画像形成装置
【課題】摩擦帯電系列及び粒径の異なる二種類以上の外添剤を用いた現像剤でも帯電ローラ汚れを効率良く低減し、表面抵抗上昇を抑制して、帯電ローラの長寿命化を実現した画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ローラ１２と当接して回転するクリーニングブラシローラ１３の表面は、現像剤に含まれる第一の外添剤及び第二の外添剤より摩擦帯電系列において正極性側に位置している。制御手段は、少なくともクリーニングブラシローラ１３が帯電ローラ１２の一周をクリーニングする間、クリーニングブラシローラ１３と帯電ローラ１２とが第一の周速比となるように、また、少なくともクリーニングブラシローラ１３が帯電ローラ１２の一周をクリーニングする間、クリーニングブラシローラ１３と帯電ローラ１２とが第二の周速比となるように制御する。
【解決手段】帯電ローラ１２と当接して回転するクリーニングブラシローラ１３の表面は、現像剤に含まれる第一の外添剤及び第二の外添剤より摩擦帯電系列において正極性側に位置している。制御手段は、少なくともクリーニングブラシローラ１３が帯電ローラ１２の一周をクリーニングする間、クリーニングブラシローラ１３と帯電ローラ１２とが第一の周速比となるように、また、少なくともクリーニングブラシローラ１３が帯電ローラ１２の一周をクリーニングする間、クリーニングブラシローラ１３と帯電ローラ１２とが第二の周速比となるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式にて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置には種々の方式がある。この中でも、帯電ローラを使用する接触系の帯電方式では、転写残トナー中に含まれる外添剤等がクリーニングブレードをすり抜けて帯電ローラに付着することで、帯電ローラの表面抵抗が上昇してしまう。すると、帯電時に感光体を所定の電位に帯電させようとしても、当初の帯電電圧では所定の電位に帯電されなくなり、画像不良が生じてしまうことが問題となっている。これは、帯電ローラの寿命が長くなるほど致命的な問題となるため、帯電ローラの表面に外添剤等が付着することで帯電ローラの寿命低下を招いてしまう。
【０００３】
そこで、帯電ローラの表面抵抗上昇を抑制するために、帯電ローラ表面に付着した外添剤等をクリーニングするためのクリーニング部材を設ける構成が提案されている。この中でも、特許文献１では、クリーニング部材としてのクリーニングローラを帯電ローラに当接させ、このクリーニングローラを帯電ローラの周速よりも大きくなるよう駆動回転させる。これにより、常に安定して帯電ローラ表面をクリーニングすることができる。
【０００４】
ここで、クリーニングローラの材質として弾性体を用いることで帯電ローラの振れや真直度不良が生じても、クリーニングローラと帯電ローラ間に十分なニップを確保することができる。そのため、帯電ローラに対するクリーニングローラからのブレーキ作用により発生する微小振動を抑制し、安定して感光体を均一に帯電させることができる。そして、帯電ローラの回転を促進する方向にクリーニングローラを回転させるため、帯電ローラに対するブレーキ作用を生じさせたり、無用な付勢力を与えることなく安定してクリーニングすることが可能となる。このように、帯電ローラに付着した外添剤に対する清掃能力を向上させるためにクリーニングローラを設置することで、帯電ローラの表面抵抗上昇に伴う帯電電位低下による画像不良の発生を大きく抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２２７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１のように帯電ローラに対するクリーニングローラの周速比が常に一定である場合、特定の外添剤に対する清掃能力は高くなる。しかしながら、一般的に現像剤には粒径の異なる複数の外添剤が外添されており、クリーニングローラの材質を含めたこれらの摩擦帯電系列も異なっている。そのため、特定の周速だとクリーニングローラが帯電ローラと接触した際に帯電ローラからクリーニングローラに静電的に吸着される。また、クリーニングローラが帯電ローラから離間する際に除去される外添剤の種類や量が異なり、外添剤とクリーニングローラの摩擦帯電系列の位置関係や粒径によっては効率的に帯電ローラから外添剤を清掃することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、摩擦帯電系列及び粒径の異なる二種類以上の外添剤を用いた現像剤でも帯電ローラ汚れを効率良く低減し、表面抵抗上昇を抑制して、帯電ローラの長寿命化を実現した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
感光体と、
前記感光体と接触して帯電させる回転可能な帯電ローラと、
第一の外添剤と、前記第一の外添剤より粒径が小さい第二の外添剤とを含み、前記第一の外添剤は前記第二の外添剤よりも摩擦帯電系列において正極性側に位置している現像剤によって前記感光体上の静電像を現像する現像手段と、
前記帯電ローラと当接し、かつ、前記帯電ローラとの当接部にて同方向に回転してクリーニングする回転可能なクリーニングブラシローラであって、前記クリーニングブラシローラの表面は摩擦帯電系列において前記第一の外添剤及び前記第二の外添剤より正極性側に位置しているクリーニングブラシローラと、
前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラの回転速度を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電ローラの周速をＶ１、前記クリーニングブラシローラの周速をＶ２としたとき、前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、
周速比＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
であり、
前記制御手段は、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが第一の周速比となるように制御し、また、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが前記第一の周速比より小さい第二の周速比となるように制御することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、摩擦帯電系列及び粒径の異なる二種類以上の外添剤を用いた現像剤でも、帯電ローラに付着した各外添剤を除去するために、最適な周速比で帯電ローラを清掃することができる。これによって、帯電ローラ汚れを効率良く低減することができ、帯電ローラの表面抵抗上昇を効率的に抑制することができる。このため、本発明によれば、帯電ローラの長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１で使用した画像形成装置の概略断面構成を示す図である。
【図２】帯電ローラに対するブラシローラの周速比による帯電ローラ上のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の変化を示す図である。
【図３】実施例１で使用したブラシ繊維材質及び外添剤の摩擦帯電系列の関係を示す図である。
【図４】実施例１、２、３で使用した画像形成装置のブロック図を示す図である。
【図５】実施例１、２、３で使用した画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す図である。
【図６】実施例１、２、３で使用したタイミングチャートを示す図である。
【図７】図７（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例１の効果を示す図である。図７（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例１の効果を示す図である。
【図８】実施例２、３、４で使用した画像形成装置の概略断面構成を示す図である。
【図９】図９（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例２の効果を示す図である。図９（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例２の効果を示す図である。
【図１０】実施例３、４で使用した画像形成装置の感光体周りの概略断面構成を示す図である。
【図１１】帯電ローラとブラシローラのＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の和の推移を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例３の効果を示す図である。図１２（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例３の効果を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は絶対水分量によるＳｉ元素強度の推移を示す図である。図１３（ｂ）は絶対水分量によるＴｉ元素強度の推移を示す図である。
【図１４】実施例４で使用した画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例４の効果を示す図である。図１５（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例４の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１２】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置は、１成分現像方式の電子写真式画像形成装置である。図１を参照して、画像形成装置の構成及び動作を説明する。
【００１３】
（画像形成装置）
本実施例にて、画像形成装置は、矢印方向に回転自在に担持された像担持体としての電子写真感光体１１と、帯電手段としての接触帯電装置である帯電ローラ１２と、露光手段としての露光装置１４と、現像手段としての現像装置１５とを有している。
【００１４】
感光体１１は、帯電ローラ１２により一様に帯電され、露光装置１４によって像露光することにより感光体上に静電像を形成する。感光体１１上に形成した静電像は、現像手段である現像装置１５にて現像剤（トナー）を供給することにより、トナー像とされる。このトナー像は、転写手段としての転写ローラ１６によって紙等の転写材Ｐに転写される。次いで、転写材Ｐは、定着装置（図示せず）へと搬送され、転写されたトナー像を定着することで出力画像を得る。
【００１５】
以下に、本実施例における画像形成装置を構成する主要な構成部材について説明する。
【００１６】
（感光体）
感光体１１としては、ドラム型の感光体を備えている。本実施例における感光体１１は、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、感光層としてＯＰＣ（有機光半導体）を塗布し、硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として構成したものを用いた。
【００１７】
（帯電装置）
帯電装置１２は、外径１４ｍｍの帯電ローラとされ、帯電ローラ１２は、感光体１１の表面へと押圧されて接触している。帯電ローラ１２には、図示していない一次帯電バイアス電源から交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感光体１１を一様に帯電する。このように、交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧を用いることにより、効率よく帯電を行うことができる。
【００１８】
本実施例では、感光体１１の表面電位を−６００Ｖに一次帯電させるために、直流電圧として−６００Ｖ、交流電圧として周波数２０８０Ｈｚである１５００Ｖｐ−ｐの正弦波を印加した。
【００１９】
帯電ローラ１２は、導電性支持体（鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒）上にエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）から成る厚さ３ｍｍの弾性層を設けて構成される。弾性層を形成する弾性材料の中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加し、分散或いは発泡する。これにより、抵抗値を１０10Ω未満に調整して導電性を持たせている。
【００２０】
弾性層の具体的な弾性材料としては、例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、さらにはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等を用いることができる。
【００２１】
（クリーニング部材）
帯電ローラ１２との対向位置には、回転可能なクリーニング部材であるクリーニングブラシローラ（以下、単に「ブラシローラ」という。）１３が当接されている。ブラシローラ１３としては、横糸及び縦糸から成る平板状の基布に対してブラシを形成する繊維（パイル糸）をパイル織によってＷ字型に織り込んだパイル地にする。このパイル地を適当な大きさにカットしてスパイラル状に導電性支持体に巻きつけてローラ形状に仕上げる織物型のブラシローラを用いることができる。導電性ブラシの場合、基布のブラシ繊維とは逆の面に導電性のバックコートが施されていることがある。一方、絶縁性のブラシの場合もまた、ブラシ繊維の脱落防止のため、バックコートが形成される。
【００２２】
本実施例において、ブラシローラ１３は、直径８ｍｍの導電性支持体にブラシ繊維が形成される。本実施例では、ブラシローラ１３は、織物型ブラシローラとされ、ブラシ繊維の材質としては絶縁性のナイロン、太さは３．０デニール、長さは２．０ｍｍ、密度は１平方インチ当たり５０，０００本のブラシローラを用いた。そして、帯電ローラ１２との当接圧がおよそ２．０Ｎ／ｍとなるよう帯電ローラ１２とブラシローラ１３の軸間距離を１２ｍｍになるよう設定して固定した。
【００２３】
ブラシローラ１３を形成するブラシ繊維の材質としては適宜選択でき、導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、レーヨン、トリアセテート、キュプラなど様々な種類がある。帯電ローラ１２表面への清掃能力としては、帯電ローラ１２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によってブラシ繊維を構成すると、帯電ローラ１２表面の清掃能力を一層高めることができる。
【００２４】
また、ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性などを安定化することなどを目的として、被覆層を設けてもよい。被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは可撓性を保持し得る材料であれば何ら限定されることなく使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えば、ポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；パーフルオロアルキルエーテル、ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。
【００２５】
ブラシローラ１３を形成するブラシ繊維の太さとしては、１．０デニールから５．０デニールの範囲が好適である。ブラシ繊維の太さが１．０デニールより小さいと初期的には清掃能力が維持されているものの、ブラシ繊維間に外添剤等を溜め込みやすい。その結果、ブラシローラ１３が一定量以上の外添剤を溜め込んだ時点で清掃能力が大幅に低下してしまう。また、ブラシ繊維の太さが５．０デニールより太いとブラシ繊維が単位面積当たりに存在できる本数が少なくなってしまうため、ブラシ繊維が帯電ローラ１２に当たる場所と当たらない場所での清掃ムラが顕著になり、安定した清掃能力が得られなくなってしまう。さらに、ブラシ繊維の剛性が高くなってしまうため、ブラシローラ１３が回転することによりブラシ繊維が帯電ローラ１２表面を傷つけ、その傷部に外添物等が埋め込まれて逆に帯電ローラ１２を汚染してしまうため好ましくない。
【００２６】
ブラシ繊維の長さとしては、特に規定されるものではないが１〜１５ｍｍのものが好ましく用いられる。ブラシ繊維の長さが１ｍｍ以下では、ブラシローラ１３の導電性支持体と帯電ローラ１２が非常に近い配置となるため導電性支持体が帯電ローラ１２と接触して、帯電ローラ１２に傷がつきやすくなるため好ましくない。また、１５ｍｍ以上ではブラシ繊維先端が帯電ローラ１２に当たる力が弱くなり、帯電ローラ１２に対する清掃能力が低下したり、ブラシ繊維が抜けやすくなるため好ましくない。
【００２７】
ブラシの繊維密度としては、１平方インチ当たり１０，０００〜３００，０００本（１平方メートル当たり１．６×１０7〜４．７×１０8本）のものが好ましく用いられる。ブラシ繊維密度が１平方インチ当たり１０，０００本以下においては、ブラシ繊維が帯電ローラ１２に当たる場所と当たらない場所での清掃ムラが顕著になるため好ましくない。また、ブラシ繊維密度を１平方インチ当たり３００，０００本以上にするためにはブラシ繊維の径を非常に小さくする必要があるため好ましくない。
【００２８】
ブラシローラ１３の帯電ローラ１２に対する当接圧も適宜設定できるが、１．５〜１０．０Ｎ／ｍの範囲にあることが好ましい。ブラシローラ１３の当接圧が１．５Ｎ／ｍ未満だとブラシローラ１３の帯電ローラ１２に対する食い込み量が少なくなりすぎて、帯電ローラ１２の表面の清掃能力が低下する。一方、当接圧が１０．０Ｎ／ｍを超えると、ブラシローラ１３の食い込み量が過度に大きくなって、ブラシ繊維の倒れが促進されやすくなる。
【００２９】
また、帯電ローラ１２のクリーニング部材としては、軸にブラシ繊維を静電的に植毛した、所謂、静電植毛型のブラシローラを使用することもできる。ブラシ繊維を適宜な方法によって導電性支持体に固定することができるが、特にブラシの繊維基端部をブラシローラの導電性支持体の周面に静電植毛法により固定すると、導電性支持体に対して短い繊維を高密度に植毛することができる。これにより、長期間にわたってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラの寿命を伸ばすことが可能となる。例えば、予め導電性支持体に接着剤を塗布しておき、最終的にブラシローラを形成するブラシ繊維の長さとほぼ同じ程度の大きさにカッティングした多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着させる。これにより、ブラシ繊維の基端部を接着剤を介して導電性支持体に固定することができる。
【００３０】
ブラシの繊維材質としては適宜選択でき、導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられる。特にナイロン、またはポリエチレンテレフタレート等の樹脂によりブラシ繊維を構成するとブラシの倒れを効果的に抑え、適度な食い込み量が得られることが確認されている。また、帯電ローラ１２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によってブラシ繊維を構成すると、帯電ローラ１２表面の清掃能力を一層高めることができる。
【００３１】
ブラシ繊維の太さとその密度も適宜設定できるが、ブラシの繊維径としては１０〜５０μｍのものが好適に用いられる。繊維密度としては１平方インチ当たり５０，０００〜６００，０００本（１平方メートル当たり７．８×１０7〜９．４×１０8本）のものが好適に用いられる。繊維径が１００μｍを超え、繊維密度を１．０×１０7本／ｍ2未満とすると、ブラシ繊維が疎になりすぎて良好な清掃能力を発揮できない。繊維の密度を１．０×１０9本／ｍ2に設定すると帯電ローラの表面に多数本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に加えられる荷重を小さくすることができる。これによっても長期にわたってブラシの倒れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ表面に当接する繊維の本数が増大するので、帯電ローラの表面を効率よく清掃し、感光体上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００３２】
ブラシ繊維の長さは適宜設定できるが、この長さを２ｍｍ以下、特に０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定することが望ましい。この繊維の長さは、導電性支持体に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維部分の長さである。このように繊維の長さを短くすると、帯電ローラの表面に圧接して弾性的に曲げ変形した繊維の基端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより長期にわたってブラシの倒れの発生を抑えることができ、ブラシローラの寿命を伸ばすことができる。ブラシの繊維長さを２ｍｍよりも長くすると、その繊維の先端部における繊維間の間隔が大きくなるので、帯電ローラの表面に当接した各繊維に加えられる荷重が大きくなってブラシの倒れが促進される。繊維の長さを２ｍｍ以下に設定することによりこの不具合を回避することができる。
