(57)【要約】【課題】良好なクリーニング性能を長期に亘って発揮できる画像形成装置を提供する。【解決手段】電圧を印加されて残留トナーを吸着するクリーニングブラシ８１ｂと、クリーニングブラシ８１ｂに電圧を印加するブラシ用電源８３と、電圧を印加されてクリーニングブラシ８１ｂ上の残留トナーを回収する回収ロール８５と、回収ロール８５に電圧を印加するロール用電源８７と、ブラシ用電源８３とクリーニングブラシ８１ｂとの間に流れる電流を測定する電流計８４と、回収ロール８５に対してロール用電源８７が印加する電圧を、電流計８４で測定された電流に応じた電圧に制御する制御部９０とを備えた。【選択図】        図１
2007156311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持面を帯電させ、該像担持面に露光光を照射することにより静電潜像を形成し、該静電潜像に帯電したトナーを供給することで該静電潜像を現像してトナー像を得、該トナー像を転写し記録媒体上に定着することにより該記録媒体上に定着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、
電圧を印加されて帯電する、前記トナー像が転写された後の像担持面を摺擦することで、その像担持面に残留した残留トナーを吸着する吸着部材と、
現像時のトナーの帯電極性とは逆極性に前記吸着部材が帯電するような電圧を該吸着部材に印加する吸着部材用電源と、
電圧を印加されて帯電する、前記吸着部材に接触することで、該吸着部材に吸着されている残留トナーを回収する回収部材と、
前記回収部材に、電圧を印加して該回収部材を帯電させる回収部材用電源と、
前記吸着部材用電源と前記吸着部材との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
前記回収部材に対して前記回収部材用電源が印加する電圧を、前記電流測定部で測定された電流に応じた電圧に制御する印加制御部とを備えた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、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置の一例としては、複写機、ファクシミリ、プリンター等が挙げられる。これらの画像形成装置では、像担持面を帯電させ、その像担持面に露光光を照射することにより静電潜像を形成し、その静電潜像に帯電したトナーを供給することでその静電潜像を現像してトナー像を得、そのトナー像を転写し記録媒体上に定着することによりその記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する。
【０００３】
ここで、トナー像の転写が終了した像担持面には、転写しきれなかったトナーが残留しており、この残留したトナー（残留トナー）を次のトナー像の形成に先立って除去することが必要になる。
【０００４】
残留トナーを除去するクリーニング方式としては、種々の方式が提案されているが、複数の導電性繊維を備えた導電性ブラシを用いたブラシクリーニング方式は有効な方式の一つとして広く知られている。ブラシクリーニング方式は、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電させた導電性ブラシで像担持面を摺擦することで、その導電性ブラシに残留トナーを吸着させて除去するという方式である。
【０００５】
ところで、このようなブラシクリーニング方式では、クリーニング性能を向上させるために、従来から様々な工夫がなされている。
【０００６】
例えば、従来、電気的に浮動な状態に帯電させることが多かった導電性ブラシを、像担持面を傷つけない程度に抑制された電流で安定的に帯電させるという技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、導電性ブラシの帯電状態が安定するので、像担持面に対するクリーニング性能が向上する。
【０００７】
また、例えば、導電性ブラシに吸着された残留トナーを帯電し直すという技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。ブラシクリーニング方式では、導電性ブラシに吸着した残留トナーは、多くの場合、残留トナーとは逆極性に帯電した回収部材に吸着させることで回収されるが、この特許文献２の技術によれば、導電性ブラシ内の残留トナーの帯電状態が安定して回収部材による回収が良好なものとなる。これにより、導電性ブラシにおける残留トナーの堆積が抑制され、像担持面に対するクリーニング性能が向上する。
【０００８】
また、例えば、導電性ブラシを帯電させる電圧を制御して、導電性ブラシの帯電状態の経時的な変化を抑制するという技術が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この技術によっても、導電性ブラシの帯電状態が安定するので、像担持面に対するクリーニング性能が向上する。
【０００９】
また、例えば、導電性ブラシと回収部材との間の電位差を湿度等の環境変化によらず安定的に維持するための中抵抗素材で、この回収部材の表面を被覆するという技術が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。この技術によれば、回収部材による残留トナーの回収が安定するので、導電性ブラシにおける残留トナーの堆積が抑制され、像担持面に対するクリーニング性能が向上する。
【００１０】
また、例えば、導電性ブラシと回収部材との間に湿度等の環境変化に伴って過電流が発生することを防止するための高抵抗素材の薄膜で、この回収部材の表面を被覆するという技術が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。この技術によれば、回収部材の寿命が伸びるので、クリーニング性能が長期に亘って維持される。
【００１１】
また、ブラシクリーニング方式では、回収部材に吸着された残留トナーは、多くの場合、この回収部材から機械的に掻き落されて回収されるが、例えば、この機械的な掻き落しの際に回収部材の帯電電位を残留トナーに対する吸着力を弱めるような電位に切り換えてトナー離れを促すという技術が提案されている（例えば、特許文献６参照。）。この技術によれば、回収部材に残留トナーが吸着したままになることが抑制されるので、回収部材による回収が良好なものとなり、結果的にクリーニング性能が向上する。
