JP4149741B2

JP4149741B2 - Charging device, process cartridge, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP4149741B2
Application number: JP2002168516A
Authority: JP
Inventors: 賢雨宮
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP2004012970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び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】
ところが、この構成によると、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去した帯電装置とプロセスカートリッジと、画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【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、帯電ローラと、該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とを備えた帯電装置において、前記ブラシローラと、前記帯電ローラとのいずれか一方の芯軸の少なくとも一部がマグネットにより構成され、他方の芯軸の少なくとも一部が磁性体により構成されていて、該ブラシローラの芯軸の長手方向各端部は、軸受板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ていると共に、当該ブラシローラは、そのブラシが、前記マグネットによる磁力の作用と、該ブラシローラの自重とによって前記帯電ローラの表面に当接し、かつ該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ことを特徴とする帯電装置を提案する（請求項１）。
【０００７】
その際、前記マグネットは、永久磁石又は電磁石によって構成され、かつ前記磁性体は、ニッケル又は鉄で構成されていると有利である（請求項２）。
【０００８】
また、上記請求項１又は２に記載の帯電装置において、前記ブラシの繊維の長さが２mm以下に設定され、該繊維の密度が２００００本／cm^２以上に設定されていると有利である（請求項３）。
【０００９】
さらに、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電装置において、前記ブラシの繊維基端部がブラシローラの芯軸に静電植毛法により固定されていると有利である（請求項４）。
【００１０】
また、本発明は、上記目的を達成するため、少なくとも、請求項１乃至４のいずれかに記載のブラシローラと帯電ローラとが一体的に組み付けられて成るプロセスカートリッジを提案する（請求項５）。
【００１１】
さらに、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電装置を有し、前記帯電ローラにより帯電された像担持体を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写するように構成されていると共に、重合法により作られたトナーが用いられていることを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項６）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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は芯軸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、その芯軸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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。転写紙は転写材の一例をなすものであり、かかる転写紙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より成る転写材に転写し、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。
【００１７】
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の協働作用により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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、帯電ローラの抵抗値が変化してしまい、その結果、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し、異常画像が発生するおそれがある。
【００２１】
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。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、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。かかる帯電ローラ２とブラシローラ１２とにより帯電装置が構成されている。
【００２２】
ここに示したブラシローラ１２は、そのブラシ２０が、磁力の作用によって被清掃体、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。
【００２３】
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板２１がそれぞれ固定され、その各軸受板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（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。
【００２４】
また、ブラシローラ１２は、そのブラシ２０を支持する芯軸１９を有しているが、その芯軸１９の少なくとも一部がマグネットにより構成され、被清掃体の少なくとも一部が磁性体、好ましくは、例えばニッケル又は鉄などの強磁性体により構成されている。図示した例では、ブラシローラ１２の芯軸１９が永久磁石により構成され、帯電ローラ２の芯軸３が磁性体によって構成されている。しかも、ブラシローラ１２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、磁力の作用によって帯電ローラ２の表面に引き付けられ、そのブラシ２０が帯電ローラ２の表面に当接する。芯軸１９を電磁石などにより構成してもよい。また帯電ローラ２の少なくとも一部、例えばその芯軸３をマグネットにより構成すると共に、ブラシローラ１２の少なくと一部を磁性体、好ましくは強磁性体により構成し、或いは帯電ローラ２の少なくとも一部とブラシローラ１２の少なくとも一部を共にマグネットによって構成してもよい。これらの構成によってもブラシ２０を磁力の作用により被清掃体、すなわち帯電ローラ２の表面に当接させることができる。
【００２５】
また、図示した例では、ブラシローラ１２が、帯電ローラ２の上部領域に位置しているので、ブラシローラ１２のブラシ２０は、上述の磁力の作用とブラシローラ１２の自重とによって帯電ローラ２の表面に当接する。
【００２６】
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】
このようにして帯電ローラ２の周面の汚れを防止し、像担持体１上に形成されるトナー像の画質を高めることができる。また、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。
