JP2014095774A - Cleaning device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられるクリーニング装置及びそのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a cleaning device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and an image forming apparatus including the cleaning device.
従来、画像形成装置では、感光体などの像担持体から被転写体上にトナー像を転写した後、像担持体の表面上に付着している付着物である転写残トナーをクリーニング装置で除去している。 Conventionally, in an image forming apparatus, after a toner image is transferred from an image carrier such as a photoconductor onto a transfer target, transfer residual toner, which is attached on the surface of the image carrier, is removed by a cleaning device. doing.
特許文献1に記載のクリーニング装置には、像担持体表面に接触して回転可能に設けられたクリーニングブラシローラと、クリーニングブラシローラにトナーを静電的に付着させるためのバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられている。像担持体から被転写体上にトナー像を転写した後、像担持体表面に残留する正極性及び負極性の転写残トナーは、像担持体表面とクリーニングブラシローラとの接触部に進入し、クリーニングブラシローラの静電気力と摺擦力とによって像担持体表面から除去される。
In the cleaning device described in
しかしながら、像担持体表面とクリーニングブラシローラとの接触部に大量のトナーが入力すると、クリーニングブラシローラによって像担持体上から転写残トナーを除去しきれず、十分なクリーニング性が得られないといった問題が生じる。 However, if a large amount of toner is input to the contact portion between the surface of the image carrier and the cleaning brush roller, there is a problem that the transfer residual toner cannot be completely removed from the image carrier by the cleaning brush roller and sufficient cleaning properties cannot be obtained. Arise.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、像担持体表面とブラシローラとの接触部に大量のトナーが入力されても良好なクリーニング性を得ることができるクリーニング装置及びそのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cleaning device capable of obtaining good cleaning properties even when a large amount of toner is input to the contact portion between the surface of the image carrier and the brush roller. And an image forming apparatus provided with the cleaning device.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、像担持体の表面に接しながら該表面に付着しているトナーを除去する、回転可能に設けられたブラシローラと、前記ブラシローラにトナーを静電的に付着させるためのバイアスを印加するバイアス印加手段とを備え、像担持体表面に形成されたトナー像を被転写体へ転写した後に該像担持体表面に残留するトナーを、該像担持体表面と前記ブラシローラとの接触部に進入させて、該ブラシローラにより該像担持体表面から除去するクリーニング装置において、前記ブラシローラのブラシの毛太さが6デニール以上であることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a brush roller rotatably provided to remove toner adhering to a surface of an image carrier while being in contact with the surface of the image carrier, and a toner on the brush roller. Bias applying means for applying a bias for electrostatically adhering the toner, and transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the transfer target, the toner remaining on the surface of the image carrier, In a cleaning device that enters the contact portion between the surface of the image carrier and the brush roller and removes it from the surface of the image carrier by the brush roller, the brush thickness of the brush of the brush roller is 6 denier or more. It is a feature.
以上、本発明によれば、像担持体表面とブラシローラとの接触部に大量のトナーが入力されても良好なクリーニング性を得ることができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that a good cleaning property can be obtained even when a large amount of toner is input to the contact portion between the surface of the image carrier and the brush roller.
以下、本発明をタンデム型のカラー画像形成装置に適用した実施形態について説明する。 Embodiments in which the present invention is applied to a tandem type color image forming apparatus will be described below.
図2は、実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体であるプリンタ部100と、給紙テーブルである給紙部200と、プリンタ部100上に取り付けるスキャナ部300と、スキャナ部300上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である原稿搬送部400からなっている。また、複写機内の各装置の動作を制御する図示しない制御部も備えている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a copying machine as an image forming apparatus according to the embodiment. The copying machine includes a
プリンタ部100は、その中央に中間転写体としての中間転写ベルト10を備えている。中間転写ベルト10は、第一支持ローラ14、第二支持ローラ15及び第三支持ローラ16に掛け回され、図中時計回りに表面移動可能となっている。そして、中間転写ベルト10に対向するように、表面にブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのうちの1色のトナー像をそれぞれ担持する潜像担持体としての4つの感光体ドラム3Y,M,C,Kを備えている。
The
