JP4433699B2

JP4433699B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP4433699B2
Application number: JP2003178896A
Authority: JP
Inventors: 清志茶谷; 秀行赤木; 憲一三品; 真坂廼邉; 能成上野; 将隆栗林; 雅史池田; 達也曽我
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005017416A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、帯電・露光・現像・転写・クリーニングなどの工程を含む電子写真方式の画像形成プロセスでは、感光体表面を帯電し、画像情報に応じた露光光で露光して感光体表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を着色トナーで現像して感光体表面にトナー像を形成し、そのトナー像を転写紙等に転写した後、熱ロール等で定着することにより定着画像が形成される。
【０００３】
トナー像が転写紙等に転写された後の感光体表面には未転写のトナーおよび帯電プロセスによって生成した付着物（以下放電生成物と云う）などが残留するので、これらの残留物を次の画像形成プロセスの開始に先立ち感光体表面から除去するクリーニングプロセスが必要である。
【０００４】
このクリーニングプロセスには種々の方式のクリーニング手段が用いられているが、その一つとして、クリーニングブレード等の機械的除去手段が広く用いられている。
【０００５】
感光体表面は、クリーニングブレード等の摺擦による機械的ストレスや、帯電器による化学的ストレスを受けるため、近年広く用いられている有機感光体においては表面層の磨耗、傷、異物付着などを如何に防止するかが大きな課題である。
【０００６】
そこで、感光体表面の機械的耐久性の向上を目的として、表面に、電荷輸送性能を有する構造単位を有し且つ架橋構造を有するシロキサン樹脂からなる表面層を形成した感光体を用い、感光体上に残留するトナーを所定の単繊維太さおよび繊維密度のブラシローラと、弾性体ゴムブレードとからなるクリーニング装置を備えた画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、感光体表面の負に帯電したトナーを静電的に吸引するため正電荷が印加された第１のブラシローラと、感光体表面の正に帯電したトナーを静電的に吸引するため負電荷が印加された第２のブラシローラとを備えたクリーニング装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−５１５７６号公報
【特許文献２】
特開平４−３３０４８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の技術によっても、感光体表面のトナーや付着物の除去は不完全であり、感光体表面に蓄積した付着物により画像品質が低下するという問題が発生する。また、シロキサン樹脂層を有する感光体とゴムブレードとの組み合わせでは、ゴムブレードが受けるダメージが大きく、エッジの欠けやめくれが発生してしまい、長期間に渡って安定したクリーニング性を維持することが困難である。
【００１０】
また、上記特許文献２の技術によっても、ブラシローラ外径の経時的なへたりによる感光体上のトナー除去性の低下や、低画像密度原稿の連続走行において感光体回転方向上流側に位置する第１のブラシローラによるトナー除去効果により、感光体回転方向下流側に位置する第２のブラシローラのブラシ繊維へのトナー・外添剤の量が少なくなるため、ブラシ繊維１本あたりの先端力によるトナー・外添剤１個あたりに対する感光体への押し付け力が大きくなり、感光体表面にフィルミングを生じる場合がある。特に、シロキサン樹脂からなる表面層を有する感光体と組み合わせた場合は、感光体表面層の摩耗、傷付き、および異物固着を有効に防止することはできない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング部を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
所定の方向に回転する感光体と、その感光体表面に所定の電荷を付与する帯電部と、電荷が付与された感光体表面に画像に応じた露光光を照射する露光部と、その露光光により感光体表面に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、形成されたトナー像を所定の被転写体に転写する転写部と、回転軸およびその回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維からなりそのブラシ繊維の先端を前記感光体に接触させながら回転することにより、前記被転写体にトナー像が転写された後の感光体表面に残留したトナーを除去する、その感光体円周方向に並列に配置された２つのブラシローラを有するクリーニング部とを備えた画像形成装置において、
上記クリーニング部が、上記２つのブラシローラのうちの上記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力が、上記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力よりも大きい先端力で上記感光体に接触するように上記２つのブラシローラを配置してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
ここで、ブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ（Ｎ）は、次に示す一般式（１）によって定義される。
【００１４】
Ｆ＝ＢＰＩ×Ｅ×０．２５×φ⁴×ＰＨ^-3 … （１）
ただし、ＢＰＩ：ブラシ繊維の感光体への干渉量（ｍｍ）
Ｅ：繊維のヤング率（Ｎ／ｍｍ²）
φ：ブラシ繊維径（ｍｍ）
ＰＨ：ブラシ繊維長さ（ｍｍ）
本発明の画像形成装置によれば、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように定めたことにより、感光体表面層の摩耗、傷付きおよび異物固着が防止されるので、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００１５】
ここで、上記クリーニング部が、上記各ブラシローラに接触しながら回転することにより、そのブラシローラに付着したトナーをそれぞれ回収する回収ローラを備えたものであってもよい。
