(57)【要約】【課題】像担持体上のトナーを静電的に除去するクリーニング装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得る。【解決手段】感光体上の転写残トナーを静電的に除去するクリーニングブラシ２３と、クリーニングブラシ２３上のトナーを静電的に回収する、導電性基体２４ａと絶縁性表層２４ｃとを有する回収ローラ２４と、回収ローラ表面に摺擦して回収ローラ上のトナーを除去する回収ローラ用クリーニングブレード２７とを備えたクリーニング装置２０において、回収ローラ２４表面に電荷を供給する電荷供給手段４０を備える。【選択図】図２４
2008276106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上の粉体を静電的に自らの表面に移動させて除去する表面移動可能なクリーニング部材と、導電性基体と絶縁性表層とを有し該クリーニング部材上の粉体を静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材と、該回収部材表面に摺擦して該回収部材上の粉体を掻き落として除去する除去部材とを備えたクリーニング装置において、
上記回収部材表面に電荷を供給する電荷供給手段を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
請求項１のクリーニング装置において、上記電荷供給手段は上記回収部材の表面に接触する電荷供給部材と、該電荷供給部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
請求項２のクリーニング装置において、上記電荷供給部材は上記回収部材の長手方向の全幅で該回収部材の表面に接触することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
請求項２または３のクリーニング装置において、上記電圧印加手段が上記電荷供給部材に印加する印加電圧は、該電荷供給部材と上記回収部材との接触点近傍のエアギャップで放電を生じさせる電圧より高いことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかのクリーニング装置において、上記回収部材は回転可能なローラであり、上記除去部材はブレードであり、上記電荷供給部材を該回収部材の回転方向に関して該除去部材よりも下流側に配置することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の何れかのクリーニング装置において、上記回収部材は導電性芯金と絶縁性表層とからなることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
請求項６のクリーニング装置において、上記回収部材は上記導電性芯金と上記絶縁性表層との間に中抵抗層を有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項８】
請求項６または７のクリーニング装置において、上記電圧印加手段が上記導電性芯金に電圧を印加することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかのクリーニング装置において、上記粉体はトナーであり形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１０】
像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、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た画像形成装置において、
上記クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて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１３】
請求項１０、１１または１２の何れかの画像形成装置において、上記転写装置はトナー像を中間転写体を介して被転写材に転写するものであり、該中間転写体表面の残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１０、１１または１２の何れかの画像形成装置において、上記転写装置は被転写材を搬送する転写搬送体上の被転写材にトナー像を転写するものであり、該転写搬送体表面の残トナーをクリーニングする転写搬送体クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１０、１１、１２、１３または１４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１６】
請求項１０、１１、１２、１３または１４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有機感光体、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１７】
請求項１０、１１、１２、１３または１４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１８】
請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置に採用されるプロセスカートリッジにおいて、上記像担持体上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて除去する表面移動可能なクリーニング部材と、導電性の基体と絶縁性の表層とを有し該クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材と、該回収部材表面に摺擦して該回収部材上のトナーを掻き落として除去する除去部材と、該回収部材表面に電荷を供給する電荷供給手段とを備えたクリーニング装置と、該像担持体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。
【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、これに採用されるクリーニング装置、プロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記クリーニング装置として、静電クリーニング方式のものが知られている（例えば、特許文献１）。静電クリーニング方式では、像担持体に当接する導電性のブラシローラ等の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、像担持体表面電位とブラシローラ表面電位との電位差で形成される電界によりトナーを像担持体上からブラシローラ上に静電的に移動させる。また、ブラシローラに当接する導電性の回収ローラ等の回収部材にトナーの帯電極性とは逆極性のさらに大きな電圧を印加して、ブラシローラ表面電位と回収ローラ表面電位との電位差で形成される電界によりトナーをブラシローラ上から回収ローラ上に静電的に移動させる。そして、回収ローラ上のトナーを回収ローラ表面に摺擦するブレード等の除去部材により掻き落としている。
【０００３】
上記回収ローラとしては、導電性基体に絶縁性表層を設けたものが用いられている。これは、回収ローラの表面が導電性であると、ブラシローラと回収ローラとの当接部で、回収ローラ表面からブラシローラ上のトナーに電荷注入がおき、帯電量の低いトナーは極性が反転してしまう。極性が反転したトナーは、回収ローラ上へは移動せずブラシローラ上に残ったままになる。ブラシローラ上に残ったトナーは回転で再び像担持体と出会い、像担持体へ再度付着してクリーニング残トナーとなり、像担持体上のクリーニング性を低下させてしまう。このため、回収ローラからトナーへの電荷注入を防止するために、回収ローラ表層を絶縁性としたものが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】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】
【０００５】
