JP2020118757A - クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシ状ローラにバイアスを印加することによって像担持体がダメージを受ける不具合を生じにくくする。【解決手段】ブラシ状ローラ１４ｂの新品状態からの累積走行距離（又は、累積回転時間）が所定値Ａに達するまでの第１期は、累積走行距離（又は、前記累積回転時間）が所定値Ａに達してからの第２期に比べて、電源８１（バイアス印加手段）によるバイアスの印加によってブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値の絶対値が小さくなるように制御される。【選択図】図４

Description

この発明は、感光体ドラム、感光体ベルト、中間転写ベルト、中間転写ドラム等の像担持体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニング装置と、それを備えたプロセスカートリッジと、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光体ドラム、感光体ベルト、中間転写ベルト、中間転写ドラム等の像担持体の表面にブラシ状ローラ（ブラシローラ）を摺接させて、像担持体上に残留した未転写トナーを除去する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、転写部に対して像担持体の走行方向下流側では、ブラシ状ローラが所定方向に回転しながら像担持体の表面に摺接している。そして、ブラシ状ローラによって像担持体上に残留（付着）した未転写トナーが、その他の付着物（トナー添加物や紙粉などである。）とともに除去されて、ブラシ状ローラが設置されたクリーニング装置の内部に未転写トナーなどの付着物が回収されることになる。
また、特許文献１には、ブラシ状ローラ（ブラシローラ）に所定のバイアスを印加して、像担持体上に付着した未転写トナーを静電気的にブラシ状ローラに移動させて、ブラシ状ローラによるクリーニング性を向上させる技術が開示されている。ブラシ状ローラに印加するバイアスとしては、トナーの極性とは異なる極性のものに加えて、トナーの極性と同じ極性のものを加える技術も開示されている。

従来の技術は、ブラシ状ローラにバイアスを印加することで、像担持体の表面に付着したトナーをブラシ状ローラによって効率的に除去する効果が期待できるものの、初期的に像担持体がダメージを受けやすかった。そして、そのように像担持体がダメージを受けることによって、黒スジ画像などの異常画像が発生してしまうことがあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ブラシ状ローラにバイアスを印加することによって像担持体がダメージを受ける不具合が生じにくい、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明におけるクリーニング装置は、所定方向に回転しながら像担持体に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去するブラシ状ローラと、前記ブラシ状ローラに対してバイアスを印加可能なバイアス印加手段と、を備え、前記ブラシ状ローラの新品状態からの累積走行距離又は累積回転時間が所定値に達するまでの第１期は、前記累積走行距離又は前記累積回転時間が前記所定値に達してからの第２期に比べて、前記バイアス印加手段によるバイアスの印加によって前記ブラシ状ローラに流れる電流値の絶対値が小さくなるように制御されるものである。

本発明によれば、ブラシ状ローラにバイアスを印加することによって像担持体がダメージを受ける不具合が生じにくい、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 プロセスカートリッジとその近傍とを示す構成図である。 クリーニング装置の要部を示す拡大図である。 ブラシ状ローラに印加するバイアスを可変する制御を示すフローチャートである。 実験結果を示す表図である。 変形例１としての、クリーニング装置の要部を示す拡大図である。 変形例２としての、クリーニング装置の要部を示す拡大図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１における全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。図２は、図１の画像形成装置１に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙ（作像部）の構成を示す断面図である。
なお、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ（作像部）は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２ではイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙのみを代表的に図示する。

