JP2019144365A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧を印加するクリーニングブラシを設けたクリーニング装置によって、クリーニング性を確保するとともに、画像ノイズの発生を抑制可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置４６は、感光体ドラム４１に接触して回転するとともに、感光体ドラムの表面上の転写残トナーを除去するクリーニングブラシ４６１と、クリーニングブラシ４６１上のトナーを回収する回収ローラー４６２と、クリーニングブラシに電圧を印加する第１電圧印加部Ｐ１と、回収ローラーに電圧を印加する第２電圧印加部Ｐ２と、を備え、制御部は、回収ローラーの電位が、トナーと逆極性であってクリーニングブラシの電位よりも絶対値で大きい値となり、かつクリーニングブラシに流れる電流と回収ローラーに流れる電流との電流合算値が画像ノイズが発生しない所定の閾値以下となるように、第１電圧印加部及び第２電圧印加部を制御する。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式による画像形成装置において、像担持体としての感光体ドラム上の未転写トナーや転写残トナー等の残留トナーを除去するための手段として、例えば、弾性体からなる平板状のクリーニングブレードを感光体ドラムの表面に当接し、これにより感光体ドラム上の残留トナーを除去するブレードクリーニング方式のクリーニング装置が知られている。

このような画像形成装置においては、クリーニングブレードに擦過されることによって感光体ドラムが減耗するが、その減耗量は、クリーニングブレードへ到達するトナー量が多いほど大きい。また、画像パターンによる転写残トナー量のベタシロ差により、クリーニングブレードによる感光体ドラムの減耗量にベタシロ差が生じるため、画像パターンに応じて画像に濃度差が発生してしまう問題もある。これらの問題に対し、感光体ドラムの回転方向において、クリーニングブレードとの感光体との当接部よりも上流側に、感光体ドラムに当接して感光体ドラム上のトナーを回収するためのクリーニングブラシを設け、さらにクリーニングブラシからトナーを回収する回収ローラーを設けた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の画像形成装置においては、クリーニングブラシが導電性の場合には、トナーへの電荷注入が起き、導電性ブラシに印加した電圧と同極性に帯電したトナーがクリーニングブラシによって除去できなくなる問題に対し、導電性のブラシ繊維の内部が導電性部材からなり、表面が絶縁性部材からなるクリーニング装置が用いられている。これにより、トナーへの電荷注入に起因するクリーニング不良を抑制する一方で、トナーがブラシ繊維から回収ローラーに移動する時の剥離放電により、ブラシ繊維の表面にトナーと同極性の電荷が与えられ、電位が低下することによってクリーニング性が低下するという問題が生じた。

これに対し、特許文献２に記載の画像形成装置は、特許文献１と同様のクリーニングブラシを設けるとともに、クリーニングブラシと回収ローラーとのニップ部の下流かつクリーニングブラシと感光体のニップ部の上流において、クリーニングブラシと同極性の電圧が印加されたクリーニングブラシ電荷付与部材をクリーニングブラシに当接させる。これにより、クリーニングブラシのブラシ繊維先端の電位が低下したとしても、クリーニングブラシ電荷付与部材によって電位を引き上げて、クリーニング性の向上を図っている。

