JP3137962B2 - クリーニング装置 - Google Patents

クリーニング装置

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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、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置における反転現像方
式の画像形成装置におけるブラシクリーニング装置に関
し、より詳細には良好なクリーニング性能を維持しなが
ら、感光体表面へのトナー融着や感光体削れを抑制する
反転現像方式の画像形成装置におけるブラシクリーニン
グ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】感光体上に形成された画像(静電潜像)
に付着し現像されたトナーは転写工程により紙などの転
写材に静電転写されるが、感光体に付着したトナーをす
べて転写することができず、数%ないし20%程度は感
光体上に残る。感光体表面に残留するこれらトナーが、
次の現像工程にまで持ち越されると感光体が帯電装置に
より帯電される工程で、感光体上におけるトナーの残留
している部分はトナーにより遮蔽されているため、帯電
装置が感光体を帯電させるのが不充分となり、次に形成
される画像は画像欠陥となる。またトナー以外にも紙粉
等がクリーニングされずに次の現像工程に移行すると、
現像領域において現像装置内に侵入し画像形成不良、現
像装置の故障等不具合を発生させることがある。
【0003】そこで、感光体上に残留するトナーやその
他付着物を除去するために従来の画像形成装置ではクリ
ーニング装置を設けている。クリーニング方式として
は、磁気ブラシクリーニングや静電ブラシクリーニン
グ、ブラシクリーニング、磁気ローラクリーニング、ブ
レードクリーニング等の各種クリーニング方式がこれま
で提案されているが、中でも良好なクリーニング性能が
得られることからブラシクリーニングとブレードクリー
ニングの併用が一般に用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ブ
ラシクリーニングとブレードクリーニングの併用方式に
おいては、クリーニングブレードで感光体表面を強く摺
擦するため感光体表面が削られ画像劣化の原因となって
いた。またクリーニングブレードと感光体接触部におい
て摺擦熱が発生し、当該熱により感光体表面の残留トナ
ーが感光体に融着し、画像上におけるいわゆる黒点の原
因となっていた。
【0005】本発明は上記問題を解決すべくなされたも
のであり、良好なクリーニング性能を維持しながら、感
光体表面へのトナー融着や感光体削れを抑制するクリー
ニング装置を提供することをその目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1によれば、感光体表面の静電潜像
を反転現像方式によりトナーで現像し、当該トナーを転
写材に転写させた後、前記感光体表面に残留するトナー
を、ブラシを感光体表面に接触させて除去するクリーニ
ング装置において、前記ブラシの抵抗が103〜108
Ω・cmの範囲であり、ブラシ密度が3万〜10万本/
inch2の範囲であり、前記ブラシには、トナーの帯
電極性と逆極性であり絶対値で表して100〜300V
の直流電圧に、周波数が100〜2,000Hzで、ピ
ーク間電圧が400〜700Vの交流電圧が重畳して印
加され、かつ感光体との接触部において感光体の回転方
向と逆方向に該ブラシを回転させることを特徴とするク
リーニング装置として構成されている。
【0007】上記構成によれば、感光体表面に残留する
トナーは、ブラシの回転により除去されるものであり、
良好なクリーニング性能を維持しながら、感光体表面へ
のトナー融着や感光体削れを抑制することができる。
【0008】さらにブラシの感光体への食い込み量は
0.9〜1.9mmの範囲である(請求項2)ので、ク
リーニング性を維持することができて、ブラシの耐久性
も向上するものである。
【0009】さらに、ブラシ先端を丸めてある(請求項
3)ので、感光体の削れを抑制することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明者等は、良好なクリーニン
グ性能を維持しながら、感光体表面へのトナー融着や感
光体削れを抑制したクリーニング装置に関して鋭意研究
した結果、まず反転現像方式を採用する電子写真プロセ
スでは、感光体表面へのトナー融着や感光体削れの直接
の原因であるクリーニングブレードを取り外すこともで
きることを見出した。すなわち反転現像方式では、現像
ローラに印加された現像バイアス電位と感光体表面の静
電潜像部の表面電位との電位差から生ずる斥力により現
像ローラから感光体表面の静電潜像部へトナーが移動し
