JP2023102040A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシ部材の紙粉回収性能の向上とトナー吐き出しによる画像不良の低減とを両立する。【解決手段】画像形成装置は、回転する像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を、現像部において現像剤を用いて現像する現像手段と、前記現像手段により現像された現像剤像を、転写部において前記像担持体から被転写体に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向において前記転写部の下流かつ前記現像部の上流の位置で前記像担持体に接触する複数の毛材を有するブラシ部材と、を備える。前記ブラシ部材の前記毛材１本当たりの前記像担持体に対する平均当接圧は、前記被転写体に転写されなかった現像剤の前記像担持体への付着力より小さく、且つ、前記像担持体に当接していない状態の前記ブラシ部材を前記毛材の先端側から見た場合に直径１００μｍの円周内に含まれる前記毛材の平均本数は、１本より多い。【選択図】図２

Description

本発明は、記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。

直接転写方式の電子写真式画像形成装置において、像担持体としての感光ドラムから記録材に転写されずに感光ドラムに残ったトナー（現像剤）を現像部において現像装置に回収して再利用するクリーナーレス方式（現像同時クリーニング方式）が知られている。クリーナーレス方式において、感光ドラムに付着した紙の繊維や填料等の異物（以下、まとめて「紙粉」と呼ぶ）が、次回以降の画像形成プロセスにおいて好ましくない影響を及ぼす可能性を低減することが求められる。特許文献１には、感光ドラムの表面に当接するブラシ部材によって感光ドラム上の紙粉を回収し、転写部より下流の帯電部や現像部に到達する紙粉の量を低減することが記載されている。

特開２０００－１１２３１２号公報

上記文献のブラシ部材を用いる場合において、ブラシ部材が多量のトナーを溜め込むと、ブラシ部材の当接状態が変化した時やブラシ部材と感光ドラムとの間の電位差が大きく変動した時等、何らかの契機でブラシ部材がトナー塊を吐き出す可能性がある。ブラシ部材から吐き出されたトナー塊は、現像装置において回収しきれずに記録材に転写されることで画像不良の原因となる可能性がある。

また、上記文献の構成では、比較的大きな紙粉はブラシ部材によって除去できるとしても、サイズの小さい紙粉を十分に除去できない場合があった。ブラシ部材をすり抜けた紙粉は、帯電工程における感光ドラム表面の均一な帯電を妨げて画像不良（黒ポチ）の原因となる等、次回以降の画像形成プロセスにおいて好ましくない影響を及ぼす可能性がある。

そこで、本発明は、ブラシ部材の紙粉回収性能の向上とトナー吐き出しによる画像不良の低減とを両立可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、回転する像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を、現像部において現像剤を用いて現像する現像手段と、前記現像手段により現像された現像剤像を、転写部において前記像担持体から被転写体に転写する転写手段と、前記像担持体の回転方向において前記転写部の下流かつ前記現像部の上流の位置で前記像担持体に接触する複数の毛材を有するブラシ部材と、を備え、前記被転写体に転写されなかった現像剤を前記現像部において回収する画像形成装置であって、前記ブラシ部材の前記毛材１本当たりの前記像担持体に対する平均当接圧は、前記被転写体に転写されなかった現像剤の前記像担持体への付着力より小さく、且つ、前記像担持体に当接していない状態の前記ブラシ部材を前記毛材の先端側から見た場合に直径１００μｍの円周内に含まれる前記毛材の平均本数は、１本より多い、ことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、ブラシ部材の紙粉回収性能の向上とトナー吐き出しによる画像不良の低減とを両立することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略図。 実施形態に係るブラシ部材の模式図（ａ）及びその一部の拡大図（ｂ）。 実施形態に係るブラシ部材の単体の状態を示す図（ａ）及び感光ドラムに当接した状態を示す図（ｂ）。 感光ドラムに対する転写残トナーの付着力の測定結果を示す図（ａ、ｂ）。

以下、本開示に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜実施例１＞
図１は、本開示の実施形態の一例（実施例１）に係る画像形成装置１００の概略構成を示すものである。本実施例の画像形成装置１００はモノクロプリンターである。

画像形成装置１００は、像担持体としての円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ２と、現像手段としての現像装置３が設けられている。また、図中で帯電ローラ２と現像装置３との間には、露光手段としての露光装置４が設けられている。また、感光ドラム１には転写手段としての転写ローラ５が圧接されている。

