JP2008003146A - 画像形成装置およびクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像不良の発生を抑制しながら、感光体ドラムに付着したトナーや放電生成物を除去する。
【解決手段】ドラムクリーナ３６は、感光体ドラム３１に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給され、導電性繊維からなる布によって繊維層（表面層）が形成されたクリーニングロール３６５と、クリーニングロール３６５に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性の回収ロール３６６とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置等に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を帯電装置により所定の電位で一様に帯電し、これを画像情報に基づいて制御された光で露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置により静電潜像を現像してトナー像化した後、かかるトナー像を記録紙へ転写・定着して画像を形成している。

また、このような画像形成プロセスにおける転写後の感光体ドラム表面上には、転写されずに残留したトナーが僅かではあるが存在する。そこで、感光体ドラムが再び帯電される前に感光体ドラム表面に残留したトナーを除去するため、転写部の下流側にクリーニング装置が配設されている。
転写後の感光体ドラム表面に残留するトナー粒子は、粒径が数μｍ〜数十μｍである。そのため、クリーニング装置においては、かかる粒径のトナー粒子を除去するため、ロール状のクリーニング部材を感光体ドラムと周速差を持って回転させながら感光体ドラム表面に当接させる構成や、ブレード状のクリーニング部材を感光体ドラム表面にエッジ当接させる構成が一般に用いられる（例えば、特許文献１参照）。
特に、ロール状のクリーニング部材は、トナーのクリーニング効率を常に高く保つ目的で、回収ロールが接触配置されており、各部材に印加されるバイアスの差により、静電気的にトナーが回収ロールに回収され、さらに回収ロールに接触配置された、スクレーパーなどの掻き落とし部材により回収される技術が存在する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

さらには、帯電装置が感光体ドラムを帯電する際には、放電によって窒素酸化物（ＮＯｘ）等の放電生成物が発生し、これが感光体ドラム表面に付着する。このような放電生成物は、トナー粒子よりも遥かに微細であり、かつ、水分を吸着して低抵抗化する特性を有している。そのため、クリーニング装置をトナー粒子の除去にのみ対応させた設定とした場合には、感光体ドラム表面に付着した放電生成物を除去しきれない。そして、除去しきれずに感光体ドラム表面に残留した放電生成物は、例えば高温高湿度環境下において、画像中に白抜けを発生させる所謂「画像流れ」と呼ばれる画像不良を発生させる場合がある。そこで、例えば高速機やカラー機のように放電生成物が多く発生する機種では、クリーニング装置はトナー粒子だけでなく放電生成物をも除去するように構成される。
クリーニング装置により極めて微細な放電生成物をも除去する技術として、従来より、例えばロール状のクリーニング部材においては、クリーニング部材の感光体ドラムに対する周速差を大きく設定したり、感光体ドラムへの当接力を高めるように設定することで、クリーニング部材の感光体ドラムに対する機械的な摺擦力を高めるような技術が存在している（例えば、特許文献３参照）。

特開平１−２７３０８３号公報(第６−８頁) 特開昭６２−６７５７８号公報(第２頁) 特開２００２−１１６５９２号公報(第３−４頁)

しかしながら、回転ブラシや、発泡ロールクリーナー、ゴムロールクリーナーなどのロール状のクリーニング部材とそれに接触配置された回収ロールからなるクリーニングシステムは、しばしば、ロール状のクリーニング部材と回収ロールの接触部において不具合を生じさせる。
（１） 回転ブラシはクリーニングしたトナーが繊維間の奥に入り込みやすく回収ロールでの回収効率が悪く、また、ブラシ繊維が回収ロールをたたくために、回収ロールに傷が入りやすかったり、トナーが回収ロールにフィルミングされてしまい、連続してプリントすると、クリーニング不良をひきおこすことがあった。
（２） 発泡ロールクリーナーは、やはりその発泡セルにトナーがつまってしまい回収ロールでの回収効率が悪化し、クリーニング不良になりやすい。
（３） ゴムロールクリーナーは、その表面が面状で凹凸がないために、密着性がよく、初期的には、回収ロールでの回収効率がよいが、連続でプリントしていくと、回収ロールとゴムロール間の摩擦が高いために、ゴムロールに傷が入りやすくそこにトナーが固着していき回収不良となりやすい。また、ゴムロールと感光体との間でも摩擦が高いために、トナーのクリーニングのために必要な圧接力、速度差を設定すると感光体に傷をつけてしまう。

また、放電生成物除去に関する技術において、放電生成物を除去するために、クリーニング部材の感光体ドラム表面への機械的な摺擦力を高めると、クリーニング部材が感光体ドラム表面を削り取る作用が強く働くこととなる。さらには、感光体ドラム表面が削られた場合に、クリーニング部材の高い摺擦力により、削り取られた感光体ドラムの成分を感光体ドラム表面に固着させる作用も働く。その結果、固着した感光体ドラムの成分を核としてトナーの成分をも固着させることとなり、感光体ドラム表面には、斑状や雨だれ状のトナー等の付着域が生成される。このような現象は「フィルミング」と呼ばれ、斑状や雨だれ状の白抜けといった画像不良を発生させる要因となる。
また、感光体ドラムが削られることにより生じる感光体ドラム表面の傷が、画像にスジ状の汚れ等の画像不良を発生させるという不都合も生じることとなる。

そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、（１）ロール状のクリーニング部材と回収ロール間で発生する回収効率低下に起因したトナーのクリーニング不良の防止および、（２）感光体上のフィルミングや傷に起因した画像不良の発生を抑制しながら、感光体ドラムに付着したトナーや放電生成物等を除去することにある。

かかる目的のもと、本発明の画像形成装置は、画像を保持する像保持体と、像保持体の画像をトナー像に現像する現像部と、像保持体に保持されたトナー像を被転写体に転写する転写部と、転写部にて転写されずに残留したトナーを像保持体からクリーニングするクリーニング部とを備え、クリーニング部は、像保持体に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給され、導電性繊維からなる布によって表面層が形成されたクリーニングロール部材と、クリーニングロール部材に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性のロール部材とを有することを特徴としている。

ここで、現像部と転写部とクリーニング部との少なくともひとつの動作を制御する制御部とを備え、制御部は、クリーニングロール部材の表面層にトナーを保持させることを特徴とすることができる。また、制御部は、表面層にトナーを保持させるための制御時に、クリーニングロール部材に供給されるバイアス電圧の絶対値からロール部材に供給されるバイアス電圧の絶対値を差し引いた差分が、−２５〜１５０Ｖに設定されることを特徴とすることができる。
また、表面層にトナーを保持させる制御は、画像形成動作中に設定することを特徴とすることができる。さらに、表面層にトナーを保持させる制御は、非画像形成時に設定することを特徴とすることができる。

また、表面層には２０ｇ／ｍ^２以上３０ｇ／ｍ^２未満のトナー量が保持され、且つ制御部は更に画像を担持しない状態で像保持体を回転させることを特徴とすることができる。さらには、表面層には３０ｇ／ｍ^２以上１５０ｇ／ｍ^２以下のトナー量が保持されることを特徴とすることができる。
また、クリーニングロール部材は、表面層が導電性繊維が編み込まれた布、導電性繊維が織り込まれた布、および導電性繊維からなる不織布のいずれかで構成されたことを特徴とすることができる。さらには、クリーニングロール部材は、表面層が繊維太さ２デニール以下の導電性繊維で形成されたことを特徴とすることができる。加えて、クリーニングロール部材は、表面層の下層に導電性の弾性層が形成されたことを特徴とすることができる。
また、クリーニングロール部材の下流側にて像保持体に保持されるトナー像の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーを除去する逆極性トナークリーニング部材をさらに備えたことを特徴とすることができる。

また、本発明をクリーニング装置として捉え、本発明のクリーニング装置は、画像を保持する像保持体に残留したトナーを像保持体からクリーニングするクリーニング装置であって、像保持体に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性繊維からなる表面層が形成されたクリーニングロール部材と、クリーニングロール部材に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性のロール部材とを有することを特徴としている。

ここで、クリーニングロール部材は、表面層が導電性繊維が編み込まれた布、導電性繊維が織り込まれた布、および導電性繊維からなる不織布のいずれかで構成されたことを特徴とすることができる。また、クリーニングロール部材は、表面層が繊維太さ２デニール以下の導電性繊維で形成されたことを特徴とすることができる。さらに、クリーニングロール部材は、表面層の下層に導電性の弾性層が形成されたことを特徴とすることができる。加えて、クリーニングロール部材の下流側にて像保持体に保持されるトナー像の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーを除去する逆極性トナークリーニング部材をさらに備えたことを特徴とすることができる。

