(57)【要約】【課題】トナー一時回収部材としてブラシ部材を使用したものにおいて，ブラシと感光体との摩擦帯電量を抑制することのできる画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明のカラープリンタ１は，感光体ドラム２０と，露光装置４０と，現像装置５０と，転写装置６０とを有するカラープリンタ１であって，感光体ドラム２０における転写後潜像形成前の位置に接触し，感光体ドラム２０から転写残トナーを一旦取り込んで感光体ドラム２０上へ吐き出す回転ブラシ部材７０を有し，回転ブラシ部材７０は，ブラシ繊維の長さをＬ（ｍｍ），ブラシ繊維の太さをＴ（テックス），ブラシ繊維の植毛密度をＮ（本／ｍｍ2），としたとき，Ｎ・Ｔ4／Ｌ3≦０．２３６を満たすものである。【選択図】          図１
2006350063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と，前記像担持体に潜像を形成する潜像形成部と，前記像担持体の潜像をトナーで現像する現像器と，前記像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部とを有する画像形成装置において，
前記像担持体における転写後潜像形成前の位置に接触し，前記像担持体から転写残トナーを一旦取り込んで前記像担持体上へ吐き出すブラシ部材を有し，
前記ブラシ部材は，ブラシ繊維の長さをＬ（ｍｍ），ブラシ繊維の太さをＴ（テックス），ブラシ繊維の植毛密度をＮ（本／ｍｍ2），としたとき，
Ｎ・Ｔ4／Ｌ3≦０．２３６
を満たすものであ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，転写残トナーを廃棄することなく現像器へ戻すいわゆるクリーナレス方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には，トナーの一時回収部材としてブラシ部材を使用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，電子写真方式の画像形成装置では，一般に，感光体ドラム等の像担持体にトナー像を形成し，そのトナー像を用紙等に転写して画像を得ている。また，転写後の感光体上に残った残留トナーを，ブレード等のクリーニング装置によって除去し廃棄する代わりに，現像装置によって回収して再利用するクリーナレスといわれる画像形成装置もある。
【０００３】
従来のクリーナレス方式の画像形成装置としては，例えば特許文献１には，転写装置と帯電装置との間で感光体に接触する回転ブラシを有し，そのブラシに交流のバイアス電圧を印加させている画像形成装置が開示されている。この文献に記載の画像形成装置では，回転ブラシによって，トナーの掻き乱しと遊離しやすいトナーの一時回収とを行わせることにより，帯電ブラシへのトナーの固着が防止できるとされている。
【０００４】
また特許文献２には，クリーニング装置として回転ブラシが用いられている画像形成装置が開示されている。この文献によれば，回転ブラシの毛部材を少なくとも２種類のブラシによって構成することにより，所定の剛性を保ちつつ所定の抵抗値を持った回転ブラシができるとされている。
【特許文献１】特開２００１−２７２８６０号公報
【特許文献２】特開平１１−５２８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，ブラシ部材をトナー一時回収部材として用いる場合，トナーの回収／吐き出し工程において，ブラシと感光体との摩擦帯電によりトナーの荷電量が変化する。一般には，この摩擦帯電によってトナーの荷電量は上昇し，感光体へ引きつけられる力が増加する。この荷電量の上昇が大きいと，トナーの感光体への付着力が現像装置による剥離力を上回り，トナーを現像装置によって回収しきれないおそれがあった。その場合には，回収しきれないトナーによって画質低下の原因となるおそれがあった。
