(57)【要約】【課題】ブラシローラからトナーへの電荷注入を防止することができるとともに、ブラシ繊維の先端の電位の低下を抑制することのできるクリーニング装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】ブラシ繊維が芯鞘構造で、ブラシ繊維の両端をローラの外周に固定するループブラシローラ７２と回収ローラ７４とが接触する位置に対してループブラシローラ７２の回転方向下流側、且つ、ループブラシローラ７２と感光体１とが接触する位置に対してループブラシローラ７２回転方向上流側の位置でループブラシローラ７２と接触し、トナーの帯電極性と逆極性の電圧をブラシ繊維に付与するブラシ繊維電荷付与手段である電極ローラ８７とブラシ電源７０２とを備える。【選択図】図２３
2009092939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被清掃体の表面に接触するように表面移動して、前記被清掃体の表面上に付着する所定の極性に帯電したトナーを静電的に除去するブラシローラと、
前記ブラシローラのブラシ繊維と被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で前記ブラシ繊維に接触し、前記ブラシローラに付着したトナーを回収する回収部材とを備えたクリーニング装置において、
前記ブラシローラとして、内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料からなるブラシ繊維の両端をローラの外周に固定することによって前記ブラシ繊維をループ状に形成したループブラシローラを用いるとともに、
前記ブラシ繊維表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与するブラシ繊維電荷付与手段を設けた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、
前記ブラシローラと前記回収部材との接触部よりも前記ブラシローラ表面移動方向下流側、かつ、前記ブラシローラと前記被清掃体との接触部よりも前記ブラシローラ表面移動方向上流側の位置で、前記ブラシ繊維表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与するよう、前記ブラシ繊維電荷付与手段を構成した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、
前記回収部材の表面層を絶縁層で構成し、
前記回収部材の表面に接触し、前記回収部材の表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与する回収部材電荷付与手段を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項４】
請求項３のクリーニング装置において、
前記回収部材と接触する導電性ブレードと、前記導電性ブレードに前記所定の極性と逆極性の電圧を印加するブレード電圧印加手段とを、前記回収部材電荷付与手段が有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乃至４いずれかのクリーニング装置において、
前記ブラシローラよりも前記被清掃体表面移動方向上流側に配置され、前記所定の極性と逆極性のトナーを除去する静電クリーニング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１乃至５いずれかのクリーニング装置において、
前記被清掃体上のトナーの形状係数ＳＦ−１が、１００〜１５０であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
像担持体と、
前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記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、
前記像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、
転写後の前記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、
前記像担持体クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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、
前記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、
前記像担持体１つに対して前記複数の現像装置が対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７の画像形成装置において、
前記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、
前記複数の現像装置と同数の前記像担持体を備え、
前記像担持体１つの対して前記複数の現像装置のうち一つが対向することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体と、
前記前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記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、
前記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、
前記中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、
二次転写後の前記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、
前記中間転写体クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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】
像担持体と、
前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記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、
前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体を前記転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、
前記記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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７乃至１１いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体として、フィラーを分散させた像担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
請求項７乃至１２いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体として、充填材で補強された表面層を有した有機感光体、または、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項７乃至１４いずれかの画像形成装置において、
前記像担持体と、前記帯電手段、前記現像手段、前記像担持体クリーニング手段のうちの少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニング装置、および画像形成装置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）トナーから重合法等により球形に形成された球形トナーを採用する画像形成装置が製品化されている。このような小粒径、球形トナーを用いると、ブレードクリーニング方式ではクリーニング性が粉砕トナーに比べて劣ることが知られている。
【０００４】
小粒径トナーや球形トナーのクリーニング時にも良好なクリーニング性を備え、かつ、感光体の表面膜削れを軽減できる機械的な摺擦を抑えたクリーニング方式として、特許文献１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。特許文献１の静電ブラシクリーニング方式は、感光体表面に接触摺擦するように導電性ブラシを配し、さらに導電性ブラシに接触して回収ローラを配し、回収ローラからゴムブレードからなる清掃手段でトナーを除去する。この際、回収ローラあるいは導電性ブラシと回収ローラとの両方に電圧を印加し、感光体と導電性ブラシとの間に感光体上のトナーを導電性ブラシへ移動させる電界を形成する。ブラシによる摺擦力に加え電界の静電気力で感光体からトナーを除去する。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】
【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】
【０００６】
静電ブラシクリーニング方式では、導電性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感光体から引きつけて除去するものである。しかしながら、導電性ブラシによってクリーニングを行うと、静電気力によって導電性ブラシに付着するトナーだけでなく、導電性ブラシから電荷を注入されるトナーが生じることが分かった。導電性ブラシから電荷注入されたトナーは導電性ブラシに印加した電圧と同極性に帯電するため、導電性ブラシでは除去できなくなる。導電性ブラシに取り込まれなかったトナーは感光体表面上のクリーニング装置との対向部を通過してクリーニング不良となる。
【０００７】
このような問題に対して本出願人は、内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料からなるブラシ繊維の両端をローラの外周に固定することによって前記ブラシ繊維をループ状に形成したループブラシローラを用いたクリーニング装置を開発中である。このクリーニング装置では、ブラシローラのブラシ繊維が内部に備える導電性材料に電圧を印加することでトナーを静電的にひきつけ、被清掃体上からトナーを除去することができる。このブラシ繊維の表面部が絶縁性材料からなり導電性材料が露出しないので、電圧が印加された導電性材料とトナーとが接触することが防止される。よって、除去するトナーへのブラシローラからの電荷注入を抑制することができ、電荷注入に起因するクリーニング不良の発生を抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、ループブラシローラを備えたクリーニング装置を用いて実験を重ねたところ、次のような問題が生じることが分かった。すなわち、トナーがブラシ繊維に付着した後、回収ローラによってトナーが除去されたブラシ繊維の先端の電位を測定すると、回収ローラに除去される前における単位面積あたりのトナーの付着量が多いほどブラシ繊維の先端の電位が低下した。
このブラシ繊維の先端の電位が低下する理由は定かではないないが、トナーがブラシ繊維から回収ローラに移動するときに剥離放電が起きて絶縁性材料からなるブラシ繊維の表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷を与えてしまうことが考えられる。もしくは、トナー付着によりブラシ繊維の表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷を与えて、回収ローラでトナーを除去した後もブラシ繊維の表面にトナーの帯電極性と同極性の電荷が残ってしまうことも考えられる。
【０００９】
先端の電位が低下したブラシ繊維を感光体表面に接触させて感光体上のトナーを除去しようとすると、感光体とブラシローラとの間で感光体上のトナーをブラシローラへひきつけるような十分な電界を形成することができず、所望のクリーニング性能を得ることができなくなるおそれがある。
