(57)【要約】【課題】クリーニング性および帯電性に優れたクリーニング兼帯電ブラシを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体１を帯電させると共に像担持体１の表面に付着した残留物を除去するクリーニング兼帯電ブラシ２を備え、クリーニング兼帯電ブラシ２は、円筒体１１に植毛されて放射状に延出する毛部１２を有し、該毛部１２は、先端部に他の部分より径を大きくした膨出部１５，１６が形成されている。【選択図】        図２
2004191656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体を帯電させると共に前記像担持体の表面に付着した残留物を除去するクリーニング兼帯電ブラシを備え、
前記クリーニング兼帯電ブラシは、円筒体に取り付けられて放射状に延出する毛部を有し、該毛部は、先端部に他の部分より径を大きくした膨出部が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記毛部は、前記膨出部が球形状をなしてい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】
前記毛部は、前記膨出部がリング形状をなしてい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４】
前記毛部は、カーボン分散ナイロン製であって、前記球形状の膨出部の太さは４デニール、膨出部以外の部分の太さが２デニール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】
前記毛部は、カーボン分散ナイロン製であって、前記リング形状の膨出部の外径は５０μｍ、膨出部以外の部分の太さが２デニールであることを特徴とする請求項２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、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を記録媒体上に転写および定着する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した画像形成装置では、ドラム又はベルト形態にした有機感光体等からなる像担持体の表面に、帯電装置による帯電、露光装置による露光で静電潜像を形成した後、その静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像とし、次いで、このトナー像を直接又は中間転写体を介して記録用紙に静電的に転写した後、加熱等によりトナーを記録用紙上に融着させることにより画像形成が行われている。
【０００３】
転写後の像担持体は、クリーニング装置によるクリーニングが施され、これにより像担持体の表面上に残留するトナー粉、紙粉、外添剤、異物、放電生成物等（以下、残留物と称す）が除去され、次の帯電・露光に備える。
【０００４】
従来の感光体クリーニング装置として、クリーニングブラシを用いた技術が開示されている。この技術では、クリーニングブラシの形状をループ状、Ｔ字形、あるいは輪にした構成のものが示されている。また、クリーニングブラシに当接してブラシに付着した残留物を除去するクリーニングブレードも示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、像担持体に帯電を行なう手段としては、コロトロンやスコロトロン等の非接触帯電装置があるが、画像形成装置の小型化にともなう帯電装置の小型化の要求、オゾンの排出抑制の要求から、現在ではバイアスチャージロール等のロール状の接触帯電装置が用いられるようになっている。しかし、バイアスチャージロール等のロール状の接触帯電装置は、ロールと像担持体との間への異物の侵入やロール表面の汚れによる帯電不良をおこすことがある。そこで、帯電ブラシを用いた帯電装置が提案されている。
【０００６】
図５に、従来の一般的な帯電ブラシの例を示している。この帯電ブラシ１０は、円筒体１１の表面に太さが一定の毛部１２を植毛した構造のものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１３８７９８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置の小型化にともなうクリーニング装置の小型化の要求から、像担持体の帯電とクリーニングの両機能を持った帯電ブラシが望まれている。
