(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に接し、前記像担持体の表面に残留したトナーである転写残トナーの少なくとも一部を除去して保持する導電性ブラシロールと、
前記像担持体の表面に当接し、前記転写残トナーのうち前記導電性ブラシロールで除去されなかったトナーを除去するクリーニングブレードと、
前記像担持体の回転方向で前記導電性ブラシロールよりも上流側に配置され、前記像担持体の表面電位を除電する除電手段と、
自装置の内部温度を検出する温度検出手段と、
前記導電性ブラシロールへの電圧の印加を切り替える電圧切替手段と、
を備え、
前記電圧切替手段は、前記温度検出手段によって検出された前記内部温度が、所定の温度を超えた場合、印刷終了時において、前記導電性ブラシロールが保持するトナーと同極性の電圧を前記導電性ブラシロールへ印加する、画像形成装置。
【請求項２】
前記所定の温度は、前記画像形成装置におけるトナーのガラス転移温度以下である、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記所定の温度は、前記画像形成装置におけるトナーのガラス転移温度よりも５℃低い温度である、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が前記導電性ブラシロールへ印加されることにより前記導電性ブラシロールから前記像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、少なくとも前記所定の温度よりも低い温度のトナーである、
請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が前記導電性ブラシロールへ印加されることにより前記導電性ブラシロールから前記像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、前記像担持体の表面に１層以上３層以下のトナー層を形成する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が前記導電性ブラシロールへ印加されることにより、前記導電性ブラシロールから前記像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、前記像担持体の回転方向の少なくとも１周分である、
請求項１〜５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記導電性ブラシロールに接して回転し、前記導電性ブラシロールで保持されたトナーを前記導電性ブラシロールから回収し、回収したトナーを前記導電性ブラシロールへ塗布するブラシロール当接部材を更に備える、
請求項１〜６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ブラシロール当接部材は、前記導電性ブラシロールの軸方向全域に当接し、一方向に巻かれた螺旋溝を有し、
前記ブラシロール当接部材の回転方向は、時計回り及び反時計回りに切り替えられる、
請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ブラシロール当接部材は、前記導電性ブラシロールの軸方向全域に当接し、一方向に巻かれた第１螺旋溝及び他方向に巻かれた第２螺旋溝を有し、
前記ブラシロール当接部材の回転方向は、時計回り又は反時計回りの何れか一方である、
請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記導電性ブラシロールの抵抗値は、１０２ＭΩより大きく且つ１０６ＭΩより小さく、前記導電性ブラシロールへ印加される電圧の絶対値は、１００Ｖより大きく且つ放電開始電圧より小さい、
請求項１〜９の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置として、連続印刷等による装置内部の温度上昇によるトナーの凝集が生じるのを防ぐため、装置内部の温度上昇を抑えるための冷却手段を備えた画像形成装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の画像形成装置では、プロセスカートリッジ及びスキャナユニットを冷却する冷却用ファンを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４３１３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２７６４９８号公報
【特許文献３】特許第５１１１２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、像担持体の表面に当接するクリーニングブレードを備えた従来の画像形成装置では、像担持体とクリーニングブレードとの当接部に摩擦熱が生じる。よって、摩擦熱により、当接部の温度は装置内部の温度よりも高くなっている。この状態で印刷が終了し像担持体が停止すると、当接部において、滞留しているトナーが熱で凝集して固着してしまうという問題がある。
【０００５】
上記特許文献１に記載の画像形成装置では、トナーの凝集を防ぐため冷却用ファンによって装置内部の温度上昇を抑制しているが、当接部周辺を直接的に冷却していないため、当接部の温度をトナーが凝集しない温度にまで十分に冷却するまでには無駄な時間がかかってしまう。
【０００６】
