画像形成装置
【課題】帯電部材の表面に付着した異物を長期間に亘って効果的に除去可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】マグネットローラ２０は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極（ここでは８極）を有しており、帯電ローラ３との間に所定の間隔を隔てて配置されている。マグネットローラ２０の表面には磁性キャリアとトナーから成る二成分現像剤が予め担持されている。そして、Ｎ極及びＳ極で形成される磁界によりマグネットローラ２０表面にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する磁気ブラシＭが形成される。マグネットローラ２０の回転により磁気ブラシＭが帯電ローラ３表面を摺擦すると、帯電ローラ３表面の異物が電気的に磁気ブラシＭに吸着される。
【解決手段】マグネットローラ２０は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極（ここでは８極）を有しており、帯電ローラ３との間に所定の間隔を隔てて配置されている。マグネットローラ２０の表面には磁性キャリアとトナーから成る二成分現像剤が予め担持されている。そして、Ｎ極及びＳ極で形成される磁界によりマグネットローラ２０表面にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する磁気ブラシＭが形成される。マグネットローラ２０の回転により磁気ブラシＭが帯電ローラ３表面を摺擦すると、帯電ローラ３表面の異物が電気的に磁気ブラシＭに吸着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に感光体表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材の清掃に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの表面を均一に帯電させる好適な手段としては、コロナ放電器を備えたコロナ帯電方式と、帯電ローラに代表される導電性の帯電部材を備えた接触帯電方式とがある。コロナ放電器はオゾン等のコロナ生成物が多く発生するので、オゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。そのため、近年ではコロナ帯電方式に代えて接触帯電方式が採用される傾向が認められる。この接触帯電方式は、特に直流電圧若しくは直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによりオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生を抑制可能である。
【０００３】
このような接触帯電方式を用いる場合、像担持体である感光体表面がトナーの成分や転写紙の紙粉等の異物で汚染されていると、これらの異物が帯電ローラ等の帯電部材の表面に移動し帯電不良を起こす原因となり、帯電不良による画像品質の低下が生じていた。かかる帯電ローラの汚染（異物の付着）を防止するため、従来、帯電ローラに対して、回転式若しくは固定式のブラシやスポンジ等のクリーニング部材を接触させることにより、帯電ローラの清掃が行われていた。
【０００４】
しかし、クリーニング部材を帯電ローラに当接させると、帯電ローラの円周方向に発生する縦スジ等の清掃ムラやクリーニング部材の劣化等が生じ、長期間に亘って清掃性能を十分に発揮できず、帯電不良を防止できないという問題があった。かかる問題に対処するため、例えば、特許文献１には、帯電ローラの軸方向にクリーニング部材を移動させることで帯電ローラの円周方向に縦スジを発生させずに帯電ローラ表面の付着物（外添剤）を直接清掃する方法が開示されている。また、特許文献１にはクリーニング部材を帯電ローラに対して接離等させる方法も提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、潜像担持体（像担持体）に静電的に付着させたトナーを接触帯電部材に接触通過させて接触帯電部材を清掃することにより、新たな構成部品を増設することなく、接触帯電部材に付着するトナーや外添剤を低減する方法が開示されている。また、特許文献２には、像担持体上のトナーが接触帯電部材に接触通過する間、接触帯電部材に交流電圧を重畳した直流電圧を印加することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４８７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６５６９号公報（段落［００４４］〜［００４５］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、クリーニング部材を用いて帯電ローラ表面の付着物（外添剤）を直接清掃するため、クリーニング部材の圧接力を強くすると帯電ローラ表面に付着した異物をさらに押し付けて強固に固着させるおそれがあり、かえって異物を十分に除去できないおそれがあった。また、クリーニング部材の変形によるクリーニング性能の低下を抑制するためにはクリーニング部材を帯電ローラに対して接離させる機構が必要となり、構成の複雑化やコストアップにも繋がるという問題点があった。
【０００８】
さらに、クリーニング時以外は帯電ローラとクリーニング部材とを離間させたとしても、クリーニング時における帯電ローラへの圧接により、ブラシ状のクリーニング部材を用いた場合は毛抜けや毛倒れが、スポンジやウレタンフォーム製のクリーニング部材を用いた場合は変形や汚染等が経時的に発生する。そのため、長期間に亘ってクリーニング性能を維持することが困難であり、結果として帯電ローラの長寿命化を達成することができなかった。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、帯電ローラに交流電圧を重畳した直流電圧（帯電バイアス）を印加しながら像担持体表面のトナーを帯電ローラに接触させているため、像担持体表面のトナーの帯電量が増加してトナーと像担持体表面との間に静電気力が生じたり、帯電ローラと像担持体との間にトナーが帯電ローラから像担持体へと移動する方向の電位差が生じたりするおそれがあった。
【００１０】
かかる場合、像担持体表面のトナーが帯電ローラ表面に付着し難くなるため、像担持体表面のトナーを帯電ローラ表面に接触させても、帯電ローラ表面の全周にわたって軸方向に略均一に付着させることは困難となる。そのため、帯電ローラ表面に対して該表面の異物を回収するために十分なトナーを付着させることができず、異物を十分に回収できないおそれがあった。
【００１１】
なお、感光体表面を非接触の状態で帯電させる場合においても、帯電部材と感光体とが近接している場合は、上述したような接触帯電方式と同様に帯電部材へ異物が付着するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、帯電部材の表面に付着した異物を長期間に亘って効果的に除去可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層を有し静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面に接触若しくは非接触状態で帯電バイアスを印加することで前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に磁気ブラシを接触させて前記帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材と、を備えた画像形成装置である。