JP2008129066A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーナーシステムにおいて、簡易な構成で帯電補助ブラシのトナー詰まりを抑制しながら、ドラムの融着を防止できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 クリーナーシステムの画像形成装置において、画像形成中に、ファーブラシの回転速度を前記像担持体の回転速度よりも遅く制御するとともに、非画像形成中に、前記ファーブラシの回転速度を画像形成時よりも早くすることで前記ファーブラシ中のトナーを吐き出すモードが実行可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は像担持体上に形成されたトナーを記録材に転写する画像形成装置に関するものであり、例えば電子写真方式の画像形成装置などに好適に応用し得る。

昨今、複写機、プリンター、Ｆａｘといった出力端末をすべてかね備えた複合機が市場で受け入れられるようになってきている。このような出力端末として電子写真方式の画像形成装置が広く用いられてきているが、機械の高速化に伴い本体寿命を伸ばすことが望まれている。また、エコロジーの観点から廃棄物をなくす、すなわち消耗品を減らすこと、消耗品の寿命を延ばすこと、信頼性を上げることも合わせて求められている。

そこで、残留トナーを充分に除去することが可能で、かつ、感光体の削れ寿命を延ばすことが出来るシステムとして、「クリーナレスシステム」が採用されてきている。これは、クリーニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像同時回収」で感光体上から除去・回収し再利用するものである。現像同時回収は、転写後の感光体上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時回収するものである。即ち、次の現像工程過程時において、現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋによって、トナーで現像されるべきではない感光体面部分上（非画像部）に存在する転写残トナーは現像装置に回収する方法である。

この方法によれば、カウンターブレード等の感光体に対して摺擦する部材が減ることになり、感光体の削れ寿命は飛躍的に良化させることが可能になり、コストの低減にも役立つ。このようなクリーナレスシステムでは、転写残トナーの帯電極性を制御するため、１次転写手段の下流に、帯電補助ブラシを用いる。帯電補助ブラシは、導電性を有す繊維で構成され、１次転写手段と帯電手段の間に設けられ、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加される。また、トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するブラシよりも感光体の回転方向上流側でかつ１次転写部よりも下流側に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加する導電性を有す繊維で構成されたブラシを設ける構成も広く用いられている。

しかし、こういったクリーナレスシステムにおいて、帯電補助ブラシへトナーが詰まるといった課題があった。とブラシから感光体ドラムへの電流量が減少する。例えば、紙詰まり発生時やトナー消費量の多い画像を形成した際など、感光体上に多量の転写残トナーが発生した場合、ブラシにトナーが詰まりやすく感光体への電流量の減少が顕著である。特に、下流ブラシの電流量が減少すると、トナーの帯電極性制御が上手くいかず帯電極性が反転しているトナーが感光体ドラム上に多く残留したり、帯電ローラにおける帯電が不均一になって、かぶり・砂地などの画像不良が発生するなど大きな影響を受ける。

下流ブラシとしてトナーが詰まりにくいファーブラシを用いる構成が考えられるが、ファーブラシを用いたとしても環境条件や耐久劣化などによりトナーが詰まっていってしまう場合には、トナーをファーブラシから吐き出す方法が必要となる。そこで、通常の画像形成時とは逆極性のバイアスを印加し、ブラシに詰まったトナーを除去する方法がある。（例えば、特許文献１参照）
特開平１１−７２９９５号公報

しかしながら、特許文献１のようなバイアスを印加することでトナーを吐き出す方法では、耐久が進むにつれて次第にトナー吐き出しきれなくなる場合がある。

これは、耐久初期ではブラシの先端付近に溜まっていたトナーが、耐久が進むにつれ、より根元近くに入り込んできます。ブラシの先端付近のトナーはバイアスで吐き出ますが、根元近くに入り込む程高いバイアスをかけないと吐き出にくい傾向があると考えられる。ブラシの耐圧にも限界があるため、耐久が進むと吐き出しきれなくなってしまう問題があった。また、このようなクリーナーシステムはドラム表面にトナーが付着し、融着するフィルミングという現象が生じやすい。この現象が発生すると、ドラム上に潜像をうまく形成できなくなり、画像不良が生じてしまう。これは、クリーナーシステムはクリーニング手段がないため、ドラム表面に付着したトナーを効果的に除去できないからである。

