JPH11231742A - 画像形成装置の感光体クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーとシリコンオイル処理等をした外添剤
とからなる現像剤を使用する場合でもブレードすり抜け
が生じにくい中間転写方式の画像形成装置の感光体クリ
ーニング装置を提供する。 【解決手段】 感光体表面の周囲に設けられ回転駆動さ
れる軸部材と、その軸部材の周囲に配設されるブラシ繊
維部材とを備えるクリーニングブラシと、そのクリーニ
ングブラシよりも感光体回転方向下流側で感光体表面に
圧接されるクリーニングブレードとを有する中間転写方
式の画像形成装置の感光体クリーニング装置において、
上記ブラシ繊維部材を絶縁性材料によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の電子写真方式の画像形成装置に関し、さらに詳しく
は、中間転写方式の画像形成装置の感光体クリーニング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からこのような中間転写方式の画像
形成装置が知られており、電子写真プロセスによって感
光体表面に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写
した後、さらに記録材に二次転写することによって記録
材上に画像を形成している。この方式では感光体から中
間転写体へ、中間転写体から記録材へとトナー像をスム
ーズに転写することが重要である。すなわち、これらの
転写性が損なわれると、いわゆるホローキャラクタと呼
ばれる文字の線要素の一部が欠ける画像欠陥が生じるお
それがある。

【０００３】トナー像の転写性を向上させるために、従
来から感光体、中間転写体、記録材の表面摩擦係数の関
係を規定したもの、さらにその摩擦係数の関係を実現す
るためにステアリン酸亜鉛等の潤滑油添加剤を感光体表
面や中間転写体表面に塗布する技術が特開平６−３３２
３２４号公報、特開平６−３３７５９８号公報で提案さ
れている。しかし、画像形成を行なう環境により、摩擦
係数を規定するのみでは必ずしも十分な転写性を実現す
ることができない場合もある。また、潤滑油添加剤を塗
布する場合には潤滑油添加剤やその塗布装置等のためコ
スト高になるという問題がある。

【０００４】そこで、特公平７−３６００号公報にはト
ナーとシリコンオイル処理した外添剤とからなる現像剤
が提案されており、このような現像剤を用いれば比較的
安価に良好な転写性を得ることができる。

【０００５】一方、感光体表面の残留トナー等をクリー
ニングするクリーニング装置としては、クリーニングブ
ラシ（以下単に「ブラシ」ともいう）とクリーニングブ
レード（以下単に「ブレード」ともいう）とによって構
成されるものが広く知られており、ブラシによって残留
トナーの感光体表面への吸着力を弱め、その一部を保持
し、ブレードによって残留トナーを掻き採ることによっ
て感光体表面をクリーニングしている。また、そのブラ
シのブラシ繊維部材を導電性材料で構成することによっ
て、トナーの他、クリーニングブレードすり抜け原因と
なる記録材の紙繊維、タルクといった異物までもブラシ
に吸着させる技術が特開昭６２−１６８１９０号公報に
提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トナーとシリ
コンオイル処理した外添剤とからなる現像剤を使用し、
さらに導電性のブラシ繊維部材を有するブラシとブレー
ドとを有するクリーニング装置で感光体表面をクリーニ
ングする場合に、特に高温高湿の環境下においてブレー
ドすり抜けを引き起し、結果として後続の記録材を汚染
するクリーニング不良が発生するおそれがあることが明
らかとなった。この場合、ブレードを感光体に圧接させ
る圧力をあげることによってクリーニング不良を防止す
ることも可能であるが、感光体表面の磨耗を促進し、感
光体の寿命が低下するという新たな問題が生じる。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とすることろは、トナーとシリコン
オイル処理等をした外添剤とからなる現像剤を使用する
場合でもブレードすり抜けが生じにくい中間転写方式の
画像形成装置の感光体クリーニング装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、この問題
に関して鋭意検討を重ねた結果、ブレードすり抜けの原
因は、ブレードのエッジ部分と感光体表面とのニップ部
に吸湿した外添剤が固着するためであることを見いだし
た。さらに、そのニップ部に発生する固着物の発生量は
ブラシの毛部分を含めたニップ部周辺のトナー量と正相
関があることを見いだした。すなわち、ニップ部周辺の
トナー量が多いほど、ニップ部に発生する固着物の量は
多くなる。

