JP3648215B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーニング装置及び当該クリーニング装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被清掃体を清掃するクリーニング装置は従来より各種の技術分野における機械、装置に広く採用されている。例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどとして構成される画像形成装置においては、像担持体の表面を清掃するクリーニング装置や、像担持体を帯電する帯電ローラの周面を清掃するクリーニング装置、或いは転写ベルトの表面を清掃するクリーニング装置などがそれぞれ用いられている。
【０００３】
このようなクリーニング装置として、被清掃体の表面に当接するブラシを有するブラシローラを備えたクリーニング装置が広く利用されている（例えば特開平７−１４０７６３号公報参照）。従来のこの種のクリーニング装置は、ブラシローラを駆動装置によって回転駆動し、被清掃体表面に接触するブラシの線速と、その被清掃体表面の線速とに差をもたせ、当該ブラシによって被清掃体表面に付着した異物を掻き取ることにより、その表面を清掃するように構成されている。
【０００４】
また、上記のようにブラシを一定量被清掃体に喰い込ませて毛倒れさせて被清掃体を摺擦し、ブラシ線速と被清掃体表面の線速差によりクリーニングを行うのではなく、ブラシの弾性変形を抑え、ブラシ繊維の先端面を被清掃体に当接させて、被清掃体上の異物を弾き出すことによりクリーニングを行うものも提案されている。
【０００５】
前者の一般的なブラシローラの構成によると、ブラシローラを駆動する駆動装置が必要となるだけでなく、一般にブラシの倒れと称せられているブラシ繊維の永久変形を抑えるため、ブラシの食い込み量を規制する手段を設ける必要がある。このため、クリーニング装置のコストが上昇し、かつその構造が複雑化する欠点を免れない。ブラシの食い込み量とは、ブラシローラのブラシを被清掃体の表面に圧接させたとき、そのブラシローラの半径方向におけるブラシの最大変形量であり、従来のブラシローラの場合には、この食い込み量が適正範囲内となるように規制することによって、ブラシの倒れを抑制していたのである。
【０００６】
また、後者の被清掃体上の異物を弾き出すことによりクリーニングを行う構成においては、例えばブラシ繊維の長さ（２ｍｍ以下）、太さ（２デニール以下）、密度（２００００本／ｃｍ^２以上）、当接荷重（自重の場合はブラシローラの重量：５０ｇｆ以上２００ｇｆ以下）等を規定することでブラシの弾性変形を抑えるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシ繊維の永久変形は、ブラシ繊維が受ける力＝当接圧に影響を受け、この当接圧は、ブラシローラの当接幅や当接角により変化してしまう。したがって、ブラシ繊維の当接圧が変化した場合には永久変形が発生する場合があり、クリーニング性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した従来の問題を除去したクリーニング装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、帯電ローラの表面に当接するブラシを有するブラシローラを備えたクリーニング装置において、前記ブラシローラの帯電ローラへの当接力が１．６〜６．５［Ｎ／ｍ］であり、前記ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシローラの自重によって帯電ローラの表面に当接し、かつ帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように配置されているとともに、前記ブラシローラは前記帯電ローラの回転中心を通る水平線よりも上方に配置され、前記ブラシローラの芯軸の長手方向両端部がガイドスロットに帯電ローラ表面に対して接近又は離間する方向に擦動自在に嵌合されているることにより解決される。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記ブラシローラが帯電ローラに対して線速差を持つように構成されていることを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記ブラシの繊維の長さが２ｍｍ以下に設定されていることを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクリーニング装置と帯電ローラとを備える画像形成装置を提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、当該画像形成装置において使用されるトナーが重合法により作成されたものであることを提案する。
