(57)【要約】【課題】クリーニング性能を下げることなくモータの回転トルクの変動を抑制する。【解決手段】回転自在に設けられたシャフト７３ａ，７６ａ、および二次転写装置４２に接触するようにしてシャフト７３ａ，７６ａの外周に複数設けられた導電性繊維からなるブラシ部７３ｂ，７６ｂを備え、シャフト７３ａ，７６ａを中心に回転して二次転写装置４２に付着した汚れをブラシ部７３ｂ，７６ｂで静電吸着して清掃するクリーニングブラシ７３，７６を有し、ブラシ部７３ｂ，７６ｂは、密度（ｋＦ）×二次転写装置４２への食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜４８となっている。【選択図】図２
2013190550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられた軸部、および被清掃部材に接触するようにして前記軸部の外周に複数設けられた導電性繊維からなる接触子を備え、前記軸部を中心に回転して前記被清掃部材に付着した汚れを前記接触子で静電吸着して当該被清掃部材を清掃する清掃手段を有し、
前記接触子は、
密度（ｋＦ）×前記被清掃部材への食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜４８
であることを特徴とする清掃装置。
【請求項２】
回転自在に設けられた軸部、および被清掃部材に接触するようにして前記軸部の外周に複数設けられた導電性繊維からなる接触子を備え、前記軸部を中心に回転して前記被清掃部材に付着した汚れを前記接触子で静電吸着して当該被清掃部材を清掃する清掃手段を有し、
前記接触子は、
密度（ｋＦ）×前記被清掃部材への食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜３１
であることを特徴とする清掃装置。
【請求項３】
前記接触子の材料は、ポリエステル、アクリルまたはナイロンであることを特徴とする請求項１または２記載の清掃装置。
【請求項４】
現像剤像が保持される像保持体と、
前記像保持体上の前記現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
被清掃部材としての前記像保持体または前記転写手段を清掃する請求項１、２または３記載の清掃装置とを有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記被清掃部材としての前記転写手段は、導電性樹脂材料で構成される、
ことを特徴とする請求項４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、清掃装置およびそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像データに応じて感光体ドラム（像保持体の一例、被清掃部材の一例）の表面にトナー像（現像剤像）を形成した後、転写体（転写手段の一例、被清掃部材の一例）を用いて当該トナー像を用紙等の記録媒体に転写し、転写されたトナー像を記録媒体に加熱定着することで記録画像を得ている。
【０００３】
また、近年のフルカラー複写機、フルカラレーザビームプリンタにおいては、感光体ドラム上に形成したトナー像を一次転写体（転写手段の一例、被清掃部材の一例）を用いて中間転写ベルト（像保持体の一例、被清掃部材の一例）に一次転写し、この中間転写ベルト上でイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの４色のトナー像を重ね合わせ、これら合成トナー像を二次転写体（転写手段の一例、被清掃部材の一例）を用いて記録媒体に一括して二次転写することでフルカラー記録画像を形成するものも知られている。
【０００４】
トナー像の転写効率は感光体ドラムや中間転写ベルトの表面状態、温度・湿度の変化に伴う記録媒体や中間転写ベルトの抵抗値の変動に影響を受けるので、これを常に１００％に保つことは困難であり、トナー像の転写元である感光体ドラムや中間転写ベルトの表面にはトナー像の転写後にもトナーが残留付着している。
【０００５】
このため、従来より、感光体ドラム、転写体、一次転写体、二次転写体、中間転写ベルトに対しては、トナー像の転写部位の下流側にクリーニング装置（清掃装置の一例）が設けられ、次のトナー像の形成に先立って残留トナーの除去が行われている。
【０００６】
この種のクリーニング装置の一つとし、導電性の繊維が植毛されたロール状のクリーニングブラシを二次転写体等の被清掃部材に接触させるとともに、このクリーニングブラシと被清掃部材との間にトナーの帯電極性に応じた電位差（バイアス電圧）を与え、残留したトナーおよびその他の粒子を被清掃部材からクリーニングブラシへ静電吸着させるように構成したものが知られている。
