JP2002244518A - ブラシ部材、該ブラシ部材を有するクリーニング装置、及び該ブラシ部材を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像担持体上に形成された静電潜像を現像装置
によりトナー像として現像し、そのトナー像を転写材に
転写すると共に、転写されずに像担持体表面に付着した
転写残トナーをクリーニング装置により除去する画像形
成装置において、像担持体表面に付着した放電生成物に
基因する異常画像の発生を防止する。 【解決手段】 像担持体１の表面に当接するクリーニン
グ装置１４のブラシ部材１５として、極性吸着剤が固着
されたブラシ２１を有するブラシ部材を用い、像担持体
１の表面に付着した放電生成物を極性吸着剤に吸着させ
て除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体清掃用の
ブラシ部材と、該ブラシ部材を有するクリーニング装置
と、当該ブラシ部材を有する画像形成装置とに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】像担持体表面にトナー像を形成し、その
トナー像を転写材に転写すると共に、トナー像の転写が
行われる転写位置を通過した像担持体表面に付着してい
るトナーを、像担持体表面に当接しているクリーニング
部材を有するクリーニング装置によって除去する画像形
成装置は従来より周知である。かかる画像形成装置は、
複写機、ファクシミリ、プリンタ或いはこれらの少なく
とも２つの機能を備えた複合機などとして構成される。

【０００３】ところで、この種の画像形成装置の像担持
体表面には、クリーニング装置のクリーニング部材が当
接しているので、像担持体表面は経時的に摩耗し、その
摩耗が早期に促進されると、像担持体の寿命が縮められ
る。像担持体の長寿命化を達成するには、その摩耗量を
できるだけ少なく抑えることが望ましい。像担持体表面
の摩耗量を抑えるには、次の構成を採用することが考え
られる。

【０００４】像担持体表面に対するクリーニング部材
の当接圧を可能な限り低くして、像担持体表面の摩耗量
を少なくする。 クリーニング部材に対する像担持体表面の摩擦係数を
下げ、像担持体表面の摩耗量を少なくする。 像担持体表面の硬度を高め、クリーニング部材による
像担持体表面の摩耗量を少なくする。

【０００５】上述の方法は、いずれも像担持体の摩耗量
を少なくすることにより、像担持体の寿命を伸ばすもの
である。ところが、かかる構成を採用すると、像担持体
表面に多量の放電生成物が付着し、これによって像担持
体上に異常画像が発生するおそれがある。すなわち、像
担持体のまわりには、作動時に放電を伴う装置が設けら
れており、この放電により窒素酸化物が発生し、これが
空気中の物質と結合して硝酸化合物が生成され、これが
放電生成物として像担持体表面に付着する。かかる放電
生成物が、高湿時に空気中の水分を吸収して像担持体表
面の抵抗を低下させ、これによって像担持体上に異常画
像が発生するのである。

【０００６】像担持体表面に圧接するクリーニング部材
によって、放電生成物と共に像担持体表面を比較的多量
に削り取るように構成すれば上記不具合を防止すること
が可能である。ところが、前述のように像担持体の寿命
を伸ばすために、像担持体表面の摩耗量が少なくなるよ
うに構成すると、クリーニング部材によって、像担持体
表面に付着した放電生成物を除去することができなくな
り、或いはその除去効果が低下するため、上述の異常画
像が発生するのである。このように、像担持体の寿命を
伸ばすには、像担持体表面の摩耗量が少なくなるように
構成することが有効であるが、このようにすると、像担
持体表面に放電生成物が付着し、異常画像が発生する欠
点を免れない。

【０００７】そこで、像担持体の寿命低下を抑えつつ、
像担持体表面に付着した放電生成物を除去するための構
成が従来より各種提案されている。例えば、像担持体表
面に水を塗布する水塗布部材と、像担持体表面から水を
除去する水除去部材とを有する放電生成物除去装置がそ
の一例である（特開昭６０−４９３５２号公報参照）。
この放電生成物除去装置は、像担持体表面に生成された
放電生成物が水に溶ける性質を利用したもので、放電生
成物を比較的効果的に除去できる利点を有している。

【０００８】ところが、像担持体表面は一般に疎水性を
有しているので、かかる像担持体表面に水を塗布する
と、その水は、像担持体表面の疎水性によって、まばら
な水滴となって像担持体表面に付着する。従って、像担
持体表面に水を塗布したとき、放電生成物がその水に溶
け込んだとしても、放電生成物を含んだ水溶液が水滴と
なって像担持体表面にまばらな状態で付着する。このよ
うな水滴が拭き取られるのであるが、その拭き取り時
に、像担持体表面の水滴はまばらな状態で存在するの
で、水滴の付着している像担持体表面部分と、水滴の存
在しない像担持体表面部分とで、放電生成物の除去効果
に相違が生じ、拭き取り後の像担持体表面の特性が不均
一となるおそれがある。

