JPH08248849A

JPH08248849A - クリーニング装置

Info

Publication number: JPH08248849A
Application number: JP4863695A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Mishina; 憲一三品; Hidekazu Hirose; 英一廣瀬
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】従来に比べクリーニング性能を向上させたクリ
ーニング装置を提供する。【構成】クリーニング装置２０に、クリーニング用ブラ
シ２２よりも有機感光体１０の回転方向上流側であって
かつ図示しない転写装置よりも有機感光体１０の回転方
向下流側に配置されたブラシ２６と、直流電圧及び交流
電圧を互いに重畳させてこのブラシ２６に印加する直流
電源２８及び交流電源３０を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機や電子
写真プリンタ等、電子写真方式を採用した画像形成装置
における、転写後の像担持体に残存した現像剤を除去す
るクリーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真方式を利用した画像形
成装置が広く普及している。この電子写真方式の画像形
成装置は、通常、ドラム状に構成された像担持体（例え
ば、有機感光体）を一様に帯電し、原稿に記録された画
像の情報を担持した光を像担持体に照射することにより
この像担持体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を現
像剤（トナー）で現像してその現像像を直接にもしくは
転写ドラム等を介して用紙に転写することにより、プリ
ント（コピー）画像を得る装置である。この電子写真方
式の画像形成装置には、転写後に像担持体上に残存する
現像剤を除去するクリーニング装置が備えられている。

【０００３】クリーニング装置として最も一般的に採用
されているものは、ポリウレタン等からなるゴム部材を
像担持体表面に圧接して、像担持体表面に付着している
トナーや外添剤等を除去するブレードクリーニング装置
である。ところが周知のごとく小粒径のトナーや外添剤
をクリーニングするためには高い圧接力が必要であり、
このため、像担持体として表面の脆弱な有機感光体を使
った場合、この表面の摩耗が避けられない。有機感光体
表面の摩耗を最小限にとどめ、かつ良好なクリーニング
性能を維持させるために、内部に磁石を固定し、その外
周に回転自在な円筒状の非磁性体のスリーブを配置し、
そのスリーブに磁性キャリアを担持させてトナーと磁性
キャリアとの摩擦帯電によってトナーを静電的に除去す
る磁気ブラシ方式や、半導電性の樹脂繊維や動物の毛を
回転自在なロール状のものに植毛し、その樹脂繊維等に
トナーとは反対極性のバイアスを印加してトナーを感光
体から静電的に除去する静電ブラシ方式が提案されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】転写の際には、トナー
が感光体から被転写材（例えば用紙）に移動できるよう
に転写装置によってトナーの帯電極性とは反対の極性の
電荷が被転写材に付与される。その際、一部の電荷が被
転写材から感光体上のトナーに漏洩し、トナーの本来の
帯電極性を変化させてしまい、ブロードな帯電極性分布
となることがある。その場合、静電的にトナーを除去す
る上述したクリーニング装置では静電的な力がトナーに
十分に作用せず、クリーニング性能が低下するという問
題がある。

