(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電ローラの表面に当接して該表面に付着したトナーを除去するクリーニングブラシを備えたクリーニング装置において、前記クリーニングブラシのブラシの繊維が、帯電ローラの表面との接触により、該帯電ローラの表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性に摩擦帯電する材料により構成され、前記クリーニングブラシは、帯電ローラの表面に当接するブラシを有するブラシローラとして構成され、該ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシローラの自重によって前記帯電ローラの表面に当接し、かつ帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように配置され、前記ブラシローラの重量が５０ｇ以上で２００ｇ以下に設定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】
前記ブラシの繊維の長さが２mm以下に設定されている請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記ブラシの繊維の太さが２デニール以下でその繊維の密度が２００００本／cm２以上に設定されている請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載のクリーニング装置と帯電ローラとを具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被清掃体の表面に付着したトナーを除去してその表面を清掃するクリーニング装置、及びそのクリーニング装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被清掃体を清掃する上記形式のクリーニング装置は、複写機、プリンタ、又はファクシミリなどとして構成される画像形成装置において従来より広く採用されている。かかるクリーニング装置は、例えば、像担持体を帯電する帯電ローラの周面を清掃するクリーニング装置、或いは転写ベルトの表面を清掃するクリーニング装置などとして構成される。
【０００３】
このようなクリーニング装置として、被清掃体の表面に当接するクリーニングブラシを備えたクリーニング装置が広く利用されている。この形式のクリーニング装置は、クリーニングブラシのブラシが被清掃体の表面に当接しながら、その表面に付着したトナーを効果的に除去することが可能である。
【０００４】
ところが、被清掃体上に多量のトナーが付着したような場合、そのトナーをクリーニングブラシによって一挙に除去することはできず、クリーニングブラシを通過した被清掃体上に多くのトナーが残され、これによって各種の不具合が発生する。例えば、被清掃体が画像形成装置の帯電ローラより成り、クリーニングブラシが回転するブラシローラより成る場合には、次の如き問題が生じる。
【０００５】
像担持体を帯電ローラによって帯電し、その帯電後の像担持体を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写したあとの像担持体表面をクリーナによって清掃する形式の画像形成装置においては、クリーナ通過後の像担持体を帯電ローラによって帯電するので、トナー像の地汚れが発生することを防止することができる。クリーナで除去し切れなかった像担持体上のトナーが帯電ローラの表面に付着した場合には、当該表面に当接するブラシローラより成るクリーニングブラシによって、帯電ローラ表面に付着したトナーが除去される。
【０００６】
ところが、環境の変化や、クリーナにおけるクリーニング部材の劣化などが重なるなどして、クリーナのトナー除去能力が低下すると、比較的多量のトナーがクリーナを通過してしまい、そのトナーが帯電ローラの表面に付着することがある。このようになると、ブラシローラによって帯電ローラ表面に付着したトナーを一挙に除去することはできず、ブラシローラが何周か回転する過程で、帯電ローラ表面上のトナーを徐々に除去していくことになる。このため、帯電ローラ上にはブラシローラによって除去し切れなかったトナーが残ることになるが、かかる帯電ローラによって像担持体を帯電しつつ画像形成動作を行うと、像担持体の帯電むらや帯電不良が発生し、これによって異常画像が発生するおそれがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、帯電ローラ表面に多量のトナーが付着した場合にも、効率よくそのトナーを除去することのできるクリーニング装置を提供することを第１の目的とし、かかるクリーニング装置を有する画像形成装置を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記第１の目的を達成するため、帯電ローラの表面に当接して該表面に付着したトナーを除去するクリーニングブラシを備えたクリーニング装置において、前記クリーニングブラシのブラシの繊維が、帯電ローラの表面との接触により、該帯電ローラの表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性に摩擦帯電する材料により構成され、前記クリーニングブラシは、帯電ローラの表面に当接するブラシを有するブラシローラとして構成され、該ブラシローラは、そのブラシが、当該ブラシローラの自重によって前記帯電ローラの表面に当接し、かつ帯電ローラの表面の移動に従動して回転するように配置され、前記ブラシローラの重量が５０ｇ以上で２００ｇ以下に設定されていることを特徴とするクリーニング装置を提案する（請求項１）。