一方、当接部周辺を直接冷却する冷却手段を装置内部に備えた画像形成装置も知られている。例えば、特許文献２に記載の画像形成装置では、像担持体を冷却するための気流を発生させる送風ダクトを備えている。特許文献３に記載の画像形成装置では、像担持体を冷却するための冷却液を内包した冷却装置を備えている。しかしながら、上記特許文献２及び３に記載の画像形成装置では、送風ダクト又は冷却装置といった部品点数の増加によるコストアップの問題を引き起こしている。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、部品点数を増加することなく、印刷終了後における像担持体とクリーニングブレードとの当接部の温度を低下させることができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、導電性ブラシロールと、クリーニングブレードと、除電手段と、温度検出手段と、電圧切替手段と、を備える。導電性ブラシロールは、像担持体の表面に接し、像担持体の表面に残留したトナーである転写残トナーの少なくとも一部を除去して保持する。クリーニングブレードは、像担持体の表面に当接し、転写残トナーのうち導電性ブラシロールで除去されなかったトナーを除去する。除電手段は、像担持体の回転方向で導電性ブラシロールよりも上流側に配置され、像担持体の表面電位を除電する。温度検出手段は、自装置の内部温度を検出する。電圧切替手段は、導電性ブラシロールへの電圧の印加を切り替える。電圧切替手段は、温度検出手段によって検出された内部温度が、所定の温度を超えた場合、印刷終了時において、導電性ブラシロールが保持するトナーと同極性の電圧を導電性ブラシロールへ印加する。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置では、自装置の内部温度が所定の温度を超えると、印刷終了時において、導電性ブラシロールが保持するトナーと同極性の電圧が導電性ブラシロールへ印加される。よって、印刷終了時において、電気的反発により、導電性ブラシロールに保持されているトナーが像担持体の表面に吐き出される。吐き出されるトナーは、摩擦を抑える潤滑粉として作用するので、像担持体とクリーニングブレードとの当接部の温度上昇を抑制することができる。また、吐き出されるトナーの温度は、摩擦熱による温度上昇が生じている当接部の温度よりも少なくとも低い。このため、吐き出されるトナーと当接部との間での熱交換により、当接部の温度を低下させることができる。以上より、部品点数を増加することなく、印刷終了後における像担持体とクリーニングブレードとの当接部の温度を低下させることができる。
【００１０】
また、所定の温度は、画像形成装置におけるトナーのガラス転移温度以下であってもよい。この構成によれば、自装置の内部温度がガラス転移温度以下の所定の温度になると、印刷終了時に導電性ブラシロールから像担持体の表面にトナーが吐き出され、当接部が冷却される。よって、当接部を、ガラス転移温度以下の温度となるように効果的に冷却することができる。
【００１１】
また、所定の温度は、画像形成装置におけるトナーのガラス転移温度よりも５℃低い温度であってもよい。この構成によれば、自装置の内部温度がガラス転移温度よりも５℃低い温度となると、すなわち自装置の内部温度がガラス転移温度になる前に、印刷終了時に導電性ブラシロールから像担持体の表面にトナーが吐き出され、当接部が冷却される。よって、当接部を、ガラス転移温度よりも低い温度となるように十分に冷却することができる。
【００１２】
この画像形成装置において、電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が導電性ブラシロールへ印加されることにより導電性ブラシロールから像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、少なくとも所定の温度よりも低い温度のトナーであってもよい。この場合、所定の温度よりも低い温度のトナーが像担持体の表面に吐き出されるので、当接部を、所定の温度よりも低い温度となるように十分に冷却することができる。
【００１３】
この画像形成装置において、電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が導電性ブラシロールへ印加されることにより導電性ブラシロールから像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、像担持体の表面に１層以上３層以下のトナー層を形成してもよい。当接部の温度を低下させるためには、像担持体の表面に少なくとも１層のトナー層が形成されることが好ましい。また、像担持体の表面上のトナーのクリーニング不良が発生しないようにするためには、像担持体の表面に形成されるトナー層は３層以下であることが好ましい。よって、この構成によれば、像担持体の表面上のトナーのクリーニング不良を発生させることなく、当接部の温度を低下させることができる。
【００１４】
この画像形成装置において、電圧切替手段によってトナーと同極性の電圧が導電性ブラシロールへ印加されることにより、導電性ブラシロールから像担持体の表面へ吐き出されるトナーは、像担持体の回転方向の少なくとも１周分であってもよい。この構成によれば、像担持体の回転方向の少なくとも１周分のトナーが像担持体の表面に吐き出され、像担持体の表面全体を冷却することができるので、当接部を十分に冷却することができる。
【００１５】
この画像形成装置は、ブラシロール当接部材を更に備えてもよい。ブラシロール当接部材は、導電性ブラシロールに接して回転し、導電性ブラシロールで保持されたトナーを導電性ブラシロールから回収すると共に、回収したトナーを導電性ブラシロールへ塗布する。この場合、ブラシロール当接部材により、トナーが導電性ブラシロールから回収されると共に、回収されたトナーが導電性ブラシロールへ塗布されるので、導電性ブラシロールで保持されるトナーの偏りを抑制することができる。
【００１６】
この画像形成装置において、ブラシロール当接部材は、導電性ブラシロールの軸方向全域に当接し、一方向に巻かれた螺旋溝を有し、ブラシロール当接部材の回転方向は、時計回り及び反時計回りに切り替えられてもよい。この場合、螺旋溝を有するブラシロール当接部材が導電性ブラシロールの軸方向全域に当接された状態で、ブラシロール当接部材が時計回り又は反時計回りに切り替えられて回転することができるので、トナーを導電性ブラシロールの軸方向全域にむらなく塗布することができる。
【００１７】
