JP5302166B2 - クリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレードと、像担持体上の付着物をキャリア（磁性粒子）とトナーから成る磁気ブラシにより除去する磁気ブラシローラと、を有するクリーニング装置とこれを備えた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、帯電器によって表面が一様に帯電された感光体が光走査装置によって露光走査され、その表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、静電潜像は現像装置によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像は、転写装置によって感光体から用紙上に転写された後に定着装置によって加熱及び加圧されて用紙上に定着され、トナー像が定着された用紙が装置外へ排出されることによって一連の画像形成動作が終了する。尚、転写プロセスにおいて用紙上に転写されないで感光体上に残留するトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置によって除去されて回収される。

ところで、画像形成装置での帯電器による放電過程においてはＮＯ_ＸやＳＯ_Ｘ等のイオン生成物が発生し、このイオン生成物が感光体表面に付着する。又、感光体に対して記録用紙を接触させつつ搬送する構成を採用する画像形成装置においては、記録用紙に含まれる添加剤や紙粉等が感光体表面に付着する。

上述のように感光体表面に添加剤や紙粉等が付着すると、これらの付着物が水分を吸収して感光体の表面電位を低減させるため、帯電器によって感光体表面に発生した電荷が感光体表面に沿って移動し易くなり、画像流れ現象が発生して画質が低下する。

そこで、感光体表面に付着したイオン生成物や添加剤や紙粉等を除去する手段として発泡合成ゴム等の弾性体で構成された研磨ローラをクリーニング装置に設け、この研磨ローラを感光体に当接させつつ回転させることによって感光体表面を研磨し、付着物を削り取ることによって感光体表面を清浄化し、付着物の吸湿による画像流れ等の発生を防ぐようにしている。

しかしながら、付着物除去手段として研磨ローラを用いると、該研磨ローラによって感光体表面を研磨し過ぎる可能性があり、このような場合には感光体の寿命が短くなってしまうという問題が発生する。長寿命化及び高生産性を実現する機器開発が求められる昨今の情勢にあっては、感光体に対しては寿命を通じて安定した研磨能力の維持が求められるが、研磨ローラでは撓みや変形によって安定した研磨能力の維持が困難である。

又、他の対策として、感光体近傍にドラムヒータを配設し、このドラムヒータによる加熱によって付着物が吸収した水分を蒸発させ、付着物の吸湿による画像劣化の発生を防ぐ方法も実施されているが、ドラムヒータは高価であり、消費電力も大きいという問題がある。

上記問題を解決するために、現像剤としてトナーとキャリア（磁性粒子）から成る２成分現像剤を用いるとともに、クリーニング装置に回転可能な磁気ブラシローラを設け、該磁気ブラシローラの表面に形成される磁気ブラシによって感光体表面を研磨して付着物を除去する構成が例えば特許文献１，２において提案されている。この構成によれば、磁気ブラシローラ自体が感光体に接触することがなく、両者間には隙間が形成されるため、磁気ブラシローラの撓みや変形等とは無関係に、研磨ムラを生じることなく安定した研磨能力が維持される。

特開２００２−２１４８７０号公報 特開平１０−１４３０３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、直径がφ８０ｍｍ以下の小径の感光体をクリーニングするためのクリーニング装置を適用対象としており、感光体の直径が小さいと、磁気ブラシによる研磨ニップ幅が小さくなるために感光体に対する研磨力が弱くなるという問題が発生する。

又、特許文献２には、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスを磁気ブラシローラに印加する構成が開示されており、これによれば感光体の表面上と磁気ブラシローラのスリーブの表面上の間隙で現像剤の往復運動が発生し、電界によって現像剤が感光体表面を叩く力が増加し、キャリアが感光体表面上を摺擦するために感光体表面に付着した不純物を除去する能力が高められる。

ところが、上記構成ではキャリアのみが感光体表面上を摺擦するため、その摺擦効果は低い。これに対してキャリアにトナーが付着した状態になると、トナーがキャリア間に介在して磁気ブラシローラ上に磁気ブラシが密に形成されるため、該磁気ブラシの感光体表面に対する圧接力が高まり、磁気ブラシによる感光体表面の摺擦効果が高められる。