図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、を示す。
また、７は転写紙等のシートが収容される給紙装置、９はシートの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるプロセスカートリッジ（作像部）、を示す。
また、１６は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写ローラ、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、を示す。
また、１８は中間転写ベルト１７上のトナー像をシート上に転写するための２次転写ローラ、１９は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング装置、２０はシート上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置１における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（像担持体）上に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（図２参照）は、それぞれ、所定方向（反時計方向）に回転（走行）している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電装置１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１（像担持体）の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電装置１２にて帯電された後の感光体ドラム１１の表面には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部（１次転写ニップ）に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１６が設置されている。そして、１次転写ローラ１６の位置で、中間転写ベルト１７の表面に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、除電ランプ４５の位置を通過した後に、クリーニング装置１４との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード１４ａとブラシ状ローラ１４ｂとによって感光体ドラム１１の表面に付着したトナー（未転写トナー）などの付着物が除去されて、除去されたトナーがクリーニング装置１４内に回収される（クリーニング工程である。）。クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーは、搬送スクリュ１４ｅによってクリーニング装置１４の外部に排出（搬送）されて、廃トナー回収容器の内部に廃トナーとして回収される。
その後、感光体ドラム１１の表面は、潤滑剤供給装置１５、除電部の位置を順次通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色のトナー像が重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図１の時計方向に走行して、２次転写ローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写ローラ１８との対向位置で、中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像がシートに転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７の表面は、中間転写ベルトクリーニング装置１９の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着したトナー（未転写トナー）が中間転写ベルトクリーニング装置１９に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写ローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送されるシートは、給紙装置７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、用紙などのシートを収納する給紙装置７から、給紙ローラ８により給送されたシートが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ９に達したシートは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写されたシートは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）がシート上に定着される。
そして、定着工程後のシートは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、プロセスカートリッジ１０Ｙについて詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１１と、帯電装置１２（帯電ローラ）と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、潤滑剤供給装置１５と、が一体的にユニットとして構成されている。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、表面層（保護層）が順次積層されている。
感光体ドラム１１は、駆動モータによって図２の反時計方向に回転駆動される。

図２を参照して、帯電装置１２は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなる帯電ローラである。帯電装置１２には帯電用電源部から所定の電圧（ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものである。）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。

現像装置１３は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂと、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂに対向する第２搬送スクリュ１３ｃと、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｄと、で構成される。現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇが担持されることになる。
現像装置１３の内部には、現像剤として、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。

クリーニング装置１４には、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニングブレード１４ａ、感光体ドラム１１に摺接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするブラシ状ローラ１４ｂ、ブラシ状ローラ１４ｂの表面に付着したトナーを回収する回収ローラ１４ｃ、回収ローラ１４ｃの表面をクリーニングする回収ブレード１４ｄ、クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーを幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に搬送する搬送スクリュ１４ｅ（搬送部材）、などが設置されている。

クリーニングブレード１４ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。そして、感光体ドラム１１上に付着するトナーなどの付着物（シートから生じる紙粉、帯電装置１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）がクリーニングブレード１４ａによって機械的に掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。クリーニングブレード１４ａは、後述するブラシ状ローラ１４ｂに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側の位置に設置されている。
なお、本実施の形態において、クリーニングブレード１４ａは、感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンタ方向にて感光体ドラム１１に当接している。

図３をも参照して、ブラシ状ローラ１４ｂは、クリーニングブレード１４ａに対して感光体ドラム１１の回転方向上流側の位置に設置されて、所定方向（反時計方向）に回転しながら感光体ドラム１１に当接するように構成されている。ブラシ状ローラ１４ｂは、直毛状又はループ状のブラシ毛１４ｂ２が植毛された基布が、軸部１４ｂ１（芯金）の外周に螺旋状に巻装されたものである。ブラシ毛１４ｂ２としては、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アクリル、ビニロン、塩化ビニル等の樹脂繊維を用いることができ、本実施の形態ではカーボン等の導電付与剤が混入された導電繊維を用いている。また、ブラシ毛１４ｂ２は、長さ（毛足）が０．２〜２０ｍｍ、ブラシ密度が２〜１０万Ｆ／ｉｎｃｈ²のものを用いることができる。特に、本実施の形態では、ブラシ太さが６デニール以上となるブラシ毛１４ｂ２が用いられている。

