JP7225361B1 - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムに当接するブラシを有する画像形成装置において、ブラシに蓄積した付着物に起因して画像不良が生じることを抑制する。【解決手段】像担持体と、像担持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電手段により帯電された像担持体の表面に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像手段と、現像剤像を像担持体から被転写体へ転写する転写手段と、像担持体の回転方向で転写部より下流側かつ帯電部より上流側において像担持体の表面に接触するブラシと、を備え、現像剤像が被転写体に転写された後、像担持体の表面に残留した現像剤が現像手段により回収される画像形成装置において、像担持体の回転軸に垂直の断面において、ブラシは、像担持体の表面においてブラシと接触する接触領域が、像担持体の回転軸を含み回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線とオーバーラップするように配置される。【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

プリンタ又は複写機等の画像形成装置に用いられる画像記録方式として、電子写真方式が知られている。電子写真方式は、電子写真プロセスを用いることによってレーザービームにより感光ドラム上に静電潜像を形成して、帯電した色材（以下、トナーと称する）により静電潜像を現像することによりトナー像を形成する方式である。そして、トナー像を記録材に転写して定着させることにより記録材に画像形成を行う。近年では画像形成装置の小型化を目的として、クリーナレス方式が提案されている。クリーナレス方式とは、転写工程後の感光ドラムの表面に残留したトナー（転写残トナー）を現像手段によって感光ドラム上から除去、回収し、再利用する方式のことである。クリーナレス方式においては、感光ドラムに当接するように配置されるクリーニング手段がないために、記録材への転写工程時に感光ドラム上に付着した紙粉によって画像弊害が発生する場合があった。そこで、特許文献１には、感光ドラムの回転方向における転写部より下流かつ帯電部より上流に、転写工程で感光ドラムに付着した紙粉を捕集するためのブラシを配置した構成が提案されている。

特開２００３－２７１０３０号公報

しかしながら、特許文献１において、以下のような課題があった。ブラシを感光ドラムに当接させる構成において、通紙により細かい紙粉がブラシに蓄積して塊状になる。その後、紙粉塊がブラシの下流に抜けていき感光ドラムの帯電工程で感光ドラム表面の帯電を阻害し、それによりドット状の黒ポチが現れる画像不良が発生する場合があった。

本発明の目的は、感光ドラムに当接するブラシを有する画像形成装置において、ブラシに蓄積した付着物に起因して画像不良が生じることを抑制することである。

本発明に係る画像形成装置は、回転駆動される像担持体と、前記像担持体の表面に対向して帯電部を形成し前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像ローラと、前記像担持体との間で転写部を形成し前記現像剤像を前記像担持体から被転写体へ転写する転写ローラと、前記像担持体の回転方向で前記転写部より下流側かつ前記帯電部より上流側において前記像担持体の表面に接触するブラシと、を備え、前記現像剤像が前記被転写体に転写された後、前記像担持体の表面に残留した現像剤が前記現像ローラにより回収される画像形成装置において、前記像担持体の回転軸に垂直の断面において、前記ブラシは、前記像担持体の表面において前記ブラシと接触する接触領域が、前記像担持体の回転軸を含み前記回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線とオーバーラップするように配置され、前記仮想線と前記像担持体の表面との交点は、前記像担持体の回転方向において前記接触領域の中央部より下流側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、感光ドラムに当接するブラシを有する画像形成装置において、ブラシに蓄積した付着物に起因して画像不良が生じることを抑制できる。

実施例１における画像形成装置の説明図である。 実施例１における制御ブロック図である。 実施例１におけるブラシの模式図である。 従来形態１と２を説明する断面図である。 実施例１を説明する断面図である。 従来形態１と２の課題を説明する断面図である。 実施例２を説明する断面図である。 実施例３を説明する断面図である。 実施例４を説明する断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。また、平行、垂直、中心、直線、円等の幾何学的な形状又は関係を示す用語は、特に断らない限り数学的に厳密な意味に限定されず、製造公差等により許容される範囲を含むものとして解釈される。

（実施例１）
１．画像形成装置
図１は、本発明に係る画像形成装置１００の一実施形態の概略構成を示すものである。実施例１の画像形成装置１００は、クリーナレス方式及び接触帯電方式を採用したモノクロレーザビームプリンタである。クリーナレス方式であるため、現像剤が記録材等の被転写体に転写された後、像担持体の表面に残留した現像剤が現像手段により回収される。

画像形成装置１００には、像担持体としての円筒型の感光体である感光ドラム１が設けられている。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、現像手段としての現像装置３が設けられている。また、図１において感光ドラム１の回転方向における帯電ローラ２より下流側かつ現像装置３より上流側には、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。

感光ドラム１は負帯電性の有機感光体である。この感光ドラム１は、アルミニウムのドラム状の基体上に感光層を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての駆動モータ１１０（図２参照）によって図１中矢印の方向（感光ドラム１の回転軸に平行の方向に見たときの時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。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）で表される。実施例１では、プロセススピードを１４０ｍｍ／ｓｅｃとし、感光ドラム１の外径を２４ｍｍとする。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に対向し、所定の圧接力で接触し、帯電部を形成
する。また、帯電ローラ２には、帯電電圧印加手段としての帯電電源Ｅ１（図２参照）によって、所定の帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。帯電ローラ２によって、感光ドラム１の表面は所定の電位に均一に帯電される。実施例１では、帯電ローラ２には、帯電電圧として負極性の直流電圧が印加され、感光ドラム１の表面は帯電ローラ２により負極性の暗部電位Ｖｄに一様に帯電される。実施例１では、帯電電圧は－１３００Ｖとし、暗部電位Ｖｄは－７００Ｖとする。なお、感光ドラム１と帯電ローラ２との当接部より感光ドラム１の回転方向で上流側及び下流側に形成される感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小な空隙の少なくとも一方で発生する放電によって、感光ドラム１の表面は帯電される。帯電ローラ２と感光ドラム１との当接部を帯電部という。