【０００７】
このような構成のクリーニング装置では、クリーニングブラシが保持し得るトナーの量には限界があり、多量のトナーを保持したまま被清掃部材に接触していたのでは、クリーニング能力それ自体が低下してしまう。そこで、クリーニングブラシからトナーを引き離して回収するための、いわゆるデトーニング機構が必要となる。つまり、デトーニングロールと称される回収ロールがクリーニングブラシの回転範囲内に設けられ、クリーニングブラシで除去された被清掃部材のトナーを回収している。さらに、デトーニングロールにはスクレーパが備えられており、デトーニングロールに回収されたトナーを掻き落とし、搬送手段を用いて回収ボックス内に回収している。
【０００８】
さて、当該構成のクリーニング装置では、バイアス電圧を印加することで、クリーニングブラシを構成するブラシ部（接触子の一例）そのものと被清掃部材との間に吸着力が発生するために、クリーニングブラシや被清掃部材を回転駆動するモータ（駆動手段の一例）には、通常の回転トルクよりも大きなトルクが必要になる現象が発生する。そして、この必要となるトルクは、バイアス電圧が高くなるほど大きくなる。
【０００９】
クリーニング性能（清掃性能）を維持するためには、被清掃部材の経時変化に伴い、ブラシ部に必要量のバイアス電圧を印加する必要があるが、それに応じてトルクが変動するとモータの安定動作に支障をきたすため、トルクを安定させることが必要になる。
【００１０】
また、モータの性質上、回転速度を上げるとトルクの上限が小さくなるため、クリーニングブラシのバイアス電圧依存が高い場合には、クリーニングブラシ全体のトルクを下げる必要がある。しかしながら、一方でトルクを小さくするために先端力を小さくすると（つまり、ブラシ部先端の被清掃部材に対する食い込み量を小さくすると）、クリーニング性能が犠牲になる。
【００１１】
なお、画像形成装置に用いられるクリーニング装置については、例えば特許文献１や特許文献２に開示された技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−３６５９９２号公報
【特許文献２】特開２００２−３５８７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、清掃性能を下げることなく当該清掃装置や被清掃部材を回転駆動する駆動手段の回転トルクの変動を抑制できる清掃装置およびそれを用いた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】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の清掃装置は、回転自在に設けられた軸部、および被清掃部材に接触するようにして前記軸部の外周に複数設けられた導電性繊維からなる接触子を備え、前記軸部を中心に回転して前記被清掃部材に付着した汚れを前記接触子で静電吸着して当該被清掃部材を清掃する清掃手段を有し、前記接触子は、密度（ｋＦ）×前記被清掃部材への食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜４８、であることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するため、請求項２に記載の本発明の清掃装置は、回転自在に設けられた軸部、および被清掃部材に接触するようにして前記軸部の外周に複数設けられた導電性繊維からなる接触子を備え、前記軸部を中心に回転して前記被清掃部材に付着した汚れを前記接触子で静電吸着して当該被清掃部材を清掃する清掃手段を有し、前記接触子は、密度（ｋＦ）×前記被清掃部材への食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜３１、であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記接触子の材料は、ポリエステル、アクリルまたはナイロンであることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決するため、請求項４に記載の本発明の画像形成装置は、現像剤像が保持される像保持体と、前記像保持体上の前記現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、被清掃部材としての前記像保持体または前記転写手段を清掃する請求項１、２または３記載の清掃装置とを有する、ことを特徴とする清掃装置。