この画像形成装置において、ブラシロール当接部材は、導電性ブラシロールの軸方向全域に当接し、一方向に巻かれた第１螺旋溝及び他方向に巻かれた第２螺旋溝を有し、ブラシロール当接部材の回転方向は、時計回り又は反時計回りの何れか一方であってもよい。この場合、互いに異なる方向に巻かれた第１螺旋溝及び第２螺旋溝を有するブラシロール当接部材が導電性ブラシロールの軸方向全域に当接された状態で、ブラシロール当接部材が回転することができるので、回転方向が時計回り又は反時計回りの何れか一方であっても、トナーを導電性ブラシロールの軸方向全域に対してむらなく塗布することができる。
【００１８】
また、導電性ブラシロールの抵抗値は、１０２ＭΩより大きく且つ１０６ＭΩより小さく、導電性ブラシロールへ印加される電圧の絶対値は、１００Ｖより大きく且つ放電開始電圧より小さくてもよい。この場合、導電性ブラシロールのクリーニング性能及び吐き出し性能という観点で見て好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、部品点数を増加することなく、印刷終了後における像担持体とクリーニングブレードとの当接部の温度を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の一部を感光体ドラムの回転軸方向から見た概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置の一部を感光体ドラムの側面側から見た概略構成図である。
【図４】通常状態におけるブラシロールの動作のタイミングの一例を示すタイミング図である。
【図５】高温状態におけるブラシロールの動作のタイミングの一例を示すタイミング図である。
【図６】画像形成装置の内部温度と、当接部の温度との関係を示すグラフである。
【図７】ブラシロールから感光体ドラムへトナーが吐き出される前後の当接部の温度を示すグラフである。
【図８】ブラシロールへの印加電圧とトナー層の階層との関係を示すグラフである。
【図９】感光体ドラムの表面に形成されるトナー層と、当接部の温度との関係を示すグラフである。
【図１０】トナーが感光体ドラムに吐き出されているときの感光体ドラムの回転数と、当接部の温度との関係を示すグラフである。
【図１１】トナーと逆極性の電圧を印加する場合のブラシロールの抵抗及び印加電圧の適正値を示すグラフである。
【図１２】トナーと同極性の電圧を印加する場合のブラシロールの抵抗及び印加電圧の適正値を示すグラフである。
【図１３】変形例に係る画像形成装置を感光体ドラムの一部を感光体ドラムの側面側から見た概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２２】
まず、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する。画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示されるように、画像形成装置１は、用紙Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像装置２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着ユニット５０と、を備えている。
【００２３】
記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上で搬送する。用紙Ｐは、カセットＫに積層されて収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して二次転写領域Ｒ２に用紙Ｐを到達させる。
【００２４】
現像装置２０は、色ごとに４個設けられている。各現像装置２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像装置２０では、トナーとキャリアを所望の混合比になるように調整し、さらに混合撹拌してトナーを均一に分散させ最適な帯電量を付与した現像剤が調整される。この現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
【００２５】
転写ユニット３０は、現像装置２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。
【００２６】
転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられる。
【００２７】
感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。各感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像装置２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。
【００２８】
帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の回転に追従して動く。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像装置２０は、それぞれの現像装置２０に対向して設けられたトナータンクＮから供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。各トナータンクＮ内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。
【００２９】
定着ユニット５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着ユニット５０は、用紙Ｐを加熱する加熱ローラ５１と、加熱ローラ５１を押圧する加圧ローラ５２と、を備えている。加熱ローラ５１及び加圧ローラ５２は円筒状に形成されており、加熱ローラ５１は内部にハロゲンランプ等の熱源を備えている。加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間には接触領域である定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。
