JP4180894B2

JP4180894B2 - クリーニング装置、このクリーニング装置を有する画像形成装置用ユニット及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4180894B2
Application number: JP2002346118A
Authority: JP
Inventors: 超太郎片岡; 真一川原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004174432A

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、プリンタ等の画像形成装置に用いるクリーニング装置、及びこのクリーニング装置を有する画像形成装置あるいは画像形成装置を構成するユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
被清掃体を清掃するクリーニング装置は従来より各種の技術分野における機械、装置に広く採用されている。例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等として構成される画像形成装置においては、像担持体の表面を清掃するクリーニング装置や、像担持体を帯電する帯電ローラの周面を清掃するクリーニング装置、あるいは転写ベルトの表面を清掃するクリーニング装置等が用いられている。
【０００３】
このようなクリーニング装置として、被清掃体の表面に摺接するブラシローラを備えたクリーニング装置が広く利用されている（例えば特許文献１参照）。この技術は、ブラシローラを駆動装置によって回転駆動し、被清掃体表面に接触するブラシの線速に差をもたせて被清掃体表面に付着した異物を掻き取ることにより清掃するように構成されている。またブラシローラの自重により被清掃体の表面に摺接し、被清掃体の回転に従動して被清掃体表面に付着した異物を除去し、清掃する構成を採る技術もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１４０７６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の一般的なブラシの構成においては、ブラシローラを駆動する駆動装置が必要となるだけでなく、一般にブラシの毛倒れと称するブラシ繊維の永久変形を抑えるため、ブラシの食い込み量を規制する手段を設ける必要がある。またブラシローラに駆動装置を設置することによって、コスト上昇や構造が複雑化する問題点もある。
【０００６】
さらに、ブラシローラの中心と被清掃体の中心の位置決めにより、ブラシローラのブラシが被清掃体の表面に圧接し、ブラシ繊維が変形してしまうという問題もある。このブラシ繊維の永久変形を抑えるために、ブラシ繊維の長さを２ｍｍ以下で均一な長さ、密度を２００００本／ｃｍ^２以上、太さを２デニール以下、ブラシローラ重量を５０ｇ以上２００ｇ以下というようにブラシの諸元を規定した技術もある。
【０００７】
しかしながら、ブラシ繊維の先端が被清掃体に対して一様な角度で摺接し、またブラシローラの接触圧力が一定で、被清掃体表面に加える弾性反発力が一様になるため、除去しにくい異物が残ってしまうことが起こりやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点にかんがみ、ブラシ繊維の永久変形、コスト上昇や構造の複雑化を抑え、除去しにくい異物でも残さずに取り去り得るというクリーニング装置、これを用いた画像形成装置あるいは画像形成装置を構成するユニットを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るクリーニング装置は、上記目的を達成するために、被清掃体の表面に摺接して清掃を行うブラシローラを有し、該ブラシローラの繊維の長さが２ｍｍ以下でかつ長さが一様でなく、かつ、該ブラシローラ断面の毛先の外形形状が波状で、上記ブラシローラ長手方向の繊維長さが一様であるクリーニング装置において、上記ブラシローラ断面の外形形状が、正多角形の各辺内側が各辺の両端にある点を結ぶ円弧曲線状をなし、上記各辺における外形円弧曲率が均一であることを特徴とする。なお本明細書において「摺接」という用語は、こすれながら接触することだけを意味するものではなく、「当接」等のような近接あるいは類似する状態をも含むものとする。
