クリーニング装置及び画像形成装置
【課題】帯電ローラのクリーニング装置のクリーニング性能及び耐久性を更に向上させる。
【解決手段】感光体ドラム２０に接触した状態で回転して感光体ドラム２０の表面を帯電させる帯電ローラ３０をクリーニングするクリーニング装置であって、帯電ローラ３０の回転軸方向に延び、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニングブラシ１００と、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０と周速差を持たせて回転させる回転駆動機構１１０と、クリーニングブラシ１００を、帯電ローラ３０の表面に摺動させた状態で、帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動機構１０４とを備える。
【解決手段】感光体ドラム２０に接触した状態で回転して感光体ドラム２０の表面を帯電させる帯電ローラ３０をクリーニングするクリーニング装置であって、帯電ローラ３０の回転軸方向に延び、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニングブラシ１００と、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０と周速差を持たせて回転させる回転駆動機構１１０と、クリーニングブラシ１００を、帯電ローラ３０の表面に摺動させた状態で、帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動機構１０４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関し、特に、感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、電子写真方式の画像形成装置では、感光体の帯電機構として、オゾンレスを達成するため、感光体に接触した状態で感光体表面を帯電させる帯電ローラが採用されている。この帯電ローラを用いた帯電システムでは、特に、ローラ表面が研磨されているソリッドタイプの帯電ローラの場合、トナー外添剤などが帯電ローラ表面に付着することで帯電ムラを引き起こす可能性があるため、例えば、特許文献１に示されるように、帯電ローラ表面に弾性状（スポンジ状）のクリーニング部材を接触させて、ローラ表面の付着物を除去するようにしたものが知られている。
【０００３】
しかし、ローラ表面にクリーニング部材を接触させると、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去できる一方、ローラ表面にトナー外添剤を固着させて帯電性能を阻害してしまい、帯電ムラを引き起こす要因にもなり得るため、特許文献２に示されるように、クリーニング部材を往復運動させることでクリーニング性を向上させる帯電ローラ清掃装置や、特許文献３に示されるように、クリーニング部材を接離させるようにした技術が提案されている。
【特許文献１】特許第３５１５８９０号公報
【特許文献２】特開平７−１９９６０４号公報
【特許文献３】特開平８−２２１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２及び３に示された技術は、特許文献１に示された帯電装置との比較においてはクリーニング性及び清掃部材の耐久性が改善されているものの、清掃装置のクリーニング性能及び耐久性について更なる改善が望まれる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、帯電ローラのクリーニング装置のクリーニング性能及び耐久性を更に向上させることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記帯電ローラの回転軸方向に延び、前記帯電ローラの表面に接触した状態で回転し、当該帯電ローラ表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニング部材と、
前記クリーニング部材を前記帯電ローラと周速差を持たせて回転させる回転駆動手段と、
前記クリーニング部材を、前記帯電ローラの表面に摺動させた状態で、前記帯電ローラの回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動手段とを備え、
前記クリーニング部材に設けられているブラシの単糸繊度が10T以下とされ、当該ブラシの密度が300kF／inch2以下とされているものである。
【０００７】
この構成では、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止するために、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下としている。さらに、クリーニング部材を、回転駆動手段により帯電ローラと周速差を持たせて回転させることによって、クリーニング部材と帯電ローラによる磨耗を均一化させ、クリーニング部材の耐久性を向上させている。また、駆動手段により帯電ローラの表面に摺動させつつ帯電ローラの回転軸方向に往復移動させることで、帯電ローラからトナー外添剤を除去する効果を高めている。
【０００８】
すなわち、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下とすると、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果が高くなる一方、ブラシ毛が細くブラシ配設密度も小さくなるために、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去する作用が弱くなる。そこで、クリーニング部材を駆動手段により帯電ローラの表面に摺動させつつ帯電ローラの回転軸方向に往復移動させ、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果を高めることによって、上記除去効果の弱まりを補っている。さらに、クリーニング部材を上記のようにして帯電ローラの回転軸方向に往復移動させると、クリーニング部材の耐久性が不安となるが、クリーニング部材を帯電ローラと周速差を持たせて回転させることで、当該耐久性の不安を解消している。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下とされている帯電ローラに対して適用されるものである。
【００１０】
この構成では、帯電ローラの表面粗さRzを、帯電ムラの発生する可能性が低い5μm以上20μm以下としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材と前記帯電ローラとを同電位としたものである。
【００１２】
トナー外添剤に電界が働くと、トナー外添剤に対して、クリーニング部材又は帯電ローラ側のいずれかに移動しようとする力が働くため、クリーニング部材のブラシがトナー外添剤でフィルミングしたり、また逆に帯電ローラ上の外添剤固着を促進させたりしてしまう可能性がある。そのため、この構成では、クリーニング部材と帯電ローラとを同電位とすることで、トナー外添剤に対して電界を作用させないようにして、トナー外添剤を帯電ローラ上で散らして均す効果を最大限に引き出し、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果を高めている。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm以上としたものである。
【００１４】
クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm未満とした場合は、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果が薄れ、トナー外添剤の固着が発生してしまうため、この構成では、クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm以上として、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果と、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果とを高めている。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクリーニング装置であって、前記駆動手段による前記クリーニング部材の往復移動幅を1mm以上としたものである。
【００１６】