又、磁気ブラシローラにバイアスを印加する場合、感光体へのトナーの移動が発生するため、磁気ブラシローラに形成される磁気ブラシ上のトナー量が減少し、磁気ブラシによる感光体表面の摺擦効果が薄れてしまう。このため、トナーを随時感光体の摺擦部分に送り込み、磁気ブラシ上のトナーとキャリアの比率（＝トナー重量／キャリア重量：以下、Ｔ／Ｃと称する）を安定化させる必要がある。磁気ブラシローラ上のＴ／Ｃが高いと、磁気ブラシがトナーを多く抱え込んでいることとなり、磁気ブラシの流動性が低下するために感光体に対する摺擦能力は向上するが、Ｔ／Ｃが必要以上に上がってしまうと、磁気ブラシの流動性が更に低下するために感光体の駆動トルクの上昇を招き、感光体の回転ムラに起因してジッタ画像等の画像不良が発生する可能性がある。

逆に磁気ブラシローラ上のＴ／Ｃが低いと、磁気ブラシの流動性が高まるために上述のような感光体の駆動トルクの上昇は発生しないが、磁気ブラシによる感光体表面の摺擦能力が低下してしまい、感光体表面から付着物を効果的に除去することができなくなってしまう。

そこで、磁気ブラシローラ上に形成される磁気ブラシのＴ／Ｃを適正に制御する必要があるが、転写後に感光体表面に残留する転写残トナーの量は環境やトナーの帯電性等によってばらつくため、この転写残トナー量を見越して磁気ブラシのＴ／Ｃを制御することは実際には困難である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、小径の感光体であっても、この感光体表面に対して高い摺擦効果を長期に亘って維持することができるクリーニング装置と、画像不良の発生を防いで高画質画像を安定的に得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、少なくとも感光体と、該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、前記感光体上に形成された潜像を２成分現像剤によって現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置に設けられる装置であって、前記感光体に当接するクリーニングブレードと前記感光体に対向配置された回転可能な磁気ブラシローラを備えたクリーニング装置において、前記磁気ブラシローラに消費バイアスを印加して該磁気ブラシローラ上に形成される磁気ブラシのトナーを全て一旦前記感光体上に移し、このトナーを前記クリーニングブレードによって前記感光体から除去した後、前記磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの重量比率Ｔ／Ｃが所定値となるトナー量を求め、この求められた量のトナーを前記現像手段から前記感光体に供給し、前記磁気ブラシローラに供給バイアスを印加して前記感光ドラムに供給されたトナーを前記磁気ブラシローラに供給するトナー濃度初期化制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記磁気ブラシローラへの供給バイアスの印加は該磁気ブラシローラが少なくとも１回転する間行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記トナー濃度初期化制御手段によるトナー濃度初期化制御を画像形成時以外において画像条件や環境に応じた頻度で行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、少なくとも感光体と、該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、前記感光体上に形成された潜像を２成分現像剤によって現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置に設けられる装置であって、前記感光体に当接するクリーニングブレードと、前記感光体に対向配置された回転可能な磁気ブラシローラを備え、前記磁気ブラシローラにバイアスを印加して該磁気ブラシローラ上のトナーを前記感光体に移動させるクリーニング装置において、前記磁気ブラシローラにバイアスを印加した際に該磁気ブラシローラに流れ込む電流を検出し、検出した電流が第１の閾値以上であるときには前記現像手段から前記感光体を経て前記磁気ブラシローラにトナーを供給し、検出した電流が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値以下であるときには前記磁気ブラシローラからトナーを前記感光体に排出することによって前記磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃを一定に保つＴ／Ｃ制御を行うＴ／Ｃ制御手段を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の画像形成装置は、請求項１〜４の何れかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、磁気ブラシローラ上に形成された磁気ブラシのトナーを全て一旦感光体上に移して除去した後、磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃが適正値となるよう現像手段から感光体上にトナーを供給し、この感光体に供給されたトナーを磁気ブラシローラに供給するようにしたため、磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃを適正値に保つことができ、小径の感光体であっても、これの表面に対して高い摺擦効果を長期に亘って維持することができ、感光体の表面から付着物を効果的に除去することができる。又、感光体の駆動トルクの上昇を抑えて該感光体の回転ムラを防ぐことができ、回転ムラに起因するジッタ画像等の画像不良の発生を防いで高画質画像を安定的に得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、磁気ブラシローラへの供給バイアスの印加を該磁気ブラシローラが少なくとも１回転する間行うようにしたため、磁気ブラシローラに保持されているトナーの全てを感光体上に移動させることができる。

