【手続補正書】
【提出日】平成16年10月13日(2004.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  クリーニング装置およびカラー画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング装置において、
像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材と、それぞれのクリーニング部材で回収されたトナーに対応するトナー搬送経路とを設け、これら複数のトナー搬送経路のうちの少なくとも１つがリサイクルトナー供給経路を形成しうるように、かつ他のトナー搬送経路がトナー廃棄経路を形成しるように構成したことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】  クリーニング部材として、像担持体上の残留付着トナーを直接または間接的に除去・回収するブレード状の部材を設け、該ブレード状クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】  クリーニング部材に電圧を供給する第１の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、前記リサイクルトナー供給経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】  クリーニング部材に電圧を供給する第２の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーと逆の極性に帯電したトナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
【請求項５】  像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材は、第１のクリーニング部材としてのブラシと、第２のクリーニング部材としてのブレードとからなり、ブラシで回収されたトナーを前記リサイクルトナー供給経路に導くとともに、ブレードから回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載のクリーニング装置。
【請求項６】  像担持体および現像手段を少なくとも備えてなる複数の画像形成ユニットと、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写手段が通過した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段は、像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材と、それぞれのクリーニング部材で回収されたトナーに対応するトナー搬送経路とを有し、これら複数のトナー搬送経路のうちの少なくとも１つは現像手段へのリサイクルトナー供給経路を形成し、他のトナー搬送経路はトナー廃棄系に連なっていることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項７】  クリーニング手段として、像担持体上の残留付着トナーを直接または間接的に除去・回収するブレード状のクリーニング部材を設け、該ブレード状クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置。
【請求項８】  クリーニング部材に電圧を供給する第１の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、前記リサイクルトナー供給経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６または７に記載のカラー画像形成装置。
【請求項９】  クリーニング部材に電圧を供給する第２の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーと逆の極性に帯電したトナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６または７に記載のカラー画像形成装置。
【請求項１０】  像担持体として円筒状感光体を設け、クリーニング手段には、円筒状感光体にその回転方向上流側に設けた第１のクリーニング部材としてのブラシと、下流側に設けた第２のクリーニング部材としてのブレードとを設け、ブラシで回収されたトナーを前記リサイクルトナー供給経路に導くとともに、ブレードから回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６，７，８または９に記載のカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング装置および、このクリーニング装置を備えた、電子写真プロセスを用いるカラー画像形成装置に関する。より詳しくは、このカラー画像形成装置は少なくとも像担持体と現像装置と備えてなる画像形成ユニットを複数設け、これら複数の画像形成ユニットで形成されたそれぞれのトナー像を中間転写体上に重ね合わせ、この重ね合わせ画像を転写材（記録材）に転写することでカラー画像を形成するか、または複数の画像形成ユニットで形成されたそれぞれのトナー像を、転写材搬送体で搬送される転写材に順次転写して重ね合わせることによりカラー画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体上に残留付着するトナーを、クリーニング装置で回収して再使用（リユース）するようにした構造の、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスを用いるカラー画像形成装置では、４色（あるいは３色）のトナー像を像担持体上に形成し、中間転写体あるいは転写材上に重ねることによりフルカラー画像を形成する。これらのカラー画像形成装置には、（１）４色のトナー像を１つまたは２つの像担持体上に順番に重ねて形成する方式と、（２）４色それぞれについての像担持体、これらの像担持体上にトナー像を形成する現像装置および像担持体（その表面すなわち、トナー像担持面）をクリーニングするクリーニング装置を持つ方式とがある。
【０００３】
後者は通常、中間転写体（中間転写ベルト）または転写搬送体（転写搬送ベルト）に対して、その移動方向に沿って直線状に各色を配置した、いわゆるタンデム方式の画像形成装置である。タンデム方式は、４色のトナー像形成を同時に並行して行えるため、高速化に優れている。さらに、各色に対して像担持体のクリーニング装置を備えているため、像担持体からクリーニングされた回収トナーを再び作像に使用する、リサイクル利用（リユース）が容易である。また、カラー画像形成装置では色数が多く、白黒の場合に比べて、写真原稿のような画像面積率の大きい原稿が出力されることが多いことから、省資源・ランニングコスト低減を達成するために、トナーのリサイクルが重要である。
【０００４】
しかし、実際にはいくつかの問題点がある。その１つは、下流側の色のプロセスへの、上流側の色の混色である。そこで、この混色を防止するための発明について、いくつかの特許出願がなされている。例えば、特開２０００−２２７７２７号公報には、カラー画像形成装置の中間転写体をクリーニングするためのクリーニング装置が提案されている。
【０００５】
このクリーニング装置の特徴（特許請求の範囲参照）は、中間転写体の移動方向に沿って複数の画像形成ユニットを配設し、これら画像形成ユニットのそれぞれの像担持体上に形成されたトナー像をそれぞれの一次転写部にて前記中間転写体に順次に一次転写して該中間転写体上でトナー像を重ね合わせた後、これら中間転写体上の複数のトナー像を二次転写部にて転写材上で一括して二次転写する画像形成装置において、二次転写後に前記中間転写体上に残った二次転写残トナーを帯電する帯電手段と、帯電後の前記二次転写残トナーを静電気的に回収する回収手段とを備えた点にある。そして、上記公開公報では、中間転写体上のクリーニング残トナーが後の作像時に像担持体上に転写し、これが像担持体クリーニングで回収されることに起因する混色の問題が、上記クリーニング装置より防止できるとしている。
【０００６】
また、特開２０００−２４２１５２号公報に開示されたカラー画像形成装置では、上流側の像担持体から中間転写体に転写する際の放電により、中間転写体上に転写したトナーの一部が正常の帯電極性とは逆の帯電極性となり、この逆帯電極性となったトナーが、下流側の色のトナーを転写する際、逆に像担持体に転写してしまうものと考え、逆転写したトナーを、帯電極性が逆であることを利用して回収する回収手段を設けることで、像担持体での混色を防止している。すなわち、この画像形成装置は、複数の画像形成ユニットのうち、中間転写体の移動方向上流側からみて少なくとも２番目以降の画像形成ユニットの像担持体の転写部下流側に、当該画像形成ユニットで用いられるトナーと帯電極性が異なるトナーを除去する逆帯電トナー除去手段を設けたものである。
【０００７】
この方式はクリーニングレスであり、クリーニングされず正規の帯電極性に帯電している転写残トナーは、そのまま現像部で回収される。しかしこの場合も、現像部での回収能力と、現像性能とを両立させることは難しく、たとえば２成分現像の場合、キャリアの穂による回収能力を強めると、「はきめ」などの不良画像が発生する結果となるし、弱めると残像が問題となる。
【０００８】
もう１つの問題は、リサイクル工程によるトナー性質の変化である。その原因は、現像・転写・クリーニングの各部でのストレスおよび、クリーニング部から現像部へのトナー搬送部でのストレスにあると考えられるが、現象的には特にトナーの帯電特性の変化や、凝集が問題となっている。リサイクルトナーが凝集体で現像装置に供給されると、凝集体は帯電量が低いため飛散につながる。また、凝集状態で現像された場合、トナー付着量の安定性を損なう結果となる。さらに、カラー画像においてトナー付着量が変化すると、色相が顕著に変化してしまうし、リサイクルトナー中に混色があった場合、混色トナーが集中することになる。
