(57)【要約】【課題】  異物等の回収対象物が静電気的な吸引力により確実に回収出来、長期的な清掃に耐え得るクリーニング装置を提供する。【解決手段】  帯電ローラ３に当接して該帯電ローラ３を清掃する清掃部材４を有するクリーニング装置において、帯電ローラ３に付着した異物等の回収対象物が、該帯電ローラ３に対向して位置する清掃部材４に静電的に移行するように、該帯電ローラ３と清掃部材４との芯金12，10間に電位差を生じさせるバリスタＺ１を設けたことを特徴とする。【選択図】      図３
2014021306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被清掃体に当接して該被清掃体を清掃する清掃部材を有するクリーニング装置において、
前記被清掃体に付着した異物等の回収対象物が、該被清掃体に対向して位置する前記清掃部材に静電的に移行するように、前記被清掃体と前記清掃部材との間に電位差を生じさせる電位差発生手段を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記電位差発生手段は、電荷を帯びた前記回収対象物が前記清掃部材の方向に静電気的に吸引される方向の電場を発生させる電位差を前記清掃部材と前記被清掃体との間に生じさせ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】
前記電位差発生手段は、前記清掃部材と前記被清掃体との間に生じる電位差を形成する電界の強さが６０Ｖ／ｍｍ〜４５０Ｖ／ｍｍの範囲に設定された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４】
前記電位差発生手段は、前記被清掃体から前記清掃部材に向かう前記回収対象物の粒子の速度が３０ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲になる電位差に設定された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５】
前記被清掃体は、像担持体の表面に当接して該像担持体の表面を帯電させる帯電回転体であ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６】
前記電位差発生手段は、前記清掃部材と前記被清掃体との間に電気的に接続された抵抗素子を有して構成され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７】
前記電位差発生手段は、前記清掃部材に対して、前記被清掃体とは別電源から電圧を印加する電圧印加手段を有す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８】
前記電位差発生手段は、前記被清掃体に交流電圧が印加されている場合は、前記清掃部材にも同位相の交流電圧を印加す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に装備されるクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、感光ドラムに電荷を付与する帯電ローラは感光ドラムの表面に当接している。このため、長期の印刷により、トナーやトナーに含まれる外添剤が帯電ローラの表層に付着し、付着した物質は帯電不良や帯電ムラを引き起こす要因となる。
【０００３】
このような問題を解決するために、帯電ローラの表面を清掃するクリーニング装置が採用されている。この種のクリーニング装置は、被清掃体となる帯電ローラに当接して、その表面を清掃する清掃部材を有している。この清掃部材は、例えば、ブラシローラ、或いは、発泡体ローラ等により構成される。
【０００４】
特許文献１には、像担持体に回転接触するクリーニングブラシと、該クリーニングブラシに付着したトナーを掻き取る可撓性のスクレープ部材とを設けたクリーニング装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７５７４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の清掃部材は、被清掃体から異物を除去して該被清掃体を清掃する。しかしながら、被清掃体と清掃部材とが電気的に導通している場合がある。その場合は、静電気的な吸引力による異物の回収が不十分なだけでなく、清掃部材に掻きとられた粒子が電圧を印加している被清掃体に逆戻りしてしまう。これにより、感光ドラムの長寿命化に伴なう長期的な清掃には耐えられなかった。
