JP2520078Y2 - クリーニング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写
真プロセスによる画像形成装置の感光体に対するクリー
ニング装置に関するものである。

〔従来技術〕

いわゆる電子写真方式の画像形成装置、例えば、帯電
した感光体の表面に原稿の光像を投射して感光体上に静
電潜像を形成し、現像剤で感光体表面に可転写性の可視
像を形成し、その像を転写材面に転写し、転写した転写
材を像定着して機外に排出して複写物を得る複写機等の
画像形成装置では、転写工程後の感光体表面に残る残留
トナーを除去して、繰り返して像形成に使用するための
クリーニング手段が必要である。この種の画像形成装置
におけるクリーニング手段としては、ゴムなどの弾性材
からなるクリーニングプレードが、その構成が簡単で、
トナー除去性能にも優れているので広く実用されてい
る。

しかしながら、このクリーニングブレードは、固化融
着したトナーや、トナー中に添加された炭化珪素、四三
酸化鉄などの金属酸化物や、帯電制御剤等の微粉末や、
転写材から発生する繊維状の紙粉、ロジン、タルク等の
析出物や、帯電装置により発生したコロナ生成物等の異
物が感光体表面に付着した場合には、その除去には必ず
しも充分な性能を有するとはいえなかった。

感光体表面に付着した汚染物は、高温高湿環境のもと
では低抵抗化して感光体上の静電潜像を劣化させるもの
があるほか、トナーとキャリアによる二成分系の現像剤
を用いる画像形成装置にあっては、クリーニングブレー
ドを通過後に現像装置内のキャリアにより摩擦帯電され
てトナーが付着し可視像にも悪影響を与えるという問題
が発生していた。

このことは、従来広く用いられたSe感光体だけでな
く、OPC等の有機光半導体による感光体、アモルファス
シリコン感光体ではより深刻な問題であり、これらの感
光体を使用する画像形成装置のクリーニング装置には、
感光体上の残留トナーの除去だけでなく、こうした感光
体表面の付着汚染物の除去性能も問われるようになって
きている。

このような不具合点を解決する手段として、シリコン
ゴムなどの弾性材料からなるローラーと、ゴムブレード
との組合せによる装置が、例えば特開昭60-107076号公
報等で既に提案されている。これは、薄層化したトナー
を表面に保持した弾性ローラで感光体を摺擦する事によ
り、感光体表面を適宜研磨しながら表面の付着汚染物を
削り取っていくものである。

しかしながら、この装置の欠点として、弾性ローラ上
に均一な薄層トナー層を形成することが難かしく、不均
一な厚さのトナー層が形成された場合は感光体の研磨む
らと成って感光体表面に筋状の傷が発生し、この傷が転
写材に転写された画像にも確認できる状態で現われるこ
とがあった。また、弾性ローラに付着するトナーが少な
すぎる場合には、研磨過剰となり感光体の寿命を著しく
低下させてしまうことがあった。そして、非磁性トナー
を使用する画像形成装置では、高温環境下で長期間ロー
ラを停止させていた場合はローラと感光体との接触部で
トナーが固化溶着する問題があった。

その他の装置として、研磨材を混入した磁性トナーを
磁性クリーニングローラの表面に保持して感光体を摺擦
するものが、例えば特開昭63-25678号公報等に開示され
ているが、磁性ローラが高価なだけでなく、トナーに添
加する研磨剤が画像に与える影響が心配されること、そ
して、画像形成装置に使用するトナーが磁性トナーに限
定されてしまうため、装置システムを構築する上で大幅
な制約ができてしまう問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕 本考案は、上記の従来の問題点を解消し、感光体上の
残留トナーを除去するだけでなく、感光体表面の局部的
な損傷、傷を防止しつつ、表面の付着汚染物を除去し、
環境の変動も含めた長期間の使用にわたって良質の画像
を維持することができるクリーニング装置を提供するこ
とを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記の課題を、像担持体たる感光体に形成
されたトナー像を記録紙に転写した後の感光体の表面を
摺擦する摺擦部材を有し、転写後の感光体の表面をクリ
ーニングする画像形成装置のクリーニング装置におい
て、上記摺擦部材がブラシローラーより構成され、該ブ
ラシローラーを形成するループ状の毛が撚りを有する繊
維よりなり、上記繊維の撚り位置が、該繊維の感光体表
面との当接範囲を外れた位置にあることを特徴とするク
リーニング装置により解決した。

