(57)【要約】【課題】クリーニングブレード方式のクリーニング手段（６）と、現像手段（４）内の現像剤を徐々に自動交換する方式の現像装置を有する画像形成装置において、クリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止する、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題を解消する。【解決手段】現像手段（４）へ補給用現像剤の補給を行なう現像剤補給手段（４ｇ）と、現像手段から二成分現像剤の排出を行なう現像剤排出手段（４ｆ）と、現像手段から排出された二成分現像剤をクリーニング手段（６）に搬送する現像剤搬送手段（１０）と、クリーニング手段においてクリーニングブレード（６ａ）よりも像担持体回転方向上流側に配置されていて、現像剤搬送手段によりクリーニング手段に搬送された二成分現像剤を担持して像担持体（１）の表面に当接するクリーニング補助手段（６ｃ）と、を有する。【選択図】図２
2009204679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成するための回転する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電処理する帯電手段と、前記帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化するための、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容した現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えたクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段へトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤の補給を行なう現像剤補給手段と、
前記現像手段から前記二成分現像剤の排出を行なう現像剤排出手段と、
前記現像手段から排出された前記二成分現像剤を前記クリーニング手段に搬送する現像剤搬送手段と、
前記クリーニング手段において前記クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置されていて、前記現像剤搬送手段により前記クリーニング手段に搬送された前記二成分現像剤を担持して前記像担持体の表面に当接するクリーニング補助手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クリーニング補助手段が回転可能なブラシローラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤搬送手段により前記クリーニング手段に搬送された前記二成分現像剤を、前記クリーニング手段の長手方向に搬送すると共に、前記クリーニング補助手段の長手方向に対して均一に供給する現像剤搬送手段を、前記クリーニング手段に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ブラシローラを形成する繊維の太さが、３デニールから１０デニールの範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ブラシローラを形成する繊維の植毛密度が、１５ｋ本／ｃｍ２から４０ｋ本／ｃｍ２の範囲の範囲内であることを特徴とする請求項２又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記磁性キャリアの表面の中心線平均粗さが２０ｎｍから１６０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体は、温度２５℃及び湿度５０％の環境下で、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて硬度を試験した時に、荷重６ｍＮで押し込んだ時の弾性変形率が４５％以上６５％以下であり、ユニバーサル硬さ値が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記クリーニング補助手段が、回転可能なスポンジローラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記クリーニング補助手段が、回転可能なマグネットローラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機・レーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。より詳しくは、電子写真感光体や静電記録誘電体などの、画像形成するための像担持体の表面からトナーを除去するクリーニング手段としてクリーニングブレード方式を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置においては、走行する像担持体の表面に形成された静電潜像が現像手段によってトナー像として現像され、このトナー像が転写材に転写される。そして、転写材に転写されないで像担持体の表面に残留する残留トナーはクリーニング装置によって除去・回収される。
【０００３】
クリーニング装置としては、例えば引用文献１に記載のような、ゴムなどの弾性体からなるブレードを像担持体の表面に接触させてトナーを掻き取るクリーニングブレード方式がひろく使用されている。これは、クリーニング装置の構成が非常に単純かつ小型であり、コスト面からも有利である等の理由による。
【０００４】
クリーニングブレードを有するクリーニング装置では、走行する像担持体表面に対してカウンター方向からブレードを圧接させる方式が主流である。この方式におけるクリーニング作用のメカニズムは、例えば引用文献２で記載されているように、いわゆるＳｔｉｃｋ−Ｓｌｉｐ運動によるものと考えられている。即ち、像担持体表面上の残留トナーを除去するのに必要な力（０．０４９〜０．３９２Ｎ／ｃｍ（５〜４０ｇｆ／ｃｍ））でブレードを像担持体表面に圧接させる。この圧接により、ブレードエッジ部と像担持体の当接部で、まず当接部に働く摩擦力により像担持体表面に密着したブレードエッジ部が像担持体の進行方向に変形（ずり変形，圧縮変形）する。そして、次にその応力に伴うブレードエッジ部に蓄積されたエネルギーが復元力（反発弾性力）として働き元の状態に戻るという運動である。
【０００５】
よって、クリーニング能力はブレードエッジ部に蓄積されるエネルギーによる振動運動、つまりブレードエッジ部のＳｔｉｃｋ−Ｓｌｉｐ運動の振幅及び振動数により決定される。さらに理想的には例えば円柱状の像担持体（感光ドラムなど）の場合においては、ブレードエッジ部の振動運動が円柱の接平面上に限定されることが好ましい。
【０００６】
ここで、Ｓｔｉｃｋ−Ｓｌｉｐ運動の振幅及び振動数は次ぎのようにして決定される。即ち、ブレードエッジ部と像担持体表面の当接部の摩擦係数、ブレードの形状（ブレードの厚み・自由長）、ブレードの材料物性（ヤング率・ポアソン比・モジュラス（応力−ひずみ曲線））等を調整することによって決定される。
【０００７】
ところで、このような画像形成装置においては、画像形成を繰り返し行なった場合に、帯電装置により像担持体（以下、感光ドラムと記す）の表面を帯電処理する時に発生するオゾンを原因とした帯電生成物が感光ドラム表面に付着する虞がある。また、僅かではあるもののブレードをすり抜けるトナー樹脂及び外添剤などが感光ドラム表面に付着する虞がある。
【０００８】
このように、感光ドラム表面に放電生成物やトナー樹脂などが付着することにより、感光ドラム表面の摩擦係数が大きくなり、付随して感光ドラムとブレードエッジ部の当接部の摩擦力も大きくなる。ブレードエッジ部の摩擦力が大きくなると、ブレードエッジ部の感光ドラム表面への追従性が悪くなる。そのために、ブレードエッジ部を転写残トナーがすり抜けてしまうクリーニング不良や、転写残トナーや外添剤がブレードエッジ部をすり抜ける時に感光ドラム表面に擦り付けられるフィルミング等の問題を引き起こす虞がある。
【０００９】
更にブレードエッジ部の摩擦力が大きくなりすぎると、ブレードエッジ部が異常振動することによるブレード鳴きや、ブレードエッジ部が感光ドラムの回転方向に沿って反転するブレードめくれを引き起こす虞がある。これらの問題は、出力画像の不良だけに止まらず、画像形成装置自体を破損する虞がある。
【００１０】
そこで、この問題を解決する方法として、引用文献３に記載のように、クリーニングブレードの感光ドラム移動方向上流側に、感光ドラムと当接する回転可能な樹脂ブラシローラを設ける方法が提案されている。
【００１１】
また、引用文献４に記載のように、クリーニングブレードの感光ドラム移動方向上流側に、感光ドラムと当接する回転可能な磁気ブラシローラを設ける方法などが提案されている。
【００１２】
このようなブラシローラを設けることで、感光ドラム表面の研磨効果が期待でき、感光ドラム表面に一時的に付着した帯電生成物やトナー樹脂等を除去することが可能となると共に、ブレードエッジ部の摩擦力の増加を抑制することができる。