【００３０】
また、画像形成装置１には、定着ユニット５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６１，６２が設けられている。
【００３１】
続いて、画像形成装置１による印刷工程について説明する。画像形成装置１に被記録画像の画像信号が入力されると、画像形成装置１の制御部は、受信した画像信号に基づいて、帯電ローラ４１により感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる（帯電工程）。その後、露光ユニット４２により感光体ドラム４０の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。
【００３２】
現像装置２０では、静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から転写ベルト３１へ一次転写される（転写工程）。転写ベルト３１には、４個の感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ３１ｄと二次転写ローラ３３とが対向する二次転写領域Ｒ２において、記録媒体搬送ユニット１０から搬送された用紙Ｐに二次転写される。
【００３３】
積層トナー像が二次転写された用紙Ｐは、定着ユニット５０へ搬送される。用紙Ｐを加熱ローラ５１と加圧ローラ５２との間で熱及び圧力を加えながら通過させることにより、積層トナー像を用紙Ｐへ溶融定着させる（定着工程）。その後、用紙Ｐは、排出ローラ６１及び６２によって画像形成装置１の外部へ排出される。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１における感光体ドラム４０周辺の構成について、詳細に説明する。図２は、画像形成装置１の一部を感光体ドラム４０の回転軸方向から見た概略構成図である。図３は、画像形成装置１の一部を感光体ドラム４０の側面側から見た概略構成図である。ただし、図３では、簡単のため、図２で示す転写ベルト３１、一次転写ローラ３２、及び除電手段８を省略して示している。
【００３５】
図２及び図３に示すように、画像形成装置１は、ブラシロール１１と、ブラシロール当接部材１３と、クリーニングブレード１５と、除電手段８と、温度検出部１７と、電圧切替部１９と、を備える。なお、ブラシロール１１及びクリーニングブレード１５は、クリーニングユニット４３に含まれていてもよい（図１参照）。
【００３６】
ブラシロール１１は、クリーニングブレード１５よりも感光体ドラム４０の回転方向Ａで上流側に配置されており、感光体ドラム４０の表面上に残留するトナー（以下、転写残トナーともいう）の少なくとも一部を除去して保持する。ブラシロール１１は、金属製の軸部材１１ａと、軸部材１１ａに固定されるブラシ部１１ｂと、を有し、導電性である。軸部材１１ａは、感光体ドラム４０の軸方向に延在する。ブラシ部１１ｂは、複数の起毛が植設された基布であり、軸部材１１ａの外周面に巻き付けられることにより軸部材１１ａに固定されている。ブラシ部１１ｂは、例えば、材質が導電性アクリル、導電性ＰＥＴ、導電性ナイロン、太さが３〜６デニール、密度が５０〜２００Ｋ本／ｉnｃｈ2が挙げられる。また、ブラシロール１１の外径は、例えば直径が１０〜２０ｍｍ（そのうちブラシ部に含まれる起毛の長さは２〜５ｍｍ）であり、ブラシロール１１の抵抗値は、例えば１０２〜１０６ＭΩである。
【００３７】
ここで、ブラシロール１１の抵抗値は、例えば、ブラシロール１１を食い込ませた銅板、電流計、及び電源を直列に接続し、ブラシロール１１を３回転させたときに、電流計で測定された値の平均値によって算出される。なお、例えば電源は５００Ｖであり、ブラシロール１１はトナー付着のない新規な状態で、銅板に０．５ｍｍ食い込ませる。
【００３８】
ブラシロール１１へ印加される電圧は、電圧切替部１９によって切り替え可能である。電圧切替部１９は、後述する温度検出部１７により検出された画像形成装置１の内部温度に応じて、ブラシロール１１へ印加する電圧を切り替える電圧切替手段である。例えば、電圧切替部１９は、ブラシロール１１へ印加する電圧を、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性に対して同極性又は逆極性に切り替える。また、電圧切替部１９は、ブラシロール１１へ印加する電圧をオフに切り替える。なお、電圧切替部１９によるブラシロール１１の動作の詳細は、後述する。
【００３９】
感光体ドラム４０の回転軸方向に直交する周方向において、ブラシロール１１の起毛の少なくとも一部が、感光体ドラム４０の表面４０ａに接している。ブラシロール１１は、感光体ドラム４０と接する部分において回転方向Ａに抗う方向Ｂに回転している。なお、ブラシロール１１は、方向Ｂとは反対方向に回転していてもよい。電圧切替部１９により、トナーの極性に対して逆極性（プラス）の電圧がブラシロール１１に印加されることにより、ブラシロール１１は、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーを起毛で捕捉する。すなわち、ブラシロール１１は、感光体ドラム４０の表面４０ａからトナーを回収し、感光体ドラム４０の表面４０ａをクリーニングする。また、ブラシロール１１は、感光体ドラム４０の表面４０ａから回収したトナーを保持する。
【００４０】
除電手段８は、感光体ドラム４０の回転方向Ａでブラシロール１１よりも上流側に配置されている。除電手段８は、感光体ドラム４０の表面電位を除電する。これにより、ブラシロール１１は、除電手段８によって感光体ドラム４０の表面電位が除電された後、感光体ドラム４０の表面４０ａと接する。
【００４１】
