(57)【要約】【課題】トナーへの電荷注入を抑制し被清掃体のクリーニングを良好に行え、且つ、ブラシローラや回収部材に印加する電圧を低電圧化できるクリーニング装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】表面移動する被清掃体１上のトナーを被清掃体１上から除去する、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラ２３と、導電性芯金に電圧を印加する導電性芯金電圧印加手段３０と、導電性部材と導電性部材上に形成された高抵抗部材または絶縁性部材からなる表面層とを有しブラシローラ２３と接触しブラシローラ２３に付着したトナーを静電力によって回収する回収部材２４と、上記導電性部材に電圧を印加する導電性部材電圧印加手段２８とを備えたクリーニング装置１８において、上記繊維の抵抗でが１０５［Ω］以上１０７［Ω］以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する被清掃体上のトナーを被清掃体上から除去する、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラと、
該導電性芯金に電圧を印加する導電性芯金電圧印加手段と、
導電性部材と該導電性部材上に形成された高抵抗部材または絶縁性部材からなる表面層とを有し、該ブラシローラと接触し該ブラシローラに付着したトナーを静電的な力によって回収する回収部材と、
該導電性部材に電圧を印加する導電性部材電圧印加手段とを備えたクリーニング装置において、
該繊維の抵抗が１０５［Ω］以上１０７［Ω］以下であ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、
上記表面層に電荷を付与する回収部材表面電荷付与手段と、
上記ブラシローラが被清掃体上のトナーを除去する位置よりもブラシローラ回転方向上流側、且つ、該ブラシローラと上記回収部材とが接する位置よりもブラシローラ回転方向下流側に、該ブラシローラのブラシ先端部に電荷を付与するブラシ先端電荷付与手段とを有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
請求項２のクリーニング装置において、
上記導電性芯金と上記ブラシ先端電荷付与手段とに同電圧を印加することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のクリーニング装置において、
上記表面層の抵抗が１０１０［Ω／□］以上であ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、
上記ブラシローラが上記被清掃体上のトナーを除去する位置に対して被清掃体表面移動方向上流側の該被清掃体の表面と対向する位置に、被清掃体上のトナーの帯電を制御する帯電制御部材を設けたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項６】
請求項５のクリーニング装置において、
上記帯電制御部材として、上記被清掃体と当接する導電性ブレードを用いたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
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転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、
転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該潜像担持体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５または６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８】
請求項７の画像形成装置において、
一つの潜像担持体と複数の現像手段とで多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７の画像形成装置において、
一つの潜像担持体と一つの現像装置からなる画像形成部を複数有し、該複数の画像形成部で形成されたトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７、８または９の画像形成装置において、
上記潜像担持体上のトナー像が、中間転写される中間転写体と、
該中間転写体の表面をクリーニングする中間転写体クリーニング手段とを有し、
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または６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１１】
請求項７、８、９または１０の画像形成装置において、
上記トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０のトナーを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、フィラー（粒子状物質）を含有する表面保護層が形成されたものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、架橋型の高分子材料を含有する表面保護層を有するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１３の画像形成装置において、
上記表面保護層の構造中に電荷輸送層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
像担持体と少なくともクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、
該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５または６のクリーニング装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置、並びに、これを備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被清掃体としてトナー像転写後の感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段としては、ゴム製のブレードを感光体に当接させてトナーを除去するブレードクリーニング方式のものが知られている。ブレードクリーニング方式では、ブレードと感光体表面との密着の精度が低いとトナーがすり抜けてしまいクリーニング性が低下しやすい。これを防止するために、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けることがおこなわれている。しかしながら、ブレードを強い当接圧で感光体に押し付けると、ブレードのめくれが発生し、スジ状あるいは帯状のクリーニング不良を引き起こしてしまい、安定したクリーニング性能を保ちつづけることが困難であった。また、長期的には、感光体の表面膜削れを増進させ、感光体寿命を短くさせてしまう。
【０００３】
また、近年、高画質化の要望が高まり、トナーを小粒径化する傾向にある。さらに、トナー製造コスト低減及び転写率向上の要望から、粉砕（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、且つ、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に記載されているような静電ブラシクリーニング方式がある。静電ブラシクリーニング方式は、感光体表面に接触摺擦するようにクリーニングブラシを配し、さらにクリーニングブラシに接触して清掃部材たる回収ローラを配し、回収ローラでトナーを除去する。この際、クリーニングブラシあるいはクリーニングブラシと回収ローラとの両方に電圧を印加する。そして、クリーニングブラシに印加した電圧と逆極性に帯電したトナーを静電気力でクリーニングブラシのブラシ繊維に付着させて感光体からトナーを除去するものである。このため、小粒径トナーや球形トナーに対してもクリーニング性能が得られる。
【０００５】
クリーニングブラシに付着したトナーは、回収部材たる回収ローラに電圧を印加して、帯電したトナーを静電気力で回収ローラに付着させてクリーニングブラシからトナーを除去している。具体的には、クリーニングブラシに印加される電圧よりも高く同極性の電圧を回収ローラに印加することで、クリーニングブラシに付着した、クリーニングブラシに印加される電圧の極性と逆極性のトナーが、回収ローラに静電的に付着してクリーニングブラシから回収される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２６５９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、回収ローラとして金属ローラを用いた場合には、クリーニングブラシに付着したトナーが回収ローラに回収されず感光体へ再付着するという不具合が生じることがわかった。
【０００８】
本出願人らが鋭意研究を行ったところ、クリーニングブラシと回収ローラとが接したときに、回収ローラからクリーニングブラシに付着したトナーへ電荷が注入され極性が反転するトナーが確認された。極性が反転したトナーは、回収ローラで回収されずに、ＪＯＢ終了後もクリーニングブラシに付着し続けると考えられる。この回収ローラによって極性が反転しクリーニングブラシに印加される電圧の極性と同極性に帯電したトナーが、感光体へ再付着したと考えられる。
【０００９】
そこで、回収ローラとして、導電性部材であるステンレス鋼などの芯金上に絶縁部材からなる表層を設けた高抵抗回収ローラを用いたところ、次のような効果があることがわかった。すなわち、クリーニングブラシから高抵抗回収ローラへトナーを回収するときに、トナーへの電荷注入が抑制されクリーニングブラシに付着したトナーの極性が反転するのを抑制することができるという効果である。これにより、トナーがクリーニングブラシに留まり続けたり、感光体へ再付着したりするのを抑制することができた。
【００１０】
ここで、感光体とクリーニングブラシとが接したときに、クリーニングブラシから感光体上のトナーへ電荷が注入されトナーの極性が反転する恐れがある。このように感光体上のトナーの極性が反転してしまうと、静電的な力によって感光体上からトナーをクリーニングブラシで除去することができなくなる。また、感光体上からクリーニングブラシにトナーを付着させることができたとしても、その付着したトナーにクリーニングブラシから電荷が注入されトナーの極性が反転する恐れがある。このようにクリーニングブラシに付着したトナーの極性が反転すると、そのトナーが回収ローラによって回収されずクリーニングブラシに留まり続けてしまいクリーニング性が低下する。したがって、高抵抗回収ローラを用いてクリーニングブラシに付着したトナーの極性が反転するのを抑制して、クリーニングブラシにトナーが留まり続けるのを抑えるだけでは、クリーニングブラシによって感光体を良好にクリーニングすることができない恐れがある。そのため、高抵抗回収ローラを用いるだけではなく、クリーニングブラシのブラシ抵抗を高抵抗にして、クリーニングブラシから感光体上やクリーニングブラシに付着したトナーへ電荷が注入されるのを抑え、トナーの極性が反転するのを抑制することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、クリーニングブラシのブラシ抵抗を単に高抵抗にしただけでは次のような問題が生じ得る。つまり、ブラシ抵抗が高抵抗になると静電的な力によって感光体を良好にクリーニングするために必要なクリーニングブラシへ印加する電圧が高電圧となる。例えば、後述する実験においてブラシ抵抗が１０９［Ω］の場合には、１２００［Ｖ］から１５００［Ｖ］の電圧を印加しないとクリーニングブラシによって感光体を良好にクリーニングすることができなかった。また、上述したようにクリーニングブラシから回収ローラに静電的な力によってトナーを付着させるためには、クリーニングブラシに印加した電圧よりも高い電圧を回収ローラに印加する必要がある。そのため、クリーニングブラシや回収ローラに電圧を印加する電源に高コストな高圧電源が必要となったり、高電圧を印加するためブラシや回収ローラ表面が劣化し易くなってしまう。