そこで、本発明の目的は、クリーナーシステムにおいて、簡易な構成で帯電補助ブラシのトナー詰まりを抑制しながら、ドラムの融着を防止できる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。上記課題を解決するための本発明の特徴的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体上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にて現像すると共に前記像担持体上の残トナーを回収する現像手段と、前記像担持体上に現像されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段よりも前記像担持体回転方向下流側かつ前記帯電手段よりも上流側で前記像担持体に接触し、前記転写手段にて転写されずに残留する前記像担持体上のトナーに電荷を付与する回転可能なファーブラシと、画像形成中に、前記ファーブラシの回転速度を前記像担持体の回転速度よりも遅く制御する制御手段と、非画像形成中の少なくとも一部の期間において、前記ファーブラシの回転速度を画像形成時よりも早くすることで前記ファーブラシ中のトナーを吐き出すモードを実行可能な実行手段と、を有することを特徴とする。

クリーナーシステムにおいて、簡易な構成で帯電補助ブラシのトナー詰まりを抑制しながら、ドラムの融着を防止できる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

（１）画像形成装置
図３は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタである。画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、用紙、ＯＨＰシート、布などにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。画像形成装置１００は、複数個のプロセスカートリッジ８を有し、各プロセスカートリッジ８により、一旦、中間転写体９１に連続的にトナー像を多重転写する。その後転写材Ｐに一括転写することによりフルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン）の画像形成装置である。プロセスカートリッジ８は、中間転写ベルト９１の移動方向において直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に４個配置されている。

本実施例では、複数の像形成手段たるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、使用する現像剤の色が異なる他は同一の構成とされる。このため、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略し、総括的に説明する。例えば、４色フルカラー画像を形成する場合の全体動作を説明すると、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。この信号に応じて、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにおいて各色のトナー像の形成が行われる。

各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋでは、像担持体として導電性支持体上に有機物質の感光層を持つ電子写真感光体（感光ドラム）１を帯電手段２によって帯電させる。その一様帯電面を露光手段３によって走査露光することで感光ドラム１上に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段４によって現像剤であるトナーを供給することによりトナー像を形成する。各感光ドラム１に形成された各色のトナー像は、移動する中間転写体（第２の像担持体）としての中間転写ベルト９１上に順次重ね合わせて転写される。そして、中間転写ベルト９１上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト９１と２次転写手段としての２次転写ローラ１０とが対向する２次転写部に搬送されてきた転写材Ｐ上に一括転写される。次いで、転写材Ｐは定着手段１２に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後、機外に排出される。

以下、図４を参照して、画像形成装置１００の各要素について、順次より詳しく説明する。
画像形成装置１００は、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１を有する。本実施例では、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムであり、外径は３０ｍｍである。この感光ドラムは、画像形成時には、中心支軸を中心に１３０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって図中矢示の反時計方向に回転駆動される。

（ａ）帯電手段
本実施例では、画像形成装置１００の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各プロセスカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋにおける帯電手段として、接触帯電器である帯電ローラ２を有する。帯電ローラ２に所定の条件の電圧を印加することで、感光ドラム１を一様に負極性に帯電させる。帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであり、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表面層２ｄとを下から順次に積層した３層構成とした。下層２ｂは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃは帯電ローラ２全体として均一な抵抗を得るための抵抗層であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホールなどの欠陥があってもリークが発生するのを防止するために設けている保護層である。

本実施例の帯電ロ一ラ２は、芯金２ａとして直径６ｍｍのステンレス丸棒を用い、表層としてフッ素樹脂にカーボンを分散させており、ローラとしての外径は１４ｍｍ、ローラ抵抗は１０^４Ω〜１０^７Ωとした。帯電ロ一ラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に、押圧ばねによって感光ドラム１方向に付勢して、感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。又、帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転に従動して回転する。そして、電圧印加手段としての電源２０から、直流電圧に所定周波数の交流電圧を重畳した所定の振動電圧（帯電バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が、芯金２ａを介して帯電ローラ２に印加され、回転する感光ドラム１の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２と感光ドラムの接触部が帯電部ａである。本実施例では、帯電ローラ２に印加する帯電バイアス電圧は、−５００Ｖの直流電圧と、周波数＝１２７０Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、正弦波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。このとき、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗部電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。