ブラシロール当接部材１３は、例えば金属製のロール部材であり、感光体ドラム４０の軸方向に延在している。ブラシロール当接部材１３における延在方向の幅と、ブラシロール１１における延在方向の幅とは略同じであり、ブラシロール当接部材１３は、ブラシロール１１の軸部材１１ａの軸方向全域に当接する（図３参照）。ブラシロール当接部材１３は、一方向に巻かれるように形成された螺旋溝１３ａを有している。ブラシロール当接部材１３は、時計回り及び反時計回りの何れかに切り替え可能に回転する。ブラシロール当接部材１３は、ブラシロール１１の回転方向に対し同方向又は反対方向に回転することによって、ブラシロール１１に保持されたトナーを、ブラシロール当接部材１３の長手方向においてまんべんなく回収する。また、ブラシロール当接部材１３は、ブラシロール１１の回転方向と同方向又は反対方向に回転することによって、回収したトナーを軸方向に循環させながらブラシロール１１の軸方向全域にまんべんなく塗布する。
【００４２】
クリーニングブレード１５は、板状部材であり、ウレタンゴム等の弾性体から構成される。クリーニングブレード１５は、ブラシロール１１よりも感光体ドラム４０の回転方向Ａで下流側に配置されており、感光体ドラム４０の表面４０ａに残留した転写残トナーのうち、ブラシロール１１で除去されなかったトナーを除去する。クリーニングブレード１５は、感光体ドラム４０の軸方向に延在している。クリーニングブレード１５は、感光体ドラム４０の軸方向全域に当接する当接部１５ａを有している。クリーニングブレード１５における延在方向の幅と、ブラシロール１１における延在方向の幅とは略同じである。クリーニングブレード１５は、ブラシロール１１で除去されなかった感光体ドラム４０上のトナーを当接部１５ａで掻き取る。
【００４３】
温度検出部１７は、画像形成装置１内の温度を検出する温度検出手段である。温度検出部１７は、例えば温度センサを有する。温度検出部１７は、連続印刷により上昇する装置内部の温度を検出することができる位置に配置され、例えば一次転写ローラ３２と定着ユニット５０との間に配置されている。なお、熱源である定着ユニット５０は高温（例えば、１５０℃〜２００℃）となっているため、温度検出部１７は定着ユニット５０の付近には配置しないことが好ましい。温度検出部１７は、検出した温度を電圧切替部１９へ出力する。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照し、電圧切替部１９によるブラシロール１１の動作について詳細に説明する。
【００４５】
図４及び図５は、印刷工程に対応したブラシロール１１の動作のタイミングの一例を示すタイミング図であり、印刷工程におけるどのタイミングでブラシロール１１が動作するかを示す図である。図の点線の位置は、各工程の起動電源がオフとなった状態、又は、ブラシロール１１の印加電圧がオフとなった状態を示している。点線の位置より上側は、各工程において起動電源がオンとなった状態、又は、ブラシロール１１への印加電圧が感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性と同極性であることを示している。点線の位置より下側は、ブラシロール１１の印加電圧が感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性と逆極性であることを示している。
【００４６】
図４及び図５に示すように、画像形成装置１は、印刷工程を次のようなタイミングで行う。まず、感光体ドラム４０のモータを起動し、感光体ドラム４０にマイナスの電荷を帯電する（帯電工程）。続いて、帯電した感光体ドラム４０の表面４０ａを、印刷紙に形成する画像に応じて露光する（露光工程）。露光工程終了後、感光体ドラム４０の表面４０ａ上に各感光体ドラム４０に対応して設けられたトナータンクからトナーを供給し、感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像する（現像工程）。現像工程の開始に続いて、このようにして形成されたトナー像を、感光体ドラム４０と転写ベルト３１とが対向する領域において、感光体ドラム４０から一次転写ローラ３２へ一次転写する（転写工程）。なお、感光体ドラム４０は、印刷時だけでなく印刷終了後も、所定の期間、起動（Cycle Down）している。
【００４７】
図４は、画像形成装置１の内部温度が、所定の温度を超えない通常状態の場合におけるブラシロール１１の動作のタイミングの一例を示すタイミング図である。図５は、画像形成装置１の内部温度が、所定の温度を超える高温状態の場合におけるブラシロール１１の動作のタイミングの一例を示すタイミング図である。ここで、所定の温度（以下、「所定温度ともいう」）とは、当接部１５ａにおいてトナーの凝集が生じない範囲で任意に設定される画像形成装置１の内部温度である。所定の温度は、例えばトナーのガラス転移温度以下の温度である。例えば、トナーのガラス転移温度を５０℃とすると、所定温度は、５０℃以下の温度であり、好ましくは、トナーのガラス転移温度より５℃低い４５℃以下である。なお、所定温度は、使用時環境の上限温度を考慮すると、３２℃以上であることが好ましい。
【００４８】
印刷中におけるブラシロール１１の動作は、内部温度が所定温度を超えるかどうかによらず同様である（図４及び図５参照）。印刷中において、電圧切替部１９は、ブラシロール１１への印加電圧を感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性と逆極性に切り替える。これにより、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの一部をブラシロール１１によって回収及び保持する。このときにブラシロール１１へ回収されたトナーは、感光体ドラム４０の表面４０ａへの吐き出し用のトナーとなる。電圧切替部１９は、ブラシロール１１への印加電圧を所定の時間切り替えた後、当該印加電圧をオフとする。
【００４９】