【０００９】また、像担持体表面に付着した放電生成物
を除去するために、上述の如き水塗布部材や水除去部材
などの専用の放電生成物除去部材を設ければ、それだけ
画像形成装置の構造が複雑化し、かつそのコストが上昇
する欠点を免れない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新
規な認識に基づきなされたものであり、その第１の目的
は、上述の欠点を伴うことなく、像担持体表面に付着し
た放電生成物を効果的に除去できる像担持体清掃用のブ
ラシ部材を提供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、上述の欠点を伴う
ことなく、像担持体表面に付着した放電生成物を効果的
に除去できる像担持体清掃用のクリーニング装置を提供
することにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、像担持体の寿命を
伸ばすように構成したときも、従来の提案に係る構成の
欠点を回避しつつ、放電生成物に基因する異常画像の発
生を効果的に防止できる画像形成装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するため、極性吸着剤を担持したブラシを有す
る像担持体清掃用のブラシ部材を提案する（請求項
１）。

【００１４】その際、前記極性吸着剤が前記ブラシの繊
維に固着されていると有利である（請求項２）。

【００１５】また、上記請求項１又は２に記載のブラシ
部材において、前記極性吸着剤は、ゼオライト、シリカ
アルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性ア
ルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成ると有
利である（請求項３）。

【００１６】さらに、上記請求項１又は２に記載のブラ
シ部材において、前記極性吸着剤はゼオライトより成
り、該ゼオライトの分子構造の酸素環が６員環以上であ
ると有利である（請求項４）。

【００１７】また、上記請求項１又は２に記載のブラシ
部材において、前記極性吸着剤はゼオライトより成り、
該ゼオライトの分子構造の酸素環が８員環以上であると
有利である（請求項５）。

【００１８】さらに、本発明は、上記第２の目的を達成
するため、請求項１乃至５のいずれかに記載のブラシ部
材を有する像担持体清掃用のクリーニング装置を提案す
る（請求項６）。

【００１９】また、本発明は、上記第３の目的を達成す
るため、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置
と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成
手段と、該静電潜像をトナー像として可視像化する現像
装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置と、ト
ナー像の転写が行われる転写位置を通過した像担持体表
面に付着しているトナーを除去するクリーニング装置と
を有する画像形成装置において、前記クリーニング装置
は、請求項１乃至５のいずれかに記載のブラシ部材を有
し、該ブラシ部材のブラシが像担持体表面に当接するこ
とを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項７）。

【００２０】その際、前記ブラシ部材は、像担持体表面
に当接するブラシ部分が、該像担持体表面の移動方向と
同じ方向に移動する向きに駆動されるように構成されて
いると有利である（請求項８）。

【００２１】また、上記請求項７に記載の画像形成装置
において、前記ブラシ部材は、像担持体表面に当接する
ブラシ部分が、該像担持体表面の移動方向と逆方向に移
動する向きに駆動されるように構成されていると有利で
ある（請求項９）。

【００２２】さらに、上記請求項７乃至９のいずれかに
記載の画像形成装置において、前記像担持体がアモルフ
ァスシリコン感光体より成ると有利である（請求項１
０）。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って説明し、併せて像担持体表面の摩耗と、その表
面に付着する放電生成物との関係、及びこれにより生じ
る従来の不具合を図面に即してより具体的に明らかにす
る。先ず、本発明を適用できる画像形成装置の例を、図
１及び図２を参照して説明する。

【００２４】図１は画像形成装置の一例を示す部分断面
概略図である。ここに示した画像形成装置は、その本体
内に設けられたドラム状の感光体として構成された像担
持体１を有し、画像形成動作の開始に伴って、像担持体
１は図１における時計方向（矢印Ａ方向）に回転駆動さ
れる。このとき像担持体表面には除電ランプ２からの光
が照射されて該像担持体表面が除電作用を受け、その表
面電位が初期化される。一方、帯電装置の一例である帯
電チャージャ３のチャージワイヤ４には帯電電圧が印加
され、これにより生じる放電によって、初期化された像
担持体表面が所定の極性、例えば−９００Ｖに一様に帯
電される。

【００２５】ドラム状の感光体に代え、複数のローラに
巻き掛けられて走行駆動されるベルト状の感光体より成
る像担持体、或いは誘電体より成る像担持体などを用い
ることもできるが、いずれの場合も、像担持体はその表
面が移動するように支持される。

【００２６】上述のようにして帯電された像担持体表面
には、潜像形成手段の一例であるレーザ書き込み装置５
から出射する光変調されたレーザ光Ｌが照射され、これ
によって像担持体表面に画信号に対応した静電潜像が形
成される。レーザ光を照射された像担持体表面の電位
は、例えば−１５０Ｖとなり、ここが静電潜像、すなわ
ち画像部となり、レーザ光の照射されない像担持体表面
部分の電位はほぼ−９００Ｖに維持され、ここが地肌部
となる。