【０００９】さらに、このニップ部周辺のトナー量を左
右する要因として、周囲の環境、外添剤のシリコンオイ
ル処理量、クリーニングブラシの材質等が大きく影響し
ていることを見いだした。すなわち、クリーニング装置
内の環境が高温高湿で外添剤が吸湿することによって、
また、外添剤のシリコンオイル処理量が多くなることに
よって、それぞれトナーの流動性が低下し、トナーがク
リーニング装置外部へ搬送されにくくなり、ニップ部周
辺にトナーが滞留しやすい。また、ブラシのブラシ繊維
部材が導電性材料を含み、さらにその軸部分も導電性部
材で構成されている場合には、強力にトナーがそのブラ
シ繊維部材に付着し、クリーニング装置外部へ搬送され
にくく、同様にニップ部周辺にトナーが滞留しやすい。

【００１０】そこで、本発明は、感光体表面の周囲に設
けられ回転駆動される軸部材と、その軸部材の周囲に配
設されるブラシ繊維部材とを備えるクリーニングブラシ
と、そのクリーニングブラシよりも感光体回転方向下流
側で感光体表面に圧接されるクリーニングブレードとを
有する中間転写方式の画像形成装置の感光体クリーニン
グ装置において、上記ブラシ繊維部材を絶縁性材料によ
って構成するものである。

【００１１】ここで、このブラシ繊維部材の抵抗値はあ
まりに低くては感光体表面に残るトナーの静電力により
ブラシ繊維部材表面にトナーが大量に付着してしまうと
いう問題があるため、１０⁵ 〜１０¹⁸［Ωｃｍ］とし
た。さらに好ましい範囲は、１０¹⁴〜１０¹⁶［Ωｃｍ］
である。また、その材料としては具体的に、ポリプロピ
レン、ナイロン、レーヨン、ポリエステル等があげられ
る。このような毛部剤の太さ、長さ、ブラシの回転速度
等は基本的に周知のクリーニング装置のものと同様に適
宜選択することができるが、特にブラシ繊維部材が絶縁
性材料により構成され、中間転写体方式の画像形成装置
の感光体クリーニニグに用いることから、そのブラシ繊
維部材の太さは１５〜１９［デニール］、長さは６〜１
２［ｍｍ］、密度は１〜３［１０００本／ｃｍ² ］、感
光体表面に対するオーバーラップ量は０．５〜１．５
［ｍｍ］、ブラシの回転速度は感光体周速に対して１．
１〜１．３倍であることが望ましい。これらの数値は、
何れもクリーニング性と感光体表面の磨耗性との兼ね合
いから選択されたものである。また、一般的に絶縁性の
ブラシ繊維部材は、カーボンブラック等の導電性部材に
よって構成されるものよりも弾性係数が低いため、導電
性のものよりも太く構成することが望ましい。なお、オ
ーバーラップ量とは感光体外径とクリーニングブラシ外
径とが重なり合う部分の外径方向長さをいう。

【００１２】クリーニング装置をこのように構成するこ
とによって、ブラシ繊維部材へのトナーの付着量を少な
くし、ニップ部周辺のトナー量を少なくし、ニップ部の
固着物発生量を抑えることができるため、ブレードすり
抜けによるクリーニング不良を防止することができる。

