JPH06282201A - 清掃装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光体上の残存した現像剤を再利用する場合
であっても紙カスが混入せず、転写画像の品質が低下し
ない清掃装置及び画像形成装置を提供する。 【構成】 トナーの通過を許容する一方で紙カスの通過
を阻止する紙カス除去手段を、像担持体上のリカバリー
ブレード後に設ける。紙カス除去手段は適性密度の導電
性部材を持ち、この導電性部材に適性極性の適性電圧を
印加する電圧印加手段をさらに備え、この電圧印加手段
によって導電性部材に前記適性電圧を印加することによ
り導電性部材にトナーを静電吸着させ、トナーで導電性
部材を満たして飽和状態とし、導電性部材内の過剰トナ
ーのみを通過させる一方で、紙カスを前記導電性部材に
よって排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回収トナーを再利用
する際に紙カスを除去する清掃装置及び画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の画像形成装置におい
ては、画像情報に対応する静電潜像を像担持体としての
感光体上に形成し、トナー補給手段から感光体に現像剤
を供給して静電潜像を現像した後、転写手段を用いて転
写媒体としての用紙Ｐ上に現像した画像情報を転写する
ことが行われている。その後、感光体上に残存した現像
剤は除去収納手段により除去・収納される。除去・収納
した現像剤は、回収されて再利用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置においては、感光体上の残存した現像剤を
再利用する場合に、残存トナーと紙カスが混入している
ために、転写画像の品質が低下する。すなわち、図１４
に示すような汚れが転写画像上に表れる。

【０００４】本発明は、感光体上の残存した現像剤を再
利用する場合であっても紙カスが混入せず、転写画像の
品質が低下しない清掃装置及び画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る清掃装置
は、トナー像を有する像担持体からトナーを除去する清
掃装置において、像担持体表面からトナーを掻き取る掻
取り手段と、この掻取り手段にて掻き取られたトナーを
収納する第１の収納手段と、上記掻取り手段の掻き取り
動作に先立ち、上記像担持体表面から紙カスを選択的に
除去する紙カス除去手段と、この紙カス除去手段にて除
去された紙カスを収納する、上記第１の収納手段とは異
なる第２の収納手段と、を具備したことを特徴とする。

【０００６】この発明に係る画像形成装置は、像担持体
にトナー像を形成する画像形成手段と、この画像形成手
段にて画像形成されたトナー像を用紙に転写する転写手
段と、この転写手段にてトナー像が転写された後の像担
持体上に残留するトナー及び紙カスを含む残留物から紙
カスを除去する紙カス除去手段と、この紙カス除去手段
にて除去された紙カスを収納する第１の収納手段と、上
記紙カス除去手段による紙カス除去動作の後、像担持体
上に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、この
トナー除去手段にて除去されたトナーを収容する、上記
第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、を具備し
たことを特徴とする。

【０００７】

【作用】電圧印加手段によって導電性部材に適性電圧を
印加することにより導電性部材にトナーをいったん静電
吸着させ、トナーで導電性部材を満たして飽和状態とす
る。導電性部材は適性密度であるので、これに適性電圧
が印加されると、導電性部材内から過剰トナーが排出さ
れて下流側の像担持体に通過される。一方、紙カスは、
導電性部材によって下流側の像担持体への通過が阻止さ
れ、落下して第１の収納手段内へ収納される。

【０００８】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。

【０００９】画像形成装置１は、半導体レーザを用いた
電子写真方式のものであり、電子計算機やワードプロセ
ッサなどの外部出力装置であるホストシステムとインタ
ーフェイス回路等の伝送コントローラを介して結合され
ている。ホストシステムによって印字開始信号を受ける
と、画像形成装置１は画像記録動作を開始し、被転写材
として用紙Ｐに記録して出力されるようになっている。

