(57)【要約】【課題】  異なる極性の電圧が印加された導電性ブラシを用いて被清掃体上からトナーを除去するクリーニング装置で、被清掃体上に付着したトナーの量が増加しても良好なクリーニング性能を維持することができるクリーニング装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】  クリーニング装置２０は、複数の導電性ブラシを自己の回転方向に並列に配置して固定支持する回転可能なブラシ支持体３２を備え、複数の導電性ブラシのうち第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９とが被清掃体である感光体１と接触した状態でブラシ支持体３２が回転を停止するものであり、第１板状ブラシ３１に＋電圧を印加する第１ブラシ電源３１ａと第２板状ブラシ２９に−電圧を印加する第２ブラシ電源２９ａとを備え、第１板状ブラシ３１が接触する感光体１の表面移動方向上流側の表面と対向するクリーニングブレード２２を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する被清掃体上に付着したトナーを異なる極性の電圧を印加した導電性ブラシにより除去するクリーニング装置において、
電気的に絶縁された複数の導電性ブラシと、該複数の導電性ブラシを自己の回転方向に並列に配置して固定支持する回転可能なブラシ支持体と、該複数の導電性ブラシのうち少なくとも２つの導電性ブラシに互いに異なる極性の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
該被清掃体上にトナーが付着された領域が該クリーニング装置との対向部を通過するときに、所定の極性の電圧を印加された第１の導電性ブラシと接触した後に、これとは異なる極性の電圧を印加された第２の導電性ブラシと接触するように該ブラシ支持体の回転を停止する構成で、
該第１の導電性ブラシが接触する該被清掃体の表面移動方向上流側の表面と対向するクリーニングブレードを備える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、
上記ブラシ支持体は、上記被清掃体上にトナーが付着した領域が該クリーニング装置との対向部を通過している間は静止固定し、紙間または一定時間毎に回転して、
次にトナーが付着した領域が該クリーニング装置との対向部を通過するときには、上記第１の導電性ブラシの位置と上記第２の導電性ブラシの位置とで回転前に該被清掃体と接触していたものとは異なる上記導電性ブラシがそれぞれ該被清掃体に接触した状態で該ブラシ支持体が固定静止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１または２のクリーニング装置において、
上記被清掃体に接触していない状態の上記導電性ブラシからトナーを除去するブラシ清掃手段を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
請求項３のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃手段は、電圧が印加され、上記被清掃体に接触していない状態の上記導電性ブラシに接触するブラシ清掃部材を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
請求項４のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃部材に接触した状態の上記導電性ブラシには、該導電性ブラシが上記被清掃体に接触していた状態で印加されていた電圧とは異なる大きさの電圧が印加されることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項６】
請求項４のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃部材に接触した状態の上記導電性ブラシは接地されていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
請求項４、５または６のクリーニング装置において、
上記第１の導電性ブラシと上記第２の導電性ブラシとが共通の上記ブラシ清掃部材によってトナーを除去されることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項８】
請求項７のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃部材に電圧を印加する清掃部材電源は印加する電圧の極性を切り替える電圧極性切り替え手段を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項９】
請求項８のクリーニング装置において、
上記電圧極性切り替え手段は、上記第１の導電性ブラシが上記被清掃体と接触した状態で印加された電圧と同極性の電圧を最後に印加するように上記ブラシ清掃部材に印加する電圧の極性を切り替えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１０】
請求項４、５または６のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃手段は上記ブラシ清掃部材を複数備え、上記第１の導電性ブラシと上記第２の導電性ブラシとに対してそれぞれ異なる該ブラシ清掃部材が接触することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１１】
請求項１０のクリーニング装置において、
上記ブラシ清掃部材は、接触する上記導電性ブラシが上記被清掃体に接触した状態で印加された電圧と同極性の電圧が印加されることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１２】
潜像担持体と、
該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、
該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の静電潜像をトナーにより現像しトナー増加する現像手段と、
該潜像担持体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、
転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該潜像担持体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１２の画像形成装置において、
上記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、
上記潜像担持体１つに対して該複数の現像装置が対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１２の画像形成装置において、
上記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、
該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、
該潜像担持体１つの対して該複数の現像装置のうち一つが対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、
二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該中間転写体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
該記録媒体を該転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、
該記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、
上記トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置において、
上記像担持体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８の画像形成装置において、
上記像担持体として、フィラーを分散させた材料からなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９の画像形成装置において、
上記像担持体として、架橋型電荷輸送材料を使用したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０の画像形成装置において、
上記像担持体として、充填剤で補強された表面層を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
