(57)【要約】【課題】  静電クリーニング方式で、被清掃体上のトナーが少ない場合の被清掃体やトナー極性制御ブレードの不要な消耗を防止しつつ、被清掃体上のトナーが多い場合のクリーニング不良の発生を防止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ユニット装置を提供する。【解決手段】感光体１表面に接触して印加された電圧によって感光体１面上のトナーを静電的に除去するブラシローラ７１と、ブラシローラ７１よりも感光体１の表面移動方向上流側で感光体１の表面に接触し、感光体１表面上のトナーの帯電極性がブラシローラ７１に印加される電圧とは逆極性となるように制御するトナー極性制御ブレード７５を有し、感光体１の表面に対するトナー極性制御ブレード７５の接触圧を制御するブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００を備える。【選択図】  図２
2009025471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する被清掃体表面に接触し、且つ印加された電圧によって該被清掃体面上のトナーを静電的に除去する静電クリーニング部材と、
該静電クリーニング部材に電圧を印加するクリーニング電圧印加手段と、
該静電クリーニング部材が該被清掃体と接触する位置に対して該被清掃体の表面移動方向上流側で該被清掃体の表面に接触し、該被清掃体表面上のトナーの帯電極性を該クリーニング電圧印加手段が該静電クリーニング部材に印加する電圧とは逆極性となるように制御するトナー極性制御ブレードとを有するクリーニング装置において、
該被清掃体の表面に対する該トナー極性制御ブレードの接触圧を制御するブレード接触圧制御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２】
請求項１のクリーニング装置において、
上記静電クリーニング部材は、導電性のブラシ繊維が回転軸体の外周から直径方向外周側に伸びるように植毛され、該回転軸体を中心に回転しながら該ブラシ繊維を上記被清掃体表面に接触させるブラシローラであ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、
上記静電クリーニング部材と上記被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で該静電クリーニング部材に接触して、該静電クリーニング部材に付着したトナーを回収する静電クリーニング部材清掃部材を有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１、２または３のクリーニング装置において、
上記被清掃体はトナー像を担持し、被転写材に該トナー像を転写するトナー像担持体であり、
上記ブレード接触圧制御手段は、該被清掃体が担持するトナー像の画像情報に基づいて上記トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を制御する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のクリーニング装置において、
上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードに駆動を伝達し、該トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材を備え、該トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を該ブレード駆動伝達部材の回転動作によって調節する接触圧調節機構を備え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または４のクリーニング装置において、
上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードに駆動を伝達し、該トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材を備え、該トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を該ブレード駆動伝達部材の直線動作によって調節する接触圧調節機構を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
請求項１、２、３または４のクリーニング装置において、
上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する接触圧をトナー極性制御ブレードに接続された弾性部材の弾性力を変化させることによって調節する接触圧調節機構を備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項８】
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像化する現像手段と、
該潜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、
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または７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９】
請求項８の画像形成装置において、
上記現像手段として複数の現像装置と、
複数の該現像装置と同数の上記潜像担持体と、
複数の該潜像担持体と同数の上記クリーニング装置とを有し、
該潜像担持体１つに対して複数の該現像装置の一つと、複数の該クリーニング装置の一つとが対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８または９の画像形成装置において、
上記像担持体の保護層、または、電荷輸送部位の構造中のバインダー樹脂が、架橋型構造を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
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被転写材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または７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１２】
請求項８、９、１０または１１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は、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
被清掃体と少なくとも該被清掃体表面をクリーニングする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ユニット装置において、
該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７のクリーニング装置を用いたことを特徴とするユニット装置。
【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ユニット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、帯電手段を用いて潜像担持体である感光体表面を一様に正または負極性に帯電させた後、感光体表面に対して作成画像に応じた露光を施し、静電潜像を形成する。そして、現像手段で感光体上の静電潜像とは逆極性に帯電したトナーで潜像を現像し、感光体上にトナー像を形成する。このトナー像を転写手段転写手段によって紙等の転写紙もしくは中間転写体に転写する。転写後の感光体上の転写残トナーはクリーニング装置によって除去し、感光体表面上にトナーがない状態で再び帯電手段を用いて帯電させることによって、感光体を繰り返し作像に用いることができる。このクリーニング装置にはブレードクリーニング方式、導電性もしくは絶縁性のブラシローラ方式が知られている。一般的な方式としては構成が簡単で安価な方式である機械的にトナーを堰き止めるブレードクリーニングが用いられてきた。
【０００３】
しかし、最近では高画質化の要求によってトナーは小粒径化傾向にある。又、トナーの製造においても省エネ化の為に重合工法が主流となってきた。重合工法においてはトナー形状を異形化する工程のない球形形状で使用することが、コスト的に安価となる。更に、球形化することで転写効率が向上し、転写残トナーとして廃棄されるものが減少し一層省エネ効果が上がると考えられている。ブレードを用いてこの重合工法で製造される小径且つ球形のトナーをクリーニングするためには、ブレードを強い力で像担持体上に押し付けないとせき止めることは出来ない。強い力で押し付けることは、ブレードや感光体表面層の磨耗が加速される。更に強い力でブレードを押し付ける為、感光体を駆動する為のモータトルクも大きくしなくてはならないなどの欠点がある。
【０００４】
そこで、このような小粒径のトナーや球形トナーを有効にクリーニングする方式として、像担持体表面上の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検討されている。
【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吸着除去させていた。
一般に、感光体表面上のトナーを記録材や中間転写体などの被転写材に転写するときには、転写部で現像後のトナーの極性（正規極性）とは逆極性の転写バイアスを被転写材側に印加して、感光体上のトナーを被転写材に転写する。このため、感光体上の正規極性のトナーは被転写材に吸着転写されるが、転写されなかったトナーは感光体上に付着したまま転写部をすり抜けていく。また、転写部での転写バイアスによって感光体と被転写材との間で生じる放電によって、電荷注入を受けて逆極性に帯電して感光体上に付着したまま転写部をすり抜けるトナーも存在する。このため、転写後の感光体表面上に残留した転写残トナーの中には正規極性に帯電した正規極性トナーと、正規極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーとが混在する場合が多い。このような場合、静電クリーニング方式を採用するときには、両極性のトナーを静電的に回収できる構成が必要となる。
【０００６】
