JP2009037053A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ブラシ部材のブラシ内に経時でトナーが蓄積するのを抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】表面に潜像を担持する像担持体である感光体３と、感光体３上の潜像をトナーで現像する現像手段である現像装置４０と、感光体３の表面と接触し上記表面を帯電せしめる帯電ブラシ部材である帯電ブラシローラ８とを備えた画像形成装置であるプリンタにおいて、振動を付与する振動付与手段である超音波振動子７と、超音波振動子７から振動を付与されることで帯電ブラシローラ８のブラシを叩くブラシ叩き部材であるシート６とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは像担持体の表面を帯電せしめる帯電ブラシ部材の清掃に関するものである。

従来より、像担持体を帯電手段により帯電させ、露光手段によりその帯電を選択的に消去或いは減少させ、像担持体上に静電潜像を形成する画像形成装置が知られている。この帯電手段としては、コロナ放電を利用したものが主流であった。しかし、コロナ放電を利用した帯電手段は、オゾンを多量に発生するといった不具合があった。

そこで、画像形成装置に採用する帯電手段として、コロナ放電を利用しないで帯電手段を像担持体に接触させる接触型の帯電手段が多く提案されている。この接触型の帯電手段においては、上述した問題が解消される一方、像担持体に残留する異物、例えばクリーニングできなかった転写残トナーや転写材の紙粉等が付着しやすくなる。このように、帯電手段に転写残トナーなどが付着し汚れてしまうと帯電ムラを引き起こしてしまい、濃度ムラなどの異常画像が発生する。

特に、帯電手段としてブラシ部材を用いた場合には、転写残トナーなどがブラシの奥深くに入り込んでしまい、ブラシ内に転写残トナーなどを長期間に渡って徐々に蓄積してしまう。このように、ブラシ内に転写残トナーなどが蓄積すると転写残トナーなどがブラシと像担持体との間の放電を不安にして帯電ムラを引き起こすため、濃度ムラなどの異常画像が発生する。

また、従来より像担持体上の転写残トナーをトナー一時捕捉部材によって一時捕捉する画像形成装置が知られている（特許文献１や特許文献２など）。この種の画像形成装置として所謂クリーナレスを採用したものでは、まず、像担持体の表面からトナー一時捕捉部材へ転写残トナーを一時的に捕捉する一時捕捉処理を実施する。次いで、バイアス条件の変更などによってトナーをトナー一時捕捉部材から像担持体の表面に戻す戻し処理を、プリントジョブ終了後などの所定のタイミングで実施する。そして、転写残トナーを像担持体の表面から現像装置の現像剤担持体（例えば現像ローラ）に転移させて、転写残トナーを最終的に現像装置内に回収し転写残トナーを再利用している。

この種の画像形成装置においてもトナー一時捕捉部材にトナーが長期間に渡って蓄積していくことで、異常画像を発生させることがあった。例えば、トナー一時捕捉部材としてブラシ部材を用いた場合、複数の起毛から構成されるブラシによって像担持体の表面から掻き取られたトナーは、ブラシ内における各起毛の間に取り込まれる。そして、取り込まれたトナーの大半は、ブラシ先端部に留まった後、戻し処理において像担持体の表面にスムーズに逆転移する。ところが、ブラシ内に取り込まれた後、ブラシの挙動の影響などを受けてトナーがブラシの奥深くに入り込んでしまうことがある。このように、ブラシの奥深くにトナーが長期間に渡って徐々に蓄積していくと、やがて種々の要因によって異常画像を発生させる。

例えば、トナー一時捕捉部材と帯電部材とを兼用している場合には、ブラシ内に蓄積したトナーがブラシと像担持体との間の放電を不安定にして帯電ムラを引き起こし濃度ムラなどの異常画像を発生させる。

特許文献３には、帯電ブラシローラに付着したトナーを除去するために、ブラシ部材を帯電ブラシローラに当接させ帯電ブラシローラからブラシ部材へトナーを掻き取ることで帯電ブラシローラを清掃する画像形成装置が提案されている。