【０００７】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、異物等の回収対象物が静電気的な吸引力により確実に回収出来、長期的な清掃に耐え得るクリーニング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明に係るクリーニング装置の代表的な構成は、被清掃体に当接して該被清掃体を清掃する清掃部材を有するクリーニング装置において、前記被清掃体に付着した異物等の回収対象物が、該被清掃体に対向して位置する前記清掃部材に静電的に移行するように、前記被清掃体と前記清掃部材との間に電位差を生じさせる電位差発生手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、異物等の回収対象物が静電気的な吸引力により確実に回収出来、長期的な清掃に耐え得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
【図２】清掃部材の構成を示す正面説明図である。
【図３】本発明に係るクリーニング装置の第１実施形態において、清掃部材と被清掃体との間に電気的に接続された抵抗素子を介して清掃部材と被清掃体との間に電位差を発生させる構成の一例を示す回路図である。
【図４】清掃部材と被清掃体との間の電位差の定義を説明する図である。
【図５】清掃部材と被清掃体との間の電界の強さと、被清掃体から清掃部材に向かう回収対象物の飛翔速度との関係を示す図である。
【図６】本発明に係るクリーニング装置の第２実施形態において、清掃部材に対して、被清掃体とは別電源から電圧を印加することで清掃部材と被清掃体との間に電位差を発生させる構成の一例を示す回路図である。
【図７】本発明に係るクリーニング装置の第３実施形態において、スイッチ手段のＯＮ／ＯＦＦにより任意のタイミングで清掃部材と被清掃体との間に電位差を発生させる構成の一例を示す回路図である。
【図８】第３実施形態において、電圧を印加するタイミングを示すチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図により本発明に係るクリーニング装置の一実施形態を具体的に説明する。
【実施例１】
【００１２】
先ず、図１〜図５を用いて本発明に係るクリーニング装置の第１実施形態の構成について説明する。本実施形態では、被清掃体が画像形成装置14に設けられる像担持体となる感光ドラム１の表面に当接して該感光ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電回転体となる帯電ローラ３により構成される。
【００１３】
＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置14の一例を示す断面説明図である。画像形成装置14は、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ装置又はこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機等として構成される。
【００１４】
図１に示した画像形成装置14において、ドラム状の感光体として構成された像担持体となる感光ドラム１はドラム軸１ａを中心に回転自在に支持されて配設されている。
【００１５】
そして、画像形成動作の開始に伴って、図示しない駆動機構により感光ドラム１は図１の矢印Ｃ方向に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段となる帯電ローラ３により所定の極性・電位に一様に帯電される。
【００１６】
本実施形態では帯電ローラ３用いた接触帯電装置である。帯電ローラ３は、ローラ軸体となる導電性を有する支持体としての芯金12を有する導電性弾性ローラである。そして、芯金12の両端部はそれぞれ軸受部材を介して回転自在に支持されている。
【００１７】
芯金12の軸線は、感光ドラム１のドラム軸１ａに対してほぼ並行に配列して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力で接触させて配設されている。感光ドラム１が図１の矢印Ｃ方向に回転すると、帯電ローラ３が図示しない駆動装置により、または、感光ドラム１の表面の移動に従動して図１の矢印Ｂ方向に回転する。
【００１８】
帯電ローラ３が図１の矢印Ｂ方向に回転するとき、図３に示す直流電源13ａから所定の直流電圧（ＤＣ帯電方式）が帯電バイアスとして印加される。或いは、直流電源13ａから所定の直流電圧に交流電源13ｂから所定の交流電圧を重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）が帯電バイアスとして印加される。
【００１９】
これにより、図１の矢印Ｃ方向に回転する感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される。本実施形態では、感光ドラム１の表面がマイナスの所定電位に帯電される。具体的には、周囲環境により条件が変わるが直流電圧成分ＶDCとして、０Ｖ〜−９００Ｖを印加し、交流電圧成分ＶACとして、ピーク電圧Ｖppが１．２ｋＶで周波数が１３００Ｈｚの正弦波（ｓｉｎ波）を印加する。また、感光ドラム１に対する交流電流が１４００μＡになるように定電流制御を行なっている。
【００２０】
