JP2009282343A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシに印加させたバイアス電流のリークを防止し、クリーニング性能の向上を図る。
【解決手段】感光体２ｂに付着した付着物を除去するブラシ２ｇを備え、感光体２ｂは、導電性の基体に感光層ＬＹを有し、感光体２ｂの軸方向の両端部のうち、少なくとも一方の端部において基体が露出しており、ブラシ２ｇは、基体が露出している端部に接する第１ブラシ部２１ｇと感光層ＬＹのみに接する第２ブラシ部２２ｇとを有し、バイアス電流が印加された際の第１ブラシ部２１ｇの電気抵抗値を第２ブラシ部２２ｇよりも大きくしたクリーニング装置２２とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関する。

画像形成装置には、感光体に付着した付着物（主にトナー）を除去するクリーニング装置が備えられている。

特許文献１によれば、ブラシ及びブレードを備えたクリーニング装置が開示されている。また、ブラシに帯電部材の帯電と同極性のバイアスを印加させることで、感光体に帯電した電荷を除電して付着物を効果的に除去することとしている。
特開平９−１３８６２３号公報

しかし、特許文献１のクリーニング装置では、ブラシ幅が感光体幅よりも短いため、ブラシが存在（接触）していない領域ではブレードで除去されて落下してきたトナーを回収することができない。従って、トナーがこぼれたり、飛散したりする。
また、特許文献１のクリーニング装置においてブラシ幅を感光体幅と同等、若しくは長くすると、ブラシに印加させたバイアス電流が感光体の基体を通じてリークしてしまう。よって、クリーニング性能を確保することができない。なお、感光体は導電性の基体に感光層を有して構成されており、感光体の製造方法（ディップ塗布の工程等）によっては、感光体の少なくとも一方の端部で基体が露出することになる。

本発明の目的は、ブラシに印加させたバイアス電流のリークを防止し、クリーニング性能の向上を図ると同時に、トナーこぼれや飛散を防止することである。

本発明によれば、
感光体ドラムに付着した付着物を除去するブラシを備え、
前記ブラシは、前記感光体ドラムの周面における導電性の基体が露出している軸方向端部に接する第１ブラシ部と、前記感光体ドラムの周面の感光層のみに接する第２ブラシ部とを有するとともに、バイアス電流が印加された際の前記第１ブラシ部の電気抵抗値を前記第２ブラシ部よりも大きくしたクリーニング装置が提供される。

本発明によれば、ブラシに印加させたバイアス電流が感光体の基体からリークすることを防止することができ、クリーニング性能の向上を図ることが可能となる。また、同時に、トナーこぼれや飛散を防止することが可能となる。

以下、本実施形態におけるクリーニング装置及び画像形成装置について最適な構成及び動作について図面を用いて詳細に説明する。

図１に、画像形成装置１００の概略断面図を示す。
画像形成装置１００は、読取部１、画像形成部２、給紙部３、搬送部４等を備えて構成される。

読取部１は、コンタクトガラス、プラテンガラス、光源、ミラー、集光レンズ、ＣＣＤ等の光学系を備えて構成される。
読取部１は、上記光学系により読取用のトレイに置かれた原稿Ｆの画像を電気信号に変換し、変換した電気信号を画像形成部２に出力する。

画像形成部２は、画像形成処理部２１、クリーニング装置２２等を備えて構成される。
画像形成処理部２１は、レーザユニット２ａ、感光体２ｂ、帯電装置２ｃ、現像装置２ｄ、転写装置２ｅ、分離装置２ｆ等を備えて構成される。なお、ここでいう感光体２ｂは、形状がドラム状である感光体ドラムに対応するものである。画像形成処理部２１は、これらの装置を用いて、用紙Ｐ上にトナー像を転写する。
クリーニング装置２２は、用紙Ｐ上にトナー像を転写した後の感光体２ｂに対し、付着しているトナーや紙紛等（以下、「付着物」という）を除去する。クリーニング装置２２については、図２及び図３で後述する。

