(57)【要約】【課題】本発明は、電子写真装置の清掃装置に関するものであり、第一の目的とするところは、ファーブラシを用いたクリーニング装置において、被清掃部材からの現像剤（トナー、外添剤）、紙粉等の残留物の効率的除去である。また第二の目的とするところは、被清掃部材から掻きとった残留物のファーブラシ内からの除去である。また第三の目的とするところは、ファーブラシの回転駆動トルクの低減および長期間安定したクリーニング性を保持するクリーニング装置を提供することである。【解決手段】被清掃部を清掃するファーブラシと、シート上に無数の孔を持つシート部材と、該シート部材の端部を保持するガイド部材で構成され、該ファーブラシの繊維が該シート部材内の孔を貫通している。該ファーブラシと該シート部材が同期して回転し、ガイド部材上をシートが移動することで、該シート部材が該ファーブラシの繊維の根元―先端間を往復運動する構成とした。【選択図】        図１
2004151481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被清掃部材としての像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像化し、当該可視像を記録体上に転写して画像を形成する画像形成装置であって、像担持体上に残った未転写の現像剤等の残留物を回転自在に支持されたファーブラシを用いて除去するクリーニング装置において、該ファーブラシと、シート上に無数の孔を持つシート部材で構成され、該ファーブラシの繊維が該シート部材上の孔を貫通し、該ファーブラシと該シート部材が同期して回転し、該シート部材が該ファーブラシ繊維の根元―先端間を往復運動する構成をもつことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
被清掃部材としての像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像化し、当該可視像を記録体上に転写して画像を形成する画像形成装置であって、像担持体上に残った未転写の現像剤等の残留物を回転自在に支持されたファーブラシを用いて除去するクリーニング装置において、該ファーブラシと、シート上に無数の孔を持つシート部材と、該シート部材が該ファーブラシ繊維の根元―先端間を往復運動する構成で、該シート部材の端部を保持し、該シート部材が移動可能なレールを具備したガイド部材を持つ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】
前記シート部材の前記ファーブラシの根元―繊維先端間の往復運動が、該ファーブラシの繊維先端とシート部材の距離Ｌが、
ファーブラシの被清掃部材当接位置Ｌ１、シート部材によるブラシ内のトナー掻き取り位置Ｌ２の時、Ｌ１＜Ｌ２の関係を持つことを特徴とする請求項１乃至２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記ファーブラシに当接するようにフリッカー部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３に記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記ファーブラシが当接する前記被清掃部材の回転方向に対して下流側にクリーニングブレードを備えたことを特徴とする請求項１乃至４に記載のクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置等の画像形成装置に関し、被清掃部材のクリーニング用のファーブラシクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来光導電性感光体等の像担持体表面に潜像を形成し、現像，転写後上記像担持体表面をクリーニングして再び潜像形成プロセスを行う電子写真複写機が、各種実用に供されている。
【０００３】