【００１０】
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、ブラシローラからトナーへの電荷注入を防止することができるとともに、ブラシ繊維の先端の電位の低下を抑制することのできるクリーニング装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、被清掃体の表面に接触するように表面移動して、前記被清掃体の表面上に付着する所定の極性に帯電したトナーを静電的に除去するブラシローラと、前記ブラシローラのブラシ繊維と被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で前記ブラシ繊維に接触し、前記ブラシローラに付着したトナーを回収する回収部材とを備えたクリーニング装置において、前記ブラシローラとして、内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料からなるブラシ繊維の両端をローラの外周に固定することによって前記ブラシ繊維をループ状に形成したループブラシローラを用いるとともに、前記ブラシ繊維表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与するブラシ繊維電荷付与手段を設けた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、前記ブラシローラと前記回収部材との接触部よりも前記ブラシローラ表面移動方向下流側、かつ、前記ブラシローラと前記被清掃体との接触部よりも前記ブラシローラ表面移動方向上流側の位置で、前記ブラシ繊維表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与するよう、前記ブラシ繊維電荷付与手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項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、前記回収部材の表面層を絶縁層で構成し、前記回収部材の表面に接触し、前記回収部材の表面に前記所定の極性と逆極性の電荷を付与する回収部材電荷付与手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３のクリーニング装置において、前記回収部材と接触する導電性ブレードと、前記導電性ブレードに前記所定の極性と逆極性の電圧を印加するブレード電圧印加手段とを、前記回収部材電荷付与手段が有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乃至４いずれかのクリーニング装置において、前記ブラシローラよりも前記被清掃体表面移動方向上流側に配置され、前記所定の極性と逆極性のトナーを除去する静電クリーニング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１乃至５いずれかのクリーニング装置において、前記被清掃体上のトナーの形状係数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７の発明は、像担持体と、前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記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、前記像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写手段と、転写後の前記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、前記像担持体クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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、前記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、前記像担持体１つに対して前記複数の現像装置が対向することを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７の画像形成装置において、前記現像手段としてそれぞれ色の異なるトナーを収容した複数の現像装置を備え、前記複数の現像装置と同数の前記像担持体を備え、前記像担持体１つの対して前記複数の現像装置のうち一つが対向することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、像担持体と、前記前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記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、前記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、前記中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、二次転写後の前記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、前記中間転写体クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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、像担持体と、前記像担持体を帯電せしめる帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記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、前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体を前記転写手段による転写位置まで搬送する記録媒体搬送部材と、前記記録媒体搬送部材を被清掃体として表面に付着した不要なトナーを除去する記録媒体搬送部材クリーニング手段とを有する画像形成装置において、記録媒体搬送部材クリーニング手段として、請求項１乃至６いずれか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７乃至１１いずれかの画像形成装置において、前記像担持体として、フィラーを分散させた像担持体を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項７乃至１２いずれかの画像形成装置において、前記像担持体として、充填材で補強された表面層を有した有機感光体、または、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項７乃至１３いずれかの画像形成装置において、前記像担持体として、アモルファスシリコン感光体を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項７乃至１４いずれかの画像形成装置において、前記像担持体と、前記帯電手段、前記現像手段、前記像担持体クリーニング手段のうちの少なくとも一つとを一体に支持し、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１乃至１５の発明によれば、内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料からなるブラシ繊維の両端をローラの外周に固定するループブラシローラとすることで、導電性材料が露出することがなくなり、ブラシローラからのトナーへの電荷注入を防止することができる。
また、ブラシ繊維電荷付与手段によって、ブラシ繊維表面に電荷を付与することで、ブラシ繊維の先端の電位の低下を抑制することができる。これにより、被清掃体とブラシローラとの間に被清掃体上のトナーをブラシローラへひきつけるのに十分な電界を維持することができる。
このように、ブラシローラからのトナーへの電荷注入を防止することができ、かつ、被清掃体とブラシローラとの間に被清掃体上のトナーをブラシローラへひきつけるのに十分な電界を維持することができるので、より確実に良好なクリーニングを実現することができるという優れた効果が得られる。
【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全体の概略構成を示す説明図である。
被クリーニング体である像担持体としての潜像担持体である感光体１の周囲には、帯電ローラ２ａで感光体１の表面を約−７００［Ｖ］となるように一様に帯電する帯電装置２、帯電された感光体１の表面にレーザ光Ｌで静電潜像（約−１２０［Ｖ］）を形成する図示しない露光装置、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装置６、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で転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置７、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。なお、本実施形態では、帯電ローラ２ａを感光体１の表面に近接配置して帯電処理を行う非接触帯電ローラ方式を採用するが、これに限られない。例えば帯電器としては、コロナチャージャ、接触帯電ローラ、接触のブラシ帯電器、接触磁気ブラシ帯電などがある。
【００１４】
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。
【００１５】
転写ローラ１２ａには、記録材搬送部材としての紙搬送ベルト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。
【００１６】
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。
【００１７】
図２は、感光体１の周囲の概略構成を示す説明図である。
帯電装置２は、図中矢印Ａの方向に回転する感光体１の表面に帯電ローラ２ａを近接配置して帯電処理を行う非接触帯電ローラ方式のものであるが、これに限られない。
現像装置６は、現像ケーシング６１の内部に、トナーと磁性キャリアとで構成される二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を収容している。現像剤は、現像ケーシング６１の内部で、撹拌搬送スクリュー６２ａ，６２ｂにより循環搬送されており、第１撹拌搬送スクリュー６２ａにより搬送されている現像剤に接触するように、現像剤担持体としての現像ローラ６３が配置されている。現像ローラ６３は、固定配置された磁界発生手段の周囲を現像スリーブが回転駆動する構成となっており、磁界発生手段の磁力によって現像剤を現像ローラ６３の表面に担持する。現像ローラ６３の表面に担持された現像剤は、現像剤規制部材としての現像ドクタ６４により層厚が規制された後、現像ローラ６３の回転に伴って感光体１の表面と対向する現像領域へ搬送される。現像ローラ６３の現像スリーブには現像バイアス（約−４５０［Ｖ］）が印加されており、現像領域において現像電界が形成される。これにより、露光装置からのレーザ光Ｌにより形成された静電潜像にトナーが静電的に付着し、トナー像となる。このトナー像は、感光体１の回転に伴って転写ニップへ搬送され、レジストローラ対１４により送り込まれた転写紙Ｐに、転写装置５によって転写される。この転写の際、転写装置５の転写ローラ１２ａには、トナーの正規極性（本実施形態では負極性）とは逆極性である正極性の転写バイアス（＋１０［μＡ］）が印加され、感光体１と転写ローラ１２ａとの間に転写電界が形成される。この転写電界の作用により、感光体１の表面上のトナー像は転写紙Ｐ上に転写される。そして、転写後に感光体１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７により感光体表面から除去される。
【００１８】