ブラシ状ローラ１４ｂは、感光体ドラム１１を回転駆動する駆動モータからギア列を介して駆動力が入力されて、感光体ドラム１１の駆動に連動して図２、図３の反時計方向に回転駆動される。また、ブラシ状ローラ１４ｂは、そのブラシ毛１４ｂ２が感光体ドラム１１に対して所定の食い込み量Ｍ（０．５〜１．５ｍｍである。）だけ食い込むように配設されて、感光体ドラム１１に対してカウンタ方向に摺接することになる。
そして、感光体ドラム１１上に付着するトナーなどの付着物（シートから生じる紙粉、帯電装置１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、現像装置１３内に収容された２成分現像剤Ｇ中のキャリアＣ、等の付着物も含むものとする。）がブラシ状ローラ１４ｂによって掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。
特に、本実施の形態では、ブラシ状ローラ１４ｂによって感光体ドラム１１上のトナーを静電的に除去するために、ブラシ状ローラ１４ｂにバイアス（電圧）を印加して、感光体ドラム１１とブラシ状ローラ１４ｂとの間に電界を形成している。このようにブラシ状ローラ１４ｂにバイアスを印加することについては、後でさらに詳しく説明する。
このように、クリーニングブレード１４ａに加えてブラシ状ローラ１４ｂを用いて、感光体ドラム１１上に付着した未転写トナーを除去することで、クリーニング装置１４によるクリーニング性がさらに向上することになる。

回収ローラ１４ｃは、軸部１４ｃ２に金属材料からなるローラ部１４ｃ１が形成されたローラ部材であって、ブラシ状ローラ１４ｂのブラシ毛１４ｂ２に摺接するように配置されている。回収ローラ１４ｃは、図３の反時計方向に回転駆動されて、ブラシ状ローラ１４ｂにカウンタ方向で当接するように構成されている。
回収ブレード１４ｄは、ステンレス鋼などの金属材料からなる板状部材であって、回収ローラ１４ｃの表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。
そして、ブラシ状ローラ１４ｂによって除去されたトナー（感光体ドラム１１上の未転写トナーである。）などの付着物は、回収ローラ１４ｃによって除去された後に回収ブレード１４ｄによって掻き取られて、クリーニング装置１４内に回収されることになる。

搬送スクリュ１４ｅは、軸部上にスクリュ部が形成されたものであって、所定方向に回転駆動することで、クリーニング装置１４の内部に回収されたトナーなどの付着物を廃トナー回収容器に向けて搬送する。搬送スクリュ１４ｅは、感光体ドラム１１を回転駆動する駆動モータからギア列を介して駆動力が入力されて、感光体ドラム１１の駆動に連動して図２の反時計方向に回転駆動される。

図２を参照して、潤滑剤供給装置１５は、感光体ドラム１１に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ１５ａ、潤滑剤供給ローラ１５ａ（発泡弾性層）に摺接する固形潤滑剤１５ｂ、固形潤滑剤１５ｂを潤滑剤供給ローラ１５ａに向けて付勢する圧縮スプリング１５ｃ、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤を薄層化（均一化）する薄層化ブレード１５ｄ（均しブレード）、等で構成される。
潤滑剤供給装置１５は、クリーニング装置１４（クリーニングブレード１４ａ）に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側であって、帯電装置１２に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード１５ｄは、潤滑剤供給ローラ１５ａに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。

潤滑剤供給ローラ１５ａは、金属材料からなる軸部（芯金）上に発泡ポリウレタン（ウレタンフォーム）からなる発泡弾性層が形成されたローラ状部材であって、その発泡弾性層が感光体ドラム１１表面に接触した状態で図２の反時計方向に回転する。これにより、固形潤滑剤１５ｂから潤滑剤供給ローラ１５ａを介して感光体ドラム１１上に潤滑剤が供給される。