現像、転写後に像担持体面上の残留トナーを除去するクリーニング装置として、弾性を有するクリーニングブレードを像担持体に当接させてクリーニングするブレード方式が汎用されているが、ブレードクリーニングの代わりに弾性ローラ或いはブラシローラを単体で用いたり、ブレードクリ―ニング方式の補助機構として、クリーニングブレードの先端部当接位置の像担持体移動方向上流側に、シート状の案内部材や弾性ローラ或いはブラシローラ等を配置し、像担持体の外周面に圧接することにより、トナーの漏れ防止、紙粉等の除去、トナーフィルミング防止を実施している画像形成装置も見られる。
【０００４】
ファーブラシによるクリーニング方法について図２に示す。現像剤は、像担持体がクリーニングされた後、ブラシの繊維（即ち、毛）に付着する（図２Ａ）。これらの種類のクリーナーブラシから現像剤や紙粉などの残留物を除去する処理は、多くの方法で実行される。ブラシクリーナーではトナーの除去機能を有するフリッカー（払い落とし）バーを利用するのが一般的である。フリッカーバーは通常、薄くて、長いバーやシート部材で、ブラシ繊維との干渉の量を制御する。繊維がフリッカーバーに衝突すると、繊維は撓み、その衝撃が繊維に付着している現像剤を除去する。一度除去されると、これらの現像剤は自由落下や空気流によって廃トナー容器や廃トナー容器の搬送経路へ送られるがブラシの根元には掻き取れなかった現像剤が残留する（図２Ｂ）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
フリッカー部材のファーブラシに対する侵入量が大きいと、ファーブラシの回転トルクの増大やスクレーパ部材のめくれ等が発生する。対して、侵入量が小さいとブラシの根元にあるトナーが除去しにくくなる。特開平６−２１４４９１号公報にあるようにフリッカーバーの代わりにシート材の連続したホールがブラシ繊維間からトナーを除去する方法が提案されているが、ブラシ繊維の根元のクリーニングに対してはフリッカーバーと同一の問題が残るし、ブラシとトナー除去部材の衝突回数が過度に増加するとブラシ繊維先端の劣化が加速され、ブラシの寿命が短くなってしまう。
【０００６】
これ以外にファーブラシ内部から残留物を吐き出す構成も提案されている。特開平６−３２４６１０号公報によると、そのクリーニングブラシローラの芯棒が内部通気路を有するとともに該通気路からブラシ繊維の根元部分に連通する多数の通気孔を有しており、該ブラシローラが回転することでその芯棒の通気孔及びそれに近いブラシ繊維根元部分に流れる気流が生じ、この気流によって、ブラシローラに取り込まれブラシ繊維の根元部分に滞溜しようとする現像剤が外方へ散らされる。その結果、ブラシローラに取り込まれた現像剤をブラシローラから除去する手段（例えばブラシローラに当接する掻き落とし板）等によるブラシローラからの現像剤除去が円滑に行われるのである。しかし、この方法では通気孔の開閉制御が困難な為、被清掃部材当接時も残留物を吐き出してしまい、像担持体上においても空気流による残留物の吐き出しが発生し、画像形成装置内を汚染してしまう。
【０００７】
ブラシ内の残留物を電気的に除去する方法も数多く提案されている。これは金属ローラのような導電性部材にブラシ内のトナーをひきつけるような電圧を印加することでブラシの清掃をおこなうものである。この方法によれば、ブラシの劣化やブラシの回転トルクの増大は発生しないが、構成が複雑であること、導電性部材自体のクリーニングが必要であること、またトナー以外の残留物、例えば転写材の紙粉やトナー外添剤に対して効果が小さく、それらがブラシ内に堆積した場合、被清掃部材上の残留物に対するクリーニング性能が著しく劣化してしまう。
【０００８】
ファーブラシを用いるクリーニング装置の課題をまとめると、課題▲１▼ファーブラシ繊維の根元に介在する残留物の除去およびフリッカー部材のファーブラシに対する過度の侵入によるファーブラシ回転トルクの増大、および繊維先端の過度の損傷。課題▲２▼ブラシ内部に介在する残留物が廃トナー容器側で正確に排出されず、画像形成装置内が汚染される。
【０００９】
また課題▲３▼電圧印加装置等により構成が複雑になり、ファーブラシ内の残留物の電気的特性により良好なクリーニング性が得られない。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