【特許文献１】特開昭６２−９４８８４号公報
【特許文献２】特開平３−１８１９８４号公報
【特許文献３】特開平４−１７４４８８号公報
【特許文献４】特開２００２−２７８４００号公報
【特許文献５】特開２００４−１８４８６３号公報
【特許文献６】特開２００４−１０２００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ブラシクリーニング方式では、クリーニングの繰返しによって、回収部材が吸着しきれなかった残留トナーが導電性ブラシに徐々に堆積していく。そのため、従来、例えば画像形成装置の電源投入時等のタイミングで、像担持面からの残留トナーの移行が少ない状態でクリーニング動作を行なうことで、導電性ブラシに堆積した残留トナーを除去するという導電性ブラシ自体のクリーニングが行なわれている。
【００１３】
しかしながら、導電性ブラシに堆積した残留トナーの量が多いと、それらの残留トナーが、導電性ブラシ等から電荷注入を受けて、それまでとは逆極性、即ち導電性ブラシと同極性に帯電してしまうことがある。このような逆極性に帯電した残留トナーは、上記のような導電性ブラシ自体のクリーニングでは回収されずに導電性ブラシに残ったままとなってしまう。そのような逆極性に帯電した残留トナーは、導電性ブラシの見かけ上の電気抵抗を変化させ、導電性ブラシを帯電させる電流を変動させて、像担持面に対するクリーニング性能の低下を招いてしまう。そのため、このような逆極性に帯電した残留トナーを導電性ブラシから除去することは、ブラシクリーニング方式のクリーニング性能を長期に亘って良好な状態に維持する上での重要な課題となっているが、このような逆極性に帯電した残留トナーの除去についての具体的な技術は未だ提案されていないのが現状である。
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑み、良好なクリーニング性能を長期に亘って発揮できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持面を帯電させ、その像担持面に露光光を照射することにより静電潜像を形成し、その静電潜像に帯電したトナーを供給することでその静電潜像を現像してトナー像を得、そのトナー像を転写し記録媒体上に定着することによりその記録媒体上に定着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、
電圧を印加されて帯電する、上記トナー像が転写された後の像担持面を摺擦することで、その像担持面に残留した残留トナーを吸着する吸着部材と、
現像時のトナーの帯電極性とは逆極性に上記吸着部材が帯電するような電圧をその吸着部材に印加する吸着部材用電源と、
電圧を印加されて帯電する、上記吸着部材に接触することで、その吸着部材に吸着されている残留トナーを回収する回収部材と、
上記回収部材に、電圧を印加してその回収部材を帯電させる回収部材用電源と、
上記吸着部材用電源と上記吸着部材との間に流れる電流を測定する電流測定部と、
上記回収部材に対して上記回収部材用電源が印加する電圧を、上記電流測定部で測定された電流に応じた電圧に制御する印加制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、「上記吸着部材が、複数の導電性繊維を備え、その導電性繊維で上記像担持面を摺擦するものであり、
上記回収部材が、ロール形状を有し、そのロール形状の周面が上記導電性繊維に接触するものである」という形態は典型的な形態である。
【００１７】
本発明の画像形成装置によれば、上記吸着部材用電源と上記吸着部材との間に流れる電流を測定することによって、上記吸着部材の吸着性能がモニタされる。この吸着性能の低下の主要原因としては、上記吸着部材に堆積した残留トナーがそれまでとは逆極性に帯電してしまうこと等が挙げられる。本発明の画像形成装置によれば、上記吸着部材の吸着性能の低下が検知された場合に、上記回収部材用電源が印加する電圧を適切に制御して、上記吸着部材の吸着性能の低下をもたらす残留トナーの、上記吸着部材から上記回収部材への移行を促すことにより、そのような残留トナーを吸着部材から除去すること等ができ、画像形成装置におけるクリーニング性能を長期に亘って良好なものに維持することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置において、「上記回収部材用電源は、上記回収部材が上記吸着部材から上記現像時のトナーの帯電極性と同極性の残留トナーを回収する電位に帯電するような第１の電圧と、その回収部材がその吸着部材からその現像時のトナーの帯電極性とは逆極性の残留トナーを回収する電位に帯電するような第２の電圧とを選択的に印加するものであり、
上記印加制御部が、上記第１の電圧と上記第２の電圧とのうち、上記電流測定部で測定された電流に応じた電圧を選択するものである」という形態は好ましい形態である。
【００１９】
この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記印加制御部は、上記第１の電圧と上記第２の電圧とのうちの１つを選択するだけで良く、制御が非常に容易である。また、この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記回収部材には、残留トナーの回収に適した電圧のみが印加されるので回収効果が大きい。
【００２０】
また、本発明の画像形成装置において、「上記印加制御部が、上記回収部材に対して上記回収部材用電源が印加する電圧を、上記電流測定部で測定された電流と所定の閾値との大小関係に応じた電圧に制御するものである」という形態は好ましい形態である。
【００２１】
この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記吸着部材において上記現像時のトナーの帯電極性とは逆極性に帯電してしまった残留トナーがもたらす、上記吸着部材用電源と上記吸着部材との間に流れる電流の変動に応じた、電圧の制御を適確に実行することができる。
【００２２】
また、この閾値を使う好ましい形態の画像形成装置において、「上記印加制御部が、上記閾値を所定タイミングで直接的又は間接的に更新するものである」という形態はさらに好ましい。
