JP4654810B2 - Cleaning device, process unit, and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、クリーニング装置、特に、電子写真方式の複写機やプリンタなどで感光体や中間転写体などの像担持体上のトナーなどの残留物を回収するためのクリーニング装置、該装置を備えたプロセスユニット、及び、該装置又はプロセスユニットを備えた画像形成装置に関する。   The present invention includes a cleaning device, and more particularly, a cleaning device for collecting a residue such as toner on an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer member in an electrophotographic copying machine or printer, and the apparatus. The present invention relates to a process unit and an image forming apparatus including the apparatus or the process unit.

従来、電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラムの表面に帯電、画像露光、トナーによる現像を施し、紙などの転写材へトナー像を転写し、あるいは、感光体ドラムから中間転写体へトナー像を転写して合成した後に紙などの転写材へ合成トナー像を転写し、その後トナー像を定着するといった工程を経て転写材上にトナー画像を形成している。   Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, the surface of a photosensitive drum is charged, image exposed, and developed with toner to transfer a toner image onto a transfer material such as paper, or from the photosensitive drum to an intermediate transfer member. After the toner image is transferred and synthesized, the synthesized toner image is transferred to a transfer material such as paper, and then the toner image is fixed, and then the toner image is formed on the transfer material.

ところで、以上の画像形成プロセスにおいて、感光体ドラムあるいは中間転写体などの像担持体から残留トナーを清掃するためのクリーニング装置を設ける必要がある。従来では、ゴム製のブレードを像担持体表面に当接させる方式が一般的に用いられていた。しかし、ブレード方式では、トナーや転写材である紙から分離した様々な添加剤(微粒子)までも除去することは困難で、添加剤がフィルミング現象などを生じて画像不良が発生するという問題点があった。また、微粒子を除去するためにブレードの当接力や当接角を高く設定すると、像担持体との摩擦力が高くなり、ブレードがまくれたり、ブレードのエッジが傷み、クリーニング不良、画像不良を生じてしまう。   Incidentally, in the above image forming process, it is necessary to provide a cleaning device for cleaning residual toner from an image carrier such as a photosensitive drum or an intermediate transfer member. Conventionally, a system in which a rubber blade is brought into contact with the surface of an image carrier is generally used. However, with the blade method, it is difficult to remove even various additives (fine particles) separated from the toner and transfer material paper, and the additive causes a filming phenomenon and causes image defects. was there. Also, if the blade contact force or contact angle is set high in order to remove fine particles, the frictional force with the image carrier increases and the blade turns up or the blade edge is damaged, resulting in poor cleaning and image defects. End up.

そこで、特許文献1には、クリーニング手段としてブレードと、補助手段として回転ブラシを配置し、ブレードでは除去しきれない微粒子やオゾン、活性酸素などによる酸化物などの付着物を回転ブラシで除去するクリーニング装置が開示されている。しかし、このクリーニング装置ではブレードと回転ブラシとを必要とするため、コスト的に非常に不利である。   Therefore, in Patent Document 1, a blade is provided as a cleaning means and a rotating brush is provided as an auxiliary means, and cleaning that removes deposits such as fine particles, oxides such as ozone and active oxygen, which cannot be removed by the blade, with the rotating brush. An apparatus is disclosed. However, since this cleaning device requires a blade and a rotating brush, it is very disadvantageous in terms of cost.

また、特許文献2には、バイアス電流を印加された回転ブラシと該回転ブラシへ搬送される直前でトナーの帯電極性を調整する導電ブラシとを組み合わせたクリーニング装置が開示されている。バイアス電流を印加した回転ブラシを用いると、ブレードによる不具合を生じることなく、微粒子までも除去することが可能である。   Patent Document 2 discloses a cleaning device in which a rotating brush to which a bias current is applied and a conductive brush that adjusts the charging polarity of toner immediately before being conveyed to the rotating brush are disclosed. When a rotating brush to which a bias current is applied is used, it is possible to remove even fine particles without causing problems due to the blade.