像担持体と少なくともクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【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に用いられるクリーニング装置、並びにこれを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被清掃体としてトナー像転写後の感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段としては、ゴム製のブレードを感光体に当接させてトナーを除去するブレードクリーニング方式のものが知られている。ブレードクリーニング方式では、ブレードと感光体表面との密着の精度が低いとトナーがすり抜けてしまいクリーニング性が低下しやすい。これを防止するために、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けることがおこなわれている。しかしながら、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けると、ブレードのめくれが発生し、スジ状あるいは帯状のクリーニング不良を引き起こしてしまい、安定したクリーニング性能を保ちつづけることが困難であった。また、長期的には、感光体の表面膜削れを増進させ、感光体寿命を短くさせてしまう。
【０００３】
また、近年、高画質化の要望が高まり、トナーを小粒径化する傾向にある。さらに、トナー製造コスト低減及び転写率向上の要望から、粉砕（異型）トナーから重合法による球形トナーを採用する画像形成装置が製品化されている。このような小粒径、球形トナーを用いると、ブレードクリーニング方式ではクリーニング性が粉砕トナーに比べて劣ることが知られている。
【０００４】
これに対し、小粒径トナーや球形トナーのクリーニング時にも確実なクリーニング性を備え、かつ、感光体の表面膜削れを軽減するために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。静電ブラシクリーニング方式は、感光体表面に接触摺擦するように導電性ブラシローラを配し、さらに導電性ブラシローラに接触して回収ローラを配し、回収ローラからゴムブレードなどの手段でトナーを除去する。この際、導電性ブラシローラあるいは導電性ブラシローラと回収ローラとの両方に電圧を印加し、摺擦力に加え静電気力で感光体からトナーを除去するものである。このため、小粒径トナーや球形トナーに対してもクリーニング性能が得られる。
【０００５】
一般的に画像形成装置では、転写工程では現像後のトナー極性と逆極性の電圧を印加して感光体上のトナーを転写するため、転写後に感光体上に残ったトナーは現像後のトナー極性のままのトナー、逆極性に帯電したトナー、あるいは無帯電トナーの混合物となっている。この両極性及び無帯電トナーの混合物を静電ブラシクリーニングする手段として、特許文献１では、正極性、負極性の電圧をそれぞれ印加した２本の導電性ブラシローラを並べ各極性トナーごとにクリーニングする方法を提案している。
【０００６】
しかしながら、感光体に対向して２本の導電性ブラシローラを配置し、さらには、それぞれのブラシに付着したトナーの回収装置を配置することは画像形成装置の小型化という課題を達成し難い。そこで、特許文献２では、サイズを増加させずに各極性トナーをそれぞれクリーニングする静電ブラシクリーナを提案している。この静電ブラシクリーナは、第１の極性を有する第１の領域と第２の極性を有する第２の領域とに分けられた導電性コアとこれに取り付けられた複数の導電性繊維とを含んだブラシローラを備えている。この導電性コアの第１の領域と第２の領域に正極性、負極性の電圧をそれぞれ印加して各領域に取り付けられた導電性繊維を正極性、負極性それぞれを有する領域に分割する。そして、正極性、負極性それぞれの領域に分割されたブラシローラを回転させて、それぞれを感光体表面に接触させて、感光体表面から各極性トナーごとにクリーニングしている。このような静電ブラシクリーナは、感光体に対向して１本のブラシローラを配置するのみでよいので、小型化という点でメリットがある。
【０００７】
【特許文献１】特許第３０５５８０１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５７３７４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、特許文献２の静電ブラシクリーナでは、正極性、負極性それぞれを有する領域に分割されたブラシローラを回転させながら感光体表面に接触させて、感光体からトナーを除去している。このため、特許文献２の構成では、感光体上の同じ箇所を、正極性、負極性それぞれを有する領域に分割されたブラシローラで摺擦するには、感光体を遅い速度で移動させる、あるいは、ブラシを速い速度で回転させなければならない。感光体を遅い速度で移動する場合は、画像形成の生産性が劣る。一方、ブラシを速い速度で回転させると、次のような問題が生じる。すなわち、ブラシからのトナー飛散によるトナークラウドの発生で感光体に再付着して感光体が汚染される。また、感光体表面に接触するブラシの極性が短時間で切り替わるため、各極性のブラシが感光体を摺擦し続ける時間が短く、クリーニング効率が低下する。
【０００９】
本出願人は、上記問題を解決するために、特願２００５−３３８３８７号（以下、「先願」という。）に記載のクリーニング装置を提案した。先願のクリーニング装置では、複数の導電性ブラシを自己の回転方向に並列に配置して固定支持する回転可能なブラシ支持体と、複数の導電性ブラシのうち少なくとも２つの導電性ブラシに互いに異なる極性の電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。そして、感光体上にトナー像が形成された領域がクリーニング装置との対向部を通過するときに、所定の極性の電圧を印加された第１の導電性ブラシとその領域とが接触した後に、これとは異なる極性の電圧を印加された第２の導電性ブラシとその領域とが接触するようにブラシ支持体の回転を停止している。
ブラシ支持体の回転を停止し、感光体上のトナー像が形成された領域を、所定の極性の電圧を印加された第１の導電性ブラシと接触させた後に、これとは異なる極性の電圧を印加された第２の導電性ブラシと接触させる。これにより、各極性トナーごとにクリーニングすることができる。また、ブラシ支持体を常時回転させるのではないので、ブラシの移動時間を短くでき、ブラシからのトナー飛散によるトナークラウドの発生を防止できる。さらに、像担持体上のトナー像が形成された領域がクリーニング装置との対向部を通過する際、ブラシ支持体は回転を停止して、第１の導電性ブラシと第２の導電性ブラシとを像担持体と対向するよう配置している。そのため、各極性のブラシが像担持体を摺擦し続ける時間を確保でき、クリーニング効率が向上する。これにより、良好なクリーニング性能を得ることができる。
【００１０】
先願に記載のクリーニング装置では、感光体に接触している間は導電性ブラシからトナーが除去されないため、その間はそのブラシの中にトナーを溜め込む状態である。通常の画像形成動作の間は、感光体上にトナー像として付着したトナーのほとんどは転写され、転写残トナーとしてクリーニング装置との対向部に到達するトナーの量は少ない。よって通常の画像形成動作の間は、導電性ブラシは所定時間の間または紙間までの間ブラシの中にトナーを取り込むことができる。しかしながら、紙詰まり発生時など、トナー像として感光体上に付着したトナーのほとんどがクリーニング装置との対向部に到達した場合、トナー像の画像面積率によっては全てのトナーをブラシの中に取り込むことができないことがある。ブラシに取り込まれなかったトナーはクリーニング装置との対向部を通過してクリーニング不良となる。
このような問題は、クリーニング装置による被清掃体が感光体の場合に限らず、中間転写体を含めた像担持体、記録体を搬送する記録体搬送部材など、トナーが付着し得る表面移動体であれば発生し得る問題である。
【００１１】
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、異なる極性の電圧が印加された導電性ブラシを用いて被清掃体上からトナーを除去するクリーニング装置で、被清掃体上に付着したトナーの量が増加しても良好なクリーニング性能を維持することができるクリーニング装置、並びにこれを備えた画像形成装置及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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する被清掃体上に付着したトナーを異なる極性の電圧を印加した導電性ブラシにより除去するクリーニング装置において、電気的に絶縁された複数の導電性ブラシと、該複数の導電性ブラシを自己の回転方向に並列に配置して固定支持する回転可能なブラシ支持体と、該複数の導電性ブラシのうち少なくとも２つの導電性ブラシに互いに異なる極性の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該被清掃体上にトナーが付着された領域が該クリーニング装置との対向部を通過するときに、所定の極性の電圧を印加された第１の導電性ブラシと接触した後に、これとは異なる極性の電圧を印加された第２の導電性ブラシと接触するように該ブラシ支持体の回転を停止する構成で、該第１の導電性ブラシが接触する該被清掃体の表面移動方向上流側の表面と対向するクリーニングブレードを備える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