本発明の請求項１によれば、画像流れやフィルミング等といった画像不良の発生を抑制しながら、感光体ドラムに付着したトナーや放電生成物を除去することが可能となる。
本発明の請求項２によれば、クリーニングロール部材と回収ロール部材間で発生する回収効率低下に起因したトナーのクリーニング不良を防止し、かつ、像保持体表面に対する摺擦力が低くなるように設定することができるとともに、トナーや放電生成物に対するクリーニング性能を高めることができる。
本発明の請求項３によれば、繊維層の密度が高くでき、クリーニングロール部材と回収ロール部材間の接触確率があがるため、クリーニングロール部材と回収ロール部材間で発生する回収効率低下に起因したトナーのクリーニング不良を防止できるとともに、繊維層の表面積を増加させてトナーを多量に保持させることができることから、クリーニング性能を高めることができる。
本発明の請求項４によれば、画像形成と同時に放電生成物を除去することが可能となる。
本発明の請求項５によれば、非画像形成時に集中的に放電生成物を除去することが可能となる。

本発明の請求項６によれば、画像流れやフィルミングの発生を抑えると同時に、放電生成物に対するクリーニング性能を充分に機能させることができる。
本発明の請求項７によれば、画像流れやフィルミングの発生を抑えると同時に、放電生成物に対するクリーニング性能を充分に機能させることができる。
本発明の請求項８によれば、像保持体表面に対する摺擦力が低くなるように設定することができるとともに、トナーや放電生成物に対するクリーニング性能を高めることができる。

本発明の請求項９によれば、繊維層の表面積を増加させてトナーを多量に保持させることができることから、クリーニング性能を高めることができる。
本発明の請求項１０によれば、クリーニングロール部材の弾性を自在に調整することができるので、像保持体の表面特性に対応した低い摺擦力を設定することができる。
本発明の請求項１１によれば、逆極性に帯電したトナーを回収することができ、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

本発明の請求項１２によれば、画像流れやフィルミング等といった画像不良の発生を抑制しながら、感光体ドラムに付着したトナーや放電生成物を除去することが可能となる。
本発明の請求項１３によれば、像保持体表面に対する摺擦力が低くなるように設定することができるとともに、トナーや放電生成物に対するクリーニング性能を高めることができる。
本発明の請求項１４によれば、繊維層の表面積を増加させてトナーを多量に保持させることができることから、クリーニング性能を高めることができる。

本発明の請求項１５によれば、クリーニングロール部材の弾性を自在に調整することができるので、像保持体の表面特性に対応した低い摺擦力を設定することができる。
本発明の請求項１６によれば、逆極性に帯電したトナーを回収することができ、さらにクリーニング性能を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１の構成を示した図である。図１に示すカラープリンタ１は、所謂タンデム型で構成されており、各色の画像データに対応して画像形成を行なう画像形成プロセス部２０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３やスキャナ等の画像読取装置４に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部２２、カラープリンタ１を構成する各部の動作を制御する制御部６０、カラープリンタ１の各部に電力を供給する電源部６５を含んで構成されている。

画像形成プロセス部２０は、一定の間隔を置いて並列的に配置される４つの画像形成ユニット３０Ｙ,３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋ（以下、総称として「画像形成ユニット３０」とも記す）を備えている。ここで図２は、画像形成ユニット３０の構成を示した図である。図２に示したように、画像形成ユニット３０は、矢印Ａ方向に回転しながら静電潜像が形成され、さらにトナー像が形成される像保持体としての感光体ドラム３１、感光体ドラム３１の表面を所定電位で一様に帯電する例えばスコロトロンで構成された帯電器３２、感光体ドラム３１上に形成された静電潜像を現像する現像器３３、転写後の感光体ドラム３１表面に残留したトナー等の帯電極性を一定（例えば、マイナス極性）に揃えるクリーニング前帯電器３４、転写後の感光体ドラム３１の表面電荷を除電する除電ランプ３５、転写後の感光体ドラム３１表面に残留したトナー等を清掃するクリーニング装置（クリーニング部）の一例としてのドラムクリーナ３６、帯電前の潜像履歴を消去する帯電前ランプ３７を含んで構成されている。
ここで、各画像形成ユニット３０Ｙ,３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋは、現像器３３に収納されたトナーを除いて、略同様に構成されている。

また、画像形成プロセス部２０には、画像形成ユニット３０の各々に配置された感光体ドラム３１を露光するレーザ露光装置２６、画像形成ユニット３０の各々の感光体ドラム３１上に形成された各色のトナー像が多重転写される中間転写ベルト４１、画像形成ユニット３０の各々にて形成された各色トナー像を一次転写部Ｔ１にて中間転写ベルト４１上に順次転写（一次転写）させる一次転写ロール４２、中間転写ベルト４１上に転写された重畳トナー像を二次転写部Ｔ２にて記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写ロール４０、二次転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着器８０を備えている。

本実施の形態のカラープリンタ１では、制御部６０による制御の下で画像形成プロセス部２０において画像形成動作が実行される。具体的には、ＰＣ３や画像読取装置４から入力された各色成分毎の画像データは、画像処理部２２によって所定の画像処理が施された後、レーザ露光装置２６に供給される。そして、レーザ露光装置２６は、画像形成ユニット３０の各々の感光体ドラム３１を走査露光する。例えばイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット３０Ｙでは、帯電器３２により所定電位に一様に帯電された感光体ドラム３１が、レーザ露光装置２６によりイエロー（Ｙ）成分の画像データに基づいて変調されたレーザ光によって走査露光される。それにより、感光体ドラム３１上には、イエロー（Ｙ）成分の静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器３３により現像され、感光体ドラム３１上にはイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。それと同様に、画像形成ユニット３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋにおいても、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナー像が形成される。ここで、本実施の形態の現像器３３に用いられるトナーは、マイナス極性を有するものである。

各画像形成ユニット３０にて形成された各色トナー像は、図１の矢印Ｂ方向に循環移動する中間転写ベルト４１上に、一次転写ロール４２により順次静電転写される。それにより、中間転写ベルト４１上には各色トナー像が重畳されたトナー像（重畳トナー像）が形成される。重畳トナー像は、中間転写ベルト４１の移動に伴って二次転写ロール４０とバックアップロール４９とが配設された二次転写部Ｔ２に向けて搬送される。一方、用紙Ｐはピックアップロール７２により用紙トレイ７１から取り出され、搬送ロール７３によって１枚ずつレジストロール７４の位置まで搬送される。
そして、重畳トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されると、トナー像が二次転写部Ｔ２に搬送されるタイミングに合わせてレジストロール７４から用紙Ｐが二次転写部Ｔ２に供給される。二次転写部Ｔ２では、二次転写ロール４０とバックアップロール４９との間に形成された転写電界の作用により、重畳トナー像は用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４１から剥離され、搬送ベルト７５に吸着された状態で定着器８０まで搬送される。定着器８０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器８０によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙積載部９１に搬送される。一方、二次転写後に中間転写ベルト４１に付着しているトナー（転写残トナー）は、二次転写の終了後に中間転写ベルト４１に当接されたベルトクリーナ４５によって除去され、次の画像形成サイクルに備えられる。

一方、一次転写部Ｔ１での転写処理が行なわれた後の感光体ドラム３１表面では、感光体ドラム３１表面に残留したトナーや中間転写ベルト４１から再転写したトナー等の帯電極性がクリーニング前帯電器３４によりマイナス極性に揃えられる。さらに、除電ランプ３５により転写後の感光体ドラム３１の表面電荷が除電されて、感光体ドラム３１の表面電位は−５０Ｖ程度に低下される。そして、ドラムクリーナ３６によって感光体ドラム３１表面に残留したトナー等は除去される。また、ドラムクリーナ３６を通過した感光体ドラム３１表面を帯電前ランプ３７で全面露光することにより、帯電器３２での帯電前に前回の画像形成サイクルで生じた潜像履歴を消去する処理が行なわれる。
本実施の形態のカラープリンタ１では、このような画像形成サイクルが繰り返されることとなる。