請求項３記載の発明によれば、トナー濃度初期化制御が通常の画像形成動作に影響を与えることがない。又、トナー濃度初期化制御は画像条件や環境に応じた頻度で行うようにしたため、感光体への付着物が吸湿して画像流れ等の問題が発生し易い高温／高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）下においてトナー濃度初期化制御を行う頻度を高くすることによって、磁気ブラシローラによる感光体表面の摺擦性能を高めることができ、画像不良の発生を効果的に防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、磁気ブラシローラにバイアスを印加した際に該磁気ブラシローラに流れ込む電流によって磁気ブラシローラに対してトナーを供給又は排出することによって磁気ブラシのＴ／Ｃを制御し、そのＴ／Ｃを感光体の動摩擦係数が画像流れを発生しない値（例えば０．４）以下の範囲に保たれる値（例えば１０〜１７％）となるようにしたため、小径の感光体であっても、画像流れ等の画像不良の発生を防ぐとともに、感光体表面に対して高い摺擦効果を長期に亘って維持して該感光体表面から付着物を効果的に除去することができる。

請求項５記載の発明によれば、回転ムラに起因するジッタ画像等の画像不良の発生を防いで高画質画像を安定的に得ることができる。

本発明に係る画像形成装置（カラーレーザープリンタ）の側断面図である。 第１発明に係るクリーニング装置の側断面図である。 第１発明に係るクリーニング装置において実施されるトナー濃度初期化制御を説明するための感光ドラムと磁気ブラシローラ及び現像ローラ間のトナーの移動（消費と供給）を説明するための模式図である。 第１発明に係るクリーニング装置において実施されるトナー濃度初期化制御における印加バイアスのタイムチャートである。 磁気ブラシのＴ／Ｃと磁気ブラシローラへの流れ込み電流との関係を示す図である。 磁気ブラシのＴ／Ｃと感光ドラムの動摩擦係数との関係を示す図である。 第２発明に係るクリーニング装置において実施されるＴ／Ｃ制御の手順を示すフローチャートである。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの側断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体１００内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋが一定の間隔でタンデムに配置されている。

上記各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋには、像担持体である感光ドラム２がそれぞれ配置されており、各感光ドラム２の周囲には、帯電ローラ３、現像装置４、転写ローラ及び本発明に係るドラムクリーニング装置６がそれぞれ配置されている。

ここで、前記感光ドラム２は、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電ローラ３は、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。

更に、前記現像装置４ａ〜４ｄは、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーとキャリア（磁性粒子）とから成る２成分現像剤をそれぞれ収容しており、各感光ドラム２上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。

又、前記転写ローラ５は、各一次転写部にて中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２に当接可能に配置されている。ここで、中間転写ベルト７は、駆動ローラ８とテンションローラ９との間に張設されて各感光ドラム２の上面側に走行可能に配置されており、前記駆動ローラ８は、二次転写部において中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１０に当接可能に配置されている。又、テンションローラ９の近傍にはベルトクリーニング装置１１が設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの上方には、前記各現像装置４にトナーを補給するためのトナーコンテナ１２が一列に並設されている。

又、プリンタ本体１００内の各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋの下方には光走査手段であるレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１３が配置され、その下方のプリンタ本体１００の底部には給紙カセット１４が着脱可能に設置されている。そして、給紙カセット１４には複数枚の不図示の用紙が積層収容されており、この給紙カセット１４の近傍には、該給紙カセット１４から用紙を取り出すピックアップローラ１５と、取り出された用紙を分離して搬送パスＳへと１枚ずつ送り出すフィードローラ１６とリタードローラ１７が設けられている。

又、プリンタ本体１００の側部を上下方向に延びる前記搬送パスＳには、用紙を搬送する搬送ローラ対１８と、用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで前記二次転写対向ローラ８と二次転写ローラ１０との当接部である二次転写部へと供給するレジストローラ対１９が設けられている。尚、搬送パスＳの横には、用紙の両面に画像を形成する場合に使用される別の搬送パスＳ’が形成されており、この搬送パスＳ’には複数の反転ローラ対２０が適当な間隔で設けられている。