、上記ブラシ支持体は、上記被清掃体上にトナーが付着した領域が該クリーニング装置との対向部を通過している間は静止固定し、紙間または一定時間毎に回転して、次にトナーが付着した領域が該クリーニング装置との対向部を通過するときには、上記第１の導電性ブラシの位置と上記第２の導電性ブラシの位置とで回転前に該被清掃体と接触していたものとは異なる上記導電性ブラシがそれぞれ該被清掃体に接触した状態で該ブラシ支持体が固定静止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１または２のクリーニング装置において、上記被清掃体に接触していない状態の上記導電性ブラシからトナーを除去するブラシ清掃手段を備え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３のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃手段は、電圧が印加され、上記被清掃体に接触していない状態の上記導電性ブラシに接触するブラシ清掃部材を備え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４のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃部材に接触した状態の上記導電性ブラシには、該導電性ブラシが上記被清掃体に接触していた状態で印加されていた電圧とは異なる大きさの電圧が印加され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４のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃部材に接触した状態の上記導電性ブラシは接地されてい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４、５または６のクリーニング装置において、上記第１の導電性ブラシと上記第２の導電性ブラシとが共通の上記ブラシ清掃部材によってトナーを除去され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７のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃部材に電圧を印加する清掃部材電源は印加する電圧の極性を切り替える電圧極性切り替え手段を備え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８のクリーニング装置において、上記電圧極性切り替え手段は、上記第１の導電性ブラシが上記被清掃体と接触した状態で印加された電圧と同極性の電圧を最後に印加するように上記ブラシ清掃部材に印加する電圧の極性を切り替え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４、５または６のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃手段は上記ブラシ清掃部材を複数備え、上記第１の導電性ブラシと上記第２の導電性ブラシとに対してそれぞれ異なる該ブラシ清掃部材が接触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のクリーニング装置において、上記ブラシ清掃部材は、接触する上記導電性ブラシが上記被清掃体に接触した状態で印加された電圧と同極性の電圧が印加されることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像をトナーにより現像しトナー増加する現像手段と、該潜像担持体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該潜像担持体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いた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１２の画像形成装置において、上記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、上記潜像担持体１つに対して該複数の現像装置が対向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１２の画像形成装置において、上記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、該潜像担持体１つの対して該複数の現像装置のうち一つが対向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、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該中間転写体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体を該転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、該記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いた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１２、１３、１４、１５または１６の画像形成装置において、上記トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０のトナーを用いた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１２、１３、１４、１５、１６または１７の画像形成装置において、上記像担持体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１９の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８の画像形成装置において、上記像担持体として、フィラーを分散させた材料からなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８または１９の画像形成装置において、上記像担持体として、架橋型電荷輸送材料を使用したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２１の発明は、請求項１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０の画像形成装置において、上記像担持体として、充填剤で補強された表面層を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２２の発明は、像担持体と少なくともクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
上記請求項１乃至２２のクリーニング装置においては、被清掃体表面はクリーニングブレードとの対向部を通過した後に、所定の極性の電圧が印加された第１の導電性ブラシと接触する。その後、第１の導電性ブラシとは異なる極性の電圧が印加された第２の導電性ブラシと接触する。これにより、互いに極性の異なる電圧が印加された２つの導電性ブラシは、クリーニングブレードによるクリーニングをすり抜けたトナーをクリーニングする。すり抜けたトナーは導電性ブラシによってクリーニングがなされるため、クリーニングブレードはすり抜けを防止するような強い当接圧で被清掃体に押し付ける必要がない。また、被清掃体上に付着したトナーの量が増加した場合、導電性ブラシによるクリーニングの前にクリーニングブレードによって清掃がなされるため、増加分のトナーの多くをブレードによってクリーニングすることができる。これにより、被清掃体上に付着したトナーの量が増加しても、クリーニングブレードをすり抜け、導電性ブラシによって清掃すべきトナーの量の増加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至２２の発明によれば、被清掃体上に付着したトナーの量が増加しても、導電性ブラシによって清掃すべきトナーの量の増加を抑制することができるため、良好なクリーニング性能を維持することが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】
【００１５】
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。
【００１６】
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の周囲には帯電手段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手段としての現像装置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Ｐ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であ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。