【００１３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、少なくとも前記クリーニング装置と帯電ローラとが、画像形成装置本体に対して着脱可能なユニットとして設けられていることを提案する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は画像形成装置の一例を示す作像部付近の断面構成図であり、ここに示した画像形成装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成されるものである。
【００１６】
図１に示した画像形成装置は、ドラム状の感光体として構成された像担持体１を有し、画像形成動作の開始に伴って、像担持体１は矢印Ａ方向に回転駆動される。このとき、像担持体表面に対向配置された帯電ローラ２が、図示していない駆動装置により、又は像担持体１の表面の移動に従動して矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ２は、芯金３と、そのまわりに固定された弾性体４より成り、かかる帯電ローラ２が上述のように回転するとき、その芯金３に所定極性の帯電電圧が印加され、これによって像担持体１の表面が所定の極性に帯電される。
【００１７】
帯電された像担持体１の表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）から出射する光変調されたレーザビームＬＢが照射され、これによって像担持体表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５によりトナー像として可視像化される。ここに示した現像装置５は、粉体状の現像剤Ｄを収容した現像ケース６と、現像剤Ｄを担持して搬送する現像ローラ７を有し、矢印Ｃ方向に回転駆動される現像ローラ７の周面に担持された現像剤のトナーが像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜像がトナー像として可視像化される。
【００１８】
像担持体１には、矢印Ｅ方向に駆動される転写ベルト８が対向配置され、図示していない給紙部から給送された転写紙Ｐは、この転写ベルト８に担持されて搬送される。転写紙Ｐが像担持体１と転写ベルト８の間の転写領域を通るとき、転写ベルト８を挟んで像担持体１に対向配置された転写装置９に転写電圧が印加され、これによって像担持体表面に形成されたトナー像が転写紙Ｐ上に静電的に転写される。像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写し、その転写トナー像を転写紙に転写するように構成することもできる。
【００１９】
トナー像転写後の像担持体表面に付着する転写残トナーは、像担持体表面に圧接したクリーニングブラシ１０とクリーニングブレード１１のクリーニング部材によって掻き取り除去される。一方、トナー像を転写された転写紙Ｐは、図示していない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写紙上に定着される。
【００２０】
図１に示した画像形成装置においては、像担持体１、帯電ローラ２、クリーニングブラシ１０及び後述するブラシローラ１２が、ユニットケース１３に回転自在に組み付けられ、しかもクリーニングブレード１１の基端部がユニットケース１３に固定され、これらの要素によって一体的なユニット１４が構成されている。このユニット１４を、画像形成装置本体に固定されたガイドレール１５に沿って手前側に引き出し、又は奥側に押し込んで、当該ユニット１４を所定の位置に装填することができる。クリーニングブラシ１０、クリーニングブレード１１、及びユニットケース１３の一部により構成されたクリーニングケース１６によって、像担持体表面を清掃する像担持体用のクリーニング装置１７が構成されている。
【００２１】
帯電ローラ２は、前述のように像担持体に対向してその像担持体１を帯電する用をなす。かかるローラ２は、図１に示す如く、像担持体１の表面に圧接していてもよいが、像担持体１の表面から微小間隙をあけ、その像担持体に対して非接触状態で位置していてもよい。
【００２２】
上述の如き画像形成動作が行われるとき、クリーニングブレード１１をすり抜けたトナーや、画像形成装置本体内に浮遊するトナーなどの異物が帯電ローラ２の周面に付着する。これを放置したとすると、像担持体の帯電ムラや帯電不良が発生し、像担持体上に形成されるトナー像の画質が劣化する。
【００２３】
そこで、本例の画像形成装置には、前述のブラシローラ１２を備えた帯電ローラ用のクリーニング装置１８が設けられている。このブラシローラ１２は、帯電ローラ２に対して平行に延び、図２及び図３にも示すように、金属又は硬質樹脂などの剛体より成る芯軸１９と、この芯軸１９の周面に基端部が固定された多数の繊維より成るブラシ２０を有している。ブラシ２０は、図３に符号Ｗで示した範囲において、芯軸１９の全周に亘って設けられている。かかるブラシ２０が、図１及び図２に示すように、被清掃体、この例では帯電ローラ２の表面に当接する。
【００２４】
ここに示したブラシローラ１２は、そのブラシ２０が、当該ブラシローラ１２の自重によって被清掃体、すなわち帯電ローラ２の表面に当接し、かつその被清掃体の表面の移動に従動して矢印Ｇ方向に回転するように配置されている。