上記静電クリーニング装置で、回収ローラ表面電位が不安定になり、トナーがブラシローラ上から回収ローラ上へ移動するための十分な電界が得られないという問題がある。これは、表層が絶縁性の回収ローラ上のトナーをブレードで掻き落とす際、絶縁性の表層とトナーとの間で比較的強い剥離放電が生じ、回収ローラの表層上にカウンターチャージが蓄積されることにより回収ローラの表面電位が低下してしまう。このため、ブラシローラと回収ローラとの間の電界が弱まりトナーの移動効率が低下する。この結果、ブラシローラ上にトナーが徐々に蓄積していき、経時で良好なクリーニング性能が得られなくなる。
【０００６】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、像担持体上の粉体を静電的に除去するクリーニング装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得ることのできるクリーニング装置、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】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上の荷電した粉体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粉体を静電的に回収する表面移動可能で、導電性基体と絶縁性表層とを有する回収部材と、該回収部材表面に摺擦して該回収部材上の粉体を除去する除去部材とを備えたクリーニング装置において、上記回収部材表面に電荷を供給する電荷供給手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のクリーニング装置において、上記電荷供給手段は上記回収部材の表面に接触する電荷供給部材と、該電荷供給部材に電圧を印加する電圧印加手段とを有する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２のクリーニング装置において、上記電荷供給部材は上記回収部材の長手方向の全幅で該回収部材の表面に接触す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２または３のクリーニング装置において、上記電圧印加手段が上記電荷供給部材に印加する印加電圧は、該電荷供給部材と上記回収部材との接触点近傍のエアギャップで放電を生じさせる電圧より高い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、３または４の何れかのクリーニング装置において、上記回収部材は回転可能なローラであり、上記除去部材はブレードであり、上記電荷供給部材を該回収部材の回転方向に関して該除去部材よりも下流側に配置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の何れかのクリーニング装置において、上記回収部材は導電性芯金と絶縁性表層とからな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６のクリーニング装置において、上記回収部材は上記導電性芯金と上記絶縁性表層との間に中抵抗層を有す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６または７のクリーニング装置において、上記電圧印加手段が上記導電性芯金に電圧を印加す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、３、４、５、６、７または８の何れかのクリーニング装置において、上記粉体はトナーであり形状係数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１０の発明は、像担持体と、該像担持体を帯電する帯電装置と、該像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像装置と、該像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写装置と、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た画像形成装置において、上記クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用す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１０の画像形成装置において、上記像担持体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、該像担持体上に形成された複数のトナー像を重ね合わせて多色画像を形成するものであることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項１０の画像形成装置において、複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の像担持体上に形成されたトナー像を重ね合わせて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１３の発明は、請求項１０、１１または１２の何れかの画像形成装置において、上記転写装置はトナー像を中間転写体を介して被転写材に転写するものであり、該中間転写体表面の残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１０、１１または１２の何れかの画像形成装置において、上記転写装置は被転写材を搬送する転写搬送体上の被転写材にトナー像を転写するものであり、該転写搬送体表面の残トナーをクリーニングする転写搬送体クリーニング装置として請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の何れかのクリーニング装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１０、１１、１２、１３または１４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１６の発明は、請求項１０、１１、１２、１３または１４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有機感光体、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１７の発明は、請求項１０、１１、１２、１３または１４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１８の発明は、請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置に採用されるプロセスカートリッジにおいて、上記像担持体上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて除去する表面移動可能なクリーニング部材と、導電性の基体と絶縁性の表層とを有し該クリーニング部材上のトナーを静電的に自らの表面に移動させて回収する表面移動可能な回収部材と、該回収部材表面に摺擦して該回収部材上のトナーを掻き落として除去する除去部材と、該回収部材表面に電荷を供給する電荷供給手段とを備えたクリーニング装置と、該像担持体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。
【０００８】
本発明においては、電荷供給手段により回収部材表面に電荷を供給して回収部材の表面電位を安定化することにより、回収部材表面電位とクリーニング部材表面電位との電位差で形成されるクリーニング部材上から回収部材上へ粉体を移動させる電界を安定化する。これにより、クリーニング部材上の粉体は回収部材へ良好に移動するようになるので、クリーニング部材は良好なクリーニング性能を維持することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、像担持体上の粉体を静電的に除去するクリーニング装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジにおいて、良好なクリーニング性能を得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】
【００１０】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（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。
【００１１】