【００１７】
帯電ローラ３は、感光体１表面に所定の距離で非接触で配置され、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の表面をマイナス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。
【００１８】
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。本実施形態で用いるトナーは球状トナーである。
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。
【００１９】
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第１板状ブラシ３１、第２板状ブラシ２９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、回収ローラ２４も所定の方向に回転駆動される。
【００２０】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体表面が、帯電装置の帯電ローラ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。
【００２１】
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穂で感光体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現像される。本実施形態では、Ｎ／Ｐ(ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
【００２２】
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レジストローラ１１、１２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Ｐに転写される。この転写時には、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Ｐ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Ｐ上に定着されて機外に排出される。
【００２３】
一方、転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置２０で転写後の残留トナーが除去され、さらに除電ランプ２で除電される。
【００２４】
次に、本発明の特徴部である被清掃体としての感光体１の表面をクリーニング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、電気的に絶縁された導電性の４つの板状ブラシと４つの板状ブラシを自己の回転方向に並列に配置して固定支持する回転可能なブラシ支持体３２とからなるブラシクリーニング部２００を備える。そして、ブラシクリーニング部２００の感光体１の表面移動方向上流側にクリーニングブレード２２を備えている。
４つの板状ブラシはブラシ支持体３２の回転状態によって、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とが同時に感光体１に接触し、第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４とが同時に感光体１に接触する構成である。また、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とが感光体１に接触した状態で２つの板状ブラシに互いに異なる電圧を印加する電圧印加手段としての第１ブラシ電源３１ａと第２ブラシ電源２９ａとを備えている。第１ブラシ電源３１ａは第１板状ブラシ３１に正極性の電圧（＋２００［Ｖ］）を印加し、第２ブラシ電源２９ａは第２板状ブラシ２９に負極性の電圧（−２００［Ｖ］）を印加する。
感光体１上にトナー像が形成された領域がブラシクリーニング部２００との対向部を通過する時には、ブラシ支持体３２の回転を停止する。このとき、図１に示すように、感光体１の表面が正極性の電圧を印加された第１板状ブラシ３１と接触した後に負極性の電圧を印加された第２板状ブラシ２９と接触する位置となるようにブラシ支持体３２の回転を停止する。このとき、第１板状ブラシ３１が第１の導電性ブラシであり、第２板状ブラシ２９が第２の導電性ブラシである。
【００２５】
第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４とが感光体１に接触する状態では、第１ブラシ電源３１ａは第３板状ブラシ３３に正極性の電圧を印加し、第２ブラシ電源２９ａは第４板状ブラシ３４に負極性の電圧を印加する。このとき、第３板状ブラシ３３が第１の導電性ブラシであり、第４板状ブラシ３４が第２の導電性ブラシである。
また、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９との間、及び第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４との間には仕切り板３０を備えている。仕切り板３０はブラシ繊維が感光体１表面に当接したときに、感光体１の表面移動方向にブラシ繊維が倒れた状態であっても、仕切り板３０を挟んで隣り合う板状ブラシの繊維が接触しないように、絶縁体で構成されている。仕切り板３０として、具体的には厚さが０．０８［ｍｍ］程度のポリエステルフイルム等を用いることができる。
また、クリーニングブレード２２は、第１板状ブラシ３１が接触する感光体１の表面よりも表面移動方向上流側で感光体１表面と接触するように、ブレード支持部材２１によって固定されている。そして、クリーニングブレード２２は絶縁性のブレードである。
【００２６】
また、ブラシクリーニング部２００は、ブラシ清掃手段として、ブラシ清掃部材である回収ローラ２４と、回収ローラ２４に電圧を印加する清掃部材電源としての回収電源２８とを備えている。回収ローラ２４には板状ブラシから回収したトナーをクリーニングする回収ローラ用ブレード２７が当接している。回収電源２８は電圧極性切り替え手段としてのスイッチ２８ａを備え、回収ローラ２４に印加する電圧の極性を切り替え可能となっている。
回収ローラ２４は、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とが感光体１に接触している状態では、第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４とに接触する。一方、第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４とが感光体１に接触している状態では、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とに接触する。また、図１に示すように、回収ローラ２４と接触した状態では、各板状ブラシはアースに接続され、接地された状態となる。
【００２７】
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、感光体１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。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、そのほとんどがマイナス極性に帯電している。転写時には、転写前からプラス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、転写前にマイナス極性に帯電していたトナーでも転写ローラ１５に印加されたプラス極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性がプラス極性に反転することがある。よって、転写後の感光体１表面上の転写残トナーは図２に示すように、プラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。
【００２８】
転写ローラ１５との対向部を通過した感光体１表面上に付着する転写残トナーは、感光体１の表面移動によりクリーニングブレード２２との対向位置まで到達する。
図３は、感光体１表面移動時のクリーニングブレード２２の説明図である。クリーニングブレード２２との対向位置まで到達した転写残トナーのほとんどはクリーニングブレード２２によって機械的に掻き落とされる。しかし、図３に示すように、クリーニングブレード２２は感光体１の表面清掃時に所謂スティックスリップが発生し、転写残トナーの一部がクリーニングブレード２２との対向部をすり抜けていく。
クリーニングブレード２２との対向部をすり抜けるときに、転写残トナーの一部はクリーニングブレード２２の押圧力により摩擦帯電され、マイナス極性に帯電されトナーの正規帯電極性側にシフトする。図４は、感光体１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、クリーニングブレード２２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である。図４に示すように、クリーニングブレード２２との対向部を通過することにより、若干マイナス極性に帯電され、トナーの正規帯電極性側にシフトするが、それでもプラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。