【００１３】また、このような手段によりニップ部周辺
のトナー量を少なくすることができるため、外添剤のシ
リコンオイル処理量を減らす必要はなく、中間転写方式
の画像形成装置においても従来通り、比較的安価に良好
な転写性を実現することができる。なお、外添剤がシリ
コンオイル処理される場合に限らず、本発明はトナーの
流動性を低下させ得る他の処理、外添剤等に対しても有
効であることは勿論である。また、このような手段によ
りブレードすり抜けを防止することができるため、必要
以上にブレードのニップ圧を上げずに、感光体の寿命を
縮めることはない。さらに、一般的に絶縁性材料のブラ
シ繊維部材の方が導電性材料によるものよりも安価であ
るため、コスト的にも有利となる。

【００１４】一方、ブラシ繊維部材へのトナーの付着量
を少なくする場合であっても、中間転写方式の画像形成
装置においては、このブラシは十分に機能することが確
認された。すなわち、従来のブラシではトナーの他、記
録材の紙繊維、タルクといった異物までもこのブラシ繊
維部材に付着させることを意図していたが、中間転写方
式の画像形成装置では、感光体表面には直接記録材に接
触することがないため、これらの異物が感光体クリーニ
ング装置に搬送されることはほとんどない。また、ブラ
シ繊維部材を絶縁性材料によって構成する場合でもトナ
ーに対しては十分な付着性を発揮し得るためである。

【００１５】また本発明は、上記軸部材が導電性材料に
より構成され、接地されるものでもある。クリーニング
装置をこのように構成することによって、ブラシ繊維部
材が摩擦等により帯電しても、この軸部材を介して放電
するため、過度に帯電することがなく、過剰にトナーを
保持することを防止する。そのため、ブレードと感光体
とのニップ部周辺に滞留するトナー量を少量に制限する
ことができる。なお、ここで導電性材料としてはあまり
に抵抗値が高くては、一般的に強度を確保することが難
しいため、１０^-6〜１０² ［Ωｃｍ］の材料をいう。こ
のような材料として、例えば、銅、ステンレス等を使用
することができる。

【００１６】また本発明は、回転するブラシ繊維部材が
衝突するフリッカーバーを上記軸部材の周囲に有し、そ
のフリッカーバーが導電性材料により構成され、接地さ
れるものでもある。クリーニング装置をこのように構成
することによって、ブラシ繊維部材が摩擦等により帯電
しても、衝突する際にこのフリッカーバーを介して放電
するため、過度に帯電することがなく、過剰にトナーを
保持することを防止する。そのため、ブレードと感光体
とのニップ部周辺の滞留するトナー量を少量に制限する
ことができる。なお、ここで導電性材料としてはあまり
に抵抗値が低くてはフリッカーバー自体にトナーが大量
に付着して滞留してしまうという問題があるため、１０
^-2〜１０⁴ ［Ωｃｍ］の材料をいう。このような材料と
して、例えば、ポリフェニレンサルファイド等を使用す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施による形態】次に、図面を参照しながら、
本発明の好適な実施の形態を説明する。 ◎第一の実施態様 図１は、本発明の第一の実施態様にかかる感光体クリー
ンニング装置の概略を示すものであり、図２はその感光
体クリ−ニング装置を適用することができる中間転写方
式の画像形成装置全体の概略を示すものである。

【００１８】図２に示す画像形成装置は大きく分けて感
光体表面にトナー像を形成する画像形成部２、感光体表
面に形成されたトナー像を保持し記録材へ転写する中間
転写部３、記録材に転写されたトナー像を定着する定着
装置４、記録材を記録材トレイから所定のタイミングで
中間転写部、定着装置へと搬送する搬送部５とから成っ
ている。

【００１９】画像形成部２は感光体ドラム２０、帯電器
２１、露光器２２、現像器２３、感光体クリーニング装
置１等からなる。なお、現像器２３はロータリー方式の
ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色毎の現像
器２３Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍを備えたものである。中間転写
部３は中間転写ベルト３０、駆動ロール３１、張架ロー
ル３２、一次転写装置３３、二次転写装置３４、ベルト
クリーニング装置３５等からなり、二次転写装置３４は
転写ロール３４１、バックアップロール３４２、給電ロ
ール（図示せず）等からなる。定着装置４は、内部に熱
源を有する加熱ロール４１と加圧ロール４２とからな
る。搬送部５は、記録材トレイ５１、ピックアップロー
ル５２、搬送ロール対５３、レジロール対（図示せ
ず）、搬送ベルト装置５４等からなる。

