JP2014089318A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高寿命かつ低コストなクリーニング装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】単一電源である回収ローラバイアス電源１８を利用して複数のクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの静電ブラシ４１に適切な電流が流れるように制御部１９が、電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋで測定した電流値に基づいて一番回収率が低いと予想されるクリーニング装置４の静電ブラシ４１に印加する電圧値を最適化するように調整する。
【選択図】図１

Description

本発明はファクシミリ、プリンタ、複写機などに適用される電子写真印刷方式の画像形成装置に関し、特に感光体等の像担持体をクリーニングするクリーニング部材を有する画像形成装置に関する。

電子写真印刷方式の画像形成装置は、例えば、像担持体としての感光体の周囲に帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置、除電装置および定着装置等の各装置を配して構成されている。

この種の画像形成装置は、感光体表面を帯電装置がコロナ放電等により一様に帯電させ、露光装置が形成すべき画像等に対応した露光を行うことにより静電潜像を形成させ、現像装置がトナー像を現像する。次に、転写装置においてトナー像上にバイアス印加された中間転写ベルトを当接させて感光体上のトナーを中間転写ベルト上に転写させ、転写された中間転写ベルト上のトナーを記録媒体として例えば印刷紙上に転写させる。次に、定着装置によりトナーを転写させた印刷紙を加熱することによりトナー像を定着させて画像形成（印刷）を完了する。そして、転写が済んだ感光体表面は、クリーニング装置によりクリーニングされ、除電装置により除電されて、同様の工程を繰り返す。

クリーニング装置における感光体のクリーニングプロセスの方式としては、大きく静電ブラシによるものと、ウレタンゴム等で形成されたブレードで掻き取るものと、の２つが挙げられる。

静電ブラシによるクリーニング装置は、例えば繊維が植毛されているパイルを軸に巻いたブラシに電圧を直接または間接的に印加することで感光体表面に対して電位勾配を設ける。そして、印加した電圧の逆極性に帯電されている感光体表面上のトナーを静電気力により回収しクリーニングするものである。

静電ブラシによるクリーニング装置は、電気的にトナーを回収する原理のため、感光体やブラシ自体の摩耗が少なく長寿命で且つトナーの大量入力に対し回収能力が高いというメリットがある。一方で、電圧を印加するための高圧電源が必要となり高価で、トナーの帯電極性に左右されるので、クリーニング効率を上げようとすると、転写残トナーの帯電極性をそろえるためのチャージプロセスが必要となり、さらに高価となってしまうというデメリットがある。チャージプロセスとしては、例えば特許文献１に記載のクリーニング装置のように、静電ブラシ上流にＰＣＣ（プレチャージクリーニング）を設けることが挙げられる。

ブレードによるクリーニング装置は、トナーの帯電極性に影響されないため、静電ブラシに比べて簡素な構成となり安価でクリーニング安定性が高いというメリットがある。一方で、トナーの大量入力があるとブレードエッジでのせき止め能力を超えてしまいシリカなどのトナー添加剤のすり抜けの発生や、感光体やブレードエッジの摩耗が進行し、寿命が短くなってしまうというデメリットがある。

上述したような従来の静電ブラシを使用したクリーニング装置においては、静電ブラシに電圧を印加する高圧電源についても静電ブラシの経時劣化に対して細かな制御が必要となる。

トナー回収率の経時変化を表したグラフを図７に示す。図７は、縦軸にトナー回収率、横軸に印加電圧をそれぞれ示し、静電ブラシが、新品、印刷紙１０万枚（１００ｋ枚）使用後、４０万枚（４００ｋ枚）使用後、１００万枚（１０００ｋ枚）使用後、のそれぞれのトナー回収率と印加電圧の関係を示している。なお、図７のグラフはＰＣＣなしの構成における回収率データである。

図７のグラフによれば、静電ブラシ新品時は低い印加電圧値（Ｖ１）で高い回収率を得ることが出来るが、印刷枚数が進むにつれて同じバイアスをかけても徐々に回収率が低下することが分かる。これは静電ブラシにトナーが付着して実質のブラシ抵抗値が上昇することと、トナーがある程度ブラシに蓄積されているために、新たにトナーを回収してブラシに抱え込むことが出来るトナー量が低下するためである。

このような経時的なトナー回収率の低下を極力防止するために、経時的にブラシの印加電圧を上昇させることが通常行われる。本出願人における実験では静電ブラシの使用状態に関係なく０．６μＡの電流値の条件が最も回収率が高い結果が得られている。図８に印加電圧と電流値の関係を示したグラフを示す。図８は、縦軸に電流値、横軸に電流値をそれぞれ示し、静電ブラシが、新品、印刷紙１０万枚（１００ｋ枚）使用後、４０万枚（４００ｋ枚）使用後、１００万枚（１０００ｋ枚）使用後、のそれぞれを示している。