転写残トナーの帯電量分布は図４に示すようにブロードであるため、転写残トナーの全てが正規の帯電極性には帯電されない。
【００２９】
図１に示したクリーニング装置２０が備えるブラシクリーニング部２００は、転写残トナーが通過するタイミングでは、回転可能なブラシ支持体３２が不図示の固定機構により静止固定された状態となる。そして、クリーニングブレード２２との対向部をすり抜け、プラス極性とマイナス極性とが混在した転写残トナーは、それぞれ極性の異なったＤＣ電圧が印加された第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とによって清掃される。詳しくは、＋２００［Ｖ］の電圧が印加された第１板状ブラシ３１でマイナス極性に帯電したトナーが除去され、−２００［Ｖ］の電圧が印加された第２板状ブラシ２９で＋極性に帯電したトナーが除去される。
【００３０】
画像形成が終了し、感光体１表面のトナー像が形成された領域がクリーニング装置２０との対向部を通過すると、次の画像形成までの間（紙間）にブラシ支持体３２が不図示の駆動系により時計周り回転する。そして、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９とが回収ローラ２４と接触し、第３板状ブラシ３３と第４板状ブラシ３４とが感光体１の表面に接触する位置でブラシ支持体３２が停止する。
ブラシ支持体３２の回転が停止すると、回収ローラ２４には先ず、感光体１表面クリーニング時に表面移動方向下流側で感光体１表面と接触していた、第２板状ブラシ２９に印加されていた電圧と同極性のＤＣ電圧が印加される。その後、感光体１表面クリーニング時に表面移動方向上流側で感光体１表面と接触していた、第１板状ブラシ３１に印加されていた電圧と同極性のＤＣ電圧が印加される。すなわち、第２ブラシ電源２９ａと同極性のマイナス極性のＤＣ電圧が印加され、その後、スイッチ２８ａを切り替えて、第１ブラシ電源３１ａと同極性のプラス極性のＤＣ電圧が印加される。
【００３１】
回収ローラ２４と接触している状態では、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９は接地されている。そして、回収ローラ２４にマイナス極性のＤＣ電圧が印加されているときには、第２板状ブラシ２９によって感光体１表面から除去され、第２板状ブラシ２９の中にトナーを取り込まれたプラス極性のトナーが回収ローラ２４に回収される。一方、回収ローラ２４にプラス極性のＤＣ電圧が印加されているときには、第１板状ブラシ３１によって感光体１表面から除去され、第１板状ブラシ３１の中にトナーを取り込まれたマイナス極性のトナーが回収ローラ２４に回収される。
【００３２】
なお、図１のクリーニング装置２０では、回収ローラ２４と接触している状態では、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９は接地されているが、それぞれの板状ブラシにＤＣ電圧を印加しても良い。ＤＣ電圧を印加する場合は、回収ローラ２４に印加する電圧をその分高くすれば良い。その時の回収ローラ２４への印加電圧はそれぞれ板状ブラシに印加された電圧よりトナーが回収ローラ２４へ移動するような電圧で、電位差が５０［Ｖ］以上となるように回収ローラ２４に電圧を印加する。板状ブラシと回収ローラ２４との電位差が５０［Ｖ］以上であれば、板状ブラシから回収ローラ２４へのトナーの移動は９０［％］以上となり回収性能としては十分である。
【００３３】
ここで、従来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。
しかしながら小粒径トナーや、球形トナーを用いると画像品質が良くなるので、その使用形態としてクリーナレス方式等が提案されている。
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２万枚程度である。
【００３４】
図５は、従来の静電ブラシクリーニング装置の一例を備えたプリンタ１００の概略構成図である。
図５に示すクリーニング装置２０では、回収ローラ回収ローラ２４とクリーニングブラシ２３間で電荷注入が発生し、クリーニングブラシ２３から感光体１へ極性が反転したトナーが再度付着する（以後逆付着と称す）。
図５は転写部とクリーニングブレード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［％］マイナス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の周長の２倍分を過ぎた所で、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表面を計測した。
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間での電荷注入は発生しており電荷注入の量が判断できる。
【００３５】
図６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５の構成から回収ローラ２４と回収ローラ用ブレード２７を外し、クリーニングブラシ２３軸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５の場合と同じである。
図７は、図５及び図６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である。図７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で有る。
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。
図７に示すように、図６の構成より図５の構成のほうがクリーニング残ＩＤの値が高くなる。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。
この場合３００［Ｖ］、４００［Ｖ］時のクリーニング残ＩＤは全て＋極性トナーである。以上のように回収ローラ２４が導電性部材の場合は原理的に電化注入の発生は防止できない。また回収ローラ２４とクリーニングブラシ２３間の電荷注入を防止する為回収ローラ２４を絶縁にする方法がある。しかし、絶縁にするとクリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナーの転移量が低下しクリーニングブラシ２３にトナーがだんだん溜まりクリーニング性能が低下する不具合が発生する。
【００３６】
次に、図１に本実施形態のクリーニング装置２０の回収ローラ２４への印加電圧のタイミングについて説明する。本実施形態では、感光体１表面クリーニング時に表面移動方向上流側で感光体１表面と接触していた板状ブラシに印加した電圧と同極性の電圧を最後に印加する。
回収ローラ２４へトナーを移動させるとき、板状ブラシと回収ローラ２４間では先に述べた図５、６及び７を用いて説明したように、トナーへの電荷注入が発生する。
２つの板状ブラシ上には回収ローラ２４へ最後に印加された電圧極性側の極性に反転したトナーがそのまま紙間に回転して感光体１に接触する。つまり２つの板状ブラシにはプラス極性のトナーのみが残っている事になる。
感光体１に当接して転写残トナーをクリーニングする上流側の第１板状ブラシ３１には+２００［Ｖ］が印加され、転写残トナー中の−極性のトナーのみをクリーニングする。一方、下流側の第２板状ブラシ２９へは−２００［Ｖ］が印加され、転写残トナー中の＋極性のトナーのみをクリーニングする。
【００３７】
画像後端が下流側の第２板状ブラシ２９を通過すると２つの板状ブラシは時計方向に回転し、回収ローラ２４に当接した状態で静止固定される。回収ローラ２４は時計方向に回転している。転写残トナーをクリーニングしおえた２つの板状ブラシが回転して回収ローラ２４に接触静止したと同時に−１００［Ｖ］が画像形成時間の１／２の時間（感光体線速により時間が変わる）印加され、次の１／２の時間＋１００［Ｖ］が印加される。このとき２つの板状ブラシはアースに接続されている。
回収ローラ２４へ電圧を印加した時点でトナーへは電流が流れ込み電化注入がおこり帯電量の低いトナーは印加電圧極性側に反転する。
【００３８】
回収ローラ２４に−１００［Ｖ］が印加された時は第１板状ブラシ３１上に保持された−極性のトナーは同極性の為、回収ローラへ転移せず帯電量の低いトナーのみが電荷注入され極性が反転し、＋−極性が混在したまま第１板状ブラシ３１上に保持される。また、第２板状ブラシ２９上に保持された＋極性のトナーのほとんどは回収ローラ２４へ転移され、帯電量の低いトナーは電荷注入により極性が反転し、−極性のトナーのみが第２板状ブラシ２９上に保持される。
次に回収ローラ２４へ＋１００［Ｖ］が印加された時は第１板状ブラシ３１上に保持された＋極性及び−極性トナーの内、−極性のトナーのほとんどが回収ローラ２４へ転移する。帯電量の低いトナーは電荷注入により極性が反転し、＋極性トナーとなり第１板状ブラシ３１に保持されていた＋極性のトナーはそのまま残り＋極性トナーのみが第１板状ブラシ３１上保持される。