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電クリーニング部材は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成したものであり、前記マグネットローラは、前記帯電部材の表面に磁気ブラシが接触するように前記帯電部材に対し所定の間隔を隔てて回転することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材が前記像担持体に接触しながら回転する帯電ローラであり、前記マグネットローラは、前記帯電ローラとの対向面において前記帯電ローラに対しカウンタ方向に回転することを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、磁気ブラシを形成するトナーは、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、帯電部材に帯電クリーニング部材の磁気ブラシを接触させて帯電部材の表面を清掃することで、ブラシやスポンジ等により物理的に清掃する方法に比べて経時的な清掃能力の低下が生じず、物理的なクリーニングのように帯電ローラに異物を押し付けて強固に固着させるおそれもない。従って、帯電部材の汚染による帯電性能の低下及びそれに伴う画像品質の低下を長期間に亘って防止できるとともに、物理的なクリーニングに比べて帯電部材に対する負荷も低減されるため帯電部材の長寿命化にも有利となる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、帯電クリーニング部材を、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成し、マグネットローラの回転により帯電部材の表面に磁気ブラシのみが接触する構成とすることにより、簡単な構成で磁気ブラシを形成できる帯電クリーニング部材となる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、帯電部材を像担持体に接触しながら回転する帯電ローラとし、マグネットローラを帯電ローラとの対向面において帯電ローラに対しカウンタ方向に回転させることにより、単位時間当たりに帯電ローラ表面を通過する磁気ブラシ量が多くなるため、より効率的なクリーニングを行うことができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することにより、粒径が比較的大きいキャリアで帯電ローラ表面を摺擦して固着した異物を引き剥がし、粒径が比較的小さく表面積の大きいトナーでより多くの異物を吸着して取り込むことができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の画像形成装置において、磁気ブラシを形成するトナーとして、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性のトナーを用いることにより、磁気ブラシが主たる異物であるトナー外添剤を引き付ける力がより強くなり、磁気ブラシによるクリーニング性能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略断面図
【図２】本実施形態の画像形成装置に用いられる感光体ドラム周辺を示す概略拡大断面図
【図３】図２における帯電ローラ及び帯電クリーニング部材の拡大図
【図４】帯電ローラのクリーニング部材として図３に示したような帯電クリーニングローラを用いた場合（本発明）と、ファーブラシを用いた場合（比較例）とで、連続印字枚数と帯電ローラの体積抵抗のｌｏｇ値との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンタ）１００内には画像形成部Ｐが配設されている。この画像形成部Ｐは、帯電、露光、現像及び転写の各工程により所定の画像を形成する。
【００２５】
この画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）２が配設されており、感光体ドラム２上に形成されたトナー像が、シート（記録媒体）６上に転写され、さらに、定着ユニット７においてシート６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。駆動モータ（図示せず）により感光体ドラム２を図１において所定の回転方向（ここでは時計方向）に回転させながら、感光体ドラム２に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２６】
次に、画像形成部Ｐについて詳細に説明する。回転自在に配設された感光体ドラム２の周囲及び上方には、感光体ドラム２を帯電させる帯電ローラ（帯電部材）３と、感光体ドラム２に画像情報を露光して静電潜像を形成する露光ユニット４と、感光体ドラム２上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像ユニット５と、感光体ドラム２上のトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラ１７と、感光体ドラム２上に残留した現像剤（トナー）を回収するクリーニング装置９と、感光体ドラム２上の残留電荷を除去する除電器１０と、が設けられている。
【００２７】
先ず、帯電ローラ３によって感光体ドラム２の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、感光体ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット５は、感光体ドラム２と対向して配置された現像ローラ５ａを有し、現像ユニット５には磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤が所定量充填されている。この現像剤中のトナーは、現像バイアス電源２６（図２参照）によりトナーと同極性の現像バイアスが印加された現像ローラ５ａから感光体ドラム２表面に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。トナー像の形成によって現像ユニット５内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ１１から現像ユニット５にトナーが補給される。なお、帯電ローラ３の詳細については後述する。
【００２８】
トナー像が転写されるシート６は、シート６を収納する複数の給紙カセット１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１２ｄに収容されており、給紙ローラ１３、レジストローラ対１４を介して、トナー像が形成された感光体ドラム２に向けて搬送される。
【００２９】
このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、シート６の所定位置にトナー像が転写されるように感光体ドラム２上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム２の下部において、所定の転写バイアスが印加された転写ローラ１７で電界付与することにより、感光体ドラム２上のトナー像がシート６上に転写される。
【００３０】
トナー像が転写されたシート６は、定着ユニット７へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム２は、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーがクリーニング装置９により回収される。定着ユニット７に搬送されたシート６は、定着ローラ７ａにより加熱及び加圧されてトナー像がシート６の表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成されたシート６は、その後排出ローラ１８によって排出トレイ１９に排出される。
【００３１】