潤滑剤供給ローラ１５ａは、図２の反時計方向に回転する感光体ドラム１１に対してカウンタ方向（逆方向）で摺接するように回転駆動される（図２の反時計方向の回転である。）。
また、潤滑剤供給ローラ１５ａは、固形潤滑剤１５ｂと感光体ドラム１１とに摺接するように配置されていて、潤滑剤供給ローラ１５ａが回転することによって固形潤滑剤１５ｂから潤滑剤を掻き取り、その潤滑剤を感光体ドラム１１上に塗布する。
また、固形潤滑剤１５ｂの後方部には、潤滑剤供給ローラ１５ａと固形潤滑剤１５ｂとの接触ムラをなくすために圧縮スプリング１５ｃが配置されていて、固形潤滑剤１５ｂを潤滑剤供給ローラ１５ａに付勢している。
ここで、固形潤滑剤１５ｂは、脂肪酸金属亜鉛に無機潤滑剤を含有させて形成したものである。また、脂肪酸金属亜鉛としては、少なくともステアリン酸亜鉛を含んだものが好ましい。また、無機潤滑剤としては、タルク、マイカ、窒化ホウ素のうち少なくとも１つであることが好ましい。

薄層化ブレード１５ｄは、ウレタンゴム等のゴム材料からなる板状部材であって、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。薄層化ブレード１５ｄは、潤滑剤供給ローラ１５ａに対して、感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。そして、潤滑剤供給ローラ１５ａによって感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード１５ｄによって、感光体ドラム１１上に均一かつ適量に薄層化される。
固形潤滑剤１５ｂを潤滑剤供給ローラ１５ａを介して感光体ドラム１１表面に塗布すると、感光体ドラム１１表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は充分に発揮されないため、薄層化ブレード１５ｄが潤滑剤を薄層化・均一化する部材として機能することになる。薄層化ブレード１５ｄにより、感光体ドラム１１上での潤滑剤の皮膜化がおこなわれて、潤滑剤はその潤滑性を充分に発揮することになる。
なお、本実施の形態において、薄層化ブレード１５ｄは、感光体ドラム１１の走行方向（回転方向）に対してトレーディング方向にて感光体ドラム１１に当接している。

このように、本実施の形態では、クリーニングブレード１４ａと薄層化ブレード１５ｄとの２つのブレード部材を別々に設けているために、クリーニング性と潤滑剤塗布性とを良好に維持することができるとともに、感光体ドラム１１への潤滑剤供給によって双方のブレード部材１４ａ、１５ｄの磨耗・劣化を軽減することができる。

図２にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ１３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像装置１３内の現像剤Ｇは、間に仕切部材を介在するように配設された第１搬送スクリュ１３ｂ及び第２搬送スクリュ１３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３０からトナー補給口を介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環する。

そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ１３ａ上に担持される。現像ローラ１３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード１３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ１３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード１３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム１１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアスとの、電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。

その後、現像工程にて感光体ドラム１１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト１７上に転写される。そして、感光体ドラム１１の表面に付着（残留）した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード１４ａやブラシ状ローラ１４ｂによってクリーニング装置１４内に回収される。その後、クリーニング工程後の感光体ドラム１１の表面は、潤滑剤供給装置１５、除電部を順次通過して、一連の作像プロセスが終了する。
なお、本実施の形態では、１次転写ニップの下流側の位置であって、クリーニング装置１４の上流側の位置に、感光体ドラム１１に対向するように除電ランプ４５が設置されている。除電ランプ４５は、クリーニング装置１４の上流側で感光体ドラム１１に除電光を照射することにより、感光体ドラム１１上におけるトナーの静電的な付着力を減じて、クリーニング装置１４のクリーニング性を向上させるためのものである。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３０は、交換可能に構成されたトナーボトル３１と、トナーボトル３１を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーＴを補給するトナーホッパ部３２と、で構成されている。また、トナーボトル３１内には、新品のトナーＴ（図２では、イエローのトナーである。）が収容されている。また、トナーボトル３１の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３１内の新品トナーＴは、現像装置１３内のトナーＴ（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。現像装置１３内のトナーＴの消費は、現像装置１３の第２搬送スクリュ１３ｃの下方に設置された磁気センサによって間接的又は直接的に検知される。

