(57)【要約】【課題】  電圧が印加されたブラシローラを用いて被清掃体上からトナーを除去するクリーニング装置で、ブラシローラによって、より確実にトナーの除去を行うことができるクリーニング装置、並びにこれを備えた画像形成装置及び像担持体ユニットを提供する。【解決手段】  クリーニングブラシ２３のブラシ繊維が芯鞘構造で、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４とが接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向下流側、且つ、クリーニングブラシ２３と感光体１とが接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向上流側の位置でクリーニングブラシ２３と接触し、ブラシ繊維に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたブラシ繊維電荷付与部材であるクリーニングブラシ用電荷付与部材３９と、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９に電圧を印加するブラシ電荷付与部材電圧印加手段であるブラシ電荷付与電源３４とをを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のブラシ繊維が導電性の芯金の外周から半径方向外側に伸びるように植毛され、該芯金を中心に回転しながらブラシ繊維を表面移動する被清掃体に接触させるブラシローラと、
該芯金に電圧を印加するブラシローラ電圧印加手段と、
該ブラシ繊維と該被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で該ブラシ繊維に接触するブラシローラ清掃部材とを有し、
電圧が印加された該ブラシ繊維に該被清掃体上のトナーを付着させることにより該被清掃体からトナーを除去し、
該ブラシ繊維に付着したトナーを該ブラシローラ清掃部材によって該ブラシローラからトナーを除去するクリーニング装置において、
該ブラシ繊維は内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料となっており、
該ブラシ繊維と該ブラシローラ清掃部材とが接触する位置に対して該ブラシローラの回転方向下流側、且つ、該ブラシ繊維と該被清掃体とが接触する位置に対して該ブラシローラの回転方向上流側の位置で該ブラシ繊維と接触し、該ブラシ繊維に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたブラシ繊維電荷付与部材と、
該ブラシ繊維電荷付与部材に電圧を印加するブラシ電荷付与部材電圧印加手段とを備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
請求項１のクリーニング装置において、
上記ブラシローラの回転軸方向について、上記ブラシ繊維電荷付与部材の長さが該ブラシローラの長さ以上であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項３】
請求項１または２のクリーニング装置において、
上記ブラシローラの上記ブラシ繊維は、該ブラシローラの回転方向後方に傾斜してい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、
上記ブラシローラ清掃部材は、上記ブラシローラの回転軸と平行な回転軸を中心に回転するローラ形状で、且つ、電圧が印加され上記ブラシ繊維に付着したトナーを静電的に引きつけて回収する回収ローラであり、
該回収ローラは外周面に電気的な抵抗層または絶縁層からなるローラ表面層を有し、
該回収ローラに電圧を印加する回収ローラ電圧印加手段と、
該回収ローラの表面上のトナーを除去する回収ローラクリーニング手段とを備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
請求項４のクリーニング装置において、
上記ローラ表面層の表面抵抗が、１×１０１０［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６】
請求項４または５のクリーニング装置において、
上記回収ローラ表面に接触し、該回収ローラに印加された電圧と同極性の電圧が印加されたローラ表面電荷付与部材と、
該ローラ表面電荷付与部材に電圧を印加するローラ電荷付与部材電圧印加手段とを備えることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項７】
請求項６のクリーニング装置において、
上記回収ローラクリーニング手段として導電性材料からなり、上記回収ローラの表面に接触して該回収ローラ表面上のトナーを掻き落とす回収ローラクリーニングブレードを備え、
上記ローラ表面電荷付与部材が該回収ローラクリーニングブレードであることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７のクリーニング装置において、
上記ブラシ繊維が上記被清掃体と接触する位置に対して該被清掃体の表面移動方向上流側で該被清掃体の表面に当接し、電圧が印加され、該被清掃体上のトナーの極性を制御するトナー極性制御手段を有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項９】
請求項８のクリーニング装置において、
上記トナー極性制御手段は、導電性ブレードであることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９のクリーニング装置において、
上記被清掃体上のトナーが球形トナーであることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項１１】
請求項１０のクリーニング装置において、
上記球形トナーの形状係数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１２】
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増加する現像手段と、
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、６、７、８、９、１０または１１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１３】
請求項１２の画像形成装置において、
上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、
上記潜像担持体１つに対して該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１４】
請求項１２の画像形成装置において、
上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、
該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、
該潜像担持体１つの対して該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１５】
像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、
二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、
該中間転写体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１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１６】
像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
該記録媒体を該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、
該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、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１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１７】
請求項１２、１３または１４の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１２、１３、１４または１７の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、フィラーを分散させた材料からなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１２、１３、１４、１７または１８の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、架橋型電荷輸送材料を使用したものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１２、１３、１４、１７，１８または１９の画像形成装置において、
上記潜像担持体として、充填剤で補強された表面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２１】
被清掃体である像担持体と少なくとも該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在な像担持体ユニットにおいて、
該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１のクリーニング装置を用いたことを特徴とする像担持体ユニット。
【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像担持体ユニット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、ブラシによる摺擦力に加え静電気力で感光体からトナーを除去するものである。このため、小粒径トナーや球形トナーに対してもクリーニング性能が得られる。
【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発明者らは、特願２００６−２７５７０２号で、クリーニングブラシの導電性のブラシ繊維の内部が導電性材料からなり、ブラシ繊維の表面部が絶縁性材料からなるクリーニング装置を提案している。そして、ブラシ芯金と回収ローラ軸とに電圧を印加している。このクリーニング装置では、クリーニングブラシ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る。そして、表面部が絶縁性材料からなることにより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を防止している。これにより、トナーをクリーニングブラシに静電的にひきつけることで被清掃体上からトナーを除去することができる。さらに、導電性材料とトナーとが接触することを防止することにより、クリーニングブラシから除去するトナーへの電荷注入を抑制することができ、電荷注入に起因するクリーニング不良の発生を防止することができる。
【０００８】
しかしながら、特願２００６−２７５７０２号に記載の構成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、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まだ明らかになっていないが、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、所望のクリーニング性能を得ることができず、クリーニング不良となるおそれがある。
このようなブラシ繊維の先端の電位の低下は、ブラシローラ清掃部材が回収ローラである場合に限らず、ブラシローラからトナーを除去するものであれば生じ得る問題である。
【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、電圧が印加されたブラシローラを用いて被清掃体上からトナーを除去するクリーニング装置で、ブラシローラによって、より確実にトナーの除去を行うことができるクリーニング装置、並びにこれを備えた画像形成装置及び像担持体ユニット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、導電性のブラシ繊維が導電性の芯金の外周から半径方向外側に伸びるように植毛され、該芯金を中心に回転しながらブラシ繊維を表面移動する被清掃体に接触させるブラシローラと、該芯金に電圧を印加するブラシローラ電圧印加手段と、該ブラシ繊維と該被清掃体とが接触する位置とは異なる位置で該ブラシ繊維に接触するブラシローラ清掃部材とを有し、電圧が印加された該ブラシ繊維に該被清掃体上のトナーを付着させることにより該被清掃体からトナーを除去し、該ブラシ繊維に付着したトナーを該ブラシローラ清掃部材によって該ブラシローラからトナーを除去するクリーニング装置において、該ブラシ繊維は内部が導電性材料で、表面部が絶縁性材料となっており、該ブラシ繊維と該ブラシローラ清掃部材とが接触する位置に対して該ブラシローラの回転方向下流側、且つ、該ブラシ繊維と該被清掃体とが接触する位置に対して該ブラシローラの回転方向上流側の位置で該ブラシ繊維と接触し、該ブラシ繊維に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたブラシ繊維電荷付与部材と、該ブラシ繊維電荷付与部材に電圧を印加するブラシ電荷付与部材電圧印加手段とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１のクリーニング装置において、上記ブラシローラの回転軸方向について、上記ブラシ繊維電荷付与部材の長さが該ブラシローラの長さ以上であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２のクリーニング装置において、上記ブラシローラの上記ブラシ繊維は、該ブラシローラの回転方向後方に傾斜してい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、上記ブラシローラ清掃部材は、上記ブラシローラの回転軸と平行な回転軸を中心に回転するローラ形状で、且つ、電圧が印加され上記ブラシ繊維に付着したトナーを静電的に引きつけて回収する回収ローラであり、該回収ローラは外周面に電気的な抵抗層または絶縁層からなるローラ表面層を有し、該回収ローラに電圧を印加する回収ローラ電圧印加手段と、該回収ローラの表面上のトナーを除去する回収ローラクリーニング手段とを備え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