露光装置４は、レーザスキャナ装置であり、ホストコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に対応したレーザ光Ｌを出力し、暗部電位Ｖｄに一様帯電した感光ドラム１の表面を走査露光する。露光された箇所において感光ドラム１の電位は明部電位Ｖｌに変化する。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。実施例１では、明部電位Ｖｌは－１００Ｖとする。感光ドラム１上の露光装置４によって露光される位置を露光部とする。なお、露光装置４としては、レーザスキャナ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（回転軸に平行の方向）に沿って配列された複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイを用いることもできる。

画像形成装置１００の現像方式は接触現像方式である。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３３、現像ブレード３４を含む。トナー供給ローラ３２によって現像剤収容室３３から現像ローラ３１に供給されたトナーは、現像ローラ３１と現像ブレード３４との接触部であるブレードニップを通過することで、所定の極性に帯電される。現像ローラ３１は感光ドラム１に接触することにより現像を行う。現像ローラ３１と感光ドラム１との接触部を現像部という。現像ローラ３１上に担持されたトナーは、現像部において、静電像に応じて、現像ローラ３１から感光ドラム１に移動する。ここで、現像ローラ３１は、現像部で感光ドラム１と現像ローラ３１とが順方向に移動するように反時計回り方向（感光ドラム１の回転軸に平行の方向に見たときの反時計回り方向）に回転駆動される。なお、感光ドラム１を駆動する駆動モータ１１０が、現像ローラ３１にも駆動力を与える構成としてもよいし、感光ドラム１を駆動する駆動モータ１１０とは別の駆動モータが現像ローラ３１に駆動力を与える構成としてもよい。現像時に、現像ローラ３１には、現像電圧印加手段としての現像電源Ｅ２（図２参照）により、所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。実施例１では、現像電圧は負極性の直流電圧であり、－４００Ｖとした。感光ドラム１の明部電位Ｖｌが形成された領域に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（実施例１では負極性）に帯電したトナーが付着する。この現像方式を反転現像方式という。なお、現像方法としては、実施例１の一成分非磁性接触現像法の他、二成分非磁性接触現像法、非接触現像法、磁性現像法等を採用し得る。二成分非磁性接触現像法は、現像剤として非磁性トナーと磁性キャリアとを備えた二成分現像剤を用い、現像剤担持体上に担持した現像剤（磁気ブラシ）を感光ドラム１に接触させて現像を行う方法である。非接触現像法は、感光体に対して非接触で対向配置された現像剤担持体上から感光体上にトナーを飛翔させて現像を行う方法である。また、磁性現像法は、感光体に対して接触又は非接触で対向配置された、磁界発生手段としてのマグネットを内蔵する現像剤担持体上に、磁力によって磁性トナーを担持して現像を行う方法である。実施例１では中心平均粒径が６μｍ、正規極性が負極性のトナーを用いている。

転写ローラ５としては、ポリウレタンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）等から成るスポンジゴム等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を形成する。転写時に、転写ローラ５
には、転写電圧印加手段としての転写電源Ｅ３（図２）により、所定の転写電圧（転写バイアス）が印加される。実施例１では、転写時に転写ローラ５に転写電圧としてトナーの正規極性とは逆極性（実施例１では正極性）の直流電圧が印加される。実施例１では、転写電圧を＋１０００Ｖとする。そして、転写ローラ５と感光ドラム１との間に形成される電界の作用により、感光ドラム１から記録材Ｓへと現像剤像が静電的に転写される。

感光ドラム１上に形成されたトナー像が転写部に到達するタイミングに合わせてカセット６に格納された記録材Ｓが給紙ユニット７により給紙され、レジストローラ対８を通り、転写部に搬送される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写電源Ｅ３によって所定の転写電圧が印加された転写ローラ５により、記録材Ｓ上に転写される。

トナー像が転写された後の記録材Ｓは、定着器９に搬送される。定着器９は、不図示の定着ヒータと定着ヒータの温度を測定する不図示のサーミスタ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の定着器である。定着器９で加熱及び加圧されることによりトナー像が定着された記録材Ｓは、排紙ローラ対１２を通過して機外へ排出される。

記録材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において帯電ローラ２による放電により負極性に帯電される。帯電ローラ２において負極性に帯電された転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴い現像部に到達する。感光ドラム１の表面に形成された静電潜像には、明部電位となっている画像部と、暗部電位となっている非画像部とがある。現像部に到達した転写残トナーの挙動について、感光ドラム１の画像部と非画像部に分けて説明する。

感光ドラム１の画像部では、感光ドラム１の表面は明部電位となっており、現像ローラ３１よりも高電位であるため、負極性に帯電した粒子は現像ローラ３１から感光ドラム１へ向かう力を受ける。よって、感光ドラム１の画像部に付着している負極性の転写残トナーは、現像部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から転移したトナーとともに転写部に移動し、記録材Ｓに転写されて画像形成に供される。

一方、感光ドラム１の非画像部では、感光ドラム１の表面は暗部電位となっており、現像ローラ３１よりも低電位（負極性のため絶対値は大きい）であるため、負極性に帯電した粒子は感光ドラム１から現像ローラ３１へ向かう力を受ける。よって、感光ドラム１の非画像部に付着している負極性の転写残トナーは、現像部において感光ドラム１から現像ローラ３１に転移し、現像剤収容室３３中に回収される。なお、現像剤収容室３３に回収された転写残トナーは、再度、画像形成に使用される。

