JPH056129A - 清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】像担持体上の現像剤を効率よく除去することが
出来、かつ小型化及び低価格化が可能な画像形成装置の
清掃装置を提供することを目的とする。 【構成】それぞれ像担持体に摺接して配置された、弾性
を有する導電性接触子と、導電性回転弾性体と、像担持
体に残留する現像剤の極性を揃えるために前記導電性接
触子に第１の極性の電圧を印加する第１の印加手段と、
前記導電性接触子により極性を揃えられた現像剤を像担
持体から導電性回転弾性体に吸着させるために前記導電
性回転弾性体に第１の電圧とは異極性の第２の電圧を印
加する手段とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機等の
電子写真装置や静電記録装置に用いる清掃装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真装置に代表される画像形
成装置では、電子写真感光体に対し帯電及び像露光を行
って静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して記録紙
等の転写材に転写し、次いで転写後の感光体表面を清掃
（クリーニング）し、そして必要により除電を行なうこ
とにより画像を形成（記録）することが良く知られてい
る。

【０００３】これらの装置において、清掃は、記録装置
を繰り返し長期にわたり使用するために重要であり、そ
のための方法として、転写後の感光体等の像担持体上に
残留する現像剤（トナー）を、ウレタンゴム等のブレー
ドの高精度なエッジを当接することにより除去する方法
が最も良く普及している。また、像担持体面に凹凸があ
るような場合や、像担持体を清掃により機械的に傷をつ
けたくない場合、すなわち高画質な記録画像を要求する
ような記録装置に於いては、柔らかな導電性繊維を用い
たいわゆるファーブラシクリーニングあるいはバイアス
クリーニングと呼ばれる清掃方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかるバイアスクリー
ニング手段においては、通常、一本の導電性回転ブラシ
を像担持体と接触させるとともに、使用トナーとは異極
性の１００〜８００ボルト程度のバイアス電圧をブラシ
に印加することにより、像担持体表面に残留するトナー
をブラシに静電力で吸引除去している。このブラシに吸
着したトナーは、通常、回転ブラシに転接する金属等の
導電性ローラーにトナー吸引バイアスを印加することに
より除去回収され、ブラシへのトナーの一方的蓄積によ
る汚染を防止するようになっている。

【０００５】ところが一般に、電子写真現像剤では、ト
ナーの帯電極性は完全には制御されておらず、僅かなが
ら逆極性の帯電トナーが含まれている。また、転写工程
などにおける電界にさらされて、逆極性に移行する成分
が生じることが少なくない。このため前記したような一
極性によるバイアス吸引だけではどうしても除去しきれ
ないトナーが像担持体に残ってしまい、次第に像担持体
が汚染し画像の劣化を来すことがある。

【０００６】この対策としては、回転ブラシを２連にし
て、それぞれのブラシに異なる正負のバイアスを印加す
る技術が実用に供されている。この方式によれば、どち
らの帯電トナーも吸引除去することが可能である。しか
しながら、この方式は２つのブラシを回転させる駆動機
構が必要になるとともに、さらに２つのブラシそれぞれ
にブラシからのトナー除去機構が必要となり、装置が大
型化するとともに、高価であるという欠点がある。

【０００７】また、更に他の手段として、ブラシの前
（上流）で残留トナーにコロナ帯電を施して残留トナー
の極性を一つに整えた後に、一本のブラシで除去するこ
とも考えられる。しかしこの場合にも、コロナ帯電装置
を付加することによる装置の大型化と高価格を招くとと
もに、最も大きな副作用としてコロナ放電によるオゾン
の発生があり、感光体等の劣化を早める等の障害があ
る。またオゾンは人体に対しても有害なため、機外に排
出する前に除去する必要がある。これらの問題により、
この手段も普及の障害になっていた。

【０００８】本発明は、このような事情の下になされ、
像担持体上の現像剤を効率よく除去することが出来、か
つ小型化及び低価格化が可能な画像形成装置の清掃装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれ像担
持体に摺接して配置された、弾性を有する導電性接触子
と、導電性回転弾性体と、像担持体に残留する現像剤の
極性を揃えるために前記導電性接触子に第１の極性の電
圧を印加する第１の印加手段と、前記導電性接触子によ
り極性を揃えられた現像剤を像担持体から導電性回転弾
性体に吸着させるために前記導電性回転弾性体に第１の
電圧とは異極性の第２の電圧を印加する手段とを具備す
ることを特徴とする画像形成装置の清掃装置を提供す
る。