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載の発明において、前記被清掃部材としての前記転写手段は、導電性樹脂材料で構成される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、清掃性能を下げることなく当該清掃装置や被清掃部材を回転駆動する駆動手段の回転トルクの変動を抑制することが可能になる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、清掃性能を下げることなく当該清掃装置や被清掃部材を回転駆動する駆動手段の回転トルクの変動をより一層抑制することが可能になる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、低コストで繊維状の加工が容易な接触子が得られる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、被清掃部材の清掃を確実に行うことが可能になる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、被清掃部材としての転写手段が清掃装置により傷つきにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１の画像形成装置の要部を拡大して示す概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置の考察に用いられたオフラインベンチの概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置のクリーニングブラシおよびデトーニングロールに印加されるバイアス電圧のパターンを示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置におけるクリーニングブラシの回転周波数と印加されるバイアス電圧との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置の考察で得られた測定結果を示す図である。
【図７】図６において得られた測定結果を基にした密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）の値とトルク差との関係を示すグラフである。
【図８】図６において得られた測定結果を基にした密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）の値とトルク比との関係を示すグラフである。である。
【図９】２種類のクリーニングブラシの挙動を撮影した図である。
【図１０】クリーニングブラシの挙動を撮影するために用いられた装置を示す図である。
【図１１】ブラシ部の腹当たりを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２６】
図１は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１の一例の概念図である。
【００２７】
本実施の形態の画像形成装置１は、例えばタンデム型のカラープリンタであり、複数の作像ユニット２０と、中間転写ベルト（像保持体の一例、被清掃部材の一例）３０と、バックアップロール４１および二次転写装置（転写手段の一例、被清掃部材の一例）４２の対と、用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂと、用紙搬送系６０と、定着装置７０とを備えている。
【００２８】
作像ユニット２０は、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像（現像剤像の一例）を形成する４つのカラー用の作像ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと、例えば透明色のトナー像を転写する透明色用の作像ユニット２０ＣＬ，２０ＣＬとを備えており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト３０に一次転写するように  これら６基の作像ユニット２０ＣＬ，２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは中間転写ベルト３０の回転方向に沿って透明色、透明色、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の順に配置されている。なお、透明色に代えて、例えばライトイエロー、ライトマゼンタ、ライトシアンまたはライトブラックのような淡色のトナー像を転写する淡色用の作像ユニットを設けても良い。また、透明色用の作像ユニット２０ＣＬと淡色用の作像ユニットとの両方を並べて設けても良い。