【００２０】図１に示す感光体クリーニング装置１は、
感光体と対抗する位置に開口部を有する筐体１１と、そ
の開口部から感光体表面に接触して回転可能なクリーニ
ングブラシ１２と、そのクリーニングブラシ１２を挟ん
で感光体と対抗する位置に設けられるフリッカーバー１
３と、筐体１１の開口部から感光体表面に圧接されてい
るクリーニングブレード１４と、筐体内部に溜まるトナ
ーを外部に排出するためのオーガ１５とからなる。ま
た、クリーニングブラシ１２は、感光体２０の長手方向
と平行に設置される軸部材１２１とその軸部材に植毛さ
れるブラシ繊維部材１２２とからなる。なお、ここでは
ブラシ繊維部材１２２を構成する絶縁性材料としてポリ
プロピレンを使用している。

【００２１】このような画像形成装置によってフルカラ
ーの画像を形成する動作について説明する。帯電器２１
によって感光体２０の表面は一様な所定の電圧に帯電さ
れる。次に、例えばブラック成分の画像に対応して露光
器２２からレーザ光が感光体２０表面に照射され、感光
体２０表面には電位差による静電潜像が形成される。そ
の静電潜像はブラックの現像器２３（Ｂｋ）によってト
ナーにより現像され、黒トナーの顕像となる。この黒ト
ナー像は感光体２０の回転に従って、中間転写ベルト３
０と接する一次転写位置へと移動する。この際、一次転
写装置３３によって電界の作用により黒トナーは中間転
写ベルト３０へと一次転写される。なお、一次転写され
ず感光体表面に僅かに残った残留黒トナーは下流のドラ
ムクリーニング装置１によりクリーニングされる（クリ
ーニング動作については後述する）。このような画像形
成プロセスがイエロー、マゼンタ、シアンの各色につい
て行なわれる。

【００２２】一方、中間転写ベルト３０は駆動ロ−ル３
１及び張架ロール３２によって所定の張力で引っ張られ
てた状態で回転駆動している。なお、駆動ロール３１や
張架ロール３２の軸方向においても中間転写ベルト３０
に偏りが生じないように所定の張力で引っ張られてい
る。この中間転写ベルト３０上に一次転写されたトナー
像はベルトの回転に伴って移動する。この際、最終色
（例えばシアン）の一次転写が終了するまでは、二次転
写装置の転写ロール３４１、ベルトクリーニング装置３
５は中間転写ベルト３０に対して離間されている。した
がって、中間転写ベルト３０に一次転写された黒トナー
像が再び一次転写位置に達した際に次の色のトナー像、
例えばイエロートナー像が一次転写され重ねられる。さ
らに一次転写位置に達した際に、マセンタ、さらにシア
ンのトナー像が次々に重ねられる。最終色のトナー像が
一次転写された後に、二次転写装置３４の転写ロール３
４１、ベルトクリーニング装置３５が中間転写ベルト３
０に当接される。

【００２３】また、記録材トレイ５１に収容されている
記録材は、ピックアップロール５２、搬送ロール対５３
によって二次転写位置近くまで搬送され、全ての色のト
ナー像が中間転写ベルト３０上に重ねられ二次転写位置
に達するタイミングに合わせてレジロール対（図示せ
ず）のニップが解除され、記録材が二次転写位置へと搬
送される。そこで、給電ロール（図示せず）から供給さ
れる電界の作用によって全ての色のトナー像が記録材へ
二次転写され、記録材は表面にフルカラートナー像を保
持する。その記録材は搬送ベルト５４により定着装置４
まで搬送され、加熱ロール４１と加圧ロール４２とのニ
ップ部を通過する際に熱と圧力との作用によりフルカラ
ートナー像が記録材に定着され、永久像となり画像形成
が終了する。