【０００５】この問題を解決する技術として、転写装置
よりも感光体の回転方向下流側であってかつクリーニン
グ装置よりも感光体回転方向上流側にコロトロンを配置
し、コロナ放電を利用して感光体の帯電電荷を除電した
り、感光体に残存するトナーの電荷を一様に揃える技術
が提案されている（例えば、特開昭５８−１０６５８７
号公報、特開昭６３−１５２７８号公報参照）。しか
し、この技術では、コロナ放電に伴ってＯ₃ ガスやＮＯ
_X ガスが発生し、感光体表面が劣化するなどという種々
の悪影響を感光体に及ぼすという不都合がある。またこ
の不都合を改善する技術として、上記のコロトロンに代
えてブラシを固定し、この固定されたブラシに直流電圧
を印加する技術が特開昭６３−２２３６８１号公報や特
開昭６３−２２６３８２号公報等に提案されている。し
かし、この技術ではブラシが固定されているためブラシ
を通過できなかったトナーがブラシに堆積してブラシが
汚れるという問題がある。また、ブラシが固定されてい
るためトナーが十分に撹乱されず、その分トナーと感光
体との付着力が弱まらずに十分なクリーニングができな
いという問題もある。また、固定されたブラシへは直流
電圧だけが印加されているので使用環境やブラシの汚れ
の具合いにより、均一な放電状態が得られないという問
題もある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、クリーニング
性能を従来に比べ向上させたクリーニング装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のクリーニング装置は、回転する像担持体に静電潜像
を形成し該静電潜像を現像剤を用いて現像し現像像を被
転写材に転写する画像形成装置における、転写後の像担
持体に残存する現像剤を静電的に除去するクリーニング
部材を備えたクリーニング装置において、上記現像像を
被転写材に転写する転写位置よりも上記像担持体の回転
方向下流側であってかつ上記クリーニング部材よりも上
記像担持体の回転方向上流側に配置された、上記像担持
体に摺接するロール状の回転自在なブラシと、上記クリ
ーニング部材に現像剤を静電的に吸引する電荷の極性と
は反対の極性の直流電圧を上記ブラシに印加する直流電
源とを備えたことを特徴とするものである。

【０００８】ここで、上記直流電圧に重畳させて上記ブ
ラシに交流電圧を印加する交流電源を備えることが好ま
しい。また、上記ブラシが、このブラシに付着した現像
剤を回収する回収手段を備えたものであることが好まし
い。さらに、上記ブラシが、上記像担持体の回転方向と
は反対の方向に回転するものであることが好ましい。す
なわち、ブラシと像担持体との接触領域では、両者が同
じ方向に回転することが好ましい。

【０００９】尚、上記クリーニング部材としては、公知
のものを用いることができ、例えば、内部に磁石を固定
した回転自在な非磁性体からなるスリーブの表面に磁性
キャリアを担持させトナーと磁性キャリアの摩擦帯電に
よってトナーを静電的に除去する磁気ブラシクリーニン
グ装置、半導電性の繊維をロール状のものに植毛し、こ
の繊維を像担持体に摺接させながら自在に回転する静電
ブラシクリーニング装置、上記の半導電性の繊維に代え
てポリウレタンやＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン
モノマ）などの柔らかい弾性部材をロール状のものに植
毛したクリーニング装置等が用いられる。

【００１０】

【作用】本発明のクリーニング装置では、クリーニング
部材に現像剤を静電的に吸引する電荷の極性とは反対極
性の直流電圧が、像担持体に摺接するブラシに印加され
るため、このブラシによって、像担持体に残存した現像
剤を上記クリーニング部材に現像剤を静電的に吸引する
電荷の極性とは反対の極性に揃えることができ、また、
像担持体の表面はこの像担持体に残存した現像剤と同じ
極性になり現像剤の像担持体への静電的付着力が弱めら
れる。さらに、ブラシにより現像剤が攪乱されて像担持
体への機械的付着力も弱められる。これらの結果、クリ
ーニング性能が向上し、上記クリーニング部材によって
現像剤が容易に除去される。しかも、ブラシが現像剤に
接触して現像剤を帯電させるため、コロトロンを使用し
たときのように放電に伴うＯ₃ ガスやＮＯ_X ガスの発生
がほとんどなくなり、像担持体の汚染や劣化が少ない。

【００１１】ここで、上記直流電圧に重畳させて上記ブ
ラシに交流電圧を印加する交流電源を備えた場合は、像
担持体表面の電位がほぼ直流電圧の値に収束するため、
現像剤の電荷を、クリーニング部材に現像剤を静電的に
吸引する電荷の極性とは反対の極性をもつ高い電荷量に
揃えることができ、このため、クリーニング部材によっ
て現像剤がいっそう容易に除去される。

