JP2009180780A

JP2009180780A - クリーニング装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2009180780A
Application number: JP2008017364A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Sato; 洋太郎佐藤; Takenobu Kimura; 丈信木村; So Kawakami; 創川上
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP5396715B2

Abstract

【課題】残留トナー等の付着物をブラシローラから回収ローラ等の摺擦部材へ回収させる回収効率を簡単な構成で向上させることができるクリーニング装置。
【解決手段】複数の繊維が周面に植毛され、被清掃体の表面に当接して回転し、該被清掃体の表面に付着した付着物を除去するブラシローラと、前記ブラシローラに摺接して前記ブラシローラに付着した前記付着物を除去する摺擦部材と、を有するクリーニング装置において、
前記ブラシローラの複数の繊維には、少なくとも先端部の摩擦係数が異なる繊維が混在していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体等の被清掃体の表面に当接して被清掃体の表面に付着したトナー等の付着物を除去するブラシローラを有するクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置において、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色の画像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写された画像を定着して排紙している。

以上の如き画像形成装置においては、転写後に感光体ドラムや中間転写ベルトの像担持体に付着して残留したトナーを除去するクリーニング装置が設けられている。

像担持体から残留トナーを除去する部材としては、クリーニングブレードやブラシローラがある。

クリーニングブレードを用いる場合は、ウレタンゴム等から板状に形成されたクリーニングブレードのエッジ部を回転する像担持体の外周面に当接させて、像担持体の表面に付着した残留トナーを掻き落として除去する。そして、掻き落とした残留トナーをクリーニング装置内に設けた搬送スクリューによりクリーニング装置外に搬送し、更に搬送スクリューを内蔵した管状の搬送手段によって所定の搬送先まで搬送する。そして、残留トナーを廃棄する場合は回収容器に搬送し、残留トナーを再利用する場合は現像装置に搬送する。

しかし、クリーニングブレードを用いると、小径トナーの除去が充分に行われないという問題や、エッジの摩耗による耐久性能の問題がある。

一方、ブラシローラを用いる場合は、複数の繊維が周面に植毛されたブラシローラを回転させ、回転する像担持体の外周面に当接させて、像担持体の表面に付着した残留トナーを除去する。そして、ブラシローラに付着した残留トナーを回収ローラで除去する。

このようなブラシローラを用いたクリーニング装置においては、像担持体の残留トナーがブラシローラに移行し、ブラシローラに付着した残留トナーが更に回収ローラに移行する。この場合に、ブラシローラから残留トナーを回収ローラが回収する回収効率が低いと、次第にブラシローラに残留トナーが溜まってゆき、像担持体から残留トナーをブラシローラが回収する回収効率も低下する。

なお、ブラシローラの回転により像担持体上の残留トナーが撹拌されるので、残留トナーの像担持体への付着力が低下する。従って、残留トナーからブラシローラへの回収効率は高い。しかし、ブラシローラに付着した残留トナーは回収ローラにより撹拌されないので、回収効率は低い。

また、ブラシローラに付着した残留トナーを除去する他の構成として、回転するブラシローラに固定された面状や棒状の部材を当接させて残留トナーをブラシローラから離脱させ、エアにより吸引したり、回収ローラに残留トナーと逆極性の電圧を印加したりする構成があるが、残留トナーの離脱効率が悪いと、エアや電界だけの力では充分に残留トナーを除去することは困難である。

このようなブラシローラを用いたクリーニング装置においては、長期間の使用によってブラシローラの繊維に残留トナーが固着すると、像担持体に疵を付ける虞がある。そこで、残留トナーのブラシローラからのクリーニング性能を向上させる必要がある。

このような問題を解決するために、ブラシローラにおける個々の繊維の根本に樹脂を含浸させて形成すると共に、含浸させる高さを異ならせ、腰の強い繊維と腰の弱い繊維とを混在させたクリーニング装置が特許公報に開示されている（特許文献１参照）。