続いて、本実施の形態のドラムクリーナ３６について説明する。
図３は、本実施の形態のドラムクリーナ３６の構成を示した図である。図３に示したように、ドラムクリーナ３６は、ハウジング３６１、ハウジング３６１内に回収されたトナーを収容するトナー収容部３６２、トナー収容部３６２と感光体ドラム３１との間隙を遮蔽する下流側シール３６３および上流側シール３６４、トナー収容部３６２に収容されたトナーを画像形成ユニット３０の外部に配置された回収ボックス（不図示）に搬出する搬送スクリュー３６８を備えている。

また、ドラムクリーナ３６は、感光体ドラム３１に付着したトナーを除去するクリーニングロール部材としてのクリーニングロール３６５、クリーニングロール３６５により除去されたトナーを回収するロール部材としての回収ロール３６６、回収ロール３６６表面に転移したトナーを掻き取るスクレーパ３６７を備えている。そして、クリーニングロール３６５には、電源部６５に配置されたクリーニングロールバイアス電源６５１から所定のバイアス電圧が供給される。また、回収ロール３６６には、電源部６５に配置された回収ロールバイアス電源６５２から所定のバイアス電圧が供給される。

クリーニングロール３６５は、ハウジング３６１に回転自在に支持された外径１２ｍｍのロールであって、図４（クリーニングロール３６５の断面構造を示した図）に示したように、直径６ｍｍのシャフト３６５ｃと、シャフト３６５ｃの周囲に固着された弾性層３６５ｂと、弾性層３６５ｂの表面に被覆された層厚９００μｍの繊維層（表面層）３６５ａとで構成されている。

シャフト３６５ｃは、例えば鉄、ＳＵＳ等の金属で形成された円柱ロールである。弾性層３６５ｂは、例えばカーボンブラック等の導電剤を配合した発泡ウレタンで形成されたスポンジ状の導電性円筒ロールである。なお、ここでは発泡ウレタンを使用したが、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ等のゴム材も適宜選択することができる。
繊維層３６５ａは、導電性繊維を編み込んで布状に形成したものや導電性繊維を織り込んで布状に形成したもの、さらには、導電性繊維からなる不織布等で構成されている。ここで、導電性繊維としては、例えばカーボンブラックを分散させたナイロン導電糸の割繊繊維（ＫＢセイレン（株）製）の例えば繊維太さ０．５デニール（２４８Ｔ／４５０Ｆ）のものを用いている。このように、極細の導電性繊維を用いることで、繊維層３６５ａの表面積を増加させることができるので、トナーを多量に保持させることができ、また、クリーニング性能を高めることができる。この場合に、トナーの保持性・クリーニング性の観点から、導電性繊維の繊維太さとしては、２デニール（直径約１５μｍ）以下、より好ましくは１デニール（直径約１１μｍ）以下が適している。
また、不織布としては、乾式不織布、スポンジバンド、湿式不織布等があるが、本実施の形態では、乾式不織布を用いている。乾式不織布は、具体的には、繊維長が数センチ程度の繊維を、カードやエアランダム機で薄いシートとし、必要に応じて何枚かのシートを重ねて形成されたものであり、繊維の接合は、高圧細水流で絡めることで形成されている。
なお、繊維層３６５ａにおいては、導電性繊維に例えば繊維層３６５ａの耐久性を補強するための絶縁性の繊維を混合させた構成を用いることもできる。

このように、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、表面に柔らかい導電性繊維からなる繊維層３６５ａを配設し、加えて、繊維層３６５ａの下層に弾性層３６５ｂを形成することで、感光体ドラム３１表面に対する摺擦力が低くなるように構成している。
特に、弾性層３６５ｂと繊維層３６５ａとを積層して構成することで、クリーニングロール３６５の弾性を自在に調整することができるので、感光体ドラム３１の表面特性に対応した低い摺擦力を設定することができる。
また、回収ロール３６６に対しても、密着性高く、ソフトに接触させることができる。

そして、クリーニングロール３６５は、感光体ドラム３１の軸方向に沿って当接するように配置され、当接部において感光体ドラム３１と同方向に回転するように構成されている。その際に、クリーニングロール３６５の回転速度（周速）は、感光体ドラム３１の周速に対して０．９倍程度に設定されている。ただし、回転方向や回転速度は、感光体ドラム３１やトナー等の種類等に合わせて適宜設定すればよく、かかる設定に限定されるものではない。

回収ロール３６６は、ハウジング３６１に回転自在に支持された外径１２ｍｍのロールであって、カーボンブラックを分散させて抵抗値を調整したフェノール樹脂で形成されている。ただし、鉄、ＳＵＳ等の金属を用いてもよく、その表面に、スクレーパ３６７との摺動を円滑に行なうため、テフロン（登録商標）等といったフッ素樹脂等の被膜を形成したもの等を用いることもできる。ただし、かかる構成に限定されるものではなく、システムに応じて適宜選択できる。
そして、回収ロール３６６は、クリーニングロール３６５の軸方向に沿って当接するように配置され、当接部においてクリーニングロール３６５とは逆方向に回転するように構成されている。

スクレーパ３６７は、鉄、ＳＵＳ等の金属で形成された板状部材である。そして、回収ロール３６６の軸方向に亘って、回収ロール３６６の回転方向に対してカウンタ当接するように固定配置されている。そして、回収ロール３６６上に転移したトナーを掻き落とし、トナー収容部３６２に収容する。
トナー収容部３６２に収容されたトナーは、搬送スクリュー３６８により画像形成ユニット３０の外部に配置された回収ボックス（不図示）に搬出される。

続いて、本実施の形態のドラムクリーナ３６でのクリーニング動作について説明する。
上記したように、ドラムクリーナ３６が配置された位置に感光体ドラム３１が回転してくる際には、クリーニング前帯電器３４により感光体ドラム３１表面に残留したトナーの帯電極性はマイナス極性に揃えられる。それとともに、除電ランプ３５により感光体ドラム３１の表面電位は−５０Ｖ程度に低下している。
その状態で、ドラムクリーナ３６では、クリーニングロール３６５に対してクリーニングロールバイアス供給電源６５１から＋３００Ｖのバイアス電圧が印加される。それにより、クリーニングロール３６５から感光体ドラム３１に向かう電界が形成されるので、感光体ドラム３１表面のマイナス極性に帯電したトナーはクリーニングロール３６５に主として電気的に吸着されることとなる。

ここで、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、上記したように、表面に柔らかい導電性繊維からなる繊維層３６５ａを配設することで、感光体ドラム３１表面に対する機械的な摺擦力が低くなるように構成されている。そのため、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力を低く設定しながら、主として電気的な吸着力によりトナーを回収している。
それにより、感光体ドラム３１表面が削られたり、傷つけたりするのを抑制すると同時に、高いクリーニング性能を発揮することを可能としている。

すなわち、クリーニング部材（本実施の形態ではクリーニングロール３６５）の機械的な摺擦力を高めると、クリーニング部材が感光体ドラム３１表面を削り取る作用も強く働く。それに加えて、感光体ドラム３１表面が削られた場合に、クリーニング部材の高い摺擦力の作用により、削り取られた感光体ドラム３１の成分を感光体ドラム３１表面に固着させることとなる。そして、一旦感光体ドラム３１の成分が固着すると、それが核となってさらにトナーの成分も固着し、感光体ドラム３１表面に斑状や雨だれ状の付着域が生成される。このような現象は「フィルミング」と呼ばれ、形成された画像に斑状や雨だれ状の白抜けといった画像不良を発生させる要因となる。また、感光体ドラム３１表面が削られることにより生じる傷が、画像にスジ状の汚れ等の画像不良を発生させるという不都合も生じることとなる。

それに対して、本実施の形態のドラムクリーナ３６においては、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する機械的な摺擦力を低く設定することで、上記したような画像不良の発生を抑えている。

また、クリーニングロール３６５に電気的に吸着されたトナーは、繊維層３６５ａに保持されるが、繊維層３６５ａは、上記したように極細の導電性繊維が用いられているので非常に大きな表面積を有し、多量のトナーを保持する能力を有している。そのため、繊維層３６５ａは、高いクリーニング性能を備えている。
そして、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、クリーニングロール３６５および回収ロール３６６の間で所定の電圧差が設定されており、クリーニングロール３６５と回収ロール３６６の密着性が極めて高く、かつソフトに接触配置されているために、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに回収されたトナーを、常時回収ロール３６６に高効率で転移させることができる。それにより、繊維層３６５ａの高いトナー保持能力は常に維持されるので、カラープリンタ１での画像形成を行なう際には、クリーニングロール３６５での高いクリーニング性能を常時維持することができる。