【００１３】
しかしながら、ブラシローラを感光ドラムに当接して設ける方法では、装置の使用に伴い、ブラシの毛倒れや永久変形あるいは磁性粒子の劣化等により、ブラシローラの感光ドラム表面に対する研磨能力が低下し、やはり摩擦力軽減の抜本的な解決策とはならない。
【００１４】
そこで、この問題を解決する方法として、特許文献５に記載の方法がある。即ち、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を現像装置に補給すると共に、現像装置内の余剰現像剤を排出する機構を有する。そして、画像形成以外のタイミングで磁性キャリアを感光ドラム上に吐き出し、磁気ブラシローラを有するクリーニング装置で回収する方法である。この方法を用いることで、比較的新しい磁性キャリアを常に磁気ブラシローラに供給することができ、磁気ブラシローラによる感光ドラムに対する研磨能力を長期にわたって維持することが可能となる。
【特許文献１】特公平０６−０１２４７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１７４９２２号公報
【特許文献３】特開２０００−７５７５５号公報
【特許文献４】特開平１０−１４３０３９号公報
【特許文献５】特開２００３−３３０２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献５のように、現像装置内の磁性キャリアを感光ドラム表面に吐き出す方法では、感光ドラム上に吐き出された磁性キャリアの一部が、例えば転写装置や中間転写体等に転移する可能性がある。
【００１６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、クリーニングブレード方式のクリーニング装置と、現像装置内の現像剤を徐々に自動交換する方式の現像装置を有する画像形成装置の改善に係るものである。その目的は、クリーニングブレード方式のクリーニング装置に、前記のようなクリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することにある。また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題を解消すると共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
画像を形成するための回転する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電処理する帯電手段と、前記帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化するための、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容した現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えたクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段へトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤の補給を行なう現像剤補給手段と、
前記現像手段から前記二成分現像剤の排出を行なう現像剤排出手段と、
前記現像手段から排出された前記二成分現像剤を前記クリーニング手段に搬送する現像剤搬送手段と、
前記クリーニング手段において前記クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置されていて、前記現像剤搬送手段により前記クリーニング手段に搬送された前記二成分現像剤を担持して前記像担持体（１）の表面に当接するクリーニング補助手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、クリーニングブレード方式のクリーニング装置に、クリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することができる。また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題を解消すると共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２０】
［実施例１］
（１）画像形成装置の全体的な概略構成
図１は本実施例における画像形成装置の要部の概略構成図である。この画像形成装置は、電子写真方式、中間転写方式、４色タンデム方式のフルカラーデジタルプリンタである。この画像形成装置は、制御回路部（制御手段）１００と通信可能に接続した外部ホスト装置２００から入力する電気的な画像情報に応じて４色フルカラー画像を記録材Ｐに形成することができる。制御回路部１００は、メモリ部（ＲＯＭやＲＡＭ）に格納された制御プログラムや参照テーブル、記憶されたデータ等にしたがって、各種プロセス機器への制御信号や各種プロセス機器から入力する情報信号の処理、作像シーケンス制御を実行する。外部ホスト装置２００は、パソコン、画像読み取り装置等である。
【００２１】
Ｙ−ｓｔ、Ｍ−ｓｔ、Ｃ−ｓｔ、Ｂｋ−ｓｔは、画像形成装置本体内に図面上左側から右側に水平方向に並列（タンデム）に配設した第１〜第４の４つの画像形成部（画像形成ユニット）である。第１の画像形成部Ｙ−ｓｔはイエロー（Ｙ）の色画像形成用、第２の画像形成部Ｍ−ｓｔはマゼンタ（Ｍ）の色画像形成用、第３の画像形成部Ｃ−ｓｔはシアン（Ｃ）の色画像形成用、第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔはブラック（Ｂｋ）の色画像形成用である。各画像形成部は現像装置に収容の現像剤の色がＹ色・Ｍ色・Ｃ色・Ｂｋ色と異なるだけで、機構構成はほぼ同様の構成をしている。図２は１つの画像形成部の拡大図（要部の概略構成模型図）である。
【００２２】
各画像形成部は、それぞれ、画像形成のための回転する像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１と、感光ドラムに作用する画像形成プロセス手段を有する。本実施例において、画像形成プロセス手段は下記のような機器である。即ち、帯電手段としてのローラ帯電器２、画像情報書き込み手段としてのレーザービームスキャナ３、現像手段としての現像装置４、一次転写手段としての一次転写ローラ５ａ、像担持体クリーニング手段としての感光ドラムクリーニング装置６等である。
【００２３】
第１の画像形成部Ｙ−ｓｔの現像装置４には、現像剤としてＹ色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第２の画像形成部Ｍ−ｓｔの現像装置４には、現像剤としてＭ色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第３の画像形成部Ｃ−ｓｔの現像装置４には、現像剤としてＣ色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔの現像装置４には、現像剤としてＢｋ色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。
【００２４】
４ｇは各現像装置４に対応の現像剤カートリッジであり、画像形成装置本体に対して脱着交換可能である。現像剤カートリッジ４ｇにはトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤が収容されている。この現像剤カートリッジ４ｇが現像装置４へ補給用現像剤の補給を行う現像剤補給手段である。
【００２５】
各画像形成部の下方には、中間転写ユニット５が配設されている。このユニット５は、中間転写体（第１の転写材）としての、誘電体製で可撓性を有する無端状の中間転写ベルト５ｂを有する。ベルト５ｂは、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの樹脂にカーボンを分散して抵抗を調整したものである。本実施例においては、このベルト５ｂの長手方向の長さは３４０ｍｍである。そして、このベルト５ｂを懸回張設している駆動ローラ５ｃ・テンションローラ５ｄ・二次転写対向ローラ５ｅと、ベルト５ｂのクリーニング手段としてのベルトクリーニング装置７を有する。駆動ローラ５ｃはベルト５ｂを駆動回転させる。駆動ローラ５ｃの回転方向は感光ドラム１の回転方向に対してベルト５ｂを同じ方向（順方向）に回転させる方向である。テンションローラ５ｄは、駆動ローラ５ｃ、二次転写対向ローラ５ｅの間でベルト５ｂを一定のテンションで維持するように調整されている。
【００２６】
各画像形成部の感光ドラム１はそれぞれの下面がベルト５ｂの駆動ローラ５ｃとテンションローラ５ｄとの間の上行側ベルト部分の上面に接している。そして、各画像形成部の一次転写ローラ５ａは、ベルト５ｂの内側に配設されていて、それぞれ、ベルト５ｂの駆動ローラ５ｃとテンションローラ５ｄとの間の上行側ベルト部分を挟んで対応の感光ドラム１の下面に圧接している。各画像形成部において、感光ドラム1とベルト５ｂとの接触部が一次転写部である。また、二次転写対向ローラ５ｅにはベルト５ｂを挟んで二次転写手段としての二次転写ローラ５ｆが圧接している。この二次転写ローラ５ｆとベルト５ｂとの接触部が二次転写部である。
