(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体を帯電する帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像手段と、
前記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、
前記像担持体上の転写残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静電クリーニング部材と、を備えた画像形成装置において、
前記静電クリーニング部材より前記像担持体表面移動方向上流側に配置され、前記像担持体上の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御部材と、
前記静電クリーニング部材表面に付着したトナーを自らの表面に静電的移動させて回収する回収部材と、
前記回収部材表面に当接して前記回収部材表面に付着したトナーを除去し、かつ、前記回収部材表面に付着するトナーの帯電極性と逆極性の電荷を前記回収部材の表面に付与する回収部材用クリーニングブレードと、
画像形成動作終了後、前記像担持体表面移動方向における前記極性制御部材から前記静電クリーニング部材までの間の転写残トナーを除去するためのクリーニングモードを実行する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
前記静電クリーニング部材は、
内部が導電性材料からなり、表面部が絶縁性材料からなる二層構造の芯鞘構造のブラシ繊維を備えたクリーニングブラシであって、
前記ブラシ繊維を、前記クリーニングブラシの芯金周面法線方向よりも前記クリーニングブラシ表面移動方向下流側に傾斜させ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、
前記静電クリーニング部材に、極性制御部材により制御された転写残トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体上の転写残トナーが前記回収部材によって回収されるまで、前記クリーニングモードを実行するよう前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
前記トナーとして、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であるトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体として、フィラーを分散させた像担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体として、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を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体と、前記帯電手段、前記現像手段、前記静電クリーニング部材のうちの少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしたことを特徴とする画像形成装置。
【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、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー像転写後の感光体上に残留した転写残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転写残トナーを機械的に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転写残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（不定形）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】
小粒径トナーや球形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、感光体の表面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、特許文献１〜３に記載されているような像担持体表面上の転写残トナーを静電作用によりクリーニングする静電クリーニング方式がある。
【０００５】
転写後の感光体表面上の転写残トナーが電荷を持っている。このため、静電クリーニング方式のクリーニング装置では、転写残トナーの電荷をもつ特性を利用して、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クリーニング部材に転写残トナーを静電吸着させることで、像担持体表面から転写残トナーを除去している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６５９０７号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４３０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の静電クリーニング方式においては、次の画像形成動作までの間隔が長いと、画像に地汚れが生じてしまうという問題が発生した。
【０００８】
そこで、本発明者らは、上記問題に関して鋭意研究したところ、次のことがわかった。すなわち、感光体上のトナー像を転写し終えたら画像形成動作を終了し、像担持体の回転を停止していた。このとき、静電クリーニング部材との当接位置を通過していない像担持体上の転写残トナーは、次の画像形成動作のときまで像担持体表面に留まる。しかし、次の画像形成動作までの間隔が長いと、像担持体上転写残トナーは、自然放電により帯電電荷を失ってしまう。このように、帯電電荷を失った像担持体上の転写残トナーは、次の画像形成動作時に静電クリーニング部材との当接位置で静電クリーニング部材に静電的に付着せずに通過する。その結果、形成画像に地肌汚れが生じるという問題が発生することがわかった。
【０００９】
本発明は、上記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、画像形成動作が終了してから次の画像形成動作が開始されるまでの間隔が長くなっても、形成画像に地肌汚れが生じるのを抑制することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の静電潜像をトナー像化する現像手段と、前記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、前記像担持体上の転写残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静電クリーニング部材と、を備えた画像形成装置において、前記静電クリーニング部材より前記像担持体表面移動方向上流側に配置され、前記像担持体上の転写残トナーの帯電極性を制御する極性制御部材と、前記静電クリーニング部材表面に付着したトナーを自らの表面に静電的移動させて回収する回収部材と、前記回収部材表面に当接して前記回収部材表面に付着したトナーを除去し、かつ、前記回収部材表面に付着するトナーの帯電極性と逆極性の電荷を前記回収部材の表面に付与する回収部材用クリーニングブレードと、画像形成動作終了後、前記像担持体表面移動方向における前記極性制御部材から前記静電クリーニング部材までの間の転写残トナーを除去するためのクリーニングモードを実行する制御手段とを備えた特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記静電クリーニング部材は、内部が導電性材料からなり、表面部が絶縁性材料からなる二層構造の芯鞘構造のブラシ繊維を備えたクリーニングブラシであって、前記ブラシ繊維を、前記クリーニングブラシの芯金周面法線方向よりも前記クリーニングブラシ表面移動方向下流側に傾斜させ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、前記静電クリーニング部材に、極性制御部材により制御された転写残トナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段を設けた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乃至３いずれかの画像形成装置において、前記像担持体上の転写残トナーが前記回収部材によって回収されるまで、前記クリーニングモードを実行するよう前記制御手段を構成した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乃至４いずれかの画像形成装置において、前記トナーとして、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０である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６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、前記像担持体として、フィラーを分散させた像担持体を用いた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乃至６いずれかの画像形成装置において、前記像担持体として、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を用いた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乃至７いずれかの画像形成装置において、前記像担持体と、前記帯電手段、前記現像手段、前記静電クリーニング部材のうちの少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像形成動作終了後にクリーニングモードを実行して極性制御部材から前記静電クリーニング部材までの間の転写残トナーを除去するので、次の画像形成動作時に、極性制御部材から前記静電クリーニング部材までの間に転写残トナーが残留するのを抑制することができる。よって、次の画像形成動作までの間隔が長くなっても、極性制御部材から前記静電クリーニング部材までの間には、帯電電荷が失われた転写残トナーがほとんど残存していないので、静電クリーニング部材に静電的に付着せずに通過する転写残トナーをほとんどなくすことができる。これにより、画像形成動作が終了してから次の画像形成動作が開始されるまでの間隔が長くなっても、形成画像に、地肌汚れが生じるのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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現像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手段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。
【００１４】
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、図示しない露光手段たる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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、クリーニング装置２０には、詳細は後述する静電クリーニング部材た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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
クリーニング装置２０は、静電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部材として、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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：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］
【００３４】
なお、上述の導電性ブレード２２の具体的な構成は、一例であり、これ以外の値を有するものでも構わない。例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度計であれば、４０〜８５の範囲内であればよい。これは、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部材であるので、トナーすり抜けが多くてもかまわないからである。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。図１０、１１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。
【００３８】
しかし、図１０や図１１に示すような芯鞘構造のブラシ繊維３１をもつクリーニングブラシ３２であっても、ブラシ繊維３１がブラシローラ芯金の周面の法線方向に沿って設けられた直毛ブラシであると、導電剤とトナーとが直接接触することが起こる。具体的に説明すると、ブラシ繊維３１の芯部を構成する導電剤は、繊維断面すなわち起毛の先端面では露出した状態になる。直毛ブラシの場合、図１２に示すように、ブラシ繊維３１の先端面が感光体１の表面に対向して、感光体表面上のトナーとブラシ繊維３１の先端面とが接触しやすい。そのため、ブラシ繊維３１の先端面に露出する導電剤がトナーと接触して電荷注入が起きることがある。
そこで、本実施形態では、クリーニングブラシ３２として、円柱状の芯金周面に設けられたブラシ繊維が芯金周面法線方向よりも回転方向後方側に傾斜している、いわゆる斜毛ブラシ（倒毛ブラシとも言う。）を用いている。このような斜毛ブラシの場合、図１３に示すように、ブラシ繊維３１の先端面が感光体１の表面に対向することがほとんどないので、感光体表面上のトナーとブラシ繊維３１の先端面とが接触しにくい。よって、ブラシ繊維３１の先端面に露出する導電剤がトナーと接触して電荷注入が起きることがほとんどない。
【００３９】
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。なお、図１４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。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。
【００４０】
次に、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。
【００４１】
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１５、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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］
【００４５】
なお、クリーニングブラシローラ２３のブラシ繊維を構成する絶縁性の繊維としては、ナイロン、ポリエステル（ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート））、アクリル、レーヨン等の絶縁材を用いることができる。なお、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１−２９２１１６号公報、特公平７−３３６３７号公報、特公平７−３３６０６号公報、特公平３−６４６０４号公報等に開示されたものを利用できる。