帯電ローラ３により帯電された感光ドラム１の表面は、像露光手段となる図示しないレーザスキャナから出射される光変調されたレーザ光20で露光される。これによって、感光ドラム１の表面の露光明部が電位減衰して像露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００２１】
前記像露光手段は、原稿画像を結像投影して露光するアナログ露光装置でも良いし、レーザスキャナやＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）アレイ等のデジタル露光装置であっても良い。本実施形態では、波長λ＝７８０ｎｍのレーザ走査露光を行うレーザスキャナを像露光手段として用いている。
【００２２】
このようにして、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像手段となる現像スリーブ５によりトナーが供給されてトナー像として現像される。
【００２３】
本実施形態において、現像手段は、現像剤として一成分磁性ネガ極性トナーを用いたジャンピング反転現像方式を用いている。現像手段は、回転駆動される現像スリーブ５と、該現像スリーブ５に現像剤を供給するためのホッパー部６を有する。そして、現像スリーブ５の表面と、感光ドラム１の表面とが０．３ｍｍの一定間隔を保つように配置されている。
【００２４】
現像スリーブ５には、図示しない現像バイアス印加電源部から所定の交流（ＡＣ）成分と、直流（ＤＣ）成分を重畳した電圧が印加される。これにより、感光ドラム１の表面の静電潜像が現像スリーブ５によりジャンピング反転される。
【００２５】
記録材Ｐが図示しない給送ユニットから給送され、感光ドラム１に対向配置された転写手段となる転写ローラ９に転写電圧が印加される。これにより感光ドラム１の表面に形成されたトナー像が記録材Ｐ上に静電的に転写される。
【００２６】
記録材Ｐ上にトナー像が転写された後の感光ドラム１の表面に付着する転写残トナー８は、感光ドラム１の表面に圧接したクリーニング手段となるクリーニングブレード２によって掻き取り除去される。一方、トナー像が転写された記録材Ｐは図示しない定着装置を通る。このとき、熱と圧力の作用によって、トナー像が記録材Ｐ上に定着される。その後、記録材Ｐは図示しない排出ローラにより機外に排出される。
【００２７】
図１に示した画像形成装置14においては、感光ドラム１、帯電ローラ３、及び該帯電ローラ３に当接して該帯電ローラ３を清掃する清掃部材４がユニットケースにそれぞれ回転自在に組み付けられている。そして、クリーニングブレード２の基端部が該ユニットケースに固定される。これらの要素によって一体的なプロセスカートリッジが構成されている。このプロセスカートリッジを画像形成装置14本体の所定の位置に装着することが出来る。
【００２８】
＜帯電ローラの構成＞
帯電ローラ３は、感光ドラム１に対向して配置され、該感光ドラム１の表面を帯電する。帯電ローラ３は、図１に示すように、感光ドラム１の表面に圧接していても良いが、感光ドラム１の表面から微小間隙だけ離間して該感光ドラム１に対して非接触状態で配置されていても良い。
【００２９】
帯電ローラ３の芯金12は通電性を有する。本実施形態の芯金12はステンレス（ＳＵＳ）で形成されている。芯金12の材質としては導電性が高く、加圧による変形が起き難いものが好ましい。芯金12の周囲には非発泡により形成される弾性部材からなる弾性層３ａが被覆されている。この弾性層３ａは、被帯電体としての感光ドラム１と帯電ローラ３との接触を確実にし、且つ、感光ドラム１の帯電を行う帯電ニップ部を形成するためのものである。
【００３０】
通常、この弾性層３ａの材料としては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴム材料が用いられる。しかし、これらに限定されない。また、適度な導電性を付与するために、カーボン粒子、金属酸化物等の導電粒子を弾性層３ａ内に分散させても良い。本実施形態においては、カーボン粒子を分散させたウレタンゴムを使用して弾性層３ａを形成した。弾性層３ａは弾性スポンジ体からなる発泡構造体で構成することも出来る。
【００３１】
更に、弾性層３ａの周囲には接着層３ｂが被覆される。本実施形態では接着層３ｂとしてウレタンゴムを使用した。
【００３２】
更に、接着層３ｂの周囲には離型性を有する表面層３ｃが被覆される。この表面層３ｃは表面離型性や物質移行性を改良するために形成され、フッ素樹脂やポリアミド樹脂等のコーティング被膜が用いられる。また、十点平均粗さＲｚが２μｍ〜４μｍの表面層が形成される。十点平均粗さＲｚが２μｍ〜４μｍの範囲であれば、十分な離型性を確保することが出来る。尚、十点平均粗さＲｚとは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和で表わされる。
【００３３】