【００３３】
なお、本実施例では織物型のブラシローラを用いたが、織物型と静電植毛型のブラシローラにはそれぞれに長所・短所はあるものの、帯電ローラ表面への清掃能力としては大差がないためどちらを選択しても構わない。
【００３４】
（露光装置）
その後、感光体１１が帯電ローラ１２によって一様に帯電された後、露光装置１４から波長７８０ｎｍのレーザー光を画像情報に応じて感光体１１上に照射し、静電像が形成される。
【００３５】
（現像装置）
感光体１１上に形成された静電像は、トナーを収容した現像装置１５によってトナーが付着され、トナー像として現像される。本実施例における現像方法は、１成分非接触現像であるジャンピング現像法を用いた。一般的に、現像装置１５の現像剤担持体上のトナーは感光体１１へ全て現像されることはなく、現像直後においても現像剤担持体上にはトナーは存在することになる。
【００３６】
（現像剤）
本実施例において用いた現像剤は、従来から知られている種々のものを採用することができるが、本実施例においては粉砕法により製造された磁性黒色トナーを用いた。具体的には、結着樹脂、着色剤及び／または磁性体、荷電制御剤、又はその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルのような混合機により充分混合する。そして、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、その後に粉砕物を分級して得ることができる。一般的に、トナーの帯電極性は、負極性、正極性どちらでも可能である。
【００３７】
トナーには、トナーの流動性、現像性及び帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子を好ましく用いることができる。
【００３８】
無機微粒子としては、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等）、窒化物（窒化ケイ素等）、炭化物（炭化ケイ素等）、金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等）、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等）、カーボンブラック、シリカ等を使用することができる。これらの無機微粒子は、高湿度下のトナーの流動特性や帯電特性の悪化を防止するために、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等の表面処理剤を用いて疎水性を上げることが好ましい。これら無機微粒子は、単独で使用することもあるが、本発明では、複数併用されている。
【００３９】
無機微粒子の一次粒子径は、０．００５〜２μｍ程度であることが好ましく、０．０１〜１μｍ程度であることがより好ましい。また、無機微粒子の外添割合としては、トナー粒子１００重量部に対して０．０１〜１０重量部であることが好ましく、０．０１〜２．０重量部であることがより好ましい。外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、現像効率及び転写効率が低下して画像の濃度ムラや画像部周辺にトナーが飛び散ってしまう。一方、外添剤の量が１０重量部を越える場合には、過多な外添剤が感光体や現像剤担持体に付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【００４０】
本実施例では負帯電極性のトナー１００重量部に対して、粒径０．０５μｍ以下の疎水性シリカ、そして、粒径０．０５〜０．１μｍの酸化チタン、粒径０．５〜２μｍのチタン酸ストロンチウムを各１．０重量部ずつ外添した現像剤を用いた。即ち、本実施例にて、第一の外添剤としての酸化チタン及びチタン酸ストロンチウムは、第二の外添剤としての疎水性シリカより粒径が大とされる。
【００４１】
本願明細書及び特許請求の範囲の記載にて、外添剤の「粒径」とは、「個数平均粒径」を意味するものとする。粒径の測定法としは、ＳＥＭ等の電子顕微鏡で外添剤を直接観察し、その外形から外添剤の種類を判別し、各々の平均粒径（個数平均粒径）を求める手法が最も好ましい。他の方法としては、動的光散乱法を使用することも可能である。この動的光散乱法とは、溶液中に微粒子（外添剤）を分散させると、微粒子は溶液中でブラウン運動をする。このブラウン運動している粒子にレーザー光を照射すると、粒子からの散乱光からそれぞれのブラウン運動の速度に対応した散乱強度の揺らぎが観測される。この散乱強度の時間的揺らぎを解析処理することで、粒子のブラウン運動の速度が得られ、粒子の大きさを求めることができる。ただし、この動的光散乱法では、外添剤が複数種外添されている場合に平均粒径が近い場合には上手く判別できない可能性がある。従って、先の電子顕微鏡で直接観察して各外添剤の平均粒径を求める手法をメインとし、動的光散乱法は、補助的なものとするのが好ましいと考えられる。
【００４２】
（転写装置）
トナー像が形成された感光体１１に対向した部位には、外径１８ｍｍの転写ローラ１６が配置されている。この転写ローラ１６が、感光体１１に形成されたトナー像を転写材に転写させるための転写手段となる。不図示の給紙カセットに収納されていた転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）は、給紙ローラよって給紙され、搬送ローラによってレジストローラに搬送される。この転写材Ｐは、感光体１１上のトナー像にタイミングよく合わせるようにしてレジストローラにより転写部Ｎに供給される。一方、転写ローラ１６には、図示されていない転写バイアス電源からトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、感光体１１上のトナー像が転写部Ｎを介して転写材Ｐ表面に転写される。転写材Ｐに転写されたトナー像は、不図示の定着装置で熱や圧力を加えてトナーを融着させ、転写材Ｐにトナー像定着後に画像形成装置本体の外部に排紙される。
【００４３】
（クリーニング装置）
一方、トナー像転写後の感光体１１は、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置１７によって除去される。クリーニング装置１７は、板金１７ｂに支持されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード１７ａ、図示されてはいない転写残トナー飛散防止シート及び転写残トナー搬送スクリューで構成されている。感光体１１からクリーニングブレード１７ａによって除去された転写残トナーは転写残トナー搬送スクリューによって転写残トナー回収容器へと送られる。本実施例では、クリーニングブレード１７ａとしては板金１７ｂの先端部に一体的に保持された高硬度で弾性に富み、耐磨耗性や機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に優れ、感光体を傷つけないポリウレタンゴムから成るクリーニングブレードを用いた。しかし、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム等のエラストマー等適度な弾性と硬度を有する材料であればいずれでもよい。
【００４４】
（帯電ローラ汚れの定量化法）
本実施例では、帯電ローラ１２への外添剤付着量を評価する手段として、蛍光Ｘ線元素分析法を用いて各元素強度によって定量化を行った。帯電ローラ１２にあるエネルギーをもつＸ線を照射すると、照射された範囲に存在している各原子において内殻の電子が励起され、外殻の電子が内殻にできた空孔に遷移する際にこれらのエネルギー差に対応した蛍光Ｘ線が放出される。このとき、内殻と外殻のエネルギー差は元素固有であるため、放出される蛍光Ｘ線のエネルギーも元素固有の値となる。この蛍光Ｘ線の強度を検出することにより、帯電ローラ１２に付着している各元素の量を定量評価することができる。本実施例では蛍光Ｘ線元素分析装置として、ＨＯＲＩＢＡ製のＸ線分析顕微鏡ＸＧＴ−５０００を用いた。本実施例の場合、外添剤のシリカ（第二外添剤）はＳｉ元素で、酸化チタンとチタン酸ストロンチウム（第一外添剤）はＴｉ元素が含まれているため、外添剤の付着量としては蛍光Ｘ線によるＫα線のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度を用いた。また、各外添剤についてブラシローラ１３が帯電ローラ１２から外添剤を清掃する能力について、清掃能力という指標を用いる。これは、上記のＸ線分析顕微鏡にて測定した各元素強度の値から算出する。ブラシローラ１３を具備しない状態の帯電ローラ１２上の元素強度をＡとし、ブラシローラ１３を具備した状態の帯電ローラ１２上の元素強度をＢとすると、清掃能力を［（Ａ−Ｂ）×１００］／Ａ（％）と定義する。
【００４５】
図２は、上記の外添剤を外添した現像剤を用いて、ブラシローラ１３の回転速度をブラシローラ駆動装置２１（図４参照）により変更し、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比を変えて各外添剤における清掃能力の変化を示した図である。帯電ローラ１２とブラシローラ１３は、互いの当接部にて同方向に回転する。
【００４６】
今、帯電ローラ１２の周速をＶ１、ブラシローラ１３の周速をＶ２、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比をα、とすると、
周速比（α）＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
で示される。
【００４７】
本実施例によれば、上述のように、帯電ローラ１２の回転速度（即ち、周速Ｖ１）は変えずに、ブラシローラ１３の回転速度（即ち、周速Ｖ２）を制御手段にてブラシローラ駆動装置２１（図４参照）を制御することにより変更するようにした。つまり、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）を変えて帯電ローラ１２のクリーニングを行うことができる。勿論、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）を変えるために、帯電ローラ１２の回転速度を可変とすることも可能であり、また、帯電ローラ１２及びブラシローラ１３の双方の回転速度を可変とすることもできる。
【００４８】
周速比（α）１００％は、帯電ローラ１２の周速（Ｖ１）とブラシローラ１３の周速（Ｖ２）との差、即ち、周速差（｜Ｖ１−Ｖ２｜）がゼロを意味する。なお、詳しくは後述するように、本実施例においては、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％の場合、ブラシ繊維先端速度で言えば、帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比はおよそ１１５％となる。
【００４９】
帯電ローラ１２に対する清掃能力は、帯電ローラ１２とブラシローラ１３との周速比（α）に応じて変化する。Ｓｉ元素を含むシリカ（第二の外添剤）では、周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比がおよそ１１５％）から離れるにしたがって清掃能力が大きくなる傾向がある。Ｔｉ元素を含む酸化チタンやチタン酸ストロンチウム（第一の外添剤）では周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比がおよそ１１５％）に近づくほど清掃能力が大きくなる傾向がある。
【００５０】
これは、ブラシローラ１３による外添剤の清掃メカニズムが異なるからである。即ち、清掃メカニズムは、接触時に作用する静電的な力と、ブラシローラ１３が帯電ローラ１２と離間する際に作用する機械的な力の関係が、帯電ローラ１２との周速比や各外添剤の摩擦帯電系列、粒径等の物性値によって異なる。
【００５１】
（接触時における静電的な清掃について）
先ず、接触時に働く静電的な力に関してであるが、帯電ローラ１２が回転中はブラシローラ１３も回転しており、これらの接触部では帯電ローラ１２に付着した外添剤とブラシローラ１３のブラシ繊維が摺擦される。このとき、摺擦される材質同士の摩擦帯電系列における相対位置関係によってブラシ繊維と各外添剤の摩擦帯極性及び摩擦帯電量が決定されることになる。
【００５２】
先ず、摩擦帯電極性に関しては、摺擦する２つの材質の摩擦帯電系列において、正極性側に位置する材質が相対的に正極性に摩擦帯電されやすくなり、負極性側に位置する材質が相対的に負極性に摩擦帯電されやすくなる。また、これらの位置関係が遠いほど摩擦帯電量は大きくなるので、摩擦帯電系列の位置関係によって各外添剤で摩擦帯電量は異なる。
【００５３】
ここで、本実施例の場合はブラシローラ１３におけるブラシ繊維の材質としては前述のように絶縁性のナイロン繊維を用いており、ブラシ繊維材質と各外添剤の摩擦帯電系列の相対位置関係は図３のようになる。即ち、ブラシローラ１３は、摩擦帯電系列において外添剤より正極性側に位置している。そのため、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速に差がある場合、各外添剤の摩擦帯電極性は、いずれも負極性となる傾向や周速差が大きいほど摩擦帯電量が大きくなる傾向は各外添剤で共通している。しかし、第一の外添剤としての酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムが、第二の外添剤としてのシリカより正極性側に位置している。そのため、摩擦帯電量は、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムよりも常にシリカの方が大きくなる。よって、帯電ローラ１２とブラシローラ１３が接触している際にこれらに作用する静電的な吸着力は、どの周速比でも常にシリカが大きいため、静電的な清掃能力はシリカに対しての方が大きい。
【００５４】
（離間時における機械的な清掃について）
次に、ブラシローラ１３が帯電ローラ１２から離間する際に作用する機械的な力に関して言えば、ブラシローラ１３が回転してブラシ繊維が接触部から離間部に移行する際に各ブラシ繊維が変形する。そのため、各ブラシ繊維に変形による弾性エネルギーが蓄えられる。そして、ブラシ繊維が帯電ローラ１２から離間する際に接触部通過時に蓄積された弾性エネルギーの一部がブラシ繊維の運動エネルギーへと変換される。この運動エネルギーが大きいほどブラシ繊維の先端移動速度が大きくなるため、ブラシ繊維の運動量も大きくなる。このブラシ繊維の運動量によって離間時に帯電ローラ１２の表面から外添剤を弾く力が発生し、この力が大きいほど帯電ローラ１２に付着した外添剤を弾き飛ばしやすくなるため、離間時の機械的な力による外添剤の清掃能力は向上する。
【００５５】
ここで、ブラシ繊維の先端移動速度は、ブラシローラ１３の周速とブラシ繊維の変形に起因したエネルギー変換による速度の和となる。そのため、離間した際のブラシ繊維の先端移動速度はブラシ繊維の変形量が大きいほど、そして、ブラシローラ１３の周速が大きくなるほど大きくなる。そのため、ブラシ繊維の帯電ローラ１２に対する侵入量やブラシローラ１３の周速が大きいほど、各外添剤の清掃能力は向上する。この傾向はシリカや酸化チタン、チタン酸ストロンチウムにおいて共通ではあるが、実際にはシリカよりも酸化チタンやチタン酸ストロンチウムの方が機械的な力によって除去されやすい。この理由としては、ブラシ繊維によって帯電ローラ１２上から機械的に除去されるためには、除去される前に外添剤がブラシ繊維に接触しなければならない。しかし、帯電ローラ１２の表面に付着している外添剤の粒子径が大きくなるほどブラシ繊維と接触する確率が大きくなり、また、外添剤１個当たりのブラシ繊維との接触面積も大きくなる。シリカと、酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムとではシリカの方が平均粒径は１オーダー以上小さく、ブラシ繊維がこれらの外添剤と接触する確率は粒径の大きな酸化チタンやチタン酸ストロンチウムの方が大きくなる。そのため、シリカよりもこれら酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムである外添剤の方がブラシ繊維に捕らえられ易く安定して清掃を行うことができ、離間時にブラシ繊維によって弾き飛ばされる量が多くなるためであると考えられる。また、帯電ローラ１２の表面は微小な凹凸があり、この凹部には外添剤が埋め込まれやすい。これは粒径の小さな外添剤ほど顕著になり、ブラシ繊維で掻き落としにくくなるので、これらを機械的に除去するのが難しい。これらの理由から、ブラシ繊維が帯電ローラ１２の表面から離間するときの機械的な清掃能力に関しては、いずれの外添剤でもブラシローラ１３の周速が大きいほど清掃能力が大きくなる。そして、この清掃能力は、粒径の小さなシリカ（第二の外添剤）よりも１オーダー以上粒径の大きな酸化チタンやチタン酸ストロンチウム（第一の外添剤）の方が特に大きくなる。
【００５６】
つまり、本発明では、第一の外添剤の粒子の粒径（個数平均粒径）が、第二の外添剤の粒子の粒径（個数平均粒径）より大であれば、即ち、少なくとも平均粒径の順列が合っていれば、本発明の効果は得られる。ただ、平均粒径差が縮まれば、粒径が逆転している比率が増大することとなるので、効果は薄まることとなる。
【００５７】
（ブラシローラによる清掃能力）
これらの接触時における静電的な清掃能力と離間時における機械的な清掃能力の和がトータルの清掃能力となる。
【００５８】
シリカに関しては周速差が大きいと機械的な清掃能力は小さいが静電的な清掃能力が大きくなるため、トータルの清掃能力は向上する。周速差とは、上述したように、帯電ローラ１２の周速Ｖ１とブラシローラ１３の周速Ｖ２との差の絶対値（｜Ｖ１−Ｖ２｜）であり、本実施例では、通常、帯電ローラ１２の周速Ｖ１がブラシローラ１３の周速Ｖ２より大（Ｖ１≧Ｖ２）とされる。周速差が小さいと、即ち、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維の先端速度の周速比はおよそ１１５％）に近い場合には、機械的な清掃能力がわずかに大きくなる。しかし、静電的な清掃能力が極端に小さくなるため、トータルの清掃能力も低下する。
【００５９】
また、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムに関しては、周速差が大きいと静電的な清掃能力も機械的な清掃能力も小さいため、トータルの清掃能力としては小さくなる。帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維の先端速度の周速比はおよそ１１５％）に近い場合には、静電的な清掃能力は効果が薄いが、機械的な清掃能力が大幅に増加する。そのため、トータルの清掃能力は向上する。
【００６０】
各周速比におけるこれらのＳｉ元素やＴｉ元素に対する清掃能力の優劣を表１に示した。表１で示す「周速比」は、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３のブラシ繊維先端速度の周速比を意味している。
【００６１】
【表１】
【００６２】
ここで、本実施例で行った帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の処方及び当接条件においては、ブラシ繊維の先端速度はブラシローラ１３の周速よりも１５％程度大きくなる。そのため、上述したように、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比が１００％の場合は、ブラシ繊維の先端速度の帯電ローラ１２に対する周速比は１１５％程度となる。
【００６３】
従って、本発明の実施例における説明にて、「ブラシローラの周速」とは、ブラシローラのブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラに対するブラシローラの周速比」とは、帯電ローラに対するブラシローラのブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【００６４】
なお、除去されずに帯電ローラ１２上に残留したままの外添剤の一部は静電的作用や機械的作用により帯電ローラ１２への付着力が低下し、帯電ローラ１２が感光体１１と接近した際に相対的に正極性を持つ感光体１１に静電的に付着する。そして、そのまま現像装置１５、転写ローラ１６、クリーニング装置１７のいずれかに回収される。
【００６５】
本実施例では、ブラシローラ１３の回転速度を管理するために、ブラシローラ１３の導電性支持体の端部にギアを接続し、これを介してブラシローラ駆動装置２１（図４参照）を連結している。このブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を一定にすることでブラシローラ１３の回転速度を一定にすることができる。
【００６６】
図４は、本実施例で使用した画像形成装置のＤＣコントローラにおけるブロック図を示したものである。制御手段を構成するＤＣコントローラにおけるＣＰＵ１８には、不揮発メモリ１９、感光体駆動装置２０、ブラシローラ駆動装置２１、ブラシローラ回転速度制御装置２２、高圧電源２３が接続されている。
【００６７】