ところで、上記したように、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、クリーニングロールバイアス電源６５１からクリーニングロール３６５に対して印加されるバイアス電圧は、＋３００Ｖに設定している。これは以下の理由に基づくものである。すなわち、クリーニングロール３６５と感光体ドラム３１との間の電圧差が４００Ｖ以上となると、両者の間で放電が生じ、感光体ドラム３１にダメージを与えたり、クリーニング処理を効果的に行なうための電界を形成することができない等の不都合が生じる。その一方で、電圧差を小さく抑えると、感光体ドラム３１との間で、充分にトナーのクリーニングを行なえる程度の電界を得ることができない。そのため、除電ランプ３５により表面電位が−５０Ｖ程度に低下した感光体ドラム３１との間においては、放電を生じない範囲の内で許容できる最大の電圧差に近い電圧差３５０Ｖを形成するように、クリーニングロール３６５のバイアス電圧を＋３００Ｖに設定している。

また、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、回収ロールバイアス電源６５２から回収ロール３６６に対して印加されるバイアス電圧は＋７００Ｖに設定している。これは、クリーニングロール３６５の場合と同様に、クリーニングロール３６５との間で放電の発生を抑えると同時に、クリーニングロール３６５に対する回収ロール３６６でのクリーニング性能を最大限に作用させるという観点から、＋３００Ｖに設定されているクリーニングロール３６５との間で、放電を生じない範囲の内で許容できる最大の電圧差に近い電圧差４００Ｖを設定するためである。

ここで、図７は、本実施の形態のドラムクリーナ３６でのトナー回収効率と、本実施の形態のクリーニングロール３６５に代えて従来の他のクリーニング部材を用いた構成でのトナー回収効率とを比較した図である。
図７では、まず本実施の形態のクリーニングロール３６５を感光体ドラム３１に当接させ、所定量の転写残トナーを拭き取らせることで、クリーニングロール３６５に所定量のトナーを保持させた状態を作り出す。その後、回収ロール３６６とスクレーパ３６７とを装着し、所定時間内に回収ロール３６６を介してスクレーパ３６７に回収されるトナー量を測定することで、回収効率（％）を算出した。これを、クリーニングロール３６５が新品の場合（すなわち、初期状態）と、５０ｋＰＶ（kilo Print Volume）のプリント動作を行なった後のものとを用いた。
さらに、クリーニングロール３６５に代えた従来の他のクリーニング部材として、ブラシロール、発泡ロール、ゴムロールを設置したドラムクリーナの構成で、同様の回収効率を算出した。さらには、本実施の形態のクリーニングロール３６５にスクレーパ３６７のような樹脂で形成された掻き落とし部材を直接に当接させた構成でも、同様の回収効率を算出した。

図７の結果から、本実施の形態のドラムクリーナ３６でのクリーニングロール３６５を用いた構成では、初期状態および５０ｋＰＶ後の双方において、約９０％と高いトナー回収効率を達成することができた。
これは、クリーニングロール３６５と回収ロール３６６との密着性が高いために初期状態においても回収効率が高いためと、繊維層３６５ａが回収ロール３６６にソフトに当接するため、クリーニングロール３６５と回収ロール３６６との間の摩擦が少なく、相互のロールが傷ついたりすることがないため、５０ｋＰＶ後も高い回収効率を維持できたと考えられる。

一方、ブラシロールを用いた場合には、感光体ドラム３１から回収されたトナーがブラシ繊維間に入り込むため、初期状態および５０ｋＰＶ後の双方において、低いトナー回収効率となる。また、５０ｋＰＶ後に関しては、ブラシ繊維が回収ロールに傷をつくっている部分も見受けられ、その部分にはトナーがフィルミングしており、部分的にはさらに低い回収効率になっているところもあった。
発泡ロールは、初期状態では比較的高い回収効率を得られるが、５０ｋＰＶ後は発泡セルの中にトナーが入り込んで固着するため、回収効率が低下する。
ゴムロールは、初期状態では最も高い回収効率が得られるが、５０ｋＰＶ後には、ゴムロールと回収ロール３６６との間の摩擦が高くなることから、ゴムロール表面に多数の傷が生じ、同時にトナーの固着も生じて、回収効率は急激に低下する。

また、本実施の形態のクリーニングロール３６５にスクレーパ３６７のような樹脂で形成された掻き落とし部材を直接に当接させた構成では、掻き落とし部材をクリーニングロール３６５に強く当接すると、繊維層３６５ａを引きちぎるため、あまり強く当接することはできない。また、機械的な力での回収を行なうのみで、静電気的な力を利用することができない。そのため、初期状態および５０ｋＰＶ後の双方において、低いトナー回収効率となる。

このように、図７の結果から、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、高いトナー回収効率を実現できることが実証された。それにより、本実施の形態のドラムクリーナ３６においては、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａにて高いクリーニング性能を長期に亘り維持することができるため、カラープリンタ１での画像形成を行なう際には、クリーニングロール３６５でのクリーニング性能を常に高く機能させることが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態のカラープリンタ１では、クリーニングロール３６５の表面に導電性繊維からなる繊維層３６５ａを設けることで、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力を低く設定している。それと同時に、トナーを保持した繊維層３６５ａに、クリーニングロール３６５と所定の電位差が形成された回収ロール３６６を当接させ、かつ、回収ロール３６６に対しても、密着性が高く、かつソフトに接触させているために、クリーニングロール３６５から回収ロール３６６に高い効率でトナーを回収するように構成している。
それにより、画像流れやフィルミング等といった画像不良の発生を抑止しながら、感光体ドラム３１表面からトナーや放電生成物等を効果的にクリーニングすることが可能となる。

[実施の形態２]
実施の形態１では、表面に繊維層３６５ａが設けられたクリーニングロール３６５により感光体ドラム３１表面を摺擦する構成のドラムクリーナ３６について説明した。本実施の形態では、クリーニングロール３６５の下流側に、さらに感光体ドラム３１表面を摺擦するブラシロールを配設した構成のドラムクリーナ３６について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図８は、本実施の形態のドラムクリーナ５６の構成を示した図である。図８に示したように、本実施の形態のドラムクリーナ５６は、クリーニングロール３６５および回収ロール３６６の下流側に、第２のクリーニング部材としてブラシロール５６１および第２回収ロール５６２を配設している。また、ブラシロール５６１には電源部６５に配置されたブラシロールバイアス電源６５３から所定のバイアス電圧が供給される。また、第２回収ロール５６２には、電源部６５に配置された第２回収ロールバイアス電源６５４から所定のバイアス電圧が供給される。
なお、他の構成については、実施の形態１のドラムクリーナ３６と略同様である。

ブラシロール５６１は、ハウジング３６１に回転自在に支持された外径１２ｍｍのロールであって、直径５ｍｍのシャフトの周囲に、例えばカーボンブラックを分散させたナイロン導電糸からなる柔軟な導電性ブラシが配設された構成を有している。ここで使用した導電糸は、前記したクリーニングロール３６５表面を構成する導電糸と同じものであった。繊維太さは０．５ｄ、密度は４８６Ｋｆ／ｉｎｃｈ^２、毛長は２．５ｍｍであった。０．５ｄという微細繊維を使用しているため、柔軟であり、感光体ドラム３１に傷等の二次障害を起こし難い。ただし、感光体ドラム３１の硬度や、トナーとの相性等により、ブラシの太さ、密度、毛長は適宜決定されるものであり、かかる構成に限定されるものではない。
そして、ブラシロール５６１は、感光体ドラム３１の軸方向に沿って当接するように配置され、当接部において感光体ドラム３１と逆方向に回転するように構成されている。そして、本実施の形態のドラムクリーナ５６においても、柔軟なブラシを配設することで、ブラシロール５６１の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力を低く設定している。

また、第２回収ロール５６２は、ハウジング３６１に回転自在に支持された外径１２ｍｍのロールであって、カーボンブラックを分散させて抵抗を調整したフェノール樹脂で形成されている。ただし、鉄、ＳＵＳ等の金属を用いてもよく、その表面に、スクレーパ５６３との摺動を円滑に行なうため、テフロン（登録商標）等といったフッ素樹脂等の被膜を形成したもの等を用いることもできる。第２回収ロール５６２の構成は、システムに応じて適宜選択でき、かかる構成に限定されるものではない。
そして、第２回収ロール５６２は、ブラシロール５６１の軸方向に沿って当接するように配置され、当接部においてブラシロール５６１とは逆方向に回転するように構成されている。ここでは、回転速度は、感光体ドラム３１の０．６倍であった。ただし、回転速度、回転方向は、システムに応じて適宜決定され、かかる設定に限定されるものではない。
スクレーパ５６３は、鉄、ＳＵＳ等の金属で形成された板状部材である。そして、第２回収ロール５６２の軸方向に亘って、第２回収ロール５６２の回転方向に対してカウンタ当接するように固定配置されている。