【００４６】
クリーニングブラシ２３の斜毛量（毛倒れ量）は、感光体１や回収ローラ２４の径などに応じて適宜設定されるもので、感光体１や回収ローラ２４上のトナーとクリーニングブラシ２３のブラシ繊維先端面とが互いに接触しないように適宜設定される。クリーニングブラシ２３の斜毛方法は、ブラシ繊維の長さが長めに設定された直毛ブラシを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内に収容し、熱を加えながらクリーニングブラシ２３又は冶具を回転させることで斜毛させることができる。
【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。例えば、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絶縁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。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に絶縁性表層を設けるのが好ましい。絶縁性表層に用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】
ところが、回収ローラ２４の表面層を絶縁層で構成しても、経時的には感光体表面にクリーニング不良が発生するという現象が確認された。この原因については、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間の電界が弱まったため、クリーニングブラシ２３に付着したトナーを回収ローラ２４で十分に回収できなくなった結果であることは、容易に推測できる。しかし、回収ローラ２４に印加したバイアス値に変動は見られず正常値のままであった。そこで、本発明者らは、回収ローラ２４の表面電位に着目し、その表面電位を測定したところ、回収ローラ２４の表面電位が経時的に低下することが判明した。
【００５０】
ここで、静電クリーニング方式によるトナーの回収メカニズムについて説明する。
図１９（ａ）及び（ｂ）は、感光体（ＯＰＣ）の表面から回収ローラ２４の表面までのトナーの移送と、感光体表面電位Ｖopc、クリーニングブラシ２３の表面電位Ｖｂ、回収ローラ２４の表面電位Ｖｒとの関係で示した説明図である。
回収ローラ２４には、その表面層を絶縁層で構成したものを用いている。また、トナーは、負極性に帯電しており、感光体上での帯電量をＱ１とし、クリーニングブラシ２３上で帯電量をＱ２とし、回収ローラ２４上での帯電量をＱ３とし、感光体表面電位Ｖopcは０［Ｖ］であるとする。そして、感光体上のトナーは、感光体とクリーニングブラシ２３との間の電位差（Ｖ１＝Ｖｂ）によって形成される電界の作用を受けてクリーニングブラシ２３へ移動する。この移動を一次クリーニングという。また、クリーニングブラシ２３上のトナーは、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間の電位差（Ｖ２＝Ｖｒ−Ｖｂ）によって形成される電界の作用を受けて回収ローラ２４へ移動する。この移動を二次クリーニングという。
【００５１】
二次クリーニングにおいて、図１９（ａ）のように、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間の電位差Ｖ２を十分に確保できれば、クリーニングブラシ２３上のトナーを回収ローラ２４へ移動させるための十分な電界を形成できる。しかし、何らかの原因で回収ローラ２４の表面電位が下がり、図１９（ｂ）のように、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間の電位差Ｖ２が小さくなると、クリーニングブラシ２３上のトナーを回収ローラ２４へ移動させるための十分な電界を形成できなくなり、二次クリーニングを行うことができなくなる。そこで、このような回収ローラ２４の表面電位が下がる原因について検討したところ、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によって回収ローラ２４から除去する場合に、回収ローラ２４の表面電位が低下することを確認した。これは、回収ローラ２４上のトナーを回収ローラ２４から除去するときに、回収ローラ表面とトナーとの間で比較的強い剥離放電が発生し、回収ローラ２４の表面にカウンターチャージが蓄積されるためだと推測される。そして、回収ローラ２４の表面層が絶縁層であると、このようなカウンターチャージにより低下する表面電位を回収ローラ２４の軸部に印加されるバイアスでは十分に回復させることができず、回収ローラ２４の表面電位が経時的に低下するものと考えられる。
【００５２】
上述した回収ローラ２４の表面電位が経時的に低下するのを防ぐために、本実施形態では、回収ローラ用クリーニングブレード２７に不図示の電源を接続し、クリーニングブラシ２３での除去対象であるトナーの極性（負極性）とは逆極性の電荷を回収ローラ２４の表面に付与する。具体的には、回収ローラ２４の軸部に印加するバイアスよりも４００〜８００［Ｖ］程度高いバイアスを回収ローラ用クリーニングブレード２７を介して回収ローラ２４の表面に印加する。なお、回収ローラ用クリーニングブレード２７とは別の電荷付与手段により回収ローラ７２の表面に電荷を付与するようにしてもよい。
【００５３】
また、同様の理由から、クリーニングブラシ２３の表面電位も経時的に低下するおそれがある。よって、本実施形態では、クリーニングブラシ２３の表面電位が経時的に低下するのを防ぐために、不図示の電源に接続された電圧印加部材をクリーニングブラシ２３の表面に接触させる。この電圧印加部材は、クリーニングブラシ２３が回収ローラ２４と接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向下流側で、クリーニングブラシ２３が感光体１と接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向上流側となる位置でクリーニングブラシ２３に接触する。これにより、クリーニングブラシ２３の表面には、クリーニングブラシ２３での除去対象であるトナーの極性（負極性）とは逆極性の電荷が付与される。具体的には、クリーニングブラシ２３の軸部に印加するバイアスよりも２００〜５００［Ｖ］程度高いバイアスを電圧印加部材によりクリーニングブラシ２３の表面に印加する。
【００５４】
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］
【００５５】
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
【００５６】
本実施形態のように、静電クリーニング部材たるクリーニングブラシ２３で像担持体たる感光体１上の転写残トナーを静電的にクリーニングブラシ２３表面に移動させて除去する静電クリーニング方式を用いることで、クリーニングブレードを感光体に当接させて、感光体上の転写残トナーを除去するブレードクリーニング方式にように、感光体への線圧を高めなくても、感光体上の球形トナーを除去することができる。よって、感光体やクリーニング部材の短寿命化を抑制することができる。
【００５７】
次に、本実施形態の特徴点について、説明する。
図１９（ａ）に示すように、感光体上から回収ローラまでのポテンシャルが十分であったとしても、トナーの負帯電が不十分であると、トナーが静電的に転移することは不可能となる。ゆえにトナーが十分に負帯電していることは非常に重要である。