このように、本実施形態においては、帯電ローラ３は芯金12の周囲に弾性層３ａ、接着層３ｂ、表面層３ｃの３層を形成している。しかし、帯電ローラ３は芯金12、表面層３ｃを除く層構成が目的・仕様に応じて、これより多層であっても、少層であっても構わない。また、帯電ローラ３のローラ形状において、ストレート形状以外にも中心に向かって外径が広がるクラウン形状または中心に向かって外径が縮まる逆クラウン形状であっても良い。帯電ローラ３の表面層３ｃの抵抗体積率は、被帯電部材となる感光ドラム１の表面に十分な電荷を付与するために１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０８Ω・ｃｍが望ましい。
【００３４】
＜感光ドラムのクリーニング装置＞
画像形成動作が行われるとき、感光ドラム１上の転写残トナー８はクリーニングブレード２によって除去される。このクリーニングブレード２は本実施形態においては注型タイプを用いている。注型タイプとは、型にゴム材等を流し込み成形するタイプのクリーニングブレード２である。
【００３５】
クリーニングブレード２の材質としては、例えば、ポリウレタン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴムが適用出来る。更に、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、クロロプレンゴム等のエラストマー等の適度の弾性と硬度を有する材料であれば何れでも良い。
【００３６】
特に、摩擦により感光ドラム１の表面を傷付けず、耐摩耗性の大きなポリウレタンが好ましい。更に、永久歪が小さいことを考えて、２液性熱硬化型ポリウレタン材料を用いることもある。硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ハイドロキノンジエチロールエーテル、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の一般的なウレタン硬化剤を用いることが出来る。
【００３７】
このクリーニングブレード２に用いられるゴムの厚みは、１．５ｍｍ〜４．０ｍｍ、好ましくは、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍが良い。クリーニングブレード２に用いられるゴムの厚みが１．５ｍｍよりも薄くなると、クリーニング性能を満たす押圧力が得られなくなる。また、クリーニングブレード２に用いられるゴムの厚みが４．０ｍｍを超えて厚くなると、押圧力が高くなり過ぎるのと同時に、ゴム材としてのしなやかさがなくなり、対象物となる感光ドラム１の表面に対する追従性がなくなる。
【００３８】
また、クリーニングブレード２の短冊状のゴムの可撓性を有する自由端部の長さは３ｍｍ〜１５ｍｍ、好ましくは５ｍｍ〜１２ｍｍが良い。クリーニングブレード２の自由端部の長さが３ｍｍよりも短くなると、ゴムとしてのしなやかさがなくなり、対象物となる感光ドラム１の表面に対する追従性がなくなる。また、クリーニングブレード２の自由端部の長さが１５ｍｍよりも長くなると、クリーニング性能を満たす押圧力が得難くなる。
【００３９】
しかし、クリーニングブレード２により感光ドラム１表面の全ての転写残トナー８を除去することは困難であり、微量のトナーがクリーニングブレード２をすり抜ける。その中にはトナー中に混合されている流動性付与剤としてのシリカや研磨剤としての小径のチタン酸ストロンチウム粒子、帯電付与剤としての酸化チタン、帯電量調整剤の中チタン等の外添剤も含まれる。
【００４０】
また、記録材Ｐが感光ドラム１と転写ローラ９とのニップ部を通過するとき、紙製の記録材Ｐから出た紙粉の一部が感光ドラム１の表面上に付着し、その紙粉もクリーニングブレード２により除去されるが、一部の紙粉はクリーニングブレード２をすり抜ける。このようにして、クリーニングブレード２をすり抜けたトナーや紙粉、或いは画像形成装置本体内に浮遊するトナー等の異物が帯電ローラ３の外周面上に付着する。これを放置すると、感光ドラム１の表面上の帯電むらや帯電不良が発生し、感光ドラム１の表面上に形成されるトナー像の画質が劣化する。
【００４１】
＜帯電ローラのクリーニング装置＞
本実施形態の画像形成装置14には、帯電ローラ３の表面を清掃する清掃部材４が設けられている。この清掃部材４によって帯電ローラ３の外周面に付着した異物を除去して、その周面を清掃するように構成されている。
【００４２】
図２及び図３に示すように、本実施形態の清掃部材４は、金属等の導電性材料から成る芯金10と、該芯金10の外周面に基端部が固定された複数のブラシ繊維11を有するブラシローラにより構成される。清掃部材４の芯金10は帯電ローラ３の芯金12に対して平行に配置されている。ブラシ繊維11は、図２に示す領域Ｗの範囲において、芯金10の全周に亘って設けられている。清掃部材４は、ブラシ繊維11が被清掃体となる帯電ローラ３の表面に当接しながら図１の矢印Ｅ方向に回転する。
【００４３】
清掃部材４を図示しない圧縮ばね等の付勢手段によって帯電ローラ３の外周面に圧接させたり、図示しない駆動装置によって清掃部材４を回転駆動しても良い。本実施形態の清掃部材４は、該清掃部材４の自重によってブラシ繊維11が被清掃体となる帯電ローラ３の表面に当接する。そして、清掃部材４が帯電ローラ３の外周面の移動に従動して図１の矢印Ｅ方向に回転する。
【００４４】