４のクリーニング装置において、上記ローラ表面層の表面抵抗が、１×１０１０［Ω／□］以上であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４または５のクリーニング装置において、上記回収ローラ表面に接触し、該回収ローラに印加された電圧と同極性の電圧が印加されたローラ表面電荷付与部材と、該ローラ表面電荷付与部材に電圧を印加するローラ電荷付与部材電圧印加手段とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６のクリーニング装置において、上記回収ローラクリーニング手段として導電性材料からなり、上記回収ローラの表面に接触して該回収ローラ表面上のトナーを掻き落とす回収ローラクリーニングブレードを備え、上記ローラ表面電荷付与部材が該回収ローラクリーニングブレードであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７のクリーニング装置において、上記ブラシ繊維が上記被清掃体と接触する位置に対して該被清掃体の表面移動方向上流側で該被清掃体の表面に当接し、電圧が印加され、該被清掃体上のトナーの極性を制御するトナー極性制御手段を有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８のクリーニング装置において、上記トナー極性制御手段は、導電性ブレードであ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１、２、３、４、５、６、７、８または９のクリーニング装置において、上記被清掃体上のトナーが球形トナーである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１０のクリーニング装置において、上記球形トナーの形状係数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１２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増加する現像手段と、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、６、７、８、９、１０または１１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１３の発明は、請求項１２の画像形成装置において、上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、上記潜像担持体１つに対して該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１４の発明は、請求項１２の画像形成装置において、上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、該複数の現像装置と同数の上記潜像担持体を備え、該潜像担持体１つの対して該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１５の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、該中間転写体上のトナー像を転写体又は記録媒体に転写する二次転写手段と、二次転写後の該中間転写体を被清掃体として表面に付着した転写残トナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを有する画像形成装置において、該中間転写体クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１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１６の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体を該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、該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、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１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１７の発明は、請求項１２、１３または１４の画像形成装置において、上記潜像担持体として、感光層がアモルファスシリコンからな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１８の発明は、請求項１２、１３、１４または１７の画像形成装置において、上記潜像担持体として、フィラーを分散させた材料からな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１９の発明は、請求項１２、１３、１４、１７または１８の画像形成装置において、上記潜像担持体として、架橋型電荷輸送材料を使用したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２０の発明は、請求項１２、１３、１４、１７，１８または１９の画像形成装置において、上記潜像担持体として、充填剤で補強された表面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２１の発明は、被清掃体である像担持体と少なくとも該像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段とを一体に支持し、画像形成装置本体に対して着脱自在な像担持体ユニットにおいて、該クリーニング手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１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。
【００１２】
上記請求項１乃至２１の発明においては、ブラシ繊維に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたブラシ繊維電荷付与部材がブラシ繊維に接触することにより、ブラシローラからトナーを除去することによって、ブラシ繊維の先端の電位がブラシ電荷付与部材電圧印加手段に電圧を印加されたブラシ繊維電荷付与部材の電位よりも低い電位に低下したとしても、ブラシ繊維電荷付与部材によってブラシ繊維の先端の電位をブラシ繊維電荷付与部材の電位まで戻すことができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１乃至２１の発明によれば、ブラシローラのブラシ繊維がトナーを除去されることよって電位が低下したあとに、ブラシ繊維電荷付与部材と接触することによってブラシ電荷付与部材電圧印加手段に電圧を印加されたブラシ繊維電荷付与部材の電位まで戻すことができるため、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ある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、単にプリンタ１００という。）に適用した実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１００の要部を示す概略説明図であり、図２は上記特願２００６−２７５７０２の実施形態のプリンタ１００の要部を示す概略説明図である。プリンタ１００は、単一色の複写を行うものであり、図示しない画像読み取り部で読み取った画像データに基づいてモノクロ画像形成を行う。
【００１５】
まず、図１に示すプリンタ１００と図２に示すプリンタ１００とで共通する構成について説明する。
以下、プリンタ１００全体の構成について説明する。
プリンタ１００は像担持体としてのドラム状の感光体１を備えている。感光体１の周囲には帯電手段としての非接触の帯電ローラ３、潜像をトナー像化するトナー像形成手段である現像手段としての現像装置６が配置されている。また、現像装置６により形成されたトナー像を記録媒体としての転写紙に転写する転写手段としての転写ローラ１５、転写後の感光体１表面に残留するトナーをクリーニングするクリーニング装置であるクリーニング装置２０、感光体１表面を除電する除電ランプ２等が配置されている。また、除電ランプ２と帯電ローラ３との間には、除電ランプ２の光を遮光する遮光板４０が設けられている。
【００１６】
帯電ローラ３は、感光体１表面に所定の距離で非接触に配置され、感光体１の表面を所定の極性、所定の電位に帯電するものである。プリンタ１００では、感光体１の表面をマイナス極性に一様に帯電させる。
帯電ローラ３によって一様帯電された感光体１の表面は、図示しない露光装置から画像データに基づいてレーザー光４が照射され静電潜像が形成される。
【００１７】
現像装置６は、磁界発生手段としてのマグネットを内包した現像剤担持体としての現像ローラ８を有している。この現像ローラ８には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置６のケーシング７内には、ケーシング７内に収容されたトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ９及び攪拌スクリュ１０が設けられている。また、現像ローラ８に担持された現像剤を規制するためのドクタ５も設けられている。
供給スクリュ９及び攪拌スクリュ１０の２本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、負極性に帯電される。そして、現像剤は現像ローラ８に内包されたマグネットの作用により、現像ローラ８に汲み上げられる。汲み上げられた現像剤は、ドクタ５により規制され、感光体１と対向する現像領域でマグネットの磁力により穂立ち状態となって磁気ブラシを形成する。
また、転写ローラ１５には、図示しない電源から転写バイアスが印加されるようになっている。
【００１８】
次に、プリンタ１００における画像形成動作を説明する。
プリンタ１００では、図示しない操作部のプリントスタートボタンが押されると、図示しない画像読み取り部で原稿の読み取りが開始される。一方、帯電ローラ３、現像ローラ８、転写ローラ１５、クリーニングブラシ２３、極性制御ブレード２２、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９、及び回収ローラ２４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。同様に、回収ローラ用クリーニングブレード２７及び除電ランプ２などにもそれぞれ所定の電圧又は電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ（不図示）により感光体１が図中矢印Ａ方向に回転駆動される。感光体１の回転駆動と同時に、非接触型の帯電ローラ３、現像ローラ８、転写ローラ１５、供給スクリュ９、攪拌スクリュ１０、及び詳細は後述するトナー排出スクリュ１９、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４も所定の方向に回転駆動される。
【００１９】
感光体１が図中矢印Ａ方向に回転すると、まず感光体表面が、帯電装置の帯電ローラ３によって例えば−７００［Ｖ］の電位に帯電される。そして、図示しない露光装置から画像信号に対応したレーザー光４が感光体１上に照射され、レーザー光４が照射された部分の感光体１上が除電され静電潜像が形成される（例えば、黒ベタ電位は−１２０［Ｖ］）。
【００２０】
静電潜像の形成された感光体１は、現像装置６との対向部で現像ローラ８上に形成された現像剤の磁気ブラシで感光体１表面を摺擦される。このとき、現像ローラ８上の負帯電トナーは、現像ローラ８に印加された例えば−４５０［Ｖ］の現像バイアスと感光体１表面との電位差によって、感光体１側に移動し、感光体１表面上の静電潜像がトナー像化（現像）される。このように、本実施形態では、感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置６によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、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た例について説明したが、これに限るものではない。
【００２１】
感光体１上に形成されたトナー像は、図示しない給紙部から上レジストローラ１１と下レジストローラ１２との対向部を経て、ガイド板１３、１４にガイドされて感光体１と転写ローラ１５との間に形成される転写領域に給紙される転写紙に転写される。このとき、転写紙は上レジストローラ１１と下レジストローラ１２との対向部で画像先端と同期を取り供給される。また、転写紙への転写時には、転写ローラ１５に、例えば＋１０［μＡ］に定電流制御された転写バイアスが印加される。トナー像が転写された転写紙は、分離手段としての分離爪１６によって感光体１から分離され、搬送ガイド板４１にガイドされて図示しない定着手段としての定着装置へ搬送される。そして、定着装置を通過する事により、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙上に定着されて、転写紙は機外に排出される。
一方、転写後の感光体１の表面は、クリーニング装置２０で転写後の残留トナーが除去され、さらに除電ランプ２で除電される。
【００２２】
次に、被清掃体としての感光体１の表面上のトナーを除去するクリーニング装置２０について説明する。
図１及び図２に示すように、クリーニング装置２０は、ブラシローラ電圧印加手段としてのブラシ電源３０からプラス電圧が印加されるブラシローラとしてのクリーニングブラシ２３を備えている。また、クリーニングブラシ２３が感光体１上のトナーを除去する位置に対して感光体１表面移動方向上流側の感光体１表面と対向する位置には、ブレード電源２９からマイナス電圧が印加された導電性の極性制御ブレード２２備えている。
クリーニングブラシ２３は、芯金２３ａを中心に回転駆動するブラシローラであり、ブラシ電源３０は芯金２３ａに電圧を印加する構成である。
【００２３】
ここで、転写残トナーとして、感光体１表面に付着し、クリーニング装置２０との対向部に到達するトナーの帯電量について説明する。
図３は、感光体１上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布（トナーｑ／ｄ分布）と、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。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で計測したもので、縦軸が収集した個数に対する比率を、横軸がトナー１個の帯電量を表す。今回の収集個数は転写残トナーが少ない為トナー個数を５００個とした。
