JP5915266B2 - 清掃装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、清掃装置及び画像形成装置に関するものである。

現像剤で構成される画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、一般に、現像剤が保持されて回転する像担持体の表面に残留して付着する現像剤を除去して清掃する清掃装置が装備されている。このような清掃装置としては、従来、例えば次の清掃装置等が知られている。

すなわち、像保持体の表面に回転して接触する多数の毛材を有するブラシと、その多数の毛材と接触する位置に設けられ、前記ブラシの回転に伴い多数の毛材と接触及び離間し、接触によって多数の毛材を弾性変形させるとともに、離間することで弾性変形した多数の毛材を復元させて、多数の毛材に付着した現像剤を除去する除去部材と、その除去部材よりも重力方向下方に設けられ、前記除去部材によって除去された現像剤を搬送する搬送装置とを有し、前記多数の毛材と前記除去部材との接触が開始する接触部と前記搬送装置との間に現像剤を前記搬送装置に向けて落下させる空間が形成されている清掃装置等である（特許文献１）。特許文献１には、この清掃装置によれば、ブラシに付着した現像剤がブラシ内に留まることを抑制することができることが示されている。

特開２０１１−１２３３８４号公報

この発明は、現像剤が保持されて回転する像保持体の表面に毛材を接触させて回転する回転ブラシと、その回転ブラシの毛材を一時的に弾性変形させた後に復元させるように接触して毛材に付着する現像剤を掻き落とす掻き落とし部材とが接触し始める接触開始部の上（厳密には窪んだ空間を形成する回転ブラシと掻き落とし部材の上）に現像剤が堆積してしまうことで清掃性能が低下することを防止することができる清掃装置を提供する。
また、この発明は、その清掃装置を用いて清掃性能の低下に起因した筋等の画像欠陥が発生しない画像の形成を行うことができる画像形成装置を提供するものである。

この発明（Ａ１）の清掃装置は、
帯電した現像剤が保持されて回転する像保持体の表面に接触させる毛材が回転する回転軸の周囲に形成され、前記毛材に前記現像剤の帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される回転ブラシと、
前記回転ブラシの前記像保持体の表面に接触した後の毛材に接触する位置に設けられ、前記毛材を一時的に弾性変形させた後に復元させることにより当該毛材に付着する前記現像剤を掻き落とす掻き落とし部材と、
前記掻き落とし部材よりも重力方向の下方側の位置に設けられ、前記回転ブラシの毛材から掻き落とされた現像剤を搬送する回収搬送部材と、
前記掻き落とし部材の前記回転ブラシとは反対側の部位に前記回収搬送部材まで開放されて繋がる状態で設けられ、前記回転ブラシの毛材から掻き落とされた現像剤を前記回収搬送部材に向けて落下させる空間と
を有し、
前記掻き落とし部材が、導電性を有するとともに前記回転ブラシの回転軸に沿って長い棒状の形状からなる部材であり、前記回転ブラシの毛材と同じ電位に保たれていることを特徴とするものである。

この発明（Ａ２）の清掃装置は、上記発明Ａ１の清掃装置において、前記掻き落とし部材が、断面円形状の金属製の棒で構成されているものである。

この発明（Ａ３）の清掃装置は、上記発明Ａ１又はＡ２の清掃装置において、前前記像保持体の表面における前記回転ブラシの毛材が接触する位置よりも当該像保持体の回転方向下流側の位置で接触した状態で設けられ、前記回転ブラシを通過した後の前記像保持体の表面に付着している現像剤を掻き取る掻き取り部材を有し、
前記掻き取り部材、前記回転ブラシ及び前記回収搬送部材が、この順番で重力方向の上方側から下方側にずれた状態になるよう配置され、
前記回転ブラシは、その毛材の少なくとも先端部が、前記掻き取り部材の前記像保持体の表面に接触し始める接触開始部と前記回収搬送部材の中心部とを結ぶ仮想直線に接する状態又は交わる状態になるよう配置されているものである。

この発明（Ａ４）の清掃装置は、上記発明Ａ１からＡ３のいずれかの清掃装置において、前記回転ブラシが、前記毛材の形成密度をＦ（1000本／平方インチ）、前記毛材の１本の太さをあらわす指標をＤ（デニール）とした場合、次の条件式、
４００＜Ｆ・Ｄ＜７００
を満たすように構成されているものである。

この発明（Ｂ１）の画像形成装置は、帯電した現像剤が保持されて回転する像保持体と、前記像保持体の表面に付着している現像剤を除去して清掃する清掃装置とを有し、前記清掃装置が、上記発明Ａ１からＡ４のいずれかの清掃装置で構成されていることを特徴とするものである。

上記発明Ａ１の清掃装置によれば、その発明の構成を有しない場合に比べて、回転ブラシと掻き落とし部材とが接触し始める接触開始部の上（厳密には窪んだ空間を形成する回転ブラシと掻き落とし部材の上）に現像剤が堆積してしまうことで清掃性能が低下することを防止することができる。

上記発明Ａ２の清掃装置では、その発明の構成を有しない場合に比べて、簡易な構成で上記発明Ａ１の効果を効率よく得ることができる。

上記発明Ａ３の清掃装置では、その発明の構成を有しない場合に比べて、掻き取り部材で掻き取った現像剤が回転ブラシに落下する度合いが高まるにもかかわらず、上記発明Ａ１の効果を確実に得ることができる。

上記発明Ａ４の清掃装置では、その発明の構成を有しない場合に比べて、回転ブラシの毛材の像保持体表面との接触面積（ブラシの表面積）が広く保たれるとともに、回転ブラシの掻き落とし部材による現像剤の掻き落とし性が良好に保たれることで清掃性能が確保されるので、上記発明Ａ１の効果を確実に得ることができる。

