JP2011191685A - クリーニングブラシ及びクリーニング装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー像が形成されるトナー像担持体に当接して配設され、前記トナー像担持体表面に付着する付着物を除去するクリーニングブラシであって、前記ブラシを形成する繊維が、捩った単糸であることを特徴とするクリーニンブラシを提供すること。
【解決手段】 長期間の使用においても耐久性に優れ且つ微細なトナー粒子に対しても高いクリーニング効果を発揮するクリーニングブラシ及びクリーニング装置並びに画像形成装置とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブラシ及びクリーニング装置並びにこのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置において、画像形成部にはトナー像が担持される感光体ドラムや中間転写ベルトが備えられている。
中間転写ベルトを備えた画像形成装置では、感光体ドラムに形成されたトナー像は一旦中間転写ベルトに転写され、この中間転写ベルトに転写されたトナー像が紙等の被転写体に転写される。この過程で、トナーは完全に被転写体に転写されずに感光体ドラム表面や中間転写ベルト表面に残留する。
このような残留トナーは新たな画像形成の妨げとなり、良好な転写画像を得られない原因となる。そのため、画像形成装置には残留トナーを除去するためのクリーニング装置が備えられている。

クリーニング装置には、トナー像担持体（感光体ドラム、中間転写ベルト）を摺擦して残留トナーや放電生成物等の付着物を除去するクリーニングローラが備えられている。このクリーニングローラの一つとしてブラシ状のクリーニングブラシがある。
クリーニングブラシをトナー像担持体に当接して回転させることで、トナー像担持体表面に残留するトナー等の付着物が掻き落とされる。また、クリーニングブラシにバイアスを印加することで、帯電したトナー粒子を電気的に回収することも可能である。
上記したように、クリーニングブラシを使用すると、物理的、電気的な付着物の除去が可能となり、効率的且つ効果的にトナー像担持体をクリーニングすることができる。
しかし、クリーニングブラシを使用する場合のクリーニング性能は、ブラシの耐久性に大きく影響される。

特許文献１には、立毛部が耐へたり性に優れ、温度や湿度等の環境変化の影響を受けにくいクリーニングブラシが開示されている。
特許文献１の開示技術は、ブラシを構成する繊維を嵩高な捩れクリンプ（カール）構造とし、捩れのピッチ、繊維横断面形状、圧縮率を規定することにより耐へたり性や弾力性を付与するものである。
この技術を用いると、長期間に亘ってブラシの立毛状態を維持してトナー像担持体表面をクリーニングすることができる。しかし、繊維横断面がアレイ型やボーン型等、複雑な形状であるため、繊維を貼り合わせねばならず、容易に製造できないという問題があった。

一方、特許文献２には、上記した特許文献１に比して簡便な構成のクリーニングブラシが開示されている。即ち、特許文献２の開示技術は、複数の繊維束を縒ってスパイラル状とし、耐久性に優れたクリーニングブラシとするものである。
特許文献２の開示技術を用いると、へたりや環境変化等に対する耐久性に優れたクリーニングブラシを得ることができる。
しかし、ブラシを形成する糸が複数本の繊維束を縒り合せたものであるため、長期間使用すると繊維束に縒り戻りが生じてクリーニング性能が低下する虞があった。従って、長期に亘って安定的にトナー像担持体をクリーニングできないという問題があった。また、繊維束を縒り合せた縒り糸の表面は丸みを帯びているため、トナーを十分に掻き落とすことが困難であり、特に微細なトナー粒子に対するクリーニング効果が低いという問題があった。

特開２００２−１０５８１０号公報 特開２００６−２５８９９６号公報

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、長期間の使用においても耐久性に優れ且つ微細なトナー粒子に対しても高いクリーニング効果を発揮するクリーニングブラシ及びクリーニング装置並びに画像形成装置を提供するものである。