【００１６】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、ブラシローラに付着したトナーを確実に回収できるので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００１７】
また、上記ブラシ繊維は導電性を有するものであり、
上記２つのブラシローラのうちの上記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラの回転軸に上記トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加するとともに、上記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラの回転軸に上記トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する電源部を備えたものであってもよい。
【００１８】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、トナーを効果的にクリーニングできるので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００１９】
また、上記感光体が、電荷輸送性を有する硬化性シリコン樹脂からなる表面層を有するものであってもよい。
【００２０】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、感光体表面層の耐久性が増加するので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００２１】
また、上記感光体が、電荷輸送性を有するシロキサン樹脂からなる表面層を有するものであってもよい。
【００２２】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、感光体表面層の耐久性が増加するので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、この画像形成装置は、いわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置であり、矢印Ａ方向に循環移動する中間転写体３０と、中間転写体３０に接してタンデムに配列された、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の各色の画像形成を担う画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、これら各画像形成部で形成された各色の画像を所定の転写材Ｐに転写する二次転写ローラ２１とを備えている。
【００２６】
なお、本実施形態における中間転写体３０は、本発明にいう被転写体に相当するものである。
【００２７】
図２は、本発明の画像形成装置の一実施形態における画像形成部の概略構成図である。
【００２８】
図２に示すように、この画像形成部１０は、矢印Ｂ方向に回転する感光体１１と、感光体１１表面に所定の電荷を付与する帯電部材１２ａおよび帯電電源１２ｂからなる帯電部１２と、電荷が付与された感光体１１表面に画像に応じた露光光を照射する露光部１３と、感光体１１表面に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像部１４と、形成されたトナー像を中間転写体３０に転写する一次転写部材１５ａおよび一次転写電源１５ｂからなる一次転写部１５と、感光体１１円周方向に並列に配置された２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２を有するクリーニング部１６とを備えている。
【００２９】
図３は、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるクリーニング部の概略構成図である。
【００３０】
図３に示すように、このクリーニング部１６は、第１および第２のブラシローラ１７＿１，１７＿２を備えており、これら各ブラシローラは、それぞれ回転軸１７＿１ａ、１７＿２ａと、各回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維１７＿１ｂ、１７＿２ｂとからなり、ブラシ繊維１７＿１ｂ、１７＿２ｂの先端を所定の先端力で感光体１１に接触させながら回転することにより、中間転写体３０にトナー像が転写された後の感光体１１表面に残留したトナーを除去するようになっている。
【００３１】
この２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２は、第１および第２の２つのブラシローラのうちの感光体回転方向上流側に位置するブラシローラ１７ａのブラシ繊維１７＿１ｂ１本あたりの先端力が、感光体回転方向下流側に位置するブラシローラ１７ｂのブラシ繊維１７＿２ｂ１本あたりの先端力よりも大きい先端力で感光体１１に接触するように配置されている。
【００３２】
ここで、ブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ（Ｎ）は、次式によって定義される。
【００３３】
すなわち、
Ｆ＝ＢＰＩ×Ｅ×０．２５×φ⁴×ＰＨ^-3
ただし、ＢＰＩ：ブラシ繊維の感光体への干渉量（ｍｍ）
Ｅ：繊維のヤング率（Ｎ／ｍｍ²）
φ：ブラシ繊維径（ｍｍ）
ＰＨ：ブラシ繊維長さ（ｍｍ）
さらに、本実施形態のクリーニング部１６は、各ブラシローラ１７＿１，１７＿２に接触しながら回転することにより、各ブラシローラ１７＿１，１７＿２に付着したトナーをそれぞれ回収する回収ローラ１８＿１，１８＿２、および各回収ローラに回収されたトナーを掻き落とすスクレーパ１９＿１，１９＿２を備えている。
【００３４】
また、本実施形態のクリーニング部１６は、ブラシ繊維１７＿１ｂ，１７＿２ｂとしては導電性を有するものを用いており、かつ、上記２つのブラシローラのうちの感光体回転方向上流側に位置するブラシローラ１７＿１の回転軸１７＿１ａに、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加する電源２０ａと、感光体回転方向下流側に位置するブラシローラ１７ｂの回転軸１７＿２ａに、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する電源２０ｂと、回収ローラ１８＿１に、ブラシローラ１７＿１への印加電圧と同極性で、かつ絶対値で高いバイアス電圧を印加する電源２１ａと、回収ローラ１８＿２に、ブラシローラ１７＿２への印加電圧と同極性で、かつ絶対値で高いバイアス電圧を印加する電源２１ｂとを備えている。
