JP2793647B2 - クリーニング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複写機、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ブレードが、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
では低抵抗化と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、シリコー
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〕

本発明は、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〕

本発明は、上記の課題を、トナー像転写後の感光体の
表面を摺擦部材を用いて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、該ブラシローラの毛が、撚り部を
備えたループ状の複数繊維よりなり、上記撚り部の位置
が、摺擦部材の感光体表面との当接範囲を外れた位置に
あり、しかも感光体表面との摺擦時に撚りが締まる側の
撚り位置が摺擦時に上記当接範囲まで移動することのな
い距離だけ上記当接範囲から離れた個所に配置されてい
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〕

本発明により、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。

本発明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。

毛のループ状先端部が感光体表面を摺擦する際、毛を
構成する繊維には外部から与えられる力により撚り作用
が発生する。この摺擦時の撚りの伝播によりすでに設け
てある撚り部が拡大、移動し、緩み側の撚り部は毛と感
光体表面との当接点より離れ、締り側の撚り部は当接点
に近づく傾向にある、従って締り側の撚り部が当接点に
近いと、摺擦時の撚りにより撚り部が当接点に移動し、
感光体表面に傷を与えることになるが、本発明により締
り側の撚り部の位置が摺擦時の撚りにより当接点に移動
できないだけ遠く離れた位置に設けてあるので、摺擦時
の撚りの影響を回避できる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説明
する。

第１図は、本発明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、本発明
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（研磨跡）
が筋状に発生してしまうことになる。傷つけない程度に
原糸太さの細い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が遂
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、従来のカットパイルブラシで使用していた繊維より
も原糸太さの太い繊維を使用しても、感光体ドラム１の
表面に引掻傷などの損傷を与えることなしに、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又アモ
ルファスシリコン感光体のような表面硬度の高い感光体
に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、
従来のように現像剤中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
繊維の紡績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。単位長さ当り、通常は25.4mm（1in）当りの撚り回
数を少なくすると、撚り位置間の距離が撚りの多いもの
に比べて長くなる。こように撚り数が少ない繊維のルー
プ18の先端が感光体表面に接触する際、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本の糸を形成する束になった多数のフィ
ラメントが１本ずつばらばらにぼ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、複数の繊維の感光体
表面に対する接触点が分散され、接触点数が増加し、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の局部集中が排除される。こ
のことにより従来のカットパイルブラシで使用されうる
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均一な
摺擦研磨を行い、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。

第４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ｌ
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ｌから外れた位置に設けるの
が好都合である。

通常毛17のループの高さは電子写真プロセスの感光体
表面摺擦部材の場合、２〜10mm、多くは2.5〜6mm程度の
ものが普通であり、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ｌから離れてい
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
夫々１回ずつ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。

静的な状態で２ケ所の撚り部の中間位置に当接範囲が
ある毛であっても、複数の繊維の束が感光体ドラムに当
接し、摺擦すると、第５図Ａに示すように摺擦力として
外力Ｐが繊維19に撚り作用をもたらし、一方の撚り部は
締り側となり、他方の撚り部は緩み側となる。すなわち
２つの撚り部20a、20bについて外力Ｐによる撚りの影響
をみると、第５図Ｂに示すように、図の左側の撚り部20
aはより締る傾向にあり、他方の撚り部20bは緩む傾向に
ある。このことは、外力Ｐによる撚り作用により、すで
に形成されている撚り部に撚りの伝播、移動又は撚り部
の拡大を生じる。第５図の例では撚り部の位置が次第に
図の右方へ移動するような状態を生じる。このことは外
力Ｐが作用する毛17と感光体表面との当接点に対し、締
り側の撚り部は接近するように、また緩み側の撚り部は
離れるように移動しようとする傾向を呈する。

したがって撚り部を当接範囲ｌから外れた位置に設け
てあってもあまり離れた位置でない場合には摺擦の際に
生じる撚りの作用により締り側の撚り部が当接範囲に移
動してくる可能性がある。

第６図Ａに示すように撚り部20の位置が感光体ドラム
１の表面に当接する当接範囲にくると撚り位置では多数
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。締り側に設けた撚り部が
連続的あるいは繰り返しの撚りの拡大、伝播によっても
当接範囲に影響を与えない距離だけ離れた位置に形成さ
れ、緩み側に設けた撚り部が近くても当接範囲から離れ
た位置に形成されると、第６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、感光体表面との当接範囲におけるブラ
シの毛の繊維がほぐれて分散した状態となり、ブラシロ
ーラによる摺擦作用がソフトで均一なものとなる。

毛の繊維がほぐれた状態で感光体ドラムに当接するよ
うにできるため、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〕

本発明により、ブラシ毛先端をループ形状とすること
により、原糸太さの比較的太い繊維を使用して感光体表
面に傷をつけることなく、従来は困難と考えられていた
ブラシローラー形状の摺擦部材により感光体表面をむら
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部を、感
光体表面に対する摺擦時に撚りが締り側となる部分に設
けた撚り部を当接位置から遠くに離すことにより、撚り
拡大又は撚り移動によって当接位置に撚り部が生じるこ
とが回避でき、ブラシ毛繊維はループ先端が感光体表面
に接触する際に、当接範囲において適当にほぐれて、ソ
フトでより均一な研磨摺擦作用が得られる。この場合緩
み側の撚り部は当接範囲の近くに形成しても支障を生じ
ない。

本発明により、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。

１つのループに、当接位置を間にして両側に１回ずつ
２回の撚り部を形成すると、ブラシ毛原糸の単位長さ当
りの撚り数は2.5〜４回/25.4mm（1inch）となるので、
織物として加工する際の取扱い性も損なわれない範囲と
なり、又ブラシローラとなった際もブラシ毛の起毛状態
維持のために必要十分な値となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明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図は毛のループの撚り位置と当
接範囲の関係を示す拡大図、第５図は繊維の撚り拡大、
移動の説明図で（Ａ）は感光体との摺擦に基づく撚り作
用を受ける直前の繊維状態を、（Ｂ）はその撚り作用を
受けて繊維が撚れた状態を示す図、第６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は撚り部が
当接位置にある例を、Ｂは撚り部が当接位置にない例を
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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/00 310 - 334

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー像転写後の感光体の表面の摺擦部材
   を用いて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
   ローラーの毛が、撚り部を備えたループ状の複数繊維よ
   りなり、 上記撚り部の位置が、摺擦部材の感光体表面との当接範
   囲を外れた位置にあり、しかも感光体表面との摺擦時に
   撚りが締まる側の撚り位置が摺擦時に上記当接範囲まで
   移動することのない距離だけ上記当接範囲から離れた個
   所に配置されていることを特徴とするクリーニング装
   置。