【０００９】
したがって、タンデム方式のカラー画像形成装置では、前述したように上流色の混色を抑えるとともに、リサイクルトナーの凝集を防止することが重要である。また、トナーの凝集は、トナーに機械的ストレスがかかることで発生すると考えられる。しかし、クリーニング性能の確保と機械的ストレスの抑制とは、トレードオフの関係にあるため、これらの両立は困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みなされたもので、その第１の目的は、像担持体に残留付着しているトナーを的確にクリーニングするとともに、再使用（リユース）に好適な回収トナーのみをリサイクルすることができるクリーニング装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、複数色のトナーを用いる電子写真方式のカラー画像形成装置において、上記クリーニング装置を設けることにより、像担持体に残留付着しているトナーを的確にクリーニングするとともに、再使用（リユース）に好適な回収トナーのみをリサイクルすることにより、良好な画像を安定して得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング装置において、像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材と、それぞれのクリーニング部材で回収されたトナーに対応するトナー搬送経路とを設け、これら複数のトナー搬送経路のうちの少なくとも１つがリサイクルトナー供給経路を形成しうるように、かつ他のトナー搬送経路がトナー廃棄経路を形成しるように構成したことを特徴とするクリーニング装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、クリーニング部材として、像担持体上の残留付着トナーを直接または間接的に除去・回収するブレード状の部材を設け、該ブレード状クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、クリーニング部材に電圧を供給する第１の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、前記リサイクルトナー供給経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、クリーニング部材に電圧を供給する第２の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーと逆の極性に帯電したトナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置である。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材は、第１のクリーニング部材としてのブラシと、第２のクリーニング部材としてのブレードとからなり、ブラシで回収されたトナーを前記リサイクルトナー供給経路に導くとともに、ブレードから回収されたトナーを、トナー廃棄経路に導くように構成したことを特徴とする請求項１，２，３または４に記載のクリーニング装置である。
【００１６】
以下の請求項６〜１０の発明に係るカラー画像形成装置は、それぞれ上記請求項１〜５に係るクリーニング装置を備えたものであり、例えば請求項６のカラー画像形成装置は、請求項１のクリーニング装置を設けて構成したものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、像担持体および現像手段を少なくとも備えてなる複数の画像形成ユニットと、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写手段が通過した後に像担持体に残留付着するトナーを除去・回収するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段は、像担持体上の残留付着トナーを除去・回収する複数のクリーニング部材と、それぞれのクリーニング部材で回収されたトナーに対応するトナー搬送経路とを有し、これら複数のトナー搬送経路のうちの少なくとも１つは現像手段へのリサイクルトナー供給経路を形成し、他のトナー搬送経路はトナー廃棄系に連なっていることを特徴とするカラー画像形成装置である。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置において、前記各単色の画像形成ユニットは一般に像担持体、この像担持体上に静電潜像を形成する帯電手段および露光手段、ならびに前記静電潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段等により構成される。
【００１９】
