JP2003345208A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブラシとブレードとを有するクリーニング装
置において、ブラシ通過後のトナー量を適正に保ち、ト
ナーのすりぬけや異常振動、異常摩耗等の不具合が生じ
ない画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 像担持体上の転写残トナーを除去するた
めのブラシ及びブレードを備えると共に、前記ブラシの
下流または前記ブレードの下流に残留トナー量検知セン
サを備えたクリーニング装置を有する画像形成装置であ
って、当該残留トナー量検知センサにより検知された検
知量に応じて、前記ブラシに接続したバイアス電源のオ
ン／オフ、またはバイアス電圧値を制御するか、或い
は、前記ブラシの回転速度を変更可能に制御することを
特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー像転写後の
像担持体上の残留トナーを除去するクリーニング装置を
備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装
置に関し、特に、ブレードとブラシとを併用するクリー
ニング装置を備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体（以下、感光体ドラムともい
う。）上に形成されたトナー像を記録媒体（以下、用紙
ともいう。）上に転写した後、感光体ドラム上に残る転
写残トナーを除去するために、回動する感光体ドラム表
面にクリーニングブレードを摺擦し、残留トナーを掃き
取るようにして除去するブレードクリーニング方式が知
られている。

【０００３】一方、多数本の毛を筒状に形成したクリー
ニングブラシを感光体ドラムに接触回転させて残留トナ
ーを感光体ドラムから引き離すようにしたブラシクリー
ニング方式が知られている。

【０００４】また、ブレードクリーニング方式とブラシ
クリーニング方式とを併用して感光体ドラム上の残留ト
ナーを除去することも行われている。

【０００５】更に、より良好なクリーニング性能を得る
ため、従来、感光体ドラム表面のクリーニング状態を予
測して、クリーニングブラシの回転速度やクリーニング
ブラシに付与するバイアス電圧を制御するクリーニング
方式が提案されている。

【０００６】特開平５−２３５８号公報に、感光体ドラ
ム上に基準潜像パターンを形成し、当該基準パターンの
潜像電位と反射濃度、及び現像装置に流れる現像電流値
を検知してクリーニングに入る前のトナーの帯電量を予
測し、クリーニングブラシに付与するバイアス電圧を制
御するという技術が提案されている。

【０００７】また、特開平５−８８５９２号公報には、
磁気ブラシによるクリーニング方式で、長時間停止後、
または磁気ブラシへの投入トナー量が少ないとき、或い
は転写後の感光体ドラム上に残留するトナー量を検知し
てクリーニングローラの回転速度を制御する技術が提案
されている。

【０００８】しかしながら、上記２つの提案は、いずれ
も現像工程、転写工程などのクリーニング工程の前に、
クリーニング性能を予測してクリーニング部材を制御す
るもので、これらの方法で実際のクリーニング性能を的
確に把握することは難しい。

【０００９】また、ブレードとブラシとを併用したクリ
ーニング方式においては、トナー像を転写した後の感光
体ドラム表面の残留トナーを除去する場合、一般に、ブ
ラシによるクリーニングを先に行い、次いでブレードに
よるクリーニングを行っている。

【００１０】然るに、このクリーニング方式では、ブラ
シによる残留トナー除去性能が悪いと、ブレードにかか
る負荷が大きくなってトナーのすりぬけ等の不具合が発
生し易くなり、前記残留トナー除去性能が良すぎると、
ブレードにトナーが供給されなくなりブレードと感光体
ドラム表面との摩擦が大きくなってブレードの異常振
動、異常摩耗等の不具合が生じ易くなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これらの不具合を防ぐ
には、ブラシを通過しブレードに供給されるトナーの量
を一定の範囲内に保つことが望ましいが、画像の印字
率、用紙の種別、環境条件等の外的条件により、現像
性、転写性等が変化するため難しい。

【００１２】本発明は上記の問題を解決し、ブレードに
おけるトナーのすりぬけや異常振動、異常摩耗等の不具
合が生じないクリーニング装置を有する画像形成装置を
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】本発明の目的は下記の構
成により達成される。

【００１４】（１）静電潜像が形成される像担持体と、
当該静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、
前記像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体上
に転写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留した
トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形
成装置において、前記クリーニング手段は、前記像担持
体の表面に残留したトナーを除去する、回転するブラシ
と、当該ブラシの像担持体回転方向下流に設けたブレー
ドとを備えると共に、像担持体回転方向における前記ブ
ラシの下流、または前記ブレードの下流に前記像担持体
の表面に対向して配設された残留トナー量検知センサを
備え、前記ブラシにバイアス電源を接続し、前記残留ト
ナー量検知センサにより検知された検知量に応じて、前
記バイアス電源のオン／オフ、またはバイアス電圧値を
制御することを特徴とする画像形成装置。