感光体ドラム3Y,M,C,Kのまわりには、感光体ドラム3Y,M,C,Kの表面を一様に帯電する帯電手段である帯電装置4Y,M,C,Kや、トナー像を形成するための現像手段である現像装置5Y,M,C,Kを備えている。更に、一次転写後の感光体ドラム3Y,M,C,K表面に残留しているトナーを除去するクリーニング装置6Y,M,C,Kや、感光体ドラム表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置8Y,M,C,Kも備えている。
Around the
そして、感光体ドラム3Y,M,C,K、現像装置5Y,M,C,K、帯電装置4Y,M,C,K、及び、クリーニング装置6Y,M,C,Kからなるトナー像形成部である作像装置1Y,M,C,Kを構成している。また、4つの作像装置1Y,M,C,Kを横に並べて配置してタンデム画像形成ユニット20が構成する。
The toner image forming unit includes the
第三支持ローラ16と中間転写ベルト10を挟んで対向するように、トナー像を記録体としての転写紙上に転写した後の中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置17を備えている。また、プリンタ部100は、タンデム画像形成ユニット20の上方に露光装置21を備えている。
A belt cleaning device 17 that removes residual toner remaining on the
中間転写ベルト10の内側で各感光体ドラム3Y,M,C,Kと中間転写ベルト10を挟んで対向する位置には、一次転写ローラ9Y,M,C,Kを備えている。一次転写ローラ9Y,M,C,Kは中間転写ベルト10を挟んで感光体ドラム3Y,M,C,Kに押し当てて設けられ、一次転写部を形成している。
一方、中間転写ベルト10を挟んでタンデム画像形成ユニット20と反対の側には、二次転写装置29を備える。二次転写装置29は、二次転写ローラ22と二次転写ベルト張架ローラ23との間に、二次転写ベルト24を掛け渡して構成している。二次転写装置29は、二次転写ローラ22が支持する位置で、二次転写ベルト24が中間転写ベルト10を介して第三支持ローラ16に押し当てられている。そして、二次転写ベルト24と中間転写ベルト10との間で二次転写部としての二次転写ニップ部を形成するように配置されている。
On the other hand, a secondary transfer device 29 is provided on the opposite side of the
二次転写装置29の図中左側には、転写紙上の転写画像を定着する定着装置25を備えている。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。また、上述した二次転写装置には、二次転写ニップ部でトナー像の転写を受けた転写紙を定着装置25へと搬送する転写紙搬送機能も備えてなる。なお、二次転写装置として、転写ローラや非接触の帯電チャージャを配置してもよく、そのような場合は、この転写紙搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
A
二次転写装置および定着装置25の下には、上述したタンデム画像形成ユニット20と平行に、転写紙の両面に画像を記録すべく転写紙を反転する転写紙反転装置28を備えている。これによって、転写紙の片面に画像定着後に、切換爪で転写紙の進路を転写紙反転装置側に切り換え、そこで反転させて再び二次転写ニップ部に転写紙を搬送し、トナー像を転写させた後、排紙トレイ上に排紙させることができる。
Under the secondary transfer device and the
スキャナ部300は、コンタクトガラス32上に載置された原稿の画像情報を読取センサ36で読み取り、読み取った画像情報をこの制御部に送る。
The
不図示の制御部は、スキャナ部300から受け取った上記画像情報に基づき、プリンタ部100の露光装置21内に配設された図示しないレーザーやLED等を制御して感光体ドラム3に向けてレーザー書き込み光Lを照射させる。この照射により、感光体ドラム3の表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
Based on the image information received from the
給紙部200は、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44、給紙カセットから転写紙を繰り出す給紙ローラ42、繰り出した転写紙を分離して給紙路46に送り出す分離ローラ45、給紙路48に転写紙を搬送する搬送ローラ47等を備えている。
The
本実施形態の複写機では、給紙部200以外に、手差し給紙も可能となっており、手差しのための手差しトレイ51、手差しトレイ51上の転写紙を手差し給紙路53に向けて一枚ずつ分離する分離ローラ52も装置側面に備えている。
In the copying machine according to the present embodiment, in addition to the
レジストローラ49は、それぞれ給紙カセット44又は手差しトレイ51に載置されている転写紙を1枚だけ排出させ、中間転写体としての中間転写ベルト10と二次転写装置との間に位置する二次転写ニップ部に送る。
The registration roller 49 discharges only one sheet of transfer paper placed on the
本実施形態の複写機において、カラー画像のコピーをとるとき、原稿搬送部400の原稿台30上に原稿をセットするか、又は原稿搬送部400を開いてスキャナ部300のコンタクトガラス32上に原稿をセットして原稿搬送部400を閉じることで原稿を押さえる。
In the copying machine according to the present embodiment, when copying a color image, an original is set on the
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿搬送部400に原稿をセットしたときは原稿をコンタクトガラス32上へと搬送した後、スキャナ部300を駆動し、第一走行体33及び第二走行体34を走行する。他方、コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは直ちに、スキャナ部300を駆動し、第一走行体33及び第二走行体34を走行する。そして、第一走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第二走行体34に向け、第二走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取センサ36に入れ、原稿の画像情報を読み取る。
When a start switch (not shown) is pressed, when the document is set on the
帯電装置4Y,M,C,Kによって感光体ドラム3Y,M,C,Kの表面が一様に帯電され、スキャナ部300で読み取られた画像情報を色分解して、露光装置21によって各色毎に感光体ドラム3Y,M,C,Kにレーザー書き込みがなされる。これにより、感光体ドラム3Y,M,C,K表面上に静電潜像を形成する。
The surfaces of the
一例として、Y(イエロー)の画像形成に行いて説明する。感光体ドラム3Cの表面に形成された静電潜像は、現像装置5YによってYトナーを潜像にあわせて現像し、単色のトナー像を形成する。同様にして、順次M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)の順で各作像装置1M,C,Kでも同様にして感光体ドラム3上で単色のトナ−像を形成する。このように、各感光体ドラム3上にトナー像を形成させるとともに、上記画像情報に応じたサイズの転写紙を給紙させるべく、4つの給紙ローラのうちの1つを作動させる。
As an example, description will be made by performing image formation of Y (yellow). The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 3C is developed by the developing device 5Y in accordance with the Y toner to form a single color toner image. Similarly, a monochrome toner image is formed on the