【００３５】
次に、本発明の画像形成装置の参考例について説明する。
［参考例１］
この参考例１のクリーニング部は、図３に示したと同様、第１および第２の２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２、第１および第２の回収ローラ１８＿１，１８＿２、および第１および第２のスクレーパ１９＿１，１９＿２を備えている。
【００３６】
このクリーニング部の各部の諸元は以下の通りである。
（第１のブラシローラ１７＿１）
ブラシ材質：１２ナイロン、繊維太さ：６デニール、電気抵抗：１×１０⁵Ω、毛足長さ：４ｍｍ、繊維密度：３１本／ｍｍ²、感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ、周速：６０ｍｍ／ｓ、回転方向：感光体の回転方向に対して逆回転、ブラシ印加バイアス：＋２００Ｖ
（第１の回収ローラ１８＿１）
材質：導電性カーボンを分散したフェノール樹脂、電気抵抗：１×１０⁶Ω、曲げ弾性率（ＪＩＳＫ７２０３）：１００ＭＰａ、磨耗量（ＪＩＳＫ６９０２）：２ｍｇ、ロックウェル硬度（ＪＩＳＫ７２０２、Ｍスケール）：１２０、ブラシ部材への食い込み量：１．５ｍｍ、周速：７０ｍｍ／ｓ、印加バイアス：＋６００Ｖ
（第１のスクレーパ１９＿１）
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、回収ロール部材への食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス（自由長）：８．０ｍｍ
（第２のブラシローラ１７＿２）
ブラシ材質：１２ナイロン、繊維太さ：３デニール、電気抵抗：１×１０⁵Ω、毛足長さ：４ｍｍ、繊維密度：２３２．５本／ｍｍ²、感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ、周速：６０ｍｍ／ｓ、回転方向：感光体の回転方向に対して逆回転、ブラシ印加バイアス：−４００Ｖ
（第２の回収ローラ１８＿２）
材質：導電性カーボンを分散したフェノール樹脂、電気抵抗：１×１０⁶Ω、曲げ弾性率（ＪＩＳＫ７２０３）：１００ＭＰａ、磨耗量（ＪＩＳＫ６９０２）：２ｍｇ、ロックウェル硬度（ＪＩＳＫ７２０２、Ｍスケール）：１２０、ブラシ部材への食い込み量：１．５ｍｍ、周速：７０ｍｍ／ｓ、印加バイアス：−８００Ｖ
（第２のスクレーパ１９＿２）
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、回収ロール部材への食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス（自由長）：８．０ｍｍ
上記の各部材を用いて、感光体回転方向上流側に位置する第１のブラシローラ１７＿１のブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ１が、感光体回転方向下流側に位置する第２のブラシローラ１７＿２のブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ２よりも大きい先端力で感光体に接触するようこれら２つのブラシローラを配置してクリーニング部を構成し、クリーニングテストを行った。
【００３７】
具体的には、先端力Ｆ１およびＦ２が、それぞれ次の条件式を満たすようにクリーニング部を構成した。
【００３８】
５．０×１０^-5≦Ｆ１≦１．５×１０^-3
３．０×ｌ０^-5≦Ｆ２≦５．０×１０^-4
上記の条件式を満たすようにクリーニング部を構成することにより、トナーのクリーニングが主目的である第１のブラシローラでは、感光体表面における転写残トナーおよび再転写トナーがクリーニング領域に突入した際に、その大部分をクリーニングすることが可能である。また、第１のブラシローラでは、トナーのクリーニングが行われると同時に、感光体表面に付着している放電生成物等の付着物が掻き取られるので、高温高湿環境における画質劣化を防止することができる。
【００３９】
第２のブラシローラにおいては、逆極性トナー等をクリーニングすることが主目的であり、逆極性トナーの量は正極性のトナーの量に比較して微量であるので、第１のブラシローラより先端力の小さいブラシを用いることによって、感光体表面にダメージを与えることなく逆極性トナーをクリーニングすることができる。また、第１のブラシローラをすり抜けてきた外添剤を感光体表面に固着させることもない。
【００４０】
図４は、２つのブラシローラによりトナーが除去される様子を示す図である。
【００４１】
図４には、ともに矢印Ｃ方向に回転する第１のブラシローラ１７＿１および第２のブラシローラ１７＿２により、矢印Ｂ方向に回転する感光体１１上のトナーが除去される様子が示されている。感光体１１上のトナーには、正極性、すなわちマイナスに帯電した転写残トナーｔ１と、逆極性、すなわちプラスに帯電した再転写トナーｔ２の２種類がある。
【００４２】
マイナスに帯電した転写残トナーｔ１は第１のブラシローラ１７＿１によりほぼ１００％クリーニングされる。その際、第１のブラシローラ１７＿１と感光体１１とのニップ部で、トナーに含まれている外添剤４０がトナーから遊離する。この外添剤４０は非常に微粒子であるため、その殆どが、第１のブラシローラ１７＿１をすり抜けて第２のブラシローラ１７＿２に到達する。
【００４３】
第２のブラシローラ１７＿２には、極少量のプラスに帯電した再転写トナーｔ２と、第１のブラシローラ１７＿１をすり抜けてきた外添剤４０とが突入する。
【００４４】
第２のブラシローラ１７＿２に突入した外添剤４０は、第２のブラシローラ１７＿２の表面、および回収ロール（図示せず）表面に固着し、さらに感光体１１に固着してしまう。
【００４５】
通常は、第２のブラシローラ１７＿２ヘの突入トナー量が少ないため第２のブラシローラ１７＿２の先端力でトナー潰れが発生し、潰れたトナーが感光体１１に固着する場合もある。
【００４６】
そのため、第２のブラシローラ１７＿２のブラシ繊維１本あたりの先端力を第１のブラシローラ１７＿１のブラシ繊維１本あたりの先端力より小さくすることで感光体１１への外添剤やトナーなどの異物の固着を防止することができる。
【００４７】
また、一般に、ブラシローラを使用した場合は、感光体表面層の同一個所をレコードの針が溝をトレースするようにブラシの繊維がなぞるため、表面層にできた傷を次第に悪化させてしまうという問題があるが、この問題に対しても、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように設定することによって抑制することができる。
