JP3647159B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真記録方式によって画像を形成したときに像担持体上に残留した現像剤を除去するためのクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から複写機やプリンタ等にあっては電子写真記録方式が採用されている。この電子写真記録方式にあっては、表面に静電的に現像剤(以下「トナー」という)による像を形成した像担持体に紙等のシート状の記録媒体を当接して前記トナー像を転写する工程を繰り返すが、前記トナー像転写の際に像担持体側のトナーが全て記録媒体に転写されるわけではない。このため、トナー転写の都度、像担持体表面に残留したトナーを除去する必要がある。
【0003】
前記残留トナーを除去するクリーニング装置としては、従来からゴム等の弾性部材からなるクリーニングブレードを、トナー像転写後の像担持体表面に圧接して残留トナーを掻き落とすもの、更に特に磁性トナーを使用する場合に好適な手段としてマグネットローラを共用するものが用いられている。
【0004】
例えば、図7に示すように、図示の紙面に垂直方向にのび、矢印a方向に回転する像担持体50に近接してクリーニング装置51を配設する。このクリーニング装置51にはクリーニングブレード52が取り付けてあり、該ブレード52の一方の端縁のエッジが像担持体50の表面に圧接し、像担持体50から記録媒体に転写しきれずに残留したトナーを掻き落として除去するものである。
【0005】
また、図7に示すクリーニングブレード52よりも像担持体50の回転方向上流側にマグネットローラ53が配設してあり、このローラ53が低速で回転するようになっている。
【0006】
上記クリーニング装置51にあっては、像担持体50上に残留したトナーがクリーニングブレード52によって掻き落とされると、これがマグネットローラ53の表面に付着して磁気ブラシを形成し、これが規制ブレード54によって所定の厚みとなって、再び像担持体50に近接する部位に達し、その表面を磁気ブラシで摺擦する。
【0007】
上記のような磁気ブラシを形成するクリーニング装置にあっては、像担持体表面に付着する記録媒体からの析出物やコロナ生成物等の除去に効果が認められ、像担持体にある程度の付着力で付着しているトナーの一部を磁気ブラシの位置で捕捉し、通過するトナーに対しても像担持体50への付着力を弱め、更にはブレードエッジに安定的にトナーを供給できるのでクリーニングブレード52の負担を軽減できる等の効果がある。
【0008】
特に、像担持体50としてアモルファスシリコン感光体を使用する画像形成装置のように、親水性が高く、低表面エネルギー物質である表面を有し、高湿環境下での多数枚の通紙によって画像流れ等の画質の劣化を生じ易いものの場合、前記マグネットローラを配することによって画質の劣化を防止することが好ましい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなクリーニング装置にあっては、マグネットローラ53を像担持体51に近接して配置する必要があるため、クリーニングブレード52を含めた装置全体が大型化し、その結果、像担持体50も大径のものを使用する必要がある。このため、特にアモルファスシリコンを使用した像担持体ではコスト高になっていた。また、転写分離時に記録媒体の曲率分離を行うことが困難となり、コロナ帯電器等の強制分離手段が必要になり、更には像担持体をプロセスカートリッジ化することも困難となっていた。
【0010】
一方、装置を小型化するために前記マグネットローラ53を小型化すると、磁性トナーを拘束するのに十分な磁力が得難くなるという課題があった。
【0011】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、マグネットローラを使用することなく、クリーニング部材の磨耗や高湿下での画像劣化等を起こさない小型化可能なクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、純水との接触角が50°以上の表面を有するアモルファスシリコン感光体を用いた像担持体と、該像担持体上の現像剤を除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材により除去された現像剤を収容する収容部と、を有し、前記クリーニング部材を前記像担持体の鉛直方向上部に当接し、除去した現像剤が自重によって前記像担持体を摺擦するように構成したクリーニング装置において、前記クリーニング部材により除去された現像剤を前記収容部に送るトナー送り部材として、磁気ローラまたは磁気ベルトを用い、前記トナー送り部材は、該トナー送り部材そのものの位置と動作領域が、前記クリーニング部材の自由端側先端よりも収容部側となるように、配置されることを特徴とする。
【0013】
