JP3904200B2 - 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、ブラシローラを有するクリーニング装置、及び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、多数のブラシ繊維を有し、そのブラシ繊維が被清掃体に当接しながら回転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）。このブラシローラは、そのブラシ繊維が被清掃体に当接しながら回転するので、当該ブラシ繊維に大きな外力が加えられ、そのブラシ繊維が経時的に毛倒れと称せられている永久変形を起こす。かかる毛倒れが著しくなると、ブラシローラの清掃能力が低下するので、長期に亘って毛倒れ現象が発生しないようにブラシローラを構成する必要がある。このため、従来よりブラシ繊維の毛倒れを防止するための各種提案がなされているが、従来の構成によると、ブラシ繊維の毛倒れを抑制することによって、ブラシローラの清掃能力が低下する欠点を免れなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、帯電ローラに対する清掃能力の低下を抑え、かつブラシ繊維の毛倒れの発生を効果的に抑制することのできるブラシローラを有するクリーニング装置と、該クリーニング装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、帯電ローラの表面に当接して該帯電ローラを清掃するブラシ繊維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、太さの異なるブラシ繊維が混在し、かつ該ブラシ繊維の長さが２mm以下に設定されているブラシローラを用い、該ブラシローラの芯軸の長手方向各端部が、軸受部材に形成されたガイドスロットに、回転自在に、かつ帯電ローラ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、該ブラシローラは、その自重によって、当該ブラシローラのブラシ繊維が帯電ローラの表面に当接すると共に、帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように構成されていることを特徴とするブラシローラを提案する（請求項１）。
【０００６】
その際、２デニール以上の太さのブラシ繊維と、２デニールよりも細いブラシ繊維が混在しているブラシローラを用いると有利である（請求項２）。
【００１０】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１又は２に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項３）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、被清掃体が画像形成装置の帯電ローラより成る場合の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
図１は画像形成装置の一例を示す断面図であり、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。
【００１３】
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抵抗層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。
【００１４】
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、乾式の現像剤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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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プロセスカートリッジ１４が構成されている。このプロセスカートリッジ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、当該プロセスカートリッジ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。
【００１８】
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。
【００１９】
ところで、前述の如く画像形成動作が行われるとき、クリーニング装置１７は、像担持体上の転写残トナーを除去するが、全てのトナーを除去することは困難であり、微量のトナーがクリーニングブレード１１をすり抜ける。このようにして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、像担持体の帯電むら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。
【００２０】
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、このクリーニング装置１８によって帯電ローラ２の周面を清掃するように構成されている。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ブラシ繊維２０を有している。ブラシ繊維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。図１及び図２に示すように、ブラシローラ１２は、そのブラシ繊維２０が、被清掃体、すなわち帯電ローラ２の表面に当接しながら回転する。このように、クリーニング装置１８は、帯電ローラ２の表面に当接して該帯電ローラ２を清掃する多数のブラシ繊維を有するブラシローラ１２を備えている。
【００２１】
ブラシローラ１２を図示していない圧縮ばねなどの加圧手段によって帯電ローラ２の周面に圧接させたり、後述する規制手段によって被清掃体に対するブラシ繊維の当接状態を規制したり、またこのブラシローラ１２を図示していない駆動装置によって回転駆動してもよいが、本例のブラシローラ１２は、そのブラシ繊維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、かつその帯電ローラ２の表面の移動に従動して矢印Ｇ方向に回転するように構成されている。
【００２２】
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に沿って矢印Ｆ方向（帯電ローラ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。
【００２３】
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、そのブラシ繊維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矢印Ｇ方向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繊維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。
【００２４】
ところで、ブラシローラ１２のブラシ繊維２０が永久変形してその毛倒れが著しくなると、帯電ローラ２を清掃する能力が低下する。このような毛倒れの発生を抑えるには、ブラシ繊維の太さを太くし、その剛性と強度を高めることにより、ブラシ繊維２０の永久変形を抑えるように構成することが考えられる。ところが、ブラシ繊維の太さを太くすると、そのブラシ繊維が被清掃体表面の微小な凹凸に追従しきれず、その清掃能力が低下してしまう。またブラシ繊維の太さを太くすると、そのブラシ繊維の植毛密度が低下するので、各ブラシ繊維が被清掃体表面に付着する異物に対して接触する機会が減少し、これによっても清掃能力が低下する欠点を免れない。
【００２５】
上述の如き清掃能力の低下を防止するには、ブラシ繊維の太さを細くすればよい。ところが、このように構成すると、そのブラシ繊維が変形しやすくなり、早期にブラシ繊維の毛倒れが発生し、その寿命が縮められる。
【００２６】
そこで、本例のクリーニング装置１８においては、太さの異なるブラシ繊維２０が混在し、かつそのブラシ繊維２０の長さが２mm以下に設定されているブラシローラ１２が用いられている。この構成によれば、太さの太いブラシ繊維が、ブラシローラ１２を支え、ブラシ繊維２０の全体が短期間で永久変形することを阻止する。しかも太さの細いブラシ繊維が帯電ローラ２の表面の微小な凹凸に追従してその清掃能力を高めることができる。太いブラシ繊維と細いブラシ繊維が、毛倒れの発生の抑制と、清掃能力の向上の２つの機能をそれぞれ分担し、ブラシローラ１２の長寿命化と、機能向上を達成することができるのである。しかも、この構成によってブラシローラ１２のコストが極端に上昇することはない。
【００２７】
太いブラシ繊維と細いブラシ繊維の各太さは適宜設定できるが、本発明者の検討したところによると、２デニール以上の太さのブラシ繊維と、２デニールよりも細いブラシ繊維が混在しているブラシローラ１２を用いると、その毛倒れの発生の抑制と、ブラシローラ１２の清掃能力の向上を特に効果的に高めることができた。例えば、２．０デニールのブラシ繊維と０．８デニールのブラシ繊維が混在するブラシローラによって上記効果をより確実なものにすることができる。
【００２８】
