(57)【要約】【課題】定着後の記録媒体上に孤立して残留したトナーを除去し、画像形成装置の汚染を防止するクリーニング装置及びクリーニングブラシを提供する。【解決手段】表面移動する被清掃体の表面に回転しながら接触し、被清掃体の表面の微細粉粒体を除去するクリーニング部材と、被清掃体の裏面に接触し、クリーニング部材と対向して配置された支持部材と、クリーニング部材に当接してクリーニング部材に回収された微細粉粒体をクリーニング部材から除去する清掃部材と、清掃部材によってクリーニング部材から離間した微細粉粒体を排出する排出部材と、を備え、クリーニング部材は、基布と、基布上に起毛された複数本のパイル糸を備えるパイル織物よりなり、微細粉粒体径をＤ１、パイル糸の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦２である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する被清掃体の表面に回転しながら接触し、前記被清掃体の表面の微細粉粒体を除去するクリーニング部材と、
前記被清掃体の裏面に接触し、前記クリーニング部材と対向して配置された支持部材と、
前記クリーニング部材に当接して前記クリーニング部材に回収された前記微細粉粒体を前記クリーニング部材から除去する清掃部材と、
前記清掃部材によって前記クリーニング部材から離間した前記微細粉粒体を排出する排出部材と、を備え、
前記クリーニング部材は、基布と、前記基布上に起毛された複数本のパイル糸を備えるパイル織物よりなり、前記微細粉粒体径をＤ１、前記パイル糸の繊維径をＤ２としたとき、
Ｄ２／Ｄ１≦２である、
ことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記パイル糸が、前記基布にループ状に起毛されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記パイル糸が、無機物系繊維からなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記パイル糸が、少なくとも一部が分割繊維で構成され、前記分割繊維が分割されて形成される細繊維は、その断面形状が略多角形状をなし、直線状のエッジ部が形成された、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記表面移動する被清掃体の表面移動速度をＶｐ、前記被清掃体の表面に回転しながら接触し、前記被清掃体の表面の微細粉粒体を除去するクリーニング部材の表面移動速度をＶｂ、としたとき、
１．１≦Ｖｂ／Ｖｐ≦１．３である、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のクリーニング装置に使用するクリーニングブラシであって、
基布と、前記基布上に起毛された複数本のパイル糸を備えるパイル織物よりなり、被清掃体の表面の微細粉粒体径をＤ１、前記パイル糸の繊維径をＤ２としたとき、
Ｄ２／Ｄ１≦２である、
ことを特徴とするクリーニングブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置及びクリーニングブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速の画像形成装置においては、記録媒体上にトナーを溶融させるための定着エネルギーを与える手段として、記録媒体の搬送に影響を与えずに、高いエネルギーを付与できる非接触型のフラッシュランプによるフラッシュ発光を利用したフラッシュ定着装置が用いられている（特許文献１）。
【０００３】
フラッシュ定着装置では、記録媒体を加熱及び加圧する圧接部に挿通しないために、定着装置の駆動が記録媒体の搬送速度に影響を与えることがなく、記録媒体のシワや伸び等を防止することができる。このため、高速での画像形成や広幅の記録媒体への画像形成に適するものと考えられている。
【０００４】
基材に複数本のブラシ糸をループ状に織り込んで作製したループパイルブラシの毛先を、感光体に線接触状態で接触させて、転写後の感光体の表面を清掃するクリーニング装置も知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３０８７４号公報
【特許文献２】特開平１−１１６６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、定着後の記録媒体上に孤立して残留したトナーを除去し、画像形成装置の汚染を防止するクリーニング装置及びクリーニングブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１記載のクリーニング装置は、
表面移動する被清掃体の表面に回転しながら接触し、前記被清掃体の表面の微細粉粒体を除去するクリーニング部材と、
前記被清掃体の裏面に接触し、前記クリーニング部材と対向して配置された支持部材と、
前記クリーニング部材に当接して前記クリーニング部材に回収された前記微細粉粒体を前記クリーニング部材から除去する清掃部材と、
前記清掃部材によって前記クリーニング部材から離間した前記微細粉粒体を排出する排出部材と、を備え、
前記クリーニング部材は、基布と、前記基布上に起毛された複数本のパイル糸を備えるパイル織物よりなり、前記微細粉粒体径をＤ１、前記パイル糸の繊維径をＤ２としたとき、
Ｄ２／Ｄ１≦２である、
ことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のクリーニング装置において、