本発明は、タンデム方式のカラー画像形成装置に係るものであるが、前記クリーニング手段は、４色または３色のトナー像を、１つまたは２つの像担持体上に順番に重ねて形成する方式のカラー画像形成装置に配備しても良く、タンデム方式の場合と同様に優れた効果を得ることができる。
【００２０】
本発明に係るクリーニング手段は中間転写体方式、転写搬送体方式のいずれのタンデム方式のカラー画像形成装置にも配備することができる。前記中間転写体方式のものは例えば、各単色の画像形成ユニットを構成する、像担持体としての円筒状感光体（感光体ドラム）上に形成した各色のトナー像を、中間転写体（中間転写ベルト）上に順次に一次転写して中間転写体上に重ね合わせ、その後、これら複数のトナー像を転写材上に一括で二次転写してフルカラーの画像を形成するものである。これに対し、転写搬送体方式の画像形成装置は例えば、転写材を転写搬送体（転写搬送ベルト）で搬送し、それぞれの感光体に対応する転写部において、前記搬送中の転写材に各色のトナー像を重ね合わせ、最終的にフルカラーの画像を形成するものである。
【００２１】
請求項６の発明に係る、前記クリーニング手段の一実施の形態では、感光体表面の付着トナーを除去・回収するためのクリーニング部材を感光体表面に、かつ、感光体の回転方向複数段に（回転方向上流側から下流側にわたって）配設し、比較的にトナー凝集が発生しやすい方のクリーニング部材からの回収トナーを廃棄し、比較的にトナー凝集が発生しにくい方のクリーニング部材からの回収トナーを、画像形成ユニットの現像手段にリサイクルするように構成する。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、クリーニング手段として、像担持体上の残留付着トナーを直接または間接的に除去・回収するブレード状のクリーニング部材を設け、該ブレード状クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路（トナー廃棄経路）に導くように構成したことを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置である。
【００２３】
請求項７の発明では、クリーニングの確実性が向上する。また、ブレード状のクリーニング部材で回収された凝集トナーはリサイクルしないようにしたので、より良好な画像を得ることができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、クリーニング部材に電圧を供給する第１の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーを回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、前記リサイクルトナー供給経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６または７に記載のカラー画像形成装置である。
【００２５】
請求項８の発明では、クリーニング時において正規帯電性が維持されたトナーのみを回収・リサイクルすることにより、中性の紙粉や、逆転写した混色逆帯電トナー等を現像器に戻すことなく、より良好な画像を得ることができる。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、クリーニング部材に電圧を供給する第２の電圧供給手段を設け、正規帯電トナーと逆の極性に帯電したトナー（逆極性帯電トナー）を回収できる極性のバイアスをクリーニング部材に印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６または７に記載のカラー画像形成装置である。
【００２７】
請求項９の発明では、帯電特性が良好でなくなったトナーや、逆帯電により像担持体へ逆転写した混色トナーがリサイクルされるのを防ぎ、より良好な画像を得ることができる。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、像担持体として円筒状感光体を設け、クリーニング手段には、円筒状感光体にその回転方向上流側に設けた第１のクリーニング部材としてのブラシと、下流側に設けた第２のクリーニング部材としてのブレードとを設け、ブラシで回収されたトナーを前記リサイクルトナー供給経路に導くとともに、ブレードから回収されたトナーを、トナー廃棄系に連なるトナー搬送経路に導くように構成したことを特徴とする請求項６，７，８または９に記載のカラー画像形成装置（参照）である。
【００２９】
請求項１０の発明では良好なクリーニングと、ブラシによる低ストレスのトナー回収とが可能となり、リサイクルトナーを使用した場合に良好な画像を得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
第１の実施の形態（請求項６，７，１０の発明）
