(57)【要約】【課題】像担持体上の転写残トナーをトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去する装置で、小型で簡易な構成で像担持体上の転写残トナーの帯電量分布を制御して逆帯電トナーを減少させ、クリーニング性能を向上させる。【解決手段】感光体１上の転写残トナーを除去するクリーニング装置２０が、転写残トナーを静電的に除去するローラ状のクリーニングブラシ２３と、クリーニングブラシの上流に配置され転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段とを備え、極性制御手段が感光体に当接し電圧を印加された導電性ブレード２２であり、導電性ブレードが感光体上で揺動または振動するよう構成する。【選択図】図１
2008122595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該極性制御手段の下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、
上記極性制御手段が該像担持体に当接し電圧を印加される導電性ブレードであり、該導電性ブレードが該像担持体上で揺動するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該極性制御手段の下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、
上記極性制御手段が該像担持体に当接し電圧を印加される導電性ブレードであり、該導電性ブレードが該像担持体上で振動するよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、上記トナー像形成手段で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー像形成手段は上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像手段を備え、該複数のトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体と上記トナー像形成手段とを複数備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体が充填材で補強された表面層を有した感光体、または、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体が静電潜像担持体上に形成されたトナー像を転写され担持する中間転写体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体が静電潜像担持体上に形成されたトナー像を転写される記録媒体を搬送する記録体搬送転写搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、および、これに採用されるプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記画像形成装置に採用されるクリーニング装置として、弾性部材よりなるクリーニングブレードを像担持体上の周面に押し当てて、像担持体上のトナーを掻き落として除去するブレードクリーニング方式が広く知られている。ブレードクリーニング方式は、構成が簡易で性能が安定していることから広く用いられている。
【０００３】
また、近年、画像品質向上の要求が強まっており、その要請に応えるべく、トナーの小粒径化、球形化が進められている。小粒径化により、より高精度で高精細な高解像度の画像を得ることができ、球形化により現像性、転写性の向上を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、小粒径化、球形化が進んだトナーを用いた場合には、一般的なクリーニングブレード方式では良好なクリーニングをおこなうことが難しくなってくる。これは、クリーニングブレードは像担持体表面を摺擦しながらトナーを除去するが、像担持体との摩擦抵抗によりクリーニングブレードのエッジの部分が変形する（所謂、スティックスリップ）ため、像担持体とクリーニングブレードの間には微小な空間が生じる。小粒径のトナーであるほど、この空間に侵入しやすい。また、侵入したトナーが球形に近い形状であるほど、トナーに回転モーメントが発生してこの空間で転がりやすいので、クリーニングブレードを押し上げて、クリーニングブレードと像担持体との間にもぐり込みやすくなるからである。
【０００５】
小粒径化、球形化が進んだトナーを用いる場合には、像担持体に対するクリーニングブレードの押し当て力（線圧）を強め、トナーのもぐり込みを阻止することが考えられる。しかしながら、押し当て力を強めて高い荷重を付加すると、像担持体やクリーニングブレードの磨耗が進み、寿命が極端に短くなってしまう。近年、装置の高寿命化が求められるため、このような耐久性に関わる不具合は非常に大きな課題となっている。
【０００６】
また、クリーニングブレード方式でクリーニング性能を向上させるため、クリーニングブレードを揺動（特許文献１）させるものや、振動させるもの（特許文献２）が知られている。しかし、これらの方法でも小粒径化、球形化の進んだトナーに対応するような十分なクリーニング性能は得られていない。
【０００７】
一方、小粒径化、球形化の進んだトナーを良好にクリーニングする方法として、静電クリーニング方式がある。これは、像担持体に当接するブラシローラ等の静電クリーニング部材にトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加して、静電的にトナーを像担持体上から除去するものである。
【０００８】
ところが、静電クリーニング方式でもトナーが除去しきれない場合がある。これは、以下に説明するように、クリーニング部に達する転写残トナーの帯電量のばらつきによるものである。図２は、転写前における像担持体上のトナー帯電電位分布と、転写後に像担持体上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図２に示すように、転写前の像担持体上のトナーは、そのほとんどがトナーの正規帯電極性（ここでは、負極性）に帯電している。転写部では、像担持体上のトナーは、トナーの正規帯電極性と逆極性（ここでは、正極性）の転写電界を受けることにより被転写体に転写されるが、そのまま像担持体上に付着して転写残トナーとなるものがある。転写残トナーは、転写部で印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、電荷量が正極性側にシフトする。このため、像担持体上の転写残トナーは、図２に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。上記静電クリーニング方式では、ブラシローラにトナーの帯電極性とは逆極性の正極性の電圧を印加して静電的にクリーニングをおこなうので、正極性にシフトしてしまったトナーは回収困難となってしまう。
【０００９】
そこで、本出願人は、特許文献３では、静電クリーニング部材の上流に転写残トナーの帯電極性を揃える帯電極性制御手段を設けるものを提案している。この帯電極性制御手段により像担持体上の転写残トナーの帯電極性を負極性に揃えることで、下流の正極性の電圧を印加されたブラシローラでトナーを回収しやすくしている。また、特許文献３では、帯電極性制御手段として、像担持体表面に離間して設けられたコロナチャージャのマイクロ放電電荷を用いるものや、像担持体に接触して設けられた導電性ブラシローラからの電荷注入によるものが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１４９１３９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３３９６２号公報
【特許文献３】特開２００４−２１２８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献３のように、静電クリーニング部材の上流に帯電極性制御手段を設けることは有効である。しかしながら、帯電極性制御手段としてコロナチャージャを用いるものは、放電させるための印加電流が大きく、オゾン、Ｎｏｘ等が発生してしまうという問題がある。また、導電性ブラシローラを用いるものでは、導電性ブラシローラを配置するためのスペースや、回転駆動させる駆動装置が必要になってしまう。
【００１２】
そこで、本発明者らは、帯電極性制御手段として、小型で装置が簡易な弾性のブレードを用いることを試みた。帯電極性制御手段としてのブレードは、転写残トナーを掻き落としてクリーニングすることが目的ではなく、ブレードを通過する転写残トナーを摩擦帯電により正規極性に帯電させることが目的である。このため、クリーニングブレード方式のように線圧を強くする必要はなく、トナーが摩擦帯電されるレベルの線圧で当接すればよい。このような帯電極性制御手段としてのブレードの位置に上述のような転写残トナーを担持した像担持体が達すると、転写残トナーの一部はブレードにより機械的に掻き落されるが、一部はすり抜けていく。ブレードをすり抜けるトナーは像担持体とブレードとの圧力で摩擦帯電され、トナーの正規帯電極性である負極性側にシフトする。しかし、転写後の像担持体上の転写残トナー帯電量分布はブロードである為、全ての転写残トナーが摩擦帯電により負極性になるのではなく、正極性のままのものも残ってしまった。すなわち、単なる弾性のブレードでは、転写残トナーをすべて負極性側に揃えるよう制御することは難しい。
【００１３】
そこで、ブレードを導電性とし、トナーの正規帯電極性と同じ負極性の電圧を印加して転写残トナーの帯電極性を制御することが考えられる。トナーは電圧を印加した導電性のブレードをすり抜ける際、ブレードよりトナーに電流が流れ込む電荷注入により負極性側にシフトする。また、像担持体とブレードとで形成された楔部の入り口と出口の微小ギャップ部の放電によりトナーが帯電し、負極性側にシフトする。これにより、像担持体上の転写残トナーは下流の静電クリーニング部材で静電的に吸着しやすくなる。
【００１４】
ところが、このような電圧を印加した導電性のブレードを設け、像担持体上の転写残トナーの帯電極性を制御し、静電的にクリーニング性能の向上を図るものにおいても、依然正極性に帯電したままのトナーが存在してしまう。このような正極性に帯電したままのトナーが少ない場合は問題になり難いが、環境によっては正極性に帯電したままのトナーの量が多くなり、良好な静電クリーニングが行えないレベルとなってしまう。具体的には、高温高湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは正極性側が増加した分布になり、低温低湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは負極性側が増加した分布になる。すなわち、高温高湿下では像担持体上の転写残トナー帯電量分布は正極性側にシフトしており、上記導電性のブレードにより帯電極性を制御しても、依然正極性に帯電したままのトナーが多く存在してしまう。