【００１０】図１に示すように、画像形成装置１のほぼ
中央部に回転ドラム１１が配置され、像担持体としての
感光体１１ａがドラム１１上に設けられている。この感
光体１１ａを取り囲むように、帯電手段１２、露光ユニ
ット１３、露光部１４、現像手段１５、転写手段１６、
残存トナー除去収納手段１７、並びに除電手段１８がド
ラム１１の回転方向に順番に配設されている。

【００１１】ここでは、感光体１１ａ、帯電手段１２、
現像手段１５、残存トナー除去収納手段１７、除電手段
１８、並びにトナー補給手段を一つのユニットとして一
体化している。図２に示すように、これらはケース１０
のなかに収納され、電子写真プロセスユニットとして装
置本体内に着脱可能に組み込まれている。帯電手段１２
はスコロトロンからなる。露光手段としての露光部１４
はレーザ露光ユニット１３に組み込まれている。

【００１２】マグネットローラ１９がドラム１１の隣り
に設けられ、現像剤攪拌手段としての第１および第２の
攪拌搬送ローラ２０，２１がマグネットローラ１９のさ
らに隣りに設けられている。これらのローラ１９〜２１
は、キャリアと粒子径５〜１２μのトナーとからなる２
成分系の現像剤Ｄを感光体１１ａ上に供給するための現
像手段１５の搬送供給部材である。現像剤Ｄを感光体１
１ａ上に供給すると、感光体１１ａ上の静電潜像がトナ
ーによって現像（トナーを現像スリーブに薄層を形成さ
せるため現像スリーブとドクターブレードを数百ミクロ
ンと狭くする磁性−成分や、ドクターブレードをスリー
ブに摺接する非磁性−成分方式を除く）されるようにな
っている。

【００１３】感光体１１ａと転写手段１６との間には画
像転写部２２が設けられている。この画像転写部２２の
上流側には搬送ガイド手段としての用紙ガイド対２３及
びアライニングローラ対２４が設けられている。一方、
画像転写部２２の下流側には用紙搬送ガイド２５、定着
手段２６、排紙ローラ対第１及び第２が配置され、用紙
Ｐが搬送されるようになっている。

【００１４】転写手段は、あらゆる環境において転写効
率が常に６０％以上となるように構成されている。すな
わち、トナー補給手段（現像手段）１５の容積αと、ト
ナー除去収納手段１７の容積βとは下記（１）式の関係
を満たせば、補給トナーが１００％使用されたとしても
トナー除去収納手段１７は満杯となることはない。 （１−０．６）α＜β …（１）

【００１５】図３に示すように、トナー除去収納手段１
７は、ケース１０、リカバリーブレード２７、紙カス収
納部２８、紙カス除去手段２９、トナー除去手段３１並
びにトナー収納手段３２で構成されている。リカバリー
ブレード２７の先端は、感光体１１ａからトナーが脱落
しない程度に感光体１１ａに当接している。紙カス除去
手段２９はリカバリーブレード２７の直ぐ下流側に設け
られ、その先端が感光体１１ａに当接している。次に、
紙カス除去手段２９について説明する。

【００１６】図４に示すように、紙カス除去手段２９は
導電性ブラシ部材３３および導電性保持部材３４を有す
る。導電性保持部材３４はブラシ３３に適性電圧を印加
するためのものである。導電性ブラシ３３は、レーヨ
ン、ナイロン、アクリル、ポリエステル等の樹脂を主成
分とし、カーボン粒子、金属粉、フェノール樹脂等を炭
化させたもの、あるいはステンレスファイバー等の導電
性のものが分散された導電性の人工繊維を多数本束ねた
ものである。このような人工繊維は、例えば上記樹脂の
液中にカーボン粒子を適量分散したものをノズル状の抽
出口から抽出することにより作られる。