感光体上のトナー像を転写紙に転写して画像形成動作が終了すると、感光体１、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、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の回転駆動が停止する。この画像形成動作が終了して、感光体１が停止したとき、感光体１上の転写ローラ１５当接部下流側からクリーニングブラシ２３当接部間に転写残トナーが残存する場合がある。一般的に帯電物は時間経過により電荷を供給しつづけない限り自然放電によりその帯電電荷を失うことが知られている。トナーについてもこれは該当し、次の画像形成動作までの期間が長いと感光体上に残存した転写残トナーはその帯電電荷を失う。
【００５８】
図２０は、感光体１上の極性制御部材たる導電性ブレード２２の当接部下流側からクリーニングブラシ２３当接部間（図２１のＡの領域）における導電性ブレード２２通過直後の転写残トナーの帯電分布と、時間経過後の転写残トナーの帯電分布である。図に示すように、導電性ブレード２２通過直後においては、感光体１と導電性ブレード２２の圧力で摩擦帯電され正規帯電極性側にシフトしているが、Ａの領域に長時間とどまった場合、時間経過とともに電荷が失われ、帯電分布が中央へシフトしていることがわかる。
【００５９】
このように、図２１に示すＡの領域に残存した転写残トナー（図２２に示すトナーＣ）は、次の画像形成動作で、クリーニングブラシ２３の正電位に対して静電気力を受けることができない。このため、感光体上からクリーニングブラシへと転移することができず、図２３に示すように、クリーニングブラシ２３を通過して、異常画像（地肌汚れ）の原因となる。
【００６０】
また、画像形成終了時に、クリーニングブラシ２３に残存した転写残トナー（図２４に示すトナーＤ）も、次の画像形成動作までの期間が長いと電荷を失う。このため、次の画像形成動作時にクリーニングブラシ２３よりポテンシャルの高い回収ローラ２４へ転移することができず、図２５に示すように、回収ローラ２４を通過してクリーニングブラシ２３上にとどまりつづけクリーニングブラシの機能を低下させたり、クリーニングブラシ２３上から感光体ドラム１へ逆転移し、異常画像（地肌汚れ画像）を引き起こしたりする。
【００６１】
そこで、本実施形態においては、画像形成動作終了後に図２１に示すＡの領域およびクリーニングブラシ２３上にトナーが残存しないように、画像形成終了後にクリーニングモードを実行する。
【００６２】
図２６は、画像形成終了後にクリーニングモードを実行する制御手段としての制御部２００を備えた構成のブロック図である。制御部２００はプリンタ１００の画像形成全般を制御する主制御部であっても良いし、主制御部とは別に設けた制御部であっても良い。
制御部２００には、感光体を回転駆動させる感光体モータ２０１、クリーニングブラシ２３を回転駆動させるブラシモータ２０２、回収ローラ２４を回転駆動させる回収モータ２０３が接続されている。また、ブレード用電源２９、回収電源２８、ブラシ用電源３０なども接続されている。
【００６３】
感光体上トナー像を転写紙に転写し終えて画像形成動作が終了した後、制御部２００は、クリーニングモードを実行して、図２１に示すＡの領域およびクリーニングブラシ２３上にトナーが残存しなくなるまで、感光体モータ２０１、ブラシモータ２０２、回収モータ２０３を駆動させて、感光体１、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４を回転させる。また、制御部２００は、ブレード電源２９、回収電源２８、ブラシ用電源３０を制御して、導電性ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４に所定の電圧を印加する。具体的には、感光体１上の転写ローラ１５当接部下流側からクリーニングブラシ２３当接部間に残存するトナーが、クリーニングブラシ２３に転移して回収ローラ２４に転移するまで、クリーニングモードを実行する。
クリーニングモードが実行されると、図２７に示すように、画像形成終了後に感光体表面に残存する転写残トナーＢが、図２８に示すように、クリーニングブラシ２３に静電転移し、回収ローラ２４へ静電転移する。または、図２９に示すように、回収ローラ用クリーニングブレード２７により回収ローラ２４から掻き取られる。これにより、図２１に示すＡの領域およびクリーニングブラシ２３上にトナーが残存するのが抑制される。これにより、次の画像形成動作が長期間開いたとき、感光体の図２１のＡの領域やクリーニングブラシ２３の表面に帯電電荷の失ったトナーが残存するのを抑制し、クリーニング不良を抑制することができる。
【００６４】
次に、画像形成動作終了後にクリーニングモードを実行したときの効果について検証した検証実験について説明する。
検証実験は、トナーの電荷が失われやすい環境である高温高湿環境下において行った。そして、図１に示した構成のプリンタ（リコー製imago Neo C600）を用いて、画像出力動作を行った。検証実験に用いたプリンタの具体的な構成を下記に示す。
（クリーニングブラシ）
・材質：導電性ポリエステル
・毛足長さ：３［ｍｍ］
・直径：１２［ｍｍ］
（回収ローラ）
・材質：  芯金：ＳＵＳ、
表面層：アクリルコート  １０［μｍ］
・直径：１０［ｍｍ］
（印加電圧）
・導電性ブレード：−４５０［Ｖ］
・クリーニングブラシ：＋３５０［Ｖ］
・回収ローラ：＋６５０［Ｖ］
【００６５】
検証実験の画像出力条件を以下に示す。
（画像出力条件）
・出力枚数：A４横  １００枚
・実験環境：３０［℃］湿度８０［％］
・出力画像：画像面積５％チャート
・トナー：リコー製P×Pトナーの試作品
【００６６】
［実施例１］
上記の画像出力条件で画像形成動作終了後、感光体上の転写残トナーが回収ローラにより回収されるまで、クリーニングモードを実行した。そして、十分な時間として３日経過後に再び上記画像出力条件で画像形成動作を行った。
【００６７】
実施例１においては、３日経過後の出力画像は、地汚れなどがなく、正常な出力画像を得ることができた。これは、画像形成終了後にクリーニングモードを実施して、感光体表面およびクリーニングブラシ表面の転写残トナーを除去しているため、３日経過後の画像形成動作開始時に感光体表面、クリーニングブラシに帯電電荷を失ったトナーが残存していないためと考えられる。また、３日経過後の画像形成動作開始時に回収ローラに付着していた帯電電荷を失った転写残トナーについて観察したところ、回収ローラからブラシに逆転移することはなかった。
【００６８】
［比較例１］
上記の画像出力条件で画像形成動作終了後、クリーニングモードを実行せずに、３日経過後に再び上記画像出力条件で画像形成動作を行った。
【００６９】
比較例１においては、３日経過後の出力画像は、地肌部にトナーが付着した地肌汚れ画像となっていた。これは、３日経過後の画像形成動作開始時に感光体上に付着していた帯電電荷を失った転写残トナーが、クリーニングブラシに静電的に付着せずにクリーニングブラシを通過したためと考えられる。また、３日経過後の画像形成動作開始時にクリーニングブラシに付着していた帯電電荷を失った転写残トナーについて観察したところ、回収ローラに静電的に転移せずにクリーニングブラシに残存し続けていた。
【００７０】
［実施例２］
実施例１よりもクリーニングモードの実行時間を延ばし、感光体上の転写残トナーが、回収ローラ用クリーニングブレードによって回収ローラから掻き取られるまで行った。
【００７１】
この実施例２においても、実施例１同様、３日経過後の出力画像は、地汚れなどがなく、正常な出力画像を得ることができた。また、３日経過後の画像形成動作開始時に回収ローラ用クリーニングブレードに付着していた転写残トナーを観察したところ、回収ローラに逆転移することもなかった。
【００７２】
［比較例２］
実施例１よりもクリーニングモードの実行時間を短くし、感光体上の転写残トナーが、クリーニングブラシに付着した状態でクリーニングモードを終了した。
【００７３】