ところで、プリンタ本体１００内の一側部に縦方向に配置された前記搬送パスＳは、プリンタ本体１００の上面に設けられた排紙トレイ２１まで延びており、その途中には定着装置２２と排紙ローラ対２３，２４が設けられている。

次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋにおいて各感光ドラム２が図示矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム２は、各帯電ローラによってそれぞれ一様に帯電される。又、レーザースキャナユニット１３は、各色毎のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、その光ビームを各感光ドラムの表面に照射し、各感光ドラム２上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２上に形成された静電潜像に、該感光ドラム２の帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４によってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム２と転写ローラ５との間の一次転写部（転写ニップ部）において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ５の作用によって、図示矢印方向（反時計方向）に回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。

上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、次のシアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット１Ｙ，１Ｋの各感光ドラム上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム上に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置６によって除去され、各感光ドラム２は次の画像形成に備えられる。

そして、中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラ８と二次転写ローラ１０間の二次転写部（転写ニップ部）に達するタイミングに合わせて、給紙カセット１４からピックアップローラ１５とフィードローラ１６及びリタードローラ１７によって搬送パスＳへと送り出された用紙がレジストローラ対１９によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して二次転写される。

而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置２２へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、排紙ローラ対２３，２４によって排紙トレイ２１上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト７上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置１１によって除去され、中間転写ベルト７は次の画像形成に備えられる。

［クリーニング装置］
次に、第１発明に係るクリーニング装置６の実施の形態について説明する。尚、各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋに設けられたクリーニング装置６の構成は全て同じであるため、以下、１つのクリーニング装置６についてのみ説明する。

＜第１発明＞
図２は第１発明に係るクリーニング装置６の側断面図であり、図示のようにクリーニング装置６のハウジング２５内には、回転可能な磁気ブラシローラ２６が感光ドラム２との間に所定の隙間を設けて対向配置されている。この磁気ブラシローラ２６は、複数の磁極が周方向に配置されたマグネットローラの外周にアルミニウムやステンレス等の非磁性材料から成る円筒状のスリーブを配置して構成されており、スリーブ上には２成分現像剤としてのキャリアとトナーが保持されて磁気ブラシが形成される。そして、このキャリアとトナーから成る磁気ブラシが感光ドラム２の表面を摺擦する。

又、ハウジング２５の感光ドラム２に対向する開口部の下部には、感光ドラム２の表面に当接して該感光ドラム２上に残留する転写残トナーを掻き取るためのクリーニングブレード２７が取り付けられている。尚、このクリーニングブレード２７は、感光ドラム２の表面の前記磁気ブラシローラ２６への対向位置よりも下流側（感光ドラム２の回転方向下流側であって、図２の下方）において感光ドラム２の回転方向に対してカウンタ方向に当接している。

更に、ハウジング２５内には回転可能な搬送スクリュー２８が収容されており、感光ドラム２上の転写残トナーは、クリーニングブレード２７によって感光ドラム２の表面から掻き取られ、回転する搬送スクリュー２８によって軸方向（図２の紙面垂直方向）に搬送され、ハウジング２５外の不図示の廃トナー容器に回収される。

而して、図１に示すカラーレーザープリンタにおける前記画像形成動作の過程において帯電ローラ３の放電によって発生するＮＯ_ＸやＳＯ_Ｘ等のイオン生成物が感光ドラム２の表面に付着するが、このイオン生成物等の付着物は、クリーニング装置６において回転する磁気ブラシローラ２６に形成された磁気ブラシによって摺擦されて除去される。又、トナー像が中間転写ベルト７上に転写した後に感光ドラム２上に残留する転写残トナーは、クリーニング装置６のクリーニングブレード２７によって掻き取られて除去され、表面が清掃された感光ドラム２は次の画像形成動作に備えられる。