【００４８】
図５および図６は、本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【００４９】
図５に示すように、ブラシ繊維１本あたりの先端力を次第に増加させていくと、ブラシ繊維１本あたりの先端力：１０^-4付近で、クリーニング性の良否を表すクリーニング性グレードが、良好な画質上クライテリア：４を超えるにいたる。
【００５０】
また、図６に示すように、ブラシ繊維１本あたりの先端力を次第に増加させていくと、ブラシ繊維１本あたりの先端力：１０^-4〜１０^-3付近で、感光体表面層のフィルミング性の良否を表すフィルミング性グレードが、良好な画質上クライテリア：４を下回るようになる。
【００５１】
従って、以上の結果から、画質を満足させるために必要なブラシ繊維１本あたりの先端力は、図６に図示したような範囲が好適であることがわかる。
【００５２】
なお、上記のクリーニングテストにおいて、電荷輸送性を有するシロキサン系樹脂を含有する表面層を有する感光体を用いてプロセス速度：１５０ｍｍ／ｓ以上で画像形成を行った場合、感光体を２００,０００回回転させた後の感光体表面層の表面粗さ（Ｒｚ：単位μｍ）と１，０００回転当たりの磨耗率（Ｗｅ：単位ｎｍ）との積:Ｒｚ×Ｗｅを２０以下とすることができた。これにより、感光体表面層の損傷、トナー外添剤の凝集物などによるフィルミング、トナーのすり抜け等の現象を生じることなく残存トナーを確実に除去することが可能となり、画像形成装置における高速化、高性能化および長寿命化を実現することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように定めたことにより、感光体表面層の摩耗、傷付きおよび異物固着が防止されるので、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング部を備えた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態における画像形成部の概略構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一実施形態におけるクリーニング部の概略構成図である。
【図４】２つのブラシローラによりトナーが除去される様子を示す図である。
【図５】本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【図６】本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ画像形成部
１１感光体
１２帯電部
１２ａ帯電部材
１２ｂ帯電電源
１３露光部
１４現像部
１５一次転写部
１５ａ一次転写部材
１５ｂ一次転写電源
１６クリーニング部
１７＿１，１７＿２ブラシローラ
１７＿１ａ、１７＿２ａ回転軸
１７＿１ｂ、１７＿２ｂブラシ繊維
１８＿１，１８＿２回収ローラ
１９＿１，１９＿２スクレーパ
２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ電源
２１二次転写ローラ
３０中間転写体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electrophotographic image forming process including processes such as charging, exposure, development, transfer, and cleaning, the surface of the photoconductor is charged and exposed to exposure light according to image information to cause electrostatic latent image on the surface of the photoconductor. An image is formed, the electrostatic latent image is developed with colored toner, a toner image is formed on the surface of the photoreceptor, the toner image is transferred onto a transfer paper and the like, and then fixed with a hot roll or the like. It is formed.
[0003]
Since untransferred toner and deposits generated by the charging process (hereinafter referred to as discharge products) remain on the surface of the photoreceptor after the toner image is transferred to transfer paper or the like, these residues are Prior to the start of the image forming process, a cleaning process is required to remove from the photoreceptor surface.
[0004]
In this cleaning process, various types of cleaning means are used. As one of them, a mechanical removing means such as a cleaning blade is widely used.
[0005]
The surface of the photoconductor is subjected to mechanical stress due to rubbing with a cleaning blade or the like, and chemical stress due to a charger. Therefore, in organic photoconductors widely used in recent years, the surface layer is not worn, scratched or adhered to foreign matter. How to prevent it is a big issue.