【００２９】
各作像ユニット２０は、感光体ドラム（像保持体の一例、被清掃部材の一例）２１と、感光体ドラム２１の表面を規定の電位に帯電させる帯電装置２２と、帯電された感光体ドラム２１上にレーザ光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置２３と、露光装置２３により感光体ドラム２１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置２４と、感光体ドラム２１上に保持されているトナー像を一次転写部において中間転写ベルト３０に転写する一次転写ロール２５（転写手段の一例、被清掃部材の一例）と、トナー像を転写した後の感光体ドラム２１の表面から残留トナーや紙粉を除去するドラムクリーナ２６とを備えている。なお、各作像ユニット２０の上方には、現像装置２４に現像剤を供給するトナーカートリッジ２７が設置されている。
【００３０】
各作像ユニット２０の一次転写ロール２５は、各感光体ドラム２１との間に中間転写ベルト３０を挟むようにして配置されている。そして、各一次転写ロール２５にトナー（現像剤の一例）の帯電電極に対して逆極性の転写バイアス電圧が印加されることにより、感光体ドラム２１と一次転写ロール２５との間に電界が形成され、感光体ドラム２１上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力により中間転写ベルト３０に転写されるようになっている。なお、感光体ドラム２１は一次転写に際して時計回りの方向に回転する。
【００３１】
上記中間転写ベルト３０は、各作像ユニット２０により形成された各色成分のトナー像が順次転写（一次転写）され保持される部材である。この中間転写ベルト３０は、複数の支持ロール３１ａ〜３１ｆおよびバックアップロール４１に掛け渡された状態で無端状に形成されており、反時計回りの周方向に回転しながら各色の作像ユニット２０ＣＬ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋで形成されたトナー像の一次転写を受けるようになっている。
【００３２】
上記バックアップロール４１および二次転写装置４２の対は、中間転写ベルト３０上に多重転写されたトナー像を用紙（記録媒体の一例）等に一括転写（二次転写）してフルカラー画像を形成するための機構部であり、中間転写ベルト３０を挟んで互いに対向した状態で配置されている。バックアップロール４１と、二次転写装置４２との対向部が二次転写部になっている。
【００３３】
バックアップロール４１は、中間転写ベルト３０の裏面側に回転自在に設置され、二次転写装置４２は、中間転写ベルト３０のトナー像転写面に対向した状態で回転自在に設置されている。バックアップロール４１と二次転写装置４２とは、その各々の回転軸方向（図１の紙面に垂直な方向）が互いに沿うように配置されている。
【００３４】
二次転写装置４２は、中間転写ベルト３０のトナー像保持面側に配置される二次転写搬送ベルト４２ａを備えている。この二次転写搬送ベルト４２ａは、例えばＳＵＳなどの金属や半導電性のゴムロールなどからなり、図示しないモータ（駆動手段の一例）によって駆動される駆動ロール４２ｂと、例えばゴムロールからなる従動ロール４２ｃとに架け渡されており、例えばポリイミド製などの導電性樹脂材料からなる傷のつきにくい無端環状ベルトである。この二次転写搬送ベルト４２ａは、駆動ロール４２ｂによって回転駆動され、駆動ロール４２ｂと従動ロール４２ｃとによってテンションが与えられている。
【００３５】
駆動ロール４２ｂは、二次転写搬送ベルト４２ａおよび中間転写ベルト３０を挟んでバックアップロール４１に圧接するように配置されており、二次転写搬送ベルト４２ａ上に搬送される用紙に対して二次転写を施すための二次転写ロールとして機能している。
【００３６】
また、従動ロール４２ｃの径は、薄紙コート紙などが搬送された場合であっても二次転写搬送ベルト４２ａに巻きつかない程度に小さな径が採用されている。
【００３７】
二次転写装置４２に接触して、当該二次転写装置４２をクリーニングするクリーニング装置（清掃装置の一例）Ｃ１，Ｃ２が配置されている。このクリーニング装置Ｃ１，Ｃ２については、後述する。
【００３８】