また、これと同時に、不図示の駆動モータで第一支持ローラ14、第二支持ローラ15または第三支持ローラ16のうちの1つを回転駆動して他の二つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト10を回転搬送する。そして、中間転写ベルト10の搬送とともに、感光体ドラム3Y,M,C,K上の単色のトナー像を順次転写して中間転写ベルト10上に合成カラー画像を形成する。
At the same time, one of the
一方、給紙部200では給紙ローラ42の1つを選択回転、給紙カセット44の1つから転写紙を繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で給紙路48に導き、この転写紙をレジストローラ49に突き当てて止める。
On the other hand, in the
または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上の転写紙を繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
Alternatively, the transfer paper on the
なお、手差しトレイ51上の転写紙を用いる場合は、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
When the transfer paper on the
そして、中間転写ベルト10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写ベルト10と二次転写ローラ22との当接部である二次転写ニップ部に転写紙を送り込む。そして、二次転写ニップ部に形成されている転写用電界や当接圧力などの影響により、中間転写ベルト10上から合成カラー画像を転写紙上に二次転写して、転写紙上にカラー画像を記録する。
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the
二次転写ニップ部でカラー画像の転写を受けた後の転写紙は、二次転写装置29の二次転写ベルト24で定着装置25へと送り込まれ、定着装置25で加圧ローラ27と定着ベルトとによる加圧力と熱の付与によりカラー画像を定着される。その後、排出ローラ56で排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。また、両面に画像形成される転写紙は、カラー画像を定着された後、切換爪55で切り換えて転写紙反転装置28に搬送され、そこで反転されて再び二次転写ニップ部へと導かれ、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出される。
The transfer paper after the color image is transferred at the secondary transfer nip portion is sent to the fixing
一方、二次転写ニップ部で転写紙にカラー画像を転写した後の中間転写ベルト10の表面は、残留する残留トナーがベルトクリーニング装置17によって除去され、タンデム画像形成ユニット20による再度の画像形成に備える。
On the other hand, the residual toner remaining on the surface of the
図1は、作像装置1の概略説明図である。
図1に示すように、作像装置1は、感光体ドラム3、帯電装置4、現像装置5、クリーニング装置6、除電ランプ7、及び、潤滑剤塗布装置8などを一体的に備えて、プロセスカートリッジとして装置本体から着脱可能となっている。本実施形態の複写機では、プロセスカートリッジとしての作像装置1そのものを交換するようになっている。しかしながら、感光体ドラム3、帯電装置4、現像装置5、クリーニング装置6、除電ランプ7、潤滑剤塗布装置8のような単位で新しいものと交換するような構成でもよい。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of the
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、潤滑剤塗布装置8は、潤滑剤であるステアリン酸亜鉛を固形化した固形潤滑剤84や、潤滑剤付与部材として潤滑剤を感光体ドラム3の表面上に塗布する塗布ブラシ82や、均しブレード86などを有する。
As shown in FIG. 1, the
クリーニング装置6は、感光体ドラム3の表面移動方向上流側から順に、静電クリーニングブラシローラ63と、クリーニングブレード61とを備えている。
The
静電クリーニングブラシローラ63は、感光体ドラム3の回転方向に対して図中の矢印のごとくカウンター方向に回転しているが、感光体ドラム3の回転方向に対して線速差をもたせて連れまわり方向に回転させてもよい。クリーニングブレード61はホルダに固定されており、感光体ドラム3の回転方向に対してカウンター支持されている。
The electrostatic
また、静電クリーニングブラシローラ63にトナーを静電的に付着させるためのバイアスを印加するバイアス印加手段としてのクリーニング電源が設けられている。感光体ドラム3から中間転写ベルト10上にトナー像を転写した後、感光体ドラム表面に残留する正極性及び負極性の転写残トナーは、感光体ドラム表面と静電クリーニングブラシローラ63との接触部に進入する。そして、静電クリーニングブラシローラ63の静電気力と摺擦力とによって感光体ドラム表面から転写残トナーが除去される。
In addition, a cleaning power source is provided as a bias applying unit that applies a bias for electrostatically attaching the toner to the electrostatic
クリーニング装置6は、除電ランプ7によって一次転写部を通過した感光体ドラム3の表面が除電された後、まず静電クリーニングブラシローラ63で感光体ドラム表面から転写残トナーの大部分を除去する。そして、その後、感光体ドラム表面に残った転写残トナーをクリーニングブレード61で感光体ドラム表面から除去する。
After the surface of the
静電クリーニングブラシローラ63上に付着したトナーは、回収電源からバイアスが印加された回収ローラ65により静電的な力によって回収され、回収ローラ65の表面に接触させて設けた回収ブレード67により回収ローラ65の表面から除去される。
The toner adhering to the electrostatic
クリーニング装置6によって転写残トナーの除去がなされた感光体ドラム3表面上には、潤滑剤塗布装置8の塗布ブラシ82によって潤滑剤が塗布され、感光体ドラム表面を保護する。潤滑剤の塗布がなされた感光体ドラム3の表面は、カウンター方式で当接する均しブレード86によって潤滑剤が均され、感光体ドラム3の表面上の潤滑剤が緻密な塗布状態となる。
On the surface of the
塗布ブラシ82による潤滑剤の塗布は、ブラケットに保持された固形潤滑剤84を潤滑剤加圧スプリング88により塗布ブラシ82に加圧して行う。そして、感光体ドラム3の表面に接触して回転する塗布ブラシ82により固形潤滑剤84を削って感光体ドラム3上に塗布する。
The application of the lubricant by the
ここで、従来より複写機などの画像形成装置において、感光体ドラムやクリーニング装置などの交換部品の高寿命化が要求されている。特にプロダクションプリンティング事業のような大量の印刷を行う業界で使用される電子写真機器においては、交換部品の寿命は1枚印刷するあたりのコスト(CPP)に大きく影響されるため、飛躍的な寿命の向上はランニングコスト低減に大きな効果がある。 Heretofore, in an image forming apparatus such as a copying machine, it has been required to increase the life of replacement parts such as a photosensitive drum and a cleaning device. Especially in electrophotographic equipment used in the industry that produces a large amount of printing such as the production printing business, the service life of replacement parts is greatly influenced by the cost per printing (CPP). Improvement has a great effect on running cost reduction.