【００１０】本発明の清掃装置では、導電性回転弾性体
に回転電極を摺接させることが望ましい。この回転電極
に、導電性回転弾性体に印加する電圧とは異極性の電圧
を印加することにより、回転弾性体に付着した現像剤を
除去することが出来る。

【００１１】導電性接触子は導電性繊維よりなるブラシ
部材とすることが出来る。このブラシ部材の繊維一本当
たりの電気抵抗を１０5 〜１０9 （Ω）とし、印加する
第１の電圧を３５０ボルト以上の直流、または所定の極
性に偏寄した実効電圧５００ボルト以上の交流電圧とす
ることが好ましい。

【００１２】導電性接触子のブラシの自由端は、像担持
体の回動方向の下流方向を向き、かつブラシの自由端近
傍覆面が当接されるよう傾斜させて設置することが望ま
しい。

【００１３】

【作用】第１の接触子に第１の電圧を印加することによ
り、像担持体上の残留トナーは、第１の接触子に印加さ
れた電圧と同極性に帯電されたものだけ通過が許される
ように規制され、この結果、第１の電圧とは逆極性に印
加された後段の接触子（回転ブラシ）により完全に吸着
する事ができるため、完全な清掃が可能となる。なおこ
れら複数連の接触子の機能については、基本的には第１
の接触子は、交流、直流を問わずトナーを帯電するに十
分な高さの印加電圧が与えられてトナー極性制御機能を
有し、第２の接触子は、トナーを帯電しない程度の高さ
の印加電圧が与えられてトナー清掃機能を発揮する。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る清掃装置
を搭載した電子写真装置の一例を示す。図１において、
電子写真装置の本体Ｈの略中央部には、像担持体として
の感光体ドラム１が矢印Ａ方向に回転自在に設けられて
いる。この感光体ドラム１は、有機感光体（ＯＰＣ）系
の光導電材料から形成されている。感光体ドラム１の周
囲には、その回転方向に沿って順次、帯電チャージャー
２、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレーからなる像露光装
置３、現像装置４、転写装置５、清掃装置６が配設され
ている。

【００１６】帯電チャージャー２は感光体ドラム１の上
方に位置しており、感光体ドラム１の表面を−５００〜
−８００ボルトに略均一に負に帯電させるようになって
いる。像露光装置３は、記録するべき画像情報に応じて
感光体ドラム１の表面にＬＥＤ光を照射し、帯電領域に
静電潜像を形成する。また、現像装置４には、摩擦帯電
性を有する一成分の現像剤（トナー）Ｔを収納するホッ
パ７が設けられており、このこのホッパ７内には、現像
剤Ｔを感光体１に摺擦させて静電潜像を現像する現像ロ
ーラ８と、現像剤Ｔを現像ローラー８に供給するための
中間ローラー９とが設けられている。

【００１７】現像ローラ８は、１０² 〜１０⁸ Ω の電
気抵抗を有する導電性弾性樹脂からなる導電性表面層１
０と、この内部に配置された発泡ウレタンあるいはシリ
コンゴム、ＥＰＤＭ等からなる弾性層１１とにより構成
される。

【００１８】現像ローラ８には、現像剤Ｔを摩擦帯電し
つつ、現像ローラ８の表面に薄層を形成するための、リ
ン青銅、ウレタン、又はシリコン樹脂などからなる弾性
ブレード１２が押圧されている。現像ローラ８と弾性ブ
レード１２との間を通過する現像剤Ｔは、感光体ドラム
１と同極性の負の摩擦帯電を帯びて１層〜２層の現像剤
層を形成する。なお、現像ローラ８の表面を構成する材
質は、現像剤Ｔとの摩擦帯電を考慮して、また適度な弾
性と摩擦性を考慮して選ぶ必要がある。

【００１９】さらに、現像ローラ８にはバイアス電源１
３が接続されていて、導電性表面層１０に導通してい
る。これにより、現像時に所定の現像バイアス（−１４
０〜１４００ボルト）が現像ローラ８に印加される。

