(57)【要約】【課題】残留トナーによる帯電ロールの汚染に起因する画像ディフェクトの防止された画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１表面と接触しながら矢印Ｂ方向に回転する回転軸１６ａと、回転軸１６ａ上に放射状に植毛された毛１６ｂとからなるブラシ１６＿１と、感光体ドラム１１に残留した残留トナーをブラシ１６＿１に静電的に回収するクリーニング工程では回転軸１６ａに所定の回収電圧を印加し、クリーニング工程で回収されたトナーを感光体ドラム１１上に静電的に吐き出す吐き出し工程では回転軸１６ａに上記回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧を印加する電源部１６＿２と、吐き出し工程時に、毛１６ｂの回転軸１６ａに接する部分と毛１６ｂの先端部分との間に電位勾配を発生させる電位勾配発生手段１６＿３とを備えたクリーニング部１６を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に移動する像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、該トナー像形成部により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、前記被転写体に転写されずに像担持体上に残留した残留トナーを除去するクリーニング部とを有する画像形成装置において、
前記クリーニング部は、
前記像担持体表面と接触しながら所定の方向に回転する回転軸と該回転軸上に放射状に植毛された毛とからなるブラシと、
前記残留トナーを一旦前記像担持体から静電的に回収するクリーニング工程では前記ブラシの回転軸に所定の回収電圧を印加し、クリーニング工程で回収されたトナーを前記像担持体上に静電的に吐き出す吐き出し工程では前記ブラシの回転軸に前記回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧を印加する電源部と、
前記吐き出し工程時に、前記毛の回転軸に接する部分と毛の先端部分との間に電位勾配を発生させる電位勾配発生手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電位勾配発生手段が、前記毛の先端部分に接触する接触部を有する金属電極および該金属電極を接地する接地部材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３】
前記金属電極が、５ｌｏｇΩ以上の抵抗を有するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電位勾配発生手段が、前記接地部材に代わり、該金属電極と接地との間に介在する抵抗体を有するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電位勾配発生手段が、前記接地部材に代わり、該金属電極に直流電圧を印加する直流電源を有するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記毛が、５ｌｏｇΩ以上の抵抗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７】
前記電源部は、前記クリーニング工程では、前記ブラシに接触する像担持体の電位からみてマイナスの回収電圧を前記回転軸に印加し、前記吐き出し工程では、前記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラスの吐き出し電圧を前記回転軸に印加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８】
前記電源部は、前記クリーニング工程では、前記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラスの回収電圧を前記回転軸に印加し、前記吐き出し工程では、前記ブラシに接触する像担持体の電位からみてマイナスの吐き出し電圧を前記回転軸に印加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９】
前記電源部は、前記クリーニング工程では、前記回転軸に、少なくとも交番電圧を含む回収電圧を印加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１０】
前記電源部は、前記吐き出し工程では、先ず、前記回転軸に、前記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラス又はマイナスのいずれか一方の極性の第１の吐き出し電圧を印加し、次に、前記回転軸に、前記第１の吐き出し電圧の極性とは異なる極性の第２の吐き出し電圧を印加するものであることを特徴とする請求項９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、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置において、像担持体上に形成したトナー像を被転写体に転写した後、像担持体上に残留した残留トナーをブレードなどで掻き取って回収する方式のクリーニング装置を備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
しかし、この方式の画像形成装置では、クリーニング装置で回収したトナーを機外に取り出して廃棄する必要があるため、環境管理の観点から好ましいものとはいえない。そこで、近年、廃棄トナーを発生させるクリーニング装置を持たない、いわゆるブレードレス（クリーナレス）方式の画像形成装置が開発され広く用いられている。
