JP2004053916A - Cleaning device and image forming apparatus using the same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cleaning device which can maintain a proper cleaning property even when a toner having a shape close to a spherical shape is used. <P>SOLUTION: The cleaning blade 16 and the cleaning brush 14 are arranged so as to be brought into contact each other. The nearest distance between a contact edge of the cleaning blade 16 brought into contact with a transfer belt 6 and the radius of the cleaning brush 14 against the contact edge is 0.5-3 mm. The amount of the reverse-rotation of the transfer belt 6 is equal to or more than the distance from the contact edge of the cleaning blade 16 to the contact point of the cleaning brush 14 with the transfer belt 6. The toner to be cleaned having the mean grain size degree of 0.90-0.99, the shape coefficient SF-1 of 120-180, SF-2 of 120-190, and the ratio Dv/Dn of 1.05-1.30 is used. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機・ファクシミリ・プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いるクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転写ベルトを用いた転写手段には、転写ベルト表面に付着する廃トナーや紙粉を除去するために、クリーニングブレードを用いたクリーニング機構を設けることが一般的である。
この種のクリーニング機構においては、転写ベルトとクリーニングブレード先端との間に紙粉等が噛み込んだ場合に、クリーニングブレードの転写ベルトへの密着が不十分となり、クリーニング不良をおこしてしまうという欠点があった。転写ベルトのクリーニング不良は、像担持体としての感光体上や転写材などの汚染を招き、画像上の汚れを引き起こす。例えば、画像面積率の低い画像を出力する場合、転写残トナーが少なく、クリーニング不良が問題となることはないが、カラー写真画像など画像面積率の高い画像を出力する場合、さらには、給紙不良等で未転写の状態の画像が感光体上に残ってしまった場合、クリーニング不良が発生しやすい。上述したクリーニング不良を頻発するようになると、更には、感光体を接触帯電させる帯電ローラ等を汚染してしまい、本来の帯電能力を発揮できなくなってしまう。
【０００３】
従来、前述のクリーニング不良を防止するため、１連の作像動作が終了した後に転写ベルトを僅かに逆転させ、クリーニングブレード先端にせき止められた紙粉・廃トナーを脱落させ、不要に紙粉がクリーニングブレード先端に堆積するのを防いでいたが、逆転時に転写ベルト上から脱落せず転写ベルト上に残った紙粉・廃トナーは、再始動時に再びクリーニングブレード先端へと寄せ戻されてしまう不具合があった。
対策として、特第０２８７７３７０号や特開平６−２５０５７３号公報の様に、ブラシ先端がクリーニングブレード当接エッジに到達するような方式が考案されているが、この様な方式ではクリーニングブラシ先端がクリーニングブレードと被クリーニング部材との間に挟まってしまうことがあるという不具合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不具合を改善させるために考え出されたものであり、紙粉等が混入した場合においても良好なクリーニング性能を維持することが出来る画像形成装置を提供することにある。
また本発明は、当然の事ながら、紙粉除去のみならず廃トナー（感光体周りで用いた場合は、リサイクルトナー）もクリーニングブレード近傍から効率的に回収することができ、クリーニングブレードとクリーニングブラシを近接させて配置することから、装置の小型化にも貢献する。
さらに、重合トナーの様な従来の粉砕トナーと比較して、ブレードクリーニング性の劣るトナーのクリーニングにおいても、廃トナー堆積によるクリーニングブレード負荷を低減できるため、効果的にブレードクリーニングができるようになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、カウンター方式のクリーニングブレードとクリーニングブラシとを有し、被クリーニング部材をクリーニングするクリーニング装置において、クリーニングブレードとクリーニングブラシは、接触した状態で配置されることを特徴とするクリーニング装置である。
請求項２に記載の本発明は、クリーニングブレードとクリーニングブラシは、被クリーニング部材に接触して配置され、被クリーニング部材に接触するクリーニングブレードの接触エッジと、該接触エッジに対するクリーニングブラシ半径の最近接距離が、０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置である。
請求項３に記載の本発明は、被クリーニング部材は逆回転機構を備え、逆回転量は、クリーニングブレードの接触エッジと、被クリーニング部材とクリーニングブラシ接触点までの距離以上であることを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング装置である。
【０００６】
請求項４に記載の本発明は、被クリーニング部材が使用するトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９であることを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置である。
請求項５に記載の本発明は、被クリーニング部材が使用するトナーは、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０であることを特徴とする請求項３または４記載のクリーニング装置である。
請求項６に記載の本発明は、被クリーニング部材が使用するトナーは、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたとき、体積平均粒径と個数平均粒径の比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか記載のクリーニング装置である。