しかしながら、特許文献1,2のような回転ブラシは比較的硬く、像担持体に対する当接力(換言すれば、残留物に対する掻取り力)が必要以上に強く、これでは像担持体にダメージを与えることになる。特に、中間転写ベルトに適用すると、該ベルトは樹脂を主成分としているため、ダメージが大きくなる。一方、当接力が弱すぎると残留物の除去効果が小さく、画像不良を招来してしまう。回転ブラシの当接条件を決める因子は数多くあり、従来そのような適正条件は解明されていなかった。
特開2002−182536号公報 特開2004−310060号公報
However, the rotating brushes as described in Patent Documents 1 and 2 are relatively hard, and the contact force against the image carrier (in other words, the scraping force against the residue) is stronger than necessary, which causes damage to the image carrier. It will be. In particular, when applied to an intermediate transfer belt, the belt has a resin as a main component, so that damage is increased. On the other hand, if the contact force is too weak, the effect of removing the residue is small and an image defect is caused. There are many factors that determine the contact condition of the rotating brush, and such appropriate conditions have not been elucidated.
JP 2002-182536 A JP 2004-310060 A

そこで、本発明の目的は、長期的に安定して像担持体上での残留物を清掃することができ、かつ、像担持体へのダメージを極力抑制することのできるクリーニング装置、プロセスユニット及び画像形成装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a cleaning device, a process unit, and a cleaning device capable of stably cleaning a residue on an image carrier for a long period of time and suppressing damage to the image carrier as much as possible. An object is to provide an image forming apparatus.

以上の目的を達成するため、本発明は、一方向に移動する像担持体の表面に接触した状態で回転駆動される導電性を有するクリーニングブラシと、該クリーニングブラシにバイアス電流を印加するバイアス印加手段とを備え、像担持体上の残留物をクリーニングブラシで捕集するクリーニング装置において、クリーニングブラシの像担持体上の残留物に対する掻取り力Fが以下の条件を満足すること、
0.8≦F≦8.5
但し、F=2yEID/L2
y=√{L2−(L−Δu)2
I=πd4/64
y=ブラシ繊維たわみ量(m)
E=ブラシ繊維ヤング率(N/m2
I=ブラシ繊維断面2次モーメント
D=ブラシ繊維密度(本/m2
L=ブラシ繊維長さ(m)
Δu=ブラシ繊維食込み量(m)
d=ブラシ繊維直径(m)
を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a conductive cleaning brush that is rotationally driven in contact with the surface of an image carrier that moves in one direction, and a bias application that applies a bias current to the cleaning brush. A cleaning device that collects the residue on the image carrier with a cleaning brush, and the scraping force F of the cleaning brush against the residue on the image carrier satisfies the following conditions:
0.8 ≦ F ≦ 8.5
However, F = 2yEID / L 2
y = √ {L 2 − (L−Δu) 2 }
I = πd 4/64
y = Brush fiber deflection (m)
E = Brush fiber Young's modulus (N / m 2 )
I = Brush fiber cross-section second moment D = Brush fiber density (lines / m 2 )
L = Brush fiber length (m)
Δu = amount of brush fiber bite (m)
d = Brush fiber diameter (m)
It is characterized by.

本発明に係るクリーニング装置においては、クリーニングブラシにバイアス電流を印加することにより残留トナーのみならず微粒子の残留物をも効果的に清掃することが可能である。しかも、クリーニングブラシによる残留物に対する掻取り力Fを前記条件式を満足するように設定したため、像担持体へのダメージを極力抑制して長期的に安定した清掃能力を発揮することができる。また、ブレード方式での不具合を生じないことは勿論、低コストでの製造が可能である。そして、本発明に係るクリーニング装置は中間転写ベルトに対して効果的に用いることができる。   In the cleaning device according to the present invention, it is possible to effectively clean not only the residual toner but also the particulate residue by applying a bias current to the cleaning brush. In addition, since the scraping force F with respect to the residue by the cleaning brush is set so as to satisfy the conditional expression, damage to the image carrier can be suppressed as much as possible, and stable cleaning ability can be exhibited in the long term. Moreover, it is possible to manufacture at a low cost as well as not to cause a problem with the blade system. The cleaning device according to the present invention can be effectively used for the intermediate transfer belt.

本発明に係るプロセスユニットは前記クリーニング装置を備えたことを特徴とする。また、本発明に係る画像形成装置は前記クリーニング装置又は前記プロセスユニットを備えたことを特徴とする。   The process unit according to the present invention includes the cleaning device. The image forming apparatus according to the present invention includes the cleaning device or the process unit.

以下、本発明に係るクリーニング装置、プロセスユニット及び画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a cleaning device, a process unit, and an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(画像形成装置の概略構成)
図1に示す画像形成装置1は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で4色の画像を合成するように構成したものである。
(Schematic configuration of image forming apparatus)
An image forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is an electrophotographic color printer, and is configured to synthesize four color images in a so-called tandem system.