クリーニング部材の往復移動幅が1mm未満の場合、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下、ブラシ密度が300kF／inch2以下のブラシ仕様では、クリーニング部材の回転軸（シャフト）の上記往復運動に対してブラシ先端部が追従しない。そのため、この構成では、クリーニング部材の往復移動幅を1mm以上として、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果を高めている。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、表面上に静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラと、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置とを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、従来は実現が困難であった、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果と、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果との両立を実現でき、しかも、従来よりもクリーニング部材の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、帯電ムラが発生する可能性を低くすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、トナー外添剤を帯電ローラ上で散らして均す効果を最大限に引き出して、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果を高めることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果と、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果の両方を高めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果を高めることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかによって得られる効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。この図に示すように、プリンタ（画像形成装置）１０は、印刷処理に供する用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１２と、この用紙貯留部１２に貯留された用紙束Ｐ１から繰り出された１枚ずつの用紙（被転写材）Ｐに対して画像の転写処理を施す転写部１３と、この転写部１３で転写処理の施された用紙Ｐに対して定着処理を施す定着部１４とが装置本体１１に内装されると共に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が装置本体１１の頂部に設けられることによって構成されている。
【００２５】
前記用紙貯留部１２には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１２１が装置本体１１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１２１の上流端（図１の右方）には、用紙束Ｐ１から１枚ずつの用紙Ｐを繰り出させるピックアップローラ１２２が設けられている。このピックアップローラ１２２の駆動によって用紙カセット１２１から繰り出された用紙Ｐは、給紙搬送路１２３およびこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラ対１２４を介して転写部１３に給紙されるようになっている。
【００２６】
前記転写部１３は、コンピュータ等から電送された画像情報に基づき用紙Ｐに転写処理を施すものであり、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム（像担持体）２０の周面に沿うように、当該感光体ドラム２０の直上位置から時計方向に向けて帯電ローラ３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラ６０およびドラムクリーニング装置７０が配設されることによって形成されている。
【００２７】
前記感光体ドラム２０は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）Ｓ（図２）を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。
【００２８】
前記帯電ローラ３０は、ドラム心回り時計方向に回転している感光体ドラム２０の周面に一様な電荷を形成させるものであり、周面が感光体ドラム２０の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２０へ電荷を付与するようになっている。
【００２９】
クリーニングブラシ（クリーニング部材）１００は、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングする。
【００３０】
前記露光装置４０は、コンピュータ等の外部の機器から電送されてきた画像データに基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム２０の周面に照射し、これによる感光体ドラム２０周面のレーザー光が照射された部分の電荷の消去によって当該感光体ドラム２０の周面に静電潜像を形成させるものである。
【００３１】
前記現像装置５０は、感光体ドラム２０の周面にトナー（現像剤）T（図２）を供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーTを付着させ、これによって感光体ドラム２０の周面にトナー像Ｓを形成させるものである。
【００３２】
前記転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｐに対して当該感光体ドラム２０の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像Ｓを用紙Ｐに転写させるものであり、トナー像Ｓの電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｐに付与するようになっている。
【００３３】
従って、感光体ドラム２０の直下位置に到達した用紙Ｐは、転写ローラ６０と感光体ドラム２０とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム２０周面のトナー像Ｓがマイナスに帯電した用紙Ｐの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｐに対し転写処理が施されることになる。
【００３４】
前記ドラムクリーニング装置７０は、転写処理後の感光体ドラム２０の周面に残留しているトナーTを取り除いて清浄化するためのものである。この転写ローラ６０によって清浄化された感光体ドラム２０の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電ローラ３０へ向かうことになる。
【００３５】
前記定着部１４は、転写部１３によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像Ｓに加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ１４１と、このヒートローラ１４１の下部で周面同士が対向配置された加圧ローラ１４２とを備えて構成されている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ心回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ１４１と、ローラ心回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ１４１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出されることになる。
【００３６】
前記排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００３７】
図２は、帯電ローラ３０周りの拡大説明図である。なお、図２では、感光体ドラム２０の構成要素および用紙Ｐの厚み寸法を誇張して示している。図２に示すように、感光体ドラム２０は、ドラム軸２１と、このドラム軸２１回りに同心で回転可能に装着されたアルミニウム合金製のアルミ素管２２と、このアルミ素管２２の周面に蒸着処理等により均一に積層されて形成されたアモルファスシリコン層２３とを備えている。かかる感光体ドラム２０は、図略のドラムモータの駆動で時計方向に向けて回転するようになっている。
【００３８】
帯電ローラ３０は、周面が感光体ドラム２０の周面（すなわちアモルファスシリコン層２３）に当接された状態で、帯電ローラ用電源３３からの電圧をアモルファスシリコン層２３へ印加するものであり、金属製の帯電ローラ軸３１と、この帯電ローラ軸３１に同心で一体的に外嵌されたエラストマー等の誘電材料製の帯電ローラ本体３２とからなっている。帯電ローラ本体３２は、その周面が研磨されたソリッドタイプとされている。
【００３９】
かかる帯電ローラ３０は、図２に示すように、帯電ローラ用電源３３からのプラスの電圧が帯電ローラ軸３１に印加されることにより帯電ローラ本体３２の周面にプラスの電荷が形成された状態で、感光体ドラム２０のドラム軸２１回りの時計方向へ向かう回転に従動しながら軸心回りに反時計方向に回転し、これによってアモルファスシリコン層２３に一様なプラスの電荷を形成させるようになされている。帯電ローラ３０としては、例えば、φ6mmの芯金にローラ径がφ12mmとなるようにエピクロルヒドリンゴム弾性層（厚さ3mm）を成型する。この弾性層の電気抵抗は3×106Ω/cm またゴム硬度は45(JISA)である。また、帯電ローラ３０は、その表面粗さRzが、5μm以上20μm以下とされていることが好ましい。