【００２８】
帯電ローラ２の表面に当接したブラシローラ１２のブラシ２０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。逆にブラシ２０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する必要があったが、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。
【００２９】
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のブラシ２０が、磁力の作用とブラシローラ１２の自重によって帯電ローラ２の表面に当接するように構成されているので、前述のマグネットの磁気量とブラシローラ１２の重量などを調整するだけで、ブラシ２０を適正な圧力で帯電ローラ２の表面に当接させ、所望するブラシの食い込み量が得られる。これにより、従来設けられていた規制手段を省くことができ、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。
【００３０】
ブラシローラ１２の自重だけで、そのブラシ２０を帯電ローラ２の表面に当接させても上述の効果を奏することができるが、このように構成すると、図４に模式的に示すように、帯電ローラ２の回転中心Oを通る水平線Hよりも上方の帯電ローラ周面の領域Sにブラシローラを当接させなければならず、ブラシローラを配設する個所が制限されてしまう。これに対し、磁力の作用により、ブラシローラ１２のブラシ２０を帯電ローラ２の周面に当接させるように構成すると、ブラシローラ１２と像担持体１とが干渉しない位置であれば、帯電ローラ２の全周のいずれの位置にも、ブラシローラ１２を当接させることができる。このように、ブラシローラ１２の配設個所の自由度を拡大でき、クリーニング装置１８の小型化や、そのコストの低減が可能となる。帯電ローラ２の下側半分の領域、すなわち図４に示した領域Sを除く帯電ローラ周面にブラシローラ１２のブラシ２０を当接させた場合には、当該ブラシ２０は、前述の磁力の作用だけで、帯電ローラ２の表面に当接することになる。
【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乃至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５０ｇｆ以上で２００ｇｆ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５０ｇｆ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２００ｇｆ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】
図１に示した例では、前述のように像担持体１や帯電ローラ２やブラシローラ１２などの要素をユニットケース１３に組み付けてプロセスカートリッジ１４を構成したが、プロセスカートリッジは、少なくとも、上述したクリーニング装置１８と、このクリーニング装置１８により清掃される被清掃体としての帯電ローラ２とを一体的に組み付けて構成できるものである。このようなプロセスカートリッジの構成要素の１つである帯電ローラ２が寿命となれば、プロセスカートリッジ１４の全体を交換する必要があるが、このとき他の要素が未だ使用できる状態にあったとすれば、かかるプロセスカートリッジを廃棄することは大変不経済である。ところが、本例のプロセスカートリッジ１４においては、帯電ローラ２をブラシローラ１２により清掃するので、帯電ローラ２の寿命を伸ばすことができ、結局、プロセスカートリッジ１４の全体の寿命を伸ばし、上述の経済的なロスの発生を防止することができる。しかもそのクリーニング装置１８のブラシローラ１２のブラシ繊維長さを前述のように２mm以下に設定すると、ブラシローラ１２の径を極く小さくすることができるので、プロセスカートリッジ１４を小型化できる利点が得られる。これは、クリーニング装置１８と被清掃体とを具備する画像形成装置の場合も同様であって、当該画像形成装置を小型化することが可能となる。
【００４０】
また、図１に示した画像形成装置は、クリーニング装置１８により清掃される被清掃体が、像担持体１を帯電する帯電ローラ２より成り、その帯電ローラ２により帯電された像担持体１を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置５によってトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写するように構成されているが、その際、現像装置５において使用されるトナーとして、重合法により作られたトナーを用いることが好ましい。重合法により製造されたトナーは、トナー１粒ずつの対電荷質量比が揃っているので、転写材へのトナー像の転写効率を高くすることができる。このため、像担持体１用のクリーニング装置１７に入力する転写残トナーの量を少なくでき、その結果、クリーニングブレード１１をすり抜けて帯電ローラ２に付着するトナーの量を減少させることができ、帯電ローラ２の汚れを抑制することができる。これにより、帯電ローラの抵抗値の変化をより確実に抑え、長期に亘って像担持体上に高品質なトナー像を形成することができる。その際、トナーの形状を真球に近い形状でなく、歪な形状とすることにより、クリーニング装置１７によって転写残トナーを落としやすくなり、上述の効果を向上させることができる。
【００４１】
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１８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。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、帯電装置の構成を簡素化でき、そのコストの上昇を抑えることができる。
【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】帯電ローラ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】
２帯電ローラ３，１９芯軸１２ブラシローラ１４プロセスカートリッジ１８クリーニング装置２０ブラシ２１軸受板２２ガイドスロット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a charging device, a profile processes cartridge, and an image forming apparatus one.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a cleaning device that cleans an object to be cleaned has been widely used in machines and devices in various technical fields. For example, in an image forming apparatus configured as a copying machine, a printer, a facsimile, or the like, a cleaning device that cleans the surface of the image carrier, a cleaning device that cleans the peripheral surface of a charging roller that charges the image carrier, or a transfer A cleaning device that cleans the surface of the belt is used.