請求項１に係る発明は、トナー像が形成されるトナー像担持体に当接して配設され、前記トナー像担持体表面に付着する付着物を除去するクリーニングブラシであって、前記ブラシを形成する繊維が、捩った単糸であることを特徴とするクリーニンブラシに関する。

請求項２に係る発明は、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が三ツ矢状であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシに関する。

請求項３に係る発明は、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシに関する。

請求項４に係る発明は、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が円であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシに関する。

請求項５に係る発明は、前記捩れのピッチが０．０５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のクリーニングブラシに関する。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニングブラシを備えていることを特徴とするクリーニング装置に関する。

請求項７に係る発明は、前記クリーニングブラシにバイアスが印加されることを特徴とする請求項６記載のクリーニング装置に関する。

請求項８に係る発明は、請求項６又は７記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置に関する。

請求項１に係る発明によれば、トナー像が形成されるトナー像担持体に当接して配設され、前記トナー像担持体表面に付着する付着物を除去するクリーニングブラシであって、前記ブラシを形成する繊維が、捩った単糸であることにより、繊維の経時的な縒り戻りを防ぐことができ、効率的且つトナー像担持体を損傷することなくトナーを除去することができるとともに、耐久性に優れたクリーニングブラシとすることができる。

請求項２に係る発明によれば、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が三ツ矢状であることにより、トナー像担持体に接触するエッジ部分が多くなるとともに、表面積が大きくなるため、微細なトナー粒子に対しても高いクリーニング効果を発揮することができる。

請求項３に係る発明によれば、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が多角形であることにより、トナー像担持体との接触面積を大きくすることができるため、効率的にトナー等の付着物を除去することができる。

請求項４に係る発明によれば、前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が円であることにより、繊維の表面積を大きくすることができるため、効果的にトナーを除去することができる。

請求項５に係る発明によれば、前記捩れのピッチが０．０５〜０．１ｍｍであることにより、微細なトナー粒子であっても効果的に除去することができる。従って、高画質化に伴うトナー粒子の微細化に適応可能なクリーニングブラシとすることができる。

請求項６に係る発明によれば、請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニングブラシを備えていることにより、当接するトナー像担持体表面に付着する付着物を効果的に除去することができ、長期に亘ってクリーニングすることのできるクリーニング装置とすることができる。

請求項７に係る発明によれば、前記クリーニングブラシにバイアスが印加されることにより、より効率的なクリーニングが可能になるとともに、低電流の印加でも効果的にトナーを除去することができるため省電力とすることができる。

請求項８に係る発明によれば、請求項６又は７記載のクリーニング装置を備えていることにより、長期に亘ってトナー像担持体を効果的にクリーニングすることができるため、画像不良が発生しにくい画像形成装置とすることができる。

本発明に係るクリーニングブラシの斜視図である。 本発明に係るクリーニングブラシを形成する繊維が基材に植設された状態を表す模式図である。 本発明に係るクリーニングブラシに使用される繊維の捩れを示す図である。 繊維の長さ方向に対する直角断面形状及び繊維長さ方向の側面を示す図であって、（ａ）は断面が三ツ矢状、（ｂ）は断面が長方形状、（ｃ）は断面が楕円状の繊維である。 本発明に係るクリーニング装置の概略断面図である。 本発明に係るクリーニング装置の他の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置を示す概略断面図である。

以下、本発明に係るクリーニングブラシ及びクリーニング装置並びに画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るクリーニングブラシの斜視図であり、図２は本発明に係るクリーニングブラシを形成する繊維が基材に植設された状態を表す模式図である。
本発明に係るクリーニングブラシ（１）は、回転軸（１００）と回転軸（１００）の周囲に設けられるブラシ（１０１）とから構成される。
ブラシ（１０１）は、繊維（１１１）が基材（２）に植設されたパイル地から形成されている（図２参照）。クリーニングブラシ（１）は、このブラシ（１０１）が回転軸（１００）にらせん状に巻回されたものである。