付着しているので、トナーと感光体の電気的吸引力は正
規現像方式に比べて弱く、クリーニングブレードを削除
してもブラシの使用条件を選べば良好なクリーニング性
能が維持されることを見出した。なお、クリーニングブ
レードとブラシを併用する場合においても、クリーニン
グブレードの感光体表面への押圧力を軽減することがで
きるので、感光体表面へのトナー融着や感光体削れを防
止できることになった。
【0011】そこで次にブラシの使用条件について種々
検討した結果、トナーの帯電極性と逆極性であり絶対値
で表してシフトバイアスとして100〜300Vの直流
電圧に、周波数が100〜2,000Hzで、ピーク間
電圧が400〜700Vの交流電圧を重畳して印加する
ことにより良好なクリーニング性能が発揮されることを
見出した。すなわち、ブラシに印加すべき電圧は、本来
はトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧で足りるはずで
あるが、感光体表面に残留するトナーの中には、転写工
程で印加されたトナー帯電極性と逆極性の転写電圧によ
って転写電圧と同極性になったトナーも存在し、直流電
圧を印加しただけでは転写電圧と同極性になったトナー
を回収することはできない。そこで、作用機能は未だ明
らかではないが、直流電圧に前記所定の交流電圧を重畳
させた電圧をブラシに印加すると、転写電圧と同極性に
なったトナーを含め感光体表面に残留するトナーを良好
に回収することができることを見出した。このとき、ブ
ラシに印加する直流電圧は、トナーの帯電極性と逆極性
であり絶対値で表して100〜300Vの範囲である必
要がある。
【0012】表1ないし表13にはブラシに印加する交
流電圧の周波数、ブラシ電気抵抗値、ブラシ密度を種々
設定し、ブラシに印加するシフトバイアス(直流)及び
ピーク間電圧(交流)を種々変更したものを例示したも
のである。なお、データ中の○×は、画質において白紙
部(非画像部)にトナーが載って黒くなっていたり、画
像の濃度が薄かったりすると×であり、それらがない良
好な画像であった場合○としている。クリーニングが良
好に行われなければ、感光体から回収されなかったトナ
ーがそのまま次の画像形成後に転写材に転写されてしま
って白紙部(非画像部)に黒筋などの画像が出てしま
う。また、回収されなかったトナーが画像部であった場
合、次の画像形成時において当該トナーの存在によって
感光体のその部分が帯電されず、必要なだけのトナーが
現像されないため、画像濃度が薄くなってしまう。
【0013】そして、表1ないし表7に示す如く、シフ
トバイアスとして印加する直流電圧が100Vより低い
と、感光体表面の残留トナーを有効に回収することがで
きず、他方300Vより高いと、当該直流電圧と逆極性
に帯電しているトナーを有効に回収することができずに
クリーニング不良となる。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
【0019】
【表6】
【0020】
【表7】
【0021】また印加する交流電圧は、周波数が100
〜2,000Hzで、ピーク間電圧が400〜700V
の範囲である必要がある。
【0022】というのも表8に示すごとく、交流電圧の
周波数が100Hzより低いと周波数に対応した画像ム
ラが発生して画像不良となる。
【0023】
【表8】
【0024】また、表9に示すごとく、交流電圧の周波
数2,000Hzより高いと残留トナーを有効に回収す
ることができずに画像不良となる。
【0025】
【表9】
【0026】一方、前記表1ないし表9に示すように交
流電圧のピーク間電圧が400Vより低いと、当該電圧
と逆極性のトナーを有効に回収することができず、他方
700Vより高いと画像かぶりが発生する。このとき、
ブラシの電気抵抗値は103〜108 Ω・cmの範囲で
あり、また当該ブラシのブラシ密度は3万〜10万本/
inch範囲である必要がある。
【0027】その理由は、ブラシの抵抗が103Ω・c
mより低いと、表10に示すごとく感光体への放電が発
生しやすく感光層が破壊されやすいため画像不良となる
という問題がある。
【0028】
【表10】
【0029】他方、ブラシの抵抗が108Ω・cmより
も高いと、表11に示すごとく印加電圧の電圧が降下し
十分なクリーニング性が得られず、画像不良となる。
【0030】
【表11】
【0031】またブラシのブラシ密度を3万〜10万本
/inch範囲のような高密度とすることにより、残留
トナーとの接触頻度が増してクリーニング性が向上す
る。また、隣り合う繊維同士が干渉することで毛倒れを
防止することができる。
【0032】表12のようにブラシのブラシ密度が3万
本/inch2より低いと、感光体に接触するブラシの
本数が少なすぎてクリーニング効果が得られず、画像不
良となる。
【0033】