【０００４】
このブレードレス方式の画像形成装置では、像担持体上に残留した残留トナーは最終的には現像器で回収されるが、現像器よりも上流側に配置されている帯電ロールに残留トナーが付着することにより帯電ロールの帯電性能が低下し、そのため像担持体の帯電不良が生じて画像ディフェクトの原因となるという問題がある。
【０００５】
そこで、この問題を解決するために、帯電ロールよりも上流側に回転自在のブラシを配備し、画像形成時にこのブラシによって残留トナーを静電的に回収してブラシ内に保持しておき、その保持したトナーを非画像形成時に像担持体表面に吐き出すようにしたブレードレス方式の画像形成装置が考えられている。
【０００６】
この方式では、ブラシの回転方向、バイアス条件、ブラシの密度、ブラシの毛の長さなどの条件が適正に調整された場合には、ブラシへの回収・保持は比較的容易であるが、ブラシ内に保持したトナーを非画像形成時に十分に吐き出させることが難しい。そのため、吐き出し切れなかったトナーがブラシ内に徐々に蓄積されていき、やがてはブラシの限界保持量を超えてクリーニング不良を発生してしまうという問題がある。
【０００７】
また、他のクリーニング方式として、像担持体上に残留したトナーを静電的に回収し、その回収したトナーを像担持体上の静電潜像形成に影響のない表面部分に静電的に再付着させるクリーニングロールを具備し、像担持体表面に再付着させたトナーを現像器で回収する方式の画像形成装置において、クリーニングロール上に回収されたトナーを受け入れて保持し、保持したトナーをクリーニングロールに戻すトナー保持ローラを設け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）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−３１９２７８号公報（第２〜３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの研究によれば、上記特許文献のように、クリーニングロールにトナー保持ローラを設けたとしてもその効果は限定的であり、帯電ロールに到達する残留トナーを十分に除去することはできない。従って、残留トナーによる帯電ロールの汚染を防止することができず、像担持体の帯電不良による画像ディフェクトが発生してしまうことが確認されている。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、残留トナーによる帯電ロールの汚染に起因する画像ディフェクトの防止された画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、
所定の方向に移動する像担持体と、その像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成部と、そのトナー像形成部により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、上記被転写体に転写されずに像担持体上に残留した残留トナーを除去するクリーニング部とを有する画像形成装置において、
上記クリーニング部は、
上記像担持体表面と接触しながら所定の方向に回転する回転軸とその回転軸上に放射状に植毛された毛とからなるブラシと、
上記残留トナーを一旦上記像担持体から静電的に回収するクリーニング工程では上記ブラシの回転軸に所定の回収電圧を印加し、クリーニング工程で回収されたトナーを上記像担持体上に静電的に吐き出す吐き出し工程では上記ブラシの回転軸に上記回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧を印加する電源部と、上記吐き出し工程時に、上記毛の回転軸に接する部分と毛の先端部分との間に電位勾配を発生させる電位勾配発生手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の画像形成装置によれば、上記の電位勾配発生手段を備えたブラシにより像担持体上の残留トナーを十分にクリーニングすることができるので、残留トナーによる帯電ロールの汚染に起因する画像ディフェクトを効果的に防止することができる。
【００１３】
ここで、上記電位勾配発生手段が、上記毛の先端部分に接触する接触部を有する金属電極およびその金属電極を接地する接地部材を有するものであってもよい。
【００１４】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、比較的簡易に電位勾配発生手段を構成することができる。
【００１５】
また、上記金属電極が、５ｌｏｇΩ以上の抵抗を有するものであってもよい。
【００１６】
また、上記電位勾配発生手段が、上記接地部材に代わり、その金属電極と接地との間に介在する抵抗体を有するものであってもよい。
【００１７】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、比較的簡易に電位勾配発生手段を構成することができる。
【００１８】
また、上記電位勾配発生手段が、上記接地部材に代わり、その金属電極に直流電圧を印加する直流電源を有するものであってもよい。
【００１９】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、電位勾配発生手段の効果を高めることができるので、画像ディフェクトを一層効果的に防止することが可能である。
【００２０】
また、上記毛が、５ｌｏｇΩ以上の抵抗を有するものであってもよい。