＜帯電ローラのクリーニングブラシの構成＞
本実施形態では清掃部材４の一例として芯金10に固定されるブラシ繊維11を使用した。ブラシ繊維11は各種の方法によって芯金10に固定することが出来る。特に、ブラシ繊維11の基端部を芯金10の外周面に静電植毛法により固定することで、短かいブラシ繊維11を芯金10に対して高密度に植毛することが出来る。これにより、長期間に亘ってブラシ繊維11の毛倒れの発生を防止出来、清掃部材４の寿命を伸ばすことが可能となる。
【００４５】
例えば、芯金10の外周面に接着剤を塗布し、多数のブラシ繊維11の基端部を、その接着剤に静電的に付着させて、当該ブラシ繊維11の基端部を接着剤を介して芯金10の外周面に固定することが出来る。
【００４６】
ブラシ繊維11の長さは適宜設定出来るが、この長さを０．１ｍｍ〜２．０ｍｍに設定することが望ましい。このブラシ繊維11の長さは、芯金10に対して固定されたブラシ繊維11の基端部を除く、自由端部の長さである。このように、ブラシ繊維11の長さを短くすると、帯電ローラ３の表面に圧接して弾性的に曲げ変形したブラシ繊維11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出来る。これにより長期に亘ってブラシ繊維11の毛倒れ（永久変形）の発生を効果的に抑えることが出来、清掃部材４の寿命を伸ばすことが出来る。
【００４７】
ブラシ繊維11の長さを２．０ｍｍよりも長くすると、そのブラシ繊維11の先端部におけるブラシ繊維11間の間隔が大きくなる。これにより、帯電ローラ３の表面に当接した各ブラシ繊維11に加えられる荷重が大きくなり、これによってブラシ繊維11の毛倒れが促進される。そこで、ブラシ繊維11の長さを０．１ｍｍ〜２．０ｍｍに設定することにより、ブラシ繊維11の毛倒れを回避することが出来る。
【００４８】
また、ブラシ繊維11の太さと、その植毛密度も適宜設定出来る。ブラシ繊維11の太さを０．１〜３．０デニール（denier；単位長さ当たりの重量）とし、ブラシ繊維11の植毛密度を２０ｋＦ／ｃｍ２〜５０ｋＦ／ｃｍ２に設定し、より好ましくは３０ｋＦ／ｃｍ２〜４０ｋＦ／ｃｍ２に設定する。ｋＦはキロフィラメントである。
【００４９】
これにより、帯電ローラ３の表面に多数本のブラシ繊維11が当接することになり、これによって各ブラシ繊維11に加えられる荷重を小さくすることが出来る。これによっても長期に亘ってブラシ繊維11の毛倒れの発生を抑えることが出来る。また、ブラシ繊維11の密度をこのように高めると、帯電ローラ３の表面に当接するブラシ繊維11の本数が増大するので、帯電ローラ３の表面を効率良く清掃し、汚れむらをなくすことが出来、感光ドラム１の表面上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００５０】
ブラシ繊維11の材質としては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レーヨン、アセテート、ビニリデン、ビニロン、フッ化エチレンが適用出来る。更に、プロミックス、ベンゾエート、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等が適用出来る。被清掃体である帯電ローラ３の材質と帯電系列の観点において、帯電極性の離れた部材を用いると異物の静電気的な回収を高めるのに効果的である。例えば帯電ローラ３がフッ素樹脂の場合、清掃部材４に用いるブラシ繊維11の素材はナイロンが好ましい。
【００５１】
このような樹脂繊維は、繊維中にカーボンブラック、炭素繊維、金属粉等の抵抗調整剤を分散させ、分散量により適宜所望の抵抗値を得ることが出来る。分散ではなく繊維表面に溶剤で電着処理を施して抵抗調整した繊維を使用しても良い。本実施形態では１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０８Ω・ｃｍの低抵抗率を有する帯電ローラ３に高電圧が印加される。これにより、ブラシ繊維11の体積抵抗率としては、１×１０８Ω・ｃｍ〜１×１０１６Ω・ｃｍが好ましい。より好ましくは体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ〜１×１０１２Ω・ｃｍの絶縁性繊維を使用することが望ましい。
【００５２】
このような絶縁性繊維をブラシ繊維11に使用することは、帯電ローラ３との摺擦によるブラシ繊維11の帯電を促し、異物の回収に有効である。特に、ブラシ繊維11の材質と帯電ローラ３の材質とを帯電系列の観点において系列の離れた材質にすることは、この効果を更に促進させる。しかし、実際の構成においては帯電ローラ３と清掃部材４とは電気的に導通をとっている場合が多く、静電気的な回収能力が落ち、感光ドラム１の長寿命化に伴なう長期の帯電ローラ３の清掃に耐えられない。その結果、帯電ローラ３の表面に異物が蓄積し、帯電不良、帯電ムラ等による画像品位の低下につながってしまう。