一方、ブラシ繊維２０の長さを２mm以下に設定することにより、帯電ローラ２の表面に当接して弾性的に曲げ変形した各ブラシ繊維２０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、これによっても長期に亘ってブラシ繊維の毛倒れ（永久変形）の発生を抑えることができる。ブラシ繊維の長さを２mmよりも長くすると、そのブラシ繊維の先端部におけるブラシ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ブラシ繊維に加えられる荷重が大きくなり、これによって毛倒れが促進されるおそれがあるが、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。ブラシ繊維２０の長さを０．４乃至０．６mmに設定することが特に好ましい。なお、このブラシ繊維の長さは、芯軸１９に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなったブラシ繊維部分の長さである。
【００２９】
ブラシ繊維の太さを上述のように設定すると共に、その長さを上述の如く設定することによって、ブラシローラの清掃能力を向上させ、かつ毛倒れの発生を効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、ブラシ繊維２０の植毛密度は適宜設定できるが、その密度を２００００本／cm^２以上、特に３００００本／cm^２以上に設定すると、帯電ローラ２の表面に多数本のブラシ繊維が当接することになり、これによって各ブラシ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繊維の毛倒れの発生を抑えることができる。また、ブラシ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。
【００３１】
但し、ブラシ繊維の植毛密度を過度に高くすると、異物によるブラシの目詰まりが著しくなり、その清掃能力が低下するので、この点をも考慮に入れてブラシ繊維の密度を設定することが望ましい。
【００３２】
なお、前述のようにブラシローラ１２を駆動装置によって回転駆動することもでき、その際、ブラシローラ１２の外周部（ブラシ繊維の先端部）の線速と被清掃体表面との線速を等しくし、或いは両線速に差をもたせることもできる。これに対し、本例のクリーニング装置１８のブラシローラ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り、これによって、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。
【００３３】
また、ブラシローラのブラシ繊維を被清掃体の表面に当接させたとき、そのブラシローラの半径方向におけるブラシ繊維の最大変形量がブラシ繊維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、ブラシ繊維が早期に毛倒れを起こし、逆にブラシ繊維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、図示していない規制手段によって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することもできるが、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。
【００３４】
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、所望するブラシ繊維の食い込み量が得られ、上記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。しかも、ブラシ繊維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。
【００３５】
また、帯電ローラ２の表面に自重で当接するブラシローラ１２の重量も適宜設定できるが、特に当該重量を５０ｇｆ以上で２００ｇｆ以下に設定すると、ブラシ繊維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５０ｇｆより小さいと、ブラシ繊維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２００ｇｆよりも大きいと、ブラシ繊維の食い込み量が過度に大きくなって、ブラシ繊維の毛倒れが促進されやすくなる。
【００３６】
ブラシローラのブラシ繊維の先端部に付着したトナーを除去するため、そのブラシ繊維をフリッカーに打ち当てるように構成してもよいが、ブラシ繊維２０の長さを前述のように２mm以下と短かくすると、図１に示すように、そのブラシ繊維２０をフリッカーに打ち当てずとも、当該ブラシ繊維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、ブラシ繊維が２mm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ブラシ繊維が、ブラシローラ１２の回転に伴って、帯電ローラ２から離れたとき、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ブラシ繊維の先端部に付着したトナーが当該ブラシ繊維から飛び出るためであると考えられる。
【００３７】
また、ブラシ繊維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、ブラシ繊維２０の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繊維の毛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。
【００３８】
例えば、芯軸１９の範囲Ｗ（図３）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。
【００３９】
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、ブラシ繊維の毛倒れをより効果的に抑え、適度な食い込み量が得られることが確認されている。
【００４０】
また、帯電ローラ２に付着したトナーをブラシ繊維に静電的に吸引できる材料によって、当該ブラシ繊維を構成すると、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。
【００４１】
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、図４に示すように、その回転体２Ａの回転中心Ｏを通る水平線Ｈよりも上方の回転体周面の範囲Ｓ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、ブラシ繊維２０を支障なく回転体に当接させることができる。
【００４２】
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と、かかるクリーニング装置を有する画像形成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に示した画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写したあとの像担持体表面を清掃するクリーニング装置１７を有しているが、該クリーニング装置のクリーニングブラシ１０を、前述のブラシローラ１２と同様に構成して、先に説明した各構成を像担持体用のクリーニング装置１７に適用することができる。その他、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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、帯電ローラに対する清掃能力の低下を抑え、かつブラシ繊維の毛倒れ発生を効果的に抑制することができる。
【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。
【図４】被清掃体に対するブラシローラの配置位置を説明する図である。
【符号の説明】
１２ ブラシローラ
１８ クリーニング装置
１９ 芯軸
２０ ブラシ繊維
２１ 軸受部材
２２ ガイドスロット

Claims (3)

1. 帯電ローラの表面に当接して該帯電ローラを清掃するブラシ繊維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、太さの異なるブラシ繊維が混在し、かつ該ブラシ繊維の長さが２mm以下に設定されているブラシローラを用い、該ブラシローラの芯軸の長手方向各端部が、軸受部材に形成されたガイドスロットに、回転自在に、かつ帯電ローラ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、該ブラシローラは、その自重によって、当該ブラシローラのブラシ繊維が帯電ローラの表面に当接すると共に、帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように構成されていることを特徴とするクリーニング装置。
2. ２デニール以上の太さのブラシ繊維と、２デニールよりも細いブラシ繊維が混在しているブラシローラを用いた請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 請求項１又は２に記載のクリーニング装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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