給紙部３は、給紙トレイ３ａ、手差しトレイ３ｂ、給紙ローラ３ｃ等を備えて構成される。給紙トレイ３ａ及び手差しトレイ３ｂは複数の用紙Ｐを収容し、給紙ローラ３ｃは搬送部４を介して画像形成部２に用紙Ｐを供給する。

搬送部４は、搬送経路４ａ、切り替え爪４ｂ、反転ローラ４ｃ等を備えて構成される。搬送経路４ａは、切り替え爪４ｂ又は反転ローラ４ｃの動作とともに、用紙Ｐを画像形成処理部２１に搬送し、用紙Ｐを外部に搬送する。

図２に、クリーニング装置２２及び感光体２ｂの概略断面図を示す。
クリーニング装置２２は、ブラシ２ｇ、ブレード２ｈ、フリッカー２ｉ等を備えて構成される。
ブラシ２ｇは、ブラシ軸の周囲にブラシ毛を有し、ブラシ毛が感光体２ｂの表面に接して回転する。また、ブラシ２ｇにはバイアス電流が印加される。バイアス電流が印加されたブラシ２ｇには感光体２ｂに付着する付着物が静電的に引き寄せられるので、ブラシ２ｇの除去能力が向上することになる。
フリッカー２ｉは、ブラシ２ｇに付着した付着物を除去する。
ブレード２ｈは、感光体２ｂの回転方向において、ブラシ２ｇの下流側に位置し、感光体２ｂに残余の付着物を更に除去する。

図３に、感光体２ｂ幅、ブラシ２ｇ幅及びブレード２ｈ幅の相互関係を示す。
本実施形態において、感光体２ｂ幅、ブラシ２ｇ幅及びブレード２ｈ幅は、以下の（１−１）又は（１−２）に示す相互関係を構成する。
（１−１）感光体２ｂ幅≦ブラシ２ｇ幅、かつ、感光体２ｂ幅＜ブレード２ｈ幅
（１−２）感光体２ｂ幅＜ブラシ２ｇ幅、ブレード２ｈ幅
なお、ここでいう「幅」とは、感光体２ｂ、ブラシ２ｇ及びブレード２ｈの各軸方向の長さをいう。また、図３に示す感光体２ｂ幅（３６２[ｍｍ]）、ブラシ２ｇ幅（３６２[ｍｍ]）、ブレード２ｈ幅（３６３．５[ｍｍ]）の数値は一例であり、上記（１−１）又は（１−２）の関係にあればこれに限られない。

ブラシ２ｇをブラシとして用いた場合、ブラシ２ｇの電気抵抗値[Ω]は、端部Ｔと中央部Ｃとで異なる。端部Ｔには第１ブラシ部２１ｇが用いられ、中央部Ｃには第２ブラシ部２２ｇが用いられる。なお、ブラシ２ｇをブラシとして用いない場合、ブラシ毛の原糸抵抗値の単位は[Ω・ｃｍ]で表すが、ここでは考慮しない。

ここで、ブラシ２ｇの「端部Ｔ」とは、感光体２ｂの基体が露出した露出部分Ｅと感光層ＬＹの一部Ｌとに接する部分をいう。また、「感光層ＬＹの一部Ｌ」とは、露出部分Ｅと感光層ＬＹとの境界Ｂ１１から１[ｍｍ]以上の感光層ＬＹを含み、最大用紙幅ＭＷの感光層を含まない部分をいう。つまり、第１ブラシ部２１ｇと第２ブラシ部２２ｇとの境界Ｂ１は、境界Ｂ１１よりも感光体２ｂの中央寄り（端部ＥＤＧ２寄り）であって、最大用紙幅ＭＷの端部ＭＷ１よりも感光体２ｂの端部寄り（端部ＥＤＧ１寄り）となる。
また、ブラシ２ｇの「中央部Ｃ」とは、端部Ｔ以外の部分をいう。
なお、図３に示す用紙幅（３２６[ｍｍ]）、露出部分Ｅ幅（Ｅ１を７[ｍｍ]以下、Ｅ２を５[ｍｍ]以下）、端部Ｔ（１８±２[ｍｍ]）の数値は一例であり、上述の関係であればこれに限られない。