【００４０】
図３に、帯電ローラ３０の表面粗さ（Rz）と、かぶり濃度（FD）の関係を示す。かぶり濃度（FD）は感光体ドラム２０の表面電位Voに応じて変化するため、感光体ドラム２０の表面電位Voとして３水準（200V，220V，240V）を用いて実験した。この図３から、帯電ローラ３０の表面粗さ（Rz）が5μm以上20μm以下の場合においては、どの電位でも、かぶり濃度（FD）が高くならず、ほぼ一定のレベルに収まることがわかる。
【００４１】
クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０の回転軸方向に延び、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で周速差を有して回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングするものである。これにより、クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０の表面に付着したトナー外添剤を除去する。
【００４２】
クリーニングブラシ１００は、ブラシ軸１０１と、ブラシ毛１０２とを有し、後述する駆動機構により、ブラシ軸１０１周りの回転と、帯電ローラ３０の回転軸方向における往復移動（スラスト移動）とを行うよう駆動される。ブラシ毛１０２を構成する各単糸の繊度は10T（デシテックス）以下とされ、各単糸のブラシ軸１０１における配設密度は300kF／inch2以下とされている。また、ブラシ毛１０２の各単糸の毛足長さは1.5mm以上とされている。さらに、クリーニングブラシ１００は、図略の電源からの電圧印加により帯電ローラ３０と同電位に設定されている。
【００４３】
図４に、ブラシ毛１０２の各単糸の繊度（T）と、感光体ドラム２０の表面電位Vo（V）の関係を示す。これは、感光体ドラム２０の表面電位を初期255V程度に設定し、配設密度300kF／inch2程度とされた種々の繊度の単糸を有するブラシ毛を帯電ローラ３０に接触させ、10,000枚印刷した後の感光体ドラム２０の表面電位である。この図４から、配設密度を300kF／inch2程度とし、かつ繊度10Tの単糸を有するブラシ毛を用いれば、10,000枚印刷した後であっても、感光体ドラム２０の表面電位がほぼ初期値レベルに維持されることがわかる。
【００４４】
図５に、ブラシ毛１０２の各単糸の配設密度（kF／inch2）と、感光体ドラム２０の表面電位Vo（V）の関係を示す。これは、感光体ドラム２０の表面電位を初期255V程度に設定し、繊度10Tの単糸を有する種々の配設密度（kF／inch2）からなるブラシ毛を帯電ローラ３０に接触させ、10,000枚印刷した後の感光体ドラム２０の表面電位である。この図５から、繊度10Tの単糸を有し、かつ配設密度300kF／inch2以下のブラシ毛を用いれば、10,000枚印刷した後であっても、感光体ドラム２０の表面電位がほぼ初期値レベルに維持されることがわかる。
【００４５】
前記露光装置４０は、帯電ローラ３０によってアモルファスシリコン層２３に形成された一様な電荷面に対して電送されてきた画像情報に基づく強弱を備えたレーザー光線を照射し、これによってドラム軸２１回りに回転している感光体ドラム２０の周面（アモルファスシリコン層２３）にプラスの電荷が消失するか或いは極めて少なくなった静電潜像を形成させるようになっている。本実施形態においては、感光体ドラム２０周面の数１００Ｖの電荷が、レーザー光線の照射で略１０Ｖにまで低下され、この略１０Ｖの部分で静電潜像が形成されている。因みに、図２では、露光装置４０によって照射された感光体ドラム２０の周面には、プラスの電荷を示す「＋」記号を消去している。
【００４６】
前記現像装置５０は、露光装置４０によって形成された感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３に対しトナーTを供給して静電潜像に沿ったトナー像Ｓを形成させるものであり、内部にトナーが装填された箱形の現像装置本体５１内に周面の一部を露出させた状態で現像ローラ５２が装着されてなり、現像装置本体５１内に装填されたトナーT（図２において円内に「＋」記号を付してトナーTを表現している）を感光体ドラム２０のドラム軸２１と平行な軸心回りに回転している現像ローラ５２の周面からドラム軸２１回りに回転している画像形成装置１０のアモルファスシリコン層２３に供給することによりアモルファスシリコン層２３の表面にトナー像Ｓを形成させるものである。
【００４７】
現像装置本体５１の感光体ドラム２０周面と対向した壁面には、現像装置本体５１内のトナーTを感光体ドラム２０の周面に受け渡すためのトナー供給開口５１１が設けられ、現像装置本体５１内のトナーTは、このトナー供給開口５１１を介し現像ローラ５２の回転に応じて感光体ドラム２０の周面に供給される。
【００４８】
前記現像ローラ５２は、前記ドラム軸２１と平行に配された非回転の現像ローラ軸５２１と、この現像ローラ軸５２１に同心で一体的に外嵌された固定マグネット５２３と、この固定マグネット５２３に外嵌されて現像ローラ軸５２１回りに駆動回転する現像スリーブ５２２とを備えて構成されている。前記現像スリーブ５２２はＳＵＳやアルミなどの金属、導電性樹脂等によって形成されている。
【００４９】
かかる現像ローラ５２は、現像ローラ用電源５３からの電圧印加（DC+170V、AC振幅1.7kV、周波数2.5kＨｚ、DUTY比45%の矩形波を印加）で現像スリーブ５２２の周面がプラスになった状態で、図略の現像ローラ用モータの駆動により現像ローラ軸５２１回りに反時計方向に向けて回転し、これによって現像装置本体５１内のトナーTをプラスに帯電させつつ感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３に供給するようになっている。
【００５０】
そして、現像装置本体５１のトナー供給開口５１１の上縁部には、回転に応じて現像スリーブ５２２の周面から感光体ドラム２０へ供給されるトナーTの厚み寸法を均一な所定のレベルに揃えるためのトナー層規制ブレード５４が設けられ、トナーTは、このトナー層規制ブレード５４を潜ることによって感光体ドラム２０に対する過供給が防止されるようになっている。
【００５１】
前記転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の周面に形成されているトナー像Ｓの電荷の極性と反対の極性（本実施形態ではマイナスの極性）を付与することによってアモルファスシリコン層２３からトナー像Ｓを剥がし取り、この剥がされたトナー像Ｓを転写ローラ６０の周面とアモルファスシリコン層２３との間を搬送されつつある用紙Ｐ上に転写させるものである。
【００５２】
かかる転写ローラ６０は、感光体ドラム２０のドラム軸２１と平行な転写ローラ軸６１と、この転写ローラ軸６１に同心で一体回転可能に外嵌された転写ローラ本体６２とを備えて構成され、転写ローラ用電源６３からのマイナスの電圧が印加（転写バイアス-2.5kV）されるようになっている。従って、用紙Ｐが転写ローラ本体６２の周面と密着状態で当該転写ローラ本体６２と感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３との間を搬送されることにより、プラスに帯電したトナーTからなるトナー像Ｓが、マイナスに帯電した用紙Ｐの表面側に静電気的に吸着され、これによって感光体ドラム２０の周面に形成されたトナー像Ｓの用紙Ｐへの転写が行われる。
【００５３】
前記ドラムクリーニング装置７０は、感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３表面のトナー像Ｓが用紙Ｐに転写された後にアモルファスシリコン層２３に残留している残留トナーT１を除去するためのものである。かかるドラムクリーニング装置７０は、箱形のクリーニング装置本体７１内の下部に装着された周面が感光体ドラム２０の周面（アモルファスシリコン層２３）と当接するクリーニングローラ７２と、先端が感光体ドラム２０の周面に当接するようにクリーニング装置本体７１内の上部に装着されたクリーニングブレード７３と備えて構成されている。
【００５４】
前記クリーニングローラ７２は、ドラム軸２１と平行なローラ軸７２１周りに同心で一体的に形成されている。かかるクリーニングローラ７２は、弾性変形し得るとともに、優れた強靱性を有する合成樹脂材料によって形成されている。
【００５５】
このようなクリーニングローラ７２がローラ軸回りに感光体ドラム２０の周速度より速い周速度で感光体ドラム２０と反対方向（図２に示す例では反時計方向）に向けて回転することにより、アモルファスシリコン層２３表面を摺擦しコロナ生成物などの付着物を除去して清浄化する。
【００５６】
前記クリーニングブレード７３は、感光体ドラム２０の周面に対する仕上げの清浄化部材であり、ゴムなどの弾性材料によって板状に形成されている。かかるクリーニングブレード７３は、感光体ドラム２０の周面のアモルファスシリコン層２３に向けて先下がりに傾斜してクリーニング装置本体７１内の上部位置に装着され、若干弾性変形した状態で先端のブレード刃７３１がアモルファスシリコン層２３に当接されている。従って、クリーニングローラ７２を介してブレード刃７３１に到達したアモルファスシリコン層２３から、クリーニングローラ７２で除去し得なかった残留トナーT１が感光体ドラム２０の時計方向へ向かう回転に応じて掻き落とされることになる。