ブラシ（１０１）を形成する繊維（１１１）には単糸が用いられる。更に、この繊維（１１１）は単糸を所定のピッチで捩ったものである（図３参照）。
単糸を複数本縒り合せたものをブラシ（１０１）の繊維（１１１）として使用すると耐久性に優れるが、経時的に繊維（１１１）の縒り戻りが生じる虞がある。単糸を使用すると、縒り戻りが生じることがない。
また繊維（１１１）を捩ることで、トナー等の付着物の回収が容易となる。

上記した捩れのピッチとは、図３に示すように、繊維（１１１）長さ方向の捩れ凸部の中心間の長さである（図３中矢印参照）。この捩れのピッチは０．０５〜０．１ｍｍとすることが好ましい。
この範囲に設定することで、微細なトナー粒子であっても掻き取ることができる。
ピッチが０．０５ｍｍ未満であると捩れにより繊維（１１１）の柔軟性が低下するためトナーが十分に除去されない虞があり、一方、０．１ｍｍを超えると微細なトナーの除去が困難となるため、いずれの場合も好ましくない。

ブラシ（１０１）を形成する繊維（１１１）の長さ方向に対する直角断面形状は、三ツ矢状、多角形状、円，楕円等の円状（図４上図参照）のいずれかであることが好ましく、繊維（１１１）の外周面にエッジが多くなる形状の繊維（１１１）を用いることが好ましい。つまり繊維（１１１）の外周面にエッジが多くなると、トナー像担持体（３）と繊維（１１１）のエッジとの接触箇所が多くなる。そうすると、微細なトナー粒子であっても高いクリーニング効果を発揮することができる。また、繊維（１１１）の表面積が大きくなるため、効果的にトナー等の付着物を掻き落とすことが可能となる。上記した断面形状を有する繊維（１１１）を捩ることで、よりトナーの除去効率を向上させることができる。
従って、図４（ａ）に示すような三ツ矢状とすると、トナー像担持体（３）（中間転写ベルト（３１）や感光体ドラム（３２））に接触する繊維（１１１）のエッジ部分が多くなり、トナー除去効果を向上させることができる。

繊維（１１１）の材質は特に限定されないが合成樹脂を使用することが好ましく、ナイロン、ポリエステル、アクリル、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート等を例示することができる。合成樹脂からなる繊維（１１１）を使用することで、耐久性に優れるクリーニングブラシ（１）とすることができる。

図５は本発明に係るクリーニング装置を示す概略断面図であり、図６は本発明に係るクリーニング装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
本発明に係るクリーニング装置（１１）は、上記した本発明に係るクリーニングブラシ（１）を備えたものである。

クリーニング装置（１１）は、トナー像担持体（３）に対向して設けられており、トナー像担持体（３）に当接して回転するクリーニングブラシ（１）を備えている。クリーニングブラシ（１）がトナー像担持体（３）を摺擦することによってトナー等の付着物が除去される（図５，６参照）。

図５に示すクリーニング装置（１１）は、トナー像が紙等の被転写体に転写される前に一旦担持される中間転写ベルト（３１）表面をクリーニングするものである。
クリーニングブラシ（１）は循環駆動する中間転写ベルト（３１）に当接して回転する。クリーニングブラシ（１）にはスイープローラ（４）が当接しており、クリーニングブラシ（１）によって中間転写ベルト（３１）から除去されたトナーが回収される。スイープローラ（４）に回収されたトナーは、スイープローラ（４）に当接して設置されるクリーニングブレード（５）によって掻き落とされる。

図６は、本発明に係るクリーニング装置の他の実施形態を示す概略断面図である。
図６に示すクリーニング装置（１１）は、トナー像が形成される感光体ドラム（３２）表面をクリーニングするものである。
クリーニングブラシ（１）は感光体ドラム（３２）に当接して回転する。図示例のクリーニング装置（１）はクリーニングブラシ（１）の他に、感光体ドラム（３２）表面の付着物（トナー、放電生成物等）を掻き取るクリーニングブレード（５）に当接して設けられており、感光体ドラム（３２）から除去されたトナーを回収する回収スクリュー（６）が備えられている。

