(57)【要約】【課題】長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング部を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】感光体１１と、帯電部１２と、露光部１３と、現像部１４と、転写部１５と、回転軸およびブラシ繊維からなりそのブラシ繊維の先端を感光体１１に接触させながら回転することにより、転写後の感光体１１表面に残留したトナーを除去する、２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２を有するクリーニング部１６とを備え、クリーニング部１６が、２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２のうちの第１のブラシローラ１７＿１のブラシ繊維１本あたりの先端力が、第２のブラシローラ１７＿２のブラシ繊維１本あたりの先端力よりも大きい先端力で感光体１１に接触するように２つのブラシローラを配置した。【選択図】  図２
2005017416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に回転する感光体と、該感光体表面に所定の電荷を付与する帯電部と、電荷が付与された感光体表面に画像に応じた露光光を照射する露光部と、該露光光により感光体表面に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、形成されたトナー像を所定の被転写体に転写する転写部と、回転軸および該回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維からなり該ブラシ繊維の先端を前記感光体に接触させながら回転することにより、前記被転写体にトナー像が転写された後の感光体表面に残留したトナーを除去する、該感光体円周方向に並列に配置された２つのブラシローラを有するクリーニング部とを備えた画像形成装置において、
前記クリーニング部が、前記２つのブラシローラのうちの前記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力が、前記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力よりも大きい先端力で前記感光体に接触するように前記２つのブラシローラを配置してなるものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クリーニング部が、前記各ブラシローラに接触しながら回転することにより、該ブラシローラに付着したトナーをそれぞれ回収する回収ローラを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ブラシ繊維は導電性を有するものであり、
前記２つのブラシローラのうちの前記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラの回転軸に前記トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加するとともに、前記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラの回転軸に前記トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する電源部を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体が、電荷輸送性を有する硬化性シリコン樹脂からなる表面層を有するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記感光体が、電荷輸送性を有するシロキサン樹脂からなる表面層を有するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、帯電・露光・現像・転写・クリーニングなどの工程を含む電子写真方式の画像形成プロセスでは、感光体表面を帯電し、画像情報に応じた露光光で露光して感光体表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を着色トナーで現像して感光体表面にトナー像を形成し、そのトナー像を転写紙等に転写した後、熱ロール等で定着することにより定着画像が形成される。
【０００３】
トナー像が転写紙等に転写された後の感光体表面には未転写のトナーおよび帯電プロセスによって生成した付着物（以下放電生成物と云う）などが残留するので、これらの残留物を次の画像形成プロセスの開始に先立ち感光体表面から除去するクリーニングプロセスが必要である。
【０００４】
このクリーニングプロセスには種々の方式のクリーニング手段が用いられているが、その一つとして、クリーニングブレード等の機械的除去手段が広く用いられている。
【０００５】
感光体表面は、クリーニングブレード等の摺擦による機械的ストレスや、帯電器による化学的ストレスを受けるため、近年広く用いられている有機感光体においては表面層の磨耗、傷、異物付着などを如何に防止するかが大きな課題である。
【０００６】