〔作用〕

本考案により、感光体表面にはブラシローラの撚った
繊維により形成された毛のループ状先端部が接触し、撚
った繊維を構成する多数の単繊維が夫々順次に感光体表
面に対して線接触をして研磨作用を行い、しかも、１つ
の毛についてほぼ単繊維の数に近い回数だけ、単繊維と
感光体表面との間の線接触が行われる。各毛について複
数回の線接触が行われながら、しかも多数の毛において
夫々線接触を繰り返しながら摺擦するので極めて均一な
研磨作用を行い、付着異物が確実に除去され、しかも感
光体表面に引掻傷などの損傷を与えることがなくなっ
た。

本考案により従来は困難と考えられていたブラシロー
ラーからなる摺擦部材による、感光体表面の付着異物除
去を可能にした。

〔実施例〕

以下、本考案の詳細を図に示す実施例に基づいて説明
する。

第１図は、本考案のクリーニング装置を含む電子写真
プロセスによる画像形成装置の感光体廻りの概略を示す
正面断面図である。感光体ドラム１は、まず帯電器２に
より表面に一様な帯電を施され、次にミラー３に反射し
て入射した原稿像反射光により静電潜像が形成され、次
にこの静電潜像は、操作者の意志により任意に作用位置
と非作用位置を取り得る２つの現像器４、５のいずれか
一方の現像器で可視画像として現像される。続いて、転
写前除電光源６により可視画像の上から照射される光で
潜像電荷を減じられて、転写コロナ７による転写材への
トナー像の転写効率をあげている。

レジストローラ12により感光体ドラム１に対してタイ
ミングをとって給送される、ここに図示しない紙などの
転写材は、転写コロナ７の作用によりトナー像を転写さ
れた後に、続く分離コロナ８により適宜の除電が成され
て感光体表面から剥離される。分離爪９は転写材の剥離
を補助するためのものである。

トナー像の転写を終了した感光体ドラム１は、本考案
によるクリーニング装置10でトナー残像、その他の付着
異物を払拭された後、除電光源11の光で完全に除電され
て、再使用に供される。現像器は、キャリアとトナーに
よる二成分現像剤によるものであるが、これに限定され
るものではなく、一成分系の磁性トナー、あるいは、非
磁性トナーによる装置を用いることもできる。

クリーニング装置10は感光体の表面に対する摺擦部材
として、クリーニングブレード13と、ブラシローラー14
を有する。

ブラシローラー14は第２図に示すように、軸形状の芯
材15と、該芯材15に螺旋状に巻かれた一定幅の基布16と
を有し、基布16には多数の毛17が形成され、該毛17は第
３図に示すように、基布16にパイル状に形成された撚り
を有する糸よりなり、先端にループ18を有する。

従来のブラシローラーでは毛先はカットされており、
例えばパイル布のパイル先端部分をカットされ、ループ
のない状態にしたカットパイルブラシ等が使用される
が、カットされた毛先が感光体表面に点接触状態にな
り、原糸太さの太い繊維を使用すると、カットされた毛
先の切断面のエッジにより感光体表面を傷つけてしまう
ことになり、感光体表面研磨による削れ跡が筋状に発生
してしまうことになる。傷つけない程度の太さの原糸太
さの繊維では繊維が逃げてしまい、得ようとする摺擦作
用や研磨作用が得られないことになり、傷をつけること
なく感光体表面の付着異物を繊維状のブラシローラーで
は除去できないと考えられていた。

第３図に示すようにブラシローラー14の毛先をループ
状に形成すると、多数配列された毛の先端ループ18が逐
次感光体ドラム１の表面と線接触状態を繰り返しながら
摺擦していくことになり、極めて均一な研磨作用が得ら
れ、感光体ドラム１の表面を筋状に削って傷つけること
なしに、感光体表面の付着異物除去を行うことができ
る。

ループを形成する繊維の原糸太さ、密度等を適宜に選
択すると、有機光半導体による感光体（いわゆるOPC感
光体）のような表面硬度の低い感光体に対しても有効に
適用することが可能である。

摺擦部材であるブラシローラー14又はクリーニングブ
レード13は感光体表面を適宜研磨する能力があるので、
従来のように現像材に研磨剤等を添加する必要がなく、
従ってそれらの添加剤により画質が劣化する恐れもな
い。

ブラシローラー14の毛17を形成する繊維は多数の原糸
を１つの繊維束として撚ったものを使用するが、通常は
繊維の製造工程で夫々定まった撚り数で撚られており、
細いフィラメントからなる原糸の束に撚りを加えること
により、製品に加工する際の原糸の取扱い性を向上させ
ている。