【００２７】
フルカラー画像を形成する動作は次のとおりである。制御回路部１００は画像形成スタート信号に基づいて所定の画像形成シーケンス制御を実行する。各画像形成部においては、感光ドラム１が矢印の反時計方向に所定の制御速度（プロセススピード）で回転駆動される。ベルト５ｂも矢印Ｘの時計方向に、感光ドラム1の速度に対応した速度で回転駆動（走行）される。各レーザスキャナ３のポリゴンミラーも駆動される。この駆動に同期して、各画像形成部においてそれぞれ所定の制御タイミングでローラ帯電器２が感光ドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する（帯電プロセス）。そして、第１の画像形成部Ｙ−ｓｔのレーザスキャナ３には制御回路部１００からフルカラー画像のＹ色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第２の画像形成部Ｍ−ｓｔのレーザスキャナ３には制御回路部１００からフルカラー画像のＭ色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第３の画像形成部Ｃ−ｓｔのレーザスキャナ３には制御回路部１００からフルカラー画像のＣ色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔのレーザスキャナ３には制御回路部１００からフルカラー画像のＢｋ色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。各レーザスキャナ３は各感光ドラム１の表面を各色の画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌで走査露光する（露光プロセス）。この露光により電荷を中和し、各感光ドラム１の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像装置４によりトナー像として現像される（現像プロセス）。
【００２８】
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の画像形成部Ｙ−ｓｔの感光ドラム１にはフルカラー画像のＹ色成分に対応するＹ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第２の画像形成部Ｍ−ｓｔの感光ドラム１にはフルカラー画像のＭ色成分に対応するＭ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第３の画像形成部Ｃ−ｓｔの感光ドラム１にはフルカラー画像のＣ色成分に対応するＣ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔの感光ドラム１にはフルカラー画像のＢｋ色成分に対応するＢｋ色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。
【００２９】
そして、上記のように、各画像形成部の感光ドラム１に所定の制御タイミングで形成される色トナー像が、回転駆動されて各画像形成部の一次転写部を順次に移動するベルト５ｂの表面に順番に所定に重ね合わされて一次転写される。本実施例において、１次転写ローラ５ａが感光ドラム１上のトナー像を第１の転写材としてのベルト５ｂに転写する転写手段である。
【００３０】
本実施例において、１次転写ローラ５ａの感光ドラム１に対する押圧力は、５００ｇｆ（＝４．９Ｎ）である。感光ドラム１上のトナー像が１次転写部に到達している間、１次転写ローラ５ａに電源（不図示）から、本実施例の場合は、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の１次転写バイアスが印加される。これにより、ベルト５ｂ上に感光ドラム１上のトナー像が静電転写される。本実施例では、１次転写バイアスを＋５００Ｖとした。
【００３１】
かくして、ベルト５ｂ上にはＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｂｋ色の４色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。そのトナー像が引き続くベルト５ｂの回転で二次転写部へ移動する。また、各画像形成部の一次転写部においてベルト５ｂ上に転写されなかった感光ドラム１上の転写残トナーは感光ドラムクリーニング装置６により除去・回収される。
【００３２】
一方、給紙部２０から所定の制御タイミングで紙等の記録材（第２の転写材）Ｐが一枚分離給紙される。給紙された記録材Ｐはシートパス２１内を搬送ローラ２２で搬送されてレジストローラ２３に向かって送られる。そして、その記録材Ｐはその時点では回転を停止しているレジストローラ２３のニップ部に対して先端が突き当たり、ループを形成することで斜行矯正を受ける。その後、記録材Ｐはレジストローラ２３がベルト５ｂ上のトナー像と同期して所定の制御タイミングで回転駆動されることで、二次転写部に導入される。これにより、ベルト５ｂ上のフルカラーのトナー像が記録材Ｐの表面に一括して二次転写される。本実施例において、二次転写ローラ５ｆが、第１の転写材であるベルト５ｂ上のトナー像を第２の転写材である記録材Ｐに転写する転写手段である。
【００３３】
二次転写ローラ５ｆはベルト５ｂを挟んで二次転写対向ローラ５ｅに所定の押圧力をもって圧接させてあり、本実施例においては、二次転写ローラ５ｆの押圧力は、１０００ｇｆ（＝９．８Ｎ）である。二次転写部に搬送された記録材Ｐは、トナー像を担持・搬送するベルト５ｂと二次転写ローラ５ｆの間に挟持されて搬送される。その搬送の間、二次転写ローラ５ｆに電源（不図示）から、本実施例の場合は、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の二次転写バイアスが印加される。これにより、記録材Ｐ上にベルト５ｂ上の４色の重なったトナー像が静電転写される。本実施例では、二次転写バイアスを＋１．５ｋＶとした。
【００３４】
そして、トナー像の二次転写を受けた記録材Ｐはベルト５ｂから分離されて定着装置８（例えば、熱ローラ定着装置）へ導入され、トナー像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コピー）として出力される。
【００３５】
また、二次転写部において記録材Ｐ上に転写されなかったベルト５ｂ上の二次転写残トナーはベルトクリーニング装置７により除去・回収され、ベルト５ｂのクリーニングがなされる。
【００３６】
（２）像担持体１
本実施例において、像担持体としての感光ドラム１は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径３０ｍｍであり、中心支軸（不図示）を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
【００３７】
この感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）の表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層と、電荷発生層と電荷輸送層とを機能分離し積層させた感光層と、表面層を下から順に塗り重ねた構成をしている。
【００３８】
表面層は、連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を重合あるいは架橋させることにより形成することができる。重合あるいは架橋させる方法としては、熱、可視光、紫外線等の光、電子線などを照射する方法がある。本実施例の感光ドラム１では、非常に高純度な三次元マトリックスの表面層が作製可能な電子線を照射する方法を用いた。
【００３９】
このようにして作製した表面層を有する感光ドラム１は、感光ドラム表層の耐磨耗性が非常に優れている。
【００４０】
この感光ドラム１が有する特徴的な物理量を下記する。温度２５℃及び湿度５０％の環境下で、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて感光ドラム１の硬度を試験した時に、荷重６ｍＮで押し込んだ時の弾性変形率が４５％以上６５％以下である。そして、ユニバーサル硬さ値（ＨＵ）が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２２０Ｎ／ｍｍ２以下である。
【００４１】
ユニバーサル硬さ値（ＨＵ）、および弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより連続的硬さが求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープＨ１００Ｖ（Ｆｉｓｃｈｅｒ社製）を用いて測定することができる。圧子としては対面角１３６°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用することができる。具体的には、最終荷重６ｍＮまで段階的に（各点０．１Ｓの保持時間で２７３点）測定する。