画像形成装置１００は、以上説明した各種機能部の動作を制御する制御部１５０を有する。制御部１５０は、ＣＰＵ１５１とメモリ１５２を有する。メモリ１５２は情報を一時的に記憶する揮発性メモリや情報を長期にわたって保持する不揮発性メモリを含む。メモリ１５２は、外部装置から取得した画像情報や各種機能部の動作の制御方法を規定したプログラム等を記憶する。ＣＰＵ１５１は、メモリ１５２との間で情報の入出力を行い、画像情報を取得して処理したり、プログラムを実行したりすることにより、画像形成装置１００の動作を制御する。

２．ブラシの構成
画像形成装置１００は、感光ドラム１の表面に接触するブラシ１０を有する。実施例１では、ブラシ１０は感光ドラム１の表面に付着した紙粉を捕集する。ブラシ１０は、感光
ドラム１の回転方向において転写部よりも下流側かつ帯電部よりも上流側で感光ドラム１の表面に接触して接触部を形成する。感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触している領域を接触領域という。感光ドラム１の回転方向における接触領域の上流側の端部を上流端、下流側の端部を下流端という。

図３（ａ）は、単体の状態（感光ドラム１に接触していない状態）のブラシ１０の、感光ドラム１の回転軸に垂直の仮想面による断面を示す図である。また、図３（ｂ）は、感光ドラム１に当接させた状態のブラシ１０の上記の断面を示す図である。

ブラシ１０は、図３に示すように、感光ドラム１の表面に接触し感光ドラム１の表面を摺擦する複数の毛材である導電性ナイロン製の複数の糸１１ａからなる糸部１１と、糸部１１を支持する基布１１ｂを有する。糸１１ａは、感光ドラム１に接触していない状態において、基布１１ｂから垂直方向に延びる。糸１１ａは基布１１ｂに均一に配置されている。ブラシ１０は、感光ドラム１の回転方向において転写部より下流側かつ帯電部より上流側で感光ドラム１と接触するように配置されている。

ブラシ１０は、その長手方向が感光ドラム１の回転軸の方向と平行となるように配置される。なお、糸１１ａの材料としては、ナイロン（登録商標）の他に、レーヨン、アクリル、ポリエステル等を用いることができる。実施例１では糸１１ａとして導電糸を用いたが絶縁糸を用いてもよい。糸１１ａは、糸状のものであれば繊維を撚って形成したものに限られない。

図３（ａ）に示すように、ブラシ１０が単体の状態、すなわち、糸１１ａを屈曲させようとする力が外部から作用していない状態（自然状態）で、基布１１ｂから伸びている糸１１ａの基布１１ｂから先端までの距離をＬ１とする。画像形成装置１００の所定の位置に設置された支持部材（図示せず）に、両面テープ等の固定手段によって基布１１ｂが固定されることにより、ブラシ１０が固定される。支持部材に固定されたブラシ１０の基布１１ｂから感光ドラム１の表面までの最短距離Ｌ２が、単体の状態での糸１１ａの長さＬ１より短くなるように、ブラシ１０は固定される。支持部材と感光ドラム１との間のクリアランスは一定である。Ｌ２とＬ１との差分をブラシ１０の感光ドラム１に対する侵入量という。Ｌ２＜Ｌ１であることから、ブラシ１０の使用状態、すなわちブラシ１０が画像形成装置１００に固定され、感光ドラム１の表面に当接した状態では、図３（ｂ）に示すように、糸１１ａの先端は感光ドラム１の回転方向に向かって屈曲する。屈曲した状態の糸１１ａのうち最も上流側に設けられている糸１１ａの先端と感光ドラム１の表面との接触部が、接触領域の上流端である。屈曲した状態の糸１１ａのうち最も下流側に設けられている糸１１ａの先端と感光ドラム１の表面との接触部が、接触領域の下流端である。ブラシ１０と感光ドラム１の表面との接触の態様は、複数の糸１１ａの各々と感光ドラム１の表面との接触であり、「接触領域」と言っても、ミクロに見れば、隣り合う糸１１ａの間の領域において感光ドラム１の表面とブラシ１０とは接触していない。

ブラシ１０の長手方向（感光ドラム１の回転軸に平行の方向）の寸法は、感光ドラム１の回転軸の方向において感光ドラム１上の画像形成領域（トナー像が形成されうる領域）の全域にブラシ１０が接触するように設定される。また、ブラシ１０の短手方向（感光ドラム１の周方向、回転方向に平行の方向）の寸法は、画像形成装置やプロセスカートリッジの寿命に応じて適宜設定される。

ブラシ１０は、感光ドラム１に対して一定の位置に固定されており、感光ドラム１の移動（回転）に伴って感光ドラム１の表面を摺擦する。ブラシ１０は、転写部において記録材Ｓから感光ドラム１上に転移した紙粉等の付着物を感光ドラム１から捕集（回収）し、感光ドラム１の移動方向（回転方向）においてブラシ１０よりも下流側の帯電部及び現像
部へ移動する紙粉の量を低減する。

