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JP2005017416A - 画像形成装置 - Google Patents

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JP2005017416A JP2003178896A JP2003178896A JP2005017416A JP 2005017416 A JP2005017416 A JP 2005017416A JP 2003178896 A JP2003178896 A JP 2003178896A JP 2003178896 A JP2003178896 A JP 2003178896A JP 2005017416 A JP2005017416 A JP 2005017416A
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秀行 赤木
Kenichi Mishina
憲一 三品
Makoto Sakanobe
真 坂廼邉
Yoshinari Ueno
能成 上野
Masataka Kuribayashi
将隆 栗林
Masafumi Ikeda
雅史 池田
Tatsuya Soga
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Abstract

【課題】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。
【解決手段】感光体11と、帯電部12と、露光部13と、現像部14と、転写部15と、回転軸およびブラシ繊維からなりそのブラシ繊維の先端を感光体11に接触させながら回転することにより、転写後の感光体11表面に残留したトナーを除去する、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、クリーニング部16が、2つのブラシローラ17_1,17_2のうちの第1のブラシローラ17_1のブラシ繊維1本あたりの先端力が、第2のブラシローラ17_2のブラシ繊維1本あたりの先端力よりも大きい先端力で感光体11に接触するように2つのブラシローラを配置した。
【選択図】 図2

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×φ×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/mm
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×φ×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/mm
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実施例について説明する。
[実施例1]
この実施例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:1×10Ω、毛足長さ:4mm、繊維密度:31本/mm、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:1×10Ω、曲げ弾性率(JIS K7203):100MPa、磨耗量(JIS K6902):2mg、ロックウェル硬度(JIS K7202、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:1×10Ω、毛足長さ:4mm、繊維密度:232.5本/mm、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:1×10Ω、曲げ弾性率(JIS K7203):100MPa、磨耗量(JIS K6902):2mg、ロックウェル硬度(JIS K7202、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

Claims (5)

  1. 所定の方向に回転する感光体と、該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、該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、回転軸および該回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維からなり該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、該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、
    前記クリーニング部が、前記2つのブラシローラのうちの前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、前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前記感光体に接触するように前記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画像形成装置。
  2. 前記クリーニング部が、前記各ブラシローラに接触しながら回転することにより、該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ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記ブラシ繊維は導電性を有するものであり、
    前記2つのブラシローラのうちの前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前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、前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前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ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記感光体が、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ることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  5. 前記感光体が、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ることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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