ここで、トナーの帯電量分布変化について説明する。なお、帯電量分布は、細川ミクロン製Ｅ−スパートアナライザにより計測したもので、縦軸が収集した個数に対する比率を、横軸がトナー１個の帯電量を示す。今回の収集個数は転写残トナーが少ないため、５００個とした。
図３は、使用環境が、高温高湿環境の場合（３０℃、９０％）、常温常湿環境の場合（２０℃、５０％）、低温低湿環境の場合（１０℃、１５％）での現像後における感光体表面上のトナーの帯電量分布を示すグラフである。トナーは、キャリアとの摩擦帯電で帯電するため、湿度が高くなると帯電しにくくなり、帯電量が下がる。したがって、図示のように、高温高湿環境ほど帯電量分布が帯電量の低い側へシフトする。
図４は、常温常湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。図５は、高温高湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。図６は、低温低湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。これらのグラフからわかるように、高温高湿環境では、常温常湿環境の場合に比べて転写残トナーの中の正極性に帯電したトナー（逆帯電トナー）の量が増加しており、低温低湿環境では、逆に転写残トナーの中の負極性に帯電したトナー（正規帯電トナー）の量が増加している。
【００１９】
以上のように、転写残トナーには、負極性のままのトナーと正極性に帯電してしまうトナーとが混在した状態になり、その比率は環境によって変わってくる。なお、これらの比率は、転写条件を変化させることでも変わる。すなわち、ほとんどの条件下において、転写残トナーには、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。したがって、転写残トナーを感光体表面から除去するためには両極性のトナーを感光体表面から除去できる構成が必要となる。
【００２０】
そこで、本実施形態のクリーニング装置７は、図２に示すように、以下のような構成をとっている。すなわち、クリーニング装置７は、第１ブラシ電源７０１から正極性の電圧が印加された静電クリーニング部材としての第１ブラシローラ７１と、第２ブラシ電源７０２から負極性の電圧が印加された第２ブラシローラ７２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をとっている。転写後に感光体１の表面に残留した転写残トナーは、感光体１の回転に伴って、まず第１ブラシローラ７１との対向部に進入する。第１ブラシローラ７１には正極性のＤＣ電圧（例えば＋３００［Ｖ］）が印加されており、正極性と負極性とが混在した転写残トナーのうちの負極性のトナーが第１ブラシローラ７１のブラシ繊維に静電的に吸着する。よって、第１ブラシローラ７１の対向部を通過した感行体上の転写残トナーは、正極性のトナーのみとなり、これが第２ブラシローラ７２との対向部に搬送される。第２ブラシローラ７２には、第１ブラシローラ７１とは逆の負極性のＤＣ電圧（例えば−４００［Ｖ］）が印加されており、第１ブラシローラ７１によるクリーニング後に残った正極性のトナーを静電的に吸着する。
【００２１】
第１ブラシローラ７１に吸着した負極性のトナーは、第１ブラシローラ７１よりも絶対値が大きい正極性の電圧が第１回収電源７０３により印加された回収部材たる第１回収ローラ７３へ電位勾配により移動する。そして、第１回収ローラ７３上のトナーは、剥離部材としての第１回収ローラ用ブレード７５により掻き落とされ、トナー排出スクリュー７７で機外に排出され、廃トナーボトルに収容されるか、又は現像装置６に戻される。
一方、第２ブラシローラ７２に吸着したトナーは、第２ブラシローラ７２より絶対値が大きい負極性の電圧が第２第２回収電源７０４により印加された第２回収部材たる第２回収ローラ７４へ電位勾配により移動する。そして、第２回収ローラ７４上のトナーは、第２回収ローラ用ブレード７６により掻き落とされ、トナー排出スクリュー７７で機外に排出され、廃トナーボトルに収容されるか、又は現像装置６に戻される。
【００２２】
なお、上述したように、小粒径のトナーや球形トナーは、上述したように、ブレードクリーニング方式では十分にクリーニングすることが困難であるため、静電クリーニング方式を採用するのであるが、本実施形態では、回収ローラ７３，７４の表面に付着したトナーを回収ローラ用ブレードでクリーニングする構成を採用している。この構成において、小粒径のトナーや球形トナーを用いても、回収ローラ７３，７４の表面に付着したトナーをクリーニングすることができる。その理由は以下のとおりである。
すなわち、回収ローラ７３，７４は、ブラシローラ７１，７２に付着したトナーをブラシローラ７１，７２と回収ローラ７３，７４との間の電位勾配により回収ローラ７３，７４側に移動させることができる機能があればよい。すなわち、回収ローラ７３，７４の表面の条件は、感光体１の場合とは異なり、制約が少ない。よって、回収ローラ７３，７４として、摩擦係数の低い材料でコーティングしたり、金属ローラに摩擦係数の低い絶縁性チューブを巻いたりして、トナーとの機械的付着力を小さくすることができる。よって、小粒径のトナーや球形トナーを用いても、回収ローラ７３，７４の表面からブレードによりトナーを除去することができる。
【００２３】
本実施形態のブラシローラ７１，７２のブラシ繊維は、絶縁性の繊維中に導電材を分散させて抵抗値を調整したものが用いられている。電荷注入は、このようなブラシ繊維内に含有される導電材を通じてトナーに電荷が流れ込むことで起きると考えられている。したがって、図７や図８に示すように繊維中の導電材が繊維表層にまで分散したようなブラシ繊維をもつブラシローラ７１，７２では、転写残トナーと接触したときに導電材とトナーとが直接接触する機会が増え、導電材からトナーに電荷が流れ込みやすく、電荷注入が起きやすい。
一方で、図９や図１０に示すように導電材の周囲を絶縁性繊維が被覆したような芯鞘構造のブラシ繊維は、繊維の断面を除いて表層には導電材が露出しない。よって、このようなブラシ繊維をもつブラシローラ７１，７２であれば、転写残トナーと接触したときに導電材とトナーとが直接接触する機会が減り、電荷注入が起きにくい。
【００２４】
しかし、図９や図１０に示すような芯鞘構造のブラシ繊維をもつブラシローラ７１，７２であっても、ブラシ繊維がブラシローラ芯金の周面の法線方向に沿って設けられた直毛ブラシなどは、ブラシの一端のみをブラシローラ芯金の周面に植毛しているため、導電材とトナーとが直接接触することが起こる。具体的に説明すると、ブラシ繊維の芯部を構成する導電材は、繊維断面すなわちブラシ繊維の先端面では露出した状態になる。直毛ブラシの場合、図１１に示すように、ブラシ繊維の先端面が感光体１の表面に対向して、感光体表面上のトナーとブラシ繊維の先端面とが接触しやすい。そのため、ブラシ繊維の先端面に露出する導電材がトナーと接触して電荷注入が起きることがある。
そこで、本実施形態では、ブラシローラ７１，７２として、ブラシ繊維の両端をローラ芯金の外周に植毛することによってブラシ繊維をループ状に形成している、いわゆるループブラシローラを用いている。このようなループブラシローラの場合、図１２に示すように、ブラシ繊維の先端面が露出しないので、感光体表面上のトナーとブラシ繊維の先端面とが接触することがない。よって、ブラシ繊維の導電材がトナーと接触して電荷注入が起きることがない。
【００２５】
なお、ブラシローラ７１，７２のブラシ繊維を構成する絶縁性の繊維としては、ナイロン、ポリエステル（ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート））、アクリル、レーヨン等の絶縁材を用いることができる。なお、芯鞘構造の代表的な繊維は、特開平１０−３１０９７４号公報、特開平１０−１３１０３５号公報、特開平１−２９２１１６号公報、特公平７−３３６３７号公報、特公平７−３３６０６号公報、特公平３−６４６０４号公報等に開示されたものを利用できる。
【００２６】
また、ブラシローラ７１，７２の径や回収ローラ７３，７４の径は、感光体１の径やプロセス線速に応じて適宜設定される。具体的には、ブラシローラ７１，７２の直径は例えばΦ６〜２４［ｍｍ］とし、回収ローラ７３，７４の直径は例えばΦ６〜２４［ｍｍ］とする。また、ブラシローラ７１，７２の抵抗値は、体積抵抗率で１０5〜１０10［Ω・ｃｍ］の範囲内とするのが好ましい。
また、第１ブラシローラ７１と第２ブラシローラ７２に印加するバイアスの極性は、逆にしてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態においては、第１ブラシローラ７１もループブラシにしているが、第１ブラシローラは、直毛ブラシや、図７や図８に示すように繊維中の導電材が繊維表層にまで分散したようなブラシ繊維をもつブラシローラでもよい。これは、第１ブラシローラから電荷が注入されて、正極性に帯電しても、第２ブラシローラ７２によって静電的に除去することができるからである。
【００２８】
次に電荷注入が発生する部位について、図１３を用いて詳しく説明する。なお、図１３の構成の第１、第２ブラシローラ７１、７２のブラシ繊維は直毛である。転写残トナーの中には、帯電量が低いトナーが存在し、そのようなトナーは、バイアスが印加されたブラシローラ７１，７２や回収ローラ７３，７４と接触する領域で電荷が注入されやすく、容易に極性が反転する。例えば、対向部Ｅで電荷注入を受けて正極性のトナーが極性反転すると、そのトナーはブラシローラ７１、７２に吸着しないまま対向部Ｅを通過する。第１ブラシローラ７１と感光体１との対向部においては、トナーに正極性の電荷が注入され、トナーが正極性に帯電するため、第２ブラシローラで静電的に除去することができる。しかし、第２ブラシローラ７２と感光体１との対向部において、トナー電荷が注入された場合は、クリーニング残トナーとなる。また、例えば、第１ブラシローラ７１と第１回収ローラ７４との対向部Ｆで電荷注入を受けて負極性のトナーが極性反転すると、そのトナーは第１回収ローラ７３に移動しないまま再び感光体１と対向する対向部Ｅに搬送され、感光体１の表面に戻されてしまうが、第２ブラシローラで静電的に除去することができる。しかし、第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４との対向部Ｆで電荷注入を受けて正極性のトナーが極性反転すると、そのトナーは第２回収ローラ７４に移動しないまま感光体１に再付着し、クリーニング残トナーとなる。したがって、このようなクリーニング残トナーを少なくするためには、第２ブラシローラ７２と感光体１との対向部Ｅ，第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４との対向部Ｆにおける電荷注入の発生をできる限り少なくすることが望まれる。
【００２９】
〔実験例１〕
ここで、感光体１と第２ブラシローラ７２との対向部Ｅや、第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４との対向部Ｆで、電荷注入が発生していることを確認するために行った実験（以下、本実験を「実験例１」という。）について説明する。
図１４は、本実験例１で用いた第１実験機の概略構成を示す説明図である。
この第１実験機は、本実施形態の装置から転写装置５と第１ブラシローラ７１を外し、更に第２ブラシローラ７２として直毛ブラシを用いたものである。ただし、本実験例１では、第２ブラシローラ７２に正極性のバイアスを印加する。本実験例１では、実験用静電潜像を現像して得た入力トナー像（ほぼ１００％が負極性のトナー）を第２ブラシローラ７２との対向部Ｅに入力させる。そして、この入力トナー像の先端が第２ブラシローラ７２との対向部Ｅから第２ブラシローラ７２の周長の２倍分（２回転分）を過ぎた所で感光体１の駆動を停止し、第２ブラシローラ７２によるクリーニング後の感光体表面上に付着しているトナーの帯電量分布（ｑ／ｄ分布）を計測した。
【００３０】