図２は、本実施形態の画像形成装置に用いられる感光体ドラム周辺の概略拡大断面図である。なお、図２において、直線矢印方向は、シート６の搬送方向を示す。図１と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。感光体ドラム２としては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラムを用いることができる。また、感光体ドラム２は、不図示の駆動ギアを介して駆動モータ（図示せず）と連結されることにより、画像形成時には図中時計方向に回転するようになっている。
【００３２】
感光体ドラム２の上方には、感光体ドラム２に接触して該ドラム表面を帯電する帯電ローラ３が配置されている。帯電ローラ３は、例えば、金属製のシャフト（芯金）３ａの周面に抵抗値１０5〜１０6Ω、表面粗さＲZ＝１０μｍのエピクロルヒドリンゴム等から成るゴム層（弾性層）を形成した導電性ゴムローラ等のソリッドタイプを好適に用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。その他、例えば、発泡ゴムローラにチューブを被せたスポンジタイプ等を用いることもできる。
【００３３】
帯電ローラ３は、装置本体に回転可能に支持されている。また、帯電ローラ３は、感光体ドラム２に所定のニップ圧で圧接されており、感光体ドラム２に従動して回転するようになっている。また、画像形成時、帯電ローラ３には正極性の帯電バイアスが印加されるようになっている。
【００３４】
具体的には、帯電ローラ３の芯金３ａは、帯電バイアス電源２５と電気的に接続され、帯電バイアス電源２５から帯電ローラ３に対して交流電圧を重畳した直流電圧から成る帯電バイアスが印加される。かかる帯電バイアスの印加によって帯電ローラ３のゴム層の抵抗に応じて流れる電流により、感光体ドラム２表面を帯電することができる。なお、帯電バイアス電源２５から帯電ローラ３に対して、直流電圧のみを印加することもできる。
【００３５】
また、転写ローラ１７の芯金１７ａは、転写バイアス電源２７と電気的に接続され、画像形成時、転写バイアス電源２７から転写ローラ１７に対してトナーとは逆極性である負極性の転写バイアスが印加されるようになっている。
【００３６】
クリーニング装置９には、感光体ドラム２表面の残留トナーを除去するためのクリーニングブレード２２と、感光体ドラム２表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム２表面を摺擦して研磨するクリーニングローラ２３と、トナー排出手段としての回収スクリュー２４と、が設けられている。クリーニングブレード２２は、感光体ドラム２の表面に、該ドラムの回転方向（図２の時計方向）に対しカウンタとなるよう当接している。クリーニングブレード２２の厚みは、装置構成等に応じて例えば１．２ｍｍとすることができる。
【００３７】
感光体ドラム２表面の残留トナーや外添剤は、クリーニングブレード２２により除去され、クリーニングローラ２３及び回収スクリュー２４によってトナー排出口（図示せず）からクリーニング装置９の外部に排出される。なお、図示しないが、クリーニング装置９には、クリーニングローラ２３表面のトナーを所定の層厚とするためのスクレーパや、クリーニング装置９内の廃トナーを外部に漏らさないためのウレタンシール等も設けられている。
【００３８】
ところで、クリーニング装置９を設けることによって、上記の通り残留トナーやシリカ、酸化チタン等のトナー外添剤、用紙の填料等は、その大部分がクリーニングブレード２２及びクリーニングローラ２３により除去されるが、除去されずにクリーニングブレード２２を摺り抜けるトナーや外添剤等の異物も存在する。クリーニングブレード２２を摺り抜け、感光体ドラム２表面に付着したまま感光体ドラム２の回転方向下流側に移動する異物のうち、トナーと逆極性を帯びているものは、帯電バイアスにより帯電ローラ３表面に付着する。
【００３９】
帯電ローラ３表面に異物が付着すると、付着した部分は帯電ローラ３表面の抵抗が他の部分とは異なるため、帯電ローラ３表面の電位にムラが発生して感光体ドラム２表面の帯電不良が生じるおそれがある。そして、感光体ドラム２表面に帯電不良が生じると画像上に黒点等となって出現する画像不良が発生するおそれがある。そこで本発明では、帯電ローラ３の上方に磁気ブラシによって帯電ローラ３表面の異物を除去するマグネットローラ２０が配置されている。
【００４０】
次に、マグネットローラ２０の構成について説明する。図３は、図２における帯電ローラ３及びマグネットローラ２０周辺の拡大図である。図３に示すように、マグネットローラ２０は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極（ここでは８極）を有しており、帯電ローラ３の長手方向（図３の紙面表裏方向）略全域に沿って、帯電ローラ３との間に所定の間隔を隔てて配置されている。マグネットローラ２０は、帯電ローラ３の回転方向（図３の反時計方向）と同方向、即ち帯電ローラ３の対向面に対しカウンタ方向に回転する。
【００４１】
マグネットローラ２０の表面には磁性キャリアとトナーから成る二成分現像剤（クリーニング剤）が予め担持されている。そして、Ｎ極及びＳ極で形成される磁界によりマグネットローラ２０表面にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する磁気ブラシＭが形成される。図３に示すように、磁気ブラシＭは各磁極付近で山状に突出し、磁極間においては隣接する異極性の磁極により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により谷状に凹んでいる。
【００４２】
マグネットローラ２０の表面から磁気ブラシＭの先端までの高さは、マグネットローラ２０を構成する各磁極の磁力や、マグネットローラ２０に担持される二成分現像剤の量によって決まる。また、帯電ローラ３とマグネットローラ２０との間隔は、磁気ブラシＭが帯電ローラ３の表面を摺擦可能な寸法に設定される。
【００４３】
マグネットローラ２０が回転すると、磁気ブラシＭは帯電ローラ３表面を摺擦しながらマグネットローラ２０と共に移動する。上述したように、帯電ローラ３の表面に付着しているトナー外添剤や用紙の填料等の異物はトナーと逆極性の電荷を帯びているものが多い。そのため、帯電ローラ３表面に磁気ブラシＭが接触すると、帯電ローラ３表面の異物が電気的に磁気ブラシＭに吸着される。これにより、トナー外添剤や用紙の填料等の異物が帯電ローラ３表面からマグネットローラ２０に回収される。
【００４４】
このようなマグネットローラ２０を設けることにより、帯電ローラ３表面に付着した異物を磁気ブラシによって効果的に除去することができる。磁気ブラシはブラシ状、スポンジ状のクリーニング部材のように使用による変形や破損がない。また、磁気ブラシを形成するクリーニング剤は磁性キャリアとトナーから構成される微粒子であるため表面積が大きく、異物の回収許容量が大きい。そのため、マグネットローラ２０を用いた磁気ブラシによるクリーニングはクリーニング性能が経時的に低下しない。
【００４５】
また、帯電ローラ３表面にクリーニング部材を圧接させて異物を物理的に除去する方法では、クリーニング部材の圧接力を強めると逆に外添剤等の異物を帯電ローラ３に押し付けてしまい、かえって異物の付着力が高まるおそれがあるが、本発明のように磁気ブラシで摺擦する方法ではそのような心配もない。さらに、本発明の方法では物理的なクリーニングに比べて帯電ローラ３に対する負荷も低減されるため、帯電ローラ３の長寿命化にも有利となる。従って、帯電ローラ３の汚染による帯電性能の低下及びそれに伴う画像品質の低下を長期間に亘って効果的に防止することができる。
【００４６】
また、マグネットローラ２０を帯電ローラ３の対向面に対しカウンタ方向に回転させることにより、単位時間当たりに帯電ローラ３表面を通過する磁気ブラシ量が多くなるため、より効率的なクリーニングを行うことができる。
【００４７】
なお、マグネットローラ２０表面に磁気ブラシＭを形成するクリーニング剤は、帯電ローラ３表面の異物を回収可能であれば特に限定されず、クリーニング剤として磁性キャリアのみを用いることもできる。しかし、一般的にキャリアの粒径はトナーに比べて大きいため、帯電ローラ表面の摺擦力は大きい反面、トナー外添剤等の異物を取り込む能力は低い。そのため、粒径の比較的大きいキャリアで帯電ローラ表面を摺擦して固着した異物を引き剥がし、粒径の比較的小さいトナーで異物を取り込むことのできる二成分現像剤を用いることが好ましい。その他、磁性一成分現像剤（磁性トナー）を用いることもできる。
