JP2008139422A - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルト等の像担持体上の未転写トナーを、クリーニング部材の上流側に設けられた帯電ブラシにより十分に帯電させ、像担持体の表面から未転写トナーを確実に回収する。
【解決手段】回転可能な像担持体３０の表面に接触して配置され、像担持体３０との接触部において像担持体３０の表面のトナーを所定の極性に帯電させる帯電ブラシ７４と、帯電ブラシ７４よりも像担持体３０の回転方向下流側において像担持体３０の表面に接触して配置され、像担持体３０との接触部において像担持体３０の表面からトナーを回収するクリーニング部材４２とを含むクリーニング装置６４において、像担持体３０の表面に対する帯電ブラシ７４の押圧力Ｆ（Ｎ／ｍ）を所定の計算式から算出したとき、押圧力Ｆが０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．５Ｎ／ｍ以下となるように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置と、これらの画像形成装置に用いられるクリーニング装置に関する。

電子写真方式のモノクロ画像形成装置では、感光体の表面に形成されたトナー像を、感光体と転写ローラとのニップ部を通る用紙等の被転写材に転写させ、この転写後に感光体の表面に残された未転写トナーを、感光体の表面に接触して設けられた感光体用のクリーニング部材により感光体の表面から除去する技術が提案されている。

一方、電子写真方式のカラー画像形成装置では、感光体の表面に形成されたトナー像を、感光体と一次転写ローラとのニップ部を通る中間転写ベルトの外周面に転写（一次転写）させ、中間転写ベルトに転写されたトナー像を、中間転写ベルトと二次転写ローラとのニップ部を通る用紙等の被転写材に転写（二次転写）させて、二次転写後に中間転写ベルトの外周面に残された未転写トナーを、中間転写ベルトの外周面に接触して設けられた中間転写ベルト用のクリーニング部材により中間転写ベルトの外周面から除去する技術が提案されている。

従来、感光体用または中間転写ベルト用のクリーニング部材としては、ゴム製のブレードが広く用いられてきたが、ブレードを用いたクリーニング方式では、近年のトナーの小径化および球形化に伴い、クリーニング不良が発生しやすくなってきた。

そのような問題に鑑みて、クリーニング部材として回転ブラシ（以下、「クリーニングブラシ」という。）を用いた技術が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００４−３１００６０号公報

特許文献１に開示されたクリーニング装置は、中間転写ベルトの表面に接触して配置されたクリーニングブラシと、クリーニングブラシの上流側で中間転写ベルトの表面に接触して配置された帯電ブラシとを備えている。かかる構成のクリーニング装置を備えた画像形成装置では、中間転写ベルト上の未転写トナーが、ベルトの回転により、ベルトと帯電ブラシとの接触部を通過する際、図１２に示すように帯電ブラシ１７４のブラシ繊維１７６に接触することにより、帯電ブラシ１７４により正規の帯電極性（例えば負極性）に帯電される。帯電ブラシにより帯電された未転写トナーは、帯電ブラシの下流側のクリーニングブラシとベルトとの接触部に搬送されると、正規帯電極性と逆極性（例えば正極性）の電圧が印加されたクリーニングブラシにより回収されて、ベルトの表面から除去される。

しかしながら、特許文献１の技術では、中間転写ベルトに対する帯電ブラシの押圧力が大きすぎると、ベルトと帯電ブラシとの接触部に多量の未転写トナーが搬送されたとき、図１３に示すように、帯電ブラシ１７４のブラシ繊維１７６の先端とベルト１３０との間にトナー１００が挟まる状態となってしまい、トナー１００が帯電ブラシ１７４のブラシ繊維１７６に確実に接触できないため、トナー１００を十分に帯電できず、帯電ブラシ１７４の下流側のクリーニングブラシでトナーを確実に回収できない不具合が生じる。

そこで、本発明は、中間転写ベルト等の像担持体上の未転写トナーを、クリーニング部材の上流側に設けられた帯電ブラシにより十分に帯電させ、像担持体の表面から未転写トナーを確実に回収することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るクリーニング装置は、
回転可能な像担持体の表面に接触して配置され、該像担持体との接触部において上記像担持体の表面のトナーを所定の極性に帯電させる帯電ブラシと、
該帯電ブラシよりも上記像担持体の回転方向下流側において上記像担持体の表面に接触して配置され、上記像担持体との接触部において上記像担持体の表面からトナーを回収するクリーニング部材とを含むクリーニング装置であって、
上記帯電ブラシは、基材と、該基材から上記像担持体の表面に向かって伸びる複数のブラシ繊維とを備え、
上記像担持体の表面に対する上記帯電ブラシの押圧力Ｆ（Ｎ／ｍ）を、下記の式（１）から算出したとき、上記押圧力Ｆが０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．５Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記のクリーニング装置と、回転可能な像担持体とを備え、上記像担持体の表面に、上記帯電ブラシと上記クリーニング部材とが接触して配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体の表面に対する帯電ブラシの押圧力が１．５Ｎ／ｍ以下とされているため、像担持体上のトナーが像担持体と帯電ブラシとの接触部を通過する際、帯電ブラシのブラシ繊維に対してトナーを確実に接触させることができ、トナーを十分に帯電させることができる。したがって、十分に帯電させた像担持体上のトナーを、帯電ブラシの下流側に配置されたクリーニング部材により確実に回収できる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は所謂タンデム方式のカラー画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、例えば、所謂４サイクル方式のカラー画像形成装置、または、静電潜像担持体上のトナー像を記録媒体に直接転写させる直接転写方式のカラー画像形成装置等にも等しく適用できる。さらに、本発明は、一つの現像装置しか備えていないモノクロ画像形成装置にも適用可能である。

画像形成装置２は、原稿画像を読み取るための画像読み取り部２０と、読み取った画像をプリントするためのプリント部２２を有する。

画像読み取り部２０は、公知の機構により原稿画像を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に色分解して読み取るとともに、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像データを作成するように構成されている。なお、図において、符号２４は、プリントに関する各種情報を表示するための表示部であり、符号２５は、プリントの開始操作を行ったりプリントに関する各種設定操作を行ったりするためのパネル操作部である。

プリント部２２は、無端状の中間転写ベルト３０（特許請求の範囲における像担持体に対応。）を有する。中間転写ベルト３０には、転写性能に優れた素材が用いられ、具体的には、例えばポリイミドが用いられる。また、中間転写ベルト３０としては、厚みが例えば５０μｍ以上１５０μｍ以下であるものが好適に用いられる。

本実施形態では、中間転写ベルト３０は複数のローラ３２，３３，３４に巻回されている。図面の右上側のローラ３２は、図示しないモータに駆動連結された駆動ローラであり、モータの駆動に基づいて該モータに連結された駆動ローラ３２が回転し、ベルト３０とこれに接する別のローラ３３，３４が図中反時計回り方向に回転するようにしてある。

駆動ローラ３２の少なくとも表面は、ゴムまたはウレタン等の摩擦係数が大きい素材で構成されており、これにより、中間転写ベルト３０との摩擦力が高められ、駆動力を中間転写ベルト３０へ良好に伝達できる。

また、駆動ローラ３２と中間転写ベルト３０との摩擦力を十分に確保するため、中間転写ベルト３０は、複数のローラ３２，３３，３４により所定の張力が与えられている。中間転写ベルト３０に与える張力の大きさは、例えば１５Ｎ以上５０Ｎ以下とすることが好ましい。

図中右上側に配置されている駆動ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、ベルト３０と共に記録媒体３６を挟圧する二次転写ローラ４０が設けてある。二次転写ローラ４０は、図示したようにベルト３０の外周面に接触した位置と、ベルト３０の外周面から離間した位置との間で切り替え可能に配置されている。二次転写ローラ４０がベルト３０外周面に接触した状態において、その接触部（ニップ部）は二次転写領域４１を形成する。二次転写ローラ４０としては、例えばイオン導電性ローラが用いられるが、電子導電性ローラを用いることもできる。

図中左側に配置されているローラ３４に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト用のクリーニング装置６４が設けられている。クリーニング装置６４の構成については後述する。

図中左側のローラ３４から図中右側のローラ３２に移動するベルト部分の下には、図中左側から右側に向かって順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像を作成する４つの作像部３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）が、中間転写ベルト３０に沿って配置されている。

各作像部３は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図中時計回り方向）に沿って順に、帯電器８、露光装置１０、現像装置１８、一次転写ローラ１４、および感光体クリーニング部材１６が配置されている。