特開２００６−２７５７０２号公報 特開２００９−３７１５９号公報

ところで、回収ローラーとクリーニングブラシとの電位差の増加に伴って、画像ノイズが発生する場合がある。クリーニングブラシと回収ローラーのニップ部において、クリーニングブラシ表面電位は回収ローラーバイアスとほぼ同電位になり、クリーニングブラシの元々の設定電位に加えてプラス電荷が保持されてしまう。感光体ドラムとクリーニングブラシとのニップ部入口到達時におけるクリーニングブラシと感光体ドラムの電位差があるレベルを超えると、感光体ドラムとの間で放電してしまい、感光体ドラム表面近傍にプラス電荷が保持される。即ち、クリーニングブラシ擦過むらに起因して感光体表面電位むらが生じて画像ノイズとなる。しかしながら、回収ローラーとクリーニングブラシとの電位差が小さすぎると、クリーニングブラシ上のトナーを十分に回収することができない。
したがって、回収ローラーとクリーニングブラシとの電位差を一定の大きさに保ちつつ、クリーニングブラシと感光体ドラムとの電位差をできるだけ小さくすることで、画像ノイズを抑制する必要がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、電圧が印加されるクリーニングブラシを設けたクリーニング装置によって、クリーニング性を確保するとともに、画像ノイズの発生を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の画像形成装置は、
用紙に転写するトナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
前記像担持体の表面にトナー画像を現像する現像部と、
前記像担持体に形成されたトナー画像を用紙に転写させる転写部と、
前記像担持体に付着したトナーを清掃除去するクリーニング部と、
制御部と、を備え、
前記クリーニング部は、
前記像担持体に接触して回転するとともに、前記像担持体の表面上の転写残トナーを除去するクリーニングブラシと、
前記クリーニングブラシ上のトナーを回収する回収部材と、
前記クリーニングブラシに電圧を印加する第１電圧印加部と、
前記回収部材に電圧を印加する第２電圧印加部と、を備え、
前記制御部は、
前記回収部材の電位が、トナーと逆極性であって前記クリーニングブラシの電位よりも絶対値で大きい値となり、かつ前記クリーニングブラシに流れる電流と前記回収部材に流れる電流との電流合算値が、画像ノイズが発生しない所定の閾値以下となるように、前記第１電圧印加部及び前記第２電圧印加部を制御する
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記クリーニングブラシの回転方向において、前記回収部材と前記クリーニングブラシとの第１当接部の下流であって、前記像担持体と前記クリーニングブラシとの第２当接部の上流に、前記クリーニングブラシの電荷を低減する電荷低減部を備える
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記電荷低減部は、前記クリーニングブラシに当接する導電性部材である
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、
前記電荷低減部に電圧を印加する第３電圧印加部を備え、
前記制御部は、前記電荷低減部の電位が、前記クリーニングブラシの電位よりも絶対値で小さい値となるように制御する
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の画像形成装置において、
前記電荷低減部の電気抵抗は、前記クリーニングブラシの電気抵抗よりも低いことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、
前記電荷低減部は、金属性の部材からなることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記電荷低減部は、コロナチャージャーであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の回転方向において、前記像担持体から前記転写部へトナー画像が転写される転写領域の下流、かつ前記像担持体と前記クリーニングブラシとの第２当接部の上流に、前記像担持体表面の電位を低下させる像担持体表面電位低減部が配置されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成装置において、
前記像担持体表面電位低減部は、前記像担持体の表面を露光することにより、前記像担持体の表面の電位を低下させることを特徴とする。

本発明によれば、電圧を印加するクリーニングブラシを設けたクリーニング装置によって、クリーニング性を確保するとともに、画像ノイズの発生を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 画像形成部の概略構成の一例を示す図である。 電荷低減部を有しない場合のクリーニングブラシ近傍の構成図である。 印加バイアス差と電流合算値との関係を説明する図である。 電荷低減部を有する場合のクリーニングブラシ近傍の構成図である。 電荷低減部の有無と電流合算値との関係を説明する図である。 システム速度及び環境と、電流合算値との関係を説明する図である。 画像形成部の概略構成の一例を示す図である。 本発明に係る実験の結果を示す図である。 電荷低減部がコロナチャージャーである場合のクリーニングブラシ近傍の構成図である。

以下、本発明の画像形成装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の実施形態ではカラーの画像形成装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばモノクロの画像形成装置に適用することも可能である。

［画像形成装置１の構成］
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置１の概略構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、画像形成装置１は自動原稿搬送部２と、スキャナー部３と、画像形成部４と、給紙部５と、記憶部６と、操作表示部７と、湿度検出器８と、制御部１０と、を備えて構成されている。

自動原稿搬送部２は、原稿Ｄを載置する載置トレイ、原稿Ｄを搬送する機構及び搬送ローラー等を備えて構成され、原稿Ｄを所定の搬送路に搬送する。
スキャナー部３は、光源や反射鏡等の光学系を備えて構成され、所定の搬送路を搬送された原稿Ｄ又はプラテンガラスに載置された原稿Ｄに光源を照射し、反射光を受光する。また、スキャナー部３は、受光した反射光を電気信号に変換して制御部１０に出力する。

画像形成部４は、イエロー作像部Ｙと、マゼンタ作像部Ｍと、シアン作像部Ｃと、ブラック作像部Ｋと、定着装置Ｆと、を備えて構成されている。

図３は、画像形成部４の概略構成を示す図である。
各作像部は、図中ａ方向に回転駆動されるドラム状の感光体ドラム４１（像担持体）と、この感光体ドラム４１の表面を一様に帯電させる帯電装置４２（帯電部）と、この帯電装置４２により帯電された感光体ドラム４１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置４３（露光部）と、この露光装置４３により形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤４４２を用いて可視像化する現像装置４４（現像部）と、感光体ドラム４１上に形成されたトナー画像を用紙に転写させる転写装置４５（転写部）と、転写領域を通過した感光体ドラム４１上のトナーを除去するクリーニング装置４６（クリーニング部）と、感光体ドラム４１上の潜像の消去を行うイレーサー４７と、を備え、感光体ドラム４１上に形成されたトナー画像を図中ｂ方向に移動する中間転写ベルト４５１に１次転写する。
中間転写ベルト４５１に転写されたトナー画像は、図示しない２次転写位置で記録材に転写され、その後定着装置Ｆに搬送され、記録体上に定着される。