【００４８】
特に、画像形成用のトナーに含まれるトナー外添剤と逆極性のトナーをクリーニング剤として用いた場合、トナー外添剤を引き付ける力がより強くなり、磁気ブラシによるクリーニング性能を一層向上させることができる。例えば、トナー外添剤として正帯電性のシリカを用いる場合はクリーニング剤として負帯電性のトナーを用いれば良い。
【００４９】
その他、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記した感光体ドラム２や帯電ローラ３の材質や外径、線速等は、特に限定されるものではなく、装置構成等に応じて適宜設定することができる。また、上記実施形態では、正帯電トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置を例に挙げて説明したが、負帯電トナーを用いる画像形成装置に適用することもできる。
【００５０】
また、マグネットローラ２０の構成も、表面に磁気ブラシを形成可能であれば上記実施形態に限定されず、例えばＮ極及びＳ極が周方向に交互に配置された図３のようなマグネットローラの外側にスリーブを設け、マグネットローラを固定してスリーブのみを回転させる構成としても良い。
【００５１】
また、上記実施形態において、帯電ローラ３は、感光体ドラム２の表面に接触した状態で感光体ドラム２の表面を帯電させるように構成されているが、帯電ローラ３が感光体ドラム２の表面に近接して配置され、非接触の状態で帯電させるように構成される実施形態においても、実質的に同じ作用により実質的に同じ効果を奏することができる。
【００５２】
また本発明は、デジタル複合機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはモノクロ及びカラープリンタ、ファクシミリ等、種々の画像形成装置に適用可能である。
【実施例】
【００５３】
図１に示すような試験機を用い、帯電ローラ３のクリーニング手段として図３に示したようなマグネットローラ２０を用いた場合（本発明）と、従来のファーブラシを用いた場合（比較例）とで、連続印字後の帯電ローラ表面の汚染を比較した。
【００５４】
試験機の条件としては、直径３０ｍｍのアモルファスシリコン感光体ドラムを用い、感光体ドラムの周速を２３０ｍｍ／ｓｅｃとし、ドラム表面電位は白地部電位（Ｖ０）を３００Ｖ、画像部電位（ＶＬ）を２０Ｖとした。また、現像ローラの周速を３４５ｍｍ／ｓｅｃとし、２０Ｖの直流バイアスにＶｐｐ＝１．５ｋＶ、周波数４．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝４０％の矩形波の交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加した。
【００５５】
現像剤としては、粉砕法により製造された平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと平均粒径４５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１２重量％とした。
【００５６】
帯電ローラは、直径８ｍｍの芯金に外径１２ｍｍのエピクロルヒドリンゴム製の弾性層を設けたものを用い、感光体ドラムに従動回転させた。そして、４５０Ｖの直流バイアスにＶｐｐ＝１．２ｋＶ、周波数２．０ｋＨｚの正弦波の交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加した。
【００５７】
本発明に用いたマグネットローラは、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に８極配置された直径１２ｍｍの円柱状のマグネットであり、帯電ローラに近接するように配置した。Ｎ極及びＳ極の磁力は共に６００ｍＴとし、マグネットローラは帯電ローラと同一周速で帯電ローラの対向面に対しカウンタ方向に回転させた。また、帯電クリーニングローラと帯電ローラとの間隔を３００μｍとし、クリーニング剤としてＴ／Ｃが１２％である二成分現像剤を１２ｇ担持させた。
【００５８】
比較例に用いたファーブラシは、太さ２デニールの導電性ナイロン製フィラメントを４０，０００本／ｃｍ2のフィラメント密度で外径１１．５ｍｍのローラ状に形成したものであり、ブラシ抵抗値は１．０×１０7Ωであった。また、ファーブラシの周速を２７６ｍｍ／ｓｅｃ（感光体に対し１．２倍）とした。
【００５９】
帯電ローラ表面の汚染の評価方法としては、帯電ローラ表面の汚染と帯電ローラの体積抵抗とが相関することを用いて、印字率５％のテスト画像を連続して印字し、所定枚数毎に帯電ローラの体積抵抗を測定した。評価結果を図４に示す。
【００６０】
図４から明らかなように、帯電クリーニングローラを用いて磁気ブラシでクリーニングする本発明（□のデータ系列で表示）では、連続印字開始時に５．７であった体積抵抗値の対数（ｌｏｇΩ）が５０万枚印字後においても６．０を超えず、帯電ローラが汚染されていないことが認められた。これに対し、ファーブラシを用いてクリーニングする比較例（◇のデータ系列で表示）では、１０万枚を超えたあたりから体積抵抗が徐々に上昇し始め、５０万枚印字後の体積抵抗値の対数（ｌｏｇΩ）が６．９まで上昇し、帯電ローラの汚染が認められた。
【００６１】
以上の結果より、磁気ブラシを用いて帯電ローラ表面をクリーニンする本発明では、ファーブラシを用いるクリーニングに比べて長期間に亘って帯電ローラの汚染による体積抵抗の上昇を抑制できることが確認された。
【００６２】
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、像担持体に対し接触若しくは近接して配置された帯電部材を用いて像担持体表面を帯電させる方式の画像形成装置に利用可能であり、帯電部材に磁気ブラシを接触させて帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材を設けたものである。
【００６４】
これにより、帯電部材に付着した異物が磁気ブラシによって確実に回収され、帯電部材の汚れによる帯電ムラやそれに起因する画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できるとともに、経時的にクリーニング性能が低下しないため、長期間に亘って安定した画像品質を維持可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
２ 感光体ドラム（像担持体）
３ 帯電ローラ（帯電部材）
４ 露光ユニット
５ 現像ユニット
６ シート
７ 定着ユニット
９ クリーニング装置
１７ 転写ローラ
２０ マグネットローラ（帯電クリーニング部材）
２５ 帯電バイアス電源
２６ 現像バイアス電源
２７ 転写バイアス電源
１００ プリンタ
Ｍ 磁気ブラシ
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真法を用いた画像形成装置に関するものであり、特に感光体表面を接触若しくは非接触の状態で帯電させる帯電部材の清掃に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの表面を均一に帯電させる好適な手段としては、コロナ放電器を備えたコロナ帯電方式と、帯電ローラに代表される導電性の帯電部材を備えた接触帯電方式とがある。コロナ放電器はオゾン等のコロナ生成物が多く発生するので、オゾンにより空気中の成分が分解され、ＮＯｘやＳＯｘ等のイオン生成物が生成される。そのため、近年ではコロナ帯電方式に代えて接触帯電方式が採用される傾向が認められる。この接触帯電方式は、特に直流電圧若しくは直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加することによりオゾン、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の発生を抑制可能である。