請求項７に記載の本発明は、少なくとも、像担持体と、像担持体上に潜像を形成する露光手段と、トナーを使用して潜像を現像する現像手段と、逆回転機構を有する転写手段と、転写手段をクリーニングするクリーニング装置とを有する画像形成装置において、クリーニング装置は請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置で、転写手段は請求項１ないし６のいずれかに記載の被クリーニング部材であることを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
まず、本発明のクリーニング装置を用いた画像形成装置の構成を説明する。図１は画像形成装置の断面を示しており、像担持体である感光体１の周囲に近接あるいは接触して、感光体１上に一様な電荷を帯電させる帯電ローラ２、感光体１上に静電潜像を形成するための露光手段である露光装置３、静電潜像を顕像化してトナー像とする現像装置４、トナー像を転写紙に転写する転写ベルト６、感光体ドラム１上の残留トナーを除去するクリーニング装置８、感光体ドラム１上の残電荷を除電する除電ランプ９、帯電ローラ印加電圧及び現像のトナー濃度を制御するための光センサ１０が配置されている。また、この現像装置４にはここには図示していないトナー補給装置よりトナー補給口を介してトナーが補給される。
【０００８】
作像動作は次のように行われる。
感光体１は反時計回転方向に回転する。感光体１は除電ランプ９により除電され、表面電位が０〜−１５０Ｖの基準電位に平均化される。次に帯電ローラ２により帯電され、表面電位が−１０００Ｖ前後となる。次に露光装置３で露光され、光が照射された部分（画像部）は表面電位が０〜−２００Ｖとなる。現像装置４により現像スリーブ上のトナーが上記画像部分に付着する。トナー像が作られた感光体１は回転移動し、給紙部５より用紙先端部画像先端部とが転写ベルト６で一致するようなタイミングで転写紙が送られ、転写ベルト６で感光体１表面のトナー像が転写紙に転写される。その後転写紙は定着部７へ送られ、熱と圧力によりトナーが転写紙に融着されてコピーとして排出される。
感光体１上に残った残留トナーは感光体クリーニング装置８のブレードにより掻き落とされ、その後感光体１は除電ランプ９により残留電荷が除電されてトナーの無い初期状態となり、再び次の作像工程へ移る。
一方、転写ベルト６上に残った残留トナーや紙粉等の異物は、転写ベルトクリーニング部Ａで掻き落とされる。
【０００９】
転写ベルト６は、支持ローラ１１、１２により張架され、感光体１との当接部下流には、転写紙を除電して転写ベルト６から分離させるための転写紙除電装置１３が設けられている。
転写ベルトクリーニング部Ａは、本発明のクリーニング装置を設けた部分である。クリーニングブラシ１４とクリーニングブレード１６が転写ベルト６に対して当接している。
転写ベルト６は逆回転機構を備え、一連の作像動作が終了すると僅かに逆回転し、クリーニングブレード１６のエッジに溜まった残留トナーや紙粉等を脱落させる。
【００１０】
図２に図１中のＡ部詳細図を示す。前述したように、クリーニングブラシ１４はクリーニングブレード１６に接触している。
クリーニングブレード１６の転写ベルト６への当接エッジとクリーニングブラシ１４外径との距離Ｌ１は、０．５〜３ｍｍに設定されている。
この距離関係において、下限の０．５ｍｍはクリーニングブラシ１４がクリーニングブレード１６へ噛み込まない為に必要最小限の距離であり、上限の３ｍｍは後述する逆転動作による廃トナーや紙粉再回収が実用レベルで行える範囲を指し示す。
また、クリーニングブレード１６の転写ベルト６への当接エッジと、転写ベルト６とクリーニングブラシ１４接触点との距離Ｌ２は、転写ベルト６の逆回転距離を超えない範囲となるように設定されている。
【００１１】
この様な構成により、クリーニングブラシ１４がクリーニングブレード１６と転写ベルト６の間に挟まることなく、クリーニングブレード１６エッジ部に堆積する廃トナーや紙粉を効率的に除去できる。
また、クリーニングブレード１６のエッジ部に堆積する廃トナー量を抑え、クリーニングブレード１６への負荷を低減できるため、従来ブレードではクリーニング困難とされていた重合トナーのクリーニングも効果的に行なうことができる。
また、クリーニングブレード１６の転写ベルト６への当接エッジとクリーニングブラシ１４外径との間に距離Ｌ１を設けたことにより出来る、クリーニングブラシ死角１７にたまった廃トナーや紙粉は、機械停止時の逆転動作によりクリーニングブラシ１４へと送り返されて再度回収される。
【００１２】
次に、本発明のクリーニング装置がクリーニングするトナーについて説明する。
トナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９で、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０である。また、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたとき、体積平均粒径と個数平均粒径の比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０である。
これらの条件を満たすトナーは球形形状をなし、帯電量の安定性や転写性には優れているが、従来技術ではクリーニングしにくかったトナーであり、本発明のクリーニング装置はこのようなトナーを使用する被クリーニング部材に対して優れた効果を発揮する。
【００１３】
円形度とは、トナーの形状を表すパラメータの一つである。
円形度の計測方法としては、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２１００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとした懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。
この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９０〜０．９９のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効である。より好ましくは、平均円形度が０．９３〜０．９７で円形度が０．９４未満の粒子が１０％以下である。平均円形度が０．９０未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状のトナーでは、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。また、平均円形度が０．９９を越えた場合、ブレードクリーニングなどを採用しているシステムでは、感光体上および転写ベルトなどのクリーニング不良が発生し、画像上の汚れを引き起こす。
【００１４】
形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、トナーの形状を表すパラメータの一つであり、粉体工学の分野では馴染みのパラメータである。
ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、図３に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−１は、次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。
ＳＦ−１の値が１００の場合には、物質の形状が真球状となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど、物質の形状は不定形となる。
【００１５】