【００２７】静電潜像は、これが現像装置６を通ると
き、トナー像として可視像化される。ここに一例として
示した現像装置６は、トナーとキャリアを有する粉体状
の二成分系現像剤Ｄを収容した現像ケース７と、像担持
体１に対向配置されて回転する現像ローラ８と、回転し
ながら現像剤Ｄを撹拌するスクリュー９，１０とを有し
ている。トナーは、キャリアとの摩擦によって所定の極
性、図の例ではマイナス極性に帯電され、かかるトナー
を含む現像剤Ｄは現像ローラ８の周面に担持されて搬送
され、現像ローラ８と像担持体１との間の現像領域に運
ばれる。このとき、現像ローラ８には、所定の現像バイ
アス（例えば−６００Ｖの電圧）が印加され、これによ
って現像領域に運ばれて磁気ブラシ状となった現像剤中
のトナーが像担持体１に形成された静電潜像、すなわち
画像部に静電的に移行し、その静電潜像がトナー像とし
て可視像化される。キャリアを含まない粉体状の一成分
系の現像剤などを用いる現像装置を採用することもでき
る。

【００２８】また、像担持体１には、転写装置の一例で
ある転写ローラ１１が対置され、この転写ローラ１１は
像担持体表面に当接しながら図１における反時計方向に
回転駆動される。かかる転写ローラ１１と、像担持体１
との間に、図示していない給紙部から給送され、レジス
トローラ対１２の回転により所定のタイミングで矢印Ｂ
方向に送り出された転写材Ｐが通過する。このとき転写
ローラ１１には、像担持体上のトナー像のトナーと逆極
性、本例ではプラスの転写電圧が印加され、例えば１０
μＡの電流が供給されている。これにより像担持体表面
に形成されたトナー像に整合できるタイミングで送り出
された転写材Ｐ上に、そのトナー像が転写される。

【００２９】転写ローラ１１と像担持体１の間を通った
転写材Ｐは、分離爪１３により像担持体１から分離され
て図示していない定着装置を通過し、このとき、熱と圧
力の作用によって、転写されたトナー像が転写材上に定
着される。次いでこの転写材Ｐは画像形成装置本体外に
排出される。転写材Ｐとしては、例えば紙、樹脂シート
又は樹脂フィルムなどが用いられる。また転写ローラ１
１に代えて、例えば転写チャージャ、転写ブラシ又は転
写ブレードなどの転写装置を用いることもできる。

【００３０】上述のようにトナー像の転写が行われる転
写位置を通過した像担持体表面に付着している転写残ト
ナーは、クリーニング装置１４により除去される。ここ
に一例として示したクリーニング装置１４は、クリーニ
ングケース１６と、そのケース１６に基端部が支持さ
れ、先端部が像担持体表面に圧接したゴムなどの弾性体
より成るクリーニングブレード１７と、クリーニングケ
ース１６に支持されたブラシ部材１５と、トナー排出ス
クリュー１８とを有している。図１に一例として示した
ブラシ部材１５は、金属又は硬質樹脂などの剛体より成
る芯軸１９と、その芯軸１９に対して基端部が固定され
た多数の繊維より成るブラシ２１を有し、その繊維の先
端部側が像担持体１の表面に当接している。芯軸１９
は、クリーニングケース１６に対して回転自在に支持さ
れ、図示していない駆動装置によってその芯軸１９が矢
印Ｃ方向に回転駆動され、ブラシ２１が像担持体表面に
摺擦する。このように、本例のブラシ部材１５は回転駆
動されるブラシローラとして構成されている。

【００３１】像担持体１の回転に伴ってクリーニング装
置１４の領域に至った転写残トナーは、像担持体表面に
当接した上述のブラシ部材１５のブラシ２１とクリーニ
ングブレード１７とによって掻き取り除去される。像担
持体表面から除去されたトナーは、回転するトナー排出
スクリュー１８によってクリーニングケース外に排出さ
れる。このようにして、転写材に転写されずに像担持体
表面に残された転写残トナーが像担持体表面から除去さ
れる。

【００３２】ブラシ部材１５とクリーニングブレード１
７は、像担持体表面に当接して、その表面に付着したト
ナーを除去するクリーニング部材を構成している。その
際、ブラシ部材１５がクリーニングブレード１７と共に
像担持体表面のトナーを積極的に掻き取る働きをなすよ
うに構成できるほか、そのブラシ部材１５のブラシ２１
が、像担持体表面に付着したトナーに対して外力を与
え、そのトナーを像担持体表面上を移動させて当該トナ
ーを除去しやすい状態にし、次いでその移動したトナー
をクリーニングブレード１７により像担持体表面から掻
き取り除去し、その除去したトナーをブラシ部材１５に
よってトナー排出スクリュー１８に運ぶように構成する
こともできる。或いはクリーニングブレード１７により
除去したトナーをトナー排出スクリュー１８の側へ運ぶ
だけの目的でブラシ部材１５を用いることもできる。い
ずれの場合も、ブラシ部材１５は、像担持体の清掃のた
めに使用される。

【００３３】図１に示した画像形成装置においては、像
担持体の表面を帯電する帯電装置として帯電チャージャ
３が用いられているが、これ以外の帯電装置を用いても
よく、例えば、帯電ローラ、帯電ブレード、又は帯電ブ
ラシなどから成る帯電装置を用いることもできる。図２
に示す画像形成装置においては、帯電装置が、像担持体
表面に当接し、又は微小間隔をあけて対置された帯電ロ
ーラ２０より成り、この帯電ローラ２０に直流電圧、又
は交流電圧に直流電圧を重畳した帯電電圧が印加され、
これにより生じる放電によって像担持体表面が、例えば
ほぼ−９００Ｖに帯電される。