特開２００３−２９５７２５号公報 特開２００４−１７０５３０号公報 特開２００４−２５１９４０号公報

しかしながら、特許文献３に記載の画像形成装置では、帯電ブラシローラに付着したトナーをブラシ部材で掻き取るので、ブラシ部材にその掻き取ったトナーが付着し経時でブラシ部材にトナーが蓄積してしまう。そのため、ブラシ部材の清掃性能が低下してしまい、帯電ブラシローラを経時でクリーンな状態に保つことができないといった問題が生じる。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、帯電ブラシ部材のブラシ内に経時でトナーが蓄積するのを抑制できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の潜像をトナーで現像する現像手段と、該像担持体の表面と接触し該表面を帯電せしめる帯電ブラシ部材とを備えた画像形成装置において、振動を付与する振動付与手段と、該振動付与手段から振動を付与されることで該帯電ブラシ部材のブラシを叩くブラシ叩き部材とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記像担持体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、該転写手段による転写後の領域の該像担持体の表面に付着しているトナーを一時的に上記帯電ブラシ部材で捕捉した後、所定のタイミングで上記ブラシ叩き部材を振動させつつ捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記振動付与手段は、上記帯電ブラシ部材が作像領域を含む像担持体表面と接触しているとき以外のときに上記ブラシ叩き部材を振動させるものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記ブラシ叩き部材はシート部材であり、該シート部材の先端を上記帯電ブラシ部材に食い込ませて接触させることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記ブラシ叩き部材の上記帯電ブラシ部材に対する食い込み量が、０．５［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記ブラシ叩き部材をスラスト方向に変位させる変位手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記振動付与手段は超音波振動子であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記超音波振動子の振幅が、０．１［μｍ］以上３００［μｍ］以下であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記像担持体と上記帯電ブラシ部材とが接触する箇所よりも像担持体表面移動方向上流側に転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を設けることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記帯電ブラシ部材に設けられるブラシ繊維は斜毛して構成されることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、上記像担持体の摩擦係数が０．３以下であることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、水に対する上記像担持体の接触角が９０度以上であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記帯電ブラシ部材に交流電圧、乃至、直流電圧を重畳した交流電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の画像形成装置において、上記電圧印加手段は、印加する交流電圧の周波数を画像形成の帯電時と上記所定のタイミングとで変更することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の画像形成装置において、上記帯電ブラシ部材は帯電ブラシローラであり、上記叩き部材が該帯電ブラシローラに接する位置は、該帯電ブラシローラと上記像担持体との接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側であることを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、上記ブラシ叩き部材の上記帯電ブラシ部材と接触する部分がクシ形状であることを特徴とするものである。

ここで、「作像領域」とは、潜像を形成する工程と、その潜像を現像する工程とを経て画像が作像される像担持体表面の領域のことである。

本発明においては、ブラシ叩き部材が振動付与手段から振動を付与されることで帯電ブラシ部材のブラシを叩くことができる。これにより、帯電ブラシ部材のブラシ内に蓄積されたトナーをブラシ叩き部材による機械的な叩き出しよってブラシ内から叩き落すことができる。また、上記ブラシ内から叩き落されたトナーは、例えば像担持体の表面を介して現像手段で回収するなど、トナーを回収可能な箇所で回収する。よって、叩き落したトナーの影響を受けることなく、帯電ブラシ部材を経時でクリーンな状態に保つことができる。

以上、本発明によれば、帯電ブラシ部材のブラシ内に経時でトナーが蓄積するのを抑制できるという優れた効果がある。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。このプリンタは、イエロー，マゼンダ，シアン，ブラック（以下、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと記す）の各色のトナー像を形成するための４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。また、光書込ユニット５０、レジストローラ対５４、転写ユニット６０等も備えている。各符号の末尾に付された添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれイエロー，マゼンダ，シアン，ブラック用の部材であることを示す。

潜像形成手段たる光書込ユニット５０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応する４つのレーザーダイオードからなる光源、正六面体のポリゴンミラー、これを回転駆動するためのポリゴンモータ、ｆθレンズ、レンズ、反射ミラー等を有している。レーザーダイオードから射出されたレーザー光Ｌは、ポリゴンミラーの何れか１つの面で反射してポリゴンミラーの回転に伴って偏向せしめられながら、後述する４つの感光体のうちの何れかに到達する。４つのレーザーダイオードからそれぞれ射出されるレーザー光Ｌにより、４つの感光体Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面がそれぞれ光走査される。

プロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、これらにそれぞれ個別に対応する現像装置４０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、アルミ等の素管に有機感光層が被覆されたものであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。そして、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて変調されたレーザー光Ｌを発する光書込ユニット５０により、暗中にて光走査されて、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を担持する。

［構成例１］
図１は、４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｋ用のプロセスユニット１Ｋをその周囲構成とともに示す拡大構成図である。同図において、Ｋ用のプロセスユニット１Ｋは、感光体３Ｋ、帯電ブラシローラ８Ｋ、図示しない除電ランプ、現像手段たる現像装置４０Ｋ等を、１つのユニットとして共通のユニットケーシング（保持体）に保持させて、プリンタ本体に対して着脱可能にしたものである。

被帯電体であり且つ像担持体であるＫ用の感光体３Ｋは、アルミニウム素管からなる導電性基体の表面に、負帯電性の有機光光導電物質（ＯＰＣ）からなる感光層が被覆された直径２４［ｍｍ］程度のドラムであり、図示しない駆動手段によって所定の線速で図中時計回り方向に回転駆動せしめられる。

帯電ブラシローラ８Ｋは、図示しない軸受けによって回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた導電性の複数の起毛からなるブラシとを有している。帯電ブラシローラ８Ｋのブラシは、それぞれ所定の長さにカットされたものであり、素材としては、ナイロン、アクリル、テフロン（登録商標）などの樹脂材料を例示することができる。そして、回転軸部材を中心にして図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら感光体３Ｋに接触している。