【００５３】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、電位差発生手段となる抵抗素子の一例であるバリスタＺ１を帯電ローラ３の芯金12と、清掃部材４の芯金10との間に電気的に接続する。バリスタ（varistor）Ｚ１は、２つの電極をもつ電子部品で、両端子間の電圧が低い場合には電気抵抗が高いが、ある程度以上に電圧が高くなると急激に電気抵抗が低くなる性質を持つ非直線性抵抗素子である。バリスタＺ１により帯電ローラ３と清掃部材４との間に電位差を生じさせることが出来る。
【００５４】
これにより、帯電ローラ３の表面に付着した異物等の回収対象物が該帯電ローラ３に対向して位置する清掃部材４に静電的に移行する。このように、バリスタＺ１により帯電ローラ３と清掃部材４との間で電気的に導通をとりつつ、該帯電ローラ３と清掃部材４との間に電位差を生じさせる。これによって静電気的な回収能力の向上を図ることが出来る。
【００５５】
清掃部材４と被清掃体との間に電位差を生じさせて回収対象物を静電的に吸引する構成においては、被清掃体として、帯電ローラ３、感光ドラム１、図示しない転写ベルト等が考えられる。清掃部材４と被清掃体との間に電位差を生じさせて回収対象物を積極的にブラシ繊維11へと静電的に吸着させる構成は帯電ローラ３に最も適している。
【００５６】
感光ドラム１の表面をクリーニングする技術では、ブラシを使用し、電圧を印加して該感光ドラム１とブラシとの間に電位差を発生させる同系統の技術がある。しかし、感光ドラム１を清掃するブラシを絶縁性材料で構成する場合には、摩擦により発生する静電気に留意する必要がある。絶縁性材料によって構成されているブラシ繊維部材が摩擦により過度に帯電し、放電によりノイズが発生し、画像に悪影響を与えることが懸念される。
【００５７】
また、ブラシと感光ドラム１との間に電位差を設け、静電的な吸着効果を極端に高めた場合、大量のトナーがブラシの毛の内部に保持される。ブラシの毛の内部、及びブラシと感光ドラム１とのニップ部周辺に保持されたトナーは高温高湿下では固着し易い。このように固着したトナーが、例えば、ブラシよりも感光ドラム１の回転方向下流側に設けたクリーニングブレード２と感光ドラム１とのニップ部に溜まり、すり抜けを引き起こす原因となり得る。
【００５８】
このような問題を回避するために、感光ドラム１のクリーニングブラシは過度の帯電を防止するような対策を施さなければならない。例えば、回転するブラシ繊維部材が衝突するフリッカーバーを回転軸の周囲に設け、意図的に放電を引き起こすような構成等が挙げられる。しかし、この構成では、結果的にトナーや外添剤の吸着による大幅な回収効果は見込めない。また、過度の帯電防止のための補助部材を設けることでコストがかかる。
【００５９】
これらのことから、清掃部材４と被清掃体となる帯電ローラ３との間に電位差を設けることで、回収対象物の回収を積極的に高めることが出来る。
【００６０】
＜電位差発生手段＞
次に図３〜図５を用いて清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせる電位差発生手段となるバリスタＺ１の構成について説明する。図３に示すように、帯電ローラ３の芯金12には感光ドラム１を帯電するために直流電源13ａと交流電源13ｂが設けられている。直流電源13ａにより直流電圧で−７００Ｖ、交流電源13ｂにより周波数が１３００Ｈｚで１．２ｋＶの交流電圧を印加した。
【００６１】
従来例では、清掃部材４と帯電ローラ３とは電位差が無い同電位状態で電気的に導通しており、本実施形態のように、電位差による異物の静電気的な回収効果は期待出来なかった。本実施形態では、図３に示すように、帯電ローラ３と清掃部材４との芯金10，12間に抵抗素子となるバリスタ（varistor）Ｚ１を電気的に接続する。これにより、帯電ローラ３の表面に付着した電荷を帯びたトナーや外添剤等の異物等の回収対象物が清掃部材４の方向に静電気的に吸引される方向の電場を発生させる電位差を該清掃部材４と帯電ローラ３との間に生じさせる。このとき、バリスタＺ１の特性電圧は電源電圧よりも高い電圧のものを選定すると安定した電位差を生じさせることが出来る。
【００６２】
ここでいう電位差とは、図４に示すように、清掃部材４の芯金10と帯電ローラ３の外周面との間で生じる電位差ΔＶ［Ｖ］を、芯金10と帯電ローラ３の外周面との離間距離ｄ［ｍｍ］で割った電界の強さ［Ｖ／ｍｍ］により形成されるものとして定義している。
【００６３】
より具体的に示すと、清掃部材４と帯電ローラ３との間に生じる電位差を形成する電界の強さは、１Ｖ／ｍｍ〜１０００Ｖ／ｍｍが好ましく、より好ましくは、図５に示すように、６０Ｖ／ｍｍ〜４５０Ｖ／ｍｍの範囲に設定すれば良い。
【００６４】
ブラシ繊維11の材質としてナイロンを使用し、帯電ローラ３の材質としてフッ素樹脂を使用した場合、両部材の摩擦により５０Ｖ／ｍｍ弱の電界の強さを形成する電位差が生じることが確認出来ている。清掃部材４と帯電ローラ３との間の電位差を形成する電界の強さは、６０Ｖ／ｍｍ以上であれば、より高い効果が期待出来る。また、両部材間の電位差は、より高い方が望ましいが、４５０Ｖ／ｍｍよりも大きな電界の強さを形成する電位差をつけた場合、清掃部材４と帯電ローラ３との芯金10，12間で放電現象が起こることが懸念される。放電現象が起こると、ノイズの発生や部材の劣化に繋がる。このため、清掃部材４と帯電ローラ３との間の電位差を形成する電界の強さの上限は４５０Ｖ／ｍｍとした。