【００３４】また、図２に示すようにクリーニング装置
１４のクリーニングブレード１７を廃止し、ブラシ部材
１５だけで像担持体表面に付着したトナーを除去するよ
うに構成してもよい。ブラシ部材１５が像担持体表面に
付着したトナーを積極的に掻き取り除去するように構成
する場合には、ブラシ部材１５の芯軸１９を金属などの
導体により構成し、これに電圧を印加して、像担持体表
面のトナーを静電的にブラシ２１の側へ吸引できるよう
に構成することが好ましい。ブラシ２１に付着したトナ
ーは、図示していないフリッカによりたたき落され、或
いは図１及び図２に示したトナー回収部材２２に静電的
に回収される。

【００３５】図２に示した画像形成装置は、上述した構
成と、これに直接関連する構成以外は、図１に示した画
像形成装置と異なるところはない。

【００３６】以上説明した画像形成装置は、その共通す
る構成として、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
装置と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像
形成手段と、該静電潜像をトナー像として可視像化する
現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置
と、トナー像の転写が行われる転写位置を通過した像担
持体表面に付着しているトナーを除去するクリーニング
装置とを有している。図示した例では、潜像形成手段
は、帯電された像担持体表面を露光してその表面に静電
潜像を形成するように構成されているが、この形式以外
の潜像形成手段を採用することもできる。

【００３７】ここで、図１及び図２に示した画像形成装
置の像担持体表面には、クリーニング装置１４のクリー
ニング部材（図１に示した例ではブラシ部材１５とクリ
ーニングブレード１７、図２に示した例ではブラシ部材
１５）が当接しているので、その表面が経時的に摩耗
し、その摩耗が進むと、像担持体表面の帯電電位が低く
なり、地肌部にトナーが付着する地汚れが著しくなる。
像担持体まわりに配置されたプロセスユニットなどの構
成によっても異なるが、例えば、像担持体１の感光層の
膜厚が約３０％削れると、地汚れの発生が顕著となる。
像担持体のベース上に積層された感光層の厚みが例えば
３０μｍであるとしたとき、その削れ量が例えば約１０
μｍとなると、地汚れが著しく発生するようになる。か
かる像担持体は新たな像担持体と交換する必要がある。

【００３８】上述したところから判るように、像担持体
の寿命を伸ばすには、その表面の感光層の経時的な摩耗
ができるだけ少なくなるようにすればよい。例えば、先
にも説明したように、像担持体表面に対するクリーニン
グ部材の当接圧を下げるのである。図３は、図１に示し
たブラシ部材１５をクリーニング装置１４から取り外
し、クリーニングブレード１７だけで像担持体表面をク
リーニングするように構成した画像形成装置を用いて行
った実験結果を示す。このグラフは、クリーニングブレ
ード１７が像担持体表面に当接する線圧（ｇ／cm）を横
軸にとり、縦軸に像担持体表面の摩耗量（μｍ）をとっ
たものであり、同図の実線Ｅ，Ｆは、直径３０mmのドラ
ム状の像担持体１を用いると共に、その表面線速を１１
４mm／secに設定し、Ａ４サイズの転写材Ｐを、その長
辺が転写材の移動方向に対して直交する向きとなる横向
きで搬送し、かかる転写材Ｐを、１０万枚連続的に転写
ローラ１１と像担持体１の間に通紙したときの像担持体
表面の摩耗量と像担持体表面に対するクリーニングブレ
ード１７の線圧の関係を示している。実線Ｅは、実線Ｆ
よりも表面硬度の高い像担持体を用いたときの結果であ
る。

【００３９】図３から判るように、クリーニングブレー
ドの線圧を低くすればする程、像担持体表面の摩耗量を
少なくすることができるが、図３に示した例では、その
線圧が１０ｇ／cmより低くなると、転写残トナーがクリ
ーニングブレード１７を通過してしまう量が増え、所謂
クリーニング不良が発生する。従って、この例ではクリ
ーニングブレード１７の線圧を１０ｇ／cm以上の範囲内
のできるだけ小さな値に設定し、像担持体表面の摩耗を
抑え、かつクリーニング不良の発生を防止することが好
ましい。

【００４０】図４の実線Ｇは、クリーニング部材として
ブラシ部材１５だけを用いた画像形成装置において、像
担持体表面に対するブラシ部材１５のブラシ２１の押圧
力（ｇ／mm）と、像担持体表面の摩耗量の一例を示して
いる。この場合もブラシ２１の押圧力が小さい程、像担
持体表面の摩耗量は少なくなるが、その押圧力が２ｇ／
mmよりも弱くなると、像担持体表面のクリーニング不良
が発生するので、その押圧力を２ｇ／mm以上の範囲ので
きるだけ小さな値に設定することにより、像担持体表面
の摩耗を抑え、かつ像担持体表面のクリーニング不良の
発生を防止することができる。