磁気ブラシローラ２６による感光ドラム２表面の摺擦においては、前述のように磁気ブラシローラ２６上のＴ／Ｃが高いと、磁気ブラシがトナーを多く抱え込んでいることとなり、磁気ブラシの流動性が低下するために感光ドラム２に対する摺擦能力は向上するが、Ｔ／Ｃが必要以上に上がってしまうと、磁気ブラシの流動性が更に低下するために感光ドラムの駆動トルクの上昇を招き、感光ドラム２の回転ムラに起因してジッタ画像等の画像不良が発生する可能性がある。

逆に磁気ブラシローラ２６上のＴ／Ｃが低いと、磁気ブラシの流動性が高まるために上述のような感光ドラム２の駆動トルクの上昇は発生しないが、磁気ブラシによる感光ドラム２表面の摺擦能力が低下してしまい、感光ドラム２の表面から付着物を効果的に除去することができなくなってしまう。

そこで、磁気ブラシローラ２６上に形成される磁気ブラシのＴ／Ｃを適正に制御するために、本実施の形態は、トナー濃度初期化制御を行うトナー濃度初期化制御手段を設けたことを特徴としている。

ここで、制御の詳細を図３及び図４に基づいて説明する。

図３はトナー濃度初期化制御を説明するための感光ドラムと磁気ブラシローラ及び現像ローラ間のトナーの移動（消費と供給）を説明するための模式図、図４はトナー濃度初期化制御における印加バイアスのタイムチャートである。

トナー濃度初期化制御においては、図４に示すように磁気ブラシローラ２６に時間Ａだけ消費バイアスを印加して該磁気ブラシローラ２６上に形成された磁気ブラシのトナーを全て一旦感光ドラム２上に移し（図３の矢印ａ）、このトナーをクリーニングブレード２７によって感光ドラム２の表面から掻き落として除去する。ここで、磁気ブラシローラ２６に消費バイアスを印加する時間Ａは少なくとも磁気ブラシローラ２６が１回転する時間とし、このように設定することによって磁気ブラシローラ２６に保持されているトナーの全てが感光ドラム２上に移動する。

次に、画像濃度を一定に保つための画像濃度補正手段を用いて、磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのＴ／Ｃが適正値となるトナー量を算出し、この算出された量のトナーを現像装置４から感光ドラム２上に供給する（図３の矢印ｃ）。具体的には、図４に示すように、磁気ブラシローラ２６に消費バイアスを印加している途中（磁気ブラシローラ２６が１回転しない間）において現像装置４の現像ローラ４ａに現像バイアスを時間Ｃだけ印加することによって所定量のトナーを感光ドラム２上に供給する。

そして、図４に示すように、現像装置４から感光ドラム２上へのトナーの供給を開始してから時間Ｄが経過し、感光ドラム２上のトナーが磁気ブラシローラ２６に達するタイミングで磁気ブラシローラに供給バイアスを時間Ｂだけ印加して感光ドラム２上に現像装置４から供給されたトナーを磁気ブラシローラ２６に供給する（図３の矢印ｂ）。

以上のトナー濃度初期化制御においては、磁気ブラシローラ２６上に形成された磁気ブラシのトナーを全て一旦感光ドラム２上に移して除去した後、磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃが適正値となるよう現像装置４から感光ドラム２にトナーを供給し、この感光ドラム２に供給されたトナーを磁気ブラシローラ２６に供給するようにしたため、磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃを適正値に保つことができ、小径の感光ドラム２であっても、これの表面に対して高い摺擦効果を長期に亘って維持することができ、感光ドラム２の表面から付着物を効果的に除去することができる。

又、感光ドラム２の駆動トルクの上昇を抑えて該感光ドラム２の回転ムラを防ぐことができ、回転ムラに起因するジッタ画像等の画像不良の発生を防いで高画質画像を安定的に得ることができる。

尚、トナー濃度初期化制御は通常の画像形成動作に影響を与えないよう画像形成時以外において行う。又、トナー濃度初期化制御は画像条件や環境に応じた頻度で行われる。特に、感光ドラム２への付着物が吸湿して画像流れ等の問題が発生し易い高温／高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）、例えば３２．５℃／８０％においてはトナー濃度初期化制御を行う頻度を高くすることによって、磁気ブラシローラ２６による感光ドラム２表面の摺擦性能を高めることができ、画像不良の発生を効果的に防ぐことができる。