特許文献１の静電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の静電クリーニング部材を配し、静電クリーニング部材に電圧を印加し、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。
また、特許文献１に記載のクリーニング装置では、静電クリーニング部材としてローラ状のクリーニングローラを備えている。さらに、このクリーニングローラが感光体と接触する位置に対して感光体表面移動方向上流側に、感光体と接触し、且つ、クリーニングローラとは逆極性の電圧が印加された導電性部材としてのトナー極性制御ブレードを備えている。
上述したように、感光体上の転写残トナーは帯電極性の分布が拡がっており、一方の極性の電圧が印加された静電クリーニング部材のみでは同極性に帯電したトナーを除去することができないという不具合が生じる。一方、特許文献１に記載のクリーニング装置であれば、転写残トナーはトナー極性制御ブレードが感光体に接触する位置を通過するときに、トナー極性制御ブレードから電荷の注入を受ける。これにより、クリーニングローラが感光体と接触する位置に向かうトナーは、トナー極性制御ブレードと同極性に帯電状態が揃えられる。よって、クリーニングローラが感光体と接触する位置では、トナー極性制御ブレードに対して逆極性の電圧が印加されたクリーニングローラに転写残トナーが吸着され、良好に除去することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２０２７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
静電クリーニング方式では、静電クリーニング部材で吸着できる能力を超えた転写残トナーが静電クリーニング部材と感光体との接触部に入力されると、クリーニング装置でトナーを除去しきれず、クリーニング不良となる。クリーニング不良が生じると地汚れなどの画像品質の低下の原因となる。よって、トナー極性制御ブレードを備えたクリーニング装置では、トナー極性制御ブレードの摺擦によって感光体上のある程度の転写残トナーを機械的に除去し、残った転写残トナーを静電クリーニング部材で静電的に除去する。
また、画像面積率が高い画像を形成したとき等、転写部を多くの転写残トナーが通過した場合でも、静電クリーニング部材の吸着能力を超えた転写残トナーがトナー極性制御ブレードと感光体との接触部を通過しないようにする必要がある。このため、感光体の表面に対するトナー極性制御ブレードの接触圧としては、転写残トナーが少ない場合よりも転写残トナーが多い場合の方が高い接触圧が求められる。しかし、転写残トナーが多い場合に合せてトナー極性制御ブレードの接触圧を設定すると、転写残トナーが少ない状態では過剰な接触圧でトナー極性制御ブレードが接触し、感光体やトナー極性制御ブレードの不要な消耗となる。一方、転写残トナーが少ない場合に合せてトナー極性制御ブレードの接触圧を設定すると、転写残トナーが多い場合にクリーニング不良が発生してしまう。
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。
また、特許文献１を用いたクリーニング装置の説明では、導電性のクリーニング部材がクリーニングローラである場合について説明したが、このような問題はクリーニングローラの場合に限るものではない。ブラシ繊維が被清掃体の表面に接触するクリーニングブラシであっても同様の問題が生じる。
【０００９】
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、静電クリーニング方式で、被清掃体上のトナーが少ない場合の被清掃体やトナー極性制御ブレードの不要な消耗を防止しつつ、被清掃体上のトナーが多い場合のクリーニング不良の発生を防止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ユニット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、表面移動する被清掃体表面に接触し、且つ印加された電圧によって該被清掃体面上のトナーを静電的に除去する静電クリーニング部材と、該静電クリーニング部材に電圧を印加するクリーニング電圧印加手段と、該静電クリーニング部材が該被清掃体と接触する位置に対して該被清掃体の表面移動方向上流側で該被清掃体の表面に接触し、該被清掃体表面上のトナーの帯電極性を該クリーニング電圧印加手段が該静電クリーニング部材に印加する電圧とは逆極性となるように制御するトナー極性制御ブレードとを有するクリーニング装置において、該被清掃体の表面に対する該トナー極性制御ブレードの接触圧を制御するブレード接触圧制御手段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、上記静電クリーニング部材は、導電性のブラシ繊維が回転軸体の外周から直径方向外周側に伸びるように植毛され、該回転軸体を中心に回転しながら該ブラシ繊維を上記被清掃体表面に接触させるブラシローラであ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、上記静電クリーニング部材と上記被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で該静電クリーニング部材に接触して、該静電クリーニング部材に付着したトナーを回収する静電クリーニング部材清掃部材を有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１、２または３のクリーニング装置において、上記被清掃体はトナー像を担持し、被転写材に該トナー像を転写するトナー像担持体であり、上記ブレード接触圧制御手段は、該被清掃体が担持するトナー像の画像情報に基づいて上記トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を制御することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４のクリーニング装置において、上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードに駆動を伝達し、該トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材を備え、該トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を該ブレード駆動伝達部材の回転動作によって調節する接触圧調節機構を備え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または４のクリーニング装置において、上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードに駆動を伝達し、該トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材を備え、該トナー極性制御ブレードの該被清掃体の表面に対する接触圧を該ブレード駆動伝達部材の直線動作によって調節する接触圧調節機構を備えることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３または４のクリーニング装置において、上記ブレード接触圧制御手段は、上記トナー極性制御ブレードの上記被清掃体の表面に対する接触圧をトナー極性制御ブレードに接続された弾性部材の弾性力を変化させることによって調節する接触圧調節機構を備えることを特徴とするものである。
また、請求項８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像化する現像手段と、該潜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、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または７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９の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記現像手段として複数の現像装置と、複数の該現像装置と同数の上記潜像担持体と、複数の該潜像担持体と同数の上記クリーニング装置とを有し、該潜像担持体１つに対して複数の該現像装置の一つと、複数の該クリーニング装置の一つとが対向す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８または９の画像形成装置において、上記像担持体の保護層、または、電荷輸送部位の構造中のバインダー樹脂が、架橋型構造を有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、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被転写材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または７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１２の発明は、請求項８、９、１０または１１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は、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、被清掃体と少なくとも該被清掃体表面をクリーニングする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ユニット装置において、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７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。
【００１１】