【０００９】
しかしながら、図５に示すような毛部１２の太さが一定の帯電ブラシでは、トナー粉、紙粉、外添剤、異物、放電生成物等の残留物を十分にクリーニングする能力が得られなかった。このため、長期間の使用により像担持体へのフィルミングが発生し、白抜け等の画質欠陥が発生し、明瞭なプリント画像を得ることが困難である。また、毛部の太さが一定の帯電ブラシでは、毛部の先端が細いため像担持体の表面に傷をつけ、筋状の画質欠陥が発生し明瞭なプリント画像を得ることが困難である。さらに、フィルミングや傷により像担持体表面を均一に帯電することができなくなり、ハーフトーン画像の濃度ムラの画質欠陥が発生し明瞭なプリント画像を得ることが困難である。このように、従来の帯電ブラシではクリーニング性に問題があった。
【００１０】
さらに、従来の帯電ブラシでは、回転している像担持体に接触している箇所でのブラシの挙動は回転方向に引っ張られるように流される。このため、回転軸と平行方向への動きはあまりないために、軸方向で隣接する毛と毛の間では像担持体と毛が接触しない箇所となり、接触箇所とそうでない箇所とが像担持体軸方向でバラツキが生じてしまう。このブラシと像担持体の接触の有無が帯電プロセスにおいて像担持体の回転軸方向の電位ムラをもたらし結果として回転方向の筋として画質欠陥が生じてしまう。
【００１１】
なお、特許文献１に示されている技術はクリーニングブラシであって帯電機能は有しないものである。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、クリーニング性および帯電性に優れたクリーニング兼帯電ブラシを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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、像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体上に転写および定着することにより該記録媒体上に定着されたトナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記像担持体を帯電させると共に前記像担持体の表面に付着した残留物を除去するクリーニング兼帯電ブラシを備え、
前記クリーニング兼帯電ブラシは、円筒体に取り付けられて放射状に延出する毛部を有し、該毛部は、先端部に他の部分より径を大きくした膨出部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の画像形成装置では、像担持体をクリーニング兼帯電ブラシで帯電させると共に、転写後、像担持体の表面に付着した残留物をクリーニング兼帯電ブラシで除去する。毛部の先端部に膨出部が形成されたクリーニング兼帯電ブラシを用いたことにより、ブラシの像担持体に対する接触面積が大きくなり、帯電はもとより十分なクリーニング能力が得られる。
【００１５】
前記毛部は、前記膨出部が球形状をなしていることが好ましい。
前記毛部は、前記膨出部がリング形状をなしていることが好ましい。
【００１６】
前記毛部は、カーボン分散ナイロン製であって、前記球形状の膨出部の太さは４デニール、膨出部以外の部分の太さが２デニールであることが好ましい。
【００１７】
前記毛部は、カーボン分散ナイロン製であって、前記リング形状の膨出部の外径は５０μｍ、膨出部以外の部分の太さが２デニールであることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係わる画像形成装置の全体を示す概略構成図である。同図に示す画像形成装置Ａは、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋが、縦方向に一定の間隔をおいて配置されている。
【００２０】
これらの４つの画像形成ユニット７ｙ、７ｍ、７ｃ、７ｋは、すべて同様に構成されており、所定の速度で回転駆動されるドラム状の像担持体１と、この像担持体１の表面を一様に帯電すると共に、像担持体１の表面に付着した残留物であるトナー粉、紙粉、外添剤、異物、放電生成物等を除去するクリーニングの役目も兼ね備えたクリーニング兼帯電ブラシ２と、この像担持体１の表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光器Ｌと、像担持体１上に形成された静電潜像を所定の色のトナーで現像する現像ロール３とを備えている。