[0003]
As such a cleaning device, a cleaning device including a brush roller having a brush that comes into contact with the surface of an object to be cleaned is widely used (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-140763). In this type of conventional cleaning device, the brush roller is rotationally driven by a driving device, and a difference is made between the linear velocity of the brush contacting the surface of the object to be cleaned and the linear velocity of the surface of the object to be cleaned. The surface is configured to be cleaned by scraping off the foreign matter adhering to the surface of the cleaning body.
[0004]
However, according to this configuration, not only a driving device for driving the brush roller is required, but also means for restricting the amount of biting of the brush is provided in order to suppress permanent deformation of the brush fiber, which is generally referred to as the falling of the brush. There is a need. For this reason, the cost of a cleaning device rises and the fault that the structure becomes complicated is inevitable. The amount of biting of the brush is the maximum amount of deformation of the brush in the radial direction of the brush roller when the brush roller is pressed against the surface of the object to be cleaned. In the case of a conventional brush roller, this amount of biting By controlling so that the value falls within the appropriate range, the fall of the brush was suppressed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a band electrical location and the process cartridge was removed conventional drawbacks described above, the image forming apparatus.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a charging device including a charging roller and a brush roller having a brush in contact with the surface of the charging roller, and the brush roller and the charging roller. At least a part of the core shaft is made of a magnet, and at least a part of the other core shaft is made of a magnetic material, and each longitudinal end of the core shaft of the brush roller is a guide formed on a bearing plate. The brush roller is fitted to the slot so as to be rotatable and slidable in a direction toward or away from the surface of the charging roller, and the brush roller has a magnetic force action by the magnet and the brush. The belt is arranged so as to abut on the surface of the charging roller by the weight of the brush roller and to rotate by following the movement of the surface of the charging roller. Suggest apparatus (claim 1).
[0007]
In that case, it is advantageous that the magnet is composed of a permanent magnet or an electromagnet, and the magnetic body is composed of nickel or iron .
[0008]
In the charging device according to claim 1 or 2, it is advantageous that the length of the fibers of the brush is set to 2 mm or less and the density of the fibers is set to 20000 pieces / cm ² or more ( Claim 3).
[0009]
Furthermore, in the charging device according to any one of claims 1 to 3, it is advantageous that the fiber base end portion of the brush is fixed to the core shaft of the brush roller by an electrostatic flocking method (claim 4). .
[0010]
In order to achieve the above object, the present invention proposes a process cartridge in which at least the brush roller and the charging roller according to any one of claims 1 to 4 are assembled together (claim 5). .
[0011]
Furthermore, in order to achieve the above object, the present invention includes the charging device according to any one of claims 1 to 4, and forms an electrostatic latent image by exposing the image carrier charged by the charging roller. The electrostatic latent image is visualized as a toner image, the toner image is transferred to a transfer material, and a toner made by a polymerization method is used. An image forming apparatus is proposed (claim 6).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus shown here is configured as an electronic copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least two of these functions. is there.
[0014]
The image forming apparatus shown in FIG. 1 has an image carrier 1 configured as a drum-shaped photoreceptor, and the image carrier 1 is rotationally driven in the direction of arrow A as the image forming operation starts. At this time, the charging roller 2 disposed opposite to the surface of the image carrier rotates in the direction of arrow B by a driving device (not shown) or following the movement of the surface of the image carrier 1. The charging roller 2 includes a core shaft 3 and a resistance layer 4 fixed around the core shaft 3. When the charging roller 2 rotates as described above, a charging voltage having a predetermined polarity is applied to the core shaft 3. The surface of the image carrier 1 is charged with a predetermined polarity.
[0015]
The surface of the charged image carrier 1 is irradiated with a light-modulated laser beam LB emitted from a laser writing unit (not shown), which is an example of an exposure apparatus. An image is formed. This electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developing device 5. The developing device 5 shown here has a developing case 6 containing a dry developer D, and a developing roller 7 that carries and transports the developer D, and the developing roller 7 that is rotationally driven in the direction of arrow C is shown in FIG. The developer toner carried on the peripheral surface is electrostatically transferred to an electrostatic latent image formed on the image carrier, and the latent image is visualized as a toner image.