【００１２】
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、トナーへの電荷注入を抑制し被清掃体のクリーニングを良好に行え、且つ、ブラシローラや回収部材に印加する電圧を低電圧化できるクリーニング装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する被清掃体上のトナーを被清掃体上から除去する、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラと、該導電性芯金に電圧を印加する導電性芯金電圧印加手段と、導電性部材と該導電性部材上に形成された高抵抗部材または絶縁性部材からなる表面層とを有し、該ブラシローラと接触し該ブラシローラに付着したトナーを静電的な力によって回収する回収部材と、該導電性部材に電圧を印加する導電性部材電圧印加手段とを備えたクリーニング装置において、該繊維の抵抗が１０５［Ω］以上１０７［Ω］以下であ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、上記表面層に電荷を付与する回収部材表面電荷付与手段と、上記ブラシローラが被清掃体上のトナーを除去する位置よりもブラシローラ回転方向上流側、且つ、該ブラシローラと上記回収部材とが接する位置よりもブラシローラ回転方向下流側に、該ブラシローラのブラシ先端部に電荷を付与するブラシ先端電荷付与手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２のクリーニング装置において、上記導電性芯金と上記ブラシ先端電荷付与手段とに同電圧を印加することを特徴とするものである。
また、請求項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、上記表面層の抵抗が１０１０［Ω／□］以上であ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、上記ブラシローラが上記被清掃体上のトナーを除去する位置に対して被清掃体表面移動方向上流側の該被清掃体の表面と対向する位置に、被清掃体上のトナーの帯電を制御する帯電制御部材を設け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５のクリーニング装置において、上記帯電制御部材として、上記被清掃体と当接する導電性ブレード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、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転写体又は記録媒体に転写する転写手段と、転写後の該潜像担持体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する潜像担持体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該潜像担持体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５または６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８の発明は、請求項７の画像形成装置において、一つの潜像担持体と複数の現像手段とで多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７の画像形成装置において、一つの潜像担持体と一つの現像装置からなる画像形成部を複数有し、該複数の画像形成部で形成されたトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７、８または９の画像形成装置において、上記潜像担持体上のトナー像が、中間転写される中間転写体と、該中間転写体の表面をクリーニングする中間転写体クリーニング手段とを有し、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または６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１１の発明は、請求項７、８、９または１０の画像形成装置において、上記トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０のトナーを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項７、８、９、１０または１１の画像形成装置において、上記潜像担持体として、フィラー（粒子状物質）を含有する表面保護層が形成されたものを用いることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項７、８、９、１０、１１または１２の画像形成装置において、上記潜像担持体として、架橋型の高分子材料を含有する表面保護層を有するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項１３の画像形成装置において、上記表面保護層の構造中に電荷輸送層を有することを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、像担持体と少なくともクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５または６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。
【発明の効果】
【００１４】
以上、本発明によれば、後述する実験で明らかにしたように、ブラシローラの導電性芯金に植毛された導電性を有する繊維の抵抗が１０５［Ω］以上１０７［Ω］以下であることで、トナーへの電荷注入を抑制し被清掃体のクリーニングを良好に行え、且つ、ブラシローラや回収部材に印加する電圧を低電圧化できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のプリンタ１００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及びその作像工程を説明するための概略構成図である。本実施形態のプリンタ１００における画像形成の一連のプロセスは、Ｎ／Ｐ（ネガポジ：電位が低い所にトナーが付着する）の非接触帯電ローラ方式を用いている。
【００１６】
図示していない操作部のプリントボタンが押されると、図中の非接触帯電ローラ３、現像ローラ８、転写装置１５、トナー極性制御ブレード２２、クリーニング装置１８に設けられたクリーニングブラシ２３及び回収ローラ２４、図示しない除電ランプ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。それとほぼ同時に感光体ドラム１、非接触帯電ローラ３、転写装置１５、現像ローラ８、左スクリュー９、右スクリュー１０、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４、トナー排出スクリュー１９は所定の方向に回転し始める。
【００１７】
感光体ドラム１は非接触配置された非接触帯電ローラ３で一様に負に帯電（−７００［Ｖ］）され、レーザ光４で潜像形成（黒ベタ電位は−１２０［Ｖ］）が行われる。その潜像が現像ローラ８で形成される磁気ブラシにより現像（現像バイアスは−４５０［Ｖ］）されトナー像が形成される。そして、そのトナー像が感光体ドラム１と転写装置１５との間に図示していない給紙機構から給送され、図示しないレジストローラで画像先端と同期を取り供給された転写紙上にトナー像が転写される。このようにトナー像が転写されるときには、転写装置１５の転写ローラに＋１０［μＡ］の電流が印加されることで、感光体ドラム上のトナー像が転写紙上に静電転写される。転写紙は図示しない分離機構で感光体ドラム１より分離され、図示していない定着装置を経てコピー画像として排出される。
【００１８】
トナー極性制御について、図２、図３を用いて説明する。図２は転写残トナーＡ（通常の転写残トナーを想定）をトナー極性制御ブレード２２によって極性制御した場合を、図３は転写残トナーＢ（逆転写トナーを想定）をトナー極性制御ブレード２２によって極性制御した場合を示したものである。また、転写残トナーの帯電量分布との比較として図４には現像後トナーの帯電量分布を示している。なお、図２、図３及び図４は、ホソカワミクロン製Ｅ−スパートアナライザで、トナー１個ずつの電荷量Ｑとそのトナーの粒径ｄを測定したデータをもとに、所定の条件で図１の作像装置で作像した時の転写残トナー数百個をサンプリングした時のＱ／ｄ（単位は［ｆＣ／μｍ］）分布を表している。
【００１９】
転写装置１５で転写され、残った感光体ドラム１上の転写残トナーは、図２や図３に示されるように「＋極性」と「−極性」が混在した分布のトナーとなり、感光体ドラム１の回転でトナー極性制御ブレード２２の位置まで移送される。
【００２０】
トナー極性制御ブレード２２は、感光体ドラム１の回転方向に対してカウンター方向で当接させて配置している。このトナー極性制御ブレード２２は、例えばポリウレタンゴムを素材とした弾性体で、導電性を持たせる。その厚みは１［ｍｍ］〜３［ｍｍ］の範囲内とするのが良い。厚さが薄すぎると、感光体ドラム表面及びトナー極性制御ブレード２２自体のうねり等によってトナー極性制御ブレード２２の感光体ドラム１への押しつけ量が確保しにくくなる。厚さが厚すぎると、図示しない振動部材からの振動を吸収し、トナー極性制御ブレード２２先端部への振動が十分伝達されず、トナーの極性制御性が低下する。トナー極性制御ブレード２２の厚さが厚い場合は、トナー極性制御ブレード２２の材料としてＪＩＳ−Ａ硬度で８５［°］〜１００［°］の範囲内の硬い部材を使用することで、振動の伝達効率を上げることができる。
【００２１】
本実施形態においては、トナー極性制御ブレード２２は感光体ドラム１に対しカウンター方向で当接角度２０［°］、当接圧２０［ｇ／ｃｍ］で当接し、感光体ドラム１への喰い込みは０．６［ｍｍ］で構成されている。また、電気抵抗は、１×１０６［Ω・ｃｍ］とした。電気抵抗は、２×１０５［Ω・ｃｍ］〜５×１０７［Ω・ｃｍ］くらいがよい。
【００２２】
また、トナー極性制御ブレード２２は板金上に接着された板状によって構成され、厚みが２［ｍｍ］、自由長が７［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａ硬度で６０［°］〜８０［°］、反発弾性は３０［％］で行ったが、この値以外でもよい。例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で４０［°］〜８５［°］の範囲内であれば良く、トナー極性制御ブレード２２で１００［％］クリーニングできず多少すり抜け量が増減しても問題ない。