【００２４】このような画像形成動作において、感光体
クリーニング装置１は、まず回転するブラシ１２で所定
のオーバーラップ量で感光体表面と接触し、残留トナー
の付着力を弱め、またトナーの一部を静電気力やブラシ
繊維部材表面の凸凹によってブラシ繊維部材に付着させ
る。この付着されたトナーの多くはブラシ繊維部材の先
端がフリッカーバー１３に衝突する際の衝撃やブラシ繊
維部材自身の弾性力によって振り払われる。振り払われ
たトナーは、オーガ１５によってクリーニング装置外に
排出され、リサイクルや廃棄される。ブラシ１２を通過
する感光体２０表面の残留トナーは圧接するブレード１
４によって確実に掻きとられ、感光体２０回転方向の下
流に漏れることはない。このように、ブラシ繊維部材１
２２が絶縁性部材により構成されているため、ブラシ繊
維部材１２２には過剰なトナーが付着することがなく、
また付着したトナーの多くがフリーッカーバー１３への
衝突の際に振り払われる。そのため、ブレード１４のニ
ップ部周辺のブラシ繊維部材１２２が大量のトナーを保
持することがない。

【００２５】◎第二の実施態様 図３（ａ）は、本実施態様にかかる感光体クリーニング
装置１の概略を示したものである。第一の実施態様との
相違は、クリーニングブラシ１２の軸部材１２１を導電
性材料によって構成し、それを接地していることであ
る。なお、この感光体クリーニング装置の他の構成、適
用される画像形成装置は第一の実施態様のものと同様で
ある。

【００２６】ブラシ繊維部材１２２を絶縁性材料で構成
する場合には、摩擦により発生する静電気に留意する必
要がある場合がある。すなわち本実施態様では、ブラシ
１２の軸部材１２１を快削鋼により構成し、さらにその
表面にはニッケルメッキが施されている。また、軸部材
から導かれた導線の一端にはリン青銅の板ばね状の電極
が設けれており、接地されている。ブラシ繊維部材１２
２が静電気により帯電しても、軸部材１２１、電極を介
して放電されるため、絶縁性部材によって構成されてい
るブラシ繊維部材１２２が摩擦により過度に帯電し、放
電によりノイズが発生し、他の画像形成部２等に画像欠
陥等の悪影響を与えることを防止するとともに、過度の
帯電により大量のトナーをニップ部周辺に存在するブラ
シ繊維部材１２２が保持することを防止することができ
る。

【００２７】◎第三の実施態様 図３（ｂ）は、本実施態様にかかる感光体クリーニング
装置１の概略を示したものである。第一の実施態様との
相違は、クリーニングブラシ０１２軸部材を導電性材料
によって構成し、それを接地していることである。な
お、この感光体クリーニング装置の他の構成、適用され
る画像形成装置は第一の実施態様のものと同様である。

【００２８】第二の実施態様と同様の観点から、本実施
態様では、フリッカーバー１３を快削鋼により構成し、
さらにその表面にはニッケルメッキが施されている。ま
た、軸部材から導かれた導線の一端にはリン青銅の板ば
ね状の電極が設けれており、接地されている。ブラシ繊
維部材１２２が静電気により帯電しても、フリッカーバ
ー１３、電極を介して放電されるため、絶縁性部材によ
って構成されているブラシ繊維部材が摩擦により過度に
帯電し、放電によりノイズが発生し、他の画像形成部２
に画像欠陥等の悪影響を与えることを防止するとともに
大量のトナーをニップ周辺に存在するブラシ繊維部材１
２２が保持することを防止することができる。

【００２９】これら第一〜第三の実施態様の感光体クリ
ーニング装置１を適用する画像形成装置の現像剤として
は、負荷電性トナーに外添剤としてシリコンオイル処理
を行なったシリカ微粉体をまぶしたものを使用した。こ
のシリカ微粉体に対するシリコンオイル処理量としては
重量比で５〜１５％が望ましく、量産性を考慮して、こ
こでは１０％のものを使用した。このようなトナーの流
動性を損なうおそれのある外添剤を使用した場合であっ
ても、第一〜第三の実施態様の感光体クリーニング装置
１ではブレード１４に固着物が発生しにくい。