感光体ドラム４１は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなり、感光層を構成する樹脂として、例えばポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

帯電装置４２としてはコロトロン帯電器、スコロトロン帯電器などの非接触式の帯電装置を用い、感光体ドラム４１を一定の電位に帯電する。なお、帯電装置４２には接触式の帯電ローラーを用いることも可能である。
帯電装置４２による帯電後、レーザー等の露光装置４３により感光体ドラム４１の表面には静電潜像が形成される。

現像装置４４は、感光体ドラム４１と現像領域を介して対向するよう配置された現像スリーブ４４１を備えている。この現像スリーブ４４１には、例えば、帯電装置４２の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置４２の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、これにより、露光装置４３によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

なお、現像装置４４に用いる現像剤４４２には、トナーとトナーを帯電するためのキャリアが含まれる。トナーとしては、特に限定されず一般に用いられているトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を使用したものを利用できる。トナー粒径としては特に限定されないが、３〜１５μｍが好ましい。

現像装置４４により感光体ドラム４１上に形成されたトナー画像は、感光体ドラム４１と転写装置４５とが形成する転写領域に運ばれる。転写装置４５は中間転写ベルト４５１と転写ローラー４５２を備え、転写領域では、転写ローラー４５２にトナーと逆極性の電圧が印加されており、感光体ドラム４１上のトナー画像は中間転写ベルト４５１上に転写される。
なお、転写装置４５は、感光体ドラム４１と転写装置４５を接触状態又は離間状態に移動させる、図示しない駆動機構を備える。

感光体ドラム４１の回転方向において、中間転写ベルト４５１との接触部の下流側かつイレーサー４７の上流側には、感光体ドラム４１上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置４６が設置されている。クリーニング装置４６は、クリーニングブラシ４６１と、回収ローラー４６２と、電荷低減部４６３と、クリーニングブレード４６４と、を備える。

クリーニングブラシ４６１は、導電性部材からなる。ここで、導電性の部材とは、絶縁体でないものを指し、半導電性の部材を含むものとする。本実施形態に係るクリーニングブラシ４６１は、ポリエステル、アクリル、ナイロン等に導電性を付与したブラシ繊維を金属製の芯金に貫通させている。クリーニングブラシ４６１の芯金はバイアス印加用の第１電圧印加部Ｐ１（図４参照）に接続されている。
クリーニングブラシ４６１は、図４に示すように、感光体ドラム４１の回転方向に対してカウンター方向（感光体ドラム４１との接点において、表面が逆方向に移動する方向）となるように図中ｃの方向に回転する。クリーニングブラシ４６１の回転速度については、モーターの回転数を変えることで制御する構成となっている。

回収ローラー４６２は、クリーニングブラシ４６１に接触しながら回転する金属製のローラーである。回収ローラー４６２は、図４に示すように、クリーニングブラシ４６１の回転方向に対してカウンター方向（クリーニングブラシ４６１との接点において、表面が逆方向に移動する方向）となるように図中ｄの方向に回転する。また、回収ローラー４６２は、バイアス印加用の第２電圧印加部Ｐ２（図４参照）に接続されており、トナーと逆極性かつクリーニングブラシ４６１よりも絶対値で大きいバイアスが印加されている。

回収ローラー４６２には、回収ローラー４６２上に回収されたトナーを除去するためのスクレーパー４６２ａが当接されている。スクレーパー４６２ａは、金属製の部材からなり、回収ローラーの軸方向に延在する。

電荷低減部４６３は、クリーニングブラシ４６１に当接するように配置され、クリーニングブラシ４６１の軸方向に延在する金属製の部材である。電荷低減部４６３は、バイアス印加用の第３電圧印加部Ｐ３（図６参照）に接続されており、後述するように、クリーニングブラシ４６１に印加されているバイアスと同等又は絶対値で小さい値のバイアスが印加されている。なお、電荷低減部４６３はクリーニングブラシ４６１に当接しているため、回収ローラー４６２によって回収しきれなかったクリーニングブラシ４６１上のトナーを弾き飛ばすフリッキング部材としても機能する。