[0016]
A transfer belt 8 driven in the direction of arrow E is disposed opposite to the image carrier 1, and the transfer paper P fed from a paper feeding unit (not shown) is carried on the transfer belt 8 and conveyed. . The transfer paper is an example of a transfer material. When the transfer paper P passes through a transfer region between the image carrier 1 and the transfer belt 8, the transfer paper P is disposed opposite to the image carrier 1 with the transfer belt 8 interposed therebetween. A transfer voltage is applied to the transfer device 9, whereby the toner image formed on the surface of the image carrier is electrostatically transferred onto the transfer paper P. It is also possible to transfer the toner image formed on the image carrier onto a transfer material made of an intermediate transfer member and transfer the transferred toner image onto a transfer sheet.
[0017]
The transfer residual toner adhering to the surface of the image carrier after the toner image is transferred is scraped and removed by the cooperative action of the cleaning brush 10 and the cleaning blade 11 that are in pressure contact with the surface of the image carrier. On the other hand, the transfer paper P to which the toner image has been transferred passes through a fixing device (not shown), and at this time, the toner image is fixed on the transfer paper by the action of heat and pressure.
[0018]
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, the image carrier 1, the charging roller 2, the cleaning brush 10 and a brush roller 12 to be described later are rotatably assembled to the unit case 13, and the base end of the cleaning blade 11 is The unit process 13 is fixed to the unit case 13, and an integrated process cartridge 14 is constituted by these elements. The process cartridge 14 can be pulled out along the guide rail 15 fixed to the main body of the image forming apparatus or pushed into the back side to load the process cartridge 14 at a predetermined position. A cleaning case 16 configured by the cleaning brush 10, the cleaning blade 11, and a part of the unit case 13 constitutes an image carrier cleaning device 17 that cleans the surface of the image carrier.
[0019]
As described above, the charging roller 2 is used to charge the image carrier 1 while facing the image carrier. As shown in FIG. 1, the roller 2 may be in pressure contact with the surface of the image carrier 1, but a minute gap is formed from the surface of the image carrier 1, and the roller 2 is positioned in a non-contact state with respect to the image carrier. You may do it.
[0020]
By the way, when the image forming operation is performed as described above, the cleaning device 17 removes the transfer residual toner on the image carrier, but it is difficult to remove all the toner, and a small amount of toner is removed from the cleaning blade 11. Slip through. The foreign matter such as the toner slipped through in this way and the toner floating in the image forming apparatus main body adheres to the peripheral surface of the charging roller 2. If this is left unattended, the resistance value of the charging roller will change.As a result, uneven charging or poor charging of the image carrier will occur, and the image quality of the toner image formed on the image carrier will deteriorate, An abnormal image may occur.
[0021]
Therefore, the image forming apparatus of this example is provided with a charging roller cleaning device 18 provided with the brush roller 12 described above, and the cleaning device 18 is configured to clean the peripheral surface of the charging roller 2. . The brush roller 12 extends in parallel to the charging roller 2, and as shown in FIGS. 2 and 3, the core shaft 19 made of a rigid body and the base end portion are fixed to the peripheral surface of the core shaft 19. It has a brush 20 made of a large number of fibers. The brush 20 is provided over the entire circumference of the core shaft 19 in the range indicated by the symbol W in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the brush 20 abuts on the surface of the object to be cleaned, in this example, the charging roller 2. The charging roller 2 and the brush roller 12 constitute a charging device.
[0022]
In the brush roller 12 shown here, the brush 20 abuts on the surface of the object to be cleaned, that is, the charging roller 2 by the action of magnetic force, and rotates in the direction of arrow G following the movement of the surface of the object to be cleaned. Are arranged to be.
[0023]
Specifically, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, bearing plates 21 are provided on the side plate 13A on the back side of the unit case 13 and the side plate (not shown) on the near side, as shown by the chain line in FIG. Each of the bearing plates 21 is formed with a guide slot 22 that is open at the bottom, and each guide slot 22 has a longitudinal end portion of the core shaft 19 of the brush roller 12 in a rotatable manner. It fits along the slot 22 so as to be slidable in the direction of arrow F (direction approaching or separating from the surface of the object to be cleaned). The width of each guide slot 22 is set to be slightly larger than the diameter of each end portion of the core shaft 19, so that each end portion of the core shaft 19 can be fitted into each guide slot 22 without rattling.