本実施例における感光ドラム１は負帯電性の有機感光体である。感光ドラム１は、アルミニウムのドラム状の基体上に感光層を有している。感光ドラム１は軸回りに回転可能であり、駆動装置（不図示）によって図中の矢印Ａの方向（図中時計周り方向）に、所定のプロセススピードで回転駆動される。本実施例では、プロセススピードは、感光ドラム１の周速度（表面移動速度）に相当する。

帯電ローラ２は、感光ドラム１に所定の圧接力で接触し、帯電部Ｐ１を形成する。画像形成時には、帯電ローラ２は帯電電圧供給手段としての帯電高圧電源（不図示）によって所定の帯電電圧を印加され、感光ドラム１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。本実施例では、感光ドラム１は帯電ローラ２により負極性に帯電され、その帯電電位（帯電部Ｐ１通過直後の感光ドラム１の表面電位。暗部電位）はおよそ－７００［Ｖ］である。

露光装置４は、本実施例では、レーザースキャナー装置であり、ホストコンピュータ等の外部装置から入力された画像情報に対応したレーザー光を出力し、感光ドラム１の表面を走査露光する。この露光により、感光ドラム１の表面に画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。なお、本実施例における露光部の電位（明部電位）はおよそ－１００［Ｖ］である。なお、露光装置４としては、レーザースキャナー装置に限定されることはなく、例えば、感光ドラム１の長手方向（円筒の軸方向）に沿って複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを採用しても良い。

本実施例では現像方式として接触現像方式を用いる。現像装置３は、現像剤担持体としての現像ローラ３１、現像剤供給手段としてのトナー供給ローラ３２、トナーを収容する現像剤収容室３４、現像剤収容室３４内のトナーを撹拌する撹拌部材３３、及び現像ブレード３５を含む。現像剤収容室３４からトナー供給ローラ３２により現像ローラ３１に供給されたトナー（現像剤）は、現像ブレード３５との接触部を通過することで、所定の極性に帯電される。なお、本実施例では粒径が７μｍ、正規の帯電極性（正規極性）が負極性のトナーを用いている。また、本実施例では現像剤としてトナーからなる一成分非磁性現像剤を使用したが、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとを含む二成分を用いてもよい。また、二成分非磁性接触／非接触現像法を使用してもよい。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像ローラ３１と感光ドラム１との対向部（現像部Ｐ２）において、現像ローラ３１によって搬送されたトナーによりトナー像（現像剤像）として現像される。画像形成時には、現像ローラ３１に対して、現像電圧印加手段としての現像高圧電源（不図示）により－４００Ｖの現像電圧が印加される。本実施例では、反転現像方式にて、静電潜像を現像する。即ち、帯電処理後の感光ドラム１の表面の内、露光装置４による露光によって電荷が減衰した部分（明部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像をトナー像として現像する。

転写ローラ５としては、ポリウレタンゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、又はＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等で形成されたスポンジゴムなどの弾性部材で構成されたものを好適に用いることができる。転写ローラ５は感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と転写ローラ５とが圧接する転写部Ｎを形成する。転写ローラ５には、転写電圧印加手段として不図示の転写高圧電源が接続され、所定のタイミングで所定の転写電圧が印加される。なお、直接転写方式の転写手段として例えばコロナ放電式の転写装置を用いてもよい。

感光ドラム１上に形成されたトナー像が転写部Ｎに到達するタイミングに合わせて、カセット６に格納された転写材Ｓが給送ユニット７により給送され、レジストレーションローラ対８を通り転写部Ｎに搬送される。なお、記録材である転写材Ｓとして、普通紙及び厚紙等の紙、プラスチックフィルム、布、コート紙のような表面処理が施されたシート材、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート材等、サイズ及び材質の異なる多様なシート材を使用可能である。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写電圧が印加された転写ローラ５により、被転写体としての転写材Ｓ上に転写される。

トナー像転写後の転写材Ｓは、定着手段としての定着器９に搬送される。本実施例の定着器９は、定着ヒーター及びその温度を測定するサーミスター（不図示）を内蔵した定着フィルム９１と、定着フィルム９１に圧接するための加圧ローラ９２を備えたフィルム加熱方式である。定着器９は、転写材Ｓを加熱及び加圧することによりトナー像を定着処理する。定着後の転写材Ｓは、排出ローラ対１０を通過して機外へ排出される。