本実施の形態のドラムクリーナ５６では、ブラシロールバイアス電源６５３からブラシロール５６１に供給されるバイアス電圧としては、例えば−４００Ｖが印加される。また、第２回収ロールバイアス電源６５４から第２回収ロール５６２に供給されるバイアス電圧としては、例えば−８００Ｖが印加される。
これにより、一次転写部Ｔ１にて感光体ドラム３１表面に残留したトナーや中間転写ベルト４１から再転写したトナーの中で、クリーニング前帯電器３４（図２参照）によって帯電極性がマイナス極性に帯電されなかったトナー、すなわちプラスの極性を持ったトナーを回収している。すなわち、ブラシロール５６１は、逆極性トナークリーニング部材として機能する。

クリーニング前帯電器３４によって帯電極性がマイナス極性に帯電されなかったプラスの極性を持ったトナーは、＋３００Ｖ程度のバイアス電圧が印加されるクリーニングロール３６５により回収することができない。そこで、ブラシロール５６１に−４００Ｖ程度のバイアス電圧を印加して、クリーニングロール３６５により回収されなかったプラス極性のトナーを主に電気的に回収している。
ブラシロール５６１に回収されたトナーは、ブラシロール５６１と第２回収ロール５６２との間の電界によって、第２回収ロール５６２に転移する。そして、第２回収ロール５６２上に転移したトナーは、スクレーパ５６３により掻き落とされ、トナー収容部３６２に収容される。トナー収容部３６２に収容されたトナーは、搬送スクリュー３６８により画像形成ユニット３０の外部に配置された回収ボックス（不図示）に搬出される。

本実施の形態のドラムクリーナ５６では、クリーニングロール３６５により回収されなかったプラス極性のトナーをブラシロール５６１により回収することで、さらにクリーニング性能を向上させている。
なお、本実施の形態のドラムクリーナ５６では、クリーニングロール３６５の下流側に配置する第２のクリーニング部材として、ブラシロール５６１を配置したが、クリーニングロール３６５と同様の構成のクリーニングロールを配置することもできる。

[実施の形態３]
実施の形態１では、表面に繊維層３６５ａが設けられたクリーニングロール３６５により感光体ドラム３１表面を摺擦する構成のドラムクリーナ３６について説明した。本実施の形態では、クリーニングロール３６５の下流側に、さらに感光体ドラム３１表面にエッジ当接するクリーニングブレードを配設した構成のドラムクリーナ３６について説明する。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

図９は、本実施の形態のドラムクリーナ５７の構成を示した図である。図９に示したように、本実施の形態のドラムクリーナ５７は、クリーニングロール３６５および回収ロール３６６の下流側に、クリーニングブレード５７１を配設している。
なお、他の構成については、実施の形態１のドラムクリーナ３６と略同様である。

クリーニングブレード５７１は、例えばウレタンゴム等のゴムやエラストマ等の弾性体で構成された板状部材である。そして、感光体ドラム３１の軸方向に亘って、感光体ドラム３１の回転方向に対してカウンタ当接するように固定配置されている。
これにより、一次転写部Ｔ１にて感光体ドラム３１表面に残留したトナーや中間転写ベルト４１から再転写したトナーの中で、クリーニング前帯電器３４（図２参照）によって帯電極性がマイナス極性に帯電されなかったトナー、すなわちプラスの極性を持ったトナーを回収している。

本実施の形態のドラムクリーナ５７では、上記したように、クリーニング前帯電器３４によって帯電極性がマイナス極性に帯電されなかったプラスの極性を持ったトナーは、＋３００Ｖ程度のバイアス電圧が印加されるクリーニングロール３６５により回収することができない。そこで、クリーニングブレード５７１をカウンタ当接させて、クリーニングロール３６５により回収されなかったプラス極性のトナーを回収している。すなわち、クリーニングブレード５７１は、逆極性トナークリーニング部材として機能する。
クリーニングブレード５７１により掻き落とされたトナーは、トナー収容部３６２に収容される。トナー収容部３６２に収容されたトナーは、搬送スクリュー３６８により画像形成ユニット３０の外部に配置された回収ボックス（不図示）に搬出される。

本実施の形態のドラムクリーナ５７によれば、クリーニングロール３６５により回収されなかったプラス極性のトナーをクリーニングブレード５７１により回収することで、さらにクリーニング性能を向上させている。
また、その場合に、クリーニングロール３６５により放電生成物が除去されるので、放電生成物の付着による感光体ドラム３１表面の摩擦係数の上昇は殆ど発生しない。そのため、クリーニングブレード５７１でのめくれや摺擦音（所謂「鳴き」）の発生を低減し、クリーニングブレード５７１のエッジへの損傷や磨耗の発生も殆ど抑制できる。

[実施の形態４]
実施の形態１では、クリーニングロール３６５の表面に繊維層３６５ａを設けるとともに、クリーニングロール３６５と所定の電位差が形成された回収ロール３６６を当接させることで感光体ドラム３１表面のトナーや放電生成物を除去する構成について説明した。本実施の形態では、所定のタイミングで繊維層３６５ａに所定量のトナーを保持させ、その状態で感光体ドラム３１表面のトナーや放電生成物を除去する構成について説明する。例えば高速機やカラー機のようにプロセススピードの速い機種では、大量の放電生成物が発生する。本実施の形態においては、放電生成物に対する除去機能をより向上させた構成を実現するものである。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

本実施の形態のドラムクリーナ３６は、実施の形態１と同様の構成を有している。そして、クリーニングロールバイアス電源６５１からクリーニングロール３６５に対して印加されるバイアス電圧は＋３００Ｖに設定している。これは、実施の形態１の場合と同様に、放電の発生を抑えると同時にクリーニング性能を最大限に作用させるため、除電ランプ３５により表面電位が−５０Ｖ程度に低下した感光体ドラム３１との間で、放電を生じない範囲の内で許容できる最大の電圧差に近い電圧差３５０Ｖを設定するためである。

また、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、通常の画像形成動作時には、回収ロールバイアス電源６５２から回収ロール３６６に対して印加されるバイアス電圧は＋７００Ｖに設定している。これは、実施の形態１の場合と同様に、クリーニングロール３６５との間で放電の発生を抑えると同時に、クリーニングロール３６５に対する回収ロール３６６のクリーニング性能を最大限に作用させるという観点から、＋３００Ｖに設定されているクリーニングロール３６５との間で、放電を生じない範囲の内で許容できる最大の電圧差に近い電圧差４００Ｖを設定するためである。
なお、実施の形態１の場合と同様に、クリーニングロール３６５と回収ロール３６６との間の電圧差は、２００〜４００Ｖに設定するのが好適である。

このようなクリーニングロール３６５および回収ロール３６６での電圧設定を行なうことで、クリーニングロール３６５でのクリーニング性能を常時維持できる程度に充分な量のトナーを、回収ロール３６６に転移させることができる。それにより、カラープリンタ１での画像形成を行なう際には、クリーニングロール３６５でのクリーニング性能を常に高く機能させている。

一方、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、制御部６０により、所定のタイミングで感光体ドラム３１に付着した放電生成物を除去する放電生成物除去モード（トナー保持モード）が実行される。
本実施の形態の放電生成物除去モードは、次のように行なう。すなわち、放電生成物除去モードが設定されると、制御部６０は、各画像形成ユニット３０において例えば感光体ドラム３１の幅方向の全域に亘るベタ画像（例えばＡ３サイズのベタ画像）を形成するとともに、一次転写ロール４２をオフして一次転写処理を行なわないように設定する。そして、現像されたトナーの略すべてをクリーニングロール３６５に供給する。それにより、クリーニングロール３６５は、多量のトナーをクリーニングして、繊維層３６５ａには所定量以上のトナー、例えば３０ｇ／ｍ^２以上のトナーが保持されることとなる。
なお、ここでは、一次転写ロール４２をオフして多量の現像像をクリーニングロール３６５に供給したが、転写効率等に応じて、一次転写ロール４２を完全にオフせず、転写電界を弱めることで転写残トナーの量を増やすなど、システムに応じて適宜設定することができる。