【００２３】
上記吸着部材用電源と上記吸着部材との間における電流は、逆極性に帯電したトナーが吸着部材から十分に除去された後であっても、許容できる範囲の微小な変動分が残ってしまうことがある。上記の好ましい形態の画像形成装置によれば、上記閾値が、適宜に更新されることから、このような変動分にも対応することができる。
【００２４】
また、本発明の画像形成装置において、「上記吸着部材が、所定の回転軸を有するものであり、
上記回収部材が、上記吸着部材の回転軸に沿って延びる回転軸を有するものであり、
上記吸着部材を、その吸着部材の回転軸を中心に所定の回転速度で回転駆動する吸着部材駆動部と、
上記回収部材を、その回収部材の回転軸を中心に回転駆動する回収部材駆動部と、
上記回収部材の回転速度が上記電流測定部で測定された電流に応じた回転速度となるように、その回収部材に対する上記回収部材駆動部の回転駆動を制御する回転制御部とを備えたものである」という形態も好ましい形態である。
【００２５】
逆極性に帯電した残留トナーは、上記吸着部材に吸着された時のままの、現像時のトナーの帯電極性と同極性の残留トナーに比べて帯電が弱く、静電的な移動には、現像時のトナーの帯電極性と同極性の残留トナーに比べて時間が掛ることが多い。上記の好ましい形態の画像形成装置によれば、例えば、逆極性に帯電した残留トナーを上記吸着部材から回収する際には、上記回収部材の回転速度を遅くして、残留トナーを時間をかけて確実に回収する等といった運用を容易に実現することができる。
【００２６】
また、このような回転制御を行なう形態の画像形成装置において、「上記回転制御部が、上記回収部材に対する上記回収部材駆動部の回転駆動を制御して、その回収部材の回転速度を、上記吸着部材の回転速度よりも速い第１の回転速度と、その吸着部材の回転速度よりも遅い第２の回転速度とのうち、上記電流測定部で測定された電流に応じた回転速度に切り換えるものである」という形態は好ましい形態である。
【００２７】
この好ましい形態の画像形成装置によれば、上記吸着部材に吸着された時のままの、現像時のトナーの帯電極性と同極性の残留トナーを、上記第１の回転速度で回転駆動される回収部材によって速やかに回収し、上記吸着部材において現像時のトナーの帯電極性とは逆極性に帯電してしまった残留トナーを、上記第２の回転速度で回転駆動される回収部材によって時間を掛けて確実に回収することができる。
【００２８】
また、回転制御を行なう形態の画像形成装置において、「上記回転制御部が、上記回収部材に対する上記回収部材駆動部の回転駆動を、その回収部材の回転速度が上記電流測定部で測定された電流と所定の閾値との大小関係に応じた回転速度となるように制御するものである」という形態は好ましく、
「上記回転制御部が、上記閾値を所定タイミングで直接的又は間接的に更新するものである」という形態はさらに好ましい。
【００２９】
これらの好ましい形態の画像形成装置によれば、上記吸着部材において現像時のトナーの帯電極性とは逆極性に帯電してしまった残留トナーがもたらす、上記吸着部材用電源と上記吸着部材との間に流れる電流の変動に応じた、回転駆動の制御を適確に実行することができる。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置において、「上記回収部材が、１０６Ω以上で１０８Ω以下の電気抵抗を有するものである」という形態も好ましく、
「上記回収部材が、フェノール樹脂で形成された表面を有するものである」という形態も好ましい。
【００３１】
前者の形態によれば、上記回収部材の表面の良好な帯電性を得ることができ、後者の形態によれば、上記回収部材の表面の良好な耐摩耗性等を得ることができる。
【００３２】
また、本発明の画像形成装置において、「上記吸着部材が、１０７Ω以上で１０１２Ω以下の電気抵抗を有する導電性繊維を、１ｉｎｃｈ２（約６．４５ｃｍ２）当たり５万本以上の密度で備えたものである」という形態も好ましい。
【００３３】
この好ましい形態によれば、上記吸着部材についての良好な吸着性を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上、説明したように、本発明によれば、良好なクリーニング性能を長期に亘って発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３６】
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００３７】
図１に示す画像形成装置１は、接地された回転軸１０ａを中心にして矢印Ａが示す時計回りに回転するドラム状の感光体１０を備え、この感光体１０の周囲には、感光体用帯電器２０、露光器３０、現像器４０、転写用帯電器５０、クリーニング前帯電器６０、クリーニング前除電器７０、およびクリーニング装置８０が配置されている。また、この画像形成装置１には、制御部９０および定着器１１０も備えられている。
【００３８】
図１に示す感光体１０は、円筒上の導電性支持体の上に、下引層、電荷発生層と電荷輸送層を含む感光層が積層されてなるものである。感光体１０は、回転軸１０ａを中心にして矢印Ａが示す時計回り方向に回転する。この感光体１０の表面は、本発明にいう像担持面の一例に相当する。
【００３９】
感光体用帯電器２０は、非接触帯電方式のコロトロン帯電器である。この感光体用帯電器２０には、感光体帯電用高圧電源２１からマイナス極性の帯電バイアス電圧が印加され、このマイナス極性の帯電バイアス電圧によって、感光体表面が、所定の帯電位置Ｐ１でマイナス極性に帯電される。
【００４０】
露光器３０は、感光体表面に向けて、画像情報に基づいて変調されたレーザ光を照射するものである。上記のマイナス極性に帯電した感光体表面は、感光体１０の回転に伴った表面の移動の経路における帯電位置Ｐ１の下流側の露光位置Ｐ２で、露光器３０からのレーザ光に照射されると、画像情報が表わす画像の形に感光体表面の電位が除かれる。これにより、画像を静電的に表わす静電潜像が形成される。
【００４１】
現像器４０は、トナーと研磨効果等を発揮する微粒子の外添剤とを含む現像剤を収容した現像剤収容体４１と、現像剤収容体４１中でマイナス極性に帯電したトナーを担持して感光体表面に対向した状態で回転する現像ロール４２を有する。ここで、この現像剤収容体４１中におけるトナーの帯電極性であるマイナス極性が、本発明にいう「現像時のトナーの帯電極性」の一例に相当する。