【００２１】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、電位勾配発生手段の効果を高めることができるので、画像ディフェクトを一層効果的に防止することが可能である。
【００２２】
また、上記電源部は、上記クリーニング工程では、上記ブラシに接触する像担持体の電位からみてマイナスの回収電圧を上記回転軸に印加し、上記吐き出し工程では、上記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラスの吐き出し電圧を上記回転軸に印加するものであってもよい。
【００２３】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、電位勾配発生手段によるプラス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
【００２４】
また、上記電源部は、上記クリーニング工程では、上記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラスの回収電圧を上記回転軸に印加し、上記吐き出し工程では、上記ブラシに接触する像担持体の電位からみてマイナスの吐き出し電圧を上記回転軸に印加するものであってもよい。
【００２５】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、電位勾配発生手段によるマイナス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
【００２６】
また、上記電源部は、上記クリーニング工程では、上記回転軸に、少なくとも交番電圧を含む回収電圧を印加するものであってもよい。
【００２７】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、感光体ドラム上のプラス極性の残留トナーおよびマイナス極性の残留トナーの双方がクリーニング工程でブラシに回収されるので、電位勾配発生手段の効果をより確実なものとすることができる。
【００２８】
また、上記電源部は、上記吐き出し工程では、先ず、上記回転軸に、上記ブラシに接触する像担持体の電位からみてプラス又はマイナスのいずれか一方の極性の第１の吐き出し電圧を印加し、次に、前記回転軸に、前記第１の吐き出し電圧の極性とは異なる極性の第２の吐き出し電圧を印加するものであってもよい。
【００２９】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、ブラシに回収したプラス極性の残留トナーおよびマイナス極性の残留トナーの双方を確実に吐き出させることができるので、電位勾配発生手段の効果をより確実なものとすることができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
図１は、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【００３２】
図１に示すように、この画像形成装置１００は、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、帯電ロール１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ、露光装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、一次転写ロール１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、クリーニング部１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ、中間転写ベルト１７、中間転写ベルトクリーナ１８、二次転写ロール１９、および定着器２０を備えている。
【００３３】
なお、上記の各構成要素の末尾に付された符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および黒の画像形成用の構成要素であることを示している。
【００３４】
なお、本実施形態における感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、本発明にいう像担持体に相当するものであり、帯電ロール１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、本発明にいう帯電部に相当するものであり、露光装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、本発明にいう潜像形成部に相当するものであり、現像器１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、本発明にいう現像部に相当するものであり、一次転写ロール１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋは、本発明にいう転写部に相当するものであり、中間転写ベルト１７は、本発明にいう所定の被転写体に相当するものである。
【００３５】
これらの各色用の感光体ドラム、帯電ロール、露光装置、現像器、一次転写ロール、およびクリーニング部により各色用の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが構成される。
【００３６】
以下に、この画像形成装置の主要部の仕様について説明する。
【００３７】
2004361646.tif 000003