【０００６】
本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナー一時回収部材としてブラシ部材を使用したものにおいて，ブラシと感光体との摩擦帯電量を抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，像担持体と，像担持体に潜像を形成する潜像形成部と，像担持体の潜像をトナーで現像する現像器と，像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部とを有する画像形成装置であって，像担持体における転写後潜像形成前の位置に接触し，像担持体から転写残トナーを一旦取り込んで像担持体上へ吐き出すブラシ部材を有し，ブラシ部材は，ブラシ繊維の長さをＬ（ｍｍ），ブラシ繊維の太さをＴ（テックス），ブラシ繊維の植毛密度をＮ（本／ｍｍ2），としたとき，Ｎ・Ｔ4／Ｌ3≦０．２３６を満たすものである。
【０００８】
本発明の画像形成装置によれば，潜像形成部によって像担持体に潜像が形成され，現像器によってその潜像がトナーで現像される。また転写部によってトナー像が被転写体に転写される。ここで，転写後潜像形成前の位置に接触するブラシ部材が，Ｎ・Ｔ4／Ｌ3≦０．２３６を満たすものであるので，このブラシ部材によるトナーへの摩擦帯電量は適切な範囲までに抑制される。なお，以下ではＲ＝Ｎ・Ｔ4／Ｌ3を，ブラシ剛性指数という。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，トナー一時回収部材としてブラシ部材を使用したものにおいて，ブラシと感光体との摩擦帯電量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式のカラープリンタに本発明を適用したものである。
【００１１】
本形態のカラープリンタ１は，図１にその概略構成を示すように，各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋ，中間転写ベルト１１，２次転写装置１２，ベルトクリーナ１３を有している。各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋは，中間転写ベルト１１に沿って配置され，中間転写ベルト１１上に各色のトナー像を重ね合わせて形成する。重ね合わされたトナー像は，２次転写装置１２で記録紙１４に転写される。また，中間転写ベルト１１上に残ったトナーは，ベルトクリーナ１３によって掻き取られる。本形態では，負帯電トナーを使用するカラープリンタ１とする。なお以下では，特に区別の必要がない場合には，各色の添字ＹＭＣＢｋを省略して記載する。
【００１２】
各色の画像形成部１０はいずれも同じ構成である。各画像形成部１０は，図１に示すように，感光体ドラム２０を中心として，その周囲に帯電装置３０，露光装置４０，現像装置５０，転写装置６０を有している。各装置は一般的なものを使用する。本形態のカラープリンタ１では，転写装置６０と帯電装置３０との間に回転ブラシ部材７０が備えられている。各回転ブラシ部材７０は，コントローラ８０によってバイアス電圧が印加されるように制御される。回転ブラシ部材７０と感光体ドラム２０とは，いずれも図中時計回りに回転されるので，互いにカウンタ方向の回転となる。また，回転ブラシ部材７０は，その毛先がある程度の押し込み量で感光体ドラム２０の表面に接するように配置されている。
【００１３】
このカラープリンタ１の動作時には，回転ブラシ部材７０の毛先と感光体ドラム２０の表面との間で，互いに摺擦されることにより，これらの間に存在するトナーの帯電量が変化する。発明者らの実験では，この摩擦帯電量は，同じ材質のブラシ繊維を使った場合でも，ブラシ繊維の長さ，ブラシ繊維の太さ，ブラシ繊維の植毛密度等に依存することが判った。一般に，ブラシ繊維の長さが短いほど，ブラシ繊維の太さが太いほど，ブラシ繊維の植毛密度が高いほど摩擦帯電量が大きいものであった。