【００２０】転写装置５は、実質的に感光体ドラム１の
下方において、用紙の搬送路１４を介して、感光体ドラ
ム１の周面に対面して設けられている。転写装置５の主
要部は、現像ローラ８と類似構造を持つ転写ローラ１５
から構成されている。しかし、この転写ローラ１５の表
面電気抵抗は、１０^7-9 オームと高い。この転写ローラ
１５は、感光体１の回動に伴って、少なくとも感光体１
の有効画像幅に亘って感光体１に摺接されている。かか
る転写装置５の転写ローラ１５には、現像剤の極性とは
逆極性の電圧６００〜２０００ボルトの転写バイアスが
印加されている。この転写バイアスが印加された転写ロ
ーラ１５を、給紙ローラ装置１６から搬送されてきた転
写紙（記録紙）１７の裏面に接触させて、転写紙の状態
により変化するが、およそ４００〜１０００ボルトに帯
電し、感光体１上のトナー像を静電的に引付けて、転写
紙１７に転写する。転写された画像は、転写紙１７とと
もに熱定着ローラ１８に送られ、加熱定着されて機外に
排出される。一方転写されず感光体１上に残留したトナ
ーは、前述の清掃装置６に到達して次々に感光体１の表
面から清掃除去される。

【００２１】次に、本発明の一実施例に係る清掃装置の
構造と機能等について説明する。清掃装置６に到達した
残留トナーは、まず第１の導電性接触子１９と摺接され
る。この導電性接触子１９は、図２に示すように太さ３
〜１５デニールのレーヨン、あるいはアクリルなどの導
電性繊維で一本当たりの電気抵抗が１０⁵ 〜１０⁸ オー
ム／ミリメートルの範囲から選ばれた繊維で形成したブ
ラシ１９ａと、これを挟持してブラシを支持する支持部
材１９ｂとから構成されている。第１の導電性接触子１
９の好ましい形状としては、図２に示すような板状のも
のが使いやすい。その理由は、感光体１に対して穂先を
回動下流方向に向け、かつ傾斜配置して穂先の覆面を感
光体１に当接させることにより、トナーの通過がスムー
スに行なえ、トナ−が機械的に滞留するような規制をし
ないようにするのに容易な形状であるためである。従っ
て、この形に限らず、靴ブラシのような形状のものでも
穂先がトナーの通過に適し、かつ感光体１との均一な接
触が得られる形状と配置関係を保つ事ができれば、他の
形状でも良い。

【００２２】以上説明した第１の導電性接触子１９に
は、直流電源２０により、感光体１上に残留するトナー
の本来極性（負）とは異極性である正極性の直流電圧が
印加される。この電圧の高さは、像担持体１上の転写残
留トナーを第１の導電性接触子１９に一時的に吸着する
と共に、次の瞬間、接触子１９による放電乃至電荷注入
により、トナーを印加電圧と同極性に帯電させるのに十
分な高さである必要がある。本例ではおよそ３５０ボル
ト以上で上記効果が現われ、５００〜７００ボルトで一
時吸着されたトナーは次の瞬間電気的反発作用を受けて
ブラシから掃き出され、ブラシにトナーが蓄積しない条
件が得られる事が判った。従来の常識では印加電圧が高
い程トナーの捕捉力が増し、結果的に清掃作用が強固と
なると考えられていた。しかし、実際には、上記したよ
うな電気抵抗を有するブラシなどの接触子にある値以上
の電圧を与える事により、トナーとは吸引関係となる極
性の電圧を印加しながら、結果的にトナーを吸着せずに
極性を変化させ、反発力に転じさせて接触子を通過させ
る事ができることがわかった。本発明は、このような知
見に基づきなされたものである。

【００２３】転写時に正極性転写ローラによって一部正
極性に帯電されていたトナーは、接触当初から反発力が
生じるため、吸着されずにそのまま接触子１９を通過す
る。また、帯電をほとんど帯びていない無極性トナー
は、上述したのと同様に、放電、あるいは電荷注入作用
を受けて印加電圧極性に荷電された後、ブラシを通過す
る。従って、このような電圧下では、残留トナーの極性
にかかわらず、ブラシへの通過を許されたトナーは、ほ
ぼ完全に極性が揃えられた（この場合正）トナーのみと
なる。すなわち第１の接触子は、残留トナーの極性制御
装置として機能するものである。

【００２４】一方、導電性接触子１９を通過した残留ト
ナーは、次いで第２の接触子である回転ブラシ２１に到
達する。回転ブラシ２１は、図３に示すように、導電性
素管（支持体）２１ａに、上述の第１の接触子１９で用
いたと同じ導電性繊維を植毛するか、又は織物とした後
に巻き付けて、円筒状ブラシ２１ｂを形成したものであ
る。この回転ブラシ２１の円筒状ブラシ２１ｂは、直流
電源２２と接続されており、作動時に第１の接触子１９
に印加した電圧極性とは反対極性（異極性、この場合負
極性）の−３００〜−５００ボルトのバイアス電圧が印
加されるため、第１の接触子１９により均一に正極性に
揃えられたトナーは負バイアスの印加された回転ブラシ
２１に次々吸着され、感光体１から完全に除去される。
このように回転ブラシ２１に吸着されたトナーは、その
後、円筒状ブラシ２１ｂと接触しながら回動する導電性
部材からなるクリーニングローラ２３により除去され、
更にブレード２４により掻取られて、回収トナー搬送ス
クリュ−２５により、図示しないトナー回収容器に搬送
回収される。