上記構成にあっては、クリーニング部材で掻き取ったトナーが像担持体上にトナー溜まりとなって像担持体上を摺擦するために、クリーニング部材のめくれや像担持体の表面削れを防止し、画像劣化の発生を防止することができる。また、マグネットローラ等を用いる必要がないために、装置の小型化が容易になし得るものである。さらに、前記トナー送り部材は、該トナー送り部材そのものの位置と動作領域が、前記クリーニング部材の自由端側先端よりも収容部側となるように、配置されることで、トナー送り部材による現像剤の送りは、クリーニング部材上の現像剤を一定に保ち、現像剤の自重による安定した像担持体の摺擦を行うことができ、長期の画像形成に際しても、安定した摺擦効果を維持することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を用いた画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【0015】
〔第1実施形態〕
まず、図1乃至図3を参照して第1実施形態に係る画像形成装置及びクリーニング装置について説明する。尚、図1は画像形成装置の全体模式説明図であり、図2はクリーニング装置のトナー除去状態の説明図、図3はクリーニングブレードを鉛直方向に配置した場合のトナー除去状態の説明図である。
【0016】
ここでは、まず画像形成装置の全体構成について説明し、次にクリーニング装置の構成について説明する。
【0017】
{画像形成装置の全体説明}
この電子写真画像形成装置(レーザービームプリンタ)は、図1に示すように、図示しない光学系から画像情報に基づいた情報光を像担持体である電子写真感光体ドラム1へ照射して前記感光体に潜像を形成し、この潜像を現像してトナー像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体Pを図示しないカセットから搬送ローラ2及び排出ローラ3等からなる搬送手段で搬送し、且つ前記電子写真感光体に形成したトナー像を転写手段としての転写ローラ4に電圧印加することによって記録媒体Pに転写する。そして、像転写後の記録媒体Pを排出ローラ対3から図示しない定着手段へと搬送し、該定着手段で熱及び圧力を印加してトナー像を記録媒体Pに定着して排出部へ排出するものである。
【0018】
画像形成プロセスは、感光体ドラム1を回転し、その表面を一次帯電器5によって一様に帯電し、光学系からの情報光6を感光体ドラム1へ露光して潜像を形成し、現像手段7によって現像するように構成している。
【0019】
前記感光体ドラム1はアモルファスシリコン感光体であり、これを図1の矢印a方向へプロセススピード200mm /sec で回転する、図1の紙面に垂直方向の回転円筒状の感光体ドラムとして構成されている。このアモルファスシリコン感光体はアルミシリンダ上に約30μm のアモルファスシリコン感光層をプラズマCVD法で堆積させたものであり、直径は約30mmである。
【0020】
前記アモルファスシリコン感光体は、純水との接触角が50°以上の表面を有し、少なくとも導電性基体、電荷注入阻止層、光導電層及び表面層から構成され、これらは水素及び/又はハロゲンを含有するアモルファスシリコンを主体とした層からなる。
【0021】
そして、前記アモルファスシリコン感光体は、水素及び/又はハロゲンを含有し、かつ、炭素、窒素、酸素、第III 族元素及び第V族元素から選ばれる1種以上を含有するアモルファスシリコン、又は窒素、酸素、第III 族元素及び第V族元素から選ばれる1種以上を含有するアモルファスカーボンよりなる表面層を形成している。尚、前記感光体を加熱する手段は設けていない。
【0022】
また、現像手段7は、トナー収容部内のトナーTを送り出し、現像ローラ7aを回転させると共に、現像ブレード7bによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ7aの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム1へ転移させることによってトナー像を形成して前記潜像を可視像化するものである。
【0023】
前記トナー像を感光体ドラム1の回転と同期して搬送される記録媒体Pに対し、転写ローラ4に前記トナー像と逆極性の電圧を印加することによって転写し、その記録媒体Pを定着手段へ搬送して転写トナー像を定着した後に排出するものである。尚、転写手段としては、前記のようにローラ状のもの以外にも、ベルト状のものを使用してもよく、その場合は本実施形態のように縦型の搬送パスをとるときに良好な搬送性能が得られるので好ましい。
【0024】
一方、トナー像を転写した後の感光体ドラム1は、該ドラム1に残留したトナーや紙粉等の異物をクリーニング手段8によって除去し、且つ前露光手段9を経て再度の画像形成が行われる。
【0025】
{クリーニング装置の説明}
次にクリーニング装置である前記クリーニング手段8の構成について説明する。
【0026】
クリーニング手段8は感光体ドラム1の鉛直方向上部に配設されており、クリーニング枠体8aにクリーニング部材としてのクリーニングブレード8bとトナースクイシート8cとを取り付け、前記クリーニングブレード8bで掻き取った回収トナーTをトナー枠体8a内の回収トナー収容部8dに送り込むように構成しており、このとき前記回収トナーTが自重によって感光体ドラム1上を摺擦するよう構成している。
【0027】