【００１７】人工繊維の体積抵抗は、カーボン粒子の分
散量を変えることによって自由に選択することができ
る。また、人工繊維の太さ及び断面形状は、ノズルの抽
出口の径及び形状に応じて適宜変えることができる。本
実施例では導電性ブラシ３３として体積抵抗１０² から
１０¹⁰Ω・ｃｍまでの人工繊維を用いることが望まし
い。ここで、体積抵抗が１０² Ω・ｃｍ以下の人工繊維
を用いると、残存トナーを（一時的に）静電吸着するた
めにブラシ３３に電圧印加した場合に、ブラシ３３と感
光体１１ａとの間で放電を生じて、感光体１１ａの感光
層が破壊されるという不都合が生じる。一方、体積抵抗
が１０¹⁰Ω・ｃｍ以上の人工繊維を用いると、たとえブ
ラシ３３に電圧を印加したとしても、感光体１１ａ上の
残存トナーがそのままブラシ３３を通過してしまうとい
う不都合が生じる。

【００１８】このように感光体１１ａ上の残存トナーを
一時的にブラシ３３内へ静電的に吸着し、ブラシ３３内
をトナーによって飽和状態とし、ブラシ３３内の過剰ト
ナーのみが感光体１１ａ上へ排出される。このときブラ
シ３３の繊維間はトナーのみが通過できる密度であり、
繊維状の紙カス等はブラシ繊維内に入れず、自由落下し
て受け部へと分離される。

【００１９】さらに、図５に示すように、ブラシ３３に
用いる人工繊維の表面を不規則な凹凸にすることが望ま
しい。すなわち、ブラシ繊維は、周面が凹凸をなしてお
り、この凹凸は繊維の長さ方向にほぼ連続している。こ
のため、使用中にブラシ３３の繊維がばらけず、トナー
現像剤が一時的に吸着され、はき出される時は、ドラム
感光体に接触しているブラシ先端部からのみトナーはは
き出される。したがって、ブラシ繊維は、表面積が大き
く、かつ長さ方向に直線的な方向性が保たれる。このブ
ラシ３３を感光体１１ａに接触させる場合に、ブラシ３
３が感光体１１ａ上のより多くの残存トナーと触れるこ
とが可能であり、かつ折れ曲がりくせがつく、長期間の
使用にも耐えることができる。

【００２０】また、ブラシ繊維の太さは、１〜８０デニ
ールとすることが望ましい。１デニール以下は、人工繊
維が折れたり、保持部から抜け落ち易くなり、本発明の
ブラシ部材としては長期間の使用に耐えることができな
くなる。また８０デニール以上の場合は、人工繊維を感
光体に接触させても繊維の束が粗になるため、残存トナ
ーがブラシ部材と十分接触すること無く通過してしまう
といった不具合が生じる。

【００２１】図６に示すように、ブラシを保持する導電
性保持部材３４は、保持金具３５、ウラ当て部材３６、
及び補助板金３７からなる。保持金具３５は、例えばア
ルミニウム合金からなる板材であり、一端側が断面略Ｌ
字状に予め折曲されており、かつ感光体１１ａの軸方向
に長く伸びている。

【００２２】ここで、ブラシ３３の保持について説明す
る。ブラシ３３の厚みａに対して間隙ｂはａ＜ｂである
ことが望ましい。厚みａより間隙ｂが小さいと、ブラシ
３３を板材３５で挟み込む際にブラシ３３を切り落すお
それがあるからである。また、ブラシ３３の厚みと保持
金具３５との折曲された状態の厚みｃとの関係は、厚み
ａが０．５〜２ｍｍに対して厚みｃが２．５〜４ｍｍ程
度が望ましく、この範囲を外れる場合には、板材３５を
折曲げた際にやはりブラシ３３が切れ易くなり、あるい
は抜け易くなるといった問題が生じる。