像担持体のクリーニング装置としては、従来多種のものが提案されており、それぞれ特徴を持っている。カラー画像形成装置のトナーリサイクルでは、トナーを凝集させないことが重要である。クリーニング装置には、機械的な力を利用して像担持体からトナーを除去するもの、電気的な力を利用してトナーを除去するものなどがある。トナーの凝集性から考えると、機械的な力を作用させた場合、トナーの加圧や接触部の発熱による加熱等によってトナーにストレスがかかり、凝集が生じやすくなる。一方、電気的な力を利用する場合、通常電気的な力のみではなく、弱い機械的な力も作用させるが、前者の機械的な力のみで行う場合と比較してトナーにかかるストレスは少なく、トナーの凝集が生じにくい。しかし、像担持体に強力に付着したトナーは十分に除去できない場合があり、後者のみでのクリーニングは困難である。電気的な力を利用したクリーニングの場合、電界の値を決めることで選択的な除去が可能である。
【００３１】
このように、クリーニング後のトナーの凝集性防止と、クリーニング機能確保とを両立させることは困難である。したがって、トナーへのストレスが弱い手段で回収した、凝集していないトナーのみをリサイクルし、トナーへのストレスが弱いクリーニング手段ではクリーニングできないトナーを、強いストレスのクリーニング手段で除去するのが有効である。
【００３２】
機械的な力を利用したクリーニング手段の例としては、最も一般的であるブレードクリーニング、ファーブラシクリーニングおよびブラシクリーニングがある。電気的な力を利用する場合、材料を中抵抗物質で構成して電圧を印加すれば良いので、どのような構成でも構わないが、ローラ状またはブラシ状とすることが多い。ローラまたはブラシを、像担持体に対して接触部で線速比をもって回転させれば、摺擦により機械的な力が加わるが、この力の大きさは、機械的な力のみでトナーを除去するブレードクリーニングに比べて非常に小さい。したがって本発明では、これらのクリーニング手段を組み合わせることで確実なクリーニングを行うとともに、凝集性の低いトナーのみをリサイクル使用する。
【００３３】
〔実験例１〕
像担持体を、従来の代表的なクリーニング方式でクリーニングしたときの様子を観察した。実験はに示すような、タンデム方式のうち転写搬送ベルト方式の４色フルカラー画像形成装置で行った。符号１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成される感光体であり、これらは、後記する転写搬送ベルト６の循環走行の向き（において水平方向右向き）に、この順で配設されている。上記それぞれの感光体の周囲には、同様な構造の作像部が配備されている。前記作像部は現像装置２、クリーニング装置３、帯電装置４、書き込み装置５等を備えている。それぞれの感光体は、において反時計回りに回転する。また、図示しないが、クリーニング装置３から現像装置２に連なるトナー回収経路が設けられている。
【００３４】
この画像形成装置によるフルカラー画像の形成プロセスについて説明すると、感光体１ａのトナー像は、転写搬送ベルト６で搬送される転写材（例えば記録紙）上に、感光体１ａの転写部において転写される。転写材には次いで感光体１ｂ，１ｃ，１ｄそれぞれの転写部でトナー像が転写されることにより、転写搬送ベクト６上の転写材上にフルカラーの画像が形成される。この転写材上のトナー画像は、定着部７で加熱されることで定着される。それぞれの感光体上で転写材に転写されなかったトナーは感光体上に残り、クリーニング装置３で回収され、上記トナー回収経路を介して現像装置２に返送される。
【００３５】
ところが、上記フルカラー画像形成装置では、感光体から転写材へのトナー像転写の際、転写工程上流側（転写搬送ベルト６において左側）で転写された転写材上のトナー像が、下流側の感光体に逆転写してしまう問題が生じた。
【００３６】
そこで、感光体上の残トナーを除去する実験を行った。感光体１ａでは、そのまま従来のクリーニング装置３を使用した。また、転写材上トナーの感光体への逆転写の影響を見るために、感光体１ｂにクリーニング手段として、（１）クリーニングブラシ、（２）クリーニングローラ、（３）クリーニングブレードをそれぞれ個別に設けた。すなわち、クリーニングブラシのみを設けた場合と、クリーニングローラのみを設けた場合と、クリーニングブレードのみを設けた場合とで、それぞれのトナー除去効果について比較した。トナーは、体積平均粒径が６μｍである。
【００３７】
前記（１）のクリーニングブラシとしては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）からなる回転軸の外周面にレーヨン製ブラシを設けたものを使用した。この回転軸は直径６ｍｍである。ブラシは毛の長さが２ｍｍ、毛の体積抵抗率が１０8 Ωｃｍであり、毛の先端が感光体表面に０．５ｍｍだけ食い込む形で保持した。毛と感光体表面との接触部では、毛が感光体表面に「カウンター」で当たるように、回転方向を感光体と同方向に、かつ毛の線速度が感光体表面の回転周速の２倍となるように回転させた。
【００３８】