【０００９】
その際、前記ブラシの繊維の長さが２mm以下に設定されていると有利である（請求項２）。
【００１０】
また、上記請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、前記ブラシの繊維の太さが２デニール以下でその繊維の密度が２００００本／cm２以上に設定されていると有利である（請求項３）。
【００１１】
さらに、本発明は、上記第２の目的を達成するため、請求項１、２又は３に記載のクリーニング装置と帯電ローラとを具備することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項４）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、被清掃体が画像形成装置の帯電ローラより成る場合の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１５】
図１は画像形成装置の一例を示す断面図であり、ここに示した画像形成装置は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成されるものである。
【００１６】
図１に示した画像形成装置は、ドラム状の感光体として構成された像担持体１を有し、画像形成動作の開始に伴って、像担持体１は矢印Ａ方向に回転駆動される。このとき、像担持体表面に対向配置された帯電ローラ２が、図示していない駆動装置により、又は像担持体１の表面の移動に従動して矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ２は芯金３と、そのまわりに固定された抵抗層４より成り、かかる帯電ローラ２が上述のように回転するとき、その芯金３に所定極性の帯電電圧が印加され、これによって像担持体１の表面が所定の極性に帯電される。ここでは像担持体がマイナス極性に帯電されるものとする。また、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルトより成る像担持体を用いることもできる。
【００１７】
帯電された像担持体１の表面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）から出射する光変調されたレーザビームＬＢが照射され、これによって像担持体に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５によりトナー像として可視像化される。ここに示した現像装置５は、乾式の現像剤Ｄを収容した現像ケース６と、現像剤Ｄを担持して搬送する現像ローラ７を有し、矢印Ｃ方向に回転駆動される現像ローラ７の周面に担持された現像剤のトナーが像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜像がトナー像として可視像化される。現像剤Ｄとしては、トナーとキャリアを有する二成分系現像剤、又はキャリアを有さない一成分系現像剤などを用いることができるが、ここでは二成分系現像剤が用いられ、そのトナーがキャリアとの摩擦によって所定の極性、図の例ではマイナス極性に帯電するものとする。
【００１８】
像担持体１には、矢印Ｅ方向に駆動される転写ベルト８が対向配置され、図示していない給紙部から給送された転写材の一例である転写紙Ｐは、この転写ベルト８に担持されて搬送される。転写紙Ｐが像担持体１と転写ベルト８の間の転写領域を通るとき、転写ベルト８を挟んで像担持体１に対向配置された転写装置９に転写電圧が印加され、これによって像担持体表面に形成されたトナー像が転写紙Ｐ上に静電的に転写される。像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体より成る転写材に転写し、その転写トナー像を最終転写材である転写紙に転写するように構成することもできる。
【００１９】
トナー像転写後の像担持体表面に付着する転写残トナーは、像担持体表面に圧接したクリーナブラシ１０とクリーナブレード１１の２つのクリーニング部材によって掻き取り除去される。一方、トナー像を転写された転写紙Ｐは、図示していない定着装置を通り、このとき熱と圧力の作用によって、そのトナー像が転写紙上に定着される。
【００２０】