その概略を説明すると、感光体ドラム21、現像装置22、1次転写ローラ23、図示しない帯電装置、画像露光装置などを含むイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を形成するプリントヘッド20(20Y,20M,20C,20K)が中間転写ベルト10の直下に並置されている。各プリントヘッド20において感光体ドラム21上にトナー画像を形成するプロセスは周知であり、その説明は省略する。   The outline of the print head 20 includes a photosensitive drum 21, a developing device 22, a primary transfer roller 23, a charging device (not shown), an image exposure device, and the like. 20M, 20C, 20K) are juxtaposed directly below the intermediate transfer belt 10. The process of forming a toner image on the photosensitive drum 21 in each print head 20 is well known, and the description thereof is omitted.

中間転写ベルト10は駆動ローラ11及び支持ローラ12,13によって矢印A方向に回転駆動され、駆動ローラ11に対して中間転写ベルト10を介して対向する部分(2次転写部14)には転写ローラ15が配置されている。   The intermediate transfer belt 10 is rotationally driven in the direction of arrow A by the drive roller 11 and the support rollers 12 and 13, and the transfer roller is disposed on a portion (secondary transfer portion 14) facing the drive roller 11 through the intermediate transfer belt 10. 15 is arranged.

画像形成装置1の下段には、積載されている用紙を1枚ずつ給紙する自動給紙部(図示せず)が設置されている。また、2次転写部14の直上にはトナーの定着装置(図示せず)が設置されている。   In the lower part of the image forming apparatus 1, an automatic paper feeding unit (not shown) that feeds stacked sheets one by one is installed. A toner fixing device (not shown) is installed immediately above the secondary transfer unit 14.

各感光体ドラム21上に形成された色別のトナー画像は矢印A方向に回転駆動される中間転写ベルト10上に順次1次転写され、4色の画像が合成される。一方、用紙は1枚ずつ矢印B方向から給紙され、2次転写部14で中間転写ベルト10と転写ローラ15とに挟着されて合成画像が2次転写される。その後、用紙は定着装置でトナーの加熱定着が施され、図示しないトレイ上に排出される。   The color-specific toner images formed on the respective photosensitive drums 21 are sequentially primary-transferred onto the intermediate transfer belt 10 that is rotationally driven in the direction of arrow A, and four-color images are synthesized. On the other hand, the sheets are fed one by one from the direction of arrow B, and are sandwiched between the intermediate transfer belt 10 and the transfer roller 15 by the secondary transfer unit 14, and the composite image is secondarily transferred. Thereafter, the sheet is heated and fixed with toner by a fixing device, and is discharged onto a tray (not shown).

ここで、各現像装置22に収容されているトナーは例えば負極性に帯電されており、1次転写ローラ23からの正極性の電界印加にて中間転写ベルト10に転写され、さらに、2次転写ローラ15からの正極性の電界印加にて用紙に転写される。中間転写ベルト10上での残留トナーや残留微粒子は以下に説明するクリーニング装置30にて清掃される。   Here, the toner accommodated in each developing device 22 is charged to a negative polarity, for example, transferred to the intermediate transfer belt 10 by applying a positive electric field from the primary transfer roller 23, and further subjected to a secondary transfer. The image is transferred to the sheet by applying a positive electric field from the roller 15. Residual toner and residual fine particles on the intermediate transfer belt 10 are cleaned by a cleaning device 30 described below.

画像形成装置1を構成する前記各装置は、交換・調整を容易にするために画像形成装置1の本体に対して着脱可能なプロセスユニットとして構成されていることが好ましい。特に、本発明に係るクリーニング装置は、中間転写ベルト10と一体に構成されたプロセスユニットであることが好ましい。クリーニング装置は、それ以外に、感光体ドラム21をクリーニングするために、感光体ドラム21と現像装置22を含むユニットとして構成されていてもよい。   Each of the devices constituting the image forming apparatus 1 is preferably configured as a process unit that can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus 1 in order to facilitate replacement and adjustment. In particular, the cleaning device according to the present invention is preferably a process unit configured integrally with the intermediate transfer belt 10. In addition, the cleaning device may be configured as a unit including the photosensitive drum 21 and the developing device 22 in order to clean the photosensitive drum 21.

(クリーニング装置)
クリーニング装置30は、図1及び図2に示すように、支持ローラ13に対向する部分で中間転写ベルト10の表面に接触した状態で矢印C方向に回転駆動される導電性を有するクリーニングブラシ31と、支持ローラ12,13の間で中間転写ベルト10の表面に接触する導電性を有する導電ブラシ35と、クリーニングブラシ31に接触した状態で同方向(矢印C)に回転駆動される導電性を有する回収ローラ32と、該回収ローラ32に当接する掻取り板33とで構成されている。
(Cleaning device)
As shown in FIGS. 1 and 2, the cleaning device 30 includes a conductive cleaning brush 31 that is driven to rotate in the direction of arrow C while being in contact with the surface of the intermediate transfer belt 10 at a portion facing the support roller 13. The conductive brush 35 having conductivity that contacts the surface of the intermediate transfer belt 10 between the support rollers 12 and 13 and the conductivity that is rotationally driven in the same direction (arrow C) in contact with the cleaning brush 31. The recovery roller 32 and a scraping plate 33 that contacts the recovery roller 32 are configured.