そこで、感光体表面の機械的耐久性の向上を目的として、表面に、電荷輸送性能を有する構造単位を有し且つ架橋構造を有するシロキサン樹脂からなる表面層を形成した感光体を用い、感光体上に残留するトナーを所定の単繊維太さおよび繊維密度のブラシローラと、弾性体ゴムブレードとからなるクリーニング装置を備えた画像形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、感光体表面の負に帯電したトナーを静電的に吸引するため正電荷が印加された第１のブラシローラと、感光体表面の正に帯電したトナーを静電的に吸引するため負電荷が印加された第２のブラシローラとを備えたクリーニング装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−５１５７６号公報
【特許文献２】
特開平４−３３０４８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１の技術によっても、感光体表面のトナーや付着物の除去は不完全であり、感光体表面に蓄積した付着物により画像品質が低下するという問題が発生する。また、シロキサン樹脂層を有する感光体とゴムブレードとの組み合わせでは、ゴムブレードが受けるダメージが大きく、エッジの欠けやめくれが発生してしまい、長期間に渡って安定したクリーニング性を維持することが困難である。
【００１０】
また、上記特許文献２の技術によっても、ブラシローラ外径の経時的なへたりによる感光体上のトナー除去性の低下や、低画像密度原稿の連続走行において感光体回転方向上流側に位置する第１のブラシローラによるトナー除去効果により、感光体回転方向下流側に位置する第２のブラシローラのブラシ繊維へのトナー・外添剤の量が少なくなるため、ブラシ繊維１本あたりの先端力によるトナー・外添剤１個あたりに対する感光体への押し付け力が大きくなり、感光体表面にフィルミングを生じる場合がある。特に、シロキサン樹脂からなる表面層を有する感光体と組み合わせた場合は、感光体表面層の摩耗、傷付き、および異物固着を有効に防止することはできない。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング部を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
所定の方向に回転する感光体と、その感光体表面に所定の電荷を付与する帯電部と、電荷が付与された感光体表面に画像に応じた露光光を照射する露光部と、その露光光により感光体表面に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像部と、形成されたトナー像を所定の被転写体に転写する転写部と、回転軸およびその回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維からなりそのブラシ繊維の先端を前記感光体に接触させながら回転することにより、前記被転写体にトナー像が転写された後の感光体表面に残留したトナーを除去する、その感光体円周方向に並列に配置された２つのブラシローラを有するクリーニング部とを備えた画像形成装置において、
上記クリーニング部が、上記２つのブラシローラのうちの上記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力が、上記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力よりも大きい先端力で上記感光体に接触するように上記２つのブラシローラを配置してなるものであることを特徴とする。
【００１３】
ここで、ブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ（Ｎ）は、次に示す一般式（１）によって定義される。
【００１４】
Ｆ＝ＢＰＩ×Ｅ×０．２５×φ４×ＰＨ−３  …  （１）
ただし、ＢＰＩ：ブラシ繊維の感光体への干渉量（ｍｍ）
Ｅ：繊維のヤング率（Ｎ／ｍｍ２）
φ：ブラシ繊維径（ｍｍ）
ＰＨ：ブラシ繊維長さ（ｍｍ）
本発明の画像形成装置によれば、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように定めたことにより、感光体表面層の摩耗、傷付きおよび異物固着が防止されるので、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を実現することができる。
【００１５】
ここで、上記クリーニング部が、上記各ブラシローラに接触しながら回転することにより、そのブラシローラに付着したトナーをそれぞれ回収する回収ローラを備えたものであってもよい。
【００１６】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、ブラシローラに付着したトナーを確実に回収できるので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００１７】
また、上記ブラシ繊維は導電性を有するものであり、
上記２つのブラシローラのうちの上記感光体回転方向上流側に位置するブラシローラの回転軸に上記トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加するとともに、上記感光体回転方向下流側に位置するブラシローラの回転軸に上記トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する電源部を備えたものであってもよい。