この比較例２においても、比較例１同様、３日経過後の出力画像は、地肌部にトナーが付着した地肌汚れ画像となっていた。これは、３日経過後の画像形成動作開始時にクリーニングブラシ上に付着していた帯電電荷を失った転写残トナーが、感光体上に再転移したためと考えられる。また、３日経過後の画像形成動作開始時にクリーニングブラシに付着していた帯電電荷を失った転写残トナーについて観察したところ、回収ローラに静電的に転移せずにクリーニングブラシに残存し続けていた。
【００７４】
上述した実施形態では、極性制御部材として、導電性ブレードを用いているが、極性制御部材は感光体１上の転写残トナーの帯電極性を負極性へ揃える機能を保持するものであれば上述のような導電性ブレード２２の形態に限られない。
例えば、極性制御部材を図３０に示すコロナチャージャ１２２としてもよい。この場合の各印加電圧条件は、以下のようになる。
・極性制御コロナチャージャ：  ワイヤー：−４．０［ｋV］
・クリーニングブラシ：＋３５０［V］
・回収ローラ：＋６５０［Ｖ］
【００７５】
また、極性制御部材を図３１に示すブラシローラ２２２としてもよい。この場合の各印加電圧条件は、以下のようになる。
・極性制御ブラシローラ：−７００［Ｖ］
・クリーニングブラシ：＋３５０［V］
・回収ローラ：＋６５０［Ｖ］
【００７６】
さらに、極性制御部材を図３２に示す固定ブラシ３２２としてもよい。この場合の各印加電圧条件は、以下のようになる。
・極性制御固定ブラシ：−７００［Ｖ］
・クリーニングブラシ：＋３５０［V］
・回収ローラ：＋６５０［Ｖ］
【００７７】
また、上述した実施形態では、静電クリーニング部材として、クリーニングブラシ２３を用いているが、静電クリーニング部材は感光体１上の転写残トナーを静電的に除去する機能を保持するものであれば上述のようなクリーニングブラシ２３の形態に限られない。
例えば、静電クリーニング部材を図３３に示すクリーニングローラ１２３としてもよい。クリーニングローラ１２３は、上述した回収ローラと同様に、SUSなどのローラに絶縁性表層を設けたものである。また、この図３３においては、クリーニングローラ１２３に静電的に付着したトナーをブレード部材１２７で掻き取ることで、クリーニングローラ１２３から転写残トナーを除去する。なお、この場合の各印加電圧条件は、以下のようになる。
・導電性ブレード：−４５０［Ｖ］
・クリーニングローラ：＋６５０［Ｖ］
【００７８】
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３４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３５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３６に示すような磁気ブラシ３ｂとしたり、図３７にようなファーブラシ３ｃとしたりしても良い。
【００７９】
〔感光体例１〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の一例（以下「感光体例１」という。）について説明する。
本感光体例１の感光体は、導電性支持体を５０℃〜４００℃に加熱し、該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感光体（以下「ａ−Ｓｉ系感光体」という。）である。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。
【００８０】
ａ−Ｓｉ感光体の層構成は、例えば以下のようなものである。
図３８は、層構成を説明するための模式的構成図である。
図３８（ａ）に示す電子写真用感光体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。Ｈは水素原子、Ｘはハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）である。
図３８（ｂ）に示す電子写真用感光体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３８（ｃ）に示す電子写真用感光体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３８（ｄ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、光導電層５０２が設けられている。この光導電層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。
【００８１】
感光体１の支持体としては、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。支持体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。
【００８２】
ａ−Ｓｉ感光体には、図３８（ｃ）に示したように、必要に応じて導電性支持体と光導電層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電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層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、支持体側より光導電層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、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。電荷注入阻止層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。
【００８３】
光導電層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。
【００８４】
電荷輸送層は、光導電層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。
【００８５】
電荷発生層は、光導電層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。
この電荷発生層は、構成要素として少なくともＳｉ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。
【００８６】
ａ−Ｓｉ感光体には、必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、更に表面層を設けることが出来、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、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、耐久性において所望の目的を達成するために設けられる。
表面層の層厚としては、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表面層が失われてしまい、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。
【００８７】
〔感光体例２〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の他の例（以下「感光体例２」という。）について説明する。
本感光体例２の感光体は、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体である。
保護層のバインダー構成として、架橋構造からなる保護層も有効に使用される。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。
【００８８】
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。