クリーニング装置の寿命を向上させるためには、クリーニングブレードのエッジの摩耗速度低減が必要である。クリーニングブレードを使用したクリーニング部は、構成が簡素であることや、特に図3のように感光体ドラムの回転方向に対してカウンターに当接させることで微少量のトナーをほぼ完全にクリーニングすることができ、広く一般に採用されている。 In order to improve the life of the cleaning device, it is necessary to reduce the wear rate of the edge of the cleaning blade. The cleaning unit using the cleaning blade has a simple configuration and, particularly, as shown in FIG. 3, the minute amount of toner is almost completely cleaned by contacting the counter with respect to the rotation direction of the photosensitive drum. Can be widely used.
このクリーニングブレードを使用したクリーニング装置の寿命は、当接しているクリーニングブレードエッジの摩耗量で決まる。ブレードエッジの摩耗量が進行すると大量のトナーをせき止めることができず、クリーニングブレードよりも感光体ドラム回転方向下流にすり抜け、結果的に縦スジ画像となって異常が発生する。 The lifetime of the cleaning device using this cleaning blade is determined by the amount of wear of the cleaning blade edge that is in contact. When the amount of wear of the blade edge advances, a large amount of toner cannot be stopped and slips downstream of the cleaning blade in the rotation direction of the photosensitive drum, resulting in a vertical streak image and an abnormality.
特に、加速因子としては高画像面積率の画像を大量連続で印刷するようなときで、その際、大量のトナーがブレードエッジに入力され、わずかながらトナーやトナー添加剤(シリカ)がブレードからすり抜ける。そして、このすり抜けの際にトナーやトナー添加剤(シリカ)がクリーニングブレードにダメージを与えてブレードエッジの摩耗が進行する。 In particular, as an acceleration factor, when a large amount of image with a high image area ratio is printed continuously, a large amount of toner is input to the blade edge, and a small amount of toner and toner additive (silica) slip through the blade. . During the slipping, the toner or toner additive (silica) damages the cleaning blade, and the blade edge wears.
ブレード摩耗の進行を低減させる方法としては、ブレードの材質の処方最適化が挙げられるが、基本的にウレタンゴムの物性を大きく変えるものではないので、飛躍的な寿命向上を図られるものではない。ブレード摩耗の進行を飛躍的に低減させる方法としては、ブレードエッジにトナーが大量に入力されるのを防ぐことが有効である。 As a method of reducing the progress of blade wear, there is optimization of the blade material prescription, but it does not fundamentally change the physical properties of the urethane rubber, so that it does not significantly improve the service life. As a method for dramatically reducing the progress of blade wear, it is effective to prevent a large amount of toner from being input to the blade edge.
更に、ブレードエッジにトナーが大量に入力することによる別の懸念事項として、感光体ドラム表面膜の削れが、進行してしまうことが挙げられる。ブレードエッジからトナーやトナー添加剤がすり抜ける際、これらが研磨剤となって感光体ドラム表面を削り、感光体ドラムの寿命を低減させてしまう。 Furthermore, as another concern due to a large amount of toner input to the blade edge, there is a problem that the surface film of the photosensitive drum is scraped off. When toner and toner additives slip through the blade edge, they become abrasives and scrape the surface of the photosensitive drum, reducing the life of the photosensitive drum.
これに対し、感光体ドラムの摩耗可能な膜厚を増やしてしまうことも考えられるが、膜厚を厚くすることで感光体ドラムに残留電荷が残り、所望の感光体ドラム表面電位を得ることができず、画像濃度のリピート変動が発生するという問題がある。そのため、その点から見ると感光体ドラムの表面から電荷発生層までの膜厚はできるだけ薄くしたい。したがって、この問題についても、クリーニングブレードのエッジにトナーが大量に入力されるのを防ぐことが有効となる。 On the other hand, it is conceivable to increase the wearable film thickness of the photosensitive drum, but by increasing the film thickness, residual charges remain on the photosensitive drum, and a desired photosensitive drum surface potential can be obtained. This is not possible, and there is a problem that repeat fluctuations in image density occur. Therefore, from this point of view, it is desirable to make the film thickness from the surface of the photosensitive drum to the charge generation layer as thin as possible. Therefore, also for this problem, it is effective to prevent a large amount of toner from being input to the edge of the cleaning blade.