図４に、ブラシ２ｇの電気抵抗値[Ω]の測定方法について説明する。
前提として、測定対象のブラシ２ｇは、室温２５℃、湿度５０％ＲＨの環境に保管されているものとする。また、直流電源装置ＰＳ、ブラシ２ｇ及び電流計Ｄは、それぞれ図４に示すように接続されているものとする。

まず、台座に固定されたブラシ２ｇに対し、電極板ＣＰをブラシ２ｇに１[ｍｍ]食い込ませる。次に、直流電源装置ＰＳから直流電圧をブラシ２ｇのシャフト部分Ｓに印加させる。なお、シャフト部分Ｓは導電性の素材（金属軸等）を用いる。
そして、直流電圧[Ｖ]を印加させてから１０秒後の電流値[Ａ]を電流計Ｄにより読み取る。
ブラシ２ｇの電気抵抗値[Ω]＝印加した直流電圧[Ｖ]／読み取った電流値[Ａ]、で示される式に直流電圧[Ｖ]及び電流値[Ａ]を代入することで、ブラシの電気抵抗値[Ω]を測定する。

図４に示した測定方法で測定される第１ブラシ部２１ｇの電気抵抗値[Ω]は、第２ブラシ部２２ｇよりも大きい。よって、基体露出部分Ｅでのリークを防止することができ、かつ、クリーニング性能を確保することができる。

図５に、実験結果の一例を示す。
なお、図５に示す実験は、主としてクリーニング装置を構成する各要素、具体的には（１）ブラシの電気抵抗値、（２）感光体幅、（３）ブラシ幅、（４）ブレード幅の各要素を相互に変更して行われたものである。
また、図５に示す実験結果は、ブラシのシャフト部分Ｓに印加させたバイアス電流がリークしたか否か、及び画像形成後の用紙上にトナーこぼれや飛散が生じたか否かを評価項目としたものである。なお、用紙上にトナーこぼれや飛散が生じたか否かの判断は、用紙上に一又は複数のトナーによる汚染が発生したか否かに基づくものである。

比較例

まず、図５Ａを参照して、従来までのクリーニング装置を用いた場合の実験結果について説明する。
図５Ａの従来装置Ｃ１は、ブラシの電気抵抗値が全範囲（端部及び中央部）で一定であり、感光体幅よりもブラシ幅及びブレード幅が短いクリーニング装置である。具体的には、従来装置Ｃ１は、ブラシの電気抵抗値が一律に１０＾５[Ω]であり、感光体幅が３６２[ｍｍ]、ブラシ幅が３５０[ｍｍ]、ブレード幅が３５０[ｍｍ]で構成される。
従来装置Ｃ１によれば、リークは生じなかったがトナーこぼれや飛散が生じた。

図５Ａの従来装置Ｃ２は、ブラシの電気抵抗値が全範囲で一定であり、感光体幅とブラシ幅が同一、かつ、感光体幅よりもブレード幅が長いクリーニング装置である。具体的には、従来装置Ｃ２は、ブラシの電気抵抗値が一律に１０＾５[Ω]であり、感光体幅及びブラシ幅が３６２[ｍｍ]、ブレード幅が３６３．５[ｍｍ]で構成される。
従来装置Ｃ２によれば、トナーこぼれや飛散は生じなかったがリークが生じた。

次に、図５Ｂを参照して、本実施形態のクリーニング装置２２を用いた場合の実験結果について説明する。なお、本実施形態のクリーニング装置２２は、既述したように、何れもブラシの電気抵抗値が端部Ｔと中央部Ｃとで異なり、かつ、感光体２ｂ幅、ブラシ２ｇ幅及びブレード２ｈ幅が上記（１−１）又は（１−２）の関係にあるクリーニング装置２２である。また、図５Ｂの実験結果は、Ａ４紙を３０万枚用いて連続的に画像形成を行った場合について示している。