トナー像担持体（３）（中間転写ベルト（３１）や感光体ドラム（３２））表面を摺擦してクリーニングする際、クリーニングブラシ（１）にバイアスを印加することが好ましい。クリーニングブラシ（１）にバイアスを印加することで、帯電したトナー粒子を電気的にクリーニングブラシ（１）に吸着させることができ、より効率的にトナーを除去することが可能となる。

図７は、本発明に係る画像形成装置を示す概略断面図である。
図７に示す画像形成装置（２０）は、タンデム方式のカラープリンタであるが、モノクロプリンタ、複写機、ファクシミリであってもよい。
本発明に係る画像形成装置（２０）は、上記したクリーニング装置（１１）を備えているものである。

図示例の画像形成装置（２０）は、プリンタ本体（２１）の内部に用紙（図示略）を収納する給紙カセット（２２）と、給紙カセット（２２）から用紙を取り出す給紙部（２３）と、プリンタ本体（２１）の正面に設置された手差しトレイ（２４）と、手差しトレイ（２４）から用紙（図示略）を取り出す手差し給紙部（２５）と、各給紙部（２３），（２５）から給紙された用紙を搬送する搬送経路（２６）と、各給紙部（２３），（２５）から給紙された用紙に画像形成処理を行う画像形成処理部（２７）と、画像形成処理したトナー像を用紙に転写する転写部（２８）と、転写後のトナー像を用紙に定着する定着部（２９）とを備えている。

画像形成処理部（２７）は、図示例のようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを用いて画像形成処理を行うタンデム方式である。
画像形成処理部（２７）は、上記各色の補給用トナーを収納するトナーコンテナ（３０）と、トナー像を形成する感光体ドラム（３２）と、感光体ドラム（３２）にトナーを供給して現像処理を施す現像装置（１３）と、感光体ドラム（３２）に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト（３１）を備えている。

感光体ドラム（３２）の周囲には、クリーニング装置（１１）、帯電装置（１２）、現像装置（１３）、転写装置（１４）が配置され、更に露光装置（図示略）が設置されている。

感光体ドラム（３２）は駆動手段（図示略）によって回転され、該ドラムの表面は帯電装置（１２）によって帯電される。
帯電後の感光体ドラム（３２）表面には、露光装置（図示略）により画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置（１３）から供給されるトナーが静電的に付着することによってトナー像となる。
感光体ドラム（３２）表面に形成されたトナー像は、転写装置（１４）によって循環駆動する中間転写ベルト（３１）に転写される。中間転写ベルト（３１）に転写されたトナー像は、転写部（２８）において用紙に転写像として転写される。
トナー像を用紙に転写した中間転写ベルト（３１）表面には、用紙に転写されなかったトナーが付着している。中間転写ベルト（３１）表面の残留トナーはクリーニング装置（１１）によって除去される。

転写像が形成された用紙は、搬送経路（２６）を通って定着部（２９）に搬送され、転写像が用紙に定着された後に搬送経路（２６）の終端である排紙部（３４）からプリンタ本体（２１）外へ排出される。

一方、トナー像を転写した感光体ドラム（３２）表面には、残留トナーや放電生成物等が付着している。感光体ドラム（３２）表面の残留トナーや放電生成物等はクリーニング装置（１１）によって除去される。更に、感光体ドラム（３２）は除電装置（図示略）によって次の画像形成の帯電のための除電処理が施される。

本発明に係る画像形成装置（２０）は、長期間の使用においても安定的に中間転写ベルト（３１）や感光体ドラム（３２）等のトナー像担持体（３）表面がクリーニングされるため、画像不良が発生しない画像形成装置となる。