帯電ブラシローラ８Ｋには、帯電電源１０４が接続されており、これによって交流電圧とマイナス極性の直流電圧との重畳による帯電バイアスが印加される。この印加により、帯電ブラシローラ８Ｋと感光体３Ｋとの接触部では、ブラシの各起毛と感光体３Ｋとの間に放電が発生して、感光体３Ｋがマイナス極性に一様帯電せしめられる。

一様帯電せしめられたＫ用の感光体３Ｋの表面には、上述した光書込ユニット５０による光走査でＫ用の静電潜像（負極性で且つ電位が地肌部よりも低い）が形成され、この静電潜像はＫ用の現像装置４０ＫによってＫトナー像に現像される。

Ｋ用の現像装置４０Ｋは、ケーシング４１Ｋに設けられた開口から周面の一部を露出させる現像ローラ４２Ｋを有している。この現像ローラ４２Ｋは、ケーシング４Ｋ内に収容されている図示しないＫトナーを周面に担持しながら回転する。現像ローラ４２Ｋの表面に担持されたＫトナーは、現像ローラ４２Ｋの回転に伴って、現像ローラ４２Ｋと感光体３Ｋとが対向あるいは接触する現像領域に搬送される。

この現像領域では、現像電源１０２から出力される負極性の現像バイアスが印加される現像ローラ４２Ｋと、感光体３Ｋの静電潜像との間に、負極性のＫトナーをローラ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。また、現像ローラ４２Ｋと感光体３Ｙの一様帯電箇所（地肌部）との間に、負極性のＫトナーを地肌部側からローラ側に静電移動させる非現像ポテンシャルが作用する。現像ローラ４２Ｋ上のＫトナーは、現像ポテンシャルの作用によってローラ上から離脱して感光体３Ｋの静電潜像に転移する。この転移により、感光体３Ｋ上の静電潜像がＫトナー像に現像される。このＫトナーは、感光体３Ｋの回転に伴って、後述する転写ユニットの中間転写ベルト６１上に１次転写される。

１次転写ニップを通過した後、帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置に進入する前の感光体３Ｋの表面には、金属等の導電性材料からなるプレ帯電ブレード９Ｋが当接している。そして、このプレ帯電ブレード９Ｋには、プレ帯電電源１０５によってトナーと同極であるマイナス極性の直流電圧からなるプレ帯電バイアスが印加されている。感光体３Ｋは、プレ帯電ブレード９Ｋとの当接部やその前後でマイナス極性に帯電せしめられる。このとき、転写残トナー中に含まれる若干量の逆帯電トナー（プラス極性トナー）は、プレ帯電ブレード９Ｋからの電荷注入によって正規のマイナス極性に帯電せしめられる。

上述のプレ帯電バイアスは、帯電ブラシローラ８Ｋに印加される帯電バイアスの直流成分よりもマイナス側に大きな値になっており、プレ帯電後の感光体３Ｋの表面電位は、帯電バイアスの直流成分よりもマイナス側に大きな値となる。プレ帯電後の感光体３Ｋの表面移動に伴って帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置の入口まで移動すると、感光体３Ｋに付着していたトナーが感光体３Ｋとブラシとの電位差によってブラシ内に取り込まれる。その後、感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋによって一様帯電せしめられると、その電位はブラシの電位よりも小さくなるが、トナーは感光体３の表面に転移せずにブラシ内に留まる。ブラシの起毛に付着したトナーに対し、感光体３とブラシとの電位差による静電気力よりも、ファンデルワールス力や鏡像力による起毛との付着力の方が大きく働くからである。このようにして一時捕捉処理が行われる。

なお、感光体３Ｋの表面摩擦係数を０．３以下とすることで、感光体３Ｋからのトナーの離間性が向上するため、感光体３Ｋから帯電ブラシローラ８Ｋへのトナーの回収性を向上させることができる。

また、感光体３Ｋとして、水に対する感光体３Ｋの接触角が９０度以上となるような低表面エネルギーの感光体を用いることで感光体３Ｋに対するトナーの付着力が小さくなる。これにより、感光体３Ｋからトナーが離間し易くなるので感光体３Ｋから帯電ブラシローラ８Ｋへのトナーの回収性が向上する。

一方、例えばプリントジョブ後や、連続プリントモードにおける紙間対応期間など、感光体３Ｋの表面におけるトナー像を担持していなかった非画像領域が帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置を通過する期間に戻し処理（清掃モード）を実施する。戻し処理においては、図３に示すように、プレ帯電電源１０５からプレ帯電ブレード９Ｋに印加されるプレ帯電バイアスが、プラスの直流電圧に切り替えられる。そして、感光体３Ｋの表面がプラス極性に帯電せしめられる。このとき、帯電ブラシローラ８Ｋに印加されるバイアスの直流成分が、マイナス極性ではあるものの一時捕捉処理のときよりも小さな値のものに切り替えられる。プレ帯電ブレード９Ｋによってプラス極性に帯電せしめられた感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋとの接触位置の入口まで移動すると、ブラシ内のトナーがプラス極性に引かれて感光体３Ｋの表面に転移する。その後、感光体３Ｋの表面が帯電ブラシローラ８Ｋによって０［Ｖ］程度に一様帯電せしめられても、感光体３Ｋの表面上のトナーは、ブラシの直流成分のマイナス極性と反発して、感光体３Ｋの表面に留まる。