第２板状ブラシ２９上には−極性のトナーのみが残っているのでほとんどが回収ローラ２４へ転移し、帯電量の低いトナーは＋極性に反転し、最後には＋極性のトナーのみが残る事になる。
従って第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９上には＋極性のトナーのみが保持されていることになる。
【００３９】
この状態で次の画像形成の為に回転し感光体１と静止対向した時、それぞれ第１板状ブラシ３１へは＋２００［Ｖ］が印加され、第２板状ブラシ２９へは−２００［Ｖ］が印加される。第１板状ブラシ３１上には電荷注入された＋極性トナーが残っているので印加電圧と同極性の為、感光体１へ逆付着し、第２板状ブラシ２９には−２００［Ｖ］が印加されているのでクリーニングされる。
一方第２板状ブラシ２９上に保持された＋極性トナーは異極性のため第２板状ブラシ２９に印加されている−２００［Ｖ］で引き合い保持される。従って回収ローラ２４と板状ブラシ間で電荷注入が起きても第２板状ブラシ２９に接触した後の感光体１上には逆付着トナーはいない。
そして再び回転して回収ローラ２４と接触静止する。この繰り返しで板状ブラシ上のトナーの清掃が行われる。
【００４０】
上述の説明は第１板状ブラシ３１に−極性のＤＣ電圧を印加、第２板状ブラシ２９に＋極性のＤＣのＤＣ電圧を印加した例で説明したが、印加電圧は逆でも可能である。
図１に示す実施の図は１対の板状ブラシを２個設けた例であるが、２個以上の複数個設けても可能である。
また、上述の動作は１対の板状ブラシが１回の画像形成を終了したら回転し清掃工程を行う例を示したが、清掃工程は画像形成１回ごとでなくても良い。
その理由は上流にクリーニングブレードがあり少ない転写残トナー（重量：０．０５［ｍｇ／ｃｍ２］）のほとんどを除去しすり抜けてくるトナーをクリーニングする為、複数回の画像形成分は可能である。実験的にはＡ３黒ベタ５枚分の転写残トナーは板状ブラシ上に保持可能である事が確認されている。
Ａ３黒ベタの転写残トナーは約０．０５［ｍｇ／ｃｍ２］であるので、
・Ａ３の総面積は  ２９．７［ｃｍ］×４２［ｃｍ］＝１２４７．４［ｃｍ２］
・転写残総量は  １２４７．４［ｃｍ２］×０．０５［ｍｇ／ｃｍ２］＝６２．３７［ｍｇ］
・板状ブラシ長手方向は  ３２［ｃｍ］
従って板状ブラシ単位幅当り  約２［ｍｇ］である。
（クリーニングブレード２２をすり抜けてくる量はおおよそ０．００５［ｍｇ／ｃｍ２］程度）
そして、Ａ３黒ベタ５枚以上清掃無しでクリーニングするとクリーニング不良が発生する。
なお、当然板状ブラシの幅を広くしたり、密度を多くしたりすればより多くのトナーを保持できる。
実際は黒ベタ（画像占有面積：１００［％］）より少ないので５回毎に回転してもよい。
【００４１】
また、プリンタ１００がカラープリンタの場合など、複数個の画像形成ユニットを備える場合は、他の画像形成ユニットが画像形成を行っている場合は、他のユニットが画像形成時に一対の板状ブラシで清掃工程を行えばよい。
また、一つの感光体に対して、複数の現像装置が対向し、一つの感光体で順次画像を形成してから中間転写ベルトにトナー像を転写する場合は、４色分の転写残トナーをクリーニングして紙間で１対の板状ブラシの清掃を行えばよい。
また、紙搬送ベルトのクリーニング装置に用いる場合は、紙間で清掃工程を行えばよい。
また、クリーニング装置が感光体と一体的に支持され、プロセスカートリッジを構成する場合も、紙間で清掃工程を行えばよい。
【００４２】
実施形態では、第１板状ブラシ３１と第２板状ブラシ２９との一対の板状ブラシの清掃手段が一個の回収ローラ２４の場合について説明したが、一対の板状ブラシそれぞれに清掃手段を設けても良い。図８は、一対の板状ブラシそれぞれに清掃手段を設けたブラシクリーニング部２００の概略説明図である。図８に示すブラシクリーニング部２００では第１回収ローラ２４ａと第２回収ローラ２４ｂを設け、二つの板状ブラシ上のトナーが回収ローラ２４へ向かうような電圧を印加する。
【００４３】
次に環境条件が変化した時の現像後トナーと転写後トナーの帯電量分布の変化の説明を行う。
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９は、使用環境が高温高湿（３０℃、９０％）、常温常湿（２０℃、５０％）、低温低湿（１０℃、１５％）での現像後トナーの変化を示すグラフである。トナーはキャリアとの摩擦帯電で帯電される為、湿度が高くなると帯電しにくくなり帯電量が下がる。従って図９に示す帯電量分布は常温常湿に比べてより［０］に近づいてくる。また、低温低湿になればより帯電され分布がより「０」より離れてくる。
図１０は高温高湿時、図１１は低温低湿時の現像後トナーと転写残トナーを比較したものである。
図１０に示す高温高湿時は図２（常温常湿）に比べ転写残トナーは＋極性側が増加した分布になり、図１１の低温低湿は図２（常温常湿）に比べ転写残トナーは−極性側が増加した分布になる。また、紙厚による転写条件等でも変化する。
【００４４】
この様に環境が変化して転写残トナーの分布が変化しても，図１に示した１対の板状ブラシを備えるクリーニング装置２０でクリーニングできる。
転写残トナー分布中には無帯電トナーが存在するが、トナーは感光体１、トナー、ブラシの３体の摩擦帯電で正極性（−極性）に摩擦帯電され第１板状ブラシ３１によりクリーニングされる。
【００４５】
次に、本実施形態の板状ブラシに適用可能なブラシ部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、
・ブラシの幅：５［ｍｍ］
・ブラシの毛足長さ：５［ｍｍ］
・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］
【００４６】
次に、回収ローラ用ブレード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：ポリウレタンゴム
【００４７】
次に、クリーニングブレード２２の具体的な構成を以下に示す。
クリーニングブレード２２は感光体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。又クリーニングブレード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。なお、この値以外でも可能である。
【００４８】
次にブレード状の回収ローラ用ブレード２７による、回収ローラ２４からのトナーの清掃について説明する。
感光体１上のトナーを清掃するクリーニングブレードでは１００％クリーニングできない為多少すり抜け量が増減しても問題ない。そして、クリーニングブレード２２をすり抜けるトナーは、クリーニングブレード２２の当接部で図３に示すように所謂スティックスリップが発生し、すり抜けていく。
球形トナーを感光体１上からクリーニングする事は困難である事は上記で述べたが、回収ローラ２４上の球形トナーも回収ローラ用ブレード２７でクリーニングすることになる。ここで回収ローラ２４上の球形トナーがクリーニングできる事の説明を行う。
回収ローラ２４は板状ブラシに付着したトナーを板状ブラシと回収ローラ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、感光体１とは異なり材料は何でもかまわない。
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すれば球形トナーでも容易に除去できる。
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。
【００４９】
図１２は、ブラシクリーニング部２００との対向部の感光体１の表面移動方向下流側に、研磨ブレード４５を備えるクリーニング装置２０を有するプリンタ１００の概略構成図である。図１２に示す、研磨ブレード４５は研磨剤粒子を含有しており、感光体１表面に付着した異物を除去する物である。
研磨ブレード４５に用いられる弾性材料としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。この中でも、耐摩耗性の観点から特にウレタンゴムが好ましい。
また、研磨剤粒子としては、窒化珪素等の窒化物、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、マイカ、珪酸カルシウム等の珪酸塩、炭酸カルシウム、石膏等の石灰質物質、炭化珪素、炭化ホウ素、炭化タンタル、炭化チタン、炭化アルミニウム、炭化ジルコニウム等の炭化物、酸化セリウム、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の酸化物が挙げられる。この中でも、研磨力に優れている酸化セリウムが好ましい。
【００５０】
上述では、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１３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１４に示すようなコロナチャージャー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１５に示すような磁気ブラシ３ｂとしたり、図１６にようなファーブラシ３ｃとしたりしても良い。