【００５７】
そして、クリーニングローラ７２およびクリーニングブレード７３によって除去されたアモルファスシリコン層２３の残留トナーT１は、クリーニング装置本体７１内に導入されて一時貯留された後に所定の搬送手段の駆動により装置本体１１（図１）内に設けられた図略の回収ボトルへ回収される。
【００５８】
図６は、クリーニングブラシ１００を備えるクリーニング装置１の周囲構成を示す斜視図である。クリーニング装置１は、クリーニングブラシ１００と、スラスト駆動機構１０４と、回転駆動機構１１０とを備える。クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０に接触し、かつ感光体ドラム２０に接触しない位置に配設されている。
【００５９】
クリーニングブラシ１００を、帯電ローラ３０の回転軸方向に予め定められた幅量で往復移動（スラスト移動）させるスラスト駆動機構（スラスト駆動手段）を説明する。感光体ドラム２０のドラム軸２１の端部には、駆動ギヤ２１１が設けられている。そして、この駆動ギヤ２１１に対してクリーニングブラシ１００側となる位置に、当該駆動ギヤ２１１に噛み合う回転駆動ギヤ１０３を有するスラスト駆動機構１０４が設けられている。この回転駆動ギヤ１０３は、クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１側となる側面に、カム１０５を有している。回転駆動ギヤ１０３は、その回転軸１０３１が図略の軸受に軸支されている。
【００６０】
一方、クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１の端部であって、上記カム１０５とは反対側の端部には、スプリング１０６が取り付けられている。このスプリング１０６は、クリーニングブラシ１００を囲うケーシングの側壁１０７に取り付けられ、この側壁１０７とブラシ軸１０１の端部の間に介在して、ブラシ軸１０１（クリーニングブラシ１００）を上記カム１０５側に押圧し、ブラシ軸１０１の他方の端部をカム１０５に押圧する。なお、ブラシ軸１０１は、図略の軸受によりスラスト移動及び回転可能に軸支されている。上記カム１０５の高低具合と、スプリング１０６による押圧力は、感光体ドラム２０の回転時に、クリーニングブラシ１００が帯電ローラ３０の回転軸方向に1mm以上の幅量で往復移動（スラスト移動）するように設けられている。また、スラスト周期は、クリーニングブラシ１００の１回転あたり１往復が好ましい。
【００６１】
クリーニングブラシ１００の回転駆動機構（回転駆動手段）１１０は、例えば、以下の構成からなる。クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１には、ブラシ毛１０２から外れた位置に、回転駆動力伝達ギヤ１１１が設けられている。この回転駆動力伝達ギヤ１１１は、図略のブラシ軸回転用駆動源の回転軸に連結された伝達ギヤと噛合するようになっており、このブラシ軸回転用駆動源からの回転駆動力をブラシ軸１０１に伝達する。これにより、クリーニングブラシ１００の周面が、帯電ローラ３０の周面と同方向に回転するようになっている。但し、ブラシ軸回転用駆動源の駆動力と、回転駆動力伝達ギヤ１１１及び上記伝達ギヤのギヤ比は、クリーニングブラシ１００が、感光体ドラム２０の回転速度に対して周速差を持って回転するように設定されている。
【００６２】
このような回転駆動機構１１０により、クリーニングブラシ１００は、回転駆動力伝達ギヤ１１１に伝達されるブラシ軸回転用駆動源からの駆動力でブラシ軸１０１周りに回転する。そして、感光体ドラム２０が回転すると、駆動ギヤ２１１及び回転駆動ギヤ１０３の噛み合いによりスラスト駆動機構１０４が回転し、スプリング１０６によりカム１０５に押圧されているブラシ軸１０１がカム１０５の面の高低に応じて押し返され、クリーニングブラシ１００が帯電ローラ３０に沿って、帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動する。
【００６３】
例えば、帯電ローラ３０として表面粗さRzが10μｍのものを使用し、クリーニングブラシ１００のブラシ毛１０２の材質はナイロン、単糸繊度2.3T（総繊度220T/96F）、密度60kF/inch２のものを使用し、さらに、帯電ローラ３０へブラシ毛１０２の食込み量は0.5mm、クリーニングブラシ１００のスラスト幅は2mmに設定する。スラスト周期は、クリーニングブラシ１００の１回転あたり１往復とする。かかる設定を実施例１とする。表１は、300,000枚印字耐久試験を行った場合の試験結果を示すものである。
【００６４】
実施例１では、耐久試験により、300,000枚印刷まで良好な画像を維持できることがわかる。
【００６５】
但し、実施例１の設定を、スラスト運動無しに変更して実験すると、120,000枚印字にて縦筋状のカブリが発生する（比較例１）。
【００６６】
また、実施例１の設定を、ブラシ毛１０２の単糸繊度を20T、配設密度を360kF／inch2に変更して実験すると、80,000枚印字にて全面カブリが発生する（比較例２）。
【００６７】
【表１】
【００６８】
このようなクリーニング装置１は、以下の効果を奏する。ブラシ毛１０２の単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下とすると、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果が高くなる一方、ブラシ毛が細くブラシ配設密度も小さくなるために、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去する作用が弱くなるが、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０の表面に摺動させつつ帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させることによって、帯電ローラ３０からのトナー外添剤の除去効果が高められ、上記トナー外添剤除去効果の弱まりを補うことができる。さらには、クリーニングブラシ１００を上記のように帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させると、クリーニングブラシ１００の耐久性が不安となるが、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０とは周速差を持たせて回転させることで、当該耐久性の不安を解消できる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、クリーニングブラシ１００の回転駆動機構１１０及びスラスト駆動機構１０４として図６に示す構成からなるものを示しているが、本発明に係るクリーニング装置１に備えられる回転駆動機構及びスラスト駆動機構は、他の構成からなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】帯電ローラ周りの拡大説明図である。
【図３】帯電ローラの表面粗さ（Rz）と、かぶり濃度（FD）の関係を示す図である。
【図４】ブラシ毛の各単糸の繊度（T）と、感光体ドラムの表面電位Vo（V）の関係を示す図である。
【図５】ブラシ毛の各単糸の配設密度（kF／inch2）と、感光体ドラムの表面電位Vo（V）の関係を示す図である。
【図６】クリーニングブラシを備えるクリーニング装置の周囲構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ クリーニング装置
１０ プリンタ
１００ クリーニングブラシ
１０１ ブラシ軸
１０２ ブラシ毛
１０４ スラスト駆動機構
１０３ 回転駆動ギヤ
１０３１ 回転軸
１０５ カム
１０６ スプリング
１１０ 回転駆動機構
１１１ 回転駆動力伝達ギヤ
２０ 感光体ドラム
３０ 帯電ローラ
２１１ 駆動ギヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング装置及び画像形成装置に関し、特に、感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、電子写真方式の画像形成装置では、感光体の帯電機構として、オゾンレスを達成するため、感光体に接触した状態で感光体表面を帯電させる帯電ローラが採用されている。この帯電ローラを用いた帯電システムでは、特に、ローラ表面が研磨されているソリッドタイプの帯電ローラの場合、トナー外添剤などが帯電ローラ表面に付着することで帯電ムラを引き起こす可能性があるため、例えば、特許文献１に示されるように、帯電ローラ表面に弾性状（スポンジ状）のクリーニング部材を接触させて、ローラ表面の付着物を除去するようにしたものが知られている。
【０００３】