転写領域で中間転写ベルト４５１上に転写されずに感光体ドラム４１上に残った転写残トナーは、一部がクリーニングブラシ４６１によって回収された後、弾性体よりなる平板状のクリーニングブレード４６４により回収される。クリーニングブレード４６４により表面のトナーが回収された感光体ドラム４１は、再び帯電装置４２により帯電され、次の静電潜像が形成されトナー画像を形成することを繰り返す。
クリーニングブレード４６４の物性としては、反発弾性率や硬度が重要であり、反発弾性は温度２５℃において１０〜８０％であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０％である。またＪＩＳ Ａ硬度は、２０〜９０°であることが好ましく、特に好ましくは６０〜８０°である。ＪＩＳ Ａ硬度が２０°より小さい場合には、クリーニングブレード４６４が柔らかすぎて、ブレードめくれが生じやすくなる。一方、ＪＩＳ Ａ硬度が９０°より大きい場合には、感光体ドラム４１のわずかな凹凸や異物に追従させることが困難となり、トナー粒子の「スリヌケ」が発生しやすくなる。

クリーニング装置４６と帯電装置４２との間にはイレーサー４７が設置される。これにより、次の画像形成前に潜像は完全に消去され、次回の画像形成が確実に行われる。イレーサー４７は、ＬＥＤ等の露光手段である。

給紙部５は、複数の給紙トレイ５１〜５３を備えて構成され、各給紙トレイ５１〜５３に種類の異なる複数の用紙Ｐを収容する。給紙部５は、所定の搬送路により収容される用紙Ｐを画像形成部４に給紙する。

記憶部６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリーなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御部１０から読み書き可能に記憶する。また、記憶部６は、後述するように予め実験により求めておいた機内湿度に応じた画像流れ発生枚数等を記憶している。

操作表示部７は、例えば、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、表示部７１及び操作部７２として機能する。
表示部７１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ユーザーによるタッチ操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。
操作部７２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。ユーザーは、操作表示部７を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。

湿度検出器８は、制御部１０による制御下で画像形成装置１内の湿度を検出する。湿度検出器８としては、例えば、高分子抵抗式湿度センサー等を用いることができる。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開された各種プログラムと協働して、自動原稿搬送部２、スキャナー部３、画像形成部４、給紙部５、記憶部６、操作表示部７、湿度検出器８等の画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する（図２参照）。例えば、制御部１０は、スキャナー部３からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成されたＹＭＣＫ各色の画像データＤｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋを画像形成部４に出力する。また、制御部１０は、画像形成部４の動作を制御して用紙Ｐに画像を形成する。

［クリーニングブラシと回収ローラーの電流合算値］
感光体ドラム４１からトナーを清掃するクリーニングブラシ４６１のクリーニング性向上のため、上記したように、クリーニングブラシ４６１へトナーと逆極性のバイアスが印加されている。また、クリーニングブラシ４６１に移行したトナーを更に除去するため、トナーと逆極性かつクリーニングブラシ４６１よりも絶対値で大きいバイアスを印加した回収ローラー４６２を当接させてクリーニングブラシ４６１上のトナーを回収した後に、スクレーパー４６２ａで回収ローラー４６２上のトナーを除去する。

しかしながら、回収ローラー４６２の回収性向上のために、クリーニングブラシ４６１とのバイアス差を大きくすると画像ノイズが発生してしまう。
当該画像ノイズは、感光体ドラム４１表面の粗さ等に問題がない場合であっても画像ノイズは発生し、また画像ノイズのピッチはクリーニングブラシ擦過むらピッチとほぼ一致し、感光体ドラム４１上の付着物を除去しても残存する事から、当該画像ノイズの要因は電気的なものであると考えられる。

図４はクリーニングブラシ４６１の近傍の構成を示した図であり、図５はクリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２のそれぞれに流れる電流の合算値と、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の印加バイアス差との関係を示したグラフである。なお、図４は電荷低減部４６３を有しない点で、本実施形態に係る構成と異なる。
図５に示すように、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の印加バイアス差：Δの増加に伴って、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２のそれぞれに流れる電流の電流合算値Ｉは増加し、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の電流合算値Ｉがある値を超えると、画像ノイズが発生してしまう。図５において電流合算値Ｉが所定の閾値Ｉａを超えた場合に画像ノイズが発生し、電流合算値Ｉが所定の閾値Ｉａ以下の場合には画像ノイズは発生しない。

この現象について、図４を用いて説明する。トナーがマイナス極性で感光体がマイナス帯電の場合に推定される画像ノイズ発生のメカニズムとしては、図４に示すように、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２との間の第１ニップ部Ｎ１において、クリーニングブラシ４６１の表面電位は回収ローラー４６２のバイアスとほぼ同電位になり、クリーニングブラシ４６１の元々の設定電位に加えてプラス電荷が保持されてしまう。クリーニングブラシ４６１の表面近傍に保持されたプラス電荷は、回収ローラー４６２との第１ニップ部Ｎ１の出口以降はクリーニングブラシ４６１の芯金方向に向かって徐々に移動するが、感光体ドラム４１とクリーニングブラシ４６１との第２ニップ部Ｎ２の入口到達時における、クリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１との電位差があるレベルを超えると、感光体ドラム４１との間で放電してしまい、感光体ドラム４１の表面近傍にプラス電荷が保持される。即ち、クリーニングブラシ４６１の擦過ムラがあると、それに起因して感光体ドラム４１の表面電位にムラが生じ、画像ノイズとなる。

クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の電流合算値Ｉは、クリーニングブラシ４６１から感光体ドラム４１への流れ込み電流に値し、クリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１との間の放電量に相関する。即ち、画像ノイズはクリーニングブラシと回収ローラーの電流合算値Ｉに依存すると考えられる。
よって本実施形態においては、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の電流合算値Ｉを、画像ノイズが発生しない所定の閾値以下となるように制御する。

前述の推定メカニズム（クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の第１ニップ部Ｎ１において、クリーニングブラシ４６１の表面近傍にプラス電荷が保持されてしまう）よれば、クリーニングブラシ４６１の回転方向において、回収ローラー４６２との第１ニップ部Ｎ１下流から感光体ドラム４１との第２ニップ部Ｎ２上流において、クリーニングブラシ４６１の表面近傍のプラス電荷を低減すると、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の電流合算値Ｉが所定の閾値Ｉａ以下に抑制されると考えられる。

図６は、電荷低減部４６３を有するシステムにおける、クリーニングブラシ４６１の近傍の構成を示した図である。クリーニングブラシ４６１の表面において、クリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の第１ニップ部Ｎ１の下流から、クリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１の第２ニップ部Ｎ２の上流における領域に、クリーニングブラシ４６１と同等の電位の電荷低減部４６３が当接されている。これは、クリーニングブラシ４６１の表面近傍に保持されたプラス電荷を、より低い電位レベルである電荷低減部４６３に移動させる事で、クリーニングブラシ４６１の表面電位を本来の設定電位に近づけることを目的としている。
即ち、感光体ドラム４１に当接する領域の、クリーニングブラシ４６１の表面電位を本来の設定電位に近づける事で、クリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１間の放電が防止、あるいは画像ノイズ発生に至らないレベルに抑制される、つまり感光体ドラム４１との放電量と相関するクリーニングブラシ４６１と回収ローラー４６２の電流合算値Ｉが抑制されることが予想される。

図７は、図６のシステムにおける電流合算値Ｉと、印加バイアス差Δとの関係を示すグラフである。電流合算値Ｉは印加バイアス差Δが増加するのに伴って増加するが、その値は電荷低減部４６３を当接させることで低減することが明らかとなった。

なお、図６のシステムにおいては、電荷低減部４６３の電位をクリーニングブラシ４６１と同電位としたが、クリーニングブラシ４６１と同極性で絶対値を小さくした電位の方が電荷低減効果は向上する。ただし、電荷低減部４６３の電位が下がることによってクリーニングブラシ４６１の電位もそれに引きずられて下がるため、電荷低減部４６３の電位はクリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１との第２ニップ部Ｎ２に到達時に、クリーニングブラシ４６１の表面電位が本来の設定電位よりも低くならない範囲にする必要がある。
また、電荷低減部４６３の材質抵抗については、電荷の移動速度を考慮すると前述の実験の様に金属製が最も適しているが、クリーニングブラシ４６１に使用されているブラシ材の抵抗値よりも低ければ、半導電性の材質など、他の部材を用いることも可能である。

続いて、クリーニングブラシ４３１と回収ローラー４３２の電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａについて説明する。所定の閾値Ｉａは、システム速度、環境湿度、トナー色、感光体ドラム４１の種類等によって異なる値となるため、予め各条件下において測定した値を記憶部６によって記憶させておき、画像形成時に条件に適した所定の閾値Ｉａを読み出して用いることが有効である。

同じ電流値であればシステム速度（クリーニングブラシ４６１、感光体ドラム４１等の回転速度）の遅い方が感光体ドラム４１に付与される電荷量は多いため、電位変化は大きくなる。よって、システム速度が遅い方が本件画像ノイズに対しては不利であり、電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａは、低速時の方が高速時よりも小さい値となる。

また、感光体ドラム４１の表面電位差（ムラ）が同等であっても、環境湿度が高い方が画像濃度差は大きくなるため（トナー帯電量は高湿度環境の方が低いので、高湿度環境では現像特性が感光体ドラム４１の電位に影響されやすい）、本件画像ノイズに対しては不利な方向である。よって電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａは、高湿度環境の方が低湿度環境よりも小さい値となる。