前記パイル糸が、前記基布にループ状に起毛されている、
ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、
前記パイル糸が、無機物系繊維からなる、
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、
前記パイル糸が、少なくとも一部が分割繊維で構成され、前記分割繊維が分割されて形成される細繊維は、その断面形状が略多角形状をなし、直線状のエッジ部が形成された、
ことを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクリーニング装置において、
前記表面移動する被清掃体の表面移動速度をＶｐ、前記被清掃体の表面に回転しながら接触し、前記被清掃体の表面の微細粉粒体を除去するクリーニング部材の表面移動速度をＶｂ、としたとき、
１．１≦Ｖｂ／Ｖｐ≦１．３である、
ことを特徴とする。
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項６記載のクリーニングブラシは、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のクリーニング装置に使用するクリーニングブラシであって、
基布と、前記基布上に起毛された複数本のパイル糸を備えるパイル織物よりなり、被清掃体の表面の微細粉粒体径をＤ１、前記パイル糸の繊維径をＤ２としたとき、
Ｄ２／Ｄ１≦２である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、定着後の記録媒体上に孤立して残留したトナーを除去し、画像形成装置の汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置１００の概略構成の一例を示す断面模式図である。
【図２】（ａ）はクリーニング装置１の一例を示す断面模式図、（ｂ）は定着後の用紙上に存在する孤立トナーの模式図である。
【図３】ブラシローラの構成を説明するための斜視図である。
【図４】基布上にパイル糸をループ状に起毛したブラシ毛の拡大断面模式図である。
【図５】（ａ）は比較例のクリーニング装置２のパイル糸先端と孤立トナーとの接触状態を説明する拡大断面模式図、（ｂ）は本実施形態に係るクリーニング装置１のパイル糸先端と孤立トナーとの接触状態を説明する拡大断面模式図である。
【図６】（ａ）は複数の分割繊維で構成されたパイル糸をループ状に起毛したブラシ毛の拡大断面模式図、（ｂ）は分割繊維の断面形状の一例を示す拡大断面模式図、（ｃ）はパイル糸のループ先端部と孤立トナーとの接触状態を説明する拡大断面模式図である。
【図７】第１実施形態に係るクリーニング装置１及び第２実施形態に係るクリーニング装置１Ａについての性能評価試験結果を示す一覧表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【００１６】
図示した各実施形態は、いずれも本実施形態に係るクリーニング装置及びクリーニングブラシを画像形成装置に適用したものである。従って、画像形成装置の概略構成を説明しながら、本実施形態に係るクリーニング機構について説明する。
【００１７】
「第１実施形態」
（１）画像形成装置の全体構成及び動作
（１．１）画像形成装置の全体構成
図１は本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成の一例を示す断面模式図である。
画像形成装置１００は、画像形成部１１０と、画像形成部１１０の一端に装着され、画像形成部１１０へ用紙を供給する給紙装置１２０と、画像形成部１１０の他の一端に設けられ、印刷された用紙Ｐが排紙される排紙部１３０と、操作情報部１４０と、上位機器から送信された印刷情報から画像情報を生成する画像処理部１５０と、を備えて構成されている。
【００１８】
画像形成部１１０は、システム制御装置１１１、露光装置１１２、感光体ユニット１１３、現像装置１１４、転写装置１１５、用紙搬送装置１１６、定着装置１１７、クリーニング装置１と、を備えて構成され、画像処理部１５０から受け取った画像情報を、給紙装置１２０から送り込まれた用紙Ｐ上にトナー画像として形成する。
【００１９】
給紙装置１２０は、用紙収容部１２１を備え、画像形成部１１０に対する用紙供給を行う。本実施形態においては、記録媒体としての用紙Ｐは、帯状に形成された連続用紙が用いられている。連続用紙は、画像が記録された後は、予め定められたサイズに切断されるようにいわゆるミシン目が形成されている。
用紙収容部１２１から送り出された用紙Ｐは、搬送装置１１６ａによって、転写装置１１５へと搬送される。
尚、搬送装置１１６ａは、用紙Ｐを挟持しながら回転する搬送ローラを備え、用紙Ｐの両端部に長手方向に沿って等間隔に設けられた複数の送り孔にピン（不図示）を係合させながら搬送する。
【００２０】
排紙部１３０は、画像形成部１１０にて画像出力が行われた用紙Ｐの排出を行う。そのために、排紙部１３０は、画像出力後の用紙Ｐが排出される排紙トレイ１３１を備え、トナー像が定着された連続用紙は予め定められたミシン目で折り畳まれて収容される。
【００２１】
画像形成部１１０には、操作情報部１４０が設けられている。操作情報部１４０は、各種の設定や指示の入力及び情報表示に用いられるものである。すなわち、いわゆるユーザインタフェースに相当するもので、具体的には液晶表示パネル、各種操作ボタン、タッチパネル等を組み合わせて構成されている。
【００２２】
（１．２）画像形成部の構成及び動作