上記発明Ｂ１の画像形成装置によれば、その発明の構成を有しない場合に比べて、清掃装置の上記した回転ブラシと掻き落とし部材とが接触し始める接触開始部の上に現像剤が堆積して清掃性能が低下することに起因した筋等の画像欠陥が発生しない画像の形成を行うことができる

実施の形態１等に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。 図１の画像形成装置における一部（作像装置など）を概念的に示す説明図である。 図１の画像形成装置に使用するドラム清掃装置を示す斜視図である。 図３のドラム清掃装置及びその周辺部の要部を示す断面図である。 図３のドラム清掃装置における一部の構成を模式的に示す説明図である。 図３のドラム清掃装置における掻き取り部材（掻き取り棒とその支持材）を示す斜視図である。 図３（図４）のドラム清掃装置における一部の構成を拡大して示す断面説明図である。 図３のドラム清掃装置の動作及び現像剤の動きを示す断面説明図である。 ドラム清掃装置の性能に関する試験１の結果を示すグラフ図である。 ドラム清掃装置の性能に関する試験２の結果を示す図表である。 比較例のドラム清掃装置の要部を示す断面図である。 図１１のドラム清掃装置における掻き取り部材を示す斜視図である。

以下、この発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１から図４は、実施の形態１に係る清掃装置及び画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置）を示し、図３はその清掃装置の外観を示し、図４はその清掃装置及びその周辺部の構成を示している。

実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。そして、この画像形成装置１は、図１に示すように、支持構造材、外装材等で構成される装置本体１０を有しており、その装置本体１０の内部に、現像剤（着色等がされた微粉）１８で現像される現像剤像を形成する複数の作像装置２０と、各作像装置２０で形成された現像剤像をそれぞれ保持して最終的に被記録材の一例としての記録用紙１９に転写する中間転写装置３０と、中間転写装置３０に供給すべき所要の記録用紙１９を収容して搬送する給紙装置４０と、中間転写装置３０で現像剤像が転写された記録用紙１９のトナー像の定着を行う定着装置４５等を配置している。

作像装置２０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（黒：Ｋ）の４色の現像剤像をそれぞれ専用に形成する４つの作像装置２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋで構成されている。この４つの作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体１０の内部空間において直列に並べた状態となるよう配置されている。また、各作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、以下に示すようにほぼ共通した構成のものである。

各作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図１や図２に示すように、矢印Ａで示す方向に回転する感光ドラム２１を備えており、この感光ドラム２１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光ドラム２１の像形成が可能な像保持面（外周面）を所要の電位に帯電させる帯電装置２２と、感光ドラム２１の帯電された外周面に画像の情報（信号）に基づく光を照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する露光装置２３と、その静電潜像を対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤１８で現像することにより可視像である現像剤像とする現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、その現像剤像を中間転写装置３０（の中間転写ベルト）に転写する一次転写装置２５と、転写後における感光ドラム２１の像保持面に残留して付着する現像剤１８等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置２６等とである。

感光ドラム２１は、接地処理される円筒又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものであり、図示しない回転駆動装置から動力を受けて矢印で示す方向に回転する。帯電装置２２は、感光ドラム２１の像保持面に所要の間隔をあけた状態で配置される放電ワイヤに帯電電流を印加してコロナ放電により帯電させる非接触型の帯電装置や、感光ドラム２１の像保持面に接触した状態で配置されるとともに帯電バイアスが供給される帯電ロール等の接触部材を備えた接触型の帯電装置である。帯電バイアスとしては、現像装置２４が反転現像を行うものである場合、その現像装置から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。

露光装置２３は、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光（矢付き点線）を、帯電された後の感光ドラム２１の像保持面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置２３としては、発光ダイオードと光学部品等を用いて構成される非走査型の露光装置や、半導体レーザとポリゴンミラー等の光学部品を用いて構成される走査型のものが使用される。この露光装置２３には、画像形成装置１に入力されるプリント対象となる画像の情報について図示しない画像処理装置で必要な画像処理が施され、その処理後に得られる各色成分の画像信号が送信されるようになっている。

現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図２に示すように、容器状の装置本体２４ａに収容されている前記４色のいずれかの色の現像剤１８を、図示しない攪拌搬送部材により攪拌して所要の極性に摩擦帯電させた後に、現像バイアスが供給されて回転する現像ロール２４ｂに保持させて感光ドラム２１と対向する現像域まで供給し、その感光ドラム２１に形成されている潜像を現像するものである。一次転写装置２５は、感光ドラム２１の像保持面に接触して回転するとともに一次転写バイアスが供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写バイアスとしては、現像剤１８の帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧等が図示しない転写用電源部から印加される。現像剤１８としては、例えば、トナーとキャリアからなる二成分現像剤や、トナーのみからなる一成分現像剤が使用される。

ドラム清掃装置２６は、容器状の本体２６ａと、一次転写後の感光ドラム２１の外周面に毛材を接触した状態で回転する回転ブラシ２６ｂと、感光ドラム２１の外周面における回転ブラシ２６ｂとの接触部よりも回転方向下流側の位置で所要の圧力で接触するように配置されて残留して付着する現像剤（トナー）１８等の付着物を掻き取る清掃ブレード２６ｃと、回転ブラシ２６の毛材に付着する現像剤（トナー）１８を掻き落とすフリッカー２６ｄと、回転ブラシ２６の毛材から掻き落とされた現像剤１８を回収して図示しない回収システムに搬送するスクリューオーガー等の回収搬送部材２６ｅ等で構成されている。清掃ブレード２６ｃとしては、可撓性のあるゴム、樹脂等からなる板状の部材が使用される。

中間転写装置３０は、図１等に示すように、各作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置３０は、感光ドラム２１と一次転写装置２５（一次転写ロール）の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Ｂで示す方向に回転（周回移動）する中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数の支持ロール３２ａ〜３２ｄと、支持ロール３２ｄに支持されている中間転写ベルト３１の外周面（像保持面）に所定の圧力で接触して回転する二次転写装置３５と、二次転写装置３５を通過した後に中間転写ベルト３１の外周面に残留して付着する現像剤１８、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置５とで主に構成されている。