[0024]
The brush roller 12 has a core shaft 19 that supports the brush 20, but at least a part of the core shaft 19 is constituted by a magnet, and at least a part of the object to be cleaned is a magnetic body, preferably For example, it is made of a ferromagnetic material such as nickel or iron. In the illustrated example, the core shaft 19 of the brush roller 12 is made of a permanent magnet, and the core shaft 3 of the charging roller 2 is made of a magnetic material. In addition, since each end portion of the core shaft 19 of the brush roller 12 is slidably fitted in the guide slot 22, the brush roller 12 is attracted to the surface of the charging roller 2 by the action of magnetic force, and the brush 20 Abuts against the surface of the charging roller 2. The core shaft 19 may be composed of an electromagnet or the like. Further, at least a part of the charging roller 2, for example, the core shaft 3 is made of a magnet, and at least a part of the brush roller 12 is made of a magnetic material, preferably a ferromagnetic material, or at least a part of the charging roller 2. In addition, at least a part of the brush roller 12 may be made of a magnet. Also with these configurations, the brush 20 can be brought into contact with the surface to be cleaned, that is, the surface of the charging roller 2 by the action of magnetic force.
[0025]
Further, in the illustrated example, the brush roller 12 is located in the upper region of the charging roller 2, so that the brush 20 of the brush roller 12 is driven by the action of the magnetic force and the weight of the brush roller 12. Contact the surface.
[0026]
In addition, since each end of the core shaft 19 is rotatably fitted in the guide slot 22, when the charging roller 2 rotates in the arrow B direction, the brush roller 12 is driven by the movement of the surface of the charging roller 2. And can be rotated in the direction of arrow G. The brush roller 12 rotates with the rotation of the charging roller 2, and at this time, the brush 20 in contact with the surface of the charging roller 2 removes the toner adhering to the surface of the charging roller 2 and cleans the surface. is there.
[0027]
In this way, contamination of the peripheral surface of the charging roller 2 can be prevented, and the image quality of the toner image formed on the image carrier 1 can be improved. Further, the brush roller 12 is not driven to rotate by the driving device, but rotates following the rotation of the charging roller 2, so that a driving device for rotating the brush roller 12 becomes unnecessary. Thereby, while being able to simplify the structure of the cleaning apparatus 18, the cost can be reduced.
[0028]
If the amount of biting of the brush 20 of the brush roller 12 in contact with the surface of the charging roller 2 becomes excessively large, the fibers of the brush 20 deteriorate early and become permanently deformed. Conversely, if the amount of biting of the brush 20 is too small, the cleaning efficiency of the surface of the charging roller 2 is lowered. Therefore, conventionally, as described above, it has been necessary to regulate the amount of brush biting by adjusting the relative position of the two so that the distance between the center of the brush roller and the center of the charging roller is constant. If such a restricting means is provided, the cost of the cleaning device increases and the structure becomes complicated.
[0029]
On the other hand, in the cleaning device 18 of this example, the brush 20 of the brush roller 12 is configured to come into contact with the surface of the charging roller 2 by the action of magnetic force and the weight of the brush roller 12. The brush 20 is brought into contact with the surface of the charging roller 2 with an appropriate pressure only by adjusting the magnetic amount and the weight of the brush roller 12, and the desired amount of biting of the brush can be obtained. Thereby, the regulation means provided conventionally can be omitted, and the simplification of the structure of the cleaning device 18 and the cost reduction can be achieved.
[0030]
Even if the brush 20 is brought into contact with the surface of the charging roller 2 only by the own weight of the brush roller 12, the above-described effect can be obtained. However, when configured in this way, as shown schematically in FIG. The brush roller must be brought into contact with the region S of the circumferential surface of the charging roller above the horizontal line H passing through the rotation center O of the roller 2, and the location where the brush roller is disposed is limited. On the other hand, if the brush 20 of the brush roller 12 is brought into contact with the peripheral surface of the charging roller 2 by the action of magnetic force, the charging roller is located at a position where the brush roller 12 and the image carrier 1 do not interfere with each other. 2, the brush roller 12 can be brought into contact with any position on the entire circumference. In this way, the degree of freedom of the location where the brush roller 12 is disposed can be expanded, and the cleaning device 18 can be downsized and its cost can be reduced. When the brush 20 of the brush roller 12 is brought into contact with the lower half region of the charging roller 2, that is, the charging roller peripheral surface excluding the region S shown in FIG. 4, the brush 20 acts on the magnetic force described above. Only the surface of the charging roller 2 comes into contact.