図５に本実施例における画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す。画像形成装置の電源をＯＮにし、画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置の操作部にあるコピーボタンを押したり、ネットワークを介して画像形成装置にプリンタ出力信号が入力されると、ＣＰＵ１８が不揮発メモリ１９にアクセスし、これに格納されている情報を読み出す。そして、画像形成動作を始めるための準備回転として感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２を回転させる（以下、「前回転」という。）。同時に、ブラシローラ１３も回転させるため、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、７１４ｒｐｍで回転させる（Ｓ１０１）。すると、感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２は周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始める。
【００６８】
なお、上述したように、本実施例の説明にて、「ブラシローラ１３の周速」とは、ブラシローラ１３のブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比」とは、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３のブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【００６９】
上述のように、周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始めたブラシローラ１３は、帯電ローラ１２を少なくとも一周以上クリーニングする。この前回転中には帯電ローラ１２に付着している酸化チタンやチタン酸ストロンチウムを積極的に清掃するために、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比を１１５％（第一の周速比）に設定している。高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１と共に回転させ続ける。
【００７０】
しかし、帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出し、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍから４９７ｒｐｍへと変更する（Ｓ１０２）。これによって、ブラシローラ１３の周速は２０８ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速比はシリカをより積極的に清掃する８５％（第二の周速比）へと変更される。ブラシローラ１３は、帯電ローラ１２を少なくとも一周以上クリーニングする。この際、帯電バイアス電圧の起ち上げには数十μｓｅｃ程、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を変更する時間も数百μｓｅｃ程の時間を要するので、これらを考慮して帯電バイアス電圧を起ち上げる１秒前に周速比を変更するようにした。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２に所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ１０３）。帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ１０４）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ１０５）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍに変更する（Ｓ１０６）。これによって、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速比は再び１１５％（第一の周速比）へと変更されるが、帯電バイアス電圧の起ち下げ時にも起ち上げ時と同様の事情を考慮している。この状態で感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２とブラシローラ１３を回転させ続け、ＣＰＵ１８から感光体１１とブラシローラ１３を停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。それにより、感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２とブラシローラ１３の回転は停止する（Ｓ１０７）。
【００７１】
ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。図６に上述した一連の制御をタイミングチャートに記す。
【００７２】
上記のような構成と、ブラシローラ１３を帯電ローラ１２の回転に対して従動にした構成で、帯電ローラ１２を変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行う。これにより帯電ローラ１２に付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の推移を図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。ブラシローラ１３の周速を適宜変更した系では従動する系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。また、ブラシローラ１３の周速をシリカと、酸化チタン及びチタン酸ストロンチウムと、を効率よく清掃する周速比に適宜切り替えることで、帯電ローラ１２に付着している外添剤の量を低減させることができる。従って、帯電ローラ１２の表面抵抗上昇を抑制することができる。
【００７３】
つまり、本発明により、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速を適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減し、帯電ローラ１２の寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【００７４】
実施例２
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。
【００７５】
本実施例では、画像形成装置として図８に示した電子写真方式の４色フルカラーの画像形成装置を使用した。同図はその概略構成を示す縦断面図である。図８を参照して、画像形成装置の構成及び動作を説明する。
【００７６】
（画像形成装置）
本実施例にて、画像形成装置は、４個（４色）の画像形成ステーション、即ち、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー像を形成する画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。
【００７７】
各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、像担持体としての矢印方向に回転自在に担持された電子写真感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを備えている。各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、帯電手段としての接触帯電装置である帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えており、各帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにはブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが設けられている。更に、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、露光手段としての露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、現像手段としての現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが設けられている。また、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、クリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋが配置されている。
【００７８】
なお、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、に関しては実施例１で使用したものと同様であるので、説明を省略する。また、露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ、クリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋについても同様である。
【００７９】
上記構成により、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋで形成された各色のトナー像を中間転写体２５上に順次に一次転写して重ねあわせ、その後、一括で紙等の転写材Ｐに二次転写する。二次転写された４色のトナー像は、定着装置（図示せず）にて定着することで４色フルカラー画像が得られる。
【００８０】
（現像剤）
現像剤としては、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを磁気力によって搬送し、感光体に対して接触状態で現像するための２成分現像剤を用いた。トナー粒子の形状、粒径など特に制限はなく、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上の静電像上に正確に載るものであればよい。ただし、良好な画質を得る観点からは、球状のトナーを用いることが好ましい。トナーに添加する外添剤は、トナーに添加したときの耐久性の点から、トナー粒子の個数平均粒径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。
【００８１】
本実施例では外添剤として、実施例１で使用していたシリカ（以下、「シリカＡ」という。）よりも粒径が０．０５〜０．１μｍでシリカＡよりも粒径の大きなシリカ（以下、「シリカＢ」という。）、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムを使用した。外添剤の割合としては、トナー１００重量部に対し０．０１〜１５重量部が用いられ、好ましくは０．０５〜１２重量部である。ここで、シリカＢは粒径が大きくなっていることで、シリカＡよりも摩擦帯電能が低下している。
【００８２】
（一次転写装置）
上述の４個の画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下方には、中間転写体２５が配設されている。中間転写体２５の内側における、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対応する位置には、外径１８ｍｍの一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが接触配設されている。中間転写体２５は、これら一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋによって感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ表面に押圧されている。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと中間転写体２５との間には、一次転写部（一次転写ニップ部）Ｎ１が形成されている。そして、中間転写体２５に従動回転しながら、一次転写バイアス電源から正極性の一次転写バイアスが印加されると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上のそれぞれのトナー像は、一次転写部Ｎ１を介して中間転写体２５上に一次転写される。なお、一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋとしては、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ又はＮＢＲ等にカーボン等の抵抗調整剤を加え、抵抗値を１０7Ω以下に調整した材料を用いることが一般的である。
【００８３】
（中間転写体）
本実施例ではポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂からなる単層構造の中間転写体を用いたが、単層構造の場合、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン及びポリフェニレンサルファイド等の硫黄含有樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等やこれらの各種変性樹脂や共重合体を１種類あるいは２種類以上を使用することができる。
【００８４】
中間転写体２５は、駆動ローラ２６、二次転写対向ローラ２７、中間転写体クリーニング装置対向ローラ２８とに掛け渡されている。駆動ローラ２６は図示していない駆動モータからの駆動力が伝達されて回転して時計回りの回転により、中間転写体２５は矢印方向に回転移動する。中間転写体２５は、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとは別の駆動系で駆動するため、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの速度と中間転写体２５の速度を独立して制御することができる。また、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面と中間転写体２５の表面との速度差が１〜５％の範囲内となるように感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと中間転写体２５とを駆動させる。駆動ローラ２６は、金属芯金上に導電ゴム層を有し、１０2〜１０6Ωのロールで、芯金は接地されている。
【００８５】
（二次転写装置）
中間転写体２５の二次転写対向ローラ２７に対向した部位には、外径２４ｍｍの二次転写ローラ２９が二次転写対向ローラ２７のバックアップローラとして対向配置されている。この二次転写対向ローラ２７と二次転写ローラ２９が、中間転写体２５に転写されたトナー像を記録材に転写させるための第２の転写手段となる。二次転写ローラ２９には、図示されていない二次転写バイアス電源からトナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写体２５上のトナー像は、二次転写対向ローラ２７上の二次転写部（二次転写ニップ部）Ｎ２を介して転写材Ｐ表面に一括して二次転写される。トナー像転写後の各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって除去される。
【００８６】
上述の中間転写体２５上で重ねられた４色のトナー像は、中間転写体２５の矢印方向の回転に伴って二次転写部Ｎ２に搬送される。一方、不図示の給紙カセットに収納されていた転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）は、給紙ローラよって給紙され、搬送ローラによってレジストローラに搬送される。この転写材Ｐは、上述の中間転写体２５上に４色のトナー像をタイミングよく合わせるようにして、レジストローラにより二次転写部Ｎ２に供給され、Ｎ２位置で転写材Ｐに転写される。その後、不図示の定着装置で熱や圧力を加えてトナーを融着させ、転写材Ｐにトナー像定着後に装置本体外部に排紙される。
【００８７】
（中間転写体クリーニング装置）
また、二次転写部Ｎ２にて転写材Ｐに二次転写されなかった二次転写残トナーは、中間転写体２５のクリーニング装置３０へと送られて除去され、回収されたトナー及び潤滑剤は図示されていない二次転写残トナー収容器に収容される。
【００８８】
（その他）
なお、図８に示すように、画像形成装置には、各色の現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋに補給するためのトナーが収納されたトナー補給容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋが設置されている。
【００８９】
上記のような構成と、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの回転に対して従動にした構成で、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの周速を変えずに画像出しを行った。この時、画像比率５％の画像をＡ４連続モードで２００，０００枚まで通紙を行った。この時の、各画像形成ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図９（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。
【００９０】
ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速を適宜変更した系では、従来の従動する系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速をシリカ、酸化チタンとチタン酸ストロンチウムを効率よく清掃する周速に適宜切り替えることで、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の量を低減させることができる。
【００９１】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減することができる。これにより、帯電ローラの表面抵抗上昇を抑制することができる。従って、フルカラー電子写真方式の画像形成装置を使用した場合でも帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【００９２】
実施例３
次に、本発明の画像形成装置の第三の実施例について説明する。
【００９３】
本実施例では、実施例２とほぼ同様の構成を用いた。ただ、画像形成装置の画像形成各ステーションにおいて、図１０に示したように、除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに対して接触するよう設置した。除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋは、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋのクリーニング部材であるブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包された外添剤を除去するためのものである。
【００９４】
図１１は、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の和の推移をそれぞれ示したものである。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに外添剤が捕集され続けて内包量が飽和すると、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上の外添剤付着量の増加率が大きくなっていることが分かる。つまり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着した外添剤の一部はブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって除去され、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに捕集されていく。これによってブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包する外添剤の量が増加していく。
【００９５】
ブラシ繊維に付着した外添剤の一部は、ブラシ繊維が帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの表面から離間して弾性復帰する際の衝撃によってブラシ繊維の先端部に付着したトナーがブラシ繊維から飛び出る。そのため、ある程度はブラシ繊維がリフレッシュされる。しかしながら、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包できる外添剤の量には限界があり、画像形成中はクリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋからトナーや外添剤の一部が常にすり抜けてくる。そのため、リフレッシュされてもすぐにこれらが付着してすり抜け量とリフレッシュ量が平衡状態となってしまい、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの内包量が飽和状態となる。すると、ブラシ繊維に付着した外添剤が飽和した時点でほぼ外添剤で覆われてしまったブラシ繊維と帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの摺擦による静電的な清掃能力が極端に低下する。そのため、離間時におけるブラシ繊維の復元力による弾き飛ばし効果のみで清掃していると考えられる。ブラシ繊維に付着した外添剤の一部を除去して静電力による清掃能力を回復させるために、ブラシ繊維をフリッカー（除去部材）に打ち当てて力学的に除去することができる。また、ブラシ繊維にバイアス電圧を印加するなどして静電的に除去することができる。これらの方法によって、ブラシ繊維のリフレッシュ効果を高めることができる。