【００１２】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１のクリーニング装置において、上記外形円弧曲率を上記被清掃体の外形円弧曲率以上としてなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１または２のクリーニング装置において、上記ブラシローラの上記被清掃体への摺接加圧を該ブラシローラの自重により行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る本発明の画像形成装置用ユニットは、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかのクリーニング装置を備えてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る本発明の画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかのクリーニング装置または請求項４の画像形成装置用ユニットを備え、上記ブラシローラを、上記被清掃体の回転中心を通る水平線よりも上方に配置して上記被清掃体の周面に摺接させてなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお以下に説明する実施形態は、被清掃体が画像形成装置の帯電ローラである場合の例であるが、はこれに限定されず本発明のクリーニング装置は種々の被清掃体に対して用いることができる。
【００１７】
図１は、本発明に係るクリーニング装置を装備する対象となる画像形成装置の一例を示す断面図である。図示の画像形成装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機等として用いられるものである。
【００１８】
図１の画像形成装置は、ドラム状の感光体である像担持体１を有し、画像形成動作の開始に伴って、像担持体１を矢印Ａ方向に回転駆動し、像担持体１の表面に対向配置した帯電ローラ２が、図示していない駆動装置により、または像担持体１の表面の移動に従動して矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ２は、芯金３と、そのまわりに固定した弾性体４とからなる。この帯電ローラ２が上述のように回転するとき、
芯金３に所定極性の帯電電圧を印加し、これによって像担持体１の表面を所定の極性に帯電させる。
【００１９】
帯電した像担持体１の表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）から射出する光変調したレーザビームＬＢを照射し、これによって像担持体１の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置５によりトナー像として可視像化する。現像装置５は、粉体状の現像剤Ｄを収容した現像ケース６と、現像剤Ｄを担持して搬送する現像ローラ７を有し、矢印Ｃ方向に回転駆動する現像ローラ７の周面に担持した現像剤のトナーを像担持体１に形成した静電潜像へ静電的に移行させ、像担持体１上の静電潜像をトナー像として可視像化する。
【００２０】
像担持体１には、矢印Ｅ方向に駆動する転写ベルト８を対向配置し、図示しない給紙部から給送した転写紙Ｐを、この転写ベルト８に担持して搬送する。転写紙Ｐが像担持体１と転写ベルト８の間の転写領域を通るとき、転写ベルト８を挟んで像担持体１に対向配置した転写装置９に転写電圧を印加し、これによって像担持体１の表面に形成したトナー像を転写紙Ｐ上に静電的に転写する。像担持体１上に形成したトナー像を中間転写体に転写し、その転写トナー像を転写紙に転写する装置構成もある。
【００２１】
トナー像転写後に像担持体１の表面に付着している転写残トナーは、像担持体１の表面に圧接するクリーニングブラシ１０とクリーニングブレード１１からなるクリーニング部材によって掻き取り除去する。一方、トナー像を転写された転写紙Ｐは、図示しない定着装置を通り、熱と圧力の作用によってトナー像を定着され、機外へ排紙される。
【００２２】
図１に示した画像形成装置においては、像担持体１、帯電ローラ２、クリーニングブラシ１０及び後述するブラシローラ１２を、ユニットケース１３に回転自在に組み付け、かつクリーニングブレード１１の基端部をユニットケース１３に固定し、これらの要素によって一体的なユニット１４を構成している。このユニット１４を、画像形成装置本体に固定したガイドレール１５に沿って図の紙面手前側に引き出し、または奥側へ押し込んで、ユニット１４を所定の位置に装填できるようになっている。クリーニングブラシ１０、クリーニングブレード１１及びユニットケース１３の一部により構成するクリーニングケース１６によって、像担持体１の表面を清掃する像担持体用のクリーニング装置１７を構成している。