また、クリーニングブラシ31には定電流直流電源36が接続され、導電ブラシ35は接地されている。クリーニングブラシ31に対しては直流電源36から正極性の電荷が注入され、この電荷はさらに中間転写ベルト10を介して導電ブラシ35へも流れ、グランドに落とされる。   The cleaning brush 31 is connected to a constant current DC power source 36, and the conductive brush 35 is grounded. A positive charge is injected from the DC power source 36 to the cleaning brush 31, and this charge further flows to the conductive brush 35 via the intermediate transfer belt 10 and is dropped to the ground.

中間転写ベルト10上の残留トナーはその大部分が正規極性である負極性に帯電しているが、帯電量の不足しているもの、逆極性に帯電しているものも多く残存している。さらに、中間転写ベルト10上には、トナーから離脱した添加剤、紙粉などの微粒子が付着している。これらのトナーや微粒子などの残留物は、まず、導電ブラシ35を通過することで帯電極性を負極性に調整され、正極性の電荷が注入されているクリーニングブラシ31にて捕集される。   Most of the residual toner on the intermediate transfer belt 10 is charged to a negative polarity having a normal polarity, but many of the toners having an insufficient charge amount or a reverse polarity remain. Further, on the intermediate transfer belt 10, fine particles such as an additive and paper powder separated from the toner adhere. Residues such as toner and fine particles are first collected by the cleaning brush 31 in which the charge polarity is adjusted to negative polarity by passing through the conductive brush 35 and positive charge is injected.

クリーニングブラシ31に捕集されたトナーなどの残留物は、正極性の電荷が注入されている回収ローラ32の外周面に付着し、さらに、掻取り板33にて回収ローラ32の外周面から掻き取られ、回収部37に落下する。回収部37に落下した残留物は搬送スクリュー38の回転に伴って図示しない廃棄ボトルに回収される。   Residue such as toner collected by the cleaning brush 31 adheres to the outer peripheral surface of the collecting roller 32 into which the positive charge is injected, and is further scraped from the outer peripheral surface of the collecting roller 32 by the scraping plate 33. It is taken and falls to the collection part 37. The residue dropped on the collection unit 37 is collected in a waste bottle (not shown) as the conveyance screw 38 rotates.

次に、クリーニング装置30の構成及びクリーニングブラシ31の掻取り力Fについて説明する。   Next, the configuration of the cleaning device 30 and the scraping force F of the cleaning brush 31 will be described.

クリーニングブラシ31は、パイプ状(又は中実状)の芯金に導電性繊維を導電性基布に織り込んだものを巻き付け、接着したもので、中間転写ベルト10の幅寸法に等しい軸方向長さを有している。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加してもよい。ブラシ31の回転方向Cは中間転写ベルト10の移動に対向する方向であり、ベルト10との周速比は通常1以上に設定されている。この周速比が大きすぎるとブラシ繊維の倒れを促進してしまい、好ましくはない。また、ブラシ31の接触食込み量は0.5mm以上に設定されているが、この食込み量も大きすぎると回転と停止によるブラシ繊維の倒れを促進してしまう。   The cleaning brush 31 is obtained by winding a pipe-shaped (or solid-shaped) core bar in which conductive fibers are woven into a conductive base fabric and bonding them, and has an axial length equal to the width dimension of the intermediate transfer belt 10. Have. The cored bar is made of a metal material, and the bias current may be applied to the brush fiber via the cored bar. The rotation direction C of the brush 31 is the direction opposite to the movement of the intermediate transfer belt 10, and the peripheral speed ratio with the belt 10 is normally set to 1 or more. If the peripheral speed ratio is too large, the brush fibers are liable to collapse, which is not preferable. Further, the contact biting amount of the brush 31 is set to 0.5 mm or more. However, if the biting amount is too large, the brush fiber falls due to rotation and stoppage.

導電性のブラシ繊維は、ポリアミド、ポリエステル、アクリル、レーヨンなどの樹脂にカーボンなどの導電性粒子を分散させたものである。ブラシ繊維としては、原糸径1〜10D、原糸密度50〜450kF/inch2、原糸抵抗1×103Ω以上のものを好適に用いることができる。 The conductive brush fiber is obtained by dispersing conductive particles such as carbon in a resin such as polyamide, polyester, acrylic, or rayon. As the brush fibers, those having a yarn diameter of 1 to 10D, a yarn density of 50 to 450 kF / inch 2 , and a yarn resistance of 1 × 10 3 Ω or more can be suitably used.