【００１５】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去する画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、小型で簡易な構成で像担持体上の転写残トナーの帯電量分布を制御して逆帯電トナーを減少させ、クリーニング性能を向上させることのできる画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該極性制御手段の下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、上記極性制御手段が該像担持体に当接し電圧を印加される導電性ブレードであり、該導電性ブレードが該像担持体上で揺動するよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、該像担持体上の転写残トナーを除去するクリーニング装置とを備え、該クリーニング装置は、該転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段と、該極性制御手段の下流に配置され該転写残トナーを静電的に除去する表面移動可能なクリーニング部材と、該クリーニング部材上のトナーを回収するトナー回収手段とを有する画像形成装置において、上記極性制御手段が該像担持体に当接し電圧を印加される導電性ブレードであり、該導電性ブレードが該像担持体上で振動するよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記トナー像形成手段で用いられるトナーの形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー像形成手段は上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像手段を備え、該複数のトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体と上記トナー像形成手段とを複数備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体がフィラーを分散させた感光体であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体が充填材で補強された表面層を有した感光体、または、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記像担持体がアモルファスシリコン感光体であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体が静電潜像担持体上に形成されたトナー像を転写され担持する中間転写体であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記像担持体が静電潜像担持体上に形成されたトナー像を転写される記録媒体を搬送する記録体搬送転写搬送ベルトであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置に採用されるプロセスカ−トリッジにおいて、上記像担持体と上記クリーニング装置とを一体的に構成し、画像形成装置本体に脱着可能であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明においては、像担持体に当接し、像担持体上の転写残トナーの帯電制御をおこなう導電性ブレードを揺動または振動させることで、転写残トナーが像担持体と導電性ブレードとの間をすり抜ける際の、摩擦帯電効率を向上させ、転写残トナーの帯電量分布が正規帯電極性側にシフトするようにする。このように、導電性ブレードの摩擦帯電による帯電制御性を向上させることで、転写残トナーの帯電量分布を制御して逆帯電トナーを減少させる。よって、下流に配置されるクリーニング部材で良好な静電クリーニングを行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、像担持体上の転写残トナーを、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加したクリーニング部材により静電的に除去する画像形成装置およびブロセスカートリッジにおいて、小型で簡易な構成で像担持体上の転写残トナーの帯電量分布を制御して逆帯電トナーを減少させ、クリーニング性能を向上させることのできるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図である。プリンタ１００は、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
【００２０】
まず、プリンタ１００全体の構成について説明する。
図１に示すように、プリンタ１００は、像担持体としてのドラム状の感光体１を備えている。感光体１の周囲には帯電装置としての帯電ローラ３、潜像をトナー像化するトナー像形成手段である現像装置６が配置されている。また、現像装置６により形成されたトナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写手段としての転写ローラ１５、転写後の感光体１表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置２０、感光体１表面を除電する除電ランプ２等が配置されている。また、除電ランプ２と帯電ローラ３との間には、除電ランプの光を遮光する遮光板４０が設けられている。
【００２１】
帯電ローラ３は、感光体１表面に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体１の表面を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。プリンタ１００では、感光体１の表面を負極性に一様に帯電させる。
帯電ローラ３によって一様帯電された感光体１の表面は、図示しない露光装置から画像データに基づいてレーザー光４が照射され静電潜像が形成される。
【００２２】
現像装置６は、磁界発生手段としてのマグネットを内包した現像剤担持体としての現像ローラ８を有している。この現像ローラ８には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置６のケーシング７内には、ケーシング７内に収容されたトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ９及び攪拌スクリュ１０が設けられている。また、現像ローラ８に担持された現像剤を規制するためのドクタ５も設けられている。供給スクリュ９及び攪拌スクリュ１０の２本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、負極性に帯電される。そして、現像剤は現像ローラ８に内包されたマグネットの作用により、現像ローラ８に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、ドクタ５により規制され、感光体１と対向する現像領域でマグネットの磁力により穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。
また、転写ローラ１５には、図示しない電源から転写バイアスが印加されるようになっている。
【００２３】
次に、プリンタ１００における画像形成動作を説明する。
プリンタ１００では、図示しない操作部のコピースタートボタンが押されると、図示しない画像読み取り部で原稿の読み取りが開始される。帯電ローラ３、現像ローラ８、転写ローラ１５及び詳細は後述するクリーニングブラシ２３に、それぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ（不図示）により感光体１が図中矢印Ａ方向に回転駆動される。感光体１の回転駆動と同時に、現像ローラ８、転写ローラ１５、供給スクリュ９、攪拌スクリュ１０、及び詳細は後述するトナー排出スクリュ１９、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４も所定の方向に回転駆動される。
【００２４】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体１表面が、帯電ローラ３によって例えば−９００［Ｖ］の電位に帯電される。そして、図示しない露光装置から画像信号に対応したレーザー光４が感光体１上に照射され、レーザー光４が照射された部分の感光体１上の電位が例えば−１５０［Ｖ］に低下され、静電潜像が形成される。
【００２５】
静電潜像の形成された感光体１は、現像装置６との対向部で現像ローラ８上に形成された現像剤の磁気ブラシで感光体１表面を摺擦される。このとき、現像ローラ８上の負帯電トナーは、現像ローラ８に印加された例えば−６００［Ｖ］の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化（現像）される。このように、本実施形態では、感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置６によって、負極性に帯電されたトナーにより反転（ネガポジ（Ｎ／Ｐ）：電位が低い所にトナーが付着する)現像を用いて説明する。
【００２６】
感光体１上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部から上レジストローラ１１と下レジストローラ１２との対向部を経て、ガイド板１３、１４にガイドされて感光体１と転写ローラ１５との間に形成される転写領域に給紙される転写紙に転写される。このとき、転写紙は上レジストローラ１１と下レジストローラ１２との対向部で画像先端と同期を取り供給される。また、転写紙への転写時には、転写ローラ１５に、例えば＋１０［μＡ］に定電流制御された転写バイアスが印加される。トナー像が転写された転写紙は、分離手段としての分離爪１６によって感光体１から分離され、搬送ガイド板４１にガイドされて図示しない定着手段としての定着装置へ搬送される。そして、定着装置を通過する事により、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙上に定着されて、転写紙は機外に排出される。
一方、転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置２０で転写後の転写残トナーが除去され、さらに除電ランプ２で除電される。
【００２７】
次に、感光体１の表面上の転写残トナーを除去するクリーニング装置２０について説明する。
図１に示すように、クリーニング装置２０は、ブラシ電源３０から正極性の電圧が印加されるクリーニングブラシ２３と、クリーニングブラシ２３よりも更に高い正極性の電圧が回収電源２８によって印加された回収ローラ２４と、回収ローラ２４上に移動したトナーを掻き落とす回収ローラ用クリーニングブレード２７とを備えている。また、クリーニングブラシ２３が感光体１上の転写残トナーを除去する位置に対して感光体１表面移動方向上流側には、転写残トナーの帯電極性制御手段としての、ブレード電源２９から負極性の電圧が印加された導電性ブレード２２備えている。クリーニングブラシ２３は、ブラシ回転軸２３ａを中心に回転駆動するブラシローラであり、ブラシ電源３０はブラシ回転軸２３ａに電圧を印加する構成である。
【００２８】
次に、導電性ブレード２２の具体的な構成を以下に示す。
導電性ブレード２２は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体である。導電性ブレード２２の電気抵抗は１０６〜１０８［Ω・ｃｍ］である。感光体１とカウンター方向で当接し、当接角度は２０［°］、当接圧は［２０ｇ／ｃｍ］で構成されている。また、導電性ブレード２２は板金のブレード支持部材２１上に接着された板状によって構成され、厚みが２［ｍｍ］、自由長が７［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａ硬度計で６０〜８０、反発弾性は３０［％］である。この導電性ブレード２２は、当接圧が低く、小粒径化、球形化が進んだトナーについては、トナーのすり抜け量が多くなる。しかし、導電性ブレード２２は、クリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するためにトナー帯電量を片側に揃える帯電極性制御手段であるので、トナーすり抜けが多くてもかまわない。
【００２９】