以下、本発明に係るクリーニング装置に関する実施例を示すことにより、本発明の効果をより明確なものとする。
但し、本発明は下記実施例には限定されない。

図５に示す中間転写ベルトを被クリーニング部材とするクリーニング装置を画像形成装置（ＴＡＳＫａｌｆａ ５００ｃｉ）に搭載した。
マゼンタ、ブラック、二重色（マゼンタ，シアン）、四重色（マゼンタ，シアン，イエロー，ブラック）の夫々についてベタ画像を１枚目の用紙に二次転写により転写して画像形成後、２〜４枚目の用紙における残留トナー汚れの有無を目視により評価した。
残留トナー汚れの有無は以下に示す評価基準に従って評価した。
○：トナー汚れなし
△：薄いトナー汚れが見られる
×：トナー汚れあり

図４（ｃ）に示す繊維を使用したものを実施例１、図４（ｂ）に示す繊維を使用したものを実施例２、図４（ａ）に示す繊維を使用したものを実施例３とした。また、断面形状が円状の単糸を捩らずにブラシ繊維として用いたものを比較例とした。
実施例１〜３，比較例ともに、表１に示すクリーニングブラシ、実施環境にて試験を行った。
また、実施例１〜３、比較例ともにクリーニングブラシにはバイアスを印加した。印加電流は−３４．２μＡ、−４２．１μＡとした。
結果を表２に示す。尚、表２中、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラック、Ｃはシアン、Ｙはイエローを示す。

以上の結果より、捩りをつけていない比較例においては、マゼンタ、ブラックにおけるトナー汚れは薄かったものの、すべての色で残留トナーによる汚れが確認された。
一方、実施例１〜３においては、薄くトナー汚れが見られたものがあるものの、概ねトナー汚れがないことがわかった。
実施例１においては、二重色、四重色で薄いトナー汚れが確認されたものの、単色ではトナー汚れは全く見られないか薄い汚れであった。
また、実施例２においては、二重色、四重色で薄いトナー汚れが確認されたものの、単色でのトナー汚れは見られなかった。
実施例３においては、すべての色において残留トナーによる汚れや薄い汚れが確認されず、中間転写ベルトに付着するトナーが除去されていることがわかった。これは、ブラシローラに使用した繊維の長さ方向に対する直角断面形状が三ツ矢状であり且つ繊維を捩ることによって繊維の表面積が大きくなり、更に中間転写ベルトに接触するエッジ部分が増えたことによりクリーニング効果が向上したものと考えられる。

以上のことから、単糸を捩ったもの使用することによってクリーニングブラシのクリーニング効果が向上することがわかった。
また、使用する繊維の断面形状を楕円、長方形、三ツ矢状とするにつれてクリーニング効果が増すことが確認され、トナー像担持体（中間転写ベルト）に当接するエッジ部分を多くすることで、より高いクリーニング効果が得られた。

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等のクリーニング装置を備えた画像形成装置に対して好適に利用される。

１ クリーニングブラシ
１１ クリーニング装置
１０１ ブラシ
１１１ 繊維
３ トナー像担持体
３１ 中間転写ベルト
３２ 感光体ドラム
２０ 画像形成装置

Claims (8)

1. トナー像が形成されるトナー像担持体に当接して配設され、前記トナー像担持体表面に付着する付着物を除去するクリーニングブラシであって、
   前記ブラシを形成する繊維が、捩った単糸であることを特徴とするクリーニングブラシ。
2. 前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が三ツ矢状であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシ。
3. 前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が多角形であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシ。
4. 前記繊維の長さ方向に対する直角断面形状が円であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブラシ。
5. 前記捩れのピッチが０．０５〜０．１ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のクリーニングブラシ。
6. 請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニングブラシを備えていることを特徴とするクリーニング装置。
7. 前記クリーニングブラシにバイアスが印加されることを特徴とする請求項６記載のクリーニング装置。
8. 請求項６又は７記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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