JP3722195B2

JP3722195B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3722195B2
Application number: JP19595499A
Authority: JP
Inventors: 北澤淳憲; 志村英次; 野村雄二郎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001022163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電ローラ等の帯電装置を感光体に接触させてこの感光体を帯電し、帯電した感光体上に静電潜像を形成することで画像を形成する画像形成装置の技術分野に属し、特に、帯電装置の帯電部材に付着したトナー等の異物を除去するための帯電部材の清掃部材を備え、この清掃部材を帯電部材に押し当てるようになっている画像形成装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
静電複写機やプリンタ等の画像形成装置は感光体を帯電する帯電装置を備えており、この帯電装置として、従来、コロナ帯電が広く利用されている。しかし、このコロナ帯電はオゾンや窒素酸化物が発生して感光体などの表面に付着するので、画像欠陥を起こすという問題がある。
【０００３】
そこで、帯電装置として、電圧を印加した例えばウレタンゴム等からなる帯電部材を感光体に接触させて感光体を帯電させるという接触帯電方式が、例えば特開昭６３−１４９６６８号公報において提案されている。このような接触帯電方式の帯電によれば、前述のコロナ帯電で発生する問題が解消される。
しかしながら、接触帯電方式は帯電部材が感光体に接触していることから、クリーニング装置からすり抜けた感光体上のトナーや現像器から飛散したトナー等の異物が帯電部材の表面に付着してしまう。このため、感光体の帯電不良が引き起こされ、画像劣化が発生してしまう。
【０００４】
このようなことから、帯電部材の表面に付着したトナー等の異物を取り除くための清掃部材を備えた画像形成装置が、例えば特許第２８５３２０８号公報や特開平０７−１２８９５４号公報等において提案されている。これらの画像形成装置の清掃部材は帯電部材に押し当てられてこの帯電部材に付着しているトナー等の異物を機械的に掻き取ることで、帯電部材の表面が清掃され、感光体の帯電が良好になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の帯電部材の清掃部材を備えた画像形成装置では、機械的に掻き取られたトナー等の異物が帯電部材の回転による遠心力や異物自身の重力などにより、帯電部材の周辺に飛散し、プロセスカートリッジや画像形成装置内を汚染し、画像形成装置の品質を劣化させるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、機械的に掻き取られたトナー等の異物の飛散をできるだけ抑制して、この異物による汚染を効果的に防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、静電潜像が形成される感光体と、この感光体に接触して感光体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に押し当てられて前記帯電部材を清掃する清掃部材とを少なくとも備えている画像形成装置において、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における剛性が、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における剛性より大きくなるように設定されており、前記清掃部材が多数の弾性線材でブラシ状に形成されており、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における弾性線材の径が前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における弾性線材の径より大きく設定されている
ことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２の発明は、静電潜像が形成される感光体と、この感光体に接触して感光体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に押し当てられて前記帯電部材を清掃する清掃部材とを少なくとも備えている画像形成装置において、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における剛性が、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における剛性より大きくなるように設定されており、前記清掃部材が多数の弾性線材でブラシ状に形成されており、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における弾性線材の密度が前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における弾性線材の密度より大きく設定されていることを特徴としている。