上記請求項１乃至１３の発明においては、ブレード接触圧制御手段を備えることにより、被清掃体上のトナーの量が多いときには被清掃体の表面に対するトナー極性制御ブレードの接触圧が大きくなるように制御することができる。さらに、被清掃体上のトナーの量が少ないときには被清掃体の表面に対するトナー極性制御ブレードの接触圧が小さくなるように制御することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至１３の発明によれば、被清掃体上のトナーの量が少ないときには接触圧を小さくすることで、被清掃体やトナー極性制御ブレードの不要な消耗を防止し、被清掃体上のトナーの量が多いときには接触圧を大きくすることで、被清掃体上でのクリーニング不良の発生を防止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】
【００１３】
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタ５００に適用した一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５００全体の概略構成を示す説明図である。
被清掃体である像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲には、帯電装置２、不図示の露光装置、現像装置６、転写装置５、クリーニング装置７及び除電ランプ８が順に配置されている。感光体１の上方には、帯電ローラ２ａで感光体１の表面を一様に帯電する帯電手段としての帯電装置２、帯電された感光体１の表面にレーザ光Ｌで静電潜像を形成する図示しない潜像形成手段としての露光装置が配置されている。また、感光体１の図１中右側には、感光体１の表面上の静電潜像に所定極性（本実施形態では負極性）に帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成する現像手段としての現像装置６が配置されている。また、感光体１の下方には、感光体１上のトナー像を給紙カセット３から搬送された転写紙Ｐに転写ローラ１２ａで転写する転写手段としての転写装置５が設けられている。また、感光体１の図１中左側には、転写後に感光体１上に残っ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してのクリーニング装置７、及び、感光体１上の残留電位を除去する除電ランプ８が設けられている。
【００１４】
感光体１は、帯電装置２によってその表面が一様帯電された後、不図示の露光装置が画像情報に基づいて照射するレーザ光Ｌによって画像情報に基づいた静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体１の表面は、現像装置６によって静電潜像にトナーが供給され、トナー像が形成される。
【００１５】
転写装置５の下方には、記録材としての転写紙Ｐを複数枚重ねて収容する給紙カセット３が配設されている。この給紙カセット３は、一番上の転写紙Ｐに押し当てている給紙ローラ３ａを所定のタイミングで回転駆動させ、その転写紙Ｐを給紙搬送路に給紙する。給紙搬送路内では、送り出された転写紙Ｐが複数の搬送ローラ対１３を経た後、レジストローラ対１４のローラ間に挟まれて止まる。レジストローラ対１４は、挟み込んだ転写紙Ｐを、上述のようにして感光体１上に形成されたトナー像に重ね合わせ得るタイミングで転写ローラ１２ａと感光体１との間の転写ニップに向けて送り出す。これにより、感光体１上のトナー像と、レジストローラ対１４によって送り出された転写紙Ｐとが転写ニップで同期して密着する。そして、感光体１上のトナー像は、転写バイアスの作用を受けて転写紙Ｐ上に静電転写される。
【００１６】
転写ローラ１２ａには、紙搬送ベルト１２が巻き付いている。紙搬送ベルト１２は、転写ローラ１２ａと駆動ローラ１２ｂとに張架されており、図中反時計回りに無端移動する。また、紙搬送ベルト１２の図中左側方には、定着手段としての定着装置９、排紙ローラ対１０が設けられている。トナー像が静電転写された転写紙Ｐは、紙搬送ベルト１２により定着装置９へ送られる。定着装置９内に入った転写紙Ｐは、加熱処理及び加圧処理が施される。これにより、トナーが圧力を受けながら熱溶融して転写紙Ｐにトナー像が定着する。そして、転写紙Ｐは定着装置９内から排紙ローラ対１０を経て機外へと排出される。
【００１７】
転写されずに感光体上に残った転写残トナーはクリーニング装置７によって回収される。転写残トナーを除去された感光体１の表面は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。また、紙搬送ベルト１２上に転移してしまった不要なトナーは、ベルトクリーニング装置１５によって紙搬送ベルト１２上から除去される。
【００１８】
本実施形態では、感光体１、現像装置６、帯電装置２、クリーニング装置７が、これらを一体に支持した構造体からなるユニット装置としてのプロセスカートリッジ１００に収容されている。プロセスカートリッジ１００は、プリンタ本体に対して着脱自在となっている。よって、プロセスカートリッジ１００内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ１００を交換すればよく、利便性が向上する。
【００１９】
図２は、クリーニング装置７の概略構成を示す説明図である。
クリーニング装置７は、回転軸体であるローラ状のコア部材７１ｃの表面に、無数のブラシ繊維７１ａ，７１ｂが植毛された静電クリーニング部材としてのブラシローラ７１を備える。また、クリーニング装置７は、ブラシ繊維に付着したトナーを清掃するブラシローラ清掃部材としての回収ローラ７２と、回収ローラ７２に付着したトナーは剥離させる剥離部材としてのスクレーパ部材７３とを備える。さらに、クリーニング装置７は、極性制御手段を構成する導電性のブレードからなるトナー極性制御ブレード７５及びブレード電圧印加手段としてのブレード電源７０６とを備える。
【００２０】
ブラシローラ７１は、そのブラシ繊維の先端を感光体１に接触させながら、その接触部で感光体１表面とは逆方向にブラシ繊維の先端が移動するように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動する。そして、感光体１表面を摺擦する複数のブラシ繊維によって転写残トナーを捕捉する。回収ローラ７２は、感光体１との間にブラシローラ７１を挟み込むように配設されており、ブラシローラ７１との接触部においてブラシローラ７１のブラシ先端の移動方向とは逆方向に表面移動するように、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動する。板状のスクレーパ部材７３は、その先端のエッジを所定の圧力で回収ローラ７２の表面に当接させている。また、不図示の搬送手段は、スクレーパ部材７３の重力方向下側に配設されている。
【００２１】
また、トナー極性制御ブレード７５は、ブレード電源７０６からのバイアス印加を受けることで、感光体１表面上の転写残トナーに電荷を注入し、転写残トナーの極性をブレード電源７０６から受けるバイアス極性と同極性に揃える。ここで、本実施形態におけるトナーの正規帯電極性は負極性であるが、トナーは転写ニップにおいて正極性のバイアスの作用を受ける結果、一部が正極性に帯電するものが出てくる。よって、転写残トナーの帯電分布は、図３（ａ）に示すように、負極性のトナーと正極性のトナーとが混在した状態になる。本実施形態では、ブレード電源７０６から供給するバイアスの極性を負極性としている。よって、負極性のトナーと正極性のトナーとが混在した状態の転写残トナーは、トナー極性制御ブレード７５により負極性の電荷注入を受けることで、図３（ｂ）に示すように極性が一様に負極性に揃えられる。
なお、本実施形態では、トナー極性制御ブレード７５により転写残トナーの極性を負極性に揃える場合を例に挙げているが、正極性に揃えるようにしても同様である。
【００２２】
ブラシローラ７１の回転軸体であるコア部材７１ｃにはクリーニング電圧印加手段としてのブラシ電源７０１が接続されており、正極性のバイアスが印加されている。よって、トナー極性制御ブレード７５により負極性に揃えられた転写残トナーは、正極性が印加されたブラシローラ７１に静電的に吸着する。これにより、感光体１の表面から転写残トナーが除去される。
また、回収ローラ７２の軸部には回収電源７０２が接続されており、正極性のバイアスが印加されている。ブラシローラ７１に静電吸着した負極性のトナーは、ブラシローラ７１と回収ローラ７２との電位勾配により回収ローラ７２に回収される。回収ローラ７２に回収されたトナーはスクレーパ部材７３により、回収ローラ７２の表面から機械的に掻き落とされる。掻き落とされたトナーは不図示の搬送手段により図示しない廃トナーボトルに搬送される。なお、トナーを再利用するために現像装置６へ搬送してもよい。
【００２３】
ここで、従来のクリーニング装置について説明する。
特公平２−４２２３０に記載のクリーニング装置では、転写手段とクリーニング手段の間にコロナ照射手段を設けている。また、このクリーニング装置では、正極性トナーと逆極性の電圧を印加する第一クリーニングブラシロールと、この第一クリーニングブラシロールに吸着された極性のトナーを回収する手段とからなる第一クリーニング手段を備えている。さらに、正極性トナーと同極性の電圧を印加した第二クリーニングブラシロールと第二ブラシクリーニングロールに吸着されたトナーや紙粉を回収する第二クリーニング手段を備えている。このクリーニング装置では、コロナ照射によってイオン以外の環境汚染やオゾンが生じるなどの問題があり、さらに、２つのクリーニング手段を備えることによって装置の大型化の問題がある。
特開２００２−２６８４９４に記載のクリーニング装置では、第一及び第二のクリーニングブレードを設け、この２つのクリーニングブレードの間にブラシローラを設け、さらに、第１のクリーニングブレードに電圧を印加する。このクリーニング装置では、第一のクリーニングブレードは電圧を印加することで付着した紙粉、トナー等を除去し易くしているが、小粒径トナーに対してはブラシローラに電圧が印加されていないため静電的に除去することは出来ない。更にブラシ上に付着したトナーを除去する機能がないため安定的にクリーニング性能を維持することは困難である。
また、特開昭６１−１４１４７５に記載のクリーニング装置では、現像に使用されたトナーの種類に対応して像担持体に当接されるクリーニングブレード圧を調節可能としている。しかし、このクリーニング装置は、磁性、非磁性トナーによってブレード線圧を変えるものであり、円形度が高くて、小径のトナーに対応するものでない。円形度が高く、小径に対してはブレードのみでのクリーニングは困難である。
【００２４】
また、図１６は、静電クリーニング部材として導電性ブラシローラ２２を備えた従来のクリーニング装置７の一例を説明するための説明図である。