このブラシローラにおいては、腰の強い繊維で残留トナーを像担持体から掻き取り、腰の弱い繊維で除去した残留トナーを集めて搬送することにより、クリーニング性能を向上させている。
特開２００５−１０７２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、残留トナー等をブラシローラから回収ローラへ回収させる回収効率が高くなく、上記の問題を解決するためには未だ不充分である。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、残留トナー等の付着物をブラシローラから回収ローラ等の摺擦部材へ回収させる回収効率を簡単な構成で向上させることができるクリーニング装置、及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．複数の繊維が周面に植毛され、被清掃体の表面に当接して回転し、該被清掃体の表面に付着した付着物を除去するブラシローラと、前記ブラシローラに摺接して前記ブラシローラに付着した前記付着物を除去する摺擦部材と、を有するクリーニング装置において、
前記ブラシローラの複数の繊維には、少なくとも先端部の摩擦係数が異なる繊維が混在していることを特徴とするクリーニング装置。
２．前記ブラシローラの複数の繊維は、第１の樹脂から形成された第１の繊維と、摩擦係数が前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂が前記第１の繊維の先端部に塗布された第２の繊維とからなることを特徴とする１に記載のクリーニング装置。
３．前記ブラシローラの複数の繊維は、第１の樹脂から形成された第１の繊維と、摩擦係数が前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂から形成された第２の繊維とからなることを特徴とする１に記載のクリーニング装置。
４．前記第１の繊維に対する前記第２の繊維の比率は２０％以上、５０％以下であることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
５．前記摺擦部材は、回転する回収ローラであることを特徴とする１〜４の何れか１項に記載のクリーニング装置。
６．前記被清掃体は像担持体であり、前記付着物は残留トナーであることを特徴とする１〜５の何れか１項に記載のクリーニング装置。
７．前記回収ローラに前記残留トナーと逆極性の電圧を印加することを特徴とする６に記載のクリーニング装置。
８．前記回収ローラに付着した付着物を掻き落とすスクレーパを設けたことを特徴とする１〜７の何れか１項に記載のクリーニング装置。
９．１〜８の何れか１項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

本発明のクリーニング装置及び該クリーニング装置を備えた画像形成装置によれば、残留トナー等の付着物をブラシローラから回収ローラ等の摺擦部材へ回収させる回収効率を簡単な構成で向上させることができる。

以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。

先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。

本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写ベルト６、給紙搬送手段及び定着装置８等からなる。

画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、不図示の画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

中間転写ベルト６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置８は、加熱された加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置８において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写ベルト６は、クリーニング装置９により残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。

次に、本発明に係わるクリーニング装置９の主たる構成を図２に基づいて詳細に説明する。図２はクリーニング装置９の断面図である。

クリーニング装置９は、ブラシローラ９１、回収ローラ９２、スクレーパ９３及び回収スクリュー９４から構成される。

ブラシローラ９１は、回転軸の周面に例えばポリエステル樹脂から成る複数の繊維が静電的に植毛されている。そして、中間転写ベルト６（被清掃体）の表面に当接して回転し、像担持体としての中間転写ベルト６の表面に付着した残留トナー（付着物）を除去する。なお、図においてはブラシローラ９１は中間転写ベルト６と同じ時計方向に回転するので、両者の当接位置において両者の外周面は逆方向に移動する。

回収ローラ９２（摺動部材）は、ステンレス等から形成され、ブラシローラ９１の表面に当接して回転する。なお、図においては回収ローラ９２はブラシローラ９１と同じ時計方向に回転するので、両者の当接位置において両者の外周面は逆方向に移動する。また、回収ローラ９２には残留トナーと逆極性の電圧が印加されているので、ブラシローラ９１に付着した残留トナーを静電的に引きつけることができる。

スクレーパ９３は、ステンレス等から形成され、回収ローラ９２にカウンタ方向から当接して、回収ローラ９２に付着した残留トナーを掻き落とす。

回収スクリュー９４は、ブラシローラ９１や回収ローラ９２から落下した残留トナーを紙面直角方向に搬送する。そして、クリーニング装置９の外部に搬送された残留トナーは、廃棄される場合は不図示の回収容器に回収され、再利用される場合は現像装置に搬送される。

以上の如き構成のクリーニング装置９において、ブラシローラ９１における複数の繊維には少なくとも先端部の摩擦係数が異なる繊維を混在させてある。先端部の摩擦係数が異なる繊維を混在させるには、主繊維（第１の繊維）を形成する樹脂（第１の樹脂）とは異なる樹脂（第２の樹脂）を主繊維の先端部に塗布した繊維（第２の繊維）を主繊維と混在させたり、主繊維（第１の繊維）を形成する樹脂（第１の樹脂）とは異なる樹脂（第２の樹脂）から形成された繊維（第２の繊維）を主繊維と混在させたりする。

これにより、ブラシローラ９１と回収ローラ９４との当接部において、摩擦力が異なる繊維が混在しているので、繊維の先端速度が繊維毎に異なって、ばらばらになる。従って、残留トナーの付着が多い繊維の先端部の近傍においては繊維同士の接触が活発になり、繊維の振動や残留トナーの攪乱効果によって、残留トナーが離脱し易くなる。

このように異なるブラシローラの作用を図３の拡大図に示す。

図３（ａ）は同一の繊維からなるブラシローラの図、図３（ｂ）は主繊維と、主繊維の先端部に他の樹脂を塗布した繊維とを混在させたブラシローラの図、図３（ｃ）は主繊維と、主繊維とは異なる樹脂から形成された繊維とを混在させたブラシローラの図である。

