JP2008116645A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真方式で採用される、残留トナー等の残留物を除去するクリーニング装置等に関し、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナーを確実に回収する。
【解決手段】２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれは、ブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、回収ロール１５３は、周面１５３ａの電気的抵抗値が、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値以上であってブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真方式で採用される、残留トナー等の残留物を除去するクリーニング装置、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式では、中心軸の周りを所定方向に回転する感光体の表面を帯電器によって帯電し帯電後の感光体表面に露光光を照射することにより感光体表面に静電潜像を形成しその静電潜像を現像器によってトナーで現像して感光体表面にトナー像を形成する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を、所定の被転写面（記録媒体や中間転写体）に転写し最終的に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。

所定の被転写面に転写を終えた感光体表面には、未転写のトナー粒子や、トナー母粒子に外添されていた外添剤粒子など複数種類の異物が残留するため、これらを次のトナー像形成サイクルに先立ってクリーニング手段により除去することが必要になる。

トナー等の残留物を除去するクリーニング方式としては、感光体の中心軸に平行に延びる板状の弾性クリーニングブレードを用いるブレード方式や、感光体の中心軸に平行に延びるロール状のクリーニングブラシ用いるブラシ方式が提案されているが、感光体に弾性クリーニングブレードの先端エッジ部を当接させるブレード方式が簡便であるがゆえに最も広く用いられている。

ところが、ブレード方式では、クリーニングブレードの先端エッジ部を、感光体表面に押し付け、感光体表面を機械的に掻き取る方式であるため、クリーニングを長期間行うと、クリーニングブレードにおける先端エッジ部の摩耗や欠けなどのダメージ劣化や、感光体表面に傷が生じる。特に、近年の高画質化の要求から、小径で真球に近い形状のトナー粒子が用いられるようになってきた現在においては、トナー粒子がクリーニングブレードをすり抜けやすく、先端エッジ部の、感光体表面への押付圧を今まで以上に高めなくてはならず、先端エッジ部のダメージ劣化や感光体表面が傷つくという問題がより顕著になってきている。さらに、このブレード方式では、感光体表面とクリーニングブレードの先端エッジ部との間を、粒径の小さなトナー粒子や外添剤粒子がすり抜けることで潤滑剤の代わりとなるが、特に、高速機において一時に大量の出力が行われる一方で、非画像部が長時間続く場合は、先端エッジ部へトナー粒子や外添剤粒子が供給されないため、潤滑が阻害され先端エッジ部のダメージ劣化が著しく進み、クリーニング性能の低下を招く。
一方、ブラシ方式では、感光体表面の機械的掻き取り力がブレード方式に比べて弱いものの、このためクリーニング性能の経時劣化が抑えられ、特に高速機においては、ブラシ方式はブレード方式に対して有利である。また、このブラシ方式は、ブラシ繊維にトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスを印加することでブラシ繊維にトナー粒子を静電的に吸着させる方式である。このため、小径で真球に近い形状のトナー粒子のクリーニング性についてもブラシ方式は、機械的な掻き取りを行うブレード方式に対して有利である。

ところで、所定の被転写面に転写を終えた感光体表面には、両極性の残留トナー粒子が存在する。このため、電気的作用を利用するブラシ方式では、異なる極性の電圧を印加した２本のクリーニングブラシを用いる技術も提案されているが、２本のクリーニングブラシを用いると、これら２本のクリーニングブラシそれぞれから残留トナー粒子を回収する回収ロールも２本必要になり、装置の大型化と複雑化が懸念される。

そこで、１本の回収ロールを、２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に接するように配備し、その１本の回収ロールに交番電圧を印加することで、本来であれば２本必要な回収ロールを１本ですませる提案がなされている（特許文献１参照）。
特開平４−３３０４８２号公報

しかしながら、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナー粒子を回収しようとしても、クリーニングブラシのブラシ繊維に流れる電流が増大し電源容量が不足したり、ブラシ繊維が焼きついてしまったり、あるいはクリーニングブラシと回収ロールとの間でリーク電流が発生したりするといった不都合が生じ、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナー粒子を確実に回収する技術は、現実には未だ確立されていない。