しかし、ローラ表面にクリーニング部材を接触させると、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去できる一方、ローラ表面にトナー外添剤を固着させて帯電性能を阻害してしまい、帯電ムラを引き起こす要因にもなり得るため、特許文献２に示されるように、クリーニング部材を往復運動させることでクリーニング性を向上させる帯電ローラ清掃装置や、特許文献３に示されるように、クリーニング部材を接離させるようにした技術が提案されている。
【特許文献１】特許第３５１５８９０号公報
【特許文献２】特開平７−１９９６０４号公報
【特許文献３】特開平８−２２１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献２及び３に示された技術は、特許文献１に示された帯電装置との比較においてはクリーニング性及び清掃部材の耐久性が改善されているものの、清掃装置のクリーニング性能及び耐久性について更なる改善が望まれる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、帯電ローラのクリーニング装置のクリーニング性能及び耐久性を更に向上させることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の発明は、感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記帯電ローラの回転軸方向に延び、前記帯電ローラの表面に接触した状態で回転し、当該帯電ローラ表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニング部材と、
前記クリーニング部材を前記帯電ローラと周速差を持たせて回転させる回転駆動手段と、
前記クリーニング部材を、前記帯電ローラの表面に摺動させた状態で、前記帯電ローラの回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動手段とを備え、
前記クリーニング部材に設けられているブラシの単糸繊度が10T以下とされ、当該ブラシの密度が300kF／inch2以下とされているものである。
【０００７】
この構成では、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止するために、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下としている。さらに、クリーニング部材を、回転駆動手段により帯電ローラと周速差を持たせて回転させることによって、クリーニング部材と帯電ローラによる磨耗を均一化させ、クリーニング部材の耐久性を向上させている。また、駆動手段により帯電ローラの表面に摺動させつつ帯電ローラの回転軸方向に往復移動させることで、帯電ローラからトナー外添剤を除去する効果を高めている。
【０００８】
すなわち、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下とすると、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果が高くなる一方、ブラシ毛が細くブラシ配設密度も小さくなるために、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去する作用が弱くなる。そこで、クリーニング部材を駆動手段により帯電ローラの表面に摺動させつつ帯電ローラの回転軸方向に往復移動させ、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果を高めることによって、上記除去効果の弱まりを補っている。さらに、クリーニング部材を上記のようにして帯電ローラの回転軸方向に往復移動させると、クリーニング部材の耐久性が不安となるが、クリーニング部材を帯電ローラと周速差を持たせて回転させることで、当該耐久性の不安を解消している。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下とされている帯電ローラに対して適用されるものである。
【００１０】
この構成では、帯電ローラの表面粗さRzを、帯電ムラの発生する可能性が低い5μm以上20μm以下としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材と前記帯電ローラとを同電位としたものである。
【００１２】
トナー外添剤に電界が働くと、トナー外添剤に対して、クリーニング部材又は帯電ローラ側のいずれかに移動しようとする力が働くため、クリーニング部材のブラシがトナー外添剤でフィルミングしたり、また逆に帯電ローラ上の外添剤固着を促進させたりしてしまう可能性がある。そのため、この構成では、クリーニング部材と帯電ローラとを同電位とすることで、トナー外添剤に対して電界を作用させないようにして、トナー外添剤を帯電ローラ上で散らして均す効果を最大限に引き出し、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果を高めている。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置であって、前記クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm以上としたものである。
【００１４】
クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm未満とした場合は、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果が薄れ、トナー外添剤の固着が発生してしまうため、この構成では、クリーニング部材のブラシの毛足長さを1.5mm以上として、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果と、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果とを高めている。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のクリーニング装置であって、前記駆動手段による前記クリーニング部材の往復移動幅を1mm以上としたものである。
【００１６】
クリーニング部材の往復移動幅が1mm未満の場合、クリーニング部材のブラシの単糸繊度を10T以下、ブラシ密度が300kF／inch2以下のブラシ仕様では、クリーニング部材の回転軸（シャフト）の上記往復運動に対してブラシ先端部が追従しない。そのため、この構成では、クリーニング部材の往復移動幅を1mm以上として、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果を高めている。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、表面上に静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラと、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置とを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、従来は実現が困難であった、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果と、帯電ローラからのトナー外添剤の除去効果との両立を実現でき、しかも、従来よりもクリーニング部材の耐久性を向上させることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、帯電ムラが発生する可能性を低くすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、トナー外添剤を帯電ローラ上で散らして均す効果を最大限に引き出して、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果を高めることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果と、トナー外添剤の帯電ローラ表面への固着防止効果の両方を高めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、帯電ローラからのトナー外添剤除去効果を高めることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５のいずれかによって得られる効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。この図に示すように、プリンタ（画像形成装置）１０は、印刷処理に供する用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１２と、この用紙貯留部１２に貯留された用紙束Ｐ１から繰り出された１枚ずつの用紙（被転写材）Ｐに対して画像の転写処理を施す転写部１３と、この転写部１３で転写処理の施された用紙Ｐに対して定着処理を施す定着部１４とが装置本体１１に内装されると共に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が装置本体１１の頂部に設けられることによって構成されている。
【００２５】