このような構成の画像形成装置１００では、画像形成のタイミングに合わせて給紙装置１２０の用紙収容部１２１から繰り出された用紙Ｐが画像形成部１１０へ送り込まれる。
【００２３】
感光体ユニット１１３は、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム１１３ａを備えている。感光体ドラム１１３ａの回転方向に沿って、帯電器１１３ｂ、露光装置１１２、現像装置１１４、転写装置１１５、クリーニングブレード１１３ｃが配置されている。
【００２４】
回転する感光体ドラム１１３ａの表面は、帯電器１１３ｂにより帯電され、露光装置１１２から出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム１１３ａ上に形成された静電潜像は現像装置１１４によりトナー像として現像される。
【００２５】
感光体ドラム１１３ａ上に形成されたトナー像が転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置１２０から用紙Ｐが転写部ＴＲに供給される。
そして、転写装置１１５には、システム制御装置１１１により制御される電源装置等（不図示）から所定の転写電圧が印加され、用紙Ｐに感光体ドラム１１３ａ上のトナー像が転写される。
【００２６】
感光体ドラム１１３ａ表面の残留トナーは、クリーニングブレード１１３ｃにより除去され、廃トナー収容部（不図示）に回収される。その後、感光体ドラム１１３ａの表面は、帯電器１１３ｂにより再帯電される。
【００２７】
定着装置１１７は、フラッシュランプ１１７ａが閃光を発して、用紙Ｐに転写されたトナー像に閃光を照射することにより、光エネルギーを熱エネルギーに変換し、その熱でトナーを溶融し、用紙Ｐへ定着する。
【００２８】
定着の終了した用紙は、定着装置１１７の下流側に設けられたクリーニング装置１を通過し、搬送装置１１６ｂによって排紙部１３０に送り込まれる。
排紙部１３０へ送り込まれた用紙Ｐは、排紙トレイ１３１に折り畳まれて収容される。
【００２９】
（１．３）クリーニング装置の構成及び動作
図２（ａ）は本実施形態に係るクリーニング装置１の一例を示す断面模式図、図２（ｂ）は定着後の用紙Ｐ上に存在するトナーの拡大模式図である。
図２（ａ）に示すように、クリーニング装置１は、クリーニング部材の一例としてのブラシローラ１０と、ブラシローラ１０と対向してトナー像が定着された用紙Ｐの裏面に接触し、ブラシローラ１０との間でニップ部Ｎを形成する支持部材の一例としてのバックアップローラ２０と、ブラシローラ１０のパイル糸１２によって掻き取られたトナーを回収する廃トナー回収装置３０とからなる。
【００３０】
廃トナー回収装置３０は、清掃部材の一例として、ブラシローラ１０に当接して、ブラシローラ１０のパイル糸１２にフリッカー運動を行わせるフリッカー３１と、フリッカー３１によってブラシローラ１０から除去された微細粉粒体としてのトナーをクリーニング装置１の外部へ搬送する排出部材の一例としてオーガー３２とを備えて構成されている。
【００３１】
ブラシローラ１０は、定着後の用紙Ｐと物理的に接触して、用紙Ｐの表面に残留した未定着又は充分に定着されていないトナーを除去するためのものである。
画像形成装置１００における非接触型のフラッシュ定着装置は、トナーを熱と圧力で潰して記録媒体に定着させるヒートロール定着方式とは異なり、フラッシュ光を吸収し熱に換えることでトナーを溶融して用紙Ｐに定着させる。
しかるに、ヒートロール定着方式ではトナーが潰れることからトナー中のワックスが染み出し易いが、フラッシュ定着方式ではワックスが染み出しにくく、定着が抑えられる傾向にある。
【００３２】
そのために、用紙Ｐ上に転写されたトナーは、画像部において画像密度が高く用紙Ｐとの余白が無い領域においては、光吸収による発熱量が多く、トナー同士が溶融して用紙Ｐへ染み込み、強く固定されるが、現像工程において非画像部に付着した、いわゆるカブリトナーや、画像部であっても、網点画像や線画像等のように高い空間周波数で形成されている画像領域は、隣接するトナー同士が少ないために、光吸収による発熱量が小さく、用紙Ｐへの染み込みが十分でない状態で定着されている（図２（ｂ）参照）。
【００３３】
また、画像部において画像密度が高い領域であっても、画像周縁領域においては、定着強度が十分でない場合がある。
特に、１個単位又は数個単位で存在する孤立トナーＴは、用紙Ｐ表面との接着面積が少なく、用紙Ｐの表面から容易に脱落して、定着後の後処理において、画像形成装置１００を汚染したり、出力された用紙Ｐを保管するときに、用紙Ｐを汚染したりするという問題があった。
【００３４】
本実施形態に係るクリーニング装置１は、定着装置１１７の下流側に設けられ、表面移動する定着後の用紙Ｐと物理的に接触して、回転駆動されるブラシローラ１０のパイル糸１２先端で、用紙Ｐの表面の残留した未定着又は充分に定着されていない孤立トナーＴを掻き取り除去する。
【００３５】
掻き取られた孤立トナーＴは、ブラシローラ１０の回転と共にブラシローラ１０と用紙Ｐとのニップ部Ｎの下流側に配置された廃トナー回収装置３０へと搬送され、フリッカー３１によってブラシローラ１０から除去されて回収される。回収されたトナーは廃トナー回収装置３０の底部に設けられたオーガー３２によってクリーニング装置１の外部へ搬送され排出される。
【００３６】
（２）ブラシローラの構成
図３は、ブラシローラ１０の構成を説明するための斜視図である。
ブラシローラ１０は、基布１１と、基布１１上にパイル糸１２をループ状に起毛したブラシ毛と、円柱上のシャフト１３とからなり、図３に示すように、シャフト１３の周囲に螺旋状に巻回されてローラ状に形成されている。