さらには、放電生成物除去モードでは、制御部６０は、回収ロール３６６に供給するバイアス電圧も低く（例えば０Ｖ）設定しておく。それにより、クリーニングロール３６５から回収ロール３６６へのトナーの転移を殆ど停止して、クリーニングロール３６５にはそのままトナーが保持される状態を設定する。
そして、その状態を維持しながら、数分間の感光体ドラム３１の回転動作を行なう。

このような放電生成物除去モードにおいて、クリーニングロール３６５に所定量以上のトナーが保持された状態で感光体ドラム３１の回転動作を行なうと、感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物を感光体ドラム３１から効果的に除去することができる。
これは、本発明者らの実験により得られた知見に基づくものである。すなわち、トナーが保持された繊維層３６５ａを感光体ドラム３１表面に当接することにより、繊維層３６５ａに保持されたトナーが感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物を感光体ドラム３１から効果的に除去する作用を有することを確認した。そのメカニズムに関しては、明らかではない点もあるが、トナーを構成するポリエチレンやポリスチレン等のバインダー樹脂成分が放電生成物を吸着する効果を有すると推測することができる。

図１０は、放電生成物除去モードの有無と画像流れの発生の有無との関係、および放電生成物除去モードを行なう際にクリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに供給するトナー量（ｇ／ｍ^２）と画像流れの発生の有無との関係を、感光体ドラム３１の回転時間を２分間、５分間、１０分間とした場合において示した図である。
この図１０での評価は、１０００枚のプリントを行なった後に一昼夜（ほぼ２４時間）の間の放置を経てプリントした、画像比率３０％のハーフトーン画像にて行なった。感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物は、徐々に水分を吸着して感光体層の抵抗値が低下するほど画像流れによる白抜けは生じ易い。そこで、一昼夜の間の放置の後のプリント画像での評価を行なった。
また、図１０での評価の際の繊維層３６５ａに供給するトナー量（ｇ／ｍ^２）は、感光体ドラム３１の幅方向の全域に亘って形成する帯状のベタ画像の幅を変化させることで調整した。

図１０に示したように、画像流れは、放電生成物除去モードを実施しない場合や、放電生成物除去モードを実施した際の繊維層３６５ａでのトナー保持量を１０〜２０ｇ／ｍ^２に設定した場合に発生した。
一方、放電生成物除去モードを実施した際の繊維層３６５ａでのトナー保持量を３０〜７０ｇ／ｍ^２に設定した場合に、画像流れの発生は認められなかった。
そこで、図１０の評価結果より、画像流れの発生を抑えるためには、放電生成物除去モードを実施した際に、繊維層３６５ａに３０ｇ／ｍ^２以上のトナー保持量を確保するのが好適である。また、感光体ドラム３１の回転時間は、長く行なうのが確実といえるが、２分間でも充分である。

また、後段の図１２（実施の形態５）で示すように、放電生成物除去モードを実施した場合にも、繊維層３６５ａに１５０ｇ／ｍ^２を超えてトナーを保持させた場合には、繊維層３６５ａのトナー保持能力の限界を超える。そのため、繊維層３６５ａに保持されたトナーが感光体ドラム３１に転移し、帯電器３２を汚染する場合がある。そこで、繊維層３６５ａでのトナー保持量は、１５０ｇ／ｍ^２以下に抑えることが必要である。
したがって、繊維層３６５ａでのトナー保持量は、３０〜１５０ｇ／ｍ^２が好適である。

また、かかる放電生成物除去モードを行なうタイミングとしては、例えば５００枚毎といった所定のプリント枚数毎の画像形成サイクルの終わり（ジョブエンド）、または次の画像形成サイクルの始まり（ジョブスタート）、さらには所定のプリント枚数毎の画像形成サイクルの終わりと次の画像形成サイクルの始まりの双方、画像形成サイクルと画像形成サイクルとの間等、適宜設定することができる。

このように、本実施の形態のカラープリンタ１では、所定のタイミングで繊維層３６５ａに所定量のトナーを保持させて、感光体ドラム３１に付着した放電生成物を除去する放電生成物除去モードを実行する。
それにより、画像流れやフィルミング等といった画像不良の発生を抑止しながら、感光体ドラム３１表面からの放電生成物の除去効果を向上させている。
ここでは、クリーニングロールのみを使用したが、実施の形態３や４のように、下流側にブラシクリーナーや、ロールクリーナー、ブレードクリーナーなどを配置してもよい。

[実施の形態５]
実施の形態４では、所定のタイミングで繊維層３６５ａに所定量のトナーを保持させ、その状態で感光体ドラム３１表面のトナーや放電生成物を除去する構成について説明した。本実施の形態では、繊維層３６５ａに常時所定量のトナーを保持させる構成について説明する。それにより、例えば高速機やカラー機のような大量の放電生成物が発生する機種に対応させて、より放電生成物の除去効果を高めた構成を実現するものである。なお、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。

本実施の形態のドラムクリーナ３６でのクリーニング動作について説明する。
上記した実施の形態１と同様の構成を有するドラムクリーナ３６が配置された位置に感光体ドラム３１が回転してくる際には、クリーニング前帯電器３４により感光体ドラム３１表面に残留したトナーの帯電極性はマイナス極性に揃えられるとともに、除電ランプ３５により感光体ドラム３１の表面電位は−５０Ｖ程度に低下している。
その状態で、ドラムクリーナ３６では、クリーニングロール３６５に対してクリーニングロールバイアス供給電源６５１から＋３００Ｖのバイアス電圧が印加される。それにより、クリーニングロール３６５から感光体ドラム３１に向かう電界が形成されるので、感光体ドラム３１表面のマイナス極性に帯電したトナーはクリーニングロール３６５に主として電気的に吸着されることとなる。すなわち、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力を低く設定することで機械的な回収力を大きくせず、主として電気的な吸着力によりトナーを回収している。
そして、クリーニングロール３６５に電気的に吸着されたトナーは、繊維層３６５ａに保持される。繊維層３６５ａは、上記したように極細の導電性繊維が用いられていれるので、多量のトナーを保持する能力を有している。

ここで、クリーニングロールバイアス電源６５１からクリーニングロール３６５に対して印加されるバイアス電圧は＋３００Ｖに設定している。これは、実施の形態１の場合と同様に、放電の発生を抑えると同時にクリーニング性能を最大限に作用させるため、除電ランプ３５により表面電位が−５０Ｖ程度に低下した感光体ドラム３１との間で、放電を生じない範囲の内で許容できる最大の電圧差に近い電圧差３５０Ｖを設定するためである。

一方、本実施の形態の回収ロール３６６には、回収ロールバイアス電源６５２から＋２７５Ｖのバイアス電圧が印加される。このように、回収ロール３６６においては、クリーニングロール３６５よりも若干低い電圧が印加されるように設定されている。これにより、本実施の形態のドラムクリーナ３６では、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａにおいて、所定量のトナーが常に保持された状態を維持している。

すなわち、本実施の形態のドラムクリーナ３６において、回収ロール３６６に印加されたバイアス電圧（＋２７５Ｖ）は、クリーニングロール３６５に印加されたバイアス電圧（＋３００Ｖ）よりも小さい。そのため、繊維層３６５ａに保持されたトナーの量が所定量よりも少ない場合には、マイナス帯電したトナーによるクリーニングロール３６５表面の電位低下効果は小さいことから、回収ロール３６６の電位がクリーニングロール３６５の最表層の電位よりも小さい状態が維持されることとなる。そのため、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに保持されたトナーは、回収ロール３６６に回収されず、繊維層３６５ａに保持されたままとなる。

ところが、繊維層３６５ａに保持されたトナーの量が所定量を超えて多くなった場合には、マイナス帯電したトナーによるクリーニングロール３６５表面の電位低下効果は大きくなる。そのため、回収ロール３６６の電位がクリーニングロール３６５の最表層の電位よりも大きい状態が形成されることとなる。そのような状態が形成されると、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに保持されたトナーは、回収ロール３６６に転移を始め、回収ロール３６６に回収される現象が起こる。
そして、トナーがクリーニングロール３６５から回収ロール３６６に所定量が転移すると、再び回収ロール３６６の電位がクリーニングロール３６５の最表層の電位よりも小さい状態が形成される。そして、回収ロール３６６へのトナーの転移は停止する。