【００６５】
実際に電位差をつけたときの帯電ローラ３から清掃部材４に移行する異物の粒子の飛翔速度を測定した結果を図５に示す。帯電ローラ３と清掃部材４との摩擦帯電により生じる電位差を形成する電界の強さが５０Ｖ／ｍｍ弱で粒子飛翔が見られることが確認出来ている。
【００６６】
帯電ローラ３の表面に付着したトナーや外添剤等の異物がマイナスに帯電している場合がある。その場合には、清掃部材４の芯金10に帯電ローラ３側よりもプラス側に６０Ｖ／ｍｍ〜４５０Ｖ／ｍｍの電界の強さが形成される電位差がつくように抵抗素子としてのバリスタＺ１を清掃部材４と帯電ローラ３との芯金10，12間に電気的に接続する。そのときの抵抗値範囲は１×１０２Ω・ｃｍ〜１×１０10Ω・ｃｍ程度が良い。より好ましくは、１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０７Ω・ｃｍ程度が良い。
【００６７】
また、帯電ローラ３から清掃部材４に向かう回収対象物の粒子の速度が、図５に示すように、３０ｍｍ／ｓｅｃ〜２５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲になる電位差に設定されていれば好ましい。
【００６８】
図５に示すように、帯電ローラ３から清掃部材４に向かう回収対象物の粒子の速度が３０ｍｍ／ｓｅｃよりも小さい場合は、清掃部材４と帯電ローラ３との摩擦帯電により形成される電界強度で得られる粒子速度なので、電界を付与した場合に比べて粒子回収の効果が期待できない。また、帯電ローラ３から清掃部材４に向かう回収対象物の粒子の速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃよりも大きい場合は、清掃部材４と帯電ローラ３との間の電界強度を４５０Ｖ／ｍｍよりも大きくする必要があり、清掃部材４と帯電ローラ３の芯金10，12間の放電現象を引き起こすことになる。
【実施例２】
【００６９】
次に図６を用いて本発明に係るクリーニング装置の第２実施形態について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
前記第１実施形態では、電位差発生手段としてバリスタＺ１を清掃部材４と帯電ローラ３との芯金10，12間に電気的に接続した。本実施形態では、図６に示すように、帯電ローラ３の芯金12に接続される直流電源13ａ及び交流電源13ｂとは別電源となる直流電源13ｃから清掃部材４の芯金10に対して電圧を印加する電圧印加手段を設けて電位差発生手段を構成したものである。
【００７１】
図６に示すように、本実施形態では、帯電ローラ３の芯金12に直流電源13ｃのマイナス極を電気的に接続する。更に、清掃部材４の芯金10に該直流電源13ｃのプラス極を電気的に接続する。更に、帯電ローラ３の芯金12（直流電源13ｃのマイナス極）と、直流電源13ａのマイナス極との間に抵抗素子Ｚ２を電気的に接続する。これにより、清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせる構成である。
【００７２】
この構成においては、前述した抵抗素子からなるバリスタＺ１の代わりに清掃部材４と帯電ローラ３との間に直流電源13ｃを接続する。これにより、清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせる構成になっている。例えば、帯電ローラ３の外周面に付着した回収対象物がマイナスに帯電している場合がある。その場合は、該帯電ローラ３の芯金12に直流電源13ａから−７００Ｖの直流電圧を印加すると共に、交流電源13ｂから周波数が１３００Ｈｚで、１．２ｋＶの交流電圧を印加する。更に、清掃部材４の芯金10には直流電源13ｃから−６５０Ｖ〜−６００Ｖの直流電圧を印加する。
【００７３】
このように、清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差発生手段として直流電源13ｃを接続することにより、清掃部材４と帯電ローラ３との間に生じる電位差を安定して供給することが出来、また、その値や電圧を印加するタイミングも任意に可変出来る。
【００７４】
電位差発生手段として使用する電源は、直流電源13ｃに限定されるものではなく、電源の回路も帯電ローラ３に電圧を印加する回路に含まれる構成でも良いし、独立していても良い。しかし、その場合の留意点として、帯電ローラ３に交流電圧（ＡＣ電圧）が印加されている場合には、清掃部材４にも同位相の交流電圧（ＡＣ電圧）を印加するように電源を配置する。または設定することが重要である。交流（ＡＣ）成分の位相がずれた場合、目的とする電位差が発生せず、期待する回収効果が得られない場合がある。他の構成は、前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【実施例３】