【００５１】
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。
【００５２】
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１７は、層構成を説明するための模式的構成図である。図１７（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１７（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１７（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１７（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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１７（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ー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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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させたり、電荷輸送物質を架橋型電荷輸送材料とした有機感光体を用いても良い。有機感光体の表面層を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ることで、耐磨耗性を上げることができる。
【００６１】
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、シリコーン樹脂粉末、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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、シリコーン樹脂粉末、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。
【００６７】
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。
【００６８】
図１８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２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１９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１９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。
【００６９】
また、図２０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２０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。
【００７０】
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２１、及び図２２を用いて説明する。
図２１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、２次転写ローラ６６と中間転写ベルト６９との間の２次転写領域に送り出される。
【００７１】
図２１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２１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２１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１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、２次転写ローラ６６により２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。
【００７２】
図２１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プラス極性になったり、マイナス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プラス極性になったり、マイナス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。
【００７３】
図２２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、２次転写部７７と中間転写部７０との間の２次転写領域に送り出される。
【００７４】
図２２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２２中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部７０の中間転写ベルト６９を図２２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７０の中間転写ベルト上に１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７０の中間転写ベルト６９上に既に１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１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１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、２次転写部７７により２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。
【００７５】
この図２２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プラス極性になったり、マイナス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プラス極性になったり、マイナス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。
【００７６】
また、図２３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２３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、プラス極性とマイナス極性とが混在する。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、プラス極性とマイナス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。
【００７７】
以上、本実施形態によれば、被清掃体としての感光体１の表面が、クリーニングブレード２２との対向部を通過した後に、所定の極性としてプラス極性の電圧が印加された第１の導電性ブラシである第１板状ブラシ３１と接触する。その後、第１板状ブラシ３１とは異なるマイナス極性の電圧が印加された第２の導電性ブラシである第２板状ブラシ２９と接触する。これにより、互いに極性の異なる電圧が印加された第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９は、クリーニングブレード２２によるクリーニングをすり抜けたトナーをクリーニングする。すり抜けたトナーは導電性ブラシによってクリーニングがなされるため、クリーニングブレード２２はすり抜けを防止するような強い当接圧で感光体１に押し付ける必要がない。また、感光体１上に付着したトナーの量が増加した場合、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９によるクリーニングの前にクリーニングブレード２２によって清掃がなされるため、増加分のトナーの多くをクリーニングブレード２２によってクリーニングすることができる。これにより、感光体１上に付着したトナーの量が増加しても、クリーニングブレード２２をすり抜け、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９によって清掃すべきトナーの量の増加を抑制することができる。これにより、感光体１上に付着したトナーの量が増加しても、導電性ブラシによって清掃すべきトナーの量の増加を抑制することができるため、良好なクリーニング性能を維持することができる。また、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９にはそれぞれ独立に正極性、負極性の電圧が印加されているので、クリーニングブレードを通過した正、負極性トナーが両方とも完全にクリーニングできる。