転写部Ｎと帯電部Ｐ１の間には、感光ドラム１の表面電位を除電する手段としての前露光装置１２が設けられている。これは転写部Ｎを通過した後の感光ドラム１の電位ムラを均すことで帯電部Ｐ１での放電を安定させ、均一な帯電電位を得るためである。

また、転写材Ｓに転写されずに感光ドラム１に残留した転写残トナーは、以下の工程で除去される。転写残トナーには正極性に帯電しているトナーや、負極性に帯電しているものの充分な電荷を有していないトナーが混在する。転写残トナーは、帯電部Ｐ１において、放電により再び負極性に帯電される。帯電部Ｐ１において再び負極性に帯電させられた転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴い現像装置３に到達する。

ここで、先述の通り現像装置３に到達する感光ドラム１の表面には、画像情報に応じた静電潜像が形成されている。現像装置３に到達した転写残トナーの挙動について、感光ドラム１の露光部と非露光部に分けて説明する。

感光ドラム１の非露光部に付着している転写残トナーは、現像装置３において感光ドラム１の非露光部電位と現像電圧との電位差により現像ローラ３１に転移し、現像剤収容室３４中に回収される。なお、現像剤収容室３４に回収されたトナーは再度画像形成に使用される。

一方、感光ドラム１の露光部に付着している転写残トナーは、現像装置３において感光ドラム１から現像ローラ３１に転移されず、現像ローラ３１から現像されたトナーとともに転写部Ｎに移動し転写材Ｓに転写され、感光ドラム１より除去される。従って、後述する「ブラシ部材」は、感光ドラム１から転写残トナーを除去することを目的とするクリーニング装置（ドラムクリーナ）としてのブラシ部材とは異なる。

また、先述した前露光装置１２により転写後の感光ドラム１を除電し、帯電時に均一な放電を生じさせることで転写残トナーを安定して負極性に帯電させることができる。その結果、十分に負極性に再帯電できないトナーが少なくなり、現像装置３でより確実に転写残トナーを回収することが可能となる。

画像形成装置１００は、制御部７０を備えていてもよい。制御部７０は、プロセッサを備える情報処理装置や、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのような処理回路で構成され、プログラムやユーザー指示に基づいて、画像形成装置１００の動作に関わる情報処理を行う。制御部７０は、例えば、帯電電圧、現像電圧、転写電圧、回収電圧などの電圧印加手段の制御や電圧制御、前露光や画像情報に基づく露光の制御、感光ドラムや各種のローラなどの駆動部材の制御、などを行う。制御部７０は、これら種々の処理を行うための複数の情報処理装置が互いに協調して動作することで構成されてもよい。

［紙粉回収機構］
次に本実施例の紙粉回収機構について説明する。
転写部Ｎで感光ドラム１から転写材Ｓにトナーを転写する際に、転写材Ｓに含まれる紙の繊維や填料等の異物、即ち紙粉が感光ドラム１に付着する場合がある。本実施例で採用しているクリーナ―レス方式において、感光ドラム１に付着したこの紙粉に何ら処理を施さなかったとすると、紙粉は現像装置３に回収される。すると、紙粉によって画像弊害が発生してしまう。例えば、現像装置３で回収された紙粉が現像ブレードと現像ローラ３１の間に挟まり、現像ローラ３１上のトナーがはぎ取られて画像にスジが発生したり、現像装置３に回収された紙粉がトナーの帯電を阻害したりすることがある。

また、感光ドラム１上の紙粉が帯電部Ｐを通過する際に、帯電ローラ２の感光ドラム１への帯電を阻害することで十分に感光ドラム１上が帯電されない可能性がある。その場合、十分に帯電されなかった感光ドラム１の表面領域に対して現像ローラ３１からトナーが付着し、転写部Ｎにおいて転写材Ｓに転写されることで、黒斑点状の画像不良が発生することがある。特に、感光ドラム１上に付着した長さ１００μｍ程度以上の紙粉は一般的に人間が視認可能である直径１００μｍ以上の黒斑点状の画像不良を発生させることがあるため感光ドラム１上から除去できることが好ましい。

そこで、本実施例では感光ドラム１に付着した紙粉を除去するため、紙粉回収部材としてのブラシ部材１１を設けている。図１に示した通り、ブラシ部材１１は、感光ドラム１の回転方向（矢印Ａ）において、転写部Ｎよりも下流側、かつ、帯電部Ｐよりも上流側で感光ドラム１と当接するように配置されている。つまり、本実施例のブラシ部材１１は、像担持体の回転方向において転写部Ｎの下流かつ現像部Ｐ２の上流の位置で像担持体に接触する。