一次転写ローラ１４は無端状中間転写ベルト３０の内側に配置されている。一次転写ローラ１４は、図示したように中間転写ベルト３０に接触した位置と、中間転写ベルト３０から離間した位置との間で切り替え可能に配置されている。なお、一次転写ローラ１４には、図示しない高圧電源が接続されており、画像形成時において高圧電源により一次転写ローラ１４に一次転写電圧が印加される。

プリント部２２の上部には、プリントに関する各種動作を制御する制御部７０が設けられている。

プリント部２２の下部には、給紙装置として給紙カセット４４が着脱可能に配置されている。給紙カセット４４内に積載収容された用紙等の記録媒体３６は、給紙カセット４４の近傍に配置された給紙ローラ５２の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路５０に送り出される。

給紙ローラ５２の近傍には、所定のタイミングで用紙３６を二次転写領域４１へ送り出すためのレジストローラ５４が設けられている。レジストローラ５４の近傍には、用紙３６の先端を検出するための検出センサ５５が設けられている。

搬送路５０は、給紙カセット４４から、レジストローラ対５４のニップ部、二次転写領域４１、定着ローラ対５６のニップ部、および排紙ローラ対６０のニップ部を通って、プリント部２２の上部に設けられた排紙部６１まで延びている。

カラーモードにおける画像形成動作の一例について説明する。

先ず、画像読み取り部２０において得られた赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画像データが、制御部７０において所定のデータ処理を受けて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像データに変換される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像データは、制御部７０内の画像メモリ７２に格納され、位置ずれ補正のための所定の画像補正を受けた後、露光装置１０に設けられた図示しない光源を発光させるための駆動信号に変換される。

プリント部２２では、先ず、各作像部３において、所定の周速度で回転駆動されている感光体４の外周面が帯電器８により帯電される。次に、帯電された感光体４の外周面には、制御部７０から出力された駆動信号を受けた露光装置１０から光が投射され、静電潜像が形成される。続いて、静電潜像は、現像装置１８から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。このようにして感光体４上に形成された各色のトナー像は、感光体４の回転により一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体４から中間転写ベルト３０上へ転写（一次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３０に転写されることなく感光体４上に残留している未転写トナーは、感光体４とクリーニング部材１６との接触部に達すると、クリーニング部材１６で掻き取られ、感光体４の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３０によって二次転写領域４１に搬送される。

一方、給紙カセット４４に収容された記録媒体３６は、給紙ローラ５２の回転により搬送路５０に送り出され、レジストローラ対５４のニップ部に搬送される。レジストローラ対５４のニップ部に搬送された記録媒体３６は、トナー像が中間転写ベルト３０によって二次転写領域４１に搬送されるタイミングに合わせて、二次転写領域４１に搬送される。

記録媒体３６が二次転写領域４１に搬送されると、トナー像が、中間転写ベルト３０から記録媒体３６に転写（二次転写）される。二次転写を終えた記録媒体３６は、二次転写領域４１のさらに下流側の定着ローラ対５６のニップ部に搬送され、定着ローラ５６によってトナー像が定着された後、排紙ローラ６０によって排紙部６１に送り出される。

二次転写領域４１で記録媒体３６に転写されることなく中間転写ベルト３０の外周面に残留した未転写トナーは、クリーニング装置６４により中間転写ベルト３０から除去される。

次に、クリーニング装置６４の構成を説明する。

図２に示すように、クリーニング装置６４は、中間転写ベルト３０の外周面のトナーを所定の極性（実施形態では負極性）に帯電させる帯電ブラシ７４と、中間転写ベルト３０の外周面からトナーを回収するクリーニングブラシ４２（特許請求の範囲におけるクリーニング部材に対応。）と、クリーニングブラシ４２に回収されたトナーを回収する回収ローラ７７と、回収ローラ７７に回収されたトナーを掻き取るスクレーパ７８と、これらの部材７４，４２，７７，７８を収容するハウジング６６とを備えている。

帯電ブラシ７４とクリーニングブラシ４２は、ベルト３０の外周面に接触して配置され、ベルト３０を介してローラ３４に圧接している。

帯電ブラシ７４は、例えばプレート状の基材７５と、基材７５からベルト３０の表面に向かって伸びる複数のブラシ繊維７６とを備える。基材７５は、ハウジング６６に固定されている。ブラシ繊維７６の先端はベルト３０の外周面に接触して配置され、これにより、ベルト３０は、帯電ブラシ７４により後述する押圧力Ｆで押圧されている。