次に、本発明の実施例について説明する。

使用した装置の主な構成要件は下記の通りである。

・現像装置：
現像ローラ周速：４８０ｍｍ／ｓｅｃ
現像バイアス：ＡＣ１．５ｋＶ、ＤＣ＋２０Ｖ、周波数４．０ｋＨｚ（矩形波）
トナー：粉砕カラー正帯電トナー（粒径：６．８μｍ）
帯電量：＋１０〜＋３０μＣ／ｇ
キャリア：フェライトキャリア（粒径４５μｍ）
Ｔ／Ｃ：１２％
・感光ドラム：ａ−Ｓｉドラム（外径：φ３０ｍｍ）
表面電位：＋３００Ｖ、露光後電位：＋２０Ｖ
周速３００ｍｍ／ｓｅｃ
・帯電ローラ：外径：φ１２ｍｍ、シャフト径：φ８ｍｍ
材質：エピクロルヒドリンゴム
印加電圧：ＡＣ１．２ｋＶ、ＤＣ＋４５０Ｖ、
周波数２．０ｋＨｚ（正弦波）
・磁気ブラシローラ：外径：φ１２ｍｍ、ＮＳ交互４極（ドラム最近接側にＳ極）
磁力：２００〜５００Ｇ
スリーブ周速：３８４ｍｍ／ｓｅｃ
感光ドラム間隙間：３００μｍ、磁気ブラシ量：１２ｇ
使用キャリアは、現像用キャリアと同一
印加電圧：ＡＣ１．５Ｖ，ＤＣ＋２００Ｖ，
周波数４．０ｋＨｚ（正弦波）
（通常） 印加電圧：AC1.5kV,DC+20V,周波数4.0kHz（正弦波）
（トナー濃度初期化制御：消費）印加電圧：AC1.5kV,DC+100V,周波数2.0kHz（正弦波）
（トナー濃度初期化制御：供給）印加電圧：AC1.5kV,DC-100V,周波数2.0kHz（正弦波）
・ 中間転写ベルト：周速３２０ｍｍ／ｓｅｃ
以上の構成要件でトナー濃度初期化制御を磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのＴ／Ｃが８，１０，１２，１５，１７，１８％となるよう行ったときのジッタ画像と像流れの発生の有無を確認した。その結果を表１に示す。尚、表１において○は「視判定目で発生無しを確認」、×は「発生」をそれぞれ示し、部分的でも発生が見られれば×としている。又、トナー濃度初期化制御は、通常環境においては５００枚に１回、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃／８０％）においては起動時と１００枚に１回の頻度で行った。ここで、「像流れ」とは、感光体表面で放電生成物や紙粉・紙成分等の付着により、静電潜像が乱れることにより画像がぼやけてしまう現象であり、「ジッタ画像」とは、トルク変動による回転ムラによって画像形成・転写時に画像に濃淡差（スジ）が発生する現象（主に駆動伝達（ギヤ歯）によるため、ギヤ歯ピッチで濃淡差（スジ）が発生する現象）である。

表１の結果より、磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのＴ／Ｃは１０〜１７％に調整されるべきであることが分かる。

＜第２発明＞
次に、第２発明に係るクリーニング装置の実施の形態について説明する。

本発明に係るクリーニング装置の構成は図２に示す前記第１発明に係るクリーニング装置６のそれと同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。又、以下の説明では図２において使用した符号を用いる。又、使用した装置の主な構成要件も第1発明と同様である。

本発明に係るクリーニング装置６は、磁気ブラシローラ２６にバイアスを印加した際に該磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流を検出し、検出した電流が第１の閾値（本実施の形態では、７μＡ）以上であるときには現像装置４から感光ドラム２を経て磁気ブラシローラ２６にトナーを供給し、検出した電流が前記第１の閾値（７μＡ）よりも小さな第２の閾値（本実施の形態では、５μＡ）以下であるときには磁気ブラシローラ２６からトナーを感光ドラム２に排出することによって磁気ブラシローラ２６上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃを一定に保つＴ／Ｃ制御を行うようにしたことを特徴とする。