【００３７】
（２・１）基布の構成
図４は、基布１１上にパイル糸１２をループ状に起毛したブラシ毛の拡大断面模式図である。
基布１１は、縦糸１１ａ及び横糸１１ｂを織り上げて得られる織布より形成されている。縦糸１１ａ及び横糸１１ｂには耐久性、柔軟性が高く、耐摩耗性に優れ、動摩擦係数が低い繊維からなるフィラメント糸、紡績糸等の糸が使用されている。
このような繊維としては、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、芳香族ポリアミド（アラミド）等のアミド系樹脂、ポリアクリル等のアクリル系樹脂等よりなる合成繊維が挙げられる。この他に、ポリエチレンテレフタレート等のエステル系樹脂、フッ素樹脂等よりなる合成繊維、レーヨン繊維、キュプラ繊維等の半合成繊維、綿等の天然繊維等が挙げられる。
【００３８】
縦糸１１ａ及び横糸１１ｂのそれぞれの繊度の上限は、好ましくは３５０デシテックスであり、より好ましくは３００デシテックスである。これは、繊度が大きくなるに従って基布１１の柔軟性が低くなり、例えば小径のシャフトにブラシ毛を巻回して小径のブラシローラを製造する場合に、基布１１が柔軟に対応することができず、ブラシ毛が剥がれやすく十分な清掃を行うことができなくなる虞があるためである。
また、繊度が小さくなるに従い、基布１１はその強度が低くなり、パイル糸１２の基端部を締め付けることができなくなる虞がある。
そのために、縦糸１１ａ及び横糸１１ｂのそれぞれの繊度の下限は、好ましくは１００デシテックスであり、より好ましくは１５０デシテックスである。
【００３９】
（２．２）パイル糸の構成
図４に示すように、パイル糸１２は、基布１１を構成する縦糸１１ａ及び横糸１１ｂにループ状に植設されている。すなわち、基布１１に織り込まれた状態のパイル糸１２は、その基端部が基布１１の縦糸１１ａ及び横糸１１ｂで締め付けられることにより、両端部が固定されており、湾曲するループ部が被清掃体の表面と摺擦する。
パイル糸１２がループ状をなすことで、被清掃体としての定着後の用紙Ｐ表面の孤立トナーＴを囲い込むように捕捉することができる。
【００４０】
ループを形成するパイル糸１２の基材からループの頂上までの長さは、特に限定されないがループが長すぎると繊維の弾力が無くなり、掻き取り性が低下する。一方、短すぎるとループの形成が不十分となり掻き取り効果が発揮されず、また、トナーの捕集領域が小さくなる。
そのために、パイル糸１２の長さとしては、２ｍｍないし８ｍｍ、より好ましくは３ｍｍないし５ｍｍである。
【００４１】
パイル糸１２の植毛密度は、特に限定されないが、植毛密度が低すぎると、被清掃体と摺擦する繊維数が少ないため、掻き取り性が低下するともに、捕集された付着物の漏出等のような付着物の捕集性能の低下を招く虞がある。
一方、高すぎると、ブラシの硬度が高まり、被清掃体に対するパイル糸１２の摺動抵抗が大きくなるとともに、被清掃部材の表面を傷つけてしまう虞がある。そのために、好ましくは３万〜２０万本／ｉｎｃｈ２である。
【００４２】
それぞれのパイル糸１２は、被清掃体上の微細粉粒体の一例としてのトナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦２を満たして形成されている。
具体的には、トナー径Ｄ１は５μｍないし９μｍであり、パイル糸１２の繊維径Ｄ２は、９μｍないし１２μｍとして形成されている。
すなわち、一般的な繊維径が２０μｍないし５０μｍである先端がカットされた形状のパイル糸に対して、被清掃体の表面の微細粉粒体であるトナーの粒径に近いループ形状のパイル糸１２として形成することで、トナーを囲い込むように捕捉する。
尚、その作用については、後述する。
【００４３】
パイル糸１２に使用する繊維としては、無機物系繊維が好適である。無機物からなる繊維としては、ガラス繊維、岩石繊維（玄武岩や安山岩など）、金属繊維、金属酸化物繊維などが挙げられる。
これらは、それを構成する無機物に由来する強度、耐熱性、耐環境性などと共に、動摩擦係数が低く、被清掃体である定着後の用紙Ｐの搬送抵抗を抑制することができる。
特に、被清掃体である用紙Ｐは、定着により加熱されて高温になっているために、耐熱性が高いステンレス繊維がより好適である。
尚、耐熱性繊維に、無機質材料、特に金属酸化物を被覆して耐熱性と低い動摩擦係数を付与することもできる。
【００４４】
（２．３）クリーニング装置の設定
このように構成されたブラシローラ１０の用紙Ｐへの当接量（食い込み量）は、パイル糸１２の長さ以下であればよい。ただし、パイル糸１２の長さに対して当接量が少なすぎると、ループ部分の用紙Ｐへの接触面積が小さくなり、掻き取り性が低下する。
一方、当接量が大きすぎると、パイル糸１２と用紙Ｐとの摩擦抵抗が大きくなり、用紙Ｐの搬送力が阻害される。そのために、ブラシローラ１０の用紙Ｐへの当接量（食い込み量）は、０．５ｍｍないし３ｍｍ、より好ましくは１ｍｍないし２．５ｍｍとなるように調節される。
【００４５】
クリーニング装置１におけるブラシローラ１０は、対抗するバックアップローラ２０とのニップ部Ｎで下流側に表面移動する用紙Ｐと回転しながら接触して用紙Ｐ上の孤立トナーＴを囲い込むように捕捉して除去する。そのために、被清掃体である用紙Ｐの表面移動速度に対して速度差が設定される。
用紙Ｐの表面移動速度をＶｐ、ブラシローラ１０の表面速度をＶｂとしたときに、その速度比Ｒ（＝Ｖｂ／Ｖｐ×１００％）は、好ましくは１５０％以下であり、より好ましくは１１０％ないし１３０％である。
その作用については、後述する。
【００４６】