【００１８】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、トナーを効果的にクリーニングできるので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００１９】
また、上記感光体が、電荷輸送性を有する硬化性シリコン樹脂からなる表面層を有するものであってもよい。
【００２０】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、感光体表面層の耐久性が増加するので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００２１】
また、上記感光体が、電荷輸送性を有するシロキサン樹脂からなる表面層を有するものであってもよい。
【００２２】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、感光体表面層の耐久性が増加するので、さらに長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできる画像形成装置を得ることが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２５】
図１に示すように、この画像形成装置は、いわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置であり、矢印Ａ方向に循環移動する中間転写体３０と、中間転写体３０に接してタンデムに配列された、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の各色の画像形成を担う画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、これら各画像形成部で形成された各色の画像を所定の転写材Ｐに転写する二次転写ローラ２１とを備えている。
【００２６】
なお、本実施形態における中間転写体３０は、本発明にいう被転写体に相当するものである。
【００２７】
図２は、本発明の画像形成装置の一実施形態における画像形成部の概略構成図である。
【００２８】
図２に示すように、この画像形成部１０は、矢印Ｂ方向に回転する感光体１１と、感光体１１表面に所定の電荷を付与する帯電部材１２ａおよび帯電電源１２ｂからなる帯電部１２と、電荷が付与された感光体１１表面に画像に応じた露光光を照射する露光部１３と、感光体１１表面に形成された潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像部１４と、形成されたトナー像を中間転写体３０に転写する一次転写部材１５ａおよび一次転写電源１５ｂからなる一次転写部１５と、感光体１１円周方向に並列に配置された２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２を有するクリーニング部１６とを備えている。
【００２９】
図３は、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるクリーニング部の概略構成図である。
【００３０】
図３に示すように、このクリーニング部１６は、第１および第２のブラシローラ１７＿１，１７＿２を備えており、これら各ブラシローラは、それぞれ回転軸１７＿１ａ、１７＿２ａと、各回転軸に放射状に植毛されたブラシ繊維１７＿１ｂ、１７＿２ｂとからなり、ブラシ繊維１７＿１ｂ、１７＿２ｂの先端を所定の先端力で感光体１１に接触させながら回転することにより、中間転写体３０にトナー像が転写された後の感光体１１表面に残留したトナーを除去するようになっている。
【００３１】
この２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２は、第１および第２の２つのブラシローラのうちの感光体回転方向上流側に位置するブラシローラ１７ａのブラシ繊維１７＿１ｂ１本あたりの先端力が、感光体回転方向下流側に位置するブラシローラ１７ｂのブラシ繊維１７＿２ｂ１本あたりの先端力よりも大きい先端力で感光体１１に接触するように配置されている。
【００３２】
ここで、ブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ（Ｎ）は、次式によって定義される。
【００３３】
すなわち、
Ｆ＝ＢＰＩ×Ｅ×０．２５×φ４×ＰＨ−３
ただし、ＢＰＩ：ブラシ繊維の感光体への干渉量（ｍｍ）
Ｅ：繊維のヤング率（Ｎ／ｍｍ２）
φ：ブラシ繊維径（ｍｍ）
ＰＨ：ブラシ繊維長さ（ｍｍ）
さらに、本実施形態のクリーニング部１６は、各ブラシローラ１７＿１，１７＿２に接触しながら回転することにより、各ブラシローラ１７＿１，１７＿２に付着したトナーをそれぞれ回収する回収ローラ１８＿１，１８＿２、および各回収ローラに回収されたトナーを掻き落とすスクレーパ１９＿１，１９＿２を備えている。
【００３４】