前記用紙貯留部１２には、所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット１２１が装置本体１１に対して挿脱自在に設けられている。用紙カセット１２１の上流端（図１の右方）には、用紙束Ｐ１から１枚ずつの用紙Ｐを繰り出させるピックアップローラ１２２が設けられている。このピックアップローラ１２２の駆動によって用紙カセット１２１から繰り出された用紙Ｐは、給紙搬送路１２３およびこの給紙搬送路１２３の下流端に設けられたレジストローラ対１２４を介して転写部１３に給紙されるようになっている。
【００２６】
前記転写部１３は、コンピュータ等から電送された画像情報に基づき用紙Ｐに転写処理を施すものであり、前後方向（図１の紙面と直交する方向）に延びるドラム心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム（像担持体）２０の周面に沿うように、当該感光体ドラム２０の直上位置から時計方向に向けて帯電ローラ３０、露光装置４０、現像装置５０、転写ローラ６０およびドラムクリーニング装置７０が配設されることによって形成されている。
【００２７】
前記感光体ドラム２０は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像（可視像）Ｓ（図２）を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。
【００２８】
前記帯電ローラ３０は、ドラム心回り時計方向に回転している感光体ドラム２０の周面に一様な電荷を形成させるものであり、周面が感光体ドラム２０の周面と当接しながら従動回転しつつ当該感光体ドラム２０へ電荷を付与するようになっている。
【００２９】
クリーニングブラシ（クリーニング部材）１００は、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングする。
【００３０】
前記露光装置４０は、コンピュータ等の外部の機器から電送されてきた画像データに基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム２０の周面に照射し、これによる感光体ドラム２０周面のレーザー光が照射された部分の電荷の消去によって当該感光体ドラム２０の周面に静電潜像を形成させるものである。
【００３１】
前記現像装置５０は、感光体ドラム２０の周面にトナー（現像剤）T（図２）を供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーTを付着させ、これによって感光体ドラム２０の周面にトナー像Ｓを形成させるものである。
【００３２】
前記転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の直下位置に送り込まれた用紙Ｐに対して当該感光体ドラム２０の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像Ｓを用紙Ｐに転写させるものであり、トナー像Ｓの電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｐに付与するようになっている。
【００３３】
従って、感光体ドラム２０の直下位置に到達した用紙Ｐは、転写ローラ６０と感光体ドラム２０とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム２０周面のトナー像Ｓがマイナスに帯電した用紙Ｐの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｐに対し転写処理が施されることになる。
【００３４】
前記ドラムクリーニング装置７０は、転写処理後の感光体ドラム２０の周面に残留しているトナーTを取り除いて清浄化するためのものである。この転写ローラ６０によって清浄化された感光体ドラム２０の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電ローラ３０へ向かうことになる。
【００３５】
前記定着部１４は、転写部１３によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像Ｓに加熱による定着処理を施すものであり、内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ１４１と、このヒートローラ１４１の下部で周面同士が対向配置された加圧ローラ１４２とを備えて構成されている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ心回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ１４１と、ローラ心回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ１４１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出されることになる。
【００３６】
前記排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が形成されている。
【００３７】
図２は、帯電ローラ３０周りの拡大説明図である。なお、図２では、感光体ドラム２０の構成要素および用紙Ｐの厚み寸法を誇張して示している。図２に示すように、感光体ドラム２０は、ドラム軸２１と、このドラム軸２１回りに同心で回転可能に装着されたアルミニウム合金製のアルミ素管２２と、このアルミ素管２２の周面に蒸着処理等により均一に積層されて形成されたアモルファスシリコン層２３とを備えている。かかる感光体ドラム２０は、図略のドラムモータの駆動で時計方向に向けて回転するようになっている。
【００３８】
帯電ローラ３０は、周面が感光体ドラム２０の周面（すなわちアモルファスシリコン層２３）に当接された状態で、帯電ローラ用電源３３からの電圧をアモルファスシリコン層２３へ印加するものであり、金属製の帯電ローラ軸３１と、この帯電ローラ軸３１に同心で一体的に外嵌されたエラストマー等の誘電材料製の帯電ローラ本体３２とからなっている。帯電ローラ本体３２は、その周面が研磨されたソリッドタイプとされている。
【００３９】
かかる帯電ローラ３０は、図２に示すように、帯電ローラ用電源３３からのプラスの電圧が帯電ローラ軸３１に印加されることにより帯電ローラ本体３２の周面にプラスの電荷が形成された状態で、感光体ドラム２０のドラム軸２１回りの時計方向へ向かう回転に従動しながら軸心回りに反時計方向に回転し、これによってアモルファスシリコン層２３に一様なプラスの電荷を形成させるようになされている。帯電ローラ３０としては、例えば、φ6mmの芯金にローラ径がφ12mmとなるようにエピクロルヒドリンゴム弾性層（厚さ3mm）を成型する。この弾性層の電気抵抗は3×106Ω/cm またゴム硬度は45(JISA)である。また、帯電ローラ３０は、その表面粗さRzが、5μm以上20μm以下とされていることが好ましい。
【００４０】
図３に、帯電ローラ３０の表面粗さ（Rz）と、かぶり濃度（FD）の関係を示す。かぶり濃度（FD）は感光体ドラム２０の表面電位Voに応じて変化するため、感光体ドラム２０の表面電位Voとして３水準（200V，220V，240V）を用いて実験した。この図３から、帯電ローラ３０の表面粗さ（Rz）が5μm以上20μm以下の場合においては、どの電位でも、かぶり濃度（FD）が高くならず、ほぼ一定のレベルに収まることがわかる。
【００４１】
クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０の回転軸方向に延び、帯電ローラ３０の表面に接触した状態で周速差を有して回転し、帯電ローラ３０の表面をブラッシングによりクリーニングするものである。これにより、クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０の表面に付着したトナー外添剤を除去する。
【００４２】
クリーニングブラシ１００は、ブラシ軸１０１と、ブラシ毛１０２とを有し、後述する駆動機構により、ブラシ軸１０１周りの回転と、帯電ローラ３０の回転軸方向における往復移動（スラスト移動）とを行うよう駆動される。ブラシ毛１０２を構成する各単糸の繊度は10T（デシテックス）以下とされ、各単糸のブラシ軸１０１における配設密度は300kF／inch2以下とされている。また、ブラシ毛１０２の各単糸の毛足長さは1.5mm以上とされている。さらに、クリーニングブラシ１００は、図略の電源からの電圧印加により帯電ローラ３０と同電位に設定されている。
【００４３】
図４に、ブラシ毛１０２の各単糸の繊度（T）と、感光体ドラム２０の表面電位Vo（V）の関係を示す。これは、感光体ドラム２０の表面電位を初期255V程度に設定し、配設密度300kF／inch2程度とされた種々の繊度の単糸を有するブラシ毛を帯電ローラ３０に接触させ、10,000枚印刷した後の感光体ドラム２０の表面電位である。この図４から、配設密度を300kF／inch2程度とし、かつ繊度10Tの単糸を有するブラシ毛を用いれば、10,000枚印刷した後であっても、感光体ドラム２０の表面電位がほぼ初期値レベルに維持されることがわかる。
【００４４】