【００９６】
本実施例では、図１０に示したように、画像形成装置の各ステーションのブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの法線方向にブラシ繊維に付着した外添剤の一部を除去するための除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設ける。この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋは、ブラシ繊維に当接するように各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの中心位置から５．０ｍｍ離した位置に設置した。本実施例では、この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋとしてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ部と同じ長手長さで、厚み５００μｍのポリエチレンテレフタレートシートを各ステーションに配備した。厚みとしては１００μｍ以上であれば好ましく用いることができる。１００μｍより薄いと、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが回転してブラシ繊維が衝突した場合にブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転方向に塑性変形してしまい、効果が得られなくなってしまう。
【００９７】
各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが回転してブラシ繊維がこの除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速ではたかれることで、ブラシ繊維に付着したトナーや外添剤が除去される。この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設置することで、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの外添剤内包量が限界を超えないよう少しずつ除去することができ、静電力による清掃能力を長期にわたって維持することができる。
【００９８】
上記のような構成と実施例２の構成で、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行い、画像出しを行った。この画像出しにおいて、各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図１２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。
【００９９】
除去部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを設置した系（実施例３）では、実施例２に比較して、Ｓｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設置してブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ繊維に付着した外添剤を除去する。これにより、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の増加率を低減させることができる。
【０１００】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を適宜変更し、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの外添剤内包量を減少させる。これにより、帯電ローラ汚れを効率よく低減し、実施例２の場合よりも帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【０１０１】
実施例４
次に、本発明の画像形成装置の第四の実施例について説明する。
【０１０２】
本実施例では、実施例３とほぼ同様の構成を用いた。また、本実施例では、実施例３で用いた構成に画像形成装置の設置環境を判断するため周囲温湿度を検知する温湿度検知手段、即ち、温湿度センサ３４を搭載し、この検知結果に応じてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速の割合を変更した。
【０１０３】
図１３（ａ）、（ｂ）は、絶対水分量がおよそ２ｇ／ｋｇ（低湿度環境）とおよそ２０ｇ／ｋｇ（高湿度環境）下における各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の通紙枚数による推移を示す。低湿環境と高湿環境では帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着する外添剤の比率が異なる。
【０１０４】
シリカについては、高湿環境よりも低湿環境の方が帯電ローラへの付着量が多くなるため、低湿環境で帯電ローラ寿命の律速になり易い。そのため、低湿環境ではシリカに対する清掃能力が高い状態を維持するのが望ましい。一方、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムについては、低湿環境より高湿環境の方が帯電ローラへの付着量が多くなるため、
高湿環境で帯電ローラ寿命の律速になり易い。そのため、高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムに対する清掃能力が高い状態を維持するのが望ましい。
【０１０５】
本実施例で使用した画像形成装置本体には、画像形成装置内の温度を検出する温度センサ及び湿度を検出する湿度センサから成る温湿度センサ３４が配置される。この温湿度センサ３４により検知した温度及び相対湿度より計算される絶対水分量により、使用環境条件によって帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋとの周速比の割合を変更する。温湿度センサ３４は、白金、タングステン、ニクロム、カンタル等の正の温度特性、又はＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＮ（窒化タンタル）等の負の温度特性を有する微細線若しくは薄膜、サーミスタ等の微小感温素子による検知素子によって構成し得る。
【０１０６】
この温湿度センサ３４をＣＰＵ１８に接続する。画像形成装置が稼動状態ではリアルタイムで温度及び相対湿度を常に検知しており、その検知結果を逐次ＣＰＵ１８に送信する。送信後にＣＰＵ１８で絶対水分量を演算し、不揮発メモリ１９にアクセスして格納されている表２のブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比に対する環境テーブルに応じてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出す。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転速度を変更する。
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
上述したように、低湿環境ではシリカがより帯電ローラに付着しやすくなり、高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムがより帯電ローラに付着しやすくなる。
【０１０９】
そこで、低湿環境ではシリカを積極的に除去するよう帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比が８５％である状態を維持する時間を長くする。高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムを積極的に除去するよう周速比を１１５％である状態を維持する時間を長くする。本実施例では、低湿環境と高湿環境の境界となる絶対水分量を１２ｇ／ｋｇに設定し、温湿度センサ３４により得られた絶対水分量が１２ｇ／ｋｇ未満であれば低湿環境、１２ｇ／ｋｇ以上であれば高湿環境であると判断させる。
【０１１０】
図１４に本実施例における画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す。
【０１１１】
先ず、画像形成装置の電源をＯＮにし、画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成信号が入力されたら、温湿度センサ３４が検知した結果をＣＰＵ１８で受信し、絶対水分量を演算後に１２ｇ／ｋｇより小さいか大きいかを判断する（Ｓ２０１）。絶対水分量が１２ｇ／ｋｇより小さければ、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転時及び後回転時の帯電ローラ１２Ｙ１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を１１５％（第一の周速比）に設定する。
【０１１２】
なお、上述したように、実施例の説明にて、「ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速」とは、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比」とは、帯電ローラに対するブラシローラのブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【０１１３】
上述のように、帯電ローラ１２Ｙ１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は、１１５％（第一の周速比）に設定される。そのために、画像形成信号が入力されて画像形成装置の設置環境が低湿度環境だと判断されたら、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、７１４ｒｐｍで回転させる（Ｓ２０２）。すると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれらに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始め、これらの周速比が１１５％（第一の周速比）になる。そして、高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと共に回転させ続ける。
【０１１４】
しかし、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転中の帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出す。そして、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍから４９７ｒｐｍへと変更する（Ｓ２０３）。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、３Ｋの周速は２０８ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの周速比は８５％（第二の周速比）となる。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ２０４）。帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ２０５）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ２０６）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍに変更する（Ｓ２０７）。これによって、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は再び１１５％（第一の周速比）へと変更される。この状態で感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを回転させる。ＣＰＵ１８から感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転は停止する（Ｓ２０８）。ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。
【０１１５】
また、絶対水分量が１２ｇ／ｋｇより大きければ、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転時及び後回転時の帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を８５％（第二の周速比）に設定する。そのために、画像形成信号が入力されて画像形成装置の設置環境が低湿度環境だと判断されたら、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、４９７ｒｐｍで回転させる（Ｓ２０９）。すると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれらに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２０８ｍｍ／ｓｅｃで回転を始め、これらの周速比が８５％（第二の周速比）になる。そして、高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと共に回転させ続ける。
【０１１６】
しかし、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転中の帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出す。そして、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を４９７ｒｐｍから７１４ｒｐｍへと変更する（Ｓ２１０）。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速は２９９ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの周速比は１１５％（第一の周速比）となる。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ２１１）。帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ２１２）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ２１３）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を４９７ｒｐｍに変更する（Ｓ２１４）。これによって、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は再び８５％（第二の周速比）へと変更される。この状態で感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを回転させる。ＣＰＵ１８から感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転は停止する（Ｓ２０８）。ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。
【０１１７】
上記のような構成と実施例２の構成で、絶対水分量がおよそ２ｇ／ｋｇ、２０ｇ／ｋｇの環境で帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行った。各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図１５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速の割合を画像形成装置の設置環境に応じて適宜変更した系（実施例４）では、図９（ａ）、（ｂ）に示す実施例２の系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。
【０１１８】
本実施例では、画像形成装置の設置環境に応じてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速をシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムを効率よく清掃する周速比に適宜切り替える。これにより、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の量を低減させることができる。
【０１１９】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を画像形成装置の設置環境に応じて適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減することができる。これにより、帯電ローラらの表面抵抗上昇を抑制することができる。従って、画像形成装置の設置環境によらず帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【符号の説明】
【０１２０】
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体
１２、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電ローラ
１３、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ クリーニングブラシローラ
１５、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 現像装置（現像手段）
１８ ＣＰＵ（制御手段）
２１ ブラシローラ駆動装置
２２ ブラシローラ回転速度制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式にて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する画像形成装置には種々の方式がある。この中でも、帯電ローラを使用する接触系の帯電方式では、転写残トナー中に含まれる外添剤等がクリーニングブレードをすり抜けて帯電ローラに付着することで、帯電ローラの表面抵抗が上昇してしまう。すると、帯電時に感光体を所定の電位に帯電させようとしても、当初の帯電電圧では所定の電位に帯電されなくなり、画像不良が生じてしまうことが問題となっている。これは、帯電ローラの寿命が長くなるほど致命的な問題となるため、帯電ローラの表面に外添剤等が付着することで帯電ローラの寿命低下を招いてしまう。
【０００３】
そこで、帯電ローラの表面抵抗上昇を抑制するために、帯電ローラ表面に付着した外添剤等をクリーニングするためのクリーニング部材を設ける構成が提案されている。この中でも、特許文献１では、クリーニング部材としてのクリーニングローラを帯電ローラに当接させ、このクリーニングローラを帯電ローラの周速よりも大きくなるよう駆動回転させる。これにより、常に安定して帯電ローラ表面をクリーニングすることができる。
【０００４】
ここで、クリーニングローラの材質として弾性体を用いることで帯電ローラの振れや真直度不良が生じても、クリーニングローラと帯電ローラ間に十分なニップを確保することができる。そのため、帯電ローラに対するクリーニングローラからのブレーキ作用により発生する微小振動を抑制し、安定して感光体を均一に帯電させることができる。そして、帯電ローラの回転を促進する方向にクリーニングローラを回転させるため、帯電ローラに対するブレーキ作用を生じさせたり、無用な付勢力を与えることなく安定してクリーニングすることが可能となる。このように、帯電ローラに付着した外添剤に対する清掃能力を向上させるためにクリーニングローラを設置することで、帯電ローラの表面抵抗上昇に伴う帯電電位低下による画像不良の発生を大きく抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２２７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１のように帯電ローラに対するクリーニングローラの周速比が常に一定である場合、特定の外添剤に対する清掃能力は高くなる。しかしながら、一般的に現像剤には粒径の異なる複数の外添剤が外添されており、クリーニングローラの材質を含めたこれらの摩擦帯電系列も異なっている。そのため、特定の周速だとクリーニングローラが帯電ローラと接触した際に帯電ローラからクリーニングローラに静電的に吸着される。また、クリーニングローラが帯電ローラから離間する際に除去される外添剤の種類や量が異なり、外添剤とクリーニングローラの摩擦帯電系列の位置関係や粒径によっては効率的に帯電ローラから外添剤を清掃することができない。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、摩擦帯電系列及び粒径の異なる二種類以上の外添剤を用いた現像剤でも帯電ローラ汚れを効率良く低減し、表面抵抗上昇を抑制して、帯電ローラの長寿命化を実現した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
感光体と、
前記感光体と接触して帯電させる回転可能な帯電ローラと、