図１に示した画像形成装置においては、像担持体１、帯電ローラ２、クリーナブラシ１０及び後述するクリーニングブラシ１２が、ユニットケース１３に回転自在に組み付けられ、しかもクリーナブレード１１の基端部がユニットケース１３に固定され、これらの要素によって一体的なプロセスカートリッジ１４が構成されている。このプロセスカートリッジ１４を、画像形成装置本体に固定されたガイドレール１５に沿って手前側に引き出し、又は奥側に押し込んで、当該プロセスカートリッジ１４を所定の位置に装填することができる。クリーナブラシ１０、クリーナブレード１１、及びユニットケース１３の一部により構成されたクリーナケース１６によって、像担持体表面を清掃する像担持体用のクリーナ１７が構成されている。
【００２１】
帯電ローラ２は、前述のように像担持体に対向してその像担持体１を帯電する用をなす。かかるローラ２は、図１に示す如く、像担持体１の表面に圧接していてもよいが、像担持体１の表面から微小間隙をあけ、その像担持体に対して非接触状態で位置していてもよい。
【００２２】
上述の如き画像形成動作が行われるとき、クリーナ１７は、像担持体上の転写残トナーを除去するが、全てのトナーを除去することは困難であり、微量のトナーがクリーナブレード１１をすり抜ける。このようにしてすり抜けたトナーや、画像形成装置本体内に浮遊するトナーなどの異物が帯電ローラ２の周面に付着する。これを放置したとすると、像担持体の帯電むらや帯電不良が発生し、像担持体上に形成されるトナー像の画質が劣化する。
【００２３】
そこで、本例の画像形成装置には、前述のクリーニングブラシ１２を備えた帯電ローラ用のクリーニング装置１８が設けられている。このクリーニングブラシ１２のブラシが、被清掃体（この例では帯電ローラ２）の表面に当接して該表面に付着したトナーを除去する。
【００２４】
図示した例では、クリーニングブラシ１２が、回転するブラシローラ１２Ａとして構成され、このブラシローラ１２Ａは、帯電ローラ２に対して平行に延び、図２及び図３にも示すように、金属又は硬質樹脂などの剛体より成る芯軸１９と、この芯軸１９の周面に基端部が固定された多数の繊維より成るブラシ２０を有している。ブラシ２０は、図３に符号Ｗで示した範囲において、芯軸１９の全周に亘って設けられている。かかるブラシ２０が、図１及び図２に示すように、被清掃体、すなわち帯電ローラ２の表面に当接して、帯電ローラ２に付着したトナーを効率よく除去することができる。このようにブラシローラは、被清掃体の表面に当接するブラシを有しているのである。
【００２５】
ブラシローラ１２Ａを図示していない駆動装置によって回転駆動してもよいが、ここに示したブラシローラ１２Ａは、そのブラシ２０が、当該ブラシローラ１２Ａの自重によって被清掃体、すなわち帯電ローラ２の表面に当接し、かつその被清掃体の表面の移動に従動して矢印Ｇ方向に回転するように配置されている。
【００２６】
具体的には、図１及び図２に示すように、ユニットケース１３の奥側の側板１３Ａと、手前側の側板（図示せず）に、図３にも鎖線で示す如く軸受部材２１がそれぞれ固定され、その各軸受部材２１には下部が開放したガイドスロット２２がそれぞれ形成され、その各ガイドスロット２２にブラシローラ１２Ａの芯軸１９の長手方向各端部が、回転自在に、かつそのガイドスロット２２に沿って矢印Ｆ方向（被清掃体の表面に対して接近又は離間する方向）に摺動自在に嵌合している。各ガイドスロット２２の幅は、芯軸１９の各端部の直径よりもわずかに大きく設定され、これにより芯軸１９の各端部が各ガイドスロット２２にがたつくことなく嵌合することができる。
【００２７】
ブラシローラ１２Ａは、帯電ローラ２の上部領域に位置し、かつその芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に摺動自在に嵌合しているので、ブラシローラ１２Ａは、そのブラシ２０が、当該ローラ１２Ａの自重によって帯電ローラ２の表面に当接する。しかも、芯軸１９の各端部がガイドスロット２２に回転自在に嵌合しているので、帯電ローラ２が矢印Ｂ方向に回転するとき、ブラシローラ１２Ａは、帯電ローラ２の表面の移動に従動して矢印Ｇ方向に回転することができる。ブラシローラ１２Ａが帯電ローラ２の回転に対して連れ回わりし、このとき帯電ローラ２の表面に当接したブラシ２０が帯電ローラ２の表面に付着したトナーを除去し、当該表面を清掃するのである。
【００２８】
ここで、先にも説明したように、環境の大きな変動と、クリーナ１７のクリーナブラシ１０及びクリーナブレード１１の劣化が重なって発生したような場合、クリーナ１７を通過してしまう転写残トナーの量が増大し、かかるトナーが帯電ローラ２の表面に付着することがある。このような場合、従来のクリーニング装置においては、そのクリーニングブラシによって一挙に帯電ローラ上の多量のトナーを除去することができず、これによって異常画像が発生するおそれを免れなかった。
【００２９】
そこで、本例のクリーニング装置１８においては、クリーニングブラシ１２のブラシ２０の繊維が、被清掃体（この例では帯電ローラ２）の表面との接触により、その被清掃体の表面に付着したトナーの帯電極性と逆極性に摩擦帯電する材料により構成されている。図１に示した画像形成装置においては、帯電ローラ２が像担持体をマイナスに帯電するように構成されているので、その帯電ローラ２の表面に付着したトナーもマイナスに帯電する。したがって、ブラシローラ１２Ａのブラシ２０は、そのブラシ２０が帯電ローラ２の表面に接触することによりプラスに帯電する材料、例えばシリコーン系樹脂又はナイロン６６などによって構成されている。