ここで、磁気ブラシローラ２６のバイアスを印加したときに該磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流（μＡ）と磁気ブラシのＴ／Ｃ（％）との間には図５に示すような相関があり、従って、磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流を検出することによって磁気ブラシのＴ／Ｃを制御することができることが分かる。

感光ドラム２表面のクリーニングの状態を示すパラメータとして該感光ドラム２の動摩擦係数μを用いた場合、この表面摩擦μと磁気ブラシのＴ／Ｃとの間には図６に示すような相関が存在し、画像流れが発生しないための条件は表面摩擦μを０．４以下に抑えることが必要であることが分かっている。

従って、図５と図６から、画像流れの発生を防ぐためには磁気ブラシのＴ／Ｃを１０〜１７％の範囲、つまり磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流を５〜７μＡの範囲に制御することが必要であることが分かる。

以上のことから、磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流として７μＡ以上を検出した場合には磁気ブラシのＴ／Ｃを上げる必要があるため、現像装置４から磁気ブラシローラ２６にトナーを供給する必要がある。具体的には、感光ドラム２表面に帯電電位を乗せない状態で現像装置４の現像ローラ４ａに現像バイアスを印加することによってトナーを感光ドラム２に移動させ、この感光ドラム２上のトナーを磁気ブラシローラ２６へと供給する。

他方、磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流として５μＡ以下を検出した場合には磁気ブラシのＴ／Ｃを下げる必要があるため、磁気ブラシローラ２６にバイアスを印加することによって、磁気ブラシのキャリアからトナーを引き剥し、この引き剥したトナーを感光ドラム２に再現像させた後にクリーニングブレード２７によって感光ドラム２から掻き取って排出する必要がある。

尚、以上のＴ／Ｃ制御も通常の画像形成動作に影響を与えないよう画像形成時以外において行う。又、Ｔ／Ｃ制御は画像条件や環境に応じた頻度で行われる。特に、感光ドラム２への付着物が吸湿して画像流れ等の問題が発生し易い高温／高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）、例えば３２．５℃／８０％においてはＴ／Ｃ制御を行う頻度を高くすることによって、磁気ブラシローラ２６による感光ドラム２表面の摺擦性能を高めることができ、画像不良の発生を効果的に防ぐことができる。

次に、以上説明したＴ／Ｃ制御の手順を図７に示すフローチャートに基づいて説明する。

Ｔ／Ｃ制御が開始されると（ステップＳ１）、磁気ブラシローラ２６への流れ込み電流が検出され（ステップＳ２）、その電流値が５μＡ以上であるか否かが判定される（ステップＳ３）。電流値が５μＡ未満である場合（ステップＳ３での判定結果がＮｏである場合）には磁気ブラシのＴ／Ｃを下げる必要があるため、磁気ブラシローラ２６にバイアスを印加して該磁気ブラシローラ２６上のトナーを排出する排出（消費）工程を実施する（ステップＳ４）。そして、この排出（消費）工程は電流値が５μＡ以上になるまで繰り返される（ステップＳ２〜Ｓ４）。

電流値が５μＡ以上である場合（ステップＳ３での判定結果がＹｅｓである場合）は、電流値が７μＡ以下であるか否かが判定され（ステップＳ５）、電流値が７μＡを超えている場合（ステップＳ５での判定結果がＮｏである場合）には、磁気ブラシのＴ／Ｃを上げる必要があるため、現像装置４から磁気ブラシローラ２６にトナーを供給するトナー供給工程を実施する（ステップＳ６）。そして、この排出（消費）工程は電流値が５μＡ以上になるまで繰り返される（ステップＳ２〜Ｓ６）。そして、電流値が５μＡ〜７μＡの範囲に収まるとＴ／Ｃ制御を終了する（ステップＳ７）．
以上のように、本発明においては、磁気ブラシローラ２６にバイアスを印加した際に該磁気ブラシローラ２６に流れ込む電流によって磁気ブラシローラ２６に対してトナーを供給又は排出することによって磁気ブラシのＴ／Ｃを制御し、そのＴ／Ｃを感光ドラム２の動摩擦係数が画像流れを発生しない値（０．４）以下の範囲に保たれる値（１０〜１７％）となるようにしたため、小径の感光ドラム２であっても、画像流れ等の画像不良の発生を防ぐとともに、感光ドラム２の表面に対して高い摺擦効果を長期に亘って維持して該感光ドラム２表面から付着物を効果的に除去することができるという効果が得られる。