ブラシローラ１０には、外部電源装置（不図示）を用いてバイアス電圧を印加しても良い。具体的には、用紙Ｐ上に転写されたトナー像の帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加する。例えば、トナー極性が正の場合には負に、トナー極性が負の場合には正に、それぞれ設定されたバイアス電圧が印加される。
ブラシローラ１０のパイル糸１２が、捕捉されるトナーと逆極性のバイアス電圧を印加されることで、トナーの用紙Ｐ上からのクリーニング作用が高まるとともに、捕捉されたトナーの保持力が高まるために、捕捉されたトナーがブラシローラ１０から脱落して、用紙Ｐ上に落下することを防止することができる。
【００４７】
（３）クリーニング装置の作用・効果
図５（ａ）は先端がカットされたパイル糸１２Ｂ（カットパイル糸）からなるブラシローラ１０Ｂを使用した比較例のクリーニング装置２におけるパイル糸１２Ｂ先端と孤立トナーＴとの接触状態を説明する拡大断面模式図、図５（ｂ）は本実施形態に係るクリーニング装置１のパイル糸１２先端と孤立トナーＴとの接触状態を説明する拡大断面模式図である。
以下、本実施形態のクリーニング装置１の作用について説明するが、その前に比較例のクリーニング装置２の問題点について、図面を用いて説明する。尚、比較例のクリーニング装置２において、本実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４８】
（３．１）比較例のクリーニング装置
非接触型のフラッシュ定着装置を通過した用紙Ｐ上には、隣接するトナー同士が少ないために、光吸収による発熱量が小さく、用紙Ｐへの染み込みが十分でない状態で１個単位または、数個単位で孤立したトナーが付着している。
すなわち、定着後の用紙Ｐ上には、図２（ｂ）に示すように、現像後、用紙Ｐ上に転写された状態のトナー粒径を略維持したまま、用紙Ｐへの染み込みが十分でない状態で孤立して存在する孤立トナーＴが存在している。
【００４９】
電子写真方式の画像形成装置において用いられているトナーの粒径は、通常５μｍないし９μｍであり、フラッシュ定着方式の定着装置を使用した画像形成装置１００においては、孤立トナーＴも、現像後、用紙Ｐ上に転写された状態のトナー粒径を略維持している。
一方、クリーニング装置２のブラシローラ１０Ｂとして、カットパイル糸を使用した場合、通常、パイル糸１２Ｂを構成する原糸の繊維径Ｄ２は２０μｍないし５０μｍである。
従って、図５（ａ）に模式的に示すように、パイル糸１２Ｂの先端である破断エッジ（ＥＧ）が用紙Ｐと点接触し、用紙Ｐ上に孤立して存在し用紙Ｐへの染み込みが十分でない孤立トナーＴに対しては、その掻き取り力を充分に作用させることができない。
【００５０】
一方、パイル糸１２Ｂの繊維径が太く腰が強いために、その破断エッジが用紙Ｐと点接触した場合、用紙Ｐの表面を傷付ける虞がある。
また、定着装置１１７で定着された直後の用紙Ｐ及びトナー画像は、その温度が高く十分に冷却されて固定されていないので、用紙Ｐ上に固定されたトナー画像を傷つける虞もある。
さらに、用紙Ｐの搬送抵抗が増大し、用紙Ｐの排紙トレイ１３１における収容性を阻害する虞もある。
【００５１】
（３．２）本実施形態のクリーニング装置
図５（ｂ）に示すように、は、本実施形態のクリーニング装置１は、定着装置１１７の下流側に設けられ、表面移動する定着後の用紙Ｐと物理的に接触して、回転駆動されるブラシローラ１０のループ状に起毛されたパイル糸１２先端で、用紙Ｐの表面の残留した未定着又は充分に定着されていないトナーを掻き取り除去する。
パイル糸１２は、基布１１の縦糸１１ａ及び横糸１１ｂで締め付けられることにより、両端部が固定されており、湾曲するループ部が被清掃体の表面と摺擦する。
そして、図５（ｂ）に示すように、パイル糸１２がループ状をなすことで、そのループ先端部が被清掃体としての定着後の用紙Ｐ表面の孤立トナーＴを囲い込むように捕捉する。
【００５２】
それぞれのパイル糸１２は、トナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦２を満たして形成されている。
具体的には、トナー径Ｄ１は５μｍないし９μｍであり、定着後の用紙Ｐ上には、図２（ｂ）に示すように、トナーの粒径を略維持したまま用紙Ｐへの染み込みが十分でない状態で孤立して存在している。
パイル糸１２の繊維径Ｄ２は、９μｍないし１２μｍとして形成されているために、それぞれのパイル糸１２が孤立トナーＴに直接接触して、用紙Ｐ上に染み込みが十分でない状態で孤立トナーＴのみを定着後の用紙Ｐから脱落させる。
また、パイル糸先端が表面移動する用紙Ｐとループ状で接触するために、用紙搬送抵抗の上昇を抑制することができる。
【００５３】
尚、画像形成装置１００で使用されるトナーが小粒径、例えば５μｍである場合には、パイル糸１２は、トナーと同程度に小径の繊維径Ｄ２であることが望ましい。
従って、トナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦１を満たして構成されていることが、より好ましい（実施例３参照）。
【００５４】
定着後の用紙Ｐから脱落した定着後のトナーは、固化されており、パイル糸１２のループ先端で囲い込むようにパイル糸１２、１２、・・・から構成されるブラシ毛内部に回収される。
そして、回収されたブラシローラ１０の回転とともに、廃トナー回収装置３０へ搬送され、ブラシローラ１０に当接して、ブラシローラ１０のパイル糸１２にフリッカー運動を行わせるフリッカー３１によって、パイル糸１２から離脱する。フリッカー３１によってブラシローラ１０から除去されたトナーはオーガー３２によってクリーニング装置１の外部へ搬送される。