第２ブラシローラ７２が入力トナー像をクリーニングし始めてから１回転して感光体１の表面と再び対向したとき、感光体１の表面と対向した第２ブラシローラ７２のブラシ繊維部分は、すでに第２回収ローラ７４との対向部Ｆを１度通過している。よって、その対向部Ｆで電荷注入が発生していれば、第２ブラシローラ７２が２回転した後の感光体１の表面上には、対向部Ｆでの電荷注入の影響を受けたトナーが第２ブラシローラ７２の１回転分だけ感光体１の表面上に付着する。よって、その感光体１の表面に付着しているトナーの帯電量分布（ｑ／ｄ分布）を計測することで、対向部Ｆでの電荷注入の有無を判断することが可能である。
【００３１】
ただし、第２ブラシローラ７２を２回転させた後の感光体表面に付着しているトナーは、対向部Ｅでの電荷注入の影響も受けている可能性がある。しかし、実際には、電荷注入のほとんどは対向部Ｆで発生している。そこで、これを確認するために、図１５に示すように、図１４に示す構成から第２回収ローラ７４と回収ローラ用ブレード７６を更に取り外した第２実験機を製作し、同じ実験を行った。
また、図１５に示す第２実験機の第２ブラシローラ７２をループブラシに変更した図１６に示す第３実験機についても、同じ実験を行った。
【００３２】
図１７は、本実験例１の結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸に第２ブラシローラ７２への印加電圧をとり、縦軸にクリーニング残ＩＤをとったものである。なお、第１実験機における第２回収ローラ７４への印加電圧は第２ブラシローラ７２への印加電圧と常に一定の電位差（例えば３００［Ｖ］）となるように設定した。クリーニング残ＩＤは、次のように計測したものである。まず、第２ブラシローラ７２によるクリーニング後の感光体１の表面上のトナーをスコッチテープ（商品名）でテープ転写し、紙上に貼り付けてそれを分光測色計（Ｘ−ｒｉｔｅ社製Ｘライト）により計測する。次に、スコッチテープのみを同種の紙に貼り付けて分光測色計で計測する。そして、前者の計測結果から後者の計測結果を差し引いた値をクリーニング残ＩＤとした。クリーニング残ＩＤとクリーニング残トナーの個数とは相関関係があり、クリーニング残トナーの個数が多いとクリーニング残ＩＤの値が高くなるという関係にある。
【００３３】
図１７のグラフを見ると、第２回収ローラ７４を備えた第１実験機の場合、第２ブラシローラ７２の印加電圧が＋４００［Ｖ］までは、その印加電圧の上昇に伴ってクリーニング残ＩＤが小さくなるが、印加電圧が＋４００［Ｖ］を超えるとクリーニング残ＩＤが徐々に高くなった。また、第２回収ローラ７４を備えていない直毛ブラシを採用した第２実験機の場合、第２ブラシローラ７２の印加電圧が＋２００［Ｖ］まではその印加電圧の上昇に伴ってクリーニング残ＩＤが小さくなるが、印加電圧が＋２００［Ｖ］を超えるとクリーニング残ＩＤが徐々に高くなった。一方、第２回収ローラ７４を備えていないループブラシを採用した第３実験機の場合、第２ブラシローラ７２の印加電圧が＋４００［Ｖ］まではその印加電圧の上昇に伴ってクリーニング残ＩＤが小さくなり、印加電圧が＋４００［Ｖ］を超えてもクリーニング残ＩＤが高くなることはなかった。
【００３４】
ここで、第２ブラシローラ７２の印加電圧が低い領域でクリーニング残ＩＤが高いときのクリーニング残トナーは、転写残トナーに作用する電界が小さすぎて第２ブラシローラ７２に静電的に吸着できずにそのまま通過したトナーである。よって、このときのクリーニング残トナーは、すべて負極性のトナーである。一方、第２ブラシローラ７２の印加電圧が高い領域でクリーニング残ＩＤが高いときのクリーニング残トナーは、すべて電荷注入を受けて極性が反転した逆帯電トナーである。このときのクリーニング残トナーはすべて正極性のトナー（逆帯電トナー）である。
【００３５】
図１７のグラフにおいて、第２回収ローラ７４を備えた直毛ブラシを採用する第１実験機と、第２回収ローラ７４を備えていない直毛ブラシを採用する第２実験機とを比較する。このとき、印加電圧が高い領域におけるクリーニング残ＩＤの差分に相当するクリーニング残トナー（逆帯電トナー）は、第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４との対向部Ｆで生じたものである。
また、第２回収ローラ７４を備えていないループブラシを採用する第３実験機を見ると、印加電圧が高い領域におけるクリーニング残ＩＤはほぼゼロであり、どの箇所でも電荷注入は発生していない。すなわち、ループブラシを採用することで、電荷注入を効果的に抑制できることが確認された。
また、この第３実験機と上記第２実験機とを比較したとき、印加電圧が高い領域におけるクリーニング残ＩＤの差分に相当するクリーニング残トナー（逆帯電トナー）は、感光体１の表面と第２ブラシローラ７２との対向部Ｅで生じたものである。
【００３６】
〔実験例２〕
次に、回収ローラの表面層を絶縁層で構成することによりクリーニング性が向上することを確認するために行った実験（以下、本実験を「実験例２」という。）について説明する。
【００３７】
本実験例２では、まず、図１４に示した上記第１実験機の第２回収ローラ７４の表面層を、それぞれ、導体、抵抗体で形成した実験機について、上記実験例１と同じ実験を行った。なお、各実験機の第２回収ローラ７４の表面層の抵抗値は、三菱化学製ハイレスタで測定したものである。なお、この実験において、表面層が導体のものは、円柱状のＳＵＳで構成されたローラであり、表面層が抵抗体のものは、ＳＵＳからなる芯金にＰＶＤＦを被覆したローラ（抵抗値は１２［ｌｏｇΩ］程度）と、ＳＵＳからなる芯金をフッ素コートしたローラ（抵抗値は８［ｌｏｇΩ］程度）の２つである。
【００３８】
図１８は、上記実験の結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸に第２ブラシローラ７２への印加電圧をとり、縦軸にクリーニング残ＩＤをとったものである。また、第２回収ローラ７４への印加電圧は、第２ブラシローラ７２への印加電圧と常に一定の電位差（例えば３００［Ｖ］）となるように設定した。このグラフからわかるように、第２回収ローラ７４の表面層が導体の場合も抵抗体の場合も、第２ブラシローラ７２の印加電圧が＋１００［Ｖ］までは、その印加電圧の上昇に伴ってクリーニング残ＩＤが小さくなるが、印加電圧が＋１００［Ｖ］を超えるとクリーニング残ＩＤが徐々に高くなった。しかも、各印加電圧におけるクリーニング残ＩＤもほぼ同様の結果となった。上述したとおり、第２ブラシローラ７２の印加電圧が高い領域でクリーニング残ＩＤが高いときのクリーニング残トナーは、すべて電荷注入を受けて極性が反転した逆帯電トナーである。したがって、この実験結果からすれば、第２回収ローラ７４の表面層を比較的高抵抗（１２［ｌｏｇΩ］程度）の抵抗体にしても、電荷注入に対する抑制効果は得られないことがわかる。
【００３９】
次に、図１４に示した上記第１実験機の第２回収ローラ７４の表面層を、それぞれ、導体、絶縁体で形成し、かつ、第２ブラシローラ７２をループブラシとした実験機について、電源７０２による第２ブラシローラ７２への印加電圧を＋５００［Ｖ］に固定した状態で、電源７０４による第２回収ローラ７４への印加電圧を変動させたときのクリーニング残ＩＤを計測する実験を行った。なお、この実験において、表面層が導体のものは、円柱状のＳＵＳで構成されたローラであり、表面層が絶縁体のものは、ＳＵＳからなる芯金をアクリルコートしたローラである。また、この実験は、図３に示したように電荷注入により逆帯電トナーが発生しやすい高温高湿環境下において行った。
【００４０】
図１９は、上記実験の結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸に第２回収ローラ７４への印加電圧をとり、縦軸にクリーニング残ＩＤをとったものである。第２回収ローラ７４の表面層が導体の場合、第２回収ローラ７４の印加電圧が＋６００［Ｖ］を超えると、クリーニング残ＩＤが高くなった。これに対し、第２回収ローラ７４の表面層が絶縁体である場合、第２回収ローラ７４の印加電圧を高くしてもクリーニング残ＩＤが高くなることはなかった。ここで、第２回収ローラ７４の印加電圧が高い領域でクリーニング残ＩＤが高いときのクリーニング残トナーは、すべて電荷注入を受けて極性が反転した逆帯電トナーである。したがって、この実験結果からすれば、第２回収ローラ７４の表面層を絶縁体とすることで、電荷注入を防止できることが確認された。
【００４１】
なお、第２回収ローラ７４の表面層を絶縁体としない場合でも、第２ブラシローラ７２や第２回収ローラ７４に印加する電圧を電荷注入が起きない最適値ように調整することは可能である。しかし、実際の使用環境における温度や湿度の環境は様々であり、温度湿度環境が変化すれば、クリーニングに最適な印加電圧値が変わってくる。これは、図４乃至図６に示したように、転写残トナーの帯電量分布が温度湿度環境によって変化するためである。よって、どのような温度湿度環境でも最適なクリーニングを実現できるようにするためには、印加電圧を十分に高く設定しておくことが望まれるが、印加電圧を高く設定すると電荷注入が起きて逆にクリーニング不良が発生する。したがって、どのような温度湿度環境でも最適なクリーニングを実現できるように印加電圧を十分に高く設定しても、電荷注入が起きないような条件が必要となる。そして、第２回収ローラ７４の表面層を絶縁層で構成すれば、図１９に示したように印加電圧を十分に高く設定しても電荷注入が起きないので、この条件を満たすことができる。
【００４２】
以上のように、第２回収ローラの表面層を絶縁層で構成すれば、印加電圧を十分に高く設定しても電荷注入が起きないので、様々な環境下においてクリーニング不良を抑制できる。なお、第２回収ローラ７４の表面層を構成する絶縁層としては、ＰＶＤＦチューブ層、ＰＦＡチューブ層、ＰＩチューブ層、アクリルコート層、シリコーンコート層（例えばシリコーン粒子を含有したＰＣ（ポリカーボネイト）をコートした層）、セラミックス層、フッ素コーティング層などが挙げられる。なお、第１回収ローラ７３の表面層を絶縁層として、電荷注入を防止するようにしてもよい。
【００４３】
ところが、回収ローラの表面層を絶縁層で構成しただけでは、上述したように、経時的にはクリーニング性が悪化するという現象が確認された。これは、第２回収ローラ７４に静電的に付着したトナーを回収ローラ用ブレード７６により除去する際に、第２回収ローラ７４の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７４の表面にカウンターチャージが生じて、回収ローラ７４の表面電位が下がったためだと考えられる。
【００４４】
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２０、図２１、図２２は、感光体（ＯＰＣ）の表面から回収ローラの表面までのトナーの移送と、感光体表面電位Ｖopc、ブラシローラの表面電位Ｖｂ、回収ローラの表面電位Ｖｒとの関係で示した説明図である。
回収ローラには、その表面層を絶縁層で構成したものを用いている。また、トナーは、負極性に帯電しており、感光体上での帯電量をＱ１とし、ブラシローラ上で帯電量をＱ２とし、回収ローラ上での帯電量をＱ３とし、感光体表面電位Ｖopcは０［Ｖ］であるとする。そして、感光体上のトナーは、感光体とブラシローラとの間の電位差（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へ移動する。この移動を一次クリーニングという。また、ブラシローラ上のトナーは、ブラシローラと回収ローラとの間の電位差（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へ移動する。この移動を二次クリーニングという。
【００４５】
二次クリーニングにおいて、図２０のように、ブラシローラと回収ローラとの間の電位差Ｖ２を十分に確保できれば、ブラシローラ上のトナーを回収ローラ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の表面電位が下がり、図２１のように、ブラシローラと回収ローラ２４との間の電位差Ｖ２が小さくなると、ブラシローラ上のトナーを回収ローラへ移動させるための十分な電界を形成できなくなり、二次クリーニングを行うことができなくなる。そこで、このような回収ローラの表面電位が下がる原因について検討したところ、回収ローラ上のトナーを回収ローラ用ブレードによって回収ローラから除去する場合に、回収ローラの表面電位が低下することを確認した。これは、回収ローラ上のトナーを回収ローラ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、回収ローラの表面電位が経時的に低下するものと考えられる。