【００４２】
このような表面層を有する感光ドラム１表面は、従来の感光ドラムと比較して非常に硬質であるため、クリーニングブレードとの摺擦だけではほとんど摩耗しない。ここで、従来の感光ドラムとは、本実施例に記載の感光ドラムのように電子線照射により硬化させた表層を有さない感光ドラムである。即ち、表層を有さないか、熱硬化、光硬化等による表層を有する感光ドラムであり、本実施例に記載の感光ドラムに比較して柔らかく、摩耗が大きい感光ドラムである。従来の感光ドラムでは、クリーニングブレードにより感光ドラム表面を摩耗すると同時に、感光ドラム表面の放電生成物やトナー樹脂などの付着物を除去することが可能であった。しかし、本実施例１の感光ドラム１では放電生成物やトナー樹脂などの付着物を除去することができず、クリーニングブレードのエッジ部の摩擦力が大きく増加してしまう傾向にある。
【００４３】
図３は従来の感光ドラム（感光ドラムＡ）と本実施例１の感光ドラム（感光ドラムＢ）のそれぞれの、使用に伴う感光ドラム表面の付着物の増減を、感光ドラムの接触角の変化で確認したものである。
【００４４】
従来の感光ドラムＡは、クリーニングブレードにより表面を摩耗すると共に、表面上の付着物を除去することが可能である。そのため、○印のプロットのように、感光ドラムの接触角は使用開始直後に若干低下するものの、その後は９０°〜１００°の間で推移している。
【００４５】
一方、本実施例１の感光ドラムは、クリーニングブレードにより感光ドラム表面を摩耗することができないため、感光ドラム上の付着物を除去することができない。そのため、●印のプロットのように、感光ドラムの接触角は使用開始後の早い段階で８０°以下に落ち込んでしまう。
【００４６】
感光ドラムの接触角が８０°以下になるような場合には、例えば画像形成装置を使用する雰囲気環境が温度３０℃・相対湿度８０％のような高湿環境下では、感光ドラム表面の帯電生成物などの付着物が水分を含有して低抵抗化する。そのために、感光ドラム表面に形成された静電潜像を維持することができず、画像ながれを引き起こす虞がある。
【００４７】
ここで、感光ドラムの接触角とは、感光ドラム表面に例えば一定大きさの純水などの液滴を接触させた時に、感光ドラム表面と液面とのなす角度をいう。そして、感光ドラムの接触角が大きい場合、感光ドラム表面が水に対して濡れにくい、つまり撥水性が強いことを示している。本実施例１では、接触角の測定に接触角計ＣＡ−ＤＳ型（協和界面化学（株））を用いて測定した。
【００４８】
（３）帯電手段２
本実施例において、感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段２は接触帯電装置（接触帯電器）である。本実施例におけるこの接触帯電装置は接触帯電部材として帯電ローラ（導電性ローラ）２ａを用いたローラ帯電器である。
【００４９】
本実施例において、帯電ローラ２ａの外径は１４．０ｍｍであり、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材２ｂにより回転自在に保持されると共に、押し圧ばね２ｃによって感光ドラム方向に付勢している。これにより、帯電ローラ２ａを感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力（本実施例１の場合それぞれ５００ｇｆ（＝４．９Ｎ））をもって圧接させている。帯電ローラ２ａは感光ドラム１の回転に従動して回転する。
【００５０】
この帯電ローラ２ａの芯金には、電源（不図示）より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、回転する感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ２ａに対する帯電バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧；−５００Ｖ、交流電圧；周波数ｆ１ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．５ｋＶ、正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触帯電処理される。
【００５１】
（４）画像情報書き込み手段３
本実施例において、帯電処理された感光ドラム表面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段３は露光装置である。この露光装置３は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。このスキャナ３は制御回路部１００から入力する画像信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、回転する感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置においてレーザー走査露光Ｌ（イメージ露光）する。このレーザー走査露光Ｌにより感光ドラム面のレーザー光で照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００５２】
（５）現像手段４
本実施例において、感光ドラム１に形成された静電潜像に現像剤（トナー）を供給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置（現像器）は二成分現像剤を用いた現像装置である。現像装置４には、非磁性のトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されており、トナーと磁性キャリアの混合比は重量比でおよそ９：１である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径等により適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００５３】
現像装置４の現像容器４ａは感光ドラム１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ４ｂが回転可能に配置されている。現像スリーブ４ｂは、感光ドラム１との最近接距離（Ｓ‐Ｄギャップと称する）を３５０μｍに保持して感光ドラム１に近接対向させて配設されている。この感光ドラム１と現像スリーブ４ｂとの対向部が現像部である。
【００５４】
この現像スリーブ４ｂの外周面に、現像スリーブ４ｂ内のマグネット４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤の一部が磁気ブラシ層として吸着保持される。そして、その磁気ブラシ層が現像スリーブ４ｂの回転に伴い搬送され、現像剤コーティングブレード４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部において感光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。現像スリーブ４ｂには電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧；−３５０Ｖと、交流電圧；周波数ｆ８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧１．８ｋＶの矩形波とを重畳した振動電圧である。
【００５５】
而して、回転する現像スリーブ４ｂの外周面に薄層としてコーティングされ、現像部に搬送された現像剤中のトナーが現像バイアスによる電界によって感光ドラム表面の静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー像として現像される。本実施例の場合は感光ドラム面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。
【００５６】
静電潜像を現像した後の現像剤の磁気ブラシ層は、現像スリーブ４ｂの引き続く回転により現像容器４ａ内に戻し搬送されて現像スリーブ表面から剥離されて回収される。そして、現像スリーブ表面には新たに二成分現像剤の磁気ブラシ層が形成される。
【００５７】
現像容器４ａ内には、現像容器長手方向（感光ドラム長手方向）に並行２本の、第１の現像剤循環スクリュー４ｅ‐１（現像スリーブ４ｂに近い側）と、第２の現像剤循環スクリュー４ｅ‐２（現像スリーブ４ｂから遠い側）が配設されている。以下、第１の現像剤循環スクリュー４ｅ‐１を現像スクリュー、第２の現像剤循環スクリュー４ｅ‐２を攪拌スクリューと記す
本実施例においては、現像スクリュー４ｅ‐１及び攪拌スクリュー４ｅ‐２は共に中心軸径が７ｍｍ、外径が１４ｍｍのものを使用した。
【００５８】
