JP2015194556A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面に残留したトナーのファーブラシによる回収効率を向上させ、像担持体の表面を安定してクリーニングすることを可能とする。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置１は、像担持体６の表面にファーブラシ２４を接触させて、残留トナーを除去するクリーニング装置１１を備えた画像形成装置１であって、ファーブラシ２４は、回動可能なブラシローラ３１の周面に放射状に設けられて先端が像担持体６の表面に接触可能に設けられた多数の起毛部３３を備え、該各起毛部３３は、それぞれ複数本のフィラメント糸３４を集束させて形成されており、該複数本のフィラメント糸３４のうち少なくとも一部のフィラメント糸３４の先端部３５が、外側に向かって湾曲されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ・複写機・ファクシミリやこれらを機能的に備えた複合機等のいわゆる電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、像担持体の表面に残留したトナーをクリーニングする画像形成装置に関する。

近年、プリンタ・複写機・ファクシミリやこれらを機能的に備えた複合機等のいわゆる電子写真方式にて画像形成を行う画像形成装置としては、表面に静電潜像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を各色のトナーによりトナー像に現像する現像器と、上記のトナー像が一時的に保持されて表面に多色カラー像が形成される像担持体（例えば、中間転写ベルト）と、この像担持体の表面に上記のトナー像を一次転写する一次転写ローラと、上記の像担持体の表面に一次転写された多色トナー像を転写紙に二次転写する二次転写ローラとを備えたものが知られている。

このような構成の画像形成装置においては、トナー像を転写紙表面に二次転写する際に転写し切れなかったトナーが、像担持体の表面に残留することがある。そこで、次の画像形成工程を行う前に、像担持体の表面をクリーニングし、残留トナーを除去しておく必要がある。従来、像担持体の表面をクリーニングするためのものとして、像担持体の表面に接触するファーブラシと、このファーブラシと接触する回収ローラと、この回収ローラに残留トナーの極性（プラス）とは逆極性（マイナス）の電圧を印加する電圧印加部とを備えたクリーニング装置を有する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上述の如きクリーニング装置に用いられる従来公知のファーブラシの一例を、図５（ａ）（ｂ）に示す。なお、図５（ａ）はファーブラシの断面図、図５（ｂ）はファーブラシの平面図である。このファーブラシ５１は、回動可能なブラシローラ５２の周面に固定される基布部５３と、この基布部５３に基端側が連結されるとともに先端側を像担持体（図示せず）の表面に接触可能とする複数の起毛部５５とを備えており、この複数の起毛部５５は、それぞれ複数本のフィラメント糸５６を集束させて形成されている。また、ファーブラシ５１は、前述の如くマイナスの電圧を印加された回収ローラ（図示せず）と接触しており、これにより、ファーブラシ５１の起毛部５５もマイナスに帯電している。そして、このマイナスに帯電した起毛部５５とプラスに帯電した残留トナーの間に生じる静電気的な吸引力と、起毛部５５による残留トナーの機械的な掻取力により、残留トナーを像担持体の表面から除去する。

特開２００９−１８１１１５号公報

ところが、この従来公知のファーブラシ５１においては、起毛部５５を形成する各フィラメント糸５６が、直線状で、且つ、互いに略平行に配置されているため（図５（ａ）参照）、各フィラメント糸５６の基端部５７を密集させると、各フィラメント糸５６の先端部５８も必然的に密集してしまう（図５（ｂ）参照）。このように、各フィラメント糸５６の先端部５８が密集すると、複数のフィラメント糸５６のうちの一部のフィラメント糸５６（特に、外周を他のフィラメント糸５６で囲まれたフィラメント糸５６）は、像担持体の表面に接触できなくなり、起毛部５５と像担持体の表面に残留したトナーの接触が不十分となる。そのため、起毛部５５と残留トナーの間に生じる静電気的な吸着力及び起毛部５５による残留トナーの機械的な掻取力が低下し、残留トナーの回収効率もこれに伴って低下する。そのため、回収し切れなかった多量のトナーが装置内に飛散してしまい、画像不良を引き起こす原因となっていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、像担持体の表面に残留したトナーのファーブラシによる回収効率を向上させ、像担持体の表面を安定してクリーニングすることが可能な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を目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、画像転写後の像担持体の表面にファーブラシを接触させて、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置であって、前記ファーブラシは、回動可能なブラシローラの周面に放射状に設けられて先端部が前記像担持体の表面に接触可能な多数の起毛部を備え、該各起毛部は、それぞれ複数本のフィラメント糸を集束させて形成されており、該複数本のフィラメント糸のうち少なくとも一部のフィラメント糸の先端部が、外側に向かって湾曲されていることを特徴とする。