図８のグラフによれば、電流値０．６μＡ（Ａ１）を維持しようとすると、静電ブラシ新品時は６００Ｖ、１０００Ｋ枚使用後の静電ブラシは８００Ｖ印加する必要があることが分かる。即ち、画像形成装置の使用量によって（静電ブラシの使用量によって）最適な印加電圧値が変化することが分かる。このため静電ブラシの使用状態によって印加電圧値を変化させて、極力回収率の低下を抑える必要がある。

カラープリンタのように感光体とクリーニング装置を有する作像ステーションが複数設けられている場合は、例えば一つの作像ステーションのクリーニング装置が突発的な故障等により新品に交換されるような状況になると、各クリーニング装置の使用時間が変わってしまう。そのため、静電ブラシの劣化状況も違ったものとなる。このような状況では各作像ステーションに印加する最適な電圧値もそれぞれ違うため、これを各々最適な電圧値に設定しようとすると作像ステーション毎に独立した電源が必要となってしまう。そのため、電源のコストがかさんでしまうという問題があった。

本発明はかかる問題を解決することを目的としている。

即ち、本発明は、高寿命かつ低コストな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している。

上記に記載された課題を解決するために請求項１に記載された発明は、複数の像担持体と、前記像担持体の表面をクリーニングする複数のクリーニング部材を有しているとともに前記複数の像担持体各々に対応して設けられているクリーニング部と、を有する画像形成装置において、前記複数のクリーニング部材のうち少なくとも１つが、ブラシに電圧が印加される静電ブラシで構成され、各前記クリーニング部が有する前記静電ブラシに電圧を印加する単一の電源と、前記単一の電源から各前記静電ブラシを並列に接続する並列回路と、前記並列回路に設けられ、前記単一の電源から各前記静電ブラシに流れる電流値をそれぞれ検出する複数の電流値検出手段と、前記複数の電流値検出手段が検出した各電流値に基づいて前記単一の電源の電圧値を調整する電圧値制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載の発明によれば、単一電源で複数の静電ブラシの回収率を必要とする値になるような印加電圧に調整することができるので、単一の簡素な高圧電源のみで各クリーニング部の寿命を維持することが出来る。したがって、低コスト化と高寿命化を両立することが出来る。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の要部構成図である。 図１に示されたプロセスユニットの構成図である。 図１に示された画像形成装置の回収ローラバイアス電源の電圧調整と静電ブラシへの電圧印加動作を示したフローチャートである。 図１に示されたスイッチのＯＮおよびＯＦＦのタイミング例を示したタイミングチャートである。 クリーニングブレードのみの構成と、図２に示したクリーニング装置と潤滑剤の表面の状態と感光体の表面の状態を比較した表である。 クリーニングブレード摩耗速度と通紙枚数の関係を示したグラフである。 トナー回収率と静電ブラシへの印加電圧の関係を示したグラフである。 電流値と印加電圧の関係を示したグラフである。

以下、本発明の一実施形態を、図１乃至図６を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の要部構成図である。図２は、図１に示されたプロセスユニットの構成図である。図３は、図１に示された画像形成装置の回収ローラバイアス電源の電圧調整と静電ブラシへの電圧印加動作を示したフローチャートである。図４は、図１に示されたスイッチのＯＮおよびＯＦＦのタイミング例を示したタイミングチャートである。図５は、クリーニングブレードのみの構成と、図２に示したクリーニング装置と潤滑剤の表面の状態と感光体の表面の状態を比較した表である。図６は、クリーニングブレード摩耗速度と通紙枚数の関係を示したグラフである。

図１に、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置１００の要部を示す概略構成図を示す。画像形成装置１００は、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスユニット（作像ステーションともいう）６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを備えている。

プロセスユニット６Ｙは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙを有している。感光体１Ｙの回りにはそれぞれ帯電装置２Ｙ、現像装置５Ｙ、クリーニング部としてのクリーニング装置４Ｙ、除電装置（不図示）等を有している。即ち、クリーニング装置４は、複数の像担持体各々に対応して設けられている。

また、プロセスユニット６Ｙの帯電装置２Ｙと現像装置５Ｙと間からは、図示しない光書込ユニットから感光体１Ｙの表面に対してレーザー光Ｌが照射されて静電潜像を書き込む。プロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、プロセスユニット６Ｙと異なる色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。

また、画像形成装置１００は、ベルト装置としての転写ユニット７が配設されている。転写ユニット７は、無端状のベルト部材である中間転写ベルト８と、そのループ内側に配設された複数の張架ローラ、ループ外側に配設された２次転写ローラ１７、押圧ローラ１６などを有している。