図１６のクリーニング装置７は、正極性の電圧を印加した第一導電性ブラシローラ２２ａと、負極性の電圧を印加した第二導電性ブラシローラ２２ｂとを、感光体１の表面移動方向に沿って並べて配置した構成となっている。クリーニング装置７では、転写残トナーのうち、第一導電性ブラシローラ２２ａで負極性に帯電したトナーをクリーニングし、第二導電性ブラシローラ２２ｂで正極性に帯電したトナーをクリーニングする。そして、第一導電性ブラシローラ２２ａ及び第二導電性ブラシローラ２２ｂに付着したトナーは、第一回収ローラ７２ａ及び第二回収ローラ７２ｂにより各導電性ブラシローラ２２から除去される。
しかし、図１６に示すクリーニング装置７は、導電性ブラシローラ２２、回収ローラ７２、及びこれらに電圧を印加する電源を二つずつ備えているため、装置の大型化につながる。
【００２５】
また、他の方式として図２で示す本実施形態のクリーニング装置７のトナー極性制御ブレード７５のような極性制御部材と、ブラシローラ７１のような静電クリーニング部材を揃えたものがある。この方式では、極性制御部材によって感光体１上のトナーの帯電極性を片側に揃え、静電クリーニング部材に揃えた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でトナーを吸着する。
この極性制御部材としてはトナーと接触しないで極性を変える方法と接触させて変える方法がある。非接触方式としてはコロナ等のイオン照射でトナー外周にイオン付着させるものである。この方式は高電圧放電によってイオン以外の環境汚染やオゾンが生じるなどの欠点がある。接触方式は放電させないで摩擦帯電、電荷注入などの作用によって電荷制御する。具体的には導電性ブラシ、導電性ブレードなどと接触させて行う。しかしブラシの場合はトナーが付着して時間と共に制御能力が低下する。一方、本実施形態のクリーニング装置７のように導電性ブレードによってトナーの電荷を制御するものは、ブラシに比べてトナーの付着によって電荷の制御能力の低下が起こり難い。
【００２６】
本実施形態のクリーニング装置７で、回収ローラ７２の表面層の体積抵抗率が例えば１０5〜１０8［Ω・ｃｍ］程度である場合、感光体表面上の不要トナーがわずかではあるがブラシローラ７１と対向するクリーニング領域を通過してしまい、クリーニング不良が発生することが確認されている。この原因は、ブラシローラ７１に一旦は静電吸着したトナーが回収ローラ７２と接触したときに回収ローラ７２から電荷注入を受け、回収ローラ７２の印加バイアスと同極性に帯電してしまう結果、そのトナーがブラシローラ７１から感光体表面に戻ってしまうからである。このようなクリーニング不良を抑制する方法としては、回収ローラ７２の表面層を絶縁層で構成する方法が挙げられる。この方法によれば、回収ローラ７２にトナーが接触しても回収ローラ７２からトナーへ電荷注入が発生するようなことはないので、上記のようなクリーニング不良を解消することが可能となる。よって、本実施形態では、回収ローラ７２の表面層を絶縁層で構成している。
【００２７】
本実施形態の回収ローラ７２は、金属材料を芯金（軸部）とし、これを中空円柱状の絶縁性部材にインサートして一体成型することで製造できる。具体的には、ＰＥＴ、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ、共重合ナイロン等をチューブ状にしたものを芯金に被せることで、容易に絶縁性の回収ローラ７２が製造できる。
他の製造方法としては、芯金としてアルミニウムを用いてアルマイト処理、テフロン（登録商標）硬質アルマイト処理をして絶縁性の金属表面を得る。そして、その金属表面にセラミックなどの無機材、ＰＴＦＥ、ポリイミド、ポリカなどの有機材をコートするようにしてもよい。
回収ローラ７２の表面層の厚さが厚いと、温度や湿度等の環境変動により芯金との膨張係数の差や吸湿による径変化によって、その表面層にクラックや境界剥離が生じやすいので、厚さは１［ｍｍ］以下が良く、望ましくは０．５［ｍｍ］以下が良い。
【００２８】
ところが、回収ローラ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、ブラシローラ７１と回収ローラ７２との間の電界が弱まったため、ブラシローラ７１に付着したトナーを回収ローラ７２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７２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７２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７２の表面電位が経時的に低下することが判明した。
【００２９】
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４は、静電クリーニングの概念図である。転写工程では負極性に帯電した現像後のトナーに正極性の転写電圧を印加した場合、本来ならば感光体１上のトナーは全て転写紙Ｐまたは中間転写ベルト等の転写される。しかし、転写部では、狭いギャップ間で電界を形成するため、剥離放電が生じて転写残トナーＴ０は正負両極性のトナーが混在している。この帯電極性が混在したトナーをトナー極性制御ブレード７５によって正または負の何れかの極性を有する状態にトナーの帯電極性を均す。次に、トナーが感光体１と付着している静電力より大きな静電力によってブラシローラ７１にトナーを付着させる。この工程を一次クリーニングと称す。次に、ブラシローラ７１に付着した転写残トナーＴ２を回収ローラ７２に移動させる工程を二次クリーニングと称する。最後に回収ローラ７２に付着した転写残トナーＴ３を除去する工程を三次クリーニングと称して、感光体１上の転写残トナーが廃棄トナーとして回収される。
【００３０】
電位差による移動モデルを図５に示す。
図５（ａ）及び（ｂ）は、感光体（ＯＰＣ）の表面から回収ローラ７２の表面までのトナーの移送と、感光体表面電位Ｖｏｐｃ、ブラシローラ７１の表面電位Ｖｂ、回収ローラ７２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７２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１上の転写残トナーＴ１の帯電量をＱ１とし、ブラシローラ７１上の転写残トナーＴ２の帯電量をＱ２とし、回収ローラ７２上の転写残トナーＴ３の帯電量をＱ３とする。また、感光体表面電位Ｖｏｐｃは０［Ｖ］であるとする。
【００３１】
一次クリーニングでは、感光体１上の転写残トナーＴ１は、感光体とブラシローラ７１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ブラシローラ７１へ移動する。また、二次クリーニングでは、ブラシローラ７１上の転写残トナーＴ２は、ブラシローラ７１と回収ローラ７２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７２へ移動する。一次クリーニング及び二次クリーニングでは、それぞれの部材間の電位差（Ｖ１，Ｖ２）と転写残トナーの帯電量（Ｑ１，Ｑ２）との積で静電力が規定され、この静電力によって転写残トナーは順次移動する。そして、二次クリーニングで回収ローラ７２上に移動した転写残トナーＴ３は三次クリーニングでスクレーパ部材７３によって掻き落とされて回収される。
【００３２】
トナーの移動によってブラシローラ７１のや回収ローラ７２の表面電位は単に各ローラの軸に電圧印加しただけでは低下する。表面電位が低下すると各部材間でトナーを移動させるだけの電位差が確保できなくなる。二次クリーニングにおいて、図５（ａ）のように、ブラシローラ７１と回収ローラ７２との間の電位差Ｖ２を十分に確保できれば、ブラシローラ７１上のトナーを回収ローラ７２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７２の表面電位が下がり、図５（ｂ）のように、ブラシローラ７１と回収ローラ７２との間の電位差Ｖ２が小さくなると、ブラシローラ７１上のトナーを回収ローラ７２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。二次クリーニングを行うことができないと、トナーはブラシローラ７１に蓄積されてロール化する。
【００３３】
それを防ぐ為にブラシローラ７１の表面にコア部材７１ｃに印加する電圧よりポテンシャルで２００〜５００［Ｖ］大きな電圧を印加しなくてはならない。同様に回収ローラ７２表面にも回収ローラ７２の軸に印加する電圧より４００〜８００［Ｖ］高い電圧を印加しなくてはならない。よって、回収ローラ７２のダメージとしては、スクレーパ部材７３による摺擦劣化と表面に印加される電圧によって生じる放電劣化の両者が加わる。
よって、これらの外部ダメージで回収ローラ７２表面は荒れてくる。粗面になるとスクレーパ部材７３と回収ローラ７２間の摩擦係数が小さくなり、摩擦力も同様に小さくなることで、転写残トナーはスクレーパ部材７３下面に潜り込み擦りぬけて行く。図４に示す回収ローラ７２ですり抜けたトナーＴ３’はブラシローラ７１に再付着してトナーＴ２’となり、ブラシローラ７１から感光体１表面に逆付着したトナーＴ１’となって後の工程に影響を及ぼす。
よって、回収ローラ７２に要求される特性は、電荷が逃げづらい絶縁性の部材であり、表面粗さが良好であること、更に放電や、摺擦に対して傷がつかないことが必須である。
【００３４】
上述した回収ローラ７２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７２上のトナーをスクレーパ部材７３によって回収ローラ７２から除去する場合に、回収ローラ７２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７２上のトナーを回収ローラ７２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７２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７２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７２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７２の表面電位が経時的に低下するものと考えられる。