【００１５】（２）静電潜像が形成される像担持体と、
当該静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、
前記像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体上
に転写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留した
トナーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形
成装置において、前記クリーニング手段は、前記像担持
体の表面に残留したトナーを除去する、速度可変で回転
するブラシと、当該ブラシの像担持体回転方向下流に設
けたブレードとを備えると共に、像担持体回転方向にお
ける前記ブラシの下流、または前記ブレードの下流に前
記像担持体の表面に対向して配設された残留トナー量検
知センサを備え、前記残留トナー量検知センサにより検
知された検知量に応じて、前記ブラシの回転速度を制御
することを特徴とする画像形成装置。

【００１６】（３）前記残留トナー量検知センサによる
前記像担持体表面の残留トナー量の検知は、前記像担持
体の画像領域外に未転写トナー像として形成された基準
パッチが前記ブラシまたは前記ブレードを通過した後の
濃度を検知することにより行われることを特徴とする
（１）または（２）に記載の画像形成装置。

【００１７】（４）前記残留トナー量検知センサが検知
した反射濃度値が、像担持体またはクリーニング手段の
使用初期のときの反射濃度値より増加したときは、前記
バイアス電源のバイアス電圧値を高めるか、または、前
記ブラシの回転速度を高めるように制御されていること
を特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の
画像形成装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明によるクリーニング装置を
備える画像形成装置の実施の形態を図１によって説明す
る。但し、本発明は図１に示した実施の形態に限定され
るものではない。

【００１９】図１は前記の画像形成装置の構成例を示し
た断面図で、ドラム状の像担持体たる感光体ドラム１０
は時計方向への回転作動によってその周面を形成する感
光層に先ず帯電器１１の放電により電位が印加され、次
いで像露光手段（不図示）による露光Ａを受けて静電潜
像が形成される。

【００２０】前記像露光手段は、例えば、ポリゴンミラ
ー、ｆθレンズ、ミラー、及びレーザ発生器等から構成
されたレーザ光学系であり、画像信号の入力によりレー
ザ発生器より投射されたレーザビームが前記のポリゴン
ミラーの回転作動により感光体ドラム１０の感光層を軸
方向に走査露光し、ドラムの回転と相俟って感光層上に
画像の静電潜像を形成する。

【００２１】前記の静電潜像は現像装置１３により反転
現像され顕像化されていわゆるトナー像とされる。現像
装置１３は磁石ロールを内包する現像スリーブ１３ａを
備えていて、その周面に担持した現像剤をバイアス電圧
の印加により感光体ドラム１０の像露光部に付着させ感
光層上の静電潜像に対し反転現像を行う。

【００２２】トナー像の形成に並行して用紙収納部（不
図示）より用紙Ｐが給紙され、搬送ローラ（不図示）を
経てタイミングローラ１５に搬送され、感光体ドラム１
０上のトナー像に同期して感光体ドラム１０と転写手段
である転写器１４ａとにより構成される画像の転写領域
に搬送される。

【００２３】一方感光体ドラム１０上のトナー像は、前
記転写領域において転写器１４ａよりトナーとは反対極
性の電圧を印加され、用紙Ｐ側に転写される。

【００２４】トナー像を転写された用紙Ｐは分離器１４
ｂの作用により感光体ドラム１０より分離され、定着装
置１７に搬送され加熱と加圧により定着された後、図示
しない排紙トレイ上に排紙される。

【００２５】パッチ濃度検知センサＳＰＴは分離器１４
ｂの感光体ドラム回転方向下流（以下、単に下流とい
う。）側に配設される。

【００２６】用紙Ｐを分離した感光体ドラム１０は、次
に説明する本発明のクリーニング手段であるクリーニン
グ装置１６により残留トナーを除去され清掃されて次な
る画像形成のプロセスに入る。

【００２７】クリーニング装置１６は、感光体ドラム１
０上の残留トナーを除去する、回転しながら感光体ドラ
ム１０表面を摺擦するブラシ１６１と、その下流側に配
設され感光体ドラム１０表面を摺擦するブレード１６２
とを有する。