図３に示すように、転写直前の感光体１表面上のトナーは、そのほとんどがマイナス極性に帯電している。転写時には、転写前からプラス極性に帯電していたトナーのほとんどはそのまま感光体１に付着する。さらに、転写前にマイナス極性に帯電していたトナーでも転写ローラ１５に印加されたプラス極性の電荷注入を受けるなどして、帯電極性がプラス極性に反転することがある。よって、転写後の感光体１表面上の転写残トナーは図３に示すように、プラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。
【００２４】
転写ローラ１５との対向部を通過した感光体１表面上に付着する転写残トナーは、感光体１の表面移動により極性制御ブレード２２との対向位置まで到達する。
図４は、感光体１表面移動時の極性制御ブレード２２の説明図である。極性制御ブレード２２との対向位置まで到達した転写残トナーのほとんどは極性制御ブレード２２によって機械的に掻き落とされる。しかし、図４に示すように、極性制御ブレード２２は感光体１の表面清掃時に所謂スティックスリップが発生し、転写残トナーの一部が極性制御ブレード２２との対向部をすり抜けていく。
【００２５】
極性制御ブレード２２にはトナーの帯電極性と同じ極性のマイナス極性の電圧（例えば−４５０［Ｖ］）が印加されており、転写残トナーが極性制御ブレード２２と感光体１との対向部をすり抜けていくときに、トナーは電荷が注入される。すなわち、トナーが極性制御ブレード２２と感光体１との対抗部をすり抜けるときに、極性制御ブレード２２が、トナーを正規の帯電極性（マイナス極性）に帯電する。
【００２６】
極性制御ブレード２２によって正規の帯電極性に帯電されたトナーは、感光体１の表面移動により、クリーニングブラシ２３が感光体１上のトナーを除去する位置に移送される。図１に示すように、クリーニングブラシ２３へはトナーの帯電極性とは逆の極性（プラス極性）の電圧（例えば＋６００［Ｖ］）が印加されており、極性制御ブレード２２と感光体１との当接部をすり抜けたトナーを静電的に吸着する。
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よりも更に高いプラス極性の電圧（例えば＋９００［Ｖ］）が回収電源２８によって印加された回収ローラ２４へ電位勾配によって移動する。回収ローラ２４上に移動したトナーは回収ローラ用クリーニングブレード２７により掻き落とされ、トナー排出スクリュ１９でクリーニング装置２０の外に排出又は現像装置６の内部に戻される。
【００２７】
次に、トナーと同極性（マイナス極性）の電圧が印加された導電性の極性制御ブレード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。
極性制御ブレード２２の電気抵抗は１０６〜１０８［Ω・ｃｍ］であり、感光体１との当接部の線圧は２０〜４０［ｇ／ｃｍ］でカウンター方向に当接するように構成されている。極性制御ブレード２２に電圧が印加されていない場合、極性制御ブレード２２をすり抜けるトナーは感光体１と極性制御ブレード２２との当接部の圧力で摩擦帯電される。そして、トナーの帯電電位分布はトナーの正規帯電極性（マイナス極性）側にシフトする。図５は、感光体１上に担持されたトナーの転写後における帯電電位分布と、極性制御ブレード２２との対向部を通過した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフである。図５に示すように、極性制御ブレード２２との対向部を通過することにより、若干マイナス極性に帯電され、トナーの正規帯電極性側にシフトするが、それでもプラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した分布となる。転写残トナーの帯電量分布は図５に示すようにブロードであるため、転写残トナーの全てが正規の帯電極性には帯電されない。
よって、全ての転写残トナーの帯電極性を正規の極性にする為には摩擦帯電以外の手段が必要となる。
【００２８】
また、極性制御ブレード２２は図４に示すように感光体１の回転方向に当接状態が変化する所謂スティックスリップが発生する。そして、導電性極性制御ブレード２２が図４中Ｃで示す状態になったときにトナーのすり抜けが発生する。
図１及び図２に示すように、極性制御ブレード２２にマイナス電圧が印加されていると、トナーが極性制御ブレード２２と感光体１との間にはさまれたとき、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む。そして、トナーは印加電圧側の極性に帯電して極性制御ブレード２２と感光体１との当接部を通過する。また、感光体１と極性制御ブレード２２で形成された楔部の入り口と出口の微小ギャップ部のマイクロ放電によりトナーは印加電圧と同極性に帯電する。
【００２９】
ここで、図６は、極性制御ブレード２２に印加する電圧を変化させたときの転写残トナーの帯電電位分布（トナーｑ／ｄ分布）の変化を示すグラフである。極性制御ブレード２２と感光体１との当接部をすり抜けるトナーは、感光体１と極性制御ブレード２２とにより、「摩擦帯電」、「電荷注入」、「放電」等により、トナーの正規帯電極性側にシフトする。このとき、図６に示すように、極性制御ブレード２２に印加する電圧の増加に従い、トナーの正規帯電極性側にシフトする。
【００３０】
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１．５［ｍｍ］〜３［ｍｍ］の範囲内で、好ましくは２［ｍｍ］〜２．５［ｍｍ］の範囲内とするのが良い。厚さが薄すぎると、感光体１表面及び極性制御ブレード２２自体のうねり等によって極性制御ブレード２２の感光体１への線圧が確保しにくくなる。一方、極性制御ブレード２２の厚さが厚すぎると、食いこみ量に対する線圧の変化が大きく、線圧の調整が困難となって、結果的には狙った線圧に対して高い線圧となり極性制御ブレード２２の磨耗が加速される事になる。
【００３１】
クリーニング装置２０の極性制御ブレード２２は感光体１とカウンターで当接し、当接角度は２０［°］、当接圧は２０［ｇ／ｃｍ］、感光体１への喰い込みは１［ｍｍ］で構成されている。その電気抵抗は、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。
また、極性制御ブレード２２はブレードホルダ２１（板金）上に接着された板状によって構成され、厚みが［２ｍｍ］、自由長が７［ｍｍ］、ＪＩＳ−Ａ硬度計で６０〜８０、反発弾性は３０［％］で行ったが、この値以外でも可能である。例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度計で４０〜８５の範囲内であれば良い。これは、極性制御ブレード２２でトナーを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ためである。
【００３２】
ここで、図２に示すプリンタ１００以前の画像形成装置が備えるクリーニング装置について説明する。
画像形成装置においては、より高精度および高精細な画像が形成できるよう、高解像度を有することが要求されている。その達成手段の１つとしてより粒径を小さくしたトナーを用いることがあげられる。また、転写率向上のためにトナーの形状を不定形からより球に近い形状のものが使われるようになってきている。しかしながら、従来ブレードクリーニング方式では、小粒径トナーや球径のトナーをクリーニングすることは粒径が小さい事や、形状が球形である事から、すり抜けやすくクリーニング不良が発生しクリーニングが困難な状況である。
しかしながら小粒径トナーや、球形トナーを用いると画像品質が良くなるので、その使用形態としてクリーナレス方式等が提案されている。
また、ブレード方式で球形トナーをクリーニングする場合でも、線圧を極端に高くすれば（具体的には線圧：１００［ｇｆ／ｃｍ］以上）クリーニングできるが、その分感光体ドラム、クリーニングブレードの寿命が極端に短くなる。通常の線圧（２０［ｇｆ／ｃｍ］）での感光体寿命（感光層が１／３程度削れる時の寿命）はΦ３０で約１０万枚、クリーニングブレード寿命（削れてクリーニング不良が発生する時の寿命）約１２万枚である。
一方、高い線圧（１００［ｇｆ／ｃｍ］）の時は、感光体の寿命は約２万枚、でクリーニングブレードの寿命は約２万枚程度である。
【００３３】
また、転写性が良いとされている球形トナーに対して、ブレードクリーニング性は、粉砕（異型）トナーに対するクリーニング性より劣ることは良く知られていることである。一方、感光体の表面膜削れを軽減し、これら小粒径トナー／球形トナークリーニング時にも確実なクリーニング性を備えたクリーニング方式として、ブラシクリーニング方式がある。
これには、感光体ドラム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回収ローラを配し、回収ローラからゴムブレードなどの手段でトナーを除去する構成がある。回収ローラ、あるいは回収ローラとブラシ両方に電圧を印加し、静電気力でクリーニングするため、球形トナー使用時に有利である。
【００３４】
一般的に転写工程では現像後トナー極性と逆極性の電圧を印加するため、転写後に感光体上に残ったトナーは現像後トナー極性のままのトナーと、逆極性に帯電したトナー、あるいは無帯電トナーの混合物となっている。この両極性および無帯電トナーの混合物をクリーニングする手段として、コロナチャージャーに電圧を印加するコロトロン帯電方式によってクリーニング前トナー帯電量制御を行い、正極性、負極性の電圧をそれぞれ印加した２本のブラシを並べ各極性トナー毎にクリーニングする方法が特開２００５−２６５９０７２記載されている。
特開２００５−２６５９０７２に記載のクリーニング装置のように感光体ドラムに対向して２本のブラシを配置し、それぞれのブラシに付着したトナーの回収装置を配置することは画像形成装置の小型化という課題を達成しがたい。近年画像形成装置の小型化という目的のために感光体ドラムが小径化の傾向にあり、それにあわせてクリーニング装置も省スペース化が課題となっている。ダブルブラシを有し、それぞれに回収ローラを配したシステムに対し、より小型化するために、電圧が印加された極性制御ブレードとその下流に静電クリーニング装置を配置して、転写残トナーの帯電極性を極性制御ブレードで片側に揃え静電クリーニング装置でクリーニングさせているものがある。
このような静電クリーニング装置の中に、芯金を電気的にフロートにしたブラシローラと、高電圧を印加した低抵抗の回収ローラを用いることで、ブラシローラと回収ローラに電位差を形成し、像担持体上からブラシローラへトナーを付着させその後回収ローラへ回収する方式がある。しかし、この方式ではフロートにしてあるクリーニングブラシの電位が不安定になるためブラシローラと回収ローラの電位差が不安定となり、安定なトナー回収が行なわれないために、経時使用によりブラシローラにトナーがたまってしまい、ブラシローラに溜まったトナーが感光体に再付着し、クリーニング性を低下させるという問題がある。
【００３５】
図１及び図２のプリンタ１００が備えるクリーニング装置２０では、ブラシローラからなるクリーニングブラシ２３の芯金２３ａに電圧を印加し、回収ローラ２４の軸にも電圧を印加して、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との電位を安定化している。さらに、内部に導電性物質を有し、表面は絶縁性物質で構成されている導電性ブラシを斜毛処理し、感光体と接するブラシ部分を絶縁部分としたことで、クリーニング性が向上している。
【００３６】
次に、プリンタ１００のクリーニング装置２０の、極性制御ブレード２２と感光体１との当接部を通過した転写残トナーを静電的に除去するクリーニングブラシ２３について説明する。
図７は、プリンタ１００のクリーニング装置２０が備えるクリーニングブラシ２３の感光体１と接触する一本のブラシ繊維３１の縦断面図である。図７に示すように、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、内部が導電性材料３２からなり、表面部が絶縁性材料３３からなる二層構造の芯鞘構造となっている。このような芯鞘構造のブラシ繊維３１は表面部である表層が絶縁性材料３３の為、繊維の切断面以外は導電性材料３２とトナーとが接触しない。これにより、クリーニングブラシ２３から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができる。
【００３７】
また、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、図７に示すようにクリーニングブラシ２３の回転方向（図中矢印Ｂ方向）後方側に繊維を倒した、所謂、斜毛（倒毛とも言う）となっている。
ここで、ブラシ繊維３１が直毛である場合について説明する。
図８は、内部が導電性材料３２、表面部が絶縁性材料３３からなる芯鞘構造のブラシ繊維３１がブラシ回転軸である芯金２３ａに放射状に取り付けられた、所謂、直毛の場合の一本のブラシ繊維３１の縦断面図である。図８中の矢印Ｂはクリーニングブラシ２３の回転方向、すなわちブラシ繊維３１の移動方向を示す。図８に示すように、ブラシ繊維３１が直毛であるとブラシ繊維３１先端の繊維の断面で導電性材料３２とトナーＴとが接触し、クリーニングブラシ２３からトナーへの電荷注入が発生するおそれがある。
一方、ブラシ繊維３１が斜毛であれば、図７に示すように、ブラシ繊維３１内部の導電性材料３２はトナーＴとほとんど接触しない。これにより、感光体１からクリーニングブラシ２３、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へとトナーが移動する間、クリーニングブラシ２３からトナーへの電荷注入を抑制することができる。
【００３８】
ブラシ繊維３１は内部が導電性材料３２からなり、表面部が絶縁性材料３３からなる二層構造の芯鞘構造の材料であれば何れでもかまわない。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等に開示されている。
ブラシ繊維の材料としては、ナイロン、ポリエステル、アクリル等の絶縁材料が一般的で、何れの材料の場合も同じ効果である。
【００３９】
図１に示す本実施形態に係るプリンタ１００と図２に示す特願２００６−２７５７０２に記載のプリンタ１００とでは回収ローラ２４の構成が異なる。図２に示す特願２００６−２７５７０２に記載のプリンタ１００では回収ローラ２４として、材質がＳＵＳである金属ローラを用いている。一方、図１に示す本実施形態のプリンタ１００が備える回収ローラ２４はクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との間でトナーへの電荷注入を少なくする為金属の芯金にＰＶＤＦチューブを巻き更に表層に絶縁層を設けている。