【００４２】
現像剤収容体４１中でマイナス極性に帯電したトナーは、現像ロール４２と感光体１０とが互いに近接した、上記の露光位置Ｐ２の下流側の現像位置Ｐ３で、現像ロール４２と感光体１０との電位差によって感光体表面に移行する。このとき、トナーは、感光体表面の、マイナス極性に帯電している部分を避けて、電位が除かれた状態にある、静電潜像の部分に付着する。これにより静電潜像がトナーによって現像される。
【００４３】
図１では、記録用紙Ｐは矢印Ｂが示す方向に搬送されてくる。搬送されてきた記録用紙Ｐは、感光体１０と、非接触帯電方式のコロトロン帯電器である転写用帯電器５０との間の転写位置Ｐ４に送り込まれる。この転写用帯電器５０には、転写帯電用高圧電源５１から、現像器４０におけるトナーの帯電極性とは逆極性、即ちプラス極性の転写バイアス電圧が印加されており、トナー像形成サイクルによって感光体表面に形成されたトナー像は、この転写位置Ｐ４において、感光体表面から記録用紙Ｐに転写される。
【００４４】
尚、本実施形態では、転写用帯電器５０を用いた転写方式が採用されているが、本発明の画像形成装置は、このような転写方式が採用された画像形成装置に限るものではなく、例えば、バイアス電圧が印加された転写ロールを用いた転写方式が採用された画像形成装置等であっても良い。
【００４５】
また、図１に示す画像形成装置１は、転写位置Ｐ４よりも用紙搬送方向下流側に定着器１１０が配置されている。この定着器１１０は、加熱機構を有する定着ロール１１１と、定着ロール１１１に対向するように設けられた圧力ロール１１２とを備えている。互いに対向する定着ロール１１１と圧力ロール１１２の間には、転写位置Ｐ４を通過した記録用紙Ｐが搬送されてくる。記録用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナーは、定着ロール１１１の加熱機構により溶融され圧力ロール１１２からの圧力を受けて記録用紙Ｐに定着し、定着トナー像からなる画像が形成される。
【００４６】
一方、感光体１０の、転写領域を通過した感光体表面には、転写位置Ｐ４において記録用紙Ｐへ移行することができなかった残留トナーが付着している。
【００４７】
図１に示すクリーニング装置８０は、この残留トナーを除去するための装置であって、転写位置Ｐ４よりも感光体表面の移動経路における下流側であって感光体用帯電器２０よりも感光体回転方向の上流側のクリーニング位置Ｐ７で残留トナーを除去するように配備されたものである。また、このクリーニング装置８０の手前には、クリーニング前帯電器６０とクリーニング前除電器７０が配備されている。ここで、残留トナーは、転写用帯電器５０の電位に引き寄せられずに残ってしまったトナーであり、帯電状態が乱れている。このため、マイナス極性のバイアス電圧が前帯電用高圧電源６１から印加されたクリーニング前帯電器６０によって、転写位置Ｐ４の下流側の前帯電位置Ｐ５で残留トナーの極性がマイナス極性に揃えられる。さらに、クリーニング前除電器７０によって、前帯電位置Ｐ５の下流側の除電位置Ｐ６で感光体表面上の残留電位レベルが落とされる。これらの処理により、残留トナーが、クリーニング装置８０によって除去されやすくなる。
【００４８】
図１に示すクリーニング装置８０は、クリーニングブラシ８１、ブラシ駆動モータ８２、ブラシ用電源８３、電流計８４、回収ロール８５、ロール駆動モータ８６、ロール用電源８７、およびスクレーパ部材８８を備えている。
【００４９】
ここで、クリーニングブラシ８１、ブラシ駆動モータ８２、ブラシ用電源８３、電流計８４、回収ロール８５、ロール駆動モータ８６、およびロール用電源８７は、それぞれ本発明にいう吸着部材、吸着部材駆動部、吸着部材用電源、電流測定部、回収部材、回収部材駆動部、および回収部材用電源の各一例に相当する。
【００５０】
クリーニングブラシ８１は、感光体１０の回転軸１０ａと平行に延びたブラシ回転軸８１ａを中心として放射状に延びた導電性繊維８１ｂを有するものである。このクリーニングブラシ８１は、導電性繊維８１ｂの先端が感光体１０周面と回収ロール８５周面との双方に食い込んだ状態に設置され、ブラシ駆動モータ８２によってブラシ回転軸８１ａを中心にして回転駆動される。導電性繊維８１ｂは、本発明にいう導電性繊維の一例に相当する。
【００５１】
ここで、本実施形態では、このクリーニングブラシ８１における、クリーニングブラシ８１の感光体表面への食い込み量、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂの材質、導電性繊維８１ｂに導電性を付与する方法、導電性繊維８１ｂの電気抵抗、導電性繊維８１ｂの太さ、および導電性繊維８１ｂの密度については特には限定せず、好ましい例を幾つか紹介するに止める。
【００５２】
クリーニングブラシ８１の感光体表面への食い込み量は、０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内であることが望ましく、好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内であり、より好ましくは、０．９ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲内である。また、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂの材質としては、ナイロン（登録商標）、アクリル、ポリオレフィン、ポリエステル等の樹脂繊維を挙げることができる。また、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂに導電性を付与する方法については、上記の樹脂繊維中に導電性粉末やイオン導電材を配合して導電性を付与したり、あるいは樹脂繊維の内部もしくは表面に導電層を形成することで導電性を付与する方法が挙げられるが、好ましい方法としては導電性を付与する材料を樹脂繊維中に均一に配合する方法がある。また、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂの電気抵抗としては、１０５Ω〜１０１５Ωの範囲内であることが望ましく、より好ましくは１０７Ω〜１０１２Ωの範囲内である。また、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂの太さは、３０デニール（約６６μｍ）以下であることが望ましく、好ましくは１０デニール（約３８μｍ）以下である。また、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂの密度は、１ｉｎｃｈ２（約６．４５ｃｍ２）当たり２万本以上であることが望ましく、好ましくは１ｉｎｃｈ２（約６．４５ｃｍ２）当たり５万本以上であることが好ましい。このようなクリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂとして採用される具体的な導電性樹脂繊維としては、ベルトロン（登録商標：カネボウ製）、ＳＡ−７（登録商標：東レ製）、ＵＵナイロン（登録商標：ユニチカ製）等が挙げられる。