【００２５】
具体的には、図１及び図２に示すように、ユニットケース１３の奥側の側板１３Ａと、手前側の側板（図示せず）に、図３にも鎖線で示す如く軸受部材２１がそれぞれ固定され、その各軸受部材２１には下部が開放したガイドスロット２２がそれぞれ形成され、その各ガイドスロット２２にブラシローラ１２の芯軸１９の長手方向各端部が、回転自在に、かつそのガイドスロット２２に沿った方向（被清掃体の表面に対して接近又は離間する方向）に摺動自在に嵌合している。各ガイドスロット２２の幅は、芯軸１９の各端部の直径よりもわずかに大きく設定され、これにより芯軸１９の各端部が各ガイドスロット２２にがたつくことなく嵌合することができる。
【００２６】
ブラシローラ１２は、帯電ローラ２の上部領域に位置し、かつその芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に摺動自在に嵌合しているので、ブラシローラ１２は、そのブラシ２０が、当該ローラ１２の自重によって帯電ローラ２の表面に当接する。しかも、芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に回転自在に嵌合しているので、帯電ローラ２が矢印Ｂ方向に回転するとき、ブラシローラ１２は、帯電ローラ２の表面の移動に従動して図中時計回りに回転することができる。ブラシローラ１２が帯電ローラ２の回転に対して連れ回わりし、このとき帯電ローラ２の表面に当接したブラシ２０が帯電ローラ２の表面に付着したトナーを除去し、当該表面を清掃するのである。
【００２７】
上述のように、ブラシローラ１２は、駆動装置により回転駆動されるのではなく、帯電ローラ２の回転に従動して回転するので、ブラシローラ１２を回転駆動する駆動装置が不要となる。これにより、クリーニング装置１８の構成を簡素化できると共に、そのコストを低減することができる。しかも、ブラシ２０が帯電ローラ２の表面に過度に強く当ることがないため、帯電ローラ２の表面の摩耗を抑えることもできる。
【００２８】
ブラシローラ１２の軸に何らかの減速材を当接させ、ブラシローラ１２の線速が帯電ローラ２の線速よりも遅くなるように構成することもできる。この場合、ブラシローラ１２と帯電ローラ２との間に線速差が設けられ、ブラシによる異物掻き取り能力を向上させることができる。
【００２９】
また、ブラシローラ１２が帯電ローラ２に当接しない状態での当該ブラシローラ１２の半径と帯電ローラ２の半径との和から、ブラシローラ１２が帯電ローラ２に当接した状態での当該ブラシローラ１２の中心と帯電ローラ２の中心との間の距離を引いた値が、ブラシ２０の食い込み量であるが、この食い込み量が大きくなりすぎると、ブラシ２０の繊維が早期に劣化してこれが永久変形する。すなわちブラシの倒れが発生するのである。逆にブラシの食い込み量が少なすぎると、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下する。そこで従来は、先にも説明した如く、ブラシローラの中心と帯電ローラの中心の間の距離が一定となるように両者の相対位置を調整してブラシの食い込み量を規制していたのであるが、かかる規制手段を設ければ、それだけクリーニング装置のコストが上昇し、その構造が複雑化する。
【００３０】
これに対し、本例のクリーニング装置１８においては、ブラシローラ１２がその自重によって帯電ローラ２の表面に当接するように構成されているので、ブラシローラ１２の重量を調整するだけで、所望するブラシの食い込み量が得られ、従来設けられていた規制手段を省くことができる。これにより、クリーニング装置１８の構造の簡素化と、コストの低減を達成できる。
【００３１】
ブラシ２０の繊維の長さは適宜設定できるが、この長さを２ｍｍ以下、特に０．４〜０．６ｍｍに設定することが望ましい。この繊維の長さは、芯軸１９に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維部分の長さである。このように繊維の長さを短かくすると、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性的に曲げ変形した繊維の基端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより長期に亘ってブラシの倒れ（永久変形）の発生を抑えることができ、ブラシローラ１２の寿命を伸ばすことができる。ブラシ２０の繊維長さを２ｍｍよりも長くすると、その繊維の先端部における繊維間の間隔が大きくなるので、帯電ローラ２の表面に当接した各繊維に加えられる荷重が大きくなり、これによってブラシの倒れが促進されるが、繊維の長さを２ｍｍ以下に設定することにより、かかる不具合を回避することができる。
【００３２】