【００２３】なお、ブラシ３３の抜けを防止するため
に、ブラシ３３と板材３５との間に導電性接着剤を流し
込んだり、導電性テープを貼って補強してもよい。ウラ
当て部材３６は、ブラシ３３の感光体と当接する面と反
対の面側に沿って設けられ、ブラシ３３の自由端側を感
光体１１ａに押し当てるためのものである。このウラ当
て部材３６は、短手方向の長さがブラシ３３の自由端側
の長さよりも長くすることにより、ブラシ３３が折曲が
りぐせを有することを防ぐ。またウラ当て部材３３は、
ポリエステル樹脂等の特に弾性あるいは可撓性の樹脂部
材とすることにより、万一ウラ当て部材３３が感光体に
触れても感光体１１ａの損傷を防ぐことができる。補助
板金３７は、感光体１１ａとは反対側でウラ当て部材３
６に当接して設けられ、ウラ当て部材３６及びブラシ３
３を補強するとともに感光体１１ａへの加圧力を調整す
るものである。本実施例では補助板金３７とウラ当て部
材３６とを別個の部材で構成したが、一個の部材で両者
を兼ねることも可能である。本実施例では、ブラシ３３
は、レーヨンにカーボンを含ませて体積抵抗１０⁶ Ω・
ｃｍにし、太さ６デニールの繊維にしたものを１００本
づつの束とし、８２束／inchの密度で繻子繊にし、２枚
重横系を抜くことによりつくられている。また、ブラシ
３３は片面に厚さ０．１ｍｍのポリエステルフィルムか
らなるウラ当て部材３６をブラシ３３の穂先より１ｍｍ
程度突き出した状態で保持金具３５に付けるようになっ
ている。そして感光体１１ａに対して３０°の取り付け
角でブラシ３３の先端より３ｍｍの位置でブラシ面が接
するようトナー除去手段の上流側に取り付けられてい
る。次に、紙カス除去手段２９に印加する電圧について
説明する。

【００２４】トナーの極性とは逆バイアスでブラシ３３
に電圧を印加してトナーをいったん静電吸着し、飽和状
態になるまでトナーをブラシ３３内に取り込む。ここで
「トナーの極性」とはキャリアとの摩擦帯電によって得
られる極性をいう。吸着トナーが飽和量を越えると、ブ
ラシ３３から過剰トナーが感光体１１ａへ排出される。
このとき排出トナーの感光体に対する付着位置を変えて
いる。このときにブラシ３３によってトナーと紙カスは
分離され、紙カスはブラシ３３に阻止されてクリーナ内
へは入らずに自然落下し、紙カス収納部２８へ収納され
る。

【００２５】適性印加電圧は５０〜７００Ｖであり、７
００Ｖ以上印加するとＯＰＣ（オーガニック・フォトコ
ンダクター）感光体のわずかな欠陥（例えばピンホー
ル）によって電圧がリークしてしまい、ひいては感光体
にこげ穴をあけてしまうことがある。逆に５０Ｖ以下で
は、トナーと紙カスの分離効果が少なくなる。

【００２６】図８に示すように、複数の紙カス除去手段
２９ａ，２９ｂを感光体１１ａの周面に沿って設けても
よい。これらの紙カス除去手段２９ａ，２９ｂの構成
は、上述のものと同じである。上流側の紙カス除去手段
２９ａと下流側の紙カス除去手段２９ｂとでブラシ径を
同じにしてもよいが、下流側の紙カス除去手段２９ｂよ
り上流側の紙カス除去手段２９ａのほうをブラシ径を大
きくすることが望ましい。ただし、ブラシ径は、上述の
範囲内に限られる。また、上流側の紙カス除去手段２９
ａは下流側の紙カス除去手段２９ｂに比べて、ブラシ３
３の電気抵抗が同じか又は大きいほうが望ましい。ただ
し、これも上述の電気抵抗値の範囲内に限られる。な
お、紙カス除去手段２９ａ，２９ｂのブラシ３３の材質
は互いに異なるものであってもよい。