ブラシローラーを形成する基布のような製品では、ブ
ラシ毛の起毛状態を維持する上での重要な特性である撚
りは取扱い性の向上、起毛状態の維持管理の上からは、
撚り数が多い程有利であるといわれている。しかし撚り
数の多い繊維によるブラシローラーを使った場合、１つ
のループを形成する糸の複数の繊維の集合力が増大し
て、あたかも太い一本の原糸により形成したループの様
な挙動を示す。したがってループ先端接触幅に対応して
感光体表面が筋状に太く削られてしまうことになる。そ
こで繊維撚り数を作業性、起毛性が損なわれない範囲に
少なくする。つまり第４図に示すように多数のフイラメ
ント19を撚った糸である毛17の撚り部20の間隔を長くす
る。分かり易くは第５図に２本のフイラメント19により
示すように単位長さＬ当り、通常は25.4mm（1 in）当り
の撚り回数を少なくすると、例えば図の例では撚り位置
がA,B,Cの３個所である３回撚りにすると、撚り位置間
の距離ｌが撚りの多いものに比べて長くなる。このよう
に撚り数が少なくなると撚り位置間では構成している多
数のフィラメント（繊維）がほぐされた状態になり、１
本の糸を形成する多数の束になった多数のフィラメント
１本ずつばらばらにほぐされて順次個別に感光体表面に
線接触することになり、複数の繊維が分散された状態で
広い面積で感光体に接触し均一な摺擦作用を行い、撚り
が多い場合のような摺擦作用が局部的に集中することが
排除される。このことにより従来のカットパイルプラシ
で使用する繊維よりも原糸太さの太い繊維を使用しなが
ら、感光体表面に引っ掻き傷などの損傷を与えることが
なく、表面の付着異物を確実に除去することが可能にな
った。

毛のループを形成する繊維が感光体に接触する範囲に
おいて確実にほぐされた状態になるために、繊維の撚り
の位置が、当該繊維が感光体の表面に当接する範囲を外
れた位置にくるように設定する。繊維の撚った位置が感
光体の表面と接触することが回避されることにより、繊
維は確実にほぐされた状態で感光体を摺擦することがで
きる。

ブラシローラー14に使用する毛について実験したとこ
ろ以下の表１、表２に示すような結果が得られた。

材料としては、ポリエステル繊維（※のみアクリル系
導電性繊維を使用し、表１は研磨むらの発生状況、つま
り筋状削れの発生状況を、表２は異物除去性能を示した
ものである。表中○は良い、△はやや悪い、×は悪いを
示す。尚太さにおいてＤはデニール、Ｆはフィラメント
を示し、例えば300D/15Fはフィラメント15本で太さ300
デニールであることを示している。（ ）内は単繊維の
太さを示す。

更に詳細な実験データの一例を示すと、ポリエステル
100％、原糸太さ250D/24F、密度300ループ/in²、撚り数
2.5回/in、ループ高さ4mmの基布を8mm直径の芯材に巻い
て外径を16mmとしたブラシローラを、プロセス線速度12
0mm/secの有機光半導体からなる感光体ドラムに、ブラ
シ毛喰い込み量（第６図参照）ｔ＝1mmで当接して、感
光体回転方向と逆方向に102RPMで回転して摺擦した結
果、感光体回転時間100H、約６万枚のコピーを使用した
時の感光層の研磨量は約１μｍであり、その間紙粉等に
よる異物付着もなく、又研磨状況も感光層全域にわたり
均一に行われた。

又、ポリエステル、原糸太さ、300D/15F、密度300ル
ープ/in²、撚り数１回/in、ループ高さ4mmの基布を直径
7mmの芯材に巻いて、外径を15mmとしたブラシローラー
を、プロセス線速度120mm/secの有機光半導体から成る
感光体ドラムに、ブラシ喰い込み量ｔ＝0.5mmで当接し
て感光体回転方向と逆方向に102RPMで摺擦した結果、上
記と同様に良好な結果が得られた。

このことから、単繊維の太さが細くなると、研磨むら
は発生しないが異物除去性能が低下し、撚り数の多いも
のでは研磨むらが発生しやすい傾向があり、全繊度（30
0D、250D等の値）が大きいものは異物除去性能が高いが
研磨むらが発生しやすいことが判明した。

研磨むらと異物除去性能を考慮すると、最大撚り数は
４回/25.4mm（1 in）が限界であることが判明した。

第７図に示すように毛17のループを形成する繊維（フ
ィラメント）が感光体ドラム１の表面に接触する範囲Ｐ
において確実にほぐされた状態になるためには、繊維の
撚り部20の位置を当接範囲Ｐを外れた位置に設けるのが
好都合である。