【００７５】
次に図７及び図８を用いて本発明に係るクリーニング装置の第３実施形態の構成について説明する。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
本実施形態では、図７に示すように、清掃部材４と帯電ローラ３の芯金10，12間に電位差発生手段となる抵抗素子Ｚ３が電気的に接続されている。そして、清掃部材４と帯電ローラ３との間に生じる電位差をスイッチング素子ＳＷを制御することで任意のタイミングで生じさせることが出来る構成としたものである。
【００７７】
本実施形態のスイッチ手段となるスイッチング素子ＳＷはトランジスタにより構成されている。そして、制御手段となるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）７によりスイッチング素子ＳＷのトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御する。これにより、任意のタイミングで清掃部材４と帯電ローラ３との間に生じる電位差を生じさせることが出来る。
【００７８】
スイッチング素子ＳＷを構成するトランジスタのベース端子にＣＰＵ７の出力端子が接続され、該トランジスタのコレクタ端子は抵抗素子Ｚ４を介して清掃部材４の芯金10に電気的に接続されている。該トランジスタのエミッタ端子は接地されている。
【００７９】
ＣＰＵ７により制御されるスイッチング素子ＳＷを加えることで清掃部材４に流れる電流を制御し、任意のタイミングで清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせることが出来る。図７において、ＣＰＵ７からの信号が無い場合には、スイッチング素子ＳＷを構成するトランジスタはＯＦＦ状態を維持しており、清掃部材４には電流が流れない。これにより、清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせない。
【００８０】
ＣＰＵ７からの信号により、スイッチング素子ＳＷを構成するトランジスタがＯＮになると、該トランジスタのコレクタ端子が接地される。これにより、清掃部材４に電流が流れ、該清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差が生じる。
【００８１】
交流電圧成分の低下を防ぐために、清掃部材４とスイッチング素子ＳＷとの間に接続する抵抗素子Ｚ４の抵抗値は、清掃部材４と帯電ローラ３との芯金10，12間に接続される抵抗素子Ｚ３の抵抗値よりも充分に高い抵抗値のものを使用する。例えば、抵抗素子Ｚ３の抵抗値が１×１０４Ω・ｃｍ〜１×１０７Ω・ｃｍの場合、抵抗素子Ｚ４の抵抗値は、１×１０１０Ω・ｃｍ〜１×１０１４Ω・ｃｍの範囲が望ましい。
【００８２】
図８は本実施形態において、ＣＰＵ７によりスイッチング素子ＳＷをＯＮ／ＯＦＦするタイミングチャートの一例を示したものである。図８において、印刷ジョブが始まり帯電ローラ３に印加される帯電電圧の直流成分（帯電ＤＣ）と、帯電ローラ３に印加される帯電電圧の交流成分（帯電ＡＣ）がＯＮになる。そして、現像スリーブ５に印加される現像電圧の直流成分（現像ＤＣ）がＯＮになるまでの間、ＣＰＵ７によりスイッチング素子ＳＷをＯＮにして清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせる。
【００８３】
現像スリーブ５に印加される現像電圧の直流成分（現像ＤＣ）が印加されたときに、ＣＰＵ７はスイッチング素子ＳＷをＯＦＦにして清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせない。これにより、画像への影響を抑える構成となっている。画像形成終了後、帯電ローラ３に印加される帯電電圧の交流成分（帯電ＡＣ）がＯＦＦになるまでの間、再びＣＰＵ７によりスイッチング素子ＳＷをＯＮにして清掃部材４と帯電ローラ３との間に電位差を生じさせる。
【００８４】
即ち、本実施形態では、帯電ローラ３から清掃部材４へ回収対象物を移行させる動作を、画像形成動作以外のタイミングで行う。他の構成は、前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【００８５】
尚、他の画像形成装置の構成として、像担持体となる感光ドラム１上に形成されたトナー像を図示しない中間転写体に一次転写し、その転写トナー像を記録材Ｐに二次転写する構成の画像形成装置にも同様に適用出来る。
【符号の説明】
【００８６】
３    …帯電ローラ（被清掃体；帯電手段；帯電回転体）
４    …清掃部材
10    …芯金
12    …芯金
Ｚ１  …バリスタ(電位差発生手段)
【図１】
2014021306.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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