第一の外添剤と、前記第一の外添剤より粒径が小さい第二の外添剤とを含み、前記第一の外添剤は前記第二の外添剤よりも摩擦帯電系列において正極性側に位置している現像剤によって前記感光体上の静電像を現像する現像手段と、
前記帯電ローラと当接し、かつ、前記帯電ローラとの当接部にて同方向に回転してクリーニングする回転可能なクリーニングブラシローラであって、前記クリーニングブラシローラの表面は摩擦帯電系列において前記第一の外添剤及び前記第二の外添剤より正極性側に位置しているクリーニングブラシローラと、
前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラの回転速度を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電ローラの周速をＶ１、前記クリーニングブラシローラの周速をＶ２としたとき、前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、
周速比＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
であり、
前記制御手段は、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが第一の周速比となるように制御し、また、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが前記第一の周速比より小さい第二の周速比となるように制御することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、摩擦帯電系列及び粒径の異なる二種類以上の外添剤を用いた現像剤でも、帯電ローラに付着した各外添剤を除去するために、最適な周速比で帯電ローラを清掃することができる。これによって、帯電ローラ汚れを効率良く低減することができ、帯電ローラの表面抵抗上昇を効率的に抑制することができる。このため、本発明によれば、帯電ローラの長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１で使用した画像形成装置の概略断面構成を示す図である。
【図２】帯電ローラに対するブラシローラの周速比による帯電ローラ上のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の変化を示す図である。
【図３】実施例１で使用したブラシ繊維材質及び外添剤の摩擦帯電系列の関係を示す図である。
【図４】実施例１、２、３で使用した画像形成装置のブロック図を示す図である。
【図５】実施例１、２、３で使用した画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す図である。
【図６】実施例１、２、３で使用したタイミングチャートを示す図である。
【図７】図７（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例１の効果を示す図である。図７（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例１の効果を示す図である。
【図８】実施例２、３、４で使用した画像形成装置の概略断面構成を示す図である。
【図９】図９（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例２の効果を示す図である。図９（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例２の効果を示す図である。
【図１０】実施例３、４で使用した画像形成装置の感光体周りの概略断面構成を示す図である。
【図１１】帯電ローラとブラシローラのＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の和の推移を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例３の効果を示す図である。図１２（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例３の効果を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は絶対水分量によるＳｉ元素強度の推移を示す図である。図１３（ｂ）は絶対水分量によるＴｉ元素強度の推移を示す図である。
【図１４】実施例４で使用した画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）はＳｉ元素強度推移に関して実施例４の効果を示す図である。図１５（ｂ）はＴｉ元素強度推移に関して実施例４の効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１２】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置は、１成分現像方式の電子写真式画像形成装置である。図１を参照して、画像形成装置の構成及び動作を説明する。
【００１３】
（画像形成装置）
本実施例にて、画像形成装置は、矢印方向に回転自在に担持された像担持体としての電子写真感光体１１と、帯電手段としての接触帯電装置である帯電ローラ１２と、露光手段としての露光装置１４と、現像手段としての現像装置１５とを有している。
【００１４】
感光体１１は、帯電ローラ１２により一様に帯電され、露光装置１４によって像露光することにより感光体上に静電像を形成する。感光体１１上に形成した静電像は、現像手段である現像装置１５にて現像剤（トナー）を供給することにより、トナー像とされる。このトナー像は、転写手段としての転写ローラ１６によって紙等の転写材Ｐに転写される。次いで、転写材Ｐは、定着装置（図示せず）へと搬送され、転写されたトナー像を定着することで出力画像を得る。
【００１５】
以下に、本実施例における画像形成装置を構成する主要な構成部材について説明する。
【００１６】
（感光体）
感光体１１としては、ドラム型の感光体を備えている。本実施例における感光体１１は、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、感光層としてＯＰＣ（有機光半導体）を塗布し、硬化性の樹脂を電荷輸送層用の樹脂として構成したものを用いた。
【００１７】
（帯電装置）
帯電装置１２は、外径１４ｍｍの帯電ローラとされ、帯電ローラ１２は、感光体１１の表面へと押圧されて接触している。帯電ローラ１２には、図示していない一次帯電バイアス電源から交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感光体１１を一様に帯電する。このように、交流電圧に直流電圧を重畳した帯電バイアス電圧を用いることにより、効率よく帯電を行うことができる。
【００１８】
本実施例では、感光体１１の表面電位を−６００Ｖに一次帯電させるために、直流電圧として−６００Ｖ、交流電圧として周波数２０８０Ｈｚである１５００Ｖｐ−ｐの正弦波を印加した。
【００１９】
帯電ローラ１２は、導電性支持体（鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒）上にエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）から成る厚さ３ｍｍの弾性層を設けて構成される。弾性層を形成する弾性材料の中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加し、分散或いは発泡する。これにより、抵抗値を１０10Ω未満に調整して導電性を持たせている。
【００２０】
弾性層の具体的な弾性材料としては、例えば天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、さらにはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等を用いることができる。
【００２１】
（クリーニング部材）
帯電ローラ１２との対向位置には、回転可能なクリーニング部材であるクリーニングブラシローラ（以下、単に「ブラシローラ」という。）１３が当接されている。ブラシローラ１３としては、横糸及び縦糸から成る平板状の基布に対してブラシを形成する繊維（パイル糸）をパイル織によってＷ字型に織り込んだパイル地にする。このパイル地を適当な大きさにカットしてスパイラル状に導電性支持体に巻きつけてローラ形状に仕上げる織物型のブラシローラを用いることができる。導電性ブラシの場合、基布のブラシ繊維とは逆の面に導電性のバックコートが施されていることがある。一方、絶縁性のブラシの場合もまた、ブラシ繊維の脱落防止のため、バックコートが形成される。
【００２２】
本実施例において、ブラシローラ１３は、直径８ｍｍの導電性支持体にブラシ繊維が形成される。本実施例では、ブラシローラ１３は、織物型ブラシローラとされ、ブラシ繊維の材質としては絶縁性のナイロン、太さは３．０デニール、長さは２．０ｍｍ、密度は１平方インチ当たり５０，０００本のブラシローラを用いた。そして、帯電ローラ１２との当接圧がおよそ２．０Ｎ／ｍとなるよう帯電ローラ１２とブラシローラ１３の軸間距離を１２ｍｍになるよう設定して固定した。
【００２３】
ブラシローラ１３を形成するブラシ繊維の材質としては適宜選択でき、導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられ、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、レーヨン、トリアセテート、キュプラなど様々な種類がある。帯電ローラ１２表面への清掃能力としては、帯電ローラ１２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によってブラシ繊維を構成すると、帯電ローラ１２表面の清掃能力を一層高めることができる。
【００２４】
また、ブラシ表面には必要に応じてブラシの表面形状や環境安定性などを安定化することなどを目的として、被覆層を設けてもよい。被覆層を構成する成分としては、ブラシ繊維の撓みに応じて変形することが可能な被覆層成分を用いることが好ましく、これらは可撓性を保持し得る材料であれば何ら限定されることなく使用できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えば、ポリメチルメタクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトン等のポリビニル及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂またはその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；パーフルオロアルキルエーテル、ポリフルオロビニル、ポリフルオロビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂や、これらの複合樹脂等が挙げられる。
【００２５】
ブラシローラ１３を形成するブラシ繊維の太さとしては、１．０デニールから５．０デニールの範囲が好適である。ブラシ繊維の太さが１．０デニールより小さいと初期的には清掃能力が維持されているものの、ブラシ繊維間に外添剤等を溜め込みやすい。その結果、ブラシローラ１３が一定量以上の外添剤を溜め込んだ時点で清掃能力が大幅に低下してしまう。また、ブラシ繊維の太さが５．０デニールより太いとブラシ繊維が単位面積当たりに存在できる本数が少なくなってしまうため、ブラシ繊維が帯電ローラ１２に当たる場所と当たらない場所での清掃ムラが顕著になり、安定した清掃能力が得られなくなってしまう。さらに、ブラシ繊維の剛性が高くなってしまうため、ブラシローラ１３が回転することによりブラシ繊維が帯電ローラ１２表面を傷つけ、その傷部に外添物等が埋め込まれて逆に帯電ローラ１２を汚染してしまうため好ましくない。
【００２６】
ブラシ繊維の長さとしては、特に規定されるものではないが１〜１５ｍｍのものが好ましく用いられる。ブラシ繊維の長さが１ｍｍ以下では、ブラシローラ１３の導電性支持体と帯電ローラ１２が非常に近い配置となるため導電性支持体が帯電ローラ１２と接触して、帯電ローラ１２に傷がつきやすくなるため好ましくない。また、１５ｍｍ以上ではブラシ繊維先端が帯電ローラ１２に当たる力が弱くなり、帯電ローラ１２に対する清掃能力が低下したり、ブラシ繊維が抜けやすくなるため好ましくない。
【００２７】
ブラシの繊維密度としては、１平方インチ当たり１０，０００〜３００，０００本（１平方メートル当たり１．６×１０7〜４．７×１０8本）のものが好ましく用いられる。ブラシ繊維密度が１平方インチ当たり１０，０００本以下においては、ブラシ繊維が帯電ローラ１２に当たる場所と当たらない場所での清掃ムラが顕著になるため好ましくない。また、ブラシ繊維密度を１平方インチ当たり３００，０００本以上にするためにはブラシ繊維の径を非常に小さくする必要があるため好ましくない。
【００２８】
ブラシローラ１３の帯電ローラ１２に対する当接圧も適宜設定できるが、１．５〜１０．０Ｎ／ｍの範囲にあることが好ましい。ブラシローラ１３の当接圧が１．５Ｎ／ｍ未満だとブラシローラ１３の帯電ローラ１２に対する食い込み量が少なくなりすぎて、帯電ローラ１２の表面の清掃能力が低下する。一方、当接圧が１０．０Ｎ／ｍを超えると、ブラシローラ１３の食い込み量が過度に大きくなって、ブラシ繊維の倒れが促進されやすくなる。
【００２９】
また、帯電ローラ１２のクリーニング部材としては、軸にブラシ繊維を静電的に植毛した、所謂、静電植毛型のブラシローラを使用することもできる。ブラシ繊維を適宜な方法によって導電性支持体に固定することができるが、特にブラシの繊維基端部をブラシローラの導電性支持体の周面に静電植毛法により固定すると、導電性支持体に対して短い繊維を高密度に植毛することができる。これにより、長期間にわたってブラシの倒れの発生を防止でき、ブラシローラの寿命を伸ばすことが可能となる。例えば、予め導電性支持体に接着剤を塗布しておき、最終的にブラシローラを形成するブラシ繊維の長さとほぼ同じ程度の大きさにカッティングした多数の繊維の基端部をその接着剤に静電的に付着させる。これにより、ブラシ繊維の基端部を接着剤を介して導電性支持体に固定することができる。
【００３０】
ブラシの繊維材質としては適宜選択でき、導電繊維、絶縁繊維の双方が好適に用いられる。特にナイロン、またはポリエチレンテレフタレート等の樹脂によりブラシ繊維を構成するとブラシの倒れを効果的に抑え、適度な食い込み量が得られることが確認されている。また、帯電ローラ１２に付着したトナーをブラシに静電的に吸引できる材料によってブラシ繊維を構成すると、帯電ローラ１２表面の清掃能力を一層高めることができる。
【００３１】
ブラシ繊維の太さとその密度も適宜設定できるが、ブラシの繊維径としては１０〜５０μｍのものが好適に用いられる。繊維密度としては１平方インチ当たり５０，０００〜６００，０００本（１平方メートル当たり７．８×１０7〜９．４×１０8本）のものが好適に用いられる。繊維径が１００μｍを超え、繊維密度を１．０×１０7本／ｍ2未満とすると、ブラシ繊維が疎になりすぎて良好な清掃能力を発揮できない。繊維の密度を１．０×１０9本／ｍ2に設定すると帯電ローラの表面に多数本の繊維が当接することになり、これによって各繊維に加えられる荷重を小さくすることができる。これによっても長期にわたってブラシの倒れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラ表面に当接する繊維の本数が増大するので、帯電ローラの表面を効率よく清掃し、感光体上に常に高品質な画像を形成することが可能となる。
【００３２】
ブラシ繊維の長さは適宜設定できるが、この長さを２ｍｍ以下、特に０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定することが望ましい。この繊維の長さは、導電性支持体に対して固定された繊維部分を除く、フリーとなった繊維部分の長さである。このように繊維の長さを短くすると、帯電ローラの表面に圧接して弾性的に曲げ変形した繊維の基端部に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより長期にわたってブラシの倒れの発生を抑えることができ、ブラシローラの寿命を伸ばすことができる。ブラシの繊維長さを２ｍｍよりも長くすると、その繊維の先端部における繊維間の間隔が大きくなるので、帯電ローラの表面に当接した各繊維に加えられる荷重が大きくなってブラシの倒れが促進される。繊維の長さを２ｍｍ以下に設定することによりこの不具合を回避することができる。
【００３３】
なお、本実施例では織物型のブラシローラを用いたが、織物型と静電植毛型のブラシローラにはそれぞれに長所・短所はあるものの、帯電ローラ表面への清掃能力としては大差がないためどちらを選択しても構わない。
【００３４】
（露光装置）
その後、感光体１１が帯電ローラ１２によって一様に帯電された後、露光装置１４から波長７８０ｎｍのレーザー光を画像情報に応じて感光体１１上に照射し、静電像が形成される。
【００３５】
（現像装置）
感光体１１上に形成された静電像は、トナーを収容した現像装置１５によってトナーが付着され、トナー像として現像される。本実施例における現像方法は、１成分非接触現像であるジャンピング現像法を用いた。一般的に、現像装置１５の現像剤担持体上のトナーは感光体１１へ全て現像されることはなく、現像直後においても現像剤担持体上にはトナーは存在することになる。
【００３６】
（現像剤）
本実施例において用いた現像剤は、従来から知られている種々のものを採用することができるが、本実施例においては粉砕法により製造された磁性黒色トナーを用いた。具体的には、結着樹脂、着色剤及び／または磁性体、荷電制御剤、又はその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルのような混合機により充分混合する。そして、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶し、溶融混練物を冷却固化後に固化物を粉砕し、その後に粉砕物を分級して得ることができる。一般的に、トナーの帯電極性は、負極性、正極性どちらでも可能である。
【００３７】
トナーには、トナーの流動性、現像性及び帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子を好ましく用いることができる。
【００３８】
無機微粒子としては、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等）、窒化物（窒化ケイ素等）、炭化物（炭化ケイ素等）、金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等）、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等）、カーボンブラック、シリカ等を使用することができる。これらの無機微粒子は、高湿度下のトナーの流動特性や帯電特性の悪化を防止するために、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等の表面処理剤を用いて疎水性を上げることが好ましい。これら無機微粒子は、単独で使用することもあるが、本発明では、複数併用されている。
【００３９】
無機微粒子の一次粒子径は、０．００５〜２μｍ程度であることが好ましく、０．０１〜１μｍ程度であることがより好ましい。また、無機微粒子の外添割合としては、トナー粒子１００重量部に対して０．０１〜１０重量部であることが好ましく、０．０１〜２．０重量部であることがより好ましい。外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、現像効率及び転写効率が低下して画像の濃度ムラや画像部周辺にトナーが飛び散ってしまう。一方、外添剤の量が１０重量部を越える場合には、過多な外添剤が感光体や現像剤担持体に付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【００４０】
本実施例では負帯電極性のトナー１００重量部に対して、粒径０．０５μｍ以下の疎水性シリカ、そして、粒径０．０５〜０．１μｍの酸化チタン、粒径０．５〜２μｍのチタン酸ストロンチウムを各１．０重量部ずつ外添した現像剤を用いた。即ち、本実施例にて、第一の外添剤としての酸化チタン及びチタン酸ストロンチウムは、第二の外添剤としての疎水性シリカより粒径が大とされる。
【００４１】
本願明細書及び特許請求の範囲の記載にて、外添剤の「粒径」とは、「個数平均粒径」を意味するものとする。粒径の測定法としは、ＳＥＭ等の電子顕微鏡で外添剤を直接観察し、その外形から外添剤の種類を判別し、各々の平均粒径（個数平均粒径）を求める手法が最も好ましい。他の方法としては、動的光散乱法を使用することも可能である。この動的光散乱法とは、溶液中に微粒子（外添剤）を分散させると、微粒子は溶液中でブラウン運動をする。このブラウン運動している粒子にレーザー光を照射すると、粒子からの散乱光からそれぞれのブラウン運動の速度に対応した散乱強度の揺らぎが観測される。この散乱強度の時間的揺らぎを解析処理することで、粒子のブラウン運動の速度が得られ、粒子の大きさを求めることができる。ただし、この動的光散乱法では、外添剤が複数種外添されている場合に平均粒径が近い場合には上手く判別できない可能性がある。従って、先の電子顕微鏡で直接観察して各外添剤の平均粒径を求める手法をメインとし、動的光散乱法は、補助的なものとするのが好ましいと考えられる。
【００４２】
（転写装置）