通常毛17のループの高さは３〜6mm程度のものが実用
されており、このループ高さの複数の繊維の束が感光体
ドラムに当接し、摺擦することによりほぐれるために
は、撚り位置はできるだけ当接範囲Ｐから離れることが
好ましい。つまり撚り位置はループの根本に近い方が好
ましい。このことから、繊維はループの根本で左右対称
に２回撚ってあるか、どちらか一方の根本で撚ってある
のが好ましい条件となる。そのことから、１ループ当り
の撚りの数は２回以下にするのが好ましい。

１ループ当りの撚りの数が３以上の場合には第８図Ａ
に示すように少なくとも１つの撚り部20の位置が感光体
ドラム１の表面に当接する位置にくる可能性が高く、そ
の場合は撚り位置では多数の繊維は束になり、１本の太
い糸のようになり、摺擦が局部的に集中することにな
る。撚りの数を２回以下にすると、第８図Ｂに示すよう
に、撚り部20の位置が感光体ドラムに当接することが確
実に回避されることができる。

尚ループの高さが上記の高さより高い場合は必ずしも
この条件による必要はない。

毛の繊維がほぐれた状態で感光体ドラムに当接するた
め、感光体表面を筋状に削って傷つける危険度が少なく
なり、OPC感光体等の有機光半導体による感光体のよう
な表面硬度の低い感光体に対して有効に利用できる。

ミラー３に反射して入射する光束は、レーザーなどに
よる書き込み系からのビーム光束であってもよく、この
場合は、通常潜像電荷と同極性のトナーで現像する、い
わゆる、ネガポジ現像方式が用いられるが、その場合も
同様の効果が発揮されるのは勿論である。

〔効果〕

本考案により、撚った繊維で形成されたブラシ毛先端
をループ形状とし、しかも該繊維の撚り位置が感光体表
面との当接範囲を外れた位置にあることにより、確実に
解された繊維範囲でのみ感光体表面をクリーニングし、
比較的太い原糸太さの繊維を使用することで感光体表面
を傷つける不具合を回避でき、従来は困難とされていた
ブラシローラー形状の摺擦部材を用いて感光体表面をむ
らなく、適宜に研磨摺擦することが可能となり、その結
果として、感光体表面の付着異物の除去が可能となっ
た。

一つのループを形成する複数本の繊維の撚り数を低く
抑えることによって、詳しくは４回/25.4mm以下にする
ことによりループ先端が感光体表面に接触する際に、繊
維がほぐれて、より均一な研磨摺擦作用が得られる。

本考案により、ブラシローラーの原糸特性の適宜の選
択により摺擦作用の制御も容易であり、有機光半導体に
よる感光体のような、比較的表面硬度の低い感光体から
アモルファスシリコン感光体のように表面硬度の高いも
のまで広範囲にわたって適用が可能である。

ここで言う原糸特性とは原糸の太さ、密度、撚り数な
どであり、更に機械装置側の特性として、ブラシ毛の感
光体への喰い込み量、ブラシローラー回転数などが容易
に制御可能な特性と言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るクリーニング装置を含む画像形成
装置の一例の感光体回りの概略説明図、第２図はブラシ
ローラーの全体を示す部分断面図、第３図はブラシロー
ラーの毛の拡大図、第４図は毛を形成する繊維の拡大
図、第５図は繊維の撚りの説明図、第６図はブラシロー
ラーの感光体に対するブラシ食込量の説明図、第７図は
毛のループの撚り位置と当接範囲の関係を示す拡大図、
第８図はループの感光体ドラムに対する当接状態を示す
図で、Ａは撚り数が３回の例を、Ｂを撚り数が２回の例
を示す図である。 １……感光体、４、５……現像器 ７……転写コロナ 10……クリーニング装置 13……クリーニングブレード 14……ブラシローラー 15……芯材、16……基布 17……毛、18……ループ 19……フィラメント 20……撚り部

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体に形成されたトナー像を記録紙に
   転写した後の像担持体の表面を摺擦する摺擦部材を有
   し、転写後の像担持体の表面をクリーニングする画像形
   成装置のクリーニング装置において、 前記摺擦部材がブラシローラーより構成され、該ブラシ
   ローラーを形成するループ状の毛が撚りを有する繊維よ
   りなり、 上記繊維の撚り位置が、当該繊維の感光体表面との当接
   範囲を外れた位置にあること を特徴とするクリーニング装置。
2. 【請求項２】前記繊維の撚り数が４回/25.4mm（1 inc
   h）以下であ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。