【００４１】上述のように、像担持体表面に対するクリ
ーニング部材の当接圧を可能な限り弱くすることによ
り、像担持体の寿命を伸ばすことができる。また表面硬
度の高い像担持体、例えばアモルファスシリコン感光体
などを用い、或いは像担持体表面の摩擦係数を下げるこ
とによっても、像担持体表面の摩耗をさらに抑えること
ができる。

【００４２】上述したいずれかの構成、又はこれらを適
宜組み合せた構成を採用することにより、像担持体の寿
命を伸ばすことができ、そのいずれの対策も、像担持体
表面の摩耗量を少なくすることにある。従って、かかる
構成を採用した場合、従来の画像形成装置においては、
像担持体表面に付着する放電生成物も削られなくなり、
或いはその削り量が少なくなって、現像後の像担持体表
面に異常画像が発生するおそれを免れなかった。放電生
成物の発生と、これらに関連する不具合を、図示した画
像形成装置に即して説明すると以下のとおりである。

【００４３】前述のように、図１に示した帯電チャージ
ャ３は、そのチャージワイヤ４に所定の帯電電圧が印加
され、このときの放電によって像担持体表面を帯電させ
るものであるが、その放電時にオゾンや窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）が発生し、その窒素酸化物が空気中の物質などと
結合して硝酸アンモニウムなどの硝酸化合物が生成さ
れ、これが放電生成物として像担持体表面に付着する。
特に、画像形成動作を終了して、像担持体１が停止した
時、帯電チャージャに対向する像担持体表面部分に放電
生成物が多量に付着する。図２に示した画像形成装置に
おいては、帯電装置として帯電ローラ２０が用いられて
いるが、この場合もその放電によって窒素酸化物が発生
し、硝酸化合物が放電生成物として像担持体表面に付着
する。帯電ブラシや帯電ブレードなどから成る帯電装置
を用いたときも同様である。

【００４４】上述のようにして、像担持体表面に付着し
た硝酸化合物より成る放電生成物は、水溶性であるた
め、空気中の水分を吸収してその抵抗値を低下させる。
従ってかかる放電生成物が、像担持体表面の画像部と地
肌部にまたがって多量に付着したとき、これを放置した
とすれば、特に高湿時に異常画像が発生する。

【００４５】図５及び図６は、これを説明する図であ
り、これらのグラフの横軸は像担持体表面の位置を示
し、縦軸は像担持体表面の電位（Ｖ）を示している。像
担持体表面に放電生成物が付着していないときは、図６
に示すように、レーザ光の照射されない地肌部の表面電
位はほぼ−９００Ｖとなり、レーザ光が照射された画像
部の表面電位はほぼ−１５０Ｖとなる。現像ローラ８に
印加される現像バイアスは−６００Ｖである。図６に示
したように、像担持体上の地肌部及び画像部の表面電位
と、現像バイアスとの電位差によって、マイナス極性に
帯電したトナーが地肌部に付着せずに画像部の方に静電
的に付着する。

【００４６】これに対し、画像部と地肌部にまたがって
像担持体表面に放電生成物が付着したときの像担持体の
表面電位を図５に実線で示す。図５の破線は、放電生成
物が付着しないときの電位、すなわち図６に示した電位
の状態を示している。像担持体表面に放電生成物が付着
すると、その表面の抵抗値が低下するので、図５の実線
のように、地肌部の電荷が画像部の方に流れ、画像部の
電位の絶対値が高くなる。このため、画像部の表面電位
と現像バイアスとの差が小さくなり、現像後の画像部の
トナー像濃度が低くなり、或いは所定のトナー像が形成
されなくなる。このような異常画像は、画像ぼけ或いは
画像流れ、ないしは白抜けなどとも称せられている。

【００４７】図７は、従来の画像形成装置において、直
径３０mmの表面硬度の高い像担持体１を、表面線速１１
４mm／secで回転駆動し、Ａ４サイズの転写材Ｐを１０
万枚通紙したときの像担持体表面の摩耗量と、画像流れ
の発生の関係を示している。実線Ｈは、クリーニング部
材としてクリーニングブレードのみを用い、その像担持
体表面に対する線圧を１０ｇ／cmに設定したとき、また
実線Ｉは、クリーニング部材としてブラシ部材のみを用
い、その像担持体表面に対する押圧力を２ｇ／mmに設定
したときの結果を示している。図７中の一点鎖線の下側
が画像流れ発生領域で、上側が非発生領域である。図７
から判るように、従来の画像形成装置においては、像担
持体表面の摩耗量が少なくなるように、像担持体表面に
対するクリーニング部材の線圧を１０ｇ／cm又は２ｇ／
mmと小さくすると、像担持体表面に画像流れが発生す
る。

【００４８】また、像担持体表面が、クリーニング部材
により均一に削られれば、これと一緒に放電生成物も除
去されるので、基本的には、像担持体表面に異常画像が
発生することはないと考えられる。これに対し、図７に
示した例では、像担持体表面が或る程度削れたときも、
異常画像が発生している。その理由は次のように考えら
れる。