前記（２）のクリーニングローラは、直径６ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）製回転軸の外周面に厚さ２ｍｍ、体積抵抗率が１０7 Ωｃｍのヒドリンゴムを被覆したものである。前記（３）のクリーニングブレードは厚さが１ｍｍ、ゴム硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で６０°のポリウレタンゴム製である。このクリーニングブレードを感光体１ｂに設けるに際しては、ブレードの１つのエッジを感光体表面に押し当て、ブレードが少々撓む状態にした。
【００３９】
前記クリーニングローラには、クリーニング時に＋４００Ｖの電圧を印加した。感光体表面とクリーニングローラ表面との接触部でのクリーニングローラ表面の周速は、感光体表面の周速と等しくするか、または、これより幾らか高くした。クリーニングローラは、基本的には電界の力によってトナーをはぎ取るものであるが、ローラ表面とトナーとの接触性を上げることでトナー除去機能が向上する。このためローラ表面は多少荒れている方が好ましく、表面粗さＲｚがトナーの直径より小さいと、トナー除去機能が高まる。
【００４０】
前記クリーニングブラシ、クリーニングローラまたはクリーニングブレードで感光体表面のクリーニング（トナー除去）を行い、各クリーニングのクリーニング性および回収トナーの凝集性を観察した。結果を下記［表１］に示す。
【００４１】
【表１】
2003150013.tif 000001
【００４２】
［表１］から分かるように単独の方式、例えばクリーニングブラシのみでは、トナー凝集の防止と、クリーニング性確保とを両立させることは困難である。トナーをリサイクルしない場合には、トナー凝集性について留意する必要はないと考えられるが、トナーをリサイクルして使用する場合、現像時に凝集トナーが飛散し、現像器の構成部材表面に固着するなどの障害を引き起こす。
【００４３】
〔実験例２〕
に示すクリーニング装置を構成し、これをの画像形成装置に設置し、感光体表面のクリーニング性について調べた。中の符号について説明すると、１０は感光体、１１はクリーニングブレード、１２はクリーニングブラシ、１３はトナー移送手段（トナー排出手段）、１４はトナー供給手段（トナーリサイクル手段）、１５はクリーニングブラシ、１６は固定棒（固定状態の棒）、１７は隔壁である。
【００４４】
感光体１０は作像時、時計回りに回転する。すなわち、感光体表面上に固定点を考えると、この固定点はにおいて下から上に移動する。ブラシ１２は、クリーニングブレード１１でクリーニングしたトナーを回収するものであり、感光体１０の表面には殆ど接触していない。このブラシ１２には、隔壁１７からのトナーの噴出防止の働きもある。
【００４５】
クリーニングブラシ１５は、感光体１０の表面周速の約２倍の周速で図面矢印の向きに回転する。固定棒１６は、クリーニングブラシ１５の回転時これをしごく（扱く）ことで、このブラシに付着したトナーを除去する。トナー移送手段１３およびトナー供給手段１４は、感光体１０表面から回収されたトナーを、このクリーニング装置外に排出するためのもので、前者は回収トナーを廃トナータンク（図略）に、後者は回収トナーを現像装置（図略）に、それぞれ搬送する。このような構成とすることで、殆どのトナーはブラシでクリーニングされ、凝集が少ない状態でのリサイクルが可能となり、かつブレードを備えていることで確実なクリーニングが行われる。
【００４６】
実験では、クリーニングブレード１１からクリーニングブラシ１２を介して回収されたトナーを、トナー濃度４ｗｔ％に調節された現像器に補給し、３０Ｋの画像を出力したところ、トナー飛散の増加および画像濃度の低下が顕著であった。これは、トナー凝集性の上昇によるトナー流動性の悪化に起因して現像能力が低下したためと考えられる。一方、クリーニングブラシ１５から回収したトナーを使用し、同様の実験を行ったが、良好な画像が得られた。以上のように、クリーニングブレードによる回収トナーは凝集しやすく、このため現像装置にリサイクルして再使用した場合、画像形成上の問題が生じる可能性が高い。
【００４７】
以上の実験結果を考慮して、請求項６の発明の実施の形態に係る、感光体表面のトナーを除去・回収するクリーニング装置では、感光体表面の付着トナーを除去・回収するためのクリーニング部材を感光体表面に、かつ感光体の回転方向複数段に（回転方向上流側から下流側にわたって）配設し、比較的にトナー凝集が発生しやすい方のクリーニング部材からの回収トナーを廃棄し、比較的にトナー凝集が発生しにくい方のクリーニング部材からの回収トナーを現像装置にリサイクルするように構成する。
【００４８】
実験例１について説明したように、クリーニングブレードから回収したトナーは凝集しやすいため、現像装置に搬送し再使用した場合、画像品質上の問題が生じる可能性が高い。そこで本発明では、クリーニングブレードからの回収トナーはリサイクルトナー供給経路に供給しない。これにより、現像性能の経時変化を少なく抑え、かつトナー飛散や現像能力低下を抑えることが可能となる。
【００４９】