【００２８】ブラシ１６１は、望ましい例として、導電
性材料をコーティングするか或いは導電性材料を混入し
た、ナイロンやアクリルを材料とする繊維を用いてロー
ラ状に形成された導電性ブラシローラで、１本の毛の直
径は５〜２０デニール、単位面積当たりの毛の本数は４
６００〜１８６００本／ｃｍ²、印加電圧１〜１０００
Ｖにおける抵抗値が１０〜１０⁶Ωｃｍとなるように形
成され、感光体ドラム１０に対する食い込み量が０．４
〜１．５ｍｍになる位置に配設される。

【００２９】回動するブラシ１６１の周面に付着したト
ナーは、ブラシ１６１の外周より内側に食い込む位置に
配設された、金属材料等の丸棒や板部材からなるフリッ
カ１６３によってはじき飛ばされ、落下したトナーはト
ナー回収手段（不図示）により回収され、現像装置１３
へ搬送されて再利用される。

【００３０】ブラシ１６１の下流に残留トナー量検知セ
ンサＳＢＲが配設されるか、または、ブレード１６２の
下流に残留トナー量検知センサＳＢＬが配設されてお
り、当該残留トナー量検知センサＳＢＲまたはＳＢＬに
より、感光体ドラム１０表面におけるブラシ１６１また
はブレード１６２を通過した残留トナーの量を検知し、
検知量が予め設定した閾値を超えたとき、ブラシ１６１
に印加するバイアス電圧、またはブラシ１６１の回転数
を制御する構成となっている。

【００３１】本発明に係わる第１の実施の形態におい
て、クリーニング装置１６に含まれるブラシ１６１に
は、芯金軸（不図示）を通して、０〜１０００Ｖの電圧
が印加できるバイアス電源ＨＶが接続されている。

【００３２】ブラシ１６１の下流側に配設された残留ト
ナー量検知センサＳＢＲによる前記感光体ドラム１０表
面の残留トナー量の検知は、前記感光体ドラム１０の画
像領域外に基準パッチを未転写トナー像として形成し、
前記ブラシ１６１により摺擦された後の基準パッチの濃
度を検知することにより行われる。

【００３３】また、残留トナー量検知センサＳＢＬがブ
レード１６２の下流に配設され、前記感光体ドラム１０
表面の前記基準パッチの残留トナー量検知は、前記基準
パッチが前記ブレード１６２により摺擦された後の濃度
を検知することにより行われる。

【００３４】ブラシ１６１またはブレード１６２により
クリーニングされた感光体ドラム１０上の残留トナーの
量を残留トナー量検知センサＳＢＲまたはＳＢＬが検知
し、その検知量が、予め設定した閾値を超えたときに
は、ブラシ１６１に接続されたバイアス電源ＨＶがオ
ンされ、ブラシ１６１にバイアス電圧が印加されるか、
または、既に印加されているバイアス電圧の電圧値を
高くする、というどちらか１つの動作を行うように制御
される。

【００３５】当該動作を織り込んで感光体ドラム１０の
表面がクリーニングされた後、再び残留トナー量検知セ
ンサＳＢＲまたはＳＢＬにより前記基準パッチの検知を
行う。その検知量が前記閾値以下となったときには、
前記バイアス電源ＨＶをオフし、ブラシ１６１へのバイ
アス電圧の印加を停止する、または、既に印加されて
いるバイアス電圧の電圧値を低くする、というどちらか
１つの動作を行うように制御される。

【００３６】前記基準パッチの検知を継続的に行い、検
知量が前記閾値を超えるか、閾値未満の値となった場
合、バイアス電圧を変化させる構成となっており、クリ
ーニング性能を一定の範囲に維持することが可能とな
る。

【００３７】本発明に係わる第２の実施の形態におい
て、ブラシ１６１の芯金軸には回転速度可変のブラシ駆
動モータＭＢが連結されている。

【００３８】第１の実施の形態と同様、残留トナー量検
知センサＳＢＲまたはＳＢＬにより感光体ドラム１０表
面の残留トナー量が検知され、検知量が予め設定した閾
値を超えたときには、ブラシ１６１の芯金軸に連結され
たブラシ駆動モータＭＢの回転速度を速めるように制御
されている。当該制御を織り込んで感光体ドラム１０の
表面がクリーニングされた後、再び残留トナー量検知セ
ンサＳＢＲまたはＳＢＬにより前記基準パッチの検知を
行い、その検知量が前記閾値未満となったときには、前
記ブラシ駆動モータＭＢの回転速度を遅くするように制
御される構成となっている。