本発明は上記事情に鑑み、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナーを確実に回収することができるクリーニング装置、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のクリーニング装置は、所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を表面に保持してその表面が循環移動することで、そのトナー像を被転写面に転写する転写領域までそのトナー像を搬送する像保持体の、その被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーをその表面から除去するクリーニング装置において、
上記像保持体の循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に残留トナーを吸着させる２本のクリーニングブラシと、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、その周面に交番電圧が印加されそれら２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれは、上記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
上記回収ロールは、上記周面の電気的抵抗値が、上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であってそのブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とする。

ここにいう被転写面とは、中間転写体の、上記像保持体表面に接する面であってもよいし、あるいは記録媒体の記録面であってもよい。また、上記クリーニングブラシの本数は、２本には限定されず２本以上であればよい。

本発明のクリーニング装置によれば、ブラシ繊維の電気的抵抗と回収ロールの電気的抵抗がともに好適な値に設定されているため、ブラシ繊維に流れる電流の増大や、ブラシ繊維の焼きつき、あるいはリーク電流の発生といった不都合が生じず、残留トナーが１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から確実に回収される。

また、本発明のクリーニング装置において、上記回収ロールが、筒状の導電性基材の表面に厚さが０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の導電性樹脂層を有するものであることが好ましい。

上記回収ロールでは、上記導電性樹脂層の厚さがある程度の厚さであるため、電気的抵抗の電場依存性を抑えることができ、好適な電気的抵抗が得られる。

さらに、本発明のクリーニング装置において、上記回収ロールが、上記周面に周波数５０Ｈｚ未満の交番電圧が印加されるものであることも好ましい。

周波数５０Ｈｚを越える交番電圧では、正極と負極の切換タイミングが速すぎてしまい、２本のクリーニングブラシそれぞれから残留トナーをうまく回収することができない
。

上記目的を達成するための本発明のプロセスカートリッジは、所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を形成し、そのトナー像を、所定の転写領域で被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
表面にトナー像が形成され、形成されたトナー像をその表面に保持してその表面が所定方向に循環移動することでそのトナー像を上記転写領域まで搬送する像保持体と、
上記転写領域よりも上記像保持体の循環移動方向下流側にその循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、上記像保持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーを、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に吸着させる２本のクリーニングブラシと、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、その周面に交番電圧が印加されそれらの２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれは、上記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
上記回収ロールは、上記周面の電気的抵抗値が、上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であってそのブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、表面に所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を保持してその表面が所定方向に循環移動する像保持体のその表面に保持されたトナー像を、所定の転写領域で被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することによりその記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
上記転写領域よりも上記像保持体の循環移動方向下流側にその循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、上記像保持体の、上記被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーを、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に吸着させる２本のクリーニングブラシと、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、その周面に交番電圧が印加されそれら２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
上記２本のクリーニングブラシそれぞれは、上記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
上記回収ロールは、上記周面の電気的抵抗値が、上記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であってそのブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とする。

本発明のプロセスカートリッジも本発明の画像形成装置も、本発明のクリーニング装置の構成と同じ構成を備えており、本発明のクリーニング装置の効果と同様な効果が得られる。

本発明によれば、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナーを確実に回収することができるクリーニング装置、そのクリーニング装置を備えたプロセスカートリッジ、およびそのクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

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。

図１に示す画像形成装置１は、フルカラータンデム方式を採用した画像形成装置であって、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーそれぞれに対応した、４つのトナー像形成ユニットを用いて、中間転写ベルトの送りに同期させて各トナー像形成ユニットでそれぞれの色のトナー像を形成し、それらトナー像を中間媒体としての中間転写ベルト上に重ね合わせ（１次転写）、中間転写ベルト上に重ね合わせたトナー像を記録媒体である用紙に転写（２次転写）し、定着するものである。