図４は現像装置４の縦断平面模型図である。現像容器４ａ内の現像剤は上記の現像スクリュー４ｅ‐１と攪拌スクリュー４ｅ‐２の回転により現像容器４ａ内を現像容器長手方向に循環して混合攪拌される。現像剤の循環の方向は、本実施例では、現像スクリュー４ｅ‐１側で図２において図面に垂直方向の手前側から奥側に向かう方向（図４において右から左に向う方向）である。攪拌スクリュー４ｅ‐２側で図２において図面に垂直方向の奥側から手前側に向かう方向（図４において左から右に向う方向）である。なお、図２・図４において、現像容器４ａ内の現像剤は図には省略してある。図２において、Ｔ１は現像容器４ａ内に収容されている現像剤の上面レベルを示している。
【００５９】
現像装置４に対する現像剤補給手段としての現像剤カートリッジ４ｇは、画像形成装置本体に対して装着された状態において、現像剤カートリッジ４ｇの現像剤補給口４ｈが現像装置４の現像容器４ａの上面側に設けた現像剤入口４ｋに対応して合致している。
【００６０】
現像剤カートリッジ４ｇには、補給用現像剤として、トナーと磁性キャリアとの混合物が収容されている。制御回路１００は、現像容器４ａ内の二成分現像剤について画像形成によって消費された分のトナーを補うように、現像剤カートリッジ４ｇに設けられている補給スクリュー４ｉを回転制御する。この補給スクリュー４ｉの回転により、現像剤カートリッジ４ｇの現像剤補給口４ｈから適時・適量の補給用現像剤が現像剤補給口４ｈと現像剤入口４ｋを通って現像容器４ａ内に重力落下して補給される。現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に補給された現像剤は現像容器４ａ内の二成分現像剤に攪拌スクリュー４ｅ‐２と現像スクリュー４ｅ‐１の回転により混合攪拌される。
【００６１】
現像剤カートリッジ４ｇ内に収容の補給用現像剤のトナー及び磁性キャリアの混合比は重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち、現像容器４ａ内の二成分現像剤のトナーと磁性キャリアの混合比に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中に磁性キャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、現像容器４ａ内の二成分現像剤に、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量の磁性キャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤の磁性キャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給で、後述する磁性キャリアの入れ替わり量が多くなり、現像容器４ａ内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分磁性キャリアの消費量が多くなる。よって、現像剤カートリッジ４ｇ内に収容の補給用現像剤のトナー及び磁性キャリアの混合比は、画像形成装置のスペックにより必要とする画質性能、ランニングコストに応じて適当な混合比を別途定めることが好ましい。
【００６２】
また、現像剤カートリッジ４ｇ内に収容の補給用現像剤の補給量は、補給スクリュー４ｉの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段４ｊ（図４）によって定められる。トナー補給量制御手段４ｊとしては、現像剤のトナー濃度を光学的に検知するものや、感光ドラム１上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知するものなどさまざまな手段を用い得る。本実施例ではトナー補給量制御手段４ｊとして、現像容器４ａ内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知する方式を採用した。本方式を採用した理由としては、本方式が他の方式と比較してコストや安定性で優れるためであるが、他の方式でも大きな差はない。
【００６３】
トナー補給量制御手段４ｊの検知情報が制御回路部１００へ入力する。制御回路部１００はその入力情報に基づいて補給スクリュー４ｉを回転制御して、現像剤カートリッジ４ｇの現像剤補給口４ｈから適時・適量の補給用現像剤を現像容器４ａ内に補給する。この現像剤の補給により、現像容器４ａ内の二成分現像剤のトナー濃度（トナー及び磁性キャリアの混合比）がほぼ一定状態に維持される。現像剤カートリッジ４ｇ内の補給用現像剤がなくなる、その検知がなされて、制御回路部１００は表示部（不図示）に、新しい現像剤カートリッジ４ｇとの交換をユーザに促す表示を行う。
【００６４】
次に、本実施例で用いられる二成分現像剤について説明する。
【００６５】
トナーは、結着樹脂、着色剤、その他帯電制御剤、ワックス等の添加剤を含む着色樹脂粒子からなる。そして、流動性の改善、帯電量の調整等の必要に応じて、着色樹脂微粒子の表面には、例えばコロイダルシリカ・チタニア等の無機酸化物微粒子が外添されている。本実施例１におけるトナーは、結着樹脂がポリエステル系樹脂からなり、抵抗値は約１０１４Ωｃｍ、体積平均粒径Ｄ４は約６．０μｍである。
【００６６】
トナーの体積平均粒径Ｄ４は、コールターカウンターＴＡ−II型（コールター社製）を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液からなる電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行う。前記コールターカウンターＴＡ−II型により１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積を測定する。これにより、体積分布を算出し、その測定結果から体積５０％のメジアン径をもって体積平均粒径とする。
【００６７】
磁性キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例１における磁性キャリアの抵抗値は１０１０Ωｃｍ（１０８Ωｃｍ〜１０１２Ωｃｍ）であり、磁化量は２００ｅｍｕ／ｃｃ（１００ｅｍｕ／ｃｃ〜３００ｅｍｕ／ｃｃ）であり、個数平均粒径は約３５μｍである（図５参照）。
【００６８】
磁性キャリアの体積平均粒径は、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ３０００（シスメックス社製）を用いて、個数基準で粒径０．５〜２００μｍの範囲を３２対数分割してそれぞれのチャンネルにおける粒子数を測定する。そして、その測定結果から個数５０％のメジアン径をもって個数平均粒径とする。
【００６９】
また、磁性キャリアの抵抗値は、測定電極面積１０ｃｍ２、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用い、片方の電極に１ｋｇの荷重を加え、両電極間に印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加した時の電流値から、磁性キャリアの抵抗値を測定した。
【００７０】
図２・図４のように、現像容器４ａの攪拌スクリュー４ｅ−２の近傍の壁面には、現像剤排出手段としての現像剤排出口４ｆが設けられている。現像容器４ａ内に収容され、画像形成を繰り返すことでトナー樹脂などが表面に付着し劣化した磁性キャリアを含む現像剤がこの現像剤排出口４ｆより現像装置４の外に排出される。現像剤の現像剤排出口４ｆからの排出は、現像剤カートリッジ４ｇから現像容器４ａ内に現像剤の補給がなされて現像容器内の現像剤の上面レベルＴ１が上がると、レベルアップした分の現像剤が現像剤排出口４ｆから現像容器の外に溢れ出ることでなされる。排出される現像剤の量は、現像剤カートリッジ４ｇより現像容器４ａ内に補給された新しい現像剤と略同じ量になるようにされる。
【００７１】
（６）像担持体クリーニング手段６
ベルト５ｂに対するトナー像の一次転写後の感光ドラム表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段としての感光ドラムクリーニング装置６はクリーニング部材としてクリーニングブレード６ａを用いたブレードクリーニング方式の装置である。
【００７２】
ブレード６ａはウレタンゴムからなる板状部材であり、このブレード６ａを支持部材６ｈによってクリーニング容器６ｉに取り付けられている。ブレード６ａは、そのエッジ部を感光ドラム表面にドラム回転方向に対してカウンターになるように当接しており、感光ドラム上の転写残トナーがブレード６ａのエッジ部に達すると掻き落とされる。
【００７３】
ここで、ブレード６ａを感光ドラム表面に当接する設定条件としては、本実施例では、自由長１０ｍｍ、板厚２ｍｍのブレード６ａを、ばね（不図示）を用いて当接圧５００ｇｆ（＝４．９Ｎ），当接角３０°となるように設定している。
【００７４】
（７）感光ドラム研磨機構
次に、本実施例で最も特徴的な部分である感光ドラム研磨機構について説明する。感光ドラム研磨機構は、現像装置４の現像剤排出口４ｆを通して排出される現像剤を、感光ドラムクリーニング装置６内に導入して、現像剤中に含まれる磁性キャリアを感光ドラム１の研磨剤として使用するものである。現像剤排出口４ｆが、現像装置４から該装置に収容されている二成分現像剤の排出を行う現像剤排出手段である。
【００７５】