【００３５】
回収ローラ７２に当接させるスクレーパ部材７３は、二つの機能を持たせている。先ず一番目の機能は回収ローラ７２上のトナーをローラ表面から掻き落として除去する。二番目の機能は、回収ローラ７２からスクレーパ部材７３によってトナーが除去されることで、回収ローラ７２表面電位が低下する為、ブラシローラ７１と回収ローラ７２との間の電位差が低下するので回収ローラ７２表面に電荷を付与させる機能である。
両者の機能を満足させるために、スクレーパ部材７３としては、ポリウレタン、シリコン、ニトリルゴムなどのエラストマー材であって回収ローラ表面との密着性が確保できる材料であること必要がある。さらに、回収ローラ表面への電荷付与を確実にするために体積抵抗率が１０12［Ω・ｃｍ］以下であることが必要である。このような体積抵抗率を得る方法としては、上述したエラストマー材にカーボン、金属フィラー、イオン導電性剤などを添加する方法が挙げられる。
【００３６】
上述した回収ローラ７２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、スクレーパ部材７３に不図示の電源を接続し、ブラシローラ７１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７２の表面に付与する。具体的には、回収ローラ７２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スクレーパ部材７３を介して回収ローラ７２の表面に印加する。なお、スクレーパ部材７３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。
【００３７】
また、同様の理由から、ブラシローラ７１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、ブラシローラ７１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ブラシローラ７１の表面に接触させる。この電圧印加部材は、ブラシローラ７１が回収ローラ７２と接触する位置に対してブラシローラ７１の回転方向下流側で、ブラシローラ７１が感光体１と接触する位置に対してブラシローラ７１の回転方向上流側となる位置でブラシローラ７１に接触する。これにより、ブラシローラ７１の表面には、ブラシローラ７１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、ブラシローラ７１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ブラシローラ７１の表面に印加する。
【００３８】
図６は、スクレーパ部材７３に印加する電圧と、回収ローラ表面電位との関係を示すグラフである。なお、このグラフには、ブラシローラ７１の表面電位についても合わせて記載してある。
このグラフは、ブラシローラ７１の軸部に７００［Ｖ］の電圧を印加し、回収ローラ７２の軸部に１０００［Ｖ］の電圧を印加したものにおいて、スクレーパ部材７３の印加電圧を１０００［Ｖ］、１５００［Ｖ］、２０００［Ｖ］と変えたときの、回収ローラ表面電位の時間変化を示している。
このグラフからわかるように、スクレーパ部材７３の印加電圧が低いと、時間経過とともに回収ローラ表面電位は下がっていく。よって、回収ローラ７２の表面電位とブラシローラ７１の表面電位との電位差が小さくなって、ブラシローラ７１上のトナーが回収ローラ７２へ移動できなくなる。
逆に、２０００［Ｖ］程度の十分に高い電圧をスクレーパ部材７３に印加すれば、回収ローラ７２の表面電位が低下するのを防ぐことができ、回収ローラ７２の表面電位とブラシローラ７１の表面電位との電位差が経時的に小さくなる事態を防ぎ、回収ローラ７２によるトナーの回収効率を経時的に維持できる。
【００３９】
次に、本実施形態で用いるトナー極性制御ブレード７５について説明する。
トナー極性制御ブレード７５は転写後の感光体１上に残った転写残トナーが有する極性を揃えるための部品である。転写後のトナーは正、負の極性が混在する為、ブレードへ印加する極性に応じて、電荷注入又は放電のいずれかの現象でトナーの極性は転移する。トナー極性制御ブレード７５の他の重要な機能としては、ブラシローラ７１と感光体１との接触部（以下、ブラシ接触部と呼ぶ）へのトナーの入力量を規制する働きをもつ。
【００４０】
ブラシ接触部への入力量が多いと、ブラシローラ７１でトナーをクリーニングしきれないという不具合が生じる。ブラシローラ７１はローラと異なり全表面が感光体１と接触せず、ブラシ繊維が植毛されている箇所のトナーがブラシ繊維と接触することで静電吸引力によってブラシに付着して感光体１表面はクリーニングされる。
前述したようにブレードによるクリーニングでは球形で且つ小径のトナーをクリーニングする為には限界がある。このため、長期安定したクリーニングをする為には、像担持体への押し付け力を従来比に比べ５倍以上の力を加えないと出来なかった。このように大きな力を加えると、感光体１、ブレード共に損傷して耐久性を損なってきた。しかし、ブレード完璧なクリーニングをしないでブラシで最終的なクリーニング機能を負わせる程度に感光体１上のトナーを減少させるにはそれほど大きな力を加える必要は無い。そこで本実施形態では、ブラシローラ７１によるクリーニング能力が追従可能な量にトナー極性制御ブレード７５で機械的に規制する必要がある。
【００４１】
よって、本実施形態のクリーニング装置７が備えるトナー極性制御ブレード７５に要求される機能は、トナーへの電荷注入機能と余剰トナーのふるい落とし機能である。ここで感光体１の表面を傷つけないで全面に接触する為の材質はポリウレタン、シリコン、フッ素ゴムなど弾性体が好適である。
耐久性をもち、環境変動にも耐えられるブレードの要求物性は、硬度ＨＳ（ＪＩＳＡ）６５〜８０［度］、２３℃反発弾性係数１５〜６０［％］、ヤング率５０〜２００［ｋｇ／ｃｍ２］、１００［％］もジュラス６０〜２００［ｋｇｆ／ｃｍ２］の範囲が好適である。電荷注入特性としては放電しないで注入効率を上げる為に体積抵抗率１０３〜１０８［Ω・ｃｍ］で、導電物質とカーボン、イオン、又は両者のハイブリット型で所望の抵抗領域が得られる。ここでトナー極性制御ブレード７５への印加電圧は、−５００〜−１２００［Ｖ：が好適である。この印加電圧が低すぎると注入効率が悪く、高すぎると感光体１の表面電位も過剰に負極性となってトナーと感光体１との付着力が強くなる等の不具合が生じる。
【００４２】
次に、本実施形態で用いるブラシローラ７１について説明する。
ブラシローラ７１のブラシ繊維はアクリル、ＰＥＴ、ポリエステルなどに導電材を混入させた導電性ブラシであることが必須である。この時の導電材の構造はブラシ表面に単に分散させたものでなく、内部に装入して表面に露出されない芯鞘構造で無ければならない。もし、表面に導電材が露出していると、トナーに電荷を注入してブラシ表面の電位Ｖｂが維持できなくなる。ブラシ抵抗は１０４〜１０９［Ω］が好適で、抵抗が小さいとトナーに電荷を注入し易く、又、抵抗が大きいと電界強度が小さくなって高電圧を印加しないとトナーを吸引する為の電界が確保出来なくなる。又、トナーとの接触確率を上げるために植毛密度も重要な因子で７［万本／ｉｎｃｈ２］以上で好ましくは１０［万本／ｉｎｃｈ２］以上必要である。
接触確率を上げるためには、感光体１に対してカウンター方向回転で、線速比は０．７以上にすることで好ましい接触状態となる。他の重要な因子としてはブラシの倒れがある。一般にブラシ繊維は直毛といわれているが、芯鞘構造で直毛状態であるとブラシ繊維の導電材が露出している先端部とトナーが接触しやすい状態にある。そのため、ブラシ繊維の倒れは斜毛やブラッシング処理をすることで、感光体１の回転によってブラシ繊維が食い込まない方向に倒して、直接トナーと導電材が接触しない構造にすることが望ましい。
【００４３】
次に、静電クリーニング部材であるブラシローラ７１によるクリーニングについて説明する。
ブラシローラ７１によるクリーニングは、ブラシローラ７１と感光体１との接触部（以下、ブラシ接触部と呼ぶ）へのトナーの入力量に大きく依存する。
図７は、本実施形態のクリーニング装置７が備えるブラシローラ７１のクリーニング性能を示すグラフである。
図７のグラフは、ブラシ接触部に入力する感光体１表面上のトナーのＩＤ値であるブラシ入力トナーＩＤと、ブラシ接触部を通過してブラシローラ７１によるクリーニング後の残トナーＩＤの関係を示す。ＩＤとは感光体１上のトナーをテープ転写させて、そのトナー濃度をＸ−Ｒｉｔｅで測定した値で、数値が大きいとトナー付着量が多いことを表す。図７のグラフからブラシ接触部への入力量が多くなるに従い、残トナーＩＤが上昇してクリーニング性が低下することが分かる。この結果はブラシローラ７１の構成、ブラシローラ７１への印加電圧、ブラシローラ７１の回転数を固定にしたときのもので、これらの制御因子を変えることで、グラフの傾きは異なってくる。図７より本実施形態のクリーニング装置７では、クリーニング性の仕様の残トナーＩＤを０．０１以下としたとき、ブラシ接触部への入力トナーＩＤは０．２２以下にしなくてはならないことがわかる。
【００４４】
次に、トナー極性制御ブレード７５によるブレードクリーニングだけでクリーニングを行った時のブレード線圧とクリーニング性の関係を図８に示す。ここで、線圧は力を電気抵抗に変換するＩ−ＳＣＡＮを用いてブレードの食い込み量を逐次変えて、トナー入力量（ＩＤ値で０．６一定）で行った結果である。図８より、ブレードでクリーニング性の仕様の残トナーＩＤを０．０１以下として、これを満足させるには線圧を１２０［ｇｆ／ｃｍ］以上とする必要であることが分かる。前述したようにブラシローラ７１によるクリーニングは入力ＩＤが０．２２以下であると、クリーニング性を満たすことができる。よって、本実施形態におけるトナー極性制御ブレード７５によるブレードクリーニングで残トナーＩＤを０．２２以下にすれば、後段のブラシクリーニングでクリーニング性は確保できる。図８のグラフでは、この時の線圧は５０［ｇｆ／ｃｍ］となって、感光体１へのダメージは半分以下となる。
【００４５】