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、トナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写装置としての転写ローラ１５、転写後の感光体１上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。
【００１２】
帯電ローラ３は、感光体１に所定の距離を持って非接触で配置され、感光体１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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
また、クリーニング装置２０には、詳細は後述するクリーニングブラシ２３が備えられており、静電的に感光体１上の転写残トナーを除去する。
【００１６】
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。
【００１７】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体１が、帯電ローラ３によって例えば−７００［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に照射され、レーザー光４が照射された部分の感光体１の電位が例えば−１２０［Ｖ］に低下し静電潜像が形成される。
【００１８】
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の表面を摺擦される。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−４５０［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を、現像装置６により負極性に帯電されたトナーによる反転（ネガポジ（Ｎ／Ｐ）：電位が低い所にトナーが付着する)現像を用いて現像する。
【００１９】
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ことにより、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は、クリーニング装置２０で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。
【００２０】
次に、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について説明する。
【００２１】
まず、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、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングすることが困難な状況である。
また、ブレードクリーニング方式ででも、線圧を極端に高くすれば（具体的には線圧：１００［ｇｆ／ｃｍ］以上）、小粒径化や球形化の進んだトナーをクリーニングできるが、その分感光体や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）は直径３０［ｍｍ］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、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。
【００２２】
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、静電クリーニング方式がある。
【００２３】
クリーニング装置２０は、クリーニング部材としてのクリーニングブラシ２３と、回収部材としての回収ローラ２４と、回収ローラ２４上に移動したトナーを掻き落とす除去部材としての回収ローラ用クリーニングブレード２７とを備えている。クリーニングブラシ２３は、ブラシ回転軸を中心に回転駆動するブラシローラであり、ブラシ用電源３０より回転軸（芯金）を介して電圧が印加される。また、回収ローラ２４には回収電源２８より回転軸（芯金）を介して電圧が印加される。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回転方向上流側には、転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御手段として、ブレード用電源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。
【００２４】
ここで、転写残トナーとして、感光体１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と感光体の帯電電位について説明する。図２は、転写前の感光体１上のトナーの帯電量分布と、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフである。なお、帯電量分布はホソカワミクロン製  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ためトナー個数を５００個とした。
図２に示すように、転写前の感光体１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。
【００２５】
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。このため、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の帯電量分布と、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のトナーの帯電量分布と、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２は、常温常湿時の転写前の感光体上トナーの帯電量分布と、転写残トナーの帯電量分布を表したものである。図２、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１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。また、転写残トナーの帯電量は紙厚等の転写条件でも変化する。
【００２６】
このような帯電量分布をもつ転写残トナーは、感光体１の表面移動により導電性ブレード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に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。
【００２７】
導電性ブレード２２には、トナーの帯電極性と同極性（負極性）の電圧、例えば−４５０Ｖが印加されており、導電性ブレード２２をすり抜けていく正極性側に偏った転写残トナーを負極性に帯電させる。
【００２８】
導電性ブレード２２によって負極性に帯電された転写残トナーは、感光体１の回転により、クリーニングブラシ２３の位置に移送される。クリーニングブラシ２３へはブラシ用電源３０よりトナーの帯電極性とは逆極性（正極性）の電圧が給電されており、導電性ブレード２２をすり抜けた転写残トナーを静電的に吸着してクリーニングブラシ２３へ移動させる。
【００２９】
回収ローラ２４へは、回収電源２８より芯金を介してクリーニングブラシ２３より更に高い正極性の電圧を給電されており、クリーニングブラシ２３上に移動したトナーを静電的に吸着して回収ローラ２４上へ移動させる。回収ローラ２４上の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で機外に排出又は現像装置６に戻される。
【００３０】
ここで、転写残トナーが負極性の電圧を印加された導電性ブレード２２をすり抜けていくことにより転写残トナーの帯電極性が変化することについて詳しく説明する。