像担持体上に形成された静電潜像を現像剤により可視像化し、当該可視像を記録体上に転写して画像を形成するが像形成装置であって、像担持体上に残った未転写の現像剤等の残留物を回転自在に支持されたファーブラシを用いて除去するクリーニング装置において、該ファーブラシと、シート上に無数の穴を持つシート部材で構成され、該ファーブラシの繊維が該シート部材上の孔を貫通し、該ファーブラシと該シート部材が同期して回転し、該シート部材が該ファーブラシ繊維の根元―先端間を往復運動可能な構成をもつクリーニング装置である。
【００１１】
本発明のファーブラシによるクリーニング方法について図３に示す。現像剤は、像担持体がクリーニングされた後、ブラシの繊維（即ち、毛）に付着するが、ファーブラシ内に存在するシート部材より繊維の根元側には侵入できない（図３Ａ）。トナーの除去機能を有するフリッカー（払い落とし）バーは薄くて、長いバーやシート部材をブラシ繊維先端に軽く当る程度に当接している。現像剤を繊維内に取り込んだブラシが現像剤除去位置に来るとシート部材が徐々に繊維先端方向に移動する。この動作によって繊維内部に保持された現像剤は繊維先端部に移動する。この状態でフリッカーバーに衝突するとその衝撃で繊維に付着している現像剤を除去する。一度除去されると、これらの現像剤は自由落下や空気流によって廃トナー容器や廃トナー容器の搬送経路へ送られる（図３Ｂ）。この発明によれば、課題▲１▼ファーブラシ繊維の根元に介在する残留物の除去およびフリッカー部材のファーブラシに対する過度の侵入によるファーブラシ回転トルクの増大、および繊維先端の過度の損傷を防止することが可能である。また課題▲２▼ブラシ内部に介在する残留物が廃トナー容器側で正確に排出され、画像形成装置内の汚染を防止可能である。
【００１２】
また課題▲３▼電圧印加装置等が不要である為構成が簡単であり、ファーブラシ内の残留物の電気的特性によらず清掃が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図７は本発明の第１の実施例であるファーブラシユニットを備えた画像形成装置の概略構成を示している。図７の画像形成装置は複写機であり、被清掃部材であるところの像担持体１（以後像担持体と呼ぶ）を備えている。像担持体１の周囲には、一次帯電器２、現像装置４１、転写帯電器４、分離帯電器５、クリーニング装置１４を順次配置してある。像担持体１及び現像器４１はそれぞれ図示しないモータにより駆動される。
【００１４】
像担持体１の上方には原稿画像をスキャンし、原稿画像に対応する画像露光３を像担持体１表面に行う図示しない光学系がある。転写帯電器４の上流側には給紙部があり、そこから転写紙Ｓがレジストローラ１１に、さらに転写領域へ送られる。分離帯電器５の下流側には定着器１５があり、さらにその下流側に図示しない排紙ローラ及び排紙トレイがある。
【００１５】
以上説明した複写機によると、図示しないモータで駆動される像担持体１表面が一次帯電器２にて帯電され、その帯電域に図示しない光学系から画像露光３が為され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器４１により現像されてトナー像となり、転写領域へ到来する。一方、送られてきた転写材Ｓがレジストローラ１１により像担持体１上のトナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれ、ここで転写ローラ４により、トナー像を転写される。トナー像を転写された転写材Ｓは分離帯電器５にて像担持体１から分離され、定着器１５にてトナー像を定着されてのち、機外へ排出される。トナー像転写後、像担持体１表面に残留する現像剤は、クリーニング装置１４により清掃除去されその中に取り込まれる。
【００１６】
このようにしてクリーニング装置１４内に回収された現像剤は、該装置に設けた図示しない搬送コイルが図示しない駆動手段により駆動されることでクリーニング装置外へ搬出される。以上、画像形成プロセスを説明したが、ここで本発明に係るクリーニング装置１４の詳細を説明する。
【００１７】
本発明において、上記ブラシ回転軸は、画像形成装置に回転可能に配設できるものであればよく、例えば、金属を円筒形状に形成した導電性のシャフトがある。