【００５５】
また、パイル糸１２に使用する繊維としては、無機物系繊維、すなわち、ガラス繊維、岩石繊維（玄武岩や安山岩など）、金属繊維、金属酸化物繊維などが用いられているために、それを構成する無機物に由来する強度、耐熱性、耐環境性などと共に、動摩擦係数が低く、被清掃体である定着後の用紙Ｐの搬送抵抗を抑制することができる。
特に、用紙Ｐがミシン目を有する連続用紙である場合には、記録媒体の搬送に影響を与えない非接触型のフラッシュ定着装置が用いられているために、定着後の用紙Ｐの搬送抵抗を抑制する必要があり、無機物繊維のなかでも、ステンレス繊維は動摩擦係数が低いために好適である。
また、ステンレス繊維を用いた場合は、被清掃体である用紙Ｐが、定着により加熱されて高温になっているために、１０μｍないし１８μｍと極細の繊維を使用した場合であっても、繊維の耐熱性が高くブラシローラ１０としての耐熱性を維持することができる。
【００５６】
ブラシローラ１０は、被清掃体である用紙Ｐの表面移動速度に対して、速度差を有して回転駆動される。用紙Ｐの表面移動速度をＶｐ、ブラシローラ１０の表面速度をＶｂとしたときに、その速度比Ｒ（＝Ｖｂ／Ｖｐ×１００％）は、好ましくは１５０％以下であり、より好ましくは１１０％ないし１３０％である。
すなわち、クリーニング装置１におけるブラシローラ１０は、被清掃体である用紙Ｐの表面移動と順方向（同一方向）に、用紙Ｐよりも１０％ないし３０％速い表面速度で接触する。
速度比が少ない場合は、ブラシローラ１０を構成するパイル糸１２のループ部が孤立トナーＴと接触する機会が少なく、十分なクリーニング作用が得られない。
一方、速度比が大きすぎる場合は、パイル糸１２のループ部が孤立トナーＴと接触する機会が多く、クリーニング作用は増大するが、補足され除去されたトナーのブラシローラ１０からの飛散が多くなり、また、用紙Ｐ及び用紙Ｐ上のトナー画像を傷つける虞がある。
尚、ブラシローラ１０を用紙Ｐの搬送方向に対してカウンター（逆方向）回転させて接触させた場合は、クリーニング作用は増大するが、用紙Ｐの搬送抵抗が増大し、用紙Ｐの排紙トレイ１３１における収容性を阻害するのみならず、用紙Ｐ及び用紙Ｐ上のトナー画像を傷つける虞がある。
【００５７】
「第２実施形態」
本実施形態に係るクリーニング装置１Ａは、基本構成は第１実施形態に係るクリーニング装置１と同様であり、クリーニング部材の一例としてのブラシローラ１０Ａのパイル糸１２Ａが複数の分割繊維１２ａで構成されている点で異なる。
以下の説明において、第１実施形態に係るクリーニング装置１Ａと共通の構成要素には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
（１）パイル糸の構成
図６（ａ）はパイル糸１２Ａが、複数の分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・で構成された一例を示す拡大断面模式図、図６（ｂ）はパイル糸１２Ａの分割される断面形状の一例を示す拡大断面模式図、図６（ｃ）は、ブラシローラ１０Ａのパイル糸１２Ａのループ先端部が用紙Ｐ上で孤立トナーＴと接触した状態の拡大断面模式図である。
ブラシローラ１０Ａは、複数のパイル糸１２Ａの少なくとも一部が、トナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２Ａを構成する分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦２を満たして構成されている。
【００５９】
尚、分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・は、後述するように、繊維径Ｄ２が２０μｍないし５０μｍである通常のカットパイル糸と比較して、例えば５μｍないし９μｍという十分に小径の繊維径とすることができる。画像形成装置１００で使用されるトナーが小粒径、例えば５μｍである場合には、パイル糸１２Ａは、孤立トナーＴと同程度に小径の繊維径Ｄ２であることが望ましい。
従って、トナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２Ａを構成する分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦１を満たして構成されていることが、より好ましい。
また、パイル糸１２Ａは、必ずしもループ状に形成される必要はなく、カットパイル糸でも良い（実施例４、実施例５参照）。
【００６０】
分割繊維１２ａは、複数のノズルを使用し、これらノズルから材料を溶融状態で吐出し、複合させつつ紡糸を行う複合紡糸法によって得られた繊維である。従って、分割繊維１２ａの材料には複合紡糸可能な合成樹脂を使用することが好ましく、これに加えて耐久性、柔軟性が高く、適度な耐熱性を有するとともに、耐摩耗性に優れ、動摩擦係数が低い合成樹脂を使用することがより好ましい。
【００６１】
このような合成樹脂としては、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等のエステル系樹脂及び脂肪族ポリアミド（ナイロン）、芳香族ポリアミド（アラミド）等のアミド系樹脂が挙げられる。この他に、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアクリル等のアクリル系樹脂等、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等も挙げられる。