【００２３】
トナー極性制御ブレード２２ではほとんどのトナーは機械的に掻き落されるが、図５に示すように感光体ドラム１の回転方向に当接状態が変化する所謂ステックスリップが発生し、トナー極性制御ブレード２２が図中Ｃ状態になったときにトナーの一部はトナー極性制御ブレード２２をすり抜けて行く。
【００２４】
トナー極性制御ブレード２２には、トナーの帯電極性と同じ極性（−極性）の電圧が印加されており、トナーがトナー極性制御ブレード２２をすり抜けて行くときに、トナーを正規の帯電極性（−極性）に帯電せしめる。トナー極性制御ブレード２２に印加する電圧値の一例としては、−５００［Ｖ］である。
【００２５】
次にトナーと同極性の電圧（−極性）が印加されたトナー極性制御ブレード２２をすり抜けて行くトナーの帯電極性が変わるときの詳細について説明する。なお、トナー極性制御ブレード２２の電気抵抗は１０６［Ω・ｃｍ］〜１０８［Ω・ｃｍ］、感光体ドラム１との当接圧が２０［ｇ／ｃｍ］〜４０［ｇ／ｃｍ］でカウンター当接する場合とする。
【００２６】
トナー極性ブレード２２に電圧を印加していない場合、トナー極性制御ブレード２２をすり抜けるトナーは、感光体ドラム１とトナー極性制御ブレード２２との圧力で摩擦帯電され、図２や図３の「ブレード通過後（電圧非印加）」に示すようにトナーの正規帯電極性側にシフトすることがわかる。
【００２７】
トナー極性ブレード２２に電圧を印加した場合、トナーがトナー極性制御ブレード２２と感光体ドラム１との間に挟まれたとき、トナー極性制御ブレード２２に印加された電圧でトナーに電流が流れ込みトナーは印加電圧側の極性に帯電しトナー極性制御ブレード２２を通過する。また、感光体ドラム１とトナー極性制御ブレード２２とで形成された楔部の入り口と出口との微小ギャップ部の放電あるいは電荷注入により、トナーは図２や図３の「ブレード通過後（電圧−５００［Ｖ］印加）」に示すように印加電圧と同極性に帯電することがわかる。
【００２８】
なお、図６に示すように、感光体ドラム上の転写残トナーに電荷を注入し、転写残トナーの帯電を制御するトナー極性制御部材を、トナー極性制御ブレード２２ではなくトナー極性制御ブラシ２０１としてもよい。
【００２９】
トナー極性制御ブラシ２０１は、導電性繊維を導電性基布に植毛したブラシ織物を導電性電極に導電性接着剤で接着固定させたものである。なお、本実施形態では導電性電極として金属の板状電極を用いトナー極性制御ブラシ２０１を固定ブラシとしたが、導電性電極は板状のものでも丸棒でも良い。また、導電性の芯金にブラシ織物を巻きつけてブラシローラ状にしてもよい。トナー極性制御ブラシ２０１に用いたで導電性繊維は導電性ポリエステルであり、ブラシ抵抗は固定ブラシとして成形したものを金属の対向電極に食い込み量１［ｍｍ］で接触させブラシ電極に１０［Ｖ］を印加したときの抵抗が１〜９×１０５［Ω］であるものを用いた。
【００３０】
上述したように、転写装置１５で転写され、残った感光体ドラム１上の転写残トナーは図２や図３からわかる通り、「＋極性」と「−極性」とが混在した分布のトナーとなり、感光体ドラム１の回転でトナー極性制御ブラシ２０１の位置まで移送される。
【００３１】
トナー極性制御ブラシ２０１には制御したい極性の電圧が印加されており、本実形態では−４００［Ｖ］が印加されている。転写残トナーのうち、＋極性トナーは何割かがトナー極性制御ブラシ２０１に静電気力で付着し、残りの＋極性トナーは−極性に極性制御されてブラシをすり抜けていく。転写残トナーのうち−極性トナーは、より−極性の電荷を与えられながらブラシをすり抜ける。このようにして、ブラシにトナーが付着しながらも、極性を−極性に制御されたトナーがブラシをすり抜けていくことになる。
【００３２】
なお、ブラシ繊維の母体をナイロンなどの帯電系列がプラス極性のものを選択することで、摩擦帯電でトナー極性をマイナス極性にして、極性制御を補助する機能をもたせることもできる。
【００３３】
また、本実施形態では極性制御ブラシ２０１にマイナス極性の電圧を印加して転写残トナーの極性をマイナスに制御する説明をしたが、プラス極性に制御したい場合はもちろんプラス電圧を印加し、ブラシ繊維の帯電系列もトナーがプラス極性になるような繊維を選ぶとよい。
【００３４】
ここで、トナー極性制御ブレード２２とトナー極性制御ブラシ２０１との極性制御性能ではトナー極性制御ブラシ２０１の方がやや優れるが、ほとんど同一と考えて差し支えない。異なる点は、次の工程であるクリーニングブラシ２３へ通過させるトナー量と、異物に対する安定性である。
【００３５】
トナー極性制御ブレード２２は、トナーをせき止める効果が高いのでクリーニングブラシ２３へのトナー入力量をトナー極性制御ブラシ２０１よりも低減させることができる。なお、トナーの回収はトナー極性制御ブレード２２やトナー極性制御ブラシ２０１で主に行なわれるので、回収トナーを搬送する搬送機構をトナー極性制御ブレード２２の下にも設置したり、トナー極性制御ブラシ２０１に付着したトナーを回収する機構を設置する必要がある。
【００３６】
また、トナー極性制御ブラシ２０１は異物が入力されても柔軟に撓むことができるので、経時にわたり安定して感光体ドラム１に当接することができるが、トナー極性制御ブレード２２は欠けなどが発生すると極性制御性が低下する恐れがある。
【００３７】
このように、トナー極性制御部材としては、トナー極性制御ブレード２２とトナー極性制御ブラシ２０１とのそれぞれの特徴を考慮して使用するシステムに適したものを選択すればよい。
【００３８】
図１において、トナー極性制御ブレード２２により正規の帯電極性に帯電されたトナーは、次のクリーニングブラシ２３の位置に感光体ドラム１の回転により移送される。クリーニングブラシ２３の芯金（ブラシ軸）へは電源３０によりトナーの帯電極性とは逆の電圧（＋極性）が印加されトナー極性制御ブレード２２をすり抜けたトナーを静電的に吸着する。
【００３９】
クリーニングブラシ２３上に移動したトナーはクリーニングブラシ２３より更に高い＋極性の電圧を電源２８によって回収ローラ軸に印加された回収ローラ２４へ電位勾配により移動する。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である導電性ブレード３１により掻き落とされ、トナー排出スクリュー１９で機外に排出又は現像器に戻される。
【００４０】
ここで、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との具体的な構成条件を表１に示す。
【表１】
2009092900.tif 000003
【００４１】
なお、、ブラシ抵抗は直径１０［ｍｍ］のＳＵＳ（ステンレス鋼）ローラにクリーニングブラシ２３を対向させて２００［ｍｍ／ｓｅｃ］で両方を回転させ、クリーニングブラシ２３の芯金に電圧を印加して測定した。なお、芯金へ印加した電圧は表中に記載した通りである。
【００４２】
ブラシ繊維はポリエステル、ナイロン、アクリル等の絶縁材が一般的で何れの材料の場合も同じ効果を得ることができる。また、ブラシ繊維として用いた表面に絶縁体、内部に導電材があるような「芯鞘構造」の代表的な繊維は、特開平１０−３１０９７４、特開平１０−１３１０３５、特開平０１−２９２１１６、特公平０７−０３３６３７、特公平０７−０３３６０６、特公平０３−０６４６０４に開示されている。
【００４３】
トナー極性制御ブレード２２などのトナー極性制御部材でトナーの極性制御をする際は、いろいろな電荷量分布をもった転写残トナーや逆転写トナーを単一極性に制御する必要がある。そのため、トナー極性制御部材にはどのような電荷量分布のトナーが入力されても単一極性トナーになるよう、充分な電圧を印加することになる。具体的には環境条件や画像パターンによって転写装置１５に印加する印加電圧が高い場合や低い場合がある。そのほか、カラー画像形成装置の場合には各色のトナー像を感光体ドラム上に作像し、その各色のトナー像を転写するときの転写電圧あるいは転写電流は色によって変えることが多く、かつ複数の感光体ドラムを中間転写ベルトに対して横に並べたタンデム型のカラー画像形成装置では、１色目トナーが中間転写ベルトに転写された後、後工程の色の感光体ドラムに中間転写ベルト上のトナーが再付着する、いわゆる逆転写がおきることが多い。つまり、図２や図３に示すような転写残トナーＡ（通常の転写残トナーを想定）、転写残トナーＢ（逆転写トナーを想定）がトナー極性制御部材に入力されることになる。
【００４４】
本実施形態の場合は、トナー極性制御ブレード２２に−５００［Ｖ］の電圧を印加しトナーの極性制御を行なった。このとき極性制御後のトナー電荷量はコロナチャージャーでのトナー極性制御と比較して図２や図３に示すような比較的ブロードな分布となり、転写残トナーＡのような低帯電量のトナーは極性制御後には−極性の高帯電量トナーになり、他方、転写残トナーＢのような＋極性に高帯電量だったトナーは極性制御後は−極性の低帯電量トナーとなる。
【００４５】
一方、周知のこととして、低電荷量のトナーは弱いクリーニング電界でクリーニングされ、高帯電量のトナーは強いクリーニング電界でクリーニングされる。しかしながら、低電荷量のトナーは強い電界下に置かれると反対極性電荷が注入されて、感光体ドラム上に再付着する。つまり、極性制御後のトナーは単一極性ではあるが、先に述べたように低電荷量から高電荷量までブロードな電荷量分布をもつため、クリーニング部材であるクリーニングブラシ２３の芯金への印加電圧は高帯電量トナーをクリーニングできるような高電圧でありながら、電荷注入により低電荷量のトナーが感光体ドラム上へ再付着させないような印加電圧に設定する必要がある。
【００４６】
そのために、ブラシ抵抗および回収ローラ抵抗を高くして感光体ドラム１やトナーに電流が流れにくくなるようにし、電荷注入を防ぐことが考えられる。
【００４７】
回収ローラは表面に抵抗層を有するローラであるほうがＳＵＳ（ステンレル鋼）回収ローラよりもクリーニングブラシ表面と回収ローラ表面との電位差を大きくすることができることを、図７、図８を用いて説明する。ただし、図７と図８とに示す結果が得られた実験の実験条件は表１の通りではなく、次のような条件で行なった。つまり、図７に示す結果が得られた実験の実験条件は、トナー極性制御部材を設けず感光体ドラム１上の現像後トナーのクリーニングを行ない、回収ローラはＳＵＳ回収ローラを用いて、その他の条件は表１の「構成例１」と同じである。図８に示す結果が得られた実験の実験条件は、トナー極性制御部材を設けず感光体ドラム１上の現像後トナーのクリーニングを行ない、その他の条件は表１の「構成例１」と同じである。
【００４８】
図７は、３２［℃］８０［％］環境にて、ＳＵＳ回収ローラを用い、ブラシ軸に５００［Ｖ］を印加して、回収ローラ軸に５５０［Ｖ］〜７００［Ｖ］を印加したときの、ブラシ軸電位、ブラシ先端電位、回収ローラ軸電位、回収ローラ表面電位、（回収ローラ表面電位―ブラシ先端電位の）電位差、を示したものである。また、図８は、３２［℃］８０［％］環境にて、表１に記載した回収ローラである高抵抗回収ローラを用い、ブラシ軸に５００［Ｖ］を印加して、回収ローラ軸に５００［Ｖ］〜８００［Ｖ］を印加したときの、ブラシ軸電位、ブラシ先端電位、回収ローラ軸電位、回収ローラ表面電位、（回収ローラ表面電位―ブラシ先端電位の）電位差、を示したものである。
【００４９】
ＳＵＳ回収ローラを用いると、ブラシ先端電位が回収ローラ表面電位と近づいてしまい、回収ローラ軸印加電圧を上げても、その２部材表面間の電位差が上がらない。
【００５０】