また、形状係数ＳＦ−２は、図４に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じたときの値で表される。
つまり、形状係数ＳＦ−２は、次式、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
で定義されるものである。
ＳＦ−２の値が１００の場合には、物質の表面に凹凸が存在しないことになり、ＳＦ−２の値が大きくなるほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。
なお、本発明の実施の形態では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
【００１６】
トナーの形状が球形に限りなく近づく（ＳＦ−１、ＳＦ−２ともに１００に近づく）と、転写効率が高くなる。これは、形状効果によりトナー粒子と該トナー粒子と接触するモノ（トナー粒子同士、感光体等）との間では点接触しかしないために、トナー流動性が高まったり、感光体等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、転写電界の影響を受けやすくなるためと考えられる。
一方、トナーの形状が球形に近づくと、機械的なクリーニング、特にブレードクリーニング等に対して不利に働く。このことは上述したように、トナー流動性が高まったり、像担持体　等に対する吸着力（鏡映力）が弱まって、クリーニング部材と像担持体との僅かな間隙を容易にトナーが通過してしまう。よってクリーニング性の面からは、トナーの形状としては、ある程度　異形化（ＳＦ−１の値が１００より大きくなる方向）していたり、ある程度　凸凹（ＳＦ−２の値が１００より大きくなる方向）していた方が好ましい。
【００１７】
また、体積平均粒径（Ｄｖ）／個数平均粒径（Ｄｎ）とは、トナーの粒度分布を表すパラメータの一つである。
トナーのＤｖが　４〜８μｍであり、Ｄｎとの比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０、好ましくは１．１０〜１．２５であると、トナーの粒度分布が狭くなるため、現像時、画像パターンに応じたトナー粒径を持つトナー粒子が選択的に現像されるといった選択現像現象が発生しにくくなり、常時、安定した画像を形成することができる。
また、トナーリサイクルシステムを塔載している場合、転写されにくい小サイズのトナー粒子が量的に多くリサイクルされることになるが、もともとトナーの粒度分布が狭いため、上述した作用を受けにくく、このことからも常時、安定した画像を形成することができる。
さらに、二成分現像剤においては、長期にわたるトナーの収支が行われても、現像剤中のトナー粒子径の変動が少なくなり、現像装置における長期の攪拌においても、良好で安定した現像性が得られる。
一成分現像剤として用いた場合においても、トナーの収支が行われても、トナーの粒子径の変動が少なくなると共に、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着がなく、現像装置の長期の使用においても、良好で安定した現像性及び画像が得られる。
【００１８】
一般的には、トナーの粒子径は小さければ小さい程、高解像で高画質の画像を得る為に有利であると言われているが、逆に転写性やクリーニング性に対しては不利である。また、上記範囲よりも体積平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させたり、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラーへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化する為のブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。また、これらの現象は微粉の含有率が上記範囲より多いトナーにおいても同様である。
逆に、トナーの粒子径が上記範囲よりも大きい場合には、高解像で高画質の画像を得ることが難しくなると共に、現像剤中のトナーの収支が行われた場合にトナーの粒子径の変動が大きくなる場合が多い。また、体積平均粒子径／個数平均粒子径　が１．３０よりも大きい場合も同様であることが明らかとなった。
また、体積平均粒子径／個数平均粒子径　が１．０５より小さい場合には、トナーの挙動の安定化、帯電量の均一化の面から好ましい面もあるが、細線部分を小サイズ粒子で現像、一方、ベタ画像を大サイズ粒子を中心に現像するといったトナー粒径による機能分離ができにくくなるため、かえって好ましくない。
【００１９】
トナー粒径の測定方法としてはコールターカウンター法が一般的であり、トナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
まず、電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの体積平均粒径（Ｄｖ）、個数平均粒径（Ｄｎ）を求めることができる。
チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００μｍ以上乃至４０．３０μｍ未満の粒子を対象とする。
【００２０】
以上、本発明を転写ベルトのクリーニング装置を実施形態として説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体ドラム・ベルト等のクリーニング装置として同様な構成動作を行うことで同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、残留トナーや紙粉等を効率的に回収し、良好なクリーニング性能を維持することが可能なクリーニング装置を提供することができる。
また、球形形状に近くクリーニングしにくいトナーを使用した場合でも、廃トナー堆積によるクリーニングブレード負荷を低減可能なクリーニング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニング装置を用いる画像形成装置の概略構成図である。
【図２】クリーニング装置のクリーニング部を示す図である。
【図３】形状係数ＳＦ−１の算出方法について説明するための図である。
【図４】形状係数ＳＦ−２の算出方法について説明するための図である。
【符号の説明】
１　感光体
２　帯電ローラ
３　露光装置
４　現像装置
５　給紙部
６　転写ベルト
７　定着部
８　感光体クリーニング装置
９　除電ランプ
１０　光センサ
１１、１２　支持ローラ
１３　転写紙除電装置
１４　クリーニングブラシ
１６　クリーニングブレード
１７　クリーニングブラシ死角
Ａ　転写ベルトクリーニング部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cleaning device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, and the like.
[0002]
[Prior art]
In general, a transfer unit using a transfer belt is provided with a cleaning mechanism using a cleaning blade in order to remove waste toner and paper dust attached to the surface of the transfer belt.