[0006]
Therefore, for the purpose of improving the mechanical durability of the surface of the photoreceptor, a photoreceptor having a surface layer made of a siloxane resin having a structural unit having charge transport performance and a crosslinked structure is used. An image forming apparatus including a cleaning device including a brush roller having a predetermined single fiber thickness and fiber density and an elastic rubber blade for toner remaining on the toner is disclosed (for example, see Patent Document 1).
[0007]
In addition, a first brush roller to which a positive charge is applied to electrostatically attract negatively charged toner on the surface of the photoconductor and a negative to electrostatically attract positively charged toner on the surface of the photoconductor. A cleaning device including a second brush roller to which an electric charge is applied is disclosed (for example, see Patent Document 2).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-51576 A [Patent Document 2]
JP-A-4-330482
[Problems to be solved by the invention]
However, even with the technique disclosed in Patent Document 1, toner and deposits on the surface of the photoconductor are not completely removed, and there is a problem that the image quality is deteriorated due to the deposits accumulated on the surface of the photoconductor. In addition, the combination of a photoconductor having a siloxane resin layer and a rubber blade causes a large damage to the rubber blade, leading to edge chipping and turning, and maintaining a stable cleaning property for a long period of time. Have difficulty.
[0010]
Further, even with the technique of the above-mentioned Patent Document 2, it is located on the upstream side in the rotation direction of the photoconductor in the reduction of the toner removability on the photoconductor due to the sag of the outer diameter of the brush roller or the continuous running of the low image density original. Due to the toner removal effect of the first brush roller, the amount of toner and external additive to the brush fibers of the second brush roller located downstream in the rotation direction of the photoreceptor is reduced, so that the tip force per brush fiber As a result, the pressing force to the photosensitive member against one toner / external additive increases, and filming may occur on the surface of the photosensitive member. In particular, when combined with a photoreceptor having a surface layer made of a siloxane resin, it is not possible to effectively prevent the photoreceptor surface layer from being worn, scratched, and adhered to foreign matter.
[0011]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a cleaning unit that can exhibit a stable cleaning performance for a long period of time.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object provides:
A photoconductor that rotates in a predetermined direction, a charging unit that applies a predetermined charge to the surface of the photoconductor, an exposure unit that irradiates exposure light corresponding to an image on the surface of the photoconductor that has been charged, and the exposure light. The latent image formed on the surface of the photoconductor is developed with toner to form a toner image, a transfer unit that transfers the formed toner image to a predetermined transfer object, a rotation shaft, and the rotation shaft It consists of brush fibers radially planted, and rotates while contacting the tips of the brush fibers with the photoconductor, thereby removing the toner remaining on the surface of the photoconductor after the toner image is transferred to the transfer body. And an image forming apparatus including a cleaning unit having two brush rollers arranged in parallel in the circumferential direction of the photosensitive member.
The brush of the brush roller in which the cleaning unit has a tip force per brush fiber of the brush roller located on the upstream side in the photosensitive member rotation direction of the two brush rollers on the downstream side in the photosensitive member rotation direction. The two brush rollers are arranged so as to come into contact with the photosensitive member with a tip force larger than a tip force per one fiber.
[0013]
Here, the tip force F (N) per brush fiber is defined by the following general formula (1).
[0014]
F = BPI × E × 0.25 × φ ⁴ × PH ⁻³ (1)
However, BPI: the amount of interference of brush fibers to the photoreceptor (mm)
E: Young's modulus of fiber (N / mm ² )
φ: Brush fiber diameter (mm)
PH: Brush fiber length (mm)
According to the image forming apparatus of the present invention, since the tip force per brush fiber of the two brush rollers is determined as described above, the surface layer of the photoconductor is prevented from being worn, scratched, and adhered to foreign matter. Therefore, it is possible to realize an image forming apparatus that can exhibit stable cleaning performance over a long period of time.
[0015]
Here, the cleaning unit may include a collection roller that collects toner adhering to the brush roller by rotating while contacting the brush roller.
[0016]
When the image forming apparatus of the present invention is configured as described above, the toner attached to the brush roller can be reliably collected, and thus an image forming apparatus capable of exhibiting stable cleaning performance for a longer period of time is obtained. It becomes possible.
[0017]
Further, the brush fiber has conductivity,
A bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the rotating shaft of the brush roller located upstream of the photosensitive member rotation direction of the two brush rollers, and the brush roller is positioned downstream of the photosensitive member rotation direction. A power supply unit that applies a bias voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner may be provided on the rotating shaft of the brush roller.
[0018]
In the case where the image forming apparatus of the present invention is configured as described above, the toner can be effectively cleaned, so that it is possible to obtain an image forming apparatus that can exhibit stable cleaning performance for a longer period of time. Become.