一方、クリーニング装置の別の形態として、図4のように静電クリーニングブラシローラ63に電圧を印加してトナーを電気的にクリーニングする静電クリーニングブラシ装置が挙げられる。
On the other hand, as another form of the cleaning device, there is an electrostatic cleaning brush device that electrically cleans the toner by applying a voltage to the electrostatic
この手段のメリットとしては、大量にトナー入力が起こっても、クリーニングブレードよりもトナーを回収する能力が高いことと、トナーに機械的な力によるストレスを与えないので、感光体ドラムへのシリカの固着が発生しにくいことが挙げられる。 The merit of this means is that, even when a large amount of toner is input, the ability to collect toner is higher than that of the cleaning blade, and the toner is not subjected to stress due to mechanical force. For example, it is difficult for sticking to occur.
静電クリーニング装置のデメリットとしては、単一のブラシでは極性が違う微少量のトナーを回収することができない。そのために、図4に示すように、正極性と負極性それぞれのトナーを回収するべく複数のブラシを配置したり、静電クリーニングブラシローラの上流にトナーの帯電極性を揃える制御を行うためのトナー極性制御手段を設けたりすることが必要となる。しかしながら、この場合、装置が高価になってしまうという問題がある。 As a disadvantage of the electrostatic cleaning device, a single brush cannot collect a small amount of toner having different polarities. To that end, as shown in FIG. 4, a plurality of brushes are arranged to collect positive and negative toners, or toners are controlled to align the charging polarity of the toner upstream of the electrostatic cleaning brush roller. It is necessary to provide polarity control means. However, in this case, there is a problem that the apparatus becomes expensive.
クリーニングブレード、静電クリーニングブラシそれぞれのデメリットを補完する手段として、感光体ドラムの上流に単一の静電クリーニングブラシ、下流にクリーニングブレードを配置する図5の手段が考えられる。 As means for complementing the disadvantages of the cleaning blade and the electrostatic cleaning brush, the means shown in FIG. 5 may be considered in which a single electrostatic cleaning brush is disposed upstream of the photosensitive drum and a cleaning blade is disposed downstream.
特許文献1に記載の画像形成装置では、静電クリーニングブラシローラと、これよりも感光体ドラム回転方向下流側に設けられたクリーニングブレードとを備えている。大量のトナーが入力された際は、回収能力の高い静電クリーニングブラシローラによって大部分のトナーをクリーニングし、極性の違うトナーは、少量のトナーを完全にクリーニングする能力の高いクリーニングブレードでクリーニングする。これにより、ブレード摩耗や感光体ドラム表面摩耗を著しく低減させたり、感光体ドラムのシリカ固着の防止を図ったりすることができる。
The image forming apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載のクリーニング装置では、静電クリーニングブラシローラの上流にトナー極性制御手段を設けていないため、帯電量が小さいトナーを用いた場合には静電クリーニングブラシローラによるトナー回収率が小さい。そのため、クリーニングブレードにトナーが大量に入力されてしまい、ブレードエッジの摩耗が進行するという問題があった。
However, in the cleaning device described in
そこで、本実施形態の複写機に設けたクリーニング装置6では、静電クリーニングブラシローラ63によるトナー回収率を高めて、クリーニングブレード61に入力されるトナーの量を少なくし、ブレードエッジの摩耗が進行するのを抑えるようにしている。
Therefore, in the
本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、静電クリーニングブラシローラ63のブラシの毛太さが所定の太さ以上であることで、静電クリーニングブラシローラ63の摺擦力によるトナー除去性能が向上し、前記接触部に大量のトナーが入力されても良好なクリーニング性が得られることが判明した。
As a result of intensive studies by the inventors of the present application, the brush thickness of the electrostatic
そして、本実施形態においては、静電クリーニングブラシローラ63のブラシの毛太さが6デニール以上であることで、後述する実験で明らかにしたように、静電クリーニングブラシローラ63のトナー回収率が高められる。これにより、感光体ドラム表面と静電クリーニングブラシローラ63との接触部に大量のトナーが入力されても、良好なクリーニング性を得ることができる。
In the present embodiment, since the brush thickness of the electrostatic
[実験]
作像の際は感光体ドラム3に大量のトナーが現像され、そのトナーが中間転写等に転写された後には転写残トナーが発生する。転写残トナーはまず静電クリーニングブラシローラ63によって回収されるが、本実施形態では、静電クリーニングブラシローラ63によって回収したトナー重量と、転写残トナー重量との比を「トナー回収率」と定義する。
[Experiment]
At the time of image formation, a large amount of toner is developed on the
また、プリント枚数が増えるとブレードエッジの摩耗量も多くなるという関係がある。そして、本願発明者らが実験を重ねた結果、プリント枚数を横軸にとり、ブレードエッジの摩耗量を縦軸にとったときの傾きを、「ブレードエッジ摩耗速度」と定義すると、トナー回収率が高いほどブレードエッジ摩耗速度も小さくなるという結果が得られている。 Further, there is a relationship that the wear amount of the blade edge increases as the number of printed sheets increases. As a result of repeated experiments by the inventors of the present application, when the number of prints is taken on the horizontal axis and the inclination when the wear amount of the blade edge is taken on the vertical axis is defined as “blade edge wear rate”, the toner recovery rate is The higher the blade edge wear rate, the lower the result.