【０００３】
このような接触帯電方式を用いる場合、像担持体である感光体表面がトナーの成分や転写紙の紙粉等の異物で汚染されていると、これらの異物が帯電ローラ等の帯電部材の表面に移動し帯電不良を起こす原因となり、帯電不良による画像品質の低下が生じていた。かかる帯電ローラの汚染（異物の付着）を防止するため、従来、帯電ローラに対して、回転式若しくは固定式のブラシやスポンジ等のクリーニング部材を接触させることにより、帯電ローラの清掃が行われていた。
【０００４】
しかし、クリーニング部材を帯電ローラに当接させると、帯電ローラの円周方向に発生する縦スジ等の清掃ムラやクリーニング部材の劣化等が生じ、長期間に亘って清掃性能を十分に発揮できず、帯電不良を防止できないという問題があった。かかる問題に対処するため、例えば、特許文献１には、帯電ローラの軸方向にクリーニング部材を移動させることで帯電ローラの円周方向に縦スジを発生させずに帯電ローラ表面の付着物（外添剤）を直接清掃する方法が開示されている。また、特許文献１にはクリーニング部材を帯電ローラに対して接離等させる方法も提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、潜像担持体（像担持体）に静電的に付着させたトナーを接触帯電部材に接触通過させて接触帯電部材を清掃することにより、新たな構成部品を増設することなく、接触帯電部材に付着するトナーや外添剤を低減する方法が開示されている。また、特許文献２には、像担持体上のトナーが接触帯電部材に接触通過する間、接触帯電部材に交流電圧を重畳した直流電圧を印加することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４８７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６５６９号公報（段落［００４４］〜［００４５］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、クリーニング部材を用いて帯電ローラ表面の付着物（外添剤）を直接清掃するため、クリーニング部材の圧接力を強くすると帯電ローラ表面に付着した異物をさらに押し付けて強固に固着させるおそれがあり、かえって異物を十分に除去できないおそれがあった。また、クリーニング部材の変形によるクリーニング性能の低下を抑制するためにはクリーニング部材を帯電ローラに対して接離させる機構が必要となり、構成の複雑化やコストアップにも繋がるという問題点があった。
【０００８】
さらに、クリーニング時以外は帯電ローラとクリーニング部材とを離間させたとしても、クリーニング時における帯電ローラへの圧接により、ブラシ状のクリーニング部材を用いた場合は毛抜けや毛倒れが、スポンジやウレタンフォーム製のクリーニング部材を用いた場合は変形や汚染等が経時的に発生する。そのため、長期間に亘ってクリーニング性能を維持することが困難であり、結果として帯電ローラの長寿命化を達成することができなかった。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、帯電ローラに交流電圧を重畳した直流電圧（帯電バイアス）を印加しながら像担持体表面のトナーを帯電ローラに接触させているため、像担持体表面のトナーの帯電量が増加してトナーと像担持体表面との間に静電気力が生じたり、帯電ローラと像担持体との間にトナーが帯電ローラから像担持体へと移動する方向の電位差が生じたりするおそれがあった。
【００１０】
かかる場合、像担持体表面のトナーが帯電ローラ表面に付着し難くなるため、像担持体表面のトナーを帯電ローラ表面に接触させても、帯電ローラ表面の全周にわたって軸方向に略均一に付着させることは困難となる。そのため、帯電ローラ表面に対して該表面の異物を回収するために十分なトナーを付着させることができず、異物を十分に回収できないおそれがあった。
【００１１】
なお、感光体表面を非接触の状態で帯電させる場合においても、帯電部材と感光体とが近接している場合は、上述したような接触帯電方式と同様に帯電部材へ異物が付着するという問題が生じる。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑み、帯電部材の表面に付着した異物を長期間に亘って効果的に除去可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、表面に感光層を有し静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体の表面に接触若しくは非接触状態で帯電バイアスを印加することで前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に磁気ブラシを接触させて前記帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材と、を備えた画像形成装置である。
【００１４】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電クリーニング部材は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成したものであり、前記マグネットローラは、前記帯電部材の表面に磁気ブラシが接触するように前記帯電部材に対し所定の間隔を隔てて回転することを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電部材が前記像担持体に接触しながら回転する帯電ローラであり、前記マグネットローラは、前記帯電ローラとの対向面において前記帯電ローラに対しカウンタ方向に回転することを特徴としている。
【００１６】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、磁気ブラシを形成するトナーは、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の構成によれば、帯電部材に帯電クリーニング部材の磁気ブラシを接触させて帯電部材の表面を清掃することで、ブラシやスポンジ等により物理的に清掃する方法に比べて経時的な清掃能力の低下が生じず、物理的なクリーニングのように帯電ローラに異物を押し付けて強固に固着させるおそれもない。従って、帯電部材の汚染による帯電性能の低下及びそれに伴う画像品質の低下を長期間に亘って防止できるとともに、物理的なクリーニングに比べて帯電部材に対する負荷も低減されるため帯電部材の長寿命化にも有利となる。
【００１９】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の画像形成装置において、帯電クリーニング部材を、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成し、マグネットローラの回転により帯電部材の表面に磁気ブラシのみが接触する構成とすることにより、簡単な構成で磁気ブラシを形成できる帯電クリーニング部材となる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の画像形成装置において、帯電部材を像担持体に接触しながら回転する帯電ローラとし、マグネットローラを帯電ローラとの対向面において帯電ローラに対しカウンタ方向に回転させることにより、単位時間当たりに帯電ローラ表面を通過する磁気ブラシ量が多くなるため、より効率的なクリーニングを行うことができる。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することにより、粒径が比較的大きいキャリアで帯電ローラ表面を摺擦して固着した異物を引き剥がし、粒径が比較的小さく表面積の大きいトナーでより多くの異物を吸着して取り込むことができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第４の構成の画像形成装置において、磁気ブラシを形成するトナーとして、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性のトナーを用いることにより、磁気ブラシが主たる異物であるトナー外添剤を引き付ける力がより強くなり、磁気ブラシによるクリーニング性能を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略断面図