一般に、ブラシローラのブラシの先端部に付着したトナーを除去するには、そのブラシをフリッカーに打ち当てるのが普通であるが、ブラシ２０の繊維の長さを上述のように短かくすると、図１に示すように、そのブラシ２０をフリッカーに打ち当てずとも、当該ブラシの先端部に付着したトナーを除去することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、繊維が２PP以下という短かい長さであると、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性変形した繊維が、ブラシローラ１２の回転に伴って、帯電ローラ２から離れると、瞬時にして元の形態に弾性復帰するので、このときの衝撃によって繊維の先端部に付着したトナーが当該繊維から飛び出るためであると考えられる。
【００３３】
また、ブラシ２０の繊維の太さと、その密度も適宜設定できるが、当該太さを２デニール以下とし、繊維の密度を２００００本／ｃｍ^２以上、特に３００００本／ｃｍ^２に設定すると、帯電ローラ２の表面に多数本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に加えられる荷重を小さくすることができる。これによっても長期に亘ってブラシの倒れの発生を抑えることができる。また、繊維の密度をこのように高めると、帯電ローラ表面に当接する繊維の本数が増大するので、帯電ローラ２の表面を効率よく清掃し、その汚れむらをなくすことができ、像担持体１上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００３４】
また、ブラシローラ１２の重量も適宜設定できるが、特に当該重量を５０ｇ以上で２００ｇ以下に設定すると、ブラシ２０の適度な食い込み量を保証でき、かつブラシローラ１２を円滑に連れ回わりさせることが可能となる。ブラシローラ１２の重量が５０ｇより小さいと、ブラシの食い込み量が少なくなりすぎて、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下し、当該重量が２００ｇよりも大きいと、ブラシの食い込み量が過度に大きくなって、ブラシの倒れが促進されやすくなる。
【００３５】
また、ブラシ２０を適宜な方法によって芯軸１９に固定することができるが、特に、ブラシ２０の繊維基端部をブラシローラの芯軸１９の周面に静電植毛法により固定すると、芯軸１９に対して、短かい繊維を高密度に植毛することができる。これにより、長期間に亘ってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラ１２の寿命を伸ばすことが可能となる。
【００３６】
例えば、芯軸１９の範囲Ｗに接着剤を塗布し、多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着させて、当該繊維の基端部を接着剤を介して芯軸１９に固定することができる。
【００３７】
ブラシの繊維の材質も適宜選択できるが、実験によると、特にナイロン６６又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂により当該繊維を構成すると、ブラシの倒れを効果的に抑え、適度な食い込み量が得られることが確認されている。
【００３８】
また、帯電ローラ２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によって、当該ブラシの繊維を構成すると、帯電ローラ２の表面の清掃効率を一層高めることができる。
【００３９】
被清掃体が、図１に示した帯電ローラ２のように、円柱状に形成された回転体より成る場合には、その回転体の回転中心を通る水平線よりも上方の回転体周面の範囲にブラシローラ１２を当接させれば、そのブラシローラ１２の自重によって、ブラシ２０を支障なく回転体に当接させることができる。
【００４０】
ところで、図２に示すように、ブラシローラ１２を自重Ｆｗにより当接角度：θをもって被清掃体（ここでは帯電ローラ２）に当接させる時、当接力Ｆは次の式（１）のようになる。
【００４１】
Ｆ＝Ｆｗｃｏｓθ・・・・・・（１）
【００４２】
また、ブラシローラ１２の帯電ローラ２への当接幅をＷとすると、当接圧Ｐは次の式（２）のようになる。
Ｐ＝Ｆ／Ｗ・・・・・・（２）
【００４３】
本実施形態においては、ブラシローラの当接圧Ｐの範囲を１．６≦Ｐ≦６．５［Ｎ／ｍ］と規定している。
ブラシローラ１２の当接圧Ｐを１．６Ｎ／ｍ以上とすることで、ブラシローラ１２を確実に帯電ローラ２に当接させることができ、かつ、６．５Ｎ／ｍ以下とすることにより、ブラシの毛倒れを抑え、長期間ブラシによる汚れ除去性能を維持することができる。
【００４４】
以上、被清掃体が像担持体１に対向してその像担持体１を帯電する帯電ローラ２である場合のクリーニング装置の例を説明したが、帯電ローラ２以外の各種被清掃体を清掃するために、上述した各構成のクリーニング装置を用いることができる。例えば、図１に示した像担持体１や、前述の中間転写体上に付着した転写残トナーを除去するために、前述のブラシローラ１２を有するクリーニング装置を用いることもでき、また転写ベルト８上に付着したトナーを除去するクリーニング装置にも前述の各構成を採用することができる。
【００４５】