ここで、転写残トナーとして、感光体１表面に付着し、クリーニング装置２０との対向部に到達するトナーの帯電量について説明する。図２は、転写前の感光体１上トナーの帯電電位分布と、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。なお、帯電量分布は細川ミクロン製  Ｅ−スパートアナライザで計測したもので、縦軸が収集した個数に対する比率を、横軸がトナー１個の帯電量を表す。今回の収集個数は転写残トナーが少ない為トナー個数を５００個とした。
図２に示すように、転写直前の感光体１表面上のトナーは、そのほとんどが負極性に帯電している。転写時には、感光体１表面上のトナーは、転写ローラ１５に印加された正極性の転写バイアスにより転写紙に転写するが、転写前から正極性に帯電していたトナーのほとんどはそのまま感光体１に付着する。さらに、転写前に負極性に帯電していたトナーでも転写ローラ１５に印加された正極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性が正極性側にシフトし、その一部は正極性に反転することがある。よって、感光体１表面上の転写残トナーは、図２に示すように、正極性のトナーと負極性のトナーとが混在したブロードな分布となる。
【００３０】
さらに、環境条件が変化した時の転写残トナーの帯電量について説明する。図３は、使用環境が高温高湿（３０［℃］、９０［％］）、常温常湿（２０［℃］、５０［％］）、低温低湿（１０［℃］、１５［％］）での転写前のトナーの帯電量分布を示すグラフである。図３に示すように、低温低湿時にはトナーは帯電しやすいため帯電量が上がり、高温高湿時には帯電し難いため帯電量が下がる。そこで、低温低湿時はトナー帯電量は負極性の電荷量の高い位置に分布しているが、高温高湿時はトナー帯電量は低温低湿時に較べ帯電量の低い位置で分布している。このような環境によって異なる帯電量分布を有する転写前の感光体上のトナーが、転写部を通過すると、各環境により異なる帯電量分布を示す。図４は、高温高湿時の転写前の感光体上トナー帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。また、図５は、低温低湿時の転写前の感光体上トナー帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。なお、上述の図３は常温常湿時の転写前の感光体上トナー帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。図３、図４、図５からわかるように、高温高湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは正極性側が増加した分布になり、低温低湿時では常温常湿時に比べ転写残トナーは負極性側が増加した分布になる。すなわち、高温高湿時では感光体上の転写残トナー帯電量分布は正極性側にシフトしている。
【００３１】
このような帯電量分布をもつ転写残トナーは、感光体１の表面移動によりブレード２２との対向位置まで到達する。
図６は、感光体１表面移動時の導電性ブレード２２の説明図である。導電性ブレード２２との対向部まで到達したトナーの一部は機械的に掻き落されるが、導電性ブレード２２はスティックスリップ（図中状態Ｃ）が発生し、一部はすり抜けていく。
【００３２】
導電性ブレード２２をすり抜ける転写残トナーは感光体１と導電性ブレード２２の圧力で摩擦帯電される。また、導電性ブレード２２にはトナーの帯電極性と同じ極性の負極性の電圧が印加されており、転写残トナーが導電性ブレード２２と感光体１との対向部をすり抜けていくときに、トナーは電荷が注入される。すなわち、トナーが導電性ブレード２２と感光体１との対向部をすり抜けるときに、導電性ブレード２２が、摩擦帯電及び電荷注入により、トナーを正規の帯電極性（負極性）に帯電する。図７は、常温常湿時の転写残トナー帯電量分布と、導電性ブレード２２通過後の転写残トナー帯電量分布とを表すものである。図７に示すように、導電性ブレード２２を用いることで、感光体１上の転写残トナー帯電量分布は負極性側にシフトする。よって、感光体１上の転写残トナーは下流のクリーニングブラシ２３で静電的に吸着しやすくなる。しかし、図７に示すように、依然正極性に帯電したままのトナーもあり、この傾向は導電性ブレード２２通過前の転写残トナーの帯電量分布が正極性側にシフトしている高温高湿時には顕著といえる。
【００３３】
そこで、導電性ブレード２２を感光体１に対して揺動させる、もしく、振動させる。これにより、導電性ブレード２２による転写残トナーの摩擦帯電効率を向上させて、トナーの帯電量分布が負極性側にシフトさせ、正極性に帯電したトナーを減少させる。図８は、導電性ブレード２２を振動または揺動させた場合の導電性ブレード通過後の転写残トナーの帯電量分布を示すものである。図８に示すように、導電性ブレード２２を振動または揺動させることにより、効率よく摩擦帯電が行われトナーの帯電量分布はさらにマイナス側にシフトし、正極性に帯電したままのトナーがほとんどなくなった。高温高湿時にも、この効果は顕著に見られ、正極性に帯電したままのトナーが問題ないレベルまで減少した。
【００３４】
ブレード２２を揺動させる手段としては、導電性ブレード２２に揺動軸を連結させ、揺動軸をカム機構により動かすものがある。このように構成によりトナーの摩擦帯電の効率が向上する。図９、１０、１１に揺動軸とカム機構の例を示す。
【００３５】
図９は、カム溝５０を有する回転カム５１に揺動ピン５２が当接係合し、揺動ピン５２が揺動軸５３に支持される形式のもので、回転カム５１の軸線方向と揺動軸５３とは平行である。 
【００３６】
図１０は、カム面５４を外周に形成するカム５５と、カム面５４に直接当接係合する揺動軸５６からなり、カム５５の回転軸は揺動軸５６と直交する。
【００３７】
図１１は、カム面５７を回転面に形成する回転カム５８と、カム面５７に直接当接係合する揺動軸５９とからなり、回転カム５８の回転軸と揺動軸５９とは平行である。
【００３８】
さらに、図１１の変形例としては、図１２、１３のものがある。図１３に示すように基板部６０に高部ａから低部ｂにかけて傾斜している半円形のカム面６２を有している。そしてブレードホルダ２１の一側面に突設したレバー６３の先端にカム面６２に対向して従動ローラ６４が回転可能に軸支され、ブレードホルダ２１の他側面に突設したレバー６５は他側のハウジング６６に移動可能に支承され、ブレードホルダ２１とハウジング６６との間においてレバー６３にはスプリング６７が介装されていて、常時従動ローラ６４がカム面６２に当接するように付勢している。画像形成装置が作動を開始するとカム６０は、図１３の矢印の方向に回転し、従動ローラ６４はカム面６２の低部bから高部aに移行し、それに伴って導電性ブレード２２をスプリング６７の付勢力に抗して図１２に示すように左方に向けて軸方向に移動する。高部aを過ぎたところでスプリング６７の付勢力によって急激に基板部６０に落下し、導電性ブレード２２を急激に復帰させ、この際従動ローラ６４が基板部６０に衝突することによって導電性ブレード２２に衝撃を与える。このようなことを繰り返して導電性ブレード２２を往復移動させるとともに、一定の周期をもって導電性ブレード２２に衝撃を与えることによって、トナーが摩擦帯電しやすくなる。この場合、カム６１に図示しない位置検出器を設け、従動ローラ６４が高部ａに当接するところで停止するように作動を制御する。すると、作動が再開されて感光体１が回転を開始した直後に感光体１の軸方向に衝撃が加えられ、これと回転開始時の感光体１の回転方向における急激加速との相乗効果によってトナーの摩擦帯電による極性制御効果がさらに大きくなる。なお、位置検出器としては、カム６１の一点に反射率の異なる部材を設けておき、これを光センサによって検出して、カム６１の回転を停止するようなものを使用すればよい。
【００３９】
また、導電性ブレード２２を振動させる手段としては、導電性ブレード２２にバイブレータやピエゾ素子を貼り付けて、導電性ブレード２２を振動させるものがある。このように構成によりトナーの摩擦帯電の効率が向上する。図１４、１５、１６、１７、１８に導電性ブレード２２を振動させる場合の構成を示す。なお、図１４は導電性ブレードの説明図、図１５は図１４の要部拡大説明図、図１６は導電性ブレードの正面説明図、図１７は導電性ブレードを先端側から見た説明図である。
【００４０】
図１４の導電性ブレード２２は、ブレードホルダ２１に振動部材７１を設け、その先端領域に導電性ブレード部材７０を取り付けている。また、振動部材７１に加振手段７２を取り付けている。
【００４１】
導電性ブレード２２の導電性ブレード部材７０は、感光体１の回転方向に対してカウンター方向で当接させて配置している。その厚みは５０〜２０００［μｍ］の範囲内、好ましくは１００〜５００［μｍ］の範囲内とするのが良い。厚さが薄すぎると、感光体１表面及び導電性ブレード７０自体のうねり等によって感光体１への押しつけ量が確保しにくくなる。厚さが厚すぎると、振動部材７１からの振動を吸収し、導電性ブレード部材７０先端部への振動が十分伝達されず、トナーの極性制御性が低下する。導電性ブレード部材７０の厚さが厚い場合は、導電性ブレード部材７０の材料としてＪＩＳＡ硬度で８５〜１００°の範囲内の硬い部材を使用することで、振動の伝達効率を上げることができる。
【００４２】
ここで薄いウレタンブレードの製造方法によっては、導電性ブレード部材７０と振動部材７１との間に一層、または二層以上の他の部材を介在させた構成とすることもできる。例えば、薄いウレタンブレードを成型する時、ウレタンより硬度の高いＰＥＴ等の既成樹脂フィルムに一体接合成型する。これによって、導電性ブレード部材７０のニップ部はシャープなエッジが必要であるが、そのための切断作業のハンドリング性が向上する。この場合は、ＰＥＴとウレタンとを一体にしたものを切断加工した後、ＰＦＴ側を振動部材７１に接合して取り付けることになる。
【００４３】
振動部材７１は、振動が可能で弾性の導電性ブレード部材７０よりも剛性の高い材料、例えば軟鋼板、ＳＵＳ板、等の金属部材、またはカーボン、ガラス繊維を混合した樹脂成形部材、などから形成している。この振動部材７１は一端部側をブレードホルダ２１に固定し、他端部を自由端部７１ａとして、この自由端部に導電性ブレード部材７０を取り付けている。なお、ブレードホルダ２１はクリーニング装置２０の筐体に固定している。この振動部材７１は、導電性ブレード部材７０のホルダとしても機能し、感光体１への導電性ブレード部材７０の押し付け力、当接角度を決める部材でもある。すなわち、従来の導電性ブレードでは、ブレードニップ部の感光体１への押し付け力はブレード自身の復元力で与えるようにしている。これに対して、本実施形態においては、振動の伝搬効率を上げるため導電性ブレード部材７０は薄い部材構成とし、ブレード単体での押し付け力が確保できないことから、振動部材７１が導電性ブレード部材７０に対して感光体１への押し付け力を付与する構成している。これにより、薄いブレード部材を使用しながら振動伝搬効率を高くし、且つブレード部材の反り、感光体１表面のうねりに対応するニップを安定して形成することができ、確実な極性制御性能が得られる。
【００４４】
加振手段７２は、振動部材７１に振動を与えるもので、ここでは電気機械変換素子としての圧電素子、特に板状（単板）圧電素子を用いている。加振手段７２として板状圧電素子を用いることにより、低コストで変位量が容易に得られる加振手段を構成することができる。
【００４５】
この加振手段７２は、図１６及び図１７に示すように、導電性ブレード部材及び振動部材７１を感光体１の軸方向（幅方向）に長い構成として、振動部材７１に複数個配置した構成としている。なお、加振手段７２は１個でもよいが、複数個をある間隔で配置することにより、振動部材７１で幅方向の振動均一性を得られ易い。なお、１個の長尺の圧電素子を設けることも考えられるが、板状圧電素子の場合には板面方向の伸縮による撓み変形を用いるため、複数個をある間隔で配置する方が好ましい。この加振手段７２は、振動部材７１の感光体１側先端寄り、すなわち自由端部７１ｂのブレードと取り付け面と反対面に設けている。振動部材７１の構成によっては、加振手段７２は振動部材７２の固定端と導電性ブレード部材７０先端（自由端）の間で振動部材７１を加振できる箇所であれば特に取り付け位置が限定されるものではない。