基材７５は、導電性を有する素材からなり、基材７５の具体的な素材としては、例えば金属が用いられる。ブラシ繊維７６は、導電性を有する素材からなり、ブラシ繊維７６の具体的な素材としては、例えば導電性物質が混合されたポリアミド樹脂が用いられる。ブラシ繊維７６の単位体積当たりの電気抵抗値は、例えば１０⁶Ω・ｍ以上１０⁸Ω・ｍ以下とされている。

クリーニングブラシ４２は、帯電ブラシ７４よりもベルト３０の回転方向下流側に配置されている。クリーニングブラシ４２は、ブラシ４２とベルト３０との接触部において両者の表面部分が互いに反対方向に移動するように回転する回転ブラシである。すなわち、クリーニングブラシ４２は、ベルト３０に対して所謂カウンタ方向（図中反時計回り方向）に回転可能となっている。クリーニングブラシ４２とベルト３０との接触部は、ベルト３０上の未転写トナーを回収する回収領域６２を形成している。クリーニングブラシ４２は、円筒状または円柱状の基材４４と、基材４４の外周面から径方向の外側へ伸びる複数のブラシ繊維４６とを備えている。基材４４の素材としては、例えば鉄、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属が用いられる。ブラシ繊維４６は、導電性を有する素材からなり、ブラシ繊維４６の具体的な素材としては、例えば導電性を有する樹脂が用いられる。

回収ローラ７７は、クリーニングブラシ４２に接触して配置されている。回収ローラ７７は、ローラ７７とブラシ４２との接触部において両者の表面部分が互いに反対方向に移動するように回転可能とされている。すなわち、回収ローラ７７は、ブラシ４２に対して所謂カウンタ方向（図中反時計回り方向）に回転可能となっている。回収ローラ７７は、円筒状または円柱状の基材８６と、基材８６の外周面を覆う表面層８８とを含む。基材８６としては、導電性を有する素材が用いられ、具体的には、例えば、鉄、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属が用いられる。表面層８８としては、導電性を有する素材が用いられ、具体的には、例えば無電解処理したニッケルめっき等が用いられる。

スクレーパ７８は、回収ローラ７７の軸方向と平行な方向に伸びる帯板状の部材であり、スクレーパ７８の短手方向の一端が回収ローラ７７の表面に接触するように配置されている。スクレーパ７８の素材は、特に限定されないが、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が用いられる。

なお、クリーニングブラシ４２の下流側には、ベルト３０とクリーニングブラシ４２との接触部をすり抜けるトナーを堰き止めるための発泡ウレタン部材８０が、ベルト３０に接触して設けられている。

帯電ブラシ７４の基材７５には電源８２が接続され、回収ローラ７７には電源８４が接続されている。なお、スクレーパ７８が導電性素材から構成された場合、電源８４は、スクレーパ７８に接続してもよい。

電源８２をオンにすると、帯電ブラシ７４と中間転写ベルト３０との接触部においてトナーを帯電させるための帯電電圧Ｖｃが、帯電ブラシ７４に印加される。帯電電圧Ｖｃは、トナーの正規の帯電極性（実施形態では負極性）と同極性の電圧とされている。帯電電圧Ｖｃの制御は定電流制御により行われる。具体的には、電源８２から帯電ブラシ７４へ例えば−６０μＡの定電流が供給されるように制御され、これにより、例えば−３ｋＶ以上−１ｋＶ以下の帯電電圧Ｖｃが帯電ブラシ７４に印加される。

電源８４をオンにすると、電源８４から回収ローラ７７を介してクリーニングブラシ４２に電流が流れ、これにより、クリーニングブラシ４２に、中間転写ベルト３０上のトナーをクリーニングブラシ４２へ電気的に移動させてベルト３０の表面から除去するためのトナー除去用電圧Ｖｒが印加される。このとき、回収ローラ７７とクリーニングブラシ４２との間には電位差が生じ、実施形態では、回収ローラ７７の電位がクリーニングブラシ４２の電位よりも高くなる。トナー除去用電圧Ｖｒは、トナーの正規の帯電極性（実施形態では負極性）と逆極性の電圧とされている。トナー除去用電圧Ｖｒの制御は定電流制御により行われ、その定電流の具体的な大きさは、例えば１０μＡ以上２０μＡ以下とされる。