以下、本実施の形態において特徴的な、クリーニング装置１４（プロセスカートリッジ）の構成・動作について説明する。
先に図２、図３を用いて説明したように、本実施の形態におけるクリーニング装置１４には、所定方向に回転しながら感光体ドラム１１（像担持体）に当接して感光体ドラム１１の表面に付着したトナーを除去するブラシ状ローラ１４ｂが設置されている。
また、図３に示すように、ブラシ状ローラ１４ｂに対してバイアスを印加可能なバイアス印加手段としての電源８１が設置されている。本実施の形態において、電源８１（バイアス印加手段）は、トナーの極性（本実施の形態ではマイナス極性である。）とは異なる極性（プラス極性）の電圧をブラシ状ローラ１４ｂに印加できるように構成されている。具体的に、電源８１は、ブラシ状ローラ１４ｂの軸部１４ｂ１に電気的に接続されている。また、電源８１は、制御部８０による制御によって、ブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアスの大きさを可変できるように構成されている。

このように、電源８１（バイアス印加手段）からブラシ状ローラ１４ｂにバイアスが印加されることで、感光体ドラム１１に付着しているトナーがブラシ状ローラ１４ｂに向けて静電的に移動しやすくなる。そのため、ブラシ状ローラ１４ｂによるクリーニング性が向上することになる。
なお、本実施の形態では、電源８１によって、トナーの極性とは異なる極性の電圧が回収ローラ１４ｃにも印加されるように構成されている。これにより、ブラシ状ローラ１４ｂに担持されたトナーが回収ローラ１４ｃに向けて静電的に移動しやすくなり、回収ローラ１４ｃによるクリーニング性が向上することになる。

ここで、本実施の形態では、ブラシ状ローラ１４ｂの新品状態からの累積走行距離（又は、累積回転時間）が所定値Ａに達するまでの第１期は、その累積走行距離（又は、前記累積回転時間）が所定値Ａに達してからの第２期に比べて、電源８１（バイアス印加手段）によるバイアスの印加によってブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値の絶対値が小さくなるように制御される。

詳しくは、図４に示すように、制御部８０において、ブラシ状ローラ１４ｂの累積走行距離（又は、累積回転時間）が所定値Ａに達しているかが判別される（ステップＳ１）。
その結果、累積走行距離が所定値Ａに達していないものと判別された場合には、電源８１からブラシ状ローラ１４ｂに基準バイアスよりも小さな低バイアスが印加されて、ブラシ状ローラ１４ｂに比較的小さな電流が流されることになる。これに対して、累積走行距離が所定値Ａに達しているものと判別された場合には、電源８１からブラシ状ローラ１４ｂに基準バイアスが印加されて、ブラシ状ローラ１４ｂに比較的大きな電流が流されることになる。

さらに具体的に、本実施の形態では、ブラシ状ローラ１４ｂが新品状態（新品初期）であるときから累積走行距離が所定値Ａ（９０００ｍに設定している。）に達するまでの間を「第１期」と定めて、累積走行距離が所定値Ａに達してから寿命に至るまでの間を「第２期」と定めている。そして、「第１期」ではブラシ状ローラ１４ｂに１μＡの電流値が流れて、「第２期」ではブラシ状ローラ１４ｂに２μＡの電流値が流れるように、制御部８０による制御によって電源８１からブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアスの大きさを調整している。

ここで、「第２期」でブラシ状ローラ１４ｂに流される電流値は、一般的にブラシ状ローラ１４ｂに印加されるものと同等の大きさのものであって「基準値」と言える。したがって、本実施の形態では、「第１期」において、ブラシ状ローラ１４ｂに、基準値に比べて小さな電流値（基準値の１／２の大きさである。）の電流値が流されることになる。
また、ブラシ状ローラ１４ｂの「新品状態」とは、ブラシ状ローラ１４ｂがいかなる装置でも使用されていない状態で、未使用の状態である。ブラシ状ローラ１４ｂの「新品状態」は、クリーニング装置１４（プロセスカートリッジ１０Ｙ）にＲＦＩＤ（使用履歴に関する情報が書き込まれたチップである。）を設置して、その情報を装置本体１のリーダで読み込むことで把握することができる。
また、「累積走行距離」とは、使用開始されてからブラシ状ローラ１４ｂが稼働した累積の走行距離（線速度×回転時間）であって、クリーニング装置１４（感光体ドラム１１）を駆動する駆動モータの累積駆動時間に基づいて求めることができる。「累積走行距離」は、クリーニング装置１４が稼働するごとに、制御部８０の記憶部で更新される。