図１に示した例のように、少なくとも、クリーニング装置１８と、帯電ローラ２の如き被清掃体を一体的に組み付けてユニット１４を構成することができる。このユニット１４は、前述の如く画像形成装置本体に対して着脱可能となっている。これにより、ブラシローラ１２や帯電ローラ２の交換作業等のメンテナンスを容易にすることができる。また、プロセスカートリッジにおける他の部品が寿命に達した場合でも、当該ユニット１４を引き続き使用することも可能となる。
【００４６】
また、画像形成装置において使用するトナーを、重合法で作成したものとすると有利である。重合法によって作られたトナーはトナー１粒ずつの対電荷質量比が揃っているので、転写効率を高くすることができる。そのため、像担持体のクリーニング手段に入力するトナー量が少なく、その結果クリーニング手段をすり抜けて帯電部材に付着するトナー量を減少させることができ、帯電部材の汚れを抑制することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクリーニング装置によれば、ブラシローラの帯電部材への当接力が１．６〜６．５［Ｎ／ｍ］であるので、帯電部材に付着する異物を除去するためにブラシローラを確実に帯電部材に当接させることができるとともに、ブラシローラのブラシの弾性変形を抑え、汚れ除去機能を長期間維持することができる。
また、ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシローラの自重によって帯電部材の表面に当接し、かつ帯電部材の表面の移動に従動して回転するように配置されているので、ブラシの帯電部材への食込み量を規制する部材と駆動手段とが不要であるため、安価なクリーニング手段を提供することができる。
【００４９】
請求項２の構成によれば、ブラシローラが帯電ローラに対して線速差を持つように構成されているので、ブラシによる異物掻き取り能力を向上させ、クリーニング手段の長寿命化を図ることができる。
【００５０】
請求項３の構成によれば、ブラシの繊維の長さが２ｍｍ以下に設定されているので、帯電ローラに圧接されることによるブラシ繊維の弾性変形量を小さくすることができ、長期間ブラシ繊維の倒れを防止できる。
【００５１】
請求項４の画像形成装置によれば、上述した効果を奏するクリーニング装置を備えた画像形成装置を供することができる。
請求項５の構成により、使用されるトナーが重合法により作成されたものであるので、クリーニング手段に入力するトナー量が少なく、その結果クリーニング手段をすり抜けて帯電部材に付着するトナー量を減少させることができ、帯電部材の汚れを抑制することができる。
【００５２】
請求項６の構成により、少なくとも前記クリーニング装置と帯電ローラとが、画像形成装置本体に対して着脱可能なユニットとして設けられているので、ブラシローラや帯電ローラの交換作業等のメンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】ブラシローラの拡大図である。
【図３】ブラシローラの正面図である。
【符号の説明】
２ 帯電ローラ
１２ ブラシローラ
１４ ユニット
１８ クリーニング装置
１９ 芯軸
２０ ブラシ

Claims (6)

1. 帯電ローラの表面に当接するブラシを有するブラシローラを備えたクリーニング装置において、
   前記ブラシローラの帯電ローラへの当接力が１．６〜６．５［Ｎ／ｍ］であり、
   前記ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシローラの自重によって帯電ローラの表面に当接し、かつ帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように配置されているとともに、
   前記ブラシローラは前記帯電ローラの回転中心を通る水平線よりも上方に配置され、前記ブラシローラの芯軸の長手方向両端部がガイドスロットに帯電ローラ表面に対して接近又は離間する方向に擦動自在に嵌合されていることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記ブラシローラが帯電ローラに対して線速差を持つように構成されてい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。
3. 前記ブラシの繊維の長さが２ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のクリーニング装置と帯電ローラとを備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 当該画像形成装置において使用されるトナーが重合法により作成されたものであることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 少なくとも前記クリーニング装置と帯電ローラとが、画像形成装置本体に対して着脱可能なユニットとして設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。

Images