【表12】
【0034】表13のように10万本/inch2を越
えると感光体に接触するブラシの本数が多すぎて、摩擦
力が高くなりブラシが回転しなくなる。また、ブラシの
本数が多すぎると回収したトナーをブラシ内で保持する
スペースがなく、感光体からトナーを回収しきれず、ク
リーニング効果が得られず、画像不良となる。
【0035】
【表13】
【0036】ところで、ブラシの感光体への食い込み量
は0.9〜1.9mmの範囲であることが望ましい。食
い込み量が0.9mmよりも小さいと、ブラシの耐久性
は向上するものの、残留トナーとの接触頻度が低下しク
リーニング性が落ちることがある。他方食い込み量が
1.9mmよりも大きいと、残留トナーとの接触頻度は
増すが、ブラシの回転トルクが上昇し、またブラシの毛
倒れが発生し耐久性が低下する等の問題がある。
【0037】なお前記ブラシの電気抵抗値は、図3に示
すブラシ電気抵抗値測定装置を用いて、ブラシ回転速度
100mm/s、ブラシ食い込み量1±0.2mmの条
件下で、ブラシ回転開始5秒後の電気抵抗を測定した値
である。また前記ブラシの食い込み量とは、感光体に対
するブラシの食い込み深さの値であり、例えば外周が円
筒形状に形成されたブラシと、感光体ドラムとの組み合
わせでは、ブラシの半径と感光体ドラムの半径との和か
らブラシの中心から感光体ドラムの中心までの距離を引
いた値である。
【0038】また本発明では、ブラシを、感光体との接
触部において感光体の回転方向と逆方向に回転させるこ
とも重要である。かかる構成とすることで、感光体表面
上の残留トナーとブラシを確実に接触させることがで
き、クリーニング性能が向上する。
【0039】図1は本発明のクリーニング装置を使用し
た画像形成装置の一実施態様を示す図であり、以下、図
1に基づいて説明する。
【0040】当該画像形成装置においては、感光体1の
周囲に、感光体の回転方向上流側から順に、感光体1を
一様な電位に帯電させる帯電装置2、感光体1を露光し
てその表面に静電潜像を形成する露光装置3、当該潜像
を反転現像方式によりトナー像を形成する現像装置4、
当該トナー像を図示しない転写材上へ転写する転写装置
5、転写後の感光体1上から残留トナーを除去するクリ
ーニング装置6が配置されている。
【0041】図2は本発明のクリーニング装置の要部構
成図であり、以下、図2を参照して説明する。
【0042】本発明のクリーニング装置6は、感光体1
に当接して配置されたブラシ62と、該ブラシ62によ
って感光体1表面から除去回収された残留トナーを外部
に搬送するための搬送スパイラル63と、駆動軸61を
介してブラシ62に直流電流に交流電流を重畳して印加
するための直流電源65及び交流電源64とを有する。
【0043】直流電流に交流電流を重畳させた電圧をブ
ラシ62に印加することによる電気的吸引力とブラシ6
2の感光体1への回転当接による物理的力とにより、感
光体1表面の残留トナーは、感光体1表面から除去され
クリーニング装置6内に回収される。回収された残留ト
ナーは、搬送スパイラル63の回転により回収ボックス
(図示していない)へ搬送される。
【0044】本発明で使用するブラシ62としては、導
電性ブラシを使用することができる。導電性ブラシとし
ては導電性の有機材料または無機材料の繊維を使用で
き、繊維の太さは3〜6デニールの範囲、繊維長さは2
〜7mmの範囲にあるのが好ましい。またブラシ62の
先端(感光体1表面に摺接する部分)を丸めておくこと
が感光体1の削れを抑制する上で好適である。
【0045】有機材料の導電性繊維としては、導電剤粒
子を分散させた合成ないし再生繊維を使用でき、例えば
ナイロン6、ナイロン6−6等のポリアミド繊維、ポリ
エチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、アクリ
ル繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊
維、レーヨン、アセテート等を挙げることができる。繊
維に導電性を付与するには、導電剤の配合あるいは繊維
表面の金属処理といった方法等を用いることができる。
無機材料の導電性繊維としては、カーボン繊維が好適に
使用できるが、ステンレススチールや黄銅等の金属繊維
も使用することができる。
【0046】ブラシ62の周速度に特に限定はなく、感
光体1との接触部において感光体1と逆方向に回転する
ことで例えば感光体1の周速度に対して相対速度1〜3
倍、好ましくは1.5〜2.5倍の範囲の速度で回転さ
れるものである。
【0047】本発明のクリーニング装置は、複写機、フ
ァクシミリ、レーザープリンター等画像形成装置の各種
電子写真法における感光体のクリーニングに適用可能で
ある。 また、本発明のクリーニング装置を使用するこ
とができる感光体としては特に限定はなく、例えばα−