【００４６】
そこで、本実施形態では、表面層が絶縁層で構成された回収ローラの表面に電荷を付与する回収部材電荷付与手段を備えている。電荷の付与は、電圧を印加した部材を回収ローラ７４の表面に接触させるだけでもよいが、効率が悪いため、放電により電荷を付与することが好ましい。具体的には、例えば、コロナ放電を利用した回収部材電荷付与手段や、電圧を印加した部材と第２回収ローラ７４の表面との間での放電を発生させる回収部材電荷付与手段などを利用するのが好ましい。
また、回収ローラの表面に電荷を付与する箇所は、回収ローラ用ブレードの当接箇所に対して回収ローラの表面移動方向上流側でも下流側でもよい。しかし、回収ローラの表面に対する電荷付与がトナーによって妨げられないように、回収ローラ用ブレードの当接箇所に対して回収ローラの表面移動方向下流側で電荷を付与するのが好ましい。
また、このような回収部材電荷付与手段を設ける場合、回収ローラの軸部に回収電源７０４により電圧を印加しない構成とすることも可能であるが、回収電源７０４により電圧を印加する構成としてもよい。
また、電荷付与手段が用いる電圧は、ＤＣでも、ＡＣでも、ＤＣ＋ＡＣでも、電荷が付与できるものであれば、表面層が絶縁層で構成された第２回収ローラ７４の表面に電荷を付与できるものであればいずれでもよい。
【００４７】
また、本実施形態においては、ループブラシローラを用いており、ブラシ先端も絶縁層で覆われているため、同様な理由でブラシローラの表面電位も経時的に低下するおそれがある。図２２のように、感光体とブラシローラとの間の電位差Ｖ１が小さくなると、感光体上のトナーをブラシローラへ移動させるための十分な電界を形成できなくなり、一次クリーニングを行うことができなくなる。よって、本実施形態では、ブラシローラの表面電位が経時的に低下するのを防ぐために、ブラシローラの表面に電荷を付与するブラシ繊維電荷付与手段を備える。ブラシローラの表面に電荷を付与する箇所は、ブラシローラが回収ローラと接触する位置に対してブラシローラの回転方向下流側で、ブラシローラが感光体１と接触する位置に対してブラシローラの回転方向上流側となる位置に配置する。これにより、ブラシローラの表面には、ブラシローラ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。
【００４８】
［実施例１］
次に、本実施形態の１実施例（以下、実施例１という）について、具体的に説明する。
図２３は、第２ブラシローラ７２周辺の拡大構成図である。この実施例１は、回収ローラ用ブレード７６を導電性ブレードとし、ブレード電源７０６により回収ローラ用ブレード７６にＤＣ電圧を印加して、これにより第２回収ローラ７４の表面へ電荷を付与する。すなわち、実施例１においては、回収部材電荷付与手段として、ブレード電源と回収ローラ用ブレード７６とで構成している。このような構成により、第２回収ローラ７４の表面と第２ブラシローラ７２表面との間で発生する電界を良好に維持できるので、第２ブラシローラ７２から第２回収ローラ７４へのトナーの移動の安定化を図ることができる。
【００４９】
また、第２ブラシローラ７２の表面（ブラシ繊維先端部分）に電極ローラ８７が接触している。この電極ローラ８７は、第２ブラシローラ７２が第２回収ローラ７４と接触する位置に対して第２ブラシローラ７２の回転方向下流側で、第２ブラシローラ７２が感光体１と接触する位置に対して第２ブラシローラ７２の回転方向上流側となる位置に配置されている。この電極ローラ８７は、第２ブラシローラ７２の芯金とともに、ブラシ電源７０２に接続されている。すなわち、実施例１においては、ブラシ電源７０２と電極ローラ８７とでブラシ繊維電荷付与手段を構成している。本実施例１では、第２ブラシローラ７２の軸部と表面の両方からバイアスを印加することになる。このような構成により、第２ブラシローラ７２のブラシ繊維先端部と感光体１の表面との間で発生する電界を良好に維持できるので、感光体１から第２ブラシローラ７２へのトナーの移動の安定化を図ることができる。
【００５０】
また、回収ローラ軸には、回収電源７０４が接続されており、回収ローラにＤＣ電圧を印加している。なお、第１ブラシローラ側も同様な構成とした。
【００５１】
実施例１の具体的な構成の一例を下記に示す。
（第１、第２ブラシローラ７１、７２）
・ブラシ繊維：導電性ポリエステル
・繊維の長さ  ：３［ｍｍ］
・ブラシローラの直径：Φ１２［ｍｍ］
・ブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・ブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
・感光体への食いこみ量：１［ｍｍ］
（第１、第２回収ローラ７３、７４）
・芯金の材料：ＳＵＳ
・表面層の材質：アクリルコート層
・表面層の厚さ：１０［μｍ］
・ローラ径：Φ１０［ｍｍ］
・ブラシへの食い込み量：１［ｍｍ］
（回収ローラ用ブレード７５，７６）
・材質：ポリウレタンゴムに導電剤を分散
・ブレード当接角度：２０［°］
・回収ローラへの食い込み量：１［ｍｍ］
（印加電圧）
・第１ブラシ電源７０１：＋３００［Ｖ］
・第１回収電源７０３：＋６００［Ｖ］
・第１ブレード電源：７０５：＋１８５０［Ｖ］
・第２ブラシ電源７０２：−４５０［Ｖ］
・第２回収電源７０４：−７５０［Ｖ］
・第２ブレード電源：７０６：−２１５０［Ｖ］
【００５２】
なお、回収ローラ用ブレード７５，７６に、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に重畳させた電圧を印加してもよい。この場合の電圧条件の一例としては、第１回収ローラブレード７５への印加電圧を、＋６００［Ｖ］のＤＣ電圧にピーク間電圧が２．５［ｋＶ］で周波数が６００［Ｈｚ］のＡＣ電圧を重畳させた電圧とし、第２回収ローラ用ブレード７６への印加電圧を、−７５０［Ｖ］のＤＣ電圧にピーク間電圧が２．５［ｋＶ］で周波数が６００［Ｈｚ］のＡＣ電圧を重畳させた電圧とする。
ただし、各種印加電圧の条件等は、回収ローラ７３，７４の線速（表面移動速度）や温度や湿度等の環境条件などによって適宜変更される。
【００５３】
また、電極ローラ８７への電圧印加をブラシ電源を用いて行っているが、独立の電源を用いてもよい。
【００５４】
［実施例２］
次に、本実施形態の他の実施例（以下、実施例２という）について、具体的に説明する。
図２４は、実施例２の第２ブラシローラ７２周辺の拡大構成図である。
この実施例２では、第２回収電源７０４を省略し、回収ローラ７４の軸部をアースに接続していて、第２回収ローラ７４の軸部には電圧を印加しない。すなわち、第２回収ローラ７４へのバイアス印加は、すべて第２回収ローラ用ブレード７６により行う。なお、第１ブラシローラ側も同様な構成とした。
【００５５】
実施例２の具体的な構成の一例を下記に示す。
（第１、第２ブラシローラ７１、７２）
・ブラシ繊維：導電性ポリエステル
・繊維の長さ  ：３［ｍｍ］
・ブラシローラの直径：Φ１２［ｍｍ］
・ブラシ原糸抵抗：１０８［Ω・ｃｍ］
・ブラシ植毛密度：１０［万本／ｉｎｃｈ２］
・感光体への食いこみ量：１［ｍｍ］
（第１、第２回収ローラ７３、７４）
・芯金の材料：ＳＵＳ
・表面層の材質：アクリルコート層
・表面層の厚さ：１０［μｍ］
・ローラ径：Φ１０［ｍｍ］
・ブラシへの食い込み量：１［ｍｍ］
（回収ローラ用ブレード７５，７６）
・材質：ポリウレタンゴムにカーボンを分散
・ブレード当接角度：２０［°］
・回収ローラへの食い込み量：１［ｍｍ］
（印加電圧）
・第１ブラシ電源７０１：＋３００［Ｖ］
・第１ブレード電源：７０５：＋１２００［Ｖ］
・第２ブラシ電源７０２：−４５０［Ｖ］
・第２ブレード電源：７０６：−１３５０［Ｖ］
【００５６】
なお、回収ローラ用ブレード７５，７６に、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に重畳させた電圧を印加してもよい。この場合の電圧条件の一例としては、第１回収ローラブレード７５への印加電圧を、＋６００［Ｖ］のＤＣ電圧にピーク間電圧が２．５［ｋＶ］で周波数が６００［Ｈｚ］のＡＣ電圧を重畳させた電圧とし、第２回収ローラ用ブレード７６への印加電圧を、−７５０［Ｖ］のＤＣ電圧にピーク間電圧が２．５［ｋＶ］で周波数が６００［Ｈｚ］のＡＣ電圧を重畳させた電圧とする。
【００５７】
なお、上述した実施例１〜２において、回収ローラ用ブレード７５，７６として、例えば、特開２００５−２７５０８６号公報の図２に例示されているような金属板を用いてもよい。この金属板としては、厚さが０．０８［ｍｍ］のＳＵＳ板を用い、回収ローラ７３，７４に対して０．０８［ｍｍ］程度食い込ませて配置する。
【００５８】
〔実験例３〕
次に、回収ローラの表面層を絶縁層で構成するだけで回収ローラの表面に電荷を付与しないとクリーニング不良が発生することを確認するために行った実験（以下、本実験を「実験例３」という。）について説明する。
【００５９】
図２５は、本実験例３における実験機の構成を示す説明図である。
この実験機は、上記実施例６のクリーニング装置を搭載したプリンタから転写装置５と第１ブラシローラ７１を外したものを用い、第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｂ，Ｖｒを計測するための計測システムを設けたものである。ただし、第２回収ローラ７４の表面に電荷を付与する電荷付与手段は設けられていない。本実験例３では、実験用静電潜像を現像して得た入力トナー像（ほぼ１００％が負極性のトナー）を第２ブラシローラ７２との対向部に入力させる。そして、このときの第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４の表面電位の変化を測定した。
【００６０】
ここで、第２ブラシローラ７２と第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｂ，Ｖｒは、表面電位計（Ｔｒｅｋ社製３４４）１０１，１０２で測定し、図示しないレコーダ（キーエンス社製ＮＲ−２０００）で記録した。
第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒの計測方法は、表面電位計１０２のプローブ１０２ａを第２回収ローラ７４の表面に近接させ（２ｍｍ程度）、このときに表面電位計１０２で計測される値を第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒとした。
一方、第２ブラシローラ７２の表面電位Ｖｂの計測方法は、第２回収ローラ７４と同様の方法では正しい計測ができない。これは、第２ブラシローラ７２の表面が多数のブラシ繊維先端の集合体だからである。そこで、本実験例３では、表面電位計１０１のプローブ１０１ａを第２ブラシローラ７２の表面に近接させず、金属板Ｍ１を第２ブラシローラ７２のブラシ繊維先端部に接触させ、その金属板Ｍ１と電気的に接続された金属板Ｍ２に表面電位計１０１のプローブ１０１ａを近接させ、このときに表面電位計１０１で計測される値を第２ブラシローラ７２の表面電位Ｖｂとした。
【００６１】
図２６は、本実験例３の結果を示すグラフである。
本実験例３の実験機においては、クリーニング性が徐々に悪化する結果となった。図２６に示すグラフを見ると、第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒが時間とともに低下していることが分かる。そして、第２ブラシローラ７２の表面電位Ｖｂと第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒとの間の電位差は、経時的には３０［Ｖ］程度まで小さくなった。この経時での電位差の状態は、図４０（ｂ）に示した状態であり、第２ブラシローラ７２上のトナーを第２回収ローラ７４へ移動させるための十分な電界を形成できなくなる。
【００６２】
〔実験例４〕