このように、回収ローラ２４は表面に抵抗層を有するローラであるほうがクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との電位差を大きく取り易い。金属ローラを用いると、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の先端電位が回収ローラ２４の印加電圧に近づいてしまうためである。
【００４０】
しかしながら、この方式においても回収ローラ２４として低抵抗の表面層を用いた場合には、クリーニングブラシ２３からのトナー回収性をあげようとして回収ローラ２４の軸に印加する電圧を増加させると、クリーニングブラシ２３に付着したトナーの極性を反転させ、極性反転トナーが感光体１上に再付着してクリーニング性を悪化させるということがわかった。
【００４１】
このような問題に対して、回収ローラ２４の表面層の抵抗を上げていくと、感光体１上へのトナー再付着が減少することがわかった。クリーニングブラシ２３の芯金２３ａおよび回収ローラ２４の軸に独立に電圧を印加する場合、回収ローラ２４の表面層として、表面抵抗が１０１０［Ω/□］以上、あるいは下に示す測定法Ａにおいて、ローラ抵抗が１０１０［Ω］以上となるような高抵抗層を用いる。このような回収ローラ２４を用いたところ、表面金属のローラを用いる場合に比べてブラシ繊維３１と回収ローラ２４とに挟まれたトナーが、極性反転しにくいという結果が得られた。
【００４２】
詳しくは、転写工程を経たクリーニング前の転写残トナーは、極性制御ブレード２２と感光体１との当接部を通過して負極性に制御される。また、極性制御ブレード２２と感光体１との当接部よりも感光体１の表面移動方向下流側の感光体１表面電位よりも、クリーニングブラシ２３先端電位が高くなるように設定された正極性電圧Ｖ１をクリーニングブラシ２３の芯金２３ａに印加している。さらに、回収ローラ２４の軸にも正極性電圧Ｖ２（ここで、Ｖ２＞Ｖ１）を印加している。このような構成で、極性制御ブレード２２によって負極性に制御されたトナーは、正極性を帯びたクリーニングブラシ２３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に付着して回収される。このとき、回収ローラ２４の表面が金属や低抵抗層の場合には、ブラシ繊維３１と回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性が反転しやすいという結果が得られている。クリーニングブラシ２３に付着したトナーが極性反転すると、トナーは正極性となり、同じ正極性でも電圧が低いクリーニングブラシ２３のほうに付着する。この結果、クリーニングブラシ２３中に正極性トナーが存在することになり、感光体１の表面電位はクリーニングブラシ先端の電位よりも負極性側にあるので、クリーニングブラシ２３から感光体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２０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。
一方、回収ローラ２４表面が高抵抗層の場合はブラシ繊維３１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。
【００４３】
ここで、上述した測定法Ａについて説明する。
回収ローラ抵抗は、ダイアインスツルメンツ社製  ハイレスタＵＰにてＵＡプローブを用い、接地した金属電極とローラ軸を導線でつなぎ、プローブの２電極のうち、一方の電極をローラ表面に、もう一方の電極を接地した金属電極に接触させ、所定の電圧を１０［ｓ］間印加したときの電流から電気抵抗[Ω]を求めた。ここで、所定の電圧とは、３２［℃］、８０［％］の環境では５００Ｖ、１０［℃］、１５［％］の環境では１０００［Ｖ］ある。
【００４４】
このように、回収ローラ２４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は、ブラシ繊維３１と回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性を反転しにくいというメリットがある反面、以下に述べる不具合が生じることがわかった。
すなわち、トナーが回収ローラ２４表面に付着した後、回収ローラ用クリーニングブレード２７で清掃した後の回収ローラ２４の表面電位Ｖ４を測定すると、単位面積あたりのトナーの付着量が多いほどＶ４が低下することがわかった。また、同時にその回収ローラ２４に接触・回転しているクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位Ｖ３も低下することがわかった。
回収ローラ２４の表面電位Ｖ４が低下すると、回収ローラ２４によってクリーニングブラシ２３からトナーを除去する性能が低下して、クリーニングブラシ２３に付着したトナーが回収ローラ２４に回収されず、クリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との接触部を通過するおそれがある。クリーニングブラシ２３に付着したトナーがクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４との接触部を通過すると、クリーニングブラシ２３と感光体１との接触部に到達し、感光体１に再付着してクリーニング不良となるおそれがある。
このように、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位Ｖ３が低下すると、クリーニングブラシ２３によって感光体１からトナーを除去する性能が低下して、感光体１表面からトナーを除去しきれず、クリーニング不良となるおそれがある。
【００４５】
回収ローラ２４の表面電位Ｖ４やクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位Ｖ３が低下する理由は明確ではないが、原因として次のようなことが考えられる。
回収ローラ２４表面に付着した電荷を持ったトナーが回収ローラ用クリーニングブレード２７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ことにより、表面電位Ｖ４が低下する。もしくは、トナー付着によりトナーから回収ローラ２４の表面層に負極性の電荷が付与され、回収ローラ用クリーニングブレード２７でトナーを掻き落としても、トナーから付与された電荷が表面層に残ることにより、表面電位Ｖ４が低下する。
【００４６】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
上述したように、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へトナーが移動する時に、ブラシ先端電位の低下が発生する。そこで、本実施形態のクリーニング装置２０は、図１に示すように回収ローラ２４と接触した後のクリーニングブラシ２３の表面に接触するように金属製（ＳＵＳ製）のブラシ繊維電荷付与部材３９を備える。さらに、ブラシ繊維電荷付与部材３９に電圧を印加するブラシ電荷付与部材電圧印加手段としてのブラシ電荷付与電源３４を備え、ブラシ繊維電荷付与部材３９にクリーニングブラシ２３の芯金２３ａと同程度の電圧を印加している本実施形態では、ブラシ電源３０からクリーニングブラシ２３の芯金２３ａに対して７００［Ｖ］の電圧が印加され、ブラシ電荷付与電源３４からブラシ繊維電荷付与部材３９に対して７００［Ｖ］の電圧が印加されている。
本実施形態のクリーニング装置２０では、ブラシ繊維電荷付与部材３９を備えているため、トナーをクリーニングブラシ２３から除去すると発生してしまうブラシ先端電位の低下を防止し、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位を維持する。その結果として感光体１上に直接当接摺擦するクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位を、感光体１上トナークリーニングが良好に行える電位に保つことができる。これにより、経時に渡り安定してクリーニングが行える。
【００４７】
回収ローラ用クリーニングブレード２７へもクリーニングブラシ２３と同様に回収ローラ２４表面のトナーが掻き落とされた時回収ローラ２４表面電位が低下する為回収ローラ２４の軸電圧より高い電圧が印加してある。回収ローラ２４表面電位が低下するとクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間の電位差が小さくなりトナー移動が低下し、次第にクリーニングブラシ２３にトナーが溜まり感光体１からのトナー除去性能が低下する。
【００４８】
ここで、図２に示す特願２００６−２７５７０２が備える構成を従来例、図１に示す本実施形態とはブレードの構成が異なる比較例、及び、図１に示す本実施形態の構成である実施例との３つの例を用いて、クリーニング装置２０のクリーニング性について検証する。
従来例、比較例、実施例の、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４、回収ローラ用クリーニングブレード２７の具体的な構成を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2009037159.tif 000003
注１：回収ローラ２４の抵抗は、ダイアインスツルメンツ社製  ハイレスタＵＰにてＵＡプローブを用い、ローラ軸と設置した金属電極とを導線でつなぎ、プローブの２電極のうち、一方の電極をローラ表面に、もう一方の電極を接地した金属電極に接触させ、所定の電圧を１０［Ｓ］間印加したときの電流から電気抵抗[Ω]を求めた。また、所定の電圧とは、３２［℃］、８０［％］の環境では５００Ｖ、１０［℃］、１５［％］の環境では１０００［Ｖ］ある。
【００５０】
回収ローラ２４は表面に抵抗層を有するローラであるほうがクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４の電位差を大きく取り易い。
これについて、図９及び図１０用いて説明する。
図９は、３２［℃］、８０［％］の環境にて、従来例で用いたＳＵＳ製の回収ローラ２４を用い、クリーニングブラシ２３の芯金２３ａに５００［Ｖ］を印加して、回収ローラ２４の軸に５５０〜７００［Ｖ］を印加したときの、クリーニングブラシ２３軸電位、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位、回収ローラ２４の軸電位、回収ローラ２４表面電位、（回収ローラ２４表面電位―クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位の）電位差、を示したものである。
また、図１０は、３２［℃］、８０［％］の環境にて、比較例で用いた回収ローラ２４を用い、クリーニングブラシ２３の芯金２３ａに５００［Ｖ］を印加して、回収ローラ２４の軸に５００〜８００［Ｖ］を印加したときの、クリーニングブラシ２３軸電位、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位、回収ローラ２４軸電位、回収ローラ２４表面電位、（回収ローラ２４表面電位―クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位の）電位差、を示したものである。
比較例のように金属ローラを用いると、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位が回収ローラ２４表面電位と近づいてしまい、回収ローラ２４軸印加電圧を上げても、その２部材表面間の電位差が大きくならない。
【００５１】
次に、図１１に、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位と回収ローラ２４表面電位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、
回収率［％］＝（回収ローラ２４上Ｍ／Ａ）／（クリーニングブラシ２３に入力したトナーＭ／Ａ）×１００
（但しＭ／Ａ：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１１からわかるように、ＳＵＳローラを用いたときには回収率が８０［％］程度なのに対し、比較例のローラを用いると、回収率が１００［％］以上になっている。ここで、回収率が１００［％］を超えているのは、トナー入力を１０秒間行ったため、毎回のクリーニングブラシ２３、回収ローラ２４回転で最初の数秒間は１００［％］のトナー回収ができずにクリーニングブラシ２３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】
図９、図１０及び図１１より、次のことが明らかになった。すなわち、クリーニングブラシ２３からのトナー回収性をあげようとして回収ローラ２４の軸に印加する電圧を増加させても、ＳＵＳローラの場合にはトナーの回収性が上がらない。一方、比較例に示すローラを用いて回収ローラ２４の軸印加電圧を上げると、クリーニングブラシ２３先端との電位差が大きくなり、そのため回収ローラ２４でのトナー回収性が向上するということがわかる。従って、トナー回収性を上げるためには、ＳＵＳローラよりも高抵抗ローラのほうが良い。
【００５４】
次に、図９〜図１１を用いて説明した従来例に対する比較例のメリット以外の比較例の構成の二つ目のメリットについて説明する。
感光体１上のクリーニング性も、比較例の回収ローラ２４を用いると、ＳＵＳローラを用いる場合に比べて良好となった。その結果を図１２に示す。
図１２の縦軸のクリーニング（ＣＬ）残ＩＤと言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。すなわち、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。
【００５５】
ＳＵＳローラと比較して比較例のローラは回収ローラ２４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。
その理由として、本発明者らは以下のように考えている。
転写工程を経て、クリーニング前の極性制御ブレード２２を通過して負極性に制御されたトナーに対して、極性制御ブレード２２通過後の表面電位よりクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位が高くなるように設定された正極性電圧Ｖ１をクリーニングブラシ２３軸に印加する。さらに、回収ローラ２４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クリーニングブラシ２３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が、回収ローラ２４表面が金属の場合には回収ローラ２４がブラシ繊維３１及びクリーニングブラシ２３に付着したトナーに接触すると、回収ローラ２４表面と同電位になるまで電荷を供給しつづけようとする。そのスピードは高抵抗の表面材質がクリーニングブラシ２３やトナーに電荷を与えてから電源からまた電気を供給して回収ローラ２４表面と同電位になるまでの時間よりも速いと推測される。