【００１２】また、上記ブラシが、このブラシに付着し
た現像剤を回収する回収手段を備えた場合は、現像剤に
よるブラシの汚れを防止でき、長期に渡って安定して現
像剤を所定の極性に揃えることができる。この回収手段
としては、機械的なものでも静電的なものでもよい。さ
らに、上記ブラシが、上記像担持体の回転方向とは反対
の方向に回転するものである場合は、ブラシによって飛
散した現像剤はクリーニング部材に向けて飛散し、クリ
ーニング部材に静電的に付着するため、周囲の汚れを防
止できる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明のクリーニング
装置の実施例を説明する。図１は、本発明のクリーニン
グ装置の一実施例を示す模式図である。プロセススピー
ド１６０ｍｍ／ｓｅｃで矢印１０ａで示す方向に回転す
る直径８４ｍｍの有機感光体１０の表面に摺接するよう
に、クリーニング装置２０が配置されている。このクリ
ーニング装置２０には、有機感光体１０の回転方向と同
一の方向（接触領域では有機感光体１０の進行方向とは
反対の方向；矢印２２ａで示す方向）に回転するクリー
ニング用ブラシ（本発明にいうクリーニング部材の一
例）２２と、このクリーニング用ブラシ２２に＋４００
Ｖの直流バイアスを印加する直流電源２４を備えてい
る。さらに、クリーニング装置２０は、クリーニング用
ブラシ２２よりも有機感光体１０の回転方向上流側であ
ってかつ図示しない転写装置よりも有機感光体１０の回
転方向下流側に配置されたブラシ２６と、直流電圧及び
交流電圧を互いに重畳させてブラシ２６に印加する直流
電源２８及び交流電源３０を備えている。

【００１４】ブラシ２６の構成は、例えばカーボンブラ
ックをアクリル、レーヨン、ポリプロピレン、ナイロン
等に分散させた繊維状の毛２６ｂや、金属化合物の導電
層を複層構造にして単位長さ当りの電気抵抗値を１０³
から１０¹²Ω／ｃｍ程度までの範囲内にした繊維状のも
のが、バイアス印加のための例えばＳＵＳ材料からなる
導電性のシャフト２６ａの表面に導電性接着剤で固定さ
れた構成である。電気抵抗値を１０³ から１０¹²Ω／ｃ
ｍ程度までの範囲内にする理由は、１０³ Ω／ｃｍ未満
のときは電気抵抗値が低過ぎて放電しなくなり、１０¹²
Ω／ｃｍを超えると放電させるために大電圧が必要とな
りリークするおそれがあるからである。また、これらの
繊維状の毛の太さは２．５デニール〜１７デニールであ
り、ブラシ２６の外径は、例えば１０〜５０ｍｍの範囲
内である。また、ブラシ２６の毛足の長さは例えば２ｍ
ｍ〜１０ｍｍの範囲内である。

【００１５】ブラシ２６は矢印２６ｃで示す方向に有機
感光体１０に摺接しながら回転する。すなわち、そのブ
ラシ２６が有機感光体１０に摺接することにより飛散し
たトナーはクリーニング用ブラシシ２２に向けて飛散す
るようにするために、ブラシ２６の回転方向は、有機感
光体１０の回転方向に対してこの有機感光体１０との接
触領域でみて同じ方向とした。有機感光体１０の表面に
付着しているトナー１２の付着力を機械的に弱め、ブラ
シ２２でクリーニングし易くするために、ブラシ２６の
周速は有機感光体１０の周速よりも速い速度、例えば１
６０〜４８０ｍｍ／ｓｅｃの範囲内の速度である。

