JP6270018B2 - クリーニング装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1に示す画像形成装置は、モノクロ画像形成装置であり、その装置本体1の中央には、像担持体としての感光体2が配設されている。感光体2の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ3と、露光手段を構成する光源4及びミラー5と、現像ローラ6を備える現像手段7と、転写手段8と、クリーニングブレード9を備えるクリーニング手段10等が配設されている。
作像動作が開始されると、感光体2が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、感光体2の表面が帯電ローラ3によって所定の極性に一様に帯電される。次いで、図示しない読取装置やコンピュータ等からの画像情報に基づいて、光源4から照射された露光光がミラー5を介して走査され、感光体2の帯電面に照射される。これにより、感光体2の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対し、現像ローラ6からトナーが供給されることにより、静電潜像がトナー画像として顕像化(可視像化)される。
図2に示すように、定着装置14は、定着部材としての定着ベルト21と、定着ベルト21に当接してニップ部Nを形成する当接部材としての加圧ローラ22と、定着ベルトを加熱する加熱手段としてのヒータ23とを備える。
画像形成装置本体の電源スイッチが投入されると、電源25からヒータ23に電力が供給されると共に、加圧ローラ22が図の矢印B方向に回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト21は、加圧ローラ22との摩擦力によって、図の矢印C方向に従動回転する。
図3に示すように、ヒータ23は、用紙Pの幅方向に等間隔に配設された複数(図では7つ)の発熱体32を有しており、各発熱体32は、互いに独立して発熱可能に構成されている。すなわち、ヒータ23は、それぞれ独立して加熱可能でかつ用紙Pの幅方向に渡って分割された複数の加熱領域を有する。各発熱体32は、上記加熱制御手段26によって、その発熱が制御されるようになっている。
図6は、本発明の第1実施形態に係るクリーニング装置の概略構成図である。
図6に示すように、第1実施形態に係るクリーニング装置35は、定着処理後の用紙P上の未定着トナーを除去する第1の除去部材としてのクリーニングブラシ36と、クリーニングブラシ36に付着している未定着トナーを除去する第2の除去部材としてのフリッカー37と、クリーニングブラシ36に対向する対向部材としての対向ローラ38と、クリーニングブラシ36及びフリッカー37を収容するケース39とを備えている。
図6に示すように、定着処理後の用紙Pがクリーニングブラシ36と対向ローラ38との間に進入すると、矢印D方向に回転するクリーニングブラシ36と矢印E方向に回転する対向ローラ38によって、用紙Pは矢印A方向に搬送される。ここで、用紙Pは定着処理されているが、上述の通り、非画像領域に対応する加熱領域では低い温度で加熱することから、万が一、用紙P上の非画像領域にトナーが付着した場合、非画像領域上のトナーは未定着トナーとして存在する。図6では、非画像領域上の未定着トナーを符号iで示し
、画像領域上の定着トナーを符号jで示している。
図7に示す第2実施形態に係るクリーニング装置35は、上記第1実施形態と同様に、クリーニングブラシ36、対向ローラ38及びクリーニングブラシ用電源40を備える。また、第2実施形態に係るクリーニング装置35は、クリーニングブラシ36に付着している未定着トナーを除去する第2の除去部材として、第1実施形態におけるフリッカー37に代えて、電極ローラ41を備えている。さらに、第2実施形態に係るクリーニング装置35は、電極ローラ41に付着している未定着トナーを除去する第3の除去部材として、スクレーパ42を備えている。
図7において、上記と同様に、非画像領域に未定着トナーiが付着した用紙Pが、クリ
ーニングブラシ36と対向ローラ38との間に進入すると、用紙P上の未定着トナーiが
、クリーニングブラシ36と対向ローラ38との間で生じる静電気力によってクリーニングブラシ36へ転移し、クリーニングブラシ36のブラシ繊維36bに吸着される。
・クリーニングブラシ材料:導電性PET繊維、毛足長さ:3[mm]
・クリーニングブラシ直径:12[mm]
・クリーニングブラシ原糸抵抗:103〜107[Ω・cm]
・クリーニングブラシ植毛密度:10[万本/inch2]
・クリーニングブラシ印加電圧:+200[V]
・電極ローラ材質:芯金SUS、表面絶縁層アクリルコート10[μm]
・電極ローラ直径:10[mm]
・電極ローラ印加電圧:+500[V]
・スクレーパ材質:ポリウレタンゴム
・電極ローラへの当接角度:20[°]
・電極ローラへの食い込み量:1[mm]
図8は、定着処理前(二次転写後)の用紙上の未定着トナーの帯電量分布と、定着処理後の用紙上の未定着トナーの帯電量分布とを示すグラフである。