【００４９】図１に示したクリーニングブレード１７
は、像担持体表面に圧接して、その表面に付着したトナ
ーを掻き取り除去するが、このクリーニングブレード１
７は、像担持体の回転時に、図８に実線と一点鎖線で示
すように振動する所謂スティックスリップを起こす。そ
の際、クリーニングブレード１７が実線で示す姿勢にあ
るときは、像担持体表面は、そのクリーニングブレード
１７により削られないか、その削り量は極めて少ない。
これに対しクリーニングブレード１７が鎖線で示すよう
に変形したとき、像担持体表面が比較的多量に削られ
る。このようにして、像担持体表面には、その周方向に
おいて、比較的多量に削られる部分とそうでない部分と
がランダムに発生する。また、クリーニングブレード１
７の像担持体に対する圧接力は、クリーニングブレード
１７の長手方向においてもばらつくのが普通であり、こ
れによっても像担持体表面の削られ量がばらつく。これ
は、クリーニング部材としてブラシ部材を用いた場合も
同様である。このように、像担持体表面に削りむらが発
生し、かかる状態が長時間続くと、像担持体表面の周方
向に放電生成物が連続的に存在することになり、これに
よって像担持体上に異常画像が形成されるのである。

【００５０】以上のように、像担持体の寿命を伸ばすに
は、その表面の経時的な摩耗を抑えることが好ましい
が、従来の画像形成装置においては、その摩耗量が少な
すぎるとき、現像後の像担持体表面に放電生成物に基因
する異常画像が発生し、最終的に転写材上に形成された
画像の画質が劣化する欠点を免れなかった。

【００５１】そこで、本例の画像形成装置においては、
像担持体の寿命を伸ばすことができるように画像形成装
置を構成したときも、異常画像の発生を阻止できるよう
に、図１及び図２に示した像担持体清掃用のブラシ部材
１５として、像担持体表面に付着した放電生成物を吸着
する極性吸着剤を担持したブラシ２１を有するブラシ部
材が用いられている。図９は、ブラシ２１の１本の繊維
２３を示す拡大模式図であるが、ブラシ２１の繊維２３
の外表面に極性吸着剤２４が固着されている。極性吸着
剤は、像担持体表面に付着して極性分子状態となり、或
いは水に溶けてイオン化した放電生成物を静電的に吸着
して、像担持体表面からその放電生成物を除去する用を
なし、かかる極性吸着剤を担持した繊維２３から成るブ
ラシ２１を像担持体表面に当接させることによって、像
担持体表面に付着した放電生成物を効果的に除去するこ
とができる。

【００５２】極性吸着剤としては、ゼオライト、シリカ
アルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性ア
ルミナ、活性白土などを用いることができるが、図に示
した例では、ゼオライトが用いられている。

【００５３】以下、ゼオライトを用いて像担持体表面に
付着した放電生成物を除去する作用を説明する。

【００５４】一般にゼオライト結晶はアルミノケイ酸塩
の３次元骨組み構造を持つ縮合アニオンの大きな空洞に
水分子と交換性のカチオンが含まれている。カチオンの
種類と数によって多様な構造をとっている。従って、ゼ
オライトの性質としては、結晶内の酸素による環状構造
の空洞による分子ふるい作用（分子ふるい作用）、可逆
的なイオン交換作用を示す（イオン交換作用）。さら
に、分子ふるい作用やカチオンの作用による分子の形状
および寸法に応じて、あるいは双極子、四極子、不飽和
結合を有する物質及び分極性の強い物質などを吸着分離
する作用を示す（吸着分離作用）。また、結晶を構成す
る空洞内の電子ポテンシャルエネルギー場の中を物質が
移動することができる（空洞内拡散）。結晶内の空洞径
が、現時点で最も小さい３Ａ型ゼオライト（約３Åの空
洞径）でも、水分を吸着することなどにより乾燥作用を
持っている（乾燥作用）と共にアンモニア、水素、メタ
ノールなども吸着する。ゼオライトの１種であるモレキ
ュラーシーブ（商品名）などは結晶内にカチオンを持っ
ているためこのカチオンとの静電引力による極性分子に
対して活性アルミナやシリカゲルよりも強い親和性を示
す（イオン親和性作用）。さらに、各種の化学反応を引
起す触媒作用も示す（触媒作用）。

【００５５】以上のような一般的性能を持つゼオライト
をブラシ２１の繊維２３に担持させ、かかるブラシ２１
を像担持体表面に接触させることにより、画像流れの原
因物質である放電生成物を効果的に除去することができ
るのである。

【００５６】画像流れの原因物質の除去に対してゼオラ
イトが効果を示す理由については詳しいことは不明であ
るが、次のように考えられる。

【００５７】空気中の水分を吸湿した硝酸アンモニウム
はイオン化している（このイオン化が像担持体表面の低
抵抗化を引起し画像流れの発生となる）。水分でイオン
化した硝酸アンモニウムにゼオライトが接触すると、ゼ
オライトのイオン交換作用、吸着分離作用、空洞内拡散
などによりアンモニウムカチオンがゼオライトに吸着
し、残った硝酸イオンは水分と共に硝酸となる。しか
し、ゼオライトの乾燥作用により硝酸は脱水されること
になる。脱水された硝酸は光や熱で分解する性質があ
り、最終的に二酸化窒素に分解し空気中に飛散していっ
たり、或いは水分を含んだ硝酸はゼオライトの担持体に
吸着されることも考えられる。いずれにせよ、ゼオライ
トとの接触でゼオライトの各作用が複合的に作用するこ
とによって、硝酸アンモニウムは除去され、像担持体表
面からは画像流れの原因物質である放電生成物が除去さ
れる。ゼオライトなどのイオン吸着材は、前述のよう
に、多孔質であり、その空孔に各種イオンを吸着し、保
持することができ、しかもイオン交換の性質を有してい
るので、放電生成物が像担持体側へ再放出され、これが
像担持体表面に再付着する不具合は発生せず、或いはそ
の可能性は低いものと考えられる。