一方、印刷終了時におけるブラシロール１１の動作は、内部温度が所定温度を超えるかどうかによって異なる。図４に示すように、内部温度が所定温度を超えない通常状態の場合には、印刷終了時において、電圧切替部１９は、ブラシロール１１への印加電圧を切り替えずにオフのままとする。すなわち、印刷終了時においてブラシロール１１から感光体ドラム４０へのトナーの吐き出しが行われない。なお、内部温度が所定温度を超えない場合とは、少なくとも内部温度が所定温度より低い場合であるが、内部温度が所定温度と等しい場合を含んでもよい。
【００５０】
これに対し、図５に示すように、内部温度が所定温度を超える高温状態の場合には、印刷終了時において、電圧切替部１９は、ブラシロール１１への印加電圧を感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性と同極性に所定時間切り替える。これにより、印刷終了時においてブラシロール１１から感光体ドラム４０へトナーが吐き出される。吐き出されたトナーは、クリーニングブレード１５にて回収される。すなわち、吐き出されたトナーが感光体ドラム４０とクリーニングブレード１５との当接部１５ａに接触する。これにより、当接部１５ａが冷却される。なお、内部温度が所定温度を超える場合とは、少なくとも内部温度が所定温度より高い場合であるが、内部温度が所定温度と等しい場合を含んでもよい。
【００５１】
以下、感光体ドラム４０に吐き出されたトナーによる当接部１５ａの冷却効果について、図６〜図１０を参照し、詳細に説明する。なお、以下の図６〜図１０の説明においては、トナーの平均粒径が６μｍ、感光体ドラム４０の直径が３０ｍｍ、トナーのガラス転移温度が５０℃であることを前提として説明する。
【００５２】
図６は、画像形成装置１の内部温度と、当接部１５ａの温度との関係を示すグラフである。図６の横軸は画像形成装置１の内部温度を示し、図６の縦軸は当接部１５ａの温度を示す。図６に示すように、画像形成装置１の内部温度は、連続印刷等に伴い上昇し、これに伴い当接部１５ａの温度も上昇する。画像形成装置１の内部温度は、通常状態の場合には、冷却用ファン等によりトナーの凝集が生じない所定の温度（例えば、トナーのガラス転移温度よりも５℃低い４５℃）となるように保たれている。これに対し、当接部１５ａの温度は、感光体ドラム４０とクリーニングブレード１５との間の摩擦熱により、画像形成装置１の内部温度よりも３℃高くなっている。
【００５３】
本実施形態の画像形成装置１では、上述のように、自装置の内部温度が所定の温度よりも高くなった場合、印刷終了時にブラシロール１１から感光体ドラム４０へトナーが吐き出される。図７は、ブラシロール１１から感光体ドラム４０へトナーが吐き出される前後の当接部１５ａの温度を示すグラフである。図７の横軸は、感光体ドラム４０へ吐き出されるトナーの温度を示し、図７の縦軸は、当接部１５ａの温度を示す。ただし、図７に示す場合は、トナーが吐き出されることにより感光体ドラム４０の表面４０ａに形成されるトナー層が３層であると共に、表面４０ａに吐き出されるトナーの量が感光体ドラム４０の回転方向の１周分であることを前提条件としている。
【００５４】
ここで、トナー層とは、感光体ドラム４０の表面４０ａ上に積層されるトナーの層である。トナー層は、所定の平均粒径（例えば６μｍ）のトナーが感光体ドラム４０の表面４０ａ上に一面に並んだ状態を１層とし、１層目上に複数の階層が形成され得る。また、感光体ドラム４０の回転方向の１周分のトナーとは、感光体ドラム４０が１回転する間に感光体ドラム４０の表面４０ａに吐き出され続けたトナーを示す。
【００５５】
トナー層の階層は、例えばブラシロール１１への印加電圧に応じて制御される。図８は、ブラシロール１１への印加電圧とトナー層の階層との関係を示すグラフである。ただし、図８においては、ブラシロール１１への印加電圧が、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性と同極性である場合を示している。また、図８に示す場合は、トナーの平均粒径が６μｍであることを前提条件としている。図８に示すように、例えばブラシロール１１への印加電圧が−２００Ｖであるとき、トナー層の階層は１層となる。ブラシロール１１への印加電圧が−４００Ｖであるとき、トナー層の階層は２層となる。ブラシロール１１への印加電圧が−６００Ｖであるとき、トナー層の階層は３層となる。
【００５６】
再び図７を参照すると、トナーが吐き出される前（冷却前）における当接部１５ａの温度は、吐き出されるトナーの温度よりも高い。これに対し、トナーが吐き出された後（冷却後）における当接部１５ａの温度は、吐き出されるトナーの温度と略同等となっている。すなわち、吐き出されたトナーによって、吐き出されたトナーの温度と略同等の温度にまで当接部１５ａが冷却されている。よって、吐き出されたトナーの温度が少なくともトナーのガラス転移温度よりも低い温度であれば、当接部１５ａもトナーのガラス転移温度よりも低い温度に冷却される。
【００５７】
図９は、感光体ドラム４０の表面４０ａに形成されるトナー層と、当接部１５ａの温度との関係を示すグラフである。図９の横軸は、表面４０ａに吐き出されるトナー層の階層を示し、図９の縦軸は、当接部１５ａの温度を示す。ただし、図９に示す場合は、感光体ドラム４０の表面４０ａに吐き出されるトナーの温度が４５℃であり、感光体ドラム４０の表面４０ａに吐き出されるトナーは感光体ドラム４０の回転方向の５周分であることを前提条件としている。
【００５８】
図９に示すように、トナー層が１層以上である場合、当接部１５ａの温度は、吐き出されるトナーの温度と略同等となっており、当接部１５ａが十分に冷却されている。一方、トナー層が４層以上である場合には、トナーのクリーニング不良が発生する可能性がある。トナーのクリーニング不良とは、トナーがクリーニングブレード１５をすり抜けてしまいクリーニングブレード１５によってトナーを十分に掻き取る事ができないことをいう。よって、感光体ドラム４０の表面４０ａに形成されるトナー層は、１層以上３層以下であることが好ましい。
【００５９】