【００６２】
図６（ｂ）に示すように、分割繊維１２ａは、その断面形状が略多角形状をなし、少なくとも１個の角度９０度未満のエッジを有して直線状のエッジ部が形成されている。
尚、多角形状は、必ずしも外形が直線のみで構成されている必要はなく、一部に円弧を有する略多角形状でもよい。
【００６３】
１本のパイル糸１２Ａから分割される分割繊維１２ａは、トナー径をＤ１、それぞれのパイル糸１２Ａを構成する分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・の繊維径をＤ２としたとき、Ｄ２／Ｄ１≦２を満たして分割されている。
具体的には、トナー径Ｄ１は５μｍないし９μｍであり、パイル糸１２Ａの分割繊維１２ａの繊維径Ｄ２は、５μｍである。
【００６４】
（２）クリーニング装置の作用・効果
本実施形態のクリーニング装置１Ａは、定着装置１１７の下流側に設けられ、表面移動する定着後の用紙Ｐと物理的に接触して、回転駆動されるブラシローラ１０Ａのループ状に起毛されたパイル糸１２Ａ先端で、用紙Ｐの表面の残留した未定着又は充分に定着されていないトナーを掻き取り除去する。
パイル糸１２Ａは、複数の分割繊維１２ａ、１２ａ、・・・の基端部が基布１１の縦糸１１ａ及び横糸１１ｂで締め付けられることにより、両端部が固定されており、湾曲するループ部が被清掃体の表面と摺擦する。
そして、図６（ａ）に示すように、パイル糸１２Ａがループ状をなすことで、被清掃体としての定着後の用紙Ｐ表面の孤立トナーＴを囲い込むように捕捉する。
【００６５】
トナー径Ｄ１は５μｍないし９μｍであり、パイル糸１２Ａの分割繊維１２ａの繊維径Ｄ２は、５μｍである。
さらに、分割繊維１２ａは、その断面形状が略多角形状をなし、少なくとも１個の角度９０度未満のエッジを有して直線状のエッジ部が形成されている。
そのために、図６（ｃ）の拡大断面模式図に示すように、分割繊維１２ａは、用紙Ｐ上の孤立トナーＴと用紙Ｐとの間により挿入され易くなり、用紙Ｐの表面や定着された画像部を傷つけることなく、非画像部に付着したトナーを掻き取り回収することができる。
また、パイル糸先端部が表面移動する用紙Ｐとループ状で接触するために、用紙搬送抵抗の上昇を抑制することができる。
【００６６】
分割繊維１２ａは、耐熱性を有するとともに、耐摩耗性に優れ、動摩擦係数が低い合成樹脂を用いて複合紡糸されている。
具体的には、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等のエステル系樹脂及び脂肪族ポリアミド（ナイロン）、芳香族ポリアミド（アラミド）等のアミド系樹脂、或いは、超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリアクリル等のアクリル系樹脂等、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂等を用いて紡糸されている。
そのために、被清掃体である定着後の用紙Ｐの搬送抵抗を抑制することができる。
特に、用紙Ｐがミシン目を有する連続用紙である場合には、記録媒体の搬送に影響を与えない非接触型のフラッシュ定着装置が用いられているために、定着後の用紙Ｐの搬送抵抗を抑制する必要があり、上述した合成樹脂は耐摩耗性に優れ動摩擦係数が低いために好適である。
また、定着により加熱されて高温になっている用紙Ｐ及び用紙Ｐ上のトナー画像を傷つける虞が少なく好適である。
【実施例】
【００６７】
第１実施形態に係るクリーニング装置１及び第２実施形態に係るクリーニング装置１Ａについての効果を確認するために、用紙搬送性、孤立トナーＴのクリーニング性、捕捉されたトナーの飛散、について性能評価試験を行った。結果を図７に示す。
「用紙搬送性の評価基準」
○：用紙搬送抵抗が少なく排紙トレイ１３１における用紙収容性を阻害しない。
△：用紙搬送抵抗により排紙トレイ１３１における用紙収容にやや乱れが発生する。
×：用紙搬送抵抗により排紙トレイ１３１における用紙収容性を阻害する。
「クリーニング性の評価基準」
◎：定着後の孤立トナーＴを掻き取り除去できる。
○：定着後の孤立トナーＴをある程度掻き取り除去できる。
△：定着後の孤立トナーＴを一部掻き取り除去できる。
×：定着後の孤立トナーＴを掻き取り除去できない。
「トナー飛散の評価基準」
○：掻き取った孤立トナーＴを保持して搬送し周囲への飛散がない。
×：掻き取った孤立トナーＴを搬送する際に保持できず周囲へ飛散する。
【００６８】
「実施例１、実施例３」
実施例１は、繊維径Ｄ２が１２μｍのステンレス繊維からなるパイル糸１２をループ形状としたブラシローラ１０を使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が９μｍのトナーを使用した。すなわち、Ｄ２／Ｄ１＝１．３３である。
そして、毛長が４．５ｍｍ、植毛密度が１２０ｋＦ／ｉｎｃｈ２のブラシローラ１０を当接量１．０ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧なし、回転方向を順方向として使用した。
実施例３は、繊維径Ｄ２が９μｍの玄武岩繊維からなるパイル糸１２をループ形状としたブラシローラ１０を使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が５μｍのトナーを使用した。すなわち、Ｄ２／Ｄ１＝１．８０である。