【００３０】実験結果 本発明を完成するに至るまでに本発明者らが行なった実
験の一部を説明する。感光体クリーンニング装置のブラ
シ繊維部材を絶縁性材料（ポリプロピレン（抵抗値１０
¹⁶［Ωｃｍ］））、導電性部材（ベルトロン（抵抗値１
０³ ［Ωｃｍ］））により構成した場合、さらにそれぞ
れのブラシ繊維部材の密度を疎密の二種類（密度１５０
０、２３００［本／ｃｍ² ］）、合計４種類のブラシ繊
維部材を用い、マゼンタの単色でＡ３の画像形成を２０
００枚行ない、その際のブレードニップ部の固着物の発
生量を比較した。発生量はブレードエッジの単位長さ当
たりの固着物を占有率［％］で評価した。図４は、その
実験の結果を示すグラフである。この結果から明らかな
ように、ブラシ繊維部材を導電性材料により構成した場
合には固着物が発生するが、絶縁性材料により構成した
場合には発生しないがことが分かる。また、ブラシ繊維
部材の密度は疎の方が固着物は発生しにくい。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１に
かかる発明によれば、クリーニングブラシとしての機能
を維持したまま、ブラシ繊維部材へのトナーの付着量を
少なくし、ニップ部の固着物発生量を抑えることができ
るため、ブレードすり抜けによるクリーニング不良を防
止することができる。また、外添剤のシリコンオイル処
理量等を減らす必要はなく、中間転写方式の画像形成装
置においても従来通り、比較的安価に良好な転写性を実
現することができる。また、必要以上にブレードのニッ
プ圧を上げずに、感光体の寿命を縮めることはない。さ
らに、コスト的にも有利となる。

【００３２】請求項２、３にかかる発明によれば、ブラ
シ繊維部材が摩擦等により帯電しても、過度に帯電する
ことがなく、過剰にトナーを保持することを防止でき、
一層効果的に固着物の発生を抑制することができる。ま
た、リーク現象による画像形成欠陥も防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第一の実施態様にかかる感光体クリー
ニング装置の概略を説明するものである。

【図２】図２は、本発明を適用することができる中間転
写方式の画像形成装置の一例を示したものである。

【図３】図３は、第二、第三の実施態様にかかる感光体
クリーニング装置の概略を説明するものである。

【図４】図４は、本発明の効果を示す実験の結果をグラ
フに表したものである。

【符号の説明】

１…感光体クリーニング装置、１１…筐体、１２…クリ
ーニングブラシ、１２１…軸部材、１２２…ブラシ繊維
部材、１３…フリッカーバー、１４…クリーニグブレー
ド、１５…オーガ、２０…感光体、３０…中間転写ベル
ト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体表面の周囲に設けられ回転駆動さ
   れる軸部材と、その軸部材の周囲に配設されるブラシ繊
   維部材とを備えるクリーニングブラシと、そのクリーニ
   ングブラシよりも感光体回転方向下流側で感光体表面に
   圧接されるクリーニングブレードとを有する中間転写方
   式の画像形成装置の感光体感光体クリーニング装置にお
   いて、 上記ブラシ繊維部材を絶縁性材料によって構成すること
   を特徴とする感光体クリーニング装置。
2. 【請求項２】 上記軸部材が導電性材料により構成さ
   れ、接地されることを特徴とする請求項１に記載の感光
   体クリーニング装置。
3. 【請求項３】 回転するブラシ繊維部材が衝突するフリ
   ッカーバーを上記軸部材の周囲に有し、そのフリッカー
   バーが導電性材料により構成され、接地されることを特
   徴とする請求項１又は２に記載の感光体クリーニング装
   置。