次に、表面層を絶縁層で構成した回収ローラの表面に電荷を付与することで、クリーニング不良が改善されることを確認するために行った実験（以下、本実験を「実験例４」という。）について説明する。
【００６３】
図２７は、本実験例４における実験機の構成を示す説明図である。
この実験機は、上記実験例３の実験機の第２回収ローラ用ブレード７６に代えて、電源８０６が接続された帯電ブレード８６を用いたものである。そして、上記実験例３と同様の実験を行った。
【００６４】
図２８は、本実験例４の結果を示すグラフである。
本実験例４の実験機においては、クリーニング性が経時的に良好に維持された。図２８に示すグラフを見ると、第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒに経時変化がないことが分かる。そして、第２ブラシローラ７２の表面電位Ｖｂと第２回収ローラ７４の表面電位Ｖｒとの間の電位差は、経時的にほぼ一定に維持された。この状態は、図４０（ａ）に示した状態であり、第２ブラシローラ７２上のトナーを第２回収ローラ７４へ移動させるための十分な電界が経時的に安定して形成される。
【００６５】
〔感光体例１〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の一例（以下「感光体例１」という。）について説明する。
本感光体例１の感光体は、導電性支持体を５０℃〜４００℃に加熱し、該支持体上に真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等の成膜法によりアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる光導電層を有するアモルファスシリコン感光体（以下「ａ−Ｓｉ系感光体」という。）である。なかでもプラズマＣＶＤ法、すなわち、原料ガスを直流または高周波あるいはマイクロ波グロー放電によって分解し、支持体上にａ−Ｓｉ堆積膜を形成する方法が好適なものとして用いられている。
【００６６】
ａ−Ｓｉ感光体の層構成は、例えば以下のようなものである。
図２９は、層構成を説明するための模式的構成図である。
図２９（ａ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上にａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２が設けられている。Ｈは水素原子、Ｘはハロゲン原子（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）である。
図２９（ｂ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３とから構成されている。
図２９（ｃ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなり光導電性を有する光導電層５０２と、アモルファスシリコン系表面層５０３と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４とから構成されている。
図２９（ｄ）に示す電子写真用感光体５００は、支持体５０１の上に、光導電層５０２が設けられている。この光導電層５０２はａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる電荷発生層５０５ならびに電荷輸送層５０６とからなり、その上にアモルファスシリコン系表面層５０３が設けられている。
【００６７】
感光体１の支持体としては、導電性でも電気絶縁性であってもよい。導電性支持体としては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属、およびこれらの合金、例えばステンレス等が挙げられる。また、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等の合成樹脂のフィルムまたはシート、ガラス、セラミック等の電気絶縁性支持体の少なくとも感光層を形成する側の表面を導電処理した支持体も用いることができる。支持体の形状は平滑表面あるいは凹凸表面の円筒状または板状、無端ベルト状であることができ、その厚さは、所望通りの画像形成装置用感光体を形成し得るように適宜決定するが、画像形成装置用感光体としての可撓性が要求される場合には、支持体としての機能が充分発揮できる範囲内で可能な限り薄くすることができる。しかしながら、支持体は製造上および取り扱い上、機械的強度等の点から通常は１０［μｍ］以上とされる。
【００６８】
ａ−Ｓｉ感光体には、図２９（ｃ）に示したように、必要に応じて導電性支持体と光導電層との間に導電性支持体側からの電荷の注入を阻止する働きのある電荷注入阻止層を設けるのがいっそう効果的である。すなわち、電荷注入阻止層は感光層が一定極性の帯電処理をその自由表面に受けた際、支持体側より光導電層側に電荷が注入されるのを阻止する機能を有し、逆の極性の帯電処理を受けた際にはそのような機能が発揮されない、いわゆる極性依存性を有している。そのような機能を付与するために、電荷注入阻止層には伝導性を制御する原子を光導電層に比べ比較的多く含有させる。電荷注入阻止層の層厚は所望の電子写真特性が得られること、及び経済的効果等の点から好ましくは０．１〜５［μｍ］、より好ましくは０．３〜４［μｍ］、最適には０．５〜３［μｍ］とされるのが望ましい。
【００６９】
光導電層は必要に応じて下引き層上に形成され、光導電層５０２の層厚は所望の電子写真特性が得られること及び経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは１〜１００［μｍ］、より好ましくは２０〜５０［μｍ］、最適には２３〜４５［μｍ］とされるのが望ましい。
【００７０】
電荷輸送層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を輸送する機能を主として奏する層である。
この電荷輸送層は、その構成要素として少なくともシリコン原子と炭素原子と弗素原子とを含み、必要であれば水素原子、酸素原子を含むａ−ＳｉＣ（Ｈ、Ｆ、Ｏ）からなり、所望の光導電特性、特に電荷保持特性、電荷発生特性および電荷輸送特性を有する。本発明においては酸素原子を含有することが特に好ましい。
電荷輸送層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果などの点から適宜所望にしたがって決定され、電荷輸送層については、好ましくは５〜５０［μｍ］、より好ましくは１０〜４０［μｍ］、最適には２０〜３０［μｍ］とされるのが望ましい。
【００７１】
電荷発生層は、光導電層を機能分離した場合の電荷を発生する機能を主として奏する層である。
この電荷発生層は、構成要素として少なくともＳｉ原子を含み、実質的に炭素原子を含まず、必要であれば水素原子を含むａ−Ｓｉ：Ｈから成り、所望の光導電特性、特に電荷発生特性、電荷輸送特性を有する。
電荷発生層の層厚は所望の電子写真特性が得られることおよび経済的効果等の点から適宜所望にしたがって決定され、好ましくは０．５〜１５［μｍ］、より好ましくは１〜１０［μｍ］、最適には１〜５［μｍ］とされる。
【００７２】
ａ−Ｓｉ感光体には、必要に応じて、上述のようにして支持体上に形成された光導電層の上に、更に表面層を設けることが出来、アモルファスシリコン系の表面層を形成することが好ましい。この表面層は自由表面を有し、主に耐湿性、連続繰り返し使用特性、電気的耐圧性、使用環境特性、耐久性において所望の目的を達成するために設けられる。
表面層の層厚としては、通常０．０１〜３［μｍ］、好適には０．０５〜２［μｍ］、最適には０．１〜１［μｍ］とされるのが望ましいものである。層厚が０．０１［μｍ］よりも薄いと感光体を使用中に摩耗等の理由により表面層が失われてしまい、３［μｍ］を超えると残留電位の増加等の電子写真特性低下がみられる。
【００７３】
〔感光体例２〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の他の例（以下「感光体例２」という。）について説明する。
本感光体例２の感光体は、架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体である。
保護層のバインダー構成として、架橋構造からなる保護層も有効に使用される。架橋構造の形成に関しては、１分子内に複数個の架橋性官能基を有する反応性モノマーを使用し、光や熱エネルギーを用いて架橋反応を起こさせ、３次元の網目構造を形成するものである。この網目構造がバインダー樹脂として機能し、高い耐摩耗性を発現するものである。
【００７４】
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。
【００７５】
また、本感光体例２においては、熱または光を用いて正孔輸送性化合物の重合または架橋を行うが、熱により重合反応を行う際には、熱エネルギーのみで重合反応が進行する場合と重合開始剤が必要となる場合があるが、より低い温度で効率よく反応を進行させるためには、開始剤を添加することが好ましい。
光により重合させる場合は、光として紫外線を用いることが好ましいが、光エネルギーのみで反応が進行することはごく稀であり、一般には光重合開始剤が併用される。
この場合の重合開始剤とは、主には波長４００［ｎｍ］以下の紫外線を吸収してラジカルやイオン等の活性種を生成し、重合を開始させるものである。なお、本実施形態においては、上述した熱及び光重合開始剤を併用することも可能である。
【００７６】
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。
【００７７】
本実施形態で好適に使用できる感光体の具体例としては、メチルトリメトキシシラン１８２部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン４０部、２−プロパノール２２５部、２％酢酸１０６部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート１部を混合して保護層用の塗布液を調製し、その塗布液を電荷輸送層の上に塗布・乾燥し、１１０℃、１時間の加熱硬化を行い、膜厚５［μｍ］の保護層を形成したものを用いることができる。
また、下記の化１に示す構造式（Ｉ）の正孔輸送性化合物を３０部、下記の化２に示す構造式（II）のアクリルモノマー及び光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製し、この塗料をスプレーコーティング法により先の電荷輸送層上に塗布し、メタルハライドランプを用いて５００［ｍＷ／ｃｍ2］の光強度で３０秒間硬化させることによって、膜厚５［μｍ］の表面保護層を形成したものも好適に使用できる。
【化１】
2009092939.tif 000003
【化２】
2009092939.tif 000004
【００７８】
〔感光体例３〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられる感光体の更に他の例（以下「感光体例３」という。）について説明する。
本感光体例３の感光体は、保護層に耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体である。有機フィラーとしては、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂粉末、シリコーン樹脂粉末、ａ−カーボン粉末等が挙げられ、無機フィラーとしては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウムなどの無機材料が挙げられる。これらのフィラーは単独もしくは２種類以上混合して用いられる。これらフィラーは、保護層用塗工液に適当な分散機を用いることにより分散できる。また、フィラーの平均粒径は、０．５［μｍ］以下、好ましくは０．２［μｍ］以下にあることが保護層の透過率の点から好ましい。また、本発明において保護層２１中に可塑剤やレベリング剤を添加してもよい。
【００７９】
〔トナー例〕
次に、本実施形態のプリンタで好適に用いられるトナーの一例について説明する。