そして、毛長が４．５ｍｍ、植毛密度が１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ２のブラシローラ１０を当接量１．０ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧なし、回転方向を順方向として使用した。
【００６９】
図７に示すように、実施例１及び実施例３において、排紙トレイ１３１における用紙収容性を阻害することなく、用紙Ｐ上の定着後の孤立トナーＴを掻き取り除去でき、掻き取った孤立トナーＴの周囲への飛散も発生しないことが確認された。
【００７０】
「実施例２、実施例４、実施例５」
実施例２は、表面移動速度比Ｖｂ／ＶｐがＶｂ／Ｖｐ＝１．１である点のみが実施例１と異なる。
実施例４は、繊維径Ｄ２が５μｍの分割繊維１２ａからなるカットパイル糸のブラシローラ１０Ａを使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が９μｍのトナーを使用した。すなわち、Ｄ２／Ｄ１＝０．５６である。
そして、毛長が４．０ｍｍ、植毛密度が３００ｋＦ／ｉｎｃｈ２のブラシローラ１０Ａを当接量１．０ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧なし、回転方向を順方向として使用した。
実施例５は、繊維径Ｄ２が５μｍの分割繊維１２ａで植毛密度が２５０ｋＦ／ｉｎｃｈ２からなるカットパイル糸のブラシローラ１０Ａと、繊維径Ｄ２が２５μｍの導電アクリル繊維で植毛密度が１００ｋＦ／ｉｎｃｈ２からなるカットパイル糸のブラシローラ１０Ａを当接量１．０ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧なし、回転方向を順方向としてそれぞれ使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が５μｍのトナーを使用した。
【００７１】
図７に示すように、実施例２、実施例４、実施例５においては、排紙トレイ１３１における用紙収容性を阻害することなく、掻き取った孤立トナーＴの周囲への飛散も発生しないことが確認された。また、用紙Ｐ上の定着後の孤立トナーＴをある程度掻き取り除去できたが、実施例１及び実施例３に比較してクリーニング性がやや劣ることが確認できた。
【００７２】
「比較例１、比較例２」
比較例１は、表面移動速度比Ｖｂ／ＶｐがＶｂ／Ｖｐ＝１．５である点のみが実施例１と異なる。
比較例１は、表面移動速度比Ｖｂ／ＶｐがＶｂ／Ｖｐ＝−０．１、すなわち回転方向が逆方向である点のみが実施例１と異なる。
図７に示すように、比較例１、比較例２においては、排紙トレイ１３１における収容性を阻害し、掻き取った孤立トナーＴの周囲への飛散も発生することが確認された。また、用紙Ｐ上の定着後の孤立トナーＴは一部掻き取り除去できたが、実施例１及び実施例３に比較してクリーニング性が劣ることが確認できた。
【００７３】
「比較例３、比較例４」
比較例３は、繊維径Ｄ２が４４μｍの導電アクリル繊維で植毛密度が６０ｋＦ／ｉｎｃｈ２、毛長が５．０ｍｍからなるカットパイル糸のブラシローラ１０Ｂを当接量０．５ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧有り、回転方向を順方向として使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が９μｍのトナーを使用した。すなわち、Ｄ２／Ｄ１＝４．８９である。
比較例４は、繊維径Ｄ２が２５μｍの導電アクリル繊維で植毛密度が６０ｋＦ／ｉｎｃｈ２、毛長が５．０ｍｍからなるカットパイル糸のブラシローラ１０Ｂを当接量１．０ｍｍ、表面移動速度比Ｖｂ／Ｖｐ＝１．３でバイアス印加電圧有り、回転方向を順方向として使用した。画像形成装置１００にはトナー径Ｄ１が９μｍのトナーを使用した。すなわち、Ｄ２／Ｄ１＝２．７８である。
図７に示すように、比較例３、比較例４においては、排紙トレイ１３１における用紙収容にやや乱れが発生し、用紙Ｐ上の定着後の孤立トナーＴを掻き取り除去できないことが確認できた。従って、トナー飛散は発生しなかった。
【００７４】
以上、本発明に係る実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１、１Ａ、２・・・クリーニング装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ・・・ブラシローラ
１１・・・基布
１１ａ・・・縦糸
１１ｂ・・・横糸
１２、１２Ａ、１２Ｂ・・・パイル糸
１２ａ・・・分割繊維
１３・・・シャフト
２０・・・バックアップローラ
３０・・・廃トナー回収装置
３１・・・フリッカー
３２・・・オーガー
１００・・・画像形成装置
１１０・・・画像形成部
１１１・・・システム制御装置
１１２・・・露光装置
１１３・・・感光体ユニット
１１３ａ・・・感光体ドラム
１１３ｂ・・・帯電器
１１３ｃ・・・クリーニングブレード
１１４・・・現像装置
１１５・・・転写装置
１１６ａ、１１６ｂ・・・用紙搬送装置
１１７定着装置
１１７ａフラッシュランプ 
１２０・・・給紙装置
１２１・・・用紙収容部
１３０・・・排紙部
１３１・・・排紙トレイ
Ｄ１・・・トナー径
Ｄ２・・・繊維径
Ｐ・・・用紙
Ｔ・・・孤立トナー
【図１】
2014048593.tif 000003
【図２】
2014048593.tif 000004
【図３】
2014048593.tif 000005
【図４】
2014048593.tif 000006
【図５】
2014048593.tif 000007
【図６】
2014048593.tif 000008
【図７】
2014048593.tif 000009