【００２１】
画像形成ユニット７ｙ、７ｍの像担持体１は上部の一次転写ロール４ｙｍに、画像形成ユニット７ｃ、７ｋの像担持体１は下部の一次転写ロール４ｃｋに接触している。一次転写ロール４ｙｍ、４ｃｋは二次転写ロール５に接触して協同して回転する。回転する二次転写ロール５と転写ロール６との間に挟まれた記録媒体Ｆに画像を転写するようになっている。
【００２２】
図２および図３は、上記クリーニング兼帯電ブラシ２の２例を示している。なお、図２および図３では端面のみ示しているが、軸方向に毛部１２が並んでいる円筒状ブラシであることはいうまでもない。
【００２３】
図２に示すクリーニング兼帯電ブラシ２は、円筒体１１の表面に放射状に毛部１２を植毛したものであって、この毛部１２は図２（ｂ）に示すように、先端に略球状の膨出部１５を形成した構造のものである。
【００２４】
図３に示すクリーニング兼帯電ブラシ２は、円筒体１１の表面に放射状に毛部１２を植毛したものであって、この毛部１２は図３（ｂ）に示すように、先端にリング状の膨出部１６を形成した構造のものである。
【００２５】
上記の構造のクリーニング兼帯電ブラシ２を使用することにより、クリーニング性および帯電性能が格段に向上した。
【００２６】
毛部１２の先端を径の大きい膨出部１５，１６とすることにより、ブラシ先端の密度が根元から先端までの間での密度よりも高くなる。このためブラシの先端同士が衝突し合う割合が、図５に示す従来のずんどうのブラシに比べ多くなり、像担持体１と接触している箇所でのブラシの挙動が回転軸と平行方向に揺れるようになる。この像担持体１の回転軸方向にブラシ先端が動くことによって像担持体１とブラシがまんべんなく接触するようになり、像担持体の回転軸方向の電位ムラを抑制すると共に、先端が膨出部１５，１６により丸みを帯びているので、回転方向の筋を発生させない明瞭な画像を得ることができる。
【００２７】
したがって、残留物を十分にクリーニングする能力を有し、長期間の使用によっても像担持体１へのフィルミングを発生させず、白抜け等の画質欠陥を抑制し、明瞭なプリント画像を得ることができる。また、像担持体１の表面に傷をつけず、筋状の画質欠陥を発生させず、明瞭なプリント画像を得ることができる。さらに、フィルミングや傷が発生しないため像担持体表面を均一に帯電することができ、ハーフトーン画像の濃度ムラの画質欠陥を発生させず明瞭なプリント画像を得ることができる。
【００２８】
以下、試験例により、具体的に説明する。
＜試験例１＞
材質がカーボン分散ナイロン（商品名ＳＡ−７）、太さ２デニールの毛を裁断し、基布に植毛した毛の先端を２００℃の熱風で３．０秒間処理した。毛の先端部は球形の膨出部１５であり球形の膨出部１５の外径は４デニール相当であった。基布を円筒体１１に巻き付けてクリーニング兼帯電ブラシ２を得た。
【００２９】
このクリーニング兼帯電ブラシ２を、図１に示す画像形成装置に使用して試験を行った。
【００３０】
使用したトナー（富士ゼロックス製）は、小径でほぼ球形であり、トナーの体積平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍより大きくかつ９μｍ未満であり、更にトナー形状は以下の式で示される形状指数ＳＦの平均が１３５未満の条件を満たすものであった。
【００３１】
ＳＦ＝（２πＬ2／４Ａ）×１００
（Ｌ：トナー粒子投影像の最大長さ、Ａ：トナー粒子投影像の面積）
記録媒体ＦとしてＡ４サイズのＰ紙（富士ゼロックス製）を用いて、文字、ハーフトーン、写真画像等の１４パターンのフルカラー画像を、３０，０００枚連続して画像形成するテストを実施した。
＜試験例２＞
材質がカーボン分散ナイロン（商品名ＳＡ−７）、太さ２デニールの毛を折り返すことにより、外径５０μｍの輪をつくり、基布に植毛し、基布を円筒体１１に巻き付けてクリーニング兼帯電ブラシ２を得た。
【００３２】
このクリーニング兼帯電ブラシ２を、図１に示す画像形成装置に使用して試験を行った。
【００３３】
使用したトナー（富士ゼロックス製）は、小径でほぼ球形であり、トナーの体積平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍより大きくかつ９μｍ未満であり、更にトナー形状は以下の式で示される形状指数ＳＦの平均が１３５未満の条件を満たすものであった。