図５Ｂの第１装置は、ブラシの電気抵抗値が端部Ｔで１０＾１８[Ω]、中央部Ｃで１０＾４[Ω]である。また、第１装置は、感光体２ｂ幅が３６２[ｍｍ]、基体の露出部分Ｅが両端とも７[ｍｍ]、ブラシ２ｇ幅が３６２[ｍｍ]、ブラシの端部Ｔが両端とも１０[ｍｍ]、ブレード２ｈ幅が３６３[ｍｍ]で構成される。
第１装置によれば、リーク及びトナーこぼれや飛散は生じなかった。

図５Ｂの第２装置は、ブラシの電気抵抗値は端部Ｔが１０＾１４[Ω]、中央部Ｃが１０＾６[Ω]である。また、第２装置は、感光体２ｂ幅が３５５[ｍｍ]、基体の露出部分Ｅが片端で７[ｍｍ]（他端は感光層）、ブラシ２ｇ幅が３６３．５[ｍｍ]、ブラシの端部Ｔが片端で８[ｍｍ]、ブレード２ｈ幅が３６３．５[ｍｍ]で構成される。
第２装置によれば、リーク及びトナーこぼれや飛散は生じなかった。

図５Ｂの第３装置は、ブラシの電気抵抗値は端部Ｔが１０＾１５[Ω]、中央部Ｃが１０＾５[Ω]である。また、第３装置は、感光体２ｂ幅が３６２[ｍｍ]、基体の露出部分Ｅが両端とも７[ｍｍ]、ブラシ２ｇ幅が３６２[ｍｍ]、ブラシの端部Ｔが両端とも２０[ｍｍ]、ブレード２ｈ幅が３６３．５[ｍｍ]で構成される。
第３装置によれば、リーク及びトナーこぼれや飛散は生じなかった。

図５Ｂの第４装置は、ブラシの電気抵抗値は両端で端部Ｔが１０＾１３[Ω]、中央部Ｃが１０＾５[Ω]である。また、第４装置は、感光体２ｂ幅が３６２[ｍｍ]、基体の露出部分Ｅが両端とも７[ｍｍ]、ブラシ２ｇ幅が３６２[ｍｍ]、ブラシの端部Ｔが両端とも１０[ｍｍ]、ブレード２ｈ幅が３６３．５[ｍｍ]で構成される。
第４装置によれば、リークは多少生じたがトナーこぼれや飛散は生じなかった。

図５Ｂの第５装置は、ブラシの電気抵抗値は両端で端部Ｔが１０＾１５[Ω]、中央部Ｃが１０＾５[Ω]である。また、第５装置は、感光体２ｂ幅が３６２[ｍｍ]、基体の露出部分Ｅが両端とも７[ｍｍ]、ブラシ２ｇ幅が３６２[ｍｍ]、ブラシの端部Ｔが両端とも３０[ｍｍ]、ブレード２ｈ幅が３６３．５[ｍｍ]で構成される。
第５装置によれば、トナーこぼれや飛散は多少生じたがリークは生じなかった。

以上のように、本実施形態によれば、ブラシ２ｇのブラシは端部Ｔと中央部Ｃとで電気抵抗値が異なり、端部Ｔの電気抵抗値の方が中央部Ｃよりも大きい。よって、ブラシ軸にバイアス電流を印加させた際、端部Ｔの第１ブラシ部２１ｇから感光体２ｂの基体露出部分Ｅにバイアス電流がリークすることを防止することができ、クリーニング性能の確保を図ることができる。

また、端部Ｔの第１ブラシ部２１ｇは、絶縁性の素材（ブラシ毛）を用いることが望ましく、リークを効果的に防止することができる。

また、第１ブラシ部２１ｇの電気抵抗値は、１０＾１４[Ω]以上であることが望ましく、リークを効果的に防止することができるとともに、クリーニング性能の確保を図ることができる。

また、ブラシ２ｇは、感光体２ｂ幅と同一又は感光体２ｂよりも長い。よって、感光体２ｂに付着した付着物を感光体２ｂ幅全域において適切に除去することができると同時に、トナーこぼれや飛散を防止することができる。