中間転写ベルト８は、例えば、基部の厚みが５０〜６００ｍｍの樹脂フィルムあるいはゴムを基体にした無端状ベルトからなり、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋからトナーを転写可能にする抵抗値を備えている。

中間転写ベルト８のループ内側には、４つの１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋと、テンションローラ１０と、駆動ローラ１１と、２次転写対向ローラ１２と、が配設されている。これらローラのうち、少なくとも４つの１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋと、テンションローラ１０と、駆動ローラ１１と、２次転写対向ローラ１２は、自らの周面の一部に中間転写ベルト８を掛け回してベルト張架を行う張架ローラとして機能している。中間転写ベルト８は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動される駆動ローラ１１の回転により、図中時計回り方向に無端移動される。

中間転写ベルト８のループ内側に配設された４つの１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に中間転写ベルト８を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト８の外周面と、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとが接するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップが形成されている。なお、１次転写ローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋには、それぞれ図示しない電源によってトナーとは逆極性の１次転写バイアスが印加される。

また、中間転写ベルト８のループ内側に配設された２次転写対向ローラ１２は、ループ外側に配設された２次転写ローラ１７との間に中間転写ベルト８を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト８の外周面と、２次転写ローラ１７とが接する２次転写ニップが形成されている。なお、２次転写ローラ１７には、図示しない電源によってトナーとは逆極性の２次転写バイアスが印加される。

また、画像形成装置１００は、後述するクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ内の回収ローラ４２（図２参照）へバイアス電源を供給する単一の電源としての回収ローラバイアス電源１８を備えている。また、画像形成装置１００は、回収ローラバイアス電源１８の電圧値の調整および後述するスイッチ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫのＯＮまたはＯＦＦへの切り替え制御を行う制御部１９を備えている。また、画像形成装置１００は、回収ローラバイアス電源１８と回収ローラ４２とを接続する並列回路２０を備えている。

並列回路２０は、回路２１Ｙと、回路２１Ｍと、回路２１Ｃと、回路２１Ｋと、が並列に接続された回路である。回路２１Ｙは、回収ローラバイアス電源１８、電流計１４Ｙ、スイッチ１３Ｙ、クリーニング装置４Ｙの回収ローラ４２が直列接続されている。回路２１Ｍは、回収ローラバイアス電源１８、電流計１４Ｍ、スイッチ１３Ｍ、クリーニング装置４Ｍの回収ローラ４２が直列接続されている。回路２１Ｃは、回収ローラバイアス電源１８、電流計１４Ｃ、スイッチ１３Ｃ、クリーニング装置４Ｃの回収ローラ４２が直列接続されている。回路２１Ｋは、回収ローラバイアス電源１８、電流計１４Ｋ、スイッチ１３Ｋ、クリーニング装置４Ｋの回収ローラ４２が直列接続されている。即ち、並列回路２０は、単一の電源から静電ブラシ４１を並列に接続する。

複数の電流値検出手段としての電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、それぞれ設けられている回路に流れる電流を計測し、制御部１９に計測値を出力する。即ち、単一の電源から各静電ブラシ４１に流れる電流値をそれぞれ検出している。スイッチ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、並列回路２０上に設けられ、それぞれ対応する回収ローラ４２への回収ローラバイアス電源１８からの電圧の印加または非印加をＯＮ（印加）またはＯＦＦ（非印加）により切り替える。

電圧値制御手段、スイッチ制御手段としての制御部１９は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備えたマイクロコンピュータなどで構成されている。制御部１９は、メモリに格納されているプログラム等を読み出して実行することより、電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの計測値に基づいて回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整したり、スイッチ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫのＯＮまたはＯＦＦのいずれかに切り替えを行ったりする。

画像形成装置１００は、記録媒体としての印刷紙Ｐを収容する給紙カセットや、給紙カセットから印刷紙Ｐを給紙路に給紙する給紙ローラなどを有する図示しない給紙部を備えている。また、給紙部から送られてきた印刷紙Ｐを受け入れて２次転写ニップに向けて所定のタイミングで送り出す図示しないレジストローラ対を、上述した２次転写ニップの印刷紙Ｐの搬送方向で上流側（図１右側方）に備えている。また、２次転写ニップから送り出される印刷紙Ｐを受け入れてその印刷紙Ｐに対してトナー像の定着処理を施す図示しない定着装置を、２次転写ニップの印刷紙Ｐの搬送方向で下流側（図１左側方）に備えている。また、必要に応じて、現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを補給する図示しないＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のトナー補給装置も備えている。

次に、プロセスユニット６Ｙの詳細構成について図２を参照して説明する。なお、プロセスユニット６Ｍ，６Ｃ，６Ｋも同様の構成であるので、図２中では、感光体１Ｙ、帯電装置２Ｙ、現像装置５Ｙ、クリーニング装置４Ｙなどにおいて符号の末尾にＹを付与せず感光体１、帯電装置２、現像装置５、クリーニング装置４などとして説明する。