中間転写ベルト３０のトナー像の転写においては、バックアップロール４１にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するか、または二次転写装置４２にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する。これにより、バックアップロール４１と二次転写装置４２との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト３０上に保持されたトナー像が用紙上に転写される。
【００３９】
上記用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂには、各種のサイズおよび厚さの用紙等が収容されている。用紙供給トレイ５０ａ，５０ｂ内の用紙は、用紙搬送系６０のピックアップロール（図示せず）により引き出された後、用紙搬送系６０のレジストロール６２によりタイミングが制御され二次転写部に導入されてトナー像が転写され、さらにその後、用紙搬送系６０の搬送ベルト６３，６４を通じて定着装置７０へと搬送される。
【００４０】
定着装置７０は、二次転写部において用紙等に転写された未定着のトナー像を熱圧着により用紙に定着させる装置であり、図示しないヒータを備えた加熱ロール７１と、これに対向するように設けられた加圧ロール７２とを備えている。
【００４１】
二次転写後の用紙は、加熱ロール７１と加圧ロール７２との対向間の定着ニップ部に搬送され、加熱ロール７１と加圧ロール７２とに挟まれた状態で排出される。このとき、用紙等が加熱ロール７１により加熱されるとともに、加圧ロール７２により加圧されることで、トナー像が用紙等に定着される。この定着装置７０を通過した用紙等は、搬送ベルト６５を通じて排出ロール（図示せず）に送られ、画像形成装置１の外部に排出されるようになっている。
【００４２】
図２に示すように、本実施の形態において、二次転写搬送ベルト４２ａをクリーニングする清掃装置の一例としてのクリーニング装置は、ロール状をした導電性のクリーニングブラシ（清掃手段の一例）７３およびデトーニングロール（回収手段の一例）７４を備えた第１のクリーニング装置Ｃ１と、ロール状をした導電性のクリーニングブラシ（清掃手段の一例）７６およびデトーニングロール（回収手段の一例）７７を備えた第２のクリーニング装置Ｃ２とで構成されている。また、デトーニングロール７４，７７には、スクレーパ７５，７８が圧接してそれぞれ設けられている。
【００４３】
導電性のクリーニングブラシ７３，７６は、二次転写搬送ベルト４２ａに接触して配置され、二次転写搬送ベルト４２ａに付着したトナーなどの汚れを除去する。デトーニングロール７４，７７は、クリーニングブラシ７３，７６の回転範囲内に配置され、クリーニングブラシ７３，７６で除去された汚れを回収する。そして、スクレーパ７５，７８は、デトーニングロール７４，７７に回収された汚れを掻き落とす。なお、掻き落とされた汚れは、図示しない搬送手段を用いて回収ボックス内に回収される。
【００４４】
図示するように、クリーニングブラシ７３，７６は、回転自在に設けられたシャフト（軸部の一例）７３ａ，７６ａと、シャフト７３ａ，７６ａの外周に設けられたブラシ部（接触子の一例）７３ｂ，７６ｂとからなる。
【００４５】
ここで、シャフト７３ａ，７６ａは、例えばアルミニウムやステンレス等のような金属あるいは樹脂や合成ゴムに導電性粒子を混入した素材などの導電性材料で形成されており、図示しないモータ（駆動手段の一例）により、駆動ロール４２ｂや従動ロール４２ｃと同じ回転方向に（図示する場合には、時計回りに）回転する。また、シャフト７３ａ，７６ａは電源（図示せず）と電気的に接続されており、バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００４６】
ブラシ部７３ｂ，７６ｂは、シャフト７３ａ，７６ａの外周面に、例えば静電植毛法やパイル織りにより形成されている。ブラシ部７３ｂ，７６ｂは、例えば長さが４．５〜５．０ｍｍ程度の複数の導電性繊維からなり、シャフト７３ａ，７６ａの外周から放射状に延びた状態で設けられており、被清掃部材である二次転写装置４２（より厳密には、二次転写装置４２の二次転写搬送ベルト４２ａ）に接触している。このブラシ部７３ｂ，７６ｂは、例えばナイロン、アクリルまたはポリエステルなどにカーボンブラック等のような導電性粒子を混入することにより形成されている。
【００４７】
このようなシャフト７３ａ，７６ａとブラシ部７３ｂ，７６ｂとからなるクリーニングブラシ７３，７６は、シャフト７３ａ，７６ａを中心に回転して、後述する要領によって二次転写装置４２に付着した汚れをブラシ部７３ｂ，７６ｂで静電吸着して二次転写装置４２をクリーニング（清掃）する。