図6は、静電クリーニングブラシローラ63のブラシの毛太さとトナー回収率との関係を示したものであり、表1は図6中の各プロットに対する具体的な数値及び測定条件を示したものである。
FIG. 6 shows the relationship between the brush thickness of the electrostatic
なお、表中の「評価」の欄の「○」は「問題なし」、「△」は「製品上問題無い程度」、「×」は「製品上影響がでる」としている。 In the “evaluation” column of the table, “◯” indicates “no problem”, “Δ” indicates “no problem in product”, and “x” indicates “product impact”.
また、トナー回収率の測定条件は次の通りである。
・回収ローラ65への印加バイアスV1:400[V]〜800[V]
・印刷条件:A4ベタ画像を10枚
・クリーニングブレード61:ウレタンゴム、硬度72[°]、反発弾性31[%]
・回収ローラ65:ステンレス鋼
The measurement conditions of the toner recovery rate are as follows.
-Applied bias V1: 400 [V] to 800 [V] to the
Printing conditions: 10 A4 solid images Cleaning blade 61: Urethane rubber, hardness 72 [°], rebound resilience 31 [%]
・ Recovery roller 65: Stainless steel
図7を用いて、トナー回収率の算出方法について説明する。
トナー回収率は、転写残トナー重量T1と、クリーニングブレード入力トナー重量T2より(T1−T2)/T2の式により算出した。ここで、T1−T2は、静電クリーニングブラシ回収トナー重量に相当する。
A method for calculating the toner recovery rate will be described with reference to FIG.
The toner recovery rate was calculated from the transfer residual toner weight T1 and the cleaning blade input toner weight T2 by the equation (T1-T2) / T2. Here, T1-T2 corresponds to the electrostatic cleaning brush collected toner weight.
転写残トナー重量T1は、次のように算出する。まず、静電クリーニングブラシローラ63を感光体ドラム3と接触しない金属棒に変更し(棒にしたのは駆動伝達のため)、また、クリーニングブレード61の下にトナー収容部P1を設ける。静電クリーニングブラシローラ63を金属棒に変更することで、通紙を行うと、感光体ドラム表面に付着した転写残トナーの全てが直接、クリーニングブレード61に入力される。そして、クリーニングブレード61によって感光体ドラム表面から掻き落とされたトナーは、トナー収容部P1に収容される。このようにしてトナー収容部P1に収容されたトナーの重量を転写残トナー重量T1とする。なお、クリーニングブレード61は、トナーのすり抜けが起こらないよう新品に近い状態のものを使用する。
The transfer residual toner weight T1 is calculated as follows. First, the electrostatic
クリーニングブレード入力トナー重量T2も測定原理は、転写残トナー重量T1と同様である。異なるのは、静電クリーニングブラシローラ63を金属棒に変更せず、静電クリーニングブラシローラ63を用いて、感光体ドラム表面から転写残トナーを除去する点である。静電クリーニングブラシローラ63によって除去されずに感光体ドラム表面に残ったトナーは、クリーニングブレード61に入力され、感光体ドラム表面からクリーニングブレード61によって掻きとられ、トナー収容部P1に収容される。このようにしてトナー収容部P1に収容されたトナーの重量をクリーニングブレード入力トナー重量T2とする。
The measurement principle of the cleaning blade input toner weight T2 is the same as that of the transfer residual toner weight T1. The difference is that the electrostatic
なお、毛太さによってブラシの抵抗、詳しくは、原糸比抵抗が異なる。そのため、感光体ドラム−ブラシ間に流れる電流の大きさ、言い換えれば、静電的な力の大きさの影響を考慮して、印加バイアスV1を400[V]〜800[V]の間でトナー回収率を複数測定し、最もトナー回収率が高かったトナー回収率を図6にプロットした。 Note that the resistance of the brush, specifically, the specific resistance of the yarn varies depending on the thickness of the hair. Therefore, in consideration of the influence of the magnitude of the current flowing between the photosensitive drum and the brush, in other words, the magnitude of the electrostatic force, the applied bias V1 is set to the toner between 400 [V] and 800 [V]. A plurality of recovery rates were measured, and the toner recovery rate with the highest toner recovery rate was plotted in FIG.
図6や表1より、毛太さが6デニールでは、毛密度が70[kF]の場合に製品上問題無い程度のトナー回収率となり、毛密度が50[kF]の場合に問題無いトナー回収率となった。また、毛太さが10デニールと14デニールとでは、問題無いトナー回収率となった。一方、毛太さが2デニールでは、他のものに比べてトナー回収率が急激に低下し、製品上影響が出てしまうようなトナー回収率となった。 As shown in FIG. 6 and Table 1, when the hair thickness is 6 denier, the toner recovery rate is satisfactory so that there is no problem in the product when the hair density is 70 [kF], and there is no problem when the hair density is 50 [kF]. Became a rate. Further, when the hair thickness was 10 denier and 14 denier, there was no problem in the toner recovery rate. On the other hand, when the hair thickness was 2 denier, the toner recovery rate was drastically lowered compared to the other products, and the toner recovery rate was such that the product was affected.