なお、戻し処理においては、帯電ブラシローラ８Ｋに印加するバイアスとして、交流電圧又は直流電圧を重畳した交流電圧を採用することが望ましい。これは、交流によるバイアス極性の切り替わりでトナー粒子を振動させることで、ブラシからの離脱を促してトナー粒子をよりスムーズに感光体３Ｋの表面に転移させることができるからである。また、この戻し処理における交流電圧の周波数は、効率良く帯電ブラシローラ８Ｋからトナーを吐き出せるように、画像形成の帯電時における交流電圧の周波数から帯電ブラシローラ８Ｋの清掃条件に最適化された周波数に変更されるのが望ましい。

例えば、画像形成の帯電時（印字モード）では、直流電圧に比較的高い周波数の交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加して、感光体３Ｙを均一に帯電する。線速１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の感光体３Ｙを−５００［Ｖ］に均一帯電する場合、直流電圧−５００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧が１．０［ｋＶ］、Ｄｕｔｙ比５０［％］、周波数３００［Ｈｚ］を重畳した帯電バイアスを帯電ブラシローラ８Ｋに印加する。帯電ブラシローラ８Ｋの感光体３Ｋに対する周速比は感光体回転方向に順方向で０．１から４．０とする。これにより、画像形成の帯電時では、上述のような比較的高い周波数の交流電圧を重畳した直流電圧の帯電バイアスを印加することで、感光体３Ｋの表面電位は均一になる。

上記戻り処理時では、感光体３Ｋと帯電ブラシローラ８Ｋとの間に、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーが感光体３Ｙ側に移動するような大きな電界を形成するために、画像形成の帯電時とは異なる帯電バイアスを印加する。これにより、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーを感光体３Ｋ側に移動させて静電的にクリーニングする。例えば、線速１００［ｍｍ／ｓｅｃ］の感光体３Ｙを−５００［Ｖ］に均一帯電する場合、直流電圧−５００［Ｖ］、交流電圧のピーク間電圧が１．０［ｋＶ］、Ｄｕｔｙ比５０［％］、周波数２０［Ｈｚ］を重畳した帯電バイアスを帯電ブラシローラ８Ｋに印加する。帯電ブラシローラ８Ｋの感光体３Ｋに対する周速比は感光体回転方向に順方向で０．１から４．０とする。

上記戻り処理時では、画像形成の帯電時に比ベ低い周波数の交流電圧を重畳した直流電圧を印加して、感光体３Ｋの表面電位が均一にならずに交流電圧の波形形状に応じた形状となるようにする。このような感光体３Ｋの表面電位の形状を形成することで、帯電バイアスの交流電圧と表面電位との差により、交流電圧のピーク間電圧とほぼ同じ大きさの電界が形成される。よって、帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーは、大きな電界により感光体３Ｋ側に移動し易くなり、帯電ブラシローラ８Ｋのクリーニング性の向上が図れる。

なお、これまでＫ用のプロセスユニット１Ｋについて説明してきたが、他色用のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，ＣはＫ用のプロセスユニット１Ｋと同様の構成になっているので説明を省略する。

先に示した図２において、各色のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの下方には、転写ユニット６０が配設されている。この転写ユニット６０は、無端状の中間転写ベルト６１を、複数の張架ローラによって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。複数の張架ローラとは、具体的には、従動ローラ６２、駆動ローラ６３、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ等のことである。

従動ローラ６２、１次転写バイアスローラ６６Ｙ〜Ｋ、駆動ローラ６３は、何れも中間転写ベルト６１の裏面（ループ内周面）に接触している。そして、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、金属製の芯金にスポンジ等の弾性体が被覆されたローラであり、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧されて、中間転写ベルト６１を挟み込んでいる。これにより、４つの感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋと中間転写ベルト６１とがベルト移動方向において所定の長さで接触するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの１次転写ニップが形成されている。

４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの芯金には、それぞれ図示しない転写バイアス電源によって定電流制御される１次転写バイアスが印加されている。これにより、４つの１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを介して中間転写ベルト６１の裏面に転写電荷が付与され、各１次転写ニップにおいて中間転写ベルト６１と感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に転写電界が形成される。なお、本プリンタにおいては、１次転写手段として１次転写バイアスローラ６６Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを設けているが、ローラに代えて、ブラシやブレード等のものを用いてもよい。また、転写チャージャーなどを用いてもよい。

各色の感光体３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像は、各色の１次転写ニップで中間転写ベルト６１上に重ね合わせて転写される。これにより、中間転写ベルト６１上には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