【００５３】
残留トナーの回収時には、感光体表面の残留トナーをクリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂに引き寄せるために、その残留トナーの帯電極性とは逆極性であるプラス極性のブラシバイアス電圧が、ブラシ用電源８３から、クリーニングブラシ８１のブラシ回転軸８１ａを介して導電性繊維８１ｂに印加される。
【００５４】
感光体表面の残留トナーは、このブラシバイアス電圧の作用によって導電性繊維８１ｂによって引き寄せられるとともに、その導電性繊維８１ｂによって掻き取られる。このクリーニングブラシ８１は、クリーニング性能の経時劣化が少なく、板状のクリーニングブレードを用いるよりも、特に高速機においては有利である。また図１に示すクリーニングブラシ８１は積極的に電界を利用するクリーニング方式であるため、電気的作用を利用せず機械的に掻き取るクリーニングブレードでは困難である球状トナーのクリーニングに対しても優位性がある。クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂに移行した残留トナーはブラシバイアス電圧の作用によってその導電性繊維８１ｂに保持される。
【００５５】
また、本実施形態では、ブラシ用電源８３とクリーニングブラシ８１との間を流れる電流が電流計８４によって測定される。この電流計８４で測定された電流値は制御部９０に伝えられ、この制御部９０における後述の制御に使われる。この制御部９０は、本発明にいう印加制御部の一例と回転制御部の一例とを合わせたものに相当する。
【００５６】
回収ロール８５は、クリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂに保持された残留トナーを回収するものである。この回収ロール８５は、感光体１０の回転軸１０ａと平行に延びたロール回転軸８５ａを中心にして、ロール駆動モータ８６によって回転駆動される。
【００５７】
また、この回収ロール８５の表面には、ロール用電源８７から後述のロールバイアス電圧がロール回転軸８５ａを介して供給される。回収ロール８５は、このロールバイアス電圧によってクリーニングブラシ８１の導電性繊維８１ｂに保持された残留トナーをその導電性繊維８１ｂの保持力よりも強く引き寄せて回収する。
【００５８】
ここで、本実施形態では、この回収ロール８５の材質については特には限定せず、好ましい例を幾つか紹介するに止める。まず、この回収ロール８５の材質に求められる弾性に関する性質、磨耗に関する性質、硬さに関する性質、電気抵抗に関する性質について説明する。
【００５９】
まず、弾性に関する性質については、回収ロール８５に撓みが生じない程度の剛性を有していることが求められ、具体的には、ＪＩＳ−Ｋ７１７１：９４における曲げ弾性率が７００Ｋｐａ以上であることが好ましい。また、磨耗に関する性質については、回収ロール８５がクリーニングブラシ７１や後述のスクレーパ部材８８と絶えず接触状態にあるために磨耗に強いことが求められ、具体的には、ＪＩＳ−Ｋ６９０２：９８における磨耗量が２０ｍｇ以下であることが好ましい。また、硬さに関する性質については、回収ロール８５の製造時に寸法精度の高い成形が可能で、使用時には削れに対して強いことが求められ、ＪＩＳ−Ｋ７２０２：９５におけるロックウェル硬さ（Ｍスケール）が１００以上であることが好ましい。電気抵抗に関する性質については、クリーニングブラシ８１に移行した残留トナーを電気的に良好に吸着できることが求められ、具体的な抵抗値は１０５Ω〜１０１０Ωの範囲内であることが望ましく、好ましくは１０６Ω〜１０８Ωの範囲内である。次に、これらの性質を満たす、回収ロール８５の材質の好ましい例について説明する。
【００６０】
まず、回収ロール８５に関する弾性、磨耗、および硬さについての性質を満たす材質としては、成形時に、加熱により硬化（架橋）が進むために、成形後には収縮が起こりにくく寸法精度の良好な回収ロール８５が得られる熱硬化性樹脂が好ましい。このような熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられるが、中でもフェノール樹脂は、寸法精度が良好で、表面の平滑性に優れた成形品が安価に得られることから特に好ましい。さらに、上記の電気抵抗に関する性質を満たすために、上記のような熱硬化性樹脂中に配合させるものとして、次のようなフィラーが挙げられる。まず、カーボンブラック、炭素粉、グラファイト、磁性粉、酸化亜鉛や酸化すずや酸化チタン等の金属酸化物、硫化銅や硫化亜鉛等の金属硫化物、ストロンチウムやバリウムや希土類等のいわゆるハードフェライト、マグネタイト、銅、亜鉛、ニッケルやマンガン等のフェライト、以上の物質の表面を必要に応じて導電処理したもの等が挙げられる。また、銅、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、コバルト、バリウム、アルミニウム、錫、リチウム、マグネシウム、シリコン、リン等の異なる金属元素を含んだ酸化物、水酸化物、炭酸塩、金属化合物等を高温中で焼成して得られる金属酸化物の固溶体であるいわゆる複合金属酸化物等も挙げられる。さらに、錫や鉄やアルミニウム等の金属粉体や金属繊維、およびガラス繊維等が挙げられる。上記の電気抵抗に関する性質を満たすためには、これらのフィラーのうちの何れかを単独で用いても良いし、あるいは複数種類を混合して用いても良い。
【００６１】