【００３９】次に、残留トナー量検知センサＳＢＲまた
はＳＢＬ、及びパッチ濃度検知センサＳＰＴにより検出
された濃度値からブラシによるトナー除去率を求める方
法について説明する。

【００４０】図２はブラシによるトナー除去率の求め方
を説明するための模式図である。図において、Ｔ０は感
光体ドラム１０上に付着したベタ黒パッチ画像を形成す
るトナー、Ｔ１はベタ黒パッチ画像からブラシ１６１に
より除去されたトナー、Ｔ２は感光体ドラム１０上に残
ったトナーを表す。

【００４１】ここでＤ０はトナーＴ０の濃度をパッチ濃
度検知センサＳＰＴにより検出し予め作成しておいた換
算表により算出した付着量を表し、同様に、Ｄ２はトナ
ーＴ２の濃度をパッチ濃度検知センサＳＰＴにより検出
し前記換算表により算出した付着量を表し、Ｄ１はＤ０
とＤ２との差を表すものとする。

【００４２】従って、ブラシ通過によるトナー除去率Ｒ
（％）は、 Ｒ＝（Ｄ１／Ｄ０）×１００、（但し、Ｄ１＝Ｄ０−Ｄ
２） で表される。

【００４３】図３は、ブラシに付与するバイアス電圧の
値、及び、ブラシの感光体ドラムに対する線速度比を変
化させたとき、ブラシによるトナー除去率がどのように
変化するかという実験の結果を示すグラフである。

【００４４】図において、縦軸はブラシによるトナー除
去率、横軸は前記バイアス電圧値を示し、太線Ｒ１及び
●印は前記線速度比が１．１のときの前記バイアス電圧
値とトナー除去率の関係を表し、破線Ｒ２及び■印は線
速度比１．３のとき、一点鎖線Ｒ３及び▲印は線速度比
１．５のとき、細線Ｒ４及び○印は線速度１．７のとき
の両者の関係を表す。

【００４５】図から解るように、トナー除去率は線速度
比が大きい程高く、ブラシに付与するバイアス電圧値が
高い程高くなる。

【００４６】ブラシによるトナー除去率がブレードから
のトナーのすりぬけやブレードの振動及び摩耗への影響
を確認するための実験結果の例を下記に示す。

【００４７】トナー除去率が２２％のとき 環境条件：低温低湿（１０℃、２０％ＲＨ） プリント条件：連続プリント ブラシ繊維の太さ：３デニール ブラシの密度：３１０００本／ｃｍ² ブラシの抵抗値：５．９×１０⁴Ωｃｍ ブラシのバイアス電圧：ＤＣ５００Ｖ 結果：ブレードからのトナーのすりぬけが発生 トナー除去率が２６％のとき 環境条件：低温低湿（１０℃、２０％ＲＨ） プリント条件：連続プリント ブラシ繊維の太さ：２５デニール ブラシの密度：４０００本／ｃｍ² ブラシの抵抗値：９．１×１０⁷Ωｃｍ ブラシのバイアス電圧：なし 結果：ブレードからのトナーのすりぬけが発生 トナー除去率が７０％を超えるとき 環境条件：高温高湿（３０℃、８０％ＲＨ） プリント条件：連続プリント ブラシ繊維の太さ：２５デニール ブラシの密度：４０００本／ｃｍ² ブラシの抵抗値：９．１×１０⁷Ωｃｍ ブラシのバイアス電圧：ＤＣ８００Ｖ 結果：ブレードの振動及び異常摩耗が発生し実験継続不
能 上記の実験により、ブラシによるトナー除去率が３０％
未満ではブレードからのトナーのすりぬけが確認され、
トナー除去率が７０％を超えるとブレードの異常振動及
び異常摩耗が確認された。即ち、ブラシによる残留トナ
ー除去性能を適正に保つには、前記線速度比及び前記バ
イアス電圧値を制御し、トナー除去率が３０〜７０％の
範囲に入るようにすれば良いことが解った。