このように構成されたクリーニング装置６４を用いて、中間転写ベルト３０の外周面から未転写トナーを除去する動作の具体例を、ベルト３０上のトナーの帯電量の分布と併せて説明する。実施形態では、トナーの正規の帯電極性が負極性であるため、帯電電圧Ｖｃが負極性の電圧であり、トナー除去用電圧Ｖｒが正極性の電圧である場合について説明する。

図３〜図６は、ベルト３０上の所定箇所から採取したトナーの帯電量の分布を表すグラフである。具体的に、図３は、ベルト３０の回転方向において４つの作像部３よりも下流側で且つ二次転写領域４１よりも上流側の部分で採取したトナーの帯電量分布を表し、図４は、ベルト３０の回転方向において二次転写領域４１よりも下流側で且つ帯電ブラシ７４よりも上流側の部分で採取したトナーの帯電量分布を表している。図５は、クリーニング不良が発生しなかったとき、ベルト３０の回転方向において帯電ブラシ７４よりも下流側で且つクリーニングブラシ４２よりも上流側の部分で採取したトナーの帯電量分布を表し、図６は、クリーニング不良が発生したとき、図５の採取箇所と同じ箇所で採取したトナーの帯電量分布を表している。これらのトナーの帯電量は、各３０００個のトナー粒子について、ホソカワミクロン社のイースパートアナライザにより測定した。

プリント動作時において、二次転写領域４１に搬送される前の中間転写ベルト３０上のほとんどのトナーは、図３に示すように、正規の帯電極性である負極性に帯電している。

二次転写領域４１でベルト３０から被転写材３６へ転写されず、ベルト３０上に残された未転写トナーは、ベルト３０の回転により、ベルト３０と帯電ブラシ７４との接触部へ搬送される。このとき、ベルト３０上の未転写トナーは、図４に示すように、帯電量が小さい粒子や、正極性に帯電した粒子を多く含み、粒子ごとに様々な電荷を帯びている。

ベルト３０と帯電ブラシ７４との接触部に搬送されたほとんどの未転写トナーは、図５に示すように、負極性の帯電電圧Ｖｃが印加された帯電ブラシ７４により負極性に帯電され、ベルト３０の移動方向のさらに下流側へ搬送される。

帯電ブラシ７４により負極性に帯電され、ベルト３０の回転により、ベルト３０とクリーニングブラシ４２との接触部に搬送された未転写トナーは、正極性のトナー除去用電圧Ｖｒが印加されたブラシ４２のブラシ繊維４６に静電的に吸着し、これによりブラシ４２に回収されて、ベルト３０の外周面から除去される。

クリーニングブラシ４２に回収されたトナーは、ブラシ４２の回転により、ブラシ４２と回収ローラ７７との接触部に搬送されると、ブラシ４２よりも電位が高い回収ローラ７７の表面に静電的に吸着し、これにより回収ローラ７７に回収される。

回収ローラ７７に回収されたトナーは、ローラ７７の回転により、ローラ７７とスクレーパ７８との接触部に搬送されると、スクレーパ７８により機械的に掻き取られる。

このように、中間転写ベルト３０上の未転写トナーは、帯電ブラシ７４により正規の帯電極性に帯電された場合、帯電ブラシ７４の下流側のクリーニングブラシ４２により、ベルト３０の外周面から確実に除去される。

しかし、図６に示すように、帯電ブラシ７４により正規の帯電極性に帯電されない未転写トナーの量が多くなると、ベルト３０上のトナーをクリーニングブラシ４２により確実に回収できず、クリーニング不良が発生する。

図６に示すトナーの帯電量分布では、略半分のトナーが正規帯電極性と逆の正極性に帯電され、トナーの総帯電量が略ゼロとなっている。これは、ベルト３０の表面に対する帯電ブラシ７４の押圧力が大きすぎるため、ベルト３０上の未転写トナーが、帯電ブラシ７４との接触部を通過する際、帯電ブラシ７４のブラシ繊維７６の先端とベルト３０の表面との間にトナーが挟まった状態となってしまい（図１３参照）、ブラシ繊維７６に接触しないトナーが十分に帯電されないことが原因だと考えられる。

このような問題に鑑みて、ベルト３０上の未転写トナーを帯電ブラシ７４により確実に帯電させるために、ベルト３０の表面に対する帯電ブラシ７４の押圧力Ｆは、０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．５Ｎ／ｍ以下とすることが好ましい。押圧力Ｆを１．５Ｎ／ｍ以下とすることで、未転写トナーを、ブラシ繊維７６に確実に接触させて（図１２参照）、、帯電ブラシ７４により十分に帯電させることができる。さらに、押圧力Ｆは、帯電ブラシ７４の耐久性を高める観点から、０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．０Ｎ／ｍ以下とすることが望ましい。