図２の模型図のように、現像装置４に設けた現像剤排出口４ｆと、クリーニング装置６に設けた排出現像剤補給口６ｆは、排出現像剤搬送パイプ１０により連絡させている。この排出現像剤搬送パイプ１０が、現像装置４の現像剤排出口４ｆから排出された二成分現像剤をクリーニング装置６に搬送する現像剤搬送手段である。パイプ１０内には、可撓性（フレキシブル）を有する排出現像剤搬送スクリュー１０ａが挿入されている。このスクリュー１０ａはパイプ１０内の現像剤を現像装置４側からクリーニング装置６側に搬送する方向に駆動手段（不図示）により回転駆動される。そして、現像容器４ａ内の現像剤のうち、現像剤排出口４ｆを通して現像容器４ａの外部に排出された現像剤はパイプ１０内に入り、スクリュー１０ａの回転によりパイプ１０内を矢印Ｙの方向に搬送され、やがてクリーニング装置６へ至る。本実施例においては、スクリュー１０ａとしては、外径が１４ｍｍのバネスクリューを用いた。
【００７６】
ここで、現像剤排出口４ｆを通して現像容器４ａの外部のパイプ１０に排出された現像剤のスクリュー１０ａによる搬送速度は、本実施例においては、画像形成装置により作像する画像の画像比率に基づいて可変制御している。具体的には、制御回路部１００は、画像比率が低い場合には搬送速度を遅くし、画像比率が高くなるに従って搬送速度を速くしていく。この理由としては、画像比率が高い場合には、現像装置４側からクリーニング装置６側に送り込まれる現像剤の量が増加する。そのため、クリーニング装置６内の現像剤が過多になり、現像剤がクリーニング装置６内で溢れる虞があるためである。一方、画像比率が低い場合には、現像装置４側からクリーニング装置６側に送り込まれる現像剤の量が減少する。そのため、クリーニング装置６内の現像剤が過少になり、以下に説明する感光ドラム１を研磨する磁性キャリアが枯渇してしまう虞がある。よって、画像比率によりスクリュー１０ａの搬送速度を調整し、かつパイプ１０を現像剤のバッファーとして使用することで、クリーニング装置６への安定した現像剤の供給が可能となる。
【００７７】
図２及び図６において、現像装置４側からパイプ１０のスクリュー１０ａによりクリーニング装置６側へ搬送された現像剤は排出現像剤補給口６ｆを通じてクリーニング装置６のクリーニング容器６ｉ内に取り込まれる。
【００７８】
クリーニング容器６ｉ内に取り込まれた現像剤は、クリーニング容器６ｉ内にクリーニング容器長手方向（感光ドラム長手方向）に配設した現像剤均一化スクリュー６ｄにより、クリーニング容器６ｉ内をクリーニング容器長手方向に均一になるように搬送される。これと共に、クリーニング容器６ｉ内の現像剤が、クリーニング補助手段としての、回転可能なブラシローラからなるクリーニング補助ブラシローラ６ｃに供給される。現像剤均一化スクリュー６ｄが、クリーニング装置６に搬送された二成分現像剤を、クリーニング装置の長手方向に搬送すると共に、クリーニング補助ブラシローラ６ｃの長手方向に対して均一に供給する現像剤搬送手段である。
【００７９】
現像剤均一化スクリュー６ｄによる現像剤の搬送方向は、本実施例では、図６の（ａ）において、図面に垂直方向の手前側から奥側に向かう方向（図６の（ｂ）において左から右に向う方向）である。つまりクリーニング装置６の手前側端部に設けられた排出現像剤補給口６ｆの位置から奥側端部へ向かう方向である。本実施例では、現像剤均一化スクリュー６ｄは、中心軸径が７ｍｍ、外径が１４ｍｍのものを使用した。
【００８０】
クリーニング補助ブラシローラ６ｃは、クリーニング容器６ｉ内に、クリーニングブレード６ａよりも感光ドラム回転方向上流側（像担持体回転方向上流側）において、感光ドラム１に対して一定の侵入量をもって当接するように配設されている。このクリーニング補助ブラシローラ６ｃは、現像剤均一化スクリュー６ｄにより供給された現像剤中の磁性キャリアを担持し、かつ感光ドラム１との当接部において感光ドラム１の回転方向と逆方向に駆動手段（不図示）により回転駆動される。
【００８１】
このように、クリーニング補助ブラシローラ６ｃは、磁性キャリアを担持し、かつ、回転して、感光ドラム表面と摺擦することで、感光ドラム上に付着した帯電生成物、トナー樹脂、外添剤などを研磨・除去する役目を担っている。
【００８２】
ここで、クリーニング補助ブラシローラ６ｃは、平板上の基布に対してブラシを形成する繊維（糸）を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げた織物型のブラシローラである。
【００８３】
ブラシローラのブラシを形成する繊維（糸）の材質としては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、レーヨン、トリアセテート、キュプラなど様々な種類がある。本実施例ではコストなどの面からナイロンを選択した。また、本実施例においては、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の長さ（パイル長）は５ｍｍ、芯金太さは６ｍｍであり、よってクリーニング補助ブラシローラ６ｃの外径は１６ｍｍとした。また、クリーニング補助ブラシローラ６ｃの感光ドラム１への侵入量は１．５ｍｍとした。
【００８４】
クリーニング補助ブラシローラ６ｃが磁性キャリアを担持して、感光ドラム表面を研磨する能力を維持する上で重要となる条件としては、次の１）と２）の２つがある。
【００８５】
１）実際に感光ドラム表面を研磨する役目を担う磁性キャリアの条件
２）その磁性キャリアを必要十分に担持することを可能にするためのクリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）条件
まず、１）の磁性キャリアの条件について説明する。磁性キャリアの個数平均粒径については、前述したように本実施例１では約３５μｍのものを使用した（図５参照）。
【００８６】
磁性キャリアの個数平均粒径は、例えば次のような事項などにより決定される。現像装置４内でトナーと共に攪拌されるときに、新たに補給されたトナーに対して十分な帯電付与能力を維持できる表面積を有していること、現像スリーブ４ｂ内のマグネット４ｃの磁力により十分に拘束されるための磁化量を有する大きさであることなどである。
【００８７】
磁性キャリアの個数平均粒径によって、磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力が直接大きく変化するものではない。しかし、例えば磁性キャリアの個数平均粒径が５０μｍを超えるような場合には、クリーニング補助ブラシローラ６ｃに十分に担持できない虞が発生する。
【００８８】
磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力に大きく影響する磁性キャリアの条件としては、磁性キャリア表面の凹凸がある。図７に磁性キャリア表面の模型図を示す。（ａ）の磁性キャリア表面は、（ｂ）の磁性キャリア表面に比較して凹凸が大きいことがわかる。一般的な磁性キャリアとしては、磁性体からなるコアと、コア表面を覆うように形成されたコート層（厚さは約０．２μｍ）からなる。コート層の役目としては、トナー樹脂や外添剤の付着防止、トナーへの帯電付与能力の維持、磁性キャリアの抵抗調整、トナーとの離型性向上等がある。トナーとの離型性を向上させるためには、コート層中に数十ｎｍの無機微粒子を添加する方法がとられる場合が多く、図７の（ａ）と（ｂ）で示した磁性キャリア表面の凹凸が異なるのは、コート層中に添加した無機微粒子の粒径や量が異なるためである。
【００８９】
図８は、磁性キャリア表面の凹凸と、感光ドラム表面の研磨能力の関係について示したものである。
【００９０】
本実施例では、磁性キャリアの研磨能力を評価する方法として、感光ドラム表面の接触角の変化を測定した。図８の（ａ）は、感光ドラム１の使用に伴う接触角の変化を示したものである。一般に、感光ドラム１の接触角は、使用開始直後に大きく変化した後、ある範囲内で推移することが多い。そこで、磁性キャリアの研磨能力を示す数値として、感光ドラム表面の初期の接触角と、使用後の安定した接触角の差分値を用いた。
【００９１】
図８の（ｂ）は、磁性キャリア表面の凹凸（中心線平均粗さ；Ｒａ）と、上記の磁性キャリアの研磨能力（接触角の差分値）の関係を示したものである。ここで、磁性キャリア表面の凹凸（中心線平均粗さ；Ｒａ）の測定には、走査型プローブ顕微鏡Ｄ３１００（ビーコ社製）の機能の１つであるタッピングモードを用いた。具体的には、磁性キャリア表面の１０μｍ四方の領域を測定し、測定範囲内での中心線平均粗さ（Ｒａ）を算出する。この作業を任意で選択した約１０個の磁性キャリアについて測定し、それぞれの測定で算出された中心線平均粗さ（Ｒａ）を再度平均処理して、磁性キャリアの中心線平均粗さ（Ｒａ）とした。
【００９２】
図８の（ｂ）の結果から、磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力を維持するためには、磁性キャリアの中心線平均粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍから１６０ｎｍの範囲内であることが望ましい。この結果から、磁性キャリアの研磨能力は、磁性キャリア表面の凹凸に大きく依存しており、実際には磁性キャリア表面の凹凸部が感光ドラム表面に接触及び摺擦することで研磨剤の効果を発揮していると考えられる。