また、本実施形態のクリーニング部１６は、ブラシ繊維１７＿１ｂ，１７＿２ｂとしては導電性を有するものを用いており、かつ、上記２つのブラシローラのうちの感光体回転方向上流側に位置するブラシローラ１７＿１の回転軸１７＿１ａに、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加する電源２０ａと、感光体回転方向下流側に位置するブラシローラ１７ｂの回転軸１７＿２ａに、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する電源２０ｂと、回収ローラ１８＿１に、ブラシローラ１７＿１への印加電圧と同極性で、かつ絶対値で高いバイアス電圧を印加する電源２１ａと、回収ローラ１８＿２に、ブラシローラ１７＿２への印加電圧と同極性で、かつ絶対値で高いバイアス電圧を印加する電源２１ｂとを備えている。
【００３５】
次に、本発明の画像形成装置の実施例について説明する。
［実施例１］
この実施例１のクリーニング部は、図３に示したと同様、第１および第２の２つのブラシローラ１７＿１，１７＿２、第１および第２の回収ローラ１８＿１，１８＿２、および第１および第２のスクレーパ１９＿１，１９＿２を備えている。
【００３６】
このクリーニング部の各部の諸元は以下の通りである。
（第１のブラシローラ１７＿１）
ブラシ材質：１２ナイロン、繊維太さ：６デニール、電気抵抗：１×１０５Ω、毛足長さ：４ｍｍ、繊維密度：３１本／ｍｍ２、感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ、周速：６０ｍｍ／ｓ、回転方向：感光体の回転方向に対して逆回転、ブラシ印加バイアス：＋２００Ｖ
（第１の回収ローラ１８＿１）
材質：導電性カーボンを分散したフェノール樹脂、電気抵抗：１×１０６Ω、曲げ弾性率（ＪＩＳ  Ｋ７２０３）：１００ＭＰａ、磨耗量（ＪＩＳ  Ｋ６９０２）：２ｍｇ、ロックウェル硬度（ＪＩＳ  Ｋ７２０２、Ｍスケール）：１２０、ブラシ部材への食い込み量：１．５ｍｍ、周速：７０ｍｍ／ｓ、印加バイアス：＋６００Ｖ
（第１のスクレーパ１９＿１）
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、回収ロール部材への食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス（自由長）：８．０ｍｍ
（第２のブラシローラ１７＿２）
ブラシ材質：１２ナイロン、繊維太さ：３デニール、電気抵抗：１×１０５Ω、毛足長さ：４ｍｍ、繊維密度：２３２．５本／ｍｍ２、感光体への食い込み量：約１．５ｍｍ、周速：６０ｍｍ／ｓ、回転方向：感光体の回転方向に対して逆回転、ブラシ印加バイアス：−４００Ｖ
（第２の回収ローラ１８＿２）
材質：導電性カーボンを分散したフェノール樹脂、電気抵抗：１×１０６Ω、曲げ弾性率（ＪＩＳ  Ｋ７２０３）：１００ＭＰａ、磨耗量（ＪＩＳ  Ｋ６９０２）：２ｍｇ、ロックウェル硬度（ＪＩＳ  Ｋ７２０２、Ｍスケール）：１２０、ブラシ部材への食い込み量：１．５ｍｍ、周速：７０ｍｍ／ｓ、印加バイアス：−８００Ｖ
（第２のスクレーパ１９＿２）
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、回収ロール部材への食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス（自由長）：８．０ｍｍ
上記の各部材を用いて、感光体回転方向上流側に位置する第１のブラシローラ１７＿１のブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ１が、感光体回転方向下流側に位置する第２のブラシローラ１７＿２のブラシ繊維１本あたりの先端力Ｆ２よりも大きい先端力で感光体に接触するようこれら２つのブラシローラを配置してクリーニング部を構成し、クリーニングテストを行った。
【００３７】
具体的には、先端力Ｆ１およびＦ２が、それぞれ次の条件式を満たすようにクリーニング部を構成した。
【００３８】
５．０×１０−５≦Ｆ１≦１．５×１０−３
３．０×ｌ０−５≦Ｆ２≦５．０×１０−４
上記の条件式を満たすようにクリーニング部を構成することにより、トナーのクリーニングが主目的である第１のブラシローラでは、感光体表面における転写残トナーおよび再転写トナーがクリーニング領域に突入した際に、その大部分をクリーニングすることが可能である。また、第１のブラシローラでは、トナーのクリーニングが行われると同時に、感光体表面に付着している放電生成物等の付着物が掻き取られるので、高温高湿環境における画質劣化を防止することができる。
【００３９】
第２のブラシローラにおいては、逆極性トナー等をクリーニングすることが主目的であり、逆極性トナーの量は正極性のトナーの量に比較して微量であるので、第１のブラシローラより先端力の小さいブラシを用いることによって、感光体表面にダメージを与えることなく逆極性トナーをクリーニングすることができる。また、第１のブラシローラをすり抜けてきた外添剤を感光体表面に固着させることもない。
【００４０】
図４は、２つのブラシローラによりトナーが除去される様子を示す図である。
【００４１】
図４には、ともに矢印Ｃ方向に回転する第１のブラシローラ１７＿１および第２のブラシローラ１７＿２により、矢印Ｂ方向に回転する感光体１１上のトナーが除去される様子が示されている。感光体１１上のトナーには、正極性、すなわちマイナスに帯電した転写残トナーｔ１と、逆極性、すなわちプラスに帯電した再転写トナーｔ２の２種類がある。
【００４２】