This type of cleaning mechanism has the disadvantage that if paper dust or the like is caught between the transfer belt and the tip of the cleaning blade, the cleaning blade will not adhere sufficiently to the transfer belt, resulting in poor cleaning. there were. Improper cleaning of the transfer belt causes contamination on a photosensitive member as an image carrier, a transfer material, and the like, and causes stain on an image. For example, when an image with a low image area ratio is output, the amount of residual toner is small, and there is no problem with cleaning failure. If an untransferred image remains on the photoreceptor due to a defect or the like, defective cleaning is likely to occur. If the above-described cleaning failure occurs frequently, the charging roller that contacts and charges the photoreceptor is contaminated, and the original charging ability cannot be exhibited.
[0003]
Conventionally, in order to prevent the above-described cleaning failure, after a series of image forming operations is completed, the transfer belt is slightly reversely rotated to drop paper dust and waste toner dammed to the tip of the cleaning blade, and unnecessary paper dust is generated. Although it prevented the accumulation at the tip of the cleaning blade, the paper dust and waste toner remaining on the transfer belt without falling off from the transfer belt during reverse rotation were returned to the tip of the cleaning blade again when restarted. was there.
As a countermeasure, a method has been devised in which the tip of the brush reaches the cleaning blade contact edge as disclosed in Japanese Patent Publication No. 0287370 or JP-A-6-250573. In such a method, the tip of the cleaning brush is cleaned. There is a problem that the blade may be caught between the blade and the member to be cleaned.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to improve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of maintaining good cleaning performance even when paper dust or the like is mixed.
Further, naturally, the present invention can efficiently collect not only paper dust but also waste toner (recycled toner when used around the photoreceptor) from the vicinity of the cleaning blade. Since the devices are arranged close to each other, it contributes to downsizing of the device.
Furthermore, even when cleaning toner having poor blade cleaning properties as compared with conventional pulverized toner such as polymerized toner, the load on the cleaning blade due to accumulation of waste toner can be reduced, and blade cleaning can be performed effectively.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 has a counter type cleaning blade and a cleaning brush, and in a cleaning device for cleaning a member to be cleaned, the cleaning blade and the cleaning brush are in contact with each other. A cleaning device, wherein the cleaning device is arranged in a state.
According to a second aspect of the present invention, the cleaning blade and the cleaning brush are disposed in contact with the member to be cleaned, and the contact edge of the cleaning blade that contacts the member to be cleaned, and the closest cleaning brush radius to the contact edge. 2. The cleaning device according to claim 1, wherein the distance is 0.5 to 3 mm.