なお、図３においては繊維を一部のみに描いている。

また、摩擦係数が異なる繊維が混在したブラシローラを製造するには、例えばポリエステル樹脂の先端部にウレタン樹脂、シリコーン樹脂、若しくはフッ素樹脂等の何れかを塗布し、ポリエステル樹脂からなる主繊維と他の樹脂を塗布した繊維とを混在させて植毛する。

また、ポリエステル樹脂の繊維とフッ素樹脂を含浸させた繊維を混在させたり、ポリエステル樹脂とアクリル繊維を混在させたりする場合も同様である。

その他に、例えば単一のポリエステル樹脂から形成された繊維を植毛してブラシローラを形成した後、後処理によって一部の繊維の先端を摩擦係数が異なる他の樹脂を塗布することも可能である。

次に、各種のブラシローラを用い、中間転写ベルトからブラシローラへの残留トナーの回収効率、ブラシローラから回収ローラへの残留トナーの回収効率、及び中間転写ベルトのクリーニング部におけるトナーのすり抜け状況を調べる実験について記す。
（１）実験条件
・実験装置・・・図１に示す如きタンデム方式のカラー画像形成装置
・中間転写ベルト・・・基体：ＰＩ、体積抵抗：１０⁹Ω、表面抵抗：１０¹¹Ω、ベルトテンション：３９．２Ｎ
・ブラシローラ・・・外径：１８ｍｍ、毛長：５ｍｍ、回収ローラとの食込量：１ｍｍ
・ブラシローラの繊維・・・材質：導電性ポリエステル（以下、ポリエステルと称す）に異なる繊維を混在、線径：２ｄ、ポリエステルの原糸抵抗：１０⁹Ω
・回収ローラ・・・材質：ＳＵＳ、外径：１８ｍｍ、表面粗さ：Ｒｚ０．１μｍ
・スクレーパ・・・材質：ＳＵＳ、厚み：０．０５ｍｍ
（２）ブラシローラにおける異なる繊維の混在状況
実施例１：ポリエステルからなる全繊維の１０％の先端部にウレタン樹脂を塗布
実施例２：ポリエステルからなる全繊維の２０％の先端部にウレタン樹脂を塗布
実施例３：ポリエステルからなる全繊維の５０％の先端部にウレタン樹脂を塗布
実施例４：ポリエステルからなる全繊維の６０％の先端部にウレタン樹脂を塗布
実施例５：ポリエステルからなる全繊維の１０％の先端部にシリコーン樹脂を塗布
実施例６：ポリエステルからなる全繊維の２０％の先端部にシリコーン樹脂を塗布
実施例７：ポリエステルからなる全繊維の５０％の先端部にシリコーン樹脂を塗布
実施例８：ポリエステルからなる全繊維の６０％の先端部にシリコーン樹脂を塗布
実施例９：ポリエステルからなる全繊維の１０％の先端部にフッ素樹脂を塗布
実施例１０：ポリエステルからなる全繊維の２０％の先端部にフッ素樹脂を塗布
実施例１１：ポリエステルからなる全繊維の５０％の先端部にフッ素樹脂を塗布
実施例１２：ポリエステルからなる全繊維の６０％の先端部にフッ素樹脂を塗布
実施例１３：ポリエステルからなる全繊維の２０％にフッ素樹脂を含浸
実施例１４：８０％のポリエステル繊維と２０％のアクリル繊維
比較例１：全繊維が単一なポリエステル
比較例２：６０％のナイロンからなる繊維と４０％のポリエチレンからなる繊維とに各々水系ウレタンエラストマーと架橋剤エポキシとを混合した樹脂を含浸（特許文献１の図１６の如き繊維）
（３）靜摩擦係数の測定装置
装置・・・ＨＥＩＤＯＮトライボギアミューズ９４ｉII
スライダー部・・・材質：ＳＵＳ、表面粗さ：Ｒｚ０．１μｍ（回収ローラと同等に設定）
（４）各繊維の靜摩擦係数

（５）効果の確認方法
回収ローラを外した状態でブラシローラに未転写のトナーを付着させ、その後に回収ローラを取り付けて該トナーを回収ローラに付着させ、各工程においてブラシローラの質量を測定することにより、中間転写ベルトからブラシローラへの残留トナーの回収効率及びブラシローラから回収ローラへの残留トナーの回収効率を算出した。

また、印字率２０％の画像パターンを連続１０００枚プリントした後、ブラシローラによる中間転写ベルトのクリーニング部におけるトナーのすり抜け状況を視認した。
（６）実験結果