このように、本実施の形態において、初期的な段階である「第１期」では、ブラシ状ローラ１４ｂに基準値よりも小さなバイアスを印加して小さな電流を流すようにしている。そのため、初期的に感光体ドラム１１がダメージを受けてしまう不具合が軽減されることになる。
詳しくは、ブラシ状ローラ１４ｂが新品状態であるとき、ブラシ毛１４ｂ２の電気抵抗が安定せずに、感光体ドラム１１に接触する部分の電気抵抗が局所的に低くなってしまうことがある。そのような場合には、ブラシ状ローラ１４ｂから感光体ドラム１１に局所的に大きな電流が流れて、感光体ドラム１１がダメージを受けて劣化してしまう。そして、そのように感光体ドラム１１がダメージを受けることにより、黒スジ画像などの異常画像が発生してしまう。なお、このような現象は、ブラシ状ローラ１４ｂがある程度使い込まれていくと、ブラシ毛１４ｂ２の電気抵抗も安定していき、生じにくくなる。
これに対して、本実施の形態では、ブラシ状ローラ１４ｂのブラシ毛１４ｂ２の電気抵抗が安定しない間（第１期である。）は、ブラシ状ローラ１４ｂに大きな電流が流れないように制御しているため、そのような不具合の発生が軽減されることになる。

ここで、ブラシ状ローラ１４ｂは寿命に近づくほどブラシ毛１４ｂ２にヘタリが生じて機械的なクリーニング性が低下していくが、ブラシ状ローラ１４ｂが初期的な段階（第１期）では機械的なクリーニング性が充分に確保できるため、上述したような低バイアスを印加する制御をおこなっても、全体的には充分なクリーニング性を確保することができる。他方、ブラシ状ローラ１４ｂが第２期に移行してからは、機械的なクリーニング性が徐々に確保できなくなっていくため、上述したような基準バイアスを印加する制御をおこなって、全体的に充分なクリーニング性を確保している。
したがって、本実施の形態では、初期から寿命に至るまでブラシ状ローラ１４ｂによる充分なクリーニング性を確保しつつ、初期的に感光体ドラム１１がダメージを受けてしまう不具合を軽減することができる。

ここで、本実施の形態において、第１期においてブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値Ｘ１が、第２期においてブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値Ｘ２の１／２以下になるように制御されることが好ましい（Ｘ１≦Ｘ２×１／２）。
このことは、図５（Ａ）を参照して、本願発明者らが、ＮＯ１〜ＮＯ４の４つの装置を用いて、それぞれ新品状態のブラシ状ローラ１４ｂを使用して、ブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアス（電流値）を４水準で振って、黒スジ画像の発生の有無を確認した実験の結果に基づくものである。図５（Ａ）（及び、後述する図５（Ｂ））において、「○」は黒スジ画像が発生せずクリーニング不良も生じなかったことを示し、「×」は黒スジ画像が発生したことを示す。
図５（Ａ）に示す実験結果から、第１期においてブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値Ｘ１を基準値（電流値Ｘ２）の１／２以下に設定することで、黒スジ画像が生じにくくなることがわかった。

なお、本実施の形態では、第１期においてブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値Ｘ１が基準値Ｘ２に対して１／２になるように制御したが、第１期の電流値Ｘ１は基準値Ｘ２の１／２以下であれば良く、第１期においてブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値Ｘ１がゼロになるように制御することもできる。このことは、上述した図５（Ａ）の実験結果からもわかる。