中間転写ベルト６１は、実施の形態１では複数の支持ロール３２ａ〜３２ｄによってほぼ逆三角形になるよう張られた状態に保持されている。また、中間転写ベルト３１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボン等の抵抗調整剤を分散した材料を用いて所定の厚さからなる無端状のベルトに形成されたものが使用される。支持ロール３２ａは駆動ロールとして、支持ロール３２ｃは張力付与ロールとして構成されている。二次転写装置３５は、無端状の二次転写ベルトが、支持ロール３２ｄに支持されている中間転写ベルト３１の外周面（像保持面）に所定の圧力で接触して回転する駆動ロールと、従動ロールにかけられて所定の方向に回転するように構成されている。支持ロール３２ｄ（又は二次転写ベルト）には、二次転写バイアスが図示しない転写用電源部から供給される。二次転写バイアスとしては、現像剤１８の帯電極性と同極性（又は逆極性）を示す直流の電圧等が供給される。

ベルト清掃装置５は、中間転写ベルト３１の外周面のうち二次転写装置３５と駆動ロールとしての支持ロール３２ａとの間になる外周面部分に配置される。実施の形態１では、図１に示すように中間転写ベルト３１の支持ロール３２ａで支持されている位置から回転移動方向Ｂの上流側の近傍の位置に存在するよう配置している。このベルト清掃装置５の詳細については、後述する。

給紙装置４０は、中間転写装置３０の下方側の位置に存在するように配置される。給紙装置４０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙１９を積載した状態で収容する単数（又は複数）の用紙収容体４１と、用紙収容体４１から記録用紙１９を１枚ずつ送り出す送出装置４２とで主に構成されている。定着装置４５は、筐体４６の内部に、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるように加熱手段によって加熱される加熱回転体４７と、この加熱回転体４７の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して従動回転する加圧用回転体４８とを設置したものである。

この他、装置本体１０には、給紙装置４０と中間転写装置３０の二次転写位置（中間転写ベルト３１と二次転写装置３５の間）との間に、複数の用紙搬送ロール対４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，…や搬送ガイド材で構成される供給搬送路が設けられている。また、二次転写装置３５と定着装置４５の間に、二次転写後の記録用紙１９を定着装置４５に搬送するベルト式等の用紙搬送装置が設置されている。さらに、定着装置４５の排出側には、複数の搬送ロール対４３ｄ、４３ｄや搬送ガイド材で構成される排出搬送路が設けられている。この他、装置本体１０の外部等には、排出搬送路から排出される画像形成後の記録用紙１９を収容する排出収容部が設けられている。

この画像形成装置１による基本的な画像形成動作は、以下のように行われる。ここでは、前記４つの作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のすべてを使用して、前記４色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成する画像形成動作のパターン（フルカラーモード）を説明する。

画像形成装置１に画像形成動作（プリント）の要求の指示があると、４つの作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において、まず各感光ドラム２１が矢印Ａの方向に回転し、各帯電装置２２がその各感光ドラム２１の像保持面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置２３が、帯電後の感光ドラム２１の表面に対し、画像処理装置２７から送信された各色成分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に分解された画像データに基づいて発光される光を照射して露光を行い、所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。

次いで、各現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、各感光ドラム２１に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）に帯電された各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤１８（二成分現像剤の場合にはトナー）をそれぞれ供給して静電的に付着させる。これにより、各作像装置２１における感光ドラム２１の外周面には、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像のいずれかが形成される。

次いで、各作像装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で形成された４色の現像剤像が、各一次転写装置２５により、中間転写装置３０の矢印Ｂの方向に回転する中間転写ベルト３１に対して順番に重ね合わるようにして一次転写される。この一次転写が終了した後の感光ドラム２１は、その外周面がドラム清掃装置２６により清掃されて次の画像形成工程に備える。続いて、中間転写装置３０は、中間転写ベルト３１に一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送した後、二次転写位置に給紙装置４０から供給搬送路を通して搬送される用紙１９に対し、二次転写装置３５により一括して二次転写させる。この二次転写が終了した後の中間転写ベルト３１は、その外周面がベルト清掃装置５により清掃されて次の中間転写工程に備える。

最後に、トナー像が二次転写された記録用紙１９は、中間転写ベルト３１から剥離された後に用紙搬送装置４４により搬送されて定着装置４５に導入され、その定着装置４５において必要な定着処理（加熱及び加圧）を受け、トナー像の定着が行われる。そして、定着が終了した後の用紙１９は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、排出搬送路を通して装置本体１０の外部に排出されて排出収容部に収容される。

以上の動作により、４色の現像剤像を組み合わせて構成されるフルカラーの画像が形成された記録用紙１９が出力される。

以下、中間転写装置３０におけるベルト清掃装置５について説明する。

ベルト清掃装置５は、図３、図４等に示すように、中間転写ベルト３１と向き合う上面部が開口された箱状の装置本体５０を有し、この装置本体５０に回転ブラシ６、掻き落とし部材７、清掃ブレード８、回収搬送部材９等を配置して構成されている。

清掃ブレード８は、中間転写ベルト３１の外周面に接触してその外周面に付着している現像剤（トナー）を掻き取る掻き落とし部材である。この清掃ブレード８は、例えばゴム、樹脂等の可撓性を有する材質からなる板状のブレード本体８０を有し、そのブレード本体８０がその一端部において支持板８１に支持されている。