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、電気抵抗は１０６〜１０８［Ω・ｃｍ］、感光体１とカウンタ方向で当接し、当接圧は２０〜４０［ｇ／ｃｍ］で構成されている。この導電性ブレード２２は、上述のようにスティックスリップが発生するため、転写残トナーの一部はすり抜けていく。転写残トナーが感光体１と導電性ブレード２２との間にはさまれる際、転写残トナーは感光体１と導電性ブレードとの圧力で摩擦帯電され帯電極性がトナーの正規帯電極性（負極性）側にシフトさせる。また、導電性ブレード２２には負極性の電圧が印加されているため、転写残トナーに電流が流れ込み転写残トナーを負極性に帯電させる。また、導電性ブレード２２の印加電圧の設定によっては、感光体１と導電性ブレード２２で形成された楔部の入口と出口の微小ギャップ部でマイクロ放電が生じ、このマイクロ放電によりよりトナーは印加電圧と同極性の負極性に帯電する。すなわち、導電性ブレード２２には負極性の電圧を印加することで、転写残トナーを負極性に帯電させ、負極性側に帯電した転写残トナーの一部が導電性ブレード２２をすり抜けて通過する。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。負極性側にシフトして導電性ブレード２２を通過した転写残トナーは、正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシ２３により静電的に除去されやすくなる。
【００３１】
本実施形態に適用した導電性ブレード２２の具体的な構成を下記に示す。導電性ブレード２２は板金上に接着された板状に構成した。
・形状  ：  厚みが２［ｍｍ］、自由長：７［ｍｍ］
・硬度  ：  ＪＩＳ−Ａ硬度計で６０〜８０、反発弾性３０％
・電気抵抗  ：１×１０６［Ω・ｃｍ］（三菱化学製 ハイレスタによる測定）
・感光体への当接条件  ：カウンタ方向
当接角度  ：２０［°］
当接圧    ：２０［ｇ／ｃｍ］
喰い込み量：０．７［ｍｍ］
この導電性ブレード２２は、感光体１への当接圧が低く、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、転写残トナーを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。
【００３２】
次に、感光体１上から静電気力でトナーを除去するクリーニングブラシ２３について説明する。導電性ブレード２２を通過した転写残トナーは、正極性の電圧が印加されたクリーニングブラシ２３の位置に達するが、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維は導電性材料であるため、感光体１とクリーニングブラシ２３との間でクリーニングブラシ２３より転写残トナーへ電荷注入が発生する可能性がある。正極性に反転した転写残トナーに対してはクリーニングブラシ２３による良好な静電クリーニングがおこなわれなくなってしまう。このような、クリーニング残トナーを少なくする為には、クリーニングブラシ２３位置での転写残トナーへの電荷注入をできるだけ少なくすることが望まれる。
【００３３】
そこで、本実施形態のプリンタでは、クリーニングブラシ２３からの電荷注入を少なくするようにする。電荷注入はブラシ繊維内の導電性材料３２を通じてトナーに電流が流れ込むことで起きると考えられている。そこで、ブラシ繊維の構造による電荷注入の低減について説明する。図８、９は、一般的に使用されているクリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の断面図である。図８、９に示すブラシ繊維は、導電性材料３２がブラシ繊維３１の表層の絶縁性材料３３中に分散されている。このようなものでは、クリーニングブラシ２３が転写残トナーをクリーニングする際、導電性材料３２とトナーとの接触確立が増えトナーに電流が流れ込み易くなるので、電荷注入が起こりやすい。
【００３４】
一方、図１０、１１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のブラシ繊維３１の断面図であり、図１０は一つ目の実施例の断面図であり、図１１は、二つ目の実施例の断面図である。また、図１２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。図１０、１１、１２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。
【００３５】
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。
【００３６】
さらに、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１２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。
一方、図１３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１３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１３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１２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。
【００３７】
また、回収ローラ２４は導電性であるため、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間で、回収ローラ２４からクリーニングブラシ２３に移動した転写残トナーへ電荷注入が発生する可能性がある。正極性に反転した転写残トナーは、回収ローラ２４へは移動せずブラシローラ２３上に残ったままになる。ブラシローラ２３上に残ったトナーは回転で再び感光体１と出会い、感光体１へ再度付着してクリーニング残トナーとなる。このため、回収ローラ２４からの電荷注入を少なくするために、上記ブラシローラ２３と同様に、回収ローラ２４に絶縁性表層を設けている。
【００３８】
次に電荷注入が発生する部位について、図１４を用いて詳しく説明する。トナーへの電荷注入は、図１４中の感光体１とクリーニングブラシ２３との間である領域Ｅ及びクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間である領域Ｆで発生する。領域Ｅでは、トナーがブラシ繊維３１の導電性材料３２と接触した瞬間に電荷注入が起き、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。領域Ｆでも同様に電荷注入が起き、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る。このため、クリーニングブラシ２３を上述のような芯鞘構造の斜毛ブラシにすれば、図１３に示すように繊維の導電性材料３２とトナーは接触し難くなり、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間での電荷注入が低減できる。
【００３９】
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１５は、図１４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。そして、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。このとき、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が判断できる。
【００４０】
図１６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間で発生することを計測する為、図１５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１６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１６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。また、図１７は、図１６の構成のクリーニングブラシ２３のブラシ繊維を斜毛とした場合の概略構成図である。
【００４１】
図１８は、図１５、図１６及び図１７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１８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は、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。
【００４２】