トナー像が形成された感光体１１に対向した部位には、外径１８ｍｍの転写ローラ１６が配置されている。この転写ローラ１６が、感光体１１に形成されたトナー像を転写材に転写させるための転写手段となる。不図示の給紙カセットに収納されていた転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）は、給紙ローラよって給紙され、搬送ローラによってレジストローラに搬送される。この転写材Ｐは、感光体１１上のトナー像にタイミングよく合わせるようにしてレジストローラにより転写部Ｎに供給される。一方、転写ローラ１６には、図示されていない転写バイアス電源からトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、感光体１１上のトナー像が転写部Ｎを介して転写材Ｐ表面に転写される。転写材Ｐに転写されたトナー像は、不図示の定着装置で熱や圧力を加えてトナーを融着させ、転写材Ｐにトナー像定着後に画像形成装置本体の外部に排紙される。
【００４３】
（クリーニング装置）
一方、トナー像転写後の感光体１１は、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置１７によって除去される。クリーニング装置１７は、板金１７ｂに支持されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード１７ａ、図示されてはいない転写残トナー飛散防止シート及び転写残トナー搬送スクリューで構成されている。感光体１１からクリーニングブレード１７ａによって除去された転写残トナーは転写残トナー搬送スクリューによって転写残トナー回収容器へと送られる。本実施例では、クリーニングブレード１７ａとしては板金１７ｂの先端部に一体的に保持された高硬度で弾性に富み、耐磨耗性や機械的強度、耐油性、耐オゾン性等に優れ、感光体を傷つけないポリウレタンゴムから成るクリーニングブレードを用いた。しかし、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム等のエラストマー等適度な弾性と硬度を有する材料であればいずれでもよい。
【００４４】
（帯電ローラ汚れの定量化法）
本実施例では、帯電ローラ１２への外添剤付着量を評価する手段として、蛍光Ｘ線元素分析法を用いて各元素強度によって定量化を行った。帯電ローラ１２にあるエネルギーをもつＸ線を照射すると、照射された範囲に存在している各原子において内殻の電子が励起され、外殻の電子が内殻にできた空孔に遷移する際にこれらのエネルギー差に対応した蛍光Ｘ線が放出される。このとき、内殻と外殻のエネルギー差は元素固有であるため、放出される蛍光Ｘ線のエネルギーも元素固有の値となる。この蛍光Ｘ線の強度を検出することにより、帯電ローラ１２に付着している各元素の量を定量評価することができる。本実施例では蛍光Ｘ線元素分析装置として、ＨＯＲＩＢＡ製のＸ線分析顕微鏡ＸＧＴ−５０００を用いた。本実施例の場合、外添剤のシリカ（第二外添剤）はＳｉ元素で、酸化チタンとチタン酸ストロンチウム（第一外添剤）はＴｉ元素が含まれているため、外添剤の付着量としては蛍光Ｘ線によるＫα線のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度を用いた。また、各外添剤についてブラシローラ１３が帯電ローラ１２から外添剤を清掃する能力について、清掃能力という指標を用いる。これは、上記のＸ線分析顕微鏡にて測定した各元素強度の値から算出する。ブラシローラ１３を具備しない状態の帯電ローラ１２上の元素強度をＡとし、ブラシローラ１３を具備した状態の帯電ローラ１２上の元素強度をＢとすると、清掃能力を［（Ａ−Ｂ）×１００］／Ａ（％）と定義する。
【００４５】
図２は、上記の外添剤を外添した現像剤を用いて、ブラシローラ１３の回転速度をブラシローラ駆動装置２１（図４参照）により変更し、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比を変えて各外添剤における清掃能力の変化を示した図である。帯電ローラ１２とブラシローラ１３は、互いの当接部にて同方向に回転する。
【００４６】
今、帯電ローラ１２の周速をＶ１、ブラシローラ１３の周速をＶ２、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比をα、とすると、
周速比（α）＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
で示される。
【００４７】
本実施例によれば、上述のように、帯電ローラ１２の回転速度（即ち、周速Ｖ１）は変えずに、ブラシローラ１３の回転速度（即ち、周速Ｖ２）を制御手段にてブラシローラ駆動装置２１（図４参照）を制御することにより変更するようにした。つまり、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）を変えて帯電ローラ１２のクリーニングを行うことができる。勿論、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）を変えるために、帯電ローラ１２の回転速度を可変とすることも可能であり、また、帯電ローラ１２及びブラシローラ１３の双方の回転速度を可変とすることもできる。
【００４８】
周速比（α）１００％は、帯電ローラ１２の周速（Ｖ１）とブラシローラ１３の周速（Ｖ２）との差、即ち、周速差（｜Ｖ１−Ｖ２｜）がゼロを意味する。なお、詳しくは後述するように、本実施例においては、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％の場合、ブラシ繊維先端速度で言えば、帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比はおよそ１１５％となる。
【００４９】
帯電ローラ１２に対する清掃能力は、帯電ローラ１２とブラシローラ１３との周速比（α）に応じて変化する。Ｓｉ元素を含むシリカ（第二の外添剤）では、周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比がおよそ１１５％）から離れるにしたがって清掃能力が大きくなる傾向がある。Ｔｉ元素を含む酸化チタンやチタン酸ストロンチウム（第一の外添剤）では周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維先端速度の周速比がおよそ１１５％）に近づくほど清掃能力が大きくなる傾向がある。
【００５０】
これは、ブラシローラ１３による外添剤の清掃メカニズムが異なるからである。即ち、清掃メカニズムは、接触時に作用する静電的な力と、ブラシローラ１３が帯電ローラ１２と離間する際に作用する機械的な力の関係が、帯電ローラ１２との周速比や各外添剤の摩擦帯電系列、粒径等の物性値によって異なる。
【００５１】
（接触時における静電的な清掃について）
先ず、接触時に働く静電的な力に関してであるが、帯電ローラ１２が回転中はブラシローラ１３も回転しており、これらの接触部では帯電ローラ１２に付着した外添剤とブラシローラ１３のブラシ繊維が摺擦される。このとき、摺擦される材質同士の摩擦帯電系列における相対位置関係によってブラシ繊維と各外添剤の摩擦帯極性及び摩擦帯電量が決定されることになる。
【００５２】
先ず、摩擦帯電極性に関しては、摺擦する２つの材質の摩擦帯電系列において、正極性側に位置する材質が相対的に正極性に摩擦帯電されやすくなり、負極性側に位置する材質が相対的に負極性に摩擦帯電されやすくなる。また、これらの位置関係が遠いほど摩擦帯電量は大きくなるので、摩擦帯電系列の位置関係によって各外添剤で摩擦帯電量は異なる。
【００５３】
ここで、本実施例の場合はブラシローラ１３におけるブラシ繊維の材質としては前述のように絶縁性のナイロン繊維を用いており、ブラシ繊維材質と各外添剤の摩擦帯電系列の相対位置関係は図３のようになる。即ち、ブラシローラ１３は、摩擦帯電系列において外添剤より正極性側に位置している。そのため、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速に差がある場合、各外添剤の摩擦帯電極性は、いずれも負極性となる傾向や周速差が大きいほど摩擦帯電量が大きくなる傾向は各外添剤で共通している。しかし、第一の外添剤としての酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムが、第二の外添剤としてのシリカより正極性側に位置している。そのため、摩擦帯電量は、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムよりも常にシリカの方が大きくなる。よって、帯電ローラ１２とブラシローラ１３が接触している際にこれらに作用する静電的な吸着力は、どの周速比でも常にシリカが大きいため、静電的な清掃能力はシリカに対しての方が大きい。
【００５４】
（離間時における機械的な清掃について）
次に、ブラシローラ１３が帯電ローラ１２から離間する際に作用する機械的な力に関して言えば、ブラシローラ１３が回転してブラシ繊維が接触部から離間部に移行する際に各ブラシ繊維が変形する。そのため、各ブラシ繊維に変形による弾性エネルギーが蓄えられる。そして、ブラシ繊維が帯電ローラ１２から離間する際に接触部通過時に蓄積された弾性エネルギーの一部がブラシ繊維の運動エネルギーへと変換される。この運動エネルギーが大きいほどブラシ繊維の先端移動速度が大きくなるため、ブラシ繊維の運動量も大きくなる。このブラシ繊維の運動量によって離間時に帯電ローラ１２の表面から外添剤を弾く力が発生し、この力が大きいほど帯電ローラ１２に付着した外添剤を弾き飛ばしやすくなるため、離間時の機械的な力による外添剤の清掃能力は向上する。
【００５５】
ここで、ブラシ繊維の先端移動速度は、ブラシローラ１３の周速とブラシ繊維の変形に起因したエネルギー変換による速度の和となる。そのため、離間した際のブラシ繊維の先端移動速度はブラシ繊維の変形量が大きいほど、そして、ブラシローラ１３の周速が大きくなるほど大きくなる。そのため、ブラシ繊維の帯電ローラ１２に対する侵入量やブラシローラ１３の周速が大きいほど、各外添剤の清掃能力は向上する。この傾向はシリカや酸化チタン、チタン酸ストロンチウムにおいて共通ではあるが、実際にはシリカよりも酸化チタンやチタン酸ストロンチウムの方が機械的な力によって除去されやすい。この理由としては、ブラシ繊維によって帯電ローラ１２上から機械的に除去されるためには、除去される前に外添剤がブラシ繊維に接触しなければならない。しかし、帯電ローラ１２の表面に付着している外添剤の粒子径が大きくなるほどブラシ繊維と接触する確率が大きくなり、また、外添剤１個当たりのブラシ繊維との接触面積も大きくなる。シリカと、酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムとではシリカの方が平均粒径は１オーダー以上小さく、ブラシ繊維がこれらの外添剤と接触する確率は粒径の大きな酸化チタンやチタン酸ストロンチウムの方が大きくなる。そのため、シリカよりもこれら酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムである外添剤の方がブラシ繊維に捕らえられ易く安定して清掃を行うことができ、離間時にブラシ繊維によって弾き飛ばされる量が多くなるためであると考えられる。また、帯電ローラ１２の表面は微小な凹凸があり、この凹部には外添剤が埋め込まれやすい。これは粒径の小さな外添剤ほど顕著になり、ブラシ繊維で掻き落としにくくなるので、これらを機械的に除去するのが難しい。これらの理由から、ブラシ繊維が帯電ローラ１２の表面から離間するときの機械的な清掃能力に関しては、いずれの外添剤でもブラシローラ１３の周速が大きいほど清掃能力が大きくなる。そして、この清掃能力は、粒径の小さなシリカ（第二の外添剤）よりも１オーダー以上粒径の大きな酸化チタンやチタン酸ストロンチウム（第一の外添剤）の方が特に大きくなる。
【００５６】
つまり、本発明では、第一の外添剤の粒子の粒径（個数平均粒径）が、第二の外添剤の粒子の粒径（個数平均粒径）より大であれば、即ち、少なくとも平均粒径の順列が合っていれば、本発明の効果は得られる。ただ、平均粒径差が縮まれば、粒径が逆転している比率が増大することとなるので、効果は薄まることとなる。
【００５７】
（ブラシローラによる清掃能力）
これらの接触時における静電的な清掃能力と離間時における機械的な清掃能力の和がトータルの清掃能力となる。
【００５８】
シリカに関しては周速差が大きいと機械的な清掃能力は小さいが静電的な清掃能力が大きくなるため、トータルの清掃能力は向上する。周速差とは、上述したように、帯電ローラ１２の周速Ｖ１とブラシローラ１３の周速Ｖ２との差の絶対値（｜Ｖ１−Ｖ２｜）であり、本実施例では、通常、帯電ローラ１２の周速Ｖ１がブラシローラ１３の周速Ｖ２より大（Ｖ１≧Ｖ２）とされる。周速差が小さいと、即ち、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維の先端速度の周速比はおよそ１１５％）に近い場合には、機械的な清掃能力がわずかに大きくなる。しかし、静電的な清掃能力が極端に小さくなるため、トータルの清掃能力も低下する。
【００５９】
また、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムに関しては、周速差が大きいと静電的な清掃能力も機械的な清掃能力も小さいため、トータルの清掃能力としては小さくなる。帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比（α）が１００％（帯電ローラ１２に対するブラシ繊維の先端速度の周速比はおよそ１１５％）に近い場合には、静電的な清掃能力は効果が薄いが、機械的な清掃能力が大幅に増加する。そのため、トータルの清掃能力は向上する。
【００６０】
各周速比におけるこれらのＳｉ元素やＴｉ元素に対する清掃能力の優劣を表１に示した。表１で示す「周速比」は、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３のブラシ繊維先端速度の周速比を意味している。
【００６１】
【表１】
【００６２】
ここで、本実施例で行った帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の処方及び当接条件においては、ブラシ繊維の先端速度はブラシローラ１３の周速よりも１５％程度大きくなる。そのため、上述したように、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比が１００％の場合は、ブラシ繊維の先端速度の帯電ローラ１２に対する周速比は１１５％程度となる。
【００６３】
従って、本発明の実施例における説明にて、「ブラシローラの周速」とは、ブラシローラのブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラに対するブラシローラの周速比」とは、帯電ローラに対するブラシローラのブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【００６４】
なお、除去されずに帯電ローラ１２上に残留したままの外添剤の一部は静電的作用や機械的作用により帯電ローラ１２への付着力が低下し、帯電ローラ１２が感光体１１と接近した際に相対的に正極性を持つ感光体１１に静電的に付着する。そして、そのまま現像装置１５、転写ローラ１６、クリーニング装置１７のいずれかに回収される。
【００６５】
本実施例では、ブラシローラ１３の回転速度を管理するために、ブラシローラ１３の導電性支持体の端部にギアを接続し、これを介してブラシローラ駆動装置２１（図４参照）を連結している。このブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を一定にすることでブラシローラ１３の回転速度を一定にすることができる。
【００６６】
図４は、本実施例で使用した画像形成装置のＤＣコントローラにおけるブロック図を示したものである。制御手段を構成するＤＣコントローラにおけるＣＰＵ１８には、不揮発メモリ１９、感光体駆動装置２０、ブラシローラ駆動装置２１、ブラシローラ回転速度制御装置２２、高圧電源２３が接続されている。
【００６７】
図５に本実施例における画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す。画像形成装置の電源をＯＮにし、画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置の操作部にあるコピーボタンを押したり、ネットワークを介して画像形成装置にプリンタ出力信号が入力されると、ＣＰＵ１８が不揮発メモリ１９にアクセスし、これに格納されている情報を読み出す。そして、画像形成動作を始めるための準備回転として感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２を回転させる（以下、「前回転」という。）。同時に、ブラシローラ１３も回転させるため、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、７１４ｒｐｍで回転させる（Ｓ１０１）。すると、感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２は周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始める。
【００６８】
なお、上述したように、本実施例の説明にて、「ブラシローラ１３の周速」とは、ブラシローラ１３のブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比」とは、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３のブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【００６９】
上述のように、周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始めたブラシローラ１３は、帯電ローラ１２を少なくとも一周以上クリーニングする。この前回転中には帯電ローラ１２に付着している酸化チタンやチタン酸ストロンチウムを積極的に清掃するために、帯電ローラ１２に対するブラシローラ１３の周速比を１１５％（第一の周速比）に設定している。高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１と共に回転させ続ける。
【００７０】
しかし、帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出し、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍから４９７ｒｐｍへと変更する（Ｓ１０２）。これによって、ブラシローラ１３の周速は２０８ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速比はシリカをより積極的に清掃する８５％（第二の周速比）へと変更される。ブラシローラ１３は、帯電ローラ１２を少なくとも一周以上クリーニングする。この際、帯電バイアス電圧の起ち上げには数十μｓｅｃ程、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を変更する時間も数百μｓｅｃ程の時間を要するので、これらを考慮して帯電バイアス電圧を起ち上げる１秒前に周速比を変更するようにした。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２に所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ１０３）。帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ１０４）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ１０５）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍに変更する（Ｓ１０６）。これによって、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速比は再び１１５％（第一の周速比）へと変更されるが、帯電バイアス電圧の起ち下げ時にも起ち上げ時と同様の事情を考慮している。この状態で感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２とブラシローラ１３を回転させ続け、ＣＰＵ１８から感光体１１とブラシローラ１３を停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。それにより、感光体１１及びそれに従動する帯電ローラ１２とブラシローラ１３の回転は停止する（Ｓ１０７）。
【００７１】
ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。図６に上述した一連の制御をタイミングチャートに記す。
【００７２】
上記のような構成と、ブラシローラ１３を帯電ローラ１２の回転に対して従動にした構成で、帯電ローラ１２を変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行う。これにより帯電ローラ１２に付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の推移を図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。ブラシローラ１３の周速を適宜変更した系では従動する系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。また、ブラシローラ１３の周速をシリカと、酸化チタン及びチタン酸ストロンチウムと、を効率よく清掃する周速比に適宜切り替えることで、帯電ローラ１２に付着している外添剤の量を低減させることができる。従って、帯電ローラ１２の表面抵抗上昇を抑制することができる。