図１０は、トナーが感光体ドラム４０に吐き出されているときの感光体ドラム４０の回転数と、当接部１５ａの温度との関係を示すグラフである。図１０の横軸は感光体ドラムの回転数を示し、図１０の縦軸は当接部１５ａの温度を示す。ただし、図１０に示す場合は、感光体ドラム４０の表面４０ａに吐き出されるトナーの温度が４５℃であることを前提条件としている。また、図１０には、表面４０ａに形成されるトナー層が１〜３層の場合について示している。
【００６０】
図１０に示すように、トナー層が３層の場合には、感光体ドラム４０の回転数が１周となった時点で、吐き出されたトナーの温度と同じ４５℃にまで当接部１５ａが冷却されている。トナー層が２層の場合には、感光体ドラム４０の回転数が２周となった時点で、吐き出されたトナーの温度と同じ４５℃にまで当接部１５ａが冷却されている。トナー層が１層の場合には、感光体ドラム４０の回転数が４周となった時点で、吐き出されたトナーの温度と同じ４５℃にまで当接部１５ａが冷却されている。
【００６１】
また、トナー層が１〜３層のいずれの場合にも、少なくとも感光体ドラム４０の回転数が１周となった時点で当接部１５ａが冷却されている。このように、感光体ドラム４０が少なくとも１周回転する間、感光体ドラム４０の表面４０ａにトナーが吐き出されることで、感光体ドラム４０の表面４０ａ全体にトナーが吐き出される。これにより、感光体ドラム４０の表面４０ａ全体が冷却され、感光体ドラム４０とクリーニングブレード１５との当接部１５ａが十分に冷却される。よって、吐き出されるトナーの量は、少なくとも感光体ドラムの回転数の一周分の量であることが好ましい。
【００６２】
次に、クリーニング性能及びトナーの吐き出し性能の観点におけるブラシロール１１の抵抗及び印加電圧の適正値について、図１１及び図１２を用いて説明する。図１１及び図１２における横軸は、ブラシロール１１への印加電圧を示し、縦軸は、ブラシロール１１の抵抗を示している。
【００６３】
まず、トナーと逆極性の電圧をブラシロール１１へ印加する場合について説明する。図１１は、トナーと逆極性の電圧を印加する場合のブラシロール１１の抵抗及び印加電圧の適正値を示すグラフである。例えば、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性がマイナスの場合、これと逆極性であるプラスの電圧をブラシロール１１に印加すると、トナー等がブラシロール１１で感光体ドラム４０の表面４０ａ上から除去される（以下、単に「クリーニング」ともいう）。このとき、抵抗値を１０２ＭΩ以下とすると、電圧の印加により感光体ドラム４０間で短絡が生じ電圧が維持できなくなる。一方、抵抗値を１０６ＭΩ以上とすると、電圧降下により、トナーのクリーニング及び保持したトナーの感光体ドラム４０への吐き出しができなくなる。よって、クリーニング性能及びトナーの吐き出し性能という観点で見た場合、抵抗値は１０２ＭΩより大きく且つ１０６ＭΩより小さい範囲が好ましい。
【００６４】
また、ブラシロール１１の印加電圧について、＋１００Ｖ以下では、トナーを静電吸着することができず、クリーニングを行うことができない。一方、放電開始電圧（＋７００Ｖ）以上では、クリーニングによりトナーを保持できるものの、保持したトナーが逆極化してしまうので、トナーの極性と同極性を印加した際にブラシロール１１から感光体ドラム４０へトナーを吐き出すことができない。よって、クリーニング性能及びトナーの吐き出し性能という観点で見た場合、ブラシロール１１の印加電圧は、＋１００Ｖより大きく且つ＋７００Ｖより小さい範囲が好ましい。
【００６５】
続いて、トナーと同極性の電圧をブラシロール１１へ印加する場合について説明する。図１２は、トナーと同極性の電圧を印加する場合のブラシロール１１の抵抗及び印加電圧の適正値を示すグラフである。例えば、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーの極性がマイナスの場合、これと同極性であるマイナスの電圧をブラシロール１１に印加すると、ブラシロール１１に保持されたトナーが感光体ドラム４０へ吐き出される（以下、単に「トナーの吐き出し」ともいう）。このとき、トナーと逆極性の電圧をブラシロール１１へ印加する場合と同様の理由で、抵抗値は１０２ＭΩより大きく且つ１０６より小さい範囲が好ましい。
【００６６】
また、ブラシロール１１の印加電圧について、−１００Ｖ以上では、トナーがブラシロール１１に静電反発することができず、トナーの吐き出しを行うことができない。一方、放電開始電圧（−７００Ｖ）以下では、感光体ドラム４０上のトナーが過帯電されてしまい、ブラシロール１１に保持されているトナーとの間で電荷の授受が行われることにより、保持されているトナーの極性が混在することになり、トナーの吐き出しが不安定となってしまう。よって、クリーニング性能及びトナーの吐き出し性能という観点で見た場合、ブラシロール１１の印加電圧は、−７００Ｖより大きく且つ−１００Ｖより小さい範囲が好ましい。
【００６７】
以上より、ブラシロール１１の印加電圧の絶対値は、１００Ｖより大きく且つ放電開始電圧より小さいことが好ましい。
【００６８】
上述した通り、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、画像形成装置１の内部温度が所定温度を超えると、印刷終了時において、ブラシロール１１が保持するトナーと同極性の電圧がブラシロール１１へ印加される。よって、印刷終了時において、電気的反発により、ブラシロール１１に保持されているトナーが感光体ドラム４０の表面に吐き出される。吐き出されるトナーは、摩擦を抑える潤滑粉として作用するので、当接部１５ａの温度上昇を抑制することができる。また、吐き出されるトナーの温度は、摩擦熱よる温度上昇が生じている当接部の温度よりも少なくとも低い。このため、吐き出されるトナーと当接部との間での熱交換により、当接部の温度を低下させることができる。以上より、部品点数を増加することなく、印刷終了時における像担持体とクリーニングブレードとの当接部の温度を低下させることができ、当接部に滞留したトナーが凝集して固着してしまうことを防止することが可能となる。
【００６９】