図１８に示すように、図１５の構成より図１６の構成のほうが、また図１６の構成よりも図１７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１６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１８からわか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ことがわかる。また、図１７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芯鞘構造の斜毛ブラシを使用すればほとんど電荷注入が発生していないことがわかる。
【００４３】
本実施形態に適用したクリーニングブラシ２３の具体的な構成を以下に示す。
・クリーニングブラシ材質    ：導電性ポリエステル、毛足長さ：５［ｍｍ］
・クリーニングブラシ直径    ：１２［ｍｍ］
・クリーニングブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・クリーニングブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
・感光体への食いこみ量      ：１［ｍｍ］
・クリーニングブラシ印加電圧：＋３５０［Ｖ］
【００４４】
また、本実施形態の回収ローラ２４の具体的な構成を以下に示す。
・回収ローラ材質    ：芯金  ＳＵＳ
表面絶縁層  アクリルコート  １０［μｍ］
・回収ローラ直径    ：１０［ｍｍ］
・回収ローラ印加電圧：＋６５０Ｖ
【００４５】
また、本実施形態の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
【００４６】
ブラシ繊維３１の倒れ量は感光体１や回収ローラ２４の径で異なるため、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ことでブラシ繊維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に対してカウンタ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。
【００４７】
球形トナーを用いた場合は、粉砕トナーを用いた場合に比べて導電性ブレード２２による感光体１上からのトナー除去は少なくなるが、トナーすり抜けが多くても上記で説明したように導電性ブレード２２でトナー帯電量を片側に揃えてクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するので良好なクリーニング性能が得られる。
【００４８】
次に、回収ローラ２４について詳しく説明する。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ので、感光体１とは異なり光導電性にとらわれずに材料は任意に選択できる。また、上述のようにトナーへの電荷注入を防止するため、回収ローラ２４に絶縁性表層２４ｃを設けるため、回収ローラ２４は導電性の芯金２４ａに摩擦係数の低い絶縁性チューブを巻いたり、絶縁コーティングを施したりしている。絶縁表面材料の具体例としては、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。
【００４９】
そして、回収ローラ２４は芯金２４ａを介して回収電源２８より電荷を供給する。これは、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４表面との間の電界が安定するので、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナーの移動を確実に行うことができる。なお、回収ローラ２４の芯金２４ａがフロートだと、回収ローラ２４の芯金の電位が不定となるため、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４表面間の電界が不安定になる。
【００５０】
また、図４５（ａ）の回収ローラの概略構成図に示すように、芯金２４ａと表面絶縁層２４ｃとの間に中抵抗層２４ｂを設けても良い。これは、芯金２４ａと表面絶縁層２４ｃのみだと、回収電源２８から芯金２４ａを介して回収ローラ２４の表面に供給される電荷にムラが生じてしまい、問題となる場合がある。そこで、中抵抗層２４ｂを設けることにより、回収電源２８から芯金２４ａを介して回収ローラ２４表面に均一な電荷を供給可能にする。
【００５１】
以下、図４５（ｂ）の中抵抗層２４ｂを設けた回収ローラ２４の等価回路と、図４６の中抵抗層のない回収ローラ２４の等価回路に基づき理由を説明する。図４５（ｂ）に示すように、中抵抗層２４ｂを設けた回収ローラ２４の等価回路は、中抵抗層２４ｂが抵抗成分Ｒ、表面絶縁層２４ｃがコンデンサ成分Ｃの、ＣＲ直列回路となる。回収ローラ２４表面はコンデンサ記号の下側の横棒に相当し、回収電源２８から芯金２４ａと中抵抗層２４ｂが抵抗成分Ｒを介して、この位置に電荷が溜まる。一方、図４６では、中抵抗層２４ｂによる抵抗成分Ｒが無いため、コンデンサＣへ瞬時に充電されてしまい、部分的に過充電がおこり回収ローラ表面の電荷に分布ムラが生じてしまうと考えられる。実際には、図４６に示すように、全く抵抗成分が無いということではないが、図４５（ｂ）に比べて非常に小さいためムラが発生しやすい。
【００５２】
中抵抗層２４ｂを設けた回収ローラ２４の具体的な構成を以下に示す。
・回収ローラ材質    ：芯金  ＳＵＳ
中抵抗層  カーボン分散ＰＶＤＦ  １００［μｍ］
表面絶縁層  アクリルコート  １０［μｍ］
【００５３】
さらに、本実施形態のクリーニング装置２０では、回収ローラ２４の絶縁性表面に電荷を供給する電荷供給手段４０を設ける。電荷供給手段４０は、電荷供給部材としてのコロナチャージャ、帯電ローラ、帯電ブラシローラ、帯電ブレード、軟Ｘ線照射装置等と、これらに電圧を印加する電源４９とからなる。電荷供給部材は、回収ローラの回転方向に関して回収ローラ用ブレード２７の下流側で回収ローラ２４の表面に接触または近接するよう設けた。配置する位置としは、回収ローラ用ブレード２７の上流もしくは下流側いずれも可能であるが、回収ローラ２４上のトナーが少ない回収ローラ用ブレード２７の下流側が好ましい。また、電源４９から供給される電圧は、ＤＣ、ＡＣ、ＤＣ＋ＡＣの何れか適切なものを選んで用いる。以下、それぞれについて説明する。
【００５４】
図１９は、電荷供給部材としてコロナチャージャを用いた電荷供給手段の概略構成図である。コロナチャージャ４１は回収ローラ２４の表面に近接して設ける。コロナチャージャ４１は、コロトロン方式でもスコロトロン方式でもよく、放電ワイヤはのこ歯形状などコロナ放電が生じやすい形状ならばよい。具体的には、コロナチャージャ４１は、グリッド電圧を＋７００［Ｖ］としたスコロトロン方式であり、電源４９よりＤＣ＋４．０［ＫＶ］を印加する。また、電源４９よりＡＣ電圧を重畳したもの、例えば、ＤＣ＋６５０［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ７．５［ＫＶ］、周波数２００［Ｈｚ］を重畳したものを印加してもよい。なお、印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。
【００５５】
図２０、２１は、電荷供給部材として帯電ローラを用いた電荷供給手段の概略構成図である。帯電ローラ４２または４３を回収ローラ２４の表面に接触または近接して設ける。図２０では、帯電ローラ４２には電源４９よりＤＣ＋１３００［Ｖ］を印加する。また、図２１では、帯電ローラ４３には電源４９より、ＤＣ＋６６０［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ２．５［ＫＶ］、周波数６００［Ｈｚ］を重畳したものを印加する。印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。さらに帯電ローラ４２、４３の抵抗を低くすることや帯電ローラ４２、４３表面の改質を行うことで、電荷注入により回収ローラ２４の表面に電荷を供給しても良い。 
【００５６】