本実施形態の各画像形成部には、給電シャフトの外周に導電性弾性体層と表面層を被覆した２層構成の帯電ロールを用いている。
【００３８】
帯電ロールの表面層には、イソシアネート処理を施したエピクロロヒドリンゴムを用いている。このエピクロロヒドリンゴムは高離型性を有しており、トナーその他の異物が極めて付着しにくい。
【００３９】
導電性弾性体層には低硬度の発泡ウレタンを用いている。
【００４０】
給電シャフトの直径は６ｍｍ、弾性体層の肉厚は１．５ｍｍ、表面層の肉厚は０．５ｍｍ、帯電ロールの外径は１０ｍｍ、硬度は２８度（ＡｓｋｅｒＣ硬度）である。
【００４１】
本実施形態の帯電ロールの表面層は高離型性を有しており、通常の帯電ロールに比べてトナーその他の異物が付着しにく。さらに、導電性弾性層として発泡ウレタンを使用することによって低硬度を実現させており、トナーや異物が極めて付着しにくくなっている。
【００４２】
帯電ロールの印加電圧はＶｐ−ｐ＝１．３ＫＶ、ｆ＝６５０Ｈｚ、Ｖｄｃ＝−５２０Ｖである。本実施の形態では直流に交流を重畳させた電圧印加方式であるが、直流のみの電圧印加方式でも良い。
【００４３】
帯電ロールは、上記の構成に限定されるものではなく、例えば、給電シャフトの外周面に棒状または管状の導電性弾性体層を形成し、その上に抵抗層、および表面保護層を被覆した３層構造のものなどを用いてもよい。
【００４４】
帯電ロールの各層には、イオン導電性物質、あるいは電子導電性物質、あるいはその双方が分散されている。イオン導電性物質としては、例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム、第四級アンモニウムクロールイド等の過塩素酸塩やアンモニウム塩などが用いられる。電子導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、グラファイトなどの他、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の各種導電性金属、または合金、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物、酸化錫−酸化インジウム複合酸化物等の各種導電性金属酸化物などの微粉末を用いることができる。
【００４５】
帯電ロールの給電シャフトは、電極部材としての機能の他に、帯電ロールの支持部材としての機能を有しており、例えばアルミニウム、銅合金、ＳＵＳ等の金属または合金、クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄、合成樹脂などの導電性の材質で構成される。
【００４６】
導電性弾性体層は、帯電ロールが適切なニップ幅ないしニップ圧でもって感光体ドラム表面に接触して感光体ドラム表面を均一に帯電できるよう、帯電ロールを所定の抵抗値および硬度に収めるために設けられる。この導電性弾性体層は、上述のようなイオン導電性物質および電子導電性物質から選ばれた少なくとも１種の物質（以下、導電剤という）をゴム材料中に分散させることによって形成される。ゴム材料としては、例えばイソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリン系ゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム−スチレン、これらのブレンドゴム等が挙げられる。導電性弾性体層の体積抵抗率については、抵抗層の体積抵抗率と密接に関連するが、１０４Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４７】
抵抗層は、帯電ロールを所定の抵抗値に調整するために設けられるものであり、ポリアミド、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル樹脂、エピクロルヒドリン系ゴム等の高分子材料に導電剤を分散させた薄膜から形成される。抵抗層の体積抵抗率は１０４Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４８】
表面保護層は、感光体ドラム表面にタック（導電剤が沁み出し感光体とくっついてしまう現象）が発生する恐れがある場合や抵抗層の磨耗を防止するために設けられるものであり、ポリアミド、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル樹脂等の高分子材料に導電剤を分散させた薄膜から形成される。表面保護層の体積抵抗率は１０４Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４９】
表面保護層は、上述のタック発生等の恐れがない場合には敢えて設ける必要はない。
【００５０】
また、帯電ロールの抵抗値を表面保護層で調整することによって抵抗層を不要とすることもできる。さらに、導電性弾性体層から軟化剤やゴム材料等がブリードしてくる恐れのある場合は、導電性弾性体層と抵抗層の間にポリアミド、ポリウレタン等に導電剤を分散させた中間層を設けることが好ましい。
【００５１】
帯電ロールの体積抵抗率は、１０４Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍの範囲内にあることが好ましい。これは、前述した導電性弾性体層、抵抗調整層、および表面保護層等の各構成材料の体積抵抗率と膜厚とを適宜組み合わせることによって、この範囲内に調整することが可能である。
【００５２】
本実施形態の画像形成装置には、離型性の高い球形トナーが使用される。
【００５３】
次に、この画像形成装置１００の基本的な画像形成動作について説明する。
【００５４】