【００１４】
ナイロン製の回転ブラシ部材７０について実験した結果を図２〜図４に示す。なお，これらの図で横軸は，感光体ドラム２０の回転数に対する回転ブラシ部材７０の回転数の比である。また，回転ブラシ部材７０に印加されるバイアス電圧の直流成分は−１００Ｖ，回転ブラシ部材７０の感光体ドラム２０に対する押し込み量は０．４ｍｍとした。いずれの結果においても，回転数が大きくなるにつれて帯電摩擦は大きくなり，トナー荷電変化量は増加している。
【００１５】
例えば，図２は，外径１３ｍｍの繊維を利用して，その長さを１．５ｍｍ，２．５ｍｍ，３．５ｍｍと変えてトナー荷電変化量を測定した結果である。ブラシ繊維の短い回転ブラシ部材７０では，回転数を大きくするにつれて，急激にトナー荷電変化量が増加した。また，図３に示したのは，回転ブラシ部材７０のブラシ繊維の太さと摩擦帯電量との関係である。丸印で示したのが０．２２２テックス（２デニール），三角印で示したのが０．４４４テックス（４デニール），四角印で示したのが０．６６７テックス（６デニール）の繊維を用いたブラシを用いた結果である。すなわち，ブラシ繊維が太いほどトナー荷電変化量が大きいものであった。
【００１６】
また，図４に示したのは，回転ブラシ部材７０のブラシの植毛密度と摩擦帯電量との関係である。丸印で示したのが９３本／ｍｍ2（６０ｋＦ），三角印で示したのが１８６本／ｍｍ2（１２０ｋＦ），四角印で示したのが６６６．５本／ｍｍ2（４３０ｋＦ）の繊維を用いたブラシを用いた結果である。すなわち，ブラシの植毛密度が大きいほどトナー荷電変化量が大きいものであった。なお，図３と図４では従来慣用されていた単位系による表記となっているので，ここではミリ単位系に加えてこれらの単位系による数値を括弧中に示した。
【００１７】
本形態のカラープリンタ１では，現像装置５０に収容されているトナーの荷電量はおよそ２０〜４０（−μＣ）程度である。また，転写装置６０において，トナーにはプラス方向の転写バイアスがかけられるため，転写装置６０を通過したトナーの荷電量は，およそ０〜２０（−μＣ）程度に低下される。その後，回転ブラシ部材７０の位置で荷電量がある程度増加されて，再び現像装置５０に対面する。
【００１８】
ここで，対面されたトナーが現像装置５０に回収されるためには，現像装置５０内のトナーとほぼ同程度の荷電量となっている必要がある。この荷電量が大きすぎると，感光体ドラム２０と現像装置５０との間の電界によるトナー吸引力に比較して，トナーと感光体ドラム２０との吸着力の方が大きく，現像装置５０への回収が困難となるからである。そのため，現像装置５０に対面した時のトナーの荷電量が４０（−μＣ）以下となるように，回転ブラシ部材７０での荷電増加量を抑制する。すなわち，回転ブラシ部材７０での荷電増加量が２０（−μＣ）以内となるような回転ブラシ部材７０を採用する。
【００１９】
先に述べたように，回転ブラシ部材７０による摩擦帯電量は，ブラシ繊維の長さＬ（ｍｍ），ブラシ繊維の太さＴ（テックス），ブラシ繊維の植毛密度Ｎ（本／ｍｍ2）に依存する。ここで発明者らは，ブラシ剛性指数Ｒ＝Ｎ・Ｔ4／Ｌ3をブラシの摩擦帯電量の指標として用いることで，適切なブラシの選択が容易にできることを見出した。すなわち，Ｒ≦０．２３６であるような回転ブラシ部材７０を採用すれば，回転ブラシ部材７０での荷電増加量が２０（−μＣ）以内となることが判ったのである。
【００２０】
次に，ブラシ繊維の長さ，太さ，植毛密度を変化させたときのブラシ剛性指数の変化を図５〜図８に示す。これらのグラフでは，横軸にブラシ繊維の長さＬ（ｍｍ），縦軸にブラシ剛性指数を対数グラフで示した。ただし，図５〜図８においても，従来慣用されていた単位系によった表記がなされている。図中のブラシ剛性指数Ｇは，ブラシ繊維の太さをデニール単位で表したＤと，ブラシ繊維の植毛密度をキロフィラメント（ｋＦ）単位で表したＭとを用いてＧ＝Ｍ・Ｄ4／Ｌ3として求めたものであり，上記のブラシ剛性指数Ｒとは異なる数値となっている。以下では，ミリ単位系に加えて従来慣用されていた単位系による数値を括弧中に示した。