実施例１では、ブラシ１０の糸１１ａの自然状態での長さＬ１は４．８ｍｍ、ブラシ１０の感光ドラム１に対する侵入量は１．５ｍｍ、ブラシ１０の短手方向の長さＬ３は５ｍｍ、長手方向の長さは２１６ｍｍである。糸１１ａの繊度（太さ）は２デニール（９０００ｍの重さが２ｇである糸の太さを表す）、密度は２４０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２（ｋＦ／ｉｎｃｈ^２はブラシの密度の単位であり、１平方インチ当たりのフィラメントの数を示す）である。なお、ブラシ１０の短手方向の長さは一例であり、これに限定されない。ブラシ１０の短手方向の長さが長いほど、より長期間にわたって紙粉を捕集することができる。ブラシ１０の長手方向の長さは一例であり、これに限定されない。例えば、ブラシ１０の長手方向の長さは、画像形成装置１００の最大通紙幅に応じて設定することができる。また、ブラシ１０の糸１１ａの繊度は一例であり、これに限定されない。糸１１ａの繊度は紙粉のすり抜け性を考慮して決定することができる。ブラシ１０の繊度が小さすぎると、紙粉をせき止める力が弱く、紙粉がすり抜けやすくなる。紙粉がブラシ１０をすり抜けた場合、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電が阻害され、画像不良が発生することがある。また、ブラシ１０の糸１１ａの繊度が大きすぎると、トナーや細かい紙粉を捕集できず、帯電ローラ２の長手方向でトナーの付着量にむらが生じ、画像濃度のむらや紙粉付着部での帯電不良による画像不良が発生する場合がある。また、ブラシ１０の糸１１ａの密度は一例であり、これに限定されない。糸１１ａの密度は、トナーの通過性と紙粉捕集性を考慮して設定することができる。ブラシ１０の糸１１ａの密度が大きすぎるとトナーの通過性が低く、トナーがスタックしてしまい、スタックしたトナーが飛散することによる装置内の汚れの原因となることがある。また、ブラシ１０の糸１１ａの密度が小さすぎると、十分な紙粉捕集性能が得られないことがある。糸１１ａの繊度、密度は、紙粉捕集性能の観点からそれぞれ１～６デニール、１５０～３５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であることが好ましい。また、ブラシ１０の短手方向の長さＬ３は、長寿命対応の観点から３ｍｍ以上であることが好ましい。

ブラシ１０には、ブラシ電圧印加手段としてのブラシ電源Ｅ４（図２を参照）が接続されている。画像形成時に、ブラシ１０には、ブラシ電源Ｅ４によりブラシ電圧として負極性の直流電圧が印加される。実施例１では、画像形成時のブラシ電圧は－４００Ｖである。

３．画像出力動作
画像形成装置１００は、パーソナルコンピュータ等の外部機器（図示せず）からの１つの画像出力動作（ジョブ）の開始指示により、単一又は複数の記録材Ｓに画像を形成する一連の動作を実行する。ジョブは、一般に、前回転工程、画像形成工程（印字工程）、複数の記録材Ｓに画像を形成する場合の紙間工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、感光ドラム１への静電像の形成、静電像の現像（トナー像の形成）、トナー像の転写、トナー像の定着等を行う工程であり、画像形成時とはこの画像形成工程が実行される期間のことをいう。画像形成時、すなわち画像形成工程が実行される期間内で、静電像の形成、トナー像の形成、トナー像の転写、トナー像の定着等の各動作が実行されるタイミングは異なる。前回転工程は、画像形成工程の前の準備動作を行う工程である。紙間工程は、複数の記録材Ｓに対して画像形成工程を連続して行う際（連続画像形成時）の第１の記録材Ｓに対する画像形成工程と、第１の記録材Ｓに続く第２の記録材Ｓに対する画像形成工程と、の間に実行される工程である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作（準備動作）を行う工程である。非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であって、前回転工程、紙間工程、後回転工程を含む。画像形成装置１００の電源投入時又はスリープ状態からの復帰時の準備動作である前多回転工程も非画像形成時に含まれる。

４．従来形態の構成
次に、実施例１の構成について従来形態の構成と対比させて説明する。図４は従来形態を説明するための図である。

従来形態については２つの構成を用いて説明する。以下、従来形態１については図４（ａ）を用いて、従来形態２については図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）はそれぞれ、従来形態１、２の画像形成装置における感光ドラムの回転軸に垂直の断面において、感光ドラムの周辺の各部材の配置を示した模式的断面図である。以下、従来形態に係る部材には実施例１とは別の符号を付して実施例１と区別する。

従来形態の感光ドラム１Ａは回転軸を中心に、回転軸の方向に見て時計回りに回転駆動される。また、感光ドラム１Ａの周方向において転写ローラ５Ａ、ブラシ１０Ａ、帯電ローラ２Ａ、現像ローラ３１Ａが配置される。図４において点Ｏは感光ドラム１Ａの回転軸を示す。図４の破線Ａは、感光ドラム１Ａは回転軸に垂直の断面において、感光ドラム１Ａの回転軸を含み回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線を示す。図４の点Ｂは、この仮想線と感光ドラム１Ａの表面との交点を示す。

従来形態１では図４（ａ）に示すように感光ドラム１Ａの表面におけるブラシ１０Ａとの接触領域が交点Bより転写ローラ５Ａ側（感光ドラム１Ａの回転方向で交点Bより上流側）に位置する。一方、従来形態２では図４（ｂ）に示すように感光ドラム１Ａの表面におけるブラシ１０Ａとの接触領域が交点Bより帯電ローラ２Ａ側（感光ドラム１Ａの回転方
向で交点Bより下流側）に位置する。