図２２は、荷供給部材として帯電ブラシローラを用いた電荷供給手段の概略構成図である。帯電ブラシローラ４４は、ナイロンにカーボン全分散の繊維を用い、回収ローラ２４の表面に接触するよう設ける。帯電ブラシローラ４４には電源４９より、ＤＣ＋１９５０［Ｖ］を印加する。また、電源４９よりＡＣ電圧を重畳したもの、例えば、ＤＣ＋６６０［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ２．５［ＫＶ］、周波数６００［Ｈｚ］を重畳したものを印加してもよい。印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。さらに帯電ブラシローラ４４の抵抗を低くすることで電荷注入により回収ローラ２４の表面に電荷を供給しても良い。
【００５７】
図２３は、荷供給部材としてトレーリング方向の帯電ブレードを用いた電荷供給手段の概略構成図である。また、図２４は、電荷供給部材としてカウンタ方向の帯電ブレードを用いたものの概略構成図である。いずれの場合も、帯電ブレード４５、４６は、ポリウレタンにカーボン分散したものを用い、回収ローラ２４の表面にそれぞれトレーリング方向、カウウンタ方向で当接するよう設ける。帯電ブレード４５、４６には電源４９より、ＤＣ＋１９５０［Ｖ］を印加する。また、電源４９よりＡＣ電圧を重畳したもの、例えば、ＤＣ＋６６０［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ２．５［ＫＶ］、周波数６００［Ｈｚ］を重畳したものを印加してもよい。印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。さらに帯電ブレード４５、４６の抵抗を低くすることや帯電ブレード４５、４６表面の改質を行うことで、電荷注入により回収ローラ２４の表面に電荷を供給しても良い。
【００５８】
図２５は、電荷供給部材として軟Ｘ線照射装置を用いた電荷供給手段の概略構成図である。軟Ｘ線照射装置４７は、例えば特開２０００−２６７３９９号公報に開示されている。電源４９からの印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。
【００５９】
さらに、回収ローラ２４上のトナーを除去する回収ローラ用クリーニングブレード２７を導電性にし、回収ローラ２４表面に電荷を供給可能にしても良い。図２６は、電荷供給部材として回収ローラ用クリーニングブレード２７を用いた電荷供給手段の概略構成図である。回収ローラ用ブレード２７は、ポリウレタンゴムにカーボン分散して導電性としたものを回収ローラ２４に当接させる。そして、電源４９より、ＤＣ＋１９５０［Ｖ］を印加する。また、電源４９よりＡＣ電圧を重畳したもの、例えば、ＤＣ＋６６０［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ２．５［ＫＶ］、周波数６００［Ｈｚ］を重畳したものを印加してもよい。印加電圧の条件は、回収ローラ２４の線速や温度・湿度条件により適当な値に変更する。さらに回収ローラ用ブレード２７の抵抗を低くすることや表面の改質を行うことで、電荷注入により回収ローラ２４の表面に電荷を供給しても良い。
【００６０】
また、図２７に示すように、図２６の回収ローラ２４の芯金に電圧を印加せず接地（グランド）してもよい。このとき、導電性の回収ローラ用ブレード２７は、電源４９より、ＤＣ＋１４００［Ｖ］を印加する。また、電源４９よりＡＣ電圧を重畳したもの、例えば、ＤＣ＋７００［Ｖ］に、ＡＣ  Ｖｐ−ｐ１．２［ＫＶ］、周波数６００［Ｈｚ］を重畳したものを印加してもよい。
【００６１】
次に、電荷供給手段４０を設けたことによる効果について説明する。
図２８は、静電クリーニングにおけるトナーの移動に関するモデル図である。感光体１の表面電位をＶｏｐｃ、ブラシローラ２３のブラシ繊維先端表面電位をＶｂ、回収ローラ２４表面電位をＶｒとすると、負極性に帯電したトナーは、ＶｏｐｃとＶｂとの電位差で形成される電界Ｖ１により、感光体１上からブラシローラ２３上へ移動する。さらに、ＶｂとＶｒとの電位差で形成される電界Ｖ２によりブラシローラ２３上から回収ローラ２４上に移動する。しかしながら、従来の電荷供給手段４０がないクリーニング装置では、回収ローラ２４上のトナーを回収ローラ用ブレード２７で掻き落とす際、回収ローラ２４上の電位が不安定になり、ブラシローラ２３から回収ローラ２４へトナーが移動するための十分な電界Ｖ２が得られない。図２９に、回収ローラ２４の表面電位Ｖｒが低下した時のトナー移動に関するモデル図を示す。これは、回収ローラ２４の表面電位Ｖｒが低下は、表層が絶縁性の回収ローラ２４上のトナーを回収ローラ用クリーニングブレード２７で掻き落とす際、絶縁性の表層とトナーとの間で比較的強い剥離放電が生じ、回収ローラ２４の表層上にカウンターチャージが蓄積されるためと考えられる。この結果、ブラシローラ２３と回収ローラ２４間の電界が弱まり、ブラシローラ２３から回収ローラ２４へトナーが移動するための十分な電界Ｖ２が得られず、トナーの移動効率が低下する。
【００６２】
このモデルを検証するために、図３０に示す電荷供給手段のない実験装置にて、ブラシローラ２３のブラシ繊維先端表面電位Ｖｂと回収ローラ２４の表面電位Ｖｒがどのような変化をとるか測定した。なお、図３０で、表面電位は表面電位計（Ｔｒｅｋ社製 ３４４）で測定し、レコーダ（キーエンス社製 ＮＲ−２０００）で記録した。図３１は、電荷供給手段のない場合の、ブラシローラ２３の繊維先端表面電位Ｖｂと回収ローラ２４の表面電位Ｖｒとの測定結果を示すグラフである。図３１で示すように、回収ローラ２４の表面電位Ｖｒは時間とともに低下しており、ブラシローラ２３と回収ローラ２４の間のポテンシャル差が小さくなっていることが分かる。この結果、図２９のモデル図に示したように、ブラシローラ２３から回収ローラ２４へトナーが移動するための十分な電界Ｖ２が得られなくなる。なお、このときのクリーニング性能は劣化した状態である。
【００６３】
一方、図３２は電荷供給手段４０を設けた実験装置であり、この実験装置を用い、ブラシローラ２３のブラシ繊維先端表面電位Ｖｂと回収ローラ２４の表面電位Ｖｒがどのような変化をとるか測定した。図３３は、電荷供給手段４０を設けた場合の、ブラシローラ２３の繊維先端表面電位Ｖｂと回収ローラ２４の表面電位Ｖｒとの測定結果を示すグラフである。図３３で示すように、ブラシローラ２３の繊維先端表面電位Ｖｂと回収ローラ２４の表面電位Ｖｒとはどちらも、時間の変化に対し一定の値になっており、ブラシローラ２３と回収ローラ２４の間のポテンシャル差はＶ２に維持されていることがわかる。この結果、図２８の静電クリーニングのモデルが成立している。なお、このときのクリーニング性能は良好であった。
【００６４】
以上のことから、表面が絶縁性の回収ローラ２４を用いた場合は、回収ローラ２４の表面に電圧を供給する電荷供給手段４０を設ける必要があることがわかる。
【００６５】
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。
【００６６】
まず、ａ−Ｓｉ系感光体の層構成について説明する。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３５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。
【００６７】
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。
【００６８】
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、所謂、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
ａ−Ｓｉ系感光体５００は、表面硬度が高く、半導体レーザー（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。なお、ａ−Ｓｉ系感光体５００は、通常正帯電で用いられるが、不純物元素のドーピング等により負帯電に用いることもできるため、極性にこだわる必要は特にない。
【００７４】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体を用いてもよい。ここでは、最表面に保護層を設け、この保護層にフィラーを添加したものを用いて説明する。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。
【００７５】
また、本実施形態で用いる感光体１としては、充填材で補強された表面層を有する有機感光体、または、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体を用いてもよい。これにより、耐磨耗性を上げることができる。