ここで図2及び図3を参照してクリーニング手段8で回収された回収トナーTの動きについて説明する。まず、図3に示すように、クリーニングブレード8bが感光体ドラム1の横(鉛直方向)に配設されている場合は、クリーニングブレード8bによって掻き取られたトナーTは自重によって矢印Jに示すように間欠的に下方へ落下し、そのまま回収トナー収容部へと導かれる。そのため、ブレード8bの部分に回収したトナーTが十分に供給されず、ブレードめくれや感光体ドラム1の削れ等が発生するおそれがある。従って、この場合にはマグネットローラ等による磁気ブラシを設ける必要がある。
【0028】
しかし、図2(a) 、(b) に示すように、クリーニングブレード8bが感光体ドラム1の鉛直方向上部に配設されていると、クリーニングブレード8bによって掻き取られたトナーTは自重によってクリーニングブレード8bとスクイシート8cの間に蓄積されていく。この蓄積されたトナーTは矢印R方向へ循環し、この循環運動によって感光体ドラム1の表面を摺擦する。更に、前記トナーTがある程度蓄積されると、ブレード8bの上を送られて回収トナー収容部8dへ蓄積されていく。
【0029】
前記トナーTによる感光体ドラム1の摺擦能力は、クリーニングブレード8bとスクイシート8cとの距離(以下「トナーニップ幅」という)に依存しており、特にトナーニップ幅が5mm以上で良好な効果を発揮する。尚、本実施形態では感光体ドラム1の径が30mmと小径であるために、前記トナーニップ幅を5.5mm に設定してある。
【0030】
上記のように構成したクリーニング手段8によって250000枚の耐久試験を行ったところ、磁気ローラ等を設けなくてもブレードめくれは発生しなかった。また、感光体ドラム1の削れも約250 Å程度であり、画像形成に問題はなかった(図3に示すように、クリーニング手段8を感光体ドラム1の横に配設して同様の耐久試験を行った場合の感光体ドラム削れは1000Åであった)。
【0031】
更に、高湿(32.5℃、85%)下で前記と同様の耐久試験を行っても画像の劣化は見られなかった。
【0032】
上記のように、アモルファスシリコン感光体上に残留したトナーその他の異物を除去回収するクリーニング部材を有するクリーニング装置を、感光体ドラム1の上部に配置するによって、アモルファスシリコン感光体上に安定したトナー層を形成し得る小型のクリーニング装置を供給することが可能となり、また高いクリーニング性を維持して高湿下での画像劣化に対しても大きな効果が得られるものである。
【0033】
また、トナーとして磁気ローラによる研磨が行えない非磁性トナーにおいても上記構成のクリーニング装置にあっては良好なクリーニング性および高湿下での画像劣化防止に効果がある。
【0034】
尚、トナーの中にチタン酸ストロンチウムやシリカ、アルミナ等の研磨効果のある粉体を添加することで、高湿下での画像劣化に対する効果を更に向上させることができる。
【0035】
〔他の実施形態〕
前述した第1実施形態ではクリーニングブレードによって回収した回収トナーを、感光体ドラム1の回転によって回収トナー収容部へ送り込むようにした例を示したが、図4乃至図6に示すように、クリーニング枠体8a内にトナー送り部材を設けてもよい。以下、図4乃至図6に示すクリーニング装置の構成について順次説明する。尚、図4乃至図6において、前述した第1実施形態と同一機能を有する部材は同一符号を付して重複する説明は省略する。
【0036】
図4において、10aは磁気ローラであり、クリーニングブレード8b上に送られた磁性トナーを回収する機能を有する。また前記磁気ローラ10aの近傍にはスクレイパー10bが設けてあり、これにより磁気ローラ10a上のトナー層厚が一定に保たれ、且つ磁気ローラ10a上の余分なトナーを回収トナー収容部8dへ落下させる。
【0037】
このように磁気ローラ10a及びスクレイパー10bを設けることにより、クリーニングブレード8b上のトナーの量が一定になり、長期の画像形成に際しても安定した感光体ドラム1の摺擦が可能となるため、高いクリーニング性能を長期間維持することができる。
【0038】
次に図5はクリーニング枠体8a内にエンドレスの磁気ベルト11を回転可能に設け、これによって磁性のトナーTを前記磁気ベルト11で回収トナー収容部8dへ搬送するようにしたものである。
【0039】
このようにすると、安定したクリーニング性能を維持し得ると共に、回収トナーTの搬送方向に対して大きな自由度をもたせることができるようになる。
【0040】
次に図6は電磁石12をトナーニップ幅内であって、感光体ドラム1と近接した位置に配設したものである。尚、図6の実施形態にあっては磁石12と感光体ドラム1との間隙を1mmに設定している。
【0041】
前記のようにトナーニップ幅内に磁石12を近接させることにより、低画像濃度の場合でもトナーニップ幅内に回収トナーtを保持させることができる。そして、前記電磁石12を画像濃度に応じてON、OFFさせることにより、画像濃度を一定に保つことも可能となる。
【0042】
尚、図6に示す実施形態では、前記磁石12をクリーニング枠体8a内に設けたが、感光体ドラム1のシリンダをアルミ等の高透磁率の物質で構成した場合、該感光体ドラム1の内面側に前記磁石12を配設しても同様の効果を得ることが可能である。