なお、帯電量分布は、ホソカワミクロン製E−スパートアナライザで計測したもので、グラフの縦軸が収集したトナーの総数に対する各帯電量のトナー数の比率を表し、横軸がトナーの単位重量当たりの帯電量(Q/M)を表す。今回のトナーの収集総数は500個とした。
図9は、使用環境が高温高湿(30[℃]、90[%])、常温常湿(20[℃]、50[%])、低温低湿(10[℃]、15[%])での定着処理後の未定着トナーの帯電量分布を示すグラフである。図9に示すように、低温低湿時には、トナーは帯電しやすいため帯電量が上がり、高温高湿時には帯電し難いため帯電量が下がる。このため、低温低湿時は、トナー帯電量は負極性の電荷量の高い位置に分布しているが、高温高湿時は、トナー帯電量は低温低湿時に比べ帯電量の低い位置で分布している。図9からわかるように、高温高湿時では、常温常湿時に比べ定着処理後トナーは正極性側が増加した分布になり、低温低湿時では負極性側が増加した分布になる。すなわち、高温高湿時では、用紙上の定着処理後の未定着トナーの帯電量分布は、正極性側にシフトしている。
図10に示すブラシ繊維36bは、絶縁性材料から成る内側部材36b1と、その内側部材36b1の外周面を被覆する絶縁性材料から成る外側部材36b2とで構成されており、外側部材36b2内には導電性材料から成る導電部36b3が配設されている。図11に示すブラシ繊維36bは、導電部36b3が全体に均一に分散するように配設されている。図10及び図11に示すブラシ繊維36bのように、表層付近に導電部36b3が存在する場合、クリーニングブラシ36が未定着トナーを除去する際に、導電部36b3が未定着トナーに接触して電流が流れ込みやすく、未定着トナーへの電荷注入が生じやすい。
図12に示すブラシ繊維36bは、上記図10に示すブラシ繊維36bと同様に、絶縁性材料から成る内側部材36b1と、その内側部材36b1の外周面を被覆する絶縁性材料から成る外側部材36b2とで構成されているが、ここでは、導電部36b3が内側部材36b1内に配設されている。図13に示すブラシ繊維36bでは、絶縁性の繊維基材の断面中央側に導電部36b3が配設されている。図12及び図13に示すブラシ繊維36bのように、導電部36b3を断面の中央側に配設し、表面部分は絶縁性材料のみで構成することで、ブラシ繊維36bの切断面以外は導電部36b3と未定着トナーとが接触しないようになる。これにより、クリーニングブラシ36から未定着トナーへの電荷注入を抑制することが可能となる。
図14に示す直毛タイプは、ブラシ繊維36bがクリーニングブラシ36の回転軸36cから半径方向に直線状に伸びている。一方、図15に示す湾曲毛タイプは、ブラシ繊維36bがクリーニングブラシ36の回転軸36cから半径方向に曲線状に伸びている。この場合、直毛タイプ、湾曲毛タイプのいずれのブラシ繊維36bも、外側部材36b2が絶縁性材料で構成され、その内部に導電性材料から成る導電部36b3が設けられている。
接触する。このため、直毛タイプの場合、ブラシ繊維36bから未定着トナーiへの電荷
の注入が発生する可能性がある。
んど接触しない。このため、湾曲毛タイプでは、直毛タイプに比べて、ブラシ繊維36bから未定着トナーiへの電荷の注入を抑制することが可能である。
まず、クリーニングブラシ36によってクリーニングした後の用紙上のトナーを、スミア試験機(摩擦試験機I型、JISL0823)の摩擦子に白綿布(JISL0823、綿3号)を貼付し、クリーニング箇所を連続動作にて複数回擦る。次に、この白綿布上でトナーが付着している部分のトナー濃度(ID)を分光測色計(アムテック社製Xライト)で測定する。このトナー濃度(ID)がクリーニング残IDである。IDとトナー個数の間には相関関係があり、トナー個数が多いとIDの値は増加する。従って、クリーニング残IDを測定することによってクリーニング性を評価できる。
図18に示す電極ローラ41は、導電性の芯金41aと絶縁性の表層41bとの間に、中抵抗層41cを有している。このように、電極ローラ41が中抵抗層41cを有することで、芯金41aを介して表層41bに供給される電荷にムラが発生するのを抑制することができるようになる。
図19(a)に示すように、中抵抗層41cを有する電極ローラ41の等価回路は、中抵抗層41cが抵抗成分(R)、絶縁性の表層41bがコンデンサ成分(C)の、CR直接回路となる。電極ローラ41の表層41bは、コンデンサ記号の下側の横棒に相当し、電極ローラ用電源43からの電荷が抵抗成分(R)を介してこの位置に溜まる。
・芯金:SUS
・中抵抗層:カーボン分散PVDF 100[μm]
・表層:アクリルコート 10[μm]
幅サイズの大きい用紙がクリーニングブラシ36と対向ローラ38との間に進入した場合、クリーニングブラシ36と対向ローラ38は、用紙が介在していることで、直接接触しない。しかし、幅サイズの小さい用紙が進入した場合は、通紙時にクリーニングブラシ36と対向ローラ38とが互いに接触することがある。このとき、対向ローラ38が導電性の芯金38aのみから成る場合は、クリーニングブラシ36から対向ローラ38へ電流がリークしてしまい、クリーニングブラシ36による静電吸着力が良好に発揮できなくなる可能性がある。