このように、回収ロール３６６に印加するバイアス電圧をクリーニングロール３６５に印加するバイアス電圧よりも低い電圧に設定することにより、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａにおいて、所定量のトナーが常に保持された状態を維持することができる。
さらには、回収ロール３６６に印加するバイアス電圧とクリーニングロール３６５に印加するバイアス電圧との電圧差を調整することで、繊維層３６５ａでのトナー保持量を適宜調整することもできる。

ここで、クリーニングロール３６５へのバイアス電圧を＋３００Ｖ、回収ロール３６６へのバイアス電圧を＋２７５Ｖとした場合における、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに保持されるトナー量について測定した結果を図１１に示した。
図１１の実験では、上記した図６に示した用紙Ｐの進行方向に向けて所定幅の帯状のベタ画像部が形成された帯状チャートを連続１０００枚プリントした後、完全な白地（無地）チャートに切り替えて連続２０００枚プリントを行なった。この場合、帯状チャートのベタ画像部に対応した感光体ドラム３１上の領域では、転写残トナーとして０．５ｇ／ｍ^２だけのトナーが付着することとなる。また、白地チャートでは、転写残トナーとして０．０１〜０．０２ｇ／ｍ^２だけのトナーが付着することとなる。図５では、プリント中にクリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに保持されたトナー量（単位面積当たりの重量：ｇ／ｍ^２）を測定したものである。

図１１に示したように、帯状チャートを連続１０００枚プリントしている際には、ベタ画像部に対応した繊維層３６５ａの領域では、０．５ｇ／ｍ^２のトナーが供給されることにより、約５００枚プリント時でトナー保持量が９０ｇ／ｍ^２程度に飽和し、その状態を維持して１０００枚まで経過する。その後、１０００枚時点で帯状チャートから白地チャートに切り替えると、０．０１〜０．０２ｇ／ｍ^２のトナーが供給されることにより、ベタ画像部に対応した繊維層３６５ａの領域に保持されていたトナーは、徐々に回収ロール３６６に回収されて、やがて４０ｇ／ｍ^２程度に飽和する。
また、ベタ画像部以外の領域に対応した繊維層３６５ａの領域では、帯状チャートおよび白地チャートのプリントを通じて０．０１〜０．０２ｇ／ｍ^２のトナーが供給されることにより、約５００枚プリント時でトナー保持量が４０ｇ／ｍ^２程度に飽和し、その状態を維持して３０００枚まで経過する。

図１１での結果から明らかなように、クリーニングロール３６５へのバイアス電圧を＋３００Ｖ、回収ロール３６６へのバイアス電圧を＋２７５Ｖと設定することで、ベタ画像部での０．５ｇ／ｍ^２のトナーが供給される繊維層３６５ａの領域では、トナー保持量が９０ｇ／ｍ^２程度に維持される。また、白地領域での０．０１〜０．０２ｇ／ｍ^２のトナーが供給される繊維層３６５ａの領域では、トナー保持量が４０ｇ／ｍ^２程度に維持される。したがって、この電圧設定でのドラムクリーナ３６では、繊維層３６５ａでのトナー保持量は下限値４０ｇ／ｍ^２〜上限値９０ｇ／ｍ^２に維持されることとなる。

ところで、上記したように、画像形成サイクルにおいて帯電器３２が感光体ドラム３１を帯電する際には、放電によって窒素酸化物（ＮＯｘ）等の放電生成物が発生する。例えば高速機やカラー機のようにプロセススピードの速い機種では、多量の放電生成物が発生する。そして、それが感光体ドラム３１表面に付着すると、例えば高温高湿度環境下（例えば、２８℃・８５％ＲＨ）において、画像中に所謂「画像流れ」と呼ばれる画像不良を発生させる場合がある。すなわち、感光体ドラム３１表面の電荷が高温高湿度環境下で低抵抗化した放電生成物によりリークして、潜像電位コントラストが低下する。そのため、画像中に白抜け部が生じる「画像流れ」が発生する。

そこで、本実施の形態のドラムクリーナ３６においては、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに所定量のトナーを常時保持させ、トナーを保持した状態の繊維層３６５ａが感光体ドラム３１表面を摺擦するように構成している。それにより、画像不良の発生を抑止しながら、感光体ドラム３１表面からの放電生成物の除去効果をより高めたクリーニングを行なうことを可能としている。

すなわち、実施の形態１の場合と同様に、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力が低く設定されているので、クリーニングロール３６５が感光体ドラム３１表面を削り取る作用が極めて弱い。そのため、感光体ドラム３１表面が削られたり、傷つけられることが殆どない。
また、例え感光体ドラム３１表面が僅かでも削り取られることがあったとしても、クリーニングロール３６５の摺擦力が低いので、削り取られた感光体ドラム３１の成分が感光体ドラム３１表面に固着することが殆どない。

加えて、所定量のトナーが常時保持された繊維層３６５ａを感光体ドラム３１表面に当接しながらクリーニングすることにより、感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物をより効果的に除去する。

図１２は、所定量のトナーが常時保持される本実施の形態のドラムクリーナ３６において、クリーニングロール３６５の繊維層３６５ａに保持するトナー保持量（ｇ／ｍ^２）と、感光体ドラム３１表面の放電生成物に起因する画像流れの発生の有無との関係、感光体ドラム３１表面の削れ等に起因するフィルミングの発生の有無との関係、さらにはクリーニング性能との関係をそれぞれ評価した図である。
この図１２での評価は、１００００枚のプリントを行なった後に一昼夜（ほぼ２４時間）の間の放置を経て、１枚目をプリントさせた際の画像を評価することで行なった。感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物は、徐々に水分を吸着して感光体層の抵抗値が低下する程に画像流れによる白抜けは生じ易い。そこで、一昼夜の間の放置の後のプリント画像での評価を行なった。またフィルミングの発生の有無は、感光体ドラム３１表面を顕微鏡で観察することで行なった。さらにクリーニング性能は、ドラムクリーナ３６を通過後の感光体ドラム３１の表面を観察することで行なった。

図１２に示したように、画像流れはトナー保持量が２０ｇ／ｍ^２以下の範囲で発生し、３０ｇ／ｍ^２以上の範囲で発生しないことが確認できる。そのことから、繊維層３６５ａに３０ｇ／ｍ^２以上のトナー量が保持されていれば、感光体ドラム３１表面に付着した放電生成物を感光体ドラム３１から画像流れの発生を抑える程度に除去できることが判明した。
また、その場合に、感光体ドラム３１表面を顕微鏡で観察した結果、トナー保持量のいずれの範囲においてもフィルミングの発生はないことが確認できた。これは、クリーニングロール３６５の感光体ドラム３１表面に対する摺擦力が低く設定されていることに基づくものであると考えられる。
一方、トナー保持量が１５０ｇ／ｍ^２を超える範囲においては、繊維層３６５ａのトナー回収能力が低下することから、クリーニング性能が充分に機能しない。

このように、図１２の評価結果から、画像流れやフィルミングの発生を抑えると同時に、放電生成物に対するクリーニング性能を充分に機能させるためには、繊維層３６５ａに保持するトナー量は、３０〜１５０ｇ／ｍ^２が好適である。
ただし、他の実験から、繊維層３６５ａに常時トナーを保持した状態で、感光体ドラム３１を所定時間（例えば、５分間）だけ回転させる動作を行なえば、トナー保持量が２０ｇ／ｍ^２であっても、画像流れの発生を抑制できる結果も得られている。したがって、そのような動作を行なうことを前提とすれば、繊維層３６５ａに保持するトナー量を、２０〜１５０ｇ／ｍ^２に設定することもできる。

次に、繊維層３６５ａに保持するトナー量を２０〜１５０ｇ／ｍ^２に設定するためのクリーニングロール３６５と回収ロール３６６との間に設定する電圧関係について述べる。
図１３は、クリーニングロール３６５へ供給するバイアス電圧を＋３００Ｖに固定し、回収ロール３６６へ供給するバイアス電圧を変化させた場合の繊維層３６５ａに保持されるトナー量を測定した結果を示した図である。