本実施例では、帯電ローラクリーニング部材２ｆは、可撓性を持つクリーニングフィルムである。このクリーニングフィルム２ｆは、帯電ローラ２の長手方向に対し平行に配置され、且つ、同長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形成するよう配置されている。支持部材２ｇが、画像形成装置１００の駆動モーターによりギア列を介して駆動され、長手方向に一定量の往復運動をすることで、帯電ローラ２の表層２ｄがクリーニングフィルム２ｆで摺擦される。これにより、帯電ローラ２の表層２ｄの付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除去がなされる。感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理された後、画像露光手段による画像露光Ｌを受ける。これにより、目的のカラー画像の各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋに対応した色成分の静電潜像が形成される。画像露光手段は、カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系などである。

（ｂ）潜像形成手段
本実施例では潜像形成手段（露光手段）として、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナ３を用いた。レーザビームスキャナ３は、画像読み取り装置（図示せず）などのホスト装置から画像形成装置１００側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面をレーザ走査露光（イメージ露光）する。このレーザ走査露光により、感光ドラム１面のレーザ光Ｌで照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム１面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施例では、露光部電位Ｖｌを−１５０Ｖとした。感光ドラム１における画像露光Ｌの照射位置が露光部ｂである。

（ｃ）現像手段
次いで、その感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器４でトナーにより現像される。本実施例において、現像器４は２成分接触現像器（２成分磁気ブラシ現像器）である。現像器４は、現像容器（現像器本体）４０、内部に固定配置されたマグネットローラを有する現像剤担持体としての現像スリーブ４１、現像剤規制部材としての現像剤規制ブレード４２を有する。また、現像容器４０に収容した主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）との混合物である二成分現像剤（現像剤）４６、現像容器４０内の底部側に配設した現像剤攪拌部材４３、４４などを具備する。現像スリーブ４１は、その外周面の一部を外部に露呈させて現像容器４０内に回転可能に配設されている。

現像スリーブ４１には、所定間隙を有して現像剤規制ブレード４２が対向されており、現像スリーブ４１の図中矢印方向の回転に伴い、現像スリーブ４１上に現像剤薄層を形成する。本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との最近接距離（ＳＤｇａｐ）を３５０μｍに保たせて感光ドラム１に近接させて対向配設した。感光ドラム１と現像スリーブ４１との対向部が現像部ｃである。又、現像スリーブ４１は現像部ｃにおいて感光ドラム１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、現像部ｃにおいて感光ドラム１の面に対して接触して、感光ドラム１を適度に摺擦する。現像スリーブ４１には電圧印加手段としての電源（図示せず）から所定の現像バイアス電圧が印加される。本実施例では、現像スリーブ４１に印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−５００ＶのＶｄｃと、１８００Ｖｐｐ、周波数＝１２７０ＨｚのＶａｃとを重畳した振動電圧である。

而して、回転する現像スリーブ４１上に薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現像剤４６中のトナーが、現像バイアス電圧による電界によって感光ドラム１に形成された静電潜像に対応して選択的に付着する。こうすることで、静電潜像がトナー像として現像される。本実施例では、感光ドラム１上の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。現像部ｃを通過した現像スリーブ４１上の現像剤薄層は、引き続く現像スリーブ４１の回転に伴い現像容器４０内の現像剤溜り部に戻される。更に、現像器４内には、現像剤攪拌部材としての撹拌スクリュー４３、４４が設けられている。攪拌スクリュー４３、４４は、現像スリーブ４１の回転と同期して回転し、補給されたトナーをキャリアと攪拌・混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。又、攪拌スクリュー４３、４４は、それぞれ長手方向において反対方向に現像剤４６を搬送し、現像剤４６を現像スリーブ４１に供給する。又、攪拌スクリュー４３、４４は、現像工程によりトナー濃度（現像剤中のトナーの割合）の薄くなった現像剤４６をトナー補給部に搬送し、現像剤４６を現像容器４０内で循環させる機能を有する。