また、ブラシ２ｇの端部Ｔの第１ブラシ部２１ｇは、感光体２ｂの軸方向において、感光体２ｂの基体が露出した露出部分Ｅ及び感光層の一部Ｌとを含む長さであって、感光層の一部Ｌの長さは、境界Ｂ１１から１[ｍｍ]以上感光層を含み、最大用紙幅ＭＷの感光層ＬＹを含まない。よって、リークを確実に防止するとともに、感光体２ｂ上の電位差（第１ブラシ部２１ｇが接触している部分と第２ブラシ部２２ｇが接触している部分との電位差）による不具合（例えば画像濃度に差が生じる等）が用紙Ｐに形成された画像上に発生することを防止することができる。

また、感光体２ｂの回転方向において、ブラシ２ｇの下流側にブレード２ｈを備えることが望ましく、ブラシ２ｇを通過して残余の付着物をブレード２ｈによって更に除去することができる。よって、クリーニング性能を更に向上させることができる。

また、ブレード２ｈは、感光体２ｂ幅よりも長い。よって、感光体２ｂに付着した付着物を感光体２ｂ幅全域で除去することができると同時に、トナー飛散を防止することができる。

画像形成装置の全体構成図である。 クリーニング装置の全体構成図である。 感光体幅、ブラシ幅及びブレード幅の相互関係を示す図である。 電気抵抗値の測定方法を説明する図である。 実験結果を示す図である。 実験結果を示す図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１ 読取部
２ 画像形成部
２１ 画像形成処理部
２２ クリーニング装置
２ｇ ブラシ
２ｈ ブレード
２ｉ フリッカー
３ 給紙部
４ 搬送部

Claims (8)

1. 感光体ドラムに付着した付着物を除去するブラシを備え、
   前記ブラシは、前記感光体ドラムの周面における導電性の基体が露出している軸方向端部に接する第１ブラシ部と、前記感光体ドラムの周面の感光層のみに接する第２ブラシ部とを有するとともに、バイアス電流が印加された際の前記第１ブラシ部の電気抵抗値を前記第２ブラシ部よりも大きくしたクリーニング装置。
2. 前記第１ブラシ部は、絶縁性のブラシ毛を用いる請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記第１ブラシ部をブラシとして用いた場合の電気抵抗値は、１０＾１４[Ω]以上である請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 前記ブラシの軸方向の長さは、前記感光体ドラムの軸方向の長さと同一又は前記感光体ドラムの軸方向の長さよりも長い請求項１〜３の何れか一項に記載のクリーニング装置。
5. 前記第１ブラシ部と前記第２ブラシ部との境界は、前記基体と前記感光層との境界よりも１[ｍｍ]以上前記感光体ドラムの軸方向中央寄りに位置し、かつ、最大用紙幅の端部より前記感光体ドラムの軸方向端部寄りに位置する請求項１〜４の何れか一項に記載のクリーニング装置。
6. 前記付着物を更に除去するブレードを備え、
   前記ブレードは、前記感光体ドラムの回転方向において、前記ブラシよりも下流側に位置する請求項１〜５の何れか一項に記載のクリーニング装置。
7. 前記ブレードの軸方向の長さは、前記感光体ドラムの軸方向における長さよりも長い請求項１〜６の何れか一項に記載のクリーニング装置。
8. 感光体ドラム及び該感光体ドラムに付着した付着物を除去するためのクリーニング装置を備えた画像形成装置であって、
   前記感光体ドラムは、導電性の基体上に感光層を有し、当該感光体ドラムの周面における軸方向の両端部のうち、少なくとも一方の端部において前記基体が露出しているとともに、
   前記ブラシは、前記基体が露出している軸方向端部に接する第１ブラシ部と、前記感光体ドラムの周面の前記感光層のみに接する第２ブラシ部とを有するとともに、バイアス電流が印加された際の前記第１ブラシ部の電気抵抗値を前記第２ブラシ部よりも大きくした画像形成装置。

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