本実施形態のトナーとしては、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０であるものが好ましい。
図３０は形状係数ＳＦ１を求めるための説明図であり、図３１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３０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３１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。
【００８０】
また、上述したプリンタでは、感光体１を帯電させる帯電装置２としての帯電ローラ２ａを、感光体１に所定の距離をもって非接触で配置しているが、図３２に示すように感光体１に接触させても良い。また、帯電ローラ２ａに限らず、図３３に示すようなコロナチャージャ２ｂで帯電させるようにしても良い。また、帯電装置として、図３４のようなファーブラシ２ｃや、図３５に示すような磁気ブラシ２ｄを用いることもできる。
【００８１】
また、本実施形態において、図３６に示すように、感光体１とクリーニング装置７とを枠体３０１内に一体に支持し、プリンタ本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ３００としてもよい。なお、本実施形態では、感光体１及びクリーニング装置７のほか、帯電ローラ２ａ及び現像装置６も一体に支持したプロセスカートリッジであるが、少なくとも、感光体１及びクリーニング装置７を一体に支持したものであればよい。
【００８２】
また、本実施形態においては、いわゆるモノクロの画像形成装置の例であるが、カラーの画像形成装置であってもよい。以下、上記実施形態におけるクリーニング装置７をカラー画像形成装置に適用した場合の具体例を説明する。
【００８３】
〔カラー画像形成装置例１〕
図３７は、クリーニング装置７をいわゆるタンデム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタに適用した例を示す図である。
このプリンタは、水平面上に設置したときに、水平方向に長尺な状態となるように、複数のローラ９２，９３，９５，９６に張架された像担持体としての中間転写ベルトである中間転写ベルト９１を備えている。この中間転写ベルト９１は、図中矢印Ｇの向きに表面移動する。中間転写ベルト９１における水平方向に延在する平面部分には、４つの感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが並んで配設されている。各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周囲には、それぞれ、上記実施形態と同様に、帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、現像装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、除電ランプ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ、クリーニング装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ等が設けられている。また、プリンタは、複数枚の記録材としての転写紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の転写紙Ｐは、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、２次転写ローラ９４と中間転写ベルト９１との間の２次転写領域に送り出される。
【００８４】
図３７のプリンタにおいて画像形成を行う場合、まず、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを図３７中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写ベルト９１を図３７中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面を帯電装置２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋで一様に帯電した後、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に対して画像データで変調されたレーザー光ＬＹ，ＬＭ，ＬＣ，ＬＫを照射して、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面上の各色静電潜像には、各現像装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ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９１上に互いに重なり合うように１次転写される。中間転写ベルト９１上の各色トナー像は、互いに重なり合った状態で、２次転写ローラ９４により２次転写領域に搬送されてきた転写紙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転写紙Ｐは、図示しない定着部に搬送され、転写紙Ｐを加熱、加圧して、転写紙Ｐ上のトナー像を転写紙Ｐに定着させる。定着後の転写紙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１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋで除去される。また、中間転写ベルト９１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９７で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置９７も、上記クリーニング装置７と同様の構成を備えている。
【００８５】
図３７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１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ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７を用いることで、上述したように、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。同様に、転写紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト９１の表面に残留した転写残トナーも、中間転写ベルトクリーニング装置９７により、球形トナーであっても、中間転写ベルト表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。
【００８６】
〔カラー画像形成装置例２〕
図３８は、クリーニング装置７をいわゆる１ドラム型のフルカラー画像形成装置であるプリンタに適用した例を示す図である。
このプリンタでは、図示しない本体筐体内に１つの感光体１が収納されている。この感光体１の周囲には、上記実施形態と同様に、帯電装置２、４つの現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ、転写手段としての中間転写部９０、クリーニング装置７、除電ランプ８等が設けられている。なお、４つの現像装置６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋは、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｋ）の各色に対応している。また、このプリンタは、複数枚の記録材としての転写紙Ｐを収納する図示しない給紙カセットを備えている。給紙カセット内の転写紙は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ図示しないレジストローラ対でタイミング調整された後、２次転写ローラ９４と中間転写ベルト９１との間の２次転写領域に送り出される。
【００８７】
図３８のプリンタにおいて画像形成を行う場合、まず、感光体１を図３８中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写部９０の中間転写ベルト９１を図３８中時計方向に回転駆動する。そして、感光体１の表面を帯電装置２で一様に帯電した後、感光体１の表面に対してＣ用画像データで変調されたレーザー光Ｌを照射して、感光体１の表面にＣ用静電潜像を形成する。そして、このＣ用静電潜像を現像装置６ＣによりＣトナーで現像を行う。これにより得られたＣ用トナー像は、中間転写部９０の中間転写ベルト９１上に１次転写される。その後、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニング装置７で除去した後、再び感光体１の表面を帯電装置２で一様に帯電する。次に、感光体１の表面に対してＭ用画像データで変調されたレーザー光Ｌを照射して、感光体１の表面にＭ用静電潜像を形成する。そして、このＭ用静電潜像を現像装置６ＭによりＭトナーで現像を行う。これにより得られたＭ用トナー像は、中間転写部９０の中間転写ベルト９１上に既に１次転写されているＣ用トナー像と重なり合うようにして、中間転写ベルト９１上に１次転写される。以後、Ｙ及びＫについても、同様に中間転写ベルト９１上に１次転写する。このようにして互いに重なり合った状態の中間転写ベルト９１上の各色トナー像は、２次転写ローラ９４により２次転写領域に搬送されてきた転写紙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転写紙Ｐは、紙搬送ベルト１２によって、図示しない定着部に搬送される。この定着部で、転写紙Ｐを加熱、加圧して、転写紙Ｐ上のトナー像を転写紙Ｐに定着させる。定着後の転写紙Ｐは、図示しない排紙トレー上に排出する。転写後の感光体１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置７で除去される。また、中間転写ベルト９１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９７で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置９７も、上記クリーニング装置７と同様の構成を備えている。
【００８８】
図３８に示す１ドラム型のフルカラー画像形成装置において、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段として、クリーニング装置７を用いることで、上述したように、球形トナーであっても、感光体表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。同様に、転写紙Ｐに転写されずに中間転写ベルト９１の表面に残留した転写残トナーも、中間転写ベルトクリーニング装置９７により、球形トナーであっても、中間転写ベルト表面から転写残トナーを経時的に良好に除去することができる。
【００８９】
なお、紙搬送ベルト１２に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置１５も、上記クリーニング装置７と同様の構成としてもよい。用紙ジャムが起こる等により紙搬送ベルト１２の表面もトナーで汚れる場合があるからである。
【００９０】
以上、本実施形態のクリーニング装置によれば、被清掃体たる感光体１の表面に接触するように表面移動して、前記被清掃体の表面上に付着する所定の極性に帯電したトナーを静電的に除去するブラシローラと、ブラシローラの芯金に所定の極性と逆極性の電圧を印加するブラシローラ電圧印加手段たるブラシ電源と、ブラシローラのブラシ繊維と被清掃体とが接触する位置とは異なる位置でブラシ繊維に接触し、ブラシローラに付着したトナーを回収する回収部材たる回収ローラとを備えている。