【００７３】
つまり、本発明により、帯電ローラ１２とブラシローラ１３の周速を適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減し、帯電ローラ１２の寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【００７４】
実施例２
次に、本発明の画像形成装置の第二の実施例について説明する。
【００７５】
本実施例では、画像形成装置として図８に示した電子写真方式の４色フルカラーの画像形成装置を使用した。同図はその概略構成を示す縦断面図である。図８を参照して、画像形成装置の構成及び動作を説明する。
【００７６】
（画像形成装置）
本実施例にて、画像形成装置は、４個（４色）の画像形成ステーション、即ち、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー像を形成する画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。
【００７７】
各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、像担持体としての矢印方向に回転自在に担持された電子写真感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを備えている。各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、帯電手段としての接触帯電装置である帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備えており、各帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにはブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが設けられている。更に、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、露光手段としての露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、現像手段としての現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが設けられている。また、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの周りには、クリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋが配置されている。
【００７８】
なお、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、に関しては実施例１で使用したものと同様であるので、説明を省略する。また、露光装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ、クリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋについても同様である。
【００７９】
上記構成により、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋで形成された各色のトナー像を中間転写体２５上に順次に一次転写して重ねあわせ、その後、一括で紙等の転写材Ｐに二次転写する。二次転写された４色のトナー像は、定着装置（図示せず）にて定着することで４色フルカラー画像が得られる。
【００８０】
（現像剤）
現像剤としては、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを磁気力によって搬送し、感光体に対して接触状態で現像するための２成分現像剤を用いた。トナー粒子の形状、粒径など特に制限はなく、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上の静電像上に正確に載るものであればよい。ただし、良好な画質を得る観点からは、球状のトナーを用いることが好ましい。トナーに添加する外添剤は、トナーに添加したときの耐久性の点から、トナー粒子の個数平均粒径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。
【００８１】
本実施例では外添剤として、実施例１で使用していたシリカ（以下、「シリカＡ」という。）よりも粒径が０．０５〜０．１μｍでシリカＡよりも粒径の大きなシリカ（以下、「シリカＢ」という。）、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムを使用した。外添剤の割合としては、トナー１００重量部に対し０．０１〜１５重量部が用いられ、好ましくは０．０５〜１２重量部である。ここで、シリカＢは粒径が大きくなっていることで、シリカＡよりも摩擦帯電能が低下している。
【００８２】
（一次転写装置）
上述の４個の画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下方には、中間転写体２５が配設されている。中間転写体２５の内側における、各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対応する位置には、外径１８ｍｍの一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが接触配設されている。中間転写体２５は、これら一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋによって感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ表面に押圧されている。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと中間転写体２５との間には、一次転写部（一次転写ニップ部）Ｎ１が形成されている。そして、中間転写体２５に従動回転しながら、一次転写バイアス電源から正極性の一次転写バイアスが印加されると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上のそれぞれのトナー像は、一次転写部Ｎ１を介して中間転写体２５上に一次転写される。なお、一次転写ローラ２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋとしては、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、ＣＲ又はＮＢＲ等にカーボン等の抵抗調整剤を加え、抵抗値を１０7Ω以下に調整した材料を用いることが一般的である。
【００８３】
（中間転写体）
本実施例ではポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂からなる単層構造の中間転写体を用いたが、単層構造の場合、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン及びポリフェニレンサルファイド等の硫黄含有樹脂、ポリフッ化ビニリデンやポリエチレン−四フッ化エチレン共重合体等のフッ素含有樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等やこれらの各種変性樹脂や共重合体を１種類あるいは２種類以上を使用することができる。
【００８４】
中間転写体２５は、駆動ローラ２６、二次転写対向ローラ２７、中間転写体クリーニング装置対向ローラ２８とに掛け渡されている。駆動ローラ２６は図示していない駆動モータからの駆動力が伝達されて回転して時計回りの回転により、中間転写体２５は矢印方向に回転移動する。中間転写体２５は、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとは別の駆動系で駆動するため、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの速度と中間転写体２５の速度を独立して制御することができる。また、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面と中間転写体２５の表面との速度差が１〜５％の範囲内となるように感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと中間転写体２５とを駆動させる。駆動ローラ２６は、金属芯金上に導電ゴム層を有し、１０2〜１０6Ωのロールで、芯金は接地されている。
【００８５】
（二次転写装置）
中間転写体２５の二次転写対向ローラ２７に対向した部位には、外径２４ｍｍの二次転写ローラ２９が二次転写対向ローラ２７のバックアップローラとして対向配置されている。この二次転写対向ローラ２７と二次転写ローラ２９が、中間転写体２５に転写されたトナー像を記録材に転写させるための第２の転写手段となる。二次転写ローラ２９には、図示されていない二次転写バイアス電源からトナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写体２５上のトナー像は、二次転写対向ローラ２７上の二次転写部（二次転写ニップ部）Ｎ２を介して転写材Ｐ表面に一括して二次転写される。トナー像転写後の各感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、表面に残ったトナー（転写残トナー）がクリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋによって除去される。
【００８６】
上述の中間転写体２５上で重ねられた４色のトナー像は、中間転写体２５の矢印方向の回転に伴って二次転写部Ｎ２に搬送される。一方、不図示の給紙カセットに収納されていた転写材Ｐ（例えば、紙、透明フィルム）は、給紙ローラよって給紙され、搬送ローラによってレジストローラに搬送される。この転写材Ｐは、上述の中間転写体２５上に４色のトナー像をタイミングよく合わせるようにして、レジストローラにより二次転写部Ｎ２に供給され、Ｎ２位置で転写材Ｐに転写される。その後、不図示の定着装置で熱や圧力を加えてトナーを融着させ、転写材Ｐにトナー像定着後に装置本体外部に排紙される。
【００８７】
（中間転写体クリーニング装置）
また、二次転写部Ｎ２にて転写材Ｐに二次転写されなかった二次転写残トナーは、中間転写体２５のクリーニング装置３０へと送られて除去され、回収されたトナー及び潤滑剤は図示されていない二次転写残トナー収容器に収容される。
【００８８】
（その他）
なお、図８に示すように、画像形成装置には、各色の現像装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋに補給するためのトナーが収納されたトナー補給容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋが設置されている。
【００８９】
上記のような構成と、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの回転に対して従動にした構成で、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの周速を変えずに画像出しを行った。この時、画像比率５％の画像をＡ４連続モードで２００，０００枚まで通紙を行った。この時の、各画像形成ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図９（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。
【００９０】
ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速を適宜変更した系では、従来の従動する系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速をシリカ、酸化チタンとチタン酸ストロンチウムを効率よく清掃する周速に適宜切り替えることで、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の量を低減させることができる。
【００９１】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減することができる。これにより、帯電ローラの表面抵抗上昇を抑制することができる。従って、フルカラー電子写真方式の画像形成装置を使用した場合でも帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【００９２】
実施例３
次に、本発明の画像形成装置の第三の実施例について説明する。
【００９３】
本実施例では、実施例２とほぼ同様の構成を用いた。ただ、画像形成装置の画像形成各ステーションにおいて、図１０に示したように、除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに対して接触するよう設置した。除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋは、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋのクリーニング部材であるブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包された外添剤を除去するためのものである。
【００９４】
図１１は、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度の和の推移をそれぞれ示したものである。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに外添剤が捕集され続けて内包量が飽和すると、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上の外添剤付着量の増加率が大きくなっていることが分かる。つまり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着した外添剤の一部はブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによって除去され、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに捕集されていく。これによってブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包する外添剤の量が増加していく。
【００９５】
ブラシ繊維に付着した外添剤の一部は、ブラシ繊維が帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの表面から離間して弾性復帰する際の衝撃によってブラシ繊維の先端部に付着したトナーがブラシ繊維から飛び出る。そのため、ある程度はブラシ繊維がリフレッシュされる。しかしながら、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋに内包できる外添剤の量には限界があり、画像形成中はクリーニング装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋからトナーや外添剤の一部が常にすり抜けてくる。そのため、リフレッシュされてもすぐにこれらが付着してすり抜け量とリフレッシュ量が平衡状態となってしまい、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの内包量が飽和状態となる。すると、ブラシ繊維に付着した外添剤が飽和した時点でほぼ外添剤で覆われてしまったブラシ繊維と帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの摺擦による静電的な清掃能力が極端に低下する。そのため、離間時におけるブラシ繊維の復元力による弾き飛ばし効果のみで清掃していると考えられる。ブラシ繊維に付着した外添剤の一部を除去して静電力による清掃能力を回復させるために、ブラシ繊維をフリッカー（除去部材）に打ち当てて力学的に除去することができる。また、ブラシ繊維にバイアス電圧を印加するなどして静電的に除去することができる。これらの方法によって、ブラシ繊維のリフレッシュ効果を高めることができる。
【００９６】
本実施例では、図１０に示したように、画像形成装置の各ステーションのブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの法線方向にブラシ繊維に付着した外添剤の一部を除去するための除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設ける。この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋは、ブラシ繊維に当接するように各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの中心位置から５．０ｍｍ離した位置に設置した。本実施例では、この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋとしてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ部と同じ長手長さで、厚み５００μｍのポリエチレンテレフタレートシートを各ステーションに配備した。厚みとしては１００μｍ以上であれば好ましく用いることができる。１００μｍより薄いと、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが回転してブラシ繊維が衝突した場合にブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転方向に塑性変形してしまい、効果が得られなくなってしまう。
【００９７】
各ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋが回転してブラシ繊維がこの除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋにブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速ではたかれることで、ブラシ繊維に付着したトナーや外添剤が除去される。この除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設置することで、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの外添剤内包量が限界を超えないよう少しずつ除去することができ、静電力による清掃能力を長期にわたって維持することができる。
【００９８】
上記のような構成と実施例２の構成で、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行い、画像出しを行った。この画像出しにおいて、各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図１２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示した。
【００９９】
除去部材１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを設置した系（実施例３）では、実施例２に比較して、Ｓｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。除去部材３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋを設置してブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ繊維に付着した外添剤を除去する。これにより、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の増加率を低減させることができる。
【０１００】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を適宜変更し、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの外添剤内包量を減少させる。これにより、帯電ローラ汚れを効率よく低減し、実施例２の場合よりも帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【０１０１】
実施例４
次に、本発明の画像形成装置の第四の実施例について説明する。
【０１０２】
本実施例では、実施例３とほぼ同様の構成を用いた。また、本実施例では、実施例３で用いた構成に画像形成装置の設置環境を判断するため周囲温湿度を検知する温湿度検知手段、即ち、温湿度センサ３４を搭載し、この検知結果に応じてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速の割合を変更した。
【０１０３】