【0043】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、クリーニング部材で掻き取ったトナーが像担持体上にトナー溜まりとなって像担持体上を摺擦するために、クリーニング部材のめくれや像担持体の表面削れを防止し、画像劣化の発生を防止することができる。これにより、像担持体として多数枚の通紙によって画像流れ等が生じ易いものを用いたとしても、画質の劣化を防止することができる。また、マグネットローラ等を用いる必要がないために、装置の小型化が容易になし得ると共に、像担持体の小径化が容易に可能となる。
【0044】
従って、前記クリーニング装置を用いた画像形成装置にあっては、像担持体の低コスト化が容易であり、また記録媒体の曲率分離が可能となり、更には像担持体等のカートリッジ化も容易に可能となるものである。さらに、前記トナー送り部材は、該トナー送り部材そのものの位置と動作領域が、前記クリーニング部材の自由端側先端よりも収容部側となるように、配置されることで、トナー送り部材による現像剤の送りは、クリーニング部材上の現像剤を一定に保ち、現像剤の自重による安定した像担持体の摺擦を行うことができ、長期の画像形成に際しても、安定した摺擦効果を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成装置の全体模式説明図である。
【図2】クリーニング装置のトナー除去状態の説明図である。
【図3】クリーニングブレードを鉛直方向に配置した場合のトナー除去状態の説明図である。
【図4】クリーニング装置内に磁気ローラを設けた実施形態の説明図である。
【図5】クリーニング装置内に回収トナー搬送用の磁気ベルトを設けた実施形態の説明図である。
【図6】クリーニング装置内に磁石を設けた実施形態の説明図である。
【図7】従来例に係るクリーニング装置の説明図である。
【符号の説明】
P …記録媒体
T …トナー
1 …感光体ドラム
2 …搬送ローラ
3 …排出ローラ
4 …転写ローラ
5 …一次帯電器
6 …情報光
7 …現像手段
7a …現像ローラ
7b …現像ブレード
8 …クリーニング手段
8a …クリーニング枠体
8b …クリーニングブレード
8c …スクイシート
8d …回収トナー収容部
9 …前露光手段
10a …磁気ローラ
10b …スクレイパー
11 …磁気ベルト
12 …磁石
Claims (4)
- 純水との接触角が50°以上の表面を有するアモルファスシリコン感光体を用いた像担持体と、
該像担持体上の現像剤を除去するクリーニング部材と、
該クリーニング部材により除去された現像剤を収容する収容部と、を有し、
前記クリーニング部材を前記像担持体の鉛直方向上部に当接し、除去した現像剤が自重によって前記像担持体を摺擦するように構成したクリーニング装置において、
前記クリーニング部材により除去された現像剤を前記収容部に送るトナー送り部材として、磁気ローラまたは磁気ベルトを用い、
前記トナー送り部材は、該トナー送り部材そのものの位置と動作領域が、前記クリーニング部材の自由端側先端よりも収容部側となるように、配置されることを特徴とするクリーニング装置。 - 前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体が、少なくとも導電性基体、電荷注入阻止層、光導電層及び表面層から構成され、これらは水素及び/又はハロゲンを含有するアモルファスシリコンを主体とした層からなり、
感光体を加熱する手段を設けないことを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。 - 前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体が、水素及び/又はハロゲンを含有し、かつ、炭素、窒素、酸素、第III 族元素及び第V族元素から選ばれる1種以上を含有するアモルファスシリコン、又は窒素、酸素、第III族元素及び第V族元素から選ばれる1種以上を含有するアモルファスカーボンよりなる表面層を形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のクリーニング装置。
- 現像剤による像を転写して画像を形成する画像形成装置において 、
像担持体と、
前記像担持体に形成した潜像を現像剤によって現像する現像手段と、
前記現像された像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記転写後に像担持体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段と、
を有し、
前記クリーニング手段を請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のクリーニング装置で構成したことを特徴とする画像形成装置。
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- 1996-09-02 JP JP23191196A patent/JP3647159B2/ja not_active Expired - Fee Related
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