感光体１は、例えば、直径が３０〜１００ｍｍ程度のアルミニウムの円筒表面に、光導電性物質である有機半導体の層を設けたものであり、図中反時計回りに回転し、現像装置５とクリーニング装置４の間（図中下部）で中間転写ベルト８の外周面に接している。

帯電装置２は、例えば帯電ローラやコロナ放電装置などで構成され、感光体１の表面を所定の極性、所定の電位に帯電させる。

現像装置５は、図２に示したように、磁界発生手段としてのマグネットを内包した現像ローラ５１と、供給スクリュー５３や攪拌スクリュー５４およびトナーとキャリアとからなる二成分現像剤などを収容するケーシング５２と、を有している。

現像ローラ５１には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。そして、供給スクリュー５３及び攪拌スクリュー５４は、現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する。また、ケーシング５２には、現像ローラ５１に担持された現像剤を規制するためのドクタ５５が設けられている。

クリーニング装置４は、静電ブラシ４１を備えている。また、クリーニング装置４は、静電ブラシ４１に付着したトナーを回収する回収ローラ４２を備えている。また、クリーニング装置４は、回収ローラ４２で回収されたトナーを掻き取る掻き取りブレード４９を備えている。また、クリーニング装置４は、掻き取りブレード４９で掻き取ったトナーを外部へ排出する排出スクリュー４３を備えている。また、クリーニング装置４は、静電ブラシ４１より感光体１の回転方向で下流に設けられているクリーニングブレード４４を備えている。また、クリーニング装置４は、クリーニングブレード４４をケーシング４８に固定するブレード支持部材４５を備えている。また、クリーニング装置４は、感光体１の表面保護のために塗布する潤滑剤４６を備えている。また、クリーニング装置４は、潤滑剤４６を感光体１に塗布する塗布ブラシ４７を備えている。また、クリーニング装置４は、上述した部材を収容するケーシング４８を備えている。

静電ブラシ４１は、回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設されている導電性繊維で構成された複数の起毛からなるブラシローラ部と、を備えている。また静電ブラシ４１は、ブラシローラ部が回収ローラ４２及び感光体１と接触しながら図示しない駆動手段などによって反時計回りに回転される。

ブラシローラ部の起毛は繊維全体としては導電性であるが、繊維表面は絶縁層で覆われているものを用いる。繊維表面に絶縁層を有することで、静電ブラシ４１と感光体１とが接触する際に電流が流れ難くなり、ブラシがトナーを静電吸引する際に余分な電流が流れ難くなる。このため、トナーに逆極性の電荷を与えてしまうことがなく、一旦ブラシ内に捕捉したトナーを感光体１に再付着させる恐れが少なくなる。なお、起毛の構造についてはこれに限ったものではなく、逆に絶縁層の表面に導電層が形成されたものや起毛全体に導電部材が分散されているものを用いることもできる。

回収ローラ４２は、上述したように静電ブラシに付着したトナーを回収するための部材であり、表面が静電ブラシ４１と接触しながら図示しない駆動手段などによって反時計回りに回転される。また、回収ローラ４２は、図１に示したように、回収ローラバイアス電源１８から所定の電圧が印加され、さらに回収ローラ４２から静電ブラシ４１へ電圧が印加される。

回収ローラ４２は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）ローラを用いればよい。また、他の材質の導電性ローラまたは表面に数μｍ〜１００μｍ程度の弾性チューブを被せたもの、あるいはさらにコーティングしたものを用いても良い。回収ローラ４２の表面の材料としては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）チューブ、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）チューブ、ＰＩ（ポリイミド）チューブ、アクリルコート、シリコーンコート（例えばシリコーン粒子を含有したＰＣ（ポリカーボネート）をコート）、セラミックス、フッ素コーティングなどがある。

掻き取りブレード４９は、例えばステンレス鋼を材質として短冊状に形成されている。掻き取りブレード４９は、一端が回収ローラ４２に接するとともに、他端がケーシング４８に固定されている。そして、掻き取りブレード４９は、回収ローラ４２で回収されたトナーを掻き取り排出スクリュー４３に向けて落とす。

排出スクリュー４３は、図示しない駆動手段などによって掻き取りブレード４９で掻き取られたトナーをケーシング４８の一端部に搬送して外部に排出する。排出されたトナーは図示しない廃トナータンクに蓄積されるようにしてもよいし、現像装置５に戻すようにしてもよい。

クリーニングブレード４４は、静電ブラシ４１の感光体１の回転方向の下流に設けられ、例えばウレタンゴムを材質として短冊状に形成されている。クリーニングブレード４４は、一端が感光体１と接触し、他端がブレード支持部材４５に固定されている。ブレード支持部材４５は、図２に示したように略Ｌ字状に形成されて、ケーシング４８に固定されている。