この清掃ブレード８は、その他端部が自由端８０ａとして中間転写ベルト３１の外周面の幅方向にわたって所要の接触角で接触することができるように、支持板８１を介して装置本体５０の上面開口部に露出した状態で固定されている。中間転写ベルト３１の外周面の幅方向は、その回転移動方向Ｂと直交する方向であり、例えば支持ロール３２ａの回転軸の方向に相当するものである。また、清掃ブレード８の接触する位置と向き合う中間転写ベルト３１の内周面の位置には、清掃ブレード８が接触する中間転写ベルト３１の外周面部分の位置を安定させるように支持する背面支持ロール８４が設けられている。

清掃ブレード８（ブレード本体の自由端８０ａ）の中間転写ベルト３１に接触し始める接触開始位置Ｐ１よりもベルト３１の回転移動方向Ｂの下流側になる位置には、中間転写ベルト３１の外周面の幅方向にわたって接触する第２清掃板としてのスクレーパ８５が設けられている。このスクレーパ８５は、清掃ブレード８によって中間転写ベルト３１の外周面から掻き取られなかった微量の現像剤（トナー）と現像剤のトナーから遊離した外添剤などを最終的に掻き取るものである。

スクレーパ８５は、その一端部が中間転写ベルト３１の外周面に所要の接触角で接触するように、その他端部において支持板８６を介して装置本体５０の上面開口部に露出した状態で固定されている。スクレーパ８５で掻き取られた現像剤１８Ｃは、装置本体５０に形成された容器状の現像剤回収部５５に落下して回収される。図中の符合５６は、現像剤回収部５５の上部入口に所定の間隔をあけた状態で形成された複数枚のリブ板である。

回転ブラシ６は、回転軸を兼ねた導電性の芯材６１の周面に、その芯材６１の回転中心から放射状に延びて林立するように導電性の毛材６２を形成し、全体がロール状の形態からなるものである。

この回転ブラシ６は、その全体が装置本体５０の装着凹部５２の上方に存在した状態で収容され、その毛材６２が中間転写ベルト３１の外周面に接触した状態になり、しかも芯材６１が中間転写ベルト３１の幅方向（例えば支持ロール３２ａの回転軸の方向に相当する）に沿った状態で配置される。また、回転ブラシ６は、その芯材６１の両端部６１ａ，６１ｂが装置本体５０の側面部５１において回転可能になるよう軸受けされた状態で取り付けられている。回転ブラシ６の毛材６２は、中間転写ベルト３１の外周面のうち清掃ブレード８の接触開始位置Ｐ１よりもベルト３１の回転移動方向Ｂの上流側になる位置でそのベルト幅方向に沿って接触する。

また、回転ブラシ６は、図５に示すように、芯材６１の端部にギヤ列等の駆動伝達機構６５を介してモータ等の回転駆動源６６から回転動力が伝達され、これにより所要の方向Ｃに所要の速度で回転駆動するようになっている。実施の形態１における回転ブラシ６は、その回転方向Ｃが中間転写ベルト３１との接触位置においてベルト３１の回転移動方向Ｂと同じになる方向に設定されており、また、その回転速度が中間転写ベルト３１の回転（移動）速度に対して例えば１．１〜３．０倍になる速度に設定されている。

さらに、回転ブラシ６は、図５に示すように、その芯材６１の一端部に対し、中間転写ベルト３１に残留する現像剤１８の帯電極性（実施の形態１ではマイナス極性）の電圧又は電流が電源６７から図示しない給電素子を介して供給されている。さらに、回転ブラシ６と向き合う中間転写ベルト３１の内周面の位置には、回転ブラシ６の毛材６２が接触する中間転写ベルト３１の外周面部分の位置を安定させるように支持する背面支持ロール６８が設けられている。

回転ブラシ６の毛材６２としては、例えば、導電性のナイロン、アクリル、ポリエステル等が用いられる。また、毛材６２としては、例えば１デニール〜４デニールの太さのものが用いられる。ここで「デニール（ｄｅｎｉｏｒ）」とは、太さの計測が困難な糸、合成繊維等の太さを一定の長さの質量で代替的に示す単位の１つであり、測定対象物の９０００メートルの質量をグラム単位で表したものになる。例えば、１デニールとは、９０００メートルの質量が１ｇの糸等の太さを表わす。また、毛材６２の回転ブラシ６の表面における形成密度は、２デニールの毛材を用いる場合、例えば、２０万〜４０万（本／平方インチ）とされる。ちなみに、この毛材６２は、後述する理由から、その形成密度をＦ（1000本／平方インチ）、その１本の太さの指標をＤ（デニール）とした場合、次の条件式、「４００＜Ｆ・Ｄ＜７００」を満たすように構成することが好ましい。

掻き落とし部材７は、回転ブラシ６の中間転写ベルト３１の外周面に接触した後の毛材６２に接触する位置に設けられ、その毛材６２を一時的に弾性変形させた後に復元させることにより毛材６２に付着する現像剤１８を掻き落とすための部材である。

この掻き落とし部材７は、図４、図６等に示すように、断面形状が円形状の細長い金属の棒で構成されたものであり、この掻き落とし部材７を支持する支持材７５に取り付けられている。また、掻き落とし部材（棒）７は、所要の太さ（断面の直径）を有し、また回転ブラシ６の軸方向と平行して延びる長さを有するものである。この掻き落とし部材７の材料としては、例えば、ステンレス鋼材（ＳＵＳ）、硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材（ＳＵＭ：ＪＩＳ Ｇ4804）、アルミニウム等の導電性を有する金属が用いられる。