・芯金:SUS
・中抵抗層:ポリイミド(体積抵抗値1011〜1012[Ω・cm]) 100[μm]
図21に示すカラー画像形成装置は、装置本体1に対して着脱可能な4つのプロセスユニット20Y,20M,20C,20Kを備えている。各プロセスユニット20Y,20M,20C,20Kは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。具体的に、各プロセスユニット20Y,20M,20C,20Kは、感光体2と、感光体2の表面を帯電させる帯電ローラ3と、現像ローラ6を備える現像手段7と、感光体2の表面をクリーニングするクリーニング手段10などを備える。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット20Y,20M,20C,20Kにおける各感光体2が回転駆動され、各感光体2の表面が帯電ローラ3によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体2の表面には、露光装置19からレーザー光がそれぞれ照射されて静電潜像が形成される。このとき、各感光体2に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体2上に形成された静電潜像に、各現像手段7によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
例えば、図23に示す定着装置14のように、ヒータ23を加圧ローラ22と対向する位置に配置し、ヒータ23が図2に示すニップ形成部材24としての機能を兼ねるようにしてもよい。
21 定着ベルト(定着部材)
22 加圧ローラ(当接部材)
23 ヒータ(加熱手段)
26 加熱制御手段
35 クリーニング装置
36 クリーニングブラシ(第1の除去手段)
37 フリッカー(第2の除去手段)
38 対向ローラ(対向部材)
38a 芯金
38b 中抵抗層
41 電極ローラ(第2の除去部材)
41a 芯金
41b 表層
41c 中抵抗層
42 スクレーパ(第3の除去部材)
60 定着ローラ(定着部材)
N ニップ部
Claims (7)
- 定着部材と、前記定着部材に当接してニップ部を形成する当接部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する加熱制御手段とを備え、前記加熱手段は、それぞれ独立して加熱可能でかつ記録媒体の幅方向に渡って分割された複数の加熱領域を有し、前記加熱制御手段が、画像情報に基づいて、記録媒体上の非画像領域に対応する加熱領域の温度を画像領域に対応する加熱領域の温度よりも低くするように制御可能な定着装置を備えた画像形成装置に搭載されるクリーニング装置であって、
定着処理後の記録媒体上の未定着トナーを除去するブラシ状の第1の除去部材と、
前記第1の除去部材に付着している未定着トナーを除去する第2の除去部材とを備え、
前記第1の除去部材は、所定の電圧が印加されることで、対向部材との間で記録媒体上の未定着トナーを第1除去部材側へ転移させる静電気力を発生させるものであって、
前記対向部材は、導電性の芯金と、当該芯金の外周面を被覆する中抵抗層を有することを特徴とするクリーニング装置。 - 定着部材と、前記定着部材に当接してニップ部を形成する当接部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御する加熱制御手段とを備え、前記加熱手段は、それぞれ独立して加熱可能でかつ記録媒体の幅方向に渡って分割された複数の加熱領域を有し、前記加熱制御手段が、画像情報に基づいて、記録媒体上の非画像領域に対応する加熱領域の温度を画像領域に対応する加熱領域の温度よりも低くするように制御可能な定着装置を備えた画像形成装置に搭載されるクリーニング装置であって、
定着処理後の記録媒体上の未定着トナーを除去するブラシ状の第1の除去部材と、
前記第1の除去部材に付着している未定着トナーを除去する第2の除去部材とを備え、
前記第2の除去部材は、所定の電圧が印加されることで、前記第1の除去部材との間で未定着トナーを第2の除去部材側へ転移させる静電気力を発生させるものであって、前記第2の除去部材は、導電性の芯金と、絶縁性の表層と、これらの間に介在する中抵抗層とを有することを特徴とするクリーニング装置。 - 前記第2の除去部材は、前記第1の除去部材に付着している未定着トナーを機械的に掻き落として除去する部材である請求項1に記載のクリーニング装置。
- 前記第2の除去部材に付着している未定着トナーを機械的に掻き落として除去する第3の除去部材を備える請求項2に記載のクリーニング装置。
- 定着装置に対して記録媒体搬送方向の下流側近傍に配置された請求項1から4のいずれか1項に記載のクリーニング装置。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする定着装置。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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