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。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。
【００８９】
また、本感光体例２においては、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４００［ｎｍ］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、本実施形態においては、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。
【００９０】
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。
【００９１】
本実施形態で好適に使用できる感光体の具体例としては、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部を混合して保護層用の塗布液を調製し、そ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５［μｍ］の保護層を形成したものを用いることができる。
また、下記の化１に示す構造式（Ｉ）の正孔輸送性化合物を３０部、下記の化２に示す構造式（II）のアクリルモノマー及び光重合開始剤（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、この塗料をスプレーコーティング法により先の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５［μｍ］の表面保護層を形成したものも好適に使用できる。
【化１】
0005234398.tif 000002
【化２】
0005234398.tif 000003
【００９２】
〔感光体例３〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の更に他の例（以下「感光体例３」という。）について説明する。
本感光体例３の感光体は、保護層に耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体である。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、本発明において保護層２１中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
【００９３】
〔トナー例〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられるトナーの一例について説明する。
本実施形態のトナーとしては、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であるものが好ましい。
図３９は形状係数ＳＦ１を求めるための説明図であり、図４０は形状係数ＳＦ２を求めるための説明図である。
形状係数ＳＦ１とは、図３９に示すように、球状物質の形状における丸さの割合を示す数値であり、球状物質を二次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。つまり、ＳＦ１は下記の数式（１）により算出される。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・（１）
また、形状係数ＳＦ２は、図４０に示すように、物質の形状における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、ＳＦ２は下記の数式（２）により算出される。
ＳＦ２＝｛（ＰＥＬＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
形状係数ＳＦ２については、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。
【００９４】
また、本実施形態において、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、本実施形態では、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。
【００９５】
また、本実施形態においては、いわゆるモノクロの画像形成装置の例であるが、カラーの画像形成装置であってもよい。以下、カラー画像形成装置に本実施形態の特徴点を適用した場合の具体例を説明する。
【００９６】
〔カラー画像形成装置例１〕
図４２は、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にほんは本発明を適用した例を示す図である。
このプリンタは、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６４，６５，６７，６８に張架された中間転写体としての中間転写ベルト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１Ｋ１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの周囲には、それぞれ、上記実施形態と同様に、帯電装置３Ｋ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ、現像装置６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ、除電ランプ８Ｋ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ、クリーニング装置７Ｋ，７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ等が設けられている。また、プリンタは、複数枚の記録材としての転写紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の転写紙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。
【００９７】
図４２のプリンタにおいて画像形成を行う場合、まず、各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを図４２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４２中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面を帯電装置３K，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃで一様に帯電した後、各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面に対して画像データで変調されたレーザー光ＬＫ，ＬＹ，ＬＭ，ＬＣを照射して、各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面上の各色静電潜像には、各現像装置６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ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転写紙上に転写される。このようにしてトナー像が転写された転写紙は、図示しない定着部に搬送され、転写紙を加熱、加圧して、転写紙上のトナー像を転写紙に定着させる。定着後の転写紙は、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の各感光体１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃの表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置２０Ｋ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ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、上記クリーニング装置２０と同様の構成を備えている。
