(57)【要約】【課題】本発明は、感光体ドラムの磨耗を抑え感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぎ、感光体ドラムへの負荷変動を抑えることでジッタの発生等の画像への悪影響を防ぐことができるクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置を提供すること。【解決手段】感光体ドラム表面の転写後に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置であって、前記感光体ドラムに当接して回転するクリーニングローラを備えており、前記クリーニングローラは、シャフトと、該シャフト表面に植設されたブラシ毛を備えており、前記ブラシ毛は、植設のピッチが根元部において均一であって、表面には研磨剤が塗布されていることを特徴とするクリーニング装置とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラム表面の転写後に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置であって、
前記感光体ドラムに当接して回転するクリーニングローラを備えており、
前記クリーニングローラは、シャフトと、該シャフト表面に植設されたブラシ毛を備えており、
前記ブラシ毛は、植設のピッチが根元部において均一であって、表面には研磨剤が塗布されていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記ブラシ毛が、先端部において均一なピッチとなっていることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記ブラシ毛は、根元部に前記研磨剤が塗布されていない部分を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記クリーニングローラが、印字動作中において停止又は前記感光体ドラムより遅い速度で回転することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記植設のピッチが１５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記ブラシ毛の直径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置には、トナー像を被転写体（用紙）に形成する画像形成部が備えられている。画像形成部は、トナー像を被転写体に転写した後に感光体ドラム表面に残ったトナー（以下転写残トナーと称する）を感光体ドラム表面から除去するためのクリーニング装置を有する。クリーニング装置は、クリーニング部材が感光体ドラムに当接するように設けられており、回転する感光体ドラムとこのクリーニング部材が摺擦することにより、転写残トナーが感光体ドラム表面から除去される。
【０００３】
感光体ドラム表面に転写残トナーが存在すると、被転写体に所望の画像を得ることができない。しかし、クリーニング部材の感光体ドラム表面への摺擦力が大きくなると、感光体ドラム表面の磨耗は促進され感光体ドラムの寿命は短くなる。よって、転写残トナーをより効果的に除去することができ、且つ感光体ドラム表面の磨耗をより少なく抑えることができるクリーニング装置が望まれている。
【０００４】
従来のクリーニング装置としては、例えば、ウレタンゴムを材料とするクリーニング部材や、布に繊維を織り込んだ布織り込みブラシを有するクリーニング部材によって感光体ドラム表面を研磨摺擦し、感光体ドラム表面の付着物の除去を行う方式のものが知られている。しかしながら、これらの方式はそれぞれ課題を有していた。
【０００５】
ウレタンゴムを材料とするクリーニング部材によって研磨摺擦した場合、感光体ドラム表面の付着物を除去することはできるが、感光体ドラムへの摺擦力が強く感光体ドラム表面の磨耗が促進され、感光体ドラムの寿命が短くなってしまう。
【０００６】
布織り込みブラシを有するクリーニング部材によって研磨摺擦した場合、ブラシを構成するブラシ毛のピッチのばらつきにより、感光体ドラム表面の研磨ムラが生じてしまう。また、布織り込みブラシは、一定本数のブラシ毛をまとめて一ヶ所に織り込んだもの（Ａ）が等間隔で並んで構成されている（図６（ａ）参照）。そのため、ブラシ毛先端部のピッチは狭く均一となっていたとしても、ブラシ毛根元部のピッチは、ブラシの束と束の間においては大きな間隙が存在し、その間隙にトナー粒子凝集物（Ｔ）が入り込みやすくなる（図６（ｂ）参照）。ブラシの見かけ硬度はブラシ毛の長さ及びピッチによって変わり、ブラシ毛が短いと、或いはブラシ毛のピッチが狭いとブラシの見かけ硬度は高くなる。従って、ブラシの束と束の間の間隙にトナー粒子凝集物（Ｔ）が入り込んで堆積することで、ブラシの見かけ硬度が高くなるのと同じ現象が生じる。そのため、感光体ドラム表面の磨耗が促進され、感光体ドラムの寿命が短くなってしまう。
【０００７】
また、無機感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、研磨剤が添加された現像剤を付着させたウレタンゴムを材料とするクリーニング部材を使用している。クリーニング部材で感光体ドラム表面を研磨摺擦することで感光体ドラム表面に堆積するトナーや帯電生成物を除去している。
【０００８】