以上のことから、毛太さが6デニール以上、好ましくは10デニール以上の静電クリーニングブラシローラ63を用いることで、安定して高いトナー回収率を得ることができるのことがわかる。
From the above, it can be seen that a high toner recovery rate can be stably obtained by using the electrostatic
図8は、静電クリーニングブラシローラ63が感光体ドラム3に当接して回転する際に、静電クリーニングブラシローラ63にかかるトルクとトナー回収率との関係を示したものである。また、表2は図8中の各プロットに対する具体的な数値及び測定条件を示したものである。
FIG. 8 shows the relationship between the torque applied to the electrostatic
静電クリーニングブラシローラ63にかかるトルクの測定条件としては、図9に示すように、感光体ドラム3に対して静電クリーニングブラシローラ63のブラシを1[mm]食い込ませており、それ以外の条件は図6のトナー回収率の測定条件と同じである。
As a measurement condition of the torque applied to the electrostatic
なお、感光体ドラム3に対する静電クリーニングブラシローラ63のブラシの食い込み量を1[mm]としているのは、次の理由によるものである。すなわち、前記食い込み量が1[mm]よりも小さいと、感光体ドラム表面に接触するブラシの量が減りトナーを掻き取る能力が低下してしまう。逆に、前記食い込み量が1[mm]よりも大きいとブラシが毛倒れしてしまい、ブラシ先端部分でのブラシのコシによる機械的な力でトナーを掻き取る能力が低下してしまう。一方、前記食い込み量を1[mm]とすることで、ブラシのコシによる機械的な力でトナーを良好に掻き取ることができる。
The reason why the amount of biting of the electrostatic
また、毛倒れにより発生する問題としては、ブラシ先端部分でのブラシのコシによる機械的な力でトナーを掻き取る能力が低下すること以外に、最大の問題として印刷画像への悪影響を及ぼすことが挙げられる。毛倒れが起こると、ブラシから感光体ドラムにかある負荷が毛倒れ箇所とそれ以外の箇所とで変動する。そのため、ブラシと接する感光体ドラムの回転速度に変動が生じ、帯状の濃度変化となって印刷画像に表れてしまう。よって、前記食い込み量を1[mm]よりも大きくしないことで、ブラシの毛倒れによる印刷画像への悪影響が生じるのを抑制することができる。 In addition, as a problem that occurs due to hair fall, the biggest problem is that the ability to scrape off toner by mechanical force due to the stiffness of the brush at the tip of the brush decreases, and the biggest problem is that it adversely affects the printed image. Can be mentioned. When the fall of the hair occurs, the load applied from the brush to the photosensitive drum varies between the fall of the hair and other places. As a result, the rotational speed of the photosensitive drum in contact with the brush fluctuates, resulting in a belt-like density change that appears in the printed image. Therefore, by making the amount of biting less than 1 [mm], it is possible to suppress the adverse effect on the printed image due to the falling of the brush.
図8や表2より、静電クリーニングブラシローラ63にかかるトルクが4.2[mN・m]ではトナー回収率が急激に低下してしまうが、前記トルクが5.7[mN・m]以上では安定して高いトナー回収率を示すという結果が得られた。
8 and Table 2, when the torque applied to the electrostatic
次に、本実施形態の複写機において、帯電量が小さいトナーを用いて高画像面積率の画像が大量印刷されたときの感光体ドラム表面のクリーニング状況について説明する。 Next, the cleaning state of the surface of the photosensitive drum when a large amount of an image with a high image area ratio is printed using a toner with a small charge amount in the copying machine of the present embodiment will be described.
高画像面積率の画像を作像の際は、感光体ドラム3に大量のトナーが現像されるため、そのトナーが中間転写ベルト10に転写された後の感光体ドラム表面上の転写残トナーも相当量発生する。このように感光体ドラム表面上に存在する大量の転写残トナーは、まず静電クリーニングブラシローラ63によって感光体ドラム表面から回収する。
When an image with a high image area ratio is formed, a large amount of toner is developed on the
この際、転写後、感光体ドラム表面と静電クリーニングブラシローラ63との接触部に入力されるプラス極性及びマイナス極性に帯電した転写残トナーの大部分は、トナーの正規帯電極性であるマイナス極性であり帯電量は少ない。そして、静電クリーニングブラシローラ63のブラシの毛太さが6デニール以上、好ましくは10デニール以上であることで、ブラシの機械的な力によって、静電的な力によるトナー回収効果を補助し、マイナス極性に帯電したトナーの殆どを、静電クリーニングブラシローラ63によって感光体ドラム3の表面から回収することができる。なお、この際、静電クリーニングブラシローラ63が感光体ドラム3に当接して回転する際の静電クリーニングブラシローラ63にかかるトルクは、5.7[mN・m]以上、好ましくは6.3[mN・m]以上である。
At this time, after transfer, most of the transfer residual toner charged to the positive polarity and the negative polarity inputted to the contact portion between the surface of the photosensitive drum and the electrostatic
プラス極性に帯電した少量の転写残トナーは、感光体ドラム3の回転とともに静電クリーニングブラシローラ63を通過して、感光体ドラム3とクリーニングブレード61との当接部に入力される。このときのトナー入力量は、高画像の大量印刷であっても、クリーニングブレード61よりも感光体ドラム回転方向上流側にある静電クリーニングブラシローラ63によって、殆どのトナーが回収されるため、ごくわずかなものとなる。そのため、容易にクリーニングブレード61のエッジでトナーを掻き取り、感光体ドラム3の表面をクリーニングすることができる。
A small amount of transfer residual toner charged to a positive polarity passes through the electrostatic
また、感光体ドラム3とクリーニングブレード61との当接部に入力されるトナーの入力量は少ないため、クリーニングブレード61のブレードエッジのダメージも殆んどなく、またストレスがかかるトナーも少ない。これにより、感光体ドラム3とクリーニングブレード61との当接部に大量のトナーが入力されることで生じ得る、ブレードエッジの摩耗進行や、シリカなどの現像剤に含有した添加物の感光体ドラム3への固着、感光体膜削れ進行を抑えることができる。
Further, since the amount of toner input to the contact portion between the
よって、帯電量の少ないトナーを用いたり、高画像面積率の画像を作像したりした場合においても、感光体ドラムやクリーニング装置の寿命を向上させることができる。 Therefore, the life of the photosensitive drum and the cleaning device can be improved even when a toner with a small charge amount is used or an image with a high image area ratio is formed.