According to a third aspect of the present invention, the member to be cleaned includes a reverse rotation mechanism, and the amount of reverse rotation is equal to or greater than the distance between the contact edge of the cleaning blade and the contact point between the member to be cleaned and the cleaning brush. The cleaning device according to claim 1 or 2, wherein
[0006]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the cleaning apparatus according to the third aspect, wherein the toner used by the member to be cleaned has an average circularity of 0.90 to 0.99.
According to a fifth aspect of the present invention, the toner used by the member to be cleaned has a shape factor SF-1 of 120 to 180 and a shape factor SF-2 of 120 to 190. Or the cleaning device according to 4.
According to a sixth aspect of the present invention, when the volume average particle diameter is Dv (μm) and the number average particle diameter is Dn (μm), the toner used by the member to be cleaned has a volume average particle diameter and a number average particle diameter. 6. The cleaning device according to claim 3, wherein the diameter ratio Dv / Dn is 1.05 to 1.30.
The present invention according to claim 7 includes at least an image carrier, an exposure unit that forms a latent image on the image carrier, a developing unit that develops the latent image using toner, and a reverse rotation mechanism. In an image forming apparatus having a transfer unit and a cleaning device for cleaning the transfer unit, the cleaning device is the cleaning device according to any one of claims 1 to 6, and the transfer unit is any one of the claims 1 to 6. The image forming apparatus is a member to be cleaned.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of an image forming apparatus using the cleaning device of the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross section of the image forming apparatus, in which a charging roller 2 for uniformly charging the photosensitive member 1 close to or in contact with the periphery of a photosensitive member 1 serving as an image carrier, Exposure device 3, which is an exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface, developing device 4, which visualizes the electrostatic latent image to form a toner image, transfer belt 6, which transfers the toner image to transfer paper, and photosensitive drum 1, a cleaning device 8 for removing residual toner on the photosensitive drum 1, a charge removing lamp 9 for removing residual charge on the photosensitive drum 1, and an optical sensor 10 for controlling a voltage applied to a charging roller and a toner concentration for development. Further, toner is supplied to the developing device 4 from a toner supply device (not shown) through a toner supply port.
[0008]
The image forming operation is performed as follows.
The photoconductor 1 rotates counterclockwise. The photoconductor 1 is neutralized by the neutralization lamp 9, and its surface potential is averaged to a reference potential of 0 to -150V. Next, it is charged by the charging roller 2, and the surface potential becomes around -1000V. Next, the portion (image portion) exposed by the exposure device 3 and irradiated with light has a surface potential of 0 to -200V. The developing device 4 causes the toner on the developing sleeve to adhere to the image portion. The photoreceptor 1 on which the toner image is formed is rotated, and the transfer paper is sent from the paper supply unit 5 at a timing such that the leading end of the paper coincides with the leading end of the image on the transfer belt 6. The toner image on the surface is transferred to the transfer paper. Thereafter, the transfer paper is sent to the fixing unit 7, where the toner is fused to the transfer paper by heat and pressure and discharged as a copy.
The residual toner remaining on the photoreceptor 1 is scraped off by the blade of the photoreceptor cleaning device 8, after which the residual charge of the photoreceptor 1 is removed by the discharge lamp 9, and the photoreceptor 1 is in an initial state without toner. Move to
On the other hand, foreign matters such as residual toner and paper powder remaining on the transfer belt 6 are scraped off by the transfer belt cleaning unit A.
[0009]
The transfer belt 6 is stretched by support rollers 11 and 12, and a transfer paper discharging device 13 for discharging the transfer paper and separating the transfer paper from the transfer belt 6 is provided downstream of the contact portion with the photoconductor 1. I have.
The transfer belt cleaning section A is a section provided with the cleaning device of the present invention. The cleaning brush 14 and the cleaning blade 16 are in contact with the transfer belt 6.
The transfer belt 6 has a reverse rotation mechanism. When a series of image forming operations is completed, the transfer belt 6 slightly reversely rotates, and removes residual toner, paper dust, and the like accumulated on the edge of the cleaning blade 16.
[0010]
FIG. 2 shows a detailed view of a portion A in FIG. As described above, the cleaning brush 14 is in contact with the cleaning blade 16.
The distance L1 between the contact edge of the cleaning blade 16 with the transfer belt 6 and the outer diameter of the cleaning brush 14 is set to 0.5 to 3 mm.
In this distance relationship, the lower limit of 0.5 mm is a minimum distance necessary for the cleaning brush 14 not to bite into the cleaning blade 16, and the upper limit of 3 mm is for practically collecting waste toner and paper dust by a reversing operation described later. Indicates the range that can be performed at the level.