スクレーパ部材８８は、回収ロール８５によって回収された残留トナーを回収ロール８５から掻き落とす役割を果たす金属の薄板である。本実施形態では、このスクレーパ部材８８の材質や厚さについては特には限定せず、好ましい例を幾つか紹介するに止める。スクレーパ部材８８の材質は、耐久性やコストの観点から、ステンレスやリン青銅であることが好ましく、その厚さは、０．０２ｍｍ〜２ｍｍであることが望ましく、好ましくは０．０５ｍｍ〜１ｍｍである。
【００６２】
以上、説明したクリーニング装置８０では、クリーニングの繰返しによって、回収ロールが回収しきれなかった残留トナーがクリーニングブラシ８１に徐々に堆積していく。そして、このように堆積した残留トナーの量が多くなると、それらの残留トナーが、クリーニングブラシ８１等から電荷注入を受けて、それまでとは逆極性、即ち、プラス極性に帯電してしまうことがある。この状態を放置すると、クリーニングブラシ８１の見かけ上の電気抵抗が高まり、ブラシ用電源８３からの電流が減少して、クリーニング性能の低下を招いてしまう。以下、クリーニングブラシ８１に吸着した時のままのマイナス極性を有する残留トナーのことを通常帯電トナー、プラス極性を有する残留トナーのことを逆帯電トナーと呼ぶ。
【００６３】
本実施形態の画像形成装置１では、この画像形成装置１に電源が投入されたタイミングで、クリーニング装置８０におけるクリーニングブラシ８１のクリーニングが行なわれる。そして、そのクリーニングの際には、制御部９０が、クリーニング装置８０の動作を以下に説明するように制御することで、通常帯電トナーだけでなく、逆帯電トナーもクリーニングブラシ８１から十分に除去されて、クリーニング装置８０のクリーニング性能が、長期に亘って良好なものに維持されるようになっている。また、この制御部９０は、クリーニング装置８０についての制御以外にも、本実施形態の画像形成装置１の動作全般について制御するものであるが、クリーニング装置８０についての制御以外の制御内容については本発明の主題ではないので説明を省略する。
【００６４】
図２は、図１に示すクリーニングブラシ８１のクリーニングの流れを示すフローチャートである。尚、以下の説明では、図１に示す構成要素を特に図番を断らずに参照する。
【００６５】
このフローチャートが示す処理は、上述したように、画像形成装置１に電源が投入されたタイミングで開始される。処理が開始されると、クリーニング装置８０において、回収ロール８５がクリーニングブラシ８１から通常帯電トナーを回収する通常のクリーニング動作が実行されるように、制御部９０がクリーニング装置８０を次のように制御する（ステップＳ１０１）。
【００６６】
通常のクリーニング動作では、ロール用電源８７が、ブラシバイアス電圧よりも高い電圧を、ロールバイアス電圧として回収ロール８５に供給するように制御される。
【００６７】
また、この通常のクリーニング動作では、回収ロール８５がクリーニングブラシ８１よりも速く回転するように、ロール駆動モータ８６とブラシ駆動モータ８２とが制御部９０に制御される。尚、本実施形態では、この制御は、次式に基いて実行される。
【００６８】
回収ロール８５の回転速度／（クリーニングブラシ８１の回転速度＋回収ロール８５の回転速度）＞０．５
この通常のクリーニング動作では、マイナス極性を有する通常帯電トナーが、上記のロールバイアス電圧によってクリーニングブラシ８１よりも高くプラス極性に帯電し、クリーニングブラシ８１よりも速く回転する回収ロール８５に速やかに回収される。
【００６９】
また、この通常のクリーニング動作が実行されると、この通常のクリーニング動作と、後述する逆帯電トナー用のクリーニング動作とのうち実行された方を示すフラグが、通常のクリーニング動作の実行を示すＬレベルにセットされる。
【００７０】
ステップＳ１０１の制御の結果、通常のクリーニング動作が所定時間に亘って実行される。
【００７１】
通常のクリーニング動作が終了すると、次に、このフローチャートの処理が開始されてからの経過時間が、所定の規定時間を越えたか否かが判定される（ステップＳ１０２）。
【００７２】
ステップＳ１０２において、上記の経過時間が未だ規定時間を越えていないと判定されると（ステップＳ１０２におけるＮｏ判定）、ブラシ用電源８３からブラシ回転軸８１ａに向かって流れる電流の値が電流計８４によって測定される（ステップＳ１０３）。
【００７３】
そして、その測定で得られた電流値と、予め設定された初期電流値との差が、所定の許容値Ｖａを越えているか否かが判定される（ステップＳ１０４）。
【００７４】
本実施形態では、このステップＳ１０４の判定によって、クリーニングブラシ８１に堆積した残留トナーがそれまでとは逆極性に帯電することで所定以上の電流低下が生じているか否か、つまり、上記の逆帯電トナーが許容以上に生じているか否かが判定される。
【００７５】
このステップＳ１０４の判定において、上記の差が、所定の許容値Ｖａを越えていると判定された場合（ステップＳ１０４におけるＹｅｓ判定）、制御部９０は、逆帯電トナーが許容以上に生じていると判断する。そして、クリーニング装置８０において、回収ロール８５がクリーニングブラシ８１から逆帯電トナーを回収する逆帯電トナー用のクリーニング動作が実行されるように、制御部９０がクリーニング装置８０を次のように制御する（ステップＳ１０５）。
【００７６】
この逆帯電トナー用のクリーニング動作は、ロール用電源８７が、ブラシバイアス電圧よりも低い電圧を、ロールバイアス電圧として回収ロール８５に供給するように制御される。尚、ここでの説明では、この逆帯電トナー用のクリーニング動作におけるロールバイアス電圧について特に限定はしないが、このロールバイアス電圧は、ブラシバイアス電圧との差が２００Ｖ以上となるものであることが好ましい。
【００７７】
また、この逆帯電トナー用のクリーニング動作では、回収ロール８５がクリーニングブラシ８１よりも遅く回転するように、ロール駆動モータ８６とブラシ駆動モータ８２とが制御部９０に制御される。尚、本実施形態では、この制御は、次式に基いて実行される。
【００７８】
回収ロール８５の回転速度／（クリーニングブラシ８１の回転速度＋回収ロール８５の回転速度）≦０．５
この逆帯電トナー用のクリーニング動作では、プラス極性を有する逆帯電トナーが、クリーニングブラシ８１よりも電位が低い回収ロール８５に移行することで回収される。
【００７９】
また、逆帯電トナーにおける帯電は、通常帯電トナーの帯電に比べて弱く、逆帯電トナーの静電的な移動は、通常帯電トナーの移動よりも時間が掛る。本実施形態では、逆帯電トナーを回収ロール８５で回収する際には、上記のように回収ロール８５はクリーニングブラシ８１よりも遅く回転する。これにより、逆帯電トナーが回収ロール８５に時間を掛けて確実に回収される。