しかし、この技術では、ウレタンゴムを材料とするクリーニングローラで押圧した状態で感光体ドラム表面を研磨摺擦するため、感光体ドラムへの負荷変動が伝達され、ジッタ等の画像への悪影響が発生する虞があった。押圧力を小さくする、又は感光体ドラムに対する周速差を小さくすることで画像への悪影響は改善されるが、研磨力が同時に低下するため、別途対策を必要としていた。
【０００９】
特許文献１には、導電性ブラシ毛を均一な密度で配置することで、植毛ムラに起因する帯電不良を解消する技術が開示されている。
しかし、密度が均一であってもブラシ毛のピッチが均一ではないため、ブラシ毛とブラシ毛の間の間隙にトナーが入り込んで堆積してしまうという前記課題は解消されない。
【００１０】
特許文献２には、極性吸着剤が固着されたブラシ毛を使用することで像担持体の表面に付着した放電生成物を極性吸着剤に吸着させ除去する技術が開示されている。
しかし、吸着剤がブラシ毛の根元まで固着されている場合、ブラシ毛が短くなること及びブラシ毛根元部のピッチが狭くなることと同じ現象が起こり、ブラシ毛全体の見かけ硬度が高くなり、感光体ドラム表面の磨耗が促進する虞がある。また、感光体ドラムへ大きな回転負荷がかかるという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２０４６８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、感光体ドラム表面の転写残トナーの除去力を落とさずに感光体ドラム表面の磨耗量を抑えることで感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぎ、感光体ドラムへの負荷変動を抑えることでジッタ等の画像への悪影響を防ぐことができるクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、感光体ドラム表面の転写後に残ったトナーを除去するためのクリーニング装置であって、前記感光体ドラムに当接して回転するクリーニングローラを備えており、前記クリーニングローラは、シャフトと、該シャフト表面に植設されたブラシ毛を備えており、前記ブラシ毛は、植設のピッチが根元部において均一であって、表面には研磨剤が塗布されていることを特徴とするクリーニング装置に関する。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記ブラシ毛が、先端部において均一なピッチとなっていることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置に関する。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記ブラシ毛は、根元部に前記研磨剤が塗布されていない部分を有していることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置に関する。
【００１６】
請求項４に係る発明は、前記クリーニングローラが、印字動作中において停止又は前記感光体ドラムより遅い速度で回転することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のクリーニング装置に関する。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記植設のピッチが１５０〜５００μｍであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のクリーニング装置に関する。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記ブラシ毛の直径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のクリーニング装置に関する。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６いずれかに記載のクリーニング装置を備えていることを特徴とする画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によれば、クリーニングローラのブラシ毛の植設のピッチが根元部において均一であることにより、トナー粒子凝集物がブラシ毛根元部に堆積せず、ブラシ毛全体の見かけ硬度が高くならないので、感光体ドラム表面の磨耗を少なく抑え、感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぐことができるクリーニング装置を提供することができる。
また、ブラシ毛表面に研磨剤が塗布されていることにより、転写残トナーの除去力を落とすことなく、感光体ドラムへの摺擦力を小さくし感光体ドラム表面の磨耗を少なく抑えることができるクリーニング装置を提供することができる。
さらに、ブラシ毛の表面に研磨剤が塗布されていることにより、クリーニングローラのトナー量や研磨剤量が少なくても十分な研磨が可能となる。従来は、研磨剤を添加したトナーをクリーニングローラに供給することにより感光体の研磨を行っているが、ブラシ毛表面に研磨剤が塗布されていることにより、クリーニングローラへ供給されるトナー量の印字ムラ等によるばらつきに影響されずに均一な研磨を行うことができる。また、トナーに研磨剤を添加しなくとも十分な研磨性能を発揮することができる。また、トナーに研磨剤を添加しないことにより、トナーの設計自由度を上げることが期待できる。
【００２１】
請求項２に係る発明によれば、クリーニングローラのブラシ毛が、先端部において均一なピッチとなっていることにより、感光体ドラム表面の転写残トナーの研磨ムラが発生しないクリーニング装置を提供することができる。