【００９３】
よって、中心線平均粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍとなるような凹凸の小さい磁性キャリアでは、磁性キャリア表面の凹凸による研磨効果は望めない。逆に、中心線平均粗さ（Ｒａ）が１８０ｎｍとなるような凹凸の大きい磁性キャリアでは、磁性キャリア表面の凹凸が感光ドラム表面に接触する頻度が少なくなるために研磨効果が低下すると考えられる。
【００９４】
本実施例１では、磁性キャリアの中心線平均粗さ（Ｒａ）を８０ｎｍ（図７の（ａ）に示した磁性キャリア）とした。
【００９５】
ちなみに、従来の感光ドラムを有する画像形成装置では、感光ドラムとクリーニングブレードの当接部に磁性キャリアが挟み込まれることにより、感光ドラム表面に傷が発生する場合があった。しかし、本実施例で用いた感光ドラム１は、感光ドラム表面に硬質の保護層を有するため、上記のような傷が発生することはない。
【００９６】
次に、前記２）のクリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の条件について説明する。
【００９７】
クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）に求められる条件としては、実際に感光ドラム表面を研磨する磁性キャリアを十分に担持すること、ブラシに担持された磁性キャリアを一定の力で感光ドラム表面に押し付けることが求められる。この２つの条件を満たすために、本実施例１ではクリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の太さと植毛密度を調整し、最適化した。
【００９８】
図９の（ａ）に、クリーニング補助ブラシローラ６ｃにより磁性キャリアを担持した場合と、（ｂ）に、マグネットを内包した回転可能なスリーブからなるマグネットローラにより磁性キャリアを担持した場合の模型図を示す。
【００９９】
（ｂ）の場合には、マグネットローラに担持された磁性キャリアからなるチェーンが、感光ドラム１と当接する部分で、感光ドラム１からの剪断力が働くことによって折れ曲がるため、磁性キャリアの感光ドラム１に対する当接圧は小さくなってしまう。この問題を解決するためには、マグネットローラの感光ドラム１に対向する磁極の磁気力を大きくすることや、磁性キャリアの磁化量を大きくすることなどが考えられる。しかしながら、これらの値を大きくすると感光ドラム１との当接部で磁性キャリアが滞留して溢れてしまう虞がある。また、特に磁性キャリアの磁化量を変化させた場合には、現像装置４で感光ドラム表面上に形成された静電潜像にトナーを現像する時に、磁性キャリアのチェーンにより静電潜像やトナー像を乱してしまい、出力物としての画質が悪化する虞がある。
【０１００】
一方、（ａ）の場合には、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の太さと植毛密度を調整することで次の事項が可能となる。即ち、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシに必要十分な磁性キャリアを担持し、かつ感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を実現することが可能となる。
【０１０１】
本実施例では、前述のように、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の材質として、コスト面からナイロンを用いた。ここで、ナイロンのヤング率は３００ｋｇｆ／ｍｍ（２．９４ｋＮ／ｍｍ）である。
【０１０２】
図１０に、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシを形成する繊維（糸）の太さ及び植毛密度と、磁性キャリアを担持した時の感光ドラム１への研磨能力（接触角の差分値）の関係を示したものである。
【０１０３】
（ａ）は、ブラシを形成する繊維（糸）の太さと研磨能力（接触角の差分値）の関係を示したものであり、ブラシの繊維（糸）の太さが３デニールから１０デニールの範囲内で良好な研磨能力を示すことがわかる。ここで、ブラシの繊維（糸）の太さが３．０デニールよりも小さい時には、感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を与えることができないと考えられる。一方、ブラシの繊維（糸）の太さが１０デニールよりも大きい時には、十分に磁性キャリアを担持できないと考えられる。本実施例１では、ブラシを形成する繊維（糸）の太さとして、４デニールのものを用いた。
【０１０４】
（ｂ）は、ブラシを形成する繊維（糸）の植毛密度と研磨能力（接触角の差分値）の関係を示したものであり、ブラシの繊維（糸）の植毛密度が、１５ｋ本／ｃｍ２から４０ｋ本／ｃｍ２の範囲内で良好な研磨能力を示すことがわかる。ここで、ブラシの繊維（糸）の植毛密度が１５ｋ本／ｃｍ２よりも小さい時には、感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を与えることができないと考えられる。一方、ブラシの繊維（糸）の植毛密度が４０ｋ本／ｃｍ２よりも大きい時には、十分に磁性キャリアを担持できないと考えられる。本実施例１では、ブラシを形成する繊維（糸）の植毛密度として、２５ｋ本／ｃｍ２のものを用いた。
【０１０５】
図２・図６において、６ｅはクリーニング補助ブラシローラ６ｃに担持された磁性キャリアを回収するための回収部材（スクレーパー）であり、厚さ１．０ｍｍのポリエチレンテレフタレートの板である。回収部材６ｅの長さは、クリーニング補助ブラシローラ６ｃよりも長く、クリーニング補助ブラシローラ６ｃの長手方向全域に対して、約２．５ｍｍの侵入量で一定の角度をもって当接している。
【０１０６】
回収部材６ｅでクリーニング補助ブラシローラ６ｃの表面から回収された磁性キャリアは、ブレード６ａで感光ドラム１上から回収された転写残トナーと共に、現像剤回収スクリュー６ｂによってクリーニング容器６内を手前側から奥側へと搬送される。そして、クリーニング容器６の奥側に設けられた回収トナー排出口６ｇからクリーニング容器６の外に排出される。回収トナー排出口６ｇから排出された現像剤は、画像形成装置に別途設けられた現像剤回収ボックス（不図示）に回収される。
【０１０７】
ここで、現像剤回収スクリュー６ｂによる現像剤の搬送方向は、本実施例１では前述の現像剤均一化スクリュー６ｄの搬送方向と同じであり、また現像剤回収スクリュー６ｂによる現像剤の搬送速度は現像剤均一化スクリュー６ｄの搬送速度よりも速くした。これは、現像剤回収スクリュー６ｂで搬送する現像剤が、排出現像剤補給口６ｆから感光ドラムクリーニング装置６に導入される現像剤に加え、ブレード６ａにより感光ドラム上から回収された転写残トナーを搬送するためである。現像剤回収スクリュー６ｂによる現像剤の搬送速度を現像剤均一化スクリュー６ｄよりも早くすることで、感光ドラムクリーニング装置６内に現像剤が過剰に蓄積されることを防止できる。また、本実施例では、現像剤回収スクリュー６ｂは、中心軸径が７ｍｍ、外径が１４ｍｍのものを使用した。
【０１０８】
図１１は、以上説明した感光ドラム研磨機構を使用した場合に、使用に伴う感光ドラム表面の付着物の増減を、感光ドラム１の接触角の変化で確認したものである。
【０１０９】
●印のプロットは、前述した硬質の保護層を有する感光ドラム１を、本実施例におけるような磁性キャリアによる研磨機構を有さない画像形成装置で使用した場合のものである。この場合は、感光ドラム表面を十分に摩耗することができないため、感光ドラム上の付着物を除去することができず、感光ドラム１の接触角は使用開始後の早い段階で８０°以下に落ち込んでしまう。
【０１１０】
一方、○印のプロットは、本実施例の研磨機構を有する画像形成装置で使用した場合のものである。先に説明した感光ドラム研磨機構により感光ドラム表面を研磨すると共に、感光ドラム上の付着物を除去することが可能であるため、感光ドラム１の接触角は１００°〜１１０°の間で推移する。
【０１１１】
以上説明したように、クリーニングブレード方式のクリーニング装置と、現像装置内の現像剤を徐々に自動交換する方式の現像装置を有する画像形成装置の改善がなされる。即ち、感光ドラム表面に放電生成物やトナー樹脂などが付着し、感光ドラム１とブレード６ａの当接部における摩擦力が大きくなることを原因する、クリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することができる。
【０１１２】
また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題はないと共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することができ、高安定・低コストな画像形成装置を提供することが可能となる。