【００７６】
ここでは、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体について説明する。
保護層のバインダー構成として、架橋構造からなるものが有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダー樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。  電気的な安定性、耐刷性、寿命の観点から、上記反応性モノマーとして、全部もしくは一部に電荷輸送能を有するモノマーを使用することは非常に有効な手段である。このようなモノマーを使用することにより、網目構造中に電荷輸送部位が形成され、保護層としての機能を十分に発現することが可能となる。
【００７７】
電荷輸送能を有する反応性モノマーとしては、同一分子中に電荷輸送性成分と加水分解性の置換基を有する珪素原子とを少なくとも１つずつ以上含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とヒドロキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とカルボキシル基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とエポキシ基とを含有する化合物、同一分子中に電荷輸送性成分とイソシアネート基とを含有する化合物等が挙げられる。これら反応性基を有する電荷輸送性材料は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。さらに好ましくは、電荷輸送能を有するモノマーとして、電気的・化学的安定性が高いこと、キャリアの移動度が速いこと等から、トリアリールアミン構造を有する反応性モノマーが有効に使用される。これ以外に塗工時の粘度調整、架橋型電荷輸送層の応力緩和、低表面エネルギー化や摩擦係数低減などの機能付与の目的で１官能及び２官能の重合性モノマー及び重合性オリゴマーを併用することができる。
【００７８】
これらの重合性モノマー、オリゴマーとしては、公知のものが利用できる。また、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギーのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギーのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。この場合の重合開始剤とは、主には波長４００ｎｍ以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。
【００７９】
このように形成した網目構造を有する電荷輸送層は、耐摩耗性が高い反面、架橋反応時に体積収縮が大きく、あまり厚膜化するとクラックなどを生じる場合がある。このような場合には、保護層を積層構造として、下層（感光層側）には低分子分散ポリマーの保護層を使用し、上層（表面側）に架橋構造を有する保護層を形成しても良い。
【００８０】
以下、その具体例を示す。
＜電子写真感光体Ａ＞
メチルトリメトキシシラン１８２部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン４０部、２−プロパノール２２５部、２％酢酸１０６部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート１部を混合し、保護層用の塗布液を調製した。この塗布液を電荷輸送層の上に塗布・乾燥し、１１０℃、１時間の加熱硬化を行い、膜厚５μｍの保護層を形成した。
【００８１】
＜電子写真感光体Ｂ＞
正孔輸送性化合物(化学式１)を３０部、アクリルモノマー（化学式２）及び光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製した。この塗料をスプレーコーティング法により電荷輸送層上に塗布し、メタルハライドランプを用いて５００［ｍＷ／ｃｍ２］の光強度で３０秒間硬化させることによって、膜厚５μｍの表面保護層を形成した。 
【化１】
2008276106.tif 000003
【化２】
2008276106.tif 000004
【００８２】
次に、本実施形態のプリンタ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。
【００８３】
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。
【００８４】
また、上述したプリンタでは、感光体１を帯電させる帯電装置としての帯電ローラ３を、感光体１に所定の距離をもって非接触で配置しているが、図３７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３８に示すようなコロナチャージャ３ａで帯電させるようにしても良い。また、帯電装置として、図３９のようなファーブラシ３ｃや、図４０に示すような磁気ブラシ３ｂを用いることもできる。
【００８５】
また、図４１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４１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。
【００８６】
次に、本発明のクリーニング装置２０をカラープリンタに適用した例について、図４２、図４３、図４４を用いて説明する。
【００８７】
図４２は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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。
【００８８】
図４２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６９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（不図示）で除去される。
【００８９】
図４２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装置として、上記クリーニング装置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。
【００９０】
図４３は、本発明のクリーニング装置２０を、所謂、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、帯電ローラ３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像装置６（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。
【００９１】
図４３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。
【００９２】
図４３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装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）として、上記クリーニング装置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、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。
【００９３】
また、図４４は、本発明のクリーニング装置２０を、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た例を示す図である。図４４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。
【００９４】
以上、本実施形態のプリンタでは、電荷供給手段４０により回収部材としての回収ローラ２４表面に電荷を供給して回収ローラ２４の表面電位Ｖｒを安定化する。これにより、回収ローラ表面電位Ｖｒとクリーニング部材としてのブラシローラ２３の表面電位Ｖｂとの電位差で形成されるブラシローラ２３上から回収ローラ２４上へトナーを移動させる電界Ｖ２を安定化する。よって、ブラシローラ２３上のトナーは回収ローラ２４へ良好に移動しつづけるので、ブラシローラ２３は良好なクリーニング性能を維持することができる。