したがって、請求項７の発明の実施の形態に係る、感光体表面のトナーを除去・回収するためのクリーニング装置では、これをに示す構成とするとともに、クリーニングブレード１１およびクリーニングブラシ１２による回収トナーを廃タンクに回収し、クリーニングブラシ１５による回収トナーを現像装置にリサイクルする。これにより、感光体表面トナーの殆どがクリーニングブレード１１とクリーニングブラシ１５との併用で確実に除去・回収されるとともに、クリーニングブラシ１５からは、トナー凝集が少ない状態のトナーをリサイクルすることができる。
【００５０】
第２の実施の形態（請求項８の発明）
タンデム方式のフルカラー画像形成装置における、２色目の感光体から転写材にトナー像を転写する転写部の構造について説明する。 はこの転写部の説明図である。この図において符号２１は２色目の感光体、符号２２は転写搬送ベルト（図略）上の転写材である。符号２３は１色目のトナーで、これは既に転写材２２上に転写されている。符号２４は２色のトナーである。符号Ａは２色目の画像部、符号Ｂは非画像部であり、ネガポジ現像で感光体がマイナス帯電の場合を説明するものである。ネガポジ現像であるから、非画像部Ｂの電位は画像部Ａに比べて低く、したがって、マイナス極性のトナーは画像部Ａに付着する。
【００５１】
に示すように、２色目の転写時にはトナー２４が転写材２２に転写されるが、通常トナー２４の転写率は１００％ではないため、いくらかトナーが残る。また、このとき画像部Ａにはトナー２４があるが、非画像部Ｂでは１色目のトナー２３と感光体が接触し、転写材２２上のトナー２３の一部が２色目の感光体２１に逆転写してしまう。これが逆転写トナーである。このトナーはマイナスに帯電していれば、非画像部Ｂも低い電位であるため付着しにくいはずであるが、何らかの原因でプラスに帯電し、非画像部に付着することがある。この場合、プラスに帯電したトナーが低い電位部分に付着しているため、クーロン引力が強く作用し、付着力が大きい。一方、前記転写残トナーは、マイナス帯電トナーがマイナス帯電部に付着しているので、付着力が小さい。したがって、この転写残トナーのみを回収してリサイクルするには、トナーの正規の帯電極性がマイナスの場合には、プラスの電圧を印加して回収するのが有効である。
【００５２】
〔実験例３〕
はクリーニング装置の要部構造説明図である。符号について説明すると、３０は感光体、３１はクリーニングローラである。３２はクリーニングブレードで、クリーニングローラ３１上からトナーを掻き取るものである。３３はクリーニングブラシ、３４はトナー扱き棒、３５はクリーニング部のトナーを廃トナーボトルに移送するトナー移送手段、３６はクリニーングされたトナーを現像装置に供給するトナー供給手段である。３７はクリーニングブラシ３３にトナーの正規の帯電極性と反対の極性の電圧を印加する電源装置である。３８はクリーニングローラ３１に正規の帯電極性と同極性の電圧を供給する電源装置である。
【００５３】
クリーニングブラシ３３は、図中矢印の向きに回転（感光体とは逆の回転方向）し、感光体と順方向で接触する。クリーニングブラシ３３の毛足の長さは２ｍｍであるが、０．５ｍｍ程度感光体表面に食い込むように設定してある。使用したブラシは、ループ状のものではなく毛の端面が感光体を擦るようであると、摺擦力が強くなり過ぎ、極性に関係なくトナーを除去してしまう可能性がある。ブラシはやや柔らかいレーヨン製で、体積抵抗率は１０7 Ωｃｍである。
【００５４】
クリーニングローラ３１もまた、図中矢印の向きに回転（感光体とは逆の回転方向）し、感光体と順方向で接触する。このクリーニングローラ３１の表面層は、カーボンを分散したシリコーンゴム製で、ゴム硬度はＪＩＳ−Ａ４５°である。ローラ表面にトナーを吸着させるために、表面状態は多少荒れていた方が良いが、このローラからトナーを除去する必要があるため、トナーに対する離型性も必要である。ローラ表面は離型性の良い材料でコートすることが好ましい。また、ローラ表面の表面粗さＲｚは、トナー粒径より小さく、かつ均一に荒らしたものが好ましい。本実験例で使用したトナーの粒径は６μｍ程度であるので、表面の凹部にトナーが接触した場合でも掻き取りが良好に行える条件として、トナー粒径より小さい３μｍ程度が好ましい。クリーニングローラ３１には、正規の帯電極性と同極性の電圧を供給する電源装置３８が接続されている。
【００５５】
実験では、クリーニング時にクリーニングブラシ３３に＋３００Ｖ、クリーニングローラ３１に−３００Ｖをそれぞれ印加してトナークリーニングを行ったところ、良好な結果が得られた。そこで、のクリーニング装置をの画像形成装置に設置し、マゼンタ（２色目）にリサイクルトナーをＮＥＷトナーに対して２０重量％の割合で混合してフルカラー画像の作像を行ったところ、ＮＥＷトナーのみを使用した場合に比べて、マゼンタ部の画像の色相変化は見られなかった。
【００５６】
第３の実施の形態（請求項９の発明）