次に、図９に、ブラシ先端電位と回収ローラ表面電位との電位差を横軸に取り、縦軸に回収率を取ったグラフを示す。ここで、回収率とは、実験的に既知のトナー量（ここでは計算しやすいように単位面積当たりのトナー量［ｍｇ／ｃｍ２］を用いる。）を感光体ドラム１上に付着させ、クリーニングブラシ２３でクリーニング後に回収ローラ２４に回収されたトナー量（単位面積あたりのトナー量）を測定し、数１で計算したものである。
【数１】
2009092900.tif 000004
【００５１】
ただし、Ｍ／Ａは単位面積当たりのトナー質量［単位：［ｍｇ／ｃｍ２］を計算したものである。
【００５２】
図９からわかるように、回収ローラ２４としてＳＵＳ回収ローラを用いたときには回収率が８０［％］どまりなのに対し、表１に示す高抵抗回収ローラを用いると、回収率が１００［％］以上になるものが存在する。ここで、回収率が１００［％］を超えているのは、トナー入力を１０秒間行なったため、毎回のブラシ・回収ローラ回転で最初の数秒間は１００［％］のトナー回収ができずにブラシにトナーが溜まり、次に溜まったトナーと逐次入力してくるトナーをあわせた量の数十［％］の量を回収ローラ２４が回収しているため、その回収量が入力量を上回ってしまうことがあるためである。
【００５３】
ここまでの図７、図８及び図９に示す結果をまとめると、ブラシからのトナー回収性をあげようとして回収ローラ軸に印加する電圧を増加させても、ＳＵＳ回収ローラの場合にはトナーの回収性が上がらないが、表１に示す高抵抗回収ローラを用いて回収ローラ軸に印加する電圧を上げるとブラシ先端と回収ローラ表面との電位差が大きくなり、回収ローラ２４でのトナー回収性が向上するということがわかる。したがって、トナー回収性を上げるためには、ＳＵＳ回収ローラよりも高抵抗回収ローラのほうが良いことがわかる。
【００５４】
また、図７と図８とに示す結果が得られた実験を行った場合における感光体ドラム１上のクリーニング性も、回収ローラ２４として表１に示す高抵抗回収ローラを用いたほうがＳＵＳ回収ローラを用いるよりも良好となった。その結果を図１０に示す。
【００５５】
なお、図１０における縦軸のクリーニング残ＩＤというのは次のような指標である。「クリーニング残ＩＤ」はクリーニングブラシ２３によるクリーニング後の感光体ドラム１上のトナーをスコッチテープでテープ転写し、白紙上に貼り付けそれを分光測色計（Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８）で測定し、一方スコッチテープでテープのみを同じ白紙に貼り付け分光測色計で測定し、トナーとテープと白紙をあわせた反射濃度（ＩＤ：Ｉｍａｇｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）からスコッチテープでテープと白紙をあわせた反射濃度（ＩＤ）の分を引いた値である。ＩＤとトナー個数とは相関関係が有り、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。クリーニング残ＩＤが小さいほどクリーニング性が良いという指標である。
【００５６】
図に示すように、ＳＵＳ回収ローラと比較して表１に示す高抵抗回収ローラは回収ローラ印加電圧を高くしたときのクリーニング残ＩＤに対しての印加電圧の余裕度が大きく、印加電圧を上げたときでもクリーニング性が良好に維持される。
【００５７】
その理由として、以下のように考えている。負極性トナーに対して、正極性電圧Ｖ１をブラシ軸に印加し、回収ローラ軸に正極性電圧Ｖ２（ここでＶ２＞Ｖ１）を印加した場合、負極性トナーは正極性を帯びたブラシに付着し、ついでクリーニングブラシ２３よりもより正極性で高電圧な回収ローラ２４に付着して回収される。ところが、回収ローラ表面が金属（ＳＵＳ鋼）の場合には回収ローラ２４がブラシ毛及びブラシ付着トナーに接触すると、回収ローラ表面と同電位になるまでブラシ毛及びブラシ付着トナーに電荷を供給しつづけようとする。そのスピードは、ＳＵＳ回収ローラ表面が、ブラシやトナーに電荷を与えてから、電源からまた電荷が供給されて、回収ローラ表面が電源と同電位となるまでのスピード（時間）は、高抵抗回収ローラに比べて速いと推測される。そのため、ＳＵＳ回収ローラのほうが高抵抗回収ローラよりもブラシ付着トナーの極性を反転させ易くなる。トナーの極性が反転するとトナーは正極性となり、同じ正極性でも電圧が低いブラシのほうに付着する。よって、ブラシ中に正極性トナーが存在することになり、感光体ドラム１の表面電位はブラシ先端の電位よりも負極性側にあるので、ブラシから感光体ドラム１にトナーが付着してクリーニング不良となってクリーニング装置１８から出力される。これが帯電器汚れなどの不具合を引き起こす。
【００５８】
一方、ローラ表面に１０１０［Ω／□］〜１０１３［Ω／□］の高抵抗層を有する高抵抗回収ローラの場合は、ブラシと回収ローラ２４とに挟まれたトナーが極性反転しにくいので結果的に極性反転トナーによるクリーニング不良が発生しにくい。
【００５９】
以上のように、高温高湿環境においては回収ローラ表面を高抵抗層（１０１０［Ω・ｃｍ］以上）、あるいは絶縁層にした場合に、ブラシと回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性が反転しにくいというメリットがある。
【００６０】
なお、回収ローラとしてローラ表面が１０１０［Ω］以上の抵抗を有する高抵抗回収ローラを用いる場合の材料は任意に選択できる。また、回収ローラ２４には、回収ローラ２４上のクリーニング性が良いことも求められるので、表面を摩擦係数の低い材料でコーティングしたり、ＳＵＳ鋼などを用いた金属ローラの表面に摩擦係数の低い導電性チューブを巻いたりしてもよい。
【００６１】
また、高抵抗回収ローラとしてローラ表面に絶縁層を有するものでも良く、この場合の回収ローラ２４の絶縁表面材料としては、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）、セラミックスなどを用いれば良い。
【００６２】
ここで、上述したように、ブラシ抵抗および回収ローラ抵抗を高くして感光体ドラム１やトナーに流れる電流を流しにくくし電荷注入を防ぐとした場合、ブラシ抵抗を高くすると、−極性で高帯電量になった前述の転写残トナーＡの極性制御後トナーを静電力によってクリーニングするのに必要となるブラシ軸へ印加する電圧が高くなり（ブラシ抵抗１０９［Ω］で１２００［Ｖ］〜１５００［Ｖ］印加しないとクリーニングできない）、高圧電源が必要となる。さらに、高圧印加のためブラシが劣化し易くなる。
【００６３】
また、回収ローラ２４の軸にはブラシ軸に印加する電圧よりも高い電圧を印加する必要があり、さらに導電性ブレード３１には回収ローラ軸印加電圧よりも放電開始電圧以上上乗せした電圧を印加する必要があるため、高コストな高圧電源が必要になる。さらに、高圧印加のため回収ローラ表層や導電性ブレード表面などが劣化し易くなったり、放電生成物の発生量も増えるため、高湿環境では特に回収ローラ表面に粘性のある放電生成物が付着して回収ローラ表面に付着したトナーを除去しにくくなる。
【００６４】
ブラシ抵抗が１０９［Ω］ほど高い場合には、上述したようなな問題が発生する。そのため、回収ローラ２４には表面抵抗が高抵抗（１０１０［Ω／□］）のものを用いてトナーへの電荷注入を抑制し、クリーニングブラシ２３としてはブラシ抵抗は１０５［Ω］〜１０７［Ω］のものを用いる。これにより、表１に示した構成条件でブラシ印加電圧を変動させて実験を行った結果、図１１に示すように構成例２（ブラシ抵抗が１０７［Ω］）及び構成例３（ブラシ抵抗が１０５［Ω］）においては、クリーニングブラシ２３で感光体ドラム１を良好にクリーニングするのに必要となるブラシ軸印加電圧を構成例１（ブラシ抵抗が１０９［Ω］）に比べ大幅に低減させることができた。つまり、クリーニングブラシ２３のブラシ抵抗を１０５［Ω］〜１０７［Ω］とすることで、トナーへの電荷注入抑制効果を保ちつつ、ブラシ軸、回収ローラ軸及び導電性ブレード３１への印加電圧を低電圧化することができ、省エネルギー化や低コスト化が可能となる。
【００６５】
しかしながら、回収ローラ２４として高抵抗回収ローラを用いた場合には、低温低湿環境で以下に述べる不具合があることがわかった。
【００６６】
図１２に示す実験装置で低温低湿環境（１０［℃］１５［％］）にてクリーニング実験を行い、トナーが高抵抗回収ローラ表面に付着した後、導電性ブレード３１で清掃した後の図１２中Ｂ点で回収ローラ表面電位を測定した。その結果、回収ローラ表面電位が低下することがわかった。また、同時にその高抵抗回収ローラに接触・回転しているクリーニングブラシ２３のＡ点でのブラシ先端電位を表面電位計を用いて測定したところ、ブラシ先端電位も数百Ｖ単位で変動することがわかった。
【００６７】
トナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて１０［ｓ］間測定した結果を図１３に示しており、両方の電位が低下してしまい電位差が３０［Ｖ］ほどに低下している。図１４はトナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて２［ｓ］間測定した例で、電位低下がはじまっているものの、まだ電位差は１５０［Ｖ］ほどある。図１５はトナーの入力をしないで回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを表面電位計を用いて１０［ｓ］間電位を測定したもので、数百Ｖ単位の電位の低下はみられない。また、このときの感光体ドラム１上入力トナーのＭ／Ａは０．１［ｍｇ／ｃｍ２］、Ｑ／Ｍ（単位質量あたりの電荷量）は−５［μＣ／ｇ］〜−１１［μＣ／ｇ］であった。通常、転写後に感光体ドラム１上に残留する転写残トナーは変動はあるものの、およそ０．０２［ｍｇ／ｃｍ２］〜０．０８［ｍｇ／ｃｍ２］と見積もられ、今回の条件はこれを多少上回るように設定した。
【００６８】
ブラシ先端電位変動及び回収ローラ表面電位低下の原因はまだ明らかになっていないが、トナーの有り無しとトナーＭ／Ａの量とに相関があることから、トナーの授受がなんらかの影響を与えていることは確かである。現在は、回収ローラ表面に付着した電荷を持ったトナーが導電性ブレード３１で掻き落とされるときに剥離放電がおきて高抵抗層あるいは絶縁層に負極性の電荷を与えてしまうためと考えられる。もしくは、トナー付着により回収ローラ表面層に負極性の電荷を与え、導電性ブレード３１でトナーを掻き落としても回収ローラ表面層に与えられた電荷が残ってしまうと考えている。なお、ブラシ表面電位は以下のような場合などに低下することが認められた。すなわち、環境変動、特に低温低湿環境下でブラシ抵抗が上昇する場合、極性制御後トナーが、単一極性に制御されるために比較的高帯電量になっている場合、ベタ画像など高画像面積の原稿の作像時、転写残トナーの単位面積当たりの重量（トナーＭ／Ａと呼ぶ）が多くなる場合などである。
【００６９】
図１３のようにクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との電位差がなくなってしまうと、当然静電力によってトナー回収ができず、クリーニングブラシ２３のブラシにトナーが溜まる一方となり、その結果、クリーニングブラシによる感光体ドラム１のクリーニング性が悪化する。そのため、上述したように本実施形態では、高抵抗回収ローラの表面へ電荷を与えるために、図１２中で高抵抗回収ローラに当接しているポリウレタンゴムブレードを導電性に変更、つまり導電性ブレード３１を用いて、それに電圧を印加して回収ローラ表面電位が低下するのを抑制している。