図１に示す画像形成装置１は、４つのトナー像形成ユニット１０、４つの１次転写ロール２０、３つの支持ロール３１に支持されて反時計回りの方向に循環移動する半導電性の中間転写ベルト３０、２次転写を行う一括転写装置４０、および未定着トナー像を用紙に定着させる定着装置５０を備えている。

４つのトナー像形成ユニット１０は、中間転写ベルト３０の循環方向に並んで配置されており、各トナー像形成ユニット１０には、時計回りに回転する感光体ドラム１１が配備されている。この感光体ドラム１１は、本発明にいう像保持体の一例に相当するものである。各感光体ドラム１１は、円筒状の導電性支持体の上に、下引層、電荷発生層、電荷輸送層、保護層を積層してなるものであって、保護層の表面は、この感光体ドラム１１の表面に相当する。保護層は、この感光体１１の最表層になる層であって、電荷輸送機能を有する構造単位を持ち、かつ架橋構造を有する樹脂を含有した高強度表面層である。これらの感光体ドラム１１の表面は、中間転写ベルト３０に接している。中間転写ベルト３０が感光体ドラム１１に接する領域には、中間転写ベルト３０を感光体ドラム１１と挟み込むように１次転写ロール２０が配備されており、この領域が１次転写領域である。１次転写ロール２０には１次転写バイアスが印加される。

ここで、図１とともに図２も用いて、本実施形態の画像形成装置の説明をさらに進める。

図２は、図１に示す４つのトナー像形成ユニットのうちの一つのトナー像形成ユニットを図１よりも詳しく示した図である。

図２に示すトナー像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１の他に、帯電器１２、露光器１３、現像器１４、クリーニング装置１５、および除電器１６を備えている。これらの構成部材のうち、感光体ドラム１１、帯電器１２、現像器１４、およびクリーニング装置１５は、一つのカートリッジに内蔵されており、一体的にユニット化されている。これら４つの構成部材１１，１２，１４，１５がユニット化されたカートリッジが、本発明のプロセスカートリッジの一実施形態に相当するが、本発明のプロセスカートリッジは、これら４つの構成部材１１，１２，１４，１５のうち感光体ドラム１１とクリーニング装置１５との２つの構成部材のみがユニット化されたカートリッジであってもよい。図１に示す画像形成装置１では、このプロセスカートリッジが交換自在であり、感光体ドラム１１が寿命に達すると、カートリッジ交換が行われる。なお、この図２には、感光体１１の表面１１ｂになる保護層１１１が模式的に示されている。図２に示す感光体ドラム１１は中心軸１１ａを中心にして回転することで、保護層（感光体ドラム表面１１ｂ）は、中心軸１１ａの周りを循環移動する。

帯電器１２は、非接触帯電方式のコロトロン帯電器である。この帯電器１２には、帯電器制御部１２１による制御のもと、帯電器高圧電源１２２から帯電バイアスが印加される。露光器１３は、感光体ドラム表面１１ｂに向けて、画像情報に基づくレーザ光を照射するものである。現像器１４は、トナー母粒子よりも微粒子の研磨微粒子や潤滑剤微粒子が外添されたトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容体１４１と、現像剤収容体１４１中のトナーを保持して感光体ドラム１１の表面に対向した状態で回転する現像ロール１４２を有する。現像剤収容体１４１に収容された現像剤中のトナーは負極に帯電する負極帯電型のトナーである。また、研磨微粒子はトナー母粒子よりも研磨力が高いシリカを主成分とするものであり、潤滑剤微粒子はステアリン酸亜鉛である。トナーは、現像器１４内で負極性に帯電され、感光体ドラム１１の表面１１ｂに静電的に移行する。