The distance L2 between the contact edge of the cleaning blade 16 with the transfer belt 6 and the contact point of the transfer belt 6 with the cleaning brush 14 is set so as not to exceed the reverse rotation distance of the transfer belt 6. .
[0011]
With such a configuration, waste toner and paper dust deposited on the edge of the cleaning blade 16 can be efficiently removed without the cleaning brush 14 being caught between the cleaning blade 16 and the transfer belt 6.
Further, since the amount of waste toner accumulated on the edge of the cleaning blade 16 can be suppressed and the load on the cleaning blade 16 can be reduced, the cleaning of the polymerized toner, which has been difficult to clean with the conventional blade, can be effectively performed.
Further, waste toner and paper dust accumulated in the blind spot 17 of the cleaning brush due to the distance L1 provided between the abutting edge of the cleaning blade 16 on the transfer belt 6 and the outer diameter of the cleaning brush 14 can be removed when the machine is stopped. Is sent back to the cleaning brush 14 by the reverse rotation operation and is collected again.
[0012]
Next, the toner to be cleaned by the cleaning device of the present invention will be described.
The toner has an average circularity of 0.90 to 0.99, a shape factor SF-1 of 120 to 180, and a shape factor SF-2 of 120 to 190. When the volume average particle diameter is Dv (μm) and the number average particle diameter is Dn (μm), the ratio Dv / Dn of the volume average particle diameter to the number average particle diameter is 1.05 to 1.30.
A toner satisfying these conditions has a spherical shape and is excellent in stability of charge amount and transferability, but is a toner that is difficult to clean in the conventional technology, and the cleaning device of the present invention uses such a toner. It exerts an excellent effect on the member to be cleaned.
[0013]
The circularity is one of the parameters representing the shape of the toner.
As a method of measuring the circularity, it can be measured as an average circularity by a flow-type particle image analyzer FPIA-2100 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). As a specific measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonic acid salt, is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of water from which impurity solids have been removed in a container, and the measurement is further performed. Add about 0.1-0.5 g of sample. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment for about 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser, and the suspension having a dispersion liquid concentration of 3000 to 10,000 / μl is passed through the detection zone on the flat plate. An optical detection zone technique for optically detecting and analyzing a particle image with a CCD camera is appropriate.
A toner having an average circularity of 0.90 to 0.99, which is a value obtained by dividing the perimeter of an equivalent circle having the same projected area obtained by this method by the perimeter of the actual particles, has high density and reproducibility with an appropriate density. This is effective for forming a perfect image. More preferably, particles having an average circularity of 0.93 to 0.97 and a circularity of less than 0.94 are 10% or less. With an irregularly shaped toner having an average circularity of less than 0.90 and too far from a sphere, satisfactory transferability and high quality images free of dust cannot be obtained. Further, when the average circularity exceeds 0.99, in a system employing blade cleaning or the like, poor cleaning of the photoreceptor and the transfer belt occurs to cause stain on an image.
[0014]
The shape factors SF-1 and SF-2 are one of the parameters representing the shape of the toner, and are familiar parameters in the field of powder engineering.
The shape factor SF-1 here is a value indicating the ratio of the roundness of the shape of the spherical material as shown in FIG. 3, and is the maximum value of the elliptical figure formed by projecting the spherical material on a two-dimensional plane. It is expressed by a value obtained by dividing the square of the length MXLNG by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
That is, the shape factor SF-1 is given by the following equation:
SF-1 = {(MXLNG) ² / AREA} × (100π / 4)
Is defined by
When the value of SF-1 is 100, the shape of the material becomes a true sphere, and as the value of SF-1 increases, the shape of the material becomes more amorphous.
[0015]
Further, as shown in FIG. 4, the shape factor SF-2 is a numerical value indicating the ratio of the unevenness of the shape of the substance, and the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the substance on the two-dimensional plane is represented by the area of the figure. It is expressed by a value obtained by dividing by AREA and multiplying by 100 / 4π.
That is, the shape factor SF-2 is given by the following equation:
SF-2 = {(PERI) ² / AREA} × (100 / 4π)
Is defined by
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the surface of the material. As the value of SF-2 increases, the unevenness on the surface of the material becomes more prominent.
In the embodiment of the present invention, a toner image is randomly sampled 100 times using an FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information is sent to an image analyzer (LUSEX3) manufactured by Nireco. It is calculated by the above equation after introducing and analyzing.