中間転写ベルト６１における駆動ローラ６３に対する掛け回し箇所には、２次転写バイアスローラ６７がベルトおもて面側から当接しており、これによって２次転写ニップが形成されている。この２次転写バイアスローラ６７には、図示しない電源や配線からなる電圧印加手段によって２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写バイアスローラ６７と接地された２次転写ニップ裏側ローラ６４との間に２次転写電界が形成されている。中間転写ベルト６１上に形成された４色トナー像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

本プリンタは、図示しない給紙カセットを備えており、その中に記録紙Ｐを複数枚重ねた記録紙束の状態で収容している。そして、一番上の記録紙Ｐを所定のタイミングで給紙路に送り出す。送り出された記録紙Ｐは、給紙路の末端に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップ内に挟み込まれる。

レジストローラ対５４は、給紙カセットから送られてきた記録紙Ｐをレジストニップに挟み込むために両ローラを回転駆動させているが、記録紙Ｐの先端を挟み込むとすぐに両ローラの回転駆動を停止させる。そして、記録紙Ｐを中間転写ベルト６１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。２次転写ニップでは、中間転写ベルト６１上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐ上に一括２次転写されて、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。

このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、２次転写ニップから排出された後、図示しない定着装置に送られてフルカラー画像が定着せしめられる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト６１表面に付着している２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置６８によってベルト表面から除去される。

以上の基本的な構成を有する本プリンタでは、４つのプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋや光書込ユニットなどが、像担持体たる感光体の移動する表面にトナー像を形成する像形成手段として機能している。また、帯電ブラシローラ８Ｋや帯電電源１０４などが、一時捕捉処理や戻し処理を実施するトナー一時捕捉手段として機能している。

本実施形態においては、図１に示すように帯電ブラシローラ８Ｋの帯電ブラシローラ８Ｋと感光体３Ｋとの接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側に、帯電ブラシローラ８Ｋのブラシに付着したトナーを叩き落とすブラシ叩き部材であるシート６を設けている。これにより、帯電ブラシローラ８Ｋが回転することで帯電ブラシローラ８のブラシがシート６に叩かれ、ブラシに付着したトナーを叩き落とすことができる。また、シート６を上記接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側に設けることで、図４に示すようにシート６によって帯電ブラシローラ８Ｋから叩き落とされたトナーを再度帯電ブラシローラ８Ｋによって回収してしまうのを抑制することができる。

さらに、シート６は図５に示すように、超音波振動子７により上記戻し処理（清掃モード）のときに振動せしめられ、この振動によりシート６がブラシを叩くことで帯電ブラシローラ８Ｋに付着したトナーをブラシから離間させ易くしている。つまり、このようにシート６を振動させることによって、シート６が振動しない場合よりもシート６が振動する分、シート６によってブラシがより叩かれるので後述する実験結果からもわかる通り、帯電ブラシローラ８Ｋから効率良くトナーを叩き落とすことができる。なお、超音波振動子７の振幅は０．１［μｍ］以上３００［μｍ］以下であることが望ましい。これは、超音波振動子７の振幅が小さすぎると振動による叩き出しの効果が得られず、振幅が大き過ぎるとブラシにダメージを与えてしまうからである。

また、シート６の先端を図１や図６に示すように帯電ブラシローラ８Ｋの円周内部（ブラシ内部）に食い込ませて接触されており、これにより叩き落とし効果を促進させることができる。なお、このときのブラシに対するシート６Ｋの食い込み量は０．５ｍｍから１．５ｍｍであることが望ましい。これは、食い込み量が小さ過ぎるとシート６を振動させることで得られる効果が十分に得られず、食い込み量が大き過ぎるとブラシが弾性変形してしまうからである。

［変形例１］
変形例１においては、図７や図８に示すようにシート６が図示しない駆動手段によって帯電ブラシローラ８Ｋに対してスラスト方向に変位可能なように構成されている。これにより、スラスト方向の叩き落とし力が加わり、帯電ブラシローラ８からトナーをより叩き落とすことが可能となるので、上記戻し処理でのトナーの吐き出し性が向上する。

［変形例２］
変形例２においては、帯電ブラシローラ８のブラシが図９に示すように斜毛となっている。このようにブラシを斜毛とすることで感光体３に対しブラシが斜めから当たるため感光体３の表面にあるトナーの回収がし易くなる。

［変形例３］
変形例３においては、図１０に示すように帯電ブラシローラ８との接触部がクシ状の形状をしているシート１６を帯電ブラシローラ８と接触するように設けている。これにより、シート１６とブラシとが絡み合いブラシからトナーを効果的に叩き落としたり掻き取りなどを行うことができ、上記戻し処理における帯電ブラシローラ８から感光体表面へのトナーの吐き出し性を向上させることができる。

［実験］
次に、本発明者らが行った実験について説明する。
本発明者らは、図１１に示すプリンタ試験機において、後述する各実験例のそれぞれの条件下にてモノクロのハーフチャート（ハーフトーン階調画像）をＡ４用紙に５［％］の画像面積率でプリントした。そして、連続５０００枚までプリントした後、帯電ブラシローラ８の汚れ具合と画像濃度ムラとについての評価を行った。具体的には表１に示すように、帯電ブラシローラ８の汚れ評価において、汚れあり（×）、若干汚れあり（△）、汚れなし（○）の３段階で評価した。また、画像濃度ムラの評価においては、ムラあり（×）、ムラがあるが実使用上許容範囲内（△）、ムラなし（○）の３段階で評価した。