【００８０】
また、この逆帯電トナー用のクリーニング動作が実行されると、上記のフラグが、逆帯電トナー用のクリーニング動作の実行を示すＨレベルにセットされる。
【００８１】
ステップＳ１０５では、この逆帯電トナー用のクリーニング動作が所定時間に亘って実行されるように、クリーニング装置８０が制御部９０によって制御される。
【００８２】
ここで、本実施形態では、上記のステップＳ１０３からステップＳ１０５までの処理は適宜に繰り返される。そして、その繰返しにおいて、ステップＳ１０５における逆帯電トナー用のクリーニング動作が実行される度に、クリーニングブラシ８１から逆帯電トナーが段階的に除去され、最終的に、逆帯電トナーはクリーニングブラシ８１からほぼ除去されて、ブラシ用電源８３からの電流は上記の初期電流値とほぼ等しくなるまで復帰する。
【００８３】
そして、この電流の復帰が、ステップＳ１０４において、上記の差が所定の許容値Ｖａになっているか否かの判定によって確認される。ここで、許容値Ｖａに初期電流値を加えた値が、本発明にいう閾値の一例に相当する。即ち、本実施形態は、この本発明にいう閾値が、間接的に更新される一例に相当する。
【００８４】
ここで、ステップＳ１０４において上記の電流の復帰が確認されたとしても、ブラシ用電源８３からの電流は初期電流値とは完全に等しくはならず経時的な変動分が若干残る。そこで、本実施形態では、以下に説明するように、この電流の復帰が確認される度に、ステップＳ１０４の判定で使われる初期電流値が、上記の経時的な変動分を含んだ電流値に更新される。
【００８５】
ステップＳ１０４において、上記の差が、所定の許容値Ｖａ以下になっていると判定されると（ステップＳ１０４におけるＮｏ判定）、次に、上記のフラグがＨレベルにセットされているか否かが判定される（ステップＳ１０６）。
【００８６】
フラグがＨレベルにセットされていた場合は（ステップＳ１０６におけるＹｅｓ判定）、上記の逆帯電トナーの除去処理を経ているので、上記の初期電流値が、逆帯電トナーの除去処理において測定された最新の電流値に更新される（ステップＳ１０７）。その後、ステップＳ１０１に戻って、通常のクリーニング動作が再開される。
【００８７】
一方、フラグがＬレベルのままであった場合は（ステップＳ１０６におけるＮｏ判定）、逆帯電トナーの除去処理は行なわれていないので、ステップＳ１０７の処理が省略されてステップＳ１０１に戻る。
【００８８】
上記のステップＳ１０１からステップＳ１０７に至る処理は、ステップＳ１０２において、このフローチャートの処理が開始されてからの経過時間が所定の規定時間を越えたと判定されるまで（ステップＳ１０２におけるＹｅｓ判定）繰り返される。そして、このステップＳ１０２において、経過時間が規定時間を越えたと判定されると、このフローチャートの処理が終了する。
【００８９】
以上、説明したように、本実施形態の画像形成装置１では、制御部９０の制御により、電源投入の度に、クリーニングブラシ８１に堆積した通常帯電トナーおよび逆帯電トナーが共に除去される。これにより、画像形成装置１は、良好なクリーニング性能を長期に亘って発揮することができる。
【００９０】
尚、上記では、本発明にいう印加制御部と回転制御部の各一例を合わせたものとして、図２のフローチャートが示すようなクリーニング動作を、画像形成装置に電源が投入されたタイミングで実行させる制御部９０を例示したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の印加制御部や回転制御部は、このようなクリーニング動作を、例えば、電源投入中に定期的に実行するものであっても良く、あるいは、画像形成が１回行なわれる度に実行するもの等であっても良い。
（実施例）
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００９１】
［実施例１］
試験機として、富士ゼロックス製ＣｏｌｏｒＤｏｃｕＴｅｃｈ６０Ｖ（登録商標）を図１に示す画像形成装置のように改造したものを用いた。即ち、クリーニング装置には、クリーニングブラシ、ブラシ駆動モータ、ブラシ用電源、回収ロール、ロール駆動モータ、ロール用電源、スクレーパ部材、および電流計を備えた図１に示すクリーニング装置を用いた。以下、クリーニングブラシ、ブラシ駆動モータ、ブラシ用電源、回収ロール、ロール駆動モータ、ロール用電源、およびスクレーパ部材の詳細を示す。尚、電流計については、実施例についての評価結果にとくに影響を及ぼすものではないので詳細説明を省略する。
【００９２】
（１）クリーニングブラシ
ブラシ材質：導電性ナイロン（登録商標）、繊維太さ：２デニール（約１７μｍ）、電気抵抗：１０８Ω、毛足長さ：３．５ｍｍ、繊維密度：１ｉｎｃｈ２（約６．４５ｃｍ２）当たり１２０，０００本、感光体への食い込み量：約０．５ｍｍ
（２）ブラシ駆動モータ
回転方向：感光体の回転方向に対し逆回転、回転速度：１７１ｍｍ／ｓでクリーニングブラシを回転駆動
（３）ブラシ用電源
ブラシバイアス電圧：＋２６０Ｖ
（４）回収ロール
材質：導電性カーボンを分散したフェノール樹脂、電気抵抗：１０８Ω、曲げ弾性率（ＪＩＳ  Ｋ７１７１：９４）：１００ＭＰａ、磨耗量（ＪＩＳ  Ｋ６９０２：９８）：２ｍｇ、ロックウェル硬度（ＪＩＳ  Ｋ７２０２：９５、Ｍスケール）：１２０、クリーニングブラシへの食い込み量：１．０ｍｍ
（５）ロール駆動モータ
以下の条件で、回収ロールを回転駆動
回転方向：クリーニングブラシと逆回転
（ａ）通常のクリーニング動作時の回転速度：２０１ｍｍ／ｓ
（ｂ）逆帯電トナー用のクリーニング動作時の回転速度：１７１ｍｍ／ｓ
（６）ロール用電源
通常のクリーニング動作時のロールバイアス電圧：６６０Ｖ
逆帯電トナー用のクリーニング動作時のロールバイアス電圧：０Ｖ
（７）スクレーパー部材
材質：ＳＵＳ３０４、厚み：８０μｍ、回収ロールへの食い込み量：１．３ｍｍ、フリーレングス（自由長）：８．０ｍｍ
【００９３】