潤滑剤４６は、感光体１の表面保護のために塗布され、固形化した状態で塗布ブラシ４７と接するように設けられている。塗布ブラシ４７は、クリーニングブレード４４の感光体１の回転方向の下流に設けられ、潤滑剤４６を感光体１に塗布する。

上述した構成の画像形成装置１００は、画像形成が開始されると、駆動ローラ１１を回転駆動して、中間転写ベルト８を無端移動させる。駆動ローラ１１以外の張架ローラについては、ベルトに従動回転させる。同時に、プロセスユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを回転駆動する。また、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面を帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによって一様に帯電させながら、帯電後の表面に対してレーザー光Ｌの照射によって静電潜像を形成する。そして、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に形成した静電潜像を現像装置５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋによって現像することで、感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像を得る。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、上述したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップにて、中間転写ベルト８の外周面に重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８の外周面には４色重ね合わせトナー像が形成される。

一方、不図示の給紙部では、給紙ローラによって給紙カセットから印刷紙Ｐを１枚ずつ送り出してレジストローラ対まで搬送する。そして、中間転写ベルト８上の４色重ね合わせトナー像に同期させ得るタイミングで、レジストローラ対を駆動して印刷紙Ｐを、２次転写ローラ１７と中間転写ベルト８により形成される２次転写ニップに送り込む。２次転写ニップに送り込まれた印刷紙Ｐには、ベルト上の４色重ね合わせトナー像が一括２次転写される。これにより、印刷紙Ｐの表面にフルカラー画像を形成する。フルカラー画像形成後の印刷紙Ｐについては、２次転写ニップから定着装置に搬送してトナー像の定着処理を施す。

Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像を中間転写ベルト８に１次転写した後の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについては、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋによって転写残トナーのクリーニング処理を施す。その後、図示しない除電装置で除電した後、帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋで一様に帯電させて、次の画像形成に備える。また、印刷紙Ｐに一次転写した後の中間転写ベルト８については、図示しないベルトクリーニング装置等によって転写残トナーのクリーニング処理を施してもよい。

１次転写ニップを通過した感光体１上の転写残トナーは、静電ブラシ４１の位置に感光体１の回転により移送される。静電ブラシ４１には、トナーの正規帯電極性と反対極性（正極性）の電圧が回収ローラ４２を介して印加されており、感光体１との電位勾配を持たせることにより、感光体１の負極性に帯電したトナーを静電的に吸着して静電ブラシ４１へ移動させる。静電ブラシ４１に移動した負極性のトナーは、回収ローラ４２との当接位置まで移送される。そして、静電ブラシ４１の表面電位と回収ローラ４２の表面電位との電位差で形成される回収電界により、静電ブラシ４１上に移動したトナーを静電的に吸着して回収ローラ４２上へ移動させる。回収ローラ４２に移動した負極性のトナーは、掻き取りブレード４９により回収ローラ４２表面から掻き落とされる。掻き取りブレード４９により掻き落とされたトナーは、排出スクリュー４３で外部に排出される。即ち、本実施形態では、クリーニング部４が、静電ブラシ４１とクリーニングブレード４４の複数のクリーニング部材を有している。

また、本実施形態では、複数のクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの静電ブラシ４１に適切な電流が流れるように回収ローラバイアス電源１８の電圧を調整して、調整された電圧を印加することができる。

静電ブラシ４１は、使用履歴が長いほど見かけの抵抗値は上昇するため流れる電流値は少なくなる。また、トナー回収率においても図７のように使用履歴が長いほど低下する。そのため、電流計１４で計測された電流値に基づいて回収ローラバイアス電源１８の電圧を調整して印加することで、複数のクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの静電ブラシ４１に目標とするトナー回収率を満たすような適切な電流を流すことができる。回収ローラバイアス電源１８の電圧調整と静電ブラシ４１への電圧印加動作について図３に示したフローチャートを参照して説明する。図３に示したフローチャートは制御部１９で実行される。

まず、ステップＳ１において、画像形成装置１００の電源が立ち上げられて電源ＯＮになりステップＳ２に進む。即ち、本実施形態では画像形成装置１００の電源立上げ時に以降のステップＳ２、Ｓ３の動作を実行する。

次に、ステップＳ２において、スイッチ１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３ＫをＯＮにして電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋで並列回路２０を構成する各回路に流れる電流値を測定させて測定値を取得しステップＳ３に進む。