押圧力Ｆを求めるための計算式について説明する。以下において、ブラシ繊維７６の断面形状を円形と仮定し、ブラシ繊維７６のたわみ量をｙ（ｍ）、ブラシ繊維７６のヤング率をＥ（Ｎ／ｍ²）、ブラシ繊維７６の断面２次モーメントをＩ、ブラシ繊維７６の密度をＤ（本／ｍ²）、ブラシ繊維７６の長さをＬ（ｍ）、ブラシ繊維７６の食い込み量をΔｕ（ｍ）、ブラシ繊維７６の直径をｄ（ｍ）として計算式を求めた（図７参照）。

ベルト３０の表面に対する１本のブラシ繊維７６の押圧力は、下記の式（２）で表される曲げモーメントＭｏと等しい。

ここで、断面２次モーメントＩは、下記の式（３）で表される。

図７に示すように、ブラシ繊維７６は、２次曲線状に湾曲した状態でベルト３０に接触するが、ブラシ繊維７６のたわみ量ｙの計算に際しては、計算の簡略化を図って、下記の三角関数の式（４）により、たわみ量ｙの近似値を求めた（図８参照）。

ベルト３０の表面に対する帯電ブラシ７４の押圧力Ｆは、１本のブラシ繊維７６当たりの曲げモーメントＭｏにブラシ繊維の密度Ｄを乗じて得ることができ、下記の式（１）で表される。

（試験１）
中間転写ベルトと帯電ブラシとの接触部を通過した未転写トナー全体に占める、正極性（正規の帯電極性と逆極性）に帯電したトナーの比率と、クリーニング性能との関係を確認する試験を行った。

試験１では、画像形成装置として、ＢｉｚｈｕｂＣ４５０（コニカミノルタ社製）に、図２に示すクリーニング装置６４を搭載したものを用いた。試験１では、マゼンタのベタ画像とシアンのベタ画像を重ね合わせた画像のプリントを行い、二次転写後に中間転写ベルト上に残留した未転写トナーを、クリーニング装置でクリーニングするときのクリーニング性能を評価した。二次転写後の未転写トナーの全体に占める正極性に帯電したトナーの比率は、二次転写出力の条件を異ならせることで変化するため、試験１では、二次転写出力の条件を変化させ、それぞれの条件下で、クリーニング性能の評価を行った。帯電ブラシへの帯電電圧の印加は、６０μＡの定電流制御により行い、クリーニングブラシへのトナー除去用電圧の印加は、２０μＡの定電流制御により行った。

正極性に帯電したトナーの比率を求める際、ベルトの回転方向において帯電ブラシよりも下流側で且つクリーニングブラシよりも上流側の部分に残留したトナーを採取し、そのトナーのうち３０００個のトナー粒子について、ホソカワミクロン社のイースパートアナライザにより帯電極性を測定した後、測定したトナー粒子数（３０００個）に占める正極性のトナー粒子数の比率を算出した。

クリーニング性能の評価は、ベルトとクリーニングブラシとの接触部を通過後のトナーの色差ΔＥを測定することにより行った。

なお、色差ΔＥとは、トナーが付着していない部分の転写ベルト表面と未転写トナーが残留した部分の転写ベルト表面との色差を表す。ただし、画像形成装置の内部で転写ベルト表面の色差を測定することは困難であるため、本試験では、クリーニングブラシによるクリーニング後に転写ベルト上に残留したトナーを透明テープで採取して、テープを白紙上へ貼り付け、白紙上においてトナーが貼り付けられた部分とトナーが存在しない部分との色差を代用値として測定した。透明テープで採取したトナーの色差ΔＥは、分光側色計ＣＭ２６００ｄ（コニカミノルタ社製）を用いて測定した。なお、色差ΔＥの値が小さいほど、クリーニング性能が優れていると判断できる。

試験１の結果を図９に示す。図９に示すように、色差ΔＥは、正極性に帯電したトナーの比率に比例することを確認できた。色差ΔＥが０．７以上のときをクリーニング不良であるとみなした場合、正極性に帯電したトナーの比率が約４２％以上のとき、クリーニング不良が発生することを確認できた。