【００４８】また一方では、外的条件の変化により、感
光体ドラム上の基準パッチの反射濃度が低下した場合に
用いられるだけでなく、 ブラシまたはブレードの劣化等の影響により、トナー
に添加されている外添剤のブレードからすりぬける量が
増加し、当該外添剤の色（多くはシリカであるため白色
系の色）を残留トナー量検知センサが検知したとき、ク
リーニング装置の使用初期における基準パッチの反射濃
度に対し反射濃度値が高くなる場合があり、また、 画像形成装置を長時間使用し感光体ドラム表面に用紙
等による擦過キズが増加すると、ブラシやブレードから
トナーがすりぬけ易くなるにも拘わらず、感光体ドラム
表面の乱反射の割合が増え、感光体ドラムの使用初期に
おける基準パッチの反射濃度に対し反射濃度値が高くな
る場合がある。

【００４９】本発明は、このような場合でも、前記バイ
アス電圧を高めるか、または、前記ブラシの回転速度を
高めることにより、ブラシやブレードからのトナーのす
りぬけを少なくし適正なクリーニング性能を得ることが
できる。

【００５０】

【発明の効果】ブラシを通過してブレードに供給される
トナーの量、またはブラシ及びブレードを通過してブレ
ードに供給されるトナーの量を実際に検知し、それらの
トナー量が予め設定した閾値を超えたとき、ブラシに付
与されるバイアス電圧またはブラシの回転速度を制御す
ることにより、ブラシを通過する残留トナー量を適正な
範囲に収めるという、本発明に係わるクリーニング装置
を有する画像形成装置を用いることにより、ブラシにお
ける適正なトナー除去率を維持し、ブレードでのトナー
のすりぬけや異常振動、異常摩耗等の不具合が生じない
クリーニング装置を有する画像形成装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるクリーニング装置を備える画像形
成装置の構成例を示した断面図。

【図２】ブラシによるトナー除去率の求め方を説明する
ための模式図。

【図３】バイアス電圧の値、及びブラシの感光体ドラム
に対する線速度比を変化させたとき、トナー除去率がど
のように変化するかという実験の結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム（像担持体） １６ クリーニング装置 １６１ ブラシ １６２ ブレード Ａ 露光 ＨＶ バイアス電源 ＭＢ ブラシ駆動モータ Ｒ トナー除去率 ＳＢＬ、ＳＢＲ 残留トナー量検知センサ ＳＰＴ パッチ濃度検知センサ Ｔ０ 感光体ドラム上に付着したベタ黒パッチ画像を形
成するトナー Ｔ１ ベタ黒パッチ画像からブラシにより除去されたト
ナー Ｔ２ 感光体ドラム上に残ったトナー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像が形成される像担持体と、当該
   静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、前記
   像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転
   写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留したトナ
   ーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装
   置において、 前記クリーニング手段は、前記像担持体の表面に残留し
   たトナーを除去する、回転するブラシと、当該ブラシの
   像担持体回転方向下流に設けたブレードとを備えると共
   に、像担持体回転方向における前記ブラシの下流、また
   は前記ブレードの下流に前記像担持体の表面に対向して
   配設された残留トナー量検知センサを備え、 前記ブラシにバイアス電源を接続し、前記残留トナー量
   検知センサにより検知された検知量に応じて、前記バイ
   アス電源のオン／オフ、またはバイアス電圧値を制御す
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 静電潜像が形成される像担持体と、当該
   静電潜像をトナー像として顕像化する現像装置と、前記
   像担持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転
   写する転写手段と、前記像担持体の表面に残留したトナ
   ーを除去するクリーニング手段と、を有する画像形成装
   置において、 前記クリーニング手段は、前記像担持体の表面に残留し
   たトナーを除去する、速度可変で回転するブラシと、当
   該ブラシの像担持体回転方向下流に設けたブレードとを
   備えると共に、像担持体回転方向における前記ブラシの
   下流、または前記ブレードの下流に前記像担持体の表面
   に対向して配設された残留トナー量検知センサを備え、 前記残留トナー量検知センサにより検知された検知量に
   応じて、前記ブラシの回転速度を制御することを特徴と
   する画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記残留トナー量検知センサによる前記
   像担持体表面の残留トナー量の検知は、前記像担持体の
   画像領域外に未転写トナー像として形成された基準パッ
   チが前記ブラシまたは前記ブレードを通過した後の濃度
   を検知することにより行われることを特徴とする請求項
   １または２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記残留トナー量検知センサが検知した
   反射濃度値が、像担持体またはクリーニング手段の使用
   初期のときの反射濃度値より増加したときは、前記バイ
   アス電源のバイアス電圧値を高めるか、または、前記ブ
   ラシの回転速度を高めるように制御されていることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形
   成装置。