また、本実施の形態では、ブラシ状ローラ１４ｂの累積走行距離が９０００ｍに達した後に、ブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアスを低バイアスから基準バイアスに上げている。
このことは、図５（Ｂ）を参照して、本願発明者らが、ＮＯ１〜ＮＯ４の４つの装置を用いて、それぞれ新品状態のブラシ状ローラ１４ｂを使用して、ブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアス（電流値）を基準バイアス（２μＡ）に固定して、黒スジ画像の発生の有無と累積走行距離との関係を確認した実験の結果に基づくものである。
図５（Ｂ）に示す実験結果から、累積走行距離が９０００ｍを超えればブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値が大きくても、黒スジ画像が生じにくくなることがわかった。

ここで、図３を参照して、本実施の形態では、感光体ドラム１１（像担持体）に対するブラシ毛１４ｂ２の食い込み量Ｍが０．５〜１．５ｍｍになるように設定されている。ここで、感光体ドラム１１に対するブラシ状ローラ１４ｂのブラシ毛１４ｂ２の「食い込み量Ｍ」とは、図３に示すように、感光体ドラム１１がないものと仮定したときのブラシ毛１４ｂ２と、感光体ドラム１１と、がオーバーラップするブラシ毛１４ｂ２の長さである。
ブラシ毛１４ｂ２の食い込み量Ｍが１．５ｍｍより大きくなると、黒スジ画像が生じやすくなり、ブラシ毛１４ｂ２の食い込み量Ｍが０．５ｍｍより小さくなると、充分なクリーニング性を確保しづらくなる。
このようなことから、ブラシ毛１４ｂ２の食い込み量Ｍを０．５〜１．５ｍｍの範囲内に設定している。

＜変形例１＞
図６は、変形例１としてのクリーニング装置１４の要部を示す拡大図である。
図６に示すように、変形例１におけるクリーニング装置１４には、２つのブラシ状ローラ１４ｂ、１４ｆ（及び、回収ローラ１４ｃ、１４ｇ、回収ブレード１４ｄ、１４ｈ）が設置されている。そして、上流側のブラシ状ローラ１４ｂ（及び、回収ローラ１４ｃ）には第１の電源８１（バイアス印加手段）からプラス極性のバイアスが印加され、下流側のブラシ状ローラ１４ｆ（及び、回収ローラ１４ｇ）には第２の電源８２（バイアス印加手段）からプラス極性のバイアスが印加されている。このように、トナー極性と同じ極性のバイアスが印加される第２のブラシ状ローラ１４ｆを設置することで、感光体ドラム１１上に付着した逆帯電トナーを、第２のブラシ状ローラ１４ｆによって静電的に積極的に除去することができる。感光体ドラム１１上の未転写トナーは、１次転写ニップでトナー極性と同じ極性の電界の影響を受けて逆帯電してしまうことがあるため、このような構成が有用になる。
そして、このように２つのブラシ状ローラ１４ｂ、１４ｆを設置した場合であっても、本実施の形態と同様に、初期的な段階である「第１期」では、ブラシ状ローラ１４ｂに基準値よりも絶対値が小さな電流を流すようにしている。具体的に、変形例１において、制御部８０による第２の電源８２の制御により、第１期では第２のブラシ状ローラ１４ｆに対して−Ｘ１の電流値が流され、第２期では第２のブラシ状ローラ１４ｆに対して−Ｘ２の電流値が流されることになる（｜−Ｘ１｜＜｜−Ｘ２｜）。
そして、変形例１においても、本実施の形態と同様に、感光体ドラム１１がダメージを受ける不具合が生じにくくなる。