先ず、イエローの画像形成部１０Ｙによるトナー像形成が開始され、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１Ｙ表面に、帯電ロール１２Ｙにより所定の電荷が付与される。次に、露光装置１３Ｙにより感光体ドラム１１Ｙ表面にイエロー画像に相当する露光光が照射されイエローの潜像が形成される。その潜像は現像器１４Ｙによりイエローのトナーで現像されて感光体ドラム１１Ｙ上にイエローのトナー像が形成される。そのトナー像は一次転写ロール１５Ｙにより中間転写ベルト１７に転写される。
【００５５】
中間転写ベルト１７は矢印Ｂ方向に循環移動しており、中間転写ベルト１７上に転写されたイエローのトナー像が次の色の画像形成部１０Ｍの一次転写ロール１５Ｍに到達するタイミングに合わせて、次の色のマゼンタのトナー像が一次転写ロール１５Ｍに到達するように、マゼンタの画像形成部１０Ｍによるトナー像形成が行われる。こうして形成されたマゼンタのトナー像は、一次転写ロール１５Ｍにおいて中間転写ベルト１７上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。
【００５６】
続いて、シアンおよび黒の画像形成部１０Ｃ，１０Ｋによるトナー像形成が上記と同様のタイミングで行われ、一次転写ロール１５Ｃ，１５Ｋにおいて中間転写ベルト１７上のイエローおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。
【００５７】
こうして、中間転写ベルト１７上に転写された多色トナー像は、二次転写ロール１９により用紙Ｐ上に二次転写され、多色トナー像は用紙Ｐとともに矢印Ｄ方向に搬送され、定着器２０により用紙Ｐ上に定着されてカラー画像が形成される。
【００５８】
次に、クリーニング部の詳細について説明する。
【００５９】
図１に示すように、クリーニング部１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋは、一次転写ロール１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋよりも感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの回転方向下流側に配備されており、転写後の各感光体ドラム上に残留する残留トナーを除去する。
【００６０】
図２は、本実施形態の画像形成装置のクリーニング部の詳細を示す図である。
【００６１】
図２に示すように、このクリーニング部１６は、感光体ドラム１１表面と接触しながら矢印Ｂ方向に回転する回転軸１６ａと回転軸１６ａ上に放射状に植毛された毛１６ｂとからなるブラシ１６＿１と、感光体ドラム１１上の残留トナーｔを一旦感光体ドラム１１から静電的に回収するクリーニング工程では、回転軸１６ａに所定の回収電圧を印加し、クリーニング工程で回収されたトナーを感光体ドラム１１上に静電的に吐き出す吐き出し工程では、回転軸１６ａに上記回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧を印加する電源部１６＿２と、上記吐き出し工程時に、毛１６ｂの回転軸１６ａに接する部分と毛１６ｂの先端部分との間に電位勾配を発生させる電位勾配発生手段１６＿３とを備えている。
【００６２】
なお、回転軸１６ａの回転方向は、矢印で示したＢ方向、または感光体ドラム１１の回転方向Ａと反対の方向のいずれであってもよいが、この実施形態では、感光体ドラム１１と同一の方向とした。また、ブラシ１６＿１の外周速度は、感光体ドラム１１の外周速度の一倍の速度とした。
【００６３】
この電位勾配発生手段１６＿３は、毛１６ｂの先端部分に接触する接触部を有する金属電極１６＿３ａおよび金属電極１６＿３ａを接地する接地部材１６＿３ｂを有している。
【００６４】
本実施形態のクリーニング部の作用効果を説明するために、電位勾配発生手段を備えていない場合のクリーニング部の動作について説明する。
【００６５】
図３は、図２に示したクリーニング部から電位勾配発生手段を省いた場合のクリーニング工程時の動作を示す図であり、図４は、図２に示したクリーニング部から電位勾配発生手段を省いた場合の吐き出し工程時の動作を示す図である。
【００６６】
図３および図４に示すクリーニング装置は、感光体ドラム１１上の残留トナーｔを感光体ドラム１１から静電的に回収するクリーニング工程と、クリーニング工程で回収されたトナーｔを感光体ドラム１１上に静電的に吐き出す吐き出し工程とを有する２工程方式のクリーニング装置である。
【００６７】
このクリーニング部１６’には、感光体ドラム１上の残留トナーｔを感光体ドラム１１表面と接触しながら矢印Ｂ方向に回転する回転軸１６ａおよび回転軸１６ａ上に放射状に植毛された毛１６ｂからなるブラシ１６＿１と、クリーニング工程では残留トナーｔを感光体ドラム１１からブラシ１６＿１に静電的に回収するための回収電圧を回転軸１６ａに印加し、吐き出し工程では回転軸１６ａに上記回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧を印加する電源部１６＿２とが備えられている。
【００６８】
この実施形態は、マイナス極性の転写残留トナーがほとんどである場合であり、回収電圧は、図３に示すようにプラス極性であり、吐き出し電圧は、図４に示すようにマイナス極性である。
【００６９】
図３に示すように、トナークリーニング工程では、感光体ドラム１１上の残留トナーｔは、電源部１６＿２により電圧の印加されたブラシ１６＿１で静電的に回収される。次に、吐き出し工程では、図４に示すように、クリーニング工程で回収されたブラシ１６＿１上のトナーｔは、電源部１６＿２からの、回収電圧の極性とは異なる極性の吐き出し電圧により感光体ドラム１１上に静電的に吐き出されることになる。