また、前記各起毛部は、相互に干渉しない配置間隔を保って配置されるのが好ましい。

また、前記ファーブラシは、基布部の一面側に前記各起毛部を植設して前記フィラメント糸の先端部を湾曲加工し、前記基布部の他面を前記ブラシローラの周面に巻き付けて固定して形成されるのが好ましい。

本発明の画像形成装置は、像担持体の表面に残留したトナーのファーブラシによる回収効率を向上させ、像担持体の表面を安定してクリーニングすることを可能とする。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部（クリーニング装置）の説明図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係るファーブラシの断面図であり、（ｂ）は同平面図である。 本発明と従来例の画像形成装置のそれぞれについて、印字枚数ごとの累積トナー飛散量の測定結果を示す比較グラフ図である。 （ａ）は従来例の画像形成装置に係るファーブラシの断面図であり、（ｂ）は同平面図である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の説明図、図２は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部（クリーニング装置）の説明図、図３（ａ）は本発明の一実施形態に係るファーブラシの断面図であり、図３（ｂ）は同平面図である。

＜画像形成装置の全体構成＞
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ１は、プリンタ本体２の内部に、転写紙（図示せず）を収納した給紙カセット３と、給紙カセット３又は手指し給紙トレイ（図示せず）にセットされた転写紙が搬送される搬送経路４と、給紙カセット３又は手指しトレイにセットされた転写紙を搬送経路４に供給する給紙部５と、像担持体としての中間転写ベルト６と、中間転写ベルト６にトナー像を一次転写する画像形成部７と、この一次転写されたトナー像を搬送経路４の中途部において転写紙に二次転写する二次転写ニップ部８と、転写紙に二次転写されたトナー像を搬送経路４の下流側において定着させる定着部９と、トナー像を定着させた転写紙を搬送経路４の下流端から排出させる排出口１０と、二次転写後の中間転写ベルト６の表面に残留したトナーを除去させるクリーニング装置１１とを備えている。

中間転写ベルト６は、二次転写ニップ部８側に配置された駆動ローラ２０及びクリーニング装置１１側に配置されたテンションローラ２１に巻き掛けられて水平方向に支持され、駆動装置（図示せず）により所定方向（図１の矢印参照）に回動する。

画像形成部７は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を用いて画像形成処理を行うタンデム方式が採用されている。尚、以下の説明では、特に色指定に関する場合にのみ、各算用数字の符号に括弧書きで（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の色を付し、共通の場合には算用数字のみの符号を付して説明する。

画像形成部７は、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）毎に対応して、補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ１２と、パーソナルコンピュータ（図示せず）から送信された印刷データに含まれる画像データに基づいてトナー像を担持する感光体としての複数の感光体ドラム１３と、感光体ドラム１３の表面にビーム光束（図１において矢印Ｐで示す）を出射して所定の静電潜像を形成する露光器１４とを備えている。

各感光体ドラム１３は、中間転写ベルト６の下方に配置されており、その周囲には、感光体ドラム１３の表面を所定の電圧に帯電させる帯電器１５と、露光器１４が形成した静電潜像をトナーによりトナー像に現像する現像器１６と、そのトナー像を感光体ドラム１３と協働して中間転写ベルト６に一次転写する一次転写ローラ１７と、感光体ドラム１３の表面に残留したトナーを除去するクリーニングデバイス１８と、感光体ドラム１３の電荷を除去する除電デバイス１９とが、一次転写のプロセス順に配置されている。

露光器１４は、各感光体ドラム１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対応した複数の光源２８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から放射された各ビーム光束を、光源２８（Ｙ），（Ｍ）及び光源２８（Ｃ），（Ｋ）を対としてそれぞれ共用するポリゴンミラー等の偏光器２９（ＹＭ），２９（ＣＫ）で偏光走査しつつ、感光体ドラム１３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）にビーム光束を結像する。

二次転写ニップ部８は、搬送経路４の給紙部５より下流側で定着部９よりも上流側に配置されている。二次転写ニップ部８は、中間転写ベルト６を挟んで駆動ローラ２０と二次転写ローラ２２を対向配置させて形成されており、二次転写ローラ２２を中間転写ベルト６に圧接させている。