支持材７５は、掻き落とし部材である掻き落とし棒７の長さに相当する長さからなる本体部７６と、本体部７６から回転ブラシ６に向けて突出した状態でかつ間隔をあけて設けられる複数の取付け支持部７７、７８とで構成されている。本体部７６は、掻き落とされた現像剤１８を回収搬送部材９にむけて落下させるように誘導する誘導壁面７６ａが設けられている。一方の取付け支持部７７は、本体部７６の長手方向の両端部に対称的に形成された一対のメイン支持部７７Ａ，７７Ｂであり、掻き落とし棒７の両端部７ａ，７ｂを嵌め入れる取付け孔７７ｃが設けられている。他方の取付け支持部７８は、本体部７６の長手方向のほぼ中央部に並べて形成された一対の補助支持部７８Ａ，７８Ｂであり、掻き落とし棒７６のほぼ中央部を支持して位置を保持する位置決め支持窪み７８ｃが設けられている。

この支持材７５は、隣り合う複数の取付け支持部７７、７８の隣り合う間には、図４、図６、図７等に示すように、重力方向Ｇにほぼ沿う方向に貫通した空間Ｓ１が形成された構造になる。この空間Ｓ１は、後述するように、掻き落とし棒７で掻き落とされる現像剤１８を回収搬送部材９にむけて落下させるための空間として利用される。

掻き落とし棒７は、支持材７５により支持されて、例えば、その断面の円形部の１／３程度の部分が回転ブラシ６の林立する毛材６２（群）の内側空間に入り込んだ状態に配置される。また、掻き落とし棒７の回転ブラシ６の毛材６２と接触させる位置（設置位置）は、中間転写ベルト３１の接触した後の毛材６２に付着する現像剤１８を効率よく掻き落とすことができる位置に設定される。この設置位置については、後述する。

回収搬送部材９は、装置本体５０において掻き落とし棒７よりも重力方向Ｇの下方側の位置に形成された搬送溝部５３に設けられ、掻き落とし棒７により回転ブラシ６の毛材６２から掻き落とされた現像剤を回収して例えば図示しない現像剤回収容器にむけて搬送するものである。回収搬送部材９としては、図５等に示すように、回転軸９１の周囲に螺旋形状の搬送羽根部９２が形成された構造のもの（例えばスクリューオーガー）が使用される。

この回収搬送部材９は、その回転軸９１が回転ブラシ６の回転軸６１とほぼ平行した状態になるよう配置されているとともに、その回転軸９１の両端部９１ａ，９１ｂが装置本体５０の上記搬送溝部５３の内部において回転可能になるよう軸受けされた状態で取り付けられている。図中における符合５８は、装置本体５０の内部から現像剤が漏れ出るのを防止するための漏れ防止部材（シール部材）であり、その一端部が中間転写ベルト３１の外周面に接触する状態になるよう装置本体５０側に固定されている。

また、回収搬送部材９は、図５に示すように、回転ブラシ６に使用される回転駆動源６６からの回転動力が駆動伝達機構６５を介して回転軸９１の端部に伝達され、これにより所要の方向Ｄに所要の速度で回転駆動するようになっている。実施の形態１における回収搬送部材９は、その回転方向Ｃが現像剤を装置本体５０の排出側に搬送する方向に設定されている。装置本体５０の一方の側面部５１には、回収搬送部材９で搬送される現像剤を排出するための排出口５４ａが形成された排出搬送部５４が設けられている。

このベルト清掃装置５では、前述したように掻き落とし棒７が支持材７５の本体部７５から間隔をあけて突出した形状の複数（実施の形態１では４つ）の取付け支持部７７，７８に取り付けられている。このため、掻き落とし棒７の回転ブラシ６とは反対側の部位には、図７等に示すように、重力方向Ｇにほぼ沿って貫通する空間Ｓ１が存在することとになり、例えば、この空間Ｓ１を介して装置本体５０の内部には清掃ブレード８から回収搬送部材９に至るまで開放されて繋がる空間Ｓが形成されることになる。

また、このベルト清掃装置５では、図７等に示すように、清掃ブレード８、回転ブラシ６及び回収搬送部材９が、この順番で重力方向Ｇの上方側から下方側にずれた状態になるよう配置されている。しかも、回転ブラシ５は、その毛材６２の少なくとも先端部６２ａが、清掃ブレード８の中間転写ベルト３１の外周面に接触し始める接触開始部Ｐ１と回収搬送部材９の中心部（回転軸９１の回転中心Ｏ９）とを結ぶ仮想直線（ＶＬ）に少し交わる状態になるよう配置されている。

ちなみに、実施の形態１では、回収搬送部材９が重力方向Ｇ（鉛直座標Ｙとほぼ同じ方向）に対して清掃ブレード８の先端部８０ａよりもブレード８の内側に存在するような状態で配置されている。これにより、上記仮想直線ＶＬが重力方向Ｇに対して少し傾斜した直線となるので、清掃ブレード８の先端部８０ａが回転ブラシ６の上方側において重複する状態で存在するような位置関係になっている。

そして、このベルト清掃装置５では、図７等に示すように、掻き落とし棒７が回転ブラシ６の上記仮想直線ＶＬと交わる領域で毛材６２の少なくとも先端部６２ａに接触するように配置されている。

以下、このベルト清掃装置５の動作や現像剤１８の動きについて説明する。

まず、ベルト清掃装置５では、二次転写が終了した後で矢印Ｂの方向に回転移動する中間転写ベルト３１の外周面に対し、回転ブラシ６、清掃ブレード８及びスクレーパ８５がこの順番で接触する。

これにより、中間転写ベルト３１の二次転写後の外周面に残留して付着する現像剤１８等の付着物が、はじめに矢印Ｃの方向に回転する回転ブラシ６の毛材６２により物理的な衝撃を受け、その一部の現像剤が掻き落とされる。また、回転ブラシ６の毛材６２には、中間転写ベルト３１に付着する現像剤の帯電極性（実施の形態１ではマイナス極性）と同じ極性が電源６７から供給されているので、中間転写ベルト３１に付着する現像剤が静電的な反発力を受けて中間転写ベルト３１から脱落しやすくなる。しかも、その掻き落とされた現像剤は、回転ブラシ６の毛材６２に静電的に付着することがなく、堆積するおそれがない。