図１３に示した結果から、白地部においてもトナー保持量を２０ｇ／ｍ^２以上に設定するために、回収ロール３６６へ供給するバイアス電圧の上限値は＋３２５Ｖである。また、ベタ画像部においてもトナー保持量を１５０ｇ／ｍ^２以下に設定するために、回収ロール３６６へ供給するバイアス電圧の下限値は＋１５０Ｖである。したがって、クリーニングロール３６５へ供給するバイアス電圧を＋３００Ｖとした場合には、回収ロール３６６へ供給するバイアス電圧は、＋１５０〜＋３２５Ｖが好適である。
このことから、繊維層３６５ａに保持するトナー量を２０〜１５０ｇ／ｍ^２に設定するためには、クリーニングロール３６５の電圧と回収ロール３６６の電圧との間の差分（＝クリーニングロール３６５の電圧−回収ロール３６６の電圧）を、−２５〜１５０Ｖに設定することが必要である。すなわち、ポジトナーを使用してクリーニングロール３６５と回収ロール３６６とにマイナスのバイアス電圧を印加する場合も含めて、一般に、クリーニングロール３６５の電圧の絶対値と回収ロール３６６の電圧の絶対値との間の差分（＝｜クリーニングロール３６５の電圧｜−｜回収ロール３６６の電圧｜）を、−２５〜１５０Ｖに設定することが必要である。

なお、本実施の形態のカラープリンタ１では、上記した図１１に示したように、白地チャートでも約５００枚のプリントにより、繊維層３６５ａでのトナー保持量が４０ｇ／ｍ^２程度となる。そのため、カラープリンタ１の初期設置時においても、通常の使用方法であれば放電生成物の除去について問題が生じることは少ない。しかし、カラープリンタ１の初期設置時（例えば０〜５００枚の間）から、充分な放電生成物の除去を行なう必要がある使用方法が行なわれる場合を想定して、カラープリンタ１の初期設置時に、各画像形成ユニット３０において例えば感光体ドラム３１の幅方向の全域に亘って幅３ｃｍの帯状のベタ画像を形成し、一次転写ロール４２をオフして一次転写部Ｔ１にて転写処理を行なわずに、トナーのすべてをクリーニングロール３６５に供給するトナー供給モードを設定することも有効である。それにより、最初のプリント時から、繊維層３６５ａでのトナー保持量を４０ｇ／ｍ^２程度に設定しておくことが可能である。ここでは、一次転写ロール４２をオフして多量の現像像をクリーニングロール３６５に供給したが、転写効率等に応じて、一次転写ロール４２を完全にオフせず、転写電界を弱めることで転写残トナーの量を増やすことなど、システムに応じて適宜設定することができる。

また、かかるトナー供給モードは、カラープリンタ１の初期設置時に限らず、例えば５００枚毎といった所定のプリント枚数毎に行なうこともできる。それにより、画像密度が偏った画像を連続してプリントした場合にも、クリーニングロール３６５の軸方向の全域に亘ってトナー保持量を均一化することができる。
トナー供給モードを実行するタイミングとしては、画像形成サイクルの終わりに、または画像形成サイクルと画像形成サイクルとの間に行なうことができる。
なお、この場合に、トナー供給モードの設定は制御部６０によって行なわれ、制御部６０はトナー供給モード設定部として機能する。

このように、本実施の形態のカラープリンタ１では、繊維層３６５ａに所定量のトナーを常時保持させて、感光体ドラム３１に付着した放電生成物を除去している。
それにより、画像流れやフィルミング等といった画像不良の発生を抑止しながら、感光体ドラム３１表面からの放電生成物の除去効果をさらに高めている。
ここでは、クリーニングロールのみを使用したが、実施の形態３や４のように、下流側にブラシクリーナーや、ロールクリーナー、ブレードクリーナーなどを配置してもよい。

本発明のカラープリンタの構成を示した図である。 画像形成ユニットの構成を示した図である。 ドラムクリーナの構成を示した図である。 クリーニングロールの断面構造を示した図である。 回収ロールへ供給するバイアス電圧を変化させた場合の繊維層に保持されるトナー量を測定した結果を示した図である。 トナー保持量を測定する際に用いた帯状チャートの一例を示した図である。 ドラムクリーナでのトナー回収効率と従来の他のクリーニング部材を用いた構成でのトナー回収効率とを比較した図である。 ドラムクリーナの他の構成を示した図である。 ドラムクリーナの他の構成を示した図である。 放電生成物除去モードの有無と画像流れの発生の有無との関係、および放電生成物除去モードを行なう際にクリーニングロールの繊維層に供給するトナー量と画像流れの発生の有無との関係を、感光体ドラムの回転時間を２分間、５分間、１０分間とした場合において示した図である。 クリーニングロールの繊維層に保持されるトナー量を示した図である。 クリーニングロールの繊維層に保持するトナー量と、感光体ドラム表面の放電生成物に起因する画像流れの発生の有無との関係、感光体ドラム表面の削れ等に起因するフィルミングの発生の有無との関係、さらにはクリーニング性能との関係をそれぞれ評価した図である。 回収ロールへ供給するバイアス電圧を変化させた場合の繊維層に保持されるトナー量を測定した結果を示した図である。

符号の説明

１…カラープリンタ、２０…画像形成プロセス部、３０（３０Ｙ,３０Ｍ,３０Ｃ,３０Ｋ）…画像形成ユニット、３１…感光体ドラム、３２…帯電器、３３…現像器、３４…クリーニング前帯電器、３５…除電ランプ、３６,５６,５７…ドラムクリーナ、３７…帯電前ランプ、４０…二次転写ロール、４１…中間転写ベルト、４２…一次転写ロール、６０…制御部、６５…電源部、８０…定着器、３６１…ハウジング、３６２…トナー収容部、３６３…下流側シール、３６４…上流側シール、３６５…クリーニングロール、３６５ａ…繊維層（表面層）、３６５ｂ…弾性層、３６５ｃ…シャフト、３６６…回収ロール、３６７,５６３…スクレーパ、３６８…搬送スクリュー、５６１…ブラシロール、５６２…第２回収ロール、５７１…クリーニングブレード、６５１…クリーニングロールバイアス電源、６５２…回収ロールバイアス電源、６５３…ブラシロールバイアス電源、６５４…第２回収ロールバイアス電源

Claims (16)

1. 画像を保持する像保持体と、
   前記像保持体の画像をトナー像に現像する現像部と、
   前記像保持体に保持されたトナー像を被転写体に転写する転写部と、
   前記転写部にて転写されずに残留したトナーを前記像保持体からクリーニングするクリーニング部とを備え、
   前記クリーニング部は、
   前記像保持体に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給され、導電性繊維からなる布によって表面層が形成されたクリーニングロール部材と、
   前記クリーニングロール部材に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性のロール部材と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像部と前記転写部と前記クリーニング部との少なくともひとつの動作を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記クリーニングロール部材の前記表面層にトナーを保持させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記表面層にトナーを保持させるための制御時に、前記クリーニングロール部材に供給されるバイアス電圧の絶対値から前記ロール部材に供給されるバイアス電圧の絶対値を差し引いた差分が、−２５〜１５０Ｖに設定されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記表面層にトナーを保持させる制御は、画像形成動作中に設定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記表面層にトナーを保持させる制御は、非画像形成時に設定することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
6. 前記表面層には２０ｇ／ｍ^２以上３０ｇ／ｍ^２未満のトナー量が保持され、且つ前記制御部は更に画像を担持しない状態で前記像保持体を回転させることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記表面層には３０ｇ／ｍ^２以上１５０ｇ／ｍ^２以下のトナー量が保持されることを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層が前記導電性繊維が編み込まれた布、当該導電性繊維が織り込まれた布、および当該導電性繊維からなる不織布のいずれかで構成されたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層が繊維太さ２デニール以下の前記導電性繊維で形成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層の下層に導電性の弾性層が形成されたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記クリーニングロール部材の下流側にて前記像保持体に保持されるトナー像の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーを除去する逆極性トナークリーニング部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
12. 画像を保持する像保持体に残留したトナーを当該像保持体からクリーニングするクリーニング装置であって、
    前記像保持体に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性繊維からなる表面層が形成されたクリーニングロール部材と、
    前記クリーニングロール部材に接触するように配置され、所定のバイアス電圧が供給される導電性のロール部材と
    を有することを特徴とするクリーニング装置。
13. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層が前記導電性繊維が編み込まれた布、当該導電性繊維が織り込まれた布、および当該導電性繊維からなる不織布のいずれかで構成されたことを特徴とする請求項１２に記載のクリーニング装置。
14. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層が繊維太さ２デニール以下の前記導電性繊維で形成されたことを特徴とする請求項１２または１３に記載のクリーニング装置。
15. 前記クリーニングロール部材は、前記表面層の下層に導電性の弾性層が形成されたことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載のクリーニング装置。
16. 前記クリーニングロール部材の下流側にて前記像保持体に保持されるトナー像の帯電極性とは逆極性に帯電されたトナーを除去する逆極性トナークリーニング部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載のクリーニング装置。

Images