【００２７】ここで、紙カス除去手段２９（２９ａ，２
９ｂ）の好ましい形状はコスト、構造、信頼性より固定
タイプである。しかしながら、これを図９に示すような
回転ブラシ４１を備えた方式としてもよいし、図１０お
よび図１１に示すような往復移動機構を備えた方式とし
てもよい。このような往復移動機構は、ブラシ保持部材
３４の一端側に突起４４を取り付け、この突起４４が従
動節として円筒カム４３の溝に沿って往復動作しうるよ
うにカムギヤ４５と駆動ギヤ４６とが歯合している。

【００２８】これらの他の清掃方式によれば、紙カスを
収納部１７のなかへ効率よく落すことができる。また、
紙カス除去手段２９のブラシ材料として動物質繊維又は
植物質繊維に導電性材料を入れて織った織物、導電性ゴ
ム、導電性マイラーフィルムなどを採用してもよい。次
に、図１２および図１３を参照して回収トナーを再利用
する場合について説明する。

【００２９】スパイラルミキサ５２がトナー除去収納手
段１７のなかに回転可能に設けられている。スパイラル
ミキサ５２の周面には螺旋溝が形成されている。スパイ
ラルミキサ５２から回収箱５４までに輸送路５６が設け
られている。トナー除去手段３１によって除去されたト
ナーは、ミキサ５２の螺旋溝に沿って輸送路５６に運ば
れ、輸送路５６を通って回収箱５４に回収される。回収
トナーはトナー補給手段にもどされ、再利用に供され
る。図１４は紙カスの繊維状態のものが再利用トナーと
ともに再現像された場合に発生する汚れ６０を約１０〜
２５倍に拡大して示す拡大模式図である。

【００３０】図１５は、横軸にはプリント枚数をとり、
縦軸には紙カス６０による汚れ発生個数をとって、ライ
フ試験の結果を示すグラフ図である。図中にて曲線Ａは
紙カス除去なしの結果を、曲線Ｂは紙カス除去した結果
を、曲線Ｃはトナー再利用をしない結果をそれぞれ示
す。こうした紙カス除去手段を通過した感光体上の残存
トナーをトナー補給手段内に戻し、トナーを再利用す
る。ここで現像手段内にもどすと、再利用トナーの量が
常に一定量でないため、トナーとキャリアの混合比率が
不安定となるので、トナー飛散や画質品質（かぶり等）
の低下のおそれがある。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、転写後の感光体上の残
存トナーをクリーニング前に紙カスとトナーを分離する
ことにより、クリーナ内のトナーを再利用することが可
能となる。また、本発明によれば、画像品質の低下を防
ぎ、低コストでロングライフの電子写真プロセスユニッ
トを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の全体概要を示す透視断面図。