続いて、中間転写ベルト３１の外周面上の現像剤１８等は、回転ブラシ６よりも中間転写ベルト３１の回転移動方向Ｂの下流側になる位置（Ｐ１）で接触する清掃ブレード８の先端部８０ａによりその殆どが掻き取られ、点線矢印Ｅ１で例示するように装置本体５０の内部にむけて落下する。最後に、清掃ブレード８で掻き取られずに中間転写ベルト３１の外周面上に残った微量な現像剤１８Ｃやその外添剤等は、スクレーパ８５によって最終的に掻き取られ、現像剤回収部５５に落下して回収される（図４、図８）。

そして、上記したように回転ブラシ６と清掃ブレード８で掻き取られた現像剤（トナー）１８は、回転ブラシ６の毛材６２により当初から捕捉されるか或いは清掃ブレード８の掻き取りにより落下して補足され、回転ブラシ６の回転により搬送される。回転ブラシ６の毛材６２に補足されて搬送される現像剤は、掻き落とし棒７を通過する際に、その毛材６２が掻き落とし棒７との接触によって一時的に弾性変形させられた後に復元するように挙動するため、毛材６２から振り払われるようにして掻き落とされる。

この際、その一部の現像剤は、点線矢印Ｅ２に示すように掻き落とし棒７と回転ブラシ６の回転軸６１の間における毛材６２どうしの隙間を通過して毛材６２から脱離し、掻き落とし棒７よりも重力方向Ｇの下方側に配置された回収搬送部材９にむけて飛ばされるか又は落下する。また、その他の現像剤は、掻き落とし棒７が回転ブラシ６の毛材６２と接触し始める接触開始位置Ｐ２から上方の空間Ｓ２に弾き出されるが、その後、点線矢印Ｅ３に示すように掻き落とし棒７の回転ブラシ６とは反対側の部位に移動することで、掻き落とし棒７と支持材７５の本体部７６との間に形成された空間Ｓ１を通過して落下し、最終的に回収搬送部材９にむけて移動する。

またこの際、掻き落とし棒７が回転ブラシ６の毛材６２と接触し始める接触開始位置Ｐ２から上方の空間Ｓ２に弾き出された現像剤は、掻き落とし棒７が断面円形のものであるため、その上面部に留まりにくく、堆積するおそれがない。しかも、掻き落とし棒７は、導電性を有するものであって現像剤の帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給されている回転ブラシ６の毛材６２に接触していて同じ（極性の）電位に保たれているので、これによっても、掻き落とし棒７の上面部に溜まって堆積するおそれがない。この結果、図８に示すように、回転ブラシ６と掻き落とし棒７とが接触し始める接触開始位置Ｐ２の上に形成される窪んだ空間Ｓ２ａにおける回転ブラシ６と掻き落とし棒７の上に、現像剤が溜まって堆積することが殆どない。

以上のように、このベルト清掃装置５では、上記窪んだ空間Ｓ２ａにおける回転ブラシ６と掻き落とし棒７の上に現像剤が堆積することが殆どないので、回転ブラシ６の毛材６２に現像剤が大量に蓄積して中間転写ベルト３１に付着する現像剤の掻き落とし性能が低下するおそれがなく、しかも、掻き落とし棒７の上に現像剤が大量に堆積して回収搬送部材９に送られず装置本体５０から溢れ出るおそれがない。

このため、ベルト清掃装置５の清掃性能が低下するおそれがないので、中間転写ベルト３１の外周面を良好に清掃することができる。また、このベルト清掃装置５を装備する画像形成装置１においては、ベルト清掃装置５の清掃性能が低下することが原因で中間転写ベルト３１の外周面に回転移動方向Ｂにそって筋状の清掃不良部が発生するおそれがなく、しかも、その清掃不良に起因して出力画像内に筋状の画質欠陥（濃度むら、ノイズ）が発生するというおそれもなくなる。この他、画像形成装置１の制御動作として、多量の現像剤を中間転写ベルト３１に一次転写させた後にベルト清掃装置５で取り除かなければならない動作を実行する構成を有している場合であっても、ベルト装置５においては、上記した窪んだ空間Ｓ２ａにおける回転ブラシ６と掻き落とし棒７との上に現像剤が大量に堆積してしまう現象が発生することがない。

図９は、ベルト清掃装置５の性能に関する試験１の結果を示すものである。

試験１は、実施の形態１に係るベルト清掃装置５を装備した画像形成装置１を用いてテスト画像を所定枚数の記録用紙１９に連続して実行し、その所定枚数の画像形成に達するごとに清掃装置５を取り外して回転ブラシ５等の重量を測定し、そのときの重量の増加分について調べたものである。テスト画像の形成は、温度が２８℃、湿度が８５％ＲＨの環境下で、画像密度が４０％のベタのフルカラー画像を横送りするＡ３判の普通紙に記録することで行った。

実施例としてのベルト清掃装置５は、回転ブラシ６として、直径が１４ｍｍの芯材６１に、太さが２デニールのナイロン繊維からなる毛材６２を形成密度２９１ｋ本／平方インチで形成し、ブラシ６全体の直径が２６ｍｍとなるブラシロールを使用した。また、掻き落とし棒７としては、直径が４ｍｍの硫黄快削鋼鋼材（ＳＵＭ）からなる丸棒を使用した。現像剤１８としては、平均粒径が５．８μｍの非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を使用した。