【００３０】
上述した構成によれば、帯電ローラ２の周面に多量のトナーが付着したときも、そのトナーをブラシ２０の側に静電的に引き寄せることができるので、短時間で多量のトナーをブラシローラ１２Ａに吸着させることができ、帯電ローラ２に付着したトナーの除去効率を高めることができる。これにより、帯電ローラ２の周面に多量のトナーが付着したまま、その帯電ローラ２によって像担持体１を帯電することはなく、トナーがほとんど付着していない帯電ローラ２、或いは当該トナーの付着量が極く少ない帯電ローラ２によって像担持体１を帯電することができる。従って像担持体１の帯電むらや帯電不良の発生を効果的に抑え、かかる像担持体１を露光、現像することによって高品質な画像を形成することができる。
【００３１】
ブラシローラ以外の構成のクリーニングブラシを用いた場合にも、同様に上述の効果を奏することができる。
【００３２】
ところで、従来のクリーニング装置においては、ブラシローラを駆動装置によって回転駆動し、被清掃体表面に接触するブラシの線速と、その被清掃体表面の線速とに差をもたせ、当該ブラシによって被清掃体表面に付着したトナーを掻き取ることにより、その表面を清掃するように構成されていた。ところが、この構成によると、ブラシローラを駆動する駆動装置が必要となるだけでなく、一般にブラシの倒れと称せられているブラシ繊維の永久変形を抑えるため、ブラシの食い込み量を規制する手段を設ける必要がある。このため、クリーニング装置のコストが上昇し、かつその構造が複雑化する欠点を免れない。ブラシの食い込み量とは、ブラシローラのブラシを被清掃体の表面に圧接させたとき、そのブラシローラの半径方向におけるブラシの最大変形量であり、従来のブラシローラの場合には、この食い込み量が適正範囲内となるように規制することによって、ブラシの倒れを抑制していたのである。
【００３３】
これに対し、本例のクリーニング装置１８においては、ブラシローラ１２Ａが、駆動装置により回転駆動されるのではなく、帯電ローラ２の回転に従動して回転するので、ブラシローラ１２Ａを回転駆動する駆動装置が不要となり、これによって、クリーニング装置１８の構成を簡素化できると共に、そのコストを低減することができる。しかも、ブラシ２０が帯電ローラ２の表面に過度に強く当ることがないため、帯電ローラ２の表面の摩耗を抑えることもできる。
【００３４】
また、ブラシローラ１２Ａが帯電ローラ２に当接しない状態での当該ブラシローラ１２Ａの半径と帯電ローラ２の半径との和から、ブラシローラ１２Ａが帯電ローラ２に当接した状態での当該ブラシローラ１２Ａの中心と帯電ローラ２の中心との間の距離を引いた値が、ブラシ２０の食い込み量であるが、この食い込み量が大きくなりすぎると、ブラシ２０の繊維が早期に劣化してこれが永久変形し、ブラシの倒れが発生し、逆にブラシの食い込み量が少なすぎると、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下する。そこで従来は、上述のように、ブラシローラの中心と帯電ローラの中心の間の距離が一定となるように両者の相対位置を調整してブラシの食い込み量を規制していたのであるが、本例のクリーニング装置１８においては、ブラシローラ１２Ａがその自重によって帯電ローラ２の表面に当接するように構成されているので、ブラシローラ１２Ａの重量を調整するだけで、所望するブラシの食い込み量が得られ、従来設けられていた規制手段を省くことができる。これにより、クリーニング装置１８の構造の簡素化と、コストの低減を達成できる。
【００３５】
ブラシ２０の繊維の長さは適宜設定できるが、この長さを２mm以下、特に０．４乃至０．６mmに設定することが望ましい。この繊維の長さは、芯軸１９に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維部分の長さである。このように繊維の長さを短かくすると、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性的に曲げ変形した繊維の基端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより、長期に亘ってブラシの倒れ（永久変形）の発生をより一層効果的に抑えることができ、ブラシローラ１２Ａの寿命を伸ばすことができる。ブラシ２０の繊維長さを２mmよりも長くすると、その繊維の先端部における繊維間の間隔が大きくなるので、帯電ローラ２の表面に当接した各繊維に加えられる荷重が大きくなり、これによってブラシの倒れが促進されるおそれがあるが、繊維の長さを２mm以下に設定することにより、かかる不具合を回避することができる。
【００３６】