【００１１】
【作用】
このように構成された請求項１に係る発明の画像形成装置においては、清掃部材の帯電部材回転方向上流側部分の剛性が大きく設定されるとともに、清掃部材の帯電部材回転方向下流側部分の剛性が小さく設定されることから、同様に帯電部材回転方向上流側部分で帯電部材の汚れが機械的に除去され、除去された汚れのなかのトナーが飛散しても、このトナーは帯電部材回転方向下流側部分で捕獲されるようになる。
特に、清掃部材を多数の弾性線材でブラシ状に形成するとともに帯電部材回転方向下流側部分の弾性線材の径を帯電部材回転方向上流側部分の弾性線材の径より小さく設定することで、帯電部材回転方向上流側部分で帯電部材に強く付着しているトナーを除去し、この帯電部材回転方向上流側部分では除去することができない、微小なトナー等の異物は帯電部材回転方向下流側部分で効果的に取り除かれるようになる。
これにより、トナーによる画像形成装置内の汚染が効果的に防止され、画像形成装置の品質が向上する。
【００１２】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置においては、清掃部材の帯電部材回転方向上流側部分の剛性が大きく設定されるとともに、清掃部材の帯電部材回転方向下流側部分の剛性が小さく設定されることから、同様に帯電部材回転方向上流側部分で帯電部材の汚れが機械的に除去され、除去された汚れのなかのトナーが飛散しても、このトナーは帯電部材回転方向下流側部分で捕獲されるようになる。
特に、清掃部材を多数の弾性線材でブラシ状に形成するとともに帯電部材回転方向下流側部分の弾性線材の密度を小さく設定することで、密度の高い帯電部材回転方向上流側部分によって強く除去されたトナーの捕獲能力が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の実施の形態の一例が適用されたフルカラ−の中間転写型の画像形成装置を模式的に示す図である。
図１に示すように、この例の画像形成装置１は、感光体（以下、ＯＰＣともいう）２、帯電装置３、露光装置４、現像装置５、中間転写装置６、およびクリーニング装置７を備えているとともに、図示しないが中間転写装置６の転写ベルト６ａに転写された中間転写画像を転写紙等の転写材に転写する転写装置および転写材に転写された転写画像を定着する定着装置を備えている。
帯電装置３、露光装置４、現像装置５、中間転写装置６、およびクリーニング装置７は、従来の画像形成装置と同様にＯＰＣ２の周囲にこれらの順に図において時計回りに配設されている。
【００１７】
帯電装置３は、ＯＰＣ２に接触してこのＯＰＣ２を帯電するためにハウジング８に回転可能に支持された帯電ローラ等の帯電部材９、帯電部材９に対して離接可能に設けられ、この帯電部材９の表面を清掃するための清掃部材１０、清掃部材１０を保持し、この清掃部材１０を帯電部材３に対して離接させるように作動する保持部材１１、保持部材１１の、清掃部材１０を保持する側と反対側の面に設けられた例えばコイルばねやＶ字状ばね等からなり、清掃部材１０を帯電部材３に押圧する弾性部材１２、清掃部材１０を帯電部材９に対して接触または離間するために保持部材１１を作動する図示しない駆動手段を備えている。保持部材１１に清掃部材１０を組み付けることで清掃ユニット１３が構成されている。この清掃ユニット１３は、清掃部材１０が帯電部材９から離間した離間位置と清掃部材１０が帯電部材９に当接した接触位置とが設定されて、これらの位置の間を移動可能となっており、清掃を行わない通常時は離間位置に設定されるようになっている。
【００１８】
図２に示すように、この例の画像形成装置１においては、清掃部材１０および保持部材１１からなる清掃ユニット１３は、互いにまったく同じ２つの第１および第２清掃ユニット１３ａ,１３ｂから構成されている。これらの第１および第２清掃ユニット１３ａ,１３ｂは、それぞれ、第１および第２清掃部材１０ａ,１０ｂと第１および第２保持部材１１ａ,１１ｂとからなっており、それらの軸方向長さが帯電部材９の帯電部９ｂの軸方向長さに等しいかそれより若干長く設定されている。また、第１および第２清掃ユニット１３ａ,１３ｂの各清掃部材１０ａ,１０ｂは、それぞれ多数の繊維状の線部材からブラシ状に形成されている。
そして、図２において帯電部材９の最上面を境に、第１清掃ユニット１３ａが図の右側、つまり帯電部材９の回転方向上流側に配置されているとともに、第２清掃ユニット１３ｂが図の左側、つまり帯電部材９の回転方向下流側に配置されている。
【００１９】
更に、この例の画像形成装置１では、第１および第２清掃ユニット１３ａ,１３ｂは、図示しないが清掃部材１２を帯電部材９に押圧する弾性部材１２がそれぞれ個別に設けられている。また、その場合、各弾性部材がそれぞれ各清掃部材１０ａ,１０ｂを帯電部材９に押圧する押圧力Ｆ,Ｆ′は、第１清掃ユニット１３ａの第１清掃部材１０ａの押圧力Ｆの方が第２清掃ユニット１３ｂの第２清掃部材１０ｂの押圧力Ｆ′より大きく（Ｆ＞Ｆ′）なるように設定されている。換言すれば、第１清掃部材１０ａの帯電部材９への当接荷重が第２清掃部材１０ｂの帯電部材９への当接荷重より大きく設定されている。