[0019]
Further, the photoreceptor may have a surface layer made of a curable silicon resin having a charge transporting property.
[0020]
When the image forming apparatus of the present invention is configured as described above, the durability of the photoreceptor surface layer is increased, so that an image forming apparatus capable of exhibiting stable cleaning performance for a longer period of time is obtained. Is possible.
[0021]
Further, the photoreceptor may have a surface layer made of a siloxane resin having a charge transporting property.
[0022]
When the image forming apparatus of the present invention is configured as described above, the durability of the photoreceptor surface layer is increased, so that an image forming apparatus capable of exhibiting stable cleaning performance for a longer period of time is obtained. Is possible.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0024]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0025]
As shown in FIG. 1, this image forming apparatus is a so-called tandem type full-color image forming apparatus, which is an intermediate transfer body 30 that circulates in the direction of arrow A, and is arranged in tandem in contact with the intermediate transfer body 30. Image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K that are responsible for image formation of each color of yellow, magenta, cyan, and black, and a secondary that transfers an image of each color formed by each of these image forming units to a predetermined transfer material P And a transfer roller 21.
[0026]
Note that the intermediate transfer member 30 in the present embodiment corresponds to the transfer target in the present invention.
[0027]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming unit in an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
[0028]
As shown in FIG. 2, the image forming unit 10 includes a photoconductor 11 that rotates in the direction of arrow B, a charging unit 12 that includes a charging member 12a and a charging power source 12b that apply a predetermined charge to the surface of the photoconductor 11, and An exposure unit 13 that irradiates the surface of the photoconductor 11 to which an electric charge has been applied according to an image; a development unit 14 that develops a latent image formed on the surface of the photoconductor 11 with toner to form a toner image; A primary transfer member 15 including a primary transfer member 15a and a primary transfer power supply 15b for transferring the formed toner image to the intermediate transfer member 30, and two brush rollers 17_1 and 17_2 arranged in parallel in the circumferential direction of the photosensitive member 11 are provided. And a cleaning unit 16 having the same.
[0029]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a cleaning unit in an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
[0030]
As shown in FIG. 3, the cleaning unit 16 includes first and second brush rollers 17_1 and 17_2. These brush rollers are respectively provided with rotary shafts 17_1a and 17_2a and radially implanted on each rotary shaft. The photosensitive fiber after the toner image is transferred to the intermediate transfer body 30 by rotating the brush fibers 17_1b and 17_2b while the tips of the brush fibers 17_1b and 17_2b are in contact with the photoconductor 11 with a predetermined tip force. The toner remaining on the surface of the body 11 is removed.
[0031]
The two brush rollers 17_1 and 17_2 have a tip force per one brush fiber 17_1b of the brush roller 17a located upstream of the first and second brush rollers in the photoconductor rotation direction. The brush roller 17b located on the downstream side is disposed so as to contact the photoconductor 11 with a tip force larger than the tip force per brush fiber 17_2b.
[0032]
Here, the tip force F (N) per brush fiber is defined by the following equation.
[0033]
That is,
F = BPI × E × 0.25 × φ ⁴ × PH ^-3
However, BPI: the amount of interference of brush fibers to the photoreceptor (mm)
E: Young's modulus of fiber (N / mm ² )
φ: Brush fiber diameter (mm)
PH: Brush fiber length (mm)
Further, the cleaning unit 16 of the present embodiment rotates while contacting the brush rollers 17_1 and 17_2, thereby collecting the toners attached to the brush rollers 17_1 and 17_2, respectively, and the collection rollers 18_1 and 18_2. Scrapers 19_1 and 19_2 for scraping off the collected toner.
[0034]
Further, the cleaning unit 16 of the present embodiment uses conductive fibers as the brush fibers 17_1b and 17_2b, and the brush roller 17_1 located upstream of the two brush rollers in the photosensitive member rotation direction. The rotating shaft 17_1a has a power source 20a for applying a bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner, and the rotating shaft 17_2a of the brush roller 17b located on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive member. A power source 20b for applying a bias voltage, a power source 21a for applying a high bias voltage to the collecting roller 18_1 having the same polarity and absolute value as the voltage applied to the brush roller 17_1, and a collecting roller 18_2 to the brush roller 17_2. And a power source 21b for applying a bias voltage having the same polarity as the applied voltage and having a high absolute value.
[0035]
Next, a reference example of the image forming apparatus of the present invention will be described.
[ Reference Example 1]
As in FIG. 3, the cleaning unit of Reference Example 1 includes the first and second brush rollers 17_1 and 17_2, the first and second recovery rollers 18_1 and 18_2, and the first and second scrapers. 19_1 and 19_2.
[0036]
The specifications of each part of this cleaning part are as follows.