現像器４のスクリュー４４の上流側壁面には、現像剤４６の透磁率変化を検出して現像剤４６中のトナー濃度を検知するセンサー４５が設けられており、現像剤４６の循環方向においてセンサー４５のやや下流側にトナー補給開口４７が設けられている。現像動作を行った後に、現像剤４６はセンサー４５部に運ばれ、ここでトナー濃度が検知される。その検知結果に応じて、適宜、現像器４に接続された現像剤補給容器（トナー補給ユニット）５が備えるスクリュー５１の回転により、トナー補給ユニット５から現像器４のトナー補給開口４７を通してトナー補給が行われる。こうして、現像剤４６中のトナー濃度を一定に維持される。補給されたトナーは攪拌スクリュー４４により搬送され、キャリアと混ざり合い、適度な帯電電荷を付与された後に、現像スリーブ４１の近傍に運ばれ、現像スリーブ４１上で薄層形成され現像に供される。本実施では、トナーとして、平均粒径５．５μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ＾３、平均粒径３５μｍの磁性キャリアを用いた。又、トナーとキャリアを重量比６：９４で混合したものを現像剤として用いた。

（ｄ）転写手段
各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの各感光ドラム１に対向するように、転写手段としての中間転写ユニット９が設けられている。中間転写ユニット９では、中間転写体（第２の像担持体）としての無端状の中間転写ベルト９１が、駆動ローラ９４、テンションローラ９５及び２次転写対向ローラ９６に所定の張力を持って掛け渡されており、図中矢印の方向に移動する。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト９１との対向部である１次転写ニップ部（転写部）ｄへ進入する。転写部ｄでは、中間転写ベルト９１の裏側に、１次転写手段としての１次転写ローラ９２が当接されている。１次転写ローラ９２には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで独立に１次転写バイアス電圧を印加可能とするため、それぞれ電圧印加手段としての１次転写バイアス電源９３が接続されている。

中間転写ベルト９１には、先ず、１色目（イエロー）の画像形成部ＰＹで、上述の動作により感光ドラム１に形成されたイエローのトナー像を転写する。次いで同様の工程を経た各色に対応する感光ドラム１より、順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋで多重転写する。本実施例においては、露光部（露光部電位Ｖｌ：−１５０Ｖ）に転移されたトナーに対する転写効率を考慮し、一次転写バイアス電圧として、１色目〜４色目まですべて＋３５０Ｖの電圧を印加した。中間転写ベルト９１上で形成された４色フルカラー画像は、次いで２次転写手段としての２次転写ローラ１０により、転写材送給手段（図示せず）から供給され、所定のタイミングで搬送手段としての給紙ローラ１２から送られてきた転写材Ｐに一括転写される。

又、中間転写ベルト９１上に残留する２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１が備えるクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１ａによってクリーニングされ、次の作像工程に備える。中間転写ベルト９１の材料としては、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトが望ましいが、もちろんトナーの飛び散りや中抜けなどの良化など画像向上性を意識して、弾性層を有する中間転写ベルトを用いても良い。本実施例では、ＰＩ（ポリイミド）にカーボン分散し、体積抵抗率を１０＾８Ωｃｍオーダーに制御した樹脂ベルトを用いた。その厚さは８０μｍ、長手方向３２０ｍｍ、全周は９００ｍｍである。又、一次転写ローラ９２としては、導電性スポンジからなるものを用いた。その抵抗は１０＾６Ω以下、外径は１６ｍｍ、長手長さは３１５ｍｍとした。

（ｅ）定着手段
トナー像が転写された転写材Ｐは、次いで定着手段としてのローラ定着器１２に搬送され、ここで熱、圧力によってトナー像が転写材Ｐに溶融定着される。その後、転写材Ｐは機外に排出されカラープリント画像が得られる。

（ｆ）補助帯電手段
一般的に、転写部ｄで記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、反転トナーや帯電量が適切でないトナーが混在している。そこで、本実施例では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋには、補助帯電手段としての下流ブラシ６、上流ブラシ７を設け、転写残トナーに適切な電荷が付与できるように調整している。下流ブラシ６、上流ブラシ７はそれぞれ、１次転写ローラ９２よりも感光ドラム１の回転方向下流側で、かつ帯電ローラ２よりも感光ドラム１の回転方向上流側に配置され、それぞれ感光ドラム１に当接されている。