以上、（１）〜（７）に詳細を示した画像形成装置で、画像密度５％、５０％、および１００％の３本の帯が描かれた画像を１０万枚出力させた後、一度、画像形成装置の電源を落として再起動させる。そして、再起動時に実行されるクリーニングブラシに対するクリーニング動作が終了した後、感光体上の残留トナー量と、クリーニング装置内のクリーニングブラシに堆積しているトナー量とを目視で評価した。その後、画像形成装置でＡ３サイズのベタ画像を２枚出力させてから、さらに、１０％ハーフトーン画像を出力させて、その１０％ハーフトーン画像の画質を目視で確認することでクリーニング性能を評価した。これらの評価結果を表１に示す。また、この表１には、後述の実施例２や比較例についての評価結果も示されている。
【００９４】
【表１】
2007156311.tif 000003
【００９５】
この表１における評価基準は以下の通りである。
【００９６】
〔感光体上の残留トナー量〕
○：感光体の表面上にトナーが残っていることが目視にて確認できない。
×：感光体の表面上におけるトナーの存在が目視にて確認できる。
【００９７】
〔クリーニングブラシに堆積しているトナー量〕
○：クリーニングブラシに堆積しているトナーの量が目視判断で少量である。
×：クリーニングブラシに堆積しているトナーの量が目視判断で多量である。
【００９８】
〔クリーニング性能〕
○：１０％ハーフトーン画像に色スジの存在が目視にて確認できない。
×：１０％ハーフトーン画像に色スジの存在が目視にて確認できる。
［実施例２］
クリーニングブラシを、繊維密度が１ｉｎｃｈ２（約６．４５ｃｍ２）当たり２４０，０００本という密度である以外は実施例１のクリーニングブラシと同じ構造を有するものと取替え、逆帯電トナー用のクリーニング動作時の回収ロールの回転速度を１５２ｍｍ／ｓに変更し、ロール用電源における逆帯電トナー用のクリーニング動作時のロールバイアス電圧を１００Ｖに変更した以外は、実施例１と同じ画像形成装置を用いて、実施例１と同様な試験および評価を行った。結果を表１に示す。
［比較例］
回収ロールの回転速度が常に２０１ｍｍ／ｓとなるように変更し、ロール用電源におけるロールバイアス電圧が常に６００Ｖとなるように変更した以外は、実施例１と同じ画像形成装置を用いて、実施例１と同様な試験および評価を行った。結果を表１に示す。
【００９９】
以下、２つの実施例と比較例における評価結果について、表１を参照して説明する。
【０１００】
上記の２つの実施例および比較例では、１０万枚の画像出力において生じた感光体上の残留トナーがクリーニング装置によって良好に除去されたことが、表１における、感光体表面のトナー量に対する評価結果からわかる。
【０１０１】
しかし、その表１における、クリーニングブラシ上のトナー量に対する評価結果から、２つの実施例では、再起動時に実行されるクリーニングブラシに対するクリーニング動作において、クリーニングブラシに堆積した残留トナーが良好に除去されているのに対し、比較例では、クリーニングブラシに残留トナーが堆積したままとなっていることがわかる。この結果は、以下の理由による。
【０１０２】
１０万枚の画像出力ではクリーニングブラシにおける残留トナーの堆積量が多いため、そのクリーニングブラシにおける残留トナーが逆極性に帯電して上記の逆帯電トナーが生じてしまう。上記の比較例では、再起動時のクリーニング動作において、回収ロールには常にクリーニングブラシよりも高いロールバイアス電圧が印加される。そのため、そのクリーニング動作において、逆帯電トナーは、回収ロールに移行せずにクリーニングブラシに留まったままとなってしまう。
【０１０３】
その結果、表１のクリーニング性能についての評価結果が示すように、再起動後の画像出力時におけるクリーニング性能が低く、感光体表面のクリーニングが不十分で、不要な色スジが生じた画質の低い画像が出力されることとなってしまう。
【０１０４】
一方、２つの実施例では、再起動時のクリーニング動作において、クリーニングブラシに逆帯電トナーが生じたことによるクリーニング性能の低下が、クリーニングブラシに流入する電流を測定することで検知される。そして、クリーニング性能の低下が検知された場合には、上記の逆帯電トナー用のクリーニング動作が実行されて、クリーニングブラシから逆帯電トナーが回収ロールに回収される。
【０１０５】
ここで、実施例１では、回収ロールとクリーニングブラシとの間には、２６０Ｖの電位差という大きな電位勾配が形成される。このため、逆帯電トナーは、この大きな電位勾配に促されて回収ロールに速やかに移行するので、回収ロールの回転速度がクリーニングブラシの回転速度と同じであっても良好に除去される。
【０１０６】
一方、実施例２では、回収ロールとクリーニングブラシとの間の電位差は１６０Ｖであり、上記の実施例１に比べれば電位勾配は小さい。しかし、回収ロールの回転速度がクリーニングブラシの回転速度よりも遅いので、逆帯電トナーの回収ロールへの移行に多少時間が掛っても、逆帯電トナーが良好に除去される。
【０１０７】
このように、２つの実施例では、再起動時のクリーニング動作において、クリーニングブラシに堆積した残留トナーが良好に除去されるので、表１のクリーニング性能についての評価結果からわかるように、再起動後に実行される画像出力において、良好なクリーニング性能が発揮されて画質の良好な画像が出力されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示すクリーニングブラシ８１のクリーニングの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１    画像形成装置
１０    感光体
１０ａ    回転軸
２０    感光体用帯電器
２１    感光体帯電用高圧電源
３０    露光器
４０    現像器
４１    現像剤収容体
４２    現像ロール
５０    転写用帯電器
５１    転写帯電用高圧電源
６０    クリーニング前帯電器
６１    前帯電用高圧電源
７０    クリーニング前除電器
８０    クリーニング装置
８１    クリーニングブラシ
８１ａ    ブラシ回転軸
８１ｂ    導電性繊維
８２    ブラシ駆動モータ
８３    ブラシ用電源
８４    電流計
８５    回収ロール
８５ａ    ロール回転軸
８６    ロール駆動モータ
８７    ロール用電源
８８    スクレーパ部材
９０    制御部
１１０    定着器
１１１    定着ロール
１１２    圧力ロール
【図１】
2007156311.tif 000004
【図２】
2007156311.tif 000005