このときの試験機の具体的条件は、現像装置は一成分接触現像、トナーとして体積平均粒径が８．５［μｍ］粉砕トナー、外添処理したものを用いた。また、帯電ブラシローラ８は、体積抵抗率が１０^８［Ω・ｃｍ］程度の導電性繊維からなる植毛繊維を、直径５［ｍｍ］の回転軸部材に複数立設せしめてブラシを形成し、直径１１［ｍｍ］のローラ状にしたものを用いた。

そして、帯電電源１０６により所定の帯電バイアスを印加し帯電ブラシローラ８と感光体３との間に放電を生じせしめて、感光体表面を所定の帯電電位に一様帯電せしめる。同時に、感光体３上に付着している転写残トナーを前述の帯電バイアスや、ブラシによる物理的接触及び掻き取りなどの相乗作用によって帯電ブラシローラ８のブラシに転移させて一時的に捕捉する。そして、プリントジョブ終了後や紙間タイミングなどに、捕捉した転写残トナーを感光体３上に逆転移させ易くなる値に帯電バイアスを切り換えて、ブラシ上に捕捉しておいた転写残トナーを感光体３上に再転移させた後、感光体３上から現像装置内に回収する。

また、帯電ブラシローラ８には、特筆しない限り帯電ブラシローラ８のブラシに付着したトナーを叩き落とす叩き部材としての、表面抵抗が１０^８［Ω・ｃｍ］、厚さが０．１［ｍｍ］であるＰＶＤＦシートが、ブラシ内部に食い込み量０．８［ｍｍ］で食い込んだ状態で接している。また、ＰＶＤＦシートは周波数が２０［ｋＨｚ］、振幅が１０［μｍ］で振動する超音波振動子７と接しており、この超音波振動子７によって、帯電ブラシローラ８から感光体表面にトナーを転移させる戻し処理のときにＰＶＤＦシートを振動させる。

また、感光体３の線速が５０〜３００［ｍｍ／ｓ］の範囲が好ましく、本実験においては１００［ｍｍ／ｓ］としている。感光体３の線速３００［ｍｍ／ｓ］より速いと、帯電ブラシローラ４Ｙと感光体３Ｙとの接触部分を短時間で通過してしまい、帯電ブラシローラ４Ｙからのトナーの移動が良好におこなわれない。

また、帯電ブラシローラ８の感光体３に対する周速比は、０．１〜４．０の範囲が好ましい。

また、感光体３の表面層の膜厚が１５〜３０［μｍ］の範囲が好ましく、本実験においては、２６［μｍ］としている。感光体３の膜厚が薄すぎると、感光体３の表面に電荷がのりにくくなり、十分な表面電位得られず、厚すぎると、感度が悪くなり良好な静電潜像を形成できなくなる。

表２に各実験例の実験条件を示し、表３に各実験例の実験結果を示した。

表３から、実験例１、実験例２及び実験例３のように超音波振動子７によってＰＶＤＦシートを振動させることによって帯電ブラシローラ８に汚れが認められず、ＰＶＤＦシートにより帯電ブラシローラ８が良好にクリーニングされたことがわかる。また、これにより、帯電ブラシローラ８の帯電性能が経時で低下してしまうのを抑制することができるので、画像濃度ムラが生じることなく良好な画像形成が行えることがわかる。

実験例４のように超音波振動子７によってＰＶＤＦシートを振動させない場合には、ＰＶＤＦシートによって帯電ブラシローラ８のブラシに付着したトナーを十分に叩き落とすことができず、ブラシに若干のトナー汚れがあることがわかる。そのため、帯電ブラシローラ８の帯電性能が低下し、実使用上許容範囲内ではあるが画像濃度ムラが生じたことがわかる。

実験例５のようにＰＶＤＦシートを帯電ブラシローラ８に接触させていない場合には、戻し処理における帯電ブラシローラ８から感光体表面への静電的なトナーの転移だけでは十分に帯電ブラシローラ８からトナーを吐き出すことができず、経時で帯電ブラシローラ８にトナーが蓄積されてしまい、ブラシにトナー汚れが生じることがわかる。そのため、帯電ブラシローラ８の帯電性能が低下してしまい、実使用上で許容できない程の画像濃度ムラが生じたことがわかる。