次に、ステップＳ３において、ステップＳ２で取得した電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋで測定した電流値に基づいて回収ローラバイアス電源１８の電圧値を設定してステップＳ４に進む。本実施形態では、測定された電流値のうち最も低い電流値に基づいて、その最も低い電流値を予め定めた基準値或いは初期値等になるように回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整する。回収ローラバイアス電源１８は、一定の電圧が印加される定電圧制御となっており、各プロセスユニット６の静電ブラシ４１には一定の電圧が印加されている。静電ブラシ４１流れる電流値はそれぞれのブラシの抵抗値によって様々となる。即ち、複数の電流値検出手段が検出した各電流値に基づいて単一の電源の電圧値を調整している。

例えば、ブラック（Ｋ）のプロセスユニット６Ｋが一番長くクリーニング装置４Ｋを使用しており、その他の色のクリーニング装置４は故障による交換等何らかの理由で使用履歴が短い場合を説明する。各クリーニング装置４の使用履歴は、クリーニング装置４Ｙ：新品、クリーニング装置４Ｍ：１００ｋ（１０万）枚、クリーニング装置４Ｃ：４００ｋ（４０万）枚、クリーニング装置４Ｋ：１０００ｋ（１００万）枚とする。

この場合、回収ローラバイアス電源１８電圧値を６００Ｖに印加したときの電流値は図８よりそれぞれ、電流計１４Ｙ：０．６μＡ、電流計１４Ｍ：０．５μＡ、電流計１４Ｃ：０．４μＡ、電流計１４Ｋ：０．３μＡとなる。使用履歴が長いほど静電ブラシ４１の見かけの抵抗値は上昇するため流れる電流値は少なくなる。

トナー回収率においても図７のように使用履歴が長いほど低下することが分かっている。ここでは一番使用暦が長いクリーニング装置４Ｋの静電ブラシ４１が一番トナー回収率が低い。つまりある一定の電圧を印加したときの電流値が一番低いクリーニング装置４の静電ブラシ４１が一番使用履歴が長く、またトナー回収率が一番低いものと推定することが出来る。

トナー回収率が最も高くなる電流値は０．６μＡであるため、クリーニング装置４Ｋの静電ブラシ４１に流れる電流値（電流計１４Ｋで測定される電流値）を０．６μＡになるまで回収ローラバイアス電源１８の電圧値を上げる制御を行う。この例では回収ローラバイアス電源１８の電圧を８００Ｖまで上げる制御を行う。この制御を行うことにより一番低いクリーニング装置４Ｋの静電ブラシ４１のトナー回収率を引き上げることが出来、プロセスユニット６Ｋの品質を維持することが出来る。即ち、最も電流値が低い静電ブラシ４１の電流値が多くなるように、回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整している。

他のクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃは、回収ローラバイアス電源１８の電圧値を６００Ｖから８００Ｖに引き上げたためにそれぞれの電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃの電流値は、電流計１４Ｙ：１．２μＡ、電流計１４Ｍ：０．８μＡ、電流計１４Ｃ：０．７μＡとなった。トナー回収率を一番高いところに維持するための電流値は上述したように０．６μＡであり、クリーニング装置４Ｋ以外は最適電流値よりも高い値となっている。したがって本来維持可能なトナー回収率よりも低下することが予想される。しかしながら本実施形態の静電ブラシ４１は、クリーニングブレード４４へのトナー大量入力を低減するために設けているので、１００％近いトナー回収率は必要なく、例えば５０％程度でもよい。したがって、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃが最適値でなくても、例えば回収率５０％以上を維持することは出来るため、各プロセスユニット６の品質維持については問題とならない。

図３のフローチャートに戻って、ステップＳ４において、印刷（画像形成）があるか否かを判断し、有る場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ５に進み、無い場合（Ｎｏの場合）はステップＳ８に進む。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ４で判断された印刷はカラー印刷か否かを判断し、カラー印刷である場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ６に進み、モノクロ印刷であってカラー印刷でない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ７に進む。カラー印刷であるか否かは、不図示の操作部等からの設定や印刷する画像データから判断すればよい。

次に、ステップＳ６において、カラー印刷を行ってステップＳ８に進む。画像形成装置１００は、上述したように、各色ごとに、感光体１の表面に静電潜像を形成し、現像装置５で現像して、中間転写ベルト８に各色に現像された画像を重ね合わせてカラー画像を形成する。そのため、画像形成装置１００における感光体１等の駆動動作は、中間転写ベルト８の移動方向の上流に位置するプロセスユニット６から順にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順でスタートし、やはりＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で停止する。

静電ブラシ４１の電圧印加は各色に対応する感光体１の駆動に連動して動作や停止を行う必要があり、並列回路２０に設けられたスイッチ１３によってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で電圧を印加させ、またＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で電圧印加を解除する。つまり、スイッチ１３がＯＮになっている期間は感光体１が駆動されている期間と略同じ期間となる。即ち、像担持体の動作に基づいて、スイッチ１３のＯＮまたはＯＦＦのいずれかに切り替える。スイッチ１３のＯＮおよびＯＦＦの切り替え制御例を図４のタイミングチャートを参照して説明する。