【００７０】
図１２に示す実験装置を用いてブラシ軸に７００［Ｖ］、回収ローラ軸に１０００［Ｖ］、導電性ブレード３１に１０００［Ｖ］印加したところ、回収ローラ表面電位が上昇し、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との表面電位差が大きくなった。なお、導電性ブレード３１の抵抗を低抵抗にする、あるいは導電性ブレード３１の印加電圧を上昇させることによって、さらに回収ローラ表面電位を上昇させ一定値に維持することができる。
【００７１】
図１６は、低温低湿（１０［℃］１５［％］）環境におけるブラシ先端電位と感光体ドラム１上におけるクリーニング残ＩＤとの関係を示す図であり、図１７は、高温高湿（３２［℃］８０［％］）環境におけるブラシ先端電位と感光体ドラム１における上クリーニング残ＩＤとの関係を示す図である。図１６に示すように、低温低湿環境ではブラシ先端電位が４００［Ｖ］〜１０００［Ｖ］でクリーニング残ＩＤが目標の０．０１以下となり良好であることがわかる。また、図１７に示すように、高温高湿環境ではブラシ先端電位が３００［Ｖ］〜５００［Ｖ］でクリーニング残ＩＤが目標の０．０１以下となり良好である。このことから、低温低湿環境でも高温高湿環境でもクリーニング性が良好なブラシ先端電位は４００［Ｖ］〜５００［Ｖ］であることがわかる。
【００７２】
しかしながら、前述したように、回収ローラ２４として表１に示す高抵抗回収ローラを用いた場合では、低温低湿環境においてクリーニング動作開始から終了までの時間が２秒以上あるとブラシ先端電位が変動、例えば図１３においては約２５０［Ｖ］の幅で変動、するという問題が発生した。そこで、本実施形態においては、ブラシ先端電位を一定に保つ対策として回収ローラ２４によってクリーニングブラシ２３に付着したトナーを回収した後のクリーニングブラシ２３のブラシ先端に電荷を与えて、感光体ドラム１上のトナーのクリーニングに寄与するブラシ先端電位の制御を行う。
【００７３】
図１や図１８に示すように、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４とが接触した後のブラシ先端にクリーニングブラシ軸方向全域に渡って接触するように電荷付与部材３３を配置する。電源３４から電荷付与部材３３に、クリーニングブラシ２３の芯金（ブラシ軸）への印加電圧と同じ極性の電圧を印加する。本実施形態では、ブラシ先端から１［ｍｍ］食い込んだ位置に電荷付与部材３３としてステンレス棒をクリーニングブラシ軸方向に配置し、電源３４から７００［Ｖ］を印加した。この電荷付与部材３３としてはステンレス鋼に限るものでなく導電性を有する部材であればよい。また、形状は棒状でなく板状でも良い。
【００７４】
電荷付与部材３３を設ける前には図１３に示されるようにクリーニング動作１０［ｓ］後までブラシ先端電位は低下を続けていたのに対し、図１９に示すように、クリーニングブラシ２３の芯金に７００［Ｖ］、電荷付与部材３３に７００［Ｖ］、回収ローラ軸に１０００［Ｖ］及び導電性ブレード３１に１０００［Ｖ］を印加した場合、ブラシ先端電位が大きく低下するのを抑制できたことがわかる。このように、ブラシ先端電位低下分をもとに戻すために、ブラシ先端に電荷付与部材３３を当てて電圧を印加しブラシ先端電位を一定に保つことで、良好なブラシクリーニング性を維持することができる。
【００７５】
ここで、ブラシ先端に電荷付与部材３３を当てて電圧を印加する場合のブラシ軸印加電圧をＶａ、ブラシ先端印加電圧をＶｂとすると、Ｖａ＝Ｖｂであることが好ましい。
【００７６】
その理由として、Ｖａ＜Ｖｂの場合、例えばＶａが３００［Ｖ］でＶｂが４００［Ｖ］のようにＶａとＶｂとの電位差が大きいと、ブラシ軸電位及びブラシ先端電位ともに上昇し、感光体ドラム上のトナーをクリーニングブラシ２３によってクリーニングする際にトナーに＋極性の電荷を与えてしまい、トナーが感光体ドラムに再付着してしまう恐れがある。
【００７７】
また、Ｖａ＞Ｖｂ、例えばＶａが３００［Ｖ］でＶｂが２００［Ｖ］、の場合、クリーニング動作中にブラシ先端電位が低下しても、ブラシ軸印加電圧Ｖａよりもブラシ先端印加電圧Ｖｂのほうが小さいため、ブラシ先端電位を元に戻すことができない。
【００７８】
以上のことから、本実施形態においては、ブラシ軸印加電圧Ｖａとブラシ先端印加電圧Ｖｂとを同電圧にしている。
【００７９】
また、図２０は、導電性ブレード３１に印加する電圧を１０００［Ｖ］、１５００［Ｖ］、２０００［Ｖ］と高くしていった場合のおけるブラシ先端電位と回収ローラ表面電位とをトナーを入力しながら表面電位計で測定した結果である。なお、ブラシ軸に７００［Ｖ］、電荷付与部材３３に７００［Ｖ］、回収ローラ軸に１０００［Ｖ］をそれぞれ印加した。図２０に示すように、導電性ブレード３１に印加する電圧を高くすることで、回収ローラ表面電位の低下をより一層抑制することができ、また、ブラシ先端電位の変動量もさらに小さくすることができることがわかった。
【００８０】
なお、導電性ブレード３１の体積抵抗は１０８［Ω・ｃｍ］のものを用いたが、回収ローラ２４上におけるトナーのクリーニング性を低下させない範囲で低抵抗のブレード材料を選ぶほうが電荷付与の効果が高くなる。また、高温高湿時にはあまり問題とならないが、低温低湿時には特に導電性ブレード３１の抵抗値が高抵抗にならないようなブレード材料を選定することが望ましい。
【００８１】
ここで、ブラシ軸、電荷付与部材３３、回収ローラ軸及び導電性ブレード３１に印加する電圧は、上記の電圧値に限るものではなく、トナー特性、トナー極性制御ブレード２２を通過した後の感光体ドラム表面電位、感光体ドラム１を帯電ローラ３によって帯電した後の感光体ドラム表面電位またはブラシ抵抗などにより適正な電圧値が変動する。そのため、これらの電圧値の設定は使用環境などを加味して適切にすればよい。また、トナー極性制御ブレード２２、クリーニングブラシ２３及び回収ローラ２４へ印加する電圧が上記極性とは逆極性の場合でも可能である。
【００８２】
次に、ブラシ軸印加電圧Ｖａとブラシ先端印加電圧Ｖｂとを同電圧にして感光体ドラム１のクリーニングを行なった例について説明する。
【００８３】
クリーニング条件は次の通りである。
・極性制御部材：導電性ブレード、ブレード喰い込み量１［ｍｍ］、ブレード厚み２．８［ｍｍ］、ブレードカット面形状：直角、ブレード電気抵抗：８乗品、極性制御部材印加電圧：−５００［Ｖ］
・回収ローラ：芯金：ＳＵＳ、回収ローラ表面材：ＰＶＤＦ（厚み１００［μｍ］）の表層にアクリル系ＵＶ硬化樹脂層（厚み３［μｍ］〜５［μｍ］）抵抗：表面抵抗１×１０１０［Ω／□］〜１×１０１３［Ω／□］（３２［℃］８０［％］環境）１×１０１３［Ω／□］（１０［℃］１５［％］環境）、回収ローラ軸印加電圧７００［Ｖ］
・クリーニングブラシ：導電性ポリエステル（繊維内部に導電性カーボンを内包し、繊維表面はポリエステル）φ１８［ｍｍ］、植毛密度１０［万本／ｉｎｃｈ２］、繊維径２５［μｍ］〜３５［μｍ］、ブラシ先端の毛倒れ処理あり
・感光体ドラムへのブラシ繊維喰い込み量：１［ｍｍ］
・ブラシ抵抗：１０７［Ω］（印加電圧１００〜７００Ｖ）、１０５［Ω］（印加電圧１０〜４０Ｖ）の２種類
・ブラシ軸印加電圧：４００［Ｖ］
・ブラシ表面印加電圧：４００［Ｖ］
・回収ローラへのブラシ繊維喰い込み量：１［ｍｍ］
・（回収ローラ表面電荷付与部材を兼ねる）回収ローラブレード（導電性ブレード３１に相当）材質：導電性カーボン含有ポリウレタンゴム・体積抵抗：１０６［Ω・ｃｍ］（２５［℃］５０［％］にて測定）、回収ローラブレード印加電圧：１６００［Ｖ］
・（回収ローラ表面電荷付与部材を兼ねる）回収ローラブレード（導電性ブレード３１に相当）条件：ブレード当接角度：２０［°］、ブレード厚み：２．８［ｍｍ］、回収ローラへのブレード喰い込み量：０．６［ｍｍ］
・感光体ドラム径：φ９０［ｍｍ］（感光体厚み３０［μｍ］）、感光体速度：２００［ｍｍ／ｓｅｃ］、ブラシローラおよび回収ローラ回転速度：２００［ｍｍ／ｓｅｃ］
・現像Ｍ／Ａ：０．４５［ｍｇ／ｃｍ２］、トナー粒径５［μｍ］
・転写装置：転写ベルト方式、転写電流：３０［μＡ］
・試験環境：１０［℃］１５［％］、３２［℃］８０［％］
・Ａ４サイズ、全面ベタ画像
【００８４】
以上のような条件で図１に示す装置で複数枚分の画像形成を行いクリーニングを行なったところ、クリーニング率が高い良好なクリーニング性を得られた。また、クリーニング後のクリーニング装置１８を観察すると、クリーニングブラシ２３によって感光体ドラム１から除去されたトナーは回収ローラ２４に移動し、さらに回収ローラブレード（導電性ブレード）３１で掻き落とされて、回収ローラ接触後のブラシ表面にはトナーが存在しなかった。また、ブラシ抵抗は１０５［Ω］のものでも１０７［Ω］のものでも同様なクリーニング性能であった。
【００８５】
ここで、クリーニング率とはＭ１とＭ２とから数２のように定義する。
【数２】
2009092900.tif 000005
Ｍ１（＝像担持体上の極性制御後かつクリーニング前の単位面積あたりのトナー量）
Ｍ２（＝像担持体上のクリーニング後の単位面積あたりのトナー量）
【００８６】
なお、Ｍ２はかなり少なく重量が正しく測れない場合が多い。その場合は透明テープにテープ転写したものを白紙に貼り付けて反射式分光測色濃度計で画像濃度を測定したもの（＝ＩＤ２とする）を代用し、Ｍ１の代用も同様に「ＩＤ１」としてとって、数３からクリーニング率（ＩＤ）［％］としても良い。
【数３】
2009092900.tif 000006
【００８７】
次に、本実施形態に係るプリンタに用いられる感光体ドラム１について詳しく説明する。
【００８８】
感光体ドラム１は、導電性基体上に下引層（接着層）を介して感光層を有するものである。この感光層が少なくとも電荷発生物質と電荷輸送物質とフィラー（粒子状物質）を含有し、かかる感光層のフィラーが導電性基体側より最も離れた表面側の含有率を多くすることにより、耐摩耗性の向上、電気特性の安定化が達成され、高感度、高耐久の感光体を得ることができる。また、感光体の基本的構成を、導電性支持体、下引層、感光層、フィラーを含有した表面層としてもよい。また、感光層としては帯電可能な電気絶縁性で有ることが必要であるが、非光導電性の誘電層又は光導電性を有した感光層が使用可能で有る。
【００８９】
フィラー（粒子状物質）はバインダー樹脂、低分子電荷輸送物質、及び高分子電荷輸送物質と粉砕、分散し、塗工される。フィラーとしては表面層の構成樹脂より堅い粒子状物質であれば使用可能であり、有機フィラーや有機フィラーが使用可能である。例えば、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る。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。なお、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。さらに、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、本実施形態において保護層中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
【００９０】
感光体ドラム１の最外層には、ビニルフルオライド、ビニリデンフルオライド、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテルより選ばれる化合物の重合体もしくは共重合を用いている。
【００９１】