【図２】本実施形態の画像形成装置に用いられる感光体ドラム周辺を示す概略拡大断面図
【図３】図２における帯電ローラ及び帯電クリーニング部材の拡大図
【図４】帯電ローラのクリーニング部材として図３に示したような帯電クリーニングローラを用いた場合（本発明）と、ファーブラシを用いた場合（比較例）とで、連続印字枚数と帯電ローラの体積抵抗のｌｏｇ値との関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置（ここではモノクロプリンタ）１００内には画像形成部Ｐが配設されている。この画像形成部Ｐは、帯電、露光、現像及び転写の各工程により所定の画像を形成する。
【００２５】
この画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム（像担持体）２が配設されており、感光体ドラム２上に形成されたトナー像が、シート（記録媒体）６上に転写され、さらに、定着ユニット７においてシート６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。駆動モータ（図示せず）により感光体ドラム２を図１において所定の回転方向（ここでは時計方向）に回転させながら、感光体ドラム２に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２６】
次に、画像形成部Ｐについて詳細に説明する。回転自在に配設された感光体ドラム２の周囲及び上方には、感光体ドラム２を帯電させる帯電ローラ（帯電部材）３と、感光体ドラム２に画像情報を露光して静電潜像を形成する露光ユニット４と、感光体ドラム２上の静電潜像を現像してトナー像を形成する現像ユニット５と、感光体ドラム２上のトナー像を記録媒体上に転写する転写ローラ１７と、感光体ドラム２上に残留した現像剤（トナー）を回収するクリーニング装置９と、感光体ドラム２上の残留電荷を除去する除電器１０と、が設けられている。
【００２７】
先ず、帯電ローラ３によって感光体ドラム２の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、感光体ドラム２上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット５は、感光体ドラム２と対向して配置された現像ローラ５ａを有し、現像ユニット５には磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤が所定量充填されている。この現像剤中のトナーは、現像バイアス電源２６（図２参照）によりトナーと同極性の現像バイアスが印加された現像ローラ５ａから感光体ドラム２表面に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。トナー像の形成によって現像ユニット５内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ１１から現像ユニット５にトナーが補給される。なお、帯電ローラ３の詳細については後述する。
【００２８】
トナー像が転写されるシート６は、シート６を収納する複数の給紙カセット１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１２ｄに収容されており、給紙ローラ１３、レジストローラ対１４を介して、トナー像が形成された感光体ドラム２に向けて搬送される。
【００２９】
このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、シート６の所定位置にトナー像が転写されるように感光体ドラム２上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム２の下部において、所定の転写バイアスが印加された転写ローラ１７で電界付与することにより、感光体ドラム２上のトナー像がシート６上に転写される。
【００３０】
トナー像が転写されたシート６は、定着ユニット７へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム２は、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーがクリーニング装置９により回収される。定着ユニット７に搬送されたシート６は、定着ローラ７ａにより加熱及び加圧されてトナー像がシート６の表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成されたシート６は、その後排出ローラ１８によって排出トレイ１９に排出される。
【００３１】
図２は、本実施形態の画像形成装置に用いられる感光体ドラム周辺の概略拡大断面図である。なお、図２において、直線矢印方向は、シート６の搬送方向を示す。図１と共通する部分には共通する符号を付して説明を省略する。感光体ドラム２としては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ドラムを用いることができる。また、感光体ドラム２は、不図示の駆動ギアを介して駆動モータ（図示せず）と連結されることにより、画像形成時には図中時計方向に回転するようになっている。
【００３２】
感光体ドラム２の上方には、感光体ドラム２に接触して該ドラム表面を帯電する帯電ローラ３が配置されている。帯電ローラ３は、例えば、金属製のシャフト（芯金）３ａの周面に抵抗値１０5〜１０6Ω、表面粗さＲZ＝１０μｍのエピクロルヒドリンゴム等から成るゴム層（弾性層）を形成した導電性ゴムローラ等のソリッドタイプを好適に用いることができるが、特にこれに限定されるものではない。その他、例えば、発泡ゴムローラにチューブを被せたスポンジタイプ等を用いることもできる。
【００３３】
帯電ローラ３は、装置本体に回転可能に支持されている。また、帯電ローラ３は、感光体ドラム２に所定のニップ圧で圧接されており、感光体ドラム２に従動して回転するようになっている。また、画像形成時、帯電ローラ３には正極性の帯電バイアスが印加されるようになっている。
【００３４】
具体的には、帯電ローラ３の芯金３ａは、帯電バイアス電源２５と電気的に接続され、帯電バイアス電源２５から帯電ローラ３に対して交流電圧を重畳した直流電圧から成る帯電バイアスが印加される。かかる帯電バイアスの印加によって帯電ローラ３のゴム層の抵抗に応じて流れる電流により、感光体ドラム２表面を帯電することができる。なお、帯電バイアス電源２５から帯電ローラ３に対して、直流電圧のみを印加することもできる。
【００３５】
また、転写ローラ１７の芯金１７ａは、転写バイアス電源２７と電気的に接続され、画像形成時、転写バイアス電源２７から転写ローラ１７に対してトナーとは逆極性である負極性の転写バイアスが印加されるようになっている。
【００３６】
クリーニング装置９には、感光体ドラム２表面の残留トナーを除去するためのクリーニングブレード２２と、感光体ドラム２表面の残留トナーを除去するとともに感光体ドラム２表面を摺擦して研磨するクリーニングローラ２３と、トナー排出手段としての回収スクリュー２４と、が設けられている。クリーニングブレード２２は、感光体ドラム２の表面に、該ドラムの回転方向（図２の時計方向）に対しカウンタとなるよう当接している。クリーニングブレード２２の厚みは、装置構成等に応じて例えば１．２ｍｍとすることができる。
【００３７】