以上、本実施形態によれば、表面に潜像を担持する像担持体である感光体３と、感光体３上の潜像をトナーで現像する現像手段である現像装置４０と、感光体３の表面と接触し上記表面を帯電せしめる帯電ブラシ部材である帯電ブラシローラ８とを備えた画像形成装置であるプリンタにおいて、振動を付与する振動付与手段である超音波振動子７と、超音波振動子７から振動を付与されることで帯電ブラシローラ８のブラシを叩くブラシ叩き部材であるシート６とを有している。これにより、帯電ブラシローラ８のブラシ内に蓄積されたトナーをシート６による機械的な叩き出しよってブラシ内から叩き落すことができる。また、ブラシ内から叩き落されたトナーは、例えば感光体３の表面を介して現像装置で回収するなど、トナーを回収可能な箇所で回収する。よって、叩き落したトナーの影響を受けることなく、帯電ブラシローラ８を経時でクリーンな状態に保つことができる。つまり、帯電ブラシローラ８のブラシ内に経時でトナーが蓄積するのを抑制できる。
また、本実施形態によれば、感光体３のトナー像を転写体である中間転写ベルト６１に転写する転写手段である１次転写バイアスローラ６６を有し、１次転写バイアスローラ６６による転写後の領域の感光体３の表面に付着しているトナーを一時的に帯電ブラシローラ８で捕捉した後、所定のタイミングでシート６を振動させつつ捕捉したトナーを上記表面に逆戻りさせる。これにより、トナー一時捕捉部材である帯電ブラシローラ３８が経時でクリーンな状態にすることができ、一時捕捉処理時などに帯電ブラシローラ３８から感光体２にトナーが転移されることで異常画像が発生してしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、超音波振動子７は、帯電ブラシローラ８が作像領域を含む感光体と接触しているとき以外のときにシート６を振動させるものである。これにより、シート６が振動中に帯電ブラシローラ８が接触した感光体２上には画像が形成されないので、帯電ブラシローラ８から叩き落としたトナーが感光体表面上に付着することによって生じ得る帯電ムラや書込不良などにより異常画像が発生してしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記ブラシ叩き部材はシート６部材であるシート６であり、シート６の先端を帯電ブラシローラ８に食い込ませて接触させている。これにより、シート６を帯電ブラシローラ８のブラシ外周面に対して腹あたりさせた場合よりも振動による叩き落とし効果を促進させることができる。
また、本実施形態によれば、シート６の帯電ブラシローラ８に対する食い込み量が、０．５［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下である。これにより、食い込み量が小さ過ぎるとシート６を振動させることで得られる効果が十分に得られなかったり、食い込み量が大き過ぎるとブラシが弾性変形してしまうなどの不具合が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、シート６をスラスト方向に変位させる変位手段である上記駆動手段を有することで、スラスト方向の叩き落とし力が加わり、帯電ブラシローラ８からトナーをより叩き落とすことが可能となるので、上記戻し処理でのトナーの吐き出し性が向上する。
また、本実施形態によれば、上記振動付与手段が超音波振動子７であることで簡便に微小振動を与えることができる。
また、本実施形態によれば、超音波振動子７の振幅が、０．１［μｍ］以上３００［μｍ］以下である。これにより、超音波振動子７の振幅が小さすぎることで振動による叩き出しの効果が得られなかったり、振幅が大き過ぎるてブラシにダメージを与えてしまうなどの不具合が生じるのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、感光体３と帯電ブラシローラ８とが接触する箇所よりも感光体表面移動方向上流側に転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段であるプレ帯電ブレード９を設けている。これにより、プレ帯電ブレード９によって転写残トナーを帯電ブラシローラ８によって回収し易いように荷電することで、帯電ブラシローラ８の転写残トナーの回収率を向上させることができる。また、上記戻し処理の際の吐き出し量を多くすることができる。
また、本実施形態によれば、帯電ブラシローラ８に設けられるブラシ繊維であるブラシが斜毛して構成されることで、感光体３に対しブラシが斜めから当たるため感光体３の表面にあるトナーの回収がし易くなる。
また、本実施形態によれば、感光体３の摩擦係数が０．３以下であることで、感光体３からのトナーの離間性が向上するため、感光体３から帯電ブラシローラ８へのトナーの回収性を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、水に対する感光体３の接触角が９０度以上となるような、低表面エネルギーの感光体を用いることで感光体３に対するトナーの付着力が小さくなる。これにより、感光体３からトナーが離間し易くなるので感光体３から帯電ブラシローラ８へのトナーの回収性が向上する。
また、本実施形態によれば、帯電ブラシローラ８に交流電圧、乃至、直流電圧を重畳した交流電圧を印加する電圧印加手段である帯電電源１０４を有している。これにより、交流によるバイアス極性の切り替わりでトナーを振動させることで、上記一時捕捉処理のときに感光体３の表面からのトナーの離脱を促してトナーをよりスムーズに感光体３の表面から帯電ブラシローラ８に回収することができる。また、上記戻し処理のときに帯電ブラシローラ８のブラシからのトナーの離脱を促してトナーをよりスムーズに帯電ブラシローラ８から感光体３の表面に転移させることができる。
また、本実施形態によれば、帯電電源１０４は、印加する交流電圧の周波数を画像形成の帯電時と上記所定のタイミングとで変更するものである。これにより、上記戻し処理のときに効率良く帯電ブラシローラ８から感光体３にトナーを吐き出すことが可能となる。
また、本実施形態によれば、上記帯電ブラシ部材は帯電ブラシローラ８であり、シート６が帯電ブラシローラ８に接する位置は、帯電ブラシローラ８と感光体３との接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側である。これにより、シート６によって帯電ブラシローラ８から叩き落とされたトナーを再度帯電ブラシローラ８によって回収してしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記ブラシ叩き部材として帯電ブラシローラ８と接触する部分がクシ形状であるシート１６を用いることで、シート１６とブラシとが絡み合い、ブラシからトナーを効果的に叩き落としたり掻き取りを行うことなどができ、上記戻し処理における帯電ブラシローラ８から感光体表面へのトナーの吐き出し性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、感光体を帯電せしめる帯電手段と感光体上の転写残トナーを一時補足するトナー一時捕捉手段とを同一の部材つまり帯電ブラシローラで兼用する構成のクリーナレスを採用したプリンタを用いて説明したが、これに限るものではない。例えば、帯電手段とトナー一時捕捉手段とを別個の部材で構成したクリーナレスを採用した画像形成装置や、感光体のクリーニングを行なうクリーニング装置を有するクリーナレスを採用していない画像形成装置でも良い。