【００４６】
加振手段７２を構成する単板圧電素子は、図１５に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電層７２ａの両面、即ち、振動部材７１との接合面とその反対面に、印刷焼成したＡｇなどからなる電極７２ｂ、７２ｃを有する。この電極７２ｂ、７２ｃを用いて分極を行った厚さ０．３〜０．５ｍｍの圧電素子（圧電層７２ａ）に対して、１００〜３００Ｖの電圧を印加することで板面方向の縮み変形が発生し、その結果、振動部材２２を撓ませる変形振動を与えることができる。この撓み振動は、圧電素子（加振手段７２）と振動部材７１の剛性がほぼ同じときに変形の効率がよく、例えば厚さ０．２〜０．４ｍｍの金属振動部材７１、あるいは厚さ０．３〜１．０ｍｍの樹脂製振動部材を用いることが好ましい。
【００４７】
そして、図１８にあるように、このクリーニング装置２０においては、導電性ブレード２２の複数の加振手段７２を構成する圧電素子に対して共通に駆動信号（駆動波形）Ｐｖを印加するための駆動回路７５を備えている。このように導電性ブレード２２の幅方向に複数の加振手段を設けた場合に共通の駆動回路で駆動することによって、ブレード部材の幅方向における振動の均一性を高めることができる。なお、駆動回路７５は画像形成装置の主制御部７６によって制御されて、所定のタイミングで所要駆動周波数、ここでは、共振周波数の駆動信号Ｐｖを加振手段７２に与える。また、この実施形態では１つの導電性ブレード２２で感光体１の幅方向全幅の極性制御を行うようにしているが、複数の導電性ブレードを設けて幅方向全幅をカバーするように構成することもでき（この場合、導電性ブレード部材７０、振動部材７１は感光体１の軸方向の幅を複数に分割した長さになる。）、この場合にも複数の導電性ブレードの各加振手段を共通の駆動回路で駆動することが好ましい。
【００４８】
このように、振動部材７１として金属性部材（導電性部材）を用いて、複数の加振手段７２を構成する圧電素子の電極７２ｃを振動部材７１に直接コンタクトして電気的に接続することによって、振動部材７１を介して複数の加振手段７２の電極７２ｃを共通に接続している。これにより、駆動信号の印加を簡単な回路構成で行うことができる。なお、直接コンタクトは電極７２ｃの接合面側を粗面に仕上げて、薄い接着層で振動部材７１に接合することで容易に得られるが、この他、導電性接着剤を用いて接合してもよい。このように構成したクリーニング装置２０においては、複数の加振手段７２に対して駆動回路７５から導電性ブレード２２と感光体１との相関で決まる共振周波数を駆動周波数とする駆動信号Ｐｖを与えて、複数の加振手段７２を構成する圧電素子に撓み変形を与えることで振動部材７１が振動し、この振動部材７１の振動によって導電性ブレード部材７０が共振周波数で振動する。
【００４９】
このように、加振手段を共振周波数で駆動して振動部材により導電性ブレード部材に対する振動及び導電性ブレード部材の感光体に対する押し付け力を与える構成とすることにより、振動変位量を確保することができ、導電性ブレードによる感光体表面に残留するトナーの高い極性制御性を確保することができる。この場合、加振手段として圧電素子を用いることによって、共振周波数での駆動を容易に行うことができる。また、振動の方法として特開２００５−３１４７０号公報に開示されるように磁力を用いる方法がある。
【００５０】
導電性ブレード２２によって負極性に帯電されたトナーは、感光体１の表面移動により、クリーニングブラシ２３が感光体１上のトナーを除去する位置に移送される。図１に示すように、クリーニングブラシ２３へはトナーの正極性の電圧が印加されており、導電性ブレード２２と感光体１との当接部をすり抜けたトナーを静電的に吸着する。
【００５１】
クリーニングブラシ２３上に移動したトナーは、クリーニングブラシ２３よりも更に高い正極性の電圧が回収電源２８によって印加された回収ローラ２４へ電位勾配によって移動する。回収ローラ２４上に移動したトナーは回収ローラ用クリーニングブレード２７により掻き落とされ、トナー排出スクリュ１９でクリーニング装置２０の外に排出又は現像装置６の内部に戻される。
【００５２】
導電性ブレード２２を揺動または振動させることによる効果を確かめる確認実験として、図１に示す画像形成装置で、実際に記録体上に画像形成をおこないその結果を評価した。画像形成は、トナーの帯電極性制御が最も行いにくい条件である高温高湿環境下で行った。また、転写部で転写されずにクリーニング部に入力されるトナーが多くなる条件で実験を行った。また、導電性ブレード２２は上記図１２、１３の構成の揺動手段を用いた。また、比較例として、図１に示す画像形成装置で、導電性ブレード２２を揺動させずに固定状態にして画像形成を行いその結果を評価した。
画像形成条件を示す。
コピー機：リコー製  ＩｍａｇｉｏＮｅｏ  Ｃ６００
画像形成枚数：Ａ４横 ４０，０００枚
実験環境：３０℃８０％
この結果、導電性ブレード２２を揺動させた場合は正常なコピー画像が得られた。一方、導電性ブレード２２を揺動させなかった場合は地肌部にトナーが付着したコピー画像（地肌汚れ画像）となった。これより、導電性ブレード２２を揺動させない場合は、導電性ブレード２２をトナーを通過するとき極性制御が十分行えず、正規の帯電極性に摩擦帯電されないトナーが発生ししてしまう。そのトナーがクリーニングブラシに来るため、クリーニングブラシ２３でのトナーの回収を行えず、地肌汚れ画像が発生したといえる。これに対し、導電性ブレード２２を揺動させた場合は、極性制御を十分に行えるため、クリーニングブラシ２３でのトナーの回収が確実に行え、コピー画像に異常が表れなかったといえる。
【００５３】
ここで、従来のブレードクリーニング方式のクリーニング装置について説明する。
画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう、高解像度を有することが要求されている。その達成手段の１つとしてより粒径を小さくしたトナーを用いることがあげられる。また、転写率向上のためにトナーの形状を不定形からより球に近い形状のものが使われるようになってきている。しかしながら、従来ブレードクリーニング方式では、小粒径トナーや球径のトナーをクリーニングすることは粒径が小さい事や、形状が球形である事から、すり抜けやすくクリーニング不良が発生しクリーニングが困難な状況である。
また、ブレード方式で球形トナーをクリーニングする場合でも、線圧を極端に高くすれば（具体的には線圧：１００［ｇｆ／ｃｍ］以上）クリーニングできるが、その分感光体ドラム、クリーニングブレードの寿命が極端に短くなる
通常の線圧（２０［ｇｆ／ｃｍ］）での感光体寿命（感光層が１／３程度削れる時の寿命）はΦ３０で約１０万枚、クリーニングブレード寿命（削れてクリーニング不良が発生する時の寿命）約１２万枚である。一方、高い線圧（１００［ｇｆ／ｃｍ］）の時は、感光体の寿命は約２万枚、でクリーニングブレードの寿命は約２万枚程度であり、耐久性が１／５〜１／６になるといえる。
【００５４】
これに対し、小粒径化や球形化の進んだトナーのクリーニング時にも良好なクリーニング性を備え、かつ、感光体表面の膜削れを軽減できる機械的な摺擦を抑えたクリーニング方式として、静電ブラシクリーニング方式がある。
ここで、図１９、図２０、図２１を用いて従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニング装置の課題について説明する。
図１９は、従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニング装置２０を備えたプリンタ１００の概略構成図である。また、図２０，２１は従来の静電ブラシクリーニング方式のクリーニングブラシ２３が備えるブラシ繊維３１の断面図である。図２０は、従来のブラシ繊維３１の一つ目の例であり、図２１は、従来のブラシ繊維３１の二つ目の例である。図１９に示すブラシ繊維３１は、導電性材料３２と絶縁性材料３３とから形成されている。
図１９に示す従来のクリーニング装置２０も、本実施形態のクリーニング装置２０と同様に、電圧が印加された導電性ブレード２２とその下流に静電クリーニング部材としてのクリーニングブラシ２３を配置している。このクリーニング装置２０では、転写残トナーの帯電極性を導電性ブレード２２で片側に揃え、クリーニングブラシ２３でクリーニングさせている。しかし、感光体１からトナーを除去するクリーニングブラシ２３のブラシ繊維が導電性材料の為、感光体１とクリーニングブラシ２３間及びクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間でトナーへの電荷注入が発生し、クリーニング後の感光体１上に電荷注入されたトナーが多く残る。従ってクリーニング残トナーを少なくする為には電荷注入は限りなく少なくする必要がある。
【００５５】
次に、電荷注入について説明する。
電荷注入はブラシ繊維３１内の導電性材料を通じてトナーに電流が流れ込む事で起きると考えられている。
よってい、図２０及び図２１のように、導電性材料３２がブラシ繊維３１の表層に分散されているものは、クリーニングブラシ２３でクリーニングするときに、導電性材料３２とトナーとが接触する確立が高く、トナーに電流が流れ込みトナーはクリーニングブラシ２３に印加されている電圧の極性側に帯電する。
また、導電性ブレード２２により極性を制御する時、転写残トナーの帯電量分布が影響してくる。転写残トナーの帯電量分布が極端に正極性側に偏った場合は導電性ブレード２２で極性制御しても帯電量が低いトナーが存在する。そして、そのトナーがクリーニングブラシ２３へまた回収ローラ２４へ移動するとき、すなわち図１９中の領域Ｅまたは領域Ｆで電荷注入され容易に極性が反転する。極性が反転したトナーは感光体１に再び付着してクリーニング残トナーとして残る事になる。
【００５６】
図２２は、本実施形態のクリーニング装置２０が備えるクリーニングブラシ２３の感光体１と接触する一本のブラシ繊維３１の縦断面図である。また、図２３，２４は、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図であり、図２３は、一つ目の実施例の断面図であり、図２４は、二つ目の実施例の断面図である。
図２２、図２３，２４に示すように、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、内部が導電性材料３２からなり、表面部が絶縁性材料３３からなる二層構造の芯鞘構造となっている。このような芯鞘構造のブラシ繊維３１は表面部である表層が絶縁性材料３３の為、繊維の切断面以外は導電性材料３２とトナーとが接触しない。これにより、クリーニングブラシ２３から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができる。
【００５７】
ブラシ繊維３１としては、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の絶縁材料が一般的で、何れの材料の場合もクリーニングブラシ２３から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができる。また、芯鞘構造の代表的な繊維は特開平１０−３１０９７４号公報、特開平１０−１３１０３５号公報、特開平０１−２９２１１６号公報、特公平０７−０３３６３７号公報、特公平０７−０３３６０６号公報、及び特公平０３−０６４６０４号公報などに開示されている。
【００５８】
本実施形態のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、図２２に示すようにクリーニングブラシ２３の回転方向（図中矢印Ｂ方向）後方側に繊維を倒した、所謂、斜毛（倒毛とも言う）となっている。