図４に示したタイミングチャートは、Ｙをスイッチ１３Ｙ、Ｍをスイッチ１３Ｍ、Ｃをスイッチ１３Ｃ、Ｋをスイッチ１３Ｋを示し、それぞれのスイッチのＯＮとＯＦＦの切り替えタイミングの例を示したものである。上述したように、静電ブラシ４１への電圧印加をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で行うので、スイッチ１３もＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順でＯＮとなっている。また、電圧印加の解除もＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で行うので、スイッチ１３もＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順でＯＦＦとなっている。また、図４では、各スイッチ１３のＯＮ期間がオーバーラップしているが、形成する画像や機器の構成により各スイッチ１３のＯＮ期間やオーバーラップしている期間は異なる。

一方、ステップＳ７においては、モノクロ印刷を行ってステップＳ８に進む。モノクロ印刷の場合は、プロセスユニット６Ｋのみを動作させるので、スイッチ１３ＫのみＯＮおよびＯＦＦの制御を行う。即ち、モノクロ画像を形成することを検出した場合は、黒色の像担持体に対応する静電ブラシ４１へ単一の電源からの電圧印加を切り替えるスイッチ１３のみの制御を行っている。つまり、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃの静電ブラシ４１に対してはスイッチ１３をＯＦＦにして電圧を印加しないようにしている。

次に、ステップＳ８において、電源がＯＦＦにされたか否かを判断し、ＯＦＦにされた場合（Ｙｅｓの場合）はステップＳ１に戻り、ＯＦＦにされない場合（Ｎｏの場合）はステップＳ４に戻る。

なお、図３のフローチャートでは、電源立上げ時に回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整していたが、それに限らず、待機状態からの復帰時、部品交換発生時、或いは所定枚数印刷するごとに行ってもよい。またこれら複数の条件を組み合せて行うようにしてもよい。

また、所定枚数印刷するごとなど起動中に回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整する場合は、カラー画像を印刷する場合のみ、最も低い電流値に基づいて調整してもよい。

また、図３のフローチャートでは、電流計１４で最も低い電流値が測定されたクリーニング装置４を最適な電流値となるように回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整していたが、最適な電流値に限らず目標とする回収率を満たすことができる値であればよい。

本実施形態によれば、静電ブラシ４１の下流にクリーニングブレード４４を配置している。そして、単一電源である回収ローラバイアス電源１８を利用して複数のクリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの静電ブラシ４１に適切な電流が流れるように、制御部１９が、電流計１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋで測定した電流値に基づいて一番回収率が低いと予想されるクリーニング装置４の静電ブラシ４１に印加する電圧値を調整している。
そのため、複数のクリーニング装置４の静電ブラシ４１は最低限必要とするトナー回収率とすればよい。したがって、単一の簡素な高圧電源のみで各プロセスユニット６の寿命を維持することが出来、低コスト化と高寿命化を両立することが出来る。

つまり、静電ブラシ４１の機能をクリーニングブレード４４を補助する機能とすることができるため、静電ブラシ４１が必要とするトナー回収量の目標値を下げることが出来、静電ブラシ４１によるクリーニング部の簡素化を図ることができる。

また、電流計１４で検出した電流値のうち、最も低い電流値が測定された静電ブラシ４１に流れる電流を多くするように回収ローラバイアス電源１８の電圧値を調整しているので、最も回収率が低い静電ブラシ４１の回収率を引き上げるようにすることができる。

また、静電ブラシ４１ごとにスイッチ１３を設けて、対応する像担持体である感光体１の動作に基づいてスイッチ１３のＯＮまたはＯＦＦへの切り替え制御を行っているので、感光体１が動作しない場合は、静電ブラシに電圧を印加しないようにすることができる。

本実施形態のクリーニング装置４は、上述したように、静電ブラシ４１と、クリーニングブレード４４を併設させたものである。このような構成により、クリーニングブレード４４への大量のトナー入力を静電ブラシ４１によって低減させることができる。そして、感光体１表面へのトナー添加剤固着（俗に言うシリカメダカ）による異常画像発生防止や、クリーニングブレード４４のブレードエッジの摩耗速度の低減を図ることができる。

クリーニングブレード４４の上流に静電ブラシ４１を設けると、クリーニングブレード４４へのトナー大量入力を低減することが出来るため、クリーニングブレード４４からのトナー添加剤すり抜けによる感光体１表面へのトナー添加剤固着を防止することが出来る。また、感光体１表面保護のために必要とする潤滑剤塗布量を低減することも出来る。