図８のグラフで示すブレード線圧とクリーニング性との関係は、ブレード接触部に入力される転写残トナーのＩＤを０．６で固定した状態でのグラフである。このため、ブレード接触部に入力される転写残トナーのＩＤが０．６よりも小さい状態でブレード線圧を５０［ｇｆ／ｃｍ］とした場合、過剰なブレード線圧でトナー極性制御ブレード７５が感光体１に接触した状態となる。このとき、感光体１やトナー極性制御ブレード７５が不要に消耗することになる。一方、ブレード接触部に入力される転写残トナーのＩＤが０．６よりも大きい状態でブレード線圧を５０［ｇｆ／ｃｍ］とした場合、不足したブレード線圧でトナー極性制御ブレード７５が感光体１に接触した状態となる。この結果、ブレード接触部を通過し、ブラシ接触部に入力される感光体１上のトナーのＩＤが０．２２を超えてしまい、ブラシ接触部の残トナーＩＤも０．０１を超えて、クリーニング不良となってしまう。
【００４６】
すなわち、転写残トナーが多い場合に合せてトナー極性制御ブレード７５の接触圧であるブレード線圧を設定すると、転写残トナーが少ない状態では過剰な接触圧でトナー極性制御ブレード７５が感光体１に接触する。その結果、感光体１やトナー極性制御ブレード７５の不要な消耗につながり、耐久性に課題が生じる。一方、転写残トナーが少ない場合に合せてトナー極性制御ブレード７５のブレード線圧を設定すると、転写残トナーが多い場合にクリーニング不良が発生してしまう。
【００４７】
次に、本実施形態のクリーニング装置７の特徴部について説明する。
図２に示すように、クリーニング装置７は、被清掃体である感光体１の表面に対するトナー極性制御ブレード７５の接触圧を制御するブレード接触圧制御手段として、詳細は後述する接触圧制御部２００を備えている。この接触圧制御部２００によって、感光体１上の転写残トナーの量が多いときにはブレード線圧を大きくすることができ、感光体１上の転写残トナーの量が少ないときにはブレード線圧を小さくすることができる。
感光体１上のトナーの量が少ないときにはブレード線圧を小さくすることで、感光体１やトナー極性制御ブレード７５の不要な消耗を防止することができる。また、感光体１上の転写残トナーの量が多いときにはブレード線圧を大きくすることで感光体１上のトナーを常に良好に除去できる。
接触圧制御部２００は、プリンタ、複写機などの記録部から印写する画像の画像情報を得て、この画像情報に基づいてブレード線圧を制御する。
【００４８】
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体１について説明する。
感光体の基本的構成は、導電性支持体、潜像担持層、表面層（保護層）からなる。また、潜像担持層としては帯電可能な電気絶縁性であることが必要であるが、非光導電性の誘電層または光導電性を有した感光層が使用可能である。
【００４９】
感光体１とクリーニング装置７のブラシローラ７１の接触圧は、従来のブレード方式に比べ大幅に小さくなっているが、ブラシローラ７１を高速で回転すると経時で感光体表面が磨耗してくる。そこで長期寿命を確保するために、感光体保護層のバインダー樹脂を架橋構造としたり、架橋構造を有するバインダー樹脂の構造中に、電荷輸送部位を有する事で感光体１の表面が強固となって耐久性が向上する。
具体的には、バインダー樹脂の架橋構造の形成に関して、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。
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。
【００５０】
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、本発明においては、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。
【００５１】
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。
【００５２】
感光体１の具体例としては、保護層塗工液及び膜厚・作成条件を次のようにしたものが挙げられる。すなわち、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、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３［μｍ］の保護層を形成する。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する。
【化１】
2009025471.tif 000003
【化２】
2009025471.tif 000004
【００５３】
次に、プリンタ５００で用いるトナーについて説明する。
電子写真はデジタル化、複合化が進み高画質化への要求がこれまで以上に増大している。そのため画質再現性向上を目的としたトナーの小粒径化が求められている。また、製造時の環境負荷低減についても省エネルギーを求める社会的な要望が強くなってきた。これまでのトナー製造方法として溶融混練粉砕法が主流であったが、小粒径にするほど生産性が低下し、製造コスト上昇、製造時の環境負荷が大きくなるといった問題があった。これに対して最近のトナー工法である重合法は小粒径且つシャープな粒径分布制御が比較的容易であり、着色剤及びＷＡＸなどを内包する構造制御が可能な為、注目されている。しかし、重合法は通常の工程であるとトナーの形状係数ＳＦ１が大きくなる為、これまでのブレードクリーニングではクリーニングが出来ないという問題が生じてきた。そこで、重合法においては形状係数ＳＦ１を下げる為に異形化工程を設けてＳＦ１を大きくしてブレードクリーニングで使用してきた。しかし,この異形化工程はコストが高くなるというデメリットがあった。
【００５４】
以下、トナーの形状係数について説明する。
図９は形状係数ＳＦ１を求めるための説明図であり、図１０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９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１０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。
【００５５】
形状係数ＳＦ１の値が１００の場合、トナー形状は真球となり、形状係数ＳＦ１の値が大きくなるほど不定形となる。一般的に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像担持体との接触状態が点接触になるため、トナー同士の吸着力は弱くなって流動性が高くなる。又、トナーと像担持体との吸着力も弱くなって転写率は高くなる。
本実施形態で使用したトナーは有機溶媒中にウレア結合しうる変性されたポリエステル系樹脂を含む結着樹脂、着色剤を含有したトナー組成物を溶解或いは分散させ、水溶媒体中で粒子化するとともに重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄、乾燥して得られたトナーを用いた。球形トナーを得る製造方法として、先述の製造方法以外に公知の乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法等の重合法を用いてもよいし、従来の粉砕法でえられたトナーを熱処理によって球形化処理したものを用いてもよい。
また、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。さらに、平均粒径が６［μｍ］以下の小粒径のトナーを用いることが好ましい。このようなトナーを用いることにより、１２００［ｄｐｉ］以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
【００５６】
ユニット装置であるプロセスカートリッジ１００とは感光体１を含んで、複数の画像形成デバイスを一体化構成したもので、画像形成装置であるプリンタ５００から容易に着脱できる構造体をいう。画像形成デバイスは帯電手段、クリーニング手段、現像手段、書き込み手段、更に感光体１である。これらのユニットの一つ以上と感光体１とを一体化構成することでプロセスカートリッジ１００は得られる。
図１中のプロセスカートリッジ１００は、クリーニング装置７、現像装置６、帯電装置２及び感光体１を一体化構成にして脱着可能な構造体した例である。他のプロセスカートリッジ１００の例としては感光体１とクリーニング装置７及び帯電装置２を一体化して磨耗損傷部品の少ない現像装置６を分離して構成にしても良い。
また、本実施形態では、ひとつのプロセスカートリッジを備えたモノクロ画像形成装置に本発明のクリーニング装置７を適応しているが、これに限られない。例えば、図１１に示すような、マゼンタ・シアン・イエロー・ブラックの４つのプロセスカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成するカラー画像形成装置に適応できる。
また、図１１の例ではトナーはマゼンタ、シアン、イエローそしてブラックと示しているが、他に、中間色を出す為にライトブラック、ライトシアン、ライトマゼンタなど更に増やしてプロセスカートリッジを装着しても良い。
【００５７】
また、感光体１上のトナー像を中間転写体としての中間転写ベルトに転写し、その中間転写ベルト上のトナー像を転写紙に転写する中間転写方式の画像形成装置にも適応することができる。このとき、本発明のクリーニング装置は、感光体上に付着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のみならず、中間転写ベルト上に付着した転写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も適用できる。中間転写体としては、ベルト状の中間転写ベルトのほか、ドラム状の中間転写ドラム等を用いることができる。中間転写体の電気的特性（体積抵抗率、表面抵抗率など）、厚さ、構造（単層、二層、それ以上の複層）、材料、材質等は、作像条件などにより適切なものを種々選択して採用することができる。
また、本発明のクリーニング装置は、感光体や中間転写体などの像担持体をクリーニングするものに限らず、トナーが付着し得る表面移動体をクリーニングするクリーニング装置であれば適用可能である。例えば、紙搬送ベルト１２をクリーニングするベルトクリーニング装置１５にクリーニング装置７と同様の構成のクリーン装置を用いてもよい。これにより、紙搬送ベルト１２が良好にクリーニングされ、転写紙Ｐの裏汚れの発生を防止することができる。
【００５８】
〔実施例１〕
次に、図３に示すクリーニング装置７の一つ目の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）について説明する。
図１２は、実施例１のクリーニング装置７の接触圧制御部２００が備える接触圧調節機構３００の説明図である。