【００７０】
しかし、このクリーニング部１６’には、図２におけるような電位勾配発生手段が備えられていないため、ブラシ１６＿１に一旦捕獲したトナーｔのうちの一部のトナーｔ’はブラシの毛１６ｂの内部に入り込んでしまう。
【００７１】
図５は、図４に示したクリーニング部におけるブラシ内部に入りこんだトナーの挙動を示す図である。
【００７２】
図５に示すように、表層に付着しているトナーｔのみは電界の力で吐き出されるが、内部に入り込んだトナーｔ’は、電源部１６＿２による吐き出し電界をかけてもブラシの毛１６ｂの内部には電界が発生しないために十分に吐き出されず、ブラシ１６＿１表層部のトナーｔのみが吐き出し電界の作用で感光体ドラム１に吐き出される。
【００７３】
従って、毛１６ｂ内部に入り込んだトナーｔ’は、クリーニング工程を繰り返すごとに次第に増加していき、その量が許容限度量を超えるとこのクリーニング装置では残留トナーを十分に除去できなくなり、残留トナーにより帯電ロールが汚染してついには帯電不良が発生するに到る。
【００７４】
一方、図２に示した本実施形態のクリーニング部１６には、電位勾配発生手段１６＿３が備えられており、ブラシ１６＿１の回転軸１６ａと金属電極１６＿３ａの間に電流が流れて電圧降下が起り電位勾配が形成されるために、ブラシの毛１６ｂの内部にも電界が発生し、内部に入りこんだトナーｔ’も金属電極１６＿３ａ側（ブラシ表層側）に移動する。一旦ブラシ表層側に移動したトナーはブラシ１６＿１が回転して感光体ドラム１１近傍に達したときに、近傍にかかった電界により感光体ドラム１１上に吐き出されることになる。
［実施例１］
次に、図２に示した通りの、ブラシ１６＿１の毛１６ｂの先端部分に接触する金属電極１６＿３ａ、および金属電極１６＿３ａを接地する接地部材１６＿３ｂを有する電位勾配発生手段１６＿３を備えた場合の効果について説明する。
【００７５】
表１に、吐き出し効率に対する電位勾配発生手段の有無の影響を示す。
【００７６】
テスト用のクリーニング部１６（図２参照）としては、直径５ｍｍの回転軸１６ａ上に放射状に毛１６ｂを植毛して形成された外径１０ｍｍのブラシ１６＿１と、直流−４５０Ｖの電源部１６＿２を用い、転写残トナー０．２ｇ／ｍ２の条件でＡ３用紙１枚のクリーニングを行った後、１秒間吐き出しを行った場合の吐き出し効率を測定した。毛１６ｂとしては抵抗５ｌｏｇΩのものを用いた。
【００７７】
【表１】
2004361646.tif 000004
【００７８】
表１に示すように、電極無し（電位勾配発生手段無し）の場合は吐き出し効率９７％であったのに対して、電極有り（電位勾配発生手段有り）の場合は吐き出し効率は９９．５％に達した。
【００７９】
電極無しの場合の吐き出し効率９７％は、転写残トナーがブラシ１６＿１から吐き出されずに毛１６ｂ内部に３％ずつ蓄積されていくことを意味するものであり、短期間の間に帯電不良を引き起こす原因となる。従って、吐き出し効率は９９％以上に保つ必要がある。
【００８０】
なお、直径８ｍｍの回転軸１６ａ上に放射状に毛１６ｂを植毛して形成された外径１９ｍｍのブラシ１６＿１を用いた場合も上記とほぼ同様の結果が得られた。
［実施例２］
次に、金属電極の抵抗を変化させた場合の影響について説明する。金属電極の抵抗以外は実施例１と同一条件とした。
【００８１】
表２に、金属電極の抵抗を種々変化させた場合の不具合発生の有無を示す。
【００８２】
【表２】
2004361646.tif 000005
【００８３】
表２に示すように、金属電極の抵抗が５ｌｏｇΩ未満の場合は電源容量オーバーが発生したりブラシリークが生じたりして安定したクリーニングができなかったが、金属電極の抵抗を５ｌｏｇΩ以上とした場合は不具合の発生はなく安定したクリーニングを行うことができた。
［実施例３］
図６は、電位勾配発生手段として金属電極と接地との間に抵抗体を介在させた場合のクリーニング部を示す図である。
【００８４】
図６に示すように、実施例３の電位勾配発生手段としては、実施例１における接地部材１６＿３ｂに代わり、金属電極１６＿３ａと接地との間に介在する抵抗体１６＿３ｃを備えている。
【００８５】
表３に、抵抗体の抵抗を種々変化させた場合の不具合発生の有無を示す。
【００８６】
【表３】
2004361646.tif 000006
【００８７】
表３に示すように、抵抗体の抵抗が５ｌｏｇΩ未満の場合は電源容量オーバーが発生したりブラシリークが生じたりして安定したクリーニングができなかったが、抵抗体の抵抗を５ｌｏｇΩ以上とした場合は不具合の発生はなく安定したクリーニングを行うことができた。
［実施例４］
図７は、電位勾配発生手段として直流電源を備えた場合のクリーニング部を示す図である。
【００８８】
実施例４の電位勾配発生手段としては、実施例１における接地部材１６＿３ｂに代わり、金属電極１６＿３ａに直流電圧を印加する直流電源１６＿３ｄを備えている。
【００８９】
表４に、金属電極に印加する直流電圧を種々変化させた場合の不具合発生の有無を示す。
【００９０】
【表４】
2004361646.tif 000007
【００９１】
表４に示すように、電源電圧が−２５０Ｖ未満の場合は電源容量オーバーが発生したりブラシリークが生じたりして安定したクリーニングができなかったが、電源電圧を−２５０Ｖ以上とした場合は不具合の発生はなく安定したクリーニングを行うことができた。
【００９２】
［実施例５］
表５に、ブラシの毛の抵抗を種々変化させた場合の不具合発生の有無を示す。
【００９３】