【００５８】放電により生じた反応生成物を除去する方
法には、大きく分けて、反応生成物を像担持体表面に付
着させない方法と、像担持体表面に一旦付着した放電生
成物を除去する方法の２つがあるが、本例の画像形成装
置では、上述のように、後者の方法が採用されている。

【００５９】活性炭などの非極性吸着剤も分子を吸収す
る能力を有しているが、かかる非極性吸着剤は、放電生
成物を静電的に吸着することはできず、放電生成物の吸
着には適していない。ゼオライトを初めとする極性吸着
剤をブラシ２１の繊維２３に担持させ、そのブラシ２１
を像担持体表面に接触させることにより、放電生成物を
効率よく吸着して、放電生成物を像担持体表面から効果
的に除去することができるのである。

【００６０】上述のように、像担持体１の長寿命化を達
成するため、その表面の摩耗量が少なくなるように構成
したときも、像担持体上に異常画像のない高品質なトナ
ー像を形成することができる。像担持体１の長寿命化
と、異常画像の発生の防止を共に達成できるのである。
しかも、放電生成物の除去のために水を使用する必要が
ないため、放電生成物除去後の像担持体表面の特性が不
均一となる不具合も防止できる。

【００６１】さらに、クリーニング装置１４において用
いられるブラシ部材１５のブラシ繊維２３に極性吸着剤
を担持させ、このブラシ部材１５を放電生成物除去部材
として用いるので、専用の放電生成物除去部材を設ける
必要がなく、画像形成装置の構造の複雑化とその大型化
を防止できると共に、画像形成装置のコスト上昇を抑え
ることができる。

【００６２】また、異常画像の発生を防止するには、像
担持体表面に付着した放電生成物をできるだけ早期に除
去することが好ましいが、本例の画像形成装置では、画
像形成動作中、常時像担持体表面に当接しているブラシ
部材１５のブラシ２１によって放電生成物を除去するの
で、像担持体表面に付着した放電生成物を直ぐに除去す
ることができ、異常画像の発生を効果的に防止できる。

【００６３】さらに、図示した例では、極性吸着剤２４
が繊維２３に固着されているので、長期に亘って、その
ブラシ部材１５により、像担持体表面に付着した放電生
成物を効率よく除去することができる。

【００６４】また、放電によって発生した硝酸化合物が
像担持体表面に付着すると、その表面の摩擦係数が高く
なり、像担持体の寿命が増々短められる不具合がある
が、図示した画像形成装置では、像担持体表面から放電
生成物を効率よく除去できるので、その表面の摩擦係数
の上昇を抑え、像担持体表面の摩耗を抑制でき、その寿
命を伸ばすことが可能となる。

【００６５】前述のように、放電生成物を吸着する極性
吸着剤としては、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着
剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナ、活性白
土のうちの少なくとも１つを用いることができるが、特
にゼオライトは、その空洞に放電生成物を静電的に吸着
でき、その除去効果を高めることができる。ゼオライト
の分子構造の酸素環は、３、４、５、６、８、１０、１
２、１８の８種類が存在し、いずれの酸素環のゼオライ
トも採用できるが、当該酸素環が６員環以上、特に８員
環以上であると、その空洞の入口径が大きいため、放電
生成物を効果的に吸着させることができる。

【００６６】また、像担持体としてアモルファスシリコ
ン感光体を用いると、その表面の硬度が高いため、像担
持体の寿命を大きく伸ばし、しかも極性吸着剤によりそ
の像担持体表面に付着した放電生成物を除去して、異常
画像の発生を防止することができる。

【００６７】ところで、図１及び図２に示したブラシ部
材１５は、像担持体表面に当接するブラシ部分が、その
像担持体表面の移動方向と同じ方向に移動する向き、す
なわち矢印Ｃ方向に回転駆動されるブラシローラとして
構成されているが、ブラシ部材１５をこのような方向に
駆動すると、像担持体表面と、これに当接するブラシ２
１との相対速度を小さくでき、これにより像担持体１に
与える衝撃を少なくできるので、像担持体上に形成され
るトナー像の画質劣化を防止でき、しかも放電生成物を
均一に除去して、その画質を一層高めることが可能とな
る。

【００６８】これに対し、像担持体表面に当接するブラ
シ部分が、像担持体表面の移動方向と逆方向に移動する
向き、すなわち矢印Ｃと反対の向きにブラシ部材１５を
回転駆動するように構成することもできる。このように
構成すると、像担持体表面に対してブラシ繊維が接触す
る回数が多くなり、より強力に像担持体表面に付着した
放電生成物を除去でき、これによって高品質なトナー像
を像担持体上に形成することができる。