【図２】プロセスユニットの着脱状態を模式的に示す透
視断面図。

【図３】プロセスユニットを示す透視断面図。

【図４】紙カス除去手段を示す斜視図。

【図５】紙カス除去手段の導電性ブラシの横断面図。

【図６】紙カス除去手段の保持部材を示す部分断面図。

【図７】紙カス除去手段の導電性ブラシを示す部分断面
図。

【図８】第１実施例に係る清掃装置を示す部分透視断面
図。

【図９】第２実施例に係る清掃装置を示す部分透視断面
図。

【図１０】第３実施例に係る清掃装置を示す部分透視断
面図。

【図１１】第３実施例に係る清掃装置の紙カス除去手段
及びその移動装置を示す斜視図。

【図１２】回収トナーの再利用機能を有する画像形成装
置の概要を示す透視断面図。

【図１３】回収トナーの再利用機能を有する画像形成装
置の概要を示す透視斜視図。

【図１４】紙カスが混入した再利用トナーを用いて現像
したときに生じる汚れを示す拡大模式図。

【図１５】ライフ試験の結果を示すグラフ図である。

【符号の説明】 １１ａ…感光体、２７…リカバリーブレード、２８…紙
カス収納部、２９…紙カス除去手段、３１…トナー除去
手段、３２…トナー収納手段、３３…導電性ブラシ、３
４…保持部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像を有する像担持体からトナーを
   除去する清掃装置において、 像担持体表面からトナーを掻き取る掻取り手段と、 この掻取り手段にて掻き取られたトナーを収納する第１
   の収納手段と、 上記掻取り手段の掻き取り動作に先立ち、上記像担持体
   表面から紙カスを選択的に除去する紙カス除去手段と、 この紙カス除去手段にて除去された紙カスを収納する、
   上記第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、を具
   備したことを特徴とする清掃装置。
2. 【請求項２】 トナー像を有する像担持体からトナーを
   除去する清掃装置において、 像担持体表面からトナーを掻き取る掻取り手段と、 この掻取り手段にて掻き取られたトナーを収納する第１
   の収納手段と、 上記掻取り手段の掻き取り動作に先立ち、上記像担持体
   表面から紙カスを選択的に除去する適性密度の導電性部
   材を持つ紙カス除去手段と、 この導電性部材に適性極性の適性電圧を印加する電圧印
   加手段と、 上記紙カス除去手段にて除去された紙カスを収納する、
   上記第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、を具
   備し、 上記電圧印加手段によって上記導電性部材に上記適性電
   圧を印加することにより上記導電性部材にトナーを静電
   吸着させ、トナーで上記導電性部材を満たして飽和状態
   とし、上記導電性部材内の過剰トナーのみを通過させる
   一方で、紙カスを上記導電性部材によって排除すること
   を特徴とする清掃装置。
3. 【請求項３】 像担持体にトナー像を形成する画像形成
   手段と、 この画像形成手段にて画像形成されたトナー像を用紙に
   転写する転写手段と、 この転写手段にてトナー像が転写された後の像担持体上
   に残留するトナー及び紙カスを含む残留物から紙カスを
   除去する紙カス除去手段と、 この紙カス除去手段にて除去された紙カスを収納する第
   １の収納手段と、 上記紙カス除去手段による紙カス除去動作の後、像担持
   体上に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、 このトナー除去手段にて除去されたトナーを収容する、
   上記第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、を具
   備したことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 像担持体にトナー像を形成する画像形成
   手段と、 この画像形成手段にて画像形成されたトナー像を用紙に
   転写する転写手段と、 この転写手段にてトナー像が転写された後の像担持体上
   に残留するトナー及び紙カスを含む残留物から紙カスを
   除去する適性密度の導電性部材を持つ紙カス除去手段
   と、 この導電性部材に適性極性の適性電圧を印加する電圧印
   加手段と、 上記紙カス除去手段にて除去された紙カスを収納する第
   １の収納手段と、 上記紙カス除去手段による紙カス除去動作の後、像担持
   体上に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、 このトナー除去手段にて除去されたトナーを収容する、
   上記第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、を具
   備し上記電圧印加手段によって上記導電性部材に上記適
   性電圧を印加することにより上記導電性部材にトナーを
   静電吸着させ、トナーで上記導電性部材を満たして飽和
   状態とし、上記導電性部材内の過剰トナーのみを通過さ
   せる一方で、紙カスを上記導電性部材によって排除する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 像担持体にトナー像を形成する画像形成
   手段と、 この画像形成手段にて画像形成されたトナー像を用紙に
   転写する転写手段と、 この転写手段にてトナー像が転写された後の像担持体上
   に残留するトナー及び紙カスを含む残留物から紙カスを
   除去する紙カス除去手段と、 この紙カス除去手段にて除去された紙カスを収納する第
   １の収納手段と、 上記紙カス除去手段による紙カス除去動作の後、像担持
   体上に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、 このトナー除去手段にて除去されたトナーを収容する、
   上記第１の収納手段とは異なる第２の収納手段と、 この第２の収納手段に収納されたトナーを、再利用する
   ため、上記画像形成手段に供給する手段と、を具備した
   ことを特徴とする画像形成装置。