また、ブラシ支持体３２は、感光体１上にトナーが付着した領域がクリーニング装置２０との対向部を通過している間は静止固定し、紙間または一定時間毎に回転して、次にトナーが付着した領域がクリーニング装置２０との対向部を通過するときには、第１板状ブラシ３１が感光体１と接触していた位置と第２板状ブラシ２９の位置とで回転前に感光体１と接触していた第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９とは異なる第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４がそれぞれ感光体１に接触した状態で該ブラシ支持体が固定静止する。このように、感光体１に当接する板状ブラシが入れ替わることにより、クリーニング性が常に良好になる。
また、感光体１に接触していない状態の第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９（または、第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４）から、トナーを除去するブラシ清掃手段としてブラシ清掃手段として、回収ローラ２４と回収電源２８とを備えている。これにより、板状ブラシの汚れを防止することができ、クリーニング性が常に良好になる。
また、感光体１に接触していない状態の第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９（または、第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４）と接触し、電圧が印加されるブラシ清掃部材としての回収ローラ２４を備えることにより、板状ブラシに付着したトナーを静電的に除去することができる。
また、回収ローラ２４に接触した状態の第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９（または、第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４）に印加される電圧の大きさは、感光体１に接触していた状態で印加されていた電圧とを異なる大きさの電圧が印加される。これにより、板状ブラシの清掃を行うことができる。
また、回収ローラ２４に接触した状態の第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９（または、第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４）が接地されることにより、回収ローラ２４にトナーと異なる極性の電圧を印加することにより、板状ブラシの清掃を行うことができる。
回収ローラ２４に接触した状態の第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９（または、第３板状ブラシ３３及び第４板状ブラシ３４）が、共通のブラシ清掃部材として、一つの回収ローラ２４によってトナーの除去がなされる構成により、ブラシ清掃部材が一つでよいので、クリーニング装置２０の省スペース化を図ることができる。
また、一つの回収ローラ２４に電圧を印加する清掃部材電源としての回収電源２８は、印加する電圧の極性を切り替える電圧極性切り替え手段であるスイッチ２８ａを備える。これにより、第１板状ブラシ３１及び第２板状ブラシ２９で清掃し、それぞれのブラシが取り込んだ極性の異なるトナーを一つの回収ローラ２４で回収することができる。
また、スイッチ２８ａは、第１板状ブラシ３１が感光体１と接触した状態で印加された電圧と同極性の電圧であるプラス極性の電圧を最後に回収ローラ２４に印加するように回収ローラ２４に印加する電圧の極性を切り替える。これにより、第１板状ブラシ３１または第２板状ブラシ２９と回収ローラ２４との間で電荷注入されたトナーが次の画像形成時に感光体１へ再付着することを防止することができる。
また、第１板状ブラシ３１または第３板状ブラシ３３に当接する第１回収ローラ２４ａと、第２板状ブラシ２９または第４板状ブラシ３４に当接する第２回収ローラ２４ｂとを備える。これにより、２つの板状ブラシ上のトナーを同時に清掃することができる。
また、第１回収ローラ２４ａは第１板状ブラシ３１または第３板状ブラシ３３上のマイナス極性のトナーを転移させるようにプラス極性の電圧が印加されている。一方、第２回収ローラ２４ｂは第２板状ブラシ２９または第４板状ブラシ３４上のプラス極性のトナーを転移させるようにマイナス極性の電圧が印加されている。これにより、帯電した状態で各板状ブラシに付着したトナーを良好に清掃することができる。
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ｐの裏汚れを防止することができる。
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、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。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の抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
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の抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
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】
【００７８】
【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】感光体表面移動時のクリーニングブレードの説明図。
【図４】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、クリーニング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５】従来の静電ブラシクリーニング装置の一例を備えたプリンタの概略構成図。
【図６】図５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ものの概略構成図。
【図７】図５及び図６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８】一対の板状ブラシそれぞれに清掃手段を設けたブラシクリーニング部の概略説明図。
【図９】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１０】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１１】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１２】研磨ブレードを備えるクリーニング装置を有するプリンタの概略構成図。
【図１３】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図１４】帯電手段をコロナチャージャーとした構成を示す図。
【図１５】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図１６】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図１７】アモルファスシリコン感光体の層構成の説明図。
【図１８】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１９】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２０】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図２１】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図２２】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図
【図２３】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】
【００７９】
１      感光体
２      除電ランプ
３      帯電ローラ
５      ドクタ
６      現像装置
２０    クリーニング装置
２２    クリーニングブレード
２４    回収ローラ
２８    回収電源
２８ａ  スイッチ
２９    第２板状ブラシ
２９ａ  第２ブラシ電源
３０    仕切り板
３１    第１板状ブラシ
３１ａ  第１ブラシ電源
３２    ブラシ支持体
３３    第３板状ブラシ
３４    第４板状ブラシ
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
２００  ブラシクリーニング部
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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