【００２０】
このように構成されている帯電装置３は、前述の特許第２８５３２０８号公報に開示されているような、ＯＰＣ２が収容された１つのプロセスカートリッジを用いた画像形成装置１においては、このプロセスカートリッジに一緒に設け、また、特開平０７−１２８９５４号公報に開示されているような、清掃部材１０が画像形成装置本体に設けられている画像形成装置１においては、この画像形成装置本体に一緒に設けるようにする。
【００２１】
現像装置５は、従来のフルカラーの画像形成装置の現像器と同様に、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒の各現像器１５,１６,１７,１８を備えており、これらの各現像器１５,１６,１７,１８はＯＰＣの外周に沿って配設されている。その場合、各色の現像器１５,１６,１７,１８の配設順序は、前述の順序に限定されることなく任意に設定される。なお、以下の説明では、説明の便宜上、前述の色の順序、つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒の順で各現像器１５,１６,１７,１８が配設されているものとする。
クリーニング装置７も、従来のフルカラーの画像形成装置と同様にクリーナハウジング１９およびクリーニングブレード２０を備えている。その場合、クリーナハウジング１９は、図示のように帯電装置３のハウジング８と一体に形成されている。なお、クリーナハウジング１９はハウジング８と別体に形成することもできる。
【００２２】
このように構成されたこの例の画像形成装置１の作動について説明する。
まず、通常時は、清掃部材１０は図示しないが離間位置に設定されて帯電部材９から離間している。画像形成にあたり、従来の一般的な画像形成装置と同様に帯電部材９でＯＰＣ２の表面に帯電させた後、露光装置４で画像がＯＰＣ２上の帯電された部分に静電潜像として露光される。そして、このＯＰＣ２上の静電潜像がイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の各現像器１５,１６,１７,１８で順に現像されて可視像化され、更に、ＯＰＣ２上の現像画像が中間転写装置６を介して転写装置（不図示）に送られ、この転写装置で色合わせを行い転写材（不図示）に転写された後、定着装置（不図示）で定着することにより、転写材上に所望の画像が得られるようになる。
【００２３】
そして、現像画像が転写材に転写された後、ＯＰＣ２上に残留する残余トナーはクリーニング装置７のクリーニングブレード２０によって除去され、クリーナハウジング１９に収容される。こうして、画像形成装置１により、画像形成が終了し、ＯＰＣ２が除電された後、次の画像形成のため、ＯＰＣ２が帯電部材９によって再び帯電され、以下同様の画像形成工程が行われる。
【００２４】
ところで、転写後、ＯＰＣ２上に残留する残余トナーはクリーニングブレード２０によってＯＰＣ２から除去されてクリーナハウジング１９に収容されるようになっているが、その一部は除去されずに、クリーニングブレード２０をすり抜けて帯電部材９の方へ移動し、この帯電部材９に付着するようになる。また、所定期間画像形成が行われている間に現像器から飛散したトナーも帯電部材９に付着する場合や、感光体２周辺の飛び散っているちりやほこりが帯電部材９に付着する場合がある。このため、この例の画像形成装置１では、定期的に清掃工程が行われ、帯電部材９に付着した異物が清掃部材１０によって除去される。
【００２５】
この清掃工程では、まず、駆動手段が駆動されて、各第１および第２清掃ユニット１３ａ,１３ｂがともに接触位置に設定される。これにより、各清掃部材１０ａ,１０ｂは、ともに帯電部材９に接触し、この帯電部材９を押圧する。このとき、第１清掃ユニット１３ａの第１清掃部材１０ａの帯電部材９への当接荷重が、第２清掃ユニット１３ｂの第２清掃部材１０ｂの帯電部材９への当接荷重より大きく設定される。この状態で、帯電部材９が回転されて、帯電部材９に付着した異物が各清掃部材１０ａ,１０ｂによって除去される。その場合、帯電部材９の回転方向に対して上流側の第１清掃部材１０ａの当接荷重が下流側の第２清掃部材１０ｂの当接荷重より大きいことから、帯電部材９の汚れは、まず上流側の第１清掃部材１０ａによって機械的に除去される。そして、このように機械的に除去された帯電部材９の汚れのなかのトナーが飛散すると、下流側の第２清掃部材１０ｂの当接荷重が小さいことから、飛散したトナーは下流側の第２清掃部材１０ｂによって捕獲され、装置内にトナーが飛散するようなことはない。
【００２６】
また、下流側の第２清掃部材１０ｂの捕獲能力が飽和すると、上流側の第１清掃部材１０ａによって機械的に除去されたトナーは、下流側の第２清掃部材１０ｂによってならされて再び帯電部材９に付着するとともに、帯電部材９と一緒に回転するようになる。しかし、この再付着したトナーはその付着力（ファンデルワールス力）が弱く、ＯＰＣ２と接触すると、ＯＰＣ２上にこの付着物が移行するようになる。移行したトナーは最終的にはプロセスカ−トリッジ８内に配設されているクリーニングブレード２０によってかき落とされて、クーリング装置７のクリーナハウジング１９内に回収される。したがって、画像形成装置内がトナーで汚染されることはない。