ここで、図２に示すトナー像形成ユニット１０で実施されるトナー像形成サイクルについて簡単に説明する。

図２に示すトナー像形成ユニット１０においてトナー像形成サイクルが行われる際には、矢印Ｒ方向に回転する感光体ドラム表面１１ｂは、まず、帯電器１２によって一様に帯電される。次に、露光器１３によって画像情報に基づくレーザ光が照射され、感光体ドラム表面１１ｂに静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１４によって現像され、感光体ドラム表面１１ｂにはトナー像が形成される。こうして形成されたトナー像は、１次転写領域において感光体ドラム表面１１ｂから、矢印Ｃ方向に移動する中間転写ベルト３０の表面に１次転写バイアスの作用によって転写される。感光体ドラム１１の、１次転写領域を通過した表面１１ｂは、後述するクリーニング装置１５が配備された領域を経由した後、除電器１６によって除電され、一連のトナー像形成サイクルが終了する。こうしたトナー像形成サイクルが各トナー像形成ユニット１０ごとに実施され、各トナー像形成ユニット１０で形成されたトナー像は、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像となる。

また、図１に示す一括転写装置４０は、中間転写ベルト３０のトナー像保持面側に圧接配置された２次転写ロール４１と、中間転写ベルト３０の裏面側に配置されたバックアップロール４２を備えており、これら２つのロール４１，４２で中間転写ベルト３０を挟みこんでいる。これら２つのロール４１，４２の間が２次転写領域になる。

さらに、図１に示す画像形成装置１には、用紙トレイ６０が配備されており、用紙トレイ６０に収容された用紙Ｐは、フィードロール６１によって用紙トレイ６０から送り出され、所定のタイミングで２次転写領域へと送り込まれる。２次転写領域では、中間転写ベルト３０上で１つに重なり合ったトナー像が、送り込まれてきた用紙Ｐ上に転写される。定着装置５０は、加熱機構５１１を有する定着ロール５１、および定着ロール５１に対向するように設けられた圧力ロール５２を備えている。互いに対向する定着ロール５１と圧力ロール５２との間には、２次転写領域を通過した用紙Ｐが搬送されてくる。用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナーは、定着ロール５１の加熱機構５１１により溶融され用紙Ｐに定着する。

また、一括転写装置４０の下流側にはベルトクリーナ７０が設けられており、中間転写ベルト３０上の残留トナーは、このベルトクリーナ７０によって中間転写ベルト３０上から除去される。

一方、図２示す感光体ドラム１１の、１次転写領域を通過した表面１１ｂには、１次転写領域において中間転写ベルト３０表面へ移行することができなかった残留トナーや、その残留トナーに付着していたいわゆる外添剤粒子である研磨剤微粒子や潤滑剤微粒子、さらには、帯電において生じた放電生成物や用紙中に含まれていたタルクなど複数種類の異物が残留している。図１および図２に示すクリーニング装置１５は、これら複数種類の異物を除去するための装置であって、１次転写領域よりも感光体ドラム回転方向下流側であって帯電領域よりも感光体ドラム回転方向上流側の位置に配備されたものである。

図２に示すクリーニング装置１５は、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２と、１本の回収ロール１５３と、１枚のスクレーパ部材１５４を有する。２本のクリーニングブラシ１５１，１５２はいずれも、感光体ドラム１１の中心軸１１ａと平行に延びた回転軸１５１１，１５２１から放射状に延びた導電性のブラシ繊維１５１２，１５２２を有する。これらのクリーニングブラシ１５１，１５２は、感光体ドラム１１の回転方向に並んで配備されており、以下、必要に応じて、感光体ドラム１１の回転方向上流側に配備されたクリーニングブラシを第１クリーニングブラシ１５１と称し、回転方向下流側に配備されたクリーニングブラシを第２クリーニングブラシ１５２と称することにする。いずれのクリーニングブラシ１５１，１５２も、ブラシ繊維１５１２，１５２２の先端が感光体ドラム表面１１ｂおよび１本の回収ロール１５３の周面１５３ａの双方に食い込んだ状態で中心軸１５１１，１５２１を中心にして回転する。いずれのクリーニングブラシ１５１，１５２の回転方向も、感光体ドラム１１と接する領域では感光体ドラム１１の回転方向とは逆方向になる。

２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２はいずれも、ナイロンにカーボンを分散させ、電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下の値になるように調整されたものである。