また、所定温度が画像形成装置１におけるトナーのガラス転移温度以下であるとすることにより、自装置の内部温度がガラス転移温度以下の所定温度になると、印刷終了時にブラシロール１１から感光体ドラム４０の表面４０ａにトナーが吐き出され、当接部１５ａが冷却される。よって、当接部１５ａを、ガラス転移温度以下の温度となるように効果的に冷却することができる。
【００７０】
また、所定温度が画像形成装置１におけるトナーのガラス転移温度よりも５℃低い温度であるとすることにより、自装置の内部温度がガラス転移温度よりも５℃低い温度となると、すなわち自装置の内部温度がガラス転移温度になる前に、印刷終了時にブラシロール１１から感光体ドラム４０の表面４０ａにトナーが吐き出され、当接部１５ａが冷却される。よって、当接部１５ａを、ガラス転移温度よりも低い温度となるように十分に冷却することができる。
【００７１】
また、ブラシロール１１から感光体ドラム４０の表面４０ａへ吐き出されるトナーが、少なくとも所定温度よりも低い温度のトナーであるとすることにより、所定温度よりも低い温度のトナーが感光体ドラム４０の表面４０ａに吐き出されるので、当接部１５ａを、所定温度よりも低い温度になるように十分に冷却することができる。
【００７２】
また、ブラシロール１１から感光体ドラム４０の表面４０ａへ吐き出されるトナーが、感光体ドラム４０の表面４０ａに１層以上３層以下のトナー層を形成するとすることにより、感光体ドラム４０の表面４０ａ上のトナーのクリーニング不良を発生させることなく、当接部１５ａの温度上昇を十分に抑制することができる。
【００７３】
また、ブラシロール１１から感光体ドラム４０の表面４０ａへ吐き出されるトナーが、感光体ドラム４０の回転方向の少なくとも１周分であるとすることにより、感光体ドラム４０の表面４０ａ全体を冷却することができるので、当接部１５ａを十分に冷やすことができる。
【００７４】
また、この画像形成装置１では、ブラシロール当接部材１３を備えるので、ブラシロール当接部材１３により、トナーがブラシロール１１から回収されると共に、回収されたトナーがブラシロール１１へ塗布されるので、ブラシロール１１で保持されるトナーの偏りを抑制することができる。
【００７５】
また、ブラシロール当接部材１３は、ブラシロール１１の軸方向全域に当接し、一方向に巻かれた螺旋溝１３ａを有し、ブラシロール当接部材１３の回転方向は、時計回り及び反時計回りの何れかに切り替えられている。このような螺旋溝１３ａを有するブラシロール当接部材１３がブラシロール１１の軸方向全域に当接された状態で、ブラシロール当接部材１３が時計回り又は反時計回りに切り替えられて回転することができるので、転写残トナーを導電性ブラシロールの軸方向全域にむらなく塗布することができる。
【００７６】
また、ブラシロール１１の抵抗値は、１０２ＭΩより大きく且つ１０６ＭΩより小さく、ブラシロール１１への印加電圧の絶対値は、１００Ｖより大きく且つ放電開始電圧より小さいとすると、ブラシロール１１のクリーニング性能及び吐き出し性能という観点で見て好ましい。
【００７７】
なお、実施形態によれば、除電手段８によって感光体ドラム４０の表面電位が除電されるので、ブラシロール１１からのトナーの吐き出しを適切に行うことができる。
【００７８】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１の変形例について図１３を用いて説明する。図１３は、変形例に係る画像形成装置を感光体ドラム４０の側面側から見た概略構成図である。
【００７９】
図１３で示すように、変形例に係る画像形成装置１Ａが上記実施形態に係る画像形成装置１と異なる点は、ブラシロール当接部材２３が、一方向に巻かれた第１螺旋溝２３ａ及び他方向に巻かれた第２螺旋溝２３ｂを有しており、ブラシロール当接部材２３の回転方向が、時計回り又は反時計回りの何れか一方とされている点である。
【００８０】
第１螺旋溝２３ａは、ブラシロール当接部材２３の長手方向における一方の端部領域２３Ｂから中央領域２３Ａにわたる範囲で形成されている。第２螺旋溝２３ｂは、ブラシロール当接部材２３の長手方向における他方の端部領域２３Ｃから中央領域２３Ａにわたる範囲で形成されている。よって、中央領域２３Ａにおいては、互いに異なる方向に巻かれた第１螺旋溝２３ａと第２螺旋溝２３ｂとが混在している。これにより、ブラシロール当接部材２３の回転方向が時計回り又は反時計回りの何れか一方であっても、転写残トナーを軸方向に循環させることができる。
【００８１】
また、端部領域２３Ｂでは一方向に巻かれた第１螺旋溝２３ａが形成され、端部領域２３Ｃでは他方向に巻かれた第２螺旋溝２３ｂ形成されている。すなわち、端部領域２３Ｂと端部領域２３Ｃとでは、互いに異なる方向の螺旋溝が形成されている。これにより、ブラシロール当接部材２３の回転方向が時計回り又は反時計回りの何れか一方であっても、転写残トナーをブラシロール１１の長手方向における両端部に運搬することができる。以上より、ブラシロール当接部材２３によって、ブラシロール１１の軸方向全域に対して転写残トナーをむらなく塗布することができる。
【００８２】
以上、本実施形態の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。
【００８３】
例えば、本実施形態においては、トナーがマイナスを帯びているとしたが、トナーがプラスを帯びているとしてもよく、その場合には、トナーの同極性はプラスとなり、トナーの逆極性はマイナスとなる。
【符号の説明】
【００８４】
１，１Ａ…画像形成装置、４０…感光体ドラム（像担持体）、４０ａ…表面、８…除電手段、１１…ブラシロール（導電性ブラシロール）、１３，２３…ブラシロール当接部材、１３ａ…螺旋溝、２３ａ…第１螺旋溝、２３ｂ…第２螺旋溝、１５…クリーニングブレード、１７…温度検出部（温度検出手段）、１９…電圧切替部（電圧切替手段）。
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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