バイアス電流は、前述の如く、回収ローラ32から印加されるが、掻取り板33が導電性材料からなる場合は、該掻取り板33から印加してもよい。定電流又は定電圧のいずれであってもよく、画像形成装置1のシステム全体に対して最適な方式を選択すればよい。また、バイアス電流の印加点も、回収ローラ32、クリーニングブラシ31の芯金、導電ブラシ35、中間転写ベルト10の基層又は支持ローラ12,13であってもよく、画像形成装置1にとって最適な印加点とバイアス電流値を選択すればよい。   The bias current is applied from the collection roller 32 as described above, but may be applied from the scraping plate 33 when the scraping plate 33 is made of a conductive material. Either a constant current or a constant voltage may be used, and an optimum method may be selected for the entire system of the image forming apparatus 1. The application point of the bias current may also be the collection roller 32, the metal core of the cleaning brush 31, the conductive brush 35, the base layer of the intermediate transfer belt 10, or the support rollers 12 and 13, and is optimally applied to the image forming apparatus 1. A point and a bias current value may be selected.

像担持体上の残留物をバイアス電流を印加されたクリーニングブラシで清掃する場合、まず、ブラシ繊維の機械的な掻取り力によって、像担持体上にファンデルワールス力やクーロン力で付着した残留物が引き剥がされる。次に、ブラシ繊維に印加されるバイアス電流にて発生する電気的な吸着力によって残留物がブラシ繊維に吸着する。このため、ブラシ繊維の機械的な掻取り力を適正条件に設定することにより、像担持体上の残留物を長期に安定して良好に除去でき、かつ、像担持体へのダメージを極力抑制することができる。   When cleaning the residue on the image carrier with a cleaning brush to which a bias current is applied, first, the residue adhered to the image carrier by van der Waals force or Coulomb force due to the mechanical scraping force of the brush fiber. Things are torn off. Next, the residue is adsorbed to the brush fiber by the electric adsorption force generated by the bias current applied to the brush fiber. For this reason, by setting the mechanical scraping force of the brush fibers to an appropriate condition, the residue on the image carrier can be removed stably over a long period of time and the damage to the image carrier is minimized. can do.

ここで、前記クリーニングブラシ31の掻取り力Fについて図3及び図4を参照して考察する。図3において、41は芯金、42は基布、43はブラシ繊維である。   Here, the scraping force F of the cleaning brush 31 will be considered with reference to FIGS. In FIG. 3, 41 is a metal core, 42 is a base fabric, and 43 is a brush fiber.

ブラシ繊維43の1フィラメント当たりの掻取り力は、1フィラメントのモーメント力により発生していると考えられるので、曲げモーメントMoとして求めることができる。
Mo=2yEI/L2
Since the scraping force per filament of the brush fiber 43 is considered to be generated by the moment force of one filament, it can be obtained as the bending moment Mo.
Mo = 2yEI / L 2

ブラシ繊維43の断面形状を円形とすると、断面2次モーメントIは、
I=πd4/64
If the cross-sectional shape of the brush fiber 43 is circular, the cross-sectional secondary moment I is
I = πd 4/64

ここで、
y=ブラシ繊維たわみ量(m)
E=ブラシ繊維ヤング率(N/m2
I=ブラシ繊維断面2次モーメント
D=ブラシ繊維密度(本/m2
L=ブラシ繊維長さ(m)
Δu=ブラシ繊維食込み量(m)
d=ブラシ繊維直径(m)
とする。
here,
y = Brush fiber deflection (m)
E = Brush fiber Young's modulus (N / m 2 )
I = Brush fiber cross-section second moment D = Brush fiber density (lines / m 2 )
L = Brush fiber length (m)
Δu = amount of brush fiber bite (m)
d = Brush fiber diameter (m)
And

ブラシ繊維43は中間転写ベルト10に当接させると2次曲線状に湾曲するため、そのたわみ量yは計算上の煩雑さを避け、以下のように三角関数にて簡略化し、近似値として求めることとする(図4参照)。
y=√{L2−(L−Δu)2
Since the brush fiber 43 is curved in a quadratic curve when being brought into contact with the intermediate transfer belt 10, the deflection amount y is simplified by a trigonometric function as follows and obtained as an approximate value, avoiding the complexity of calculation. (See FIG. 4).
y = √ {L 2 − (L−Δu) 2 }