[0016]
When the shape of the toner approaches the spherical shape as much as possible (for both SF-1 and SF-2 approach 100), the transfer efficiency increases. This is because there is only a point contact between the toner particles and the object (toner particles, photoreceptor, etc.) that comes into contact with the toner particles due to the shape effect. This is considered to be due to the fact that the mirror image power is weakened and becomes susceptible to the transfer electric field.
On the other hand, when the shape of the toner approaches a sphere, it is disadvantageous for mechanical cleaning, particularly blade cleaning. This means that, as described above, the fluidity of the toner is increased, and the attraction force (mirror force) to the image carrier or the like is weakened, so that the toner easily passes through a slight gap between the cleaning member and the image carrier. I will. Therefore, from the viewpoint of cleaning properties, the shape of the toner is somewhat deformed (in a direction in which the value of SF-1 is larger than 100) or uneven to some extent (in a direction in which the value of SF-2 is larger than 100). Is preferred.
[0017]
Further, the volume average particle diameter (Dv) / number average particle diameter (Dn) is one of the parameters representing the particle size distribution of the toner.
When the Dv of the toner is 4 to 8 μm and the ratio Dv / Dn to Dn is 1.05 to 1.30, preferably 1.10 to 1.25, the particle size distribution of the toner becomes narrow, so In addition, a selective development phenomenon in which toner particles having a toner particle diameter corresponding to an image pattern are selectively developed is less likely to occur, and a stable image can be always formed.
In addition, when a toner recycling system is installed, small-sized toner particles that are difficult to be transferred are quantitatively recycled in a large amount.However, since the particle size distribution of the toner is originally narrow, it is difficult to receive the above-described effects, Therefore, a stable image can be always formed.
Furthermore, in the case of the two-component developer, even when the toner balance is performed for a long period, the fluctuation of the toner particle diameter in the developer is reduced, and good and stable developability can be obtained even when the developing device is stirred for a long time. Can be
Even when the toner is used as a one-component developer, even if the toner balance is performed, the fluctuation of the particle diameter of the toner is reduced, and the filming of the toner to the developing roller and the blade for thinning the toner are performed. There is no fusion of the toner to the members such as, and good and stable developability and images can be obtained even when the developing device is used for a long period of time.
[0018]
In general, it is said that the smaller the particle size of the toner, the more advantageous it is to obtain a high-resolution and high-quality image, but it is disadvantageous for transferability and cleaning performance. is there. Further, when the volume average particle size is smaller than the above range, in a two-component developer, the toner is fused to the surface of the carrier in a long-term stirring in the developing device, and the charging ability of the carrier is reduced, or as a one-component developer. When the toner is used, filming of the toner on the developing roller and fusion of the toner to a member such as a blade for thinning the toner are likely to occur. Further, these phenomena are the same even in a toner having a fine powder content higher than the above range.
Conversely, if the particle size of the toner is larger than the above range, it is difficult to obtain a high-resolution image with high resolution, and the particle size of the toner in the case where the balance of the toner in the developer is performed. In many cases. It was also found that the same applies when the volume average particle diameter / number average particle diameter is larger than 1.30.
When the ratio (volume average particle diameter) / (number average particle diameter) is smaller than 1.05, there is a preferable surface in terms of stabilizing the behavior of the toner and making the charge amount uniform. On the other hand, it is difficult to separate functions based on the toner particle size, such as developing a solid image mainly with large-sized particles, which is not preferable.
[0019]
A Coulter counter method is generally used as a method for measuring the toner particle size, and a Coulter Counter TA-II or Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter Co., Ltd.) can be used as a device for measuring the particle size distribution of toner particles. The measurement method is described below.
First, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution. Here, the electrolyte is prepared by preparing an approximately 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter Inc.) can be used. Here, 2 to 20 mg of the measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and the number of the toner particles or the toner are measured by the measuring device using a 100 μm aperture as an aperture. Calculate volume distribution and number distribution. From the obtained distribution, the volume average particle diameter (Dv) and the number average particle diameter (Dn) of the toner can be obtained.
As channels, 2.00 to less than 2.52 μm; 2.52 to less than 3.17 μm; 3.17 to less than 4.00 μm; 4.00 to less than 5.04 μm; 5.04 to less than 6.35 μm; 8.35 to less than 8.00 μm; 8.00 to less than 10.08 μm; 10.08 to less than 12.70 μm; 12.70 to less than 16.00 μm; 16.00 to less than 20.20 μm; Less than 40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; using 13 channels of 32.00 to less than 40.30 μm, and targeting particles having a particle size of 2.00 μm or more to less than 40.30 μm.