５．実施例１の構成
次に、実施例１に構成について図５を用いて説明する。図５は、実施例１の画像形成装置１００における感光ドラム１の回転軸に垂直の断面を示し、感光ドラム１の周りの各部材の配置を示す。感光ドラム１は、回転軸の方向に見て時計回りに回転駆動される。感光ドラム１の周りには転写ローラ５、ブラシ１０、帯電ローラ２、現像ローラ３１が配置される。破線Ａと交点Bの定義は図４と同様である。実施例１では、図５に示すように、感
光ドラム１の表面におけるブラシ１０との接触領域内に交点Bがある。さらに、交点Bは、感光ドラム１の回転方向における接触領域の中央部に位置する。実施例１のブラシ１０は、感光ドラム１の回転軸に垂直の断面において、感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触する接触領域が、感光ドラム１の回転軸を含み回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線とオーバーラップするように、配置される。なお、接触領域と交点Bとのこの位置
関係には、感光ドラム１の回転方向における接触領域の上流端又は下流端が交点Bを含む
場合が含まれる。

６．実施例１の作用
次に、実施例１の構成で生じる作用について述べるため、従来形態における課題について述べる。

図６（ａ）は従来形態１における課題を説明するための図である。画像形成装置の画像形成動作（ジョブ）が実行され記録材Ｓの搬送が開始されると、転写工程の際に記録材Ｓ上の紙粉の一部が感光ドラム１Ａ上に転移する。その後、感光ドラム１Ａに転移した紙粉はブラシ１０Ａに捕集される。

ブラシ１０Ａに捕集される紙粉の大半は接触領域の上流端でせき止められるが、一部の小さい紙粉は接触領域の上流端でせき止められずに感光ドラム１Ａの回転に伴い接触領域内を徐々に回転方向の下流側へと移動し、接触領域の下流端付近に到達する。

接触領域の下流端付近に到達した紙粉Ｐのあるものは、感光ドラム１Ａの回転によりそ
のまま接触領域より下流側に移動していく。一方、接触領域の下流端が交点Bより転写ロ
ーラ５Ａ側にあるため、図６（ａ）に示すように、接触領域の下流端付近に到達した紙粉Ｐの一部は、重力により、鉛直下向きの成分を有する力ＦＡを受ける。そのため、接触領域の下流端付近に到達した紙粉Ｐのあるものは、接触領域の下流端付近で滞留する。

画像形成動作が繰り返し実行され、記録材Ｓがさらに通紙されると、接触領域の下流端付近に滞留する紙粉Ｐが増加していき、滞留した紙粉同士が絡まり合い紙粉塊となる。そして、この紙粉塊が感光ドラム１Ａの回転中に、ドラム電位の変化等の何らかの原因で接触領域の下流端付近から離れて、接触領域より下流側に移動していく場合があった。この紙粉塊が帯電部を通過すると、感光ドラム１Ａの表面においてこの紙粉塊が存在する部分が良好に帯電されず、現像ローラ３１Ａの電圧より高電位となり、現像部で現像ローラ３１Ａ上のトナーが移動し、黒ポチとして画像形成されることがあった。

図６（ｂ）は従来形態２における課題を説明するための図である。従来形態２においても従来形態１と同様、転写工程で感光ドラム１Ａに転移した紙粉が接触領域の上流端でせき止められる。画像形成動作が繰り返し実行され、記録材Ｓがさらに通紙されると、接触領域の上流端に紙粉塊が形成される。

従来形態２では、接触領域の上流端が交点Bより帯電ローラ２Ａ側にあるため、せき止
められた紙粉Ｐは、図６（ｂ）に示すように、感光ドラム１Ａの回転による力に加えて、重力により鉛直下向きの成分を有する力ＦＢも受けることになる。これにより、接触領域の上流端に形成された紙粉塊の一部が徐々にブラシ１０Ｂの中を下流方向に差し込まれて、接触領域の下流端を抜ける場合があった。接触領域を通過したこの紙粉塊により従来形態１と同様に黒ポチが形成されることがあった。

以上のような従来形態１、２の課題を踏まえ、実施例１の作用について述べる。実施例１では、感光ドラム１の断面において、感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触する接触領域内に交点Bがあり、かつ、感光ドラム１の回転方向における接触領域の中央部
に交点Bが位置する。つまり、接触領域の下流端は交点Bより帯電ローラ２側（感光ドラム１の回転方向で交点Bより下流側）に位置する。このため、接触領域の下流端に到達した
紙粉に作用する重力由来の力は、従来形態１のように、紙粉を接触領域の下流端に留めようとする向き（回転方向の上流側へ向かう方向）には作用せず、接触領域の下流端から離れる向きに作用する。したがって、従来形態１で説明したような接触領域の下流端付近での紙粉塊の発生が抑制される。

また、接触領域の上流端が交点Bより転写ローラ５側（感光ドラム１の回転方向で交点Bより上流側）に位置する。このため、接触領域の上流端に紙粉塊が形成されたとしても、その紙粉塊に作用する重力由来の力は、従来形態２のように、紙粉塊を接触領域内に差し込み下流方向に移動させようとする向き（回転方向の下流側に向かう方向）には作用しない。紙粉塊に作用する重力由来の力は、接触領域の上流端から離れる向きに作用する。したがって、紙粉塊が形成されたとしてもそれが接触領域を通過して接触領域より下流側へ移動することが抑制される。

以上の実施例１の作用により従来形態１及び２の課題であった紙粉塊に起因する黒ポチの発生を抑制することができる。

次に、実施例１の効果を確認するために行った通紙試験について説明する。通紙実験は、次の条件で行った。温度１５℃、相対湿度１０％の環境（低温低湿環境）下にて、記録材ＳとしてＣｅｎｔｕｒｙ Ｓｔａｒ紙（ＣＥＮＴＵＲＹ ＰＵＬＰ ＡＮＤ ＰＡＰＥＲ社製、商品名）を用いて、白画像を連続で１０００枚プリントした。９０１枚目以降の
１００枚をサンプルとして抜き取り、サンプルに現れた黒ポチの数をカウントした。このとき、視認性が高い１．２ｍｍより大きい黒ポチのみカウントした。従来形態１、２と実施例１の構成とで通紙試験を行い、黒ポチの数を比較した結果を表１に示す。