【００５６】
そのため、ＳＵＳ製の回収ローラ２４のほうがクリーニングブラシ２３に付着したトナーの極性を反転させやすく、極性反転すると、トナーは正極性となり、同じ正極性でも電圧が低いクリーニングブラシ２３のほうに付着する。クリーニングブラシ２３中に正極性トナーが存在することになり、感光体１電位はクリーニングブラシ２３先端の電位よりも負極性側にあるので、クリーニングブラシ２３から感光体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２０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。
【００５７】
一方、回収ローラ２４の表面が１０１０[Ω]以上の高抵抗層の場合はブラシ毛と回収ローラ２４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。
以上のように、高温高湿環境においては回収ローラ２４表面を高抵抗層（１０１０［Ω/□］以上）、あるいは絶縁層にした場合には、ブラシ繊維と回収ローラ２４に挟まれたトナーの極性を反転しにくいというメリットがある。
【００５８】
次に、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位および回収ローラ２４表面電位の低下について説明する。比較例の構成では、低温低湿環境で、以下に述べる不具合点があることがわかった。
図１３は、実験装置の概略説明図である。
図１３に示す実験装置で低温低湿環境（１０［℃］、１５［％］）にて実験を行った。トナーが回収ローラ２４表面に付着した後、回収ローラ用クリーニングブレード２７で清掃した後の図１３中Ｂ点で回収ローラ２４表面電位を測定したところ、回収ローラ２４の表面電位が低下することがわかった。また、同時にその回収ローラ２４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、クリーニングブラシ２３の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。
【００５９】
トナーを入力しながら回収ローラ２４表面電位とクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位を表面電位計を用いて測定した結果を図１４、図１５、及び、図１６に示す。図１４は１０［ｓ］間測定し、両方の電位が低下してしまい、電位差が略なくなるまで低下している。図１５は、は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１６は、トナーの入力をしないで１０［ｓ］間電位を測定したもので、ほとんど電位の低下はみられない。このときの感光体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〜−１１［μＣ／ｇ］であった。
通常、転写後に感光体１上に残留する転写残トナー量の変動があるものの、およそ０．０２〜０．０８［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。
【００６０】
クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位および回収ローラ２４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、およびトナーＭ／Ａの量と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２４表面に付着した電荷を持ったトナーが回収ローラ用クリーニングブレード２７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、もしくは、トナー付着によって回収ローラ２４表面層に負極性の電荷を与え、回収ローラ用クリーニングブレード２７でトナーを掻き落としても与えた電荷が残ってしまうと考えている。
【００６１】
次に、回収ローラ２４の電位の低下対策を行った実施例の構成について説明する。
図１４のように両部材の電位差がなくなってしまうと、当然トナー移動ができず、クリーニングブラシ２３にトナーが溜まる一方となり、感光体クリーニング性が悪化する。従って、回収ローラ２４の表面に電荷を与えるために、本実施形態のクリーニング装置２０では、ポリウレタンゴムブレードを導電性に変え、図１に示すように回収ローラクリーニング電圧印加手段であるローラクリーニングブレード電源４２によって、回収ローラ用クリーニングブレード２７に電圧を印加して回収ローラ２４表面電位を上昇させた。
【００６２】
クリーニングブラシ２３の芯金２３ａに７００［Ｖ］、回収ローラ２４の軸に１０００［Ｖ］、回収ローラ用クリーニングブレード２７に１０００［Ｖ］印加した。この条件で、トナーを入力しながら回収ローラ２４表面電位とクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位を表面電位計を用いて測定した結果を図１７に示す。
図１７のように回収ローラ２４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の表面電位差が、図１４で示したグラフよりも大きくなった。回収ローラ用クリーニングブレード２７の抵抗を低抵抗にする、あるいは回収ローラ用クリーニングブレード２７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２４表面電位を上昇させ、一定値に維持できる。
【００６３】
次に、クリーニングブラシ２３の先端の電位の変動対策について説明する。
クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位と感光体１上クリーニング残ＩＤとの関係を図１８と図１９に示すように１０［℃］、１５［％］の環境では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、３２［℃］、８０［％］の環境では３００［Ｖ］〜５００［Ｖ］で良好である。
従って、低温低湿でも高温高湿でもクリーニング性良好なクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位は４００〜５００［Ｖ］である。
【００６４】
しかしながら、前述したように、比較例のローラ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秒以上あるとクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位が変動する（約２５０［Ｖ］の幅で変動）という問題が発生した（図１４参照）。
そこで、図１に示すクリーニング装置２０では、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位を一定に保つ対策として回収ローラ２４によりクリーニングブラシ２３付着トナーを回収した後のクリーニングブラシ２３先端に電荷を与えて、感光体１上のトナーのクリーニングに寄与するクリーニングブラシ２３の電位を制御する方式を用いる。
【００６５】
図１に示すように、クリーニング装置２０ではクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４が接触した後のクリーニングブラシ２３先端に接触するように軸方向に延在する棒状のクリーニングブラシ用電荷付与部材３９を配置している。ブラシ電荷付与電源３４からクリーニングブラシ用電荷付与部材３９に、ブラシ電源３０からクリーニングブラシ２３の芯金２３ａに印加する印加電圧と同じ極性の電圧を印加する。クリーニング装置２０では、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１の先端から１［ｍｍ］食い込んだ位置にステンレス棒をクリーニングブラシ２３の回転軸方向に配置し、ブラシ電荷付与電源３４から７００［Ｖ］を印加している。
なお、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９としては、ステンレスだけでなく、導電性を有する部材であればよい。また、棒状の形状でなく、板状でも良い。
また、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９に電圧を印加する電源としては、芯金２３ａに電圧を印加するブラシ電源３０に対して独立した電源を設ける構成に限らず、ブラシ電源３０から芯金２３ａに印加する電圧と同じ大きさの電圧を印加する構成としてもよい。
【００６６】
クリーニングブラシ２３の先端の電位の変動対策を行ったときのブラシ先端電位の変動を図２０に示す。
クリーニングブラシ２３の先端の電位の変動対策を行わない構成では、図１４に示すように、クリーニング動作１０［Ｓ］後まで電位の低下を続けていたのに対し、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９に７００［Ｖ］を印加した場合のクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位は、図２０のように電位低下が抑制されている。
また、ブラシ先端電位の変動対策を行った構成で、回収ローラ用クリーニングブレード２７への印加電圧を１０００［Ｖ］、１５００［Ｖ］、２０００［Ｖ］と高くしていった場合のブラシ先端電位のグラフを図２１に示す。図２１に示すように、回収ローラ用クリーニングブレード２７への印加電圧を大きくしてもクリーニングブラシ２３のブラシ先端電位の変動量が小さくなることがわかった。
【００６７】
なお、上述の説明で用いた装置では、回収ローラ用クリーニングブレード２７の体積抵抗は１０８［Ω・ｃｍ］のものを用いたが、回収ローラ２４上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。高温高湿時にはあまり問題とならないが、低温低湿時にはとくに回収ローラ用クリーニングブレード２７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。
【００６８】
図７に示すように、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１が芯鞘構造で且つ回転方向に傾斜していても、感光体１上のトナーを表面部の絶縁性材料３３を介して内部の導電性材料３２と感光体１との間の電界、及び、導電性材料３２と回収ローラ２４表面電位との間の電界によってトナーを移動させている事で、繊維表面電位が低下し、ブラシ先端電位の低下が発生すると考えられる。
すなわち、表面部が導電性材料からなる全分散繊維の直毛、斜毛のクリーニングブラシ２３では繊維表面電位の低下は発生しない。従って、繊維表面電位低下は本実施形態のクリーニング装置２０のように、芯鞘構造繊維の傾斜ブラシと高抵抗又は絶縁回収ローラとの組み合わせでのみ発生する問題である。
【００６９】
また、図１及び図２に示すクリーニング装置２０の極性制御ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４及び回収ローラ用クリーニングブレード２７に印加する電圧は上述した構成とは逆極性の電圧を印加しても良い。具体的には、極性制御ブレード２２にプラス極性の電圧を印加し、クリーニングブラシ２３、回収ローラ及び回収ローラ用クリーニングブレード２７にはマイナス極性の電圧を印加する。この場合、クリーニングブラシ電荷付与部材３９に印加する電圧も上述した構成とは逆極性のマイナス極性の電圧を印加する。極性制御ブレード２２にプラス極性の電圧を印加することにより、感光体１の表面と極性制御ブレード２２との当接部を通過する転写残トナーの帯電極性はプラス極性に揃えられる。そして、プラス極性に揃えられたトナーはマイナス極性の電圧が印加されたクリーニングブラシ２３、回収ローラ２４及び回収ローラ用クリーニングブレード２７によって感光体１表面上から除去される。
【００７０】
図１に示す本実施形態のクリーニング装置２０では、クリーニングローラ２３から回収ローラ２４へのトナーの受渡しによって、ブラシ繊維の先端の電位が低下したとしても、クリーニングブラシ電荷付与部材３９によってブラシ繊維の先端の電位をクリーニングブラシ電荷付与部材３９の電位まで戻すことができる。これにより、ブラシ繊維の先端の電位が低下することに起因するクリーニング不良を防止することができる。
【００７１】
次に、クリーニングブラシ２３、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９、回収ローラ２４、回収ローラ用クリーニングブレード２７の軸方向長さ関係の説明する。
クリーニングブラシ２３の回転軸方向の長さに対するクリーニングブラシ電荷付与部材３９の長さが短いと、クリーニングブラシ電荷付与部材３９に接触できないブラシ繊維が存在することになる。そして、クリーニングブラシ電荷付与部材３９に接触できないブラシ繊維の表面部の電位が低下すると、そのブラシ繊維が接触する部分の感光体１表面のクリーニング不良に繋がる。
このような問題に対して、本実施形態のクリーニング装置２０は、クリーニングブラシ２３の回転軸方向について、クリーニングブラシ電荷付与部材３９の長さをクリーニングブラシ２３の長さ以上としている。これにより、回収ローラ２４が接触した後のクリーニングブラシ２３先端の軸方向全域に渡ってクリーニングブラシ電荷付与部材３９が接触する。このため、クリーニングブラシ２３の回転によりクリーニングブラシ電荷付与部材３９との接触部を通過することにより、すべてのブラシ繊維がクリーニングブラシ電荷付与部材３９と接触することができる。このため、クリーニングブラシ２３上のどのブラシ繊維であっても、ブラシローラ清掃部材である回収ローラ２４とのトナーの受渡しによって電位が低下したあとに、所定の電位に戻すことができる。
このように、何れのブラシ繊維も、回収ローラ２４とのトナーの受渡しによって電位が低下したあとにクリーニングブラシ電荷付与部材３９との接触によって所定の電位に戻すことができるため、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。
【００７２】
図２２は、感光体１、極性制御ブレード２２、クリーニングブラシ２３、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９、回収ローラ２４、及び、回収ローラ用クリーニングブレード２７の各部材の感光体１の軸方向の長さの関係を示す模式図である。