本実施例では、上流ブラシ７により感光ドラム１を除電し、次いで下流ブラシ６で転写残トナーを正規極性に帯電処理する。（１次転写後に２本のブラシを設けた場合、１次転写部に近いブラシを上流ブラシ、帯電器に近いブラシを下流ブラシと呼称する。）これにより、帯電ローラ２への転写残トナーの付着防止を効果的に成すと共に、現像装置４での転写残トナーの除去・回収を完全に行うことができる。そのため、転写残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。

上流ブラシ７は電極板７２にブラシ部７１を具備させてなるデッキブラシである。ブラシ部７１を構成する繊維として、繊度２ｄ、密度２３０ｋＦ／ｉｎｃｈ＾２、原糸抵抗１０＾７Ω、パイル長５ｍｍで構成されているナイロンを用いた。ブラシ部７１を感光ドラム１面に当接させ、感光ドラム１の長手方向（表面移動方向に略直交する方向）に対して略平行に、固定支持して配設しており、感光ドラム１との当接ニップ部幅は５ｍｍとした。上流ブラシに印加するバイアスとしては、本実施例では印加バイアスをＤＣ成分−５００Ｖ、ＡＣ成分±１００Ｖとした。

下流ブラシ６は、φ６ｍｍのＳＵＳ製の軸にブラシを巻きつけたものである。この下流ブラシは図示しない駆動部により、０ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓの間の任意の値の周速度で回転することが可能である。ファーブラシの固定方法や、ファーブラシの形状、感光体ドラムの形状によってファーブラシを均一に当接できる周速度は決まるため、あまり早すぎる構成にはできない。本実施例の構成では、５００ｍｍ／ｓ程度が上限であった。ブラシ部６１を構成する繊維として、繊度２ｄ、密度４３０ｋＦ／ｉｎｃｈ＾２、原糸抵抗１０＾７Ω、パイル長２．５ｍｍで構成されているナイロンを用いた。ブラシ部６１を感光ドラム１に１．０ｍｍ侵入当接させて配設している。本実施例では印加バイアスをＤＣ成分−９５０Ｖとしている。補助帯電手段としてのファーブラシ（下流ブラシ）６は、感光体ドラム表面上に残留する外添剤やトナーを一度感光体ドラム上から除去する役割をになっている。このため、ファーブラシ６は感光体ドラムの周速度の０％〜７５％程度の速度で順方向回転当接させている。これは、ファーブラシの周速度は遅い方が、付着物の除去能力は向上する傾向があるからである。このメカニズムの詳細は不明だが、実験結果からファーブラシのドラムに対する周速比が高くなるにつれて、ドラム上に付着するトナー（フィルミング）が発生しやすくなることがわかった。本実施例では、図示しない制御手段によって、通常画像形成時（非吐き出しモード時）のファーブラシの周速度は６０ｍｍ／ｓに回転制御している。

（２）補助帯電ブラシのトナー吐き出しモード
我々は検討により、感光体ドラムの周速度よりもファーブラシの周速度が早い場合、ファーブラシに詰まったトナーが感光体ドラム上に吐き出されることを明らかにした。図１は、ファーブラシの周速度と感光体ドラムの周速度の差ごとに回転時間によるトナー吐出し量の違いを示したものである。（プラスがファーブラシの周速度が感光ドラムよりも大きい。）これを見ると、ファーブラシの周速度が感光体ドラムの周速度と等速以下の場合、ファーブラシからトナーの吐き出しはほとんどないが、感光体ドラムの周速度よりも大きくなるにつれ吐き出される量は増える傾向があることがわかる。また、吐き出される量に対してファーブラシに印加するバイアスは、ほぼ感度が無く、主に力学的な作用で吐き出されていると考えられた。