従って、クリーニングブラシ31の掻取り力Fは、1フィラメント当たりの曲げモーメントMoにブラシ繊維密度Dを乗じたものに比例すると考えられる。
F=Mo×D=2yEID/L2
Therefore, the scraping force F of the cleaning brush 31 is considered to be proportional to the bending moment Mo per filament multiplied by the brush fiber density D.
F = Mo × D = 2yEID / L 2

本発明者らの実験によると、掻取り力Fが0.8未満であると、機械的な掻取り力が不足し、特に高湿下ではトナーの清掃不良が発生し、画像不良を引き起こした。また、掻取り力Fが8.5を超えると、機械的な掻取り力が強くなりすぎ、中間転写ベルト10に傷が発生し、画像不良を引き起こした。このため、クリーニングブラシ31の掻取り力Fは、0.8≦F≦8.5の範囲が好ましい。より好ましい当接条件は、様々な環境下での耐久性に鑑み、1.0≦F≦6.0の範囲であり、さらに好ましくは2.0≦F≦6.0の範囲である。   According to the experiments by the present inventors, when the scraping force F is less than 0.8, the mechanical scraping force is insufficient, and particularly under high humidity, poor toner cleaning occurs, resulting in an image defect. . On the other hand, when the scraping force F exceeds 8.5, the mechanical scraping force becomes too strong, and the intermediate transfer belt 10 is scratched to cause image defects. For this reason, the scraping force F of the cleaning brush 31 is preferably in the range of 0.8 ≦ F ≦ 8.5. More preferable contact conditions are in the range of 1.0 ≦ F ≦ 6.0, more preferably in the range of 2.0 ≦ F ≦ 6.0, in view of durability under various environments.

ちなみに、中間転写ベルト10は、耐熱性の高い材料からなる基材の表面に、トナー剥離性の高い表面層を設けたもので、表面は平滑に仕上げられている。例えば、基材としては、カーボンブラックなどの導電性材料が添加されたポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどを用いることができる。表面層としては、シリコン樹脂やフッ素樹脂などを用いることができる。また、駆動ローラ11や支持ローラ12,13などに巻きかけられて循環移動可能な柔軟性を有しつつ、クリーニングブラシなどと接触しながらの使用に耐え得る硬さを有しており、ユニバーサル硬さが160〜220であることが好ましい。以下に説明する評価実験で用いられた中間転写ベルトは、ポリイミド製であり、ユニバーサル硬さは193であった。   Incidentally, the intermediate transfer belt 10 is provided with a surface layer having high toner releasability on the surface of a base material made of a material having high heat resistance, and the surface is finished smooth. For example, as the base material, polyimide, polyamide, polyester or the like to which a conductive material such as carbon black is added can be used. As the surface layer, silicon resin, fluorine resin, or the like can be used. In addition, it is flexible enough to be circulated and moved around the drive roller 11 and the support rollers 12 and 13, and has a hardness that can withstand use while in contact with a cleaning brush. Is preferably 160 to 220. The intermediate transfer belt used in the evaluation experiment described below was made of polyimide and had a universal hardness of 193.

以下に示す表1,2に本発明に係るクリーニング装置に使用されるブラシ2〜9として具体的な数値を示す。なお、ブラシ1,10は比較例である。また、図5に本発明者らが実験的に行ったクリーニング性能の評価結果を示す。表1,2において、ブラシ繊維T1とはポリアミド樹脂にカーボンブラックを分散させた繊維であり、ブラシ繊維T2とはポリエステル樹脂にカーボンブラックを分散させた繊維である。   Tables 1 and 2 below show specific numerical values for the brushes 2 to 9 used in the cleaning device according to the present invention. The brushes 1 and 10 are comparative examples. FIG. 5 shows the evaluation results of the cleaning performance experimentally performed by the present inventors. In Tables 1 and 2, the brush fiber T1 is a fiber in which carbon black is dispersed in a polyamide resin, and the brush fiber T2 is a fiber in which carbon black is dispersed in a polyester resin.

Figure 0004654810
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クリーニング性能の評価は、画像形成装置としてBizhubC450(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)に図2に示したクリーニング装置30を搭載したものを用いた。具体的には、ブルーのベタ画像を形成し、中間転写ベルト上の2次転写後の残留トナーを、クリーニング電流をそれぞれ5,10,20μAに設定した条件でクリーニングし、クリーニング後の色差ΔEを測定した。色差測定には分光測色計CM−2002(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。   For the evaluation of the cleaning performance, an image forming apparatus equipped with Bizhub C450 (manufactured by Konica Minolta Business Technologies) equipped with the cleaning device 30 shown in FIG. 2 was used. Specifically, a blue solid image is formed, and the residual toner after the secondary transfer on the intermediate transfer belt is cleaned under the conditions where the cleaning currents are set to 5, 10, and 20 μA, respectively, and the color difference ΔE after cleaning is determined. It was measured. A spectral colorimeter CM-2002 (manufactured by Konica Minolta Sensing) was used for color difference measurement.