図２（ａ）は感光ドラム１と接触していない単体の状態におけるブラシ部材１１を、ブラシ部材１１の先端側（ブラシ繊維１１ａの先端側、感光ドラム１へ当接される側）から見た模式図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の一部の領域Ａ１を拡大した図である。本実施例において、ブラシ部材１１の先端側の面は、感光ドラム１の周方向（ブラシ部材１１の短手方向）での長さが５ｍｍ、感光ドラム１の回転軸方向（ブラシ部材１１の長手方向）での長さが２１６ｍｍである。また、ブラシ部材１１の先端側において略均一にブラシ繊維１１ａ（毛材）の先端が分布するように、ブラシ繊維１１ａが植設されている。ブラシ部材１１の長手方向及び短手方向の長さはこれに限らず、例えば画像形成装置の最大通紙幅に応じて適宜変更してもよい。画像形成装置の最大通紙幅は、画像形成装置が画像形成可能（通紙可能）な転写材の中で感光ドラム１の回転軸方向の幅が最も大きい転写材の幅である。

ブラシ部材１１は、感光ドラム１の表面を摺擦する複数の毛材としての導電性６ナイロン等のブラシ繊維１１ａと、ブラシ繊維１１ａを支持する基布と、基布を貼り付けて固定するための板金等の支持部材と、を有する。なお、ブラシ繊維１１ａの材料としてはナイロンの他にレーヨン、アクリル、ポリエステル等を用いてもよい。本実施例では導電性を付与したブラシ繊維１１ａを用いたが、絶縁体からなるブラシ繊維１１ａを用いてもよい。また、ブラシの製造方法としては、織物ブラシや静電植毛方式で作成したブラシを用いることができる。

ブラシ部材１１の支持部材には、電圧印加手段としてのブラシ電源１３（図１）により、感光ドラム１の回転時に－４００Ｖのバイアス電圧（ブラシ電圧）を印加することができる。このブラシ電圧は、感光ドラム１上に付着したトナーの正規の帯電極性と同極性のため、感光ドラム１上トナーを回収せずに通過させる助けになる。ブラシ電圧は、転写部Ｎを通過した感光ドラム１の表面電位に対してトナーの正規の帯電極性と同極性となる値であることが好ましい。なお、ブラシ部材１１にブラシ電圧を印加しない構成としてもよい。

ブラシ部材１１は支持部材によって支持され、感光ドラム１に対して全面が当接するように固定位置に配置されている。ブラシ部材１１は感光ドラム１の回動に伴って感光ドラム１の表面に摺擦され、ブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａで感光ドラム１上の紙粉を絡めとることで感光ドラム１上の紙粉を回収する。

ただし、感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーまでブラシ繊維１１ａが掻き取ってしまうとブラシ部材１１にトナーが蓄積する。さらにブラシ部材１１に蓄積したトナーが感光ドラム１上へと吐き出されて次の転写時に感光ドラム１上から記録材上に転写されると、トナー汚れ状の画像不良が発生してしまうことがある。

感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーがブラシ部材１１に掻き取られずにブラシ部材１１を通過するようにするためには、ブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａ一本当たり（毛材１本当たり）の感光ドラム１への当接圧を小さくすればよい。これにより、ブラシ部材１１の個々のブラシ繊維１１ａがそれぞれ感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーを掻き取ることを抑制することができる。特に、ブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａ一本当たりの感光ドラム１への当接圧が、感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーの感光ドラム１への付着力よりも小さければ、感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーの掻き取りをより確実に抑制できる。

また、ブラシ部材１１は前述したように視認可能な画像不良を発生させることがある長さ１００μｍ程度以上の紙粉を感光ドラム１上から回収することが求められる。

ブラシ部材１１が感光ドラム１上の長さ１００μｍ以上の紙粉を回収するためには、感光ドラム１上の長さ１００μｍの紙粉にブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａが絡む（接触する）確率を高めるようにすればよい。また、紙粉に絡んだブラシ繊維１１ａが紙粉に押し退けられることなく、紙粉を感光ドラム１から掻き取ることができれば良い。

