JP2007240899A - クリーニング装置、並びにこれを備えるプロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】感光体2Yの表面に付着しているトナーを自らの表面に転移させて、感光体2Yの表面からトナーを除去するクリーニングブラシ102Yを有するクリーニング装置100Yであって、クリーニングブラシ102Yに接触するように配設された回収ローラ105Yと、これに極性の反転を繰り返す交流電圧を印加する交流電圧印加手段とを有し、回収ローラ105Yとクリーニング102Yとの間に放電を生じせしめながらクリーニングブラシ102Yを回転させることで、正電荷を保持する正電荷保持領域と、負電荷を保持する負電荷保持領域との両方を、クリーニングブラシ102Yに形成する。かかる構成では、トナーに対する電荷注入を回避しながら、正規極性トナー粒子及び逆帯電性トナー粒子の両方をクリーニングすることが可能になった。
【選択図】図6
Description
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記クリーニング部材として、上記保持手段に回転可能に保持される軸部材と、該軸部材の周面に立設せしめられた複数の起毛とを有するクリーニングブラシを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1のクリーニング装置において、上記クリーニング部材として、上記保持手段に回転可能に保持されるクリーニングローラを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかのクリーニング装置において、上記電極部材を上記クリーニング部材に接触させたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記電極部材として、回転可能に保持されるローラ部材を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記クリーニング部材として、上記クリーニングブラシを用いるとともに、上記電極部材として、板状又はフィルム状のものを用い、該電極部材を該クリーニングブラシに食い込ませたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項4のクリーニング装置において、上記クリーニング部材として、上記クリーニングブラシを用いるとともに、上記電極部材として、該クリーニングブラシの回転軸線方向に延在するように配設された糸状のものを用い、該電極部材を該クリーニングブラシに食い込ませたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、像担持体の無端移動する表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た該表面に付着しているトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置における、少なくとも該像担持体と該クリーニング手段とを1つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、像担持体の無端移動する表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た該表面に付着しているトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の画像形成装置において、上記トナーとして、粒子の形状係数SF1が100〜150であるものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項9又は10の画像形成装置において、上記像担持体として、アモルファスシリコンを含有する表面層を被覆したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項9又は10の画像形成装置において、上記像担持体として、主材中に粉末状の分散剤が分散せしめられた材料からなる表面層を被覆したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項9又は10の画像形成装置において、上記像担持体として、架橋型の高分子材料を含有する表面層を被覆したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項9又は10の画像形成装置において、上記像担持体として、ポリアリレート樹脂、あるいはこれを主材とする材料、からなる表面層を被覆したものを用いたことを特徴とするものである。
また、クリーニング部材と、交流電圧が印加される電極部材との間の放電によってクリーニング部材に正電荷保持領域及び負電荷保持領域を形成するので、クリーニング部材に高電圧を印加する必要がなくなる。かかる構成では、クリーニング部材に高電圧を印加していた特許文献2に記載の画像形成装置に比べて、クリーニング部材から像担持体表面上のトナーへの電荷注入を抑える。そして、これにより、正規極性トナー粒子や逆帯電トナー粒子をより確実に像担持体表面からクリーニング部材表面に転移させる。
以上の結果、重合法によるトナーを従来よりも確実にクリーニングすることができる。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図のプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の4つの作像プロセス部1Y,C,M,Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY,C,M,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。Yトナー像を生成するためのY用の作像プロセス部1Yを例にすると、これは図2に示すような構成になっている。そして、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる感光体2Yの周囲に、クリーニング装置100Y、除電手段3Y、帯電ローラ4Y、光書込装置5Y、現像装置6Yなどを有している。
図3は、本プリンタにおけるY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。同図において、クリーニング装置100Yは、高圧電源回路101Y、クリーニングブラシ102Y、回収ローラ105Y、スクレーパ106Y、搬送コイル107Y等を有している。
・起毛材質:導電性ポリエステル
・起毛原糸抵抗:108[Ω・cm]
・植毛密度:10[万本/inch2]
・起毛長さ:5[mm]
・電気的接続:フロート
・ローラ材質:ステンレス
・ローラ直径:10[mm]
回収ローラ105Yに対する当接角度:20[°]