導電性支持体としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属、紙、プラスチックなどの円筒状シリンダーまたはフィルムが用いられる。導電性支持体の上には上述したように、バリアー機能と下引機能とをもつ下引層（接着層）を設けることができる。下引層は感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、感光層の電気的被覆に対する保護などのために形成される。下引層の材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、メチルセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、カゼイン、ポリアミド、共重合ナイロン、ニカワ、ゼラチン、等が知られている。これらはそれぞれに適した溶剤に溶解されて導電性支持体上に塗布される。その膜厚は０．２［μｍ］〜２［μｍ］程度である。
【００９２】
感光層の具体例としては、電荷発生物質を含有する電荷発生層と電荷輸送物質を含有する電荷輸送層との積層構造を有する感光層、電荷発生物質と電荷輸送物質を含有する単一の層から成る感光層などがある。電荷発生物質としては、ピリリウム、チオピリリウム系染料、フタロシアニン系顔料アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン系顔料、非対称キノシアニン、キノシアニンなどを用いることができる。電荷輸送物質としては、ピレン、Ｎ−エチルカルバゾール、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−９−エチルカルバゾール、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノチアジン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラジノ−３−メチリデン−１０−エチルフェノキサジン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒド−Ｎ，Ｎ−ジフェニルヒドラゾン、ｐ−ジエチルアミノベンズアルデヒノ−２−メチルフェニル）−フェニルメタン等のトリアリールメタン系化合物、１，１−ビス（４−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノ−２−メチルフェニル）ヘプタン、１，１，２，２−テトラキス（４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）エタン等のポリアリールアルカン類、およびトリアリールアミン類などを用いることができる。
【００９３】
＜電子感光体ドラムＡ＞
電子感光体ドラムＡは、次のようにして製造されたものである。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、表面層用の塗布液を調整した。この塗布液を電荷輸送層の上に塗布・乾燥し、１１０［℃］、１時間の加熱硬化を行い、膜厚３［μｍ］の表面層を形成した。
【００９４】
＜電子感光体ドラムＢ＞
電子感光体Ｂは、次のようにして製造されたものである。すなわち、正孔輸送性化合物（化１）を３０部、アクリルモノマー（化２）及び光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面層用塗料を調製した。これをスプレーコーティング法によって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］の表面層を得た。
【００９５】
【化１】
2009092900.tif 000007
【化２】
2009092900.tif 000008
【００９６】
次に、本実施形態に好適に用いられるトナーについて説明する。
本発明者らは、トナーとして、粒子の形状係数ＳＦ１が１００であるもの、１５０であるもの、１６０であるもの、の３種類を用意して、それぞれのトナーでテスト画像を出力した場合における感光体ドラム表面上の転写残トナー付着量を比較する実験を行った。ただし、トナーの円形度は、円形度＝粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長／粒子投影像の周囲長とした。同じ作像条件（帯電、露光、現像）で感光体ドラム上にベタ画像を作像したあと、ベルト転写器に電圧を印加することにより中間転写ベルトにトナー像を転写した。また、現像トナーの単位面積あたりの付着量は同じになるように現像バイアスを調整した。
【００９７】
図２１は、現像トナー付着量Ｍ１と中間転写ベルトに転写された転写トナー付着量Ｍ２とを吸引治具により測定し、転写残トナー付着量Ｍ３を算出してグラフにしたものである。なお、横軸は転写バイアスである。
【００９８】
図２１からわかるように、感光体ドラム上に残った転写残トナー量は形状係数ＳＦ１が１００のトナーがもっとも少なかった。次が形状係数ＳＦ１が１５０のトナー、最も転写残トナー量が多いのが形状係数ＳＦ１が１６０のトナーであった。このことから、クリーニング装置１８に入力されるトナー量は形状係数ＳＦ１が１００に近いほど少ないことがわかる。一般にクリーニング装置に入力するトナー量は少ないほうが装置への負担が少なく長寿命が図れる。そのため、形状係数ＳＦ１の小さなトナーを用いることにより、装置の長寿命化が図れることができる。
【００９９】
トナーとしては、有機溶媒中にウレア結合し得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、水系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。平均円形度を大きくした所謂球形トナーを得る製造として、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良いし、従来の粉砕法で得られたトナーを熱処理により球形化処理したものを用いてもよい。
【０１００】
なお、形状係数ＳＦ１とは、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値であり、図２２に示すように球状物質を二次元平面状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、数４によって定義されるものである。
【数４】
2009092900.tif 000009
【０１０１】
形状係数ＳＦ１が１００〜１５０の所謂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トナー極性制御ブレード２２による感光体ドラム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トナー極性制御ブレード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で感光体ドラム１上から除去するので効果は同じである。
【０１０２】
次に、上述したような本発明のクリーニング装置をカラー画像形成装置に適用した例について、図２３と図２５とを用いて説明する。
【０１０３】
図２３は、本発明のクリーニング装置３１７をいわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置に適用した例を示す図である。この画像形成装置は、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３２４、３２５、３２６に張架された中間転写ベルト３２１を備えている。この中間転写ベルト３２１は、図中矢印Ｄの向きに表面移動する。中間転写ベルト３２１における水平方向に延在する平面部分には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成するための後述する、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカ−トリッジ３００Ｙ、３００Ｍ、３００Ｃ、３００Ｋが並んで配設されている。なお、プロセスカ−トリッジ３００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並置してもよい。
【０１０４】
プロセスカ−トリッジ３００は、図２４に示すように感光体ドラム３０１とクリーニング装置３１７との他に帯電装置３１１と現像装置３１３とを一体に支持したものであるが、少なくとも、感光体ドラム３０１とクリーニング装置３１７とを一体に支持したものであればよい。
【０１０５】
通常、カラーの画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、クリーニング装置３１７や帯電装置３１１などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきたりした場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかることになる。そこで、図２４に示すように感光体ドラム３０１、帯電装置３１１、現像装置３１３、クリーニング装置３１７の構成要素をプロセスカ−トリッジ３００として一体に支持して構成することによって、ユーザーによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
【０１０６】
また、画像形成装置は、複数枚の記録材としての記録紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙Ｐは、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、二次転写ローラ３２２と中間転写ベルト３１２との間の二次転写領域に送り出される。
【０１０７】
図２３の画像形成装置において画像形成を行う場合、まず、各感光体ドラム１を図２３中時計方向に回転駆動するとともに中間転写ベルト３２１を図２３中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体ドラム３０１の表面を帯電装置３１１で一様に帯電した後、各感光体ドラム３０１の表面に対して画像データで変調されたレーザー光３０３を照射して、各感光体ドラム３０１の表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体ドラム３０１の表面上の各色静電潜像には、現像装置３１３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３２１上に互いに重なり合うように一次転写される。中間転写ベルト３２１上の各色トナー像は、互いに重なり合った状態で、二次転写ローラ３２２により二次転写領域に搬送されてきた記録紙Ｐ上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、図示しない定着部に搬送され、記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙Ｐ上のトナー像を記録紙Ｐに定着させる。定着後の記録紙Ｐは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の各感光体ドラム３０１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置３１７で除去される。なお、中間転写ベルト３２１の表面に残留した転写残トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置２２０を本発明のクリーニング装置と同様の構成を用いて設けても良い。