表１の結果から、従来形態１、２では１．２ｍｍより大きい黒ポチが多数確認されたが、実施例１では黒ポチの発生はなかった。

以上のように、実施例１の構成によって、感光ドラム１に当接するブラシ１０を有する画像形成装置１００において、ブラシ１０に蓄積した付着物が塊状になってブラシ１０から離脱して画像不良を生じさせるのを抑制できた。

（実施例２）
本発明の実施例２について説明する。実施例２の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、実施例２の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能又は構成を有する要素については、実施例１の画像形成装置と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

１．実施例２の構成
実施例２におけるブラシの配置について図７を用いて説明する。図７は、実施例２の画像形成装置１００における感光ドラム１の回転軸に垂直の断面における感光ドラム１の周りの各部材の配置を説明するための模式的断面図である。

実施例２では、実施例１と同様に、感光ドラム１の回転軸に平行の方向に見たときの時計回り方向に感光ドラム１が回転駆動する。感光ドラム１の周りには転写ローラ５、ブラシ１０、帯電ローラ２、現像ローラ３１が配置される。さらに、感光ドラム１の回転方向におけるブラシ１０と帯電ローラ２の間に前露光装置１３を有することを特徴とする。

前露光装置１３は、不図示の本体側面に取り付けられたＬＥＤを動作させ、感光ドラム１の主走査方向と平行に光を照射する。主走査方向の照射ムラを抑制するための導光部材としてライトガイド等が用いられる。

２．実施例２の作用
次に、実施例２の構成で生じる作用について説明するため、実施例１との相違点について説明する。実施例１の構成では、感光ドラム１の表面におけるブラシ１０との接触領域の上流端付近に紙粉が堆積して紙粉塊が形成された場合、紙粉塊に作用する重力由来の力は、接触領域の上流端から離れる向きに作用する。そのため、接触領域の上流端に紙粉塊が形成されたとしても、紙粉塊が接触領域を通過して帯電ローラ２の方へ移動することを
抑制できた。一方、塊状になっていない紙粉の場合、重力由来の力の作用が小さいため、接触領域の上流端から感光ドラム１の回転方向に移動し、接触領域を通過する可能性がある。塊状になっていない小さい紙粉が帯電ローラ２の方へ移動したとしても、即座に黒ポチを生じさせるものではない。しかしながら、この紙粉が感光ドラム１上に付着して回転し続けると、いずれはこの紙粉を起点にトナーが融着し、感光ドラム１の回転周期に応じた間隔で黒ポチが発生する可能性がある。

この点、実施例２では、感光ドラム１の回転方向でブラシ１０と帯電ローラ２の間に配置される前露光装置１３により、ブラシ１０より下流側において感光ドラム１の表面が除電される。そのため、帯電時に均一な放電を生じさせることができ、接触領域を通過した小さい紙粉を安定して負極性に帯電させることができる。その結果、現像部でより確実にこれらの紙粉を回収することが可能となり、紙粉を起点として感光ドラム１の回転周期に応じた間隔で黒ポチが発生することを抑制できる。

次に、実施例２の効果を確認するために行った通紙試験について説明する。通紙試験は、次の条件で行った。温度２３℃、相対湿度５０％の環境下にて、記録材ＳとしてＣｅｎｔｕｒｙ Ｓｔａｒ紙（ＣＥＮＴＵＲＹ ＰＵＬＰ ＡＮＤ ＰＡＰＥＲ社製、商品名）を用いて、白画像を連続で１００００枚プリントした。２０００枚に１枚全面ハーフトーンの画像をプリントして、感光ドラム１の回転周期に応じた間隔で現れる黒ポチ又は白ポチの数をカウントした。ここでは、０．５ｍｍ以上の黒ポチ及び白ポチをカウントした。実施例１と実施例２の構成で上述の通紙試験を行い、カウントされた黒ポチ及び白ポチの数を比較した結果を表２に示す。

表２の結果から、実施例１の構成では通紙枚数の増加に伴いわずかではあるが感光ドラム１の回転周期に対応する間隔の黒ポチ及び白ポチが発生したのに対し、実施例２の構成では通紙枚数の増加による黒ポチ及び白ポチの発生はなかった。

以上のように、実施例２の構成によって、感光ドラム１に当接するブラシ１０を有する画像形成装置１００において、ブラシ１０に蓄積した付着物に起因して画像不良が生じるのを抑制できた。

（実施例３）
本発明の実施例３について説明する。実施例３の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、実施例３の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能又は構成を有する要素については、実施例１の画像形成装置と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

１．実施例３の構成
実施例３におけるブラシの配置について図８を用いて説明する。図８は、実施例３の画像形成装置１００における感光ドラム１の回転軸に垂直の断面における感光ドラム１の周りの各部材の配置を説明するための模式的断面図である。

実施例３では、実施例１と同様に、感光ドラム１の回転軸に平行の方向に見たときの時計回り方向に感光ドラム１が回転駆動する。感光ドラム１の周りには転写ローラ５、ブラシ１０、帯電ローラ２、現像ローラ３１が配置される。

ブラシ１０は、図８に示すように、感光ドラム１の回転軸に垂直の断面において、感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触する接触領域が、感光ドラム１の回転軸を含み回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線とオーバーラップするように配置される。言い換えると、接触領域が交点Bを含むようにブラシ１０が配置される。さらに、交点Bは、感光ドラム１の回転方向における接触領域の中央部より帯電ローラ２側（感光ドラム１の回転方向で下流側）に位置する。言い換えると、感光ドラム１の回転方向における接触領域の中央部は、交点Bより転写ローラ５側（感光ドラム１の回転方向で上流側）に位置する
。