(First brush roller 17_1)
Brush material: 12 nylon, fiber thickness: 6 denier, electric resistance: 1 × 10 ⁵ Ω, hair length: 4 mm, fiber density: 31 fibers / mm ² , biting amount to photoconductor: about 1.5 mm, Peripheral speed: 60 mm / s, rotation direction: reverse rotation with respect to the rotation direction of the photosensitive member, brush application bias: +200 V
(First collection roller 18_1)
Material: phenol resin in which conductive carbon is dispersed, electric resistance: 1 × 10 ⁶ Ω, flexural modulus (JIS K7203): 100 MPa, wear amount (JIS K6902): 2 mg, Rockwell hardness (JIS K7202, M scale): 120, amount of biting into the brush member: 1.5 mm, peripheral speed: 70 mm / s, applied bias: +600 V
(First scraper 19_1)
Material: SUS304, thickness: 80 μm, amount of biting into the recovery roll member: 1.3 mm, free length (free length): 8.0 mm
(Second brush roller 17_2)
Brush material: 12 nylon, fiber thickness: 3 denier, electric resistance: 1 × 10 ⁵ Ω, hair length: 4 mm, fiber density: 232.5 fibers / mm ² , biting amount to photoconductor: about 1. 5 mm, peripheral speed: 60 mm / s, rotation direction: reverse rotation with respect to the rotation direction of the photoconductor, brush application bias: −400 V
(Second collection roller 18_2)
Material: phenol resin in which conductive carbon is dispersed, electric resistance: 1 × 10 ⁶ Ω, flexural modulus (JIS K7203): 100 MPa, wear amount (JIS K6902): 2 mg, Rockwell hardness (JIS K7202, M scale): 120, amount of biting into the brush member: 1.5 mm, peripheral speed: 70 mm / s, applied bias: −800 V
(Second scraper 19_2)
Material: SUS304, thickness: 80 μm, amount of biting into the recovery roll member: 1.3 mm, free length (free length): 8.0 mm
Using each of the above members, the tip force F1 per brush fiber of the first brush roller 17_1 located on the upstream side in the photoconductor rotation direction is the second brush roller 17_2 located on the downstream side in the photoconductor rotation direction. These two brush rollers were arranged so as to come into contact with the photosensitive member with a tip force larger than the tip force F2 per brush fiber, and a cleaning test was performed.
[0037]
Specifically, the cleaning unit was configured such that the tip forces F1 and F2 satisfy the following conditional expressions.
[0038]
5.0 × 10 ⁻⁵ ≦ F1 ≦ 1.5 × 10 ⁻³
3.0 × 10 ⁻⁵ ≦ F2 ≦ 5.0 × 10 ⁻⁴
By configuring the cleaning unit so as to satisfy the above conditional expression, in the first brush roller whose main purpose is toner cleaning, when the transfer residual toner and retransfer toner on the surface of the photoreceptor enter the cleaning area. It is possible to clean most of it. In the first brush roller, the toner is cleaned, and at the same time, deposits such as discharge products adhering to the surface of the photosensitive member are scraped off, so that image quality deterioration in a high temperature and high humidity environment is prevented. Can do.
[0039]
The main purpose of the second brush roller is to clean the reverse polarity toner and the amount of the reverse polarity toner is very small compared to the amount of the positive polarity toner. By using a brush having a small force, the reverse polarity toner can be cleaned without damaging the surface of the photoreceptor. Further, the external additive that has passed through the first brush roller is not fixed to the surface of the photoreceptor.
[0040]
FIG. 4 is a diagram illustrating how toner is removed by two brush rollers.
[0041]
FIG. 4 shows how the toner on the photoconductor 11 rotating in the arrow B direction is removed by the first brush roller 17_1 and the second brush roller 17_2 rotating in the arrow C direction. There are two types of toner on the photoreceptor 11, positive transfer, that is, negative transfer residual toner t 1, and reverse polarity, that is, positive transfer re-transfer toner t 2.
[0042]
The negatively charged transfer residual toner t1 is cleaned almost 100% by the first brush roller 17_1. At this time, the external additive 40 contained in the toner is released from the toner at the nip portion between the first brush roller 17_1 and the photosensitive member 11. Since the external additive 40 is very fine particles, most of the external additive 40 passes through the first brush roller 17_1 and reaches the second brush roller 17_2.
[0043]
A very small amount of positively charged retransfer toner t2 and the external additive 40 that has passed through the first brush roller 17_1 rush into the second brush roller 17_2.
[0044]
The external additive 40 that has entered the second brush roller 17_2 adheres to the surface of the second brush roller 17_2 and the surface of the recovery roll (not shown), and further adheres to the photoreceptor 11.
[0045]
Usually, since the amount of toner entering the second brush roller 17_2 is small, the toner is crushed by the tip force of the second brush roller 17_2, and the crushed toner may adhere to the photoconductor 11.