【００２３】
帯電ローラ２は、像担持体１を帯電するために、前述のように像担持体１に対向設置する。この帯電ローラ２は、像担持体１の回転により像担持体１の表面に摺接しつつ清掃する。ただし、画像形成動作が行われるとき、クリーニングブレード１１をすり抜けたトナーや、画像形成装置本体内に浮遊するトナーなどの異物が帯電ローラ２の周面に付着することがあり、これを放置すると像担持体１の帯電むらや帯電不良が発生し、像担持体１上に形成するトナー像の画質が劣化する。
【００２４】
そこで、ブラシローラ１２を備えた帯電ローラ用のクリーニング装置１８を設けてある。ブラシローラ１２は、帯電ローラ２に対して平行に延び、図２及び図３にも示すように、金属または硬質樹脂などの剛体よりなる芯軸１９と、芯軸１９の周面に基端部を固定した多数の繊維よりなるブラシ２０を有している。ブラシ２０は、図３に符号Ｗで示した範囲において、芯軸１９の全周にわたって設けてある。このブラシ２０が、図１及び図２に示すように、被清掃体である帯電ローラ２の表面に当接する。
【００２５】
ブラシローラ１２は、ブラシ２０がブラシローラ１２としての自重によって帯電ローラ２の表面に当接し、かつ帯電ローラ２の回転に従動して矢印Ｇ方向に回転する。具体的には、図１及び図２に示すように、ユニットケース１３の奥側の側板１３Ａと、手前側の側板（図示せず）に、図３にも鎖線で示すように軸受部材２１をそれぞれ固定し、各軸受部材２１には下部が開放したガイドスロット２２をそれぞれ形成し、各ガイドスロット２２にブラシローラ１２の芯軸１９の長手方向各端部を回転自在に、かつそのガイドスロット２２に沿って矢印Ｆ方向（帯電ローラ２の表面に対して接離する方向）に摺動自在に嵌合させてある。各ガイドスロット２２の幅は、芯軸１９の各端部の直径よりもわずかに大きく設定し、これにより芯軸１９の各端部が各ガイドスロット２２にガタつくことなく嵌合することができるようになっている。
【００２６】
ブラシローラ１２は、帯電ローラ２の上部領域に位置し、かつその芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に摺動自在に嵌合している。そのためブラシローラ１２のブラシ２０が、ブラシローラ１２の自重によって帯電ローラ２の表面に当接する。しかも、芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に回転自在に嵌合しているので、帯電ローラ２が矢印Ｂ方向に回転するとき、ブラシローラ１２は、帯電ローラ２の表面の移動に従動して矢印Ｇ方向に回転できる。ブラシローラ１２が帯電ローラ２の回転に対して連れ回わりし、このとき帯電ローラ２の表面に摺接するブラシ２０が帯電ローラ２の表面に付着したトナーを除去し、清掃する。すなわちブラシローラ１２が帯電ローラ２の回転に従動回転するので、ブラシローラ１２を回転駆動するための駆動装置は不要である。しかも、ブラシ２０が帯電ローラ２の表面に過度に強く当ることがないため、帯電ローラ２の表面の摩耗を抑え得る。
【００２７】
また、ブラシローラ１２が帯電ローラ２に当接しない状態でのブラシローラ１２の半径と帯電ローラ２の半径との和から、ブラシローラ１２が帯電ローラ２に当接した状態でのブラシローラ１２の中心と帯電ローラ２の中心との間の距離を引いた値が、ブラシ２０の食い込み量であるが、この食い込み量が大きくなりすぎると、ブラシ２０の繊維が早期に劣化してこれが永久変形する。すなわちブラシの倒れが発生する。逆にブラシの食い込み量が少なすぎると、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下する。そこで、既述のようにブラシローラの中心と帯電ローラの中心の間の距離が一定となるように両者の相対位置を調整してブラシの食い込み量を規制する手段を設けると、それだけクリーニング装置のコストが上昇し、構造が複雑化する。そこで本実施形態のクリーニング装置１８は、ブラシローラ１２がその自重によって帯電ローラ２の表面に当接するように構成し、ブラシローラ１２の重量を調整するだけで、所望するブラシの食い込み量が得られるようにしてある。