【００２２】
請求項３に係る発明によれば、クリーニングローラのブラシ毛が、根元部に前記研磨剤が塗布されていない部分を有していることにより、ブラシ毛根元部におけるピッチが狭くなる又はブラシ毛長さが短くなるのと同じ現象でブラシ毛全体の見かけ硬度が高くなることがないので、感光体ドラム表面の磨耗を少なく抑え、感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぐことができるクリーニング装置を提供することができる。
【００２３】
請求項４に係る発明によれば、クリーニングローラが印字動作中において停止又は感光体ドラムより遅い速度で回転することにより、感光体ドラムへ与える負荷変動を減らし、ジッタの発生等の画像への悪影響を防ぐことができるクリーニング装置を提供することができる。
【００２４】
請求項５に係る発明によれば、ブラシ毛の植設のピッチが１５０〜５００μｍであることにより、ブラシ毛が過度に密集することによるブラシ毛全体の見かけ硬度の増加が防止され、また、トナー粒子凝集物がブラシ毛根元部に堆積することによるブラシ毛全体の見かけ硬度の増加も防止され、感光体ドラム表面の磨耗を少なく抑え、感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぐことができるクリーニング装置を提供することができる。
【００２５】
請求項６に係る発明によれば、ブラシ毛の直径が５０μｍ以下であることにより、ブラシ毛全体の見かけ硬度が高くならず、感光体ドラム表面の磨耗を少なく抑え、感光体ドラムの寿命が短くなるのを防ぐことができ、また、感光体ドラムへの大きな回転負荷も防ぐことができるクリーニング装置を提供することができる。
【００２６】
請求項７に係る発明によれば、上記効果を有するクリーニング装置を備える画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置の概略断面図である。
【図２】画像形成部の概略断面図である。
【図３】クリーニングローラの構造を説明するための模式断面図である。
【図４】本発明におけるクリーニングローラのシャフトの長さ方向に沿った表面の拡大図である。（ａ）トナー粒子凝集物が付着していない時のブラシ毛、（ｂ）トナー粒子凝集物が付着している時のブラシ毛を示す図である。
【図５】研磨剤のブラシ毛への塗布箇所を説明するための図である。
【図６】従来技術におけるクリーニングローラのシャフトの長さ方向に沿った表面の拡大図である。（ａ）トナー粒子凝集物が付着していない時のブラシ毛、（ｂ）トナー粒子凝集物が付着している時のブラシ毛を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係るクリーニング装置及びこのクリーニング装置を備える画像形成装置の概略断面図である。
図１に示すように、本発明に係る画像形成装置（１）は、給紙部（１０１）、画像読取部（１０２）、画像形成部（１０３）、定着部（１０４）、排紙部（１０５）を、主要構成として備えている。
【００３０】
給紙部（１０１）より画像形成部（１０３）に用紙が供給され、画像読取部（１０２）で読取られた画像データが画像形成部（１０３）にてトナー像として用紙に形成され、定着部（１０４）にて用紙にトナーが定着される。画像が形成された用紙は排紙部（１０５）へと排出される。
【００３１】
図２は、画像形成部の概略断面図である。
画像形成部（１０３）は、感光体ドラム（３）と、感光体ドラム（３）をクリーニングするためのクリーニング装置（２）を備えている。クリーニング装置（２）は、感光体ドラム（３）に当接するクリーニングローラ（２１）、クリーニングブレード（２２）、及びクリーニングローラ（２１）に当接するフリッカー（２３）を備えている。
【００３２】
画像形成部（１０３）にて感光体ドラム（３）に付着したトナーが用紙に転写されるが、感光体ドラム（３）表面には少量のトナーが残る。クリーニングローラ（２１）は、感光体ドラム（３）に対して当接した状態で回転することで、感光体ドラム（３）表面の転写残トナーを除去する。残存したトナーは、クリーニングブレード（２２）によって感光体ドラム（３）表面から強制的に剥離される。クリーニングローラ（２１）に付着したトナーはフリッカー（２３）により掻き落とされる。
【００３３】
図３は、クリーニングローラ（２１）の構造を説明するための模式断面図である。クリーニングローラ（２１）は、シャフト（２１１）と、シャフト（２１１）表面に植設された多数本のブラシ毛（２１２）を備えている。ブラシ毛（２１２）は、静電植毛法により根元部において均一なピッチで植設されている。
【００３４】
前記静電植毛法について説明する。表面に接着剤を塗布したシャフト（２１１）を電界中に０Ｖ（ＧＮＤ）に接地し、その電界中にブラシ毛（２１２）を放出することで、ＧＮＤに接地されたシャフト（２１１）とその対向電極（不図示）により形成される電界中の電気力線に沿って、ブラシ毛（２１２）がＧＮＤに接地したシャフト（２１１）に向かって垂直に飛翔し、シャフト（２１１）に立設した状態で接着する。その際、電荷を帯びたブラシ毛（２１２）が避雷針と同様の作用を果たし、先に接着したブラシ毛（２１２）の一定距離の周囲内には、他のブラシ毛（２１２）がシャフト（２１１）に接着することはできない。その結果、ブラシ毛（２１２）を、根元部において均一なピッチで植設することができる。