第１クリーニングブラシ１５１には、現像器１４の現像剤収容体１４１に収納されたトナー粒子の帯電極性とは逆極性の正側の直流バイアスが第１直流電源１５１３から印加されており、第２クリーニングブラシ１５２には、負側の直流バイアスが第２直流電源１５２３から印加されている。感光体ドラム１１の、転写領域を通過した表面１１ｂには両極性の残留トナーが存在しており、負極に帯電した、残留トナー粒子や研磨粒子（負極帯電研磨粒子）は、第１クリーニングブラシ１５１のブラシ繊維１５１２に電気的に引き寄せられるとともにこのブラシ繊維１５１２によって掻き取られる。一方、正極に帯電した、残留トナー粒子や研磨粒子（正極帯電研磨粒子）は、第２クリーニングブラシ１５２のブラシ繊維１５２２に電気的に引き寄せられるとともにこのブラシ繊維１５２２によって掻き取られる。すなわち、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２は、それぞれの回転軸１５１１，１５２１を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２に静電的に残留トナーを吸着させるものである。

クリーニングブラシ１５１，１５２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２に示すクリーニングブラシ１５１，１５２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１５１，１５２のブラシ繊維１５１２，１５２２に移行した残留トナー粒子や研磨粒子は印加バイアスの作用によってそのブラシ繊維１５１２，１５２２に保持される。回収ロール１５３も、感光体ドラム１１の中心軸１１ａと平行に延びた回転軸１５３１を中心にして回転するものである。すなわち、図２に示す１本の回収ロール１５３は、その周面１５３ａを２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２双方に接した状態で回転するものである。回収ロール１７２の回転方向は、いずれのクリーニングブラシ１５１，１５２と接する領域でもクリーニングブラシ１５１，１５２の回転方向とは逆方向になる。図２に示す回収ロール１５３は、筒状の導電性基材であるアルミニウム基材１５３２の表面にフェノール樹脂層１５３３を設けたものである。フェノール樹脂層１５３３には、回収ロール周面１５３ａの電気的抵抗値が、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値以上であってそのブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値になるように、カーボンが分散されている。したがって、１ｋＶのバイアスを印加した際に、図２に示す回収ロール周面１５３ａがとり得る電気的抵抗値は１０^４Ω以上１０^８Ω未満になる。なお、回収ロール周面１５３ａの電気的抵抗値は、ブラシ繊維１５１２，１５２２の電気的抵抗値の１０倍未満の電気的抵抗値であることがより好ましい。この回収ロール１５３の周面１５３ａには、第１クリーニングブラシ１５１に印加される正側の直流バイアスよりも高い正電圧と第２クリーニングブラシ１５２に印加される負側の直流バイアスよりも低い負電圧とをピーク トゥ ピークとする交番電圧が交流電源１５３４から印加され、１本の回収ロール１５３は、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれのブラシ繊維１５１２，１５２２に保持された残留トナー粒子や研磨粒子を電気的に回収する。

回収ロール周面１５３２に印加する交番電圧は、周波数が５０Ｈｚを越える交番電圧であると正極と負極の切換タイミングが速すぎてしまい、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２それぞれから残留トナー粒子等をうまく回収することができないことから、周波数５０Ｈｚ未満の正弦波あるいは矩形波の交番電圧である。また、従来では、回収ロールとして、アルミニウム基材の表面に、硬質アルマイトにフッ素樹脂を含浸させた皮膜を設けたもの（タフラム（登録商標）処理を施したもの）を用いているが、この皮膜の抵抗や厚さを調整することは困難である。本実施形態のような高い電圧がかかるケースではリークが発生しこの皮膜を用いることができない。そこでカーボンを内添したフェノール樹脂ロールを使用する。カーボンを内添した導電性樹脂は、抵抗の電場依存性が大きい。このため本実施形態の構成で良好なトナー除去性能を得るためには、樹脂層の厚みと抵抗を好適なものする必要がある。樹脂ロールの抵抗値は添加するカーボン量により調整でき、樹脂層の厚さは適宜調整できるが製造性の観点からは、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。導電性金属の上に樹脂層を形成する際に、あまり樹脂層が薄いと成型時にわれ（ひびわれ）が発生しやすい等の問題があるからである。ここでは、フェノール樹脂層１５３３の厚さを０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の厚さにしている。こうすることで、電気的抵抗の電場依存性を抑えることができ、好適な電気的抵抗を得ることができる。