回収ローラに対する喰い込み量:1[mm]
材質:ポリウレタンゴム
交流成分のVp-p電圧:1.2[kV]
交流成分の周波数:200[Hz]
直流成分の電圧:−150[V]
[第1変形例]
図4は、第1変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、像担持体たる感光体を1つだけ備えている。この感光体2の回りには、クリーニング装置100、除電手段3、帯電ローラ4、光書込装置5、4つの現像装置6Y,C,M,Kが配設されている。
第2変形例に係るプリンタでは、Y,C,M,K用の各色の作像プロセス部がそれぞれ、作像プロセス部を構成する各種部材を1つのユニットとして共通のケーシングに支持しており、プリンタ本体に対して一体的に着脱されるプロセスユニットになっている。
図6は、第3変形例に係るプリンタにおけるY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。同図において、クリーニング装置100Yは、クリーニング部材たるクリーニングローラ108Y、掻き取りブレード109Y、放電ローラ110Y、搬送コイル107Yなどを有している。
・表面層を形成する被覆チューブの材質:絶縁性PFAチューブ
・被覆チューブの厚み:15[μm]
・ローラ基体:ステンレスローラ
・電気的接続:フロート
交流成分のVp-p電圧:1.4[kV]
交流成分の周波数:200[Hz]
直流成分の電圧:−100[V]
図7は、第4変形例に係るプリンタにおけるY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。電極部材として板状の電極板111Yを有する点、及び、スクレーパ(106Y)を有していない点、の2点が実施形態に係るプリンタと異なっている。
・起毛材質:導電性ポリエステル
・起毛原糸抵抗:108[Ω・cm]
・植毛密度:10[万本/inch2]
・起毛長さ:5[mm]
・電気的接続:フロート
・材質:導電性ポリエチレンテレフタレート
・厚み:200[μm]
・ブラシに対する喰い込み量1[mm]
・交流成分のVp-p電圧:1.0[kV]
・交流成分の周波数:200[Hz]
・直流成分の電圧:−150[V]
図8は、第5変形例に係るプリンタのY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。電極部材として、電極板(111Y)の代わりに、糸状の細線ワイヤー112Yを有している点が、第4変形例のクリーニング装置と異なっている。
・起毛材質:導電性ポリエステル
・起毛原糸抵抗:108[Ω・cm]
・植毛密度:10[万本/inch2]
・起毛長さ:5[mm]
・電気的接続:フロート
・材質:タングステン
・直径、80[μm]
・交流成分のVp-p電圧:6.0[kV]
・交流成分の周波数:200[Hz]
・直流成分の電圧:−50[V]
図9は、第6変形例に係るプリンタにおけるY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。細線ワイヤー112Yよりもブラシ回転方向上流側でブラシに食い込んでいる板状部材113Yを有する点が、第5変形例と異なっている。片持ち支持される板状部材113Yは、第5変形例における電極板(111Y)と同様に、自由端側をブラシに食い込ませており、フリッカー効果により、起毛103Yに付着しているトナーを払い落とすことができる。板状部材113Yによるフリッカー効果と、細線ワイヤー112Yによるフリッカー効果とにより、起毛103Yからのトナーの除去をより確実にすることができる。
・起毛材質:導電性ポリエステル
・起毛原糸抵抗:108[Ω・cm]
・植毛密度:10[万本/inch2]
・起毛長さ:5[mm]
・電気的接続:フロート
・材質:タングステン
・直径:80[μm]
・材質:絶縁性ポリエチレンテレフタレート
・厚み:200[μm]
・ブラシに対する喰い込み量:1[mm]
・交流成分のVp-p電圧:6.0[kV]
・交流成分の周波数:200[Hz]
・直流成分の電圧:−50[V]
[第1実施例]
図10は、第1実施例に係るプリンタにおけるY用のクリーニング装置100Yと、その周囲構成とを示す拡大構成図である。このクリーニング装置100は、実施形態にかかるプリンタのものと同様の構成に加えて、クリーニングブレード114Yを有している。
本発明者らは、各色のトナーとして、粒子の形状係数SF1が100であるもの、150であるもの、160であるもの、の3種類を用意して、それぞれのトナーでテスト画像を出力した場合における感光体表面上の転写残トナー付着量を比較する実験を行った。この実験においては、各トナーでそれぞれ、感光体表面上のテスト画像に対する単位面積あたりの付着量を同等にするように、現像バイアスを適宜調整した。感光体表面上における現像直後のテスト画像に付着しているトナーを吸引治具によって採取し、その重量を測定することで、現像トナー付着量M1を求めた。また、中間転写ベルト21に1次転写されたテスト画像に付着しているトナーを吸引治具によって採取し、その重量を測定することで、転写トナー付着量M2を求めた。そして、前者から後者を減じることで、転写残トナー付着量を求めた。この結果を、図11にグラフとして示す。
第3実施例に係るプリンタでは、各色用の感光体202Y,C,M,Kとして、それぞれ、アモルファスシリコンを含有する表面層を被覆したものを用いている。図12は、かかる構成の感光体を示す模式図である。なお、各色の感光体の構成は同じであるので、同図ではY,C,M,Kという符号を省略している。図12(a)に示す感光体202は、導電性支持体202aの上にアモルファスシリコンからなり且つ光導電性を発揮する光導電層202bが設けられている。図12(b)に示す感光体202は、導電性支持体202aの上に、アモルファスシリコンからなり且つ光導電性を発揮する光導電層202bと、アモルファスシリコン系表面層202cとが形成されている。図12(c)に示す感光体202は、導電性支持体202aの上に、アモルファスシリコンからなり且つ光導電性を発揮する光導電層202bと、アモルファスシリコン系表面層202cと、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層202dとが形成されている。図12(d)に示す感光体202は、導電性支持体202aの上に、アモルファスシリコンからなる電荷輸送層202f及び電荷発生層202eと、アモルファスシリコン系表面層202cとが順次積層されている。これらの感光体202は、何れも表面層となる最外層がアモルファスシリコンからなるため、優れた耐久性を発揮することができる。