【表５】
2004361646.tif 000008
【００９４】
表５に示すように、ブラシの毛の抵抗が５ｌｏｇΩ未満の場合は電源容量オーバーが発発生したりブラシリークが生じたりして安定したクリーニングができなかったが、ブラシの毛の抵抗を５ｌｏｇΩ以上とした場合は不具合の発生はなく安定したクリーニングを行うことができた。
［実施例６］
次に、電源部を、クリーニング工程ではブラシに接触する感光体ドラムの電位からみてマイナスの回収電圧をブラシに印加し、吐き出し工程ではブラシに接触する感光体ドラムの電位からみてプラスの吐き出し電圧をブラシに印加するようにした場合の実施例について説明する。
【００９５】
この実施例は、感光体ドラム上に残留したトナーの極性がプラスであるものがほとんである場合の例である。
【００９６】
図８は、実施例６の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【００９７】
この電源部１６＿４は、クリーニング工程では、ブラシ１６＿１に接触する感光体ドラム１１の電位からみてマイナスの回収電圧をブラシ１６＿１の回転軸１６ａに印加し、吐き出し工程では、ブラシ１６＿１に接触する感光体ドラム１１の電位からみてブラシ１６＿１の回転軸１６ａにプラスの吐き出し電圧を印加する。
【００９８】
この電源部１６＿４を用いた場合は、感光体ドラム上のプラス極性のトナーがクリーニング工程でブラシに回収されやすくなり、ブラシ上のプラス極性のトナーが吐き出し工程で感光体ドラムに吐き出されやすくなるので、電位勾配発生手段によるプラス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
［実施例７］
次に、電源部を、クリーニング工程ではブラシに接触する感光体ドラムの電位からみてプラスの回収電圧をブラシに印加し、吐き出し工程ではブラシに接触する感光体ドラムの電位からみてマイナスの吐き出し電圧をブラシに印加するようにした場合の実施例について説明する。
【００９９】
この実施例は、感光体ドラム上に残留したマイナス極性のトナーをクリーニングする場合の例である。
【０１００】
図９は、実施例７の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【０１０１】
この電源部１６＿５は、クリーニング工程では、ブラシ１６＿１に接触する感光体ドラム１１の電位からみてプラスの回収電圧をブラシ１６＿１の回転軸１６ａに印加し、吐き出し工程では、ブラシ１６＿１に接触する感光体ドラム１１の電位からみてブラシ１６＿１の回転軸１６ａにマイナスの吐き出し電圧を印加する。
【０１０２】
この電源部１６＿５を用いた場合は、感光体ドラム上のマイナス極性のトナーがクリーニング工程でブラシに回収されやすくなり、ブラシ上のマイナス極性のトナーが吐き出し工程で感光体ドラムに吐き出されやすくなるので、電位勾配発生手段によるマイナス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
［実施例８］
次に、電源部を、クリーニング工程ではブラシの回転軸に、交番電圧あるいは交番電圧に直流電圧を重畳させた回収電圧を印加するようにした場合の実施例について説明する。
【０１０３】
この実施例８は、転写残留トナーの極性がマイナス、プラスどちらもある程度存在し、両方の極性のトナーをクリーニングしなければならないときの例である。
【０１０４】
図１０は、実施例８の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【０１０５】
この電源部１６＿６は、内部に交番電源部１６＿６ａおよび直流電源部１６＿６ｂを有しており、クリーニング工程ではブラシ１６＿１の回転軸１６ａに交番電圧あるいは交番電圧に直流電圧を重畳させた回収電圧を印加する。こうすることにより、クリーニング工程で感光体ドラム１１とブラシ１６＿１の間に交番電界を発生させ、プラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーの双方をブラシ１６＿１に回収することができる。
【０１０６】
回収電圧としては、Ｖｐ−ｐ：６００Ｖ、周波数：３ＫＨｚの交番電圧を用いているが、必要に応じて直流電圧を重畳させたものとしてもよい。
【０１０７】
こうして、少なくとも交番電圧を含む回収電圧を用いてクリーニングすることにより、プラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーの双方をブラシ１６＿１に回収した後、次の実施例９に示す吐き出し工程で、プラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーが順次感光体ドラム１１上に吐き出される。
【０１０８】
この電源部１６＿６を用いた場合は、クリーニング工程で感光体ドラム上のプラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーの双方をブラシに回収することができるので、電位勾配発生手段によるプラス極性およびマイナス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
［実施例９］
この実施例９は、実施例８のクリーニング工程で、ブラシ１６＿１の回転軸１６ａに交番電圧あるいは交番電圧に直流電圧を重畳させた回収電圧を印加することによりプラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーの双方をブラシ１６＿１に回収した後の吐き出し工程における電源部の動作に関するものである。
【０１０９】