[0031]
The length of the fibers of the brush 20 can be set as appropriate, but it is desirable to set the length to 2 mm or less, particularly 0.4 to 0.6 mm. The length of this fiber is the length of the free fiber portion excluding the fiber portion fixed to the core shaft 19. If the length of the fiber is shortened in this way, the bending moment acting on the base end portion of the fiber that is elastically bent and deformed by being pressed against the surface of the charging roller 2 can be reduced. As a result, it is possible to suppress the occurrence of brush fall (permanent deformation) over a long period of time, and to extend the life of the brush roller 12. When the fiber length of the brush 20 is longer than 2 mm, the distance between the fibers at the tip end of the fiber increases, so that the load applied to each fiber in contact with the surface of the charging roller 2 increases, thereby increasing the brush. However, such a problem can be avoided by setting the fiber length to 2 mm or less.
[0032]
Generally, in order to remove the toner adhering to the tip of the brush of the brush roller, it is normal to hit the brush against the flicker. However, if the fiber length of the brush 20 is shortened as described above, As shown in FIG. 1, the toner attached to the tip of the brush can be removed without hitting the brush 20 against the flicker. The reason for this is not necessarily clear, but if the fibers are as short as 2 mm or less, the fibers that are elastically deformed by being pressed against the surface of the charging roller 2 are caused by the rotation of the brush roller 12 from the charging roller 2. When it leaves, it is elastically restored to its original form instantly, and this is considered to be because the toner adhering to the tip of the fiber jumps out of the fiber due to the impact at this time.
[0033]
Further, the thickness of the fibers of the brush 20, although the density may be set as appropriate, the thickness is 2 denier or less, the density of fibers 20000 / cm ² or more, setting the particular 30000 present / cm ^2, the charging roller A large number of fibers come into contact with the surface of 2, whereby the load applied to each fiber can be reduced. This also can prevent the brush from falling over a long period of time. Further, when the density of the fibers is increased in this way, the number of fibers contacting the surface of the charging roller increases, so that the surface of the charging roller 2 can be efficiently cleaned and the unevenness of the stain can be eliminated. It is possible to always form a high-quality image on the top.
[0034]
Further, the weight of the brush roller 12 can be set as appropriate. Particularly, when the weight is set to 50 gf or more and 200 gf or less, an appropriate amount of biting of the brush 20 can be guaranteed and the brush roller 12 can be smoothly rotated. It becomes possible. If the weight of the brush roller 12 is smaller than 50 gf, the amount of biting of the brush becomes too small, and the cleaning efficiency of the surface of the charging roller 2 is reduced. If the weight is larger than 200 gf, the amount of biting of the brush is excessively large. It becomes easy to promote the fall of the brush.
[0035]
The brush 20 can be fixed to the core shaft 19 by an appropriate method. In particular, when the fiber base end portion of the brush 20 is fixed to the peripheral surface of the core shaft 19 of the brush roller by the electrostatic flocking method, the core shaft 19, short fibers can be planted with high density. Thereby, it is possible to prevent the brush from falling over a long period of time and to extend the life of the brush roller 12.
[0036]
For example, an adhesive is applied to the range W of the core shaft 19, the base end portions of a large number of fibers are electrostatically attached to the adhesive, and the base end portions of the fibers are connected to the core shaft 19 via the adhesive. Can be fixed to.
[0037]
The material of the brush fibers can also be selected as appropriate. However, according to experiments, particularly when the fibers are composed of a resin such as nylon 66 or PET (polyethylene terephthalate), the brush can be effectively prevented from falling and an appropriate amount of biting can be obtained. It has been confirmed.
[0038]
Further, if the brush fibers are made of a material capable of electrostatically attracting the toner adhering to the charging roller 2 to the brush, the cleaning efficiency of the surface of the charging roller 2 can be further enhanced.