図２５は、内部が導電性材料３２、表面部が絶縁性材料３３からなる芯鞘構造のブラシ繊維３１が、ブラシ回転軸２３ａに放射状に取り付けられた、所謂、直毛の場合の一本のブラシ繊維３１の縦断面図である。図２５中の矢印Ｂは、クリーニングブラシ２３の回転方向、すなわち、ブラシ繊維３１の移動方向を示す。図２５に示すように、ブラシ繊維３１が直毛であると、ブラシ繊維３１先端の繊維の断面で導電性材料３２とトナーＴとが接触し、クリーニングブラシ２３からトナーへの電荷注入が発生するおそれがある。
一方、ブラシ繊維３１が斜毛であれば、図２２に示すように、ブラシ繊維３１内部の導電性材料３２はトナーＴとはほとんど接触しない。これにより、感光体１からクリーニングブラシ２３、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へとトナーが移動する間、クリーニングブラシ２３からトナーへの電荷注入を抑制することができる。
【００５９】
次に電荷注入が発生する部位について、図１９に示すクリーニングブラシ２３が直毛の例で説明する。
トナーへの電荷注入は、図１９中の領域Ｅ及び領域Ｆで発生する。回収ローラ２４に電圧が印加され、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３へ給電されトナーを感光体１上からクリーニングブラシ２３へ移動させる。
領域Ｅでの電荷注入はトナーがブラシ繊維の導電材料と接触した瞬間に起き、帯電量の低いトナーは印加電圧側の極性に反転する為、クリーニングブラシ２３には移動せず、そのままクリーニングブラシ２３を通過してクリーニング残トナーとなる。また、帯電量の高いトナーでも電荷注入はするが、帯電量が高い為トナーの極性は反転せずクリーニングブラシ２３に移動する。
一方、領域Ｆでは感光体１からクリーニングブラシ２３へ移動した印加電圧と逆極性のトナーは、今度は回収ローラ２４へ移動する。このとき、感光体１とクリーニングブラシ２３間と同じ事が起き、帯電量の低いトナーは極性が反転し回収ローラ２４へは移動せずクリーニングブラシ２３上に残ったままクリーニングブラシ２３の回転で再び感光体１と出会い、感光体１へ再度付着し、クリーニング残トナーとなり感光体１上に残る。
【００６０】
一方、本実施形態のように、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１を、芯鞘構造の斜毛ブラシにすることにより、図２２に示すようにブラシ繊維３１内部の導電性材料３２とトナーとは接触しない。そして、感光体１とクリーニングブラシ２３間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間でのトナーへの電荷注入を低減することができる。
【００６１】
次の領域Ｅ及び領域Ｆで電荷注入が発生していることの確認を行った。
図２６は、図１９を用いて説明した構成から、転写部と導電性ブレード２２を外しクリーニングブラシ２３への入力トナーを現像後のほぼ１００［％］負極性トナーにしてクリーニングさせた。
トナー像先端がクリーニングブラシ２３と感光体１の接触部からクリーニングブラシ２３の周長の２倍分（２回転）を過ぎた所で感光体１を停止し、クリーニングブラシ２３の２周目に相当する感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測した。
クリーニングブラシ２３がトナー像をクリーニングし始めてから１回転して感光体１と再び出会う時は、回収ローラ２４とは１度接触しているのでクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間での電荷注入は発生しておりクリーニングブラシ２３が２回転した時の感光体１上のトナーｑ／ｄ分布を計測すれば電荷注入の判断できる。
【００６２】
図２７は、電荷注入が主にクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間で発生する事を計測する為、図２６の構成から回収ローラ２４と回収ローラ用クリーニングブレード２７を外し、クリーニングブラシ２３のブラシ回転軸２３ａに電圧を印加するものの概略構成図である。感光体１の停止位置は図１９の構成の場合と同じでクリーニングブラシ２３を２回転で停止させた。なお、図２７の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維は直毛である。図２８は、図２７の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維を、斜毛を外した場合の概略構成図である。
【００６３】
図２９は、図２６、図２７及び図２８の各構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフである。図２９では横軸が回収ローラ２４又はクリーニングブラシ２３への印加電圧、縦軸がクリーニング残ＩＤである。
縦軸のクリーニング残ＩＤ次のようにして求める。先ず、クリーニングブラシ２３によってクリーニングした後の感光体１上のトナーをスコッチテープでテープ転写する。次に、このスコッチテープ紙上に貼り付けてそれを分光測色計（アムテック社製Ｘライト）で測定する。一方、スコッチテープでテープのみを紙上に貼り付けて分光測色計で測定し、感光体１上の反射濃度からスコッチテープでテープのみを引いた値がクリーニング残ＩＤである。  ＩＤとトナー個数は相関関係が有り、トナー個数が多いとＩＤの値は増加する。従ってＩＤでクリーニング性の判断ができる。
【００６４】
図２９に示すように、図２６の構成より図２７の構成のほうが、また図２７の構成よりも図２８の構成の方がクリーニング残ＩＤの値が低くなる。印加電圧を高くした時のクリーニング残トナーは全て印加電圧極性側、つまり電荷注入されたトナーである。逆に印加電圧が低い方のクリーニング残ＩＤはクリーニングできないトナーである。この場合５００［Ｖ］以上のクリーニング残ＩＤは全て正極性トナーである。一方、図中２００［Ｖ］（図２６の構成では１００Ｖ）以下のトナーは全て負極性トナーである。
図２８のグラフから解るように電荷注入がそれぞれ感光体１とクリーニングブラシ２３との間、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間で発生している事がわかる。図１５の構成の結果を見れば、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維として斜毛ブラシを使用すればほとんど電化注入が発生していない事がわかる。
【００６５】
次に、本実施形態に適用可能なクリーニングブラシ及び回収ローラの具体的な構成を下記に示す。
・回収ローラ材質：ＳＵＳ、径：Φ１０［ｍｍ］
・ブラシ材質：導電性ポリエステル、幅：５［ｍｍ］、毛足長さ：［５ｍｍ］
・ブラシの感光体への食いこみ量：１［ｍｍ］
・ブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・ブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
【００６６】
次に、回収ローラ用クリーニングブレード２７の具体的な構成を以下に示す。
・回収ローラブレード当接角度：２０［°］
・回収ローラへ喰い込み量：１［ｍｍ］
・回収ローラブレード材質：ポリウレタンゴム
【００６７】
ブラシ繊維３１の倒れ量は感光体１、回収ローラ２４の径で異なる為、感光体１または回収ローラ２４とブラシ繊維３１との導電性材料３２とが接触しないように適宜決めればよい。
クリーニングブラシ２３の斜毛方法は、通常の直毛（軸に対して放射状）状態からクリーニングブラシ２３の径と同じの内径に作られた冶具に熱を加えながら回転させてブラシ繊維３１を永久的に変形させる事でブラシ繊維３１を傾斜させる。
ブラシ回転軸２３ａからブラシ繊維３１先端までの長さは、直毛の場合より長くしておく必要がある。
また、ブラシ繊維３１が曲がった形状でなくとも、ブラシの付け根からブラシの先端までの長さがブラシの付け根から感光体１表面までの距離よりも十分に長く、感光体１に対してブラシ繊維３１の側面が接触し、先端部が接触しない程度の長さのブラシ繊維３１を備え、感光体１表面に対してカウンター方向に回転するクリーニングブラシ２３であれば、ブラシ繊維３１の先端部がトナーと接触することを抑制することができ、クリーニングブラシ２３からトナーへの電荷注入を抑制することができる。
【００６８】
また、回収ローラ２４は表面を絶縁性にしても良い。その場合、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４への電圧印加は別々におこなう。回収ローラの絶縁表面材料としては、ＰＶＤＦチューブ、ＰＩチューブ、アクリルコート、シリコーンコート（例えばシリコーン粒子を含有したＰＣをコート）、セラミックスなどがある。また、導電性ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への印加電圧は、それぞれ−４００Ｖ、＋４５０Ｖ、＋７５０Ｖとした。これらの印加電圧の値は、使用環境などで適宜決められるものである。
以下、回収ローラ２４上の球形トナーの除去について説明する。回収ローラ２４はクリーニングブラシ２３に付着したトナーをクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間の電位勾配で回収ローラ２４へ転位させる機能があれば良い訳で、表面は導電性であればよく、感光体１とは異なり材料の選択肢は多い。そこで、回収ローラ２４の表面を摩擦係数の低い材料でコーティングしたり、金属ローラに摩擦係数の低い導電性チューブを巻いたりして、耐磨耗性を高め、回収ローラ用クリーニングブレード２７の当接圧を高く設定することにより球形トナーでも容易に除去できる。耐磨耗性を高める構成として、具体的にはフッ素コーティングやＰＶＤＦ、ＰＦＡチューブを巻いた回収ローラ２４にすればよい。
【００６９】
上述した実施形態では、感光体表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３を、感光体１表面に所定の距離をもって非接触で配置されているが、図３０に示すように感光体１に接触させても良い。また、帯電ローラ３に限らず、図３１に示すようなコロナチャージャ３ａで、感光体表面を帯電させるようにしても良い。また、帯電手段を図３２に示すような磁気ブラシ３ｂとしたり、図３３のようなファーブラシ３ｃとしたりしても良い。
【００７０】
次に、本実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体１について詳しく説明する。
本実施形態で用いる感光体１としては、導電性支持体を５０［℃］〜４００［℃］に加熱し、この支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる光導電層を有するアモルファスシリコン系感光体（以下、「ａ−Ｓｉ系感光体」と称する。）を用いることができる。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
【００７１】
先に述べたａ−Ｓｉ系感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図２１は、層構成を説明するための模式的構成図である。図３４（ａ）に示すａ−Ｓｉ系感光体５００は、支持体５０１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２が設けられている。図３４（ｂ）に示すａ−Ｓｉ系感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３とから構成されている。図３４（ｃ）に示すａ−Ｓｉ系感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４とから構成されている。図３４（ｄ）に示すａ−Ｓｉ系感光体５００は、支持体５０１の上に、光導電層５０２が設けられている。光導電層５０２はａ−Ｓｉ：Ｈ，Ｘからなる電荷発生層５０５ならびに電荷輸送層５０６とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層５０３が設けられている。