【００１８】
ところで、上記クリーニングブラシ３１は以下に述べる工程で形成したので図４を参考に説明する。この工程以外方法であっても本発明の目的とする機能を満足するものであればよい。
【００１９】
ブラシ繊維には、ポリプロピレン、レーヨン、アクリル等の材料が使用できる。また、これらの材料にカーボンブラック等の導電化剤を添加して、ブラシ繊維に導電性を持たせてもよい。またシート部材はポリエチレンテレフタレート等の樹脂、もしくはウレタンゴム等の弾性部材でも良い。繊維保持布はやや目が粗い強度の高い織物を用いた。先ず、シート部材３２と繊維保持布３５を隙間を空けた状態で重ねて固定する。この上方から内部にファーブラシ繊維を保持した先端に微少な孔を持つシート孔開け部材３６を、シート部材３２と繊維保持布３５に降ろして両シートに孔を空ける。繊維保持布の下部にはファーブラシ繊維３７を繊維保持布３５に織り込む部材が待機しており、孔開け部材３６内にあるファーブラシ繊維３７を受け取って繊維保持布３５に織り込む。ファーブラシ繊維３７の受け渡しを終了した孔開け部材３６は上方に移動し、内部に別のファーブラシ繊維３７をセットして、再度孔開け工程に移る。本工程を繰り返すことでファーブラシ繊維を保持した繊維保持布３７とシート部材のセットが完成する。
【００２０】
次に、前述のセットをファーブラシの回転軸表面に接着する。ブラシ回転軸３８は、ステンレス鋼を円筒形状に形成した導電性のシャフトを用いた。
【００２１】
端部を固定された回転軸３８をゆっくりと回転させながらセットを回転軸全面に接着し、セットの回転方向端部同士を繋ぎ合わせる。最後に回転軸３８とシート部材端部の両端を保持するガイド部材を取り付けた。
【００２２】
本工程により作成したファーブラシクリーニングユニットを用いて、画像形成装置による長期間の耐久実験をおこなった。像担持体上の残留物のクリーニング性とファーブラシ内部のシート部材によるクリーニング性を確認した。
【００２３】
実験は、Ａ４サイズ紙で１０％相当の印字比率の画像について、１万枚のコピー動作をおこなった。
【００２４】
耐久実験中画像上にクリーニング不良による現像剤のすり抜けの確認をした。
【００２５】
実験終了後、ファーブラシクリーニングユニットを取り出して残留物の有無を確認した。図５、図６に示すように、残留物をファーブラシ内部から吐き出した位置以降から再度像担持体に当接する位置（領域Ａ）は残留物はほとんど見られなかった。一方、ファーブラシが像担持体から掻き取った残留物を保持している位置から残留物を吐き出す位置（領域Ｂ）はトナーが多く保持されているのが確認され、像担持体に対して高いクリーニング性が長期にわたって保持されていることが証明された。また、耐久実験期間中ファーブラシの回転トルクの測定をおこなったが耐久初期時と耐久後半時でトルクは常に安定しており変動は確認されなかった。もちろんフリッカー部材のめくれも発生していない。以上の結果より、クリーニングブラシ装置の清掃能力を長期に渡って維持することができるだけでなく、長期に渡って像担持体１を効果的に清掃することができ、従来の技術でしばしば発生していた課題も解決可能なことがわかった。
【００２６】
（比較例）
本発明の効果の比較例として、２種類のファーブラシクリーニング装置について同様の実験をおこなった。すなわち▲１▼ファーブラシクリーニング装置からシート部材を取り除いたクリーニング装置と、▲２▼フリッカー部材が過度に侵入しているクリーニング装置である。
【００２７】
両者の長期耐久実験の結果を図６に示す。▲１▼においては耐久実験の初期数百枚において像担持体上のクリーニング不良が発生した。ファーブラシクリーニングユニットを取り外して観察したところ、内部が残留物で満たされており、結果として像担持体上の残留物のクリーニング性が保持出来なくなった。
【００２８】
一方、▲２▼においてはファーブラシの回転トルクが初期から上昇し、結果としてフリッカー部材のメクレが発生した。そこでフリッカー部材の侵入量を段階的に低減させたところ、メクレの発生は止まったが、ファーブラシ自体のクリーニング性と両立させるのが困難であり、長期耐久での残留物詰まりによるトルクの増加を抑えることが出来なかった。