【００１６】また、ブラシ２６に付着したトナーを回収
する回収手段として、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）で
できた板状掻き落とし部材３２がブラシ２６に約１．５
ｍｍ干渉するように配置されている。この回収手段の形
状や材質については特に限定するものでなく、金属や樹
脂でできた丸棒状、平板状、楔状等の掻き落とし部材
に、ブラシ２６の回転に伴ってブラシ２６の毛先が機械
的に衝突することにより、トナーの掻き落とし効果が現
れるものであればよい。毛先を機械的に衝突させてトナ
ー掻き落とす方法以外にも、例えばＳＵＳ材料でできた
回転する円筒状のロールをブラシ２６に接触させ、この
ブラシ２６に印加された直流バイアスとは反対の極性で
ある直流バイアスをこの円筒状ロールに印加し静電気的
に除去する方法も適用できる。円筒状のロールの材料や
大きさ、ロールの回転数等も特に限定するものではな
い。

【００１７】次に、上記したクリーニング装置のクリー
ニング性能を調べた実験結果を示す。この実験では、カ
ーボンブラックをポリプロピレンに分散させて１０⁵ Ω
／ｃｍ程度の電気抵抗を示す１２．５デニールの繊維
を、植毛密度を約４７本／ｍｍ ² （３０，０００本／ｉ
ｎｃｈ² ）とし毛足の長さを４．５ｍｍ程度として、直
径６ｍｍのＳＵＳ製シャフトに導電性接着剤を用いて固
定し、外径１９ｍｍのブラシ２６（図１参照）を形成し
た。このブラシ２６を有機感光体１０と１ｍｍ程度干渉
した状態に摺接させながら有機感光体１０の周速１６０
ｍｍ／ｓｅｃの１．６倍の速さで回転させた。ブラシ２
６へ印加する電圧は、クリーニング用ブラシ２２に印加
する直流電圧とは逆極性である−３５０Ｖの直流電圧
（Ｖ_DC）を印加し、かつ周波数２．０ＫＨｚの交流電圧
をこの直流電圧に重畳させた。このときの有機感光体１
０の帯電電位（Ｖ_H ）を図２に示す。図２に示すように
帯電電位（Ｖ_H ）は直流電圧（Ｖ_DC）の値にほぼ収束す
るため、回転するブラシ２６を通過するトナー１２は強
制的に安定して帯電される。しかも、ブラシ２６の回転
によるトナー１２の撹乱効果とブラシ２６からの電流の
一部がトナー１２を伝わり有機感光体１０に流れ込む流
れ込み効果とのため、トナー１２と有機感光体１０とが
同じ極性となってトナー１２の有機感光体１０に対する
静電的付着力が弱められる。このときのクリーニング性
能を図３の破線に示す。尚実線は、後述する他の実験結
果を示すグラフであり、ここでは破線のグラフのみにつ
いて説明する。このクリーニング性能は、べた黒を現像
させたときのクリーニング性能を、（クリーニング用ブ
ラシ２２を通過した後の有機感光体１０の上のトナー重
量／有機感光体１０の上の転写後の残存トナー重量）×
１００％の式から求めた。図３の破線に示すように、ク
リーニングの補助としてブラシ２６を備え、交流電圧の
Ｖ_p-p を所定値以上にすることによりクリーニング性能
が向上する。

【００１８】この実験では、クリーニング用ブラシ２２
としてはブラシ２６と同じタイプのものを使用したが、
クリーニング用ブラシ２２としてはトナーをクリーニン
グする際に少なくとも静電的な力を使ってトナーを吸着
する手段を有するものであればよい。クリーニング用ブ
ラシ２２としてはブラシ２６が有効であることは、いま
まで述べてきた本発明の原理や作用等から明らかであ
る。