【００２１】
またこれらは，図ごとで植毛密度を変えて示したものであり，図５は植毛密度９３本／ｍｍ2（６０ｋＦ），図６は植毛密度１８６本／ｍｍ2（１２０ｋＦ），図７は植毛密度３７２本／ｍｍ2（２４０ｋＦ），図８は植毛密度７４４本／ｍｍ2（４８０ｋＦ）についての結果である。さらに，各グラフのブラシ繊維の太さはグラフ中に各記号とともに，デニール単位で表記した。
【００２２】
ブラシ剛性指数ＲがＲ≦０．２３６の範囲であれば，この従来単位系で求めたブラシ剛性指数ＧはＧ≦１０００の範囲となる。従って，図中でＧ≦１０００の範囲から適切なブラシ繊維の特性を選択すればよい。例えば，図５中に破線の四角で示した範囲が望ましい。しかし実際には，ブラシ繊維の長さＬ（ｍｍ）はあまり長すぎても短すぎても，別の要因から好ましくない。長すぎる繊維の回転ブラシ部材７０では，回転によってブラシ毛が寝てしまい，使用につれて癖が付くおそれがある。また，短すぎる繊維の回転ブラシ部材７０では，適切な押し込み量を設定するのが難しい。
【００２３】
そのため，実際的で，好ましいブラシ繊維の範囲は，各図中に実線の四角で囲った範囲となる。例えば，図５中に丸印で示した，植毛密度９３本／ｍｍ2（６０ｋＦ）で繊維太さが０．２２２テックス（２デニール）のものでは，繊維長さＬが２〜４ｍｍの範囲が適切であることが判った。また，植毛密度が上昇するにつれて，より細い繊維を用いた回転ブラシ部材７０とすることが求められることも判った。
【００２４】
以上詳細に説明したように，本形態の回転ブラシ部材７０を有するカラープリンタ１によれば，Ｒ≦０．２３６となるようにブラシ繊維の長さＬ（ｍｍ），ブラシ繊維の太さＴ（テックス），ブラシ繊維の植毛密度Ｎ（本／ｍｍ2）を選択しているので，回転ブラシ部材７０での荷電増加量は２０（−μＣ）以内に抑えられる。従って，トナー一時回収部材として回転ブラシ部材７０を使用したものにおいて，ブラシと感光体との摩擦帯電量を抑制することができる。
【００２５】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，ブラシ部材として，回転ブラシに代えて固定ブラシを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本形態に係るカラープリンタの概略構成図である。
【図２】ブラシ繊維の長さによる摩擦帯電量の違いを示す説明図である。
【図３】ブラシ繊維の太さによる摩擦帯電量の違いを示す説明図である。
【図４】ブラシ繊維の植毛密度による摩擦帯電量の違いを示す説明図である。
【図５】植毛密度６０ｋＦの場合においてブラシ繊維の長さ／太さとブラシ剛性指数との関係を示す説明図である。
【図６】植毛密度１２０ｋＦの場合においてブラシ繊維の長さ／太さとブラシ剛性指数との関係を示す説明図である。
【図７】植毛密度２４０ｋＦの場合においてブラシ繊維の長さ／太さとブラシ剛性指数との関係を示す説明図である。
【図８】植毛密度４８０ｋＦの場合においてブラシ繊維の長さ／太さとブラシ剛性指数との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  カラープリンタ（画像形成装置）
２０  感光体ドラム（像担持体）
４０  露光装置（潜像形成部）
５０  現像装置（現像器）
６０  転写装置（転写器）
７０  回転ブラシ部材（ブラシ部材）
【図１】
2006350063.tif 000003
【図２】
2006350063.tif 000004
【図３】
2006350063.tif 000005
【図４】
2006350063.tif 000006
【図５】
2006350063.tif 000007
【図６】
2006350063.tif 000008
【図７】
2006350063.tif 000009
【図８】
2006350063.tif 000010