【０１１３】
なお、本実施例１で示した感光ドラム１は、硬質の保護層を有する有機感光体（ＯＰＣ）に限定されるものでなく、感光ドラム１の最外層の材質がアモルファスシリコンである無機感光体を用いても良い。
【０１１４】
また、本実施例で示したクリーニング補助ブラシローラ６ｃは、ブラシローラだけに限定されるものでなく、図１２に示すような、多孔質を有する、回転可能なスポンジローラであっても良い。図１２において、クリーニング補助スポンジローラ６ｃは、磁性キャリアの個数平均粒径よりも若干大きい約６０μｍの多くの穴を有している。この穴に磁性キャリアを担持して、感光ドラム表面に当接・摺擦することで、感光ドラム１表面を研磨することが可能となる。
【０１１５】
更には、本実施例で示したクリーニング補助ブラシローラ６ｃは、ブラシローラだけに限定されるものでなく、図１３に示すようなマグネットを内包した回転可能なスリーブからなる、回転可能なマグネットローラであっても良い。図１３において、クリーニング補助マグネットローラ６ｃは、内包されるマグネットの磁気力により磁性キャリアを担持すると共に、感光ドラム表面に当接・摺擦することで、感光ドラム表面を研磨することが可能となる。
【０１１６】
［実施例２］
次に本発明に係る画像形成装置の実施例２の形態について説明する。本実施例２の画像形成装置の基本構成は、実施例１のものと同様であり、共通する構成の再度の説明を省略し、本実施例２の特徴的な部分について図１４により説明する。
【０１１７】
本実施例２では、クリーニング装置６において、排出現像剤補給口６ｆからクリーニング容器６ｉに導入された現像剤を、クリーニング補助ブラシローラ６ｃに対してその長手方向に均一になるように搬送・供給するための現像剤均一化スクリュー６ｄを有さない。
【０１１８】
また、クリーニング補助ブラシローラ６ｃは、磁性キャリアを担持して感光ドラム表面を研磨する機能と共に、現像剤をローラ長手方向に搬送する機能を有する。このクリーニング補助ブラシローラ６ｃによる現像剤の搬送方向は、実施例１の現像剤均一化スクリュー６ｄの搬送方向と同じである。
【０１１９】
図１４の（ｂ）に、本実施例２で用いたクリーニング補助ブラシローラ６ｃの概略構成を示す。クリーニング補助ブラシローラ６ｃは、実施例１で示したブラシを一定間隔に離してスパイラル状に巻き付けたものであり、クリーニング補助ブラシローラ６ｃのブラシ部の外径は１６ｍｍである。またブラシ部の片側端面には、現像剤を搬送するためのスクリューが設けられており、中心軸径が６ｍｍ、外径が１２ｍｍのものを使用した。
【０１２０】
本実施例２の構成の場合も、実施例１と同様の効果を得ることができると共に、実施例１と比較して省スペース化を図ることが可能となる。
【０１２１】
［実施例３］
次に本発明に係る画像形成装置の実施例３の形態について説明する。本実施例２の画像形成装置の基本構成は、実施例１のものと同様であり、共通する構成の再度の説明を省略し、本実施例２の特徴的な部分について図１５により説明する。
【０１２２】
本実施例３は、１つの画像形成部の現像装置４から排出させた現像剤を隣接する画像形成部のクリーニング装置６に補給することを特徴としている。
【０１２３】
図１５において、第１〜第４の画像形成部Ｙ−ｓｔ、Ｍ−ｓｔ、Ｃ−ｓｔ、Ｍ−ｓｔの構成は実施例１で示したものと全く同じである。
【０１２４】
第１の画像形成部Ｙ−ｓｔのクリーニング装置６の排出現像剤補給口６ｆと、第２の画像形成部Ｍ−ｓｔの現像装置４の現像剤排出口４ｆは現像剤搬送手段としてのパイプ１０を介して連絡されている。第２の画像形成部Ｍ−ｓｔのクリーニング装置６の排出現像剤補給口６ｆと、第３の画像形成部Ｃ−ｓｔの現像装置４の現像剤排出口４ｆは現像剤搬送手段としてのパイプ１０を介して連絡されている。第３の画像形成部Ｃ−ｓｔのクリーニング装置６の排出現像剤補給口６ｆと、第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔの現像装置４の現像剤排出口４ｆは現像剤搬送手段としてのパイプ１０を介して連絡されている。そして、第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔのクリーニング装置６の排出現像剤補給口６ｆと、第１の画像形成部Ｙ−ｓｔの現像装置４の現像剤排出口４ｆは現像剤搬送手段としてのパイプ１０を介して連絡されている。
【０１２５】
従って、第１の画像形成部Ｙ−ｓｔのクリーニング装置６には隣接する第２の画像形成部Ｍ−ｓｔの現像装置４から現像剤が搬送される。第２の画像形成部Ｍ−ｓｔのクリーニング装置６には隣接する第３の画像形成部Ｃ−ｓｔの現像装置４から現像剤が搬送される。第３の画像形成部Ｃ−ｓｔのクリーニング装置６には隣接する第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔの現像装置４から現像剤が搬送される。そして、第４の画像形成部Ｂｋ−ｓｔのクリーニング装置６には第１の画像形成部Ｙ−ｓｔの現像装置４から現像剤が搬送される。
【０１２６】
本実施例３の構成の場合も、実施例１や２と同様の効果を得ることができると共に、実施例１や２と比較して、現像剤の搬送手段を大幅に減らすことができ、省スペース化を図ることが可能となる。
【０１２７】
［その他］
１）以上の実施例では複数の画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置を例にして説明したが、本発明は画像形成部が１つである単色の画像形成装置に適用できることは勿論である。
【０１２８】
２）画像形成装置は中間転写体を用いない構成のものであってもよい。
【０１２９】
３）像担持体と画像形成プロセスは、電子写真感光体と電子写真画像形成プロセスに限られない。静電記録誘電体と静電記録画像形成プロセス、磁気記録磁性体と磁気記録画像形成プロセス等を用いた画像形成装置にも本発明は有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】実施例１における画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における１つの画像形成部の拡大図（要部の概略構成模型図）である。
【図３】従来の感光ドラム（感光ドラムＡ）と実施例１の感光ドラム（感光ドラムＢ）のそれぞれの、使用に伴う感光ドラム表面の付着物の増減を、感光ドラムの接触角の変化で確認した関係図である。
【図４】現像装置の縦断平面模型図である。
【図５】磁性キャリアの粒度分布を示す関係図である。
【図６】（ａ）はクリーニング装置の横断面構成を示す模型図、（ｂ）は（ａ）における（ｂ）−（ｂ）線に沿う断面模型図である。
【図７】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ磁性キャリア表面の凹凸を示す模型図である。
【図８】磁性キャリア表面の中心線平均粗さＲａと、磁性キャリアの感光ドラムに対する研磨能力の関係を示す関係図である。
【図９】ブラシローラ方式のクリーニング補助手段と、マグネットローラ方式のクリーニング補助手段の差異を説明するための模型図である。
【図１０】ブラシローラからなるクリーニング補助手段の、ブラシを形成する繊維（糸）の太さと、磁性キャリアの感光ドラムに対する研磨能力の関係を示す関係図である。
【図１１】感光ドラムの使用に伴う感光ドラム表面の純水の接触角変化を示す関係図である。
【図１２】（ａ）はスポンジローラをクリーニング補助手段として用いた場合のクリーニング装置の横断面構成を示す模型図、（ｂ）はスポンジローラからなるクリーニング補助手段の概略構成を示す模型図である。
【図１３】マグネットローラをクリーニング補助手段として用いた場合のクリーニング装置の横断面構成を示す模型図である。
【図１４】（ａ）は実施例２に係るクリーニング装置の横断面構成を示す模型図、（ｂ）は用いているクリーニング補助手段の概略構成を示す模型図である。
【図１５】実施例３に係る画像形成装置の概略構成を示す模型図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１    感光ドラム（像担持体）
２    帯電手段
３    レーザユニット（情報書き込み手段）
４    現像手段
４ａ  現像容器
４ｂ  現像スリーブ
４ｃ  マグネットローラ
４ｄ  現像剤コーティングブレード
４ｅ  現像剤循環スクリュー
４ｆ  現像剤排出口
５ａ  １次転写ローラ
５ｂ  中間転写ベルト
５ｆ  二次転写ローラ
６    感光ドラムクリーニング手段
６ａ  クリーニングブレード
６ｂ  現像剤回収スクリュー
６ｃ  クリーニング補助手段
６ｄ  現像剤均一化スクリュー
６ｅ  回収部材
６ｆ  排出現像剤補給口６ｆ
６ｇ  回収トナー排出口
７    中間転写ベルトクリーニング装置
８    定着装置
１０  排出現像剤搬送手段
Ｐ    記録材
【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７】
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