【００２８】
ブラシ２０の繊維の長さは、２ｍｍ以下でかつ長さが一様でないように構成する。このブラシ２０の繊維の長さとは、芯軸１９に対して固定した根元部分を除いてフリーな繊維部分の長さである。さらに詳細には、図４に示すように、ブラシローラ１２断面の毛先の外形形状を波状にし、ブラシローラ長手方向の繊維長さを一様に設定する。具体的には、ブラシローラ１２の断面形状を、正六角形の各辺内側が各辺の両端にある点を結ぶ円弧曲線状をなし、各辺における外形円弧曲率を均一である構成とし、しかも外形の円弧曲率を帯電ローラ２の外形円弧曲率以上として構成してある。
【００２９】
このような構成にすると、ブラシ２０の繊維長が場所により異なるため、ブラシローラ１２の重心が上下に移動し、連れ周りの回転速度が一様でなくなる。そのため帯電ローラ２の表面をより擦りやすくなり、異物の除去性が高まる。すなわち、長い繊維の先端が帯電ローラ２の表面に接する時間が長く、また摺接する角度が変化するから、繊維の弾性によって異物をはじき飛ばすことができる。また短い繊維は硬くて取りにくい異物を除去することにもなる。しかも、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性的に曲げ変形した繊維の基端部に作用する曲げモーメントが小さくなり、これにより長期にわたってブラシ２０の倒れ（永久変形）の発生を抑えることができ、ブラシローラ１２の寿命を伸ばすことができる。
【００３０】
なお、一般にブラシローラ１２のブラシ２０の先端部に付着したトナーを除去するには、ブラシ２０をフリッカーに打ち当てるのが普通であるが、ブラシ２０の繊維長を上述のように構成すると、図１に示すように、ブラシ２０をフリッカーに打ち当てなくてもブラシ２０の先端部に付着したトナーを除去できることがわかっている。その理由は必ずしも明らかではないが、繊維が上述のような短さであると、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性変形した繊維が、ブラシローラ１２の回転に伴って帯電ローラ２から離れるときに瞬時にして元の形態に弾性復帰するので、このときの衝撃によって繊維の先端部に付着したトナーが繊維から振り飛ばされるためであると考えられる。
【００３１】
またなお、ブラシ２０の繊維の太さと密度は適宜設定すればよいが、例えば太さを２デニール以下とし、繊維の密度を２００００本／ｃｍ^２以上、特に３００００本／ｃｍ^２に設定すると、帯電ローラ２の表面に多数本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に加えられる荷重を小さくすることができる。これによっても長期にわたってブラシの倒れの発生を抑えることができる。また、繊維の密度をこのように高めると、帯電ローラ２の表面に摺接する繊維の本数が増大するので、帯電ローラ２の表面を効率よく清掃し、その汚れむらをなくすことができ、像担持体１上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００３２】
また、ブラシローラ１２の重量も適宜設定すればよいが、例えば重量を５０ｇ以上で２００ｇ以下に設定すると、ブラシ２０の適度な食い込み量を保証でき、かつブラシローラ１２を円滑に連れ回わりさせることが可能となる。ブラシローラ１２の重量が５０ｇより小さいと、ブラシの食い込み量が少なくなりすぎて、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下し、重量が２００ｇよりも大きいと、ブラシの食い込み量が過度に大きくなって、ブラシの倒れが促進されやすくなる。
【００３３】
また、ブラシ２０を芯軸１９に固定するのは適宜な方法によって行えばよいが、特に、ブラシ２０の繊維基端部をブラシローラの芯軸１９の周面に静電植毛法により固定すると、芯軸１９に対して、短い繊維を高密度に植毛することができる。これにより、長期間に亘ってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラ１２の寿命を伸ばすことが可能となる。
【００３４】
例えば、芯軸１９の範囲Ｗに接着剤を塗布し、多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着させて、当該繊維の基端部を接着剤を介して芯軸１９に固定することができる。ブラシの繊維の材質も適宜選択できるが、実験によると、特にナイロン６６やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂により繊維を構成すると、ブラシの倒れを効果的に抑え、適度な食い込み量が得られることが確認されている。