なお、ブラシ毛（２１２）のピッチは電界の強さ（対向電極の印加電圧）により変えられ、電界を強くするほどピッチは狭くなる。また、ブラシ毛（２１２）の長さや太さによってもピッチは変わり、ブラシ毛が長いほど、または太いほど避雷針効果が大きくなりピッチは広くなる。
【００３５】
図４は、クリーニングローラ（２１）のシャフト（２１１）の長さ方向に沿った表面の拡大図である。（ａ）図はトナー粒子凝集物（４）が付着していない時のブラシ毛、（ｂ）図はトナー粒子凝集物（４）が付着している時のブラシ毛を示す図である。ブラシ毛（２１２）は、静電植毛法により、根元部において均一なピッチで植設されている。感光体ドラム（３）表面の転写残トナーの研磨ムラをなくすため、ブラシ毛（２１２）は先端部においても均一なピッチであることが望ましい（図４（ａ）参照）。ブラシ毛（２１２）根元部のピッチが狭く均一なため、ブラシ毛（２１２）の先端に付着したトナー粒子凝集物（４）は、ブラシ毛（２１２）根元部に入り込み堆積することはなく（図４（ｂ）参照）、ブラシ毛（２１２）全体の見かけ硬度が高くなることはない。
【００３６】
ブラシ毛（２１２）は、根元部において１５０〜５００μｍの均一なピッチで植設されていることが望ましい。静電植毛法においては、ブラシ毛（２１２）の長さを短くすることで、ブラシ毛（２１２）の密度を高くする、すなわちブラシ毛（２１２）のピッチを狭くすることが可能である。ピッチを狭くすると研磨力は増加するが、ピッチが１５０μｍ未満であると、感光体ドラム（３）への摺擦力が大きくなり、感光体ドラム（３）の磨耗量が増加し、ピッチが５００μｍを超えると、トナー粒子凝集物（４）がブラシ毛（２１２）の間に入り込みやすくなりブラシ毛（２１２）全体の硬度アップが生じるため、いずれの場合も好ましくない。
【００３７】
ブラシ毛（２１２）は、直径５０μｍ以下、長さ３ｍｍ以上であることが望ましい。直径５０μｍを超える場合又は長さが３ｍｍ未満である場合、ブラシ毛（２１２）全体の見かけ硬度が高くなり、感光体ドラム（３）の磨耗量が増加するため好ましくない。
【００３８】
図５は、研磨剤（５）のブラシ毛（２１２）への塗布箇所を説明するための図である。
ブラシ毛（２１２）の表面には、接着剤（８）により研磨剤（５）が塗布されている。研磨剤（５）にはアルミナ等が使用される。これにより、摺擦のみのクリーニングよりも、感光体ドラム（３）への摺擦力を小さく抑えた状態で、転写残トナーの除去を行うことができる。
ブラシ毛（２１２）には、根元部に研磨剤（５）が塗布されない部分（７）が存在し、且つブラシ毛（２１２）の先端から１ｍｍ以上の長さ範囲に塗布される部分（６）が存在する。根元部まで研磨剤（５）がブラシ毛（２１２）に塗布されていると、ブラシ毛（２１２）の根元部におけるピッチが狭くなるのと同じ現象が生じ、ブラシ毛（２１２）全体の見かけ硬度が高くなる。ブラシ毛（２１２）根元部に研磨剤（５）が塗布されない部分（７）を確保することで、ブラシ毛（２１２）全体としての見かけ硬度が高くなることを防ぐことができる。また、研磨剤（５）の塗布範囲をブラシ毛（２１２）の先端から１ｍｍ以上とする理由は、充分な研磨力を確保するためである。
なお、ブラシ毛（２１２）への研磨剤の塗布は、何れの方法でも良いが、ブラシ毛（２１２）に予め接着剤（８）を塗布して研磨剤（５）を付着させ、研磨剤（５）を接着させたブラシ毛（２１２）を静電植毛させる方法が好ましい。また、研磨剤（５）としては、酸化チタンやアルミナ粒子が挙げられるが、これに限定されない。
【００３９】
感光体ドラム（３）がＯＰＣ感光体である場合、クリーニングローラ（２１）は、印字動作中は従動回転とし、非画像形成時に感光体ドラム（３）と周速差をもって回転させる。これにより、感光体ドラム（３）の磨耗を少なく抑えることができる。また、感光体ドラム（３）への負荷変動を少なく抑えることができ、ジッタの発生等の画像への悪影響を防ぐことができる。
感光体ドラム（３）が無機のａ−Ｓｉ感光体である場合、クリーニングローラ（２１）は、常時、感光体ドラム（３）より遅い速度で回転させる。クリーニングローラ（２１）と感光体ドラム（３）の周速差が大きいと研磨力は低下するが、ブラシ毛（２１２）に塗布された研磨剤（５）の効果で、研磨力が低下することなく摺擦研磨が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の、クリーニング装置を備えた画像形成装置に対して好適に利用される。
【符号の説明】
【００４１】
１        画像形成装置
１０１    給紙部
１０２    画像読取部
１０３    画像形成部
１０４    定着部
１０５    排紙部
２        クリーニング装置
２１      クリーニングローラ
２１１    シャフト
２１２    ブラシ毛
２２      クリーニングブレード
２３      フリッカー
３        感光体ドラム
４        トナー粒子凝縮物
５        研磨剤
６        研磨剤が塗布される部分
７        研磨剤が塗布されない部分
８        接着剤
Ａ        一定本数のブラシ毛をまとめて一ヶ所に織り込んだもの
Ｔ        トナー粒子凝縮物
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012048073.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012048073.tif 000007
【図６】
2012048073.tif 000008