図１３（ａ）、（ｂ）は、絶対水分量がおよそ２ｇ／ｋｇ（低湿度環境）とおよそ２０ｇ／ｋｇ（高湿度環境）下における各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ上のＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の通紙枚数による推移を示す。低湿環境と高湿環境では帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着する外添剤の比率が異なる。
【０１０４】
シリカについては、高湿環境よりも低湿環境の方が帯電ローラへの付着量が多くなるため、低湿環境で帯電ローラ寿命の律速になり易い。そのため、低湿環境ではシリカに対する清掃能力が高い状態を維持するのが望ましい。一方、酸化チタンやチタン酸ストロンチウムについては、低湿環境より高湿環境の方が帯電ローラへの付着量が多くなるため、
高湿環境で帯電ローラ寿命の律速になり易い。そのため、高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムに対する清掃能力が高い状態を維持するのが望ましい。
【０１０５】
本実施例で使用した画像形成装置本体には、画像形成装置内の温度を検出する温度センサ及び湿度を検出する湿度センサから成る温湿度センサ３４が配置される。この温湿度センサ３４により検知した温度及び相対湿度より計算される絶対水分量により、使用環境条件によって帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋとの周速比の割合を変更する。温湿度センサ３４は、白金、タングステン、ニクロム、カンタル等の正の温度特性、又はＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＴａＮ（窒化タンタル）等の負の温度特性を有する微細線若しくは薄膜、サーミスタ等の微小感温素子による検知素子によって構成し得る。
【０１０６】
この温湿度センサ３４をＣＰＵ１８に接続する。画像形成装置が稼動状態ではリアルタイムで温度及び相対湿度を常に検知しており、その検知結果を逐次ＣＰＵ１８に送信する。送信後にＣＰＵ１８で絶対水分量を演算し、不揮発メモリ１９にアクセスして格納されている表２のブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比に対する環境テーブルに応じてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出す。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転速度を変更する。
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
上述したように、低湿環境ではシリカがより帯電ローラに付着しやすくなり、高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムがより帯電ローラに付着しやすくなる。
【０１０９】
そこで、低湿環境ではシリカを積極的に除去するよう帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比が８５％である状態を維持する時間を長くする。高湿環境では酸化チタンやチタン酸ストロンチウムを積極的に除去するよう周速比を１１５％である状態を維持する時間を長くする。本実施例では、低湿環境と高湿環境の境界となる絶対水分量を１２ｇ／ｋｇに設定し、温湿度センサ３４により得られた絶対水分量が１２ｇ／ｋｇ未満であれば低湿環境、１２ｇ／ｋｇ以上であれば高湿環境であると判断させる。
【０１１０】
図１４に本実施例における画像形成信号が入力されたときのフローチャートを示す。
【０１１１】
先ず、画像形成装置の電源をＯＮにし、画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成信号が入力されたら、温湿度センサ３４が検知した結果をＣＰＵ１８で受信し、絶対水分量を演算後に１２ｇ／ｋｇより小さいか大きいかを判断する（Ｓ２０１）。絶対水分量が１２ｇ／ｋｇより小さければ、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転時及び後回転時の帯電ローラ１２Ｙ１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を１１５％（第一の周速比）に設定する。
【０１１２】
なお、上述したように、実施例の説明にて、「ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速」とは、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋのブラシ繊維の先端速度を意味するものとする。従って、特段の記載がない限り、「帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比」とは、帯電ローラに対するブラシローラのブラシ繊維先端速度の周速比を意味するものとする。
【０１１３】
上述のように、帯電ローラ１２Ｙ１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は、１１５％（第一の周速比）に設定される。そのために、画像形成信号が入力されて画像形成装置の設置環境が低湿度環境だと判断されたら、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、７１４ｒｐｍで回転させる（Ｓ２０２）。すると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれらに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２９９ｍｍ／ｓｅｃで回転を始め、これらの周速比が１１５％（第一の周速比）になる。そして、高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと共に回転させ続ける。
【０１１４】
しかし、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転中の帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出す。そして、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍから４９７ｒｐｍへと変更する（Ｓ２０３）。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、３Ｋの周速は２０８ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの周速比は８５％（第二の周速比）となる。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ２０４）。帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ２０５）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ２０６）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を７１４ｒｐｍに変更する（Ｓ２０７）。これによって、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は再び１１５％（第一の周速比）へと変更される。この状態で感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを回転させる。ＣＰＵ１８から感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転は停止する（Ｓ２０８）。ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。
【０１１５】
また、絶対水分量が１２ｇ／ｋｇより大きければ、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転時及び後回転時の帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに対するブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を８５％（第二の周速比）に設定する。そのために、画像形成信号が入力されて画像形成装置の設置環境が低湿度環境だと判断されたら、感光体駆動装置２０及びブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数をそれぞれ１７２ｒｐｍ、４９７ｒｐｍで回転させる（Ｓ２０９）。すると、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれらに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは周速２６０ｍｍ／ｓｅｃで、ブラシローラ１３は周速２０８ｍｍ／ｓｅｃで回転を始め、これらの周速比が８５％（第二の周速比）になる。そして、高圧電源２３から帯電ローラ１２にバイアス電圧を印加するまでは感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと共に回転させ続ける。
【０１１６】
しかし、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが前回転中の帯電バイアス電圧を印加する１秒前にＣＰＵ１８からブラシローラ回転速度制御装置２２へと指令を出す。そして、ブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を４９７ｒｐｍから７１４ｒｐｍへと変更する（Ｓ２１０）。これによって、ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速は２９９ｍｍ／ｓｅｃとなり、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとの周速比は１１５％（第一の周速比）となる。そして、ＣＰＵ１８がブラシローラ回転速度制御装置２１へ回転速度を変更する指令を出した１秒後にはＣＰＵ１８から高圧電源２３へ帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに所定のバイアス電圧を印加するよう指令を出す（Ｓ２１１）。帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにバイアス電圧を印加後に入力された画像形成信号に応じて露光、現像、転写、定着の電子写真プロセスによる画像形成動作を実行する（Ｓ２１２）。これが終了したら印加していた帯電バイアス電圧を解除するためにＣＰＵ１８から高圧電源２３へと指令を送る（Ｓ２１３）。帯電バイアス電圧が解除されて１秒後にＣＰＵ１８から不揮発メモリ１９にアクセスし、格納されている情報に基づいてブラシローラ回転速度制御装置２２に指令を出してブラシローラ駆動装置２１のモータ回転数を４９７ｒｐｍに変更する（Ｓ２１４）。これによって、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比は再び８５％（第二の周速比）へと変更される。この状態で感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを回転させる。ＣＰＵ１８から感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋを停止させるために、感光体駆動装置２０とブラシローラ駆動装置２１へ信号を送信する。これにより、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ及びそれに従動する帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの回転は停止する（Ｓ２０８）。ここで、画像形成装置をＯＦＦにしない場合は、新たに画像形成信号が入力されるまで待機する。画像形成装置をＯＦＦにする場合は、そのまま画像形成装置をＯＦＦにする。
【０１１７】
上記のような構成と実施例２の構成で、絶対水分量がおよそ２ｇ／ｋｇ、２０ｇ／ｋｇの環境で帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを変えずに画像比率５％のＡ４画像を連続モードで２００，０００枚まで通紙を行った。各ステーションの帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着しているＳｉ元素強度とＴｉ元素強度平均値の推移を図１５（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。ブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速の割合を画像形成装置の設置環境に応じて適宜変更した系（実施例４）では、図９（ａ）、（ｂ）に示す実施例２の系に比べてＳｉ元素強度、Ｔｉ元素強度共に低下していることが分かる。
【０１１８】
本実施例では、画像形成装置の設置環境に応じてブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速をシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウムを効率よく清掃する周速比に適宜切り替える。これにより、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに付着している外添剤の量を低減させることができる。
【０１１９】
よって、本発明により、帯電ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋとブラシローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの周速比を画像形成装置の設置環境に応じて適宜変更することで帯電ローラ汚れを効率よく低減することができる。これにより、帯電ローラらの表面抵抗上昇を抑制することができる。従って、画像形成装置の設置環境によらず帯電ローラの寿命を１．５倍以上に伸ばすことができた。
【符号の説明】
【０１２０】
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体
１２、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電ローラ
１３、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ クリーニングブラシローラ
１５、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 現像装置（現像手段）
１８ ＣＰＵ（制御手段）
２１ ブラシローラ駆動装置
２２ ブラシローラ回転速度制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体と接触して帯電させる回転可能な帯電ローラと、
第一の外添剤と、前記第一の外添剤より粒径が小さい第二の外添剤とを含み、前記第一の外添剤は前記第二の外添剤よりも摩擦帯電系列において正極性側に位置している現像剤によって前記感光体上の静電像を現像する現像手段と、
前記帯電ローラと当接し、かつ、前記帯電ローラとの当接部にて同方向に回転してクリーニングする回転可能なクリーニングブラシローラであって、前記クリーニングブラシローラの表面は摩擦帯電系列において前記第一の外添剤及び前記第二の外添剤より正極性側に位置しているクリーニングブラシローラと、
前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラの回転速度を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電ローラの周速をＶ１、前記クリーニングブラシローラの周速をＶ２としたとき、前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、
周速比＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
であり、
前記制御手段は、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが第一の周速比となるように制御し、また、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが前記第一の周速比より小さい第二の周速比となるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クリーニングブラシローラの回転速度を可変に制御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】
前記クリーニングブラシローラは、導電性支持体にブラシ繊維を形成した織物型或いは静電植毛型のブラシローラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングブラシローラに付着した前記外添剤を除去するための除去部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、周囲温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、
前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、前記温湿度検知手段の検知結果に応じて変更することができ、
前記制御手段は、前記温湿度検知手段が低湿度を検知した場合は、前記第一の周速比である状態を長くするように制御し、前記温湿度検知手段が高湿度を検知した場合は、前記第二の周速比である状態を長くするように制御する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一の外添剤はシリカであり、前記第二の外添剤は酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
感光体と、
前記感光体と接触して帯電させる回転可能な帯電ローラと、
第一の外添剤と、前記第一の外添剤より粒径が小さい第二の外添剤とを含み、前記第一の外添剤は前記第二の外添剤よりも摩擦帯電系列において正極性側に位置している現像剤によって前記感光体上の静電像を現像する現像手段と、
前記帯電ローラと当接し、かつ、前記帯電ローラとの当接部にて同方向に回転してクリーニングする回転可能なクリーニングブラシローラであって、前記クリーニングブラシローラの表面は摩擦帯電系列において前記第一の外添剤及び前記第二の外添剤より正極性側に位置しているクリーニングブラシローラと、
前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラの回転速度を制御する制御手段と、
を備えた画像形成装置において、
前記帯電ローラの周速をＶ１、前記クリーニングブラシローラの周速をＶ２としたとき、前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、
周速比＝（Ｖ２／Ｖ１）×１００（％）
であり、
前記制御手段は、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが第一の周速比となるように制御し、また、少なくとも前記クリーニングブラシローラが前記帯電ローラの一周をクリーニングする間、前記クリーニングブラシローラと前記帯電ローラとが前記第一の周速比より小さい第二の周速比となるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記クリーニングブラシローラの回転速度を可変に制御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】
前記クリーニングブラシローラは、導電性支持体にブラシ繊維を形成した織物型或いは静電植毛型のブラシローラであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングブラシローラに付着した前記外添剤を除去するための除去部材を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、周囲温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、
前記帯電ローラに対する前記クリーニングブラシローラの周速比は、前記温湿度検知手段の検知結果に応じて変更することができ、
前記制御手段は、前記温湿度検知手段が低湿度を検知した場合は、前記第一の周速比である状態を長くするように制御し、前記温湿度検知手段が高湿度を検知した場合は、前記第二の周速比である状態を長くするように制御する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一の外添剤はシリカであり、前記第二の外添剤は酸化チタン或いはチタン酸ストロンチウムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２５２９７４（Ｐ２０１１−２５２９７４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５１９７（Ｐ２０１０−１２５１９７）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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