第4実施例に係るプリンタでは、各色の感光体として、主材中に粉末状の分散剤が分散せしめられた材料からなる表面層を被覆したものを用いている。より詳しくは、負帯電性の有機感光体であり、直径30[mm]のドラム状導電性支持体上に感光層等を設け、その上に前述の表面層を被覆している。更に詳しく説明すると、導電性支持体の上に、絶縁層である下引き層が積層され、その上に電荷発生層や電荷輸送層からなる感光層が積層され、更にその上に表面層が積層されている。
第5実施例に係るプリンタは、各色の感光体としてそれぞれ、架橋型の高分子材料を含有する表面層を被覆したものを用いている。かかる高分子材料については、例えば1分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、3次元の網目構造を形成したものを例示することができる。この網目構造により、優れた耐摩耗性を発揮することができる。電気的な安定性、耐刷性、寿命等の観点から、前述した反応性モノマーとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用すると非常に効果的である。かかるモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位を形成して、耐摩耗性を更に向上させることができる。
第6実施例に係るプリンタは、各色の感光体としてそれぞれ、ポリアリレート樹脂、あるいはこれを主材とする材料、からなる表面層を被覆したものを用いている。ポリアリレート樹脂としては、図13に示すA〜Yの何れかの化学式からなるものを例示することができる。かかる表面層においても、優れた耐摩耗性を発揮することができる。
20:転写ユニット(転写手段、トナー像形成手段の一部)
100Y:クリーニング装置
101Y:高電圧電源回路(交流電圧印加手段の一部)
102Y:クリーニングブラシ
103Y:起毛
104Y:回転軸部材(軸部材)
106Y:回収ローラ(電極部材、ローラ部材)
108Y:クリーニングローラ
111Y:電極板(板状の電極部材)
112Y:細線ワイヤー(糸状の電極部材)
201Y,C,M,K:プロセスユニット(トナー像形成手段あるいはその一部)
Claims (14)
- 像担持体の表面に付着しているトナーを自らの表面に転移させて、該像担持体の表面からトナーを除去するクリーニング部材と、該クリーニング部材を回転可能又は無端移動可能に保持する保持手段とを有するクリーニング装置であって、
上記クリーニング部材に接触又は対向するように配設された電極部材と、極性の反転を繰り返す交流電圧を該電極部材に印加する交流電圧印加手段とを有し、該電極部材と該クリーニング部材との間に放電を生じせしめながら該クリーニング部材を回転又は無端移動させることで、正電荷を保持する正電荷保持領域と、負電荷を保持する負電荷保持領域との両方を、該クリーニング部材に形成することを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1のクリーニング装置において、
上記クリーニング部材として、上記保持手段に回転可能に保持される軸部材と、該軸部材の周面に立設せしめられた複数の起毛とを有するクリーニングブラシを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1のクリーニング装置において、
上記クリーニング部材として、上記保持手段に回転可能に保持されるクリーニングローラを用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項1乃至3の何れかのクリーニング装置において、
上記電極部材を上記クリーニング部材に接触させたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項4のクリーニング装置において、
上記電極部材として、回転可能に保持されるローラ部材を用いたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項4のクリーニング装置において、
上記クリーニング部材として、上記クリーニングブラシを用いるとともに、上記電極部材として、板状又はフィルム状のものを用い、該電極部材を該クリーニングブラシに食い込ませたことを特徴とするクリーニング装置。 - 請求項4のクリーニング装置において、
上記クリーニング部材として、上記クリーニングブラシを用いるとともに、上記電極部材として、該クリーニングブラシの回転軸線方向に延在するように配設された糸状のものを用い、該電極部材を該クリーニングブラシに食い込ませたことを特徴とするクリーニング装置。 - 像担持体の無端移動する表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た該表面に付着しているトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置における、少なくとも該像担持体と該クリーニング手段とを1つのユニットとして共通の支持体に支持させて画像形成装置本体に対して着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。 - 像担持体の無端移動する表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面に形成されたトナー像を転写体に転写する転写手段と、該転写手段による転写工程を経た該表面に付着しているトナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
上記クリーニング手段として、請求項1乃至7の何れかのクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9の画像形成装置において、
上記トナーとして、粒子の形状係数SF1が100〜150であるものを用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9又は10の画像形成装置において、
上記像担持体として、アモルファスシリコンを含有する表面層を被覆したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9又は10の画像形成装置において、
上記像担持体として、主材中に粉末状の分散剤が分散せしめられた材料からなる表面層を被覆したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9又は10の画像形成装置において、
上記像担持体として、架橋型の高分子材料を含有する表面層を被覆したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項9又は10の画像形成装置において、
上記像担持体として、ポリアリレート樹脂、あるいはこれを主材とする材料、からなる表面層を被覆したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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