帯電部材９が所定時間回転すると、帯電部材９が停止された後、再び駆動手段が駆動され、各清掃ユニット１３ａ,１３ｂがとも離間位置に設定される。これにより、各清掃部材１０ａ,１０ｂは帯電部材９から離間され、清掃工程が終了する。
【００２７】
このように、この例の画像形成装置１によれば、上流側の第１清掃部材１０ａで帯電部材９の汚れを機械的に除去し、除去された汚れのなかのトナーが飛散しても、このトナーを下流側の第２清掃部材１０ｂで捕獲しているので、トナーによる画像形成装置内の汚染が効果的に防止できるようになる。これにより、画像形成装置の品質を向上させることができる。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態の他の例に用いられている帯電装置を部分的にかつ模式的に示す、図２と同様の図である。
前述の図２に示す例では、互いにまったく同じ２つの清掃ユニット１３ａ,１３ｂを帯電部材９の回転方向に配設し、帯電部材９の回転方向上流側の第１清掃部材１０ａの帯電部材９に対する押圧力Ｆが、帯電部材９の回転方向下流側の第２清掃部材１０ｂの帯電部材９に対する押圧力Ｆ′より大きくなるように設定しているが、この例の画像形成装置１では、１つの清掃ユニット１３が用いられている。
【００２９】
この例の清掃ユニット１３は１つの保持部材１１を備えており、この保持部材１１は、図３において帯電部材９の最上面を境に、図の右側つまり帯電部材９の回転方向上流側に位置する部分１１ｃが、図の左側つまり帯電部材９の回転方向下流側に位置する部分１１ｄより帯電部材９の方へ突出している。そして、これらの部分１１ｃ,１１ｄには、それぞれ前述の例の各清掃部材１０の材料と同じ材料で同じ太さの弾性線材からなる清掃部材１０ｃ,１０ｄが多数取り付けられている。その場合、図示しないが各清掃部材１０ｃ,１０ｄの弾性線材の自由長は、上流側の清掃部材１０ｃの長さの方が下流側の清掃部材１０ｄの長さよりも短く設定されている。すなわち、上流側の清掃部材１０ｃの剛性が下流側の清掃部材１０ｄの剛性より大きく設定されている。
この例の画像形成装置の他の構成は、前述の例と同じである。
【００３０】
このように構成されたこの例の画像形成装置においては、帯電部材９の回転方向上流側の清掃部材１０ｃの剛性が大きいことから、前述の例と同様にして、帯電部材９の汚れは、まず上流側の第１清掃部材１０ａによって機械的に除去され、また、下流側の第２清掃部材１０ｂの当接荷重が小さいことから、機械的に除去された帯電部材９の汚れのなかのトナーが飛散すると、飛散したトナーは下流側の第２清掃部材１０ｂによって捕獲され、装置内にトナーが飛散するようなことはなくなり、画像形成装置内がトナーで汚染されることはない。
【００３１】
特に、下流側の清掃部材１０ｄの弾性線材の自由長が長いと、上流側の清掃部材１０ｃによって強く除去されたトナーの捕獲能力が向上する。その場合、ブラシ状に形成されている場合は、弾性線材の長さが長くなることにより、その表面積が格段に増えて一種のフィルターのような役割を果たすようになり、トナー回収の循環性が格段に向上する。
この例の他の作用効果は前述の例と同じである。
【００３２】
なお、上流側の清掃部材１０ｃと下流側の清掃部材１０ｄとで、剛性を変える方法としては、前述の自由長を変える方法以外に、上流側の清掃部材１０ｃにヤング率の大きい材質を用い、また下流側の清掃部材１０ｄにヤング率の小さい材質を用いる方法、あるいは、上流側の清掃部材１０ｃの弾性線材の径を大きく設定し、また下流側の清掃部材１０ｄの弾性線材の径を小さく設定する方法、さらに、上流側の清掃部材１０ｃの弾性線材の密度を大きく設定し、また下流側の清掃部材１０ｄの弾性線材の密度を小さく設定する方法等がある。
【００３３】
その場合、上流側の清掃部材１０ｃの材料のヤング率が大きいと、この上流側の清掃部材１０ｃの帯電部材９との接触部での往復運動が大きく激しくなる。したがって、上流側の清掃部材１０ｃによる帯電部材９に付着するトナーの除去能力が格段に向上する。一方、下流側の清掃部材１０ｄの材料のヤング率が小さいと、この清掃部材１０ｄの往復運動は小さく弱くなる。したがって、上流側と下流側とで清掃部材の往復運動の周期が異なり、両清掃部材１０ｃ,１０ｄ間で空気の対流が起こる。この対流により、上流側の清掃部材１０ｃによって除去されたトナーはあまり飛散することがなく、両清掃部材１０ｃ,１０ｄ間に留まらせることが可能となる。
【００３４】
また、下流側の清掃部材１０ｄの弾性線材の径を上流側の清掃部材１０ｃの径より小さく設定することで、上流側の清掃部材１０ｃで帯電部材９に強く付着しているトナーを除去し、この上流側の清掃部材１０ｃでは除去することができない、微小なトナー等の異物を径の小さい下流側の清掃部材１０ｄで効果的に取り除くことができるようになる。
更に、下流側の清掃部材１０ｄの弾性線材の密度が小さいと、密度の高い上流側の清掃部材１０ｃによって強く除去されたトナーの捕獲能力が向上する。
【００３５】