また、比較例として、実施例における掻き落とし棒７に代えて図１１及び図１２に示す掻き落とし部材７００を装着した点でのみ異なるベルト清掃装置５００を用意し、このベルト清掃装置７００を装着した画像形成装置１を用いて実施例の場合と同じ試験を行った。比較例における掻き落とし部材７００は、回転ブラシ６の軸方向と同じ方向に延びて毛材６２に接触する板状の接触部７０７と、その接触部７０７を支持する支持部７５０とを有するものであり、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂を用いて成形したものである。支持部７５０は、面が鉛直（重力方向Ｇとほぼ平行する方向）となるように配置された多数の支持板７５２を有し、これら多数の支持板７５２が互いに間隔をあけて配置されている。このため、この掻き落とし部材７００は、その互いに隣り合う支持板７５２の間に鉛直方向に貫通した比較的細かく区分けされた空間Ｓ０を有した構造になっている。

この実施例及び比較例について行った試験１の結果を図９に併せて示している。図中に示すベルト清掃装置に突入させた現像剤（トナー）の総量は、各画像形成が終了した時点で取り外した各ベルト装置５、５００の重量の増加分を測定したものである。

図９に示されるように、実施例のドラム清掃装置５では、回転ブラシ６に現像剤（トナー）が蓄積される量（残留率）が、比較例のドラム清掃装置５００に比べて大幅に少なかった。実施例における回転ブラシ６でのトナー残存率（（ブラシでの増加分／突入トナー総量）×１００）は約１０％であった。ちなみに、比較例における回転ブラシ６でのトナー残存率は約６０％であった。

また、この試験終了後に実施例及び比較例の各画像形成装置において上記テスト画像の形成を最終的に４００Ｋ（４００×１０００）枚になるまで連続して行った。また、この画像形成は高温高湿（２８℃、８５％ＲＨ）の環境Ａで行った。このテスト画像の連続形成後に、各ベルト清掃装置５，５００を取り外して現像剤の堆積状況について観察して調べた。

この結果、実施例のドラム清掃装置５では、掻き落とし棒７の上面部と回転ブラシ６を含めて現像剤の堆積が殆ど発生していなかった。一方、比較例のドラム清掃装置５００では、掻き落とし部材７００の接触部７０７から支持部７５０の空間Ｓ０を塞ぐような状態（ブリッジ状態）で現像剤が大量に堆積しているのが認められた。ちなみに、このテスト画像の連続形成については、以下の別の環境下で同様に行ったところ、実施例のベルト清掃装置５では、その掻き落とし棒７の上面部への現像剤の堆積が確認されなかった。その環境とは、常温常湿（２２℃、５５％ＲＨ）の環境Ｂ、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）の環境Ｃである。

図１０は、ベルト清掃装置５の性能に関する別の試験２の結果を示すものである。

試験２は、実施の形態１に係るベルト清掃装置５における回転ブラシ６として、その毛材６２の形成密度：Ｆとその１本の太さ：Ｄとを図１０に示す値にそれぞれ変更した構成の各回転ブラシを作製して取り付け、その各ベルト清掃装置５を装着した画像形成装置１によりテスト画像の形成を行い、その画像形成後における清掃装置５等の回収搬送部材９が配置された搬送路（装置本体５０の搬送溝部５３）に現像剤が詰まる現象（搬送路の詰まり現象）が発生するか否かについて調べた。

テスト画像の形成は、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の矩形状（２ｃｍ×２ｃｍ）からなるパッチ像（いずれの色も画像密度４％）を複数並べた状態で形成してなるテスト画像を、Ａ４判サイズの記録用紙１８（坪量８２ｇ／ｍｍ²）に１０万枚記録することで行った。この他、試験２では、中間転写ベルト３１においてテスト画像の間（記録用紙１８の間）に該当する部分（インターイメージ部）に、現像剤をリフレッシュし、かつ清掃ブレード８を保護するための帯状のトナー像（トナーバンド）を各作像装置２０で作成して一次転写した後、その帯状のトナー像を記録用紙１８には二次転写させずに、ベルト清掃装置５まで搬送して除去した。帯状のトナー像としては、各色とも画像面積率：Ｃinが５０％で、ベルト回転方向の寸法である長さが６ｍｍで、ベルト回転方向と直交する方向の寸法である幅が現像可能な最大幅となる条件のものを形成した。つまり、試験２では、ベルト清掃装置５の搬送路において現像剤が詰まりやすい作業を追加して行った。また、この試験２は、高温高湿の環境（温度２８℃、湿度８５％ＲＨ）で行った。つまり、試験２は、現像剤（トナー）が吸湿して流動性が低下するため、ベルト清掃装置５の搬送路において現像剤が詰まりやすい環境のなかで行った。

搬送路の詰まり現象の発生の有無については、目視による観察をすることで判断した。この結果については、図１０において詰まり現象が発生しなかった場合を「○」で示し、詰まり現象が発生した場合を「×」で示した。なお、図１０に毛材６２の形成密度：Ｆの値をその太さ：Ｄの値で乗じた（掛け算した）ときの値（Ｆ・Ｄ＝Ｆ×Ｄ）を併せて示した。

図１０に示されるように、構成例２，５，８のベルト清掃装置５では搬送路の詰まり現象が発生しないか僅かに発生する程度であり、出力される画像を見てみも筋状の画像欠陥が発生していなかった。一方、上記以外の構成例１，３，４，６，７，９のベルト清掃装置では、搬送路の詰まり現象が発生しており、出力画像に筋状の画像欠陥が発生していることが確認された。そして、結果が良好であった構成例２，５，８では、そのＦ・Ｄの値が４００〜７００の範囲内におさまっていることが判明した。

これにより、前述したようにベルト清掃装置５における回転ブラシ６は、その毛材６２が中間転写ベルト３１の表面に接触する面積（ブラシの表面積）が広く保たれるとともに、回転ブラシ６の掻き落とし棒７による現像剤の掻き落とし性が良好に保たれ、最終的にその清掃装置５における搬送路の現像剤等による詰まり現象が発生しなくなる等の観点からすると、その毛材６２の形成密度（Ｆ）と太さ（Ｄ）について前記式（１）で表される条件を満たすように設定すれば有効であることが判明した。ちなみに、毛材６２の形成密度（Ｆ）とその太さ（Ｄ）との積は、回転ブラシ６の表面積（毛材６２が中間転写ベルト３１の表面に接触する面積）と相関がある。そして、その積の値を式（１）で示す数値範囲に設定した場合には、回転ブラシ６の表面積を広く保つことができる。