色差ΔEの測定は、中間転写ベルト上の残留トナーを透明テープで採取し、このテープ上のトナーについて行った。また、クリーニング前の2次転写後の残留トナーの色差ΔEiが60になるように2次転写電流を調整した。   The measurement of the color difference ΔE was performed on the toner on the tape by collecting the residual toner on the intermediate transfer belt with a transparent tape. Further, the secondary transfer current was adjusted so that the color difference ΔEi of the residual toner after the secondary transfer before cleaning becomes 60.

クリーニング性能の評価は、クリーニングによるトナー量の減少の度合いを見るために、クリーニング前の色差に対するクリーニング後の色差、即ち、ΔE/ΔEiの値(図5の縦軸参照)を用いた。クリーニング性能の評価において、クリーニング後の色差ΔEがクリーニング前の色差ΔEiの1%以下、即ち、ΔE/ΔEi≦0.01であれば良好にクリーニングできているとみなせる。そして、評価実験の後、中間転写ベルトを目視で確認するとともに、ハーフトーン画像を形成して画像評価を行った。   The evaluation of the cleaning performance used the color difference after cleaning with respect to the color difference before cleaning, that is, the value of ΔE / ΔEi (see the vertical axis in FIG. 5) in order to see the degree of decrease in the toner amount due to cleaning. In the evaluation of the cleaning performance, if the color difference ΔE after cleaning is 1% or less of the color difference ΔEi before cleaning, that is, ΔE / ΔEi ≦ 0.01, it can be considered that the cleaning is satisfactorily performed. After the evaluation experiment, the intermediate transfer belt was visually confirmed, and a halftone image was formed to perform image evaluation.

図5に示すように、クリーニング電流の電流値に拘わらずF値が0.8〜8.5の領域でΔE/ΔEiの値が0.01以下となった。なお、図5には図示していないが、クリーニング電流を印加しない場合には、測定を行ったF値の全ての領域でΔE/ΔEiの値が0.01よりも大きくなった。   As shown in FIG. 5, the value of ΔE / ΔEi was 0.01 or less in the region where the F value was 0.8 to 8.5 regardless of the current value of the cleaning current. Although not shown in FIG. 5, when no cleaning current is applied, the value of ΔE / ΔEi is larger than 0.01 in all the areas of the measured F value.

また、クリーニング性能の評価実験の後の目視評価では、ブラシ10(表2参照)の場合のみ中間転写ベルト10上に傷が見られ、ハーフトーン画像を形成したところ傷部分の画像が白く抜けた。   Further, in the visual evaluation after the cleaning performance evaluation experiment, scratches were observed on the intermediate transfer belt 10 only in the case of the brush 10 (see Table 2), and when the halftone image was formed, the image of the scratched part was whitened. .

(従来例での掻取り力)
ここで、前記特許文献1に記載の回転ブラシの当接条件1,2を示すと以下のとおりであり、当接条件1での掻取り力Fは30.5、当接条件2での掻取り力Fは9.2となる。
(Scraping power in the conventional example)
Here, the contact conditions 1 and 2 of the rotating brush described in Patent Document 1 are as follows. The scraping force F under the contact condition 1 is 30.5 and the scraping force under the contact condition 2 is as follows. The taking force F is 9.2.

(当接条件1:F=30.5)
ヤング率E:6.5×109(N/m2
密度D:1.00×108(本/m2
長さL:4.5×10-3(m)
食込み量Δu:1.0×10-3(m)
直径d:43×10-6(m)
(Contact condition 1: F = 30.5)
Young's modulus E: 6.5 × 10 9 (N / m 2 )
Density D: 1.00 × 10 8 (lines / m 2 )
Length L: 4.5 × 10 −3 (m)
Encroachment amount Δu: 1.0 × 10 −3 (m)
Diameter d: 43 × 10 −6 (m)

(当接条件2:F=9.2)
ヤング率E:6.5×109(N/m2
密度D:1.67×108(本/m2
長さL:4.5×10-3(m)
食込み量Δu:1.0×10-3(m)
直径d:28×10-6(m)
(Contact condition 2: F = 9.2)
Young's modulus E: 6.5 × 10 9 (N / m 2 )
Density D: 1.67 × 10 8 (lines / m 2 )
Length L: 4.5 × 10 −3 (m)
Encroachment amount Δu: 1.0 × 10 −3 (m)
Diameter d: 28 × 10 −6 (m)