２．実施例３の作用
次に、実施例３の構成で生じる作用について説明する。まず、表３は、従来形態１、２及び実施例１の各構成について、実施例１と同様の通紙試験条件で大きさ１．２ｍｍの黒ポチ及び０．８ｍｍ～１．２ｍｍの黒ポチをそれぞれカウントした通紙試験結果を示す。

表３の結果から、１．２ｍｍより小さいサイズまで考慮すると、数は少なく抑えられているものの実施例１においても黒ポチが発生することがわかった。また、従来形態１と２の比較をすると、いずれのサイズの黒ポチも従来形態２の方が多く発生していることがわかる。このことから、黒ポチの発生は、従来形態２における黒ポチ発生の原因である、感光ドラム１Ａの表面におけるブラシ１０Ａとの接触領域の上流端に溜まった紙粉塊による影響が大きいと考えられる。

実施例１の構成では、感光ドラム１の表面におけるブラシ１０との接触領域の上流端に
紙粉塊が形成された場合、その紙粉塊は感光ドラム１の回転の作用により少しずつ接触領域の上流端から接触領域内に差し込まれ下流側に移動する。この紙粉塊に作用する重力由来の力は、感光ドラム１の回転方向で上流側へ向かう方向に作用するが、その力の感光ドラム１の表面に平行の成分の大きさは、紙粉塊が交点Bに近づくにつれて小さくなる。紙
粉塊が交点Bより帯電ローラ２側（感光ドラム１の回転方向で交点Bより下流側）の位置まで移動すると、紙粉塊に作用する重力由来の力は、感光ドラム１の回転方向で下流側へ向かう方向に作用するようになる。したがって、交点Bを超えた紙粉塊は接触領域を通過し
やすくなる。

実施例３では、実施例１と同様に、感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触する接触領域内に交点Bがあるが、図８に示すように、接触領域の上流端から交点Bまでの領域の大きさが実施例１と比較して大きい。言い換えると、接触領域の上流端の位置が実施例１と比較して感光ドラム１の回転方向で転写ローラ５に近い。これにより、接触領域の上流端に紙粉塊が形成された場合でも、紙粉塊に作用する重力由来の力は、感光ドラム１の回転方向上流側へ向かう方向により強く作用する。したがって、紙粉塊が形成された場合でも、紙粉塊が接触領域の上流端から接触領域内の下流側へと差し込まれ、接触領域を通過してしまうことが抑制される。また、接触領域の下流端は、実施例１と同様、交点Bよ
り帯電ローラ２側（感光ドラム１の回転方向で下流側）に配置されているため、従来形態１における黒ポチ発生の原因である、接触領域の下流端付近での紙粉の滞留も起こりにくい。

表４は、実施例１及び実施例３の各構成において、実施例１と同様の条件で通紙試験を行い、大きさ１．２ｍｍの黒ポチ及び０．８ｍｍ～１．２ｍｍの黒ポチをそれぞれカウントした結果を示す。

表４に示すように、実施例３では、大きさ０．８ｍｍ～１．２ｍｍの黒ポチの発生が実施例１に対して低減された。

以上のように、実施例３の構成によって、感光ドラム１に当接するブラシ１０を有する画像形成装置１００において、ブラシ１０に蓄積した付着物が塊状になってブラシ１０から離脱して画像不良を生じさせるのを抑制できた。

なお、実施例３の構成に対して、実施例２と同様の前露光装置を配置してもよい。それにより感光ドラム１の回転周期に対応する間隔で現れる黒ポチを抑制することができる。

（実施例４）
本発明の実施例４について説明する。実施例４の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例３の画像形成装置のものと同じである。したがって、実施例４の画像形成装置において、実施例３の画像形成装置のものと同一又は対応する機能又は構成を有する要素については、実施例３の画像形成装置と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

１．実施例４の構成
実施例４は、感光ドラム１の周方向におけるブラシ１０と他の部材との配置が実施例３と異なる。他の部材とは、例えば、現像ローラ３１である。以下、実施例４の構成について図９を用いて説明する。図９は、実施例４の画像形成装置１００における感光ドラム１の回転軸に垂直の断面における感光ドラム１の周りの各部材の配置及び感光ドラム１に働く力の関係を説明するための模式的断面図である。

実施例４では、実施例３と同様に、感光ドラム１の回転軸に平行の方向に見たときの時計回り方向に感光ドラム１が回転駆動する。感光ドラム１の周りには転写ローラ５、ブラシ１０、帯電ローラ２、現像ローラ３１が配置される。ブラシ１０の配置は実施例３と同じ配置とする。

ブラシ１０が感光ドラム１の表面に作用させる圧力をＦ１とする。感光ドラム１の表面に当接するブラシ以外の当接部材である現像ローラ３１が感光ドラム１の表面に作用させる圧力をＦ２とする。実施例４では、圧力Ｆ１の大きさは、圧力Ｆ２の圧力Ｆ１に平行の方向の成分の大きさ以下である。

また、感光ドラム１の断面において、感光ドラム１の表面においてブラシ１０と接触する接触領域の感光ドラム１の回転方向における中央部と、感光ドラム１の回転軸Ｏと、を通る仮想線をＣとする。実施例４では、当接部材である現像ローラ３１と、接触領域の上流側の端部とは、仮想線Ｃを挟んで反対側にある。