＜変形例２＞
図７は、変形例２としてのクリーニング装置１４の要部を示す拡大図であって、本実施の形態における図３に対応する図である。
図７（Ａ）に示すように、ブラシ状ローラ１４ｂにバイアスを印加するための電源８１は、ブラシ状ローラ１４ｂに間接的にバイアスを印加するものであっても良い。具体的に、図７（Ａ）の例では、電源８１が回収ローラ１４ｃの軸部１４ｃ２に接続されていて、電源８１から回収ローラ１４ｃに直接的にバイアスが印加されるとともに、その回収ローラ１４ｃを介してブラシ状ローラ１４ｂにバイアスが印加されることになる。
また、図７（Ｂ）に示すように、ブラシ状ローラ１４ｂにバイアスを直接的に印加するための電源８１とは別に、回収ローラ１４ｃにバイアスを直接的に印加するための第２の電源８３を設けることもできる。このような構成は、ブラシ状ローラ１４ｂに印加するバイアスと、回収ローラ１４ｃに印加するバイアスと、の大きさや印加タイミングが異なる場合に有用である。
そして、変形例２においても、本実施の形態と同様に、感光体ドラム１１がダメージを受ける不具合が生じにくくなる。

以上説明したように、本実施の形態におけるクリーニング装置１４は、ブラシ状ローラ１４ｂの新品状態からの累積走行距離（又は、累積回転時間）が所定値Ａに達するまでの第１期は、累積走行距離（又は、前記累積回転時間）が所定値Ａに達してからの第２期に比べて、電源８１（バイアス印加手段）によるバイアスの印加によってブラシ状ローラ１４ｂに流れる電流値の絶対値が小さくなるように制御される。
これにより、ブラシ状ローラ１４ｂにバイアスを印加することによって感光体ドラム１１（像担持体）がダメージを受ける不具合が生じにくくなる。

なお、本実施の形態では、作像部における各部（感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１４、潤滑剤供給装置１５である。）を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。これに対して、クリーニング装置１４をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、単体で装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に設置されるように構成することもできる。そして、このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも１つと、像担持体と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

また、本実施の形態では、像担持体としての感光体ドラム１１上の未転写トナー（クリーニング対象物）をクリーニングするクリーニング装置１４に対して本発明を適用した。これに対して、像担持体としての感光体ベルト上の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置や、像担持体（中間転写体）としての中間転写ベルト（例えば、本実施の形態における中間転写ベルト１７である。）上の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置（例えば、本実施の形態における中間転写ベルトクリーニング装置１９である。）や、像担持体（中間転写体）としての中間転写ドラム上の未転写トナーをクリーニングするクリーニング装置、などに対しても、当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、カラー画像形成装置１に設置されたクリーニング装置１４に対して本発明を適用したが、モノクロ画像形成装置に設置されたクリーニング装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、クリーニングブレード１４ａが設置されたクリーニング装置１４に対して本発明を適用したが、クリーニングブレードが設置されていないクリーニング装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
そして、それらのような場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１４ クリーニング装置、
１４ａ クリーニングブレード、
１４ｂ ブラシ状ローラ、
１４ｃ 回収ローラ、
１４ｄ 回収ブレード、
８０ 制御部、
８１ 電源（バイアス印加手段）。

特開２０１４−９５７７４号公報

Claims (7)

1. 所定方向に回転しながら像担持体に当接して前記像担持体の表面に付着したトナーを除去するブラシ状ローラと、
   前記ブラシ状ローラに対してバイアスを印加可能なバイアス印加手段と、
   を備え、
   前記ブラシ状ローラの新品状態からの累積走行距離又は累積回転時間が所定値に達するまでの第１期は、前記累積走行距離又は前記累積回転時間が前記所定値に達してからの第２期に比べて、前記バイアス印加手段によるバイアスの印加によって前記ブラシ状ローラに流れる電流値の絶対値が小さくなるように制御されることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記第１期において前記ブラシ状ローラに流れる電流値が、前記第２期において前記ブラシ状ローラに流れる電流値の１／２以下になるように制御されることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記第１期において前記ブラシ状ローラに流れる電流値がゼロになるように制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記ブラシ状ローラは、直毛状又はループ状のブラシ毛が植毛された基布が、軸部の外周に巻装されたものであって、
   前記像担持体に対する前記ブラシ毛の食い込み量が０．５〜１．５ｍｍになるように設定されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 前記ブラシ状ローラに対して前記像担持体の回転方向下流側の位置において前記像担持体に当接して、前記像担持体の表面に付着したトナーを除去するクリーニングブレードを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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