[0046]
Therefore, by making the tip force per brush fiber of the second brush roller 17_2 smaller than the tip force per brush fiber of the first brush roller 17_1, external additives, toners, etc. to the photoreceptor 11 can be obtained. It is possible to prevent foreign matters from sticking.
[0047]
In general, when a brush roller is used, the brush fiber traces the same part of the photoreceptor surface layer so that the needle of the record traces the groove, so that the scratches on the surface layer are gradually worsened. Although there is a problem, this problem can also be suppressed by setting the tip force per brush fiber of the two brush rollers as described above.
[0048]
5 and 6 are graphs showing the results of the cleaning test in the image forming apparatus of the present embodiment.
[0049]
As shown in FIG. 5, when the tip force per brush fiber is gradually increased, the cleaning property grade indicating the quality of the cleaning property is good around the tip force per brush fiber: 10 ^−4. High image quality criteria: Over 4.
[0050]
Also, as shown in FIG. 6, when the tip force per brush fiber is gradually increased, the fill of the surface layer of the photoreceptor is around the tip force of 10 ^-4 to 10 ^-3 per brush fiber. The filming grade indicating the quality of the formability is lower than the criterion of 4 in terms of good image quality.
[0051]
Therefore, it can be seen from the above results that the range shown in FIG. 6 is suitable for the tip force per brush fiber necessary to satisfy the image quality.
[0052]
In the above cleaning test, when image formation was performed at a process speed of 150 mm / s or more using a photoreceptor having a surface layer containing a siloxane-based resin having charge transport properties, the photoreceptor was 200,000 times. The product of the surface roughness (Rz: unit μm) of the photoreceptor surface layer after rotation and the wear rate per 1,000 rotations (We: unit nm): Rz × We could be 20 or less. . This makes it possible to reliably remove residual toner without causing damage such as damage to the surface layer of the photoreceptor, filming due to aggregates of toner external additives, or toner slipping, and speeding up the image forming apparatus. High performance and long life can be realized.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, the tip force per brush fiber of the two brush rollers is determined as described above, so that the surface layer of the photoconductor is worn, scratched, and foreign matter. Since sticking is prevented, an image forming apparatus including a cleaning unit that can exhibit stable cleaning performance over a long period of time can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming unit in an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a cleaning unit in an embodiment of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state where toner is removed by two brush rollers.
FIG. 5 is a graph showing a result of a cleaning test in the image forming apparatus of the present embodiment.
FIG. 6 is a graph showing a result of a cleaning test in the image forming apparatus of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
10, 10Y, 10M, 10C, 10K Image forming unit 11 Photoconductor 12 Charging unit 12a Charging member 12b Charging power source 13 Exposure unit 14 Developing unit 15 Primary transfer unit 15a Primary transfer member 15b Primary transfer power source 16 Cleaning unit 17_1, 17_2 Brush roller 17_1a, 17_2a Rotating shafts 17_1b, 17_2b Brush fibers 18_1, 18_2 Recovery rollers 19_1, 19_2 Scrapers 20a, 20b, 21a, 21b Power supply 21 Secondary transfer roller 30 Intermediate transfer member

Claims

A photoconductor that rotates in a predetermined direction; a charging unit that applies a predetermined charge to the surface of the photoconductor; an exposure unit that irradiates exposure light corresponding to an image to the surface of the photoconductor that has been charged; and the exposure light The latent image formed on the surface of the photoconductor is developed with toner to form a toner image, a transfer unit that transfers the formed toner image to a predetermined transfer object, a rotation shaft, and a rotation shaft It consists of brush fibers radially planted, and rotates while contacting the tips of the brush fibers with the photoconductor, thereby removing the toner remaining on the surface of the photoconductor after the toner image is transferred to the transfer body. An image forming apparatus comprising a cleaning unit having two brush rollers arranged in parallel in the circumferential direction of the photoconductor,
The brush of the brush roller in which the cleaning unit has a tip force per one brush fiber of the brush roller positioned on the upstream side in the rotation direction of the photoconductor among the two brush rollers. what der those with larger tip force than the tip force per one fiber formed by arranging the two brush rollers to be in contact with the photosensitive member,
The brush fiber has conductivity,
A bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied to the rotating shaft of the brush roller located upstream of the photosensitive member in the rotational direction of the two brush rollers, and is positioned downstream of the photosensitive member in the rotational direction. An image forming apparatus comprising a power supply unit that applies a bias voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner to a rotating shaft of a brush roller .

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the cleaning unit includes a collection roller that collects toner adhering to the brush roller by rotating while contacting the brush roller.

2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the photosensitive member has a surface layer made of a curable silicon resin having charge transporting properties .

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the photoconductor has a surface layer made of a siloxane resin having charge transporting properties.