【００７２】
上記ａ−Ｓｉ系感光体５００の支持体５０１としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。
上記支持体５０１の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体５０１としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体５０１は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０［μｍ］以上とされる。
【００７３】
ａ−Ｓｉ系感光体５００には必要に応じて導電性の支持体５０１と光導電層５０２との間に、導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのあるアモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４を設けるのがいっそう効果的である（図３４（ｃ））。すなわち、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体５０１側より光導電層５０２側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４には伝導性を制御する原子を光導電層５０２に比べ比較的多く含有させる。
アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは０．１〜５［μｍ］、より好ましくは０．３〜４［μｍ］、最適には０．５〜３［μｍ］とされるのが望ましい。
【００７４】
光導電層５０２は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層５０２の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは１〜１００［μｍ］、より好ましくは２０〜５０［μｍ］、最適には２３〜４５［μｍ］とされるのが望ましい。
【００７５】
電荷輸送層５０６は、光導電層５０２を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。この電荷輸送層５０６は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むａ−ＳｉＣ（Ｈ、Ｆ、Ｏ）からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性，電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層５０６の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層５０６については、好ましくは５〜５０［μｍ］、より好ましくは１０〜４０［μｍ］、最適には２０〜３０［μｍ］とされるのが望ましい。
【００７６】
電荷発生層５０５は、光導電層５０２を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。この電荷発生層５０５は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むａ−Ｓｉ：Ｈから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性，電荷輸送特性を有する。
電荷発生層５０５の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは０．５〜１５［μｍ］、より好ましくは１〜１０［μｍ］、最適には１〜５［μｍ］とされる。
【００７７】
ａ−Ｓｉ系感光体５００には必要に応じて、上述のようにして支持体５０１上に形成された光導電層５０２の上に、更に表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系表面層５０３を形成することが好ましい。このアモルファスシリコン系表面層５０３は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
アモルファスシリコン系表面層５０３の層厚としては、通常０．０１〜３［μｍ］、好適には０．０５〜２［μｍ］、最適には０．１〜１［μｍ］とされるのが望ましいものである。層厚が０．０１［μｍ］よりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由によりアモルファスシリコン系表面層５０３が失われてしまい、３［μｍ］を超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
【００７８】
ａ−Ｓｉ系感光体５００は、表面硬度が高く、半導体レーザ（７７０〜８００［ｎｍ］）などの長波長光に高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められない。このため、高速複写機やレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）などに用いるのに好適な電子写真用感光体である。
【００７９】
また、導電性支持体上に感光層を設けこの感光層の上に被覆された表面層にフィラーを含有したり、電荷輸送物質を架橋型電荷輸送材料としたりした有機感光体を用いても良い。有機感光体の表面層に粒子状物質を含有したり、電荷輸送物質として架橋型電荷輸送材料を用いたりすることで、耐磨耗性を上げることができる。
【００８０】
感光体の表面層としては、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルより選ばれる化合物の重合体もしくは共重合が挙げられる。また、表面層に含有するフィラーとしては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、無機フィラーが特に好ましく用いられる。有機フィラー材料としては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。
【００８１】
導電性支持体としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダーまたはフィルムが用いられる。これらの支持体の上には、バリアー機能と下引機能をもつ下引層（接着層）を設けることができる。下引層は感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的被覆に対する保護などのために形成される。下引層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、等が知られている。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて支持体上に塗布される。その膜厚は０．２〜２［μｍ］程度である。
【００８２】
感光層としては、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層との積層構造を有するもの、電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する単一の層から成るものなどがある。
【００８３】
電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることができる。
【００８４】
電荷輸送物質としては、架橋型電荷輸送材料を使用することが好ましい。具体的には、ピレン、Ｎ−エチルカルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノチアジン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノキサジン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラゾン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン等のトリアリールメタン系化合物、１，１−ビス（４−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）ヘプタン、１，１，２，２−テトラキス（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）エタン等のポリアリールアルカン類、およびトリアリールアミン類などを用いることができる。
【００８５】
また、最表面に保護層を設け耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体としてもよい。有機フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラーとしては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。これらのフィラーは単独もしくは２種類以上混合して用いられる。これらフィラーは、保護層用塗工液に適当な分散機を用いることにより分散できる。また、フィラーの平均粒径は、０．５［μｍ］以下、好ましくは０．２［μｍ］以下にあることが保護層の透過率の点から好ましい。また、実施形態において保護層中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
【００８６】
次に、本実施形態の画像形成装置に好適に用いられるトナーについて説明する。本実施形態においては、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０である真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１が１５０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００８７】
図３５は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記（１）式で表される。トナーを二次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
つまり次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・（１）
によって定義されるものである。
また、図３６は、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−２は、図３６に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を二次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００／４πを乗じた値で表される。
つまり次式、
ＳＦ２＝｛（ＰＥＬＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
によって定義されるものである。
なお、本実施形態でのＳＦ−２は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。
【００８８】