【００３４】
ＳＦ＝（２πＬ2／４Ａ）×１００
（Ｌ：トナー粒子投影像の最大長さ、Ａ：トナー粒子投影像の面積）
記録媒体ＦとしてＡ４サイズのＰ紙（富士ゼロックス製）を用いて、文字、ハーフトーン、写真画像等の１４パターンのフルカラー画像を、３０，０００枚連続して画像形成するテストを実施した。
＜比較例１＞
材質がカーボン分散ナイロン（商品名ＳＡ−７）、太さ２デニールの毛を裁断し、植毛し、図５に示すような太さが一定の毛部１２を植毛した構造の帯電ブラシ１０を得た。毛部１２は円柱状であり、円柱部分の外径は２デニール相当であった。
【００３５】
この帯電ブラシ１０を、図１に示す画像形成装置に使用して、クリーニングブラシとして使用して試験を行った。
【００３６】
使用したトナー（富士ゼロックス製）は、小径でほぼ球形であり、トナーの体積平均粒径Ｄ（μｍ）が３μｍより大きくかつ９μｍ未満であり、更にトナー形状は以下の式で示される形状指数ＳＦの平均が１３５未満の条件を満たすものであった。
【００３７】
ＳＦ＝（２πＬ2／４Ａ）×１００
（Ｌ：トナー粒子投影像の最大長さ、Ａ：トナー粒子投影像の面積）
記録媒体ＦとしてＡ４サイズのＰ紙（富士ゼロックス製）を用いて、文字、ハーフトーン、写真画像等の１４パターンのフルカラー画像を、３０，０００枚連続して画像形成するテストを実施した。
【００３８】
上記の試験例１，２および比較例におけるテストは、白抜け状画質欠陥、筋状画質欠陥、ハーフトーン画像の濃度ムラ、像担持体へのフィルミング、像担持体表面の傷の評価とした。
【００３９】
白抜け状画質欠陥、筋状画質欠陥、およびハーフトーン画像の濃度ムラの評価は、像担持体記録材表面に形成されたカラー画像の欠陥の有無を目視により評価した。像担持体へのフィルミングおよび像担持体表面の傷の評価は、像担持体１の表面を目視により評価した。この評価結果を図４の表に示す。
【００４０】
図４の表の結果から本実施形態のクリーニング兼帯電ブラシ２を使用した画像形成装置では、初期からの帯電ムラによるカブリ、ハーフトーン濃度ムラが発生せず、３００００プリント後にも像担持体へのフィルミングおよび像担持体表面の傷が発生せず、白抜け状画質欠陥、筋状画質欠陥およびハーフトーン画像の濃度ムラの画像欠陥が発生しないことがわかる。
【００４１】
これに対し、従来の帯電ブラシ１０では、ブラシの毛１１の先端が像担持体２と点接触するためブラシの毛１１と像担持体２の接触面積が小さくて十分なクリーニング能力が得られず、像担持体表面に傷をつけた。
【００４２】
本実施形態の毛部１２の先端部に膨出部１５，１６が形成されたクリーニング兼帯電ブラシ２では、先端の面積が大きいため毛部の先端が像担持体２と点接触ではなく面接触となり、したがって像担持体の接触面積が大きくなって十分なクリーニング能力が得られ、かつ、像担持体表面を傷つけることがない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、毛部の先端に膨出部を設けたクリーニング兼帯電ブラシを使用することにより、帯電性能はもとより、残留物を像担持体表面から完全に除去でき、クリーニング性能が向上した画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】クリーニング兼帯電ブラシの構造例１を示すもので、（ａ）は端面図、（ｂ）は毛部の拡大図である。
【図３】クリーニング兼帯電ブラシの構造例２を示すもので、（ａ）は端面図、（ｂ）は毛部の拡大図である。
【図４】本実施形態のクリーニング兼帯電ブラシおよび従来の帯電ブラシを使用した試験結果を示す表である。
【図５】従来の帯電ブラシの端面図である。
【符号の説明】
１    像担持体
２    クリーニング兼帯電ブラシ
３    現像ロール
４，５、６    転写ロール
１１    円筒体
１２    毛部
１５    膨出部（球状）
１６    膨出部（リング状）
【図１】
2004191656.tif 000003
【図２】
2004191656.tif 000004
【図３】
2004191656.tif 000005
【図４】
2004191656.tif 000006
【図５】
2004191656.tif 000007