【００６９】ブラシ部材１５を矢印Ｃ方向に回転させる
か、又はこれと逆の方向に回転させるかによって、上述
の如く、それぞれの利点が得られるので、像担持体表面
の硬度や、その表面線速、ブラシ部材１５のブラシの材
質などに応じて、最も好ましい方向にブラシ部材１５の
回転方向を設定すべきである。

【００７０】また、ブラシ部材を回転可能なブラシロー
ラとして構成する代りに、例えば板状の基材上に多数の
繊維を植設してこれをブラシとし、そのブラシの先端部
を像担持体表面に当接させることもできる。その際、こ
のブラシ部材の基材を不動に固定するか、又は像担持体
１の軸方向に揺動させるなどして、当該ブラシ部材を像
担持体清掃用の部材として用いると共に、この部材によ
って、像担持体表面に付着した放電生成物を除去するこ
とができる。

【００７１】本発明は、帯電した像担持体表面を像露光
して、その表面電位の絶対値が低下した部分を地肌部と
し、その絶対値が高く維持された部分を静電潜像とし、
ここにトナーを付着させてトナー像を形成する画像形成
装置や、像担持体上のトナー像を一旦、中間転写体より
成る転写材に転写し、その中間転写体上のトナー像を最
終的な転写材である記録媒体上に転写する画像形成装置
などにも広く適用できるものである。

【００７２】

【発明の効果】請求項１乃至５に係る発明によれば、像
担持体に付着した放電生成物を効果的に除去できるブラ
シ部材を供することができる。

【００７３】請求項６に係る発明によれば、像担持体に
付着した放電生成物を効果的に除去できるクリーニング
装置を供することができる。

【００７４】請求項７乃至１０に係る発明によれば、像
担持体の寿命を伸ばすように構成したときも、放電生成
物に基因する異常画像の発生を防止することができ、し
かも専用の放電生成物除去部材が不要であるため、画像
形成装置の構成の複雑化と、そのコストの上昇を抑える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面概略図であ
る。

【図２】画像形成装置の他の例を示す部分断面概略図で
ある。

【図３】像担持体表面に対するクリーニングブレードの
線圧と、像担持体表面の摩耗量の関係を示すグラフであ
る。

【図４】像担持体表面に対するブラシ部材の押圧力と像
担持体表面の摩耗量の関係を示すグラフである。

【図５】像担持体表面に異常画像が形成される理由を説
明する図である。

【図６】像担持体表面の電位を説明する図である。

【図７】通紙枚数と像担持体表面の摩耗量の関係を示す
図である。

【図８】像担持体の回転に伴うクリーニングブレードの
動作を説明する図である。

【図９】繊維に固着されたゼオライトを模式的に示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ６ 現像装置 １４ クリーニング装置 １５ ブラシ部材 ２１ ブラシ ２３ 繊維 ２４ 極性吸着剤

フロントページの続き (72)発明者 谷川 清 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 高垣 博光 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H034 BA04 BD03 BD07 3B202 AA30 AB12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極性吸着剤を担持したブラシを有するこ
   とを特徴とする像担持体清掃用のブラシ部材。
2. 【請求項２】 前記極性吸着剤が前記ブラシの繊維に固
   着されている請求項１に記載のブラシ部材。
3. 【請求項３】 前記極性吸着剤は、ゼオライト、シリカ
   アルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性ア
   ルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成る請求
   項１又は２に記載のブラシ部材。
4. 【請求項４】 前記極性吸着剤はゼオライトより成り、
   該ゼオライトの分子構造の酸素環が６員環以上である請
   求項１又は２に記載のブラシ部材。
5. 【請求項５】 前記極性吸着剤はゼオライトより成り、
   該ゼオライトの分子構造の酸素環が８員環以上である請
   求項１又は２に記載のブラシ部材。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載のブラ
   シ部材を有することを特徴とする像担持体清掃用のクリ
   ーニング装置。
7. 【請求項７】 像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
   装置と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像
   形成手段と、該静電潜像をトナー像として可視像化する
   現像装置と、該トナー像を転写材に転写する転写装置
   と、トナー像の転写が行われる転写位置を通過した像担
   持体表面に付着しているトナーを除去するクリーニング
   装置とを有する画像形成装置において、 前記クリーニング装置は、請求項１乃至５のいずれかに
   記載のブラシ部材を有し、該ブラシ部材のブラシが像担
   持体表面に当接することを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記ブラシ部材は、像担持体表面に当接
   するブラシ部分が、該像担持体表面の移動方向と同じ方
   向に移動する向きに駆動される請求項７に記載の画像形
   成装置。
9. 【請求項９】 前記ブラシ部材は、像担持体表面に当接
   するブラシ部分が、該像担持体表面の移動方向と逆方向
   に移動する向きに駆動される請求項７に記載の画像形成
   装置。
10. 【請求項１０】 前記像担持体がアモルファスシリコン
    感光体より成る請求項７乃至９のいずれかに記載の画像
    形成装置。