また、図３７に示すように、感光体１とクリーニング装置２０とを枠体８３内に一体に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ３００としてもよい。なお、図３７では、感光体１及びクリーニング装置２０のほか、帯電ローラ３及び現像装置６も一体に支持したプロセスカートリッジであるが、少なくとも、感光体１及びクリーニング装置２０を一体に支持したものであればよい。
【００８９】
次に、本発明のクリーニング装置２０をカラー画像形成装置に適用した例について、図３８、及び図３９を用いて説明する。
図３８は、本発明のクリーニング装置２０をいわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタ１００に適用した例を示す図である。このプリンタ１００は、水平面上に設置したときに、水平方向に長尺な状態となるように、複数のローラ６５、６４、６７に張架された中間転写ベルト６９を備えている。この中間転写ベルト６９は、図中矢印Ｄの向きに表面移動する。中間転写ベルト６９における水平方向に延在する平面部分には、４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが並んで配設されている。各感光体１の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像手段としての現像装置６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、除電ランプ２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、クリーニング装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）等が設けられている。また、プリンタ１００は、複数枚の記録材としての記録紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙Ｐは、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、二次転写ローラ６６と中間転写ベルト６９との間の二次転写領域に送り出される。
【００９０】
図３８のプリンタ１００において画像形成を行う場合、まず、各感光体１を図３８中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写ベルト６９を図３８中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電した後、各感光体１の表面に対して画像データで変調されたレーザー光４を照射して、各感光体１の表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体１の表面上の各色静電潜像には、現像装置６により各色トナーがそれぞれ付着し、これにより各色トナー像が形成される。この各色トナー像は、中間転写ベルト６９上に互いに重なり合うように一次転写される。中間転写ベルト６９上の各色トナー像は、互いに重なり合った状態で、二次転写ローラ６６により二次転写領域に搬送されてきた記録紙Ｐ上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、図示しない定着部に搬送され、記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙Ｐ上のトナー像を記録紙Ｐに定着させる。定着後の記録紙Ｐは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の各感光体１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置２０で除去される。また、中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置１２０も本発明のクリーニング装置２０と同様の構成を適用できる。
【００９１】
図３８に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置において、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段として、クリーニング装置２０を用いることで、球形トナーであっても、感光体１表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって転写残トナーのほとんどが正極性になったり、負極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体１から除去することができる。転写紙に転写されずに中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトのクリーニング手段として、中間転写ベルトクリーニング装置１２０を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト６９表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどが正極性になったり、負極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト６９から除去することができる。
【００９２】
図３９は、本発明のクリーニング装置２０をいわゆる１ドラム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタ１００に適用した例を示す図である。このプリンタ１００では、図示しない本体筐体内に、感光体１が収納されている。この感光体１の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ３、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の各色に対応した現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ、中間転写手段としての中間転写部７０、クリーニング手段としてのクリーニング装置２０等が設けられている。また、このプリンタは、複数枚の記録材としての記録紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、二次転写部７７と中間転写部７０との間の二次転写領域に送り出される。
【００９３】
図３９のプリンタ１００において画像形成を行う場合、まず、感光体１を図３９中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部の中間転写ベルト６９を図３９中時計方向に回転駆動する。そして、感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電した後、感光体１の表面に対してＣ用画像データで変調されたレーザー光４を照射して、感光体１の表面にＣ用静電潜像を形成する。そして、このＣ用静電潜像を現像装置６ＣによりＣトナーで現像を行う。これにより得られたＣ用トナー像は、中間転写部の中間転写ベルト上に一次転写される。その後、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニング装置２０で除去した後、再び感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電する。次に、感光体１の表面に対してＭ用画像データで変調されたレーザー光４を照射して、感光体１の表面にＭ用静電潜像を形成する。そして、このＭ用静電潜像を現像装置６ＭによりＭトナーで現像を行う。これにより得られたＭ用トナー像は、中間転写部の中間転写ベルト６９上に既に一次転写されているＣ用トナー像と重なり合うようにして、中間転写ベルト６９上に一次転写される。以後、Ｙ及びＫについても、同様に中間転写ベルト６９上に一次転写する。このようにして互いに重なり合った状態の中間転写ベルト６９上の各色トナー像は、二次転写部７７により二次転写領域に搬送されてきた記録紙Ｐ上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、紙搬送ベルト８１によって、図示しない定着部に搬送される。この定着部で、記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙Ｐ上のトナー像を記録紙Ｐに定着させる。定着後の記録紙Ｐは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の感光体１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置２０で除去される。また、中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置１２０も本発明のクリーニング装置２０と同様の構成を適用できる。
【００９４】
この図３９に示した１ドラム型のフルカラー画像形成装置において、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニングユニットとして、クリーニング装置２０を用いることで、球形トナーであっても、感光体１表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって、転写残トナーのほとんどが正極性になったり、負極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体１から除去することができる。また、転写紙に転写されずに中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーニング手段として、中間転写ベルトクリーニング装置１２０を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト６９表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどが正極性になったり、負極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト６９から除去することができる。
【００９５】
また、図４０に示すように、紙搬送ベルト８１に付着したトナーを除去する搬送ベルトクリーニング手段として、クリーニング装置２０と同様の構成のクリーニング装置に用いても良い。図４０に示すプリンタ１００では、用紙ジャムが起こると、感光体１上のトナー像が紙搬送ベルト８１に転写されてしまい、紙搬送ベルト８１が汚れてしまう。また、現像ローラ８内の帯電量の低いトナーやプラスに帯電したトナーが感光体１上の紙間に付着する場合がある。この紙間に付着しているトナーは、紙搬送ベルト８１に転写され、紙搬送ベルト８１を汚してしまう。紙ジャムなどによって、紙搬送ベルト８１に付着したトナーの一部は、転写ローラ１５によって電荷が注入されて、極性が反転する。その結果、紙搬送ベルト８１に汚れとして転写されたトナーには、正極性と負極性とが混在する。しかし、紙搬送ベルトクリーニング手段として、本発明のクリーニング装置２０と同様の構成の搬送ベルトクリーニング装置２２０を用いることで、正極性と負極性とが混在している紙搬送ベルト８１上のトナーを良好に除去することができる。
【００９６】
上述した実施形態では、像担持体に当接し、像担持体上の転写残トナーの帯電制御をおこなう導電性ブレードを揺動または振動させることで、転写残トナーが像担持体と導電性ブレードとの間をすり抜ける際の、摩擦帯電効率を向上させ、転写残トナーの帯電量分布が正規帯電極性側にシフトするようにする。このように、導電性ブレードの摩擦帯電による帯電制御性を向上させることで、転写残トナーの帯電量分布を制御して逆帯電トナーを減少させる。よって、下流に配置されるクリーニング部材で良好な静電クリーニングを行うことができる。
また、クリーニングブラシ２３に付着したトナーを除去する清掃手段としての回収ローラ２４を備えることにより、クリーニングブラシ２３によるクリーニング性を維持することができる。