図１２の接触圧調節機構３００では、トナー極性制御ブレード７５を支持するブレード支持板３６に駆動を伝達するブレード駆動伝達部材としての偏心カム３８を設けている。偏心カム３８は不図示のカム駆動モータから駆動力が伝達されて回転動作を行うものであり、接触圧制御部２００では、カム駆動モータの駆動を制御することによって偏心カム３８の回転を制御する。接触圧調節機構３００では偏心カム３８が図１２中の矢印Ａ方向に回転することによって、ブレード支持板３６が図１２中の矢印Ｂ方向に移動し、感光体１に対するトナー極性制御ブレード７５の食い込み量が変化する。接触圧制御部２００が偏心カム３８の回転を制御し、感光体１に対するトナー極性制御ブレード７５の食い込み量を制御することによって、トナー極性制御ブレード７５の感光体１に対する接触圧であるブレード線圧を制御することができる。
接触圧制御部２００は、画像入力情報に基づいてカム駆動モータの駆動を制御し、トナー極性制御ブレード７５の食い込み量を変化させて、ブレード接触部の通過後の感光体１表面上のトナー量を調整する。図１２に示す接触圧調節機構３００では、偏芯カムは回転運動であるためカム駆動モータでの直結駆動で応答性良く駆動が可能である。
【００５９】
図１３は、画像形成時のブレード線圧を制御の流れを示すフローチャートである。
プリンタ５００では、図１３に示すフローチャートに従ってクリーニングが行なわれる。電源ＯＮによって画像情報を読み取り、画像情報から現像時のトナー付着量を算出し、転写工程の転写率を用いて、転写残トナーのトナー量の推定値を算出する。転写率はトナーや被転写材等の条件によって異なるが、各条件における転写率を予め実験等で求めてデータとして保存しておき、画像形成時の条件に応じた転写率を用いる。
そして、印字率が高い画像を形成した場合など、現像時のトナー付着量が増加して転写残トナーのトナー量が多くなることが推定される場合には、接触圧制御部２００がブレード線圧の値が大きくなるようにカム駆動モータを制御する。
【００６０】
〔実験〕
図１２に示す接触圧調節機構３００を備えたクリーニング装置７を用いてクリーニング性を評価する実験を行った。
実験に用いた回収ローラ７２としては次のように製作した。芯金φ１６のステンレスや一般鉄鋼材（Ｓ４５Ｃ、ＳＵＭ２１）を用いて表面に厚さ０．１［ｍｍ］のＰＶＤＦチューブを被覆し、表面にハイブリット型ハードコーテイング剤をデイッピングコートして回収ローラ７２とする。得られた被膜厚さ１０［μｍ］、で鉛筆硬度８Ｈ、面粗さＲａ０．０３［μｍ］である。
トナー極性制御ブレード７５としては、厚さ２．４［ｍｍ］、ＪＩＳＡ硬度７０［°］、自由長７［ｍｍ］のものを用いた。
【００６１】
実験においても、図１３に示すフローに従ってクリーニングが行なわれる。転写率はトナーや転写媒体によって異なるがこれまでの実験結果より本実験では９５［％］とした。次に図８に示す線圧データと残トナーＩＤの関係からブレードの駆動量を決めて駆動する。線圧と押し付け量はトナー極性制御ブレード７５が弾性体である為、ほぼ線形的な変化をする。本実験で用いた厚さ２．４［ｍｍ］のトナー極性制御ブレード７５はＩ−ＳＣＡＮで測定したところ押し付け量１［ｍｍ］当たり、４０［ｇｆ／ｃｍ］の線圧である。
【００６２】
ここで、図７に示すようにクリーニング性のＩＤを０．０１以下するには、ブラシ接触部への入力トナーＩＤを０．２２以下にしなければならない。このとき、図８より線圧が５０［ｇｆ／ｃｍ］にする必要がある。即ち食い込み量１．２５［ｍｍ］が必要である。通常の線圧を３０［ｇｆ／ｃｍ］で０．７５［ｍｍ］の食い込みに設定されているので、ブレード位置を０．５［ｍｍ］移動させる。次に印写がスタートして、複数回の印写を繰り返した後に印写は完了して、ブレードは初期位置に復帰する。この時、初期位置を０．７５［ｍｍ］食い込んだ位置としてもよいが、電源がＯＦＦ状態で、長期的に放置される場合もあるので、トナー極性制御ブレード７５が感光体１に全く接触していない、食い込み量０［ｍｍ］を初期にしてもよい。
【００６３】
電圧印加条件はブラシ軸Ｖｂが３００［Ｖ］、ブラシ表面Ｖｂｓが３００［Ｖ］、回収ローラ軸Ｖｃが８００［Ｖ］、回収ローラ表面Ｖｃｓが２０００［Ｖ］である。線速は像担持体の線速２００［ｍｍ／ｓ］、ブラシ線速１００〜３００［ｍｍ／ｓ］、回収ローラ線速１００〜３００［ｍｍ／ｓ］で接する回転体は互いにカウンター方向となる。
本実験のクリーニング性の実験結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2009025471.tif 000005
【００６５】
本実験では、トナー極性制御ブレード７５の食い込み量を変化させて、図４中の転写後の転写残トナーＴ０のトナー量をＩＤで１．０と０．５との二つの水準で変動させ、ブレード接触部をすり抜けた転写残トナーＴ１のトナー量及びブラシクリーニング後のトナー量Ｔ１’を測定したものである。Ｔ０、Ｔ１及びＴ１’の単位はＩＤである。これより、ブレードの食い込み量、入力量によってクリーニング性が変化することがわかる。ブラシクリーニング後のＴ１’を０．０１以下にするには食い込み量を１．２［ｍｍ］にすることでＴを小さくして達成できた。
【００６６】
〔実施例２〕
次に、図３に示すクリーニング装置７の二つ目の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）について説明する。
図１４は、実施例１のクリーニング装置７の接触圧制御部２００が備える接触圧調節機構３００の説明図である。
図１４の接触圧調節機構３００では、トナー極性制御ブレード７５を支持するブレード支持板３６に駆動を伝達するブレード駆動伝達部材としての圧電素子を用いたアクチュエータ３７を設けている。アクチュエータ３７は圧電素子の伸縮によって直線動作を行い、接触圧制御部２００はブレード駆動の信号を圧電素子に入力することにより、圧電素子が伸びてブレード支持板３６を感光体１の表面方向に押し付ける。これにより、トナー極性制御ブレード７５の感光体１に対する接触圧であるブレード線圧が増加する。この伸び量は、圧電素子に入力する印加電圧や圧電素子の積層枚数によって異なるが、圧電素子を使用することで応答性が速く、構成の簡単な接触圧調節機構３００が可能となる。可変量を大きくする場合は、ブレード支持板３６の端部に梃子となる部材を設けてもよい。また、アクチュエータ３７としては圧電素子を用いたものに限るものではなく、ブレード支持板３６を直線的に移動させることができるものであれば良い。
【００６７】
〔実施例３〕
次に、図３に示すクリーニング装置７の三つ目の実施例（以下、実施例３と呼ぶ）について説明する。
図１５は、実施例１のクリーニング装置７の接触圧制御部２００が備える接触圧調節機構３００の説明図である。
図１５の接触圧調節機構３００では、トナー極性制御ブレード７５に対して支持板４１を介して接続された弾性部材であるバネ４２の弾性力を変化させることによってトナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面に対する接触圧を調節する。支持板４１は支点４０を中心に回転可能となっており、その一端にバネ４２が固定され、他端にトナー極性制御ブレード７５が固定されている。バネ４２の支持板４１に固定されている側と反対側は、矢印Ｃ方向に移動する移動素子端部４３に固定されている。そして、移動素子端部４３に位置を変化させることにより、バネ４２の長さを変化させてバネ４２の弾性力を変化させる。これにより、支持板４１が支点４０を中心に回転運動することでトナー極性制御ブレード７５の感光体１に対する接触圧であるブレード線圧が変化する。このときの弾性力の変化はばね定数によっても変わるが、バネ４２の長さの変移量を大きくする場合は移動素子端部４３としてのソレノイドの端部をばね端部に接続して大きな変移量で多段階の線圧設定をすることができる。また、変位量が小さい場合は、移動素子端部４３としては、偏心カムを用いたものや圧電素子を用いる
また、感光体１がトナー極性制御ブレード７５に対して図１５中の破線１ａのように配置されている場合は、バネ４２は引っ張りバネとして作用し、自然長から伸びた分の弾性力がトナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面を押圧する力となる。一方、感光体１がトナー極性制御ブレード７５に対して図１５中の破線１ｂのように配置されている場合は、バネ４２は圧縮バネとして作用し、自然長から縮んだ分の弾性力がトナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面を押圧する力となる。
【００６８】
以上、本実施形態のクリーニング装置７は、表面移動する被清掃体である感光体１表面に接触し、且つ印加された電圧によって感光体１面上のトナーを静電的に除去する静電クリーニング部材であるブラシローラ７１を備える。また、ブラシローラ７１に電圧を印加するクリーニング電圧印加手段であるブラシ電源７０１を備える。また、ブラシローラ７１が感光体１と接触する位置に対して感光体１の表面移動方向上流側で感光体１の表面に接触し、感光体１表面上のトナーの帯電極性をブラシ電源７０１がブラシローラ７１に印加する電圧とは逆極性となるように制御するトナー極性制御ブレード７５を有する。また、クリーニング装置７は、感光体１の表面に対するトナー極性制御ブレード７５の接触圧を制御するブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００を備える。このような本実施形態のクリーニング装置７によれば、感光体１の表面に対するトナー極性制御ブレード７５の接触圧を制御する接触圧制御部２００によって、感光体１上の転写残トナーの量が多いときにはブレード線圧を大きくすることができ、感光体１上の転写残トナーの量が少ないときにはブレード線圧を小さくすることができる。このため、感光体１上のトナーの量が少ないときにはブレード線圧を小さくすることで、感光体１やトナー極性制御ブレード７５の不要な消耗を防止することができるので、これらの部材の高寿命化を図ることができる。さらに、感光体１上の転写残トナーの量が多いときにはブレード線圧を大きくすることで、感光体１上でのクリーニング不良の発生を防止できる。
また、静電クリーニング部材は、導電性のブラシ繊維７１ａ，７１ｂが回転軸体であるコア部材７１ｃの外周から直径方向外周側に伸びるように植毛され、コア部材７１ｃを中心に回転しながらブラシ繊維７１ａ，７１ｂを感光体１表面に接触させるブラシローラ７１である。これにより、良好なクリーニングを実現することができる。