シリコン感光体やセレン感光体、単層または積層構造の
有機感光体など従来公知の感光体を挙げることができ
る。また、前記実施形態においては、クリーニングブレ
ードを使用せずにブラシだけを使用するものを例示した
が、クリーニングブレードとブラシを併用することも可
能であり、この場合においても、クリーニングブレード
の感光体表面への押圧力を軽減することができるので、
感光体表面へのトナー融着や感光体削れを防止できる。
【0048】
【実施例】実施例1 図2に示すクリーニング装置を複写機(三田工業社製
「Crearge7325」改造機)に装着し、帯電、
露光、現像、定着を行ったところ、良好なクリーニング
性能が発揮され、また感光体表面へのトナー融着や感光
体削れも見られなかった。クリーニング装置の各部材及
び条件は次の通りである。 (ブラシ) 材質:導電性ポリエステル 抵抗:108Ω・cm 密度:60,000本/inch2 (クリーニング条件) 印加直流電圧:−200V 印加交流電圧周波数:1000Hz 印加交流電圧:500V ブラシ周速度:100mm/s 感光体周速度:127mm/s
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
によれば、感光体表面の静電潜像を反転現像方式により
トナーで現像し、当該トナーを転写材に転写させた後、
前記感光体表面に残留するトナーを、ブラシを感光体表
面に接触させて除去するクリーニング装置において、前
記ブラシの抵抗が103〜108 Ω・cmの範囲であ
り、ブラシ密度が3万〜10万本/inch2の範囲で
あり、前記ブラシには、トナーの帯電極性と逆極性であ
り絶対値で表して100〜300Vの直流電圧に、周波
数が100〜2,000Hzで、ピーク間電圧が400
〜700Vの交流電圧が重畳して印加され、かつ感光体
との接触部において感光体の回転方向と逆方向に該ブラ
シを回転させることを特徴とするクリーニング装置とし
て構成されている。
【0050】上記構成によれば、感光体表面に残留する
トナーは、ブラシの回転により除去されるものであり、
良好なクリーニング性能を維持しながら、感光体表面へ
のトナー融着や感光体削れを抑制することが可能であ
る。
【0051】さらにブラシの感光体への食い込み量は
0.9〜1.9mmの範囲である(請求項2)ので、ク
リーニング性を維持することができて、ブラシの耐久性
も向上させることが可能である。
【0052】さらに、ブラシ先端を丸めてある(請求項
3)ので、感光体の削れを抑制することが可能である。
【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た画像形成装
置の要部構成図である。
【図2】本発明のクリーニング装置の要部構成図であ
る。
【図3】ブラシ電気抵抗値測定装置の構成図である。
【符号の説明】
1 感光体 4 現像装置 6 クリーニング装置 61 駆動軸 62 ブラシ 63 搬送スパイラル 64 交流電源 65 直流電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−239183(JP,A) 特開 昭63−27874(JP,A) 特開 平10−63162(JP,A) 特開 平9−90840(JP,A) 実開 平2−138772(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 21/10 - 21/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体表面の静電潜像を反転現像方式に
    よりトナーで現像し、当該トナーを転写材に転写させた
    後、前記感光体表面に残留するトナーを、ブラシを感光
    体表面に接触させて除去するクリーニング装置におい
    て、 前記ブラシの抵抗が103〜108Ω・cmの範囲であ
    り、ブラシ密度が3万〜10万本/inch2の範囲で
    あり、 前記ブラシには、トナーの帯電極性と逆極性であり絶対
    値で表して100〜300Vの直流電圧に、周波数が1
    00〜2,000Hzでピーク間電圧が400〜700
    Vの交流電圧が重畳して印加され、かつ感光体との接触
    部において感光体の回転方向と逆方向にブラシを回転さ
    せることを特徴とするクリーニング装置。
  2. 【請求項2】 前記ブラシの感光体への食い込み量は
    0.9〜1.9mmの範囲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。
  3. 【請求項3】 ブラシ先端を丸めて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。
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