また、球形トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体１との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率を高くすることができ、高品の画像を得ることができる。
また、プリンタ１００が備える感光体１を清掃する潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置２０を用いることにより、感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、プリンタ１００が１ドラム型のフルカラー画像形成装置である場合の潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置２０を用いることにより、感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、感光体１上の転写残トナーが他の色の現像装置６内に混入することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、プリンタ１００がタンデム型のフルカラー画像形成装置である場合の潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置２０を用いることにより、各感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、中間転写体である中間転写ベルト６９をクリーニングする中間転写体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置２０と同様の構成を備えた中間転写ベルトクリーニング装置１２０を用いることにより、中間転写ベルト６９上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。中間転写ベルト６９上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、中間転写ベルト６９上の転写残トナーが他の色の感光体１に付着することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、転写紙を搬送する記録媒体搬送部材である紙搬送ベルト８１をクリーニングする記録媒体搬送部材クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置２０と同様の構成を備えた搬送ベルトクリーニング装置２２０を用いることにより、紙搬送ベルト８１上に付着したトナーを良好にクリーニングすることができる。紙搬送ベルト８１上に付着したトナーを良好にクリーニングできることにより、転写紙の裏汚れを防止することができる。
また、感光体１として、表面層又は感光層にフィラーを分散させた材料からなるものを用いることでも、感光体１の膜削れ量を低減することができ、耐摩耗性を向上することができる。また、感光体１が充填剤で補強された表面層を有する誘起感光体または架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体、又はその両方の特徴を有する有機感光体で有るので、感光体の膜削れ量が低減できる。
また、感光体１として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いていることで、感光体１の膜削れ量を低減することができ、摩耗を抑制することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができることを抑制できる。
また、感光体１と少なくともクリーニング装置２０とを一体に備えたプロセスカートリッジ３００とすることで、クリーニング装置２０及び感光体１をプリンタに対して容易に着脱することができる。これにより、交換時の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】感光体上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布と、転写後に感光体上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図３】各環境における転写前の感光体上のトナーの帯電分布を示す図。
【図４】高温高湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電分布と、転写後の感光体上のトナーの帯電分布を示す図。
【図５】低温低湿環境下における転写前の感光体上のトナーの帯電分布と、転写後の感光体上のトナーの帯電分布とを示す図。
【図６】感光体表面移動時のブレードの説明図。
【図７】感光体上に担持されたトナーの転写後における帯電電位分布と、導電性ブレードとの対向部を通過した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図８】感光体上に担持されたトナーの転写後における振動または揺動した導電性ブレードとの対向部を通過した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図９】導電性グブレードを揺動させる揺動軸とカム機構の一例の概略構成図。
【図１０】導電性ブレードを揺動させる揺動軸とカム機構の一例の概略構成図。
【図１１】導電性ブレードを揺動させる揺動軸とカム機構の一例の概略構成図。
【図１２】導電性ブレードの揺動機構の概略構成図。
【図１３】図１２に揺動機構に用いられるカムの概略構成図。
【図１４】導電性ブレードを振動させる場合の断面図。
【図１５】図１４の要部拡大図。
【図１６】導電性ブレードを振動させる場合の正面図。
【図１７】導電性ブレードを振動させる場合の先端側から見た説明図。
【図１８】導電性ブレードを振動させる場合の駆動回路の説明図。
【図１９】従来のクリーニング装置の説明図。
【図２０】従来のブラシ繊維の断面図
【図２１】従来のブラシ繊維の断面図
【図２２】クリーニングブラシのブラシ繊維の縦断面図。
【図２３】ブラシ繊維の断面図。
【図２４】ブラシ繊維の断面図。
【図２５】クリーニングブラシのブラシ繊維が直毛である場合の縦断面図。
【図２６】図１９の構成から、転写部と導電性ブレードとを外した構成の概略構成図。
【図２７】図２６の構成から回収ローラと回収ローラ用ブレードを外し、クリーニングブラシの軸に電圧を印加する構成の概略構成図。
【図２８】図２７の構成のクリーニングブラシのブラシ繊維を斜毛とした構成の概略構成図。
【図２９】図２６、図２７及び図２８の構成でのクリーニング性を比較した結果を示すグラフ。
【図３０】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３１】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３２】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図３３】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図３４】アモルファスシリコン感光体の層構成の説明図。
【図３５】形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図３６】形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図３７】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図３８】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図３９】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図
【図４０】紙搬送ベルトにクリーニング装置を備えた構成の概略構成図。
【符号の説明】
【００９８】
１      感光体
２      除電ランプ
３      帯電ローラ
６      現像装置
８      現像ローラ
１５    転写ローラ
１９    トナー排出スクリュ
２０    クリーニング装置
２１    ブレードホルダ
２２    導電性ブレード
２３    クリーニングブラシ
２３ａ  ブラシ回転軸
２４    回収ローラ
２７    回収ローラ用クリーニングブレード
２８    回収電源
２９    ブレード電源
３０    ブラシ電源
３１    ブラシ繊維
３２    導電性材料
３３    絶縁性材料
５０    カム溝
５１    回転カム
５２    揺動ピン
５３    揺動軸
５４    カム面
５５    カム
５６    揺動軸
５７    カム面
５８    回転カム  
５９    揺動軸
６０    基板部
６１    カム
６２    カム面
６３    レバー
６４    従動ローラ
６５    レバー
６６    ハウジング  
６７    スプリング
６９    中間転写ベルト
７０    導電性ブレード部材
７１    振動部材  
７２    加振手段
７５    駆動回路
８１    紙搬送ベルト
１００  プリンタ
１２０  中間転写ベルトクリーニング装置
２２０  搬送ベルトクリーニング装置
３００  プロセスカートリッジ
【図１】
2008122595.tif 000003
【図２】
2008122595.tif 000004
【図３】
2008122595.tif 000005
【図４】
2008122595.tif 000006
【図５】
2008122595.tif 000007
【図６】
2008122595.tif 000008
【図７】
2008122595.tif 000009
【図８】
2008122595.tif 000010
【図９】
2008122595.tif 000011
【図１０】
2008122595.tif 000012
【図１１】
2008122595.tif 000013
【図１２】
2008122595.tif 000014
【図１３】
2008122595.tif 000015
【図１４】
2008122595.tif 000016
【図１５】
2008122595.tif 000017
【図１６】
2008122595.tif 000018
【図１７】
2008122595.tif 000019
【図１８】
2008122595.tif 000020
【図１９】
2008122595.tif 000021
【図２０】
2008122595.tif 000022
【図２１】
2008122595.tif 000023
【図２２】
2008122595.tif 000024
【図２３】
2008122595.tif 000025
【図２４】
2008122595.tif 000026
【図２５】
2008122595.tif 000027
【図２６】
2008122595.tif 000028
【図２７】
2008122595.tif 000029
【図２８】
2008122595.tif 000030
【図２９】
2008122595.tif 000031
【図３０】
2008122595.tif 000032
【図３１】
2008122595.tif 000033
【図３２】
2008122595.tif 000034
【図３３】
2008122595.tif 000035
【図３４】
2008122595.tif 000036
【図３５】
2008122595.tif 000037
【図３６】
2008122595.tif 000038
【図３７】
2008122595.tif 000039
【図３８】
2008122595.tif 000040
【図３９】
2008122595.tif 000041
【図４０】
2008122595.tif 000042