感光体ドラム２表面の残留トナーや外添剤は、クリーニングブレード２２により除去され、クリーニングローラ２３及び回収スクリュー２４によってトナー排出口（図示せず）からクリーニング装置９の外部に排出される。なお、図示しないが、クリーニング装置９には、クリーニングローラ２３表面のトナーを所定の層厚とするためのスクレーパや、クリーニング装置９内の廃トナーを外部に漏らさないためのウレタンシール等も設けられている。
【００３８】
ところで、クリーニング装置９を設けることによって、上記の通り残留トナーやシリカ、酸化チタン等のトナー外添剤、用紙の填料等は、その大部分がクリーニングブレード２２及びクリーニングローラ２３により除去されるが、除去されずにクリーニングブレード２２を摺り抜けるトナーや外添剤等の異物も存在する。クリーニングブレード２２を摺り抜け、感光体ドラム２表面に付着したまま感光体ドラム２の回転方向下流側に移動する異物のうち、トナーと逆極性を帯びているものは、帯電バイアスにより帯電ローラ３表面に付着する。
【００３９】
帯電ローラ３表面に異物が付着すると、付着した部分は帯電ローラ３表面の抵抗が他の部分とは異なるため、帯電ローラ３表面の電位にムラが発生して感光体ドラム２表面の帯電不良が生じるおそれがある。そして、感光体ドラム２表面に帯電不良が生じると画像上に黒点等となって出現する画像不良が発生するおそれがある。そこで本発明では、帯電ローラ３の上方に磁気ブラシによって帯電ローラ３表面の異物を除去するマグネットローラ２０が配置されている。
【００４０】
次に、マグネットローラ２０の構成について説明する。図３は、図２における帯電ローラ３及びマグネットローラ２０周辺の拡大図である。図３に示すように、マグネットローラ２０は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極（ここでは８極）を有しており、帯電ローラ３の長手方向（図３の紙面表裏方向）略全域に沿って、帯電ローラ３との間に所定の間隔を隔てて配置されている。マグネットローラ２０は、帯電ローラ３の回転方向（図３の反時計方向）と同方向、即ち帯電ローラ３の対向面に対しカウンタ方向に回転する。
【００４１】
マグネットローラ２０の表面には磁性キャリアとトナーから成る二成分現像剤（クリーニング剤）が予め担持されている。そして、Ｎ極及びＳ極で形成される磁界によりマグネットローラ２０表面にトナー及びキャリアがブラシ状に起立する磁気ブラシＭが形成される。図３に示すように、磁気ブラシＭは各磁極付近で山状に突出し、磁極間においては隣接する異極性の磁極により発生する水平方向（ローラ周方向）の磁界により谷状に凹んでいる。
【００４２】
マグネットローラ２０の表面から磁気ブラシＭの先端までの高さは、マグネットローラ２０を構成する各磁極の磁力や、マグネットローラ２０に担持される二成分現像剤の量によって決まる。また、帯電ローラ３とマグネットローラ２０との間隔は、磁気ブラシＭが帯電ローラ３の表面を摺擦可能な寸法に設定される。
【００４３】
マグネットローラ２０が回転すると、磁気ブラシＭは帯電ローラ３表面を摺擦しながらマグネットローラ２０と共に移動する。上述したように、帯電ローラ３の表面に付着しているトナー外添剤や用紙の填料等の異物はトナーと逆極性の電荷を帯びているものが多い。そのため、帯電ローラ３表面に磁気ブラシＭが接触すると、帯電ローラ３表面の異物が電気的に磁気ブラシＭに吸着される。これにより、トナー外添剤や用紙の填料等の異物が帯電ローラ３表面からマグネットローラ２０に回収される。
【００４４】
このようなマグネットローラ２０を設けることにより、帯電ローラ３表面に付着した異物を磁気ブラシによって効果的に除去することができる。磁気ブラシはブラシ状、スポンジ状のクリーニング部材のように使用による変形や破損がない。また、磁気ブラシを形成するクリーニング剤は磁性キャリアとトナーから構成される微粒子であるため表面積が大きく、異物の回収許容量が大きい。そのため、マグネットローラ２０を用いた磁気ブラシによるクリーニングはクリーニング性能が経時的に低下しない。
【００４５】
また、帯電ローラ３表面にクリーニング部材を圧接させて異物を物理的に除去する方法では、クリーニング部材の圧接力を強めると逆に外添剤等の異物を帯電ローラ３に押し付けてしまい、かえって異物の付着力が高まるおそれがあるが、本発明のように磁気ブラシで摺擦する方法ではそのような心配もない。さらに、本発明の方法では物理的なクリーニングに比べて帯電ローラ３に対する負荷も低減されるため、帯電ローラ３の長寿命化にも有利となる。従って、帯電ローラ３の汚染による帯電性能の低下及びそれに伴う画像品質の低下を長期間に亘って効果的に防止することができる。
【００４６】
また、マグネットローラ２０を帯電ローラ３の対向面に対しカウンタ方向に回転させることにより、単位時間当たりに帯電ローラ３表面を通過する磁気ブラシ量が多くなるため、より効率的なクリーニングを行うことができる。
【００４７】
なお、マグネットローラ２０表面に磁気ブラシＭを形成するクリーニング剤は、帯電ローラ３表面の異物を回収可能であれば特に限定されず、クリーニング剤として磁性キャリアのみを用いることもできる。しかし、一般的にキャリアの粒径はトナーに比べて大きいため、帯電ローラ表面の摺擦力は大きい反面、トナー外添剤等の異物を取り込む能力は低い。そのため、粒径の比較的大きいキャリアで帯電ローラ表面を摺擦して固着した異物を引き剥がし、粒径の比較的小さいトナーで異物を取り込むことのできる二成分現像剤を用いることが好ましい。その他、磁性一成分現像剤（磁性トナー）を用いることもできる。
【００４８】
特に、画像形成用のトナーに含まれるトナー外添剤と逆極性のトナーをクリーニング剤として用いた場合、トナー外添剤を引き付ける力がより強くなり、磁気ブラシによるクリーニング性能を一層向上させることができる。例えば、トナー外添剤として正帯電性のシリカを用いる場合はクリーニング剤として負帯電性のトナーを用いれば良い。
【００４９】
その他、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記した感光体ドラム２や帯電ローラ３の材質や外径、線速等は、特に限定されるものではなく、装置構成等に応じて適宜設定することができる。また、上記実施形態では、正帯電トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置を例に挙げて説明したが、負帯電トナーを用いる画像形成装置に適用することもできる。
【００５０】
また、マグネットローラ２０の構成も、表面に磁気ブラシを形成可能であれば上記実施形態に限定されず、例えばＮ極及びＳ極が周方向に交互に配置された図３のようなマグネットローラの外側にスリーブを設け、マグネットローラを固定してスリーブのみを回転させる構成としても良い。
【００５１】
また、上記実施形態において、帯電ローラ３は、感光体ドラム２の表面に接触した状態で感光体ドラム２の表面を帯電させるように構成されているが、帯電ローラ３が感光体ドラム２の表面に近接して配置され、非接触の状態で帯電させるように構成される実施形態においても、実質的に同じ作用により実質的に同じ効果を奏することができる。
【００５２】
また本発明は、デジタル複合機やタンデム式のカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機等の複写機、或いはモノクロ及びカラープリンタ、ファクシミリ等、種々の画像形成装置に適用可能である。
【実施例】
【００５３】
図１に示すような試験機を用い、帯電ローラ３のクリーニング手段として図３に示したようなマグネットローラ２０を用いた場合（本発明）と、従来のファーブラシを用いた場合（比較例）とで、連続印字後の帯電ローラ表面の汚染を比較した。
【００５４】
試験機の条件としては、直径３０ｍｍのアモルファスシリコン感光体ドラムを用い、感光体ドラムの周速を２３０ｍｍ／ｓｅｃとし、ドラム表面電位は白地部電位（Ｖ０）を３００Ｖ、画像部電位（ＶＬ）を２０Ｖとした。また、現像ローラの周速を３４５ｍｍ／ｓｅｃとし、２０Ｖの直流バイアスにＶｐｐ＝１．５ｋＶ、周波数４．０ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ＝４０％の矩形波の交流バイアスを重畳した現像バイアスを印加した。