【００４８】
デトーニングロール７４，７７は、芯金の外周がフェノール樹脂などの樹脂で被覆されたパイプ状のものからなり、図示しないモータ（駆動手段の一例）により、シャフト７３ａ，７６ａと同じ回転方向に（図示する場合には、時計回りに）回転する。また、デトーニングロール７４，７７も電源（図示せず）と電気的に接続されており、バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００４９】
ここで、二次転写搬送ベルト４２ａの回転方向上流側に位置する第１のクリーニング装置Ｃ１とその下流側に位置する第２のクリーニング装置Ｃ２は、互いに異なる極性のバイアス電圧が印加されている。すなわち、転写後に二次転写搬送ベルト４２ａに残ったトナーは電荷にばらつきがあるので、第１のクリーニング装置Ｃ１には、マイナスに帯電しているトナーを吸着するために＋極性のバイアス電圧が印加され、第２のクリーニング装置Ｃ２には、プラスに帯電しているトナーを吸着するために−極性のバイアス電圧が印加されている。
【００５０】
また、第１のクリーニング装置Ｃ１において、クリーニングブラシ７３とデトーニングロール７４とでバイアス電圧が異なるように＋極性が印加されている。すなわち、クリーニングブラシ７３は、より小さいバイアス電圧であり、デトーニングロール７４は、より大きいバイアス電圧である。また、第２のクリーニング装置Ｃ２において、クリーニングブラシ７６とデトーニングロール７７とでバイアス電圧が異なるよう−極性が印加されている。すなわち、クリーニングブラシ７６は、より小さいバイアス電圧であり、デトーニングロール７７はより大きいバイアス電圧である。このように、デトーニングロール７４，７７をクリーニングブラシ７３，７６よりも大きいバイアス電圧とすることで、クリーニングブラシ７３，７６で回収されたトナーがデトーニングロール７４，７７へと円滑に転移され、クリーニングブラシ７３，７６によるクリーニング能力が維持される。
【００５１】
さて、前述のように、このような構成のクリーニング装置Ｃ１，Ｃ２においては、バイアス電圧を印加することで、クリーニングブラシ７３，７６を構成するブラシ部７３ｂ，７６ｂそのものと被清掃部材である二次転写装置４２の二次転写搬送ベルト４２ａとの間に吸着力が発生するために、クリーニングブラシ７３，７６や二次転写搬送ベルト４２ａを回転駆動するモータには、通常の回転トルクよりも大きなトルクが必要になる現象が発生する。また、当該トルクは、バイアス電圧が高くなるほど大きくなる。
【００５２】
そして、クリーニング性能を維持するためには、被清掃部材である二次転写搬送ベルト４２ａの経時変化に伴い、ブラシ部７３ｂ，７６ｂに必要量のバイアス電圧を印加する必要があるが、それに応じてトルクが変動するとモータの安定動作に支障をきたすため、トルクを安定させることが必要になる。
【００５３】
また、モータの性質上、回転速度を上げるとトルクの上限が小さくなるため、クリーニングブラシ７３，７６のバイアス電圧依存が高い場合には、クリーニングブラシ７３，７６全体のトルクを下げる必要があるが、トルクを小さくするために、ブラシ部７３ｂ，７６ｂの先端の二次転写搬送ベルト４２ａへの食い込み量（回転するクリーニングブラシ７３，７６においてブラシ部７３ｂ，７６ｂの二次転写搬送ベルト４２ａに食い込んでいる部分の径方向の長さ）、つまり先端力を小さくすると、クリーニング性能が犠牲になる。
【００５４】
そこで、本発明者は、クリーニング性能を下げることなくクリーニングブラシ７３，７６や二次転写搬送ベルト４２ａを回転駆動するモータの回転トルクの変動を抑制することについての考察を行った。
【００５５】
ここで、考察の際に用いられたオフラインベンチの概念図を図３に示す。
【００５６】
図３において、第１のクリーニング装置Ｃ１および第２のクリーニング装置Ｃ２の構成は前述したとおりである。また、被清掃部材である二次転写装置４２に相当する構成は、二次転写搬送ベルト４２ａに対応したベルト１４２ａ、ならびにこのベルト１４２ａが架け渡された１つの駆動ロール１４２ｂ（駆動ロール４２ｂに対応）および複数の従動ロール１４２ｃ（従動ロール４２ｃに対応）からなる。そして、ベルト１４２ａは駆動ロール１４２ｂによって回転駆動され、駆動ロール１４２ｂと従動ロール１４２ｃとによってテンションが与えられている。また、駆動ロール１４２ｂの位置での回転トルクを測定するために、駆動ロール１４２ｂにトルクゲージ１４２ｄを設置した。
【００５７】