【００７３】
まず、感光体上には画像領域Ｗ１より広い幅でトナー像が現像される（画像領域以外は所謂地肌汚れトナーが付着する）。次に転写工程を通過するときに、感光体１上に転写されずに残った転写残トナーは、図２２に示すように現像領域Ｗ１より広い幅（Ｗ２２）を有する極性制御ブレード２２でトナー極性が片側に揃えられる。極性が片側に揃えられた転写残トナーは極性制御ブレード２２の幅（Ｗ２２）より広い幅（Ｗ２３）のクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去される。
【００７４】
クリーニングブラシ２３上に移動したトナーは回収ローラ２４との電位勾配で回収ローラ２４へ移動させるわけであるが、回収ローラ２４の幅（Ｗ２４）はクリーニングブラシ２３の幅（Ｗ２３）よりも広くなっている。回収ローラ用クリーニングブレード２７には２つの機能があり、その１つ目は回収ローラ２４上のトナーを機械的に掻き落とす機能であるため、回収ローラ２４の幅（Ｗ２４）はクリーニングブラシ２３の幅（Ｗ２３）より広くなければならない。一方、回収ローラ用クリーニングブレード２７は回収ローラ２４に加圧されているので、回収ローラ用クリーニングブレード２７の幅（Ｗ２７）を回収ローラ２４の幅（Ｗ２４）よりも広くすると、回収ローラ２４の端部で削れてしまう。このため、回収ローラ用クリーニングブレード２７の幅（Ｗ２７）は、回収ローラ２４の幅（Ｗ２４）より狭くしてある。
また、回収ローラ用クリーニングブレード２７が回収ローラ２４の表面上トナーを機械的に掻き落とす役目を有するため、回収ローラ用クリーニングブレード２７の幅方向の長さ（Ｗ２７）は自動的にクリーニングブラシ２３の幅方向の長さ（Ｗ２３）以上となる。
【００７５】
そして、クリーニング装置２０では、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナー移動を常に効率的に行う為には、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９の幅（Ｗ３９）をクリーニングブラシ２３の幅（Ｗ２３）以上としている。
クリーニングブラシ用電荷付与部材３９の幅方向の長さ（Ｗ３９）がクリーニングブラシ２３の幅方向の長さ（Ｗ２３）より短いと、クリーニングブラシ２３の幅方向端部に、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９と接触できないブラシ繊維３１が存在することになる。
【００７６】
クリーニングブラシ用電荷付与部材３９に接触できないブラシ繊維３１が存在する領域では、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナー移動が十分に行われなくなる。これにより、次第にクリーニングブラシ２３にトナーが溜まり感光体１上のクリーニング性能が低下し、クリーニング不良となる。また、回収ローラ２４に移動しなかったトナーがクリーニングブラシ２３から感光体１へ再付着し、クリーニング不良となる。このような感光体１のクリーニング不良により、帯電ローラ３が汚れてくる。
【００７７】
一方、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９がクリーニングブラシ２３に接触している部分では、クリーニングブラシ２３のブラシ先端電位の低下を防止することができる。このため、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９の幅方向の長さ（Ｗ３９）をクリーニングブラシ２３の幅方向の長さ（Ｗ２３）より長くする。これにより、クリーニングブラシ２３が備えるすべてのブラシ繊維３１がクリーニングブラシ用電荷付与部材３９と接触することができるため、回収ローラ２４にトナーを受け渡した後に、ブラシ繊維３１の表面電位が低下したとしても、そのブラシ繊維３１が感光体１に接触する前に表面電位を所定の電位に戻すことができる。このように、クリーニングブラシ２３が備えるすべてのブラシ繊維３１が、回収ローラ２４とのトナーの受渡しによって電位が低下したあとに、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９との接触によって所定の電位に戻すことができるため、より確実に良好なクリーニングを実現する。
【００７８】
また、回収ローラ用クリーニングブレード２７の幅方向の長さ（Ｗ２７）はクリーニングブラシ２３の幅方向の長さ（Ｗ２３）以上であるため、クリーニングブラシ２３が接触する範囲では回収ローラ２４表面電位の低下が防止でき、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナー移動が安定的にできる。
【００７９】
本実施形態のプリンタ１００では、トナーとして形状係数ＳＦ１が１００〜１５０のいわゆる球形トナーを用いている。球形トナーを用いた場合、粉砕トナーを用いた場合に比べて極性制御ブレード２２による感光体１上からのトナー除去は少なくなる。しかし、トナーすり抜けが多くても上述したように極性制御ブレード２２でトナーの帯電極性を片側に揃えてクリーニングブラシ２３で感光体１上から除去するため、球形トナーを用いたとしてもクリーニング性を維持することができる。
【００８０】
次に、回収ローラ２４上のトナーの除去について説明する。
回収ローラ２４上のトナー除去は回収ローラ用クリーニングブレード２７を用いて機械的に掻き落とすと、球形トナーの除去が困難という問題がある。
ここで、回収ローラ２４上の球形トナーの除去が可能な事の説明を記す。
回収ローラ２４はクリーニングブラシ２３に付着したトナーをクリーニングブラシ２３と回収ローラ２４間の電位勾配で回収ローラ２４へ転位させる機能があれば良く、感光体１とは異なり材料は何でもかまわない。クリーニングブラシ２３との電位勾配を保つために、回収ローラ２４としては、上述した測定法Ａで、１０１０［Ω］以上の抵抗であるローラを用いることが好ましい。
回収ローラ２４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、金属ローラ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。また、回収ローラ２４は、表面を絶縁にしても良い。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）、セラミックスなどがある。このとき、トナー極性制御ブレード２２、クリーニングブラシ２３、回収ローラ２４への印加電圧は、これらの印加電圧の値は、使用環境などを加味して適切にすればよい。
【００８１】
上述した実施形態では、感光体表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３を、感光体１表面に所定の距離をもって非接触で配置されているが、図２３に示すように感光体１に接触させても良い。また、帯電ローラ３に限らず、図２４に示すようなコロナチャージャー３ａで、感光体表面を帯電させるようにしても良い。また、帯電手段を図２５に示すような磁気ブラシ３ｂとしたり、図２６にようなファーブラシ３ｃとしたりしても良い。
【００８２】
次に、本実施形態に係る画像形成装置に用いられる感光体１について詳しく説明する。
本実施形態で用いる感光体１としては、導電性支持体を５０［℃］〜４００［℃］に加熱し、この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系感光体（以下、「ａ−Ｓｉ系感光体」と称する。）を用いることができる。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。
【００８３】
先に述べたａ−Ｓｉ系感光体の層構成は例えば以下のようなものである。図２７は、層構成を説明するための模式的構成図である。図２７（ａ）に示すａ−Ｓｉ系感光体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。図２７（ｂ）に示すａ−Ｓｉ系感光体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２７（ｃ）に示すａ−Ｓｉ系感光体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２７（ｄ）に示すａ−Ｓｉ系感光体５００は、支持体５０１の上に、光導電層５０２が設けられている。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。
【００８４】
上述したａ−Ｓｉ系感光体５００の支持体５０１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５０１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５０１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５０１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。
【００８５】
本実施形態に用いることができるａ−Ｓｉ系感光体５００には必要に応じて導電性の支持体５０１と光導電層５０２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アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４を設けるのがいっそう効果的である（図２７（ｃ））。すなわち、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４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５０１側より光導電層５０２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、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４には伝導性を制御する原子を光導電層５０２に比べ比較的多く含有させる。
アモルファスシリコン系電荷注入阻止層５０４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。
【００８６】
光導電層５０２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。
【００８７】
電荷輸送層５０６は、光導電層５０２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５０６は、その構成要素として少なくともシリコー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５０６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５０６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。
【００８８】
電荷発生層５０５は、光導電層５０２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５０５は、構成要素として少なくともシリコン原子を含み、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５０５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。
【００８９】
本実施形態に用いるａ−Ｓｉ系感光体５００には必要に応じて、上述のようにして支持体５０１上に形成された光導電層５０２の上に、更に表面層を設けることができ、アモルファスシリコン系表面層５０３を形成することが好ましい。このアモルファスシリコン系表面層５０３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、耐久性において本発明の目的を達成するために設けられる。
アモルファスシリコン系表面層５０３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アモルファスシリコン系表面層５０３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。
【００９０】
ａ−Ｓｉ系感光体５００は、表面硬度が高く、半導体レーザ（７７０〜８００［ｎｍ］）などの長波長光に高い感度を示し、しかも繰返し使用による劣化もほとんど認められない。このため、高速複写機やレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）などに用いるのに好適な電子写真用感光体である。
【００９１】
また、導電性支持体上に感光層を設けこの感光層の上に被覆された表面層にフィラーを含有させたり、電荷輸送物質を架橋型電荷輸送材料とした有機感光体を用いても良い。有機感光体の表面層を粒子状物質を含有したり、電荷輸送物質として架橋型電荷輸送材料を用いることで、耐磨耗性を上げることができる。
【００９２】
感光体の表面層としては、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が挙げられる。また、表面層に含有するフィラーとしては、有機フィラーと無機フィラーのどちらを用いても良いが、無機フィラーが特に好ましく用いられる。有機フィラー材料としては、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、無機フィラー材料としては、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、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、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素等が挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても、或いは２種以上を混合して用いても良い。また、分散性を向上させるために、これらのフィラーは表面処理剤で表面処理を行っても良い。
【００９３】
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。これらの支持体の上には、バリアー機能と下引機能をもつ下引層（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支持体上に塗布される。その膜厚は０．２〜２［μｍ］程度である。
【００９４】
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もの、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ものなどがある。