ここで、動摩擦係数の測定は、次のようになされる。即ち、ドラム表面に当て布を置き、その上から測定端子を置く。その測定端子には２１６ｇの錘が荷重されており、その状態でドラムを荷重方向と垂直方向にスライドさせることにより、ドラムのスライド方向に対して測定端子に掛かる力を測定することによって動摩擦係数を算出する。尚、測定端子には昭和測器社製
ロードセル ＷＢＵ１０Ｎを使用し、ドラムスライド方向に掛かる応力を測定する。

尚、以上は本発明をカラーレーザープリンタとこれに備えられたクリーニング装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、モノクロプリンタや複写機等を含む他の任意の画像形成装置及びこれに備えられたクリーニング装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１Ｍ マゼンタ画像形成ユニット
１Ｃ シアン画像形成ユニット
１Ｙ イエロー画像形成ユニット
１Ｋ ブラック画像形成ユニット
２ 感光ドラム（感光体）
３ 帯電ローラ（帯電手段）
４ 現像装置（現像手段）
４ａ 現像ローラ
５ 転写ローラ（転写手段）
６ クリーニング装置
７ 中間転写ベルト
８ 駆動ローラ
９ テンションローラ
１０ 二次転写ローラ
１１ ベルトクリーニング装置
１２ トナーコンテナ
１３ 光走査装置
１４ 給紙カセット
１５ ピックアップローラ
１６ フィードローラ
１７ リタードローラ
１８ 搬送ローラ対
１９ レジストローラ対
２０ 搬送ローラ対
２１ 排紙トレイ
２２ 定着装置
２３，２４ 排紙ローラ対
２５ クリーニング装置のハウジング
２６ 磁気ブラシローラ
２７ クリーニングブレード
２８ 搬送スクリュー
Ｓ，Ｓ’ 搬送パス

Claims (5)

1. 少なくとも感光体と、該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、前記感光体上に形成された潜像を２成分現像剤によって現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置に設けられる装置であって、前記感光体に当接するクリーニングブレードと前記感光体に対向配置された回転可能な磁気ブラシローラを備えたクリーニング装置において、
   前記磁気ブラシローラに消費バイアスを印加して該磁気ブラシローラ上に形成される磁気ブラシのトナーを全て一旦前記感光体上に移し、このトナーを前記クリーニングブレードによって前記感光体から除去した後、前記磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの重量比率Ｔ／Ｃが所定値となるトナー量を求め、この求められた量のトナーを前記現像手段から前記感光体に供給し、前記磁気ブラシローラに供給バイアスを印加して前記感光ドラムに供給されたトナーを前記磁気ブラシローラに供給するトナー濃度初期化制御手段を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
   
2. 前記磁気ブラシローラへの供給バイアスの印加は該磁気ブラシローラが少なくとも１回転する間行うことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記トナー濃度初期化制御手段によるトナー濃度初期化制御を画像形成時以外において画像条件や環境に応じた頻度で行うことを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニング装置。
4. 少なくとも感光体と、該感光体を一様に帯電させる帯電手段と、前記感光体上に形成された潜像を２成分現像剤によって現像してトナー像として顕像化する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写する転写手段を備えた画像形成装置に設けられる装置であって、前記感光体に当接するクリーニングブレードと、前記感光体に対向配置された回転可能な磁気ブラシローラを備え、前記磁気ブラシローラにバイアスを印加して該磁気ブラシローラ上のトナーを前記感光体に移動させるクリーニング装置において、
   前記磁気ブラシローラにバイアスを印加した際に該磁気ブラシローラに流れ込む電流を検出し、検出した電流が第１の閾値以上であるときには前記現像手段から前記感光体を経て前記磁気ブラシローラにトナーを供給し、検出した電流が前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値以下であるときには前記磁気ブラシローラからトナーを前記感光体に排出することによって前記磁気ブラシローラ上の磁気ブラシのトナーとキャリアの比率Ｔ／Ｃを一定に保つＴ／Ｃ制御を行うＴ／Ｃ制御手段を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
   
5. 請求項１〜４の何れかに記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   
   

Images