本実施の形態の画像形成装置は、請求項６の画像形成装置において、クリーニング部材に電圧を供給する電圧供給手段をもち、クリーニング部材に、正規帯電トナーと逆極性に帯電したトナー等を回収できる極性のバイアスを印加するとともに、該クリーニング部材から回収されたトナーは、リサイクルトナー供給経路に導かないように構成したものである。請求項８の発明について説明したように、クリーニング部材に印加する電圧の極性によって、逆帯電トナーを正規帯電極性のトナーから分離することができる。
【００５７】
〔実験例４〕
はクリーニング装置の要部構造説明図である。符号について説明すると、４０は感光体、４１および４３はクリーニングローラ、４２はクリーニングブレード、４４はバイアス印加手段、４５はクリーニングブラシ、４６は電源装置、４７はトナー供給手段、４８はトナー移送手段である。
【００５８】
バイアス印加手段４４からクリーニングローラ４３に、正規帯電極性と同極性の電圧を印加し、このクリーニングローラ４３を感光体４０に接触させる。ローラ４３上の逆帯電トナーは、ブレード４２によって除去される。ここで回収されたトナーは、トナー移送手段４８により廃トナータンク（図略）へ搬送される。クリーニングローラ４３より下流側に、正規帯電極性のトナーを回収するクリーニング手段としてクリーニングローラ４１を配置する。このローラ４１には電源装置４６から、トナーの正規帯電極性と逆極性の電圧が印加されている。トナーリサイクルに際してはトナーへのストレスを避ける必要があることから、ローラ４１からトナーを回収するためのクリーニングブラシ４５を設ける。のクリーニング装置を使用して逆帯電のトナーを除去する（リサイクルしない）ことにより、逆転写した混色トナーが像担持体へリサイクルされる問題が解決され、結果として、良好な画像が得られる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば以下の効果が得られる。
（１）請求項１，６の発明による効果
請求項１のクリーニング装置を備えてなる、請求項６の発明に係るカラー画像形成装置では、クリーニング部材の組み合わせで良好なクリーニングを行うことができるとともに、現像手段へのリサイクルに好適なクリーニング部材による回収トナーのみを現像手段にリサイクルすることで、良好な画像を安定して形成することができる。
【００６０】
（２）請求項２，７の発明による効果
請求項２のクリーニング装置を備えてなる、請求項７の発明に係るカラー画像形成装置では、クリーニングの確実性が向上するとともに、ブレード回収により凝集性が高くなった回収トナーをリサイクルしないように構成することで、良好な画像を安定して形成することができる。
【００６１】
（３）請求項３，８の発明による効果
請求項３のクリーニング装置を備えてなる、請求項８の発明に係るカラー画像形成装置では、中性の紙粉や、逆転写した混色逆帯電トナーを現像手段に戻すことがなくなり、良好な画像を安定して形成することができる。
【００６２】
（４）請求項４，９の発明による効果
請求項４のクリーニング装置を備えてなる、請求項９の発明に係るカラー画像形成装置では、帯電特性が良好でなくなったトナーや、逆転写した混色トナーが像担持体へリサイクルされるのを防ぐことができ、良好な画像を安定して形成することができる。
【００６３】
（５）請求項５，１０の発明による効果
請求項５のクリーニング装置を備えてなる、請求項１０の発明に係るカラー画像形成装置では、良好なクリーニングと、ブラシによる低ストレスのトナー回収とが可能となり、リサイクルトナーを使用した場合に、良好な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施の形態に係る４色フルカラー画像形成装置の要部構造説明図である。
【図２】
前記第１の実施の形態に係るクリーニング装置の要部構造説明図である。
【図３】
本発明の第２の実施の形態に係るフルカラー画像形成装置における、２色目の感光体から転写材にトナー像を転写する転写部の説明図である。
【図４】
前記第２の実施の形態に係るクリーニング装置の要部構造説明図である。
【図５】
本発明の第３の実施の形態に係るクリーニング装置の要部構造説明図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ  感光体
２  現像装置
３  クリーニング装置
４  帯電装置
５  書き込み装置
６  転写搬送ベル
７  定着部
１０  感光体
１１  クリーニングブレード
１２  クリーニングブラ
１３  トナー移送手段（トナー排出手段）
１４  トナー供給手段（トナーリサイクル手段）
１５  クリーニングブラシ
１６  固定棒
１７  隔壁
２１  感光体
２２  転写材
２３，２４  トナー
３０  感光体
３１  クリーニングローラ
３２  クリーニングブレード
３３  クリーニングブラシ
３４  トナー扱き棒
３５  トナー移送手段
３６  トナー供給手段
３７，３８  電源装置
４０  感光体
４１  クリーニングローラ
４２  クリーニングブレード
４３  クリーニングローラ
４４  バイアス印加手段
４５  クリーニングブラシ
４６  電源装置
４７  トナー供給手段
４８  トナー移送手段
Ａ  画像部
Ｂ  非画像部