一般に、ブラシローラのブラシの先端部に付着したトナーを除去するには、そのブラシをフリッカーに打ち当てるのが普通であるが、ブラシ２０の繊維の長さを上述のように短かくすると、図１に示すように、そのブラシ２０をフリッカーに打ち当てずとも、当該ブラシの先端部に付着したトナーを除去することができる。その理由は必ずしも明らかではないが、繊維が２mm以下という短かい長さであると、帯電ローラ２の表面に圧接して弾性変形した繊維が、ブラシローラ１２Ａの回転に伴って、帯電ローラ２から離れると、瞬時にして元の形態に弾性復帰するので、このときの衝撃によって繊維の先端部に付着したトナーが当該繊維から飛び出るためであると考えられる。
【００３７】
また、ブラシ２０の繊維の太さと、その密度も適宜設定できるが、当該太さを２デニール以下とし、繊維の密度を２００００本／cm２以上、特に３００００本／cm２に設定すると、帯電ローラ２の表面に多数本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に加えられる荷重を小さくすることができる。これによっても長期に亘ってブラシの倒れの発生を抑えることができる。また、繊維の密度をこのように高めると、帯電ローラ表面に当接する繊維の本数が増大するので、帯電ローラ２の表面を効率よく清掃し、その汚れむらをなくすことができ、像担持体１上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００３８】
また、ブラシローラ１２Ａの重量も適宜設定できるが、特に当該重量を５０ｇ以上で２００ｇ以下に設定すると、ブラシ２０の適度な食い込み量を保証でき、かつブラシローラ１２Ａを円滑に連れ回わりさせることが可能となる。ブラシローラ１２Ａの重量が５０ｇより小さいと、ブラシの食い込み量が少なくなりすぎて、帯電ローラ２の表面の清掃効率が低下し、当該重量が２００ｇよりも大きいと、ブラシの食い込み量が過度に大きくなって、ブラシの倒れが促進されやすくなる。
【００３９】
また、ブラシ２０を適宜な方法によって芯軸１９に固定することができるが、特に、ブラシ２０の繊維基端部をブラシローラの芯軸１９の周面に静電植毛法により固定すると、芯軸１９に対して、短かい繊維を高密度に植毛することができる。これにより、長期間に亘ってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラ１２Ａの寿命を伸ばすことが可能となる。
【００４０】
例えば、芯軸１９の範囲Ｗに接着剤を塗布し、多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着させて、当該繊維の基端部を接着剤を介して芯軸１９に固定することができる。
【００４１】
被清掃体が、図１に示した帯電ローラ２のように、円柱状に形成された回転体より成る場合には、図４に示すように、その回転体２Ａの回転中心Ｏを通る水平線Ｈよりも上方の回転体周面の範囲Ｓにブラシローラ１２Ａを当接させれば、そのブラシローラ１２Ａの自重によって、ブラシ２０を支障なく回転体に当接させることができる。
【００４２】
以上、被清掃体が像担持体１に対向してその像担持体１を帯電する帯電ローラ２である場合のクリーニング装置の例を説明したが、帯電ローラ２以外の各種被清掃体を清掃するために、上述した各構成のクリーニング装置を用いることができる。例えば、図１に示した転写ベルト８上に付着したトナーを除去するクリーニング装置などにも前述の各構成を採用することができる。
【００４３】
図１に示した例のように、少なくとも、クリーニング装置１８と、帯電ローラ２の如き被清掃体を一体的に組み付けてプロセスカートリッジ１４を構成することができるが、そのクリーニング装置１８のブラシローラ１２Ａのブラシ繊維長さを前述のように２mm以下に設定すると、ブラシローラ１２Ａの径を極く小さくすることができるので、プロセスカートリッジ１４を小型化できる利点が得られる。これは、クリーニング装置と被清掃体とを具備する画像形成装置の場合も同様であって、当該画像形成装置を小型化することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１乃至３に係る各発明によれば、クリーニングブラシによるトナーの除去効率を高めることができ、帯電ローラ上に多量のトナーが付着したときも、長い時間、その帯電ローラ上に多量のトナーが留まる不具合を阻止できる。
【００４５】
請求項４に係る発明によれば、上述した効果を奏するクリーニング装置を備えた画像形成装置を供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】ブラシローラの拡大図である。
【図３】ブラシローラの正面図である。
【図４】被清掃体に対するブラシローラの配設位置を説明する図である。
【符号の説明】
１２  クリーニングブラシ
１２Ａ  ブラシローラ
１８  クリーニング装置
２０  ブラシ
【図１】
0003888675.tif 000002
【図２】
0003888675.tif 000003
【図３】
0003888675.tif 000004
【図４】
0003888675.tif 000005