構成例１に係るプリンタにおけるＫ用のプロセスユニットを示す拡大構成図。 実施形態に係るプリンタの概略構成図。 戻し処理中のＫ用のプロセスユニットを示す拡大構成図。 シートを上記接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側に設けた場合に叩き落されたトナーが落下する箇所を示した模式図。 戻し処理（清掃モード）を行うタイミングを示した制御図。 帯電ブラシローラの円周内部（ブラシ内部）にシートを食い込ませて接触させた模式図。 帯電ブラシローラに食い込ませたシートをスラスト方向に変位可能に構成したプリンタの概略構成図。 帯電ブラシローラのブラシ表面に接するシートをスラスト方向に変位可能に構成したプリンタの概略構成図。 ブラシが斜毛に構成された帯電ブラシローラの模式図。 帯電ブラシローラ８Ｋとの接触部がクシ状の形状をシートを設けたプリンタの帯電ブラシローラ近傍の概略構成図。 実験で用いたプリンタのプロセスユニットを示す拡大構成図。

符号の説明

１ プロセスユニット
３ 感光体
６ シート
７ 超音波振動子
８ 帯電ブラシローラ
９ プレ帯電ブレード
４０ 現像装置
６６ １次転写バイアスローラ
１０２ 現像電源
１０４ 帯電電源
１０５ プレ帯電電源
１０６ 帯電電源

Claims (16)

1. 表面に潜像を担持する像担持体と、
   該像担持体上の潜像をトナーで現像する現像手段と、
   該像担持体の表面と接触し該表面を帯電せしめる帯電ブラシ部材とを備えた画像形成装置において、
   振動を付与する振動付与手段と、
   該振動付与手段から振動を付与されることで該帯電ブラシ部材のブラシを叩くブラシ叩き部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記像担持体のトナー像を転写体に転写する転写手段を有し、
   該転写手段による転写後の領域の該像担持体の表面に付着しているトナーを一時的に上記帯電ブラシ部材で捕捉した後、所定のタイミングで上記ブラシ叩き部材を振動させつつ捕捉したトナーを該表面に逆戻りさせることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記振動付与手段は、上記帯電ブラシ部材が作像領域を含む像担持体表面と接触しているとき以外のときに上記ブラシ叩き部材を振動させるものであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、
   上記ブラシ叩き部材はシート部材であり、該シート部材の先端を上記帯電ブラシ部材に食い込ませて接触させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   上記ブラシ叩き部材の上記帯電ブラシ部材に対する食い込み量が、０．５［ｍｍ］以上１．５［ｍｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、
   上記ブラシ叩き部材をスラスト方向に変位させる変位手段を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
   上記振動付与手段は超音波振動子であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７の画像形成装置において、
   上記超音波振動子の振幅が、０．１［μｍ］以上３００［μｍ］以下であることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、
   上記像担持体と上記帯電ブラシ部材とが接触する箇所よりも像担持体表面移動方向上流側 に転写残トナーを荷電する転写残トナー荷電手段を設けることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
    上記帯電ブラシ部材に設けられるブラシ繊維は斜毛して構成されることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、
    上記像担持体の摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、
    水に対する上記像担持体の接触角が９０度以上であることを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、
    上記帯電ブラシ部材に交流電圧、乃至、直流電圧を重畳した交流電圧を印加する電圧印加手段を有することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項１３の画像形成装置において、
    上記電圧印加手段は、印加する交流電圧の周波数を画像形成の帯電時と上記所定のタイミングとで変更することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３または１４の画像形成装置において、
    上記帯電ブラシ部材は帯電ブラシローラであり、上記叩き部材が該帯電ブラシローラに接する位置は、該帯電ブラシローラと上記像担持体との接触箇所よりも帯電ブラシローラ回転方向下流側であることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４または１５の画像形成装置において、
    上記ブラシ叩き部材の上記帯電ブラシ部材と接触する部分がクシ形状であることを特徴とする画像形成装置。

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