（試験２）
中間転写ベルトに対する帯電ブラシの押圧力Ｆと、クリーニング性能との関係を確認する試験を行った。

試験２では、画像形成装置として、ＢｉｚｈｕｂＣ４５０（コニカミノルタ社製）に、図２に示すクリーニング装置６４を搭載したものを用いた。具体的には、帯電ブラシの種類と配置を異ならせることで、押圧力Ｆの大きさを変化させ、それぞれの条件（図１０に示す条件１〜条件８）の下で、マゼンタのベタ画像とシアンのベタ画像を重ね合わせた画像のプリントを行い、転写ベルトと帯電ブラシとの接触部を通過後の転写ベルト上のトナーについて、トナー全体に占める正極性に帯電したトナーの比率を求めた。帯電ブラシへの帯電電圧の印加は、６０μＡの定電流制御により行い、クリーニングブラシへのトナー除去用電圧の印加は、２０μＡの定電流制御により行った。

正極性に帯電したトナーの比率は、試験１と同様の方法で求めた。クリーニング性能の評価に際しては、試験１の結果より、正極性に帯電したトナーの比率が４２％以上のときをクリーニング不良とみなした。

試験２の結果を図１１に示す。図１１に示すように、正極性に帯電したトナーの比率が４２％のとき、押圧力Ｆは１．５５Ｎ／ｍであり、押圧力Ｆが１．５Ｎ／ｍ以下のときは、正極性に帯電したトナーの比率が４２％よりも小さく、良好なクリーニングを行えることを確認できた。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、中間転写ベルトの表面に対する帯電ブラシの押圧力について説明したが、本発明は、中間転写ベルト以外の像担持体の表面に対する帯電ブラシの押圧力についても等しく適用でき、中間転写ベルト以外の像担持体としては、例えば、ドラム状の中間転写体、または感光体等の静電潜像担持体が挙げられる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 クリーニング装置およびその周辺部の構成を示す拡大図である。 二次転写前の中間転写ベルト上のトナーの帯電量分布を示すグラフである。 二次転写後の中間転写ベルト上のトナーの帯電量分布を示すグラフである。 帯電ブラシとの接触部を通過後の中間転写ベルト上のトナーの帯電量分布を示すグラフである。 クリーニング不良が発生した場合における図５と同じ箇所のトナーの帯電量分布を示すグラフである。 帯電ブラシのブラシ繊維の各寸法を表す図である。 ブラシ繊維のたわみ量ｙの近似値を求めるための図である。 試験１の結果を示すグラフである。 試験２に用いた帯電ブラシの各条件を示す表である。 試験２の結果を示すグラフである。 中間転写ベルトの表面に対して帯電ブラシが適切な押圧力で接触した状態を示す模式図である。 中間転写ベルトの表面に対する帯電ブラシの押圧力が大きすぎる状態を示す模式図である。

符号の説明

２：画像形成装置、
４：静電潜像担持体（感光体）、
３０：像担持体（中間転写ベルト）、
４２：クリーニング部材（クリーニングブラシ）、
６４：クリーニング装置、
７４：帯電ブラシ、
７５：基材、
７６：ブラシ繊維。

Claims (4)

1. 回転可能な像担持体の表面に接触して配置され、該像担持体との接触部において上記像担持体の表面のトナーを所定の極性に帯電させる帯電ブラシと、
   該帯電ブラシよりも上記像担持体の回転方向下流側において上記像担持体の表面に接触して配置され、上記像担持体との接触部において上記像担持体の表面からトナーを回収するクリーニング部材とを含むクリーニング装置であって、
   上記帯電ブラシは、基材と、該基材から上記像担持体の表面に向かって伸びる複数のブラシ繊維とを備え、
   上記像担持体の表面に対する上記帯電ブラシの押圧力Ｆ（Ｎ／ｍ）を、下記の式（１）から算出したとき、上記押圧力Ｆが０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．５Ｎ／ｍ以下であることを特徴とするクリーニング装置。
   

   
2. 上記押圧力Ｆが０Ｎ／ｍよりも大きく、且つ、１．０Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 請求項１または２のいずれかに記載のクリーニング装置と、回転可能な像担持体とを備え、
   上記像担持体の表面に、上記帯電ブラシと上記クリーニング部材とが接触して配置されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体の表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトとを備え、
   該中間転写ベルトが上記像担持体であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

Images