【００５５】
現像剤としては、粉砕法により製造された平均粒径６．８μｍの正帯電トナーと平均粒径４５μｍのコーティングフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、キャリアに対するトナーの混合比率（Ｔ／Ｃ）を１２重量％とした。
【００５６】
帯電ローラは、直径８ｍｍの芯金に外径１２ｍｍのエピクロルヒドリンゴム製の弾性層を設けたものを用い、感光体ドラムに従動回転させた。そして、４５０Ｖの直流バイアスにＶｐｐ＝１．２ｋＶ、周波数２．０ｋＨｚの正弦波の交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加した。
【００５７】
本発明に用いたマグネットローラは、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に８極配置された直径１２ｍｍの円柱状のマグネットであり、帯電ローラに近接するように配置した。Ｎ極及びＳ極の磁力は共に６００ｍＴとし、マグネットローラは帯電ローラと同一周速で帯電ローラの対向面に対しカウンタ方向に回転させた。また、帯電クリーニングローラと帯電ローラとの間隔を３００μｍとし、クリーニング剤としてＴ／Ｃが１２％である二成分現像剤を１２ｇ担持させた。
【００５８】
比較例に用いたファーブラシは、太さ２デニールの導電性ナイロン製フィラメントを４０，０００本／ｃｍ2のフィラメント密度で外径１１．５ｍｍのローラ状に形成したものであり、ブラシ抵抗値は１．０×１０7Ωであった。また、ファーブラシの周速を２７６ｍｍ／ｓｅｃ（感光体に対し１．２倍）とした。
【００５９】
帯電ローラ表面の汚染の評価方法としては、帯電ローラ表面の汚染と帯電ローラの体積抵抗とが相関することを用いて、印字率５％のテスト画像を連続して印字し、所定枚数毎に帯電ローラの体積抵抗を測定した。評価結果を図４に示す。
【００６０】
図４から明らかなように、帯電クリーニングローラを用いて磁気ブラシでクリーニングする本発明（□のデータ系列で表示）では、連続印字開始時に５．７であった体積抵抗値の対数（ｌｏｇΩ）が５０万枚印字後においても６．０を超えず、帯電ローラが汚染されていないことが認められた。これに対し、ファーブラシを用いてクリーニングする比較例（◇のデータ系列で表示）では、１０万枚を超えたあたりから体積抵抗が徐々に上昇し始め、５０万枚印字後の体積抵抗値の対数（ｌｏｇΩ）が６．９まで上昇し、帯電ローラの汚染が認められた。
【００６１】
以上の結果より、磁気ブラシを用いて帯電ローラ表面をクリーニンする本発明では、ファーブラシを用いるクリーニングに比べて長期間に亘って帯電ローラの汚染による体積抵抗の上昇を抑制できることが確認された。
【００６２】
なお、上記実施例は本発明の一構成例にすぎず、ドラム表面電位や現像ローラ及び磁気ローラへの電圧印加条件等は装置の仕様や使用環境に応じて適宜設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、像担持体に対し接触若しくは近接して配置された帯電部材を用いて像担持体表面を帯電させる方式の画像形成装置に利用可能であり、帯電部材に磁気ブラシを接触させて帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材を設けたものである。
【００６４】
これにより、帯電部材に付着した異物が磁気ブラシによって確実に回収され、帯電部材の汚れによる帯電ムラやそれに起因する画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できるとともに、経時的にクリーニング性能が低下しないため、長期間に亘って安定した画像品質を維持可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６５】
２ 感光体ドラム（像担持体）
３ 帯電ローラ（帯電部材）
４ 露光ユニット
５ 現像ユニット
６ シート
７ 定着ユニット
９ クリーニング装置
１７ 転写ローラ
２０ マグネットローラ（帯電クリーニング部材）
２５ 帯電バイアス電源
２６ 現像バイアス電源
２７ 転写バイアス電源
１００ プリンタ
Ｍ 磁気ブラシ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に感光層を有し静電潜像が形成される像担持体と、
該像担持体の表面に接触若しくは非接触状態で帯電バイアスを印加することで前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に磁気ブラシを接触させて前記帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電クリーニング部材は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成したものであり、前記マグネットローラは、前記帯電部材の表面に磁気ブラシが接触するように前記帯電部材に対し所定の間隔を隔てて回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電部材が前記像担持体に接触しながら回転する帯電ローラであり、前記マグネットローラは、前記帯電ローラとの対向面において前記帯電ローラに対しカウンタ方向に回転することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
磁気ブラシを形成するトナーは、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項１】
表面に感光層を有し静電潜像が形成される像担持体と、
該像担持体の表面に接触若しくは非接触状態で帯電バイアスを印加することで前記像担持体の表面を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に磁気ブラシを接触させて前記帯電部材の表面を清掃する帯電クリーニング部材と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電クリーニング部材は、周方向にＮ極及びＳ極が交互に配置された複数の磁極を有するマグネットローラの表面に磁気ブラシを形成したものであり、前記マグネットローラは、前記帯電部材の表面に磁気ブラシが接触するように前記帯電部材に対し所定の間隔を隔てて回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電部材が前記像担持体に接触しながら回転する帯電ローラであり、前記マグネットローラは、前記帯電ローラとの対向面において前記帯電ローラに対しカウンタ方向に回転することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電クリーニング部材は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いて磁気ブラシを形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
磁気ブラシを形成するトナーは、画像形成に用いられるトナーに含まれる外添剤と逆極性であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２３２５９２（Ｐ２０１１−２３２５９２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３３７８（Ｐ２０１０−１０３３７８）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【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２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]