前記当接条件1,2に示した条件では掻取り力Fがかなり強く設定されている。従来例では、回転ブラシにバイアス電流が印加されず、ブラシの機械的な掻取り力でのみ清掃する構成であることや、清掃の対象物が中間転写ベルトよりも硬度の高い感光体ドラムであると考えられる。   Under the conditions shown in the contact conditions 1 and 2, the scraping force F is set to be quite strong. In the conventional example, the bias current is not applied to the rotating brush, and the cleaning is performed only by the mechanical scraping force of the brush, or the object to be cleaned is a photosensitive drum having a higher hardness than the intermediate transfer belt. it is conceivable that.

(他の実施例)
なお、本発明に係るクリーニング装置、プロセスユニット及び画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。
(Other examples)
The cleaning device, the process unit, and the image forming apparatus according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed within the scope of the gist.

例えば、本発明は前記実施例に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、モノクロプリンタやカラー/モノクロ複写機、ファクシミリなど種々の画像形成装置に適用することができる。また、像担持体としてはベルト状、ローラ状などのいずれであってもよく、本発明をプリントヘッド20の感光体ドラム21のクリーニング装置として適用してもよい。   For example, the present invention can be applied to various image forming apparatuses such as a monochrome printer, a color / monochrome copying machine, and a facsimile, not limited to the tandem type color printer shown in the above embodiment. The image carrier may be in the form of a belt or a roller, and the present invention may be applied as a cleaning device for the photosensitive drum 21 of the print head 20.

本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus including a cleaning device according to the present invention. 前記クリーニング装置の要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the said cleaning apparatus. クリーニングブラシの当接条件を示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing the contact conditions of a cleaning brush. クリーニングブラシの当接条件を示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing the contact conditions of a cleaning brush. クリーニング性能の評価を示すグラフである。It is a graph which shows evaluation of cleaning performance.

符号の説明Explanation of symbols

1…画像形成装置
10…中間転写ベルト
14…2次転写部
30…クリーニング装置
31…クリーニングブラシ
32…回収ローラ
35…導電ブラシ
36…直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image forming apparatus 10 ... Intermediate transfer belt 14 ... Secondary transfer part 30 ... Cleaning device 31 ... Cleaning brush 32 ... Collection roller 35 ... Conductive brush 36 ... DC power supply

Claims (4)

一方向に移動する像担持体の表面に接触した状態で回転駆動される導電性を有するクリーニングブラシと、該クリーニングブラシにバイアス電流を印加するバイアス印加手段とを備え、
前記像担持体上の残留物を前記クリーニングブラシで捕集するクリーニング装置において、
前記クリーニングブラシの前記像担持体上の残留物に対する掻取り力Fが以下の条件を満足すること、
0.8≦F≦8.5
但し、F=2yEID/L2
y=√{L2−(L−Δu)2
I=πd4/64
y=ブラシ繊維たわみ量(m)
E=ブラシ繊維ヤング率(N/m2
I=ブラシ繊維断面2次モーメント
D=ブラシ繊維密度(本/m2
L=ブラシ繊維長さ(m)
Δu=ブラシ繊維食込み量(m)
d=ブラシ繊維直径(m)
を特徴とするクリーニング装置。
A conductive cleaning brush that is rotationally driven in contact with the surface of the image carrier that moves in one direction, and bias applying means for applying a bias current to the cleaning brush;
In the cleaning device for collecting the residue on the image carrier with the cleaning brush,
Scraping force F with respect to the residue on the image carrier of the cleaning brush satisfies the following conditions:
0.8 ≦ F ≦ 8.5
However, F = 2yEID / L 2
y = √ {L 2 − (L−Δu) 2 }
I = πd 4/64
y = Brush fiber deflection (m)
E = Brush fiber Young's modulus (N / m 2 )
I = Brush fiber cross-section second moment D = Brush fiber density (lines / m 2 )
L = Brush fiber length (m)
Δu = amount of brush fiber bite (m)
d = Brush fiber diameter (m)
A cleaning device characterized by.
前記像担持体は中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。   The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is an intermediate transfer belt. 請求項1又は請求項2に記載のクリーニング装置を備え、画像形成装置に着脱可能であることを特徴とするプロセスユニット。   A process unit comprising the cleaning device according to claim 1, wherein the process unit is detachable from the image forming apparatus. 請求項1又は請求項2に記載のクリーニング装置、又は、請求項3に記載のプロセスユニットを備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the cleaning device according to claim 1 or the process unit according to claim 3.
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