図５に本出願人が行った実験結果を示す。図５は、クリーニングブレードのみの構成としたクリーニング装置４と、図２に示したクリーニング装置４（クリーニングブレード＋静電ブラシ）と、で高画像連続通紙を行った際の潤滑剤４６の表面の状態と感光体１の表面の状態を比較した表である。なお、図２に示したクリーニング装置４は、静電ブラシ４１でのトナー回収率を５０％、潤滑剤消費量を従来（クリーニングブレードのみの構成）の約１／２としている。

図５によれば、クリーニングブレードのみの構成では、潤滑剤４６の表面に著しい添加剤固着が見られ、感光体１の表面に添加剤固着が発生した。一方、図２に示したクリーニング装置４では、感光体１や潤滑剤４６にトナー添加剤の固着が発生しないことが明らかとなった。

また、潤滑剤塗布量を低減させることで、クリーニングブレード４４からのトナー添加剤のすり抜けが起きにくくなり、ブレードエッジの摩耗が低減する。また、静電ブラシ４１によりクリーニングブレード４４へのトナー入力量を低減させることでもトナー添加剤のすりぬけを低減させることができる。潤滑剤塗布の低減、クリーニングブレード４４へのトナー入力量低減の２つの効果によりクリーニングブレード４４の摩耗が著しく低減される。

図６に本出願人が行ったクリーニングブレード摩耗速度の実験結果を示す。図６に示したグラフは、縦軸にクリーニングブレード（ＣＬブレード）磨耗量、横軸に通紙枚数を示したものである。図６中の、四角形を結んだ線がクリーニングブレードのみの構成としたＹのプロセスユニットを示している。丸形を結んだ線が図２に示した構成（ＣＬブレード＋静電ブラシ）としたＫのプロセスユニットを示している。三角形を結んだ線が図２に示した構成としたＣのプロセスユニットを示している。菱形を結んだ線が図２に示した構成としたＭのプロセスユニットを示している。図２に示した構成としたプロセスユニットは潤滑剤消費量を１／２、静電ブラシのトナー回収量を５０％以上としている。

図６によれば、クリーニングブレードのみの構成としたプロセスユニットよりも図２に示した構成のプロセスユニット方が、ブレード摩耗速度を半分以下に低減させることが明らかとなった。

なお、上述したクリーニング装置４は、回収ローラ４２に電圧を印加することで静電ブラシ４１に電圧を印加していたが、静電ブラシ４１に直接印加するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、クリーニング部４は、静電ブラシ４１とクリーニングブレード４４を有する構成としていたが、複数の静電ブラシ４１で構成するようにしてもよいし、静電ブラシ４１と他のクリーニング部材で構成してもよい。また、クリーニング部材は２つに限らず３以上であってもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の画像形成装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 感光体（像担持体）
４ クリーニング装置（クリーニング部）
６ プロセスユニット
１３ スイッチ
１４ 電流計（電流値検出手段）
１８ 回収ローラバイアス電源（単一の電源）
１９ 制御部（電圧値制御手段、スイッチ制御手段）
２０ 並列回路
４１ 静電ブラシ（クリーニング部材）
４２ 回収ローラ
４４ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１００ 画像形成装置

特開２００５−２６５９０７公報

Claims (5)

1. 複数の像担持体と、前記像担持体の表面をクリーニングする複数のクリーニング部材を有しているとともに前記複数の像担持体各々に対応して設けられているクリーニング部と、を有する画像形成装置において、
   前記複数のクリーニング部材のうち少なくとも１つが、ブラシに電圧が印加される静電ブラシで構成され、
   各前記クリーニング部が有する前記静電ブラシに電圧を印加する単一の電源と、
   前記単一の電源から各前記静電ブラシを並列に接続する並列回路と、
   前記並列回路に設けられ、前記単一の電源から各前記静電ブラシに流れる電流値をそれぞれ検出する複数の電流値検出手段と、
   前記複数の電流値検出手段が検出した各電流値に基づいて前記単一の電源の電圧値を調整する電圧値制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電圧値制御手段が、前記複数の電流値検出手段が検出した各電流値のうち、最も低い電流値に基づいて、前記単一の電源の電圧値を調整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. 前記電圧値制御手段が、カラー画像を形成することを検出した場合に、前記複数の電流値検出手段が検出した各電流値のうち、最も低い電流値に基づいて、前記単一の電源の電圧値を調整す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. 前記並列回路上に前記単一の電源からの電圧印加のＯＮまたはＯＦＦのいずれかに切り替えるスイッチを各前記静電ブラシごとに設け、
   前記像担持体の動作に基づいて、各前記静電ブラシごとに設けられた前記スイッチのＯＮまたはＯＦＦのいずれかに切り替えるスイッチ制御手段を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記スイッチ制御手段が、モノクロ画像を形成することを検出した場合は、黒色の前記像担持体に対応する前記静電ブラシへ前記単一の電源からの電圧印加を切り替える前記スイッチのみの制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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