図１１は、実施例９でブラシの回転軸に第１の吐き出し電圧を印加する場合のクリーニング部を示す図である。
【０１１０】
図１１に示すように、この電源部１６＿７は、内部に交番電源部１６＿７ａおよび直流電源部１６＿７ｂを有しており、先ず、直流電源部１６＿７ｂにより、ブラシ１６＿１の回転軸１６ａに、−４５０Ｖの第１の吐き出し電圧を印加する。こうすることによりブラシ１６＿１上のマイナス極性のトナーが感光体ドラム１１上に吐き出される。
【０１１１】
図１２は、実施例９でブラシの回転軸に第２の吐き出し電圧を印加する場合のクリーニング部を示す図である。
【０１１２】
図１１に示したようにマイナス極性のトナーを吐き出した後、図１２に示すように、直流電源部１６＿７ｂにより、ブラシ１６＿１の回転軸１６ａに、第１の吐き出し電圧の極性とは異なる＋４５０Ｖの第２の吐き出し電圧を印加する。こうすることによりブラシ１６＿１上のプラス極性のトナーが感光体ドラム１１上に吐き出される。
【０１１３】
なお、第１の吐き出し電圧の極性および第２の吐き出し電圧の極性は、上記実施例９と反対の極性であってもよい。
【０１１４】
この電源部１６＿７を用いた場合は、クリーニング工程で感光体ドラム上のプラス極性のトナーおよびマイナス極性のトナーの双方をブラシに回収した後、ブラシドラム上のプラス極性およびマイナス極性のトナーの双方を感光体ドラム上に吐き出すことができるので、電位勾配発生手段によるプラス極性およびマイナス極性の残留トナーのクリーニングをより確実なものとすることができる。
【０１１５】
【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、ブラシに電位勾配発生手段を備えたことにより、ブラシ内部に発生させた電位勾配によりブラシ内部に蓄積したトナーをブラシ表層に移動させることができ、従来不可能であった高効率の吐き出し率が得られ、感光体ドラム上の残留トナーによる帯電ロールの汚染に起因する画像ディフェクトを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置のクリーニング部の詳細を示す図である。
【図３】図２に示したクリーニング部から電位勾配発生手段を省いた場合のクリーニング工程時の動作を示す図である。
【図４】図２に示したクリーニング部から電位勾配発生手段を省いた場合の吐き出し工程時の動作を示す図である。
【図５】図４に示したクリーニング部におけるブラシ内部に入りこんだトナーの挙動を示す図である。
【図６】電位勾配発生手段として金属電極と接地との間に抵抗体を介在させた場合のクリーニング部を示す図である。
【図７】電位勾配発生手段として直流電源を備えた場合のクリーニング部を示す図である。
【図８】実施例６の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【図９】実施例７の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【図１０】実施例８の電源部を備えたクリーニング部を示す図である。
【図１１】実施例９でブラシの回転軸に第１の吐き出し電圧を印加する場合のクリーニング部を示す図である。
【図１２】実施例９でブラシの回転軸に第２の吐き出し電圧を印加する場合のクリーニング部を示す図である。
【符号の説明】
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ    画像形成部
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ    感光体ドラム
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ    帯電ロール
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ    露光装置
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ    現像器
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ    一次転写ロール
１６，１６’，１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ    クリーニング部
１６ａ    回転軸
１６ｂ    毛
１６＿１    ブラシ
１６＿２    電源部
１６＿３    電位勾配発生手段
１６＿３ａ    金属電極
１６＿３ｂ    接地部材
１６＿３ｃ    抵抗体
１６＿３ｄ    直流電源
１６＿４，１６＿５，１６＿６    電源部
１６＿６ａ，１６＿７ａ交番電源部
１６＿６ｂ，１６＿７ｂ直流電源部
１７    中間転写ベルト
１８    中間転写ベルトクリーナ
１９    二次転写ロール
２０    定着器
１００    画像形成装置
【図１】
2004361646.tif 000009
【図２】
2004361646.tif 000010
【図３】
2004361646.tif 000011
【図４】
2004361646.tif 000012
【図５】
2004361646.tif 000013
【図６】
2004361646.tif 000014
【図７】
2004361646.tif 000015
【図８】
2004361646.tif 000016
【図９】
2004361646.tif 000017
【図１０】
2004361646.tif 000018
【図１１】
2004361646.tif 000019
【図１２】
2004361646.tif 000020