図５に、ブラシ毛１０２の各単糸の配設密度（kF／inch2）と、感光体ドラム２０の表面電位Vo（V）の関係を示す。これは、感光体ドラム２０の表面電位を初期255V程度に設定し、繊度10Tの単糸を有する種々の配設密度（kF／inch2）からなるブラシ毛を帯電ローラ３０に接触させ、10,000枚印刷した後の感光体ドラム２０の表面電位である。この図５から、繊度10Tの単糸を有し、かつ配設密度300kF／inch2以下のブラシ毛を用いれば、10,000枚印刷した後であっても、感光体ドラム２０の表面電位がほぼ初期値レベルに維持されることがわかる。
【００４５】
前記露光装置４０は、帯電ローラ３０によってアモルファスシリコン層２３に形成された一様な電荷面に対して電送されてきた画像情報に基づく強弱を備えたレーザー光線を照射し、これによってドラム軸２１回りに回転している感光体ドラム２０の周面（アモルファスシリコン層２３）にプラスの電荷が消失するか或いは極めて少なくなった静電潜像を形成させるようになっている。本実施形態においては、感光体ドラム２０周面の数１００Ｖの電荷が、レーザー光線の照射で略１０Ｖにまで低下され、この略１０Ｖの部分で静電潜像が形成されている。因みに、図２では、露光装置４０によって照射された感光体ドラム２０の周面には、プラスの電荷を示す「＋」記号を消去している。
【００４６】
前記現像装置５０は、露光装置４０によって形成された感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３に対しトナーTを供給して静電潜像に沿ったトナー像Ｓを形成させるものであり、内部にトナーが装填された箱形の現像装置本体５１内に周面の一部を露出させた状態で現像ローラ５２が装着されてなり、現像装置本体５１内に装填されたトナーT（図２において円内に「＋」記号を付してトナーTを表現している）を感光体ドラム２０のドラム軸２１と平行な軸心回りに回転している現像ローラ５２の周面からドラム軸２１回りに回転している画像形成装置１０のアモルファスシリコン層２３に供給することによりアモルファスシリコン層２３の表面にトナー像Ｓを形成させるものである。
【００４７】
現像装置本体５１の感光体ドラム２０周面と対向した壁面には、現像装置本体５１内のトナーTを感光体ドラム２０の周面に受け渡すためのトナー供給開口５１１が設けられ、現像装置本体５１内のトナーTは、このトナー供給開口５１１を介し現像ローラ５２の回転に応じて感光体ドラム２０の周面に供給される。
【００４８】
前記現像ローラ５２は、前記ドラム軸２１と平行に配された非回転の現像ローラ軸５２１と、この現像ローラ軸５２１に同心で一体的に外嵌された固定マグネット５２３と、この固定マグネット５２３に外嵌されて現像ローラ軸５２１回りに駆動回転する現像スリーブ５２２とを備えて構成されている。前記現像スリーブ５２２はＳＵＳやアルミなどの金属、導電性樹脂等によって形成されている。
【００４９】
かかる現像ローラ５２は、現像ローラ用電源５３からの電圧印加（DC+170V、AC振幅1.7kV、周波数2.5kＨｚ、DUTY比45%の矩形波を印加）で現像スリーブ５２２の周面がプラスになった状態で、図略の現像ローラ用モータの駆動により現像ローラ軸５２１回りに反時計方向に向けて回転し、これによって現像装置本体５１内のトナーTをプラスに帯電させつつ感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３に供給するようになっている。
【００５０】
そして、現像装置本体５１のトナー供給開口５１１の上縁部には、回転に応じて現像スリーブ５２２の周面から感光体ドラム２０へ供給されるトナーTの厚み寸法を均一な所定のレベルに揃えるためのトナー層規制ブレード５４が設けられ、トナーTは、このトナー層規制ブレード５４を潜ることによって感光体ドラム２０に対する過供給が防止されるようになっている。
【００５１】
前記転写ローラ６０は、感光体ドラム２０の周面に形成されているトナー像Ｓの電荷の極性と反対の極性（本実施形態ではマイナスの極性）を付与することによってアモルファスシリコン層２３からトナー像Ｓを剥がし取り、この剥がされたトナー像Ｓを転写ローラ６０の周面とアモルファスシリコン層２３との間を搬送されつつある用紙Ｐ上に転写させるものである。
【００５２】
かかる転写ローラ６０は、感光体ドラム２０のドラム軸２１と平行な転写ローラ軸６１と、この転写ローラ軸６１に同心で一体回転可能に外嵌された転写ローラ本体６２とを備えて構成され、転写ローラ用電源６３からのマイナスの電圧が印加（転写バイアス-2.5kV）されるようになっている。従って、用紙Ｐが転写ローラ本体６２の周面と密着状態で当該転写ローラ本体６２と感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３との間を搬送されることにより、プラスに帯電したトナーTからなるトナー像Ｓが、マイナスに帯電した用紙Ｐの表面側に静電気的に吸着され、これによって感光体ドラム２０の周面に形成されたトナー像Ｓの用紙Ｐへの転写が行われる。
【００５３】
前記ドラムクリーニング装置７０は、感光体ドラム２０のアモルファスシリコン層２３表面のトナー像Ｓが用紙Ｐに転写された後にアモルファスシリコン層２３に残留している残留トナーT１を除去するためのものである。かかるドラムクリーニング装置７０は、箱形のクリーニング装置本体７１内の下部に装着された周面が感光体ドラム２０の周面（アモルファスシリコン層２３）と当接するクリーニングローラ７２と、先端が感光体ドラム２０の周面に当接するようにクリーニング装置本体７１内の上部に装着されたクリーニングブレード７３と備えて構成されている。
【００５４】
前記クリーニングローラ７２は、ドラム軸２１と平行なローラ軸７２１周りに同心で一体的に形成されている。かかるクリーニングローラ７２は、弾性変形し得るとともに、優れた強靱性を有する合成樹脂材料によって形成されている。
【００５５】
このようなクリーニングローラ７２がローラ軸回りに感光体ドラム２０の周速度より速い周速度で感光体ドラム２０と反対方向（図２に示す例では反時計方向）に向けて回転することにより、アモルファスシリコン層２３表面を摺擦しコロナ生成物などの付着物を除去して清浄化する。
【００５６】
前記クリーニングブレード７３は、感光体ドラム２０の周面に対する仕上げの清浄化部材であり、ゴムなどの弾性材料によって板状に形成されている。かかるクリーニングブレード７３は、感光体ドラム２０の周面のアモルファスシリコン層２３に向けて先下がりに傾斜してクリーニング装置本体７１内の上部位置に装着され、若干弾性変形した状態で先端のブレード刃７３１がアモルファスシリコン層２３に当接されている。従って、クリーニングローラ７２を介してブレード刃７３１に到達したアモルファスシリコン層２３から、クリーニングローラ７２で除去し得なかった残留トナーT１が感光体ドラム２０の時計方向へ向かう回転に応じて掻き落とされることになる。
【００５７】
そして、クリーニングローラ７２およびクリーニングブレード７３によって除去されたアモルファスシリコン層２３の残留トナーT１は、クリーニング装置本体７１内に導入されて一時貯留された後に所定の搬送手段の駆動により装置本体１１（図１）内に設けられた図略の回収ボトルへ回収される。
【００５８】
図６は、クリーニングブラシ１００を備えるクリーニング装置１の周囲構成を示す斜視図である。クリーニング装置１は、クリーニングブラシ１００と、スラスト駆動機構１０４と、回転駆動機構１１０とを備える。クリーニングブラシ１００は、帯電ローラ３０に接触し、かつ感光体ドラム２０に接触しない位置に配設されている。
【００５９】
クリーニングブラシ１００を、帯電ローラ３０の回転軸方向に予め定められた幅量で往復移動（スラスト移動）させるスラスト駆動機構（スラスト駆動手段）を説明する。感光体ドラム２０のドラム軸２１の端部には、駆動ギヤ２１１が設けられている。そして、この駆動ギヤ２１１に対してクリーニングブラシ１００側となる位置に、当該駆動ギヤ２１１に噛み合う回転駆動ギヤ１０３を有するスラスト駆動機構１０４が設けられている。この回転駆動ギヤ１０３は、クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１側となる側面に、カム１０５を有している。回転駆動ギヤ１０３は、その回転軸１０３１が図略の軸受に軸支されている。
【００６０】
一方、クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１の端部であって、上記カム１０５とは反対側の端部には、スプリング１０６が取り付けられている。このスプリング１０６は、クリーニングブラシ１００を囲うケーシングの側壁１０７に取り付けられ、この側壁１０７とブラシ軸１０１の端部の間に介在して、ブラシ軸１０１（クリーニングブラシ１００）を上記カム１０５側に押圧し、ブラシ軸１０１の他方の端部をカム１０５に押圧する。なお、ブラシ軸１０１は、図略の軸受によりスラスト移動及び回転可能に軸支されている。上記カム１０５の高低具合と、スプリング１０６による押圧力は、感光体ドラム２０の回転時に、クリーニングブラシ１００が帯電ローラ３０の回転軸方向に1mm以上の幅量で往復移動（スラスト移動）するように設けられている。また、スラスト周期は、クリーニングブラシ１００の１回転あたり１往復が好ましい。
【００６１】