図２（ｂ）は図２（ａ）に示す点線で囲まれた長方形の領域Ａ１を拡大したものである。感光ドラム１上の長さ１００μｍの紙粉にブラシ繊維１１ａが絡む確率を高めるには、図２（ｂ）に示すブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）における円形の領域Ａ２内に、平均的に１本より多いブラシ繊維１１ａが存在すればよい。領域Ａ２は、直径１００μｍの円周の内側の領域である。言い換えると、図２（ｂ）は、基布に対するブラシ繊維１１ａの突出方向（基布の法線方向）と平行な平行光線により、突出方向と直交する平面上に各ブラシ繊維１１ａの先端を投影した投影図を模式的に表している。かかる投影図において、直径１００μｍの円周内（領域Ａ２内）に位置するブラシ繊維１１ａの先端の数の平均値を、ブラシ部材１１を毛材（ブラシ繊維１１ａ）の先端側から見た場合に直径１００μｍの円周内に含まれる毛材の平均本数とする。なお、ブラシ繊維１１ａは太さを持つので、先端の位置は先端の中心（面心）を基準にする。

このように、ブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）における直径１００μｍの円周内に、平均的に１本より多いブラシ繊維１１ａが存在していれば、感光ドラム１上の長さ１００μｍの紙粉に対してブラシ部材１１の複数本のブラシ繊維１１ａが接触する。これにより、感光ドラム１上の長さ１００μｍの紙粉に複数本のブラシ繊維１１ａが絡む。

また、直径１００μｍの円周内に平均的に複数本のブラシ繊維１１ａが存在するとより好適である。これにより、複数本のブラシ繊維１１ａの合力で紙粉を掻き取ることができるため、感光ドラム１上の長さ１００μｍの紙粉をブラシ部材１１が掻き取り易くなる。

本実施例ではブラシ部材１１を表１に示す構成とすることで、ブラシ繊維１１ａ一本当たりの感光ドラム１への平均当接圧である当接圧ｆ１を約０．９８（ｎＮ）とした。さらに、ブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）において直径１００μｍの円周内に存在するブラシ繊維１１ａの平均本数と当接圧ｆ１との積である当接圧ｆ２を、約２．８５（ｎＮ）に設定した。

次に表１の各項目について説明する。
表１の繊維長Ｌ１は、図３（ａ）に示すように、ブラシ部材１１が感光ドラム１等と接触していない単体の状態におけるブラシ繊維１１ａの長さ（毛丈）のことである。表１の侵入量Ｌ３は、ブラシ部材１１の感光ドラム１に対する当接の深さを示すものである。図３（ｂ）はブラシ部材１１が感光ドラム１に当接している状態の模式図である。ブラシ部材１１の単体の状態における繊維長Ｌ１と、距離Ｌ２との差を侵入量Ｌ３と定義する。距離Ｌ２は、基布に対するブラシ繊維１１ａの突出方向（基布の法線方向）に測定した、支持部材１１ｃにおける基布の取付座面から感光ドラム１の表面までの距離である。

表１の繊度はブラシ繊維１１ａの太さを示す指標であり、単位であるデニールはブラシ繊維９０００メートル当たりの重さ（ｇ）である。ブラシ繊維１１ａが同じ材料であれば繊度が大きいほどブラシ繊維１１ａが太いことを表す。

表１の密度は図２に示すブラシ部材１１の感光ドラム１への当接面に設けられているブラシ繊維１１ａの密度を示すもので、単位である（Ｆ／ｉｎｃｈ^２）は１平方インチ当たりのブラシ繊維１１ａの本数を示す。なお、１ｋＦ／ｉｎｃｈ^２は１平方インチあたり１０００本の密度を表す。また、１ｉｎｃｈ^２は約６４５ｍｍ^２であるから、表１の密度の値を６４５で除算すると１平方ミリメートルあたりのブラシ繊維の本数としての密度が得られる。

表１のブラシ当接圧は、ブラシ部材１１を所定の侵入量だけ感光ドラム１に侵入させた際のブラシ部材１１の感光ドラム１への当接圧である。本実施例ではブラシ当接圧は島津製作所製のＥＺ－Ｓを用いてブラシ部材１１を感光ドラム１へ所定の侵入量だけ侵入させることで測定した。

表１の当接圧ｆ１は、前述したようにブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａ一本当たりの感光ドラム１への平均当接圧である。当接圧ｆ１は、ブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａの密度（ｋＦ／ｉｎｃｈ^２）とブラシ部材１１の感光ドラム１への当接面の面積からブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａの合計本数を算出し、この合計本数でブラシ当接圧を除算することで算出される。