図２に想定されるメカニズムを示す。ブラシに付着したトナーやブラシとブラシの間に挟まったトナーは、ファーブラシの周速度よりも感光体ドラムの周速度が小さい場合には、ブラシに留まったまま回転していく。（図２（ｉ））しかし、ファーブラシの周速度よりも感光体ドラムの周速度が大きい場合、ブラシの先端が感光体ドラムの表面に引っ張られた後、元に戻ろうとする力が働き、上記のトナーはブラシから吐き出される。（図２（ｉｉ））
一方、常時ファーブラシの周速度を感光体ドラムの周速度よりも大きくすると、別の弊害が発生する。クリーナーレスの構成をとった電子写真方式の画像形成装置の場合、感光体ドラム表面を摺擦する部材が無いため、外添剤やトナーが付着し画像不良を発生させることがある。これらの付着物を除去するためには、ファーブラシは感光体ドラムの周速度の０％〜７５％程度の速度で順方向回転当接させる。ファーブラシの周速度は遅い方が、付着物の除去能力は向上する傾向がある。

そこで、前多回転時や通常画像形成時にはファーブラシの周速度は感光体ドラムの周速度の０％〜７５％程度にすることが望ましい。

そこで、ファーブラシの周速度を状況に応じて変化させることが出来る機構を設けている。普段は感光体ドラムの周速度の０％〜７５％程度の周速度でファーブラシを回転させ、前多回転や後回転、あるいは所定の回数、画像形成を行った後などに、ファーブラシの周速度を大きくし、トナーを吐き出させる構成とする。

このように本実施例では、非画像形成中にファーブラシの回転速度を画像形成中よりも早めることでファーブラシにたまったトナーを感光ドラム側に吐き出す、吐き出しモードが実行可能となっている。そして、不図示の制御手段（実行手段）により、非画像形成中の任意のタイミングで上記吐き出しモードを実行する。ファーブラシからのトナー吐き出しを実施するタイミング、ファーブラシの周速度、吐き出し実施時間については、トナーの種類や環境によって変動が大きい。このため、画像不良が発生しない下流ブラシの電流量を確保できるトナー詰まり量を維持できる条件を検討により見出す必要がある。

ファーブラシからトナーを吐き出すシーケンスを実施するタイミングは、本体立ち上げ時、画像形成の前後、環境・耐久状況等により定まる任意の回数の画像形成終了時、などの、画像形成中以外のタイミングが好ましい。

本実施例では、−９００Ｖ印加時に５μＡ以下まで電流量が減少した場合、画像不良が発生した。そこで、２３℃５０％の環境において１０００枚に１回、感光体ドラム周速度よりも２００ｍｍ／ｓ早い速度で１０秒間、トナーを吐き出すシーケンスを実施している。

また、ファーブラシの回転方向については、ファーブラシと感光ドラムとの接触部において互いに順方向に移動するように回転することが望ましい。逆に、ファーブラシの回転方向を感光体ドラムの回転方向に対向する方向にしてしまうと、ファーブラシに詰まるトナー量は少なくなるが、感光体ドラム上からトナーを掻き落としてしまう。このため、機内飛散が酷くなり、掻き落としたトナーを回収する機構が必要になる。クリーナーレスシステムとして成立させるためには、ファーブラシの回転方向を感光体ドラムの回転方向と同じにすることが望ましい。

以下に本実施例によるファーブラシからトナーを吐き出す場合のシーケンスの一例を示す。

まず、トナーを吐き出すシーケンスの開始指示が来た際、感光体ドラムが回転していなければ感光体ドラムとファーブラシの駆動をＯＮにする。この時点ではファーブラシの周速度は感光体ドラムの周速度よりも小さくする。本実施例では、通常時（非吐き出しモード時）のファーブラシの周速度は６０ｍｍ／ｓとした。

次に、トナーを吐き出すため、ファーブラシの周速度を３３０ｍｍ／ｓとする。トナーを吐き出す際、ファーブラシに印加するバイアスはアースとしたが、これに限るものではない。これにより感光体ドラム上にファーブラシからトナーが吐き出される。吐き出されたトナーが帯電ローラの位置に来る前に、帯電ローラに印加するバイアスをＶｄｃ−１０００Ｖとする。このように感光体ドラム上に吐き出されたトナーは、帯電ローラにおいてＤＣ成分のみの電流を与えてネガトナー化し、現像手段、または、１次転写手段にて中間転写体へ転写した後中間転写体清掃部材にて回収する。