［他の実施の形態］
実施の形態１では、清掃装置５の掻き落とし部材７として断面形状が円形の掻き落とし棒を例示したが、掻き落とし部材７としては、その他にも、例えば回転ブラシ６の毛材６２に接触する部分が曲面を有する棒状の形態などであってもよい。また、掻き落とし部材７は、少なくとも表面部分が導電性を有するものであれば、その材質や層構造等については特に限定されない。さらに、掻き落とし部材７を支持する支持材７５については、実施の形態１のように装置本体５０と別体のものとして形成した構造物に限らず、装置本体５０の一部として一体に形成したものであってもよい。

また、実施の形態１では、ベルト清掃装置５の回転ブラシ６の配置例として、その毛材６２の少なくとも先端部６２ａが前記仮想直線ＶＬに交差した状態になるよう配置した場合を例示したが、その毛材６２の少なくとも先端部６２ａが仮想直線ＶＬに接した状態になるよう設置することも有効である。

さらに、実施の形態１では、この発明の清掃装置として中間転写ベルト３１を清掃するベルト清掃装置５を例示したが、例えば、感光ドラム２１の表面に付着する現像剤を除去して清掃するドラム清掃装置２６として構成することも可能である。このため、この発明の清掃装置は、帯電した現像剤を保持して回転する像保持体の表面に付着する現像剤を除去して清掃するための清掃装置として構成することが可能である。なお、他の像保持体としては、例えば、用紙搬送転写ベルト、中間転写ドラム、感光ベルト等が挙げられる。

この他、画像形成装置１については、この発明の清掃装置を適用する像保持体を有する画像形成装置であればよく、例えば、中間転写装置３を使用せずに記録用紙１９を複数の作像装置２０の一次転写位置を通過させるように搬送する用紙搬送装置を採用した画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置１については、作像装置２０の数が単数又は他の複数（４つ以外の複数）である構成のものであっても構わない。

１ …画像形成装置
５ …ベルト清掃装置（清掃装置の一例）
６ …回転ブラシ
７ …掻き落とし棒（掻き落とし部材の一例）
８ …清掃ブレード（掻き取り部材の一例）
９ …回収搬送部材
１８…現像剤
３１…中間転写ベルト（像保持体の一例）
６１…芯材（回転軸の一例）
６２…毛材
６２ａ…毛材の先端部
Ｇ …重力方向
Ｓ１…空間
ＶＬ…仮想直線
Ｐ１…接触開始位置

Claims (5)

1. 帯電した現像剤が保持されて回転する像保持体の表面に接触させる毛材が回転する回転軸の周囲に形成され、前記毛材に前記現像剤の帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される回転ブラシと、
   前記回転ブラシの前記像保持体の表面に接触した後の毛材に接触する位置で前記毛材の内側空間に一部分が入り込んだ状態で設けられ、前記毛材を一時的に弾性変形させた後に復元させることにより当該毛材に付着する前記現像剤を掻き落とす掻き落とし部材と、
   前記掻き落とし部材よりも重力方向の下方側の位置に設けられ、前記回転ブラシの毛材から掻き落とされた現像剤を回収して搬送する回収搬送部材と、
   前記掻き落とし部材の前記回転ブラシとは反対側の部位に前記回収搬送部材まで開放されて繋がる状態で設けられ、前記回転ブラシの毛材から掻き落とされた現像剤を前記回収搬送部材に向けて落下させる空間と
   を有し、
   前記掻き落とし部材が、導電性を有するとともに前記回転ブラシの回転軸に沿って長く且つ断面円形状の棒からなる部材であり、前記回転ブラシの毛材と同じ電位に保たれており、
   前記空間が、前記回転ブラシと、前記掻き落とし部材の前記回転ブラシとは前記反対側の部位に配置されて前記掻き落とし部材により掻き落とされた現像剤を前記回収搬送部材にむけて落下させるように誘導する誘導壁面とに挟まれた空間として形成されており、
   前記誘導壁面は、その壁面の下方側に延ばした仮想の延長面が前記回収搬送部材と交わる状態で配置されていることを特徴とする清掃装置。
2. 前記回転ブラシに供給される電圧又は電流が前記現像剤と静電的な反発力を生じる電圧又は電流である請求項１に記載の清掃装置。
3. 前記像保持体の表面における前記回転ブラシの毛材が接触する位置よりも当該像保持体の回転方向下流側の位置で接触した状態で設けられ、前記回転ブラシを通過した後の前記像保持体の表面に付着している現像剤を掻き取る掻き取り部材を有し、
   前記掻き取り部材、前記回転ブラシ及び前記回収搬送部材が、この順番で重力方向の上方側から下方側にずれた状態になるよう配置され、
   前記回転ブラシは、その毛材の少なくとも先端部が、前記掻き取り部材の前記像保持体の表面に接触し始める接触開始部と前記回収搬送部材の中心部とを結ぶ仮想直線に接する状態又は交わる状態になるよう配置されている請求項１又は２に記載の清掃装置。
4. 前記回転ブラシが、前記毛材の形成密度をＦ（1000本／平方インチ）、前記毛材の１本の太さをあらわす指標をＤ（デニール）とした場合、次の条件式、
   ４００＜Ｆ・Ｄ＜７００
   を満たすように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の清掃装置。
5. 帯電した現像剤が保持されて回転する像保持体と、前記像保持体の表面に付着している現像剤を除去して清掃する清掃装置とを有し、
   前記清掃装置が、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の清掃装置で構成されていることを特徴とする画像形成装置。

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