【００３５】
また、帯電ローラ２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によって、当該ブラシの繊維を構成すると、帯電ローラ２の表面の清掃効率を一層高めることができる。
【００３６】
さらに被清掃体が、図１に示した帯電ローラ２のように、円柱状に形成された回転体である場合には、図５に示すように、その回転体２Ａの回転中心Ｏを通る水平線Ｈよりも上方の回転体周面の範囲Ｓにブラシローラ１２を当接させれば、そのブラシローラ１２の自重によって、ブラシ２０を支障なく回転体に当接させることができる。
【００３７】
以上、被清掃体が像担持体１に対向してその像担持体１を帯電する帯電ローラ２である場合のクリーニング装置の例を説明したが、帯電ローラ２以外の各種被清掃体を清掃するために、上述した各構成のクリーニング装置を用いることができる。例えば、図１に示した像担持体１や、前述の中間転写体上に付着した転写残トナーを除去するために、前述のブラシローラ１２を有するクリーニング装置を用いることもでき、また転写ベルト８上に付着したトナーを除去するクリーニング装置にも前述の各構成を採用することができる。
【００３８】
また図１に示した例のように、少なくとも、クリーニング装置１８と、帯電ローラ２の如き被清掃体を一体的に組み付けてユニット１４を構成することもでき、その場合、ブラシローラ１２の径をごく小さくしてユニット１４を小型化できる。クリーニング装置と被清掃体とを備える画像形成装置の場合も同様であり、画像形成装置を小型化することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係るクリーニング装置、これを用いた画像形成装置あるいは画像形成装置を構成するユニットは、以上説明してきたように、除去しにくい異物でも残さずに取り去り得るというだけでなく、ブラシ繊維の永久変形、コスト上昇や構造の複雑化を抑え、小型化が図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るクリーニング装置を装備する対象となる画像形成装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１のブラシローラの拡大図である。
【図３】同正面図である。
【図４】本発明に係るクリーニング装置の一実施形態を示す断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）である。
【図５】被清掃体に対するブラシローラの配置位置を説明する図である。
【符号の説明】
１像担持体
２帯電ローラ
３芯金
４弾性体
５現像装置
６現像ケース
７現像ローラ
８転写ベルト
１０クリーニングブラシ
１１クリーニングブレード
１２ブラシローラ
１３ユニットケース
１４ユニット
１６クリーニングケース
１７像担持体用のクリーニング装置
１８帯電ローラ用のクリーニング装置
１９芯軸
２０ブラシ
Ｈ被清掃体の水平線
Ｏ同回転中心
Ｐ転写紙

Claims

被清掃体の表面に摺接して清掃を行うブラシローラを有し、該ブラシローラの繊維の長さが２ｍｍ以下でかつ長さが一様でなく、かつ、該ブラシローラ断面の毛先の外形形状が波状で、上記ブラシローラ長手方向の繊維長さが一様であるクリーニング装置において、上記ブラシローラ断面の外形形状が、正多角形の各辺内側が各辺の両端にある点を結ぶ円弧曲線状をなし、上記各辺における外形円弧曲率が均一であ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、上記外形円弧曲率を上記被清掃体の外形円弧曲率以上としてなることを特徴とするクリーニング装置。
請求項１または２のクリーニング装置において、上記ブラシローラの上記被清掃体への摺接加圧を該ブラシローラの自重により行うことを特徴とするクリーニング装置。
請求項１ないし３のいずれかのクリーニング装置を備えてなることを特徴とする画像形成装置用ユニット。
請求項１ないし３のいずれかのクリーニング装置または請求項４の画像形成装置用ユニットを備え、上記ブラシローラを、上記被清掃体の回転中心を通る水平線よりも上方に配置して上記被清掃体の周面に摺接させてなることを特徴とする画像形成装置。