図８に、システム速度及び環境湿度の影響を考慮した、各条件下における所定の閾値Ｉａの関係を示す。
図８におけるＡ〜Ｄは、各条件下における所定の閾値Ｉａを表す。上記したように、システム速度が低速ほど所定の閾値Ｉａの値は小さくなり、また高湿度環境下の方がＩａの値は小さくなる。したがって、Ａ〜Ｄの間には、Ｃ＜Ａ＜Ｂ及びＣ＜Ｄ＜Ｂの関係が成り立つ。

なお、トナー色により現像特性が異なる場合は、トナー色に応じて電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａを設定すれば良い。
また、感光体ドラム４１の種類によっても特性は様々に異なるため、感光体ドラム４１の種類により所定の閾値Ｉａは異なることとなるが、通常１台の画像形成装置１内に複数種の感光体ドラム４１を搭載する事は稀である。ただ、表層膜厚に関しては耐久により減少するため、耐久により電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａを変更しても良い。表層膜厚が厚い方が静電容量は小さいので、同じ電荷量であれば膜厚が厚い方が電位変化は大きい。よって本件画像ノイズに対しては膜厚が厚い方が不利であり、電流合算値Ｉの所定の閾値Ｉａは、膜厚が厚い方が膜厚が薄い場合よりも小さい値となるので、感光体ドラム４１の使用開始初期の方が継続使用後よりも小さい値となる。

また、クリーニングブラシ４６１と感光体ドラム４１との間での放電を抑制するという目的に対しては、感光体ドラム４１の表面電位をクリーニングブラシ４３１の表面電位側に近づける事も有効である。
例えば、図３において帯電装置４２の感光体ドラム４１回転方向上流側に配置されているイレーサー４７を、図９に示すようにクリーニングブラシ４６１の感光体ドラム４１回転方向上流側に配置し、像担持体表面電位低減部として機能させる。これにより、マイナス帯電している感光体ドラム４１の主に背景部の表面電位をほぼ０Ｖに除電する事が可能となり、プラス電位のクリーニングブラシ４６１との電位差を抑制する事が可能となる。なお、図９においては電荷低減部４６３を配置していないが、もちろん電荷低減部４６３を配置させてこれによる電流合算値Ｉの低減効果と組み合わせても良い。

［効果］
図１に示す画像形成装置１を用いて、本発明の効果を検証した。
図１に示す画像形成装置１の構成に従って、感光体ドラム４１、現像装置４４、転写装置４５、クリーニング装置４６、トナー等を下記のように設定し、効果を検証した。

（装置の構成）
（１）感光体ドラム４１
感光体ドラム４１は、アルミニウムよりなるドラム状の金属基体の外周面に、ポリカーボネート樹脂よりなる厚さ２５μｍの感光層が形成されたドラム状の有機感光体を用いた。感光体ドラム４１は４００ｍｍ／ｓｅｃで回転している。
（２）帯電装置４２
帯電装置４２としては、スコロトロンチャージャーを用いた。
（３）現像装置４４
現像装置４４としては、線速度６００ｍｍ／ｍｉｎで回転駆動される現像スリーブ４４１を備え、この現像スリーブ４４１に感光体ドラム４１の表面電位と同極性のバイアス電圧が印加され、二成分現像剤によって反転現像が行われるものを用いた。
（４）転写装置４５
中間転写体として、導電性を付与したポリイミド樹脂からなる無端状の中間転写ベルト４５１を用い、中間転写ベルト４５１を介して感光体ドラム４１に圧接し、トナーの帯電極性とは通常、逆極性の電圧を印加する転写ローラー４５２を設けている。
（５）クリーニングブラシ４６１
クリーニングブラシ４６１としては、導電性を調整したポリエステルで繊度が５ｄ、密度が１００ＫＦ／ｉｎｃｈ^２、毛長が３ｍｍ、外径が１４ｍｍのものを用いて、感光体ドラム４１への押し込みを１ｍｍとし、感光体ドラム４１の回転方向に対してカウンター回転で線速度を４００ｍｍ／ｓｅｃとした。
（６）回収ローラー４６２
クリーニングブラシ４６１に当接する回収ローラー４６２としては、ＳＵＳ製で外径が１０ｍｍのものを用いて、クリーニングブラシ４６１への押し込みを１ｍｍとし、クリーニングブラシ４６１の回転方向に対してカウンター回転とした。回収ローラー４６２には、回収したトナーを掻き取るために厚みが０．０５ｍｍのＳＵＳ製金属スクレーパー４６２ａを、カウンター当接（回収ローラー４６２とスクレーパー４６２ａとの接点において、回収ローラー４６２の回転方向下流側の表面との角度が鋭角となるように当接）している。
（７）電荷低減部４６３
クリーニングブラシ４６１に当接する電荷低減部４６３としては、ＳＵＳ製で外径が８ｍｍのものを用いて、クリーニングブラシ４６１への押し込みを１ｍｍとした。
（８）クリーニングブレード４６４
クリーニングブレード４６４としては、ウレタンゴムよりなる反発弾性率が５０％（２５℃）、ＪＩＳ Ａ硬度が７０°、厚さが２．００ｍｍ、自由長が１０ｍｍ、幅が３２４ｍｍのものを用いた。クリーニングブレード４６４は、感光体ドラム４１に対する当接荷重を２０Ｎ／ｍ、当接角１５°となるように設定した。
（９）トナー
二成分現像剤を構成するトナーは、乳化重合法により製造された体積平均粒径が６．５μｍのトナー粒子よりなり、負帯電性を有する。シリカやチタニアの微粒子が外添処理されている。