＜画像形成動作＞
上記の構成において、カラープリンタ１に電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部９の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、カラープリンタ１に接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。

まず、帯電器１５によって感光体ドラム１３の表面が帯電された後、露光器１４により感光体ドラム１３に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１３に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、トナーにより現像器１６が対応する色のトナー像に現像する。現像器１６によって感光体ドラム１３に現像されたトナー像は、トナー像を形成するトナーの極性と逆極性（−）の電圧を一次転写ローラ１７に印加することにより、中間転写ベルト６に一次転写される。

以上の動作を各色ごとに順次繰り返すことによって、中間転写ベルト６上にフルカラーのトナー像が形成される。このフルカラーのトナー像は、二次転写ローラ２２にトナーと逆極性（−）の電圧を印加することにより、搬送経路４を通って二次転写ニップ部８にニップ搬送されてきた転写紙に二次転写される。この転写紙に二次転写されたフルカラーのトナー像は、定着部９で転写紙に定着される。トナー像が定着した転写紙は、排出口１０から外部に排出される。

一方で、二次転写ニップ部８での二次転写の完了後、画像形成部７の中間転写ベルト６の表面には、二次転写時に転写し切れなかったトナーが残留する。この残留トナーは、以下に詳述するクリーニング装置１１によって除去される。

＜クリーニング装置１１の構成＞
図２に示すように、クリーニング装置１１は、ファーブラシ２４と、ファーブラシ２４に蓄積した残留トナーを回収する回収ローラとしての金属ローラ２５と、金属ローラ２５に回収した残留トナーを除去する掻取部材としてのクリーニングブレード２６と、クリーニングブレード２６により除去した残留トナーを回収するトナー回収機構としてのトナー回収スクリュー２７とを備えている。

ファーブラシ２４は、ファーブラシ２４と回収ローラ２５との接触位置よりもファーブラシ２４の回転方向の上流側において、中間転写ベルト６と接触するように配置されている。

図３に示すように、ファーブラシ２４は、回動可能なブラシローラ３１の周面に固定される基布部３２と、この基布部３２の一面側に放射状に植設されるとともに先端が中間転写ベルト６の表面に接触可能な多数の起毛部３３とを備えている。多数の起毛部３３は、それぞれ複数本のフィラメント糸３４を集束させて構成されており、各フィラメント糸３４の先端部３５は、各起毛部３３の外側に向かって湾曲されている。また、多数の起毛部３３は、図３（ｂ）に示す如く、各起毛部３３のフィラメント糸３４の先端部３５が相互に接触しない配置間隔を保って配置されている。

本実施例において、ファーブラシ２４の製造及びブラシローラ３１への固定は、以下のようにして行われる。まず、複数本のフィラメント糸３４を一束に束ねて毛束を形成する。次に、この毛束をパイル織にて織り込むことにより、基布部３２の一面に多数の起毛部３３が立ち上がったファーブラシ２４が形成される。先端部３５を基布部３２から所定の高さでカットして、フィラメント糸３４が所定の均一な長さに整えられる。その後、本実施例のファーブラシ２４では、先端部３５の湾曲加工を行う。湾曲加工は、円盤の表面全体に細かなピラミッド形状の突起が連続して形成された工具を円盤の中心で回転させて、ファーブラシ２４に対向して移動させながら先端部３５に接触させる方法にて行われる。この加工によりフィラメント糸３４の先端部３５が湾曲し、毛束の末端側が隣接する周囲の毛束に向かって広がる。そのため、ファーブラシ２４の先端部ではフィラメント糸３４の分布がより均一化される。そして、このファーブラシ２４の基布部３２の他面をブラシローラ３１の周面に巻き付けて固定する。

金属ローラ２５は、中間転写ベルト６とファーブラシ２４との接触位置よりもファーブラシ２４の回転方向の下流側において、ファーブラシ２４と接触するように配置されている。また、金属ローラ２５には残留トナーの極性とは逆極性（マイナス）のクリーニング電圧が電圧印加部（図示せず）から印加されており、そのため、金属ローラ２５とファーブラシ２４の間、ファーブラシ２４と中間転写ベルト６の間にそれぞれ所定の電位差が生じている。