スクレーパ部材１５４は、回収ロール１５３によって回収された残留トナー粒子等を回収ロール１５３から掻き落とす。スクレーパ部材１５４によって掻き落とされた残留トナー粒子等は、クリーニング装置１５の外まで搬送される。

なお、第１クリーニングブラシ１５１よりも、感光体ドラム回転方向上流側にクリーニング補助部材を設けてもよい。このクリーニング補助部材は、感光体ドラム１１の中心軸１１ａの延在方向に延びた保持部材に、太さが１０μｍ以下の多数の微細繊維を保持させたものであることが好ましい。多数の微細繊維は、感光体ドラム表面１１ｂに接したものであり、クリーニング補助部材の、感光体ドラム表面１１ｂに接した面は、これら多数の微細繊維によってポーラス状になっている。このようなクリーニング補助部材を配置することで、残留トナー粒子や残留研磨粒子が、クリーニング補助部材の微細繊維によって一旦保持され、研磨効果を発揮する。感光体ドラム表面１１ｂに付着した放電生成物等の付着物や、放電に伴う感光体ドラム１１の表面劣化層は、微細繊維に保持された残留トナー粒子や残留研磨粒子によって感光体ドラム表面１１ｂから効果的に掻き取られる。感光体ドラム表面１１ａから掻き取られた放電生成物等は、微細繊維に捕捉された残留トナー粒子に付着する。残留トナー粒子は、微細繊維に保持されてはいるものの、新たな残留トナー粒子がクリーニング補助部材に運ばれてくると、微細繊維に保持されている残留トナー粒子と、新たに運ばれてきた感光体ドラム表面１１ｂ上の残留トナー粒子との間で入れ替わりが起こり、感光体ドラム表面１１ｂへ戻り、最終的には、２本のクリーニングブラシ１５１，１５２によって感光体ドラム表面１１ｂから除去される。

続いて、各種の実験を行ったので、これらの実験について説明する。
（実験例１）
実験機として、図１に示す画像形成装置の基本的構成と同じ基本的構成の画像形成装置を用いた。すなわち、２本のクリーニングブラシと１本の回収ロールを有するクリーニング装置が配備された画像形成装置を用いた。この実験では、２本のクリーニングブラシそれぞれにおいて、ブラシ繊維の電気的抵抗値を変えて実験を行った。ここで用いた２本のクリーニングブラシのブラシ繊維はいずれも、ナイロンブラシを基材とするものであり、ブラシ繊維の電気的抵抗値の調整は、ナイロンブラシに添加するカーボンの量を調整することで行った。また、回収ロールについても、その周面の電気的抵抗値を変えて実験を行った。回収ロールの周面は、厚さが０．５ｍｍのフェノール樹脂層によって形成されており、その周面の電気的抵抗値の調整は、フェノール樹脂に添加するカーボンの量を調整することで行った。

共通する実験条件は、上流側の第１クリーニングブラシには＋３００Ｖの直流バイアスを印加し、下流側の第２クリーニングブラシには、−３００Ｖの直流バイアスを印加した。また、回収ロールの周面には、ピーク トゥ ピークが±７００Ｖであり、デューティ比が負側で７５％になる周波数１０Ｈｚの矩形波の交流電圧を印加した。スクレーパ部材は、厚さが０．０８ｍｍのＳＵＳ材からなるものを用い、回収ロールとの干渉量は１．２ｍｍに設定した。また、トナーは、Ｄｏｃｕ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｏｌｏｒ ５００トナーの一部変更品（重合法により生成したトナー）を用いた。このトナーの平均形状指数は１３２であった。トナーに添加した外添剤としては、帯電制御剤としてシリカを用い、クリーニング助剤としてはチタニアを用い、転写助剤としてはアルミナを用いた。帯電器には、非接触帯電方式のスコロトロン帯電器を用い、帯電バイアスは直流−８００μＡの定電流制御のもとで印加した。