（評価基準）
電流合算値Ｉについては、画像面積率：５％のチャートをＡ４横で１０００枚プリントの間、クリーニングブラシ４６１及び回収ローラー４６２の電流値をそれぞれモニターし、その電流合算値Ｉの値が所定の閾値Ｉａ以下であれば○、所定の閾値Ｉａを超えていれば×とした。ここで、本実施例に用いた所定の閾値はＩａ＝１０μＡである。
画像ノイズの評価については、画像面積率：５％のチャートをＡ４横で１０００枚プリントした後にハーフトーン画像をプリントし、画像ノイズの発生の有無を目視で判定し、発生したら×として○×評価した。
なお、環境は気温１０℃、湿度２０％である。

＜比較例＞
クリーニングブラシ４６１への印加バイアスは、クリーニング性を確保可能な＋５００Ｖとした。
回収ローラー４６２への印加バイアスは、回収性を確保可能な＋１５００Ｖ、つまりクリーニングブラシ４６１に対してΔ＋１０００Ｖとした。
電荷低減部４６３は搭載していない。
＜実施例＞
クリーニングブラシ４６１への印加バイアスは、クリーニング性を確保可能な＋５００Ｖとした。
回収ローラー４６２への印加バイアスは、回収性を確保可能な＋１５００Ｖ、つまりクリーニングブラシ４６１に対してΔ＋１０００Ｖとした。
電荷低減部４６３をクリーニングブラシ４６１に当接し、印加バイアスは＋５００Ｖ、つまりクリーニングブラシ４６１と同電位とした。

（結果）
図１０に示すように、比較例は、１０００枚プリント中の電流合算値Ｉの最大値が所定の閾値Ｉａを超えると共に、ハーフトーン画像に本件画像ノイズが発生した。これに対し、実施例は、１０００枚プリント中の電流合算値Ｉの最大値を所定の閾値Ｉａ以下に抑制でき、ハーフトーン画像に本件画像ノイズは発生しなかった。
即ち、電荷低減部４６３を設けるとことにより、電流合算値Ｉを所定の閾値Ｉａ以下に抑制可能であり、画像ノイズの発生を防止できることが明らかとなった。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１において、クリーニング装置４６は、感光体ドラム４１に接触して回転するとともに、感光体ドラム４１の表面上の転写残トナーを除去するクリーニングブラシ４６１と、クリーニングブラシ４６１上のトナーを回収する回収ローラー４６２と、クリーニングブラシ４６１に電圧を印加する第１電圧印加部Ｐ１と、回収ローラー４６２に電圧を印加する第２電圧印加部Ｐ２と、を備え、制御部１０は、回収ローラー４６２の電位が、トナーと逆極性であってクリーニングブラシ４６１の電位よりも絶対値で大きい値となり、かつクリーニングブラシ４６１に流れる電流と回収ローラー４６２に流れる電流との電流合算値Ｉが画像ノイズが発生しない所定の閾値以下となるように、第１電圧印加部Ｐ１及び第２電圧印加部Ｐ２を制御する。したがって、感光体ドラム４１とクリーニングブラシ４６１との間の放電を抑制し、クリーニング性を確保するとともに、画像ノイズの発生を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１は、クリーニングブラシ４６１の回転方向において、回収ローラー４６２とクリーニングブラシ４６１との第１ニップ部Ｎ１の下流であって、感光体ドラム４１とクリーニングブラシ４６１との第２ニップ部Ｎ２の上流に、クリーニングブラシの電荷を低減する電荷低減部４６３を備える。したがって、回収ローラー４６２とクリーニングブラシ４６１との電位差を一定のレベルで保つ一方で、感光体ドラム４１とクリーニングブラシ４６１との間の放電を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態に係る画像形成装置１においては、電荷低減部４６３は、導電性の部材であり、また第３電圧印加部Ｐ３によってクリーニングブラシ４６１よりも絶対値で小さい値となるように電位が付与されるように制御される。したがって、クリーニングブラシ４６１上のプラス電荷を、より低い電位の電荷低減部４６３に、効果的に逃がすことができる。