【００９５】
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。
【００９６】
電荷輸送物質としては、架橋型電荷輸送材料を使用することが好ましい。具体的には、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。
【００９７】
また、最表面に保護層を設け耐摩耗性を向上する目的でフィラーを添加した感光体としてもよい。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、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。
【００９８】
感光体１の具体例としては、保護層塗工液及び膜厚・作成条件を次のようにしたものが挙げられる。すなわち、メチルトリメトキシシラン１８２部、ジヒドロキシメチルトリフェニルアミン４０部、２−プロパノール２２５部、２％酢酸１０６部、アルミニウムトリスアセチルアセトナート１部を混合し、保護層用の塗布液を調製し、この塗布液を電荷輸送層の上に塗布・乾燥し、１１０［℃］、１時間の加熱硬化を行い、膜厚３［
μｍ］の保護層を形成する。また、下記の化１に示す構造式（Ｉ）の正孔輸送性化合物を３０部、下記の化２に示す構造式（II）のアクリルモノマー及び光重合開始剤（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）０．６部を、モノクロロベンゼン５０部／ジクロロメタン５０部の混合溶媒中に溶解し、表面保護層用塗料を調製し、この塗料をスプレーコーティング法により先の電荷輸送層上に塗布し、メタルハライドランプを用いて５００［ｍＷ／ｃｍ2］の光強度で３０秒間硬化させることによって、膜厚５［μｍ］の表面保護層を形成する。
【化１】
2009037159.tif 000004
【化２】
2009037159.tif 000005
【００９９】
次に、本実施形態の画像形成装置に好適に用いられるトナーについて説明する。本実施形態においては、形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０である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、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１が１５０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【０１００】
図２８は、形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記（１）式で表される。球状物質（本実施形態ではトナー）を二次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
つまり次式、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・（１）
によって定義されるものである。
また、図２９は、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−２は、図２９に示すように、物質の形状の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。
つまり次式、
ＳＦ２＝｛（ＰＥＬＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）
によって定義されるものである。
なお、本実施形態でのＳＦ−２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。
【０１０１】
また、図３０に示すように、像担持体としての感光体１とクリーニング装置２０とを枠体８３内に一体に支持し、プリンタ１００本体に対して着脱自在な像担持体ユニットであるプロセスカートリッジ３００としてもよい。なお、図３０では、感光体１及びクリーニング装置２０のほか、帯電ローラ３及び現像装置６も一体に支持したプロセスカートリッジであるが、少なくとも、感光体１及びクリーニング装置２０を一体に支持したものであればよい。
【０１０２】
次に、本発明のクリーニング装置２０をカラー画像形成装置に適用した例について、図３１、及び図３２を用いて説明する。
図３１は、本発明のクリーニング装置２０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１００に適用した例を示す図である。このプリンタ１００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６５、６４、６７に張架された中間転写ベルト６９を備えている。この中間転写ベルト６９は、図中矢印Ｄの向きに表面移動する。中間転写ベルト６９における水平方向に延在する平面部分には、４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが並んで配設されている。各感光体１の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、現像手段としての現像装置６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、除電ランプ２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、クリーニング装置２０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）等が設けられている。また、プリンタ１００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６６と中間転写ベルト６９との間の二次転写領域に送り出される。
【０１０３】
図３１のプリンタ１００において画像形成を行う場合、まず、各感光体１を図３１中反時計方向に回転駆動するとともに中間転写ベルト６９を図３１中反時計方向に回転駆動する。そして、各感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電した後、各感光体１の表面に対して画像データで変調されたレーザー光４を照射して、各感光体１の表面に各色の静電潜像を形成する。各感光体１の表面上の各色静電潜像には、現像装置６により各色トナーがそれぞれ付着し、これにより各色トナー像が形成される。この各色トナー像は、中間転写ベルト６９上に互いに重なり合うように一次転写される。中間転写ベルト６９上の各色トナー像は、互いに重なり合った状態で、二次転写ローラ６６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１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置２０で除去される。また、中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置１２０も本発明のクリーニング装置２０と同様の構成を適用できる。
【０１０４】
図３１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２０を用いることで、球形トナーであっても、感光体１表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体１から除去することができる。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のクリーニング手段として、中間転写ベルトクリーニング装置１２０を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト６９表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト６９から除去することができる。
【０１０５】
図３２は、本発明のクリーニング装置２０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１００に適用した例を示す図である。このプリンタ１００では、図示しない本体筐体内に、感光体１が収納されている。この感光体１の周囲には、それぞれ、帯電手段としての帯電ローラ３、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６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ，６Ｋ、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２０等が設けられている。また、このプリンタは、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、二次転写部７７と中間転写部７０との間の二次転写領域に送り出される。
【０１０６】
図３２のプリンタ１００において画像形成を行う場合、まず、感光体１を図３２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３２中時計方向に回転駆動する。そして、感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電した後、感光体１の表面に対してＣ用画像データで変調されたレーザー光４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７０の中間転写ベルト上に一次転写される。その後、感光体１の表面に残留した転写残トナーをクリーニング装置２０で除去した後、再び感光体１の表面を帯電ローラ３で一様に帯電する。次に、感光体１の表面に対してＭ用画像データで変調されたレーザー光４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。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、二次転写部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。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８１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１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置２０で除去される。また、中間転写ベルト６９の表面に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１２０で除去される。この中間転写ベルトクリーニング装置１２０も本発明のクリーニング装置２０と同様の構成を適用できる。
【０１０７】
この図３２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ユニットとして、クリーニング装置２０を用いることで、球形トナーであっても、感光体１表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって、転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを感光体１から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手段として、中間転写ベルトクリーニング装置１２０を用いることで、球形トナーであっても、中間転写ベルト６９表面から転写残トナーを良好に除去することができる。また、環境変動によって中間転写ベルト上の転写残トナーのほとんどがプラス極性になったり、マイナス極性となったりしても、良好に転写残トナーを中間転写ベルト６９から除去することができる。
【０１０８】
また、図３３に示すように、紙搬送ベルト８１に付着したトナーを除去する搬送ベルトクリーニング手段として、クリーニング装置２０と同様の構成のクリーニング装置に用いても良い。図３３に示すプリンタ１００では、用紙ジャムが起こると、感光体１上のトナー像が紙搬送ベルト８１に転写されてしまい、紙搬送ベルト８１が汚れてしまう。また、現像ローラ８内の帯電量の低いトナーやプラスに帯電したトナーが感光体１上の紙間に付着する場合がある。この紙間に付着しているトナーは、紙搬送ベルト８１に転写され、紙搬送ベルト８１を汚してしまう。紙ジャムなどによって、紙搬送ベルト８１に付着したトナーの一部は、転写ローラ１５によって電荷が注入されて、極性が反転する。その結果、紙搬送ベルト８１に汚れとして転写されたトナーには、プラス極性とマイナス極性とが混在する。しかし、紙搬送ベルトクリーニング手段として、本発明のクリーニング装置２０と同様の構成の搬送ベルトクリーニング装置２２０を用いることで、プラス極性とマイナス極性とが混在している紙搬送ベルト８１上のトナーを良好に除去することができる。
【０１０９】
以上、本実施形態によれば、導電性のブラシ繊維３１が導電性の芯金２３ａの外周から半径方向外側に伸びるように植毛され、芯金２３ａを中心に回転しながらブラシ繊維３１を表面移動する被清掃体である感光体１表面に接触させるブラシローラであるクリーニングブラシ２３と、芯金に電圧を印加するブラシローラ電圧印加手段であるブラシ電源３０と、ブラシ繊維３１と感光体１とが接触する位置とは異なる位置でブラシ繊維３１に接触するブラシローラ清掃部材である回収ローラ２４とを有し、電圧が印加されたブラシ繊維３１に感光体１上のトナーを付着させることにより感光体１からトナーを除去し、ブラシ繊維３１に付着したトナーを回収ローラ２４によってクリーニングブラシ２３からトナーを除去するクリーニング装置２０において、ブラシ繊維３１は内部が導電性材料３２で、表面部が絶縁性材料３３である芯鞘構造となっているため、クリーニングブラシ２３から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができる。よって、クリーニングブラシ２３から電荷を注入されることでトナーの帯電極性が反転して、被清掃体である感光体１に再付着したり、感光体１上から除去できなくなったりすることでクリーニング不良となることを防止することができる。また、ブラシ繊維３１と回収ローラ２４とが接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向下流側、且つ、ブラシ繊維３１と感光体１とが接触する位置に対してクリーニングブラシ２３の回転方向上流側の位置でブラシ繊維３１と接触し、ブラシ繊維３１に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたブラシ繊維電荷付与部材であるクリーニングブラシ用電荷付与部材３９と、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９に電圧を印加するブラシ電荷付与部材電圧印加手段であるブラシ電荷付与電源３４とをを備えることにより、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナーの受渡しによって、ブラシ繊維３１の先端の電位が低下したとしても、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９によってブラシ繊維３１の先端の電位をクリーニングブラシ電荷付与部材３９の電位まで戻すことができる。これにより、ブラシ繊維３１の先端の電位が低下することに起因するクリーニング不良を防止し、より確実に良好なクリーニングを実現することが出来る。