【０１０８】
図２３に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置において、感光体ドラム１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としてクリーニング装置３１７を用いることで、転写残トナーの帯電極性がプラス極性とマイナス極性とが混在していても、感光体ドラム３０１表面から転写残トナーを良好に除去することができる。
【０１０９】
図２５は、本発明の特徴部を有するクリーニング装置７５をいわゆる１ドラム型のフルカラー画像形成装置に適用した例を示す図である。この画像形成装置では、図示しない本体筐体内に、感光体ドラム１が収納されている。この感光体ドラム１の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ７２、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の各色に対応した現像装置７４Ｃ，７４Ｍ，７４Ｙ，７４Ｋ、除電ランプ８０、中間転写手段としての中間転写部７０、クリーニング手段としてのクリーニング装置７５等が設けられている。また、この画像形成装置は、複数枚の記録材としての記録紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の記録紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、二次転写ローラ７７と中間転写部７６との間の二次転写領域に送り出される。
【０１１０】
現像装置７４Ｃ，７４Ｍ，７４Ｙ，７４Ｋは、静電潜像を現像するために現像剤の穂を感光体ドラム７１の表面に接触させて回転する図示しない現像スリーブと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する図示しない現像剤パドルなどで構成されている。各現像装置内のトナーはフェライトキャリアとの撹拌によって本例では負極性に−１０［μＣ／ｇ］〜−２５［μＣ／ｇ］に帯電される。また、各現像スリーブには図示しない現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源によって負の直流電圧Ｖｄｃに交流電圧Ｖａｃが重畳された現像バイアス、又は直流電圧のみの現像バイアスが印加され、図示しない現像スリーブが感光体ドラム７１の金属基体層に対して所定電位にバイアスされている。
【０１１１】
中間転写部７０は、中間転写ベルト６９、ベルトクリーニング装置２２０などで構成されている。中間転写ベルト６９は駆動ローラ６１、バイアスローラ６２、クリーニング対向ローラ６３及び従動ローラ６４、６５に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御される。中間転写ベルト６９は、カーボン分散のフッ素系樹脂ＥＴＦＥ（エチレンテトラフロロエチレン）で構成され、電気抵抗は、体積抵抗率が１０１０［Ω・ｃｍ］、表面抵抗率が１０９［Ω／□］のものを用いた。また、二次転写ローラ７７は、ヒドリンゴムローラにＰＦＥチューブを被覆したものであり体積抵抗率が１０９［Ω・ｃｍ］にものを用いた。二次転写ローラ７７には、図示しない二次バイアス印加手段としての二次バイアス電源によって、直流電圧に交流電圧が重畳された二次転写バイアス、又は直流電圧のみの二次転写バイアスが印加される。
【０１１２】
図２５の画像形成装置において画像形成を行う場合、まず、図示しないカラースキャナが、コンタクトガラス上の原稿の画像を照明ランプ、ミラー群及びレンズを介してカラーセンサに結像して、原稿のカラー画像情報を、例えばＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ（以下、それぞれＲ，Ｇ，Ｂという）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。カラーセンサは、本例ではＲ，Ｇ，Ｂの色分解手段とＣＣＤのような光電変換素子で構成され、原稿の画像を色分解した３色のカラー画像を同時に読み取っている。そして、このカラースキャナで得たＲ，Ｇ，Ｂの色分解画像信号強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）のカラー画像データを得る。
【０１１３】
上記Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのカラー画像データを得るためのカラースキャナの動作は次のとおりである。後述のカラープリンタの動作とタイミングを取ったスキャナスタート信号を受けて、照明ランプ及びミラー群等からなる光学系が矢印左方向へ原稿を走査し、１回の走査毎に１色のカラー画像データを得る。この動作を合計４回繰り返すことによって、順次４色のカラー画像データを得る。
【０１１４】
感光体ドラム７１を図２５中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部７０の中間転写ベルト６９を図２５中時計方向に回転駆動する。そして、感光体ドラム７１の表面を帯電ローラ７２で−５００［Ｖ］〜−７００［Ｖ］に一様に帯電した後、感光体７１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７３を照射して、感光体ドラム７１の表面に−８０［Ｖ］〜−１３０［Ｖ］の電位を有する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７４ＣによりＣトナーで現像を行う。これにより得られたトナー濃度が２［ｗｔ％］〜６［ｗｔ％］のＣ用トナー像は、中間転写部７０の中間転写ベルト６９上に一次転写される。その後、感光体ドラム７１の表面に残留した転写残トナーをクリーニング装置７５で除去した後、再び感光体ドラム７１の表面を帯電ローラ７２で一様に帯電する。次に、感光体ドラム７１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７３を照射して、感光体ドラム７１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７４ＭによりＭトナーで現像を行う。これにより得られたＭ用トナー像は、中間転写部７０の中間転写ベルト６９上に既に一次転写されているＣ用トナー像と重なり合うようにして、中間転写ベルト６９上に一次転写される。以後、Ｙ及びＫについても、同様に中間転写ベルト６９上に一次転写する。
【０１１５】
なお、感光体ドラム７１上に形成される色の順序は、上述に特定されるものではなく、どの順序で形成してもよい。また、一次転写バイアス電圧は、１色目１２００［Ｖ］、２色目１３００［Ｖ］、３色目１４００［Ｖ］、４色目１５００［Ｖ］とした。このようにして互いに重なり合った状態の中間転写ベルト６９上の各色トナー像は、二次転写ローラ７７により二次転写領域に搬送されてきた記録紙Ｐ上に転写される。なお、二次転写バイアス電圧は、１３００［Ｖ］とした。このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、紙搬送ベルト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、記録紙Ｐを加熱、加圧して、記録紙Ｐ上のトナー像を記録紙Ｐに定着させる。定着後の記録紙Ｐは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の感光体ドラム７１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７５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７８で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置７８も本発明の特徴部を有するクリーニング装置７５と同様の構成を適用できる。
【０１１６】
この図２５に示した１ドラム型のフルカラー画像形成装置において、感光体ドラム７１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置７５として、上述したような本発明のクリーニング装置を用いることで、クリーニングブラシで感光体ドラム７１表面の転写残トナーを良好に除去することができる。また、転写紙に転写されずに中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーをクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置７８として、上述したような本発明のクリーニング装置を用いることで、クリーニングブラシで中間転写ベルト６９表面の転写残トナーを良好に除去することができる。
【０１１７】
以上、本実施形態によれば、表面移動する被清掃体である感光体ドラム１上のトナーを感光体ドラム１上から除去する、導電性を有する繊維を導電性芯金の外周から直径方向外側へ延びるように植毛されたブラシローラであるクリーニングブラシ２３と、導電性芯金に電圧を印加する導電性芯金電圧印加手段である電源３０と、導電性部材と導電性部材上に形成された高抵抗部材または絶縁性部材からなる表面層とを有し、クリーニングブラシ２３と接触しクリーニングブラシ２３に付着したトナーを静電的な力によって回収する回収部材である回収ローラ２４と、上記導電性部材に電圧を印加する導電性部材電圧印加手段である電源２８とを備えたクリーニング装置１８において、上記繊維の抵抗であるブラシ抵抗が１０５［Ω］以上１０７［Ω］以下であることで、上述した実験で明らかにしたように、トナーへの電荷注入を抑制し感光体ドラム１のクリーニングを良好に行うことができ、且つ、クリーニングブラシ２３や回収ローラ２４に印加する電圧を低電圧化でき省エネルギー化や低コスト化が可能となる。
また、本実施形態によれば、回収ローラ２４の表面層に電荷を付与する回収部材表面電荷付与手段である導電性ブレード３１と、クリーニングブラシ２３が感光体ドラム１上のトナーを除去する位置よりもクリーニングブラシ回転方向上流側、且つ、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４とが接する位置よりもクリーニングブラシ回転方向下流側に、クリーニングブラシ２３のブラシ先端部に電荷を付与するブラシ先端電荷付与手段である電荷付与部材３３とを有している。このように、クリーニングブラシ２３のブラシ先端部に電荷付与部材３３によって電荷を付与することで、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位が低下するのを抑制することができる。これにより、感光体ドラム１の表面電位とクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位との電位差が小さくなるのを抑制することができ、感光体ドラム１に付着したトナーを静電力によってクリーニングブラシ２３のブラシに良好に吸着させることができる。また、導電性ブレード３１で、回収ローラ２４の表面層に電荷を付与することで、回収ローラ表面の電位低下を抑制することができる。これにより、回収ローラ表面とクリーニングブラシ２３のブラシ先端との電位差が小さくなるのを抑制することができ、クリーニングブラシ２３に付着したトナーを静電力によって回収ローラ表面に良好に吸着させることができる。よって、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へ良好に回収することができる。したがって、回収ローラ２４の表面電位及びクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位の低下を抑制し、経時で感光体ドラム１のクリーニングを良好に行うことができる。