また、電荷供給手段４０は、帯電ローラ４２、４３、帯電ブラシローラ４４、帯電ブレード４５、４６等の回収ローラ２４の表面に接触する電荷供給部材と、これらの電荷供給部材に電圧を印加する電圧印加手段としての電源４９からなる。このような接触型の電荷供給部材により、回収ローラ２４表面に電荷を供給して所望の表面電位Ｖｒにすることができる。
また、これらの電荷供給部材を回収ローラ２４の長手方向の全幅で接触させることにより、回収ローラ２４の全幅で良好にブラシローラ２３から回収ローラ２４へトナーを移動させることができる。
また、電源４９が電荷供給部材に印加する印加電圧は、電荷供給部材と回収ローラ２４との接触点近傍のエアギャップで放電を生じさせる電圧より高いものとする。これにより、電荷供給部材の放電で回収ローラ２４表面に電荷を供給して所望の表面電位Ｖｒにすることができる。
また、電荷供給手段４０を、回収ローラ２４の回転方向に関して除去部材としての回収ローラ用ブレード２７の下流側に設けた。これにより、回収ローラ２４上のトナーが少ない位置で回収ローラ２４表面に電荷を供給することが可能になる。
また、回収ローラ２４は導電性の芯金２４ａと絶縁性表層２４ｃとからなるものとすることで、回収ローラ２４からトナーへの電荷注入を防止し、ブラシローラ２３上のトナーを回収ローラ２４上に良好に回収することができきる。
また、回収ローラ２４の芯金２４ａと絶縁性表層２４ｃとの間に中抵抗層２３ｂを設けることにより、回収電源２８から芯金２４ａを介して回収ローラ２４表面に均一な電荷を供給可能にする。
また、回収ローラ２４は芯金２４ａを介して回収電源２８より電荷を供給することにより、リーニングブラシ２３と回収ローラ２４表面との間の電界が安定化し、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナーの移動を確実に行うことができる。
また、使用するトナーの形状係数ＳＦ１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】
【００９５】
【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量分布と、転写後に感光体上に残留した転写残トナーの帯電量分布を示すグラフ。
【図３】各環境における転写前の感光体上のトナーの帯電量分布を示す図。
【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量分布と、転写後の感光体上のトナーの帯電量分布を示す図。
【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量分布と、転写後の感光体上のトナーの帯電量分布とを示す図。
【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量分布と、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量分布を示すグラフ。
【図８】従来のブラシ繊維の断面図。
【図９】従来のブラシ繊維の断面図。
【図１０】ブラシ繊維の断面図。
【図１１】ブラシ繊維の断面図。
【図１２】クリーニングブラシのブラシ繊維が斜毛である場合の縦断面図。
【図１３】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１４】クリーニングブラシで電荷注入が発生する部位の説明図。
【図１５】図１４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１６】図１５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１７】図１６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１８】図１５、図１６及び図１７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１９】電荷供給部材としてコロナチャージャを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２０】電荷供給部材としてＤＣ帯電ローラを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２１】電荷供給部材としてＡＣ帯電ローラを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２２】電荷供給部材として帯電ブラシローラを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２３】電荷供給部材としてトレーリング方向の帯電ブレードを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２４】電荷供給部材としてカウンタ方向の帯電ブレードを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２５】電荷供給部材として軟Ｘ線照射装置を用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２６】電荷供給部材として回収ローラ用クリーニングブレードを用いた電荷供給手段の概略構成図。
【図２７】図２６で回収ローラ用クリーニングブレードを接地したものの概略構成図。
【図２８】静電クリーニングにおけるトナーの移動に関するモデル図。
【図２９】回収ローラの表面電位Ｖｒが低下した時のトナー移動に関するモデル図。
【図３０】電荷供給手段のない場合のブラシローラ表面電位Ｖｂと回収ローラ表面電位Ｖｒの測定実験装置の説明図。
【図３１】電荷供給手段のない場合のブラシローラ表面電位Ｖｂと回収ローラ表面電位Ｖｒとの測定結果を示すグラフ。
【図３２】電荷供給手段を設けた場合のブラシローラ表面電位Ｖｂと回収ローラ表面電位Ｖｒの測定実験装置の説明図。
【図３３】電荷供給手段を設けた場合のブラシローラ表面電位Ｖｂと回収ローラ表面電位Ｖｒとの測定結果を示すグラフ。
【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】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３８】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３９】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図４０】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図４１】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図４２】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図４３】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図４４】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。
【図４５】（ａ）は中抵抗層を有する回収ローラの概略構成図であり、（ｂ）はその等価回路の説明図。
【図４６】中抵抗層がない回収ローラの等価回路の説明図。
【符号の説明】
【００９６】
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
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
２４ａ  芯金（導体）
２４ｂ  中抵抗層
２４ｃ  表面絶縁層
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
４０    電荷供給手段
４１    コロナチャージャ
４２，４３  帯電ローラ
４４    帯電ブラシローラ
４５，４６  帯電ブレード
４７    Ｘ線照射装置
４９    電荷供給手段の電源
６９    中間転写ベルト
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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