[0020]
As described above, the present invention has been described using the transfer belt cleaning device as an embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the same configuration operation is performed as a cleaning device for a photosensitive drum, a belt, and the like. It goes without saying that a special effect can be obtained.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a cleaning device capable of efficiently collecting residual toner and paper dust and maintaining good cleaning performance.
Further, it is possible to provide a cleaning device capable of reducing the load on the cleaning blade due to the accumulation of waste toner even when a toner having a spherical shape and difficult to clean is used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus using a cleaning device of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a cleaning unit of the cleaning device.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating a shape factor SF-1.
FIG. 4 is a diagram for explaining a calculation method of a shape factor SF-2.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 photoconductor 2 charging roller 3 exposing device 4 developing device 5 paper feeding unit 6 transfer belt 7 fixing unit 8 photoconductor cleaning device 9 static elimination lamp 10 optical sensor 11, 12 support roller 13 transfer paper static eliminator 14 cleaning brush 16 cleaning blade 17 Cleaning Brush Blind Spot A Transfer Belt Cleaning Section

Claims (7)

カウンター方式のクリーニングブレードとクリーニングブラシとを有し、被クリーニング部材をクリーニングするクリーニング装置において、
クリーニングブレードとクリーニングブラシは、接触した状態で配置される
ことを特徴とするクリーニング装置。In a cleaning device that has a counter-type cleaning blade and a cleaning brush and cleans a member to be cleaned,
A cleaning device, wherein the cleaning blade and the cleaning brush are arranged in contact with each other. クリーニングブレードとクリーニングブラシは、被クリーニング部材に接触して配置され、
被クリーニング部材に接触するクリーニングブレードの接触エッジと、該接触エッジに対するクリーニングブラシ半径の最近接距離が、０．５〜３ｍｍである
ことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。The cleaning blade and the cleaning brush are arranged in contact with the member to be cleaned,
2. The cleaning device according to claim 1, wherein the closest distance between the contact edge of the cleaning blade that contacts the member to be cleaned and the radius of the cleaning brush with respect to the contact edge is 0.5 to 3 mm. 被クリーニング部材は逆回転機構を備え、逆回転量は、クリーニングブレードの接触エッジと、被クリーニング部材とクリーニングブラシ接触点までの距離以上である
ことを特徴とする請求項１または２記載のクリーニング装置。3. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the member to be cleaned includes a reverse rotation mechanism, and the amount of reverse rotation is equal to or greater than a distance between a contact edge of the cleaning blade and a contact point between the member to be cleaned and the cleaning brush. . 被クリーニング部材が使用するトナーは、平均円形度が０．９０〜０．９９である
ことを特徴とする請求項３記載のクリーニング装置。4. The cleaning device according to claim 3, wherein the toner used by the member to be cleaned has an average circularity of 0.90 to 0.99. 被クリーニング部材が使用するトナーは、形状係数ＳＦ−１が１２０〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１２０〜１９０である
ことを特徴とする請求項３または４記載のクリーニング装置。5. The cleaning device according to claim 3, wherein the toner used by the member to be cleaned has a shape factor SF-1 of 120 to 180 and a shape factor SF-2 of 120 to 190. 被クリーニング部材が使用するトナーは、体積平均粒径をＤｖ（μｍ）、個数平均粒径をＤｎ（μｍ）としたとき、体積平均粒径と個数平均粒径の比Ｄｖ／Ｄｎが１．０５〜１．３０である
ことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか記載のクリーニング装置。When the volume average particle diameter is Dv (μm) and the number average particle diameter is Dn (μm), the ratio Dv / Dn of the volume average particle diameter to the number average particle diameter of the toner used by the member to be cleaned is 1.05. The cleaning device according to any one of claims 3 to 5, wherein the number is from 1.30 to 1.30. 少なくとも、像担持体と、像担持体上に潜像を形成する露光手段と、トナーを使用して潜像を現像する現像手段と、逆回転機構を有する転写手段と、転写手段をクリーニングするクリーニング装置とを有する画像形成装置において、
クリーニング装置は請求項１ないし６のいずれかに記載のクリーニング装置で、転写手段は請求項１ないし６のいずれかに記載の被クリーニング部材である
ことを特徴とする画像形成装置。At least an image carrier, an exposure device for forming a latent image on the image carrier, a developing device for developing the latent image using toner, a transfer device having a reverse rotation mechanism, and a cleaning device for cleaning the transfer device And an image forming apparatus having
7. An image forming apparatus, wherein the cleaning device is the cleaning device according to claim 1, and the transfer unit is the member to be cleaned according to any one of claims 1 to 6.

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