本実施例のブラシ部材１１の構成であれば、ブラシ密度である２４０（ｋＦ／ｉｎｃｈ^２）は約３７２（本／平方ｍｍ）と単位換算される。そのため、当接圧ｆ１＝３９２（Ｎ）／｛３７２（本／平方ｍｍ）×幅５（ｍｍ）×長手２１６（ｍｍ）｝≒０．９８（ｎＮ）と算出される。

表１の当接圧ｆ２は、前述したように図２に示すブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）において直径１００μｍの円周内に含まれるブラシ繊維１１ａの平均本数に当接圧ｆ１を乗算したものである。

本実施例のブラシ部材１１の構成であれば、直径１００μｍの円周内に含まれるブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａの平均本数はブラシ密度である３７２（本／平方ｍｍ）と直径１００μｍの円の面積の乗算から算出できる。具体的には、当接圧ｆ２＝ｆ１（ｎＮ）×３７２（本／平方ｍｍ）×π×（５０μｍ）×（５０μｍ）÷１０＾６≒２．８５（ｎＮ）と算出される。

（検証方法）
本実施例におけるブラシ部材１１の紙粉回収性と、感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーがブラシ部材１１に蓄積してしまうことによって生じるトナー弊害の抑制について検証するため以下の実験を実施した。

各実施例及び比較例の構成に対して転写材ＳとしてＣｅｎｔｕｒｙＳｔａｒ紙を用いて印字率５％の画像を１プリントジョブ当たり１０枚印刷し、それを５０００ジョブ、即ち、５００００枚印刷した。

紙粉回収性に関しては、印刷後の転写材Ｓ上に発生する０．１ｍｍ以上の黒斑点の発生頻度を確認することで判断した。０．１ｍｍ以上の黒斑点はブラシ部材１１を紙粉がすり抜けることで発生するものであり、黒斑点の発生頻度は低いほどブラシ部材１１の紙粉回収性が高いと判断することができる。

また、トナー弊害に関してはプリント後の転写材Ｓ上に発生するトナー汚れの発生頻度を確認することで判断した。トナー汚れはブラシ部材１１から吐き出したトナーが転写材Ｓ上に転写することで発生するものであり、トナー汚れの発生頻度が低いほどブラシ部材１１によるトナー弊害が小さいと判断することができる。表１において、黒斑点が発生しなかった場合は紙粉回収性を◎（良）とし、黒斑点がほぼ発生しなかった場合（稀に発生）を○（可）とし、黒斑点が時折発生した場合は紙粉回収性を△（不可）とし、黒斑点が頻繁に発生した場合は紙粉回収性を×（悪い）とした。なお、ユーザーが１ジョブで印刷する枚数は１０枚以下であることが多いため、本発明者らの検討では１ジョブ当たりの印刷枚数を１０枚としている。

さらに、本実施例の画像形成装置にて実験開始時と実験終了後の２回、感光ドラム１上に付着した転写残トナーの付着力測定を実施した。感光ドラム１上の転写残トナーの付着力の測定は転写残トナーが付着した感光ドラム１を振動させることで、感光ドラム１上の転写残トナーに所定の加速度を与え、転写残トナーが感光ドラム１上から飛翔した際の加速度から算出した。即ち、転写残トナーのトナー粒子が感光ドラム１上から飛翔した際の加速度と、トナー粒子１つの平均質量との積を、感光ドラム１に対するトナー粒子の付着力とする。

（その他実施例と比較例）
また、表１に示す実施例２から実施例７及び比較例１から比較例４までのブラシ部材１１を用いた場合に関しても同様の実験を実施した。各実施例及び比較例の画像形成装置に関しては、ブラシ部材１１の構成以外は実施例１の画像形成装置と同様の構成であるため説明は省略する。

（結果）
表１に示すように、実施例１から実施例７のブラシ部材１１の構成ではブラシ部材１１が高い紙粉回収性を有しつつ、かぶりや転写残トナーにより発生する画像弊害を防止できていることが分かる。