マイナスに帯電した転写残トナーｔ１は第１のブラシローラ１７＿１によりほぼ１００％クリーニングされる。その際、第１のブラシローラ１７＿１と感光体１１とのニップ部で、トナーに含まれている外添剤４０がトナーから遊離する。この外添剤４０は非常に微粒子であるため、その殆どが、第１のブラシローラ１７＿１をすり抜けて第２のブラシローラ１７＿２に到達する。
【００４３】
第２のブラシローラ１７＿２には、極少量のプラスに帯電した再転写トナーｔ２と、第１のブラシローラ１７＿１をすり抜けてきた外添剤４０とが突入する。
【００４４】
第２のブラシローラ１７＿２に突入した外添剤４０は、第２のブラシローラ１７＿２の表面、および回収ロール（図示せず）表面に固着し、さらに感光体１１に固着してしまう。
【００４５】
通常は、第２のブラシローラ１７＿２ヘの突入トナー量が少ないため第２のブラシローラ１７＿２の先端力でトナー潰れが発生し、潰れたトナーが感光体１１に固着する場合もある。
【００４６】
そのため、第２のブラシローラ１７＿２のブラシ繊維１本あたりの先端力を第１のブラシローラ１７＿１のブラシ繊維１本あたりの先端力より小さくすることで感光体１１への外添剤やトナーなどの異物の固着を防止することができる。
【００４７】
また、一般に、ブラシローラを使用した場合は、感光体表面層の同一個所をレコードの針が溝をトレースするようにブラシの繊維がなぞるため、表面層にできた傷を次第に悪化させてしまうという問題があるが、この問題に対しても、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように設定することによって抑制することができる。
【００４８】
図５および図６は、本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【００４９】
図５に示すように、ブラシ繊維１本あたりの先端力を次第に増加させていくと、ブラシ繊維１本あたりの先端力：１０−４付近で、クリーニング性の良否を表すクリーニング性グレードが、良好な画質上クライテリア：４を超えるにいたる。
【００５０】
また、図６に示すように、ブラシ繊維１本あたりの先端力を次第に増加させていくと、ブラシ繊維１本あたりの先端力：１０−４〜１０−３付近で、感光体表面層のフィルミング性の良否を表すフィルミング性グレードが、良好な画質上クライテリア：４を下回るようになる。
【００５１】
従って、以上の結果から、画質を満足させるために必要なブラシ繊維１本あたりの先端力は、図６に図示したような範囲が好適であることがわかる。
【００５２】
なお、上記のクリーニングテストにおいて、電荷輸送性を有するシロキサン系樹脂を含有する表面層を有する感光体を用いてプロセス速度：１５０ｍｍ／ｓ以上で画像形成を行った場合、感光体を２００，０００回回転させた後の感光体表面層の表面粗さ（Ｒｚ：単位μｍ）と１，０００回転当たりの磨耗率（Ｗｅ：単位ｎｍ）との積：Ｒｚ×Ｗｅを２０以下とすることができた。これにより、感光体表面層の損傷、トナー外添剤の凝集物などによるフィルミング、トナーのすり抜け等の現象を生じることなく残存トナーを確実に除去することが可能となり、画像形成装置における高速化、高性能化および長寿命化を実現することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、２つのブラシローラのブラシ繊維１本あたりの先端力を上記のように定めたことにより、感光体表面層の摩耗、傷付きおよび異物固着が防止されるので、長期間に渡って安定したクリーニング性能を発揮することのできるクリーニング部を備えた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一実施形態における画像形成部の概略構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置の一実施形態におけるクリーニング部の概略構成図である。
【図４】２つのブラシローラによりトナーが除去される様子を示す図である。
【図５】本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【図６】本実施形態の画像形成装置におけるクリーニングテストの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ    画像形成部
１１    感光体
１２    帯電部
１２ａ    帯電部材
１２ｂ    帯電電源
１３    露光部
１４    現像部
１５    一次転写部
１５ａ    一次転写部材
１５ｂ    一次転写電源
１６    クリーニング部
１７＿１，１７＿２    ブラシローラ
１７＿１ａ、１７＿２ａ    回転軸
１７＿１ｂ、１７＿２ｂ    ブラシ繊維
１８＿１，１８＿２    回収ローラ
１９＿１，１９＿２    スクレーパ
２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ    電源
２１    二次転写ローラ
３０    中間転写体
【図１】
2005017416.tif 000003
【図２】
2005017416.tif 000004
【図３】
2005017416.tif 000005
【図４】
2005017416.tif 000006
【図５】
2005017416.tif 000007
【図６】
2005017416.tif 000008