また、本実施形態によれば、上記表面層の抵抗が１０１０［Ω／□］以上であることで、上述したようにクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性が反転するのをより抑制することができる。
また、本実施形態によれば、クリーニングブラシ２３が感光体ドラム１上のトナーを除去する位置に対して感光体ドラム移動方向上流側の感光体ドラム１の表面と対向する位置に、感光体ドラム１上のトナーの帯電を制御する帯電制御部材であるトナー極性制御部材を設けている。これにより、トナー極性制御部材で感光体ドラム１上のトナーをクリーニングブラシ２３に印加されている電圧の極性とは逆極性に感光体ドラム１上のトナーの帯電極性を制御することで、クリーニングブラシ２３に入力されるトナーにおけるクリーニングブラシ２３に印加されている電圧の極性と同極性のトナー量を減少させることができ、クリーニングブラシ２３によって静電的にトナーを良好に除去することができる。
また、本実施形態によれば、上記帯電制御部材として、感光体ドラム１と当接する導電性ブレードであるトナー極性制御ブレード２２を用いることで、感光体ドラム１上の転写残トナーを掻き取ることができ、クリーニングブラシ２３に入力される転写残トナー量を低減することができる。また、帯電制御部材をトナー極性制御ブラシ２０１としたもののように、ブラシに付着したトナーを除去する装置が不要となり、装置を簡素化することができる。
また、本実施形態によれば、潜像担持体である感光体ドラム１と、感光体ドラム１を帯電せしめる帯電手段である帯電ローラ３と、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手段である光書込ユニットと、感光体ドラム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、感光体ドラム１上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する転写手段である転写装置１５と、転写後の感光体ドラム１上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感光体ドラムクリーニング手段とを有する画像形成装置において、感光体ドラム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１８を用いることにより、感光体ドラム１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、本実施形態によれば、上記画像形成装置が、一つの感光体ドラム３０１と一つの現像装置３１３とからなる画像形成部を複数有し、上記複数の画像形成部で形成されたトナー像を重ね合わせることで多色画像を形成する、タンデム型のフルカラー画像形成装置である場合の感光体ドラム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３１７を用いることにより、各感光体ドラム３０１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、本実施形態によれば、上記画像形成装置が、一つの感光体ドラム７１と複数の現像装置７４とで多色画像を形成する、１ドラム型のフルカラー画像形成装置である場合の潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置７５を用いることにより、感光体ドラム７１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。感光体ドラム７１上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、感光体ドラム７１上の転写残トナーが他の色の現像装置７４内に混入することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、本実施形態によれば、上記画像形成装置が、感光体ドラム７１上のトナー像が、中間転写される中間転写体である中間転写ベルト６９と、中間転写ベルト６９の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング手段とを有し、中間転写体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置７８を用いることにより、中間転写ベルト６９上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
また、本実施形態によれば、上記トナー像を形成するトナーとして、形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０のトナーを用いる。すなわち、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ドラム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、したがって流動性が高くなり、また、トナーと感光体ドラム１との吸着力も弱くなって、転写率を高くすることができ、高品の画像を得ることができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１として、フィラー（粒子状物質）を含有する表面保護層が形成されたものを用いることで、感光体ドラム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、感光体ドラム１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、感光体ドラム１とトナー極性制御ブレード２２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ドラム１とトナー極性制御ブレード２２との接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１として、架橋型の高分子材料を含有する表面保護層を有するものを用いることで、感光体１の耐磨耗性を向上することができる。
また、本実施形態よれば、上記表面保護層の構造中に電荷輸送層を有することで、感光体１の電気的安定性を高めることができる。
また、本実施形態によれば、感光体ドラム１と少なくとも本実施形態のクリーニング装置１８とを一体に備えたプロセスカートリッジ３００とすることで、クリーニング装置１８及び感光体ドラム１をプリンタに対して容易に着脱することができる。これにより、上述したように高画質な画像形成を実現することが可能となり、且つ、交換時の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の要部構成図。
【図２】感光体ドラム上に担持された転写残トナーＡの帯電電位分布、及び、トナー極性制御ブレードと感光体との対向部を通過した転写残トナーＡの帯電電位分布を示すグラフ。
【図３】感光体ドラム上に担持された転写残トナーＢの帯電電位分布、及び、トナー極性制御ブレードと感光体との対向部を通過した転写残トナーＢの帯電電位分布を示すグラフ。
【図４】感光体ドラム上に担持された現像後トナーの帯電電位分布を示したグラフ。
【図５】感光体ドラム移動時のトナー極性制御ブレードの説明図。
【図６】トナー極性制御ブラシを用いた場合の画像形成装置の要部構成図。
【図７】回収ローラとしてＳＵＳ回収ローラを用いた場合におけるクリーニングブラシの電位とＳＵＳ回収ローラの電位とを調べた結果を示すグラフ。
【図８】回収ローラとして高抵抗回収ローラを用いた場合におけるクリーニングブラシの電位と高抵抗回収ローラの電位とを調べた結果を示すグラフ。
【図９】各回収ローラにおける回収ローラ表面とブラシ先端との電位差と、トナー回収率との関係を示すグラフ。
【図１０】各回収ローラにおけるクリーニング残ＩＤと回収ローラ印加電圧との関係を示すグラフ。
【図１１】各ブラシ抵抗におけるブラシ軸印加電圧とクリーニング残ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１２】ブラシ先端電位及び回収ローラ表面電位の測定を行う実験装置の概略構成図。
【図１３】トナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを１０秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１４】トナーを入力しながら回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを２秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１５】トナーを入力せずに回収ローラ表面電位とブラシ先端電位とを１０秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１６】低温低湿環境下におけるブラシ先端電位とクリーニング残ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１７】高温高湿環境下におけるブラシ先端電位とクリーニング残ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１８】ブラシ先端に電荷を付与する電荷付与部材を有するクリーニング装置周辺の概略構成図。
【図１９】ブラシローラ軸に７００［Ｖ］、ブラシ先端に７００［Ｖ］、回収ローラ軸に１０００［Ｖ］及び導電性ブレードに１０００［Ｖ］印加したときの高抵抗回収ローラ表面電位と、ブラシ先端電位とを、トナーを入力しながら測定した結果を示すグラフ。
【図２０】導電性ブレードに印加する電圧を高くしていった場合におけるブラシ先端電位と高抵抗回収ローラの表面電位とをトナーを入力しながら測定した結果を示すグラフ。
【図２１】形状係数ＳＦ１と転写残トナー量との関係を示すグラフ。
【図２２】形状係数ＳＦ１を求めるための説明図。
【図２３】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部概略構成図。
【図２４】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図２５】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部概略構成図。
【符号の説明】
【０１１９】
１      感光体ドラム
１８    クリーニング装置
２２    トナー極性制御ブレード
２３    クリーニングブラシ
２４    回収ローラ
３１    導電性ブレード
３３    電荷付与部材
６９    中間転写ベルト
７１    感光体ドラム
７５    クリーニング装置
７８    中間転写ベルトクリーニング装置
２０１  トナー極性制御ブラシ
３００  プロセスカートリッジ
３０１  感光体ドラム
３１７  クリーニング装置
【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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