ここでの実験では、Ａ４用紙の長手方向に２００ｍｍのベタ画像がのったチャートをテストチャートとして、温度２８℃、湿度８５％の環境下で、１００枚連続で画像形成を行った。結果を表１に示す。

上記表１において、○印もしくは×印が記されている欄には、その欄の左側に示す電気的抵抗値（Ω）のブラシ繊維をそれぞれ有する２本のクリーニングブラシとその欄の上方に示す電気的抵抗値（Ω）の回収ロールとを組み合わせたクリーニング装置を用いた実験結果が示されている。この表１に示す電気的抵抗値は１ｋＶのバイアスを印加した際の電気的抵抗値の値である。表１中の○印は、１００枚中１枚のプリントにもクリーニング不良による画質欠陥が生じなかったことを表し、×印は１００枚中３０枚以上のプリントにクリーニング不良による実使用上問題になる画質欠陥が生じたことを表す。

表１に示す結果より、１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から残留トナーを確実に回収するには、２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下の値であり、回収ロール周面の電気的抵抗値が、２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であってそのブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であることが必要になることが確認された。すなわち、クリーニングブラシのブラシ繊維の電気的抵抗と回収ロールの電気的抵抗とが好適な値に設定されていないと、ブラシ繊維に流れる電流の増大や、ブラシ繊維の焼きつき、あるいはリーク電流の発生といった不都合が生じてしまうが、本発明のクリーニング装置によれば、ブラシ繊維の電気的抵抗と回収ロールの電気的抵抗がともに好適な値に設定されているため、上記不都合が生じず、残留トナーが１本の回収ロールで２本のクリーニングブラシ双方から確実に回収されることが確認された。
（実験例２）
実験機として実験例１で用いた画像形成装置を用いて、以下の実験を行った。

ここでの実験では、回収ロールの周面を形成するフェノール樹脂層の厚さを変えて実験を行った。また、周面の電気的抵抗値が異なる回収ロールを用いて２回の実験を行った。１回目の実験では、周面の電気的抵抗値が１ｋＶのバイアスを印加した際に１０^５Ωになる回収ロールを用い、２回目の実験では、１０^６Ωになる回収ロールを用いた。さらに、２回の実験とも、上流側の第１クリーニングブラシおよび下流側の第２クリーニングブラシには、ブラシ繊維の電気的抵抗値が１ｋＶのバイアスを印加した際に１０^５Ωになるものを用いた。なお、その他の実験条件は実験例１と同じである。

この実験例２でも、実験例１と同じく、Ａ４用紙の長手方向に２００ｍｍのベタ画像がのったチャートをテストチャートとして、温度２８℃、湿度８５％の環境下で、１００枚連続で画像形成を行った。結果を表２に示す。

上記表２中の◎印は、１００枚中１枚のプリントにもクリーニング不良による画質欠陥が生じなかったことを表し、○印は、１００枚中３０枚未満のプリントに実使用上問題ない微小な黒点が生じていたことを表し、△印は、１００枚中３０枚以上のプリントに実使用上問題ない微小な黒点が生じていたことを表す。

表２に示す結果より、回収ロールの周面を形成するフェノール樹脂層の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．６ｍｍ以下であることがより好ましいことがわかる。
（実験例３）
実験機として実験例１で用いた画像形成装置を用いて、以下の実験を行った。

この実験例３では、回収ロール周面に印加する交番電圧の周波数を変えて実験を行った。上流側の第１クリーニングブラシおよび下流側の第２クリーニングブラシには、ブラシ繊維の電気的抵抗値が１ｋＶのバイアスを印加した際に１０^５Ωになるものを用いた。また、回収ロールには、厚さが０．４ｍｍのフェノール樹脂層を有し、周面の電気的抵抗値が１ｋＶのバイアスを印加した際に１０^６Ωになるものを用いた。なお、その他の実験条件は実験例１と同じである。