なお、上記実施形態に係る画像形成装置１においては、電荷低減部４６３として所定の電圧を印加した金属製の部材を用いるものとしたが、これに限定されない。例えば、図１１に示すように、電荷低減部４６３としてコロナチャージャー４６３ａを用いる事も可能である。例えばＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳したスコロトロンチャージャーによって、クリーニングブラシ４６１の表面電位を本来の設定電位に調整すれば良い。

また、例えば回収ローラー４６２の回収性を通常よりも下げる様なモード、すなわち回収ローラー４６２の印加バイアスをクリーニングブラシ４６１と同等まで下げるようなモード（例えば、クリーニングブラシ４６１から感光体ドラム４１へのトナー吐き出しモード）時など、電荷低減部４６３が不要であると予測出来る状態においては、電荷低減機能を停止させても良い。
具体的には、電荷低減部４６３が、図６に示すようにクリーニングブラシ４６１への当接部材である場合は、電位的にフロートにしても良いし、クリーニングブラシ４６１から離間させても良い。電荷低減部４６３が、図１１に示すようにコロナチャージャーの場合は、印加電圧をＯＦＦすれば良い。

［他の実施形態］
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の主旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピューター読み取り可能な媒体として、不揮発性メモリー、ハードディスク等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピューター読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを、通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の主旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 画像形成装置
２ 自動原稿搬送部
３ スキャナー部
４ 画像形成部
４１ 感光体ドラム（像担持体）
４２ 帯電装置（帯電部）
４３ 露光装置（露光部）
４４ 現像装置（現像部）
４４１ 現像スリーブ
４４２ 現像剤
４５ 転写装置（転写部）
４５１ 中間転写ベルト
４５２ 転写ローラー
４６ クリーニング装置（クリーニング部）
４６１ クリーニングブラシ
４６２ 回収ローラー（回収部材）
４６２ａ スクレーパー
４６３ 電荷低減部
４６４ クリーニングブレード
４７ イレーサー（像担持体表面電位低減部）
５ 給紙部
６ 記憶部
７ 操作表示部
１０ 制御部
Ｎ１ 第１ニップ部（第１当接部）
Ｎ２ 第２ニップ部（第２当接部）
Ｐ１ 第１電圧印加部
Ｐ２ 第２電圧印加部
Ｐ３ 第３電圧印加部

Claims (9)

1. 用紙に転写するトナー画像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電部と、
   前記像担持体の表面にトナー画像を現像する現像部と、
   前記像担持体に形成されたトナー画像を用紙に転写させる転写部と、
   前記像担持体に付着したトナーを清掃除去するクリーニング部と、
   制御部と、を備え、
   前記クリーニング部は、
   前記像担持体に接触して回転するとともに、前記像担持体の表面上の転写残トナーを除去するクリーニングブラシと、
   前記クリーニングブラシ上のトナーを回収する回収部材と、
   前記クリーニングブラシに電圧を印加する第１電圧印加部と、
   前記回収部材に電圧を印加する第２電圧印加部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記回収部材の電位が、トナーと逆極性であって前記クリーニングブラシの電位よりも絶対値で大きい値となり、かつ前記クリーニングブラシに流れる電流と前記回収部材に流れる電流との電流合算値が、画像ノイズが発生しない所定の閾値以下となるように、前記第１電圧印加部及び前記第２電圧印加部を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニングブラシの回転方向において、前記回収部材と前記クリーニングブラシとの第１当接部の下流であって、前記像担持体と前記クリーニングブラシとの第２当接部の上流に、前記クリーニングブラシの電荷を低減する電荷低減部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電荷低減部は、前記クリーニングブラシに当接する導電性部材である
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記電荷低減部に電圧を印加する第３電圧印加部を備え、
   前記制御部は、前記電荷低減部の電位が、前記クリーニングブラシの電位よりも絶対値で小さい値となるように制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記電荷低減部の電気抵抗は、前記クリーニングブラシの電気抵抗よりも低いことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記電荷低減部は、金属性の部材からなることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記電荷低減部は、コロナチャージャーであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体の回転方向において、前記像担持体から前記転写部へトナー画像が転写される転写領域の下流、かつ前記像担持体と前記クリーニングブラシとの第２当接部の上流に、前記像担持体表面の電位を低下させる像担持体表面電位低減部が配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体表面電位低減部は、前記像担持体の表面を露光することにより、前記像担持体の表面の電位を低下させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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