なお、二次転写装置４２と同様に、ベルト１４２ａは例えばポリイミド製などの導電性樹脂材料からなる傷のつきにくい無端環状ベルトであり、駆動ロール１４２ｂは例えばＳＵＳなどの金属や半導電性のゴムロールなどからなり、従動ロール１４２ｃは例えばゴムロールからなる。
【００５８】
次に、クリーニングブラシ７３，７６およびデトーニングロール７４，７７に印加されるバイアス電圧のパターンについて図４に示す。図示するように、パターンＡ〜パターンＤの４つのパターンに基づいて電圧印加を行った。
【００５９】
クリーニングブラシ７３，７６の回転周波数と印加されるバイアス電圧との関係について図５に示す。図示するように、最も負荷が軽いのが回転周波数を１０９２ｋＨｚとし、バイアス電圧を０Ｖとした場合であり（条件１）、最も負荷が重いのが回転周波数を１６９２ｋＨｚとし、バイアス電圧を±７００Ｖとした場合である（条件２）。したがって、モータの回転トルクの変動が抑制される態様とは、条件１と条件２との回転トルクの変動が小さくなる態様になる。
【００６０】
そこで、図６に示すように、クリーニングブラシ７３，７６を構成するブラシ部７３ｂ，７６ｂの材質、繊度（Ｄ）、密度（ｋＦ）、食い込み量（ｍｍ）（ベルト１４２ａへの食い込み量）を設定して、測定結果を得た。測定結果の項目は、密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）、最大トルクと最少トルクとの差、最大トルクと最少トルクとの比、最少トルク（ＣＮ・ｍ）（＝条件１でのトルク）、最大トルク（ＣＮ・ｍ）（＝条件２でのトルク）である。
【００６１】
回転トルクの変動幅が小さいということは、図６において、最大トルクと最少トルクとの差（トルク差）が小さいこと、あるいは最大トルクと最少トルクとの比（トルク比）が小さいことを意味する。
【００６２】
ここで、図６において得られた測定結果を基にし、密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）の値とトルク差との関係を図７のグラフに、密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）の値とトルク比との関係を図８のグラフに、それぞれ示す。
【００６３】
これらの図面に示すように、密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）の値が４８より小さくなった場合に、急激にトルク差やトルク比が小さくなっているのが、つまりトルク変動が小さくなっているのが分かる。さらに、当該値が３１より小さくなった場合には、トルク差が殆どなくなり、トルク比が１近くになっているのが、つまりトルク変動がいっそう小さくなっているのが分かる。よって、このようなクリーニングブラシを画像形成装置に用いることにより、被清掃部材の清掃が確実に行われる。
【００６４】
一般的には、クリーニングブラシはバイアス電圧を印加すると、印加バイアス電圧、回転速度に応じて被駆動体（本実施の形態では二次転写搬送ベルト４２ａ）の負荷トルクが上昇する。しかしながら、ブラシ部の材質、繊度、密度、食い込み量を変更したものを試作してテストを行った結果、図６〜図８に示すように、クリーニングブラシの回転速度や印加バイアス電圧に関わらず、被駆動体の負荷トルクが安定する、つまり被駆動体の負荷トルクの変動が抑制されるクリーニングブラシが得られることが見出された。
【００６５】
すなわち、クリーニングブラシの材質に関わらず（つまり、クリーニングブラシの材質が、低コストで繊維状の加工が容易なナイロン、ポリエステル、アクリルなどを問わず）、クリーニングブラシの繊度（Ｄ）、密度（ｋＦ）、食い込み量（ｍｍ）を以下の条件に保つと、トルク変動が著しく小さいクリーニングブラシが得られることが判明した。
【００６６】
つまり、その条件とは、
【００６７】
密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜４８であり、
【００６８】
好ましくは  密度（ｋＦ）×食い込み量（ｍｍ）／繊度（Ｄ）＜３１である。
【００６９】
ここで、このような現象が起きるメカニズムについて、クリーニングブラシの挙動解析を行った。解析結果を図９に示す。
【００７０】
図９において、ブラシ部の材質はナイロンで、長さ４．８７５ｍｍのものを用いた。左側に示す上下２枚の写真は、繊度２Ｄ、密度１２０ｋＦ、食い込み量１．０ｍｍとしたブラシ部（密度×食い込み量／繊度＝６０：トルク変動が大きくなる）の挙動を示したものであり、上の写真がバイアス電圧を印加せずに回転させたときの挙動、下の写真がバイアス電圧を印加して回転させたときの挙動である。また、右側に示す上下２枚の写真は、繊度６Ｄ、密度１００ｋＦ、食い込み量１．０ｍｍとしたブラシ部（密度×食い込み量／繊度＝１６．７：トルク変動が小さくなる）の挙動を示したものであり、上の写真がバイアス電圧を印加せずに回転させたときの挙動、下の写真がバイアス電圧を印加して回転させたときの挙動である。