なお、中間転写ベルトのクリーニング部におけるトナーのすり抜け状況に関しては、以下の通りである。

○：すり抜け発生せず
△：僅かなすり抜け発生
×：すり抜け発生
（７）考察
中間転写ベルトからブラシローラへの回収効率に関しては実施例１〜１４と比較例１，２とに差がないが、ブラシローラから回収ローラへの回収効率に関しては実施例１〜１４は何れも６０％以上あって、比較例１，２より大幅に向上した。換言すれば、実施例１〜１４は中間転写ベルトからブラシローラを介して回収ローラへのトータルとしてのクリーニング性能が向上した。

これは、ブラシローラと回収ローラとの接触部において、実施例１〜１４においては摩擦力の異なる繊維が混在しているため、接触部において繊維の先端速度が繊維毎にばらばらになり、トナーが多く付着している繊維の先端部の近傍で繊維同士の接触が活発になり、繊維の振動や付着したトナーの攪乱効果により、電界でのトナー移動が起こり易くなるためである。

ブラシローラの繊維としてポリエステル樹脂を用いた場合は、摩擦係数がポリエステル樹脂より高いウレタン樹脂やシリコーン樹脂等を先端に塗布するか、摩擦係数がポリエステル樹脂より低いフッ素樹脂を先端に塗布するかして、摩擦力に差のある繊維を混在させることにより、良好なトナー回収性能を得ることができる。

また、繊維の先端に他の樹脂を塗布する場合は、他の樹脂を塗布した繊維の比率が１０％以下であると、前述の如きトナーの攪乱効果が小さく、ブラシローラから回収ローラへの回収効率がさほど向上しない。一方、他の樹脂を塗布した繊維の比率が６０％以上であると、他の樹脂を塗布した繊維に関しては元の繊維よりトナーが付着できる量が若干少なくなるため、中間転写ベルトよりブラシローラへの回収効率が低下する。従って、他の樹脂を塗布した繊維の比率は繊維全体の２０％以上、５０％以下であることが望ましい。

なお、この比率は、異なる樹脂から形成された繊維を混在させた場合も同様である。

更に、実施例１４の如くポリエステル繊維とアクリル繊維とを混在させた場合は、ブラシローラから回収ローラへの回収効率は比較例よりは向上しているが、充分ではない。これは、ポリエステル繊維とアクリル繊維の摩擦係数の差が小さいためである。従って、摩擦係数の差は０．１以上あることが望ましい。

以上の実験により、ブラシローラの繊維に、少なくとも先端部の摩擦係数が異なる繊維を混在させることによりクリーニング性能が向上することが証明された。

なお、前述のクリーニング装置は電界の力でトナーを回収ローラに回収したが、エア吸引等によりトナーを回収してもよい。

また、このクリーニング装置で回収する付着物としては、残留トナーの他に紙粉等もある。

更に、クリーニングする対象となる被清掃体としては、像担持体としての中間転写ベルト以外に感光体ドラムでもよい。また、転写ローラであってもよい。

その他に、ブラシローラに摺接する摺擦部材としては、回転する回収ローラに限定されるものではなく、例えば円弧状の曲面を有していて固定された部材であって、円弧状の曲面の内壁にブラシローラを摺接させてもよい。

画像形成装置の構成図である。クリーニング装置の断面図である。ブラシローラの作用を示す拡大図である。

符号の説明

９クリーニング装置
９１ブラシローラ
９２回収ローラ
９３スクレーパ
９４回収スクリュー

Claims

複数の繊維が周面に植毛され、被清掃体の表面に当接して回転し、該被清掃体の表面に付着した付着物を除去するブラシローラと、前記ブラシローラに摺接して前記ブラシローラに付着した前記付着物を除去する摺擦部材と、を有するクリーニング装置において、
前記ブラシローラの複数の繊維には、少なくとも先端部の摩擦係数が異なる繊維が混在していることを特徴とするクリーニング装置。
前記ブラシローラの複数の繊維は、第１の樹脂から形成された第１の繊維と、摩擦係数が前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂が前記第１の繊維の先端部に塗布された第２の繊維とからなることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
前記ブラシローラの複数の繊維は、第１の樹脂から形成された第１の繊維と、摩擦係数が前記第１の樹脂と異なる第２の樹脂から形成された第２の繊維とからなることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
前記第１の繊維に対する前記第２の繊維の比率は２０％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
前記摺擦部材は、回転する回収ローラであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のクリーニング装置。
前記被清掃体は像担持体であり、前記付着物は残留トナーであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のクリーニング装置。
前記回収ローラに前記残留トナーと逆極性の電圧を印加することを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
前記回収ローラに付着した付着物を掻き落とすスクレーパを設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のクリーニング装置。
請求項１〜８の何れか１項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。