このように本実施例では、吐き出しモード時に印加する帯電ローラのバイアスは、画像形成時に印加するバイアスよりも絶対値を大きくしている。これは、ブラシから吐き出されたトナーには、帯電極性が反転したトナーや未帯電トナーが多く、これらのトナーはブラシから吐き出されても、現像・転写においてドラム上から除去されない場合がある。そこで、帯電ローラ通過時に正規の極性となるようにトナーを再帯電させるために行なっている。

本実施例では現像では回収せず、中間転写体の清掃部材にて回収する。そこで、現像スリーブへはバイアスを印加せず、現像スリーブの回転のみ行う。１次転写部では、帯電ローラを通過し、ネガ化されたトナーを中間転写体へ転写する。転写ローラに印加するバイアスは通常の画像形成時と同じバイアスをそのまま用いる。これによりファーブラシから吐き出されたトナーは、最終的に中間転写体の清掃部材にて回収される。

図５に本実施例におけるトナー吐き出しを行いながら３０％Ｄｕｔｙ画像で２００００枚画像形成を行った際の、ファーブラシのトナー詰まり量を示す。この図から、４０００枚時点でファーブラシのトナー詰まり量はほぼ一定値となり、その後はほとんど同じ量がファーブラシに詰まっている状況が確認される。

図６に本実施例におけるトナー吐き出しを行った場合と、トナー吐き出しを行っていない場合における、３０％Ｄｕｔｙ画像で８０００枚画像形成を行った際のブラシ電流量の推移の比較を示す。トナー吐き出しの有無以外は同じ条件で画像形成を行っている。この図から、トナー吐き出しを行った場合にはほとんど電流の低下が見られなかったのに対し、トナー吐き出しを行わなかった場合には、３０００枚程度で画像不良が発生するレベルまで電流量が減少していることが確認できる。なお、この後、トナー吐き出しを行いつつ２００００枚まで画像形成を行ったが、電流量の低下は見られなかった。

（他の実施例）
実施例では上流ブラシとしてデッキブラシを用いた構成について説明したが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム上の残電位を除去できる構成であれば足りる。例えば上流ブラシにもファーブラシを用いる構成や、ＬＥＤアレイなどの露光装置を用いる構成でもなんら問題はない。

また、本発明では中間転写ベルトを用いて記録材上にトナーを転写する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、像担持体から直接記録材上にトナーを転写する方式であっても構わない。また、像担持体を複数設けている構成について説明したが、単一の像担持体に、各色の現像器を設けて画像形成する構成であっても構わない。

ファーブラシの周速度と回転時間によるトナー吐出し量の関係図である。 本発明において推定されるファーブラシからのトナー除去メカニズムである。 本実施例に記載の４連ドラム方式のカラー電子写真複写装置の概略図である。 本実施例に記載のクリ−ニングレスシステムを有する画像形成部の感光ドラム周りの構成を示す断面概略図である。 本実施例におけるファーブラシのトナー詰まり量推移である。 本実施例におけるトナー吐き出しの有無によるブラシ電流推移変化を比較したものである。

Claims (4)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体上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にて現像すると共に前記像担持体上の残トナーを回収する現像手段と、前記像担持体上に現像されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段よりも前記像担持体回転方向下流側かつ前記帯電手段よりも上流側で前記像担持体に接触し、前記転写手段にて転写されずに残留する前記像担持体上のトナーに電荷を付与する回転可能なファーブラシと、画像形成中に、前記ファーブラシの回転速度を前記像担持体の回転速度よりも遅く制御する制御手段と、
   非画像形成中の少なくとも一部の期間において、前記ファーブラシの回転速度を画像形成時よりも早くすることで前記ファーブラシ中のトナーを吐き出すモードを実行可能な実行手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モード時には、前記ファーブラシの周速度を前記像担持体の周速度よりも早くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ファーブラシと前記像担持体との接触部での前記ファーブラシと前記像担持体の移動方向が互いに順方向であること請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像形成中は前記ファーブラシと前記像担持体の周速比が０以上０．７５以下であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。

Images