ここでも、実験例１と同じく、Ａ４用紙の長手方向に２００ｍｍのベタ画像がのったチャートをテストチャートとして、温度２８℃、湿度８５％の環境下で、１００枚連続で画像形成を行った。結果を表３に示す。

上記表３中の◎印は、１００枚中１枚のプリントにもクリーニング不良による画質欠陥が生じなかったことを表し、○印は、１００枚中３０枚未満のプリントにクリーニング不良による実使用上問題ない画質欠陥が生じていたことを表し、△印は、１００枚中３０枚以上のプリントにクリーニング不良による実使用上問題ない画質欠陥が生じていたことを表す。

表３に示す結果より、回収ロール周面に印加する交番電圧の周波数は、５０Ｈｚ以下であることが好ましく、３０Ｈｚ以下であることがより好ましいことがわかる。

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１に示す４つのトナー像形成ユニットのうちの一つのトナー像形成ユニットを図１よりも詳しく示した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ トナー像形成ユニット
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器
１３ 露光器
１４ 現像器
１５ クリーニング装置
１５１ 第１クリーニングブラシ
１５１１ 回転軸
１５１２ ブラシ繊維
１５２ 第２クリーニングブラシ
１５２１ 回転軸
１５２２ ブラシ繊維
１５３ 回収ロール
１５３ａ 周面
１５３３ フェノール樹脂層
１６ 除電器
２０ １次転写ロール
３０ 中間転写ベルト
４０ 一括転写装置
５０ 定着装置
６０ 用紙トレイ
７０ ベルトクリーナ

Claims (3)

1. 所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を表面に保持して該表面が循環移動することで、該トナー像を被転写面に転写する転写領域まで該トナー像を搬送する像保持体の、該被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーを該表面から除去するクリーニング装置において、
   前記像保持体の循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に残留トナーを吸着させる２本のクリーニングブラシと、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、該周面に交番電圧が印加され該２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれは、前記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
   前記回収ロールは、前記周面の電気的抵抗値が、前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であって該ブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とするクリーニング装置。
2. 所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を形成し、該トナー像を、所定の転写領域で被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジにおいて、
   表面にトナー像が形成され、形成されたトナー像を該表面に保持して該表面が所定方向に循環移動することで該トナー像を前記転写領域まで搬送する像保持体と、
   前記転写領域よりも前記像保持体の循環移動方向下流側に該循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、前記像保持体の、前記被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーを、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に吸着させる２本のクリーニングブラシと、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、該周面に交番電圧が印加され該２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれは、前記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
   前記回収ロールは、前記周面の電気的抵抗値が、前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であって該ブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
3. 表面に所定の帯電極性を有するトナーからなるトナー像を保持して該表面が所定方向に循環移動する像保持体の該表面に保持されたトナー像を、所定の転写領域で被転写面に転写し最終的に記録媒体上に定着することにより該記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記転写領域よりも前記像保持体の循環移動方向下流側に該循環移動方向に並んで配備され、それぞれが回転軸から放射状に延びるブラシ繊維を有し、一方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されるとともに他方のブラシ繊維にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加され、前記像保持体の、前記被転写面にトナー像が転写された後の表面に残留した残留トナーを、それぞれの回転軸を中心にして回転しながら印加されたバイアスの作用によってそれぞれのブラシ繊維に静電的に吸着させる２本のクリーニングブラシと、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維双方に周面が接した状態で回転し、該周面に交番電圧が印加され該２本のクリーニングブラシから残留トナーを回収する回収ロールとを備え、
   前記２本のクリーニングブラシそれぞれは、前記ブラシ繊維の電気的抵抗値が、１ｋＶのバイアスを印加した際には１０^４Ω以上１０^６Ω以下になるものであり、
   前記回収ロールは、前記周面の電気的抵抗値が、前記２本のクリーニングブラシそれぞれのブラシ繊維の電気的抵抗値以上であって該ブラシ繊維の電気的抵抗値の１００倍未満の電気的抵抗値であるものであることを特徴とする画像形成装置。

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