1 作像装置
3 感光体ドラム
4 帯電装置
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 除電ランプ
8 一次転写ローラ
8 潤滑剤塗布装置
10 中間転写ベルト
14 第一支持ローラ
15 第二支持ローラ
16 第三支持ローラ
17 ベルトクリーニング装置
20 タンデム画像形成ユニット
21 露光装置
22 二次転写ローラ
23 二次転写ベルト張架ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 転写紙反転装置
29 二次転写装置
30 原稿台
32 コンタクトガラス
33 第一走行体
34 第二走行体
35 結像レンズ
36 読取センサ
42 給紙ローラ
43 ペーパーバンク
44 給紙カセット
45 分離ローラ
46 給紙路
47 搬送ローラ
48 給紙路
49 レジストローラ
50 給紙ローラ
51 手差しトレイ
52 分離ローラ
53 給紙路
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
61 クリーニングブレード
63 静電クリーニングブラシローラ
65 回収ローラ
67 回収ブレード
82 塗布ブラシ
84 固形潤滑剤
86 均しブレード
88 潤滑剤加圧スプリング
100 プリンタ部
200 給紙部
300 スキャナ部
400 原稿搬送部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ブラシローラにトナーを静電的に付着させるためのバイアスを印加するバイアス印加手段とを備え、
像担持体表面に形成されたトナー像を被転写体へ転写した後に該像担持体表面に残留するトナーを、該像担持体表面と前記ブラシローラとの接触部に進入させて、該ブラシローラにより該像担持体表面から除去するクリーニング装置において、
前記ブラシローラのブラシの毛太さが6デニール以上であることを特徴とするクリーニング装置。 A brush roller rotatably provided to remove toner adhering to the surface of the image carrier while in contact with the surface of the image carrier;
Bias application means for applying a bias for electrostatically attaching toner to the brush roller,
The toner remaining on the surface of the image carrier after the toner image formed on the surface of the image carrier is transferred to the transfer body is caused to enter the contact portion between the surface of the image carrier and the brush roller. In the cleaning device for removing from the surface of the image carrier by
A cleaning device, wherein the brush roller has a brush thickness of 6 denier or more.
上記像担持体表面に形成されたトナー像を上記被転写体へ転写した後に該像担持体表面に残留する正極性及び負極性のトナーを、該像担持体表面と上記ブラシローラとの接触部に進入させて、該ブラシローラにより該像担持体表面から除去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 positive and negative toners remaining on the surface of the image carrier after the toner image formed on the surface of the image carrier is transferred to the transfer body, are contacted between the surface of the image carrier and the brush roller. A cleaning device, wherein the cleaning device is removed from the surface of the image carrier by the brush roller.
上記ブラシの毛太さが10デニール以上であることを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1 or 2,
A cleaning apparatus, wherein the brush has a bristle thickness of 10 denier or more.
上記ブラシローラよりも像担持体回転方向下流側に、上記像担持体表面に接触し該像担持体表面からトナーを除去するクリーニングブレードを設けたことを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1, 2 or 3,
A cleaning apparatus comprising a cleaning blade that contacts the surface of the image carrier and removes toner from the surface of the image carrier, downstream of the brush roller in the rotation direction of the image carrier.
上記像担持体に対する上記ブラシローラの食い込み量が1[mm]であることを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 1, 2, 3 or 4.
The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the amount of biting of the brush roller with respect to the image carrier is 1 [mm].
前記像担持体に担持したトナー像を被転写体上に転写する転写手段と、
前記像担持体から前記被転写体上にトナー像を転写した後に、該像担持体の表面上に付着している付着物を除去するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
前記クリーニング手段として、請求項1、2、3、4または5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。 An image carrier for carrying a toner image;
Transfer means for transferring a toner image carried on the image carrier onto a transfer medium;
An image forming apparatus comprising: a cleaning unit that removes deposits adhering to the surface of the image carrier after the toner image is transferred from the image carrier to the transfer target;
An image forming apparatus comprising the cleaning device according to claim 1 as the cleaning unit.
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