【００１９】図４を参照して、その他の実験結果を示
す。この実験では、ナイロンにカーボンブラックを分散
させて１０⁸ Ω／ｃｍ程度の電気抵抗値で太さ１０デニ
ールにした繊維と、ポリプロピレンを１７デニールにし
た繊維とを、植毛密度がそれぞれ５０本／ｍｍ² （約３
２０００本／ｉｎｃｈ² ）と３１本／ｍｍ² （約２００
００本／ｉｎｃｈ² ）となるように混紡して、外径を１
９ｍｍとしたブラシ２６を用い、このブラシ２６に直流
電圧（Ｖ_DC）−５００Ｖと周波数２．０ＫＨｚの交流電
圧とを重畳させて印加した。このときの有機感光体１０
の帯電電位（Ｖ_H ）を図４に示す。図４に示すように帯
電電位（Ｖ_H ）は直流電圧（Ｖ_DC）の値にほぼ収束する
ため、回転するブラシ２６を通過するトナー１２は強制
的に安定して帯電される。また、その他の条件は上記の
実験と同一条件である。この実験の結果は、図３の実線
に示すように、上記の実験結果と同様なクリーニング性
能が得られた。

【００２０】上述したように、図１に示すクリーニング
装置２０では、回転するブラシ２６によって、転写後に
残存するトナー１２を撹乱させて有機感光体１０とトナ
ー１２との機械的付着力を弱めることができると共に、
このトナー１２をクリーニング用ブラシ２２とは反対の
極性に揃えるため、ブラシ２６の下流側に配置され直流
電圧が印加されたクリーニング用ブラシ２２の静電的な
力が飛躍的に向上する。さらに、ブラシ２６は接触によ
ってトナー１２を帯電する方式であるため、放電に伴う
Ｏ₃ ガスやＮＯ_X ガスの発生量が極めて少ない。またブ
ラシ２６の構成材料が繊維状のものであるため交流印加
による振動エネルギーが小さく放電音も抑制できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のクリーニン
グ装置によれば、像担持体に残存する現像剤を所定の極
性に揃えることができ、また、現像剤の像担持体への静
電的付着力が弱められると共に、ブラシにより現像剤が
攪乱されて機械的付着力も弱められる結果、クリーニン
グ性能が向上し、クリーニング部材によって現像剤が容
易に除去される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニング装置の一実施例を示す模
式図である。

【図２】ブラシに−３５０Ｖの直流電圧（Ｖ_DC）と周波
数２．０ＫＨｚの交流電圧を重畳させて印加したときの
有機感光体の帯電電位（Ｖ_H ）を示すグラフであり、縦
軸は帯電電位（Ｖ_H ）を表し、横軸は交流電圧のＶ_p-p
を表す。

【図３】本発明の実施例のクリーニング装置のクリーニ
ング性能を示すグラフである。

【図４】ブラシに−５００Ｖの直流電圧（Ｖ_DC）と周波
数２．０ＫＨｚの交流電圧を重畳させて印加したときの
有機感光体の帯電電位（Ｖ_H ）を示すグラフであり、縦
軸は帯電電位（Ｖ_H ）を表し、横軸は交流電圧のＶ_p-p
を表す。

【符号の説明】

１０有機感光体２２クリーニング用ブラシ２６ブラシ２８直流電源３０交流電源３２板状掻き落とし部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する像担持体に静電潜像を形成し該
静電潜像を現像剤を用いて現像し現像像を被転写材に転
写する画像形成装置における、転写後の像担持体に残存
する現像剤を静電的に除去するクリーニング部材を備え
たクリーニング装置において、前記現像像を被転写材に転写する転写位置よりも前記像
担持体の回転方向下流側であってかつ前記クリーニング
部材よりも前記像担持体の回転方向上流側に配置され
た、前記像担持体に摺接するロール状の回転自在なブラ
シと、前記クリーニング部材に現像剤を静電的に吸引する電荷
の極性とは反対の極性の直流電圧を前記ブラシに印加す
る直流電源とを備えたことを特徴とするクリーニング装
置。
【請求項２】前記直流電圧に重畳させて前記ブラシに
交流電圧を印加する交流電源を備えたことを特徴とする
請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】前記ブラシが、該ブラシに付着した現像
剤を回収する回収手段を備えたものであることを特徴と
する請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項４】前記ブラシが、前記像担持体の回転方向
とは反対の方向に回転するものであることを特徴とする
請求項１，２，又は３記載のクリーニング装置。