【００２５】以上のように、２連の接触子を用いて、第
１の接触子には残留トナーが一つの極性に荷電するのに
十分な電圧を印加すると共に、第２の接触子には異なる
極性の電圧を印加することにより、転写残留トナーの極
性の如何に拘らず、全てのトナーの清掃を可能とするも
のである。従来例との差異を繰り返し強調すると、従来
の方法では単純に２連にして正負のバイアスを印加する
ため、第１のブラシも回動させねばならないと共に、ブ
ラシの清掃のための回転電極を２つとも装備しなければ
ならず、また駆動系も２つを要し、装置の大型化と高価
格化を余儀無くされていた。本発明の装置では、第１の
接触子に印加する電圧の大きさを、従来の常識に反して
ある大きさ以上にすることにより、吸着作用から反発作
用に替わるのであって、第一の接触子は回転させずに固
定で使用でき、かつこの接触子にはトナーは蓄積しない
（すなわち第１の接触子の主機能は清掃機能ではなく帯
電機能である）点で大きく異なるものである。しかも従
来のコロナ帯電による残留トナーの帯電では、装置の大
型化と共に多量のオゾンの発生が問題となるばかりでな
く、トナーの帯電機能についても、残留トナー層の下層
はコロナでは帯電されにくく、トナーのすべてを均一帯
電することは困難であった。しかし本発明による接触帯
電子を用いた方法では、上述したごとく解決される点で
従来の技術に比して大きな改良が計れるものである。

【００２６】以上の実施例では接触子として最も好まし
い材料として、導電性繊維を用いた例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、要は第１
の接触子としては、トナーを機械的に塞ぎ止めない程度
の柔らかな接触の得られる弾力性と、放電の均一性が得
られ易い均一な材質（高精度）を用いて構成すれば良
い。ここのような材質としては、導電性の樹脂あるいは
ゴムなどを挙げることが出来る。また、第２の接触子に
ついても同様であり、ブラシ状以外にも導電性弾性ロー
ラを用いるなど、接触の均一性と、適度な押圧力が得ら
れるものが使用可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の清掃装置では、それぞれ像担持
体に摺接して、弾性を有する導電性接触子と、導電性回
転弾性体とが配置されており、導電性接触子に第１の極
性の電圧を印加することにより像担持体に残留する現像
剤の極性を揃え、導電性回転弾性体に第１の電圧とは異
極性の第２の電圧を印加することにより、導電性接触子
により極性を揃えられた現像剤を像担持体から導電性回
転弾性体に吸着させている。そのため、像担持体に残留
する現像剤は、導電性回転弾性体により完全に吸着除去
され、優れた清掃機能が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る清掃装置を搭載した電
子写真装置の一例を示す図。

【図２】本発明の一実施例に係る清掃装置の導電性接触
子を示す図。

【図３】本発明の一実施例に係る清掃装置の導電性回転
弾性体を示す図。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、２…帯電チャージャー、３…像露光
装置、４…現像装置、５…転写装置、６…清掃装置、７
…ホッパ、８…現像ローラー、９…中間ローラー、１０
…導電性表面層、１１…弾性層、１２…弾性ブレード、
１３…バイアス電源、１４…搬送路、１５…転写ロー
ラ、１６…給紙ローラ装置、１７…転写紙、１８…熱定
着ローラ、１９…導電性接触子、２１…回転ブラシ、２
３…クリ−ニングロ−ラ、２４…ブレ−ド、２５…搬送
スクリュ−。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】それぞれ像担持体に摺接して配置された、
   弾性を有する導電性接触子と、導電性回転弾性体と、像
   担持体に残留する現像剤の極性を揃えるために前記導電
   性接触子に第１の極性の電圧を印加する第１の印加手段
   と、前記導電性接触子により極性を揃えられた現像剤を
   像担持体から導電性回転弾性体に吸着させるために前記
   導電性回転弾性体に第１の電圧とは異極性の第２の電圧
   を印加する手段とを具備することを特徴とする画像形成
   装置の清掃装置。