【００７１】
なお、これらの写真は、図１０に示すような装置により撮影した。すなわち、透明ガラス８０上に金属を蒸着した薄膜層８１を形成し、さらにその上に絶縁性の透明テープ８２を貼着して基板８３を作成した。そして、当該透明テープ８２に当たるようにクリーニングブラシ７３，７６を回転させ、それを反対側からＣＣＤカメラなどの撮像装置８４で撮像した。
【００７２】
これらの写真において、白く光っているのは腹当たりしているところである。なお、腹当たりとは、図１１に示すように、ブラシ部７３ｂ，７６ｂの先端が基板８３に対して線状に接触したものである。
【００７３】
図９の左側に示す上下２枚の写真において、バイアス電圧を印加しない場合には（上の写真）、ブラシ部を構成する繊維がバラついているが、バイアス電圧を印加すると（下の写真）、基板８３にブラシ部が吸着され、図示する場合には回転方向が下向きなので、上向きに毛並みが揃っている。
【００７４】
その結果、腹当たりによりブラシ部の接触面積が増加し（トルク変動の要因が大）、ブラシ部を構成する繊維の束がほぐれて隙間が埋まるように接触し（トルク変動の要因が中）、さらに吸着により実効ニップ幅が増加し（トルク変動の要因が小）、トルクの変動が大きくなるものと考えられる。
【００７５】
一方、図９の右側に示す上下２枚の写真においては、バイアス電圧を印加しない場合にも（上の写真）、バイアス電圧を印加しても（下の写真）、基板８３にブラシ部が吸着されることなく、腹当たりは発生していない。
【００７６】
これは、ブラシ部を構成する繊維が強く、毛束の広がりが少ないからと考えられ、結果として、トルクの変動が小さくなる。
【００７７】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【００７８】
たとえば、本実施の形態では２つのクリーニング装置Ｃ１，Ｃ２が用いられているが、トナーと逆極性の電圧が印加される何れか一方のクリーニング装置だけを用いてもよい。
【００７９】
また、本実施の形態のクリーニングブラシ７３，７６を構成するブラシ部７３ｂ，７６ｂとしては、前述したナイロン、ポリエステル、アクリル以外の素材を用いてもよい。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、清掃装置の一例であるクリーニング装置Ｃ１，Ｃ２は被清掃部材の一例である転写手段としての二次転写装置４２をクリーニングするようになっているが、被清掃部材としては、像保持体である感光体ドラム２１や中間転写ベルト３０、あるいは転写手段としての一次転写ロール２５などを適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上の説明では、本発明を二次転写方式の画像形成装置に適用した場合が説明されているが、感光体ドラムなどの像保持体で現像された現像剤像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の画像形成装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  画像形成装置
２１  感光体ドラム
２５  一次転写ロール
３０  中間転写ベルト
４２  二次転写装置
４２ａ  二次転写搬送ベルト
４２ｂ  駆動ロール
４２ｃ  従動ロール
７３  クリーニングブラシ
７３ａ  シャフト
７３ｂ  ブラシ部
７４  デトーニングロール
７５，７８  スクレーパ
７６  クリーニングブラシ
７７  デトーニングロール
８０  透明ガラス
８１  薄膜層
８２  当該透明テープ
８２  透明テープ
８３  基板
８４  撮像装置
１４２ａ  ベルト
１４２ｂ  駆動ロール
１４２ｃ  従動ロール
１４２ｄ  トルクゲージ
Ｃ１  第１のクリーニング装置
Ｃ２  第２のクリーニング装置
【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１０】
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【図１１】
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【図９】
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