構成されていることを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to any one of claims 1 to 3,
The brush-like member is constituted by a plurality of brushes having different rigidity, respectively.
前記ブラシ状部材は接着剤が塗布された前記基材上に複数のブラシを静電的に植毛することにより作成されることを特徴とするクリーニング装置。 In the cleaning device according to any one of claims 1 to 4,
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the brush-like member is created by electrostatically implanting a plurality of brushes on the base material coated with an adhesive.
前記像担持体は保護層と電荷輸送層とを有し、前記保護層または前記電荷輸送層を構成するバインダ樹脂が架橋構造を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 The process cartridge according to claim 6.
The image bearing member has a protective layer and a charge transport layer, and the binder resin constituting the protective layer or the charge transport layer has a crosslinked structure.
形状係数SF1が100〜150であるトナーが用いられることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8 or 9,
An image forming apparatus using a toner having a shape factor SF1 of 100 to 150.
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2007
- 2007-03-14 JP JP2007065166A patent/JP2008225198A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014092782A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-19 | Xerox Corp | Device and method for cleaning image forming surface of printing system |
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