より詳細には、感光ドラム１の断面において、感光ドラム１の表面における現像ローラ３１との当接部と、感光ドラム１の回転軸Ｏと、を通る仮想線をＤとする。仮想線Ｃと仮想線Ｄとの成す角度をθとする。図９において半時計周りを角度θの正の方向とする。感光ドラム１の表面に対しブラシ１０が当接する圧力をＦ１（回転軸Ｏ方向への力）、感光ドラム１の表面に対し現像ローラ３１が当接する圧力をＦ２（回転軸Ｏ方向への力）とする。実施例４では、Ｆ１と、Ｆ２の仮想線Ｃに平行の方向の成分（Ｆ２・ｃｏｓθ）とが、Ｆ１≦Ｆ２・ｃｏｓθ（θ≧０）を満たす。例えば、ブラシ１０の当接圧Ｆ１は４．９Ｎ、現像ローラ３１の当接圧Ｆ２は９．６Ｎ、仮想線Ｃと仮想線Ｄとの成す角度θは０°≦θ≦５８．６°の範囲の角度である。

ブラシ１０の当接圧Ｆ１の測定には、小型卓上試験機（島津製作所製、ＥＺ－Ｓ）を用いた。具体的にはΦ１１８の上下圧盤でブラシを挟み込み、１．５ｍｍブラシに侵入させた状態での反発力を測定し、測定値を実施系で用いるブラシ１０の長手方向の長さに応じて換算した。また、現像ローラ３１の当接圧Ｆ２は不図示の加圧バネの特性に基づき算出される静止時の当接圧を用いた。

２．実施例４の作用
次に、実施例４の作用について説明する。ブラシ１０は感光ドラム１に当接しており、ブラシ１０から感光ドラム１に対して圧力Ｆ１が作用する。圧力Ｆ１により感光ドラム１が撓むと、ブラシ１０と感光ドラム１の表面との間に隙間が生じ、紙粉がすり抜けることが考えられる。一方、感光ドラム１には現像ローラ３１による圧力Ｆ２が作用しており、仮想線Ｃに平行な成分Ｆ２・ｃｏｓθ（＞０）がブラシ１０の圧力Ｆ１による感光ドラム１の撓みを緩和する力として作用する。実施例４ではＦ１≦Ｆ２・ｃｏｓθが成立しているため、結果として感光ドラム１に撓みが生じることが抑制され、ブラシ１０と感光ドラム１との間に隙間が生じることが抑制される。実施例４の構成では、｜θ｜≦５８．６°の場合に、Ｆ１≦Ｆ２・ｃｏｓθが成立する。

実施例３で説明したように、黒ポチ画像の発生原因としては、従来形態２のように感光ドラム１の表面におけるブラシ１０との接触領域の上流端に滞留した紙粉塊が接触領域を通過してしまう現象の影響が大きい。したがって、Ｆ２・ｃｏｓθを接触領域の上流側により働かせるために０°≦θ≦５８．６°の範囲で配置することが好ましい。

以上のように、感光ドラム１の周方向におけるブラシ１０に対する現像ローラの配置を実施例４のような構成とすることで、接触領域の上流端での紙粉捕集性が安定し、黒ポチの発生を抑制することができる。なお、実施例４では現像ローラ３１の配置について説明したが、感光ドラム１に当接する帯電ローラ２や転写ローラ５等の当接部材について、ブラシ１０の当接による感光ドラム１の撓みを抑制するような配置とすることで、同様の効果を得ることができる。

１：感光ドラム、２：帯電ローラ、３：現像装置、５：転写ローラ、１０：ブラシ、３１：現像ローラ

Claims (7)

1. 回転駆動される像担持体と、
   前記像担持体の表面に対向して帯電部を形成し前記像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電された前記像担持体の表面に現像剤を供給し現像剤像を形成する現像ローラと、
   前記像担持体との間で転写部を形成し前記現像剤像を前記像担持体から被転写体へ転写する転写ローラと、
   前記像担持体の回転方向で前記転写部より下流側かつ前記帯電部より上流側において前記像担持体の表面に接触するブラシと、
   を備え、
   前記現像剤像が前記被転写体に転写された後、前記像担持体の表面に残留した現像剤が前記現像ローラにより回収される画像形成装置において、
   前記像担持体の回転軸に垂直の断面において、前記ブラシは、前記像担持体の表面において前記ブラシと接触する接触領域が、前記像担持体の回転軸を含み前記回転軸から鉛直方向上向きに延びる仮想線とオーバーラップするように配置され、前記仮想線と前記像担持体の表面との交点は、前記像担持体の回転方向において前記接触領域の中央部より下流側に位置することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の回転方向で前記ブラシより下流側かつ前記帯電部より上流側において前記像担持体を露光する前露光手段を備える請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ブラシが前記像担持体の表面に作用させる圧力Ｆ１の大きさは、前記像担持体の表面に当接する前記ブラシ以外の当接部材が前記像担持体の表面に作用させる圧力Ｆ２の前記圧力Ｆ１に平行の方向の成分の大きさ以下である請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の回転軸に垂直の断面において、前記当接部材と、前記像担持体の回転方向における前記接触領域の上流側の端部とは、前記像担持体の回転軸と、前記像担持体の回転方向における前記接触領域の中央部とを通る仮想線を挟んで反対側にある請求項３に
   記載の画像形成装置。
5. 前記当接部材は前記現像ローラである請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記帯電手段は回転可能な帯電ローラであって、前記帯電ローラは前記像担持体と当接して帯電部を形成し、前記帯電部において前記像担持体を帯電することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記ブラシの密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ ^２ ～３５０ｋＦ／ｉｎｃｈ ^２ 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。
   

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