クリーニングブラシ１００の回転駆動機構（回転駆動手段）１１０は、例えば、以下の構成からなる。クリーニングブラシ１００のブラシ軸１０１には、ブラシ毛１０２から外れた位置に、回転駆動力伝達ギヤ１１１が設けられている。この回転駆動力伝達ギヤ１１１は、図略のブラシ軸回転用駆動源の回転軸に連結された伝達ギヤと噛合するようになっており、このブラシ軸回転用駆動源からの回転駆動力をブラシ軸１０１に伝達する。これにより、クリーニングブラシ１００の周面が、帯電ローラ３０の周面と同方向に回転するようになっている。但し、ブラシ軸回転用駆動源の駆動力と、回転駆動力伝達ギヤ１１１及び上記伝達ギヤのギヤ比は、クリーニングブラシ１００が、感光体ドラム２０の回転速度に対して周速差を持って回転するように設定されている。
【００６２】
このような回転駆動機構１１０により、クリーニングブラシ１００は、回転駆動力伝達ギヤ１１１に伝達されるブラシ軸回転用駆動源からの駆動力でブラシ軸１０１周りに回転する。そして、感光体ドラム２０が回転すると、駆動ギヤ２１１及び回転駆動ギヤ１０３の噛み合いによりスラスト駆動機構１０４が回転し、スプリング１０６によりカム１０５に押圧されているブラシ軸１０１がカム１０５の面の高低に応じて押し返され、クリーニングブラシ１００が帯電ローラ３０に沿って、帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動する。
【００６３】
例えば、帯電ローラ３０として表面粗さRzが10μｍのものを使用し、クリーニングブラシ１００のブラシ毛１０２の材質はナイロン、単糸繊度2.3T（総繊度220T/96F）、密度60kF/inch２のものを使用し、さらに、帯電ローラ３０へブラシ毛１０２の食込み量は0.5mm、クリーニングブラシ１００のスラスト幅は2mmに設定する。スラスト周期は、クリーニングブラシ１００の１回転あたり１往復とする。かかる設定を実施例１とする。表１は、300,000枚印字耐久試験を行った場合の試験結果を示すものである。
【００６４】
実施例１では、耐久試験により、300,000枚印刷まで良好な画像を維持できることがわかる。
【００６５】
但し、実施例１の設定を、スラスト運動無しに変更して実験すると、120,000枚印字にて縦筋状のカブリが発生する（比較例１）。
【００６６】
また、実施例１の設定を、ブラシ毛１０２の単糸繊度を20T、配設密度を360kF／inch2に変更して実験すると、80,000枚印字にて全面カブリが発生する（比較例２）。
【００６７】
【表１】
【００６８】
このようなクリーニング装置１は、以下の効果を奏する。ブラシ毛１０２の単糸繊度を10T以下とし、ブラシ密度を300kF／inch2以下とすると、帯電ローラへのトナー外添剤の固着を防止する効果が高くなる一方、ブラシ毛が細くブラシ配設密度も小さくなるために、トナー外添剤を帯電ローラ表面から除去する作用が弱くなるが、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０の表面に摺動させつつ帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させることによって、帯電ローラ３０からのトナー外添剤の除去効果が高められ、上記トナー外添剤除去効果の弱まりを補うことができる。さらには、クリーニングブラシ１００を上記のように帯電ローラ３０の回転軸方向に往復移動させると、クリーニングブラシ１００の耐久性が不安となるが、クリーニングブラシ１００を帯電ローラ３０とは周速差を持たせて回転させることで、当該耐久性の不安を解消できる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、クリーニングブラシ１００の回転駆動機構１１０及びスラスト駆動機構１０４として図６に示す構成からなるものを示しているが、本発明に係るクリーニング装置１に備えられる回転駆動機構及びスラスト駆動機構は、他の構成からなるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】帯電ローラ周りの拡大説明図である。
【図３】帯電ローラの表面粗さ（Rz）と、かぶり濃度（FD）の関係を示す図である。
【図４】ブラシ毛の各単糸の繊度（T）と、感光体ドラムの表面電位Vo（V）の関係を示す図である。
【図５】ブラシ毛の各単糸の配設密度（kF／inch2）と、感光体ドラムの表面電位Vo（V）の関係を示す図である。
【図６】クリーニングブラシを備えるクリーニング装置の周囲構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ クリーニング装置
１０ プリンタ
１００ クリーニングブラシ
１０１ ブラシ軸
１０２ ブラシ毛
１０４ スラスト駆動機構
１０３ 回転駆動ギヤ
１０３１ 回転軸
１０５ カム
１０６ スプリング
１１０ 回転駆動機構
１１１ 回転駆動力伝達ギヤ
２０ 感光体ドラム
３０ 帯電ローラ
２１１ 駆動ギヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記帯電ローラの回転軸方向に延び、前記帯電ローラの表面に接触した状態で回転し、当該帯電ローラ表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニング部材と、
前記クリーニング部材を前記帯電ローラと周速差を持たせて回転させる回転駆動手段と、
前記クリーニング部材を、前記帯電ローラの表面に摺動させた状態で、前記帯電ローラの回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動手段とを備え、
前記クリーニング部材に設けられているブラシの単糸繊度が10T以下とされ、当該ブラシの密度が300kF／inch2以下とされているクリーニング装置。
【請求項２】
前記クリーニング部材は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下とされている帯電ローラに対して適用される請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記クリーニング部材と前記帯電ローラとが同電位とされている請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記クリーニング部材のブラシの毛足長さが、1.5mm以上とされている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記駆動手段による前記クリーニング部材の往復移動幅が1mm以上とされている請求項４に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
表面上に静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラと、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置とを備えた画像形成装置。
【請求項１】
感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラをクリーニングするクリーニング装置であって、
前記帯電ローラの回転軸方向に延び、前記帯電ローラの表面に接触した状態で回転し、当該帯電ローラ表面をブラッシングによりクリーニングするクリーニング部材と、
前記クリーニング部材を前記帯電ローラと周速差を持たせて回転させる回転駆動手段と、
前記クリーニング部材を、前記帯電ローラの表面に摺動させた状態で、前記帯電ローラの回転軸方向に往復移動させるスラスト駆動手段とを備え、
前記クリーニング部材に設けられているブラシの単糸繊度が10T以下とされ、当該ブラシの密度が300kF／inch2以下とされているクリーニング装置。
【請求項２】
前記クリーニング部材は、表面粗さRzが5μm以上20μm以下とされている帯電ローラに対して適用される請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記クリーニング部材と前記帯電ローラとが同電位とされている請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記クリーニング部材のブラシの毛足長さが、1.5mm以上とされている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記駆動手段による前記クリーニング部材の往復移動幅が1mm以上とされている請求項４に記載のクリーニング装置。
【請求項６】
表面上に静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体に接触した状態で回転して感光体表面を帯電させる帯電ローラと、
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のクリーニング装置とを備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１５５８４４（Ｐ２００７−１５５８４４Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４７２１６（Ｐ２００５−３４７２１６）
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月３０日（２００５．１１．３０）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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