更に、前述の各例では、上流側の清掃部材１０ｃと下流側の清掃部材１０ｄとの２つに単純に分けて、弾性線材の自由長あるいは径を２種類しか用いていないようになっているが、弾性線材の自由長あるいは径を上流側から下流側にかけて徐々に小さく設定することもできる。更に、前述の異なるヤング率、異なる径、あるいは異なる密度を用いる方法も、それぞれ、上流側から下流側にかけてヤング率、径、あるいは密度が徐々に小さくなるように設定することもできる。
【００３６】
更に、前述の各例では、多数の弾性線材をブラシ状に用いているが、本発明はスポンジ等のブロック状の弾性面材を用いることもできる。その場合、ブロック状の弾性面材の厚みが前述の弾性線材に自由長に相当し、その厚み（自由長）を変えることで剛性を変えるようにすることもできる。更に、ブロック状の弾性面材のヤング率を変えるようにしてもよい。
また、前述の例では、本発明をフルカラーの画像形成装置に適用して説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも感光体、この感光体を帯電する帯電部材、およびこの帯電部材の清掃部材を備える画像形成装置であれば、どのような画像形成装置にも適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、帯電部材回転方向上流側部分で帯電部材の汚れを機械的に除去し、除去した汚れのなかの飛散したトナーを帯電部材回転方向下流側部分で捕獲するようにしているので、トナーによる画像形成装置内の汚染を効果的に防止でき、画像形成装置の品質を向上させることができる。
【００３８】
特に、請求項１の発明によれば、清掃部材を多数の弾性線材でブラシ状に形成するとともに帯電部材回転方向下流側部分の弾性線材の径を帯電部材回転方向上流側部分の弾性線材の径より小さく設定しているので、帯電部材回転方向上流側部分で帯電部材に強く付着しているトナーを除去し、この帯電部材回転方向上流側部分では除去することができない、微小なトナー等の異物は帯電部材回転方向下流側部分で効果的に取り除くことができる。
また、請求項２の発明によれば、清掃部材を多数の弾性線材でブラシ状に形成するとともに帯電部材回転方向下流側部分の弾性線材の密度を小さくしているので、密度の高い帯電部材回転方向上流側部分によって強く除去されたトナーの捕獲能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施の形態の一例が適用されたフルカラ−の中間転写型の画像形成装置を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す画像形成装置に用いられている帯電部材の清掃部材の一例を模式的に示す図である。
【図３】図１に示す画像形成装置に用いられている帯電部材の清掃部材の他の例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…感光体（ＯＰＣ）、３…帯電装置、５…現像装置、７…クリーニング装置、８…ハウジング、９…帯電部材、９ａ…回転軸、９ｂ…帯電部、１０…清掃部材、１０ａ…第１清掃部材、１０ｂ…第２清掃部材、１１…保持部材、１１ａ…第１保持部材、１１ｂ…第２保持部材、１２…弾性部材、１３…清掃ユニット、１３ａ…第１清掃ユニット、１３ｂ…第２清掃ユニット

Claims

静電潜像が形成される感光体と、この感光体に接触して感光体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に押し当てられて前記帯電部材を清掃する清掃部材とを少なくとも備えている画像形成装置において、
前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における剛性が、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における剛性より大きくなるように設定されており、
前記清掃部材が多数の弾性線材でブラシ状に形成されており、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における弾性線材の径が前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における弾性線材の径より大きく設定されていることを特徴とする画像形成装置。
静電潜像が形成される感光体と、この感光体に接触して感光体を帯電する帯電部材と、この帯電部材に押し当てられて前記帯電部材を清掃する清掃部材とを少なくとも備えている画像形成装置において、
前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における剛性が、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における剛性より大きくなるように設定されており、
前記清掃部材が多数の弾性線材でブラシ状に形成されており、前記清掃部材の前記帯電部材回転方向上流側部分における弾性線材の密度が前記清掃部材の前記帯電部材回転方向下流側部分における弾性線材の密度より大きく設定されていることを特徴とする画像形成装置。