これは、実施例１から実施例７の構成はいずれもブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａ一本当たりの感光ドラム１への平均当接圧である当接圧ｆ１が、感光ドラム１上の転写残トナーの感光ドラム１への付着力よりも概ね小さいためだと考えられる。ブラシ繊維１１ａ一本当たりの当接圧ｆ１がトナーの付着力より小さければ、感光ドラム１上の転写残トナーやかぶりトナーはブラシ繊維１１ａによって感光ドラム１から掻き取られやすくなる。つまり、ブラシ繊維１１ａを押し退けながらブラシ部材１１を通過するトナーが少なくなる。そのため、ブラシ部材１１がトナーを溜め込みにくく、トナーの吐き出しによる画像弊害が生じにくくなったと考えられる。

図４（ａ、ｂ）は実験開始時及び実験終了後に測定した感光ドラム１上の転写残トナーの感光ドラム１への付着力測定の結果である。横軸は付着力を測定した転写残トナーの番号、縦軸はそれぞれの転写残トナーの感光ドラム１への付着力の測定結果である。図４（ａ、ｂ）から分かるように、実験開始時及び実験終了後のいずれにおいても、感光ドラム１上の転写残トナーの中で感光ドラム１への付着力が２（ｎＮ）程度以下のものは少なく、付着力が１（ｎＮ）程度以下のものはほぼ存在しないことが分かる。

従って、実施例１から実施例７の構成では、当接圧ｆ１がほとんどの感光ドラム１上の転写残トナーの感光ドラム１への付着力よりも小さい。そのため、感光ドラム１上の転写残トナーがブラシ繊維１１ａに掻き取られることなくブラシ部材１１を通過することができ、トナーの吐き出しに起因する画像弊害が発生しなかったと考えられる。

逆に、比較例１から比較例４の構成では、当接圧ｆ１が一部の感光ドラム１上の転写残トナーの感光ドラム１への付着力よりも大きい。そのため、ブラシ部材１１のブラシ繊維１１ａが感光ドラム１上の転写残トナーを掻き取ってしまい画像弊害が発生したことが分かる。

ここで、転写残トナーの個々のトナー粒子の感光ドラム１に対する付着力は、トナー粒子の質量や電荷量等の条件によってばらつく。そこで、ブラシ繊維１１ａ一本当たりの当接圧ｆ１が、転写残トナーの感光ドラム１への付着力の分布における下から１５％の値（１５／１００分位数）未満である場合、当接圧ｆ１が転写残トナーの付着力より小さいものとする。反対に、ブラシ繊維１１ａ一本当たりの当接圧ｆ１が、転写残トナーの感光ドラム１への付着力の分布における下から１５％の値（１５／１００分位数）以上である場合、当接圧ｆ１が転写残トナーの付着力以上であるものとする。転写残トナーの感光ドラム１への付着力の分布は、上述した実験方法及び測定方法により、実験開始時及び実験終了後に測定した付着力の分布である。

実施例１から実施例７の中で当接圧ｆ１が最も大きい実施例４の当接圧ｆ１は２．２７ｎＮであり、比較例１から比較例４の中で当接圧ｆ１が最も大きい比較例４の当接圧ｆ１は２．８１ｎＮであった。また、図４（ａ、ｂ）に示す２回の測定結果において、測定対象とした６０個のトナー粒子の内、感光ドラム１への付着力が２．２７ｎＮ以下のものは５個（５／６０≒８．３％）、２．８１ｎＮ以下のものは１１個（１１／６０≒１８．３％）であった。

従って、上述した基準で、ブラシ繊維１１ａ一本当たりの当接圧ｆ１が転写残トナーの感光ドラム１への付着力より小さければ、ブラシ繊維１１ａが感光ドラム１上の転写残トナーを掻き取って後にトナー塊を吐き出すことによる画像弊害の発生を抑制できることが分かる。

また、実施例１から実施例７のトナー吐き出し性の評価から分かるように、ブラシ部材１１のトナー吐き出しによる画像弊害を低減するには、当接圧ｆ１が約２．３ｎＮ以下であることが好ましい。また、ブラシ部材１１のトナー吐き出しによる画像弊害を低減するには、さらに当接圧ｆ１が約１．２ｎＮ以下であることがより好ましい。

次に紙粉回収性について説明する。実施例１から実施例７の構成が高い紙粉回収性を示したのは、ブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）において直径１００μｍの円周内に複数本のブラシ繊維１１ａが存在するためである。即ち、実施例１から実施例７では、感光ドラム１上の長さ１００μｍ以上の紙粉を、複数本のブラシ繊維１１ａによって絡め捕ることでブラシ部材１１がより確実に回収することができたと考えられる。