＜クリーニング装置１１によるクリーニング動作＞
上記の構成において、二次転写後に中間転写ベルト６上に残留したトナーを、クリーニング装置１１を用いて中間転写ベルト６から除去するクリーニング動作を、以下に説明する。なお、以下の説明では、ファーブラシ２４は中間転写ベルト６と同一方向（図２において反時計回り）に回動し、金属ローラ２５は、中間転写ベルト６とは逆方向（図２において時計回り）に回動する場合について例示して説明する。

まず、中間転写ベルト６上を移送されてきた残留トナーは、中間転写ベルト６の表面においてファーブラシ２４と接触し、ファーブラシ２４と中間転写ベルト６の間の電位差によって生じるファーブラシ２４と残留トナーの間の静電気的な吸着力と、ファーブラシ２４による残留トナーの機械的な掻取力により、ファーブラシ２４に回収される。

その際、本発明においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示す如く、ファーブラシ２４の各起毛部３３を構成する複数本のフィラメント糸３４の先端部３５が、各起毛部３３の外側に向かって湾曲して形成されているため、各フィラメント糸３４を直線状且つ互いに平行に配置する場合と比較して、各起毛部３３の先端部３５側でのフィラメント糸３４の密集状態を緩和することが可能となる。そのため、より多くのフィラメント糸３４を中間転写ベルト６の表面に接触させることが可能となり、ファーブラシ２４と残留トナーの静電気的な吸着力及びファーブラシ２４による残留トナーの機械的な掻取力を向上させることが可能となる。

図４は、本発明の画像形成装置（各フィラメント糸３４の先端部３５に対して湾曲加工を行ったもの）と従来例の画像形成装置（各フィラメント糸の先端部に対して湾曲加工を行っていないもの）のそれぞれについて、印字枚数ごとの累積トナー飛散量の測定結果を示しており、この図から、本発明の画像形成装置によれば、従来例の画像形成装置と比較して、印字枚数ごとの累積トナー飛散量を少なくすることができ、画像不良等の不具合を回避することが可能となることが分かる。

なお、前述したフィラメント糸３４の先端部３５の湾曲加工は、起毛部３３を構成するすべてのフィラメント糸３４に対して行っても良いし、例えば、起毛部３３の外周付近に配置された一部のフィラメント糸３４のみに対して行っても良い。つまり、起毛部３３の先端部３５側の密集状態を緩和するためには、起毛部３３を構成する複数のフィラメント糸３４のうち、少なくとも一部のフィラメント糸３４の先端部３５が、起毛部３３の外側に向かって湾曲されていれば良い。

更に、本実施の形態においては、図３（ｂ）に示す如く、複数の起毛部３３が、相互に干渉しない配置間隔を保って配置されているため、各起毛部３３の干渉によって生じる起毛部３３と中間転写ベルト６の接触不良を回避することが可能となる。そのため、ファーブラシ２４と残留トナーの静電気的な吸着力及びファーブラシ２４による残留トナーの機械的な掻取力をより一層向上させることが可能となり、残留トナーの回収効率をより一層高めることが可能となる。

また、上述の如くファーブラシ２４に移動した残留トナーは、金属ローラ２５とファーブラシ２４との間の電位差により静電気的に金属ローラ２５に移動する。本実施の形態においてはこのように、金属ローラ２５、ファーブラシ２４及び中間転写ベルト６の間の電位差を利用して、中間転写ベルト６の表面に残留したトナーを、静電気的に効率良く除去することが可能となる。

１ カラープリンタ（画像形成装置）
６ 中間転写ベルト（像担持体）
１１ クリーニング装置
２４ ファーブラシ
３１ ブラシローラ
３３ 起毛部
３４ フィラメント糸
３５ （フィラメント糸の）先端部

Claims (3)

1. 画像転写後の像担持体の表面にファーブラシを接触させて、前記像担持体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置を備えた画像形成装置であって、
   前記ファーブラシは、
   回動可能なブラシローラの周面に放射状に設けられて先端部が前記像担持体の表面に接触可能な多数の起毛部を備え、
   該各起毛部は、それぞれ複数本のフィラメント糸を集束させて形成されており、該複数本のフィラメント糸のうち少なくとも一部のフィラメント糸の先端部が、外側に向かって湾曲されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記各起毛部は、先端部を相互に干渉させない配置間隔を保って配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ファーブラシは、基布部の一面側に前記各起毛部を植設して前記フィラメント糸の先端部を湾曲加工し、前記基布部の他面を前記ブラシローラの周面に巻き付けて固定して形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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