【００９８】
図４２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１Ｋ，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ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、上述のクリーニング装置２０を用いることで、上述したように、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。また、同様に、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も、中間転写ベルトクリーニング装置１２０として上述のクリーニング装置を用いることにより、球形トナーであっても、中間転写ベルト表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。また、画像形成終了後にクリーニングモードを実行して、感光体表面に残留する転写残トナーをクリーニング装置２０で除去する。また、画像形成終了後に中間転写体クリーニングモードを実行して中間転写ベルト６９上に残留する転写残トナーを中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去する。これによって、次の画像形成の間隔が長く開いても、地汚れのない良好な画像を得ることができる。
【００９９】
〔カラー画像形成装置例２〕
図４３は、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に本発明を適用した例を示す図である。
このプリンタでは、図示しない本体筐体内に１つの感光体１が収納されている。この感光体１の周囲には、上記実施形態と同様に、帯電装置３、４つの現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ、転写手段としての中間転写部７０、クリーニング装置２０、除電ランプ２等が設けられている。なお、４つの現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋは、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の各色に対応している。また、このプリンタは、複数枚の記録材としての転写紙を収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の転写紙は、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次転写ローラ７７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。
【０１００】
図４３のプリンタにおいて画像形成を行う場合、まず、感光体１を図４３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４３中時計方向に回転駆動する。そして、感光体１の表面を帯電装置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Ｌ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、中間転写ベルト６９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の表面を帯電装置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Ｌ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次転写ローラ７７により２次転写領域に搬送されてきた転写紙上に転写される。このようにしてトナー像が転写された転写紙は、紙搬送ベルト７９によって、図示しない定着部に搬送される。この定着部で、転写紙を加熱、加圧して、転写紙上のトナー像を転写紙に定着させる。定着後の転写紙は、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、上記クリーニング装置２０と同様の構成を備えている。
【０１０１】
図４３に示す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を用いることで、上述したように、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。同様に、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も、中間転写ベルトクリーニング装置１２０として、本実施形態のクリーニング装置を用いることにより、球形トナーであっても、中間転写ベルト表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。また、画像形成終了後にクリーニングモードを実行して、感光体表面に残留する転写残トナーをクリーニング装置２０で除去し、中間転写ベルト６９上に残留する転写残トナーを中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去するので、次の画像形成の間隔が長く開いても、地汚れのない良好な画像を得ることができる。
【０１０２】
また、図４４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、本実施形態のクリーニング装置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、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、本実施形態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。
【０１０３】
また、画像形成終了後に紙搬送ベルトクリーニングモードを実行することで、紙搬送ベルト表面に残留するトナーを搬送ベルトクリーニング装置２２０で除去するので、次の画像形成時に紙搬送ベルト８１表面に、トナーが残存するのを抑制することができる。よって、次の画像形成が長期間開いても、紙搬送ベルト８１の表面には、帯電電荷が失われた転写残トナーがほとんど残存していないので、クリーニングブラシを通過するトナーがほとんどなく、次の画像形成が長期間開いたときの転写紙の汚れを抑制することができる。
【０１０４】
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、像担持体たる感光体１と、感光体を帯電する帯電手段たる帯電ローラ３と、感光体１を露光して静電潜像を形成する露光手段たる露光装置と、感光体１上の静電潜像をトナー像化する現像手段たる現像装置と、感光体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段たる転写ローラ１５と、感光体上の転写残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静電クリーニング部材たるクリーニングブラシ２３とを備えている。また、画像形成終了後、感光体上の転写残トナーを除去するためのクリーニングモードを実行する制御手段たる制御部２００を備えている。このように構成することで、次の画像形成時に感光体表面に、転写残トナーが残存するのを抑制することができる。よって、次の画像形成が長期間開いても、感光体表面には、帯電電荷が失われた転写残トナーがほとんど残存していないので、クリーニングブラシを通過するトナーがほとんどなく、次の画像形成が長期間開いたときの形成画像に地肌汚れが生じるのを抑制することができる。