また、静電クリーニング部材であるブラシローラ７１と被清掃体である感光体１とが接触する位置とは異なる位置でブラシローラ７１に接触して、ブラシローラ７１に付着したトナーを回収する静電クリーニング部材清掃部材としての回収ローラ７２を備えることにより、ブラシローラ７１のクリーニング性能の低下を防止し、安定したクリーニングを行うことができる。
また、被清掃体はトナー像を担持し、被転写材である転写紙Ｐにトナー像を転写するトナー像担持体としての感光体１であり、ブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００は、感光体１が担持するトナー像の画像情報に基づいてトナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面に対する接触圧を制御する。画像情報に基づいて印字率の高い画像を形成するときは、トナー極性制御ブレード７５のブレード線圧が高まる方向に、また、印字率が低い画像を形成する時には、ブレード線圧が小さくなる方向に感光体１の表面に対するトナー極性制御ブレード７５の位置を制御する。このように、接触圧制御部２００は画像形成装置であるプリンタ５００の不図示の制御部に入力される画像情報から求まる印字率に応じてブレードの線圧が調整されることで、印字率が高い画像を印写する場合の転写残トナーをトナー極性制御ブレード７５で減少させる。これによってブラシローラ７１が感光体１に接触するブラシ接触部でのクリーニング能力以上のトナーがブラシ接触部へ入力されない為、ブラシクリーニング後のクリーニング性が維持できる。
また、実施例１のクリーニング装置７では、ブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００は、トナー極性制御ブレード７５に駆動を伝達し、トナー極性制御ブレード７５の被清掃体である感光体１の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材としての偏心カム３８を備える。そして、トナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面に対する接触圧であるブレード線圧を偏心カム３８の回転動作によって調節する接触圧調節機構３００を備える。このように、トナー極性制御ブレード７５は偏心カム３８の回転動作によってブレード線圧が変わる機構に接続されているので、安価な機構でブレード線圧を調節する構成を実現することができる。
また、実施例２のクリーニング装置７では、ブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００は、トナー極性制御ブレード７５に駆動を伝達し、トナー極性制御ブレード７５の被清掃体である感光体１の表面に対する位置を変化させるブレード駆動伝達部材としてのアクチュエータ３７を備える。そして、トナー極性制御ブレード７５の感光体１の表面に対する接触圧であるブレード線圧をアクチュエータ３７の直線動作によって調節する接触圧調節機構３００を備える。このように、トナー極性制御ブレード７５はアクチュエータ３７の直線動作によってブレード線圧が変わる機構に接続されているので、応答性が早くできる。
また、実施例３のクリーニング装置７では、ブレード接触圧制御手段である接触圧制御部２００は、トナー極性制御ブレード７５の被清掃体である感光体１の表面に対する接触圧をトナー極性制御ブレード７５に支持板４１を介して接続された弾性部材であるバネ４２の弾性力を変化させることによって調節する接触圧調節機構３００を備える。このように、ばね部材の弾性力を可変にすることでブレードの線圧が変わる機構に連結されているので細かい線圧設定が可能となる。
また、本実施形態の画像形成装置であるプリンタ５００は、潜像担持体である感光体１と、感光体１を帯電せしめる帯電手段である帯電装置２と、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段である露光装置とを有する。また、感光体１上の静電潜像をトナーにより現像しトナー像化する現像手段である現像装置６と、感光体１上のトナー像を被転写材に転写する転写手段である転写装置５を有する。そして、転写後の感光体１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して、クリーニング装置７を用いる。このため、良好にクリーニングが成された感光体１を用いて画像形成を行うことができるので、良好な画像形成を行うことができる。
また、図１１に示すプリンタ５００は、現像手段として複数の現像装置６と、複数の現像装置６と同数の潜像担持体である感光体１と、複数の感光体１と同数のクリーニング装置７とを有し、感光体１の１つに対して現像装置６の一つと、クリーニング装置７の一つとが対向する。すなわち、図１１のプリンタ５００は、図１に示すプロセスカートリッジ１００を複数個、具備した画像形成装置である。少なくとも感光体１とクリーニング装置７とを備えるプロセスカートリッジ１００をプリンタ５００本体から着脱可能とすることにより、各色毎に消耗品を交換することができ、操作性が向上する。
また、像担持体である感光体１の保護層、または、電荷輸送部位の構造中のバインダー樹脂が、架橋型構造を有することで高剛性のブラシでクリーニングしても感光体層の摩耗劣化を抑制することができるため、感光体１の高寿命化を図ることができる。
また、画像形成装置であるプリンタ５００としては、中間転写体としての中間転写ベルトを備えるものであっても良い。このプリンタ５００は、像担持体である感光体１と、感光体１上にトナー像を形成するトナー像形成手段としての作像部（帯電装置２、露光装置、現像装置６、クリーニング装置７など）を有する。また、感光体１上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写する一次転写手段と、中間転写ベルト上のトナー像を被転写材である転写紙Ｐに転写する二次転写手段を有する。さらに、二次転写後の中間転写ベルト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クリーニング装置７と同様の構成のクリーニング装置を用いる。これにより、良好にクリーニングが成された中間転写ベルトで画像形成を行うことができるので、良好な画像形成を実現することができる。
また、トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０の範囲にあるものを用いることで、これまでのクリーニング方式では適用できなかったトナーを使用することが可能となって、転写効率が上がり廃棄トナーが減少することで省エネルギー化及び省資源化を図ることができる。
また、被清掃体である感光体１と少なくとも感光体１表面をクリーニングするクリーニング手段であるクリーニング装置７とを一体に支持し、画像形成装置であるプリンタ５００本体に対して着脱自在なユニット装置であるプロセスカートリッジ１００を構成することにより、消耗品の着脱交換の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成を示す説明図。
【図２】クリーニング装置の概略構成を示す説明図。
【図３】転写残トナーの帯電分布を示すグラフ、（ａ）は、ブレード接触部を通過する前の帯電分布、（ｂ）は、ブレード接触部を通過した後の帯電分布。
【図４】静電クリーニングの概念図。
【図５】電位差による移動モデル、（ａ）は、各部材の電位差が良好な状態、（ｂ）は、二次クリーニングでの電位差が不足した状態。
【図６】スクレーパ部材に印加する電圧と、回収ローラ表面電位との関係を示すグラフ。
【図７】ブラシローラのクリーニング性能を示すグラフ。
【図８】ブレード線圧とクリーニング性の関係を示すグラフ。
【図９】形状係数ＳＦ１を求めるための説明図。
【図１０】形状係数ＳＦ２を求めるための説明図。
【図１１】タンデム式のカラー画像形成装置の概略構成図。
【図１２】実施例１の接触圧調節機構の説明図。
【図１３】画像形成時のブレード線圧を制御の流れを示すフローチャート。
【図１４】実施例２の接触圧調節機構の説明図。
【図１５】実施例３の接触圧調節機構の説明図。
【図１６】導電性ブラシローラを備えた従来のクリーニング装置の一例の説明図。
【符号の説明】
【００７０】
１      感光体
２      帯電装置
２ａ    帯電ローラ
３      給紙カセット
３ａ    給紙ローラ
５      転写装置
６      現像装置
７      クリーニング装置
８      除電ランプ
９      定着装置
１０    排紙ローラ対
１２    紙搬送ベルト
１２ａ  転写ローラ
１２ｂ  駆動ローラ
１３    搬送ローラ対
１４    レジストローラ対
１５    ベルトクリーニング装置
３６    ブレード支持板
３７    アクチュエータ
３８    偏心カム
４０    支点
４１    支持板
４２    バネ
４３    移動素子端部
７１    ブラシローラ
７１ａ  ブラシ繊維
７１ｃ  コア部材
７２    回収ローラ
７３    スクレーパ部材
７５    トナー極性制御ブレード
１００  プロセスカートリッジ
２００  接触圧制御部
５００  プリンタ
７０１  ブラシ電源
７０２  回収電源
７０６  ブレード電源
【図１】
2009025471.tif 000006
【図２】
2009025471.tif 000007
【図３】
2009025471.tif 000008
【図４】
2009025471.tif 000009
【図５】
2009025471.tif 000010
【図６】
2009025471.tif 000011
【図７】
2009025471.tif 000012
【図８】
2009025471.tif 000013
【図９】
2009025471.tif 000014
【図１０】
2009025471.tif 000015
【図１１】
2009025471.tif 000016
【図１２】
2009025471.tif 000017
【図１３】
2009025471.tif 000018
【図１４】
2009025471.tif 000019
【図１５】
2009025471.tif 000020
【図１６】
2009025471.tif 000021