また、ブラシローラとして、内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料からなるブラシ繊維の両端をローラの外周に固定することによってブラシ繊維をループ状に形成したループブラシローラを用いる。このように、ループブラシローラを用いることによって、導電性材料が露出することがなくなり、ブラシ繊維の先端からのトナーへの電荷注入を防止することができる。
さらに、電極ローラ８７とブラシ電源とで構成され、ブラシ繊維表面に所定の極性と逆極性の電荷を付与するブラシ繊維電荷付与手段を設けたことにより、感光体とブラシローラとの間に感光体上のトナーをブラシローラへひきつけるような電界を形成することができ、より確実に良好なクリーニングを実現することができる。
【００９１】
また、電極ローラ８７をブラシローラと回収ローラとの接触部よりもブラシローラ表面移動方向下流側、かつ、ブラシローラと感光体との接触部よりもブラシローラ表面移動方向上流側の位置に配置して、ブラシローラと回収ローラとの接触部よりもブラシローラ表面移動方向下流側、かつ、ブラシローラと感光体との接触部よりもブラシローラ表面移動方向上流側の位置に、ブラシ繊維表面に所定の極性と逆極性の電荷を付与するよう構成した。これにより、回収ローラで、ブラシローラからトナーを回収することによって、ブラシ繊維の先端の電位が低下したとしても、ブラシ繊維が、ブラシローラと感光体との接触部へ到達する前に、ブラシ繊維先端の電位を所定の電位に戻すことができる。これにより、感光体とブラシローラとの間に感光体上のトナーをブラシローラへひきつけるのに十分な電界を形成することができ、より確実に良好なクリーニングを実現することができる。
【００９２】
また、回収ローラの表面層を絶縁層で構成することによって、回収ローラ表面からブラシローラに付着したトナーへ電荷が注入されるのを抑制することができる。よって、ブラシローラのトナーの極性が反転し、回収ローラに回収されず、再び感光体に付着して、クリーニング不良となるのを抑制することができる。
【００９３】
また、回収ローラの表面に所定の極性と逆極性の電荷を付与する回収部材電荷付与手段を設けたので、回収ローラ表面の電位低下を抑制し、ブラシローラと回収ローラとの間にブラシローラに付着したトナーを回収ローラへひきつけるのに十分な電界を形成することができる。これにより、ブラシローラに付着したトナーを回収ローラによって良好に回収することができる。
【００９４】
また、回収ローラと接触する導電性ブレードたる回収ローラ用ブレードと、回収ローラ用ブレードに所定の極性と逆極性の電圧を印加するブレード電圧印加手段たるブレード電源とを、回収部材電荷付与手段が有することで、回収ローラ上のトナーを回収ローラ用ブレードで除去するとともに、回収ローラ用ブレードから回収ローラの表面に電荷を付与することができる。これにより、回収ローラ上のトナーを除去する部材と、回収ローラの表面に電荷を付与する部材とを別々に設けるものに比べて、部品点数を削減でき、装置を安価にすることができる。
【００９５】
また、ブラシローラよりも感光体表面移動方向上流側に配置され、所定の極性と逆極性のトナーを除去する静電クリーニング部材を設けることで、感光体上に正極性に帯電したトナーと負極性に帯電したトナーとが混在していても、良好にクリーニングすることができる。
【００９６】
また、球形トナーとして、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０の真円度の高い球形トナーを用いている。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体１との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率を高くすることができ、高品の画像を得ることができる。
【００９７】
また、プリンタが備える感光体１を清掃する潜像担持体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置７を用いることにより、感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
【００９８】
また、プリンタが１ドラム型のフルカラー画像形成装置である場合の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７を用いることにより、感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、感光体１上の転写残トナーが他の色の現像装置６内に混入することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
【００９９】
また、プリンタがタンデム型のフルカラー画像形成装置である場合の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７を用いることにより、各感光体１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
【０１００】
また、中間転写体である中間転写ベルト９１をクリーニングする中間転写体クリーニング手段として、本実施形態のクリーニング装置７と同様の構成を備えた中間転写ベルトクリーニング装置９７を用いることにより、中間転写ベルト９１上の転写残トナーを良好にクリーニングすることができる。中間転写ベルト９１上の転写残トナーを良好にクリーニングできることにより、中間転写ベルト９１上の転写残トナーが他の色の感光体１に付着することを防止することができ、混色の発生を防止することができる。これにより、高画質な画像形成を実現することができる。
【０１０１】
また、記録媒体たる転写紙を搬送する記録媒体搬送部材である紙搬送ベルト１２をクリーニングする記録媒体搬送部材クリーニング手段ととして、本実施形態のクリーニング装置７と同様の構成を備えた搬送ベルトクリーニング装置１５を用いることにより、紙搬送ベルト１２上に付着したトナーを良好にクリーニングすることができる。紙搬送ベルト１２上に付着したトナーを良好にクリーニングできることにより、転写紙の裏汚れを防止することができる。
【０１０２】
また、感光体１として、表面層又は感光層にフィラーを分散させた材料からなるものを用いることで、感光体１の膜削れ量を低減することができ、耐摩耗性を向上することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
【０１０３】
また、感光体１として、充填剤で補強された表面層を有する有機感光体または架橋型電荷輸送材料を使用した有機感光体を用いることで、感光体の膜削れ量が低減できる。
【０１０４】
また、感光体１として、アモルファスシリコン感光体を用いることで、感光体１の膜削れ量を低減することができ、摩耗を抑制することができる。これにより、摩耗によって、感光体表面が削れて凹凸ができるの抑制することができる。その結果、感光体とクリーニングブレードとの接触圧が軸方向で均一に保たれ、トナーのすり抜けが発生し易い感光体とクリーニングブレードとの接触圧が低い部分が生じるのを抑制することができ、トナーのすり抜けを抑制することができる。
【０１０５】
また、感光体１と少なくとも帯電ローラ２ａ、現像装置６、クリーニング装置７のうち少なくとも一つとを一体に備えたプロセスカートリッジ３００とすることで、プリンタに対して容易に着脱することができる。これにより、交換時の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】実施形態に係るプリンタ全体の概略構成を示す説明図である。
【図２】同プリンタに設けられた感光体周囲の概略構成を示す説明図である。
【図３】使用環境が、高温高湿環境の場合（３０℃、９０％）、常温常湿環境の場合（２０℃、５０％）、低温低湿環境の場合（１０℃、１５％）での現像後における感光体表面上のトナーの帯電量分布を示すグラフである。
【図４】常温常湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。
【図５】高温高湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。同ブラシローラの製造方法の一例を説明するための説明図である。
【図６】低温低湿環境下における、現像後の感光体表面上のトナーの帯電量分布と、転写後の感光体表面上の転写残トナーの帯電量分布とを示すグラフである。
【図７】同プリンタに設けられるクリーニング装置のブラシローラにおけるブラシ繊維の一例を示す断面図である。
【図８】同ブラシローラのブラシ繊維における他の一例を示す断面図である。
【図９】同ブラシローラのブラシ繊維における更に他の一例（芯鞘構造）を示す断面図である。
【図１０】同ブラシローラにおける芯鞘構造のブラシ繊維の他の一例を示す断面図である。
【図１１】同ブラシローラとして直毛ブラシを用いたときの感光体表面とブラシ繊維先端部との接触状態を示す説明図である。
【図１２】同ブラシローラとしてループブラシを用いたときの感光体表面とブラシ繊維先端部との接触状態を示す説明図である。
【図１３】同ブラシローラで電荷注入が発生する部位の説明図。
【図１４】実験例１で用いた第１実験機の概略構成を示す説明図である。
【図１５】実験例１で用いた第２実験機の概略構成を示す説明図である。
【図１６】実験例１で用いた第３実験機の概略構成を示す説明図である。
【図１７】実験例１の結果を示すグラフである。
【図１８】実験例２において、回収ローラの表面層を導体と抵抗体でそれぞれ形成した実験機についての実験結果を示すグラフである。
【図１９】実験例２において、回収ローラの表面層を導体と絶縁体でそれぞれ形成した実験機についての実験結果を示すグラフである。
【図２０】静電クリーニングにおけるトナーの移動に関するモデル図。
【図２１】回収ローラの表面電位Ｖｒが低下した時のトナー移動に関するモデル図。
【図２２】ブラシローラの表面電位Ｖｂが低下した時のトナー移動に関するモデル図。
【図２３】実施例１におけるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図２４】実施例２におけるクリーニング装置の要部を示す説明図である。
【図２５】実験例３における実験機の構成を示す説明図である。
【図２６】実験例３の結果を示すグラフである。
【図２７】実験例４における実験機の構成を示す説明図である。
【図２８】実験例４の結果を示すグラフである。
【図２９】（ａ）〜（ｄ）は、感光体例１における感光体の層構成の例をそれぞれ説明するための模式的構成図である。
【図３０】形状係数ＳＦ１を求めるための説明図である。
【図３１】形状係数ＳＦ２を求めるための説明図である。
【図３２】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図３３】帯電手段をコロナチャージャとした構成を示す図。
【図３４】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図３５】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図３６】プロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３７】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図である。
【図３８】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  感光体
２  帯電装置
５  転写装置
６  現像装置
７  クリーニング装置
１２  紙搬送ベルト
７１  第１ブラシローラ
７２  第２ブラシローラ
７３  第１回収ローラ
７４  第２回収ローラ
７５  第１回収ローラ用ブレード
７６  第２回収ローラ用ブレード
７７  トナー排出スクリュー
８７  電極ローラ
９１  中間転写ベルト
９４  ２次転写ローラ
９７  中間転写ベルトクリーニング装置
１０１，１０２  表面電位計
１０１ａ，１０２ａ  プローブ
３００  プロセスカートリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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