[0039]
In the example shown in FIG. 1, the process cartridge 14 is configured by assembling the elements such as the image carrier 1, the charging roller 2, and the brush roller 12 in the unit case 13 as described above. The cleaning device 18 and the charging roller 2 as a member to be cleaned to be cleaned by the cleaning device 18 can be integrally assembled. If the charging roller 2 which is one of the components of such a process cartridge reaches the end of its life, the entire process cartridge 14 needs to be replaced. However, if other elements are still usable at this time. Discarding such a process cartridge is very uneconomical. However, in the process cartridge 14 of this example, since the charging roller 2 is cleaned by the brush roller 12, the life of the charging roller 2 can be extended, and eventually the entire life of the process cartridge 14 is extended. Generation of a large loss can be prevented. In addition, if the brush fiber length of the brush roller 12 of the cleaning device 18 is set to 2 mm or less as described above, the diameter of the brush roller 12 can be made extremely small, so that the process cartridge 14 can be reduced in size. It is done. The same applies to the image forming apparatus including the cleaning device 18 and the object to be cleaned, and the image forming apparatus can be downsized.
[0040]
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, the object to be cleaned that is cleaned by the cleaning device 18 includes a charging roller 2 that charges the image carrier 1, and the image carrier 1 that is charged by the charging roller 2. An electrostatic latent image is formed by exposure, the electrostatic latent image is visualized as a toner image by the developing device 5, and the toner image is transferred to a transfer material. As the toner used in the apparatus 5, it is preferable to use a toner made by a polymerization method. Since the toner produced by the polymerization method has the same charge-to-charge mass ratio for each toner particle, the transfer efficiency of the toner image onto the transfer material can be increased. For this reason, the amount of residual transfer toner input to the cleaning device 17 for the image carrier 1 can be reduced, and as a result, the amount of toner that passes through the cleaning blade 11 and adheres to the charging roller 2 can be reduced. The contamination of the roller 2 can be suppressed. Thereby, a change in the resistance value of the charging roller can be more reliably suppressed, and a high-quality toner image can be formed on the image carrier over a long period of time. At this time, by making the shape of the toner not a shape close to a perfect sphere, but a distorted shape, it becomes easy to remove the transfer residual toner by the cleaning device 17, and the above-described effects can be improved.
[0041]
The example of the cleaning device 18 in the case where the member to be cleaned is the charging roller 2 that faces the image carrier 1 and charges the image carrier 1 has been described. However, various kinds of members to be cleaned other than the charging roller 2 are cleaned. In order to do so, the cleaning devices having the above-described configurations can be used. For example, in order to remove the transfer residual toner adhering to the image carrier 1 shown in FIG. 1 or the intermediate transfer member, a cleaning device having the brush roller 12 described above can be used, and the transfer belt 8 can be used. The above-described configurations can also be adopted for a cleaning device that removes toner adhering to the top.
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, the configuration of the charging device can be simplified, and the increase in cost can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus.
FIG. 2 is an enlarged view of a brush roller.
FIG. 3 is a front view of a brush roller.
FIG. 4 is a diagram illustrating a position where a brush roller is disposed with respect to a charging roller.
[Explanation of symbols]
2 Charging roller 3, 19 Core shaft 12 Brush roller 14 Process cartridge 18 Cleaning device 20 Brush 21 Bearing plate 22 Guide slot

Claims

In a charging device including a charging roller and a brush roller having a brush that abuts on the surface of the charging roller, at least a part of one of the core shafts of the brush roller and the charging roller is configured by a magnet. And at least a part of the other core shaft is made of a magnetic material, and each end portion in the longitudinal direction of the core shaft of the brush roller is freely rotatable in a guide slot formed in the bearing plate and of the charging roller. The brush roller is slidably fitted in a direction approaching or moving away from the surface, and the brush roller has the surface of the charging roller by the action of magnetic force by the magnet and the weight of the brush roller. The charging device is arranged so as to abut against the surface of the charging roller and to rotate by following the movement of the surface of the charging roller.

The charging device according to claim 1, wherein the magnet is formed of a permanent magnet or an electromagnet, and the magnetic body is formed of nickel or iron.

The charging device according to claim 1 or 2, wherein the length of the fibers of the brush is set to 2 mm or less, and the density of the fibers is set to 20000 pieces / cm ² or more.

The charging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a fiber base end portion of the brush is fixed to a core shaft of a brush roller by an electrostatic flocking method.

5. A process cartridge in which at least the brush roller and the charging roller according to claim 1 are integrally assembled.

5. The charging device according to claim 1, wherein the image bearing member charged by the charging roller is exposed to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is visible as a toner image. An image forming apparatus configured to form an image and transfer the toner image to a transfer material, and using a toner produced by a polymerization method.