また、実施例１から実施例７の紙粉回収性の評価から分かるように、高い紙粉回収性を実現するためには、直径１００μｍの円周内における当接圧ｆ２が１．９ｎＮ以上であることが好ましく、さらに当接圧ｆ２が２．８ｎＮ以上であることがより好ましい。

また、直径１００μｍの円周内におけるブラシ繊維１１ａの平均本数が多いほど、視認可能な画像弊害を引き起こす紙粉の通過をより確実に防ぐことができる。表１において直径１００μｍの円周内におけるブラシ繊維１１ａの平均本数が２．４である場合の紙粉回収性の評価は一貫しないものの、概ね、平均本数が２．４本以上であれば、紙粉回収性について良好な結果が得られた。直径１００μｍの円周内におけるブラシ繊維１１ａの平均本数は、より好ましくは２．９本以上である。

以上説明したように、本実施形態では、ブラシ繊維１１ａ一本あたりの感光ドラム１に対する平均当接圧である当接圧ｆ１が感光ドラム１上の転写残トナーの感光ドラム１への付着力よりも小さい。また、本実施形態では、ブラシ部材１１の先端側（毛材の先端側）において直径１００μｍの円周内に、複数本のブラシ繊維１１ａが存在する。このような構成により、ブラシ部材１１の紙粉回収性能の向上とトナー吐き出しによる画像不良の低減とを両立することができる。

（その他の実施形態）
以上の実施例では、モノクロプリンターを例に説明したが、直接転写系のカラープリンターに対しても本技術を適用することが可能である。直接転写系のカラープリンターとは、例えばそれぞれ像担持体（感光ドラム）を備える複数のプロセスユニットを記録材の搬送経路に沿って並べた画像形成装置である。この場合、各プロセスユニットで形成した各色のトナー像を順に記録材に転写することで、記録材上にカラー画像が形成される。

また、上述の実施形態では、感光ドラム１（像担持体）から被転写体としての転写材（記録材）に直接トナー像を転写する直接転写方式の構成を説明したが、本技術は、中間転写方式の画像形成装置に適用してもよい。中間転写方式の場合、転写部材とは、例えば像担持体としての感光ドラム１から被転写体としての中間転写体にトナー像を一次転写する転写ローラ（一次転写ローラ）を指す。中間転写体としては、複数のローラに張架された無端状のベルト部材を用いることができる。中間転写体に一次転写されたトナー像は、中間転写体との間に二次転写ニップ部を形成する二次転写ローラ等の二次転写手段により、中間転写体からシート（記録材）に二次転写される。このような中間転写方式の構成においても、上述の実施形態における転写ローラを一次転写ローラに置き換えることで、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…像担持体（感光ドラム）／３…現像手段（現像装置）／５…転写手段（転写ローラ）／１１…ブラシ部材

Claims (9)

1. 回転する像担持体と、
   前記像担持体に形成された静電潜像を、現像部において現像剤を用いて現像する現像手段と、
   前記現像手段により現像された現像剤像を、転写部において前記像担持体から被転写体に転写する転写手段と、
   前記像担持体の回転方向において前記転写部の下流かつ前記現像部の上流の位置で前記像担持体に接触する複数の毛材を有するブラシ部材と、
   を備え、前記被転写体に転写されなかった現像剤を前記現像部において回収する画像形成装置であって、
   前記ブラシ部材の前記毛材１本当たりの前記像担持体に対する平均当接圧は、前記被転写体に転写されなかった現像剤の前記像担持体への付着力より小さく、且つ、
   前記像担持体に当接していない状態の前記ブラシ部材を前記毛材の先端側から見た場合に直径１００μｍの円周内に含まれる前記毛材の平均本数は、１本より多い、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記平均当接圧は、２．３ｎＮ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記平均当接圧は、１．２ｎＮ以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記平均当接圧と前記平均本数との積は、１．９ｎＮ以上である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記平均当接圧と前記平均本数との積は、２．８ｎＮ以上である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記平均本数は、２．４本以上である、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ブラシ部材の前記毛材は導電性を有し、
   前記ブラシ部材に対し、前記転写部を通過した前記像担持体の表面電位に対して前記現像剤の正規の帯電極性と同極性となる電圧を印加する電圧印加手段を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記被転写体は、記録材である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記被転写体は、中間転写体であり、
   前記中間転写体に転写されたトナー像を記録材に転写する二次転写手段を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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