【０１０５】
また、クリーニングブラシ２３に付着したトナーを自らの表面に移動させて回収する回収部材たる回収ローラ２４を備えるとともに、感光体上の転写残トナーが回収ローラ２４によって回収されるまで、クリーニングモードを実行するよう制御部２００を構成している。これにより、次の画像形成時にクリーニングブラシに残留する転写残トナーをほとんどなくすことができる。よって、次の画像形成が長期間開いても、クリーニングブラシには、帯電電荷が失われた転写残トナーがほとんど残存していないので、回収ローラに回収されずに、そのままクリーニングブラシに付着し続ける転写残トナーや、クリーニングブラシから感光体へ逆転移する転写残トナーが生じるのを抑制することができる。
【０１０６】
また、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０の球形トナーを用いることにより、高画質化を測ることができ、機械的なクリーニングでは粉砕トナーよりもクリーニングが困難である球形トナーであってもクリーニング装置２０を用いてクリーニングすることにより、良好なクリーニングを行うことができる。さらに、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。
【０１０７】
また、感光体上にトナー像を形成する複数の現像装置を備え、感光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所謂１ドラム型のフルカラー画像形成装置において、画像形成終了後にクリーニングモードを実行することで、地肌汚れのない良好なフルカラー画像を得ることができる。
【０１０８】
また、複数の感光体と、複数の感光体上にトナー像を形成する現像装置をそれぞれ備え、複数の感光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所謂タンデム型のフルカラー画像形成装置において、画像形成終了後にクリーニングモードを実行することで、地肌汚れのない良好なフルカラー画像を得ることができる。
【０１０９】
また、被転写材たる転写紙を転写ローラ１５による転写位置まで搬送する搬送部材たる紙搬送ベルト８１と、紙搬送ベルトに付着した不要なトナーを静電的に除去する搬送部材クリーニング手段たる搬送ベルトクリーニング装置２２０とを備えたプリンタにおいて、
画像形成終了後、紙搬送ベルト上の不要なトナーを除去するための搬送ベルトクリーニングモードを実行するよう制御部２００を構成した。これにより、次の画像形成時に紙搬送ベルト８１表面に、転写残トナーが残存するのを抑制することができる。よって、次の画像形成が長期間開いても、紙搬送ベルト８１表面には、帯電電荷が失われた転写残トナーがほとんど残存していないので、搬送ベルトクリーニング装置２２０を通過するトナーがほとんどなく、次の画像形成が長期間開いたときの転写紙に汚れが生じるのを抑制することができる。
【０１１０】
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、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。
【０１１１】
また、感光体１として、充填剤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ることで、感光体の膜削れ量が低減できる。
【０１１２】
また、感光体１として、アモルファスシリコン感光体を用いることで、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。
【０１１３】
また、感光体１と少なくとも帯電ローラ３、現像装置６、クリーニングブラシのうち少なくとも一つ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、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】
【０１１４】
【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】（ａ）及び（ｂ）は、像担持体表面から回収ローラ表面までのトナーの移送と、像担持体表面電位Ｖopc、クリーニングブラシの表面電位Ｖｂ、回収ローラの表面電位Ｖｒとの関係で示した説明図である。
【図２０】感光体上の導電性ブレードの当接部下流側からクリーニングブラシ当接部間における導電性ブレード通過直後の転写残トナーの帯電分布と、時間経過後の転写残トナーの帯電分布を示すグラフ。
【図２１】次の画像形成動作の間隔が開いたときに、クリーニングブラシに静電的に転移せずに通過する転写残トナーが残存する領域を示す図。
【図２２】画像形成終了時に感光体表面に残存する転写残トナーを示す図。
【図２３】次の画像形成動作時に、図２２に示した転写残トナーが、クリーニングブラシに付着せずに通過した様子を示す図。
【図２４】画像形成終了時に、クリーニングブラシ２３に残存した転写残トナーを示す図。
【図２５】次の画像形成動作時に、図２４に示した転写残トナーが、回収ローラに回収されずにブラシローラに付着し続ける様子を示す図。
【図２６】画像形成終了後にクリーニングモードを実行する制御部を備えた構成のブロック図。
【図２７】画像形成終了時に感光体表面に残存する転写残トナーを示す図。
【図２８】クリーニングモード実行後に、図２７に示した転写残トナーが、回収ローラに付着している様子を示す図。
【図２９】クリーニングモード実行後に、図２７に示した転写残トナーが、回収ローラ用クリーニングブレードに付着している様子を示す図。
【図３０】極性制御部材をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３１】極性制御部材をブラシローラとした構成を示す図。
【図３２】極性制御部材を固定ブラシとした構成を示す図。
【図３３】静電クリーニング部材をクリーニングローラとした構成を示す図。
【図３４】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３５】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３６】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図３７】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図３８】アモルファスシリコン感光体の層構成の説明図。
【図３９】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４０】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４１】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図４２】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図４３】１ドラム型の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。
【符号の説明】
【０１１５】
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
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
【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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