また、クリーニングブラシ２３の回転軸方向について、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９の長さ（Ｗ３９）がクリーニングブラシ２３の長さ（Ｗ２３）以上であることにより、クリーニングブラシ２３が備えるすべてのブラシ繊維３１がクリーニングブラシ用電荷付与部材３９と接触することができる。これにより、回収ローラ２４にトナーを受け渡した後に、ブラシ繊維３１の表面電位が低下したとしても、そのブラシ繊維３１が感光体１に接触する前に表面電位を所定の電位に戻すことができる。このように、クリーニングブラシ２３が備えるすべてのブラシ繊維３１が、回収ローラ２４とのトナーの受渡しによって電位が低下したあとに、クリーニングブラシ用電荷付与部材３９との接触によって所定の電位に戻すことができるため、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。
また、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１は、クリーニングブラシ２３の回転方向後方に傾斜しているため、ブラシ繊維３１の内部の導電性材料３２がブラシ繊維３１の先端部で露出していたとしても、トナーが導電性材料３２と接触することを防止することができる。これにより、クリーニングブラシ２３から除去するトナーへの電荷注入を抑制することができ、トナーへの電荷注入に起因するクリーニング不良を発生を防止することができる。
また、ブラシローラ清掃部材が、回収ローラ電圧印加手段である回収電源２８によって電圧が印加され、ブラシ繊維３１に付着したトナーを静電的に引きつけて回収する回収ローラ２４であることにより、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が静電的に引きつけることによって、クリーニングブラシ２３のトナーを除去することができ、トナーが付着していないブラシ繊維３１を感光体１に接触させることができるため、良好なクリーニング性を維持することができる。さらに、
回収ローラ２４の外周面に電気的な抵抗層または絶縁層からなるローラ表面層を有することにより、ブラシ繊維３１と回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性を反転しにくく、極性が反転したトナーがクリーニングブラシ２３から感光体１に再付着することを防止できる。
また、回収ローラ２４の表面層の表面抵抗が１×１０１０［Ω／□］以上であることにより、より確実にブラシ繊維３１と回収ローラ２４とに挟まれたトナーの極性が反転することを防止できる。
また、回収ローラ２４表面に接触し、回収ローラ２４に印加された電圧と同極性の電圧が印加されたローラ表面電荷付与部材である回収ローラ用クリーニングブレード２７と、回収ローラ用クリーニングブレード２７に電圧を印加するローラ電荷付与部材電圧印加手段であるローラクリーニングブレード電源４２とを備えるにより、回収ローラ２４の表面の電位が安定し、ブラシ繊維３１の先端の電位と回収ローラ２４の表面電位との電位差が安定し、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４側に安定してトナー回収できる。
また、回収ローラクリーニング手段として導電性材料からなり、回収ローラ２４の表面に接触して回収ローラ２４表面上のトナーを掻き落とす回収ローラクリーニングブレード２４を備え、ローラ表面電荷付与部材が回収ローラクリーニングブレード２４であることにより、回収ローラ２４上のトナーを掻き落としながら、回収ローラ２４の表面に電荷を与えるため、回収ローラ２４の表面電位の低下を防止することができる。これにより、クリーニングブラシ２３から回収ローラ２４へのトナーの回収性能が低下することを防止でき、良好なクリーニング性を維持することができる。
また、クリーニングブラシ２３のブラシ繊維３１が感光体１上のトナーを除去する位置に対して感光体１表面移動方向上流側の感光体１の表面に当接し、クリーニングブラシ２３とは逆極性（マイナス極性）の電圧が印加され、感光体１上のトナーの極性を制御するトナー極性制御手段である極性制御ブレード２２を備えることにより、ブレードの機械的な摺擦により転写残トナーのほとんどを感光体１表面から除去することができる。さらに、クリーニングブラシ２３とは逆極性の電圧が印加されていることにより、極性制御ブレード２２と感光体１との当接部を通過したトナーの帯電極性をクリーニングブラシ２３とは逆極性に揃えることができる。これにより、感光体１上のトナーをクリーニングブラシ２３によって確実に除去することができる。さらに、クリーニングブラシ２３と感光体１との当接部に入力するトナーの極性を片側に揃えるので、クリーニングブラシ２３はトナーとは反対側の極性を印加すればトナーをクリーニングでき、プラス極性のトナーとマイナス極性のトナーとが混在した転写残トナーを静電的に除去するブラシが１本ですむ簡単な構成になる。
また、トナー極性制御手段が導電性ブレードからなる極性制御ブレード２２であることにより、簡易な構成で、摺擦によるトナーの除去と、除去できなかったトナーの帯電電位を揃える構成を実現することが出来る。さらに、極性制御ブレード２２との当接部でトナーの除去がなされるため、クリーニングブラシ２３と感光体１との当接部に入力するトナーの量を低減できる。
また、トナーとして球形トナーを用いることにより高画質化を測ることができ、機械的なクリーニングでは粉砕トナーよりもクリーニングが困難である球形トナーであってもクリーニング装置２０を用いてクリーニングすることにより、良好なクリーニングを行うことができる。
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。
また、プリンタ１００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２０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。
また、プリンタ１００が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２０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。
また、プリンタ１００がタンデ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２０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。
また、中間転写体である中間転写ベルト６９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２０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１２０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。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できることにより、中間転写ベルト６９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。
また、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８１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２０と同様の構成を備えた搬送ベルトクリーニング装置２２０を用いることにより、紙搬送ベルト８１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８１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。
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も、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。
また、感光体１が充填剤で補強された表面層を有する誘起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、又はその両方の特徴を有する有機感光体で有るので、感光体の膜削れ量が低減できる。
また、感光体１として、感光層がアモルファスシリコンからなるものを用いていることで、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。
また、感光体１と少なくともクリーニング装置２０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２０及び感光体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、交換時の操作性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】従来例に係るプリンタの概略構成図。
【図３】感光体上に担持されたトナーの転写直前における帯電電位分布と、転写後に感光体上に残留した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図４】感光体表面移動時のクリーニングブレードの説明図。
【図５】感光体上に担持されたトナーの転写後における帯電電位分布と、クリーニングブレードとの対向部を通過した転写残トナーの帯電電位分布を示すグラフ。
【図６】クリーニングブレードに印加する電圧を変化させたときの転写残トナーの帯電電位分布の変化を示すグラフ。
【図７】本実施形態のクリーニングブラシのブラシ繊維の縦断面図。
【図８】クリーニングブラシのブラシ繊維が直毛である場合の縦断面図。
【図９】従来例の回収ローラを３２［℃］、８０［％］の環境にて用いた場合のクリーニングブラシ及び回収ローラの各電位、並びに電位差を示したグラフ。
【図１０】比較例の回収ローラを３２［℃］、８０［％］の環境にて用いた場合のクリーニングブラシ及び回収ローラの各電位、並びに電位差を示したグラフ。
【図１１】ブラシ先端電位と回収ローラ表面電位との電位差に対する回収率を示したグラフ。
【図１２】回収ローラ印加電圧とクリーニング残ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図１３】ブラシ先端電位および回収ローラ表面電位の低下を説明する実験装置の説明図。
【図１４】上記実験装置で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秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１５】上記実験装置で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秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１６】上記実験装置でトナーを入力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秒間測定した結果を示すグラフ。
【図１７】上記実験装置で実施例の回収ローラを用いて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測定した結果を示すグラフ。
【図１８】１０［℃］、１５［％］の環境での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１９】３２［℃］、８０［％］の環境での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２０】ブラシ先端電位の変動対策を行ったときのブラシ先端電位の変動を示すグラフ。
【図２１】ブラシ先端電位の変動対策を行った構成で、回収ローラ用クリーニングブレードへの印加電圧を高くしていった場合のブラシ先端電位の変動を示すグラフ。
【図２２】各部材の感光体の軸方向の長さの関係を示す模式図。
【図２３】帯電ローラを感光体に接触させた構成を示す図。
【図２４】帯電手段をコロナチャージャーとした構成を示す図。
【図２５】帯電手段を磁気ブラシブローラとした構成を示す図。
【図２６】帯電手段をファーブラシローラとした構成を示す図。
【図２７】アモルファスシリコン感光体の層構成の説明図。
【図２８】形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図２９】形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図。
【図３０】プロセスカートリッジの概略構成図。
【図３１】タンデム型フルカラー画像形成装置の要部構成図。
【図３２】１ドラム型のフルカラー画像形成装置の要部構成図
【図３３】紙搬送ベルトにクリーニング装置を備えた構成の概略構成図。
【符号の説明】
【０１１１】
１      感光体
２      除電ランプ
３      帯電ローラ
６      現像装置
８      現像ローラ
１５    転写ローラ
１９    トナー排出スクリュ
２０    クリーニング装置
２２    極性制御ブレード
２３    クリーニングブラシ
２３ａ  芯金
２４    回収ローラ
２７    回収ローラ用クリーニングブレード
２８    回収電源
２９    ブレード電源
３０    ブラシ電源
３１    ブラシ繊維
３２    導電性材料
３３    絶縁性材料
３９    クリーニングブラシ用電荷付与部材
４２    ローラクリーニングブレード電源
６９    中間転写ベルト
８１    紙搬送ベルト
１００  プリンタ
１２０  中間転写ベルトクリーニング装置
２２０  搬送ベルトクリーニング装置
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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