【００２９】
（実施例２）
画像形成装置に用いられる転写ローラは、発泡ゴム等で導電性金属芯金を被覆した部材が汎用されている。この転写ローラには像担持体上に現像されたトナーが付着する為、その付着物のクリーニングが必要であるが、表面がゴム材であるためウレタンゴム等のブレードを当接させてクリーニングをおこなうと、付着物を押し付けてしまい部分的に抵抗が変わることで画像欠陥を起こしてしまう。この問題を解消するために転写ローラに逆電圧を印加することで像担持体上に再転写し、像担持体上のクリーニング装置で捕集したり、ファーブラシを用いてローラ表面をクリーニングする方法が提案されている。ところで、転写ローラの付着物として特徴的なのが像担持体と比較して紙粉量が格段に多いことである。両面画像形成時の２面目で定着された現像剤の一部が付着する点が挙げられる。これらの付着物は帯電性が弱く、逆電圧印加による像担持体への再転写が困難であり、ファーブラシを用いるのが効果的であるが、ファーブラシでは根元に詰まった紙粉を取り除くのが難しい。これらの技術では長期にわたって良好なクリーニング性を維持するのが困難であった。このような条件において、本発明のクリーニング装置の効果を確認した。本発明のクリーニング装置を転写ローラ用に改造した部材を用いて、紙粉の出易い転写材で長期耐久をおこなった。結果として、紙粉を効果的に除去することが可能になり、長期的に安定したクリーニング装置を提供することが可能となった。
【００３０】
（その他の実施例）
実施例として、像担持体と転写ローラに適用した場合の効果について述べたが、これ以外にも一次帯電ローラや電子写真方式のカラー画像形成装置で用いる中間転写体の清掃に対しても、本発明は十分な効果が得られることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の電子写真装置のクリーニング装置によれば、ファーブラシ繊維の根元に介在する残留物の除去およびスクレープ部材のファーブラシに対する過度の侵入によるファーブラシ回転トルクの増大、および繊維先端の過度の損傷を防止することが可能である。またブラシ内部に介在する残留物が廃トナー容器側で正確に排出され、画像形成装置内の汚染を防止可能である。また電圧印加装置等が不要である為構成が簡単であり、ファーブラシ内の残留物の電気的特性によらず清掃が可能である。最後に、転写ローラのような紙粉の多い被清掃部材に対しても目詰まりが起こりにくく長期間安定したクリーニング装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で提案するクリーニング装置の概略構成図である。
【図２】従来のクリーニング装置のファーブラシ部の清掃時の概略説明図である。
【図３】本発明で用いたクリーニング装置のファーブラシ部の清掃時の概略説明図である。
【図４】ファーブラシの製造方法の概略説明図である。
【図５】ファーブラシ部のクリーニング状態の概略説明図である。
【図６】本発明の実施例１および比較例のクリーニング性能と回転トルクの変化を示した結果比較図である。
【図７】本発明の実施例１で用いる画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  被清掃部材（像担持体）
２  一次帯電器
３  画像露光
４  転写ローラ
５  分離帯電器
９  給紙カセット
１０  給紙ローラ
１１  レジストローラ
１２  転写ガイド
１４  クリーニング装置
１５  定着器
２４  転写材
３０  クリーニングブレード
３１  ファーブラシ
３２  シート部材
３３  フリッカー部材
３５  繊維支持布
３６  シート孔開け部材
３７  ブラシ繊維
３８  ブラシ回転軸
Ｓ  転写材
Ｔ  現像剤
【図１】
2004151481.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004151481.tif 000006
【図５】
2004151481.tif 000007
【図６】
2004151481.tif 000008
【図７】
2004151481.tif 000009